JPH04523B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH04523B2 JPH04523B2 JP15343884A JP15343884A JPH04523B2 JP H04523 B2 JPH04523 B2 JP H04523B2 JP 15343884 A JP15343884 A JP 15343884A JP 15343884 A JP15343884 A JP 15343884A JP H04523 B2 JPH04523 B2 JP H04523B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical axis
- imaging lens
- axis
- mirror
- reflector
- 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.)
- Expired
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は光触針装置に係るものである。
物体の形状、運動、変形などの計測において
は、距離（長さ、位置）の計測が基本となつてい
る。本発明はそのような距離の計測に使用する光
触針装置に係るものである。
は、距離（長さ、位置）の計測が基本となつてい
る。本発明はそのような距離の計測に使用する光
触針装置に係るものである。
従来の技術
物体の形状、運動、変形などの計測に利用する
距離検知法としては、機械式の触針によるものか
ら、光、音波、電気、磁気などの種々の物理現象
を利用した様々な方式の計測法が考案され使用さ
れている。触針法では変形してしまうような対象
物、運動物体の計測、さらには計測速度の向上な
どの観点から機械的な触針法に代る非接触式の距
離センサとして光触針装置が使用されている。
距離検知法としては、機械式の触針によるものか
ら、光、音波、電気、磁気などの種々の物理現象
を利用した様々な方式の計測法が考案され使用さ
れている。触針法では変形してしまうような対象
物、運動物体の計測、さらには計測速度の向上な
どの観点から機械的な触針法に代る非接触式の距
離センサとして光触針装置が使用されている。
第２図にこの従来の光触針装置を示す。半径方
向位置検出センサ１1，１2，１3，１4は観測面Ｐ
上に配置されており、この観測面Ｐの中心から光
ビームＢの投射方向に沿つて撮像レンズ２と円筒
鏡３とを配置する。被測定物４の上の任意の標点
Ｔに投射した光ビームＢは標点Ｔから反射され、
更に円筒鏡３で撮像レンズ２に向けて反射され、
観測面Ｐ上に半径ｒの円となつて結像する。観測
面Ｐから被測定物体上の標点Ｔまでの距離は半径
ｒの直接の関数である（第３図参照）。
向位置検出センサ１1，１2，１3，１4は観測面Ｐ
上に配置されており、この観測面Ｐの中心から光
ビームＢの投射方向に沿つて撮像レンズ２と円筒
鏡３とを配置する。被測定物４の上の任意の標点
Ｔに投射した光ビームＢは標点Ｔから反射され、
更に円筒鏡３で撮像レンズ２に向けて反射され、
観測面Ｐ上に半径ｒの円となつて結像する。観測
面Ｐから被測定物体上の標点Ｔまでの距離は半径
ｒの直接の関数である（第３図参照）。
発明が解決しようとする問題点
この従来の光触針装置はＺ軸方向の距離検知に
有効であるが、Ｚ軸方向以外の軸方向の距離は光
触針装置自体の向きを変えないと検知することは
できない。被測定物体が直径の比較的小さい深い
孔又は凹みを有している場合、その孔又は凹みの
深さと半径方向の大きさを計測しようとしても従
来の光触針装置では半径方向の大きさを計測する
ことはできなかつた。
有効であるが、Ｚ軸方向以外の軸方向の距離は光
触針装置自体の向きを変えないと検知することは
できない。被測定物体が直径の比較的小さい深い
孔又は凹みを有している場合、その孔又は凹みの
深さと半径方向の大きさを計測しようとしても従
来の光触針装置では半径方向の大きさを計測する
ことはできなかつた。
発明が解決しようとする問題点
本発明の目的は多軸方向３次元的な距離計測を
実施できる光触針装置を提供することである。
実施できる光触針装置を提供することである。
問題点を解決するための手段と作用
多軸方向３次元的な距離計測を光学的に実施す
る本発明の光触針装置では、半径方向位置検出セ
ンサ、撮像レンズ、円筒面又は円錐面反射鏡及び
多軸方向投射手段を光ビームの投射方向に前記の
撮像レンズの光軸に沿つて配置し、前記の多軸方
向投射手段はそれぞれの中心部分を前記の光軸に
合わせ、前記の光軸に対し交差方向にそして相互
に交差させて配置した、中心部分を半透鏡とし、
その他の部分を完全反射鏡とした少なくとも１つ
の細長い反射体から構成されている。
