JPH08178632A - 表面形状測定装置 - Google Patents
表面形状測定装置Info
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- JPH08178632A JPH08178632A JP32581094A JP32581094A JPH08178632A JP H08178632 A JPH08178632 A JP H08178632A JP 32581094 A JP32581094 A JP 32581094A JP 32581094 A JP32581094 A JP 32581094A JP H08178632 A JPH08178632 A JP H08178632A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 正確で安定した測定を高速で行うことがで
き、しかも小型で信頼性の高い表面形状測定装置を提供
する。 【構成】 光源１が二次元パターン状に配列された多数
の発光素子１ａから構成されているので、測定対象物の
形状を二次元的に一度に測定することが可能となる。こ
れにより、各反射光点の検知位置から測定対象物の三次
元位置を算出することができ、しかも発光部を機械的に
駆動する必要もない。また、個々の発光素子の発光の有
無を任意に選択することにより、光源を配列パターンに
沿った任意の明滅パターンにすることが可能である。
き、しかも小型で信頼性の高い表面形状測定装置を提供
する。 【構成】 光源１が二次元パターン状に配列された多数
の発光素子１ａから構成されているので、測定対象物の
形状を二次元的に一度に測定することが可能となる。こ
れにより、各反射光点の検知位置から測定対象物の三次
元位置を算出することができ、しかも発光部を機械的に
駆動する必要もない。また、個々の発光素子の発光の有
無を任意に選択することにより、光源を配列パターンに
沿った任意の明滅パターンにすることが可能である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、工業製品の製造，検査
等において、製造物等の物体の表面形状を測定する表面
形状測定装置に関するものである。
等において、製造物等の物体の表面形状を測定する表面
形状測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、物体の表面形状の測定、即ち物体
表面の凹凸を測定する手段としては、光、超音波または
物理的触針等を用いている。光による計測は特に分解能
に優れ、しかも物体に非接触で測定することが可能であ
るため各種分野に広く用いられている。光による表面測
定は、光の干渉縞により測定する方法、光学系の焦点を
物体に合わせて測定する方法、物体に照射した光パルス
の伝搬時間差により測定する方法、光による三角測量を
行う方法等がある。これらの光計測の中でも、帯状の光
を物体表面に照射し、その反射光のパターンを受光素子
で検出する、三角測量の原理を用いた「光切断法」と呼
ばれる方法が広く用いられている。この光切断法は、光
干渉法と比べ装置構成が簡便で測定値も安定している
上、直接的に物体形状を測定できるという利点を有して
いる。また、光切断法による表面形状測定装置は、レン
ジセンサという名称で一般的に呼ばれている。
表面の凹凸を測定する手段としては、光、超音波または
物理的触針等を用いている。光による計測は特に分解能
に優れ、しかも物体に非接触で測定することが可能であ
るため各種分野に広く用いられている。光による表面測
定は、光の干渉縞により測定する方法、光学系の焦点を
物体に合わせて測定する方法、物体に照射した光パルス
の伝搬時間差により測定する方法、光による三角測量を
行う方法等がある。これらの光計測の中でも、帯状の光
を物体表面に照射し、その反射光のパターンを受光素子
で検出する、三角測量の原理を用いた「光切断法」と呼
ばれる方法が広く用いられている。この光切断法は、光
干渉法と比べ装置構成が簡便で測定値も安定している
上、直接的に物体形状を測定できるという利点を有して
いる。また、光切断法による表面形状測定装置は、レン
ジセンサという名称で一般的に呼ばれている。
【０００３】図６及び図７はレンジセンサによる測定原
理を示す概略図である。同図において、Ａは測定対象
物、１０は光源、１１はミラー、１２はミラー１１を回
転させる駆動部、１３は二次元受光素子、１４は光源１
