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技術 表面形状測定装置

出願人 株式会社東芝
発明者 深沢千秋
出願日 1993年1月12日 (27年11ヶ月経過) 出願番号 1993-003466
公開日 1994年7月26日 (26年5ヶ月経過) 公開番号 1994-207821
状態 特許登録済
技術分野 光学的手段による測長装置
主要キーワード 弁別出力 遅延波形 波形面積 弁別信号 積和回路 判別レベル 遅延パルス信号 光点像
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (19)

目的

本発明は、単一の光電変換器により被測定対象表面形状を高速で詳細に測定することを目的とする。

構成

被測定対象7表面を光点走査するスキャナー1と、光点の像を結像するレンズ2と、光点の像の軌跡上に複数の開口を持つスリット板3と、開口を通過する光をパルス信号に変換する光電変換器4と、走査開始からパルス信号の発生時点までの時間に基づいて被測定対象7面上の光点の位置を判定する信号処理回路5とを有することを特徴とする。

概要

背景

従来の表面形状測定装置としては、例えば図18に示すようなものがある。同図において、21a〜21eは複数の距離測定器であり、これらの距離測定器21a〜21eでそれぞれ被測定対象22の測定面までの距離を測定してその表面形状を求めるようになっている。距離測定原理は、三角測量方式光切断方式、レンジファインダ方式等があり、測定条件によって選ばれる。これを第1の従来例とする。また、第2の従来例として、被測定対象表面にレーザ光等で輝線を描き、それをCCDカメラで捉え、輝線の曲りから表面形状を求めるようにしたものがある。

概要

本発明は、単一の光電変換器により被測定対象の表面形状を高速で詳細に測定することを目的とする。

被測定対象7表面を光点走査するスキャナー1と、光点の像を結像するレンズ2と、光点の像の軌跡上に複数の開口を持つスリット板3と、開口を通過する光をパルス信号に変換する光電変換器4と、走査開始からパルス信号の発生時点までの時間に基づいて被測定対象7面上の光点の位置を判定する信号処理回路5とを有することを特徴とする。

目的

そこで、本発明は、単一の受光器により、被測定対象の表面形状を高速で詳細且つ精度よく測定することのできる表面形状測定装置を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

被測定対象表面を光点走査するスキャナーと、前記光点の像を結像するレンズと、結像面位置に配置され前記光点の像の軌跡上に複数の開口を持つスリット板と、前記開口を通過する光をパルス信号に変換する光電変換器と、走査開始から前記光電変換器からのパルス信号の発生時点までの時間に基づいて前記被測定対象面上の光点の位置を判定する信号処理回路とを有することを特徴とする表面形状測定装置

請求項2

前記スキャナーは、被測定対象表面を光点で2次元的に走査するように構成してなる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

被測定対象表面を光点で走査するスキャナーと、前記光点の像が結像面位置の複数の点を通過する毎にパルス信号を発生するレシーバと、該レシーバからのパルス信号を入力し当該パルス信号の発生時点を求めるための所要の情報を出力する判定レベル検出回路と、前記レシーバからのパルス信号あるいは該パルス信号に所定の処理を施した信号を一定時間遅延させる遅延回路と、前記判定レベル検出回路からの情報及び前記遅延回路からの遅延信号を受けて前記パルス信号の発生時点を求める比較回路と、走査開始から前記パルス信号の発生時点までの時間を計数する計数回路と、該計数回路の計数値に基づいて前記被測定対象面上の光点の位置を求める演算回路とを有することを特徴とする表面形状測定装置。

請求項4

前記判定レベル検出回路は、前記レシーバからのパルス信号のピークレベルを検出するピーク検出回路と、該ピーク検出回路で検出されたピークレベルに比例するレベルを保持する保持回路とで構成し、前記比較回路は、前記遅延回路で遅延させたパルス信号を前記保持回路に保持されたレベルで弁別することにより前記パルス信号の発生時点を求めるように構成してなることを特徴とする請求項3記載の表面形状測定装置。

