JPH0252207A

JPH0252207A - 物体の厚み測定方法

Info

Publication number: JPH0252207A
Application number: JP20336388A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Hashimoto; 橋本　伸男; Kunioki Suzuki; 鈴木　国興; Teruaki Saijo; 西城　照章
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1988-08-16
Filing date: 1988-08-16
Publication date: 1990-02-21

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】（産業上の利用分野）この発明は、水中にある物体の厚みを、超音波によって
非接触、非破壊で精度よく測定する方法に関するもので
ある。

（従来の技術およびその解決すべき課題）ラフ１−コン
タクトレンズ（以下、本明細書において「レンズ」とい
う）のように親水性軟質物質で、かつ、濡れた状態で使
用される物質の厚みは、その物質の使用状態に返り、し
た状態で測定する必要がある。従来、レンズの形状は、
水中より取り出し切断してその縦断面を投影機で拡大し
て測定するか、水中に浸漬させたまま光学機械で４（す
定する方法が採用されていた。

前者の、水中から取り出して４（す定する方法は、レン
ズを切断してしまうため、そのレンズは商品にはなり得
ないという問題があり、さらに、水分がレンズから蒸発
してレンズが変形するので、正確な測定ができない。さ
らに、この方法は、切断や測定作業を人手によるため、
個人差による測定誤差が大きいという問題がある。

方、後者の、水中で光学機械により測定する方法として
は、特開昭５２−７０８４９号公報に開示されるものが
知られている。この方法は、水槽内の、所定の有効径を
有するレンズ台に、レンズをその凸面を上にして載置し
、水槽の側壁に設けた窓から、観察用光学系により、レ
ンズの凸面側の頂点を観察しながら焦点板を移動してそ
れに刻まれた目盛Ａをレンズの凸面側頂点に合致させ、
次いで、測定子によりレンズをレンズ台から持ちトげて
移動させて、焦点板の目盛Ｂに凸面側頂点を合致させ、
このときの測定子の移動距離からレンズの厚めを求める
ものである。この方法は、水中で測定するので、レンズ
を変形さゼるごとはないが、限られた情報（レンズ台の
有効径、焦点板の目盛へＢ間の距離、および測定子の移
動距離の３つのデータ）を利用するのでレンズの全体に
ついての厚みを測定することはできない。

また、超音波を被測定物物に照射し、被測定物表面から
の反射波の反射信号と被測定物を乗せている基体表面か
らの反射波の反射信号との時間差を利用して被測定物の
厚みを測定するもの、超音波を被測定物に臨界角で入射
させ、入射エネルギにより被測定物表面を伝播する弾性
表面波から漏洩して生しる反射波の減衰の程度から被測
定物の厚みを測定する方法（例えば、特開昭６０−１２
０２０４号公報）等が知られているが、これらはいずれ
も超音波トランスジューサが被測定物に対して所定の位
置に固定され、被測定物の一点の厚み情報しか得ること
ができず、被測定物の厚み分布を得ることが出来なかっ
た。

本発明は、かかる課題を解決するためになされたもので
、レンズのような軟質の物体や、これに限らず水中にあ
る物体厚み、および厚み分布を非接触、非破壊で正確に
測定することが出来る、物体の厚み測定方法を提供する
ことを目的とする。

（課題を解決する手段）上述の目的を達成するために本発明によれば、水中の所
定位置に被測定物を設置し、この被測定物を臨み、かつ
所定の回転中心から等距離にある円弧上を超音波１−ラ
ンスジューサを移動させ、前記円弧上の各測定点毎に前
記超音波トランスシュザから前記回転中心に向けて超音
波を発射し、前記被測定物の表面および裏面での反射波
を前記超音波トランスジューサで受信することにより各
前記測定点での前記被測定物の表面および裏面位置座標
を求め、その表面および裏面位置座標に基づき前記被測
定物の厚みを求めることを特徴とする、物体の厚み測定
方法が提供される。

本発明方法は、超音波トランスジューサに向かって凸お
よび凹のいずれの表面を有する物体にも適用でき、凸の
表面を有する被測定物は前記回転中心と超音波トランス
ジューサとの間に配置し、凹の表面を有する被測定物は
前記回転中心に関して超音波Ｉ・ランスジューサとは反
対側に配置することが望ましい。

