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JPH0914914A - Laser light projection method and apparatus therefor in device measuring for moving value by laser speckle pattern - Google Patents

Laser light projection method and apparatus therefor in device measuring for moving value by laser speckle pattern

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Publication number
JPH0914914A
JPH0914914A JP14707994A JP14707994A JPH0914914A JP H0914914 A JPH0914914 A JP H0914914A JP 14707994 A JP14707994 A JP 14707994A JP 14707994 A JP14707994 A JP 14707994A JP H0914914 A JPH0914914 A JP H0914914A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
laser
measured
optical axis
speckle pattern
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.)
Pending
Application number
JP14707994A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshio Hiyoshi
俊男 日吉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kishimoto Sangyo Co Ltd
Original Assignee
Kishimoto Sangyo Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kishimoto Sangyo Co Ltd filed Critical Kishimoto Sangyo Co Ltd
Priority to JP14707994A priority Critical patent/JPH0914914A/en
Publication of JPH0914914A publication Critical patent/JPH0914914A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE: To enable recognition of an image without missing and distortion thereof on the side of measurement by aligning an optical axis of irradiation light with the optical axis of the reflected light to eliminate completely shadow and distortion of a picture otherwise generated from a relationship between angles of incidence and reflection in an object to be measured in a means by which light emitted to object to be irradiated also being the object to be measured is reflected to reach the side of identification. CONSTITUTION: Laser light A is oscillated from a laser oscillator 4 and transmitted through a non-spherical lens 10 and a grid plate 9 to be a desiredly set laser light. The position of setting te laser oscillator 4 is set so that a reflector 11 is irradiated with the laser light A. The laser light A made incident on the reflector 11 is polarized and a speckle pattern 3 is projected on a measuring surface of an object 1 to be measured. The speckle pattern is recognized by a CCD camera 5. In this manner, the optical axis of incident light as laser light A is aligned with the optical axis of the reflected between the object 1 to be measured and the reflector 11.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、レーザ光を利用した
スペックルパターンによる被計測物の移動量を測定する
方法およびその装置において、高精度の測定値を得るこ
とができるようにした測定する方法およびその装置に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for measuring the amount of movement of an object to be measured by a speckle pattern using a laser beam, which enables measurement with high accuracy. The present invention relates to a method and an apparatus thereof.

【0002】[0002]

【技術的背景】この発明は、被計測物にレーザ光を照射
し、被照射域の映像範囲に描かれたスペックルパターン
を標識として撮らえ、これを光学的に検知し、かつ、演
算処理し、更にこれを測定値として出力表示するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention irradiates an object to be measured with a laser beam, captures a speckle pattern drawn in an image range of an irradiated area as a mark, optically detects this, and performs arithmetic processing. In addition, this is output and displayed as a measured value.

【0003】これら、識別側が認識する情報を、より正
確な情報として顕出しようとするものである。
The information recognized by the discriminating side is to be revealed as more accurate information.

【0004】[0004]

【従来の技術】非接触で移動量を測定する方法にあっ
て、被計測物にレーザ光を照射することにより被照射域
の映像範囲に描かれたスペックルパターンを標識として
光学的に認識し、かつ、該認識画素を演算処理し、測定
数値を表示出力させてなる測定方法およびその装置にあ
っては、本特許願と同一出願人がした特願平5−277
437号ならびに特願平5−277438号がある。
2. Description of the Related Art In a non-contact method of measuring the amount of movement, a speckle pattern drawn in the image area of the irradiated area is optically recognized as a mark by irradiating the measured object with laser light. In addition, regarding the measuring method and the apparatus for calculating and displaying the measured value by arithmetically processing the recognition pixel, Japanese Patent Application No. 5-277 filed by the same applicant as the present patent application.
No. 437 and Japanese Patent Application No. 5-277438.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】前記した、従前の技術
においては、レーザ光を発振する発振器と、被計測物か
らの反射光を受光する測定機構とは互いに近傍する位置
関係をもって設置され、従って、発振器から発振される
レーザ光の光軸は被計測物に対して直交する線よりも、
ある角度を介した斜状の光軸となるため、被計測物にあ
って凹凸の激しい面構成である場合に「影」が形成され
る。この情報を反射光として伝達する場合、本来の現状
から欠落部分を有する情報の伝達を行う場合がある。
In the above-mentioned prior art, the oscillator that oscillates the laser beam and the measuring mechanism that receives the reflected light from the object to be measured are installed in a position close to each other. , The optical axis of the laser light oscillated from the oscillator is more than the line orthogonal to the DUT,
Since the optical axis is oblique through a certain angle, a “shadow” is formed in the case where the object to be measured has a surface configuration with large irregularities. When this information is transmitted as reflected light, information having a missing portion may be transmitted from the original current state.

