JPS6264904A - 形状測定装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は、被測定物体の形状をスポット光を用いた非接
触方式により測定するようにした形状測定装置に関する
。

［従来技術１ 従来より、被測定物体の表面を触針により順次トレース
する接触方式の形状測定装置が供されて来たが、このも
のにあっては、その測定時間が長くなる欠点があるばか
りか被測定物体が軟質材である場合は測定不能になる等
の欠点があるため、近年においては被測定物体の形状を
非接触方式により測定するようにした形状測定＠置が広
く用いられている。

しかして、この種の非接触方式の形状測定装置において
は三角側聞方式を採用したものが最も一般的であり、例
えば被測定物体に向けて照射したスポット光の反射光を
半導体装置検出素子（ＰＳＤ）或はイメージセンサ等の
ような光検出器上に結像させると共に、その結像点の位
置に基づいて被測定物体との距離を測定するように構成
し、斯様な距離測定動作を被測定物体の複数点において
実行することにより、その形状を測定するようにしたも
のが供されている。しかしながら、この構成の形状測定
装置では、三角側ｍ時の基線長は一定のままで被測定物
体での光反射位置の遠近に応じた視差の変化間をそのま
ま測定することになるため、その視差が小さい場合には
必然的に分解能が低下するという事情下にあって、必要
な測定精度を広い測定範囲で維持できないという問題点
があった。また、このような問題点に対処するために、
従来より、スポット光を被測定物体に照射すると共に、
そのスポット光の被測定物体での反射光を反射させてホ
トセンサ（ホトダイオード等）に受光させる反射用光学
系を当該ホトセンサの光軸に沿った方向へ移動可能に設
け、上記反射用光学系を移動させながらホトセンサの中
央部に反射光が受光されたとぎ（ホトセンサの受光量が
最大値を示したとき）における反射用光学系の位置を検
出し、その検出結果に基づいて被測定物体との距離を測
定する構成とした形状測定装置が供されている。しかし
ながら、この構成の形状測定装置では、三角測量時の基
線長が変化して測定範囲が広くなる利点があるものの、
各回の測定毎に反射用光学系を移動させねばならず、こ
のため測定時間が無闇に長くなるばかりか、反射用光学
系を極めて頻繁に駆動する必要があってその機械的駆動
機構の耐久性ひいては全体の耐久性が低くなると共に、
反射用光学系の駆動に必要な電力が増大するという問題
点があった。

［発明の目的１ 本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目
的は、測定時間を短縮することができると共に、広い測
定範囲に渡って分解能が高くてＭ度の良い測定を行なう
ことができ、さらには全体の耐久性の向上及び消費電力
の軽減をも図り得る等の効果を奏する非接触方式の形状
測定装置を提供するにある。

［発明の要約］ 本発明は上記目的を達成するために、基準軸線に対し一
定の角度を存したスポット光を被測定物体に照射する照
射光学系、前記基準軸線に対し所定角度を存して位置さ
れた光反射面を有しその基準軸線と沿った方向へ移動可
能な反射用光学系、前記スポット光の°前記被測定物体
での反射光を前記光反射面を介して受光して所定面積を
有した光検出器上に結像させるＲ＠光学系、前記光検出
器上での結像位置を検出する結像位置検出手段、前記反
射用光学系の移動位置を検出する移動位置検出手段、前
記結像位置検出手段及び移動位置検出手段の各出力を受
ける距離演算手段を夫々設け、上記距離演算手段は、前
記反射用光学系の移動に応じて前記光検出器上に結像し
たときにおける前記結像位置検出手段及び移動位置検出
手段の各出力に基づいて前記被測定物体との距離を三角
測壷方式により演算すると共に、この演算結果並びに前
記被測定物体の複数点での前記スポット光の反射光を前
記光検出器上に結像させたとぎにおける前記結像位置検
出手段の出力変化量に基づいて被測定物体の上記各点と
の距離を演算するように構成したものである。