（作用）所定回転中心から等距離にある円弧上の各測定点から上
記回転中心に向けて発射させた超音波は、水中を伝播し
て、被測定物の、超音波トランスジューサと対向する表
面に達し、その表面で反射すると共に被測定物の内部に
入射する。被測定物内部に入射し、伝播する超音波は、
被測定物の裏面で反射して超音波トランスジューサに戻
る。超音波トランスジューサより超音波が発射された時
点から被測定物の表面で反射した超音波が超音波トラン
スジューサにより受信される時点間の時間差、および超
音波トランスジューサより超音波が発射された時点から
被測定物の裏面で反射した超音波が超音波トランスジュ
ーサにより受信される時点間の時間差から、超音波トラ
ンスジューサと被測定物の表面との間の距離、および超
音波トランスジューサと被測定物の裏面との間の距離を
それぞれ求めることができる。超音波トランスジューサ
と回転中心間の距離を予め求めておけば、これらの距離
から超音波トランスジューサと回転中心を結ぶ直線が被
測定物の表面および裏面と交わる各点の位置座標が検出
できる。そこ−乙超音波］・ランスジューサを移動させ
て被測定物の表面および裏面の各位置座標を順次検出す
ると、検出したこれらの位置座標に基づき被測定物の厚
みが演算可能となる。

（実施例）まず、本発明方法による物体のＩＩ　＝７を測定原理を
第１図および第２図を参照して、水中にあるレンズの厚
みを測定するものを例に説明する。第１図において、超
音波トランスジューサ（以下ごれを１超音波Ｔｔ）Ｊと
いう）１は、点Ｏを回転中心として、円弧５上をパルス
モータ等の駆動装置により測定点間を間歇的に移動可能
であり、所定の微小測定角度（走査角度）βを移動する
毎に超音波ＴＤ１から超音波パルス１ｂが回転中心０に
向けて発射される。被渭１定物であるレンズ３は、その
凸形状をなす対向面（超音波ＴＤＩに対向する表面）３
ａを超音波ＴＤＩに向け、超音波ＴＩ〕１と回転中心０
間に、より具体的にはレンズ３の対向面３ａの曲率（フ
ロントカーブの曲率）中心が上述の回転中心Ｏに略合致
する位置（回転中心０の近傍位置）に配置される。従っ
て、超音波ＴＤＩは、レンズ３を臨み、超音波ＴＤＩと
回転中心０を結ぶ線が常にレンズ３の対向面３ａに略直
交することになる。超音波ＴＤＩとしては、収束型のも
のが好適に使用される。従って、超音波ＴＤＩは、超音
波ＴＤＩの超音波発射面と対向面３ａ間の距離が超音波
ＴＤＩの焦点距離に略等しくなる円弧５上に配設される
。なお、超音波ＴＤＩおよびレンズ３は、いずれも水中
に浸漬した状態で計測が行われる。

微小走査角度β毎に発射された超音波パルス１ｂは、レ
ンズ対向面３ａおよび裏面３ｂで反射され、反射波が超
音波ＴＤＩにより受信される。この時、超音波ＴＤＩの
超音波発射面と回転中心Ｏまでの距離をＲｏ、レンズ３
の厚み測定を開始するときの超音波ゴＤ１の位置、すな
わち、スタート位置Ｎｏにおりる超音波ＴＤＩと回転中
心０を結ぶ直線が基準水平軸Ｘとなす角度をα、超音波
ＴＤＩをスタート位置Ｎｏから計測位置Ｎまで微小走査
角度β宛移動させた回数をｎ、超音波ＴＤＩが超音波信
号を発射した時点から反射信号を受信するまでの間に超
音波ＴＤＩが受信した信号をサンプリングするパルスの
発生周期をＴ、超音波パルス１ｂが超音波ＴＤＩから発
射された時点からレンズ対向面３ａで反射し、水中を戻
って超音波ゴＤ１により受信される時点までの時間をｔ
、超音波パルスｌｂがその発射時点からレンズ３の対向
面３ａに到達する時点間の、上述のサンプリングパルス
の発生数をＣｏ、水中の音速を■、計測位置Ｎにおいて
計測されるレンズ対向面３ａの位置座標を（χ、ｙ）、
レンズ対向面３ａの位置座標（Ｘ、ｙ）と回転中心０間
の距離をＲ１とすると、Ｘおよびｙは以下に示す式（１
）および（２）により求められる。

