JPH04243213A - Multislit light projector - Google Patents
Multislit light projectorInfo
- Publication number
- JPH04243213A JPH04243213A JP1690891A JP1690891A JPH04243213A JP H04243213 A JPH04243213 A JP H04243213A JP 1690891 A JP1690891 A JP 1690891A JP 1690891 A JP1690891 A JP 1690891A JP H04243213 A JPH04243213 A JP H04243213A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- slit
- multislit
- incident
- diameter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明は、複数の平行なスリット
光を被測定物に投光して三次元計測を行う為のマルチス
リット投光器に関する。各種のロボット等の自動装置に
於ける被測定物の認識の為の三次元視覚装置又は物体の
形状を計測して入力する形状入力装置等に於いて、スリ
ット光を被測定物に投光して走査して計測する代わりに
、複数の平行なスリット光を投光し、同時に複数点の計
測を行うようにしたマルチスリット投光器が知られてい
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multi-slit projector for performing three-dimensional measurement by projecting a plurality of parallel slit lights onto an object to be measured. Slit light is projected onto the object to be measured in three-dimensional vision devices for recognizing objects to be measured in various automatic devices such as robots, or shape input devices to measure and input the shape of objects. A multi-slit projector is known that projects a plurality of parallel slit lights and measures a plurality of points at the same time instead of scanning and measuring.
【0002】0002
【従来の技術】図5は従来例のマルチスリット投光器の
説明図であり、半導体レーザ51aとコリメートレンズ
51bとにより、単一波長の平行光を出力する光源51
を構成し、この平行光は第1の回折格子52に入射され
て、長円形の複数のスポット光からなる出力光61とな
る。この出力光61は第2の回折格子53に入射され、
第1と第2との回折格子52,53の回折方向が互いに
直交するように配置されているから、第2の回折格子5
3の出力光62は、複数のスポット光列となる。この出
力光62は円柱型レンズ54に入射され、この円柱型レ
ンズ54の長手方向を図示のようにx軸方向とした時に
、その出力光63は、隣接スポット光がy軸方向に一部
重なったスリット光となる。この出力光63は液晶シャ
ッタ等からなるシャッタアレイ55に入射され、このシ
ャッタアレイ55のシャッタを選択的にオン,オフする
ことにより、コード化されたマルチスリット光64が出
力されて、図示を省略した被測定物に照射される。2. Description of the Related Art FIG. 5 is an explanatory diagram of a conventional multi-slit projector, in which a light source 51 outputs parallel light of a single wavelength using a semiconductor laser 51a and a collimating lens 51b.
This parallel light enters the first diffraction grating 52 and becomes output light 61 consisting of a plurality of oval spot lights. This output light 61 is incident on the second diffraction grating 53,
Since the diffraction directions of the first and second diffraction gratings 52 and 53 are arranged orthogonal to each other, the second diffraction grating 5
The output light 62 of No. 3 becomes a plurality of spot light trains. This output light 62 is incident on a cylindrical lens 54, and when the longitudinal direction of this cylindrical lens 54 is set as the x-axis direction as shown in the figure, the output light 63 is caused by adjacent spot lights partially overlapping in the y-axis direction. It becomes a slit light. This output light 63 is incident on a shutter array 55 consisting of a liquid crystal shutter or the like, and by selectively turning on and off the shutters of this shutter array 55, a coded multi-slit light 64 is output, and the illustration is omitted. The object to be measured is irradiated.
【0003】被測定物上のスリット光パターンを撮像装
置により撮像し、その撮像画像を2値化して、マルチス
リット光の投光角度と撮像角度とを基に、被測定物の三
次元形状を計測することができるものである。[0003] The slit light pattern on the object to be measured is imaged by an imaging device, the captured image is binarized, and the three-dimensional shape of the object to be measured is determined based on the projection angle and the imaging angle of the multi-slit light. It is something that can be measured.
【0004】0004
【発明が解決しようとする課題】被測定物にコード化さ
れたマルチスリット光を照射する為には、シャッタアレ
イ55により任意のスリット光を完全に遮断する必要が
ある。又光源51と回折格子52,53と円柱型レンズ
54とシャッタアレイ55とを含めて小型化する必要が
ある。しかし、シャッタアレイ55を介した光の回り込
みの問題があった。In order to irradiate the object to be measured with coded multi-slit light, it is necessary to completely block any slit light using the shutter array 55. Furthermore, it is necessary to reduce the size of the light source 51, the diffraction gratings 52 and 53, the cylindrical lens 54, and the shutter array 55. However, there is a problem in that light goes around through the shutter array 55.