る本発明の光触針装置では、半径方向位置検出セ
ンサ、撮像レンズ、円筒面又は円錐面反射鏡及び
多軸方向投射手段を光ビームの投射方向に前記の
撮像レンズの光軸に沿つて配置し、前記の多軸方
向投射手段はそれぞれの中心部分を前記の光軸に
合わせ、前記の光軸に対し交差方向にそして相互
に交差させて配置した、中心部分を半透鏡とし、
その他の部分を完全反射鏡とした少なくとも１つ
の細長い反射体から構成されている。
光源からの光ビームは撮像レンズを通して反射
体の交さ部分（半透鏡部分）に投射され、こゝで
光軸方向（Ｚ軸）と、光軸方向に交差し且つ相互
に交差する方向（Ｘ軸、Ｙ軸）とに光ビームを分
ける。各方向の光ビームは被測定物体に投射さ
れ、そしてＸ軸とＹ軸方向の投射点からの反射光
は反射体の完全反射鏡の部分から円筒鏡もしくは
円錐鏡に反射され、また、Ｚ軸方向の投射点から
の反射光は、前記の相互に交差する２つの反射体
の重なりの間〓から円筒面鏡もしくは円錐面鏡に
入射され、そして再びこの円筒鏡もしくは円錐鏡
から撮像レンズへ向けて反射されそして撮像レン
ズを通つて半径方向位置検出センサに向け投射さ
れ結像する。この結像位置の半径から各方向の距
離を検知する。
体の交さ部分（半透鏡部分）に投射され、こゝで
光軸方向（Ｚ軸）と、光軸方向に交差し且つ相互
に交差する方向（Ｘ軸、Ｙ軸）とに光ビームを分
ける。各方向の光ビームは被測定物体に投射さ
れ、そしてＸ軸とＹ軸方向の投射点からの反射光
は反射体の完全反射鏡の部分から円筒鏡もしくは
円錐鏡に反射され、また、Ｚ軸方向の投射点から
の反射光は、前記の相互に交差する２つの反射体
の重なりの間〓から円筒面鏡もしくは円錐面鏡に
入射され、そして再びこの円筒鏡もしくは円錐鏡
から撮像レンズへ向けて反射されそして撮像レン
ズを通つて半径方向位置検出センサに向け投射さ
れ結像する。この結像位置の半径から各方向の距
離を検知する。
実施例
本発明の実施例を第１図に示す。半径方向位置
検出センサ１x，１-x；１y，１-y；１z，１-zは被
測定物体上の標点Tx，Ty，Tzが観測面上で結像
する範囲に配置されている。光ビームの投射方向
に沿つて撮像レンズ２、円筒面又は円錐面反射鏡
３、そして３軸方向へのビーム投射手段として中
心部分を半透鏡としその他の部分を全反射鏡とし
た第１と第２の反射体を使用し、これらの反射体
をそれぞれの中心部分を光軸に合わせ、そして光
軸に対し交差させ且つ相互にも交差させて配置す
る。直角に交差させればＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸
へ投射することができるが、直角以外の角度で交
差させてもよい。三方向への光ビームの光量を同
じにするには例えば反射に伴なう損失を考慮し第
１の反射体の透過率を70％とし、第２の反射体の
透過率を50％とすればよい。
検出センサ１x，１-x；１y，１-y；１z，１-zは被
測定物体上の標点Tx，Ty，Tzが観測面上で結像
する範囲に配置されている。光ビームの投射方向
に沿つて撮像レンズ２、円筒面又は円錐面反射鏡
３、そして３軸方向へのビーム投射手段として中
心部分を半透鏡としその他の部分を全反射鏡とし
た第１と第２の反射体を使用し、これらの反射体
をそれぞれの中心部分を光軸に合わせ、そして光
軸に対し交差させ且つ相互にも交差させて配置す
る。直角に交差させればＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸
へ投射することができるが、直角以外の角度で交
差させてもよい。三方向への光ビームの光量を同
じにするには例えば反射に伴なう損失を考慮し第
１の反射体の透過率を70％とし、第２の反射体の
透過率を50％とすればよい。
動作において、多軸方向の位置検知は、Ｘ，
Ｙ，Ｚ軸方向でそれぞれ個別に行われる。光軸に
沿つて投射される光ビームＢは撮像レンズ２にり
収斂され、反射鏡３内を直進し、そして第１反射
体５1の中心をその光量の70％が透過し、残りの
30％がＸ軸方向に向かつて凹面の半径方向の点
Txへ投射される。透過した光ビームは第２の反
射体５2の中心部でその光量の50％が透過し、残
りの50％がＹ軸方向に向つて凹面の半径方向の点
Tyに投射される。第１と第２の反射体を透過し
た光ビームは光軸、すなわちＺ軸に沿つて直進
し、凹面の底の点Tzに投射される。これらの点
TX，TYからの反射ビームは第１と第２の反射体
の完全反射鏡部分から反射鏡３内の鏡面へ向けて
反射される。また、TZからの反射ビームは前記
の第１、第２の反射体の間〓をぬつて反射鏡３内
に入射される。反射鏡３の鏡面の反射ビームは撮
像レンズ２を通つて観測面上に結像し、センサ１
によつて検知され、その結像位置の半径から各軸