０からの光をミラー１１を回転させることにより得られ
る投影光、１５は投影光１４が測定対象物Ａで反射した
反射光、１６は二次元受光素子１３にて検出した反射光
１５のパターンである。即ち、投影光１４が測定対象物
Ａの凹凸に照射されると、三角測量の原理で反射光１５
が凹凸を写した形状で二次元受光素子１３に検知され、
その反射光１５の凹凸形状１６により結果として測定対
象物Ａの表面の凹凸を測定することができる。この場
合、ミラー１１の駆動部１２を複数個設け、投影光１４
を二次元パターン状に変換し、二次元パターンに沿った
測定対象物Ａの形状を測定することも可能である。ま
た、一次元の帯状光を任意のパターンに発光させること
により、受光素子による位置検出精度を向上させること
も可能である。
理を示す概略図である。同図において、Ａは測定対象
物、１０は光源、１１はミラー、１２はミラー１１を回
転させる駆動部、１３は二次元受光素子、１４は光源１
０からの光をミラー１１を回転させることにより得られ
る投影光、１５は投影光１４が測定対象物Ａで反射した
反射光、１６は二次元受光素子１３にて検出した反射光
１５のパターンである。即ち、投影光１４が測定対象物
Ａの凹凸に照射されると、三角測量の原理で反射光１５
が凹凸を写した形状で二次元受光素子１３に検知され、
その反射光１５の凹凸形状１６により結果として測定対
象物Ａの表面の凹凸を測定することができる。この場
合、ミラー１１の駆動部１２を複数個設け、投影光１４
を二次元パターン状に変換し、二次元パターンに沿った
測定対象物Ａの形状を測定することも可能である。ま
た、一次元の帯状光を任意のパターンに発光させること
により、受光素子による位置検出精度を向上させること
も可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
レンジセンサでは、光束を帯状または二次元パターン状
にするためにプリズムやミラー等を機械的に駆動した
り、或いは点状光源をシリンドリカルレンズにより形状
変換する必要があった。従って、機械的に駆動すること
により動作速度が遅くなり、しかも外部からの振動，衝
撃または重力の影響を受け易く、投影光１４のパターン
に形状誤差が生じて、結果として正確な被測定物体Ａの
形状測定が困難になるという問題があった。更に、ミラ
ー１１を駆動部１２で回転させる構造では勿論のこと、
シリンドリカルレンズを用いた場合でも発光部が大型化
し、装置全体をコンパクトにできないという問題もあっ
た。
レンジセンサでは、光束を帯状または二次元パターン状
にするためにプリズムやミラー等を機械的に駆動した
り、或いは点状光源をシリンドリカルレンズにより形状
変換する必要があった。従って、機械的に駆動すること
により動作速度が遅くなり、しかも外部からの振動，衝
撃または重力の影響を受け易く、投影光１４のパターン
に形状誤差が生じて、結果として正確な被測定物体Ａの
形状測定が困難になるという問題があった。更に、ミラ
ー１１を駆動部１２で回転させる構造では勿論のこと、
シリンドリカルレンズを用いた場合でも発光部が大型化
し、装置全体をコンパクトにできないという問題もあっ
た。
【０００５】本発明は前記問題点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、正確で安定した測定
を高速で行うことができ、しかも小型で信頼性の高い表
面形状測定装置を提供することにある。
であり、その目的とするところは、正確で安定した測定
を高速で行うことができ、しかも小型で信頼性の高い表
面形状測定装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、請求項１では、二次元パターン状の光を測
定対象物に照射するとともに、測定対象物からの反射光
を光検出素子により受光し、受光した反射光の形状に基
づいて測定対象物の表面形状を測定する表面形状測定装
置において、前記二次元パターン状の光の光源を二次元
パターン状に配列された多数の発光素子によって構成し
ている。
するために、請求項１では、二次元パターン状の光を測
定対象物に照射するとともに、測定対象物からの反射光
を光検出素子により受光し、受光した反射光の形状に基
づいて測定対象物の表面形状を測定する表面形状測定装
置において、前記二次元パターン状の光の光源を二次元
パターン状に配列された多数の発光素子によって構成し
ている。