ｘ　＝　Ｒ］、　Ｘｃｏｓ（βＸｎ　＋ａ＞　　　　　
−−（１）ｙ　−ＲＩ　Ｘ５ｉｎ（βＸｎ　＋ａ＞　　
　　　−−（２）ここに、Ｒ１−Ｒｏ−ＶＸＬ／２　　　　　　　　−（３）−Ｒ
ｏ−ＶＸＣｏＸＴ　　　　　　　　・・・・・（４）上
式（１）〜（４）において、Ｔ　、Ｒｏ　、Ｖ　＋　α
、およびβは、いずれも予め測定ないしは測定可能な値
であるから、ｎおよびＣｏを与えるとレンズ対向面３ａ
の位置座標（ｘ、ｙ）を求めることが出来る。そして、
超音波ＴＤＩをスタート位置Ｎｏから計測終了位置Ｎ２
まで走査して各計測位置におけるレンズ対向面３ａの位
置座標（ｘ、ｙ）を求めると、レンズ３の対向面形状が
測定できる。

水中にあるレンズのように、音響インピーダンスが水と
レンズ対向面間およびレンズ裏面と水量で大きく変化す
る場合には、超音波パルスはレンズ対向面のめならず裏
面からも反射し、この反射信号も超音波ＴＤ１により受
信することが出来る。

この裏面から反射する超音波パルスを検出することによ
り、以下の演算式により裏面３ｂの位置座標（χ２．）
’ｚ）を求めることが出来る。この場合、レンズ３内を
伝播する超音波の音速を■２、レンズ対向面３ａと裏面
３ｂで反射した超音波パルス信号の受信時間差をｔ２、
レンズ裏面３ｂの位置座標（ｘｚ、ｙ２）と回転中心０
間の距離を特徴とする特許Ｘ２およびｙ２は以下に示す
弐（５）ないしく７）により求められる。

Ｘ２　＝Ｒ２Ｘｃｏｓ（β×ｎ＋α）・・・・・・（５
）Ｙ　２　＝　Ｒ２Ｘ５ｉｎ（ＲＸｎ　十α）　　　　
−”４６）Ｒ２＝Ｒｏ　　（ＶＸＬ／２　＋ＶｚＸｔ２
／２）　　　・”−（７）そして、超音波ＴＤＩのスタ
ート位ｉＮｏから計測終了位置Ｎ２までの各計測位置に
おけるレンズ裏面３ｂの位置座標（ｘｚ、ｙ２）を求め
る。

次に、上述のようにして求めた位置データを用いて、厚
さおよびその分布、並びにレンズを球体の一部と考えた
場合のヘースカーブの曲率半径の各算出方法を説明する
。

今、レンズ３の裏面３ｂの形状が球面であると仮定し、
上述のようにしで求めた任意の測定データから図のよう
に裏面３ｂ上のＡ、Ｂ、Ｃの３点の位置データを取り出
し、これらの位置座標を（ＸａＹａ）、（ｘｂ、ｙｂ）
、（Ｘｃ、Ｙｃ）とすると、これらの位置データから、
距離ＢＣ（＝ａ）、距離ＡＣ（−ｂ）、距離ΔＢ（−ｃ
）は既知なる値であるから、値ａ、ｂ、ｃから曲率半径
Ｒ３が次式（８）により求められる。

Ｒ３＝ａｂｃ　　／　　（（ａ＋ｂ＋ｃ）（ａ−ｂ＋ｃ
）（ｂ４ｃｍａ）（ｂ−ｃ十ａ）ｌ　　””・・・・・
・（８）また、この裏面３ｂのベースカーブ上の任意の位置座標
（Ｘ、Ｙ）は次の一般式（９）で与えられる。

（Ｘ−ａ、）２＋　（Ｙ−ｂ、）２＝Ｒ３”　”””（
９１ここに、ａｌ＋１ｌ１１　はヘースカーブの曲率中
心Ｏの座標である。裏面３ｂの位置データから任意の２
点を選んでそれぞれを式（９）のＸ、Ｙに代入すると、
曲率中心０１の位置座標（ａｔ、ｂ＋）を求めることが
できる。このとき、例えば中心０１　と点Ｂとを結ぶ延
長線が対向面３ａと交わる点をＤとし、点りの位置座標
（Ｘｄ、Ｙｄ）を求める。そして、点Ｂおよび点りの座
標データから距離ＢＤを演算するとレンズ３の厚みが求
められる。このような厚みの演算をレンズ３の一端から
他端に亘り所定の間隔で行うと厚み分布が得られる。さ
らに、式（８）から得られる曲率半径Ｒ３はヘースカー
ブの曲率の測定になる。

