JPH0222321B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0222321B2 JPH0222321B2 JP25845385A JP25845385A JPH0222321B2 JP H0222321 B2 JPH0222321 B2 JP H0222321B2 JP 25845385 A JP25845385 A JP 25845385A JP 25845385 A JP25845385 A JP 25845385A JP H0222321 B2 JPH0222321 B2 JP H0222321B2
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- Japan
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- measurement surface
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- light receiving
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- Expired
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 25
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 11
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 11
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 3
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
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- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
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- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
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- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は光ビームを測定面の一点に照射して、
その散乱光を用いて測定面の変位を測定する光学
式変位測定装置に関するものである。
その散乱光を用いて測定面の変位を測定する光学
式変位測定装置に関するものである。
従来技術
光学的粗面の微小変位測定は、産業界の広い分
野に行われ、数多くの方法が提案されている。
野に行われ、数多くの方法が提案されている。
その１つとして、
測定面の一点に光ビームを照射して輝点を生じ
させ、測定面の変位によつて、この輝点が移動す
るのを入射ビームと異なる方向から観測して変位
を測定する装置において、輝点の移動量を検出す
るために光電変換機能を持つた受光素子と、受光
素子上に輝点の実像を結ぶためのレンズを組合せ
た装置が知られている。（特公昭59−762号公報） しかし、この種の装置においては、その測定精
度は輝点の大きさ、測定面の光学的性質、入射ビ
ームと観測部がなす観測角の大きさ及び受光素子
の特性とその出力の処理方法により決定される。
させ、測定面の変位によつて、この輝点が移動す
るのを入射ビームと異なる方向から観測して変位
を測定する装置において、輝点の移動量を検出す
るために光電変換機能を持つた受光素子と、受光
素子上に輝点の実像を結ぶためのレンズを組合せ
た装置が知られている。（特公昭59−762号公報） しかし、この種の装置においては、その測定精
度は輝点の大きさ、測定面の光学的性質、入射ビ
ームと観測部がなす観測角の大きさ及び受光素子
の特性とその出力の処理方法により決定される。
この種の装置における一般的な問題点として
は、次の点が挙げられる。
は、次の点が挙げられる。
(1) ビーム照射部と観測部が一体化した装置にお
いては、測定対象物から離れるに従い、両部の
なす角が小さくなるため、測定対象物の変位に
対する輝点の移動量の割合、即ち感度が減少
し、測定精度が低下する。通常測定対象物と観
測部の距離が大きくなると測定精度が低下し、
例えば50mmの距離から10μｍの測定精度を実現
できても、１ｍの距離から同等の測定精度を得
ることは非常に困難である。
いては、測定対象物から離れるに従い、両部の
なす角が小さくなるため、測定対象物の変位に
対する輝点の移動量の割合、即ち感度が減少
し、測定精度が低下する。通常測定対象物と観