請求項5

前記判定レベル検出回路は、前記レシーバからのパルス信号を所定の測定ピッチ毎に積分する積算回路と、該積算回路の積分値の1/2の値を保持する保持回路とで構成し、前記比較回路は、前記遅延回路で遅延させた前記積算回路の積分出力を前記保持回路に保持された値で弁別することにより前記パルス信号の発生時点を求めるように構成してなることを特徴とする請求項3記載の表面形状測定装置。

技術分野

0001

本発明は、例えば建築材鋼板のような板状物等の表面の形状を測定する表面形状測定装置に関する。

背景技術

0002

従来の表面形状測定装置としては、例えば図18に示すようなものがある。同図において、21a〜21eは複数の距離測定器であり、これらの距離測定器21a〜21eでそれぞれ被測定対象22の測定面までの距離を測定してその表面形状を求めるようになっている。距離測定原理は、三角測量方式光切断方式、レンジファインダ方式等があり、測定条件によって選ばれる。これを第1の従来例とする。また、第2の従来例として、被測定対象表面にレーザ光等で輝線を描き、それをCCDカメラで捉え、輝線の曲りから表面形状を求めるようにしたものがある。

発明が解決しようとする課題

0003

第1の従来例では、複数の距離測定器が必要であり、しかも表面形状を詳細に測定するためには、さらに多数の距離測定器を要しコスト高となる。光源走査する方式もあるが、これも受光器が複数必要であり、問題解決はされていない。また、第2の従来例は、測定に時間がかかり、高速で進行する被測定対象には不向きであり、さらに光源には通常大きなパワーを必要とする。

0004

そこで、本発明は、単一の受光器により、被測定対象の表面形状を高速で詳細且つ精度よく測定することのできる表面形状測定装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0005

上記課題を解決するために、本発明は、第1に、被測定対象表面を光点で走査するスキャナーと、前記光点の像を結像するレンズと、結像面位置に配置され前記光点の像の軌跡上に複数の開口を持つスリット板と、前記開口を通過する光をパルス信号に変換する光電変換器と、走査開始から前記光電変換器からのパルス信号の発生時点までの時間に基づいて前記被測定対象面上の光点の位置を判定する信号処理回路とを有することを要旨とする。

0006

第2に、上記第1の構成において、前記スキャナーは、被測定対象表面を光点で2次元的に走査するように構成してなることを要旨とする。

0007

第3に、被測定対象表面を光点で走査するスキャナーと、前記光点の像が結像面位置の複数の点を通過する毎にパルス信号を発生するレシーバと、該レシーバからのパルス信号を入力し当該パルス信号の発生時点を求めるための所要の情報を出力する判定レベル検出回路と、前記レシーバからのパルス信号あるいは該パルス信号に所定の処理を施した信号を一定時間遅延させる遅延回路と、前記判定レベル検出回路からの情報及び前記遅延回路からの遅延信号を受けて前記パルス信号の発生時点を求める比較回路と、走査開始から前記パルス信号の発生時点までの時間を計数する計数回路と、該計数回路の計数値に基づいて前記被測定対象面上の光点の位置を求める演算回路とを有することを要旨とする。

0008

第4に、上記第3の構成において、前記判定レベル検出回路は、前記レシーバからのパルス信号のピークレベルを検出するピーク検出回路と、該ピーク検出回路で検出されたピークレベルに比例するレベルを保持する保持回路とで構成し、前記比較回路は、前記遅延回路で遅延させたパルス信号を前記保持回路に保持されたレベルで弁別することにより前記パルス信号の発生時点を求めるように構成してなることを要旨とする。

0009

第5に、上記第3の構成において、前記判定レベル検出回路は、前記レシーバからのパルス信号を所定の測定ピッチ毎に積分する積算回路と、該積算回路の積分値の1/2の値を保持する保持回路とで構成し、前記比較回路は、前記遅延回路で遅延させた前記積算回路の積分出力を前記保持回路に保持された値で弁別することにより前記パルス信号の発生時点を求めるように構成してなることを要旨とする。

