JPH0231102A - 光による寸法測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （ａ）発明の技術分野 この発明は、光ファイバの線径測定などに使用する寸法
測定装置に関するものであり、さらに詳しくいえば、被
測定物に平行走査光を照射し、被測定物によって生ずる
影を光検出器で検出することにより、被測定物の寸法を
測定する装置についてのものである。

（ｂ）従来技術と問題点 次に、第２図を参照して従来技術の寸法測定装置を説明
する。

第２図の１は光源、２はスキャナ、３と４はレンズ、５
は被測定物、６は受光素子、７はエツジ検出器である。

被測定物５は、例えば線径が１２５ミクロンの光ファイ
バなどである。第２図は光ファイバを紙面に垂直方向に
置いた状態を示したもので、光ファイバの断面が図示さ
れている。

また、１１はビームスプリッタ、１２はレンズ、１３は
基準スリット、１４は受光素子、１５は基準クロック発
生器、１６は計数器、１７は演算器、１８は表示器であ
る。

第２図の３〜７は第１の測定系を構成し、１１〜１４は
第２の測定系を構成する。

光源１からの光はスキャナ２により走査され、レンズ３
で平行走査光になる。

レンズ３とレンズ４の間に配置された被測定物５は平行
走査光で照射され、被測定物５の影は受光素子６からエ
ツジ検出器７で検出される。

一方、ビームスプリッタ１１で分岐された平行走査光の
一部は基準スリット１３を照射し、レンズ１２・受光素
子１４を介してスリットパルスを発生する。

基準クロック発生器１５の出力は、エツジ検出器７の出
力と受光素子１４の出力とともに計数器１６に入る。

なお、第２図のような寸法測定装置は、実開昭ｆｌｉｔ
−１２３９１２号公報にも記載されている。

次に、第２図のタイムチャートを第３図に示す。

第３図（ア）は受光素子１４の出力波形図である。

これにより、基準スリット１３のスリット位置に対応す
るスリットパルスが得られる。

第３図（イ）は基準クロック発生器１５の出力波形図で
あり、第３図（つ）はエツジ検出器７の出力波形図であ
る。

第３図（つ）の２１は被測定物５による影信号の始端で
あり、２２は影信号の終端である。

始端２１から終端２２までは、被測定物５の外径寸法に
対応する。

第３図（１）の位置２３から位ｆｉ２４までは、始端２
１の部分におけるスリットパルス１周期分に対応する基
準クロックの波形図である。

第３図（オ）の位置２５から位置２６までは、終端２２
の部分におけるスリット、パルス１周期分に対応する基
準クロックの波形図である。

第３図（＊）は第３図（１）の位置２３から始端２１に
対応する位置２７までの基準クロックの波形図であり、
第３図（キ）は第３図（オ）の位置２５から終端２２に
対応する位置２８までの基準クロックの波形図である。

位置２３と位置２５は基準スリット１３から既知であり
、また第３図（１）と第３図（オ）のパルス数を計数す
ることにより、被測定物５の寸法を求めることができる
。

したがって、第３図（力）と第３図（キ）のパルス数か
ら第３図（つ）の始端２１と終端２２の位置を求めるこ
とができ、差を求めることにより、［１１定物５の外径
寸法を求めることができる。

これらの計数と演算は、計数器１６と演算器１７で処理
される。

第２図の寸法測定装置によれば、ピッチ間隔が既知の基
準スリット１３を採用し、各スリット間のパルス数を計
数しながら被測定物５によって生ずる影信号の始端と終
端の位置を算出するので、スキャナ２の直線性が悪い場
合でも被測定物５の寸法を測定することができる。

しかし、第２図の従来装置では、第２図の３〜７で構成
される第１の測定系と、１１〜１４で構成される第２測
定系がそれぞれ外部温度の変化等で機械的に変化するの
で、測定結果が時間によって変わってしまうという問題
がある。

