JPH0511882B2 - - Google Patents
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- JPH0511882B2 JPH0511882B2 JP62009769A JP976987A JPH0511882B2 JP H0511882 B2 JPH0511882 B2 JP H0511882B2 JP 62009769 A JP62009769 A JP 62009769A JP 976987 A JP976987 A JP 976987A JP H0511882 B2 JPH0511882 B2 JP H0511882B2
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- 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
- G01B11/002—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates
- G01B11/005—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates coordinate measuring machines
- G01B11/007—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates coordinate measuring machines feeler heads therefor
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- 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
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
Description
本発明は、形状測定用光プローブに係り、特
に、三次元測定機のプローブとして用いるのに好
適な、光の臨界角近傍での反射率の変化を利用し
て、測定対象物の形状を光学的手段により非接触
で測定する光プローブの改良に関するものであ
る。
に、三次元測定機のプローブとして用いるのに好
適な、光の臨界角近傍での反射率の変化を利用し
て、測定対象物の形状を光学的手段により非接触
で測定する光プローブの改良に関するものであ
る。
載物台に載置された測定対象物と測定機本体に
支持されたプローブとを、移動機構によつて三次
元的に相対移動させ、これによりプローブと測定
対象物との相対移動量を検出して、この移動量を
データ処理装置で所定処理し、測定対象物の高さ
や形状等を測定できる三次元測定機が普及してい
る。 この三次元測定機用のプローブとしては、接触
式のプローブが主に使用されているが、測定対象
物が、薄いプラスチツク製の部品やクレイモデル
等に及ぶにつれて、非接触式のプローブの開発が
要請されるようになつてきている。 従つて従来から、光学的手段を用いた非接触式
のプローブが各種提案されてきたが、接触式のプ
ローブと比較して分解能が粗いという問題点があ
つた。 分解能を改善するため、プリズムでの全反射が
起きるときの臨界角付近での光の内部反射率の変
化を利用する臨界角プリズムを用いたプローブが
提案されている。例えば実開昭61−6707や実開昭
61−84510には、分解能を増すために臨界角プリ
ズム内で内部反射を４回行わせるプローブが示さ
れている。
支持されたプローブとを、移動機構によつて三次
元的に相対移動させ、これによりプローブと測定
対象物との相対移動量を検出して、この移動量を
データ処理装置で所定処理し、測定対象物の高さ
や形状等を測定できる三次元測定機が普及してい
る。 この三次元測定機用のプローブとしては、接触
式のプローブが主に使用されているが、測定対象
物が、薄いプラスチツク製の部品やクレイモデル
等に及ぶにつれて、非接触式のプローブの開発が
要請されるようになつてきている。 従つて従来から、光学的手段を用いた非接触式
のプローブが各種提案されてきたが、接触式のプ
ローブと比較して分解能が粗いという問題点があ
つた。 分解能を改善するため、プリズムでの全反射が
起きるときの臨界角付近での光の内部反射率の変
化を利用する臨界角プリズムを用いたプローブが
提案されている。例えば実開昭61−6707や実開昭
61−84510には、分解能を増すために臨界角プリ
ズム内で内部反射を４回行わせるプローブが示さ
れている。
しかしながら、測定対象物からの光を対物レン
ズでコリメートして直接プリズムに入射させてい
るため、高精度の大きな臨界角プリズムが必要で
あり、光学部品の価格が高いという問題点があ
る。又、臨界角はプリズムの屈折率に従つて変化
するため、プリズム製作時には屈折率を正確に測
定しなければならないという問題点もある。更
に、測定対象物の形状の変化に対するプローブの
光学系における光量分布の変化、即ち感度が未だ
充分大きくないため、分解能を細かくするために
は、電気的な増幅を大きくしなければならず、電
気的ノイズが混入し易いという問題点もあつた。 本発明は、前記従来の問題点を解決するべくな
されたもので、高精度で大きな臨界角プリズムを
用いることなく、光の内部反射の性質を利用で
き、且つ、分解能も高めることができる形状測定
用光プローブを提供することを目的とする。
ズでコリメートして直接プリズムに入射させてい
るため、高精度の大きな臨界角プリズムが必要で
あり、光学部品の価格が高いという問題点があ
る。又、臨界角はプリズムの屈折率に従つて変化
するため、プリズム製作時には屈折率を正確に測
定しなければならないという問題点もある。更
に、測定対象物の形状の変化に対するプローブの
光学系における光量分布の変化、即ち感度が未だ
充分大きくないため、分解能を細かくするために
は、電気的な増幅を大きくしなければならず、電
気的ノイズが混入し易いという問題点もあつた。 本発明は、前記従来の問題点を解決するべくな
されたもので、高精度で大きな臨界角プリズムを
用いることなく、光の内部反射の性質を利用で
き、且つ、分解能も高めることができる形状測定
用光プローブを提供することを目的とする。
本発明は、形状測定用光プローブにおいて、測
定対象物に90°以下の照射角で光の微小スポツト
を照射する照明手段と、前記微小スポツトの像を
像面近傍に結像する対物レンズと、前記像面に焦
点を有し、前記微小スポツトの像からの拡散光を
略平行光線に変換するリレーレンズと、該リレー
レンズから出た略平行光線を取り込むための角度
βの入射プリズム、取り込まれた略平行光線を繰
返し内部反射させて伝える、傾斜角αで支持され
た屈折率ｎの平板ガラス、及び、伝えられた略平
行光線を外部出力する射出プリズムから構成さ
れ、前記αとβがおよそ次式 α90°−arcsin（１／ｎ） βarcsin（１／ｎ） の関係を満足するように設定されてなる窓板と、
該窓板の入射面内にあるＰ偏光成分の光を主に通
過させ、該窓板に入射させる偏光選択手段と、前
記窓板からの略平行光線を受光して、その光量分
布を測定し、その結果を外部出力する位置感知検
出器とを含むことにより、前記目的を達したもの
である。 又、本発明の実施態様は、前記対物レンズと前
記像面との間に、前記窓板の入射面と垂直なＳ偏
光成分の光を反射して分離させ、前記窓板の入射
面内にあるＰ偏光成分の光を主に通過させる偏光
ビームスプリツタと、分離された前記Ｓ偏光成分
の光で結像される像の位置を測定し、その結果を
外部出力する粗目の位置感知検出器を設けたもの
である。 又、本発明の実施態様は、前記光の微小スポツ
トと該微小スポツトの像との間に、前記照明手段
で用いられる光の波長領域の中の特定波長の光を
選択する外乱光除去用の干渉フイルタが設けもの
である。 又、本発明の実施態様は、前記像面に外乱光除
去用のピンホール板を設けたものである。 又、本発明の実施態様は、前記照明手段を、レ
ーザダイオードに集光レンズを組み合わせたもの
としたものである。 又、本発明の実施態様は、前記対物レンズの倍
率を約５倍以下としたものである。 又、本発明の実施態様は、前記リレーレンズ
を、直径が小さく、焦点距離が前記対物レンズの
焦点距離よりも短い分布屈折率レンズとしたもの
である。 又、本発明の実施態様は、前記位置感知検出器
を横効果（lateral effect）フオトダイオードと
したものである。 又、本発明の他の実施態様は、前記位置感知検
出器をCCD又はMOS型のラインセンサとしたも
のである。
定対象物に90°以下の照射角で光の微小スポツト
を照射する照明手段と、前記微小スポツトの像を
像面近傍に結像する対物レンズと、前記像面に焦
点を有し、前記微小スポツトの像からの拡散光を
略平行光線に変換するリレーレンズと、該リレー
レンズから出た略平行光線を取り込むための角度
βの入射プリズム、取り込まれた略平行光線を繰
返し内部反射させて伝える、傾斜角αで支持され
た屈折率ｎの平板ガラス、及び、伝えられた略平
行光線を外部出力する射出プリズムから構成さ
れ、前記αとβがおよそ次式 α90°−arcsin（１／ｎ） βarcsin（１／ｎ） の関係を満足するように設定されてなる窓板と、
該窓板の入射面内にあるＰ偏光成分の光を主に通
過させ、該窓板に入射させる偏光選択手段と、前
記窓板からの略平行光線を受光して、その光量分
布を測定し、その結果を外部出力する位置感知検
出器とを含むことにより、前記目的を達したもの
である。 又、本発明の実施態様は、前記対物レンズと前
記像面との間に、前記窓板の入射面と垂直なＳ偏
光成分の光を反射して分離させ、前記窓板の入射
面内にあるＰ偏光成分の光を主に通過させる偏光
ビームスプリツタと、分離された前記Ｓ偏光成分
の光で結像される像の位置を測定し、その結果を
外部出力する粗目の位置感知検出器を設けたもの
である。 又、本発明の実施態様は、前記光の微小スポツ
