JPS6112203B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6112203B2 JPS6112203B2 JP52052772A JP5277277A JPS6112203B2 JP S6112203 B2 JPS6112203 B2 JP S6112203B2 JP 52052772 A JP52052772 A JP 52052772A JP 5277277 A JP5277277 A JP 5277277A JP S6112203 B2 JPS6112203 B2 JP S6112203B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- measuring device
- optical system
- deviation
- light
- measured
- 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
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、測定対象までの距離を広範囲に且つ
非接触で測定するための装置に係る。
非接触で測定するための装置に係る。
一般に測定対象までの距離あるいは測定対象の
変化を測ることは測定技術の中でも最も基本的な
事項であり、従来より差動変圧器、渦流コイル方
式、レーザ変調位相検出方式、光学的三角測量方
式等が実用に供されている。
変化を測ることは測定技術の中でも最も基本的な
事項であり、従来より差動変圧器、渦流コイル方
式、レーザ変調位相検出方式、光学的三角測量方
式等が実用に供されている。
就中光学的三角測量方式は、非接触測定が可能
であり、又比較的長距離まで測定ができ、測定精
度が高いなどの長所をもつた優れた測定方式であ
る。
であり、又比較的長距離まで測定ができ、測定精
度が高いなどの長所をもつた優れた測定方式であ
る。
然しこの方式でもこれを自動測定装置として実
用化するには、測定速度が遅く、測定範囲を広く
すると焦点の狂いによつて誤差が増大するなどの
欠点をもつている。
用化するには、測定速度が遅く、測定範囲を広く
すると焦点の狂いによつて誤差が増大するなどの
欠点をもつている。
本発明はこれらの実情に鑑み、測定対象までの
距離を広い範囲にわたつて測定し、然も非接触，
高速、高精度で測定する機能をもつた優れた自動
測定装置を提供するものであり、その要旨とする
ところは、スポツト光を発する光源と、該光源か
らのスポツト光を入射し測定対象表面上に微小ス
ポツト光を結像させるレンズと、該レンズと測定
対象表面との光学的距離を一定とする固定と移動
自在なプリズムあるいはレンズからなる入射光側
の光学系と、該光学系からの光軸に対して一定の
角度を保持して測定対象表面上の微小スポツト光
の反射光を集光するミラーおよび固定と移動自在
なプリズムあるいはレンズからなる光学系で構成
された集光光学系と、該集光光学系の光軸と入射
光側の光軸との交点から測定対象表面上の微小ス
ポツト光までの偏差を光学的に測定する偏差測定
装置と、該偏差にもとづき前記入射光側の光学系
と集光光学系が載置された測定装置の移動部分を
移動させるサーボ装置と、該サーボ装置により移
動された移動部分の移動距離を測定する変位測定
装置と、前記偏差測定装置からの偏差信号、変位
測定装置からの変位信号および測定対象表面に入
射される光軸と集光光学系の光軸とのなす角度か
ら測定対象表面までの距離を計算する信号処理装
置とからなることを特徴とする光学的距離測定装
置にある。
距離を広い範囲にわたつて測定し、然も非接触，
高速、高精度で測定する機能をもつた優れた自動
測定装置を提供するものであり、その要旨とする
ところは、スポツト光を発する光源と、該光源か
らのスポツト光を入射し測定対象表面上に微小ス
ポツト光を結像させるレンズと、該レンズと測定
対象表面との光学的距離を一定とする固定と移動
自在なプリズムあるいはレンズからなる入射光側
の光学系と、該光学系からの光軸に対して一定の
角度を保持して測定対象表面上の微小スポツト光
の反射光を集光するミラーおよび固定と移動自在
なプリズムあるいはレンズからなる光学系で構成
