JPS62138715A - 変位の測定方法および装置 - Google Patents
変位の測定方法および装置Info
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- JPS62138715A JPS62138715A JP27978785A JP27978785A JPS62138715A JP S62138715 A JPS62138715 A JP S62138715A JP 27978785 A JP27978785 A JP 27978785A JP 27978785 A JP27978785 A JP 27978785A JP S62138715 A JPS62138715 A JP S62138715A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、光学三角測量方式の原理に基づく変位の測定
方法および装置に係り、被測定面が乱反射面である例え
ばセラミック部品等の形状変位の測定に供される。
方法および装置に係り、被測定面が乱反射面である例え
ばセラミック部品等の形状変位の測定に供される。
従来の技術
断面径を微小にしたビームを被測定対象に照射して光マ
ークを形成し、その光マークを前記ビームの投射方向と
異なる方向で撮像し、その結像位置の変化から被測定対
象の変位を測定する三角測量方式の原理に基づく測定方
法および装置は一般工業分野において広く利用されてお
り、例えば、センサ技術、第１巻４号（１９８１）、第
６１〜６４頁の「イメージセンサとレーザで３次元自由
曲面を計る」などにおいて開示されている。
ークを形成し、その光マークを前記ビームの投射方向と
異なる方向で撮像し、その結像位置の変化から被測定対
象の変位を測定する三角測量方式の原理に基づく測定方
法および装置は一般工業分野において広く利用されてお
り、例えば、センサ技術、第１巻４号（１９８１）、第
６１〜６４頁の「イメージセンサとレーザで３次元自由
曲面を計る」などにおいて開示されている。
この種の装置の基本的な構成は、第１図に示すようにレ
ーザ共振器１、その散ｉＩ；Ｌレーザ光をスポット状に
絞って被測定作像５上に照射するコリメションレンズ系
２、そのレーザビームの照射方向に対′して適宜角度を
隔てた斜めの光蕗に介入された受光レンズ系３、その受
光レンズ系３の後方に配置された一次元画像センサ４よ
りなる。−次元画像センサ４としては、例えば、ＭＯＳ
型、ＣＣＤ型センサなとがあり、微小面積の画素を直線
的に並べたものが用いられている。
ーザ共振器１、その散ｉＩ；Ｌレーザ光をスポット状に
絞って被測定作像５上に照射するコリメションレンズ系
２、そのレーザビームの照射方向に対′して適宜角度を
隔てた斜めの光蕗に介入された受光レンズ系３、その受
光レンズ系３の後方に配置された一次元画像センサ４よ
りなる。−次元画像センサ４としては、例えば、ＭＯＳ
型、ＣＣＤ型センサなとがあり、微小面積の画素を直線
的に並べたものが用いられている。
以上のものにおいて、従来技術は、前記画像センサ４内
に結像する微小な反射光像の位置、すなわち、結像画素
位置により変位測定を行なうものであり、先ず、レーザ
共振器１、コリメーションレンズ系２により、極微小径
のビームを形成し、そのビームを被測定木像５に対して
その変位する方向と平行な方向から照射する。これによ
り被測定作像５上には光マークが形成され、その反射光
像が受光レンズ３を介して一次元画像センサ４の変位に
対応した位置の画素に導入され、その結像画素の出力が
変化する。そこで、次にはこの一次元画像センサ４を走
査して出力変化しｊこ画素番号を検出し、それに基づい
て次式により基準変位位置に対する変位△２を検出する
。
に結像する微小な反射光像の位置、すなわち、結像画素
位置により変位測定を行なうものであり、先ず、レーザ
共振器１、コリメーションレンズ系２により、極微小径
のビームを形成し、そのビームを被測定木像５に対して
その変位する方向と平行な方向から照射する。これによ
り被測定作像５上には光マークが形成され、その反射光
像が受光レンズ３を介して一次元画像センサ４の変位に
対応した位置の画素に導入され、その結像画素の出力が
変化する。そこで、次にはこの一次元画像センサ４を走
査して出力変化しｊこ画素番号を検出し、それに基づい
て次式により基準変位位置に対する変位△２を検出する
。
ここに、Ｍ：結像光学系の倍率（単位変位に対する光像