トと該微小スポツトの像との間に、前記照明手段
で用いられる光の波長領域の中の特定波長の光を
選択する外乱光除去用の干渉フイルタが設けもの
である。 又、本発明の実施態様は、前記像面に外乱光除
去用のピンホール板を設けたものである。 又、本発明の実施態様は、前記照明手段を、レ
ーザダイオードに集光レンズを組み合わせたもの
としたものである。 又、本発明の実施態様は、前記対物レンズの倍
率を約５倍以下としたものである。 又、本発明の実施態様は、前記リレーレンズ
を、直径が小さく、焦点距離が前記対物レンズの
焦点距離よりも短い分布屈折率レンズとしたもの
である。 又、本発明の実施態様は、前記位置感知検出器
を横効果（lateral effect）フオトダイオードと
したものである。 又、本発明の他の実施態様は、前記位置感知検
出器をCCD又はMOS型のラインセンサとしたも
のである。
本発明に係る形状測定用プローブにおいては、
従来のように測定対象物上の微小スポツトからの
光を略平行光線に変換して直接内部反射させるの
と異なり、微小スポツトの像を対物レンズで生成
し、その像からの光をリレーレンズで略平行光線
として、その光線を平板ガラスの中を繰返し内部
反射させる構成としている。従つて、高精度の大
きな臨界角プリズムを用いることなく、臨界角近
傍で入射する光の反射率の変化を利用した測定が
可能となる。又、長い平板ガラスを用いているた
め、繰返し反射の回数が従来よりも桁違いに多く
なり、微小スポツトの少しの位置の変化でも位置
感知検出器上の光量分布は大きく変化するので、
光学系における感度が高まり、分解能をより細か
くすることができる。更に、平板ガラスの傾斜角
の微調整は容易であるため、平板ガラスの屈折率
に応じて、例えば実験的に自由に微調整して最適
な角度を選ぶことができ、調整が容易である。 又、平板ガラスに入射させる光線として、Ｐ偏
光成分を用いており、臨界角近傍での反射率の変
化が急峻であるため、分解能がより細かくなる。 更に、偏光ビームスプリツタで分離されたＳ偏
光成分による像の位置の変化を位置感知検出器で
測定する場合には、分解能の粗い測定ができるた
め、分解能の細かい測定と粗い測定が併用でき
る。
従来のように測定対象物上の微小スポツトからの
光を略平行光線に変換して直接内部反射させるの
と異なり、微小スポツトの像を対物レンズで生成
し、その像からの光をリレーレンズで略平行光線
として、その光線を平板ガラスの中を繰返し内部
反射させる構成としている。従つて、高精度の大
きな臨界角プリズムを用いることなく、臨界角近
傍で入射する光の反射率の変化を利用した測定が
可能となる。又、長い平板ガラスを用いているた
め、繰返し反射の回数が従来よりも桁違いに多く
なり、微小スポツトの少しの位置の変化でも位置
感知検出器上の光量分布は大きく変化するので、
光学系における感度が高まり、分解能をより細か
くすることができる。更に、平板ガラスの傾斜角
の微調整は容易であるため、平板ガラスの屈折率
に応じて、例えば実験的に自由に微調整して最適
な角度を選ぶことができ、調整が容易である。 又、平板ガラスに入射させる光線として、Ｐ偏
光成分を用いており、臨界角近傍での反射率の変
化が急峻であるため、分解能がより細かくなる。 更に、偏光ビームスプリツタで分離されたＳ偏
光成分による像の位置の変化を位置感知検出器で
測定する場合には、分解能の粗い測定ができるた
め、分解能の細かい測定と粗い測定が併用でき
る。
以下、本発明の好適な実施例を、第１図乃至第
５図を参照して説明する。 第１図に、本発明に係る形状測定用光プローブ
の実施例の内部構造を示す。 この実施例は、レーザダイオード１２及び集光
レンズ１４からなる照明手段１６を含んでいる。
該照明手段１６により、測定対象物１０に対して
光の微小スポツト１８を照射して、その微小スポ
ツト１８の像２０ａを、レンズ３０と３２よりな
る対物レンズ３４によつて結像する。この対物レ
ンズ３４の倍率は、１〜５倍とされている。 前記照明手段１６の光軸と対物レンズ３４の光
軸との角度、即ち照射角δは、90°以下に設定さ
れている。 前記レーザダイオード１２の光は直線偏光で、
電気ベクトルは１２ａの方向であるが、測定対象
物１０での反射により偏光状態は変化する。 前記対物レンズ３４を構成する２枚のレンズ３
０，３２の間には干渉フイルタ３６が設けられて
おり、レーザダイオード１２の波長である780ナ
ノメータの光のみを通過させて、外乱光を防いで
いる。 前記対物レンズ３４と微小スポツトの像２０ａ
との間には、偏光ビームスプリツタ３８が設けら
れており、光線を入射面内にあるＰ偏光成分４０
と、入射面と垂直なＳ偏光成分４２とに分離して
いる。この偏光ビームスプリツタ３８を用いる理
由については、後で説明する。 ここで、微小スポツト１８が対物レンズ３４の
光軸上にある場合の、その像２０ａを含んで光軸
に垂直な平面を像面（image plane）５０ａと呼
ぶ。この像面５０ａには、外乱光を防ぐためのピ
ンホール板５２が設けられている。微小スポツト
１８の直径が25μｍで、対物レンズ３４の倍率が
２倍の場合、ピンホール板５２のピンホールの直
径は500μｍ程度に設定する。 前記像面５０ａの上方には、この像面５０ａに
焦点を有するリレーレンズ５４が配設されてい
る。実施例では、リレーレンズ５４として、直径
が1.5mm乃至２mmと小さく、焦点距離が対物レン
ズ３４の焦点距離よりかなり短い分布屈折率レン
ズが用いられている。 次いで、角度βの小さな入射プリズム５６と、
平板ガラス５８と、射出プリズム６０からなる窓
板６２が傾斜角αで支持されている。前記プリズ
ム５６，６０と平板ガラス５８は、屈折率が約
1.52であり、互いに接着固定されている。前記角
度βは、臨界角であるarcsin（1/1.52）の近傍の
約42°に設定され、傾斜角αは（90°−臨界角）の
近傍である約48°に設定されており、入射プリズ
ム５６に垂直に入射する光線は50％以上全反射さ
れるようになつている。 前記微小スポツトの像２０ａからの光は、リレ
ーレンズ５４で略平行光線に変換されて入射プリ
ズム５６に入り、内部反射を繰返しながら平板ガ
ラス５８の中を伝わり、射出プリズム６０から外
部に出て光量分布６４を形成し、この光量分布が
位置感知検出器（PSD）６６ａによつて測定さ
れ、処理装置６８ａを経由して外部出力される。
前記平板ガラス５８として、厚みＷが約５mm、高
さ方向の長さＬが約60mmのものを用いた場合、全
反射の回数は約16回である。 前記位置感知検出器６６ａとしては、例えば光
量分布の中心を測定できる横効果フオトダイオー
ドが用いられている。なお、位置感知検出器６６
ａとして、２重セル（bi−cell）フオトダイオー
ドを用いることもできる。 前記偏光ビームスプリツタ３８の側面には、Ｓ
偏光成分による微小スポツト１８の像２０ｂの位
置を測定する位置感知検出器（PSD）６６ｂが
設けられ、測定結果は処理装置６８ｂから外部出
力される。この位置感知検出器６６ｂは、後述す
るように測定対象物１０の形状を粗い分解能で測
定するという意味から、粗目の位置感知検出器と
呼ぶ。この位置感知検出器６６ｂとしても、横効
果フオトダイオードが用いられている。 ここで、測定対象物１０がＸ方向に相対移動し
た場合に、どのような出力の変化があるかを、第
２図を用いて説明する。 第２図において、測定対象物１０の形状変化
は、Ｚ軸方向の変化として現われ、照射角δが零
でない場合は、光の微小スポツト１８は、０１，
０２，０３のように変化する。ここで、対物レン
ズ３４による０１の像がＰ１とすると、０２の像
はＰ２、０３の像はＰ３のようになる。又、偏光
ビームスプリツタ３８に対して対称な位置に、像
Ｐ１′，Ｐ２′，Ｐ３′が結像される。 この場合、像Ｐ１の光線は、リレーレンズ５４
で平行光線となり、平板ガラス５８の中を全反射
して、位置感知検出器６６ａ上に光量分布Ｑ１を
形成する。次に、像Ｐ２の光は傾斜して略平行光
線となるため、繰返し反射するにつれて位置が大
きく偏位して光量分布Ｑ２を形成する。従つて、
測定対象物１０がＺ軸方向にΔZだけ変位すると、
位置感知検出器６６ａ上では、Ｚ１軸方向に、全
反射の回数に比例する量であるΔZ１に拡大され
ていることがわかる。従つて、光量分布の中心の
変位量ΔZ１を処理装置６８ａから出力すれば、
外部の処理装置でΔZの算出ができる。 同時に、粗目の位置感知検出器６６ｂ上では、
Ｚ２軸方向にΔZ２だけ像の位置が変化する。こ
のΔZ２はΔZと同じオーダであり拡大率が小さい
ため、ΔZを広い測定範囲で粗目の分解能で測定
する際に都合がよい。従つて、粗目の位置感知検
出器６６ｂは省略することもできる。 次に、傾斜角αを（90°−臨界角）の近傍に設
定している理由を、第３図を用いて説明する。像
Ｐ２からの光はリレーレンズ５４で略平行光線と
なるが、Δtだけ焦点より前に像Ｐ２があるため、
実際にはやや拡散光線となる。この場合、光線ｔ
１は全反射し易くなるため反射率が高くなり、一
方、光線ｔ２は入射角が小さくなるため反射率が
小さくなり、最終的な光量分布Ｑ２は、光線ｔ１
とｔ２との反射率が等しい場合の光量分布Ｑ２′
に対してΔ１だけ中心が外側に移動する。 逆に、像Ｐ３からの光はリレーレンズ５４でや
や集束光線となるため、その最終的な光量分布Ｑ
３の中心は反射率が等しい場合の光量分布Ｑ３′
に対してΔ２だけ外側に移動する。従つて、傾斜
角αとして（90°−臨界角）の近傍の値を選択す
る場合には、感度が高くなる。 この効果は、第２図における照射角δが零に近
付いて、微小スポツト０１〜０３が光軸に近接
し、それに伴つて微小スポツトの像Ｐ１〜Ｐ３も
光軸に近接した場合には特に重要になる。即ち、
反射率が入射角によつて変化しない場合の第３図
の光量分布Ｑ２′の中心は、光量分布Ｑ１の中心
と近接してくるため、光量分布Ｑ２の中心の変化
量ΔZ１は臨界角の効果による量Δ１でほとんど
決まるからである。 次に、第１図で偏光ビームスプリツタ３８を用