（ｃ）発明の目的 この発明は、ｖＬ１１定物と同質同形の基準マスタを測
定系に挿入して被測定物と基準マスタの寸法を測定し、
基準マスタの測定値変化分を被測定物の測定結果に対し
て補正することにより、測定結果が周囲条件で変わらな
いようにする寸法測定装置の提供を目的とする。

（ｄ）発明の実施例 次に、この発明による実施例の構成図を第１図に示す。

第１図の８は基準マスタであり、その他の部分は第２図
と同じものである。

第１図の基準マスタ８は材質と線径がＶｉ瀾定物５とほ
ぼ同じものを使用し、レンズ３とレンズ４の間に配置す
る。

この場合、被測定物５と基準マスタ８が互いに他の影に
ならないように並列に配置する。

次に第１図の作用を第４図を参照して説明する。

第４図は線径１２５ミクロンの光ファイバの線径測定デ
ータである。

第４図の横軸は時間であり、縦軸は測定偏差である。

第４図（ア）は被−１定物５の偏差データであり、第４
図（イ）は基準マスタ８の偏差データである。

すなわち、第４図（ア）と第４図（イ）は時間Ｔが「０
」のときの測定値を基準として、時間の経過とともに、
その偏差分をグラフ化したものである。

偏差の最大値は約０．５ミクロンになっている。

第４図（ア）と第４図（イ）のような偏差は、被測定物
５や基準マスタ８の熱膨張または収縮などによる場合も
あるが、大部分は第１図の３〜７で構成される第１の測
定系と１１〜１４で構成される第２の測定系の機械的歪
み、膨張、収縮によるものまたは光源の出力変動・ビー
ムの光強度重心の変動によるものである。

ところで、第４図（イ）の偏差は、第１の測定系と第２
の測定系の変動要素を含んだデータと考えることができ
、またこの変動要素は測定位置が近い被測定物５にも同
じように作用していると考えることができる。

したがって、基準マスタ８の偏差を被測定物５の測定結
果から差し引くことにより、被測定物５の測定値に近い
ものを求めることができる。

第４図（つ）は、第４図（ア）から第４図（イ）を弓い
たデータであり、偏差の最大値は約０．１！クロンにな
っている。

第１図では、被測定物５の近くに基準マスタ８を配置し
ているので、被測定物５の配置替え作業に手間がかかり
、被測定物５が基準マスタ８に接触するなどの事故が起
きることがある。

このような問題をなくすための他の実施例を第５図と第
６図に示す。

第５図は、第１図のレンズ３−４の第１の光学系で構成
した第１の平行走査光からレンズ３１・３２の第２の光
学系で第２の平行走査光を作り、基準マスタ８を第２の
平行走査光の中に配置したものである。

第１図の基準マスタ８と第５図の基準マスタ８の光学的
特性を一致させるためには、−例として次のような処置
をする。

レンズ４とレンズ３１は焦点距離、レンズ口径、種類等
が同じものを使い、レンズ４とし／ズ３１の焦点距離に
相当するポイント３３を基準にしてＬ２　＝Ｌ３　、Ｌ
ｌ　：Ｌ４の条件を満たすようにレンズ４、レンズ３１
、被測定物５および基準マスタ８の相互の位置を決める
。

これらの相互関係は、第５図に図示しであるとおり、レ
ンズ４とレンズ３１の中心に対して対照の関係になって
いる。

第６図は、第１図の平行走査光からビームスプリッタ４
１ルンズ４２、受光素子４３で第２の平行走査光を構成
し、基準マスタ８を第２の平行走査光の中に配置したも
のである。

第１図の基準マスタ８と第６図の基準マスタ８の光学的
特性を一致させるためには、−例として次のような処置
をする。

レンズ４とレンズ４２は焦点距離、レンズ口径、種類等
の同じものを使い、受光素子６と受光素子４３も同じ特
性のものを使用する。

次に、第６図の主要部の配置関係説明図を第７図に示す
。

ビームスプリッタ４１の光軸上のポイント４５を基準と
してＬ　Ｉｌ＝　Ｌ　＋３、Ｌ　１２＝　Ｌシ４の条件
を満たすようにビームスプリッタ４１、レンズ４、レン
ズ４２、被測定物５および基準マスタ８の相互の位置を
決める。