の点Tx，Ty，Tzまでの距離が決定される。
Ｙ，Ｚ軸方向でそれぞれ個別に行われる。光軸に
沿つて投射される光ビームＢは撮像レンズ２にり
収斂され、反射鏡３内を直進し、そして第１反射
体５1の中心をその光量の70％が透過し、残りの
30％がＸ軸方向に向かつて凹面の半径方向の点
Txへ投射される。透過した光ビームは第２の反
射体５2の中心部でその光量の50％が透過し、残
りの50％がＹ軸方向に向つて凹面の半径方向の点
Tyに投射される。第１と第２の反射体を透過し
た光ビームは光軸、すなわちＺ軸に沿つて直進
し、凹面の底の点Tzに投射される。これらの点
TX，TYからの反射ビームは第１と第２の反射体
の完全反射鏡部分から反射鏡３内の鏡面へ向けて
反射される。また、TZからの反射ビームは前記
の第１、第２の反射体の間〓をぬつて反射鏡３内
に入射される。反射鏡３の鏡面の反射ビームは撮
像レンズ２を通つて観測面上に結像し、センサ１
によつて検知され、その結像位置の半径から各軸
の点Tx，Ty，Tzまでの距離が決定される。
この実施例では円筒面鏡を使用しているが円錐
面鏡を使用してもよい。撮像レンズから被測定物
体に向つて末広がりに円錐面鏡を配置すると像位
置検出半径と距離との関係は第３図の曲線にほゞ
沿つてそれより上側でのびる曲線で表わされ、撮
像レンズから被測定物体に向つて先細りに円錐面
鏡を配置すると像位置検出半径と距離との関係は
第３図の曲線にほゞ沿つてそれより下側でのびる
曲線で表わされる。
面鏡を使用してもよい。撮像レンズから被測定物
体に向つて末広がりに円錐面鏡を配置すると像位
置検出半径と距離との関係は第３図の曲線にほゞ
沿つてそれより上側でのびる曲線で表わされ、撮
像レンズから被測定物体に向つて先細りに円錐面
鏡を配置すると像位置検出半径と距離との関係は
第３図の曲線にほゞ沿つてそれより下側でのびる
曲線で表わされる。
この実施例は２つの反射体を使用してＸ，Ｙお
よびＺの３軸に沿つて測定している。しかし、１
つの反射体を使用しこれを光軸に沿うように傾け
て配置すると反射ビームは光軸に寄つてのびてい
き、そのTXまたはTYの反射ビームをTZからの直
進ビームと一緒に使用すると凹面の傾斜を測定で
きる。また、反射体の数を増やすことにより４
軸、５軸の測定も可能となる。
よびＺの３軸に沿つて測定している。しかし、１
つの反射体を使用しこれを光軸に沿うように傾け
て配置すると反射ビームは光軸に寄つてのびてい
き、そのTXまたはTYの反射ビームをTZからの直
進ビームと一緒に使用すると凹面の傾斜を測定で
きる。また、反射体の数を増やすことにより４
軸、５軸の測定も可能となる。
発明の効果
本発明により被測定物体の凹面又は孔の多軸方
向３次元的計測が可能となる。
向３次元的計測が可能となる。
第１図は本発明の実施例の略図である。第２図
は従来の光触針装置の略図である。第３図は従来
の光触針装置の光軸方向位置と結像位置検出半径
との関係を示すグラフである。 図中：１x，１-x；１y，１-y；１z，１-z……半
径方向位置検出センサ、２……撮像レンズ、３…
…円筒面鏡、４……被測定物体、５1，５2……第
１と第２の反射体。
は従来の光触針装置の略図である。第３図は従来
の光触針装置の光軸方向位置と結像位置検出半径
との関係を示すグラフである。 図中：１x，１-x；１y，１-y；１z，１-z……半
径方向位置検出センサ、２……撮像レンズ、３…
…円筒面鏡、４……被測定物体、５1，５2……第
１と第２の反射体。
Claims (1)
- １ 半径方向位置検出センサ、撮像レンズ、円筒
面又は円錐面反射鏡及び多軸方向投射手段を光ビ
ームの投射方向に前記の撮像レンズの光軸に沿つ
て配置し、前記の多軸方向投射手段はそれぞれの
中心部分を前記の光軸に合わせ、前記の光軸に対
し交差方向に、そして相互に交差させて配置し
た、中心部分を半透鏡とし、その他の部分を完全
反射鏡とした少なくとも１つの細長い反射体であ
ることを特徴とした光触針装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15343884A JPS6130705A (ja) | 1984-07-24 | 1984-07-24 | 光触針装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15343884A JPS6130705A (ja) | 1984-07-24 | 1984-07-24 | 光触針装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6130705A JPS6130705A (ja) | 1986-02-13 |
| JPH04523B2 true JPH04523B2 (ja) | 1992-01-07 |