［実施例］ 第、１図乃至第３図には本発明の第１の実施例が示され
ており、以下これについて説明する。

第１図において、１は照射光学系で、これはレーザ光源
２及びコリメートレンズ３を備え、基準軸Ｉ！１（符号
Ｃを付して示す）に対し一定の角度φ（本実施例では例
えば９０°）を存し且つスペクトル幅が狭いスポット光
（その光軸に符号Ａを付して示す）を発生して被測定物
体４に照射する。

５は反射用光学系で、これは基準軸線Ｃ上にその基準軸
線Ｃに対し所定角度θ／２を存して位置された光反射面
６ａを有する鏡体６及びこの鏡体６をＭ単軸線Ｃと沿っ
た方向へ往復移動させるボールネジ機構７を備えて成り
、ボールネジ機構７のネジ軸７ａはモータ８により回転
駆動されるようになっている。９はｌＩｉ像光学系で、
これは基準位置たる中心点０が基準軸線Ｃと合致するよ
うに配置された光検出器たる例えば−次元位置検出用の
半導体装置検出素子１０（以下ＰＳＤと略称する）を有
し、このＰＳＤｌｏの前面に前記スペクトル幅が狭いス
ポット光のみを選択的に通過させるフィルタ１１及び結
像用の受光レンズ１２を配設して成る。

ここで、ＰＳＤｌｏは、図示しないバイアス用電源によ
ってバイアスされており、受光量にスポット光が入射さ
れると、その入射光量に応じた値の光電流Ｉを発生する
と共に、対をなす電極１０ａ、１０ｂより次式で与えら
れる信号電流１ａ。

Ｉｂ　　（但し、ｌａ＋Ｉｂ−１）を位置信号として出
力する。即ち、第２図に示すようにＰＳＤｌｏの中心点
Ｏと電極１０ａ、１０ｂとの各間の距離をり、中心点Ｏ
から受光点たる結像位置までの距離をＸとした場合、 Ｉａ−Ｊ　・（Ｄ＋Ｘ）／２　・Ｄ Ｉｔ）−１・（Ｄ−Ｘ）／２・Ｄ の関係があり、これら各式から Ｘ−Ｄ・Ｈａ−１ｂ　）／　（Ｉａ　＋ｌｂ　＞・・・
・・・（１） が得られる。従って信号Ｍ流１ａ、Ｉｂにより距１１１
Ｘ（即ち結像位置）を知ることができるものである。

しかして、１３はＰＳ［）１０上での結像位置を検出す
るための結像位置検出手段であり、以下これについて述
べる。即ら、１４．１５は夫々前記信号電流１ａ、Ｉｂ
を電圧信号■ａ、ｖｂに変換する電流−電圧変換回路、
１６．１７は上記各電圧信号ｖａ　、ｖｂを増幅する増
幅回路である。１８は増幅回路１６．１７からの電圧信
号Ｖａ、Ｖｂの差つまりｒＶａ　−Ｖｂ　Ｊを演算する
減算回路、１９は上記電圧信号Ｖａ、Ｖｂの和つまりｒ
Ｖａ＋ＶｂＪを演算する加算回路、２０は減算回路１８
及び加口回路１９の各出力に基づいて（Ｖａ　−Ｖｂ　
）　／　（Ｖａ　＋Ｖｂ　）の演算、即ち（Ｉａ−１ｂ
　）／　（Ｉａ　＋Ｉｂ　）の演算と等価の演算を行な
う除算回路であり、その演算結果［（ｌａ−１ｂ）／（
Ｉａ＋Ｉｂ）Ｊに相当した信号（前記（１）式から明ら
かなようにＰＳＤ１０上における結像位置の中心点０か
らの変位置に比例した信号）を結像位置信号３ａとして
出力する。また、２１は加算回路１９の出力ｒｌａ＋Ｉ
ｂＪ（即ちＰＳＤｌｏの入射光量に相当）のレベルを基
準レベルと比較することによりＰＳＤｌｏ上でのスポッ
ト光の受光の有無を判定する光検出回路であり、その判
定結果を示す判定信号Ｓｂを出力する。