【0005】図4は光の回り込みの説明図であり、(b
)に示すように、半導体レーザ等の光源からの単一波長
の光45を、格子数nで格子間隔dの回折格子45を介
して照射すると、回折格子45から距離Lの位置に於け
るスポット光の間隔Dは、光の波長をλとすると、近似
的を次式に示すものとなる。
D=Lλ/d
…(1) 従
って、回折格子45から距離Lの位置に、(c)に示す
ようにシャッタSを配置する場合、シャッタSのスリッ
トの間隔はDに選定することになる。その場合に、回折
格子45を通る光44の幅nd(格子数n×格子間隔d
)がスリットの間隔Dより大きい時は、(d)に示すよ
うに、閉じた(オフ)シャッタSを回り込んで干渉を起
こす場合が生じる。即ち、回折格子45の両端から閉じ
たシャッタSの外側を回り込み、交差して被測定物46
に照射されるように一点鎖線で示しており、閉じたシャ
ッタSに対応する被測定物46上の暗いパターンとなる
べき個所が明るくなる。このように、被測定物46上の
スリット光を完全に遮断できない欠点があった。FIG. 4 is an explanatory diagram of the wraparound of light, and (b
), when a single-wavelength light 45 from a light source such as a semiconductor laser is irradiated through a diffraction grating 45 with a grating number n and a grating spacing d, a spot is formed at a distance L from the diffraction grating 45. The distance D between the lights is approximately expressed by the following equation, where λ is the wavelength of the light. D=Lλ/d
(1) Therefore, when the shutter S is arranged at a distance L from the diffraction grating 45 as shown in (c), the interval between the slits of the shutter S is selected to be D. In that case, the width nd of the light 44 passing through the diffraction grating 45 (number of gratings n x grating interval d
) is larger than the slit spacing D, as shown in (d), the light may go around the closed (off) shutter S and cause interference. In other words, it goes around the outside of the closed shutter S from both ends of the diffraction grating 45, intersects with the object to be measured 46.
The area on the object to be measured 46 corresponding to the closed shutter S, which should be a dark pattern, becomes brighter. As described above, there is a drawback that the slit light on the object to be measured 46 cannot be completely blocked.
【0006】そこで、(e)に示すように、回折格子4
5から距離L´(L<L´)の位置、即ち、nd=Dと
なる位置にシャッタSを配置すれば、シャッタSの回り
込みをなくして、被測定物46上のスリット光を完全に
遮断することができる。しかし、距離L´が大きくなる
ことにより、マルチスリット投光器が大型化する欠点が
ある。本発明は、装置全体の小型化を図ることを目的と
するものである。Therefore, as shown in (e), a diffraction grating 4
If the shutter S is placed at a distance L'(L<L') from 5, that is, at a position where nd=D, the wraparound of the shutter S is eliminated and the slit light on the object to be measured 46 is completely blocked. can do. However, as the distance L' becomes larger, there is a drawback that the multi-slit projector becomes larger. The present invention aims to reduce the size of the entire device.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明のマルチスリット
投光器は、図1を参照して説明すると、光源1からの平
行光が入射されると共に、回折方向が互いに直交するよ
うに配置された第1,第2の回折格子2,3と、この第
1,第2の回折格子2,3による回折出力光が入射され
て複数の平行なスリット光を出力する円柱型レンズ4と
、この円柱型レンズ4からの平行スリット光の中の所定
のスリット光を遮断してコード化する液晶シャッタ等か
らなるシャッタアレイ5とを備えたマルチスリット投光
器に於いて、光源1からの平行光の径を縮小して、第1
,第2の回折格子2,3に入射する為のビームエクスパ
ンダ6を設けたものである。[Means for Solving the Problems] The multi-slit projector of the present invention will be described with reference to FIG. 1. A second diffraction grating 2, 3, a cylindrical lens 4 into which the diffracted output light from the first and second diffraction gratings 2, 3 is incident and outputs a plurality of parallel slit lights, and this cylindrical lens. In a multi-slit projector equipped with a shutter array 5 consisting of a liquid crystal shutter or the like that blocks and encodes a predetermined slit light among the parallel slit lights from the lens 4, the diameter of the parallel light from the light source 1 is reduced. Then, the first
, a beam expander 6 is provided for inputting the beam to the second diffraction gratings 2 and 3.