レンズを、その凹形状の面を対向面として超音波ＴＤに
向けて配置し、そのレンズの厚のを測定する場合には、
第３図に示す方法によるのが好ましい。第３図において
も、第１図と同一の要素には同じ符号ないしは記号を付
しである。

第３図に示す方法によりレンズの厚みを測定する場合、
レンズ３は、超音波ｉ”　Ｄの回転中心Ｏに関して超音
波ＴＤと反対側に配置される。すなわち、レンズ３の対
向面（凹形状の面）３ａ゛を超音波ＴＤＩに向け、且つ
、超音波ＴＤＩの回転中心Ｏに関して超音波ＴＤＩと反
対側の位置、より具体的には対向面３ａ’の曲率（ヘー
スカーブの曲率）中心が上述の回転中心○に略合致する
位置（回転中心０の近傍位置）に配置される。従って、
超音波ＴＤＩはレンズ３を臨め、超音波ＴＤＩと回転中
心Ｏを結ぶ線が常にレンズ３の対向面３ａ’に略直交す
ることになる。

この場合にもレンズ対向面３ａ“の位置座標＜ｘ、ｙ）
と回転中心０間の距離をＲ１とすると、χおよびｙは式
（１）および（２）と同じ弐により求められる。ただし
、Ｒ１は次式００）により求める。

Ｒ１＝　Ｖ　×１．　／　２−　Ｒ。

−ＶＸＣｏ　ＸＴ−Ｒｏ　　　　　　　　・−・・ＯＯ
）レンズ裏面３ｂ’の位置座標（Ｘ２．）’２）と回転
中心０間の距離をＲ２とすると、ｘ２およびｙ２は式（
５）ないしく７）と同じ式により求められる。ただし、
Ｒ２は次式（１１）により求める。

Ｒ２−（ＶＸｔ／２＋ＶｚＸｔ２／２）　　Ｒｏ　　・
”−（Ｉｔ）なお、第１図および第３図は水中にある物
体の形状を計測する場合の一般的な好ましい態様を示す
ものであるが、本発明方法は、例えば、超音波ＴＤとそ
の回転中心間に、超音波ＴＤに向けて凹形状の対向面を
存する物体の厚みを計測する場合にでも適用が可能な場
合がある。この場合、被測定物が、超音波ＴＤと回転中
心とを結ぶ線に対して、超音波パルスの、被測定物の対
向面および裏面で反射する方向が所定の角度範囲（例え
ば、±１０°）であるような形状であれば測定可能であ
る。もっとも、測定可能な被測定物の形状は、使用する
超音波ＴＤの性能や反射してくる超音波パルスを検出す
る回路能力に依って影響される。

第４図は、超音波ＴＤと回転中心とを結ぶ線に対して、
被測定物の対向面および裏面で超音波の反射する方向が
上述の所定の角度範囲を外れている場合にでも、被測定
物の厚み測定を可能にする方法を説明するもので、例え
ばレンズ３のエツジ部３ｃの厚み測定に適用される。

超音波ＴＤＩを回転中心Ｏの回りに半径Ｒｏの円弧５上
を移動させたとき、第４図の仮想線で示すように超音波
ＴＤＩの超音波発射面が當に回転中心Ｏに向かっている
ため、図に示ずようなレンズ３のエツジ部３ｃの対向面
３ｄの厚みを測定する場合には、超音波ＴＤＩの中心Ｃ
ＴＤから発射された超音波パルスは対向面３ｄの点Ｅで
反射して図示Ｆ方向に向かい、反射波が超音波ＴＤＩの
中心ＣＴＤに向かわないために、超音波ＴＤＩが受信す
る反射波強度が小さく厚み測定ができなくなる。

そごで、エツジ部対向面３ｄに超音波ＴＤＩの音軸が垂
直に交わるように、中心ＣＴＤを中心に超音波ＴＤＩを
角度ｊだり回動させると、超音波ＴＤＩから発射された
超音波パルスは対向面３ｄ上の点Ｇで反射し、同し経路
を逆に辿って超音波ＴＤＩに戻ることができる。実際に
は、超音波ＴＤＩから超音波パルスを連続して発射させ
ながら超音波ＴＤＩを点ＣＴＤ回りに回動させ、反射波
強度が最大あるいは超音波パルスの伝播時間（超音波パ
ルスを発射した時点から反射波を受信するまでの時間）
が最小となるような角度ｊを見つけ出せばよい。このと
きの点Ｇの位置座標（Ｘ、Ｙ）は以下の式（１１）ない
し式圓から求めることができる。