いた理由及びその作用を、第４図と第５図を用い
て説明する。第４図は、屈折率ｎの平板ガラス５
８の境界面５８ａに入射角θで入射する光線ｉが
反射光ｒと屈折光ｔに分れる様子を示したもので
ある。入射光線ｉ、反射光線ｒは、それぞれＰ偏
光成分４０とＳ偏光成分４２とから構成されてい
る。ここで入射角θを変化させた場合のＰ偏光成
分４０の反射率Rp、Ｓ偏光成分４２の反射率Rs
の変化を第５図に示す。この第５図は、光学の分
野では公知であるが、図においてθ１は臨界角で
あり、θ２はブリユースタ角（Ｂ rewster
angle）で、それぞれ以下の式で表現される。 θ１＝arcsin（１／ｎ） …(1) θ２＝arctan（１／ｎ） …(2) 第５図から、Ｐ偏光成分の方が、臨界角近傍で
の反射率の変化が大きいことがわかる。従つて、
偏光ビームスプリツタ３８でＰ偏光成分のみを選
択する場合には、第３図における光量分布Ｑ２，
Ｑ３の中心の移動量Δ１，Δ２がより大きくなる
ため、測定の感度が更に高くなり、分解能もより
細くできることがわかる。なお、測定範囲も分解
能とほぼ比例して短くなるため、粗目の位置感知
検出器６６ｂで大まかな測定を行うと非常に効果
的である。 更に、臨界角近傍での反射率の変化を利用する
場合には、内部反射の回数が多くなるほどその効
果は急激に増幅されるため、第２図に示すような
平板ガラス５８を用いる本発明においては、測定
の感度は非常に高められており、最終的には0.1μ
ｍのオーダの分解能を達成できた。 なお、前記実施例においては、照明手段１６を
レーザダイオード１２と集光レンズ１４との組み
合せで構成していたが、照明手段１６の構成はこ
れに限定されず、高出力の可視域発光ダイオード
やHe−Neレーザを用いた構成も可能である。
又、集光レンズ１４の代りに対物レンズ３４を兼
用する構成も考えられる。更に、照明手段１６を
複数個設けて、測定対象物１０の傾きに応じて切
替える構成も考えられる。 又、前記実施例においては、位置感知検出器６
６ａ，６６ｂとして、光量分布の中心を測定でき
る横効果フオトダイオードを用いていたが、位置
感知検出器の構成もこれに限定されず、光量分布
をそのまま測定できるCCDタイプやMOSタイプ
のラインセンサを使用することもできる。 更に、前記実施例においては、偏光ビームスプ
リツタ３８と粗目の位置感知検出器６６ｂを設け
ていたが、位置感知検出器６６ａにおける分解能
がそれほど細かくなくてもよい場合には、偏光ビ
ームスプリツタ３８と粗目の位置感知検出器６６
ｂを省略することができる。この場合、偏光ビー
ムスプリツタ３８の代りに、単なる偏光板を設け
て、Ｐ偏光成分だけを窓板６２に伝える構成も考
えられる。 又、前記対物レンズ３４の倍率は、５倍程度
を、越えるとスペツクルパターン（speckle
pattern）を検出し易くなるため、５倍程度以下
とすることが望ましいが、出力信号に電気的なフ
イルタリングを行う方法と組み合わせれば、５倍
以上でも充分可能である。 次に、本発明の応用例として、本発明に係る形
状測定用光プローブを三次元測定機に備えたシス
テムの例を第６図を参照して説明する。 このシステムは、三次元測定機９０の載物台１
０１に測定対象物１０を載置し、Ｚ軸のスピンド
ル１０２の先端に本発明に係る光プローブ９２を
係合して、測定対象物１０の形状を非接触で測定
しようとするものである。 三次元測定機９０の各軸には、図示されない位
置測定トランスデユーサが組み込まれ、測定対象
物１０と光プローブ９２との相対移動量は、カウ
ンタ１１０，１１１，１１２で計数され、測定ユ
ニツト１１３で演算処理が施される。 又、制御ユニツト１１４からは、ドライバ１１
５，１１６，１１７を通して、図示されない駆動
モータの駆動信号が出力されるため、全自動で測
定が行われる。制御ユニツト１１４から光プロー
ブ９２に対しては、プローブ電源１２０を介して
電源が供給されており、光プローブ９２からは、
第２図の位置感知検出器６６ａの出力として、光
量分布の中心の移動量ΔZ１が、Ｚ１レジスタ１
２１に出力されている。又、粗目の位置感知検出
器６６ｂの出力として、像の移動量ΔZ２がＺ２
レジスタ１２２に出力されている。 測定開始にあたり、まずＺ２レジスタ１２２の
値がほぼ零になるように、Ｚ軸のスピンドル１０
２を上下させて位置を決める。次いで、Ｚ１レジ
スタ１２１の値が予め定められた許容値に収まる
ように、Ｚ軸のスピンドル１０２を微調整して、
測定ユニツト１１３でのデータ取り込みを開始す
る。 この後はスライダ１０３をＸ軸方向に移動させ
ながら、Ｚ１レジスタ１２１の値が許容値に収ま
るようにＺ軸のスピンドル１０２を上下させてい
く。同様にコラム１０４をＹ軸方向に移動させる
ことによつて、測定対象物１０の全上面を走査で
き、それぞれの（Ｘ，Ｙ）座標に対してＺ座標の
値が求まるため、形状測定ができることになる。
又、形状に段差があつてＺ１レジスタ１２１の値
がオーバーフローしたような場合は、Ｚ２レジス
タ１２２の値を零に近付けるようにＺ軸のスピン
ドル１０２を調整することによつて、大まかな位
置決めを行い、次いでＺ１レジスタ１２１の値を
用いることによつて、効率的な測定が実行され
る。 これまで本発明の光プローブは三次元測定機へ
の応用という観点から述べてきたが、非接触で高
分解能な形状測定ができるという特徴を活かし
て、他の測定機のプローブとしても使用すること
ができる。例えば真円度測定機のプローブとして
用いた場合には、非接触であるため測定対象物に
傷が付かない、材質が軟かいものでも適用できる
という特徴がある。又、金属の箔片の厚さやコー
テングされた物質の厚さ等の測定機のプローブと
しても使用できる可能性がある。
５図を参照して説明する。 第１図に、本発明に係る形状測定用光プローブ
の実施例の内部構造を示す。 この実施例は、レーザダイオード１２及び集光
レンズ１４からなる照明手段１６を含んでいる。
該照明手段１６により、測定対象物１０に対して
光の微小スポツト１８を照射して、その微小スポ
ツト１８の像２０ａを、レンズ３０と３２よりな
る対物レンズ３４によつて結像する。この対物レ
ンズ３４の倍率は、１〜５倍とされている。 前記照明手段１６の光軸と対物レンズ３４の光
軸との角度、即ち照射角δは、90°以下に設定さ
れている。 前記レーザダイオード１２の光は直線偏光で、
電気ベクトルは１２ａの方向であるが、測定対象
物１０での反射により偏光状態は変化する。 前記対物レンズ３４を構成する２枚のレンズ３
０，３２の間には干渉フイルタ３６が設けられて
おり、レーザダイオード１２の波長である780ナ
ノメータの光のみを通過させて、外乱光を防いで
いる。 前記対物レンズ３４と微小スポツトの像２０ａ
との間には、偏光ビームスプリツタ３８が設けら
れており、光線を入射面内にあるＰ偏光成分４０
と、入射面と垂直なＳ偏光成分４２とに分離して
いる。この偏光ビームスプリツタ３８を用いる理
由については、後で説明する。 ここで、微小スポツト１８が対物レンズ３４の
光軸上にある場合の、その像２０ａを含んで光軸
に垂直な平面を像面（image plane）５０ａと呼
ぶ。この像面５０ａには、外乱光を防ぐためのピ
ンホール板５２が設けられている。微小スポツト
１８の直径が25μｍで、対物レンズ３４の倍率が
２倍の場合、ピンホール板５２のピンホールの直
径は500μｍ程度に設定する。 前記像面５０ａの上方には、この像面５０ａに
焦点を有するリレーレンズ５４が配設されてい
る。実施例では、リレーレンズ５４として、直径
が1.5mm乃至２mmと小さく、焦点距離が対物レン
ズ３４の焦点距離よりかなり短い分布屈折率レン
ズが用いられている。 次いで、角度βの小さな入射プリズム５６と、
平板ガラス５８と、射出プリズム６０からなる窓
板６２が傾斜角αで支持されている。前記プリズ
ム５６，６０と平板ガラス５８は、屈折率が約
1.52であり、互いに接着固定されている。前記角
度βは、臨界角であるarcsin（1/1.52）の近傍の
約42°に設定され、傾斜角αは（90°−臨界角）の
近傍である約48°に設定されており、入射プリズ
ム５６に垂直に入射する光線は50％以上全反射さ
れるようになつている。 前記微小スポツトの像２０ａからの光は、リレ
ーレンズ５４で略平行光線に変換されて入射プリ
ズム５６に入り、内部反射を繰返しながら平板ガ
ラス５８の中を伝わり、射出プリズム６０から外
部に出て光量分布６４を形成し、この光量分布が
位置感知検出器（PSD）６６ａによつて測定さ
れ、処理装置６８ａを経由して外部出力される。
前記平板ガラス５８として、厚みＷが約５mm、高
さ方向の長さＬが約60mmのものを用いた場合、全
反射の回数は約16回である。 前記位置感知検出器６６ａとしては、例えば光
量分布の中心を測定できる横効果フオトダイオー
ドが用いられている。なお、位置感知検出器６６
ａとして、２重セル（bi−cell）フオトダイオー
ドを用いることもできる。 前記偏光ビームスプリツタ３８の側面には、Ｓ
偏光成分による微小スポツト１８の像２０ｂの位
置を測定する位置感知検出器（PSD）６６ｂが
設けられ、測定結果は処理装置６８ｂから外部出
力される。この位置感知検出器６６ｂは、後述す
るように測定対象物１０の形状を粗い分解能で測
定するという意味から、粗目の位置感知検出器と
呼ぶ。この位置感知検出器６６ｂとしても、横効
果フオトダイオードが用いられている。 ここで、測定対象物１０がＸ方向に相対移動し
た場合に、どのような出力の変化があるかを、第
２図を用いて説明する。 第２図において、測定対象物１０の形状変化
は、Ｚ軸方向の変化として現われ、照射角δが零
でない場合は、光の微小スポツト１８は、０１，
０２，０３のように変化する。ここで、対物レン
ズ３４による０１の像がＰ１とすると、０２の像
はＰ２、０３の像はＰ３のようになる。又、偏光
ビームスプリツタ３８に対して対称な位置に、像
Ｐ１′，Ｐ２′，Ｐ３′が結像される。 この場合、像Ｐ１の光線は、リレーレンズ５４