された集光光学系と、該集光光学系の光軸と入射
光側の光軸との交点から測定対象表面上の微小ス
ポツト光までの偏差を光学的に測定する偏差測定
装置と、該偏差にもとづき前記入射光側の光学系
と集光光学系が載置された測定装置の移動部分を
移動させるサーボ装置と、該サーボ装置により移
動された移動部分の移動距離を測定する変位測定
装置と、前記偏差測定装置からの偏差信号、変位
測定装置からの変位信号および測定対象表面に入
射される光軸と集光光学系の光軸とのなす角度か
ら測定対象表面までの距離を計算する信号処理装
置とからなることを特徴とする光学的距離測定装
置にある。
以下本発明を図面に示す実施例に基づいて説明
する。
する。
第１図において、測定装置全体は２点鎖線Ａで
包囲された枠内にあり、これに対する測定対象物
表面は符号５で示されている。
包囲された枠内にあり、これに対する測定対象物
表面は符号５で示されている。
而して測定装置は、まず光源１とレンズ２及び
さらに一定の間隔をもつて配置された光学系３、
所要数のミラー４からなる入射光側と、入射され
る光軸８の測定対象物表面５上の微小スポツト光
の反射光をとるミラー１１、光学系１２、結像レ
ンズ１３及び偏差測定装置１４からなる受光側
と、偏差測定装置１４からの偏差信号１７に基づ
いて図中２１で示す（斜線部）測定装置内の移動
部分を操作する移動装置１８と、前記移動部分２
１の移動距離を測定する変位測定装置１９と、前
記偏差測定装置１４からの偏差信号、変位測定装
置１９からの変位信号および測定対象物表面に入
射される光軸と集光光学系の光軸とのなす角度か
ら測定対象物表面までの距離を計算する信号処理
装置２２から成立つている。
さらに一定の間隔をもつて配置された光学系３、
所要数のミラー４からなる入射光側と、入射され
る光軸８の測定対象物表面５上の微小スポツト光
の反射光をとるミラー１１、光学系１２、結像レ
ンズ１３及び偏差測定装置１４からなる受光側
と、偏差測定装置１４からの偏差信号１７に基づ
いて図中２１で示す（斜線部）測定装置内の移動
部分を操作する移動装置１８と、前記移動部分２
１の移動距離を測定する変位測定装置１９と、前
記偏差測定装置１４からの偏差信号、変位測定装
置１９からの変位信号および測定対象物表面に入
射される光軸と集光光学系の光軸とのなす角度か
ら測定対象物表面までの距離を計算する信号処理
装置２２から成立つている。
前記移動部分２１には入射光側の光学系３と受
光側のミラー１１、光学系１２および必要に応じ
て像回転装置２７が載置されている。
光側のミラー１１、光学系１２および必要に応じ
て像回転装置２７が載置されている。
而して光学系３は、測定対象物表面５がP0から
P0′のように大きく変位してもレンズ２による光
源１の焦点位置が常に測定対象物表面５の近傍に
位置するようにして焦点の狂いによる誤差の増大
を防ぐために、例えば第２図に示すように、２個
のプリズム３０，３１で構成させ、一方のプリズ
ム３０は前記した移動部分２１に固定し他方のプ
リズム３１は測定対象物の変位に伴ない補償移動
（後述）できるようにしている。このプリズム３
０，３１に代えてレンズを用いることができる。
このときも一方のレンズは移動部分２１に固定
し、他は補償移動自在とされる。
P0′のように大きく変位してもレンズ２による光
源１の焦点位置が常に測定対象物表面５の近傍に
位置するようにして焦点の狂いによる誤差の増大
を防ぐために、例えば第２図に示すように、２個
のプリズム３０，３１で構成させ、一方のプリズ
ム３０は前記した移動部分２１に固定し他方のプ
リズム３１は測定対象物の変位に伴ない補償移動
（後述）できるようにしている。このプリズム３
０，３１に代えてレンズを用いることができる。
このときも一方のレンズは移動部分２１に固定
し、他は補償移動自在とされる。
本発明による装置は概略以上のように構成され
ているが装置各部の機能および各部の関係を動作
例を用いつつ説明すると、光源１から発せられた
光は、測定対象物表面５の上に焦点を結ぶ様なレ
ンズ２を通過した後、光学系３を通る。
ているが装置各部の機能および各部の関係を動作
例を用いつつ説明すると、光源１から発せられた
光は、測定対象物表面５の上に焦点を結ぶ様なレ
