JPS63153411A - 形状計測装置 - 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】 〔概　　　要〕 本発明は、光切断法を用いた形状計測装置において、計
測の際に使用するスリット状の光ビーム（以下、スリッ
トビームと称す）を、一列に配列された複数個の半導体
レーザとシリンド′リカルレンズとで作成すると共に、
」二記スリソｉ・ビームの光強度分布を上記半導体レー
ザの駆動電流で制御するようにしたごとにより、いわゆ
るシェーディングの影習をなくし、高速かつ正確な計測
を可能にしたものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、例えばプリント板上に実装された部品等の三
次元形状を光切断法を用いて計測する形状計測装置に関
する。

現在、ＦＡ等の分野で、各種物体の三次元形状を計測す
る技術の研究・開発が盛んに行われている。

〔従　来　の　技　術〕

上記光切断法の原理を第４図に示す。まず同図＋ａ）に
示すように、スリットビームＬを対象物体Ｍ上に照射し
、その反射光を上記照射の方向とは異なる方向からＴＶ
カメラＮ等で撮像する。すると、同図（ｂ）に示すよう
に、対称物体Ｍをスリットビームして切断して得られる
断面形状に相当する二次元の撮像画像が得られる。この
ような撮像画像を対称物体Ｍの各位置で得て、これらを
組合せることにより、三次元形状を得ることができる。

従来、上記スリットビームＬを作成する手段としては、
例えば１個の半導体レーザから出力された光ビームを、
シリンドリカルレンズを通過させることによりスリット
状に絞るようにしたものが知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

」二連したようにして作成されたスリットビームＬを照
射した場合、ＴＶカメラＮ等で検知される光（以下、検
知光と称す）には、「シェーディング」と呼ばれる、第
５図に示すように周辺部が暗くなる現象が生じる。シェ
ーディングが生じると、背景のノイズ光や電気的ノイズ
に対する信号レベルの比（すなわちＳ／Ｎ比）が低下し
、よって計測誤差の原因となる。

また、上記ＴＶカメラＮの代りにＣＣＤラインセンサを
用いることによって高速の計測が期待されるが、従来に
おいては、長い領域にわたって光強度の強いスリットビ
ームを得ることができなかったので、十分な高速性を得
るのは困難であった。

本発明は、上記問題点に鑑み、シェーディングの影響の
ない正確な計測を可能にし、しかも一段と高速の計測を
可能にした形状計測装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の形状計測装置は、スリットビームの作成手段と
して、一列に配列された複数個の半導体レーザからの光
ビームをシリンドリカルレンズでスリットビームに変換
する手段を備えると共に、スリットビームの周辺部の光
強度が中央部よりも強くなるように上記半導体レーザの
それぞれの駆動電流を制御する半導体レーザ駆動手段を
備えたものである。

〔作　　　用〕

上記のようにしてスリットビームの光強度分布を中央部
よりも周辺部で強くなるようにすれば、前述したシェー
ディングによる影響が打ち消され、その検知光の光強度
分布は均一になる。従って、周辺部においても大きなＳ
／Ｎ比が得られ、正確な計測が可能になる。

また、複数個の半導体レーザを一列に配列してスリット
ビームを作成しているので、長い領域を、しかも強い光
で照明することができる。従って、広汎な領域を一度に
検知することができ、極めて高速の計測が可能になる。

〔実　　施　　例〕

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説
明する。

第１図は本発明の一実施例の主要部（スリットビーム作
成手段及び半導体レーザ駆動手段）を示し、同図ｔａｇ
、　ｔｂ）はそれぞれ正面図、側面図である。

本実施例に係るスリットビーム作成手段は、まず複数個
（第１図ｔａ＋では７個）の半導体レーザ１ａ−１ｇを
一列に配列すると共に、その配列方向に沿って長く延び
たシリンドリカルレンズ２を備えている。上記半導体レ
ーザｌａ〜１ｇから出力されたそれぞれの光ビームは、
シリンドリカルレンズ２によってスリット状に絞られ、
一本のスリットビームＬとなる。

６一 なお、シリンドリカルレンズ２上の所定領域に遮光マス
ク３を設け、各半導体レーザからの光ビームのうち放射
角の大きくなる部分（すなわちスリット状に結像されに
くい部分）を遮断している。