一方、２２は前記反射用光学系５の移動位置を検出する
ための移動位置検出手段で、これは前記モータ８の回転
位置・（ひいては反射用光学系５の位置）に応じたパル
ス信号を出力するインクリメンタリ形のロータリエンコ
ーダ２３及び上記パルス信号をカウントするアップダウ
ンカウンタ２４を有し、そのアップダウンカウンタ２４
のカウント値を反射用光学系５の移動位置を示す移動位
置信号ＳＣとして出力する。２５は前記結像位置検出手
段１３内の除算回路２０からの出力（即ち結像位置信号
Ｓａ）をデジタル値に変換するＡ−Ｄ変換回路で、その
出力をマイクロコンピュータを含んで成る距離演算手段
２６に与えるように設けられている。斯かる距離演算手
段２６は、結像位置検出手段１３内の光検出回路２１並
びに前記移動位置検出手段２２内のアップダウンカウン
タ２４からの各出力（即ち判定信号Ｓｂ、移動位置信号
ＳＣ）も受けるように設けられており、上記各入力信号
３ａ　、３ｂ　、３ｃ及び予め記憶したプログラムに基
づいて、ＰＳＤｌｏ上におけるスポット光の受光位置を
演算（この演算は前記（１）式により行なわれる）し、
被測定物体との距離を三角測量方式により演算すると共
に、サーボアンプ２７を介して前記モータ８の駆動を制
御し、その演算結果を表示Ｉａ２８に表示させる。尚、
２９はロータリエンコーダ２３からのパルス信号を電圧
信号に変換する周波数−電圧変換回路で、その出力信号
をモータ８の速度制御用に供するようになっている。

次に上記構成の作用について、距離演算手段２６による
制御及び演算内容と共に説明する。今、照射光学系１か
ら被測定物体４に対してスポット光が照射されると、そ
のスポット光が被測定物体４上で散乱反射されるように
なり、その反射スポット光が反射用光学系５内の光反射
面６ａで反射されて撮像光学系９に入射されるようにな
る。このとき、上記スポット光がＰＳＤｌｏに受光され
なかった場合には、結像位置検出手段１３内の光検出回
路２１が非受光状態にある旨を示す判定信号Ｓｂを出力
するようになる。すると、距離演算手段２６は、上記判
定信号Ｓｂに基づいてモータ８を駆動して反射用光学系
５をｒＳＳ軸軸線Ｃ方向移動させる。斯様な反射用光学
系５の移動に応じてＰＳＤｌｏがスポット光を受光する
ようになると、距離演算手段２６は、結像位置検出手段
１３からの結像位置信号Ｓａに基づいてモータ８の駆動
を制御するようになり、スポット光がＰＳＤｌｏの中心
点Ｏ近傍で結像するようになったときにそのモータ８の
駆動を停止して反射用光学系５を静止させる。尚、この
場合、照射光学系１からのスポット光はそのスペクトル
幅が狭く設定されていると共に、ｐｓｏｉｏの前面には
そのスポット光のみを選択的に通過させるフィルタ１１
が設けられているから、外乱光による悪影響を抑制する
ことができる。しかして、被測定物体４での反射スポッ
ト光が例えばＰＳＤＩＯの中心点Ｏで結像した状態を想
定すると、基準軸５ｉＩｃ上にお番するスポット光の照
射光軸Ａ（照射光学系１の光軸）と反射用光学系５での
光反射点（基準軸線Ｃ及び光反射面６ａの交点）との間
の距離をｙとした場合、基準軸ｌｌ５Ｃと被測定物体４
におけるスポット光反射点との間の距離Ｒは、第１図中
の光学系のみを抽出して示す第３図から理解されるよう
に、Ｒ−ｙ”ｔａｎθ　・・・・・・（２）となる（但
し、スポット光の照射光軸と基準軸線Ｃとのなす角度φ
が９０°の場合）。また、このように反射用光学系５が
静止された状態で被測定物体４との間の距離Ｒが変化さ
れた場合、例えば第３図に二点鎖線で示すように距離Ｒ
がＲ′に短くなった場合には、ＰＳＤｌｏ上のスポット
光の結像位置は中心点０からΔＳだけ移動すると共に、
被測量物体４での反射スポット光の入射角も角度Δθだ
けずれるようになる。上記移動距離ΔＳは前記結像位置
検出回路１３からの結像位置信号Ｓａに基づいて演算で
きるものであり、また、上記ずれ角Δθも移動距離ΔＳ
及び前記受光レンズ１２の光学中心とＰＳＤｌｏの受光
量との間の距離ｂ　（第３図参照）に基づいて次式によ
り演算できるものである。