の移動量の割合） ρ：画素の間隔 ロ：基準変位位置での出力画素番号 と変位時の出力画素番号の差 θ：投射軸と受光軸のなす角度 に＝１ｓｉｎθ／Ｍ （一定） 発明が解決しようとする問題点 ところで、この種の装置における測定分解能は光学系の
倍率と画像センサの画素間隔により定まり、その光学系
の倍率も変位測定範囲と画素の数に制約されており、結
局、測定分解能は画像センサの画素の数と間隔に制約を
受け、高い分解能を必要とする測定には適用できない問
題点があった。
の移動量の割合） ρ：画素の間隔 ロ：基準変位位置での出力画素番号 と変位時の出力画素番号の差 θ：投射軸と受光軸のなす角度 に＝１ｓｉｎθ／Ｍ （一定） 発明が解決しようとする問題点 ところで、この種の装置における測定分解能は光学系の
倍率と画像センサの画素間隔により定まり、その光学系
の倍率も変位測定範囲と画素の数に制約されており、結
局、測定分解能は画像センサの画素の数と間隔に制約を
受け、高い分解能を必要とする測定には適用できない問
題点があった。
これを解決するものとして、レーザビーム面積を画素面
積より十分小にし、それにより画素上に結像した光像が
画素の中央が端部（保全体が結像されない）にあるかに
より同一画素でも変化する出力に基づい゛て画素間隔よ
り細かい間隔を測定するものが提案されている。しかし
、この場合には、変位（レーザ光源と被測定対象間距離
の変化）及び被測定対東面の反射効率の大きさにより変
化する光像の光強度ｉ、：、灯する感度補正を行なう必
要があるが、正確な補正は難しく、測定分解能の向上に
は限界がある。
積より十分小にし、それにより画素上に結像した光像が
画素の中央が端部（保全体が結像されない）にあるかに
より同一画素でも変化する出力に基づい゛て画素間隔よ
り細かい間隔を測定するものが提案されている。しかし
、この場合には、変位（レーザ光源と被測定対象間距離
の変化）及び被測定対東面の反射効率の大きさにより変
化する光像の光強度ｉ、：、灯する感度補正を行なう必
要があるが、正確な補正は難しく、測定分解能の向上に
は限界がある。
暉延尭ま一解迭−（ケー戸−へへＬ閉
本発明は、上記問題点を解決するにあたり、ビームの光
強度分布パターンに着目したちのである。すなわち、レ
ーザ光をコリメーションレンズ系を介して変換した平行
ビームをみると、その光強度の分布パターンは正規分布
であって、そのパターンは、ビームが被測定対象で反射
し、レンズ系を介しても保存され、ただ、第２図のよう
にそのパターンの振幅のみが、変位および反射面の反射
効率により変化するだけとみなせることに着目し、複数
個の画素にわたる分布パターンを所定の関数により近似
してその近似パターンの特定出力点と対応する画素列番
号を画素列の間隔より細かく求めようとするものであり
、２つの方法の発明とそれを実施する装置の発明を考え
ｔこらので′ある。
強度分布パターンに着目したちのである。すなわち、レ
ーザ光をコリメーションレンズ系を介して変換した平行
ビームをみると、その光強度の分布パターンは正規分布
であって、そのパターンは、ビームが被測定対象で反射
し、レンズ系を介しても保存され、ただ、第２図のよう
にそのパターンの振幅のみが、変位および反射面の反射
効率により変化するだけとみなせることに着目し、複数
個の画素にわたる分布パターンを所定の関数により近似
してその近似パターンの特定出力点と対応する画素列番
号を画素列の間隔より細かく求めようとするものであり
、２つの方法の発明とそれを実施する装置の発明を考え
ｔこらので′ある。
その第１の発明は、断面スポット状で、光強度分布が略
正規分布の平行ビームを被測定対象−にに照射して尤マ
ークを形成し、その光マークを形成し、その光マークを
！！’Ｊ ５ｅ平行ヒームの投射方向と異なる方向に配
置され、多数個の画素を直線的に並べてなる一次元画像
センサに導入してその複数個の画素−トに結像させ、そ
の各画素に生じた出力を用いて、画素番号と出力との関
係を関数によＩ）近１す、し、その関数の特定出力点と
対応する画素番号を画素の間隔より細かく求め、それに
基づき変位を測定するものである。
正規分布の平行ビームを被測定対象−にに照射して尤マ
ークを形成し、その光マークを形成し、その光マークを
！！’Ｊ ５ｅ平行ヒームの投射方向と異なる方向に配
置され、多数個の画素を直線的に並べてなる一次元画像
センサに導入してその複数個の画素−トに結像させ、そ
の各画素に生じた出力を用いて、画素番号と出力との関
係を関数によＩ）近１す、し、その関数の特定出力点と