で平行光線となり、平板ガラス５８の中を全反射
して、位置感知検出器６６ａ上に光量分布Ｑ１を
形成する。次に、像Ｐ２の光は傾斜して略平行光
線となるため、繰返し反射するにつれて位置が大
きく偏位して光量分布Ｑ２を形成する。従つて、
測定対象物１０がＺ軸方向にΔZだけ変位すると、
位置感知検出器６６ａ上では、Ｚ１軸方向に、全
反射の回数に比例する量であるΔZ１に拡大され
ていることがわかる。従つて、光量分布の中心の
変位量ΔZ１を処理装置６８ａから出力すれば、
外部の処理装置でΔZの算出ができる。 同時に、粗目の位置感知検出器６６ｂ上では、
Ｚ２軸方向にΔZ２だけ像の位置が変化する。こ
のΔZ２はΔZと同じオーダであり拡大率が小さい
ため、ΔZを広い測定範囲で粗目の分解能で測定
する際に都合がよい。従つて、粗目の位置感知検
出器６６ｂは省略することもできる。 次に、傾斜角αを（90°−臨界角）の近傍に設
定している理由を、第３図を用いて説明する。像
Ｐ２からの光はリレーレンズ５４で略平行光線と
なるが、Δtだけ焦点より前に像Ｐ２があるため、
実際にはやや拡散光線となる。この場合、光線ｔ
１は全反射し易くなるため反射率が高くなり、一
方、光線ｔ２は入射角が小さくなるため反射率が
小さくなり、最終的な光量分布Ｑ２は、光線ｔ１
とｔ２との反射率が等しい場合の光量分布Ｑ２′
に対してΔ１だけ中心が外側に移動する。 逆に、像Ｐ３からの光はリレーレンズ５４でや
や集束光線となるため、その最終的な光量分布Ｑ
３の中心は反射率が等しい場合の光量分布Ｑ３′
に対してΔ２だけ外側に移動する。従つて、傾斜
角αとして（90°−臨界角）の近傍の値を選択す
る場合には、感度が高くなる。 この効果は、第２図における照射角δが零に近
付いて、微小スポツト０１〜０３が光軸に近接
し、それに伴つて微小スポツトの像Ｐ１〜Ｐ３も
光軸に近接した場合には特に重要になる。即ち、
反射率が入射角によつて変化しない場合の第３図
の光量分布Ｑ２′の中心は、光量分布Ｑ１の中心
と近接してくるため、光量分布Ｑ２の中心の変化
量ΔZ１は臨界角の効果による量Δ１でほとんど
決まるからである。 次に、第１図で偏光ビームスプリツタ３８を用
いた理由及びその作用を、第４図と第５図を用い
て説明する。第４図は、屈折率ｎの平板ガラス５
８の境界面５８ａに入射角θで入射する光線ｉが
反射光ｒと屈折光ｔに分れる様子を示したもので
ある。入射光線ｉ、反射光線ｒは、それぞれＰ偏
光成分４０とＳ偏光成分４２とから構成されてい
る。ここで入射角θを変化させた場合のＰ偏光成
分４０の反射率Rp、Ｓ偏光成分４２の反射率Rs
の変化を第５図に示す。この第５図は、光学の分
野では公知であるが、図においてθ１は臨界角で
あり、θ２はブリユースタ角（Ｂ rewster
angle）で、それぞれ以下の式で表現される。 θ１＝arcsin（１／ｎ） …(1) θ２＝arctan（１／ｎ） …(2) 第５図から、Ｐ偏光成分の方が、臨界角近傍で
の反射率の変化が大きいことがわかる。従つて、
偏光ビームスプリツタ３８でＰ偏光成分のみを選
択する場合には、第３図における光量分布Ｑ２，
Ｑ３の中心の移動量Δ１，Δ２がより大きくなる
ため、測定の感度が更に高くなり、分解能もより
細くできることがわかる。なお、測定範囲も分解
能とほぼ比例して短くなるため、粗目の位置感知
検出器６６ｂで大まかな測定を行うと非常に効果
的である。 更に、臨界角近傍での反射率の変化を利用する
場合には、内部反射の回数が多くなるほどその効
果は急激に増幅されるため、第２図に示すような
平板ガラス５８を用いる本発明においては、測定
の感度は非常に高められており、最終的には0.1μ
ｍのオーダの分解能を達成できた。 なお、前記実施例においては、照明手段１６を
レーザダイオード１２と集光レンズ１４との組み
合せで構成していたが、照明手段１６の構成はこ
れに限定されず、高出力の可視域発光ダイオード
やHe−Neレーザを用いた構成も可能である。
又、集光レンズ１４の代りに対物レンズ３４を兼
用する構成も考えられる。更に、照明手段１６を
複数個設けて、測定対象物１０の傾きに応じて切
替える構成も考えられる。 又、前記実施例においては、位置感知検出器６
６ａ，６６ｂとして、光量分布の中心を測定でき
る横効果フオトダイオードを用いていたが、位置
感知検出器の構成もこれに限定されず、光量分布
をそのまま測定できるCCDタイプやMOSタイプ
のラインセンサを使用することもできる。 更に、前記実施例においては、偏光ビームスプ
リツタ３８と粗目の位置感知検出器６６ｂを設け
ていたが、位置感知検出器６６ａにおける分解能
がそれほど細かくなくてもよい場合には、偏光ビ
ームスプリツタ３８と粗目の位置感知検出器６６
ｂを省略することができる。この場合、偏光ビー
ムスプリツタ３８の代りに、単なる偏光板を設け
て、Ｐ偏光成分だけを窓板６２に伝える構成も考
えられる。 又、前記対物レンズ３４の倍率は、５倍程度
を、越えるとスペツクルパターン（speckle
pattern）を検出し易くなるため、５倍程度以下
とすることが望ましいが、出力信号に電気的なフ
イルタリングを行う方法と組み合わせれば、５倍
以上でも充分可能である。 次に、本発明の応用例として、本発明に係る形
状測定用光プローブを三次元測定機に備えたシス
テムの例を第６図を参照して説明する。 このシステムは、三次元測定機９０の載物台１
０１に測定対象物１０を載置し、Ｚ軸のスピンド
ル１０２の先端に本発明に係る光プローブ９２を
係合して、測定対象物１０の形状を非接触で測定
しようとするものである。 三次元測定機９０の各軸には、図示されない位
置測定トランスデユーサが組み込まれ、測定対象
物１０と光プローブ９２との相対移動量は、カウ
ンタ１１０，１１１，１１２で計数され、測定ユ
ニツト１１３で演算処理が施される。 又、制御ユニツト１１４からは、ドライバ１１
５，１１６，１１７を通して、図示されない駆動
モータの駆動信号が出力されるため、全自動で測
定が行われる。制御ユニツト１１４から光プロー
ブ９２に対しては、プローブ電源１２０を介して
電源が供給されており、光プローブ９２からは、
第２図の位置感知検出器６６ａの出力として、光
量分布の中心の移動量ΔZ１が、Ｚ１レジスタ１
２１に出力されている。又、粗目の位置感知検出
器６６ｂの出力として、像の移動量ΔZ２がＺ２
レジスタ１２２に出力されている。 測定開始にあたり、まずＺ２レジスタ１２２の
値がほぼ零になるように、Ｚ軸のスピンドル１０
２を上下させて位置を決める。次いで、Ｚ１レジ
スタ１２１の値が予め定められた許容値に収まる
ように、Ｚ軸のスピンドル１０２を微調整して、
測定ユニツト１１３でのデータ取り込みを開始す
る。 この後はスライダ１０３をＸ軸方向に移動させ
ながら、Ｚ１レジスタ１２１の値が許容値に収ま
るようにＺ軸のスピンドル１０２を上下させてい
く。同様にコラム１０４をＹ軸方向に移動させる
ことによつて、測定対象物１０の全上面を走査で
き、それぞれの（Ｘ，Ｙ）座標に対してＺ座標の
値が求まるため、形状測定ができることになる。
又、形状に段差があつてＺ１レジスタ１２１の値
がオーバーフローしたような場合は、Ｚ２レジス
タ１２２の値を零に近付けるようにＺ軸のスピン
ドル１０２を調整することによつて、大まかな位
置決めを行い、次いでＺ１レジスタ１２１の値を
用いることによつて、効率的な測定が実行され
る。 これまで本発明の光プローブは三次元測定機へ
の応用という観点から述べてきたが、非接触で高
分解能な形状測定ができるという特徴を活かし
て、他の測定機のプローブとしても使用すること
ができる。例えば真円度測定機のプローブとして
用いた場合には、非接触であるため測定対象物に
傷が付かない、材質が軟かいものでも適用できる
という特徴がある。又、金属の箔片の厚さやコー
テングされた物質の厚さ等の測定機のプローブと
しても使用できる可能性がある。
以上説明した通り、本発明によれば、高精度で
大きな臨界角プリズムを用いることなく、光の内
部反射の性質を利用することができる。従つて、
光学部品の価格を安くすることができる。又、プ
リズム製作時に屈折率を正確に測定する必要もな
くなる。更に、光プローブの感度も充分大きく、
電気的ノイズが混入しにくい。又、Ｐ偏光成分の
光を利用しているので分解能が高い等の優れた効
果を有する。
大きな臨界角プリズムを用いることなく、光の内
部反射の性質を利用することができる。従つて、
光学部品の価格を安くすることができる。又、プ
リズム製作時に屈折率を正確に測定する必要もな
くなる。更に、光プローブの感度も充分大きく、
電気的ノイズが混入しにくい。又、Ｐ偏光成分の
光を利用しているので分解能が高い等の優れた効
果を有する。
第１図は、本発明に係る形状測定用光プローブ
の実施例の内部構造を示す断面図、第２図は、前
記実施例の光プローブ内での光線の伝播状態を説
明するための線図、第３図は、第２図の平板ガラ
ス中の光線の伝播状態を拡大して示す線図、第４
図は、光線の反射と屈折を説明する原理図、第５
図は、入射角に対する反射率の変化を示す線図、
第６図は、本発明に係る形状測定用光プローブを
三次元測定機に応用した例を示す、一部ブロツク
線図を含む正面図である。 １０……測定対象物、１２……レーザダイオー
ド、１４……集光レンズ、１６……照明手段、１
８……光の微小スポツト、２０ａ……像、３４…
…対物レンズ、３６……干渉フイルタ、３８……
偏光ビームスプリツタ、４０……Ｐ偏光成分、４
２……Ｓ偏光成分、５０ａ……像面、５２……ピ
ンホール板、５４……リレーレンズ、５６……入
射プリズム、５８……平板ガラス、６０……射出
プリズム、６２……窓板、α……傾斜角、６４…
…光量分布、６６ａ，６６ｂ……位置感知検出
器、９２……光プローブ。
の実施例の内部構造を示す断面図、第２図は、前
記実施例の光プローブ内での光線の伝播状態を説
明するための線図、第３図は、第２図の平板ガラ
ス中の光線の伝播状態を拡大して示す線図、第４