Δθ−ｊａｎ”（Δｓ／ｂ　）　　−（３）また、この
ときの距離Ｒ′は、第３図から理解されるように次式に
より得ることができる。但し、ａはスポット光の照射光
軸Ａと受光レンズ１２の光学中心との間の距離である。

Ｒ−−（ｙ＋　（ａ−ｙ）ｃｏｓθ）・ｊａｎ　　（θ
−Δθ）　−（ａ　−ｙ）　−５ｉｎ　Ｏ・・・・・・
（４） しかして、演算処理回路２６は、反射用光学系５の移動
に応じてＰＳＤＩＯの中心点Ｏ近傍でスポット光が受光
されるようになったときに結像位置信号Ｓａと移動位置
信＠ＳＣとに基づいて上記（４）式の演算を行なうと共
に、この後に反射用光学系５を静止させた状態で、結像
位置信号Ｓａの変化に基づいて上記（４）式の演算を被
測定物体４の複数点について実行するものであり、その
演算結果は表示器２８に表示される。

尚、コ（７）１８合、例えばｔａｎθ−１０，ａ−１０
Ｑｍｍ、　ｂ　−１００ｍｍとして、’Ｗ−４０ｍｎ＋
及び８０■の各位置でのΔＳの値に対するＲ、Ｒ＝の値
を計算すると次表のようになる。

この表から明らかなようにＲ−４００＋ａの状態時には
、反射用光学系５を静止させたままでＲ′−２４５，２
３〜８６４．３０１１の範囲まで測定可能になり、また
、Ｒ＝８００ｍｍの状態時には、反射用光学系５を静止
させたままでＲ−−６３３゜２５〜１９７８．５８ｍ５
の範囲まで測定可能になるものである。

以上要するに、距離演算手段２６は、判定信号ｓｂに基
づいて反射用光学系５を移動させる必要があるか否かを
判断し、反射用光学系５の移動に応じて被測定物体４で
の反射スポット光がＰＳＤｌｏの中心点Ｏ近傍に結像し
たときにこれを結像位置信号Ｓａに基づいて判断して上
記反射用光学系５の移動を停止させると共に、このとき
の被測定物体４との距［Ｒ＝を結像位置信号Ｓａと移動
位置信号ＳＣに基づいて演算し、この優には反射用光学
系５を静止させたままの状態で結像位置信号Ｓａの変化
に基づいて被測定物体４の複数点との距１１１Ｒ−を演
算するものである。従って、三角１１１ｆｉ１時の基線
長（第３図中の距離ｙに相当）が長くなる方向へ変化さ
せることができ、これにより広い距離測定範囲において
その測定分解能を高め得るものである。また、前記した
表に示すように比較的広い測定範囲において反射用光学
系５を静止させたままで済むから、反射用光学系５の移
動回数を抑制することができ、結果的に各回の測定の所
要時間が従来のように長くなることがなく、以て全体の
測定時間を短縮することができる。勿論、反射用光学系
５を従来のように極めて頻繁に駆動する必要がないと共
に、その反射用光学系５の移動速度もそれ程遠める必要
がないから、その機械的駆動機構（ボールネジ機構７．
モータ８゜ロータリエンコーダ２３等）の耐久性を向上
させ得ると共に、反射用光学系５を駆動するのに必要な
電力の低減並びにサーボアンプ２７の小容量化を実現す
るることができる。　尚、上記実施例では、反射用光学
系５を静止させた状態で距離測定を行なう例を示したが
、これに限らず被測定物体との巨視的距離が一様に変化
するようなものにあっては反射用光学系５を一定速度で
移動させながら距離測定を行なっても良い。また、例え
ば一定の周期で結像位置信号３ａをサンプリングし、そ
のサンプリング結果に比例した信号をサーボアンプ２７
に与えることにより、スポット光の結像位置と中心点０
との距離ΔＳが順次短くなるように位置制御しながら距
離測定を行なう構成としても良い。

