JPS62804A - 表面形状測定方法および装置 - Google Patents
表面形状測定方法および装置Info
- Publication number
- JPS62804A JPS62804A JP13894785A JP13894785A JPS62804A JP S62804 A JPS62804 A JP S62804A JP 13894785 A JP13894785 A JP 13894785A JP 13894785 A JP13894785 A JP 13894785A JP S62804 A JPS62804 A JP S62804A
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- Japan
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- light
- slit
- surface shape
- image
- cutting
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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】
〔発明の技術分野〕
本発明は被測定物にスリット光を照射して光切断を行な
う表面形状測定方法および装置の改良に関する。
う表面形状測定方法および装置の改良に関する。
従来、物体の表面形状などを測定するには種々な方法が
用いられているが１例えばスリット光を物体表面に照射
する、いわゆる光切断法が知られている。この方法ては
スリットの照射部位に形成される光切断スリットからの
反射・散乱光によシ直接表面形状を検出し、肉眼、顕微
鏡などを用いて目盛シを読んで計測する方法とか、高さ
情報を含む光の帯をＩＴＶカメラなどで画像として取込
み画像処理によシ計測する方法などがある。
用いられているが１例えばスリット光を物体表面に照射
する、いわゆる光切断法が知られている。この方法ては
スリットの照射部位に形成される光切断スリットからの
反射・散乱光によシ直接表面形状を検出し、肉眼、顕微
鏡などを用いて目盛シを読んで計測する方法とか、高さ
情報を含む光の帯をＩＴＶカメラなどで画像として取込
み画像処理によシ計測する方法などがある。
一般に光切断法で表面形状を測定しようとするような被
測定物はｓ ＩＩａや奥行に比べて表面の凹凸は小さい
。つまりスリット光の長さに対し高さを表わす切断スリ
ットの変位が小さいので、従来のようにＩＴＶカメラで
光切断画像を得ようとすると。
測定物はｓ ＩＩａや奥行に比べて表面の凹凸は小さい
。つまりスリット光の長さに対し高さを表わす切断スリ
ットの変位が小さいので、従来のようにＩＴＶカメラで
光切断画像を得ようとすると。
高さ方向の分解能を得るためには小領域を拡大して画像
に取込む必要があり、広範囲にわたる計測では多数回に
分けて画像をサンプリングすることが必要なため１幅方
向の高過ぎる分解能によって。
に取込む必要があり、広範囲にわたる計測では多数回に
分けて画像をサンプリングすることが必要なため１幅方
向の高過ぎる分解能によって。
非効率的に画像メモリｉ！使われ、処理速度の低下を招
いていた。すなわち画像の拡大は縦方向、横桟 方向とも一鴨に行なわれるため種々な不都合があった。
いていた。すなわち画像の拡大は縦方向、横桟 方向とも一鴨に行なわれるため種々な不都合があった。
本発明は上述の不都合を除去するためになされたもので
、光切断スリットの偏位方向である縦方向と幅方向であ
る横方向とを別個に拡大でき、しかも迅速に測定ができ
る表面形状測定方法およびこれを実施する装置を得るこ
とを目的とする。
、光切断スリットの偏位方向である縦方向と幅方向であ
る横方向とを別個に拡大でき、しかも迅速に測定ができ
る表面形状測定方法およびこれを実施する装置を得るこ
とを目的とする。
本発明は被測定面にスリット光を照射して光切断を行な
い照射部位に形成された光切断スリットの光学像であ乞
スリット像を検出体に投影し、このスリット像の偏位に
よシ表面形状を測定する表面形状測定方法において、ス
リット像と検出体とを相対的に移動させて測定すること
を特徴とする表面形状測定方法であって、相対的な移動
によシ。
い照射部位に形成された光切断スリットの光学像であ乞
スリット像を検出体に投影し、このスリット像の偏位に
よシ表面形状を測定する表面形状測定方法において、ス
リット像と検出体とを相対的に移動させて測定すること
を特徴とする表面形状測定方法であって、相対的な移動
によシ。
スリット光の幅方向とは関係なく、高さ方向の拡大測定