対応する画素番号を画素の間隔より細かく求め、それに
基づき変位を測定するものである。
しかして、これにおいては、画素番号算出の基となる関
数近似を一次元の画素行の出力により行なうものであり
、被測定対象上に極めて微小な反射むらがあった場合出
力分布パターンに局所的な歪が生じ、それに伴ない近似
に際しての多少の誤差を生じる恐れがある。
数近似を一次元の画素行の出力により行なうものであり
、被測定対象上に極めて微小な反射むらがあった場合出
力分布パターンに局所的な歪が生じ、それに伴ない近似
に際しての多少の誤差を生じる恐れがある。
第２の発明は、この問題ら解決したちのであり、前記と
同様の平行ビームにより被測定対象上に形成した光マー
クを多数個の画素を行列配置させてなる二次元画像セン
サに導入してその複数行列の画素上に結像させ、その各
画素の出力を用いて、先ず、導入光マークの移動方向と
平行な前記画素の行ごとに、画素列番号と出力との関係
を所定の関数により近似してその関数の特定出力点と対
応する画素列番号を列の間隔より細かく求め、それに基
づ外変位を測定するものである。しかして、これにおい
ては、各行ごとの画素列番号の誤差が加算により相殺さ
れる。
同様の平行ビームにより被測定対象上に形成した光マー
クを多数個の画素を行列配置させてなる二次元画像セン
サに導入してその複数行列の画素上に結像させ、その各
画素の出力を用いて、先ず、導入光マークの移動方向と
平行な前記画素の行ごとに、画素列番号と出力との関係
を所定の関数により近似してその関数の特定出力点と対
応する画素列番号を列の間隔より細かく求め、それに基
づ外変位を測定するものである。しかして、これにおい
ては、各行ごとの画素列番号の誤差が加算により相殺さ
れる。
第３の発明は、前記第２の発明の方法を実施するに際し
て好適な装置の発明であり、レーザ共振器と、そこから
の拡散レーザ光を断面又ボット状の平行ビームに変換す
るコリメーションレンズ系と、その平行ビームの投射方
向に対して適宜角度を隔てた斜めの光路上に介入された
少なくとも所定の一方を拡大する拡大レンズ系と、その
拡大レンズ系の後方に配置された２次元画像センサと、
その画像センサの各画素の出力を記憶する記憶器と、そ
の記憶された各画素の出力を読出し、予め定められた方
向の画素の行ごとの出力分布の近似関数を算出してその
特定出力点に対応する画素列番号を所定の桁数により算
出し、その各行ごとの画素列番号の平均値を作出する演
…器とからなる。
て好適な装置の発明であり、レーザ共振器と、そこから
の拡散レーザ光を断面又ボット状の平行ビームに変換す
るコリメーションレンズ系と、その平行ビームの投射方
向に対して適宜角度を隔てた斜めの光路上に介入された
少なくとも所定の一方を拡大する拡大レンズ系と、その
拡大レンズ系の後方に配置された２次元画像センサと、
その画像センサの各画素の出力を記憶する記憶器と、そ
の記憶された各画素の出力を読出し、予め定められた方
向の画素の行ごとの出力分布の近似関数を算出してその
特定出力点に対応する画素列番号を所定の桁数により算
出し、その各行ごとの画素列番号の平均値を作出する演
…器とからなる。
征皿
第１の発明の方法は前記のとおりであり、以下、第３の
発明の装置を用いてｆｆ１２発明の方法を実施する場合
を説明すると、レーザ共振器１、フリメータレンズ系に
より断面が小径のスポット状で、光強度分布が略正規分
布する平行ビームを形成し、それ！８−披測定対象の変
位方向と平行な方向から被測定対象上に照射し、そこに
光マークを形Ｔ＆、させる。これにより光マークの反射
光像は拡大レンズに導入され、光像の少なくとも変位に
伴ない移動する側が拡大されて二次元画像センサの複数
行列上に結像する。その結果、画素の出力が変化する。
発明の装置を用いてｆｆ１２発明の方法を実施する場合
を説明すると、レーザ共振器１、フリメータレンズ系に
より断面が小径のスポット状で、光強度分布が略正規分
布する平行ビームを形成し、それ！８−披測定対象の変
位方向と平行な方向から被測定対象上に照射し、そこに
光マークを形Ｔ＆、させる。これにより光マークの反射
光像は拡大レンズに導入され、光像の少なくとも変位に
伴ない移動する側が拡大されて二次元画像センサの複数
行列上に結像する。その結果、画素の出力が変化する。
この画素の出力を画素の走査を行なって検出し、画素の
行列番号と対応させて記憶器に記憶させておく。続いて
、記憶器から画素の行ごとに出力を読出し、演算器にお