ンズ２を通過した後、光学系３を通る。
光学系３は測定対象物表面５が大きく変位して
も、レンズ２による光源１の焦点位置が常に測定
対象物表面５の近傍にある様にして、焦点位置の
狂いによる誤差の増大を防止するために例えば第
２図に示す様に２個のプリズム３０，３１で構成
する。プリズム３０は移動部分２１に固定され
て、移動部分２１と共に動き、プリズム３１は測
定対象物表面５の変位に伴なつて光軸８の長さが
変化する分だけ補償して、レンズ２と測定対象物
表面５の間の光学的な距離が一定になる様に移動
する。例えば移動部分２１は、受光部の光軸９が
光軸８と測定対象物表面５の交点に略一致する様
に制御されれば、移動部分２１の移動距離をｄと
してｄ／2sinだけプリズム３１を移動部分２１
に対して動かせば良い。
も、レンズ２による光源１の焦点位置が常に測定
対象物表面５の近傍にある様にして、焦点位置の
狂いによる誤差の増大を防止するために例えば第
２図に示す様に２個のプリズム３０，３１で構成
する。プリズム３０は移動部分２１に固定され
て、移動部分２１と共に動き、プリズム３１は測
定対象物表面５の変位に伴なつて光軸８の長さが
変化する分だけ補償して、レンズ２と測定対象物
表面５の間の光学的な距離が一定になる様に移動
する。例えば移動部分２１は、受光部の光軸９が
光軸８と測定対象物表面５の交点に略一致する様
に制御されれば、移動部分２１の移動距離をｄと
してｄ／2sinだけプリズム３１を移動部分２１
に対して動かせば良い。
光学系３を通過した光は、ミラー４によつて適
当に位置決めされた後、測定対象物表面５に焦点
を結ぶ。
当に位置決めされた後、測定対象物表面５に焦点
を結ぶ。
一方、移動部分２１がこれと共に移動する受光
系のミラー１１，光学系１２の光軸９が、光軸８
と角度を保つたまま、測定対象物表面５上のス
ポツト光P0と交わる様に位置されていれば、P0か
らの反射光の内、光軸９の方向に進んだ光はミラ
ー１に入射し、光学系１２を通過した後に、結像
レンズ１３によつて偏差測定装置１４の位置１５
に結像する。光学系１２は光学系３と同じ機能を
有するものである。測定対象物表面５が符号６の
位置に微少量△ｒだけ変位し、P0がＰに移動した
時、光軸９も追従するとすれば移動部分２１は△
ｄだけ移動する必要があるが、△ｒが微少量であ
れば、移動部分２１が移動しなくても、Ｐ点の偏
差測定装置１４に結像する点は光軸１０にて示す
如く点１６に移動するので、移動部分２１が移動
すべき変位△ｄが偏差測定装置１４で検出され偏
差信号１７の△ｄが得られる。
系のミラー１１，光学系１２の光軸９が、光軸８
と角度を保つたまま、測定対象物表面５上のス
ポツト光P0と交わる様に位置されていれば、P0か
らの反射光の内、光軸９の方向に進んだ光はミラ
ー１に入射し、光学系１２を通過した後に、結像
レンズ１３によつて偏差測定装置１４の位置１５
に結像する。光学系１２は光学系３と同じ機能を
有するものである。測定対象物表面５が符号６の
位置に微少量△ｒだけ変位し、P0がＰに移動した
時、光軸９も追従するとすれば移動部分２１は△
ｄだけ移動する必要があるが、△ｒが微少量であ
れば、移動部分２１が移動しなくても、Ｐ点の偏
差測定装置１４に結像する点は光軸１０にて示す
如く点１６に移動するので、移動部分２１が移動
すべき変位△ｄが偏差測定装置１４で検出され偏
差信号１７の△ｄが得られる。
一方、移動装置２１の光軸９と光軸８の構成す
る三角形の底辺の長さd0を測定する変位測定装置
１９から変位信号２０のd0が得られ、前記偏差信
号１７および変位信号２０が信号処理装置２２に
入力され、ｒ＝（d0＋△ｄ）／tanの関係よりＰ
点までの距離ｒを測定出来る。
る三角形の底辺の長さd0を測定する変位測定装置
１９から変位信号２０のd0が得られ、前記偏差信
号１７および変位信号２０が信号処理装置２２に
入力され、ｒ＝（d0＋△ｄ）／tanの関係よりＰ
点までの距離ｒを測定出来る。
測定対象物表面５が符号７の位置に大幅に移動
し、P0点がP0′に移動した時は、偏差測定装置１
４からの偏差信号（△ｄ信号）１７が移動装置１
８にフイードバツクされ、移動部分２１を偏差信
号１７がほぼ０（ゼロ）になる様に移動する。
し、P0点がP0′に移動した時は、偏差測定装置１