0010

上記構成において、第1に、被測定対象表面に走査された光点のレンズによる像は、走査が進むに従がい結像面上を進む、このとき、その軌跡上の1点を光点像が通過する時刻は被測定対象表面の位置と一定の幾何学的な関係がある。従って、結像面位置の軌跡上に適宜間隔をおいて設けられた複数の開口を通過する光を単一の光電変換器で受け、走査開始から光電変換器からのパルス信号の発生時点までの時間を測定することにより、被測定対象面上の光点の位置が判定されて被測定対象の表面形状を測定することが可能となる。スキャナーの走査速度を上げ、光電変換器に高速応答光電子増倍管等を用いることにより、上記測定を高速で詳細に行うことが可能となる。

0011

第2に、被測定対象表面を光点で2次元的に走査することにより、被測定対象面の3次元形状測定が可能となる。

0012

第3に、判定レベル検出回路から例えば、各パルス信号のピークレベルに比例した判定レベル信号、又は波形面積及びその1/2の値等のパルス信号の発生時点を求めるための所要の情報が出力される。比較回路では、遅延回路で遅延させたパルス信号を上記の判定レベル信号で弁別しその弁別信号中点、又は遅延回路で遅延させた波形面積信号を波形面積の1/2の値で弁別しパルス信号の重心点からパルス信号の発生時点を求める。これにより、レシーバから発生する各パルス信号の波高値及び波形が異なってもその発生時点が正確に求められる。その後、計数回路で走査開始から各パルス信号の発生時点までの時間が計数され、演算回路でその計数値に基づいて被測定対象面上の光点の位置が判定されて被測定対象の表面形状が一層精度よく測定される。

0013

第4に、具体的には、判定レベル検出回路は、レシーバからのパルス信号のピークレベルを検出するピーク検出回路と、そのピークレベルの例えば1/2倍等のピークレベルに比例するレベルを保持する保持回路とで構成され、このピークレベルに比例した判定レベル信号をパルス信号の発生時点を求めるための所要の情報として出力する。比較回路で、この判定レベル信号を用いて遅延パルス信号を弁別することにより、各パルス信号の発生時点が正確に求められる。

0014

第5に、具体的には、判定レベル検出回路は、レシーバからのパルス信号を所定の測定ピッチ毎に積分する積算回路と、その積算値の1/2の値を保持する保持回路とによっても構成され、積分値、即ちパルス信号の波形面積とその1/2の値とをパルス信号の発生時点を求めるための所要の情報として出力する。比較回路でこの波形面積の1/2の値で遅延波形面積信号を弁別し、パルス信号の重心点から各パルス信号の発生時点が正確に求められる。

0015

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図1乃至図4は、本発明の第1実施例を示す図である。まず、図1を用いて表面形状測定装置の構成を説明する。同図において、1は被測定対象7の表面を光点で走査するスキャナー、2はその光点の像を結像するレンズであり、レンズ2はスキャナー1から出る光ビームを含む平面上にその中心が位置するように配置されている。このような配置態様により、光点の像の軌跡は、被測定対象7面上の位置によらず直線となる。結像面位置には、光点像の軌跡上に複数の開口を持つスリット板3が配置され、その背面側に開口を通過する光をパルス信号に変換する単一の光電変換器4が配置されている。そして、信号処理回路5で走査開始から光電変換器4からのパルス信号の発生時点までの時間に基づいて被測定対象7面上の光点の位置が判定され、その表面形状が検知されるようになっている。6は基準面であり、測定上の仮想面である。