いて画素列番号と出力の関係を所定の関数により近似さ
せる。この近似関数は、光強度分布が正規分布している
ので、正規分布関数となるが、光学系の歪により正規分
布とずれた分布となる場合には、正規分布関数とそのず
゛れと対応させた初等関数との組合せを選ぶ。
行列番号と対応させて記憶器に記憶させておく。続いて
、記憶器から画素の行ごとに出力を読出し、演算器にお
いて画素列番号と出力の関係を所定の関数により近似さ
せる。この近似関数は、光強度分布が正規分布している
ので、正規分布関数となるが、光学系の歪により正規分
布とずれた分布となる場合には、正規分布関数とそのず
゛れと対応させた初等関数との組合せを選ぶ。
その後、近卸、関数の特定出力点（例えば関数の極値等
、任意に設定可）と対応する画素列番号を画素の間隔よ
り細かい桁まで求め、次いで各行ごとの画素列番号の平
均値を算出する。以上に上り、この変位に比例した平均
値が得られる。そして、被測定対象が上記の状態から変
位した場合は、その変位に応じて二次元画像センサ内に
おける光像の結像する画素列位置が変化し、その結果、
それの近似関数の横軸（画素列番号）が移動して平均画
素列番号が変化する。
、任意に設定可）と対応する画素列番号を画素の間隔よ
り細かい桁まで求め、次いで各行ごとの画素列番号の平
均値を算出する。以上に上り、この変位に比例した平均
値が得られる。そして、被測定対象が上記の状態から変
位した場合は、その変位に応じて二次元画像センサ内に
おける光像の結像する画素列位置が変化し、その結果、
それの近似関数の横軸（画素列番号）が移動して平均画
素列番号が変化する。
実施例
第１発明の方法を実施した装置の光学系は、前記ｆ５１
図においてレーザ共振器１に半導体レーザ共振器を用い
、レンズ系２には、断面径約２００μｍの平行ビーム（
厳密には、ビームはウェストを有するが、実用上十分な
平行度の範囲を利用する）を形成するコリメーションレ
ンズを用い、受光レンズ系３には光像の変位方向側を２
〜１０倍に拡大する円筒レンズを用い、−次元画像セン
サ４には辺長７μ×７μのホトダイオードを直線的に５
０００個配列口重出力転送部をＣＯＤとしたＣＯＤカメ
ラを用い、投射軸と受光軸の角度を４５度としたもので
あり、レーザビーム径を特に極微小化していないこと、
変位測定上必要な変位方向側について光像の拡大を行な
った点および画像センサ４を所定角度傾け、かつ受光レ
ンズ系３にはスリット状絞りを入れてピントが常時あり
ρ像を結像させるようにしたことを除き、従来のものと
同様である。また、−次元画像センサ４の出力の処理系
（図示されていない）は、−次元画素センサ４の各画素
別の出力を送出させるクロック発振器と同期用カウンタ
とからなる走査回路、その各画素から順次送出される出
力をディジタル符号に変換するＡ／Ｄ変換器、そのディ
ジタル符号を前記走査回路の同期カウンタ出力を書込番
地指定信号として記憶させるランダムアクセスメモリ、
そのメモリの出力と番地との関係を正規分布関数により
近似させ、その近似関数からその極値（ピーク位置）と
対応した番地を番地間隔より３桁細かい単位まで算出す
るマイクロプロセッサよりなる。
図においてレーザ共振器１に半導体レーザ共振器を用い
、レンズ系２には、断面径約２００μｍの平行ビーム（
厳密には、ビームはウェストを有するが、実用上十分な
平行度の範囲を利用する）を形成するコリメーションレ
ンズを用い、受光レンズ系３には光像の変位方向側を２
〜１０倍に拡大する円筒レンズを用い、−次元画像セン
サ４には辺長７μ×７μのホトダイオードを直線的に５
０００個配列口重出力転送部をＣＯＤとしたＣＯＤカメ
ラを用い、投射軸と受光軸の角度を４５度としたもので
あり、レーザビーム径を特に極微小化していないこと、
変位測定上必要な変位方向側について光像の拡大を行な
った点および画像センサ４を所定角度傾け、かつ受光レ
ンズ系３にはスリット状絞りを入れてピントが常時あり
ρ像を結像させるようにしたことを除き、従来のものと
同様である。また、−次元画像センサ４の出力の処理系
（図示されていない）は、−次元画素センサ４の各画素
別の出力を送出させるクロック発振器と同期用カウンタ
とからなる走査回路、その各画素から順次送出される出
力をディジタル符号に変換するＡ／Ｄ変換器、そのディ
ジタル符号を前記走査回路の同期カウンタ出力を書込番
地指定信号として記憶させるランダムアクセスメモリ、
そのメモリの出力と番地との関係を正規分布関数により