図は、光線の反射と屈折を説明する原理図、第５
図は、入射角に対する反射率の変化を示す線図、
第６図は、本発明に係る形状測定用光プローブを
三次元測定機に応用した例を示す、一部ブロツク
線図を含む正面図である。 １０……測定対象物、１２……レーザダイオー
ド、１４……集光レンズ、１６……照明手段、１
８……光の微小スポツト、２０ａ……像、３４…
…対物レンズ、３６……干渉フイルタ、３８……
偏光ビームスプリツタ、４０……Ｐ偏光成分、４
２……Ｓ偏光成分、５０ａ……像面、５２……ピ
ンホール板、５４……リレーレンズ、５６……入
射プリズム、５８……平板ガラス、６０……射出
プリズム、６２……窓板、α……傾斜角、６４…
…光量分布、６６ａ，６６ｂ……位置感知検出
器、９２……光プローブ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 測定対象物に90°以下の照射角で光の微小ス
ポツトを照射する照明手段と、 前記微小スポツトの像を像面近傍に結像する対
物レンズと、 前記像面に焦点を有し、前記微小スポツトの像
からの拡散光を略平行光線に変換するリレーレン
ズと、 該リレーレンズから出た略平行光線を取り込む
ための角度βの入射プリズム、取り込まれた略平
行光線を繰返し内部反射させて伝える、傾斜角α
で支持された屈折率ｎの平板ガラス、及び、伝え
られた略平行光線を外部出力する射出プリズムか
ら構成され、前記αとβがおよそ次式 α90°−arcsin（１／ｎ） βarcsin（１／ｎ） の関係を満足するように設定されてなる窓板と、 該窓板の入射面内にあるＰ偏光成分の光を主に
通過させ、該窓板に入射させる偏光選択手段と、 前記窓板からの略平行光線を受光して、その光
量分布を測定し、その結果を外部出力する位置感
知検出器と、 を含む形状測定用プローブ。 ２ 前記偏光選択手段が、前記対物レンズと前記
像面との間に配設された、前記窓板の入射面と垂
直なＳ偏光成分の光を反射して分離させ、前記窓
板の入射面内にあるＰ偏光成分の光を主に通過さ
せる偏光ビームスプリツタであり、 分離された前記Ｓ偏光成分の光で結像される像
の位置を測定し、その結果を外部出力する粗目の
位置感知検出器が設けられている特許請求の範囲
第１項記載の形状測定用光プローブ。 ３ 前記光の微小スポツトと該微小スポツトの像
との間に、前記照明手段で用いられる光の波長領
域の中の特定波長の光を選択する外乱光除去用の
干渉フイルタが設けられている特許請求の範囲第
１項又は第２項記載の形状測定用光プローブ。 ４ 前記像面に、外乱光除去用のピンホール板が
設けられている特許請求の範囲第１項乃至第３項
のいずれか１項に記載の形状測定用光プローブ。 ５ 前記照明手段が、レーザダイオードに集光レ
ンズを組み合わせたものである特許請求の範囲第
１項記載の形状測定用光プローブ。 ６ 前記対物レンズの倍率が約５倍以下とされて
いる特許請求の範囲第１項記載の形状測定用光プ
ローブ。 ７ 前記リレーレンズが、直径が小さく、焦点距
離が前記対物レンズの焦点距離よりも短い分布屈
折率レンズである特許請求の範囲第１項記載の形
状測定用光プローブ。 ８ 前記位置感知検出器が、横効果（lateral
effect）フオトダイオードである特許請求の範囲
第１項乃至第４項のいずれか１項に記載の形状測
定用光プローブ。 ９ 前記位置感知検出器がCCD又はMOS型のラ
インセンサである特許請求の範囲第１項乃至第４
項のいずれか１項に記載の形状測定用光プロー
ブ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/909,926 US4743770A (en) | 1986-09-22 | 1986-09-22 | Profile-measuring light probe using a change in reflection factor in the proximity of a critical angle of light |
| US909926 | 1986-09-22 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6379003A JPS6379003A (ja) | 1988-04-09 |
| JPH0511882B2 true JPH0511882B2 (ja) | 1993-02-16 |
Family
ID=25428055
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62009770A Granted JPS6379004A (ja) | 1986-09-22 | 1987-01-19 | 形状測定用光プロ−ブ |
| JP62009769A Granted JPS6379003A (ja) | 1986-09-22 | 1987-01-19 | 形状測定用光プロ−ブ |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62009770A Granted JPS6379004A (ja) | 1986-09-22 | 1987-01-19 | 形状測定用光プロ−ブ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4743770A (ja) |
| JP (2) | JPS6379004A (ja) |
Families Citing this family (105)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4910690A (en) * | 1986-02-14 | 1990-03-20 | Citizen Watch Co., Ltd. | Micro-dimensional measurement apparatus |
| GB8624191D0 (en) * | 1986-10-08 | 1986-11-12 | Renishaw Plc | Datuming of analogue measurement probes |
| US5251127A (en) * | 1988-02-01 | 1993-10-05 | Faro Medical Technologies Inc. | Computer-aided surgery apparatus |
| AU598418B2 (en) * | 1988-06-04 | 1990-06-21 | Fujitsu Limited | Optical system for detecting three-dimensional shape |
| ES2014184A6 (es) * | 1989-07-28 | 1990-06-16 | Garcia Pastor Daniel | Equipo movil para la verificacion de superficies rectificadas o en proceso de rectificacion. |
| WO1991003988A1 (de) * | 1989-09-22 | 1991-04-04 | Peter Rohleder | Vorrichtung zur herstellung von zahnersatzteilen |
| FR2652928B1 (fr) | 1989-10-05 | 1994-07-29 | Diadix Sa | Systeme interactif d'intervention locale a l'interieur d'une zone d'une structure non homogene. |
| DE69133634D1 (de) * | 1990-10-19 | 2010-08-26 | Univ St Louis | System zur Lokalisierung einer chirurgischen Sonde relativ zum Kopf |
| US6347240B1 (en) | 1990-10-19 | 2002-02-12 | St. Louis University | System and method for use in displaying images of a body part |
| US6006126A (en) * | 1991-01-28 | 1999-12-21 | Cosman; Eric R. | System and method for stereotactic registration of image scan data |
| US6405072B1 (en) | 1991-01-28 | 2002-06-11 | Sherwood Services Ag | Apparatus and method for determining a location of an anatomical target with reference to a medical apparatus |
| US6167295A (en) * | 1991-01-28 | 2000-12-26 | Radionics, Inc. | Optical and computer graphic stereotactic localizer |
| US6675040B1 (en) | 1991-01-28 | 2004-01-06 | Sherwood Services Ag | Optical object tracking system |
| US5662111A (en) | 1991-01-28 | 1997-09-02 | Cosman; Eric R. | Process of stereotactic optical navigation |
| US5603318A (en) | 1992-04-21 | 1997-02-18 | University Of Utah Research Foundation | Apparatus and method for photogrammetric surgical localization |