【0006】上記影発生現象以外の欠点としても、照射
されるレーザ光が、被計測物面と、直交以外の方向から
照射された場合、拡幅された映像範囲において、光軸を
中心とした該光軸の以遠・以近の同心円範囲であって
も、投光距離の違いによる誤差を生じて非対称な映像と
なり、歪み現象発生素因の提供となって、結果的に不正
確な測定値を表示することになる不都合がある。
As a drawback other than the above-mentioned shadow generation phenomenon, when the irradiated laser light is irradiated from a direction other than the direction orthogonal to the surface of the object to be measured, in the widened image range, the optical axis is the center. Even within concentric circles farther and closer to the optical axis, an error occurs due to the difference in the projection distance, resulting in an asymmetric image, providing a factor for the occurrence of the distortion phenomenon, and as a result displaying inaccurate measured values. There is an inconvenience.

【0007】この発明は、被照射体に照射した光が反射
して、この反射光を識別側に到達させる手段中、該計測
物において、入射角と反射角との関係を生じさせた際の
影発生ならびに映像の歪み現象の発生を皆無にするため
に、照射光の光軸と、反射光の光軸とを一にして、欠落
画像ならびに歪みのない画像を測定側に認識できるよう
にしたことを目的とするものである。
According to the present invention, when the light irradiated to the object to be irradiated is reflected and the reflected light reaches the identification side, when the relationship between the incident angle and the reflection angle is generated in the measured object. In order to eliminate the generation of shadows and distortion of images, the optical axis of the irradiation light and the optical axis of the reflected light are made to be the same so that the missing image and the image without distortion can be recognized on the measurement side. That is the purpose.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成させるための手段として、方法の発明として、非
接触で移動量を測定する手段にあって、被計測物にレー
ザ光を照射することにより被照射域の映像範囲に描かれ
たスペックルパターンを標識として光学的に認識し、か
つ、該認識画素を演算処理し、測定数値を表示出力させ
てなる測定方法において、被照射域より反射する光束の
光軸線上に反射体を介装し、拡幅レーザ照射光を該反射
体に反射させ、偏光するレーザ照射光の光軸と被照射域
より反射する光束の光軸とを一になるようにしてなるも
のである。
The present invention is, as means for achieving the above object, a method for measuring the amount of movement in a non-contact manner as an invention of a method, in which an object to be measured is irradiated with laser light. By optically recognizing the speckle pattern drawn in the image area of the irradiated area as a mark by performing the arithmetic processing of the recognized pixels and displaying and outputting the measured numerical value, the irradiated area is A reflector is provided on the optical axis of the light flux that is more reflected, and the wide-angle laser irradiation light is reflected by the reflector, and the optical axis of the polarized laser irradiation light and the optical axis of the light flux reflected from the irradiation area are aligned. It becomes something like.