【0008】[0008]
【作用】ビームエクスパンダ6は、光源1からの平行光
の径を縮小して第1,第2の回折格子2,3に入射する
もので、入射光強度を低下させることなく、光の回り込
みが生じないスリットの間隔の最小値を大幅に引下げる
ことができる。又回折格子とシャッタアレイとの間の距
離を小さくすることが可能となるから、装置を小型化で
きることになる。[Operation] The beam expander 6 reduces the diameter of the parallel light from the light source 1 and makes it incident on the first and second diffraction gratings 2 and 3.The beam expander 6 reduces the diameter of the parallel light from the light source 1 and makes it incident on the first and second diffraction gratings 2 and 3. The minimum value of the slit spacing at which this does not occur can be significantly lowered. Furthermore, since it is possible to reduce the distance between the diffraction grating and the shutter array, the device can be made smaller.
【0009】[0009]
【実施例】図2は本発明の実施例の説明図であり、11
aは半導体レーザ、11bはコリメートレンズ、11は
光源、12,13は第1,第2の回折格子、14は円柱
型レンズ、15はシャッタアレイ、16a,16bはレ
ンズ、16はビームエクスパンダである。単一波長の平
行光を出力する光源11は、半導体レーザ11aとコリ
メートレンズ11bとから構成されている場合を示し、
この光源11からの平行光はビームエクスパンダ16に
入射される。このビームエクスパンダ16は、レンズ1
6a,16bからなる場合を示し、光源11からの平行
光の径を縮小して第1の回折格子12に入射するもので
ある。[Embodiment] FIG. 2 is an explanatory diagram of an embodiment of the present invention.
a is a semiconductor laser, 11b is a collimating lens, 11 is a light source, 12 and 13 are first and second diffraction gratings, 14 is a cylindrical lens, 15 is a shutter array, 16a and 16b are lenses, and 16 is a beam expander. be. The light source 11 that outputs parallel light of a single wavelength is shown as being composed of a semiconductor laser 11a and a collimating lens 11b,
The parallel light from this light source 11 is incident on a beam expander 16. This beam expander 16 is connected to the lens 1
6a and 16b, the diameter of the parallel light from the light source 11 is reduced and the parallel light is incident on the first diffraction grating 12.
【0010】第1の回折格子12の出力光21は、その
格子と直交する方向に配列された長円形の複数のスポッ
ト光となり、第2の回折格子13に入射される。第1と
第2との回折格子12,13は従来例と同様に格子方向
が直交するように配置されるもので、この第2の回折格
子13の出力光22は、二次元配列のスポット光となり
、円柱型レンズ14に入射される。この円柱型レンズ1
4は、完全な円柱状とすることも可能であるが、図示の
レンズ14は半円柱型に形成されている。この円柱型レ
ンズ14の長手方向がx軸方向であるから、その出力光
23は、y軸方向のスポット光列が相互に一部重なる状
態のスリット光となる。この出力光23は液晶シャッタ
等のシャッタアレイ15に入射され、このシャッタアレ
イ15のシャッタを選択的にオン,オフ制御することに
より、コード化されたマルチスリット光24が出力され
る。The output light 21 of the first diffraction grating 12 becomes a plurality of oval spot lights arranged in a direction perpendicular to the grating, and is incident on the second diffraction grating 13. The first and second diffraction gratings 12 and 13 are arranged so that their grating directions are perpendicular to each other, as in the conventional example, and the output light 22 of the second diffraction grating 13 is a two-dimensional array of spot lights. The light is incident on the cylindrical lens 14. This cylindrical lens 1
Although lens 4 can be completely cylindrical, the illustrated lens 14 is formed in a semi-cylindrical shape. Since the longitudinal direction of this cylindrical lens 14 is the x-axis direction, its output light 23 becomes slit light in which the spot light arrays in the y-axis direction partially overlap each other. This output light 23 is incident on a shutter array 15 such as a liquid crystal shutter, and by selectively controlling the shutters of this shutter array 15 on and off, coded multi-slit light 24 is output.
【0011】図3は本発明の実施例のビームエクスパン
ダの説明図であり、(a)はケスラー型、(b)はプリ
ズム型、(c)はガリレオ型のそれぞれの実施例を示す
。ケスラー型は、(a)に示すように凸レンズ31,3
2とからなり、ω1 の光の径をω2 の光に縮小する
もので、凸レンズ31,32の焦点距離をf1 ,f2
とすると、
ω2 =(f2 /f1 )ω1
…(2) と
なる。この場合、回折格子12に入射する光径ω2 は
、円柱型レンズ14の長手方向(図示の場合はx軸方向
)に縮小できれば良いものであり、従って、凸レンズ3
1,32を円柱型レンズとすることも可能である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a beam expander according to an embodiment of the present invention, in which (a) shows a Kessler type, (b) shows a prism type, and (c) shows a Galileo type. The Kessler type has convex lenses 31, 3 as shown in (a).