| JP3432825B2 (ja) | 1992-08-14 | 2003-08-04 | ブリテイッシュ・テレコミュニケーションズ・パブリック・リミテッド・カンパニー | 位置決定システム |
| DE69431875T2 (de) * | 1993-04-22 | 2003-05-28 | Image Guided Technologies, Inc. | Anordnung zur bestimmung der gegenseitigen lage von körpern |
| DE9422172U1 (de) * | 1993-04-26 | 1998-09-17 | St. Louis University, St. Louis, Mo. | Angabe der Position einer chirurgischen Sonde |
| US5829444A (en) * | 1994-09-15 | 1998-11-03 | Visualization Technology, Inc. | Position tracking and imaging system for use in medical applications |
| DE69531994T2 (de) | 1994-09-15 | 2004-07-22 | OEC Medical Systems, Inc., Boston | System zur positionserfassung mittels einer an einem patientenkopf angebrachten referenzeinheit zur anwendung im medizinischen gebiet |
| DE69532829T2 (de) | 1994-10-07 | 2005-01-27 | St. Louis University | Vorrichtung zur benutzung mit einem chirurgischen navigationssystem |
| US6978166B2 (en) * | 1994-10-07 | 2005-12-20 | Saint Louis University | System for use in displaying images of a body part |
| US5859364A (en) * | 1995-06-05 | 1999-01-12 | Olympus Optical Co., Ltd. | Scanning probe microscope |
| US6167145A (en) * | 1996-03-29 | 2000-12-26 | Surgical Navigation Technologies, Inc. | Bone navigation system |
| US6296613B1 (en) | 1997-08-22 | 2001-10-02 | Synthes (U.S.A.) | 3D ultrasound recording device |
| US6226548B1 (en) | 1997-09-24 | 2001-05-01 | Surgical Navigation Technologies, Inc. | Percutaneous registration apparatus and method for use in computer-assisted surgical navigation |
| US6021343A (en) | 1997-11-20 | 2000-02-01 | Surgical Navigation Technologies | Image guided awl/tap/screwdriver |
| US6348058B1 (en) | 1997-12-12 | 2002-02-19 | Surgical Navigation Technologies, Inc. | Image guided spinal surgery guide, system, and method for use thereof |
| US6094269A (en) * | 1997-12-31 | 2000-07-25 | Metroptic Technologies, Ltd. | Apparatus and method for optically measuring an object surface contour |
| US6358260B1 (en) | 1998-04-20 | 2002-03-19 | Med-Logics, Inc. | Automatic corneal shaper with two separate drive mechanisms |
| ATE389364T1 (de) | 1998-06-22 | 2008-04-15 | Ao Technology Ag | Fiducial matching mittels fiducial-schraube |
| US6477400B1 (en) | 1998-08-20 | 2002-11-05 | Sofamor Danek Holdings, Inc. | Fluoroscopic image guided orthopaedic surgery system with intraoperative registration |
| DE69931074T2 (de) | 1999-03-17 | 2006-11-16 | Synthes Ag Chur | Gerät zur darstellung und planung von kreuzbandersatzoperationen |
| US6470207B1 (en) | 1999-03-23 | 2002-10-22 | Surgical Navigation Technologies, Inc. | Navigational guidance via computer-assisted fluoroscopic imaging |
| US6491699B1 (en) | 1999-04-20 | 2002-12-10 | Surgical Navigation Technologies, Inc. | Instrument guidance method and system for image guided surgery |
| AU766981B2 (en) | 1999-04-20 | 2003-10-30 | Ao Technology Ag | Device for the percutaneous obtainment of 3D-coordinates on the surface of a human or animal organ |
| JP4693246B2 (ja) * | 1999-05-03 | 2011-06-01 | アーオー テクノロジー アクチエンゲゼルシャフト | 重力ベクトル方向算定補助手段を有する位置検出装置 |
| US6702832B2 (en) | 1999-07-08 | 2004-03-09 | Med Logics, Inc. | Medical device for cutting a cornea that has a vacuum ring with a slitted vacuum opening |
| US6699285B2 (en) | 1999-09-24 | 2004-03-02 | Scieran Technologies, Inc. | Eye endoplant for the reattachment of a retina |
| US8239001B2 (en) | 2003-10-17 | 2012-08-07 | Medtronic Navigation, Inc. | Method and apparatus for surgical navigation |
| US6474341B1 (en) | 1999-10-28 | 2002-11-05 | Surgical Navigation Technologies, Inc. | Surgical communication and power system |
| US6499488B1 (en) | 1999-10-28 | 2002-12-31 | Winchester Development Associates | Surgical sensor |
| US7366562B2 (en) | 2003-10-17 | 2008-04-29 | Medtronic Navigation, Inc. | Method and apparatus for surgical navigation |
| US6493573B1 (en) | 1999-10-28 | 2002-12-10 | Winchester Development Associates | Method and system for navigating a catheter probe in the presence of field-influencing objects |
| US11331150B2 (en) | 1999-10-28 | 2022-05-17 | Medtronic Navigation, Inc. | Method and apparatus for surgical navigation |
| US6381485B1 (en) | 1999-10-28 | 2002-04-30 | Surgical Navigation Technologies, Inc. | Registration of human anatomy integrated for electromagnetic localization |