【0009】また、装置の発明として、レーザ光を用い
て被計測物の移動量を測定する手段にあって、レーザ光
を利用したスペックルパターンを用いる装置において、
被照射域より反射し、かつ、該反射光を受光するCCD
カメラ間の光束の光軸線上に反射体を介装し、レーザ照
射光を前記反射体で反射して偏光する光軸と、被照射域
より反射する光束の光軸とを一となるように構成してな
るものである。
Further, as an invention of the apparatus, there is provided a means for measuring a moving amount of an object to be measured using a laser beam, wherein the device uses a speckle pattern utilizing the laser beam,
CCD that reflects from the illuminated area and receives the reflected light
A reflector is provided on the optical axis of the light flux between the cameras so that the optical axis of the laser irradiation light is reflected by the reflector and is polarized, and the optical axis of the light flux reflected from the irradiated area is one. It is composed.

【0010】[0010]

【作用】この発明は、基本的な技術的思想の方式よりな
る作用の上に成り立つもので、該基本的な作用について
触れてみれば、大別して3つの要素がある。
The present invention is based on the operation of the system of the basic technical idea, and when the basic operation is touched, there are roughly three elements.

【0011】その第1は、被計測物に対してレーザ光を
照射する要素。
The first is an element for irradiating an object to be measured with laser light.

【0012】その第2は、被計測物においてレーザ光の
被照射域の映像範囲をスペックルパターン化する要素。
The second is an element for forming a speckle pattern in the image range of the irradiated area of the laser light on the object to be measured.

【0013】その第3は、被計測物に映像化されたスペ
ックルパターンを標識として撮らえ、これを光学的に検
知し、かつ、演算処理し、更に、これを測定値として出
力表示する要素、である。
Thirdly, an element for capturing a speckle pattern imaged on the object to be measured as a mark, optically detecting the mark, performing arithmetic processing, and outputting and displaying this as a measured value. ,.

【0014】上記した各要素を集約し、かつ、これらを
総合的に要約すると、レーザ光を被計測物に照射し、該
被計測物の粗面表面にスペックルパターンを描かせ、被
計測物の移動に平行して前記スペックルパターンの明暗
をCCD(電荷結合素子;Charge Couple
d Devlce)(以下CCDと称す)カメラで撮影
し、撮影によって得られた電気的信号をコンピューター
でCCD画素単位にリアル.タイム演算処理して移動距
離数値を表示出力するものである。
By summarizing the above-mentioned elements and summarizing them, a laser beam is applied to the object to be measured, and a speckle pattern is drawn on the rough surface of the object to be measured. Of the speckle pattern in parallel with the movement of the CCD (Charge Couple Device; Charge Couple Device).
d Dev) (hereinafter referred to as CCD) camera, and the electrical signals obtained by the shooting are realized in CCD pixel units by a computer. Time calculation processing is performed and the numerical value of the moving distance is displayed and output.

【0015】本発明の方式を達成させるために、その基
本的要素の検証機として、半導体レーザ発振器、高解像
度CCD、A/D(Analg Digital)変換
器、演算処理装置ならびにCRT(Cathode R
ay Tube display)(モニタ)より構成
し、更に、本発明の構成要件である、光学的に偏光作用
を呈する例えば鏡面体、プリズム等よりなる反射体を用
いてレーザ光を光学的に偏光させるものである。
In order to achieve the method of the present invention, a semiconductor laser oscillator, a high-resolution CCD, an A / D (Analog Digital) converter, an arithmetic processing unit, and a CRT (Cathode R) are used as a verifier of its basic elements.
an ay tube display (monitor), which is a constituent feature of the present invention, and which optically polarizes laser light using a reflector having an optical polarization action, for example, a mirror body or prism. Is.

【0016】表面が不均一な被計測物に、非常に干渉性
の高いレーザ光をレーザ発振器から照射すると、被計測
物の粗面各所で散乱したレーザ光が不規則な位相関係で
干渉し合うために粒状模様が生ずる。この粒状模様をス
ペックルパターンと称する。
When an object to be measured having a non-uniform surface is irradiated with a laser beam having a very high coherence from a laser oscillator, the laser lights scattered at various points on the rough surface of the object interfere with each other in an irregular phase relationship. Therefore, a grainy pattern is generated. This granular pattern is called a speckle pattern.