を可能にするとともに迅速な処理を容易にしたものであ
る。
を可能にするとともに迅速な処理を容易にしたものであ
る。
また他の発明は上記発明方法を実施する装膜である。
以下１本発明の詳細を図示の実施例によシ説明する。第
１図は本発明装置の第１の実施例であって、被測定物（
１）は被測定面（２）が矩形の板状ブロックからカシ、
表面である被測定面（２）には基準となる面（３）上に
直方体状の突部（４）および凹陥部（５）が形成されて
いる。まず本発明装置につき説明し、その作用とともに
本発明方法の実施例につき説明する。本発明装置は被測
定物（１）を支持して移動させる送りテーブル部０υと
、投光部ａ力と、集光部（１りと。
１図は本発明装置の第１の実施例であって、被測定物（
１）は被測定面（２）が矩形の板状ブロックからカシ、
表面である被測定面（２）には基準となる面（３）上に
直方体状の突部（４）および凹陥部（５）が形成されて
いる。まず本発明装置につき説明し、その作用とともに
本発明方法の実施例につき説明する。本発明装置は被測
定物（１）を支持して移動させる送りテーブル部０υと
、投光部ａ力と、集光部（１りと。
スリット像移動部（１４）と、検出部住啼とから構成さ
れている。上記送シテーブル部αυは、上面に平坦な載
置面（２１）が形成されたテーブル＠を有していて。
れている。上記送シテーブル部αυは、上面に平坦な載
置面（２１）が形成されたテーブル＠を有していて。
矢印（ハ）の方向にモータ（財）により進退駆動される
ようになっている。投光部αのは光源としてのレーザ発
振器（ハ）、これからのレーザ光２ｅを一方向に拡げる
半円柱形のシリンドリカルレンズ（５）、これから出た
光をよシ薄く絞って光切断用のスリット光（至）として
被測定面（２）に照射し、照射部位Ｑ１に光切断スリッ
ト（７）を形成するコリメータレンズＣ３１）などから
なっている。集光部（１３は集光レンズ（至）を具えて
いて、光切断スリット（７）の反射光、散乱光（７）に
よシ光切断スリット（７）のスリット像（３？）を後述
する検出部α均に結僚する。スリット像移動部Ｉはミラ
ーαυと、これを往復回動（振動）させる回動駆動体（
ハ）とを有していて１反射、散乱光（至）を反射偏向し
。
ようになっている。投光部αのは光源としてのレーザ発
振器（ハ）、これからのレーザ光２ｅを一方向に拡げる
半円柱形のシリンドリカルレンズ（５）、これから出た
光をよシ薄く絞って光切断用のスリット光（至）として
被測定面（２）に照射し、照射部位Ｑ１に光切断スリッ
ト（７）を形成するコリメータレンズＣ３１）などから
なっている。集光部（１３は集光レンズ（至）を具えて
いて、光切断スリット（７）の反射光、散乱光（７）に
よシ光切断スリット（７）のスリット像（３？）を後述
する検出部α均に結僚する。スリット像移動部Ｉはミラ
ーαυと、これを往復回動（振動）させる回動駆動体（
ハ）とを有していて１反射、散乱光（至）を反射偏向し
。
スリット像Ｇηを矢印（４３方向に往復動させる。検出
部α９は検出体（４！ｉ１と処理演算回路（４６）とを
有していて。
部α９は検出体（４！ｉ１と処理演算回路（４６）とを
有していて。
検出体（ハ）はその平坦な受光面（ＡＢの中心に例えば
光導電素子からなる光電変換部材としてのラインセンサ
α優が設けられていて、これが基準位置−になりておシ
、ここにスリット像（ロ）が位置すると電気信号が送出
される。処理演算回路−はマイクロコンビ、−夕を内蔵
していて、上述の電気信号とミラーρυの回転角度など
にもとづいて光切断スリット（７）の高さ変化につき演
算する。これについての詳細は作用の説明の際に述べる
。
光導電素子からなる光電変換部材としてのラインセンサ
α優が設けられていて、これが基準位置−になりておシ
、ここにスリット像（ロ）が位置すると電気信号が送出
される。処理演算回路−はマイクロコンビ、−夕を内蔵
していて、上述の電気信号とミラーρυの回転角度など
にもとづいて光切断スリット（７）の高さ変化につき演
算する。これについての詳細は作用の説明の際に述べる
。
本発明装置の第１の実施例は上述のように構成されてい
るが１次にその作用につき説明する。
るが１次にその作用につき説明する。
レーザ光（イ）はシリンドリカルレンズ（５）を通シ広
げられ、コリメータレンズＧυによって、より薄く絞ら
れて被測定面（２）上にスリット光（至）として照射し
、光切断を行なう。この照射部位（至）にはその各部の
高さに応じて偏位した不連続な光切断スリット（７）が
形成される。すなわち第１図において矢印６υの方向に
見た場合（上方から見た場合）には、例えば基準面（３