| US8644907B2 (en) | 1999-10-28 | 2014-02-04 | Medtronic Navigaton, Inc. | Method and apparatus for surgical navigation |
| US6428508B1 (en) | 2000-02-01 | 2002-08-06 | Enlighten Technologies, Inc. | Pulsed vacuum cataract removal system |
| WO2001064124A1 (en) | 2000-03-01 | 2001-09-07 | Surgical Navigation Technologies, Inc. | Multiple cannula image guided tool for image guided procedures |
| US6535756B1 (en) | 2000-04-07 | 2003-03-18 | Surgical Navigation Technologies, Inc. | Trajectory storage apparatus and method for surgical navigation system |
| US6642506B1 (en) * | 2000-06-01 | 2003-11-04 | Mitutoyo Corporation | Speckle-image-based optical position transducer having improved mounting and directional sensitivities |
| US6663644B1 (en) | 2000-06-02 | 2003-12-16 | Med-Logics, Inc. | Cutting blade assembly for a microkeratome |
| US7085400B1 (en) | 2000-06-14 | 2006-08-01 | Surgical Navigation Technologies, Inc. | System and method for image based sensor calibration |
| FR2814807B1 (fr) * | 2000-10-04 | 2003-01-03 | Laurent Senee | Dispositif et procede de determination de coordonnees surfacique et leurs utilisations |
| US7311700B2 (en) | 2000-11-29 | 2007-12-25 | Med-Logics, Inc. | LASIK laminar flow system |
| US6425905B1 (en) | 2000-11-29 | 2002-07-30 | Med-Logics, Inc. | Method and apparatus for facilitating removal of a corneal graft |
| US6636757B1 (en) | 2001-06-04 | 2003-10-21 | Surgical Navigation Technologies, Inc. | Method and apparatus for electromagnetic navigation of a surgical probe near a metal object |
| US6947786B2 (en) | 2002-02-28 | 2005-09-20 | Surgical Navigation Technologies, Inc. | Method and apparatus for perspective inversion |
| US6990368B2 (en) | 2002-04-04 | 2006-01-24 | Surgical Navigation Technologies, Inc. | Method and apparatus for virtual digital subtraction angiography |
| US7998062B2 (en) | 2004-03-29 | 2011-08-16 | Superdimension, Ltd. | Endoscope structures and techniques for navigating to a target in branched structure |
| US7599730B2 (en) | 2002-11-19 | 2009-10-06 | Medtronic Navigation, Inc. | Navigation system for cardiac therapies |
| US7697972B2 (en) | 2002-11-19 | 2010-04-13 | Medtronic Navigation, Inc. | Navigation system for cardiac therapies |
| US7542791B2 (en) | 2003-01-30 | 2009-06-02 | Medtronic Navigation, Inc. | Method and apparatus for preplanning a surgical procedure |
| US7660623B2 (en) | 2003-01-30 | 2010-02-09 | Medtronic Navigation, Inc. | Six degree of freedom alignment display for medical procedures |
| US7570791B2 (en) | 2003-04-25 | 2009-08-04 | Medtronic Navigation, Inc. | Method and apparatus for performing 2D to 3D registration |
| US7313430B2 (en) | 2003-08-28 | 2007-12-25 | Medtronic Navigation, Inc. | Method and apparatus for performing stereotactic surgery |
| ATE438335T1 (de) | 2003-09-15 | 2009-08-15 | Super Dimension Ltd | System aus zubehör zur verwendung mit bronchoskopen |
| EP2316328B1 (en) | 2003-09-15 | 2012-05-09 | Super Dimension Ltd. | Wrap-around holding device for use with bronchoscopes |
| US7835778B2 (en) | 2003-10-16 | 2010-11-16 | Medtronic Navigation, Inc. | Method and apparatus for surgical navigation of a multiple piece construct for implantation |
| US7840253B2 (en) | 2003-10-17 | 2010-11-23 | Medtronic Navigation, Inc. | Method and apparatus for surgical navigation |
| US8764725B2 (en) | 2004-02-09 | 2014-07-01 | Covidien Lp | Directional anchoring mechanism, method and applications thereof |
| US7567834B2 (en) * | 2004-05-03 | 2009-07-28 | Medtronic Navigation, Inc. | Method and apparatus for implantation between two vertebral bodies |
| US7636595B2 (en) | 2004-10-28 | 2009-12-22 | Medtronic Navigation, Inc. | Method and apparatus for calibrating non-linear instruments |
| JP4614737B2 (ja) * | 2004-11-04 | 2011-01-19 | 株式会社トプコン | レーザ光線射出装置 |
| US7835784B2 (en) | 2005-09-21 | 2010-11-16 | Medtronic Navigation, Inc. | Method and apparatus for positioning a reference frame |
| US9168102B2 (en) | 2006-01-18 | 2015-10-27 | Medtronic Navigation, Inc. | Method and apparatus for providing a container to a sterile environment |
| US8112292B2 (en) | 2006-04-21 | 2012-02-07 | Medtronic Navigation, Inc. | Method and apparatus for optimizing a therapy |
| CN100437026C (zh) * | 2006-07-20 | 2008-11-26 | 厦门大学 | 物体表面三维形貌信息测量装置 |
| US8660635B2 (en) | 2006-09-29 | 2014-02-25 | Medtronic, Inc. | Method and apparatus for optimizing a computer assisted surgical procedure |