【0017】ここで、被計測物が横移動すると、それに
伴いスペックルパターンも横移動する性質がある。
Here, when the object to be measured moves laterally, the speckle pattern also moves laterally.

【0018】このスペックルパターンを標識として、C
CDカメラで連続して撮り、A/D変換器によりアナロ
グ信号をディジタル信号に変換して演算装置の入力と
し、そのパターンをCRTに出力してなるものである。
With this speckle pattern as a marker, C
It continuously captures images with a CD camera, converts an analog signal into a digital signal with an A / D converter, inputs it to a computing device, and outputs the pattern to a CRT.

【0019】ここで、本発明の作用について説明すれ
ば、前記した基本的な方式に加えて、被計測物の映像面
と、該被計測物より反射するスペックルパターンを撮ら
えるCCDカメラまでの光束の光軸線上に反射体を介装
し、前記のCCDカメラより隔離した個所に設置したレ
ーザ発振器より、該レーザ発振器側より順に設置した格
子板、非球面のレンズを透光させたレーザ光を前記の反
射体に向けて発振し、これを該反射体によって偏光させ
てレーザ光を被計測物に照射するものである。
The operation of the present invention will now be described. In addition to the above-mentioned basic method, the image plane of the object to be measured and a CCD camera for taking a speckle pattern reflected from the object to be measured can be described. Laser light having a reflector interposed on the optical axis of the light flux, a laser oscillator installed at a location separated from the CCD camera, a grating plate sequentially installed from the laser oscillator side, and a lens having an aspherical surface transmitted therethrough. Is oscillated toward the above-mentioned reflector, which is polarized by the reflector to irradiate the object to be measured with laser light.

【0020】即ち、被計測物と反射体間は、レーザ照射
光と、スペックルパターンの反射光との光軸を同一線と
することになり、これが、本発明の主たる要件とする作
用である。
That is, the optical axes of the laser irradiation light and the reflected light of the speckle pattern are made to be on the same line between the object to be measured and the reflector, which is the main requirement of the present invention. .

【0021】これによって、レーザ照射光は被計測物の
計測面に対し直交する線をレーザ照射光の光軸、ならび
にスペックルパターン反射光の光軸となるもので、これ
によって、被計測物の計測面において、かりに激しい凹
凸面が存在しても影発生現象を皆無にすることができる
とともに、映像範囲内の造影は均一化され、正確なスペ
ックルパターンをCCDカメラに対して反射することが
できるものである。
As a result, the laser irradiation light has a line orthogonal to the measurement surface of the object to be measured as the optical axis of the laser irradiation light and the optical axis of the speckle pattern reflected light. Even if there is an extremely uneven surface on the measurement surface, it is possible to eliminate the phenomenon of shadow generation, and the contrast in the image area is made uniform, so that an accurate speckle pattern can be reflected to the CCD camera. It is possible.

【0022】[0022]

【実施例】次ぎにこの発明の実施例を図とともに説明す
る前段として、本発明の方式を達成するための被計測物
ならびに検証機として各部位について説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, as a pre-stage for explaining an embodiment of the present invention with reference to the drawings, each part will be described as an object to be measured and a verification device for achieving the system of the present invention.

【0023】1は被計測物。2はCCD(電荷結合素
子;Charge CoupledDevlce)カメ
ラ5の映像範囲。3はレーザ発振器4が被計測物1にレ
ーザ光が照射されて粗面により描くスペックルパター
ン。4はレーザ発振器。5はCCDカメラ。6はCCD
カメラ5のアナログ信号をディジタル信号に変換するA
/D(Analg/Digital)変換器。7はスペ
ックルパターン3を標識として上下および横移動量を算
出する演算装置。8はスペックルパターン3を直接目視
するCRT(Cathode Ray Tube di
splay)である。
1 is an object to be measured. Reference numeral 2 denotes an image range of a CCD (Charge Coupled Device) camera 5. Reference numeral 3 is a speckle pattern drawn by the laser oscillator 4 on the object 1 to be measured with a rough surface when the object 1 is irradiated with laser light. 4 is a laser oscillator. 5 is a CCD camera. 6 is CCD
A for converting analog signal of camera 5 to digital signal
/ D (Analg / Digital) converter. Reference numeral 7 is an arithmetic unit for calculating the vertical and lateral movement amounts using the speckle pattern 3 as a marker. 8 is a CRT (Cathode Ray Tube di) that directly visually observes the speckle pattern 3.
display).