χ−ｒＸｃｏｓ（Ｋ＋Ｐ）　　　　　　　・・・−・−
（ＩＩ）Ｙ　＝　ｒ　Ｘ５ｉｎ（Ｋ　＋　Ｐ　）　　　
　　　　−−０２１ｒ　＝　ｒ　、　　Ｘ５ｉｎ　ｊ　
　／　ｓｉｎ　ｋ　　　　　　　　・−・・Ｑ４）ここ
に、Ｐは超音波ＴＤＩの中心ＣＴＤと回転中心０を結ぶ
線と基準線（Ｘ軸）とがなず角度、Ｋは中心ＣＴＤと回
転中心Ｏを結ぶ線と、点Ｇと回転中心Ｏを結ぶ線とがな
す角度、ｒｌは超音波′「Ｄｌにより測定され、中心Ｃ
ＴＤと点０間の距離である。

なお、レンズの厚みの測定では±１０μｍ以下の測定精
度が要求されるので、使用する超音波ＴＤＩとしては周
波数３０ＭＨｚ以上の超音波を発生させることができる
ものが要求される。この要求を満足させるためには、例
えば高分子圧電膜を備えた超音波ＴＤの使用が好適であ
る。また、分解能は反射波の半波長相当がほぼ限界であ
り、この分解能を実現させるには反射波の半波長相当距
離を伝播するに要する時間より短いサンプリング間隔で
サンプリングする必要があり、結局、反射波を少なくと
も６０ＭＩＩｚ程度のサンプリング周波数でサンプリン
グする必要がある。

第５図ないし第１２図は本発明方法が適用された測定装
置の構成を示し、この測定装置は、超音波ＴＤＩを支持
し、回転中心軸２から所定距離にある円弧上を超音波Ｔ
ＤＩを移動させるトラバース装置１０、被測定物を支持
し、被測定物の設置位置を割り出す被測定物支持装置２
０、水槽３０、超音波ＴＤＩの超音波発射面と回転中心
軸２間の距離Ｒｏを測定するＲｏ測定装置４０等を備え
て構成され、これらは基台５０に載置固定されている。

まず、トラバース装置１０の構成を説明すると、水槽３
０内に、その後面壁の中央位置に略密着して円板１１が
配置されており、円板１１の裏面（水槽３０の後面壁と
対向する面）中心位置に垂直にこれと一体的に形成され
る回転軸（走査軸）１１ａが、水槽３０の後面壁を液密
に、かつ、回動自在に貫通して、水槽３０より外方に突
出している。

円板１１は回転軸１１ａの軸線を回転中心軸２としてこ
の軸回りに回動可能である。円板１１の表面（後述する
被測定物に対向する面）の直径方向全域に亘って所定幅
の溝１１ｂが形成されている。

この溝１１ｂに、スライダ１２が嵌装される。円板１１
の上述の回転中心軸２と同心に、後述するＲｏ測定治具
７４を嵌合固定する円筒状ポスｌｌｄが、スライダ１２
の下部において円板１１に取り付けられている。

スライダ１２は溝１１ｂに沿って摺動自在に支持されて
おり、ＲＯＪ整ねじ１４によって上述の回転中心軸２に
対する距離Ｒｏが調整される。Ｒ。

調整ねじ１４によって調整される距離ＲｏはＲ。

測定装置４０によって読み取られる。

すなわち、Ｒｏ測定装置４０は、基台５０に立設され、
回動自在かつ昇降可能なロッド４１ａを備えた昇降装置
４１と、ダイヤルゲージ４２と、一端が昇降装置４１の
ロッド４１ａに固設され、他端がダイヤルゲージ４２の
下端を支持し、略水平方向に延びるアーム４３とを備え
て構成される。

固定ねじ１ｌｌｂを緩めて調整ねし４１ｃを回動させる
と昇降装置４１のロッド４１ａが」−下方向に伸縮し、
ダイヤルゲージ４２を適宜の高さに移動させることがで
きる。そして、アーム４３を回動させてダイヤルゲージ
４２の測子４２ａをトラハス装置１０の直立させたスラ
イダ１２の上端面に当接させた後、上述のＲＯ１ｆｔｄ
整ねし１４によってスライダ１２を上下させるとスライ
ダ１２の相対移動量を測定することができる。これによ
り、超音波ＴＤＩの後述する距離Ｒｏが測定される。