Family
ID=15562524
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15343884A Granted JPS6130705A (ja) | 1984-07-24 | 1984-07-24 | 光触針装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6130705A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0726841B2 (ja) * | 1987-04-21 | 1995-03-29 | 理化学研究所 | 光学的距離検出装置 |
| JP2584630B2 (ja) * | 1987-05-29 | 1997-02-26 | 理化学研究所 | 側面形状計測用光触針の構成 |
| JP5309542B2 (ja) * | 2007-12-05 | 2013-10-09 | 株式会社ニコン | 測定装置およびその方法 |
-
1984
- 1984-07-24 JP JP15343884A patent/JPS6130705A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6130705A (ja) | 1986-02-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4897536A (en) | Optical axis displacement sensor with cylindrical lens means | |
| Takatsuji et al. | Whole-viewing-angle cat's-eye retroreflector as a target of laser trackers | |
| JPH10501890A (ja) | 反射性目標マークの位置を決定する光学装置 | |
| Zhao et al. | A novel fiber-optic sensor used for small internal curved surface measurement | |
| US4787748A (en) | Synchronous optical scanning apparatus | |
| US6327038B1 (en) | Linear and angular retroreflecting interferometric alignment target | |
| JPS6052710A (ja) | 距離検知装置 | |
| JPH04523B2 (ja) | ||
| CN101231181A (zh) | 离轴旋转对称型激光三角位移传感器 | |
| Stevenson | Use of laser triangulation probes in coordinate measuring machines for part tolerance inspection and reverse engineering | |
| JP6279935B2 (ja) | 変位計測装置 | |
| JPH01188254A (ja) | 非接触倣いデジタイジング方法 | |
| JP2002250621A (ja) | 光学素子及びその型の形状測定方法及び装置 | |
| JPH0521165B2 (ja) | ||
| JPH0519641B2 (ja) | ||
| JPH07332954A (ja) | 変位傾斜測定方法および装置 | |
| JP7683943B2 (ja) | マイクロメートル分解能を有する非接触寸法測定装置 | |
| SU879298A1 (ru) | Оптико-электронное устройство дл контрол углового поворота объекта | |
| JPH02272308A (ja) | 非接触式形状測定装置 | |
| JP2584630B2 (ja) | 側面形状計測用光触針の構成 | |
| Mashimo et al. | Development of optical noncontact sensor for measurement of three-dimensional profiles using depolarized components of scattered light | |
| JPH0542509Y2 (ja) | ||
| JPS6173003A (ja) | レ−ザ測長器 | |
| JPH0726841B2 (ja) | 光学的距離検出装置 | |
| JPS63187103A (ja) | 三次元形状の非接触計測方法 |