【0024】レーザ発振器4は、被計測物1に安定した
スペックルパターン3を描くために高輝度・指向性・可
視光を使用し、レーザ素子、冷却回路、駆動回路および
レンズより構成し、発振するレーザ光Aの光軸に非球面
レンズ10を透過させて設定した拡幅率をもった光束を
形成できるようにし、これを設定模様のスペックルパタ
ーン3を描かせるために格子板9を透過させる。
The laser oscillator 4 uses high brightness, directivity and visible light in order to draw a stable speckle pattern 3 on the object to be measured 1, is composed of a laser element, a cooling circuit, a drive circuit and a lens, and oscillates. The aspherical lens 10 is transmitted to the optical axis of the laser beam A to be formed so that a light beam having a widening ratio set can be formed, and this is transmitted through the grating plate 9 to draw the speckle pattern 3 of the set pattern. .

【0025】CCDカメラ5は、被計測物1に描くスペ
ックルパターン3を撮るために使用し、NTSC信号
(アナログデータ)に変換する機能を有し、移動距離の
測定精度はCCD画素の間隔により決定し、スペックル
パターン3の大きさにより、コンピュータが処理しやす
い粗密に拡大または縮小するためにズームレンズを使用
することもある。
The CCD camera 5 is used to capture the speckle pattern 3 drawn on the object to be measured 1 and has a function of converting the speckle pattern 3 into an NTSC signal (analog data). Depending on the size of the speckle pattern 3 determined, a zoom lens may be used to enlarge or reduce the density finely and easily for computer processing.

【0026】A/D変換器6は、アナログ信号をディジ
タル信号に変換する機能を有する。NTSC信号は、ア
ナログ信号である。従って、コンピュータの記憶素子に
スペックルパターン3を格納するためにディジタル信号
に変換する必要がある。スペックルパターン3は明暗に
よる班点模様であるために例えば、明点を“1”、暗点
を“0”とする2値化に変換する。
The A / D converter 6 has a function of converting an analog signal into a digital signal. The NTSC signal is an analog signal. Therefore, it is necessary to convert the speckle pattern 3 into a digital signal in order to store it in the storage element of the computer. Since the speckle pattern 3 is a bright and dark spot pattern, for example, it is converted into binarization in which a bright point is "1" and a dark point is "0".

【0027】演算装置7は、被計測物の移動状態(スペ
ックルパターン)を連続的に記憶素子に格納し、任意の
明暗点の移動をCCD画素間隔(基準長)で演算し、数
値情報として表示出力する。
The arithmetic unit 7 continuously stores the movement state (speckle pattern) of the object to be measured in a storage element, calculates the movement of an arbitrary bright and dark point at CCD pixel intervals (reference length), and as numerical information. Display output.

【0028】CRT8は、検証・実験・試験段階では、
スペックルパターン3ならびに移動距離をCRTモニタ
画面上に表示し、パターンおよび移動状態を視覚するこ
とを目的として使用する。ただし、実用機では、セブン
・セグメント表示器により移動距離を数値として表示出
力する。
The CRT8 is used in the verification, experiment and test stages.
The speckle pattern 3 and the moving distance are displayed on the CRT monitor screen and used for the purpose of visualizing the pattern and the moving state. However, on a practical machine, the travel distance is displayed and output as a numerical value on the Seven Segment Display.