測部の距離が大きくなると測定精度が低下し、
例えば50mmの距離から10μｍの測定精度を実現
できても、１ｍの距離から同等の測定精度を得
ることは非常に困難である。
(2) 粗面の形状及び光学系の有限の分離能に起因
する輝点内の輝度分布の不規則性を補正するよ
うな手段が講じられていないので、輝点の大き
さによつて測定精度が制限される。
する輝点内の輝度分布の不規則性を補正するよ
うな手段が講じられていないので、輝点の大き
さによつて測定精度が制限される。
発明の目的
本発明は従来装置における前記問題点を解消す
べくなされたもので、その目的は測定精度の優れ
た光学式変位測定装置を提供するにある。
べくなされたもので、その目的は測定精度の優れ
た光学式変位測定装置を提供するにある。
発明の構成
本発明者らは前記目的を達成すべく鋭意研究の
結果、結像レンズのほかに、シリンドリカルレン
ズまたは凹面鏡を結像レンズと受光素子の間に設
けると前記問題点を解消し得られることを究明し
得、この知見に基いて本発明を完成した。
結果、結像レンズのほかに、シリンドリカルレン
ズまたは凹面鏡を結像レンズと受光素子の間に設
けると前記問題点を解消し得られることを究明し
得、この知見に基いて本発明を完成した。
本発明の光学式変位測定装置を図面に基いて説
明する。
明する。
第１図はシリンドリカルレンズを用いた場合の
構成図である。
構成図である。
測定面Ｓにほぼ垂直方向に置かれた集光レンズ
２とレーザ１によつてレーザ光を測定面上の一点
Ｏに収束させる。この輝点Ｏの発する散乱光は、
観測角θの方向の光軸上に配列された結像レンズ
３を通り、次にシリンドリカルレンズ４によつて
縦方向に縮小された輝点の実像Ｐを一次元受光素
子５の上に結ばせる。
２とレーザ１によつてレーザ光を測定面上の一点
Ｏに収束させる。この輝点Ｏの発する散乱光は、
観測角θの方向の光軸上に配列された結像レンズ
３を通り、次にシリンドリカルレンズ４によつて
縦方向に縮小された輝点の実像Ｐを一次元受光素
子５の上に結ばせる。
測定面Ｓがｄだけ変位すると、輝点はO′に移
動し、対応する像もP′へ移動する。このとき結像
レンズ３と輝点との距離がｄに比べて十分大きけ
れば、ＰからP′への移動距離Δとｄの間には、 Δ＝Msinθd …(1) なる関係が成り立つ。但し、Ｍは観測部光学系の
倍率を表わす。
動し、対応する像もP′へ移動する。このとき結像
レンズ３と輝点との距離がｄに比べて十分大きけ
れば、ＰからP′への移動距離Δとｄの間には、 Δ＝Msinθd …(1) なる関係が成り立つ。但し、Ｍは観測部光学系の
倍率を表わす。
従つて、Ｍ，θを一定とすればΔよりｄが求め
られる。
られる。
実際には輝点及びその実像は有限の大きさを有
し、しかもその輝度分布が必ずしも一定ではない
ので、輝点の像の移動距離Δが余りに小さいと険
出できない。
し、しかもその輝度分布が必ずしも一定ではない
ので、輝点の像の移動距離Δが余りに小さいと険
出できない。
第２図に受光素子５上の輝点の像の輝度分布が
観測角θ及びシリンドリカルレンズ４によつてど
のように変化するかを示す。
観測角θ及びシリンドリカルレンズ４によつてど
のように変化するかを示す。
先ず、シリンドリカルレンズ４の無い場合、θ
が０かこれに近い場合では、(a)に示すように輝点
の像の輪郭は円形であり、一次元受光素子５によ
つて検出されるその横断線上の輝度分布は、山形
に不規則なピークが重畳したものとなる。このピ
ーク群はレーザ光のようなコヒーレント光に特有
なスペツクルによるものであり、測定面の表面形
状及び結像レンズの分解能によつて定まる。
が０かこれに近い場合では、(a)に示すように輝点
の像の輪郭は円形であり、一次元受光素子５によ
つて検出されるその横断線上の輝度分布は、山形
に不規則なピークが重畳したものとなる。このピ
ーク群はレーザ光のようなコヒーレント光に特有
なスペツクルによるものであり、測定面の表面形
状及び結像レンズの分解能によつて定まる。
第２図ｂはθ＝70゜の例で像が縦長の楕円形に
なり、輝度は全体的に低下する。
なり、輝度は全体的に低下する。
シリンドリカルレンズ４を結像レンズと一次元
受光素子５の間の適当な位置に挿入すると、第２
図ｃに示すように、楕円形の像を縦方向に縮小
し、輝度を上昇させると同時にスペツクルによる
不規則な輝度変化を相対的に減少させることがで
きる。
受光素子５の間の適当な位置に挿入すると、第２
図ｃに示すように、楕円形の像を縦方向に縮小
し、輝度を上昇させると同時にスペツクルによる
不規則な輝度変化を相対的に減少させることがで
きる。
このようにして得られた受光素子上の像が第３
図に示すように測定面上の変化に伴つて移動す
る。電子回路６は像の中心線を検出し、その移動
量を電位に変換し、指示計７に示す。
図に示すように測定面上の変化に伴つて移動す
る。電子回路６は像の中心線を検出し、その移動
量を電位に変換し、指示計７に示す。