近似させ、その近似関数からその極値（ピーク位置）と
対応した番地を番地間隔より３桁細かい単位まで算出す
るマイクロプロセッサよりなる。
以上の装置を用い、被測定対象５としてのセラミック部
品上に約２００μＩ１１の光マークを形成し、その光像
を画像センサ４の電荷結合素子上に結像させた。この状
態での結像電荷結合素子の数は約１００個であり、その
出力に基づき関数近似し、それを微分して極値を求めた
。以上のようにして得られた測定分解能は、画素間隔の
１７２０であり、相対測定精度ら変位範囲±５１におい
て０．００２％であった。
品上に約２００μＩ１１の光マークを形成し、その光像
を画像センサ４の電荷結合素子上に結像させた。この状
態での結像電荷結合素子の数は約１００個であり、その
出力に基づき関数近似し、それを微分して極値を求めた
。以上のようにして得られた測定分解能は、画素間隔の
１７２０であり、相対測定精度ら変位範囲±５１におい
て０．００２％であった。
第２発明の方法は、第３発明の装置を用いて実施された
ものであり、先ず、その第３発明の実施例について説明
する。その光学系は、前記第１発明の実施装ｒ！！（第
１図参照）において、−次元画像センサ４の代わりに画
素を多数個行列配置したＣ Ｃ−Ｄ Ｔ Ｖカメラより
なる二次元画像センサ４′を用いている点を除き、他は
全く同様である。その二次元画像センサ４′の出力処理
系は、第３図に示すようクロック発振器６１、水平、垂
直同期用カウンタ６２．６３を有し、二次元画像センサ
４′に走査信号を送る走査回路６と、その走査により順
次読出される各画素の出力をディジタル符号に変換する
Ａ／Ｄ変換器７と、その変換値を前記走査回路６のカウ
ンタ６２，６３の出力により指定される番地と対応させ
て記憶するランダムアクセスメモリ８と、そのランダム
アクセスメモリ８の記憶データに基づき、所定方向の画
素の行と対応する番地の行ごとに、その出力分布を正規
分布関数により近似させてその極値と対応する番地の列
を番地列番号の間隔より３桁細かい単位まで算出し、続
いてその各算出値の平均値を算出するマイクロプロセッ
サ９よりなる。尚、この池に電源回路および各要素の動
作タイミングの制御回路等も含むが、図の煩雑化を避け
るために省略しである。
ものであり、先ず、その第３発明の実施例について説明
する。その光学系は、前記第１発明の実施装ｒ！！（第
１図参照）において、−次元画像センサ４の代わりに画
素を多数個行列配置したＣ Ｃ−Ｄ Ｔ Ｖカメラより
なる二次元画像センサ４′を用いている点を除き、他は
全く同様である。その二次元画像センサ４′の出力処理
系は、第３図に示すようクロック発振器６１、水平、垂
直同期用カウンタ６２．６３を有し、二次元画像センサ
４′に走査信号を送る走査回路６と、その走査により順
次読出される各画素の出力をディジタル符号に変換する
Ａ／Ｄ変換器７と、その変換値を前記走査回路６のカウ
ンタ６２，６３の出力により指定される番地と対応させ
て記憶するランダムアクセスメモリ８と、そのランダム
アクセスメモリ８の記憶データに基づき、所定方向の画
素の行と対応する番地の行ごとに、その出力分布を正規
分布関数により近似させてその極値と対応する番地の列
を番地列番号の間隔より３桁細かい単位まで算出し、続
いてその各算出値の平均値を算出するマイクロプロセッ
サ９よりなる。尚、この池に電源回路および各要素の動
作タイミングの制御回路等も含むが、図の煩雑化を避け
るために省略しである。
以上の第３発明の実施装置を用い、前記第１発明と同様
にセラミック部品上に約φ２００μｍの光マークを形成
し、その光像を二次元画像センサ４上に第４図（イ）に
示すように結像させた。この状態における列方向の結像
画素の数は、約６０個であり、行方向の数は約４０個で
ある。第４図（ロ）にその光強度の分布状態を等強度線
図としてモデル化して示し、（ハ）に画素の行ｉとｉ＋
１の光強度分布を示す。
にセラミック部品上に約φ２００μｍの光マークを形成
し、その光像を二次元画像センサ４上に第４図（イ）に
示すように結像させた。この状態における列方向の結像
画素の数は、約６０個であり、行方向の数は約４０個で
ある。第４図（ロ）にその光強度の分布状態を等強度線
図としてモデル化して示し、（ハ）に画素の行ｉとｉ＋
１の光強度分布を示す。
以下、その出力をランダムアクセスメモリ８に読込ませ
た後、前記画素の行と対応する番地の群ごとに近似関数
の極値と対応する番地番号を算出し、続いてその４０行