なお、ダイヤルゲージ４２の不使用時にはアーム４３を
トラバース装置１０と離反する方向に回動させてダイヤ
ルゲージ４２をトラバース装置１０と干渉しない位置に
移動させておく。

スライダ１２には揺動板１３がピン軸１３ａを介して揺
動自在に取り付けられている。揺動板１３の上端面はピ
ン軸］、　３　ａを中心とする円弧を成しており、その
上端面にウオームギア１３ｂが形成されている。そして
、調整ねし１６に刻設したウオーム１６ａが上記ウオー
ムギア１３ｂに噛合しており、この調整ねじ１６はスラ
イダ１２側に回転自在に支持されている。調整ねし１６
は、後述する超音波ＴＤＩのＴ角を調整するものであり
、調整ねし１６を螺進させることにより揺動板１３をピ
ン軸１３ａの回りに揺動させることができる。

揺動板１３には超音波ＴＤＩを取り付けるホルダ１５が
固着されており、このホルダ１５に超音波ＴＤＩを取り
付けたとき、超音波ＴＤＩの超音波パルスが」二連の回
転中心軸２に向かって発射されることになる。そして、
超音波ＴＤＩはリード線１ａを介して後述する制御装置
６０に電気的に接続され、リード線］ａは円板１１、回
転軸１１ａに埋め込まれて制御装置６０側に引き出され
る。

前記回転軸１１ａの突出端にはウオームギアｌｌｃが固
設され、パルスモータ１８の駆動軸に取り付けられたウ
オーム１８ａがウオームギアＩｌｃに噛合している。パ
ルスモータＩ８の回転はこのウオーム１８ａおよびウオ
ームギアｌｌｃにより所定の減速比で減速されて円板１
１に伝達される。

そして、円板１１の回動位置は回動基準位置検出装置１
９によって検出される。より具体的には、回動基準位置
検出装置１９は、ウオームギア１］、ｃの背面に固着さ
れた目盛板１９ａ、原点センサ１９ｂ等から構成され、
目盛板１９ａの所定位置には基準線１９ｃがマーキング
されている（第７図参照）。

一方、原点センサ１９ｂは目盛板１．９ａの後方に、基
台５０に立設された支持板１９ｄにより所定位置に支持
されている。原点センサ１９ｂが＋ＥＩ　盤板１９ａの
基準線１９ｃを検出したときの超音波ＴＤＩの回動角度
位置は、前述したスタート位置Ｎｏに対応しており、原
点センサ１９ｂが基準線１９（を検出するまでパルスモ
ータ１８を駆動することにより、超音波ＴＤＩをスター
ト位置Ｎｏに移動させることができる。支持板１９ｄに
はその中心を挟んで左右対称所定位置に左旋回リミット
センサ１９ｅおよび右旋回りミントセンサ］、　９　ｆ
が取り付けられており、これらのセンサ１９ｅ、１９ｆ
が前述の基準線１９ｃを検出したとき、パルスモータ１
８の作動を停止して円板１１、従って、超音波ＴＤＩが
許容回動範囲を超えて旋回することを防止している。な
お、原点センサ１９ｂ、左右のりミツトセンサ１９ｅ、
１９ｆは後述する制御装置６０に電気的に接続されてい
る。

次に、被測定物支持装置２０の構成を説明すると、装置
２０は、被測定物３の設置位置をＸ、　ＹＺ軸方向に微
調整するものである。すなわち、被測定物、例えばレン
ズ３はホルダ２１に支持されて水槽３０内に設置される
。そして、ホルダ２１は断面Ｉ−字状のブラケット２２
の水平部２２ａに載置固定され、ブラケット２２の垂直
壁部２２ｂは水槽３０の」二方に延び、その延出端がＹ
マイクロメータ２３を備えるＸ軸方向スライドステージ
２４の水槽側壁面に摺動可能に取り付けられている。す
なわち、Ｙマイクロメータ２３の微調整ねし部を回動さ
せるとブラケット２２はＸ軸方向スライドステージ２４
に対してＹ軸方向（上下方向、すなわち、前記回転中心
軸２に直交する方向）にのみ移動可能である。一方、Ｘ
軸方向スライドステージ２４は断面り字状のＸ軸方向ス
ライドステージ２６に摺動可能に取り付けられている。

