JPH04243213A - マルチスリット投光器 - Google Patents
マルチスリット投光器Info
- 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
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- slit
- multislit
- incident
- diameter
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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
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
）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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【図１】本発明の原理説明図である。
【図２】本発明の実施例の説明図である。
【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。
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。
【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。
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。
【図５】従来例の説明図である。
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
Claims (1)
- 【請求項１】 光源（１）からの平行光が入射され且
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
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1690891A JPH04243213A (ja) | 1991-01-18 | 1991-01-18 | マルチスリット投光器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1690891A JPH04243213A (ja) | 1991-01-18 | 1991-01-18 | マルチスリット投光器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04243213A true JPH04243213A (ja) | 1992-08-31 |
Family
ID=11929238
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1690891A Withdrawn JPH04243213A (ja) | 1991-01-18 | 1991-01-18 | マルチスリット投光器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04243213A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007121292A (ja) * | 2005-10-24 | 2007-05-17 | General Electric Co <Ge> | 物体を検査する方法および装置 |
-
1991
- 1991-01-18 JP JP1690891A patent/JPH04243213A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007121292A (ja) * | 2005-10-24 | 2007-05-17 | General Electric Co <Ge> | 物体を検査する方法および装置 |
| EP1777490A3 (en) * | 2005-10-24 | 2013-06-05 | General Electric Company | Methods and apparatus for inspecting an object using structured light |
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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 |