の番地番号の平均値を算出させた。以上のようにして測
定分解能は、画素列間隔の１／１００、測定精度はｏ、
ｏ ｏ ｓ％であり、第１発明の方法のむのより変位方
向の画素数が１７１０であるにもかかわらず、画素数に
対しての精度が向上した。その理由は前記のように画素
出力のゆらぎ、すなわち被測定対象表面の微小な反射む
ら等ランダムな誤差が平均化により相殺されたことによ
るものである。尚、上記実施例においては、レーザ共振
器に半導体レーザ共振器を用いた場合を例示したが、Ｈ
ｅ−Ｎｅレーザ共振器を用いても同様であり、さらにレ
ーザ光に限らず、光強度分布が正規分布する光源であれ
ばよく、例えば発光ダイオード等を用いても同様である
。
た後、前記画素の行と対応する番地の群ごとに近似関数
の極値と対応する番地番号を算出し、続いてその４０行
の番地番号の平均値を算出させた。以上のようにして測
定分解能は、画素列間隔の１／１００、測定精度はｏ、
ｏ ｏ ｓ％であり、第１発明の方法のむのより変位方
向の画素数が１７１０であるにもかかわらず、画素数に
対しての精度が向上した。その理由は前記のように画素
出力のゆらぎ、すなわち被測定対象表面の微小な反射む
ら等ランダムな誤差が平均化により相殺されたことによ
るものである。尚、上記実施例においては、レーザ共振
器に半導体レーザ共振器を用いた場合を例示したが、Ｈ
ｅ−Ｎｅレーザ共振器を用いても同様であり、さらにレ
ーザ光に限らず、光強度分布が正規分布する光源であれ
ばよく、例えば発光ダイオード等を用いても同様である
。
発明の効果
以上のとおりであり、本発明は画像センサの画素の複数
個の上に光像を結像させ、それによる出力分布を関数近
似してその特定出力点と対応する画素の番号を画素間隔
より細かい単位で求めるようにしているので、測定分解
能を向上させることができ、さらにｆ５２発明において
は、さらに画素の複数行に対して各分布の近似関数の特
定出力点と対応する画素の列の番号を求め、その平均値
を算出するのでランダム誤差の相殺が行なわれ、より高
い測定分解能と精度が得られる。
個の上に光像を結像させ、それによる出力分布を関数近
似してその特定出力点と対応する画素の番号を画素間隔
より細かい単位で求めるようにしているので、測定分解
能を向上させることができ、さらにｆ５２発明において
は、さらに画素の複数行に対して各分布の近似関数の特
定出力点と対応する画素の列の番号を求め、その平均値
を算出するのでランダム誤差の相殺が行なわれ、より高
い測定分解能と精度が得られる。
ｍ１図は従来装置および第１発明を実施するための装置
の基本的な梼成を示す光学系統図、第２図は平行ビーム
の光強度分布を示す波形図、第３図は第３発明の実施例
を示すブロック線図、第４図は第２発明の光像と画素の
関係を示すモデル図である。 に レーザ共振器 ２： フリメータレンズ系 ３： 受光レンズ ４．４’ ： 画像センサ
の基本的な梼成を示す光学系統図、第２図は平行ビーム
の光強度分布を示す波形図、第３図は第３発明の実施例
を示すブロック線図、第４図は第２発明の光像と画素の
関係を示すモデル図である。 に レーザ共振器 ２： フリメータレンズ系 ３： 受光レンズ ４．４’ ： 画像センサ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、断面スポット状で、光強度分布が略正規分布の平行
ビームを被測定対象上に投射して光マークを形成し、そ
の光マークを前記平行ビームの投射方向と異なる方向に
配置され、多数個の画素を直線的に並べてなる一次元画
像センサに導入してその複数個の画素上に結像させ、そ
の各画素に生じた出力を用いて、画素番号と出力との関
係を所定の関数により近似してその関数の特定出力点と
対応する画素番号を画素の間隔より細かく求め、それに
基づき変位を測定するところの変位の測定方法。 ２、断面スポット状で、その光強度が略正規分布の平行
ビームを被測定対象上に投射して光マークを形成し、そ
の光マークを前記平行ビームの投射方向と異なる方向に
配置され、多数個の画素を行列配置させてなる二次元画
像センサに導入してその複数行列の画素上に結像させ、
その各画素の出力を用いて、先ず、導入光マークの移動
方向と平行な前記画素の行ごとに、画素列番号と出力と
の関係を所定の関数により近似してその関数の特定出力
点と対応する画素列番号を列の間隔より細かく求め、次
いで、その各行ごとの画素列番号の平均値を求め、それ
に基づき変位を測定するところの変位の測定方法。 ３、レーザ共振器と、そこからの拡散レーザ光を断面ス