第４図には本発明の第２の実施例が示されており、以下
これについて前記第１の実施例と異なる部分のみ説明す
る。即ち、３０は照射光学系１による照射光母を調整で
きるように設けられた先出ｖＵ御回路で、これは照射光
学系１による照射光ｍを、結像位置検出手段１−３内の
加算回路１９の出力ｒｌａ＋ＩｂＪつまりＰＳＤＩＯの
入射光量（撮像光学系９の受光量）に逆比例した値とな
るようにフィードバック制御する。従って、本実施例に
よれば、被測定物体４までの距離、被測定物体４の光反
射率、照射スポット光の被測定物体４での反射角度の変
化等に起因したＰＳＤＩＯの受光量の変動を補正するこ
とができ、常に安定した測定を行なうことができる。

第５図には本発明の第３の実施例が示されており、以下
これについて前記第１の実施例と異なる部分のみ説明す
る。即ち、この実施例では撮像光学系９の光路内に一対
の反射鏡３１．３２を挿入し、以てその光路長を拡大し
た点に特徴を有する。

この構成の結果、本実施例によれば、測定の分解能を一
層高めることができる。尚、この場合、反射１３１．３
２による光路の折曲方向を、照射光学系１によるスポッ
ト光の照射軸及び及びＰＳＤｌｏの受光軸を含む平面と
直交する方向とすれば、光路を折曲したことによる歪み
の発生を防止することができる。

第６図乃至第８図には本発明の第４の実施例が示されて
おり、以下これについて前記第１の実施例と異なる部分
のみ説明する。即ち、この実施例では第１の実施例にお
けるＰＳＤＩＯに代えて光検出器たるイメージセンサ３
３を設けてＩ＃ｉｆ！ｉｉ光学系３４を構成すると共に
、同じく第１の実施例における結像位置検出手段１３に
代えて上記イメージセンサ３３上での結像位置を検出す
るための結像位置検出手段３５を設ける構成としたもの
である。この場合、イメージセンサ３３は、例えばＭＯ
Ｓイメージセンサ、ＣＯＤイメージセンサ等の固体撮像
素子により構成され、また、結像位置検出手段３５は、
距離演算手段２６からの指令に基づいてイメージセンサ
３３を走査するための駆動回路３６及びイメージセンサ
３３からの位置信号を増幅してＡ−Ｄ変換回路２５に与
える出力増幅Ｐ５３７より成る。