【０００７】また、請求項２では、請求項１記載の表面
形状測定装置において、前記発光素子をレーザダイオー
ド、発光ダイオード、スーパルミネッセントダイオード
または光ファイバによって構成している。
形状測定装置において、前記発光素子をレーザダイオー
ド、発光ダイオード、スーパルミネッセントダイオード
または光ファイバによって構成している。
【０００８】また、請求項３では、請求項１記載の表面
形状測定装置において、前記発光素子を集積化されたレ
ーザダイオード、発光ダイオードまたはスーパルミネッ
セントダイオードによって構成している。
形状測定装置において、前記発光素子を集積化されたレ
ーザダイオード、発光ダイオードまたはスーパルミネッ
セントダイオードによって構成している。
【０００９】また、請求項４では、請求項１、２または
３記載の表面形状測定装置において、前記各発光素子か
ら発せられる光を個々に異なる周波数に光強度変調また
は異なる波長に光周波数変調するようにしている。
３記載の表面形状測定装置において、前記各発光素子か
ら発せられる光を個々に異なる周波数に光強度変調また
は異なる波長に光周波数変調するようにしている。
【００１０】
【作用】請求項１の表面形状測定装置によれば、光源が
二次元パターン状に配列された多数の発光素子から構成
されているので、測定対象物の形状を二次元的に一度に
測定することが可能となる。これにより、各反射光点の
検知位置から測定対象物の三次元位置を算出することが
でき、しかも発光部を機械的に駆動する必要もない。ま
た、個々の発光素子の発光の有無を任意に選択すること
により、光源を配列パターンに沿った任意の明滅パター
ンにすることが可能である。
二次元パターン状に配列された多数の発光素子から構成
されているので、測定対象物の形状を二次元的に一度に
測定することが可能となる。これにより、各反射光点の
検知位置から測定対象物の三次元位置を算出することが
でき、しかも発光部を機械的に駆動する必要もない。ま
た、個々の発光素子の発光の有無を任意に選択すること
により、光源を配列パターンに沿った任意の明滅パター
ンにすることが可能である。
【００１１】また、請求項２の表面形状測定装置によれ
ば、請求項１の作用に加え、発光素子としてレーザダイ
オードを用いれば信頼性が高く確実な動作が得られ、発
光ダイオードを用いれば更に安価な装置を構成でき、ス
ーパルミネッセントダイオードを用いれば検出光のスペ
ックノイズを防止することが可能となり、光ファイバを
用いれば軽量で環境信頼性の高い装置を構成することが
できる。
ば、請求項１の作用に加え、発光素子としてレーザダイ
オードを用いれば信頼性が高く確実な動作が得られ、発
光ダイオードを用いれば更に安価な装置を構成でき、ス
ーパルミネッセントダイオードを用いれば検出光のスペ
ックノイズを防止することが可能となり、光ファイバを
用いれば軽量で環境信頼性の高い装置を構成することが
できる。
【００１２】また、請求項３の表面形状測定装置によれ
ば、請求項１の作用に加え、集積化されたレーザダイオ
ード、発光ダイオードまたはスーパルミネッセントダイ
オードを用いることにより、極めて小型な装置を実現す
ることができる。
ば、請求項１の作用に加え、集積化されたレーザダイオ
ード、発光ダイオードまたはスーパルミネッセントダイ
オードを用いることにより、極めて小型な装置を実現す
ることができる。
【００１３】また、請求項４の表面形状測定装置によれ
ば、請求項１、２または３の作用に加え、個々に異なる
周波数に光強度変調または異なる波長に光周波数変調さ
れた光が各発光素子から発せられることから、各発光素
子を同時に発光させても、各発光素子の変調光に同調し
て検出すれば、検出点を個々に識別することが可能とな
る。
ば、請求項１、２または３の作用に加え、個々に異なる
周波数に光強度変調または異なる波長に光周波数変調さ
れた光が各発光素子から発せられることから、各発光素
子を同時に発光させても、各発光素子の変調光に同調し
て検出すれば、検出点を個々に識別することが可能とな
る。
【００１４】
【実施例】図１乃至図３は本発明の第１の実施例を示す
もので、図１は表面形状測定装置の要部斜視図、図２は
測定対象物の斜視図、図３は物体形状の測定結果を示す
図である。同図において、１は二次元パターン状に配列
した多数の発光素子１ａからなる光源、２は光源１から
発せられる光を平行光に変換するレンズ、Ａは被測定物