４からの偏差信号（△ｄ信号）１７が移動装置１
８にフイードバツクされ、移動部分２１を偏差信
号１７がほぼ０（ゼロ）になる様に移動する。
光源１は例えばHeNeレーザー、偏差測定装置
１４は例えばリニアアレイが使用出来るが、これ
らに限定はしない。
１４は例えばリニアアレイが使用出来るが、これ
らに限定はしない。
なお図中符号２３は外部信号、２４は測定信
号、２５はミラー１１が移動した状態を示してい
る。
号、２５はミラー１１が移動した状態を示してい
る。
第３図は第１図の―方向矢視図であるが、
測定装置を傾け第１図の光軸８、光軸９を測定対
象物表面５に対し所要の角度θをとることもでき
る。
測定装置を傾け第１図の光軸８、光軸９を測定対
象物表面５に対し所要の角度θをとることもでき
る。
また、この角度θを変化させることも可能であ
るが、この場合偏差測定装置１４に結像する点１
５，１６等偏差信号１７の移動方向が角度θの変
化によつて変わると測定困難になるが、このよう
な問題は像回転装置２７を光学系１２と偏差測定
装置１４との間に介在させることにより解決でき
る。
るが、この場合偏差測定装置１４に結像する点１
５，１６等偏差信号１７の移動方向が角度θの変
化によつて変わると測定困難になるが、このよう
な問題は像回転装置２７を光学系１２と偏差測定
装置１４との間に介在させることにより解決でき
る。
この像回転装置２７は、例えば第４図に示すよ
うにプリズム２８を用いることにより具現化でき
る。
うにプリズム２８を用いることにより具現化でき
る。
即ち入射光線２９の像方向３２は、プリズム２
８をθ／２回転させることにより出射光線３３の
像方向３４はθだけ回転する。
８をθ／２回転させることにより出射光線３３の
像方向３４はθだけ回転する。
以上述べたように本発明装置によれば、測定対
象までの距離を該対象が大きく変位しても高精度
に測定でき、且つこれを非接触状態で自動的に測
定することができるものである。
象までの距離を該対象が大きく変位しても高精度
に測定でき、且つこれを非接触状態で自動的に測
定することができるものである。
第１図は本発明による装置例を示し、第２図は
第１図の符号３部分の具体的構成例、第３図は第
１図―方向矢視図、第４図は第１図の符号２
７部分の具体的構成例を示している。
第１図の符号３部分の具体的構成例、第３図は第
１図―方向矢視図、第４図は第１図の符号２
７部分の具体的構成例を示している。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ スポツト光を発する光源と、該光源からのス
ポツト光を入射し測定対象表面上に微小スポツト
光を結像させるレンズと、該レンズと測定対象表
面との光学的距離を一定とする固定と移動自在な
プリズムあるいはレンズからなる入射光側の光学
系と、該光学系からの光軸に対し一定の角度を保
持して測定対象表面上の微小スポツト光からの反
射光を集光するミラーおよび固定と移動自在なプ
リズムあるいはレンズからなる光学系で構成され
た集光光学系と、該集光光学系の光軸と入射光側
の光軸との交点から測定対象表面上の微小スポツ
ト光までの偏差を光学的に測定する偏差測定装置
と、該偏差にもとずき前記入射光側の光学系と集
光光学系が載置された測定装置の移動部分を移動
させるサーボ装置と、前記移動部分の移動距離を
測定する変位測定装置と、前記偏差測定装置から
の偏差信号、変位測定装置からの変位信号および
測定対象表面に入射される光軸と集光光学系の光
軸とのなす角度から測定対象表面までの距離を計
算する信号処理装置とからなることを特徴とする
光学的距離測定装置。 ２ スポツト光を発する光源と、該光源からのス
ポツト光を入射し測定対象表面上に微小スポツト
光を結像させるレンズと、該レンズと測定対象表
面との光学的距離を一定とする固定と移動自在な
プリズムあるいはレンズからなる入射光側の光学
系と、該光学系からの光軸に対し一定の角度を保
持して測定対象表面上の微小スポツト光からの反
射光を集光するミラーおよび固定と移動自在なプ
リズムあるいはレンズからなる光学系で構成され
た集光光学系と、該集光光学系の光軸と入射光側
の光軸との交点から測定対象表面上の微小スポツ