ポット状の平行ビームに変換するコリメーションレンズ
系と、その平行ビームの投射方向に対して適宜角度を隔
てた斜めの光路上に介入され、少なくとも所定の一側を
拡大する拡大レンズ系と、その拡大レンズ系の後方に配
置された２次元画像センサと、その画像センサの各画素
の出力を記憶する記憶器と、その記憶された各画素の出
力を読出し、予め定められた方向の画素の行ごとの出力
分布の近似関数を算出してその特定出力点に対応する画
素列番号を所定の桁数により算出し、その各行ごとの画
素列番号の平均値を算出する演算器とからなるところの
変位の測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27978785A JPS62138715A (ja) | 1985-12-12 | 1985-12-12 | 変位の測定方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27978785A JPS62138715A (ja) | 1985-12-12 | 1985-12-12 | 変位の測定方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62138715A true JPS62138715A (ja) | 1987-06-22 |
Family
ID=17615909
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27978785A Pending JPS62138715A (ja) | 1985-12-12 | 1985-12-12 | 変位の測定方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62138715A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01184412A (ja) * | 1988-01-19 | 1989-07-24 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 光学式位置検出方法 |
| JPH03108601A (ja) * | 1989-09-22 | 1991-05-08 | Fujitsu Ltd | 振動検出装置 |
| JP2010048606A (ja) * | 2008-08-20 | 2010-03-04 | Sharp Corp | 光学式測距センサおよび電子機器 |
| JP2010216922A (ja) * | 2009-03-16 | 2010-09-30 | Sigma Koki Kk | 光学式変位計及び光学式変位測定方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58113807A (ja) * | 1981-12-28 | 1983-07-06 | Canon Inc | 距離測定装置 |
-
1985
- 1985-12-12 JP JP27978785A patent/JPS62138715A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58113807A (ja) * | 1981-12-28 | 1983-07-06 | Canon Inc | 距離測定装置 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01184412A (ja) * | 1988-01-19 | 1989-07-24 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 光学式位置検出方法 |
| JPH03108601A (ja) * | 1989-09-22 | 1991-05-08 | Fujitsu Ltd | 振動検出装置 |
| JP2010048606A (ja) * | 2008-08-20 | 2010-03-04 | Sharp Corp | 光学式測距センサおよび電子機器 |
| JP2010216922A (ja) * | 2009-03-16 | 2010-09-30 | Sigma Koki Kk | 光学式変位計及び光学式変位測定方法 |
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