しかして、被測定物体４での反射スポット光がイメージ
センサ３３の中心点Ｏで結像した状態では、前記第１の
実施例における第３図と同様の第７図から理解されるよ
うに、基準軸線Ｃと被測定物体４におけるスポット光反
射点との間の距１１１Ｒは、 Ｒ−ｙ　−ｔａｎθ で得られる。また、この状態から被測定物体４との距離
Ｒが例えばＲ′に短くなると、イメージセンサ３３上の
スポット光の結像位置が中心点ＯからΔＳだけ移動する
と共に、被測定物体４での反射スポット光の入射角も角
度Δθだけずれるようになる。このときの移動距離ΔＳ
は、結像位置検出手段３５内の出力増幅器３７からの位
置信号を距ＩＩ！演算手段２６で演算処理することによ
り測定することができる。即ち、第８図には出力増幅器
３７からの位置信号により示されるイメージセンサ３３
上の光ｍ分布を示す。この場合、ΔＳの大きさを光ｍ分
布のｍ心とすると、その垂心アドレスＮｇは次式で得る
ことができる。

ＮＱ−Σ　ｎ−Ｖｎ／Σ　Ｖｎ ｉ （但し、ｎは第ｎ番目のアドレス、 Ｖｎは第ｎｉ％目のアドレスの光ｍ電圧）従って、ΔＳ
は次式により得ることができる。

ΔＳ−Δｐ・（ＮＱ−Ｎｏ） （但し、Δｐは画素ピッチ、 ＮＯは基準軸のアドレス） そして、前記ずれ角Δθは、このようにして得たΔＳ及
び受光レンズ１２の、光学中心とイメージセンサ３３の
受光量との間の距離ｂ　（第７図参照）に基づいて次式
により演算できるものである。

Δ　θ　−【ａロ　°１　（Δ　ｓ／ｂ　　）従って、
本実施例においても前記第１の実施例で述べた（４）式
によって距離Ｒ”を演算できるものであり、これによっ
て第１の実施例と同様の作用効果を奏するものである。

尚、前記第１の実施例においてはＰＳＤＩＯにスポット
光が受光されたか否かの判定を光検出回路２１により行
なうようにしたが、この第４の実施例においては、イメ
ージセンサ３３にスボッ１−光が受光されているか否か
の判定を、距離演算手段２６により行なっており、具体
的には、出力増幅器３７からの位置信号により示される
イメー　ジセンサ３３の全受光口Ｓを（Ｓ＝ΣＶｎ）に
より演算し、その値が所定の基準値を越えたか否かによ
り判定する構成としている。

第９図及び第１０図には上記第４の実施例にさらに変更
を加えた本発明の第５の実施例が示されており、以下こ
れについて第４の実施例と異なる部分のみ説明する。即
ち、この実施例において、距離演算手段２６は、出力増
幅器３７からの位置信号に基づいてイメージセンサ３３
の全受光量Ｓを（Ｓ＝Σ　Ｖｎ）により演算し、その演
算結果＾ に応じたフィードバック信号をＤ−Ａ変換器３８を介し
て光ｍ制御回路３９に与える。この光ｍ制御回路３９は
、照射光学系１による照射光口を調整できるように設け
られたもので、その照射光口を上記フィードバック信号
のレベルに逆比例した値となるように制御する。従って
、本実施例の構成を採用した場合、被測定物体４までの
距離、被測定物体４の光反射率、照射スポット光の被測
定物体４での反射角度の変化等に起因したイメージセン
サ３３の受光ｍの変動を補正することができ、以て常に
安定した測定を行なうことができる。尚、第１０図には
光ｍ制御回路３９の具体的な回路構成の一例を示す。こ
の第１０図において、Ｄ−Ａ変換器３８から出力される
アナログ値のフィードバック信号Ｖｓ（イメージセンサ
３３の全受光量を示す）と基準電圧ＶＣとが誤差増幅器
４０にて比較され、その差電圧に比例した信号が積分器
４１及びバッファアンプ４２を介して照射光学系１内の
レーザ光源２に与えられ、これによりそのレーザ光源２
の発光量がフィードバック制御される。

その他、本発明は上記し且つ図面に示した各実施例に限
定されるものではなく、例えば第４の実施例或は第５の
実施例における躍像光学系３４の光路内にその光路長を
拡大するための反射鏡を設ける構成としても良い等、そ
の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが
できるものである。