【0029】以上のようにした基本的な各部所の配置に
基づき、本発明について説明すれば、前記した被計測物
1に描き出されたスペックルパターン3を認識するCC
Dカメラ5の視野の中心線、これを換言すれば。スペッ
クルパターン3が被計測物1に反射した反射光の光束B
の光軸Oに、光学的に偏光作用を呈する例えば鏡面体、
プリズム等よりなる反射体11を介装するものである。
The present invention will be described based on the above-described basic arrangement of each part. CC for recognizing the speckle pattern 3 drawn on the DUT 1 described above.
The center line of the field of view of the D camera 5, in other words, Light flux B of the reflected light reflected from the DUT 1 by the speckle pattern 3
The optical axis O of which exhibits an optical polarization effect, for example, a specular body,
The reflector 11 formed of a prism or the like is interposed.

【0030】レーザ発振器4から発振し、非球面レンズ
10および格子板9を透過することにより所望設定のレ
ーザ光Aとなり、このレーザ光Aが前記の反射体11に
照射されるようにレーザ発振器4の設置位置を設定す
る。
The laser oscillator 4 oscillates and passes through the aspherical lens 10 and the grating plate 9 to become a laser beam A of a desired setting, and the laser beam A is irradiated onto the reflector 11. Set the installation position of.

【0031】反射体11に照射されたレーザ光Aは偏光
して照射し、被計測物1計測面にスペックルパターン3
を投影するものである。
The laser light A applied to the reflector 11 is polarized and applied, and the speckle pattern 3 is applied to the measurement surface of the DUT 1.
Is projected.

【0032】このようにして、被計測物1に投影された
スペックルパターン3を前記したようにCCDカメラ5
が認識するものである。
As described above, the speckle pattern 3 projected on the object to be measured 1 is transferred to the CCD camera 5 as described above.
Is what you recognize.

【0033】以上のようにすることによって、被計測物
1と反射体11間においては、レーザ光Aである入射光
の光軸と反射光の光軸とを一にするものである。
As described above, the optical axis of the incident light, which is the laser light A, and the optical axis of the reflected light are aligned between the DUT 1 and the reflector 11.

【0034】このように入射光と反射光との光軸を一に
するということは、その光軸は被計測物1における計測
面に対し直交する方向のみであるから、被計測面におい
て仮りに凹凸が形成されたものであっても、その影は形
成されない。
In this way, when the optical axes of the incident light and the reflected light are set to be the same, the optical axis is only in the direction orthogonal to the measurement surface of the object 1 to be measured, so that the surface to be measured is temporarily assumed. Even if unevenness is formed, the shadow is not formed.

【0035】しかしながら、CCDカメラ5における認
識画像の範囲中に前記の反射体11が投影されてしまう
ものであるが、該投影範囲の外周は被計測物1の正確な
スペックルパターン3が認識されていることから、影と
して脱像した部分を、影外周以遠の認識された正確なス
ペックルパターン3の画像の延長として識別することが
できるようにしてなるものである。
However, although the reflector 11 is projected in the range of the image recognized by the CCD camera 5, the accurate speckle pattern 3 of the object to be measured 1 is recognized on the outer periphery of the projected range. Therefore, it is possible to identify the portion de-imaged as a shadow as an extension of the recognized image of the accurate speckle pattern 3 beyond the outer circumference of the shadow.

【0036】次ぎに、本発明の実施例を奏するための基
本的な作用を図とともに説明すれば、被計測物1をアル
ミニューム板とした場合において、該アルミニューム板
にレーザ光を照射し、実際に描いたスペックルパターン
を写真撮影したものが図2である。
Next, the basic operation for carrying out the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. When the object to be measured 1 is an aluminum plate, the aluminum plate is irradiated with laser light, A photograph of the speckle pattern actually drawn is shown in FIG.

【0037】被計測物1にレーザ光を照射し、スペック
ルパターン3をCCDカメラ5で撮影し、A/D変換器
6で明暗による中間色を除去し、明と暗の2つの信号に
変換して演算装置7に入力する。
The object to be measured 1 is irradiated with laser light, the speckle pattern 3 is photographed by the CCD camera 5, the intermediate color due to light and dark is removed by the A / D converter 6, and converted into two signals of light and dark. Input to the arithmetic unit 7.