0016

次に、上述のように構成された本実施例の作用を説明する。被測定対象7表面に走査された光点のレンズ2による像は、走査が進むに従がい結像面上を進み、その軌跡は被測定対象7面の位置によらず直線となる。そして、この直線上の一点を光点像が通過する時刻は、被測定対象7表面の位置と一定の幾何学的な関係があることから、走査開始からこの時刻までの時間を測定することにより、被測定対象7の光点の位置が判定されて被測定対象7の表面形状を検知することが可能となる。これを、図2乃至図4を用いてさらに詳細に説明する。いま、スリット板3には基準面6上のA,B,C,D,E各点の像位置に、それぞれ開口が設けられているとき、被測定対象7表面が図1に示す形状であるとすれば、この表面上のa,b,c,d,eを光点が通過するとき、スリット板3上の各開口を光点像が通過する。図2は、光電変換器4から出力されるパルス信号(同図(b),(c))とスキャナー1の走査開始点のパルス信号(同図(a))を示している。基準面6上を光点走査するときはA〜Eのパルス信号が得られ、被測定対象7面上のときはa〜eのパルス信号が得られる。これらのパルス信号の発生時点を計測することで、被測定対象7面上の光点の位置が次のようにして求められる。

0017

図3はその測定原理を示すもので、基準面6上の点Pに対応してスリット板3上に開口Iがあり、被測定対象7面と線分PIとの交点P’に光点が来たとき、開口Iを光点像が通過する。また、走査開始パルス発生器位置Sに走査光が来たとき、走査開始パルス信号が発生する。スキャナー1の走査中心点Oを座標原点にとり直交座標x,yを図のようにとる。

0018

∠SOP=α,∠POH=β,∠OPL=γ
とする。α,β,γは各構成要素の位置から予め決められたものである。ΔOPP’に正法定理を適用し、

0019

上述のように、本実施例によれば、1回の光点走査で被測定対象7面の複数の点の位置を検知できる。しかも複数の受光センサを設ける必要はなく、単一の光電変換器で済み低コスト化が可能となる。

0020

次いで、図5及び図6には、本発明の第2実施例を示す。本実施例は、スキャナー8が被測定対象7表面を光点で2次元的に走査するように構成され、被測定対象7面の3次元形状が測定可能となっている。このため、スキャナー8は、ビーム光源8aと、このビーム光源8aからの光ビームをx方向(図のA1 →E1方向)に走査する回転ミラー8bと、この回転ミラー8bの走査光をさらにy方向(図のA1 →A6 方向)に走査する振動ミラー8cとで構成されている。

0021

そして、スキャナー8は被測定対象7面をA1 →E1 ,A2 →E2 のように光点で走査する。この各走査で、前記第1実施例の場合と同じ作用により、被測定対象7の表面形状が求められる。これが実現されるためには、一走査の中では被測定対象7面の上下位置に関係なく、光点の像が基準面の場合と同一の直線上にある必要がある。このため、レンズ2は図6に示すように配置されている。即ち、各走査で光ビームの作る平面の交線図6では直線O1 −O2 )の上にレンズ2が配置されている。このような配置により、基準面6上の直線A1 E1 に対応して被測定対象7面の光点の描く曲線A1 ’E1 ’の像は、結像面上では直線となる。なぜなら、曲線A1 ’E1 ’は平面LA1 E1 上にあるため、この平面と像面(平面)との交線は直線となるからである。以上は、他の走査An En についても同様に成立する。上述のように、本実施例では、被測定対象7面の3次元的な形状を検知することができる。

0022

図7には、本発明の第3実施例を示す。本実施例は、前記図1に示した第1実施例の構成に対し、スキャナー1の位置と、レンズ2、スリット板3及び光電変換器4からなる受光部の位置とを入れ替えたものである。投・受光の関係が逆になるだけで作用は前記第1実施例の場合と同様である。

0023

図8には、本発明の第4実施例を示す。本実施例は、スキャナー1に対し、2つの受光部が対称的に配置されている。各受光部による作用は、前記第1実施例の場合と同様であるが、被測定対象7面が鏡面に近く、走査点が受光部から遠いときに受光量が小さくなって測定誤差の大きくなるのを防止することができる。また、投、受光角測定精度のよくなる方向に分担することができるという利点もある。

0024

図9には、本発明の第5実施例を示す。本実施例は、スキャナー9を平行光走査型としたものである。この実施例においても、走査光点の像がピンホール(開口)を通過して光電変換器4からパルス信号が出力される時刻を計測することにより被測定対象7面の形状を検知する作用は、前記第1実施例の場合と同様である。