）上の光切断スリン） （３０ａ）に対し。
げられ、コリメータレンズＧυによって、より薄く絞ら
れて被測定面（２）上にスリット光（至）として照射し
、光切断を行なう。この照射部位（至）にはその各部の
高さに応じて偏位した不連続な光切断スリット（７）が
形成される。すなわち第１図において矢印６υの方向に
見た場合（上方から見た場合）には、例えば基準面（３
）上の光切断スリン） （３０ａ）に対し。
突部（４）上では左方に偏った光切断スリン） （３０
ｂ）が、凹陥部（５）底面には右方に偏った光切断スリ
ン） （３０Ｃ）が得られる。これらの光切断スリット
（至）はその反射光、散乱光（至）がミ９−＜ｔυで反
射し、集光レンズ（至）によシ集光されて受光面（ハ）
上にスリット像０７）を結ぶ。第２図は受光面（ハ）を
略図的に示したもので、中心にラインセンサ（４！Ｉが
設けられていて、この上に光切断スリット（３０ａ）の
像（１１）があシ、光切断スリット（３０ｂ）、 （３
０Ｃ）のスリット（Ｊ−ｏ）。
ｂ）が、凹陥部（５）底面には右方に偏った光切断スリ
ン） （３０Ｃ）が得られる。これらの光切断スリット
（至）はその反射光、散乱光（至）がミ９−＜ｔυで反
射し、集光レンズ（至）によシ集光されて受光面（ハ）
上にスリット像０７）を結ぶ。第２図は受光面（ハ）を
略図的に示したもので、中心にラインセンサ（４！Ｉが
設けられていて、この上に光切断スリット（３０ａ）の
像（１１）があシ、光切断スリット（３０ｂ）、 （３
０Ｃ）のスリット（Ｊ−ｏ）。
（チ）がその両側にそれぞれ結像している状態を示す。
前述したように、ミラー（４υは往復回動しているので
各スリット像（Ｊ−０）、 （−’１）、 ＣＪ−２＞
はこれに応じて常に移動している。すなわちミラー（４
１）の角度位置が００．θ！、θ章のときにスリット像
（ＬＯ）、 （Ｊ−１）、 （’りが丁度ラインセンサ
四の上にある。この際のラインセンサ（４９の出力信号
を第３図に示す。すなわち本図は縦軸に出力信号をとり
、横軸にラインセンサ０Ｉのセンサ素子列をとったもの
で１分図（イ）はスリット像（Ｊ−０）が２インセンナ
（４ＣＪ上に１位置した瞬間の出力電圧ｖ０を示し１分
区←）、（ハ）はそれぞれラインセンサ（ハ）上にスリ
ット像（’ｓ）、 （’ｔ）が位置した場合の出力電圧
ｖ１ ＊ ｖ＊を示す。このときスリット像（ｊｏ）の
ある面とスリット像（’ｔ）、 （ｊｔ）がある面との
高さの差は、ミラー（４υの角度位置差θ１−θ。。
各スリット像（Ｊ−０）、 （−’１）、 ＣＪ−２＞
はこれに応じて常に移動している。すなわちミラー（４
１）の角度位置が００．θ！、θ章のときにスリット像
（ＬＯ）、 （Ｊ−１）、 （’りが丁度ラインセンサ
四の上にある。この際のラインセンサ（４９の出力信号
を第３図に示す。すなわち本図は縦軸に出力信号をとり
、横軸にラインセンサ０Ｉのセンサ素子列をとったもの
で１分図（イ）はスリット像（Ｊ−０）が２インセンナ
（４ＣＪ上に１位置した瞬間の出力電圧ｖ０を示し１分
区←）、（ハ）はそれぞれラインセンサ（ハ）上にスリ
ット像（’ｓ）、 （’ｔ）が位置した場合の出力電圧
ｖ１ ＊ ｖ＊を示す。このときスリット像（ｊｏ）の
ある面とスリット像（’ｔ）、 （ｊｔ）がある面との
高さの差は、ミラー（４υの角度位置差θ１−θ。。
θ２−θ。に比例して得られる。すなわち、ミラーｈａ
の角度位置センサからの出力やラインセンサ（４１から
の電気信号は処理演算回路Ｉ６１に順次入力されて。
の角度位置センサからの出力やラインセンサ（４１から
の電気信号は処理演算回路Ｉ６１に順次入力されて。
光切断位置の表面形状は算出され、またモータ（２４）
の制御によシ被測定物（１）は移動されて、被測定面（
２）全面につき表面形状が求められる。
の制御によシ被測定物（１）は移動されて、被測定面（
２）全面につき表面形状が求められる。
本実施例においては、ミラー（４１）の回動角度範囲を
適切に設定することによ９幅方向とは別個に観測範囲が
設定できる。
適切に設定することによ９幅方向とは別個に観測範囲が
設定できる。
次に第４図〜第５図に本発明装置の他の実施例を示す。
第４図、第５図に示す実施例はスリット像と受光面とを
相対移動させる部分が第１の実施例とは相違しているだ
けなので、その他の部分については説明を省略する。
相対移動させる部分が第１の実施例とは相違しているだ
けなので、その他の部分については説明を省略する。
ることにより受光面（ハ）に対しスリット像Ｃ３７）を
移動させるようにしたものである。
移動させるようにしたものである。
第５図は第４の実施例を示すもので、処理速度の向上を