| US8905920B2 (en) | 2007-09-27 | 2014-12-09 | Covidien Lp | Bronchoscope adapter and method |
| WO2009122273A2 (en) | 2008-04-03 | 2009-10-08 | Superdimension, Ltd. | Magnetic interference detection system and method |
| EP2297673B1 (en) | 2008-06-03 | 2020-04-22 | Covidien LP | Feature-based registration method |
| US8218847B2 (en) | 2008-06-06 | 2012-07-10 | Superdimension, Ltd. | Hybrid registration method |
| US8932207B2 (en) | 2008-07-10 | 2015-01-13 | Covidien Lp | Integrated multi-functional endoscopic tool |
| US8165658B2 (en) | 2008-09-26 | 2012-04-24 | Medtronic, Inc. | Method and apparatus for positioning a guide relative to a base |
| US8175681B2 (en) | 2008-12-16 | 2012-05-08 | Medtronic Navigation Inc. | Combination of electromagnetic and electropotential localization |
| US8611984B2 (en) | 2009-04-08 | 2013-12-17 | Covidien Lp | Locatable catheter |
| US8494614B2 (en) | 2009-08-31 | 2013-07-23 | Regents Of The University Of Minnesota | Combination localization system |
| US8494613B2 (en) | 2009-08-31 | 2013-07-23 | Medtronic, Inc. | Combination localization system |
| US10582834B2 (en) | 2010-06-15 | 2020-03-10 | Covidien Lp | Locatable expandable working channel and method |
| US10952593B2 (en) | 2014-06-10 | 2021-03-23 | Covidien Lp | Bronchoscope adapter |
| US10426555B2 (en) | 2015-06-03 | 2019-10-01 | Covidien Lp | Medical instrument with sensor for use in a system and method for electromagnetic navigation |
| US9962134B2 (en) | 2015-10-28 | 2018-05-08 | Medtronic Navigation, Inc. | Apparatus and method for maintaining image quality while minimizing X-ray dosage of a patient |
| US10478254B2 (en) | 2016-05-16 | 2019-11-19 | Covidien Lp | System and method to access lung tissue |
| US10615500B2 (en) | 2016-10-28 | 2020-04-07 | Covidien Lp | System and method for designing electromagnetic navigation antenna assemblies |
| US10751126B2 (en) | 2016-10-28 | 2020-08-25 | Covidien Lp | System and method for generating a map for electromagnetic navigation |
| US10722311B2 (en) | 2016-10-28 | 2020-07-28 | Covidien Lp | System and method for identifying a location and/or an orientation of an electromagnetic sensor based on a map |
| US10517505B2 (en) | 2016-10-28 | 2019-12-31 | Covidien Lp | Systems, methods, and computer-readable media for optimizing an electromagnetic navigation system |
| US10792106B2 (en) | 2016-10-28 | 2020-10-06 | Covidien Lp | System for calibrating an electromagnetic navigation system |
| US10418705B2 (en) | 2016-10-28 | 2019-09-17 | Covidien Lp | Electromagnetic navigation antenna assembly and electromagnetic navigation system including the same |
| US10638952B2 (en) | 2016-10-28 | 2020-05-05 | Covidien Lp | Methods, systems, and computer-readable media for calibrating an electromagnetic navigation system |
| US10446931B2 (en) | 2016-10-28 | 2019-10-15 | Covidien Lp | Electromagnetic navigation antenna assembly and electromagnetic navigation system including the same |
| US11219489B2 (en) | 2017-10-31 | 2022-01-11 | Covidien Lp | Devices and systems for providing sensors in parallel with medical tools |
| JP2020173207A (ja) * | 2019-04-12 | 2020-10-22 | 株式会社ミツトヨ | 形状測定機 |
| US12089902B2 (en) | 2019-07-30 | 2024-09-17 | Coviden Lp | Cone beam and 3D fluoroscope lung navigation |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5545031A (en) * | 1978-09-27 | 1980-03-29 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | Focus state detector |
| US4520388A (en) * | 1982-11-01 | 1985-05-28 | General Electric Company | Optical signal projector |
| FR2560377B1 (fr) * | 1984-02-29 | 1988-05-13 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif optique de mesure de proximite de surface et son application au releve du profil d'une surface |
| JPS616707A (ja) * | 1984-06-21 | 1986-01-13 | Ricoh Co Ltd | 機器操作のガイダンス装置 |
| JPH044966Y2 (ja) * | 1984-11-07 | 1992-02-13 |
-
1986
- 1986-09-22 US US06/909,926 patent/US4743770A/en not_active Expired - Lifetime
-
1987
- 1987-01-19 JP JP62009770A patent/JPS6379004A/ja active Granted
- 1987-01-19 JP JP62009769A patent/JPS6379003A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4743770A (en) | 1988-05-10 |
| JPS6379004A (ja) | 1988-04-09 |
| JPS6379003A (ja) | 1988-04-09 |
| JPH0511883B2 (ja) | 1993-02-16 |
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