［発明の効果］ 本発明によれば以上の説明によって明らかなように、非
接触方式で、しかも測定時に光学系の一部を移動させる
構成でありながら、測定時間を短縮することができるも
のであり、また、広い測定範囲に渡って分解能を高める
ことができて精度の良い測定を行なうことができると共
に、全体の耐久性及び消費電力の軽減をも図り得るとい
う優れた効果を秦するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の第１の実施例を示すもので
、第１図は全体の電気的構成を光学系の配置と共に示す
ブロック図、第２図は半導体装置検出素子（ＰＳＤ）の
構成を説明するための側面図、第３図は作用を説明する
ために光学系のみ抽出して示す図である。第４図は本発
明の第２の実施例を示す第１図相当図、第５図は本発明
の第３の実施例を示す第１図相当図であり、また、第６
図乃至第８図は本発明の第４の実施例を示すもので、第
６図は第１図相当図、第７図は第３図相当図、第８図は
イメージセンサの蛍光団分布を示す図である。さらに、
第９図乃至第１０図は本発明の第５の実施例を示すもの
で、第９図は第１図相当図、第１０図は要部の回路構成
図である。 図中、１は照射光学系、２はレーザ光源、３はコリメー
トレンズ、４は被測定物体、５は反射用光学系、６は鏡
体、６ａは光反射面、８はモータ、９．３４はＲ像光学
系、１０は半導体装置検出素子（光検出器）、１１はフ
ィルタ、１２は受光レンズ、１３．３５は結像位置検出
手段、２２は移動位置検出手段、２６は距離演算手段、
２７はサーボアンプ、３０．３９は光ｍ制御回路、３１
゜３２は反射鏡、３３はイメージセンサ（光検出器）を
示す。 出願人　　株式会社豊田中央研究所 株式会社東海理化電機製作所 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基準軸線に対し一定の角度を存したスポット光を被
   測定物体に照射する照射光学系と、前記基準軸線に対し
   所定角度を存して位置された光反射面を有しその基準軸
   線と沿つた方向へ移動可能に設けられた反射用光学系と
   、前記スポット光の前記被測定物体での反射光を前記光
   反射面を介して受光して所定面積を有した光検出器上に
   結像させる撮像光学系と、前記光検出器上での結像位置
   を検出する結像位置検出手段と、前記反射用光学系の移
   動位置を検出する移動位置検出手段と、前記反射用光学
   系の移動に応じて前記光検出器上に結像したときにおけ
   る前記結像位置検出手段の出力と前記移動位置検出手段
   の出力とに基づいて前記被測定物体との距離を三角測量
   方式により演算すると共にこの演算結果並びに前記被測
   定物体の複数点での前記スポット光の反射光を前記光検
   出器上に結像させたときにおける前記結像位置検出手段
   の出力変化量に基づいて被測定物体の上記各点との距離
   を演算する距離演算手段とを設けたことを特徴とする形
   状測定装置。 ２、光検出器は半導体装置検出素子により構成されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の形状
   測定装置。 ３、光検出器はイメージセンサにより構成されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の形状測定
   装置。 ４、照射光学系の照射光量は、撮像光学系の受光量に応
   じてフィードバック制御され、これにより上記撮像光学
   系の受光量が一定レベルを保持するように構成されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の形状
   測定装置。 ５、照射光学系はスペクトル幅の狭いスポット光を照射
   するように構成され、撮像光学系は光検出器の前面に上
   記スペクトル幅の狭いスポット光のみを選択的に通過さ
   せるフィルタを備えていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の形状測定装置。 ６、撮像光学系の受光量を光検出器の出力に基づいて測
   定するように構成したことを特徴とする特許請求の範囲
   第４項に記載の形状測定装置。 ７、撮像光学系の光路内にその光路長を拡大するための
   反射鏡を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の形状測定装置。