2, it reduces the diameter of the light of ω1 to the light of ω2, and the focal lengths of the convex lenses 31 and 32 are set to f1 and f2.
Then, ω2 = (f2 /f1)ω1
...(2) becomes. In this case, it is sufficient that the diameter ω2 of the light incident on the diffraction grating 12 can be reduced in the longitudinal direction of the cylindrical lens 14 (in the illustrated case, the x-axis direction).
It is also possible to use cylindrical lenses 1 and 32.
【0012】又プリズム型は、(b)に示すように、2
個のプリズム33,34を配置し、径ω1 の光を径ω
2 に縮小して、回折格子12に入射するものである。
又ガリレオ型は、(c)に示すように、凸レンズ35と
凹レンズ36とからなり、径ω1 の光を径ω2 に縮
小して回折格子12に入射するものである。[0012] Also, the prism type has two
Prisms 33 and 34 are arranged, and light with a diameter ω1 is transmitted with a diameter ω
2 and enters the diffraction grating 12. The Galileo type is composed of a convex lens 35 and a concave lens 36, as shown in (c), and reduces light having a diameter ω1 to a diameter ω2 before entering the diffraction grating 12.
【0013】図4の(a)に示すように、光41の径を
小さくし、回折格子42を介した光を被測定物43に照
射する場合、従来例と同様に、回折格子42から距離L
の位置にシャッタSを配置した時、その位置に於けるス
リットの間隔がDの場合に、ω2 =nd<Dの関係と
なるから、シャッタSによる回り込みが生じないことに
なる。即ち、シャッタSを回折格子42側に近づけて配
置することが可能となるから、装置の小型化を図ること
ができる。又回折格子12に入射する光の径ω2 を縮
小することにより、シャッタアレイ15のスリットの密
度を大きくすることが可能となり、格子数が同一ならば
、シャッタアレイ15を小型化することができる。As shown in FIG. 4(a), when the diameter of the light 41 is made small and the light passing through the diffraction grating 42 is irradiated onto the measured object 43, the distance from the diffraction grating 42 is reduced as in the conventional example. L
When the shutter S is placed at the position , if the distance between the slits at that position is D, the relationship ω2 =nd<D is established, so that the shutter S does not cause wraparound. That is, since it becomes possible to arrange the shutter S close to the diffraction grating 42 side, it is possible to reduce the size of the apparatus. Furthermore, by reducing the diameter ω2 of the light incident on the diffraction grating 12, it is possible to increase the density of slits in the shutter array 15, and if the number of gratings is the same, the shutter array 15 can be made smaller.
【0014】[0014]
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、コード
化されたマルチスリット光を被測定物に照射するマルチ
スリット投光器に於いて、平行光を出力する光源1と、
第1,第2の回折格子2,3との間に、ビームエクスパ
ンダ6を設けて、第1,第2の回折格子2,3に入射す
る光の径を縮小したものであり、回折格子2,3とシャ
ッタアレイ5との間の距離の縮小、或いは回折格子2,
3の格子密度の増大が可能となり、装置の小型化が容易
となる利点がある。As explained above, the present invention provides a multi-slit projector that irradiates a measured object with coded multi-slit light, including a light source 1 that outputs parallel light;
A beam expander 6 is provided between the first and second diffraction gratings 2 and 3 to reduce the diameter of light incident on the first and second diffraction gratings 2 and 3. 2, 3 and the shutter array 5, or the diffraction grating 2,
This has the advantage that the lattice density of 3 can be increased, and the device can be easily miniaturized.
【図1】本発明の原理説明図である。FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of the present invention.
【図2】本発明の実施例の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of an embodiment of the present invention.
【図3】本発明の実施例のビームエクスパンダの説明図
で、(a)はケスラー型のビームエクスパンダ、(b)
はプリズム型のビームエクスパンダ、(c)はガリレオ
型のビームエクスパンダを示す。FIG. 3 is an explanatory diagram of a beam expander according to an embodiment of the present invention, in which (a) is a Kessler type beam expander, (b) is a Kessler type beam expander;
(c) shows a prism-type beam expander, and (c) shows a Galileo-type beam expander.
【図4】光の回り込みの説明図で、(a)は本発明の実
施例に於ける説明図、(b)は一般的な干渉の説明図、
(c)はシャッタ位置の説明図、(d)は回り込みが生
じる場合の説明図、(e)は回り込みをなくす為の従来
例の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of the wraparound of light, (a) is an explanatory diagram in an embodiment of the present invention, (b) is an explanatory diagram of general interference,
(c) is an explanatory diagram of the shutter position, (d) is an explanatory diagram when wraparound occurs, and (e) is an explanatory diagram of a conventional example for eliminating wraparound.