計ったもので、集光レンズ（至）の後にハーフミラ−σ
υを置き、スリット像ｃ３ηを２個の栄光面ａの、σ４
で受け、処理能力の向上を計ったものである。他の部分
については第１の実施例と同様なので図示を省略する。
計ったもので、集光レンズ（至）の後にハーフミラ−σ
υを置き、スリット像ｃ３ηを２個の栄光面ａの、σ４
で受け、処理能力の向上を計ったものである。他の部分
については第１の実施例と同様なので図示を省略する。
以上詳述したように１本発明の表面形状測定方法はスリ
ット像と受光面との相対的な移動量を調節することによ
シスリット光の幅方向とは別個に拡大ができるので、適
切な測定が迅速にできる効果がある。
ット像と受光面との相対的な移動量を調節することによ
シスリット光の幅方向とは別個に拡大ができるので、適
切な測定が迅速にできる効果がある。
また本発明の表面形状測定装置は受光面に光電変換体を
設けて電気信号によシ処理できるように構成しためで、
適切な解像力と相俟って無駄なく迅速な測定ができる効
果がある。
設けて電気信号によシ処理できるように構成しためで、
適切な解像力と相俟って無駄なく迅速な測定ができる効
果がある。
なお本発明方法の実施例においてはスリット光としてレ
ーザ光を用いたがこれに限定されず、他の光を用いても
よく、マたスリット光もスポット光の走査により形成し
てもよい。さらにまたスリット像と受光面との相対移動
はどちらを動がしてもよく、光電変換部材も光導電素子
に限定されない。
ーザ光を用いたがこれに限定されず、他の光を用いても
よく、マたスリット光もスポット光の走査により形成し
てもよい。さらにまたスリット像と受光面との相対移動
はどちらを動がしてもよく、光電変換部材も光導電素子
に限定されない。
第１図は本発明装置の第１の実施例の構成を示す斜視図
、第２図は同じく作用説明図、第３図は同じく作用説明
図、第４図は本発明装置の第２の実施例の要部構成図、
第５図は同じく第３の実施例の要部構成図である。 （２）・・・被測定面、 ａ２１・・・投光部
。 （１３・・・集光部、 （１４）・・・投影
移動部。 （１５１・・・検 出 部、 （２５）・
・・光源、レーザ発振器。 （イ）・・・レーザ光、 ＠・・・スリット光
。 （至）・・・照射部位、 （至）・・・光切断ス
リット。 Ｃ３７）・・・スリット像、 （４１）・・
・ミ ラ −。 （４５１・・・検出体、 ■・・・受光面。 Ｇｉ印・・・光電変換部材、ラインセンサ。 ■・・・パラレルグラス。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 竹 花 喜久男 第１ｇｌ う４７＋！ンブ 第３図 第２図
、第２図は同じく作用説明図、第３図は同じく作用説明
図、第４図は本発明装置の第２の実施例の要部構成図、
第５図は同じく第３の実施例の要部構成図である。 （２）・・・被測定面、 ａ２１・・・投光部
。 （１３・・・集光部、 （１４）・・・投影
移動部。 （１５１・・・検 出 部、 （２５）・
・・光源、レーザ発振器。 （イ）・・・レーザ光、 ＠・・・スリット光
。 （至）・・・照射部位、 （至）・・・光切断ス
リット。 Ｃ３７）・・・スリット像、 （４１）・・
・ミ ラ −。 （４５１・・・検出体、 ■・・・受光面。 Ｇｉ印・・・光電変換部材、ラインセンサ。 ■・・・パラレルグラス。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 竹 花 喜久男 第１ｇｌ う４７＋！ンブ 第３図 第２図
Claims (9)
- （１）被測定面にスリット光を照射して光切断を行ない
照射部位に形成された光切断スリットの光学像であるス
リット像を検出体に投影し上記スリット像の偏位により
上記被測定面の形状を測定する表面形状測定方法におい
て、上記スリット像と上記検出体とを相対的に移動させ
て上記測定を行なうことを特徴とする表面形状測定方法
。 - （２）スリット光はレーザ光であることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の表面形状測定方法。 - （３）スポット光の走査により形成されたスリット光を
用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第
２項記載の表面形状測定方法。 - （４）被測定面に光切断用のスリット光を照射する投光
部と、上記スリット光の照射部位に形成された光切断ス
リットの光学像であるスリット像を結像する集光部と、
上記スリット像が投影される受光面およびこの受光面に