0025

図10及び図11には、本発明の第6実施例を示す。上述した第1乃至第5の実施例においては、光点の像がスリット板の各開口を通過する毎に光電変換器から発生するパルス信号の発生時点を、走査開始時点を起点として計測することにより、被測定対象の表面形状を検知している。ここで、光学的条件から、これらのパルス信号の波高値及び波形が変化するために、その発生時点の判定が困難になる場合がある。開口が単一の場合には、繰り返し発生するパルス信号は、略一定値であるので適当なスライスレベルで弁別して得られる矩形パルス中間点をパルス信号の発生時点とすればよい。しかし、上述した各実施例の場合、各パルス信号の波高値及び波形は異なるので、このような方法はとれない。そこで、本実施例から第9実施例までは、各パルス信号の波高値及び波形が異なってもその発生時点を正確に求める手段を与えるものである。

0026

まず、本実施例は、これらの手段における基本的構成例を示している。図10において、10はスキャナー1で被測定対象7表面に走査された光点の像を結び像面上の複数の点を通過する毎にパルス信号を発生するレシーバであり、レシーバ10には前記第1実施例等におけるレンズ、複数の開口を持つスリット板及び光電変換器の機能が備えられている。レシーバ10で発生したパルス信号は、各パルス信号の発生時点を求めるための所要の情報を出力する判定レベル検出回路12と、そのパルス信号あるいはパルス信号に所定の処理を施した信号を一定時間遅延させる遅延回路11に入力されている。判定レベル検出回路12からの情報と遅延回路11からの遅延信号は比較回路13に入力されて各パルス信号の発生時点が求められ、計数回路14で走査開始からそのパルス信号の発生時点までの時間が計数されるようになっている。15はその計数値に基づいて被測定対象7面上の光点の位置を求める演算回路である。

0027

次に、図11を用いて本実施例の作用を説明する。図11横軸は時間t、縦軸はパルス信号の信号レベルvを示している。判定レベル検出回路12からパルス信号の発生時点を求めるための所要の情報として各パルス信号のピークレベルvp に比例した判定レベル信号α・vp ,又は波形面積S及びその1/2の値S/2等の情報が出力される。比較回路13では、所要の情報が判定レベル信号α・vp の場合は、遅延回路11で遅延させたパルス信号をその判定レベル信号α・vp で弁別し、T1 ,T2 を求めてその中点Tm をパルス信号の発生時点とする。また所要の情報が波形面積S及びS/2の場合は、遅延回路11で遅延させた波形面積S信号をS/2で弁別し、パルス信号の重心点Tg をパルス信号の発生時点とする。さらに前記の判定レベル信号α・vp におけるα=1としてパルス信号のピークレベル時点Tp をその発生時点とする。これによりレシーバ10から発生する各パルス信号の波高値及び波形が異なってもその発生時点が正確に求められる。その後、計数回路14で走査開始から各パルス信号の発生時点までの時間が計数され、演算回路でその計数値に基づいて被測定対象7の表面形状が精度よく測定される。

0028

図12及び図13には、本発明の第7実施例を示す。本実施例は、判定レベル検出回路12の具体的な構成例を示している。判定レベル検出回路12は、レシーバ10からのパルス信号のピークレベルvp を検出するピーク検出回路12aと、そのピークレベルvp に比例するレベルα・vp を保持する保持回路12bとで構成され、判定レベル検出回路12からは判定レベル信号α・vp が出力されるようになっている。比較回路13は遅延回路11で遅延させたパルス信号を判定レベル信号α・vp で弁別することによりパルス信号の発生時点を求めるようになっている。