体、Ｌは光源１からのレーザビーム光である。光源１を
構成する多数の発光素子１ａはレーザダイオードからな
り、図１に示すように十字状（互いに直交するＸ方向，
Ｙ方向）に配列されている。また、被測定物体Ａからの
反射光は従来と同様の二次元受光素子（図示せず）によ
って受光される。
もので、図１は表面形状測定装置の要部斜視図、図２は
測定対象物の斜視図、図３は物体形状の測定結果を示す
図である。同図において、１は二次元パターン状に配列
した多数の発光素子１ａからなる光源、２は光源１から
発せられる光を平行光に変換するレンズ、Ａは被測定物
体、Ｌは光源１からのレーザビーム光である。光源１を
構成する多数の発光素子１ａはレーザダイオードからな
り、図１に示すように十字状（互いに直交するＸ方向，
Ｙ方向）に配列されている。また、被測定物体Ａからの
反射光は従来と同様の二次元受光素子（図示せず）によ
って受光される。
【００１５】以下、本実施例による表面形状の測定手順
について説明する。光源１の個々の発光素子１ａから発
せられたレーザビーム光Ｌは、各発光素子１ａの前方に
配置したレンズ２によって個々のレーザビーム光Ｌx1，
Ｌx2，…Ｌxn（Ｘ方向）、Ｌy1，Ｌy2，…Ｌyn（Ｙ方
向）に変換される。レーザビーム光Ｌは、図２に示すよ
うに測定対象物Ａに照射され、光源１の配列パターンに
応じたＸ方向，Ｙ方向の光帯を測定対象物Ａの表面に投
影する。そして、Ｘ，Ｙの光帯は三角測量の原理から、
光源１と一定角度をもって被測定物体Ａに対して配置し
た二次元受光素子（図示せず）により、図３に示すよう
に測定対象物Ａの表面形状を示す凹凸パターンとして検
知される。ここで、図３におけるＸ方向，Ｙ方向の光帯
は、各レーザビーム光Ｌx1，Ｌx2，…Ｌxn、Ｌy1，Ｌy
2，…Ｌynの反射光点群ｐx1，ｐx2，…ｐxn、ｐy1，ｐy
2，…ｐynとして二次元受光素子に検知される。
について説明する。光源１の個々の発光素子１ａから発
せられたレーザビーム光Ｌは、各発光素子１ａの前方に
配置したレンズ２によって個々のレーザビーム光Ｌx1，
Ｌx2，…Ｌxn（Ｘ方向）、Ｌy1，Ｌy2，…Ｌyn（Ｙ方
向）に変換される。レーザビーム光Ｌは、図２に示すよ
うに測定対象物Ａに照射され、光源１の配列パターンに
応じたＸ方向，Ｙ方向の光帯を測定対象物Ａの表面に投
影する。そして、Ｘ，Ｙの光帯は三角測量の原理から、
光源１と一定角度をもって被測定物体Ａに対して配置し
た二次元受光素子（図示せず）により、図３に示すよう
に測定対象物Ａの表面形状を示す凹凸パターンとして検
知される。ここで、図３におけるＸ方向，Ｙ方向の光帯
は、各レーザビーム光Ｌx1，Ｌx2，…Ｌxn、Ｌy1，Ｌy
2，…Ｌynの反射光点群ｐx1，ｐx2，…ｐxn、ｐy1，ｐy
2，…ｐynとして二次元受光素子に検知される。
【００１６】本実施例によれば、光源１の各発光素子１
ａが十字状に配置されているので、図３に示すように測
定対象物Ａの形状をＸ方向，Ｙ方向の光帯に沿って二次
元状に一度に測定することが可能となる。更に、三角測
量の原理から各レーザビーム光Ｌx1，Ｌx2，…Ｌxn、Ｌ
y1，Ｌy2，…Ｌynの位置と各反射光点群ｐx1，ｐx2，…
ｐxn、ｐy1，ｐy2，…ｐynの検知位置から測定対象物Ａ
の三次元位置を算出することができる。即ち、各反射光
点群ｐx1，ｐx2，…ｐxn、ｐy1，ｐy2，…ｐynの中の少
なくとも３点（例えばｐx1，ｐx2，ｐx3等）の三次元位
置から測定対象物Ａの構成面Ａ1 ，Ａ2 ，Ａ3 ，Ａ4 ，
Ａ5 の面のパラメータを計算することが可能となり、結
果として測定対象物Ａの構成面の位置を検出することが
できる。構成面Ａ1 〜Ａ5 の位置が検出できれば、特定
の面、例えばＡ1 面に垂直な方向Ｚからレーザビーム光
Ｌを照射するよう光源１の位置を調整することが可能に
なり、結果として測定された形状が極端に歪まないよう
に光源１の位置を補正することができる。従って、投影
光が物体に照射される角度が物体面に対して直角よりも
小さくなるほど測定された凹凸形状が実際に比べて歪ん
でしまうという従来の光切断法の欠点を解消することが
できる。また、本実施例では従来例のようにレーザビー
ム光の発光部を機械的に駆動する必要がないので、光源
１を小型化することができ、しかも外部からの振動，衝
撃または重力の影響を受けてレーザビーム光Ｌの位置精
度が低下することがなく、極めて高精度で安定した形状
測定が可能となる。更に、本実施例では個々のレーザビ
ーム光Ｌx1，Ｌx2，…Ｌxn、Ｌy1，Ｌy2，…Ｌynの発光
の有無を任意に選択することにより、光源１を配列パタ
ーンに沿った任意の明滅パターンにすることが可能であ
るため、各受光素子１ａによる反射光の位置検出精度を
容易に高めることができる。
ａが十字状に配置されているので、図３に示すように測
定対象物Ａの形状をＸ方向，Ｙ方向の光帯に沿って二次
元状に一度に測定することが可能となる。更に、三角測
量の原理から各レーザビーム光Ｌx1，Ｌx2，…Ｌxn、Ｌ
y1，Ｌy2，…Ｌynの位置と各反射光点群ｐx1，ｐx2，…
ｐxn、ｐy1，ｐy2，…ｐynの検知位置から測定対象物Ａ
の三次元位置を算出することができる。即ち、各反射光
点群ｐx1，ｐx2，…ｐxn、ｐy1，ｐy2，…ｐynの中の少
なくとも３点（例えばｐx1，ｐx2，ｐx3等）の三次元位
置から測定対象物Ａの構成面Ａ1 ，Ａ2 ，Ａ3 ，Ａ4 ，
Ａ5 の面のパラメータを計算することが可能となり、結
果として測定対象物Ａの構成面の位置を検出することが
できる。構成面Ａ1 〜Ａ5 の位置が検出できれば、特定
の面、例えばＡ1 面に垂直な方向Ｚからレーザビーム光
Ｌを照射するよう光源１の位置を調整することが可能に
なり、結果として測定された形状が極端に歪まないよう
に光源１の位置を補正することができる。従って、投影
光が物体に照射される角度が物体面に対して直角よりも
小さくなるほど測定された凹凸形状が実際に比べて歪ん
でしまうという従来の光切断法の欠点を解消することが
できる。また、本実施例では従来例のようにレーザビー
ム光の発光部を機械的に駆動する必要がないので、光源
１を小型化することができ、しかも外部からの振動，衝
撃または重力の影響を受けてレーザビーム光Ｌの位置精
度が低下することがなく、極めて高精度で安定した形状
測定が可能となる。更に、本実施例では個々のレーザビ
ーム光Ｌx1，Ｌx2，…Ｌxn、Ｌy1，Ｌy2，…Ｌynの発光
の有無を任意に選択することにより、光源１を配列パタ
ーンに沿った任意の明滅パターンにすることが可能であ
るため、各受光素子１ａによる反射光の位置検出精度を
容易に高めることができる。
【００１７】尚、前記実施例では発光素子１ａとしてレ
ーザダイオードを用いたが、発光ダイオード、スーパル
ミネッセントダイオードまたは光ファイバ等を用いても
同様の効果を得ることができる。例えば、発光ダイオー
ドを用いれば更に安価な装置を構成できるし、スーパル
ミネッセントダイオードを用いれば検出光のスペックノ
イズを防止することが可能となり、光ファイバを用いれ
ば軽量で環境信頼性の高い装置を構成することができる
ので、それぞれの利点を活かした装置を目的に応じて構
成することができる。また、集積化されたレーザダイオ
ード、発光ダイオードまたはスーパルミネッセントダイ
オードを用いれば、極めて小型な装置を実現することが
でき、実用化に際して極めて有利である。
ーザダイオードを用いたが、発光ダイオード、スーパル
ミネッセントダイオードまたは光ファイバ等を用いても
同様の効果を得ることができる。例えば、発光ダイオー
ドを用いれば更に安価な装置を構成できるし、スーパル
ミネッセントダイオードを用いれば検出光のスペックノ
イズを防止することが可能となり、光ファイバを用いれ
ば軽量で環境信頼性の高い装置を構成することができる
ので、それぞれの利点を活かした装置を目的に応じて構
成することができる。また、集積化されたレーザダイオ
ード、発光ダイオードまたはスーパルミネッセントダイ
オードを用いれば、極めて小型な装置を実現することが
でき、実用化に際して極めて有利である。
【００１８】図４及び図５は本発明の第２の実施例を示
すもので、図４は表面形状測定装置の要部斜視図、図５
は物体形状の測定結果を示す図である。尚、前記実施例
と同等の構成部分には同一の符号を付して示す。尚、光
源１を構成する多数の発光素子１ａは図４に示すように
直線状（Ｘ方向）に配列され、測定対象物Ａからの反射
光は従来と同様の二次元受光素子（図示せず）によって
受光される。
すもので、図４は表面形状測定装置の要部斜視図、図５
は物体形状の測定結果を示す図である。尚、前記実施例
と同等の構成部分には同一の符号を付して示す。尚、光
源１を構成する多数の発光素子１ａは図４に示すように
直線状（Ｘ方向）に配列され、測定対象物Ａからの反射
光は従来と同様の二次元受光素子（図示せず）によって
受光される。
【００１９】以下、本実施例による表面形状の測定手順
ついて説明する。まず光源１の個々の発光素子１ａから
発せられたレーザビーム光Ｌは、各発光素子１ａの前方
に配置したレンズ２によって個々のレーザビーム光Ｌx
1，Ｌx2，…Ｌxnに変換される。この時、各レーザビー
ム光Ｌx1，Ｌx2，…Ｌxnは、個々の発光素子１ａに印加
される電流を変化させることにより、それぞれｆ1 ，ｆ
2 ，…ｆn ［Ｈｚ］の異なる周波数に光強度変調されて
いる。光強度変調された各レーザビーム光Ｌx1，Ｌx2，
…Ｌxnは、図５に示すように測定対象物（図示せず）に
照射された後、二次元受光素子（図示せず）によって、
図４に示すような測定対象物の表面形状を示す凹凸パタ
ーンとして検知される。ここで、図５における測定対象
物Ａの形状は、ｆ1 ，ｆ2 ，…ｆn ［Ｈｚ］に強度変調
されたレーザビーム光Ｌx1，Ｌx2，…Ｌxnの反射光点群
ｐx1，ｐx2，…ｐxnとして二次元受光素子に検知され
る。
ついて説明する。まず光源１の個々の発光素子１ａから
発せられたレーザビーム光Ｌは、各発光素子１ａの前方
に配置したレンズ２によって個々のレーザビーム光Ｌx
1，Ｌx2，…Ｌxnに変換される。この時、各レーザビー
ム光Ｌx1，Ｌx2，…Ｌxnは、個々の発光素子１ａに印加
される電流を変化させることにより、それぞれｆ1 ，ｆ
2 ，…ｆn ［Ｈｚ］の異なる周波数に光強度変調されて
いる。光強度変調された各レーザビーム光Ｌx1，Ｌx2，
…Ｌxnは、図５に示すように測定対象物（図示せず）に
照射された後、二次元受光素子（図示せず）によって、
図４に示すような測定対象物の表面形状を示す凹凸パタ
ーンとして検知される。ここで、図５における測定対象
物Ａの形状は、ｆ1 ，ｆ2 ，…ｆn ［Ｈｚ］に強度変調
されたレーザビーム光Ｌx1，Ｌx2，…Ｌxnの反射光点群
ｐx1，ｐx2，…ｐxnとして二次元受光素子に検知され
る。
【００２０】本実施例によれば、レーザビーム光Ｌがそ
れぞれ異なる周波数に光強度変調されているため、各発
光素子１ａを同時に発光させても、二次元受光素子の検
波周波数をｆ1 ，ｆ2 ，…ｆn ［Ｈｚ］に変化させるこ
とにより、各発光素子１ａの変調周波数に同調して光検
出すれば、検出点ｐ1 ，ｐ2 ，…ｐn を個々に識別する
ことが可能となり、Ｘ方向に沿って形成される測定対象
物の形状を容易に抽出することができる。即ち、電気の
変調及び検波によって形状検出を行うことができるの
で、これらの処理を電気回路によって高速に動作させる
ことが容易であり、しかも個々の発光素子１ａを識別す
ることができるので、高速で雑音に強い信頼性のある測
定が可能になる。
れぞれ異なる周波数に光強度変調されているため、各発
光素子１ａを同時に発光させても、二次元受光素子の検
波周波数をｆ1 ，ｆ2 ，…ｆn ［Ｈｚ］に変化させるこ
とにより、各発光素子１ａの変調周波数に同調して光検
出すれば、検出点ｐ1 ，ｐ2 ，…ｐn を個々に識別する
ことが可能となり、Ｘ方向に沿って形成される測定対象
物の形状を容易に抽出することができる。即ち、電気の
変調及び検波によって形状検出を行うことができるの
で、これらの処理を電気回路によって高速に動作させる
ことが容易であり、しかも個々の発光素子１ａを識別す
ることができるので、高速で雑音に強い信頼性のある測
定が可能になる。
【００２１】尚、前記実施例においてレーザビーム光Ｌ
x1，Ｌx2，…Ｌxnをｆ1 ，ｆ2 ，…ｆn ［Ｈｚ］に光強
度変調する代わりに、λ1 ，λ2 ，…λn ［μｍ］の異
なる波長に光周波数変調し、二次元受光素子の前面に共
振長を任意に変えられる可変長エタロン等を用いたチュ
ーナブル波長フィルタを配しても同様な効果を得ること
ができる。また、光源１を二次元パターン状に配置すれ
ば、第１の実施例と同様の効果を得ることも可能であ
る。
x1，Ｌx2，…Ｌxnをｆ1 ，ｆ2 ，…ｆn ［Ｈｚ］に光強
度変調する代わりに、λ1 ，λ2 ，…λn ［μｍ］の異
なる波長に光周波数変調し、二次元受光素子の前面に共
振長を任意に変えられる可変長エタロン等を用いたチュ
ーナブル波長フィルタを配しても同様な効果を得ること
ができる。また、光源１を二次元パターン状に配置すれ
ば、第１の実施例と同様の効果を得ることも可能であ
る。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の表面形
状測定装置によれば、測定対象物の形状を二次元的に一
度に測定することができるので、高速な表面形状の測定
が可能となる。また、測定対象物の構成面の三次元位置
情報を算出することができるので、光源の位置調整が可
能となり、精度の高い形状測定を実現することができ
る。更に、光源に機械的な駆動部を必要としないので、
光源を小型化することができ、しかも外部からの振動，
衝撃または重力の影響を受けることがなく、極めて高精
度で安定した形状測定が可能となる。
状測定装置によれば、測定対象物の形状を二次元的に一
度に測定することができるので、高速な表面形状の測定
が可能となる。また、測定対象物の構成面の三次元位置
情報を算出することができるので、光源の位置調整が可
能となり、精度の高い形状測定を実現することができ
る。更に、光源に機械的な駆動部を必要としないので、
光源を小型化することができ、しかも外部からの振動，
衝撃または重力の影響を受けることがなく、極めて高精
度で安定した形状測定が可能となる。
【００２３】また、請求項２の表面形状測定装置によれ
ば、請求項１の効果に加え、信頼性が高く確実な動作の
得られる装置、コストの安価な装置、検出光のスペック
ノイズを防止することの可能な装置、軽量で環境信頼性
の高い装置をそれぞれ目的に応じて構成することができ
る。
ば、請求項１の効果に加え、信頼性が高く確実な動作の
得られる装置、コストの安価な装置、検出光のスペック
ノイズを防止することの可能な装置、軽量で環境信頼性
の高い装置をそれぞれ目的に応じて構成することができ
る。
【００２４】また、請求項３の表面形状測定装置によれ
ば、請求項１の効果に加え、更に小型な装置を実現する
ことができるので、実用化に際して極めて有利である。
ば、請求項１の効果に加え、更に小型な装置を実現する
ことができるので、実用化に際して極めて有利である。
【００２５】また、請求項４の表面形状測定装置によれ
ば、請求項１、２または３の効果に加え、検出点を個々
に識別することができるので、高速で雑音に強い信頼性
のある測定が可能になる。
ば、請求項１、２または３の効果に加え、検出点を個々
に識別することができるので、高速で雑音に強い信頼性
のある測定が可能になる。
【図１】本発明の第１の実施例を示す表面形状測定装置
の要部斜視図
の要部斜視図
【図２】測定対象物の斜視図
【図３】物体形状の測定結果を示す図
【図４】本発明の第２の実施例を示す表面形状測定装置
の要部斜視図
の要部斜視図
【図５】物体形状の測定結果を示す図
【図６】従来のレンジセンサの測定原理を示す概略斜視
図
図
【図７】レンジセンサによる測定結果を示す図
１…光源、１０…光源、１３…二次元受光素子、１４…
投影光、１５…反射光、１６…反射光パターン、Ａ…測
定対象物、Ｌ…レーザビーム光。
投影光、１５…反射光、１６…反射光パターン、Ａ…測
定対象物、Ｌ…レーザビーム光。
Claims (4)
- 【請求項１】 二次元パターン状の光を測定対象物に照
射するとともに、測定対象物からの反射光を光検出素子
により受光し、受光した反射光の形状に基づいて測定対
象物の表面形状を測定する表面形状測定装置において、 前記二次元パターン状の光の光源を二次元パターン状に
配列された多数の発光素子によって構成したことを特徴
とする表面形状測定装置。 - 【請求項２】 前記発光素子をレーザダイオード、発光
ダイオード、スーパルミネッセントダイオードまたは光
ファイバによって構成したことを特徴とする請求項１記
載の表面形状測定装置。 - 【請求項３】 前記発光素子を集積化されたレーザダイ
オード、発光ダイオードまたはスーパルミネッセントダ
イオードによって構成したことを特徴とする請求項１記
載の表面形状測定装置。 - 【請求項４】 前記各発光素子から発せられる光を個々
に異なる周波数に光強度変調または異なる波長に光周波
数変調するようにしたことを特徴とする請求項１、２ま
たは３記載の表面形状測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32581094A JPH08178632A (ja) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | 表面形状測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32581094A JPH08178632A (ja) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | 表面形状測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08178632A true JPH08178632A (ja) | 1996-07-12 |