ト光までの偏差を光学的に測定する偏差測定装置
と、該偏差にもとずき前記入射光側の光学系と集
光光学系が載置された測定装置の移動部分を移動
させるサーボ装置と、前記移動部分の移動距離を
測定する変位測定装置と、前記偏差測定装置から
の偏差信号、変位測定装置からの変位信号および
測定対象表面に入射される光軸と集光光学系の光
軸とのなす角度から測定対象表面までの距離を計
算する信号処理装置とからなり、前記光源からの
光軸と、反射光を集光する集光光学系の光軸とが
作る平面が、光学的距離測定装置のある基準面と
なす角度を変化させ得るように偏差測定装置の前
方に像転回装置を併設して前記平面の回転に伴な
う偏差測定装置における像の回転を防ぐようにし
たことを特徴とする光学的距離測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5277277A JPS53138367A (en) | 1977-05-09 | 1977-05-09 | Optical distance measuring apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5277277A JPS53138367A (en) | 1977-05-09 | 1977-05-09 | Optical distance measuring apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS53138367A JPS53138367A (en) | 1978-12-02 |
| JPS6112203B2 true JPS6112203B2 (ja) | 1986-04-07 |
Family
ID=12924148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5277277A Granted JPS53138367A (en) | 1977-05-09 | 1977-05-09 | Optical distance measuring apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS53138367A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL8302228A (nl) * | 1983-06-22 | 1985-01-16 | Optische Ind De Oude Delft Nv | Meetstelsel voor het onder gebruikmaking van een op driehoeksmeting berustend principe, contactloos meten van een door een oppervlakcontour van een objectvlak gegeven afstand tot een referentieniveau. |
| JP3259475B2 (ja) * | 1993-10-27 | 2002-02-25 | ミノルタ株式会社 | 距離測定装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS519623A (en) * | 1974-07-15 | 1976-01-26 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Isobunrigatakaraasatsuzosochi |
| JPS5120907A (ja) * | 1974-08-15 | 1976-02-19 | Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd | Senjozai |
-
1977
- 1977-05-09 JP JP5277277A patent/JPS53138367A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS53138367A (en) | 1978-12-02 |
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