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公開番号2025103286
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-09
出願番号2023220581
出願日2023-12-27
発明の名称変位計、製造システム、及び物品の製造方法
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G01B 11/00 20060101AFI20250702BHJP(測定;試験)
要約【課題】物体の計測される変位の方向を簡易に変更することができる変位計を提供する。
【解決手段】本発明に係る変位計は、物体に照明光を入射させることで物体を照明する照明部と、物体の像を回転させるように物体からの第1の光を導光する光学素子を含み、光学素子を介した第1の光を受光することで物体の画像を撮像する撮像部と、撮像部によって第1の時刻において撮像された第1の画像と第2の時刻において撮像された第2の画像とから第1の時刻と第2の時刻との間の物体の変位量を算出する演算部とを備え、光学素子は、照明部から入射した少なくとも一部の照明光を物体に導光することを特徴とする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
物体に照明光を入射させることで前記物体を照明する照明部と、
前記物体の像を回転させるように前記物体からの第１の光を導光する光学素子を含み、前記光学素子を介した前記第１の光を受光することで前記物体の画像を撮像する撮像部と、
前記撮像部によって第１の時刻において撮像された第１の前記画像と第２の時刻において撮像された第２の前記画像とから前記第１の時刻と前記第２の時刻との間の前記物体の変位量を算出する演算部と、
を備え、
前記光学素子は、前記照明部から入射した少なくとも一部の前記照明光を前記物体に導光することを特徴とする変位計。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記光学素子を保持する保持部を備え、
該保持部は、前記照明部からの前記少なくとも一部の照明光が通過する第１の開口部を有することを特徴とする請求項１に記載の変位計。
【請求項３】
前記保持部は、前記光学素子からの前記照明光が通過すると共に、前記物体からの前記第１の光が通過する第２の開口部と、前記光学素子からの前記第１の光が通過する第３の開口部とを有することを特徴とする請求項２に記載の変位計。
【請求項４】
前記撮像部は、一次元方向に配列されている複数の画素を有する撮像素子を含むことを特徴とする請求項１に記載の変位計。
【請求項５】
前記光学素子による前記物体の像の回転軸に平行な方向と、前記複数の画素の配列方向とは、互いに垂直であることを特徴とする請求項４に記載の変位計。
【請求項６】
前記演算部は、前記光学素子による前記物体の像の回転軸に垂直な第１の平面内の所定の方向における前記物体の前記変位量を算出することを特徴とする請求項１に記載の変位計。
【請求項７】
前記照明部は、前記物体の所定の表面上の所定の領域を照明し、
前記撮像部は、前記所定の領域からの拡散反射光を受光することを特徴とする請求項１に記載の変位計。
【請求項８】
前記演算部は、前記第１の画像と前記第２の画像との間の相互相関関数を用いて前記変位量を算出することを特徴とする請求項１に記載の変位計。
【請求項９】
前記演算部は、
前記第１の画像における輝度分布を光電変換することで第１の信号を取得し、
前記第２の画像における輝度分布を光電変換することで第２の信号を取得し、
前記第１の信号と前記第２の信号との間の前記相互相関関数の極値を算出することで前記変位量を算出することを特徴とする請求項８に記載の変位計。
【請求項１０】
前記撮像部は、一次元方向に配列されている複数の画素を有する撮像素子を含み、
前記光学素子による前記物体の像の回転軸及び前記複数の画素の配列方向に平行な第２の平面内において前記照明部の光軸と前記撮像部の光軸とは、互いに非平行であることを特徴とする請求項１に記載の変位計。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体の変位量を計測する変位計に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、物体の変位の前後それぞれにおいて当該物体にレーザー光を照射することで生成される当該物体からの光を受光することで当該物体の変位量を非接触で計測する変位計が知られている。
特許文献１は、所定の方向に配列された複数の画素から形成される一次元イメージセンサを用いて、物体の当該所定の方向における変位量を計測する変位計を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開平３－２３５００７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されている変位計では、一次元イメージセンサにおける複数の画素の配列方向に対して角度θを成す所定の方向において物体の変位が生じる場合には、当該物体の当該所定の方向における変位量のｃｏｓθ倍の変位量が計測される。
すなわち、物体の変位の方向と一次元イメージセンサにおける複数の画素の配列方向とが互いに直交している場合には、当該一次元イメージセンサにおいて当該物体の変位量を計測することができなくなる。
【０００５】
従って特許文献１に開示されている変位計において物体の変位量を正確に計測するためには、筐体の姿勢を変化させることで当該筐体に収納されている一次元イメージセンサにおける複数の画素の配列方向と当該物体の変位の方向とを互いに合わせる必要がある。そのため、計測処理が複雑化してしまう。
そこで本発明は、物体の計測される変位の方向を簡易に変更することができる変位計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】
【０００６】
本発明に係る変位計は、物体に照明光を入射させることで物体を照明する照明部と、物体の像を回転させるように物体からの第１の光を導光する光学素子を含み、光学素子を介した第１の光を受光することで物体の画像を撮像する撮像部と、撮像部によって第１の時刻において撮像された第１の画像と第２の時刻において撮像された第２の画像とから第１の時刻と第２の時刻との間の物体の変位量を算出する演算部とを備え、光学素子は、照明部から入射した少なくとも一部の照明光を物体に導光することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、物体の計測される変位の方向を簡易に変更することができる変位計を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
第一実施形態に係る変位計の一部模式的ＹＺ断面内投影図。
第一実施形態に係る変位計に設けられているイメージローテータの斜視図。
第一実施形態に係る変位計の一部模式的ＹＺ断面内投影図。
第二実施形態に係る変位計の一部模式的斜視図及び物体の計測される変位の方向が変化する様子を示した図。
第三実施形態に係る変位計の模式的斜視図。
第一実施形態に係る変位計及び第四実施形態に係る変位計それぞれの一部模式的ＹＺ断面内投影図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本実施形態に係る変位計を添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお以下に示す図面は、本実施形態を容易に理解できるようにするために実際とは異なる縮尺で描かれている場合がある。
また以下では、ラインセンサ６において複数の光電変換素子が配列する方向をＹ方向（第２の方向）、Ｙ方向に垂直且つ受光光学系の光軸に平行な方向をＺ方向（第１の方向）、当該Ｙ方向及び当該Ｚ方向に垂直な方向をＸ方向と定義する。
【００１０】
［第一実施形態］
従来、物体の変位の前後それぞれにおいて当該物体にレーザー光を照射することでスペックル分布を取得し、当該それぞれのスペックル分布を光電変換し取得される信号間の相互相関関数の極値を算出することで当該物体の変位量を取得する変位計が知られている。
またそのような変位計においては、所定の方向に配列された複数の画素から形成される一次元イメージセンサを用いて、物体の当該所定の方向における変位量を精度良く計測するものが知られている。
（【００１１】以降は省略されています）

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