それと共に、上記スリットビームしは、互いに隣接する
個々の半導体レーザについて得られる各スリットビーム
が互いに半分領域ずつ重ね合わされたものとなっている
。

更に本実施例は、半導体レーザ１ａ〜１ｇの駆動手段と
して、それぞれ半導体レーザ駆動回路４ａ〜４ｇを備え
ている。半導体レーザ１ａ〜１ｇは、一般には第３図に
示すように、駆動電流（順電流）に応じて光出力が変化
する。そこで本実施例では、半導体レーザ１ａ〜１ｇの
それぞれの駆動電流を半導体レーザ駆動回路４ａ〜４ｇ
で制御することによって、第２図（ａｌに示すように、
スリットビームＬの光強度分布を中央部よりも周辺部で
強くなるようにしたものである。なお、同図中のａ、ｂ
は、第１図に示したスリットビームＬ上の位置ａ、ｂに
それぞれ対応しており、ａ、ｂ間が実際の使用範囲であ
る。

このようにスリットビームＬの光強度分布を中央部より
も周辺部で強くなるようにしたので、第５図に示したよ
うなシェーディング（検知光の周辺部で光強度が弱くな
る現象）の影響が打ち消されることになり、その結果、
第２図（ｂ）に示すように検知光の強度分布を全領域に
わたって均一にすることができる。従って、中央部だけ
でなく周辺部においても大きなＳ／Ｎ比が得られ、誤差
のない正確な計測が可能になる。

また、複数個の半導体レーザ１ａ〜１ｇを一列に配列し
、それぞれについて得られる個々のスリットビームを組
合せて１本のスリットビームＬを作成しているので、こ
のようにして作成されたスリットビームしは使用範囲が
長く　（例えば２００　＊璽程度）、シかも光強度が大
きい（例えば総出力１００　　ｍＷ程度）。従って、法
尻な領域を一度に検知することができ、極めて高速の計
測が可能になる。

〔発明の効果〕

本発明の形状計測装置によれば、検知光におけるシェー
ディングの影響をなくすことができ、しかも長く大きな
光強度を持つスリットビームを作成できるので、極めて
高速かつ正確な計測が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の主要部（スリットビーム作
成手段及び半導体レーザ駆動手段）を示し、同図（ａｌ
は正面図、同図（ｂ）は側面図、第２図＋ａ）、　ｆｂ
）は上記実施例におけるスリットビームＬと検知光のそ
れぞれの強度分布を示す図、第３図は半導体レーザの一
般的な駆動電流（順電流）−光出力特性を示す図、 第４図ｆａ）及びｆｂ）は光切断法の原理を示す図、第
５図は従来における検知光の強度分布であって、特には
その問題点であるシェーディングを示す図である。 １ａ〜１ｇ・・・半導体レーザ、 ２・・・シリンドリカルレンズ、 ３・・・遮光マスク、 ４ａ〜４ｇ・・・半導体レーザ駆動回路、Ｌ・・・スリ
ットビーム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）対象物体上にスリット状の光ビーム（Ｌ）を照射し
   、その反射光を前記照射の方向とは異なる方向から観測
   することにより、前記対象物体の三次元形状を計測する
   形状計測装置において、複数個の半導体レーザ（１ａ〜
   １ｇ）を一列に配列し、該複数個の半導体レーザからの
   光ビームをシリンドリカルレンズ（２）で前記スリット
   状の光ビームに変換するスリットビーム作成手段と、前
   記スリット状の光ビームの周辺部の光強度が中央部の光
   強度よりも強くなるように、前記複数個の半導体レーザ
   のそれぞれの駆動電流を制御する半導体レーザ駆動手段
   （４ａ〜４ｇ）とを備えたことを特徴とする形状計測装
   置。 ２）前記半導体レーザからの光ビームのうちの放射角の
   大きくなる部分を遮断する遮光マスク（３）を設けたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の形状計測装
   置。 ３）前記スリット状の光ビームは、前記複数個の半導体
   レーザのうち互いに隣接する個々の半導体レーザについ
   て得られるスリット状の光ビームの半分領域を互いに重
   ね合わせてできて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項記載の形状計測装置。