0029

図13タイムチャートを用いて本実施例の作用を説明する。同図(a)のSPは走査開始時に発生するスタートパルス、同図(b)はレシーバ10から出力されるパルス信号であり、複数の開口を通過する毎に発生するパルス列である。T1 ,T2 ,T3 ,…は表面形状測定ピッチ境界点であり、スタートパルスSPから各一定の関係がある。従って各パルス信号の発生時点は、これらの境界点から計測されればよい。同図(c)はピーク検出回路12aから出力されるピークレベルvp であり、各パルス信号S1 ,S2 ,…のピークレベルvp は、T2,T3 ,…各時点には求められている。同図(d)は遅延回路11の出力であり、各測定ピッチ区間のパルス信号S1 ,S2 ,…は1区間分遅延されて出力される。α・vp (αは例えば1/2)保持回路12bの出力である。同図(e)は比較回路13の弁別出力であり、各パルス信号のレベルが判別レベルα・vp を超えたときに矩形波パルスが出力される。計数回路14では、この矩形波パルスの立上り立下りの中間点を各パルス信号の発生時点と決め、測定ピッチ境界からの時間を計数することにより、走査開始から発生時点までの時間を求める。本実施例によれば、レシーバ10から出力されるパルス信号の波高値及び波形が次々と異なるものであっても、各パルス信号の発生時刻が正確に求められる。そして複雑な演算操作等を要さないので、高速動作が可能であり、且つ回路シンプルであることから低コスト化が達成される。

0030

図14及び図15には、本発明の第8実施例を示す。本実施例は、判定レベル検出回路12の具体的な他の構成例を示している。判定レベル検出回路12は、レシーバ10からのパルス信号を測定ピッチ毎に積分して波形面積Sを求める積算回路12cと、その積分された波形面積Sの1/2の値S/2を保持する保持回路12dとで構成され、判定レベル検出回路12からは、その波形面積S信号とS/2信号とが出力されるようになっている。比較回路13は遅延回路11で遅延させた波形面積S信号をS/2信号で弁別し、パルス信号の重心点からその発生時点を求めるようになっている。

0031

図15のタイムチャートを用いて本実施例の作用を説明する。同図の(a),(b)については、前記図13の場合と同じである。同図(c)は積算回路12cの出力波形で、各パルス信号を積分して得られるものである。この最終値はパルス信号の波形面積Sに相当する。同図(d)は波形面積S信号を1測定ピッチ遅延させたものであり、これをS/2で弁別して得られる波形が同図(e)である。この波形の立上り時点は各パルス信号の波形面積Sの1/2の点つまり重心点を与えるものであり、この時点をパルス信号の発生時点とする。本実施例は、パルス信号の波形が左右対称形でない場合に、前記第7実施例に比べて、より真のパルス発生時点を与える。そして複雑な演算を要することなく、簡単、且つ高速にパルス信号の発生時点を求めることができる。

0032

図16及び図17には、本発明の第9実施例を示す。本実施例では、レシーバ10から出力されるパルス信号をデジタル化するA/D変換回路16と、このデジタル化されたパルス信号値と測定ピッチの開始点からの時間との積を加算していく積和回路17と、デジタル化されたパルス信号値を加算していく積算回路18と、積和回路17と積算回路18の両出力からパルス信号の重心を求める割算回路19と、この割算回路19の出力、即ちパルス信号の発生時刻から被測定対象7の表面位置を計算する演算回路15とが備えられている。

0033

図17を用いて本実施例の作用を説明する。測定ピッチ区間の始点を原点として時刻t1 ,t2 ,…ti におけるレシーバ10からの出力信号レベルv1 ,v2 ,…vi …が得られたものとする。積和回路17は、

発明の効果

0034

以上説明したように、本発明によれば、第1に、被測定対象表面を光点で走査するスキャナーと、光点の像を結像するレンズと、光点の像の軌跡上に複数の開口を持つスリット板と、開口を通過する光をパルス信号に変換する光電変換器と、走査開始から光電変換器からのパルス信号の発生時点までの時間に基づいて被測定対象面上の光点の位置を判定する信号処理回路とを具備させたため、軌跡上の1点を光点像が通過する時刻は被測定対象表面の位置と一定の幾何学的な関係があることから、単一の光電変換器で被測定対象の表面形状を高速で詳細に測定することができる。従って高速で走行する帯状物等の表面形状も確実に測定することができる。また、開口を通過する各点の測定に光源のエネルギが有効に使われるので光源のパワーを小さくすることができる。