【0038】ここで、方式の説明を容易にするために、
便宜的に演算装置7が認識するスペックルパターン3を
CCD画素単位に明暗を配した状態を図4に示す。
Here, in order to facilitate the explanation of the method,
For convenience, FIG. 4 shows a state in which the speckle pattern 3 recognized by the arithmetic unit 7 is arranged in bright and dark in CCD pixel units.

【0039】レーザ光Aを被計測物1に照射し、演算装
置7が認識したパターンを図4とする。
A pattern recognized by the arithmetic unit 7 when the object to be measured 1 is irradiated with the laser beam A is shown in FIG.

【0040】この状態から、図5は被計測物1がCCD
1画素分だけ左に移動した状態を示し、図6は被計測物
1がCCD1画素分だけ下方に移動した状態を示す。
From this state, the object to be measured 1 is CCD as shown in FIG.
FIG. 6 shows a state in which the object 1 is moved to the left by one pixel, and FIG. 6 shows a state in which the DUT 1 is moved downward by one pixel in the CCD.

【0041】図7は更に被計測物1が1画素分だけ下方
に移動した状態を示すものである。
FIG. 7 shows a state in which the DUT 1 is further moved downward by one pixel.

【0042】結果的に、図4から図7において、被計測
物1は左に1画素分、下方に2画素分、移動したことを
示す。
As a result, FIGS. 4 to 7 show that the DUT 1 has moved one pixel to the left and two pixels downward.

【0043】なお、CCD1画素当たりの間隔を10μ
mとした場合、図4から図7において、被計測物1は左
に10μm、下方に20μm移動したことになり、非接
触で移動量を測定することができる。
The distance per CCD pixel is 10 μm.
When m is set, in FIG. 4 to FIG. 7, the DUT 1 has moved 10 μm to the left and 20 μm downward, and the amount of movement can be measured without contact.

【0044】また、長尺ものについては、標識としたス
ペックルパターン3がCCDカメラ5の視野から外れる
直前に、新たな面に発生するパターンを標識として再認
識し、その繰返しにより移動量を測定する。
In the case of a long object, immediately before the speckle pattern 3 as a marker is out of the field of view of the CCD camera 5, the pattern generated on a new surface is recognized again as a marker, and the amount of movement is measured by repeating the recognition. To do.

【0045】[0045]

【発明の効果】本発明は、レーザ光を直接、被計測物に
照射するために光学系が簡素化でき、外部からの振動や
衝撃に対しても効果があり、レーザ光は単色光であるた
め、スペックルパターン自体にぼけが発生しない特徴が
あり、CCDカメラに望遠レンズを付加することにより
遠方の被計測物についても容易に上下および横移動量を
測定することができ、本方式を応用することにより、加
速度、平均速度、震度計などに応用できる基本的な効果
がある。
INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, since the optical system is directly irradiated with the laser light, the optical system can be simplified, and it is effective against external vibration and shock. The laser light is monochromatic light. Therefore, the speckle pattern itself has the characteristic that blur does not occur. By adding a telephoto lens to the CCD camera, it is possible to easily measure the vertical and horizontal movement amounts of distant objects, and to apply this method. By doing so, there is a basic effect that can be applied to acceleration, average velocity, seismic intensity meter, etc.

【0046】本発明は上記した基本的な作用・効果の上
に立って、被計測物に対する、照射レーザ光を、該被計
測物の計測面に対し直交する方向からの入射光とするこ
とにより、CCDカメラが撮らえる反射光の光軸も当然
入射光の光軸と一になることにより、被計測物に投影さ
せた正確なスペックルパターンを認識することができる
ようにしたことにより、これによって正確な測定値を表
示することができる効果あるものである。
The present invention is based on the above-mentioned basic operation and effect, and makes the irradiation laser light incident on the object to be measured from the direction orthogonal to the measurement surface of the object to be measured. Since the optical axis of the reflected light taken by the CCD camera is naturally aligned with the optical axis of the incident light, it is possible to recognize the accurate speckle pattern projected on the object to be measured. By this, it is effective to be able to display accurate measured values.

【0047】[0047]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

図1 この発明による実施例の構成図 図2 図1の平面図 図3 アルミニューム板に描かれた実際のスペックルパ
ターン 図4 便宜的に演算装置が認識したCCD画素単位ごと
のスペックルパターン 図5 CCD1画素分だけ被計測物が左に移動した図 図6 CCD1画素分だけ被計測物が下方に移動した図 図7 さらにCCD1画素分だけ被計測物が下方に移動
した図
FIG. 1 Configuration diagram of an embodiment according to the present invention FIG. 2 Plan view of FIG. 1 FIG. 3 Actual speckle pattern drawn on an aluminum plate FIG. 4 Speckle pattern diagram for each CCD pixel unit recognized by an arithmetic unit for convenience 5 The figure in which the object to be measured has moved to the left by one CCD pixel. Figure 6 The figure in which the object to be measured has moved downward by one CCD pixel. Figure 7 The figure in which the object to be measured has moved downward by one CCD pixel.

【0048】[0048]

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 被計測物 2 映像範囲 3 スペックルパターン 4 レーザ発振器 5 CCDカメラ 6 A/D変換器 7 演算装置 8 CRT 9 格子板 10 非球面レンズ 11 反射体 A レーザ光 B 反射光の光束 O 光軸 1 Object to be Measured 2 Image Range 3 Speckle Pattern 4 Laser Oscillator 5 CCD Camera 6 A / D Converter 7 Arithmetic Device 8 CRT 9 Lattice Plate 10 Aspherical Lens 11 Reflector A Laser Light B Luminous Flux of Reflected Light O Optical Axis

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 非接触で移動量を測定する手段にあっ
て、被計測物にレーザ光を照射することにより被照射域
の映像範囲に描かれたスペックルパターンを標識として
光学的に認識し、かつ、該認識画素を演算処理し、測定
数値を表示出力させてなる測定方法において、被照射域
より反射する光束の光軸線上に反射体を介装し、拡幅レ
ーザ照射光を該反射体に反射させ、偏光するレーザ照射
光の光軸と被照射域より反射する光束の光軸とを一にな
るようにしてなることを特徴とするレーザスペックルパ
ターンによる移動量の測定装置におけるレーザ光の照射
方法。
1. A non-contact means for measuring a movement amount, wherein a speckle pattern drawn in an image range of an irradiated area is optically recognized as a mark by irradiating a measured object with a laser beam. In the measuring method in which the recognition pixel is arithmetically processed and the measured numerical value is displayed and output, a reflector is provided on the optical axis of the light flux reflected from the irradiation area, and the widened laser irradiation light is applied to the reflector. Laser light in a device for measuring the amount of movement by a laser speckle pattern, characterized in that the optical axis of the laser irradiation light that is reflected and polarized on the optical axis is aligned with the optical axis of the light beam that is reflected from the irradiated area. Irradiation method.
【請求項2】 レーザ光を用いて被計測物の移動量を測
定する手段にあって、レーザ光を利用したスペックルパ
ターンを用いる装置において、被照射域より反射し、か
つ、該反射光を受光するCCDカメラ間の光束の光軸線
上に反射体を介装し、レーザ照射光を前記反射体で反射
して偏光する光軸と、被照射域より反射する光束の光軸
とを一となるように構成してなることを特徴とするレー
ザスペックルパターンによる移動量の測定装置における
レーザ光の照射装置。
2. A device for measuring the amount of movement of an object to be measured using laser light, comprising: an apparatus using a speckle pattern using laser light, wherein the reflected light is reflected from an irradiation area and A reflector is provided on the optical axis line of the light flux between the CCD cameras for receiving light, and the optical axis of the laser irradiation light is reflected by the reflector to be polarized, and the optical axis of the light flux reflected from the irradiated area is one. An apparatus for irradiating a laser beam in an apparatus for measuring a movement amount by a laser speckle pattern, which is configured as described above.
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