このＸ軸方向スライドステージ２６はＸマイクロメータ
２５を備えており、このＸマイクロメータ２５の微調整
ねし部を回動させるとＸ軸方向スライドステージ２４は
Ｚ軸方向スライド′ステージ２６に対してＸ軸方向（第
５図において左右方向、すなわち、回転中心軸２と同し
方向）にのみ移動可能である。さらに、Ｘ軸方向スライ
ドステージ２６はＸマイクロメータ２７を備えたＸ軸方
向スライドステージ２８に摺動可能に取り付けられ、Ｘ
マイクロメータ２５の微調整ねし部を回動させるとＸ軸
方向スライドステージ２６はＸ軸方向スライドステージ
２８に対してＸ軸方向（Ｙ軸方向およびＸ軸方向のいず
れの方向にも直交する方向）にのみ移動可能である。Ｘ
軸方向スライドステージ２８は基台５０に立設される支
持台２９に載置固定されている。第５図から明らかなよ
うに、水槽３０内に配置されるブラケット２２は、Ｘ軸
方向スライドステージ２６を介して水槽３０外に配置さ
れるＸ軸方向スライドステージ２６．Ｘ軸方向スライド
ステージ２８および支持台２９に連絡している。

第８図および第９図はレンズ３を支持するホルダ２１の
詳細を示す。ホルダ２１は略円柱状をなし、その基端に
は回心状に環状鍔部２１ａが一体に形成さている。この
環状鍔部２１ａはホルダ２１をブラケット２２に安定よ
く載置するためのもので、ホルダ２１の底面中心位置に
下方に向けて突設させた小径の突起２１ｂを、ブラケッ
ト２２の水平部２２ａの所定位置に穿設した穴２２ｃに
嵌合さセることによりボルダ２１をブラケット２２の所
定位置に固定している。ホルダ２１の上端面にはレンズ
３より僅かに大径、かつ、深さｈｌの凹陥部２１ｃが形
成され、この凹陥部２１ｃと同心に、かつ、レンズ３よ
り小径の有底の穴２１ｅが穿設されている。この穴２１
ｅの底面２　］、　ｆは播鉢状に断面■形状を有してい
る。凹陥部２１ｃの深さｈｌはレンズ３が水槽３０内の
僅かな水の流れに対して浮き上がったり、移動すること
がない値に設定されている。また、穴２１ｅの底面２Ｌ
ｆを断面■形状に傾斜させることにより、超音波ＴＤ１
から発射され、レンズ３を透過して伝播し、ホルダ２１
で反射する反射波が散逸し、同し経路を逆に辿って超音
波ＴＤＬに戻らないようにされている。これにより被測
定物３からの形状情報だけが極力超音波ＴＤＩに受信さ
れるようになっている。

ボルダ２１の」二端面には中心を通り、凹陥部２］ｃの
深さｈｌよりｈ２だけ深く、溝幅Ｗの溝２１６が穴２１
ｅを横断して超音波Ｔ１．）１のトラバース方向（Ｘ軸
方向）に形成されている。溝２１６によってレンズ３の
ヘヘル部（エンジ部）の形状の測定を可能にする。また
、溝深さｈ２は、超音波ＴＤＩから発射された超音波パ
ルスがレンズ３の表面で反射する反射信号と、レンズ３
より下方の溝２１ｄの溝底で反射する反射信号とを分離
識別できるに充分な距離だけ確保される値に設定され、
溝幅Ｗは収束された超音波パルスの収束径より大きけれ
ばよい。

レンズ３はホルダ２１に載置されるだけであるから、超
音波ＴＤＩを水中でトラバースさせたとき、水槽３０内
に水揺れが生し、この水揺れによってレンズ３がホルダ
２１から浮き上がったり移動することがないようにする
必要がある。第１０図は超音波ＴＤＩの移動による水揺
れの発生を極力防止するために水槽３０内に設置された
水揺れ防止板３１，３２．３３を示す。これらの水揺れ
防止板３］、３２．３３は水槽３０の横方向に略等間隔
に配置され、トラバース装置ＩＯや被測定物支持装置２
０のブラケット２２に干渉しない略り字形状の板体であ
る。そして、これらの防止板３１〜３３には水槽３０内
の水揺れを減衰させる多数の小孔３１ａ〜３３ａが穿設
されている。