0035

第2に、スキャナーは被測定対象表面を光点で2次元的に走査するように構成したため、被測定対象表面の3次元形状を高速で詳細に測定することができる。

0036

第3に、被測定対象表面を光点で走査するスキャナーと、光点の像が結像面位置の複数の点を通過する毎にパルス信号を発生するレシーバと、このパルス信号の発生時点を求めるための所要の情報を出力する判定レベル検出回路と、パルスあるいは該パルス信号に所定の処理を施した信号を一定時間遅延させる遅延回路と、判定レベル検出回路からの情報及び遅延回路からの遅延信号を受けてパルス信号の発生時点を求める比較回路と、走査開始からパルス信号の発生時点までの時間を計数する計数回路と、その計数値に基づいて被測定対象面上の光点の位置を求める演算回路とを具備させたため、判定レベル検出回路からパルス信号の発生時点を求めるための所要の情報として、例えばパルス信号のピークレベルに比例した判定レベル信号、又はパルス信号の波形面積及びその1/2の値等の信号を出力させることにより、比較回路で遅延パルス信号を上記の判定レベル信号で弁別してその弁別信号の中点を求め、又は遅延させた波形面積信号を波形面積の1/2の値で弁別してパルス信号の重心点を求め、これらをパルス信号の発生時点とすることにより、レシーバから発生する各パルス信号の波高値及び波形が異なってもその発生時点を正確に求めることができて被測定対象の表面形状を一層精度よく測定することができる。

0037

第4に、判定レベル検出回路を、具体的にレシーバからのパルス信号のピークレベルを検出するピーク検出回路と、そのピークレベルに比例するレベルを保持回路とで構成し、比較回路は遅延パルス信号を保持回路に保持されたレベルで弁別することよりパルス信号の発生時点を求めるように構成したため、レシーバから発生する各パルス信号の波高値及び波形が異なってもその発生時点を高い精度をもって確実に求めることができる。

0038

第5に、判定レベル検出回路を、具体的にレシーバからのパルス信号を所定の測定ピッチ毎に積分する積算回路と、その積分値の1/2の値を保持する保持回路とで構成し、比較回路は遅延させた積算回路の積分出力を保持回路に保持された値で弁別することによりパルス信号の発生時点を求めるように構成したため、パルス信号の重心点が正確に求められてレシーバから発生する各パルス信号の波高値又は波形が異なってもその発生時点を高い精度をもって正確に求めることができる。

図面の簡単な説明

0039

図1本発明に係る表面形状測定装置の第1実施例を示す構成図である。
図2上記第1実施例の作用を説明するためのタイミングチャートである。
図3上記第1実施例の作用を説明するための光路図である。
図4上記図3付随して第1実施例の作用を説明するためのタイミングチャートである。
図5本発明の第2実施例を示す構成図である。
図6上記第2実施例の作用を説明するための光路図である。
図7本発明の第3実施例を示す構成図である。
図8本発明の第4実施例を示す構成図である。
図9本発明の第5実施例を示す構成図である。
図10本発明の第6実施例を示すブロック図である。
図11上記第6実施例においてパルス信号の発生時点決定アルゴリズムを説明するための図である。
図12本発明の第7実施例を示すブロック図である。
図13上記第7実施例の作用を説明するためのタイミングチャートである。
図14本発明の第8実施例を示すブロック図である。
図15上記第8実施例の作用を説明するためのタイミングチャートである。
図16本発明の第9実施例を示すブロック図である。
図17上記第9実施例の作用を説明するための図である。
図18従来の表面形状測定装置の構成図である。

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0040

1,8,9スキャナー
2レンズ
3スリット板
4光電変換器
5信号処理回路
7被測定対象
10レシーバ
11遅延回路
12判定レベル検出回路
12aピーク検出回路
12b,12d保持回路
12c積算回路
13比較回路
14計数回路
15 演算回路

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