凹面鏡を用いた場合の実施例を第４図に示す。
図中４′は凹面鏡を示す。この作用効果は前記シ
リンドリカルレンズを用いた場合におけると同様
である。
図中４′は凹面鏡を示す。この作用効果は前記シ
リンドリカルレンズを用いた場合におけると同様
である。
実施例
溶射皮膜の施工中の膜厚測定に適用した実施例
について述べる。
について述べる。
第１図に示した一次元受光素子５としてMOS
リニアイメージセンサを用い、観測角θを70゜と
し、ビーム照射部及び観測部を測定面より約１ｍ
の距離に置いて測定した。
リニアイメージセンサを用い、観測角θを70゜と
し、ビーム照射部及び観測部を測定面より約１ｍ
の距離に置いて測定した。
第５図は皮膜の積層が繰返される毎に皮膜厚さ
が増加して行く過程を測定した結果である。周期
的に出力ｄが０になるのは、溶射粉末を吹付ける
溶射ガンが光路を遮断するためである。
が増加して行く過程を測定した結果である。周期
的に出力ｄが０になるのは、溶射粉末を吹付ける
溶射ガンが光路を遮断するためである。
第６図は積層終了後の皮膜厚さをマイクロメー
タで測定した値と本発明装置による測定値を比較
したものであり、良好な一致を示している。
タで測定した値と本発明装置による測定値を比較
したものであり、良好な一致を示している。
発明の効果
本発明の光学式変位測定装置によると、微小変
位も非接触で高精度に測定し得られる優れた効果
を奏し得られる。
位も非接触で高精度に測定し得られる優れた効果
を奏し得られる。
第１図は本発明装置の一実施態様図、第２図及
び第３図は本発明の原理の説明図、第４図は他の
実施態様図、第５図及び第６図は本発明装置にお
ける効果を示す図である。 １：レーザ、２：集光レンズ、３：結像レン
ズ、４：シリンドリカルレンズ、４′：凹面鏡、
５：一次元受光素子、６：電子回路、７：指示
計。
び第３図は本発明の原理の説明図、第４図は他の
実施態様図、第５図及び第６図は本発明装置にお
ける効果を示す図である。 １：レーザ、２：集光レンズ、３：結像レン
ズ、４：シリンドリカルレンズ、４′：凹面鏡、
５：一次元受光素子、６：電子回路、７：指示
計。
Claims (1)
- １ 光ビームを測定面の１点に照射して輝点を発
生させ、測定面が変位する際の輝点の移動を観測
することにより、変位を測定する装置において、
測定面にほぼ垂直な方向に置かれたレーザ、レー
ザ光を測定面上の一点に集める集光レンズとから
なる輝点発生装置と、入射レーザ光と異なる光軸
上に配置された結像レンズ、輝点の像を縦方向に
縮小するシリンドリカルレンズまたは凹面鏡及び
輝点の像の位置を検出する一次元受光素子とから
なる輝点の移動観測装置と、受光素子の出力を処
理する電子回路からなる検出装置とからなること
を特徴とする光学式変位測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25845385A JPS62119408A (ja) | 1985-11-20 | 1985-11-20 | 光学式変位測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25845385A JPS62119408A (ja) | 1985-11-20 | 1985-11-20 | 光学式変位測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62119408A JPS62119408A (ja) | 1987-05-30 |
| JPH0222321B2 true JPH0222321B2 (ja) | 1990-05-18 |
Family
ID=17320421
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25845385A Granted JPS62119408A (ja) | 1985-11-20 | 1985-11-20 | 光学式変位測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62119408A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS646810A (en) * | 1987-06-30 | 1989-01-11 | Toyota Motor Corp | Optical scanning type displacement sensor |
-
1985
- 1985-11-20 JP JP25845385A patent/JPS62119408A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62119408A (ja) | 1987-05-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |