JPS5814602B2 - ケイジヨウソクテイソウチヨウコウガクケイ - Google Patents
ケイジヨウソクテイソウチヨウコウガクケイInfo
- Publication number
- JPS5814602B2 JPS5814602B2 JP1347075A JP1347075A JPS5814602B2 JP S5814602 B2 JPS5814602 B2 JP S5814602B2 JP 1347075 A JP1347075 A JP 1347075A JP 1347075 A JP1347075 A JP 1347075A JP S5814602 B2 JPS5814602 B2 JP S5814602B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- light
- lens system
- lens group
- light source
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- 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
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- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は目標物体迄の距離を測定しその連続により目標
物体の形状を測定する装置に関する。
物体の形状を測定する装置に関する。
従来より、第１図に示される如き目標物体の形状を測定
する装置の原理的なものは知られている。
する装置の原理的なものは知られている。
この装置においては、光源１より射出される光線束は送
光用レンズ２で収斂して目標物体３上に照射され、その
照射像を送光用レンズ２の光軸とある一定角θをなす光
軸を有する受光用レンズ４で反射鏡５を介して検出器６
上に再度結像する。
光用レンズ２で収斂して目標物体３上に照射され、その
照射像を送光用レンズ２の光軸とある一定角θをなす光
軸を有する受光用レンズ４で反射鏡５を介して検出器６
上に再度結像する。
次に物体が変位し被測定点３′の位置に移動した時、物
体３′上に前記と同様に照射像を結像させる為に送光レ
ンズ２を移動させ更に前記と同じ角θで物体３′からの
反射光を受光する為に受光用レンズ４と反射鏡５を動か
して検出器に結像させ反射鏡５の移動量を測定し三角測
量の原理により物体３から３′までの変位を測定する。
体３′上に前記と同様に照射像を結像させる為に送光レ
ンズ２を移動させ更に前記と同じ角θで物体３′からの
反射光を受光する為に受光用レンズ４と反射鏡５を動か
して検出器に結像させ反射鏡５の移動量を測定し三角測
量の原理により物体３から３′までの変位を測定する。
この様な手法は送光用レンズ２と受光用レンズ４及び反
射鏡５に各々独立にそれに応じた移動量を与えてやらね
ばならぬ為装置自体の機構が大型化しそれに伴う複雑化
は避けられない。
射鏡５に各々独立にそれに応じた移動量を与えてやらね
ばならぬ為装置自体の機構が大型化しそれに伴う複雑化
は避けられない。
又これらを簡素化する為送光用レンズ２を装置に固定し
光源にレーザーを使用して送光用レンズ２を介し物体３
，３′をできるだけ小さなスポットで照射する様にさせ
たとしても物体距離によるスポット径の変化によりその
照射像を受光用レンズ群４を通して検出器に結像した時
一定の大きさが得られない為、一定の精度を得ることが
難しいばかりではなく、スポット径の大きくなる位置で
は物体形状の細かい変化を感知する事が困難となる等の
欠点がある。
光源にレーザーを使用して送光用レンズ２を介し物体３
，３′をできるだけ小さなスポットで照射する様にさせ
たとしても物体距離によるスポット径の変化によりその
照射像を受光用レンズ群４を通して検出器に結像した時
一定の大きさが得られない為、一定の精度を得ることが
難しいばかりではなく、スポット径の大きくなる位置で
は物体形状の細かい変化を感知する事が困難となる等の
欠点がある。
本発明は物体の移動距離に無関係に測定時にはほぼ一定
の大きさの照射像を物体に与え、かつ検出器にほぼ一定
の大きさの照射面の像を得る為にアフオーカルなレンズ
群を有する送光レンズ系と受光レンズ系を同時に１つの
ステージ上で光源と検出器に対し相対的に移動させ、か
つその構成が非常に簡単である物体の形状測定装置用光
学系を提供する事を目的とする。
の大きさの照射像を物体に与え、かつ検出器にほぼ一定
の大きさの照射面の像を得る為にアフオーカルなレンズ
群を有する送光レンズ系と受光レンズ系を同時に１つの
ステージ上で光源と検出器に対し相対的に移動させ、か
つその構成が非常に簡単である物体の形状測定装置用光
学系を提供する事を目的とする。
以下本発明の原理を第２図により説明する。
第２図は焦点距離がＦ１，Ｆ′１て焦点距離がｆ１なる
レンズ群７と焦点位置がＦ２，Ｆ′２で焦点距離がｆ２
なるレンズ群８の一方の焦点位置Ｆ′１，Ｆ２が互いに
一致する所謂アフオーカル系と成した光学系を示してい
る。
レンズ群７と焦点位置がＦ２，Ｆ′２で焦点距離がｆ２
なるレンズ群８の一方の焦点位置Ｆ′１，Ｆ２が互いに
一致する所謂アフオーカル系と成した光学系を示してい
る。
焦点Ｆ１からＸの所に置かれた物点Ｏはアフオーカル系
により焦点Ｆ′２からＹだけ離れた所に結像する。
により焦点Ｆ′２からＹだけ離れた所に結像する。
その間には以下の関係がある。
従って物点の微少変位ΔＸを考えた時物点Ｏと共役な像
点Ｏ′の移動量ΔＹも同様に下記の様に示される。
点Ｏ′の移動量ΔＹも同様に下記の様に示される。
従ってΔＹはΔＸと同じ方向に変位する事がわかる。
これを逆に考えれば像点Ｏ′を移動させずにレンズ群７
，８全体をａだけ移動させれば物点０の位置が （→上
） −１ ａだけ元の位置から移動する事になる。
，８全体をａだけ移動させれば物点０の位置が （→上
） −１ ａだけ元の位置から移動する事になる。
この様にアフオーカル系を使用すれば物点Ｏの移動量と
アフオーカル系の動き量ａは正比例する為アフオーカル
系の動き量が判れば容易に物点の変位量を知る事ができ
ると共に結像倍率ｍも下記に示される如く物点の変位に
伴うアフオーカル系の移動量に関係なく常に一定である
という利点がある。
アフオーカル系の動き量ａは正比例する為アフオーカル
系の動き量が判れば容易に物点の変位量を知る事ができ
ると共に結像倍率ｍも下記に示される如く物点の変位に
伴うアフオーカル系の移動量に関係なく常に一定である
という利点がある。
又レン群７，８の各々の焦点距離の比で倍率及び物体の
移物量に対するアフオーカル系レンズ群の動き量が任意
に決定される事も大きな利点の１つてある。
移物量に対するアフオーカル系レンズ群の動き量が任意
に決定される事も大きな利点の１つてある。
以下本発明の光学系を第３図に示す第１の実施例により
説明する。
説明する。
送光用レンズ系は光源１から射出する光線束を結像させ
る為の補助的なレンズ群７とアフオーカルに成した焦点
距離ｆ１なる送光第１レンズ群２ａと焦点距離ｆ２なる
送光第２レンズ群２ｂで物体３上に小さな光源像を結像
照射する様に成されている。
る為の補助的なレンズ群７とアフオーカルに成した焦点
距離ｆ１なる送光第１レンズ群２ａと焦点距離ｆ２なる
送光第２レンズ群２ｂで物体３上に小さな光源像を結像
照射する様に成されている。
受光用レンズ系は物体照射軸とほぼ一定の角θを中心と
して散乱された光線束を集光し検出器６上に照射面の像
を結像させる。
して散乱された光線束を集光し検出器６上に照射面の像
を結像させる。
受光用レンズ系はその光軸が送光用レンズ系の光軸と平
行になる様に反射鏡５を設け、その平行な光軸と光軸が
一致する様に設けられたアフオーカル系となした焦点距
離ｆ３なる受光用第１レンズ群４ａと焦点距離ｆ４なる
第２レンズ群４ｂと結像に補助的働きをするレンズ群８
より成っている。
行になる様に反射鏡５を設け、その平行な光軸と光軸が
一致する様に設けられたアフオーカル系となした焦点距
離ｆ３なる受光用第１レンズ群４ａと焦点距離ｆ４なる
第２レンズ群４ｂと結像に補助的働きをするレンズ群８
より成っている。
更に光源１と検出器６と反射鏡５は同一ステージに設け
られ一体化されて動く様に構成されている。
られ一体化されて動く様に構成されている。
今物体の被検点が３の位置から３′の位置にΔＸだけ変
位したとする時、前述した様に光源１をΔＹだけΔＸと
同一の方向に移動させ、光源１の光を物体３上に結像す
る為には なる関係を満す様に送光用第１、第２レンズ群の焦点距
離を定めれば良い。
位したとする時、前述した様に光源１をΔＹだけΔＸと
同一の方向に移動させ、光源１の光を物体３上に結像す
る為には なる関係を満す様に送光用第１、第２レンズ群の焦点距
離を定めれば良い。
この時反射鏡５と検出器６を光源と同量のΔＹだけ移動
させる為には受光軸方向の物体の移動量をΔＸとする七 なる関係を満す様に各々のレンズ群の焦点距離を決定す
れば良い。
させる為には受光軸方向の物体の移動量をΔＸとする七 なる関係を満す様に各々のレンズ群の焦点距離を決定す
れば良い。
従ってこの様に各レンズ群の焦点距離を定めれば物体に
光源の鐵が結像する時にはいつもその像は検出器上にも
結１象される事となる。
光源の鐵が結像する時にはいつもその像は検出器上にも
結１象される事となる。
ここで更に形状を測定する方法について記す。
測定物（被検物体）３に光源１の像が結像する様になす
。
。
その測定物からの反射光をある一定の角度で反射鏡５と
受光用レンズ４ｂ ，４ａ ，８で検出器６に設けられ
たリニア・アレイ状に並んだ受光素子群の中点近傍に結
像する様にする。
受光用レンズ４ｂ ，４ａ ，８で検出器６に設けられ
たリニア・アレイ状に並んだ受光素子群の中点近傍に結
像する様にする。
この受光素子の中点を基準とし、測定物体が測定装置に
対し相対的に移動し、Ｍｉｌｌ定点が変わると共に測定
装置から被測定点までの距離が変わると、それに伴って
受光素子に結像する像の位置が変わる。
対し相対的に移動し、Ｍｉｌｌ定点が変わると共に測定
装置から被測定点までの距離が変わると、それに伴って
受光素子に結像する像の位置が変わる。
この時測定物からの反射光をあるー・定の角度で受ける
様に反射鏡５、光源１及び検出器６を動かす事により再
度物体上の照射点が初めに設定した受光素子群の中点近
傍にくる様にするその移動量ΔＹは前述の如くΔＸに正
比例するから照射位置の移動量を知る事ができそれを連
続的に行う事により基準よりの凹凸つまり断面の形状を
知る事ができる。
様に反射鏡５、光源１及び検出器６を動かす事により再
度物体上の照射点が初めに設定した受光素子群の中点近
傍にくる様にするその移動量ΔＹは前述の如くΔＸに正
比例するから照射位置の移動量を知る事ができそれを連
続的に行う事により基準よりの凹凸つまり断面の形状を
知る事ができる。
更に測定物体を前記移動方向と異なる方向に、例えば直
角方向に順次適当な移動をさせ、前記操作を繰返すこと
により三次元的に物体形状を知ることができる。
角方向に順次適当な移動をさせ、前記操作を繰返すこと
により三次元的に物体形状を知ることができる。
尚、同様に第４図に示す様に光源１と検出器６を固定し
、送光用レンズのアフオーカルレンズ群２ａ，２ｂと受
光用レンズのアフオーカルレンズ群４ａ，４ｂを一体化
して物点の変位（３から３′）に伴いその変位方向とは
逆方向に移動させ、一体化したアフオーカルなレンズ群
２ ａ ２ ｂ ，４ａ４ｂの移動量と同量そのアフオ
ーカルなレンズ群の移動方向とは逆方向に反射鏡５を移
動さぜても前述した論理は変る事なく同様の結果が得ら
れる。
、送光用レンズのアフオーカルレンズ群２ａ，２ｂと受
光用レンズのアフオーカルレンズ群４ａ，４ｂを一体化
して物点の変位（３から３′）に伴いその変位方向とは
逆方向に移動させ、一体化したアフオーカルなレンズ群
２ ａ ２ ｂ ，４ａ４ｂの移動量と同量そのアフオ
ーカルなレンズ群の移動方向とは逆方向に反射鏡５を移
動さぜても前述した論理は変る事なく同様の結果が得ら
れる。
次に第２の実施例を第５図により示す。
第３図第４図に示した第１実施例は光源１と検出器６と
反射鏡５を一体化して動かすものであり又アフオー力ル
なレンズ群２ ａ ＋ ２ ｂ ，４ ａ ＋４ｂを一
体化して反射鏡５と同量だけ互いに逆方向に動かすもの
であるが、光源１と検出器６は装置的にも大がかりであ
り、又電気的結線をされている為どちらかというと動か
したくない部材であり又レンズ群と反射鏡５を互いに逆
方向に動かす手段を設ける事も精度への悪影響を与える
故、反射鏡５とアフオー力ルなレンズ群２ ａ ＋ ２
ｂ ＋４ａ，４ｂを一体化して移動し、光源１と検出
手段を固定するという方法が望まれる。
反射鏡５を一体化して動かすものであり又アフオー力ル
なレンズ群２ ａ ＋ ２ ｂ ，４ ａ ＋４ｂを一
体化して反射鏡５と同量だけ互いに逆方向に動かすもの
であるが、光源１と検出器６は装置的にも大がかりであ
り、又電気的結線をされている為どちらかというと動か
したくない部材であり又レンズ群と反射鏡５を互いに逆
方向に動かす手段を設ける事も精度への悪影響を与える
故、反射鏡５とアフオー力ルなレンズ群２ ａ ＋ ２
ｂ ＋４ａ，４ｂを一体化して移動し、光源１と検出
手段を固定するという方法が望まれる。
それには送光用レンズ系と被検物体の間にその光軸とψ
の傾き角度を有する様に設けられた固定反射鏡５ａを設
ける事によりアフオーカルなレンズ群２ａ ， ２ｂ４
ａ，４ｂと前述の可動なる反射鏡５と一体化でき同一方
向に動かし得る事ができる。
の傾き角度を有する様に設けられた固定反射鏡５ａを設
ける事によりアフオーカルなレンズ群２ａ ， ２ｂ４
ａ，４ｂと前述の可動なる反射鏡５と一体化でき同一方
向に動かし得る事ができる。
下記に詳述すると、各部材の作用は第１実施例と同様で
あり第１レンズ群２ａと第２レンズ群２１）の焦点距離
との関係を とし、同様に（ ｆ ４／ ｆ ３ ）２＝ ｓｉｎψ
／ｓｉｎθ なる関係を有する様に各レンズ群の焦点距
離を定めれば良い。
あり第１レンズ群２ａと第２レンズ群２１）の焦点距離
との関係を とし、同様に（ ｆ ４／ ｆ ３ ）２＝ ｓｉｎψ
／ｓｉｎθ なる関係を有する様に各レンズ群の焦点距
離を定めれば良い。
又この固定反射鏡５ａは受光側に設けられ送光側に可動
な反射鏡５を設けても良い。
な反射鏡５を設けても良い。
尚第６図に示したごとく第２の実施例は第４図の第１の
実施例の如くレンズ群を固定して光源１と検出千段６を
反射鏡５に対し逆方向に移動する様に成しても同様であ
る事は言うまでもない。
実施例の如くレンズ群を固定して光源１と検出千段６を
反射鏡５に対し逆方向に移動する様に成しても同様であ
る事は言うまでもない。
又物点が微少変位しかしない様な時の測定ならば可動反
射鏡５を固定して物点の移動に伴う結像位置のずれを送
光受光用レンズ系の移動により補正し、その際送光用レ
ンズ系との一定角が変化するので検出器６上で今までと
は異なった位置に結像する事となりその移動量を物点の
移動量に換算して読み取っても良い。
射鏡５を固定して物点の移動に伴う結像位置のずれを送
光受光用レンズ系の移動により補正し、その際送光用レ
ンズ系との一定角が変化するので検出器６上で今までと
は異なった位置に結像する事となりその移動量を物点の
移動量に換算して読み取っても良い。
尚図中では凸レンズ２群によりアフオカル系を構成して
いるが凸凹レンズのアフオーカル系で構成しても伺ら本
発明に悪い影響を及ぼさない。
いるが凸凹レンズのアフオーカル系で構成しても伺ら本
発明に悪い影響を及ぼさない。
又送光用レンズ光軸との一定角θは大きい程物点の移動
に際して受光用ミラーの移動量が大となる故微少変化に
対して精度良く測定できる事は言うまでもない。
に際して受光用ミラーの移動量が大となる故微少変化に
対して精度良く測定できる事は言うまでもない。
以上述べたことから、本発明は物体の断面形状、形状測
定装置用として使用可能なばかりでなく、距離測定装置
用としても使用可能であることは言うに及ばない。
定装置用として使用可能なばかりでなく、距離測定装置
用としても使用可能であることは言うに及ばない。
第１図は従来の形状測定装置用光学系の原理的説明図、
第２図は本発明による光学系の原理説明図、第３図は本
発明による第１実施例の光学系を示す説明図、第４図は
該第１実施例の変形例を示す説明図、第５図は第２実施
例の光学系説明図、第６図は該第２実施例の変形例を示
す説明図である。 （主要部分の符号の説明） １・・・・・・光源、２ａ
・・・・・・送光第１レンズ群、２ｂ・・・・・・送光
第２レンズ群、３・・・・・・物体、４ａ・・・・・・
受光用第１レンズ群、４ｂ・・・・・・受光用第２レン
ズ群、５・・・・・・反射鏡、６・・・・・・検出器、
５ａ・・・・・・固定反射鏡。
第２図は本発明による光学系の原理説明図、第３図は本
発明による第１実施例の光学系を示す説明図、第４図は
該第１実施例の変形例を示す説明図、第５図は第２実施
例の光学系説明図、第６図は該第２実施例の変形例を示
す説明図である。 （主要部分の符号の説明） １・・・・・・光源、２ａ
・・・・・・送光第１レンズ群、２ｂ・・・・・・送光
第２レンズ群、３・・・・・・物体、４ａ・・・・・・
受光用第１レンズ群、４ｂ・・・・・・受光用第２レン
ズ群、５・・・・・・反射鏡、６・・・・・・検出器、
５ａ・・・・・・固定反射鏡。
Claims (1)
- １ 光源と、該光源からの光線束を被検物体上に集光投
射させる為少なくともアフオーカルレンズ群を含む第１
レンズ系と、該第１レンズ系により該被検物体上の照射
された部分の像を形成する為少なくともアフオーカルレ
ンズ群を含み、該第１レンズ系と互いに平行な光軸を有
する第２レンズ系と、該第１レンズ系により投射される
光線束のうち該被検物体表面上で所定の角度で反射され
る光線束を前記第２レンズ系へ導くために該両レンズ系
の光軸上の少なくとも一方に設けられた反射部材と、前
記第２レンズ系による像位置を検出するための検出手段
とを設け、さらに前記第１レンズ系と第２レンズ系との
両アフオーカルレンズ群が前記光源及び前記検知手段に
対して一体的に相対移動可能であることを特徴とする測
定装置用光学系。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1347075A JPS5814602B2 (ja) | 1975-02-03 | 1975-02-03 | ケイジヨウソクテイソウチヨウコウガクケイ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1347075A JPS5814602B2 (ja) | 1975-02-03 | 1975-02-03 | ケイジヨウソクテイソウチヨウコウガクケイ |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1120682A Division JPS57168215A (en) | 1982-01-27 | 1982-01-27 | Optical system having constant magnification and variable image position |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5189456A JPS5189456A (ja) | 1976-08-05 |
| JPS5814602B2 true JPS5814602B2 (ja) | 1983-03-19 |
Family
ID=11834012
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1347075A Expired JPS5814602B2 (ja) | 1975-02-03 | 1975-02-03 | ケイジヨウソクテイソウチヨウコウガクケイ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5814602B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60152180U (ja) * | 1984-03-21 | 1985-10-09 | 名古屋電機工業株式会社 | 発光ダイオ−ド表示素子 |
| JPS6287382U (ja) * | 1985-11-20 | 1987-06-04 |
-
1975
- 1975-02-03 JP JP1347075A patent/JPS5814602B2/ja not_active Expired
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60152180U (ja) * | 1984-03-21 | 1985-10-09 | 名古屋電機工業株式会社 | 発光ダイオ−ド表示素子 |
| JPS6287382U (ja) * | 1985-11-20 | 1987-06-04 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5189456A (ja) | 1976-08-05 |
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