Family
ID=18180856
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32581094A Pending JPH08178632A (ja) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | 表面形状測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08178632A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005031101A (ja) * | 2000-10-20 | 2005-02-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | レンジファインダ装置 |
| US7237919B2 (en) | 2000-10-20 | 2007-07-03 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Range finder, three-dimensional measuring method and light source apparatus |
| JP2008518219A (ja) * | 2004-11-02 | 2008-05-29 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | 照明装置および対象物を検出するための光測定システム |
| US7692137B2 (en) | 2006-02-28 | 2010-04-06 | Fujitsu Limited | Reflected light detecting apparatus, reflection characteristic determining apparatus, and object detecting apparatus |
| KR20190001860A (ko) * | 2017-06-28 | 2019-01-07 | 주식회사 에스오에스랩 | 대상체 표면 감지장치 |
-
1994
- 1994-12-27 JP JP32581094A patent/JPH08178632A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005031101A (ja) * | 2000-10-20 | 2005-02-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | レンジファインダ装置 |
| US7237919B2 (en) | 2000-10-20 | 2007-07-03 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Range finder, three-dimensional measuring method and light source apparatus |
| JP2008518219A (ja) * | 2004-11-02 | 2008-05-29 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | 照明装置および対象物を検出するための光測定システム |
| US7692137B2 (en) | 2006-02-28 | 2010-04-06 | Fujitsu Limited | Reflected light detecting apparatus, reflection characteristic determining apparatus, and object detecting apparatus |
| KR20190001860A (ko) * | 2017-06-28 | 2019-01-07 | 주식회사 에스오에스랩 | 대상체 표면 감지장치 |
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