【図5】従来例の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a conventional example.
1 光源 2 第1の回折格子 3 第2の回折格子 4 円柱型レンズ 5 シャッタアレイ 6 ビームエクスパンダ 1. Light source 2 First diffraction grating 3 Second diffraction grating 4 Cylindrical lens 5 Shutter array 6 Beam expander
Claims (1)
つ回折方向が互いに直交するように配置された第1,第
2の回折格子(2),(3)と、該第1,第2の回折格
子(2),(3)による回折出力光が入射されて複数の
平行スリット光を出力する円柱型レンズ(4)と、該円
柱型レンズ(4)からの平行スリット光の中の所定のス
リット光を遮断してコード化するシャッタアレイ(5)
とを備えたマルチスリット投光器に於いて、前記光源(
1)からの平行光の径を縮小して前記第1,第2の回折
格子(2),(3)に入射する為のビームエクスパンダ
(6)を設けたことを特徴とするマルチスリット投光器
。1. First and second diffraction gratings (2) and (3) into which parallel light from a light source (1) is incident and which are arranged such that their diffraction directions are perpendicular to each other; A cylindrical lens (4) into which the diffracted output light from the diffraction gratings (2) and (3) of No. 2 is incident and outputs a plurality of parallel slit lights; Shutter array (5) that blocks and codes predetermined slit light
In a multi-slit floodlight equipped with the light source (
A multi-slit projector characterized in that a beam expander (6) is provided for reducing the diameter of the parallel light from 1) and making it incident on the first and second diffraction gratings (2) and (3). .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1690891A JPH04243213A (en) | 1991-01-18 | 1991-01-18 | Multislit light projector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1690891A JPH04243213A (en) | 1991-01-18 | 1991-01-18 | Multislit light projector |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04243213A true JPH04243213A (en) | 1992-08-31 |
Family
ID=11929238
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1690891A Withdrawn JPH04243213A (en) | 1991-01-18 | 1991-01-18 | Multislit light projector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04243213A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007121292A (en) * | 2005-10-24 | 2007-05-17 | General Electric Co <Ge> | Method and apparatus for inspecting an object |
-
1991
- 1991-01-18 JP JP1690891A patent/JPH04243213A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007121292A (en) * | 2005-10-24 | 2007-05-17 | General Electric Co <Ge> | Method and apparatus for inspecting an object |
| EP1777490A3 (en) * | 2005-10-24 | 2013-06-05 | General Electric Company | Methods and apparatus for inspecting an object using structured light |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7072040B2 (en) | Mask for inspecting an exposure apparatus, a method of inspecting an exposure apparatus, and an exposure apparatus | |
| KR900016813A (en) | Projection device for substrate mask pattern | |
| US4739373A (en) | Projection exposure apparatus | |
| EP0500393B1 (en) | Imaging method for manufacture of microdevices | |
| KR20010098680A (en) | Self referencing mark independent alignment sensor | |
| US5062705A (en) | Apparatus for evaluating a lens | |
| JPH06120110A (en) | Projection exposure apparatus and exposure method | |
| JPH04225212A (en) | Projection aligner | |
| KR950019634A (en) | Apparatus and method for measuring two-dimensional small displacement using moiré phenomenon | |
| US5359388A (en) | Microlithographic projection system | |
| JPH0329806A (en) | Measuring method of shape of object | |
| US20050122529A1 (en) | Measurement system of three-dimensional shape of transparent thin film using acousto-optic tunable filter | |
| KR100849653B1 (en) | A method and an apparatus for measuring positions of contact elements of an electronic component | |
| JPH0422442B2 (en) | ||
| JPH01189503A (en) | Method and apparatus for detecting pattern | |
| JPH01292821A (en) | optical equipment | |
| JPH02206706A (en) | Position detector | |
| JPS63180801A (en) | Alignment apparatus | |
| JP2770984B2 (en) | Illumination apparatus, projection exposure apparatus, and element manufacturing method | |
| JPH0715366B2 (en) | Object position detection optical device | |
| JPH06310404A (en) | Projection exposure device | |
| JP4334327B2 (en) | Holographic optical element for measuring the size and position of an object, method of use thereof and apparatus having said holographic optical element | |
| JPS6342405A (en) | Positioning device | |
| JPH08124830A (en) | Projection exposure device | |
| JPH08306620A (en) | Projection exposure device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980514 |