設けられた光電変換部材を有し上記スリット像により電
気信号を送出する検出部と上記受光面およびスリット像
の間に相対的な移動を与える投影移動部とを具備したこ
とを特徴とする表面形状測定装置。 - （５）投光部はスリット光の光源としてレーザ発振器を
有することを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の表
面形状測定装置。 - （６）投光部は光源およびこの光源およびこの光源から
の光で被測定面を走査して光切断用のスリット光を形成
する走査機構を有することを特徴とする特許請求の範囲
第４項または第５項記載の表面形状測定装置。 - （７）投影移動部は集光部の光路中に設けられて往復回
動するミラーを有することを特徴とする特許請求の範囲
第４項記載の表面形状測定装置。 - （８）投影移動部は集光部の光路中に設けられて往復回
動するパラレルグラス体を有することを特徴とする特許
請求の範囲第４項記載の表面形状測定装置。 - （９）検出体はラインセンサを有することを特徴とする
特許請求の範囲第４項記載の表面形状測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13894785A JPS62804A (ja) | 1985-06-27 | 1985-06-27 | 表面形状測定方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13894785A JPS62804A (ja) | 1985-06-27 | 1985-06-27 | 表面形状測定方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62804A true JPS62804A (ja) | 1987-01-06 |
Family
ID=15233872
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13894785A Pending JPS62804A (ja) | 1985-06-27 | 1985-06-27 | 表面形状測定方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62804A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63170746U (ja) * | 1987-01-14 | 1988-11-07 | ||
| US4983043A (en) * | 1987-04-17 | 1991-01-08 | Industrial Technology Institute | High accuracy structured light profiler |
| WO2009049939A1 (en) * | 2007-10-18 | 2009-04-23 | Leica Geosystems Ag | Shape measuring instrument with light source control |
-
1985
- 1985-06-27 JP JP13894785A patent/JPS62804A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63170746U (ja) * | 1987-01-14 | 1988-11-07 | ||
| US4983043A (en) * | 1987-04-17 | 1991-01-08 | Industrial Technology Institute | High accuracy structured light profiler |
| WO2009049939A1 (en) * | 2007-10-18 | 2009-04-23 | Leica Geosystems Ag | Shape measuring instrument with light source control |
| JP2009098046A (ja) * | 2007-10-18 | 2009-05-07 | Hexagon Metrology Kk | ３次元形状測定器 |
| US8174682B2 (en) | 2007-10-18 | 2012-05-08 | Leica Geosystems Ag | Shape measuring instrument with light source control |
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