これらの相互関係は、第７図に示すとおり、ビームスプ
リッタ４１から被測定物５までの距離と基準マスタ８ま
での距離が同じであり、ビームスプリッタ４１からレン
ズ４までの距離とレンズ４３までの距離が同じ関係にな
っている。

第５図や第６図のようにすれば、基準マスタ８の位置を
変えても、第１図と同じ効果が得られる。

（ｅ１発明の効果 この発明によれば、被測定物と基準マスタを測定用平行
走査光の中に配置し、被測定物の偏差データから基準マ
スタの偏差データを引き、被測定物の測定値を求めてい
るので、周囲条件の変動を補正した測定値が得られ、長
期的に安定した測定結果が得られる。

また、被測定物と基準マスタを別々の平行走査光の中に
配置することにより、被測定物と基準マスタの関係が独
立となり、被測定物の交換作業が容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による実施例の構成図、第２図は従来
技術による寸法測定装置の構成図、第３図は第２図のタ
イムチャート、第４図は第１図の作用説明図、・第５図
と第６図はこの発明による他の実施例の構成図、第７図
は第６図の主要部の配置関係説明図である。 １・・・・・・光源、２・・・・・・スキャナ、３・４
・・・・・・レンズ、５・・・・・・被測定物、６・・
・・・・受光素子、７・・・・・・エツジ検出器、８・
・・・・・基準マスタ、１１・・・・・・ビームスプリ
ッタ、１２・・・・・・レンズ、１３・・・・・・基準
スリット、１４・・・・・・受光素子、１５・・・・・
・基準クロック発生器、１６・・・・・・計数器、１７
・・・・・・演算器、１８・・・・・・表示器、３１・
３２・・・・・・レンズ、４１・・・・・・ビームスプ
リフタ、４２・・・・・・レンズ、４３・・・・・・受
光素子、４４・・・・・・レンズ。 代理人　　弁理士　　小　俣　欽　司 簗 図 第 図 第 図 （ア） 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被測定物に平行走査光を照射し、被測定物によって
   生ずる影を光検出器で検出することにより、前記被測定
   物の寸法を測定する装置において、 前記被測定物と同質同形の基準マスタを前 記平行走査光に対し、互いに影にならない関係で並列に
   配置し、 前記被測定物の外径寸法と前記基準マスタ の外径寸法を測定し、前記基準マスタの偏差データを前
   記被測定物の偏差データから引くことを特徴とする光に
   よる寸法測定装置。 ２、第１の光学系で構成した第１の平行走査光を被測定
   物に照射し、第１の平行走査光から第２の光学系で構成
   した第２の平行走査光を前記被測定物と同質同形の基準
   マスタに照射し、 前記被測定物と前記基準マスタによって生 ずる影を光検出器で検出することにより、前記被測定物
   の外径寸法と前記基準マスタの外径寸法を測定し、前記
   基準マスタの偏差データを前記被測定物の偏差データか
   ら引くことを特徴とする光による寸法測定装置。 ３、第１の光学系で構成した第１の平行走査光を被測定
   物に照射し、第１の平行走査光からビームスプリッタで
   分岐して構成した第２の平行走査光を前記被測定物と同
   質同形の基準マスタに照射し、 前記被測定物によって生ずる影を第１の光 検出器で検出することにより前記被測定物の外径寸法を
   測定し、前記基準マスタによって生ずる影を第２の光検
   出器で検出することにより前記基準マスタの外径寸法を
   測定し、前記基準マスタの偏差データを前記被測定物の
   偏差データから引くことを特徴とする光による寸法測定
   装置。