第１１図は水面調整装置を示し、水面調整装置は本体側
の水槽３０の近傍に上下動可能に配置された第２の水槽
３５、この水槽３５を上下動させる昇降装置３８等によ
り構成される。水槽３５の槽底近傍にはボーｈ　３５　
ａが設＆ノられると共に、水槽３０の槽底近傍にもボー
ト３０ａが設けられ、これらのボー）３５ａ、３０ａを
可撓性のホース３６で連結し、水槽３０内と水槽３５内
とが連通されている。昇降装置３８は、多数のリンクか
らなるパンタグラフ式のもので、パンクグラフ３８ａの
上下のリンクの連節点３８ｂ、３８ｂ間の距離を調整ね
じ３８ｃで調整することにより、パンタグラフ３８ａを
伸縮させ、もって水槽３５を上下させる。水槽３５を上
方に移動さセると水槽３５の水４′はホース３６を介し
て水槽３０に流入し、水槽３０の水位が上昇する。逆に
、水槽３０の水位を下降させたい場合には水槽３５を下
方に移動させればよい。

このような水面調整装置を使用すれば本体水槽３０への
水の抜き差しが極めて容易になり、水が飛び散ったり、
水面が激しく揺動することなく簡単に水位の調節ができ
る。また、超音波ＴＤＩを常時水没させておくと、圧電
膜の剥離等の不都合が生し易く、超音波１゛Ｄ１の特性
劣化をもたらす。

従って、装置の不使用時には水面調整装置によりこまめ
に水槽３０の水位を下げて超音波ＴＤＩの水濡れを防止
すると超音波ＴＤＩの寿命を著しく延ばすことができる
。

第１２図は制御装置６０の概略構成を示し、制御装置６
０は、図示しない記憶装置に記憶された所定のプログラ
ムを実行することによって、詳細は後述するように、ト
ラバース装置１０の作動制御、超音波ＴＤＩによる超音
波パルス信号の発射および受信制御等を行うマイクロプ
ロセッサ６１、このマイクロプロセッサ６１にハスケー
ブル等で接続され、入出力データの授受を行うインター
フェイス部６２、このインターフェイス部６２に接続さ
れるサンプリングパンツアメモリ部６３およびパルスモ
ータ駆動部６５、サンプリングバッファアメモリ部６３に接続される超音波送受信部６４等で構
成されている。超音波送受信部６４には超音波ＴＤＩが
リード線１ａを介して接続され、パルスモータ駆動部６
５の出力側にはパルスモータ１８が接続されている。ま
た、インターフェイス部６２の入力側には前述した原点
センサ１９ｂ左旋回リミットセンサ１９ｅ，および右旋
回リミットセンサ１９ｆがそれぞれ接続され、マイクロ
プロセッサ６１には直接ＣＲＴ表示部６６が接続されて
いる。

このように構成される測定装置によりレンズ３の厚みが
以下の手順によって測定される。

レンズ３の厚みを測定するに当り、予め水中およびレン
ズ３内を超音波パルスが伝達する音速■および■２を測
定しておく必要がある。この音速■および■２の測定方
法を第１３図および第１４図を参照して説明する。

まず、トラバース装置１０のパルスモータ１８ヲ駆動し
て超音波ＴＤＩの音軸（超音波ＴＤＩから発射される超
音波パルスの進む方向）がＹ軸方向と同じ方向、すなわ
ち、Ｘ軸に対して超音波ＴＤＩを９０°回動した位置に
移動させる。そして、被測定物支持袋Ｗ２　０のブラケ
ット２２に基準ブロック７０を載置し、水面調整装置の
水槽３５を上方に移動させ、超音波ＴＤＩが完全に水没
するまで水槽３０に静かに水を満たす。この状態で超音
波ＴＤＩから超音波パルスを発射させ、この超音波パル
スの発射時点からブロック７０の基準面（超音波ＴＤＩ
と対向する面）７０ａで反射し超音波ＴＤＩにより受信
されるまでの伝播時間Ｌ１を測定する（第１３図（ａ）
）。次に、被測定物支持装置２０のＹマイクロメータ２
３の微調整ねし部を回動させて基準面７０ａを適当な距
離だけ移動させ、この時の移動距離ρ１をＹマイクロメ
ータ２３の目盛りから読み取っておく。再び超音波ＴＤ
Ｉから超音波パルスを発射して伝播時間ｔ２を計測する
（第１３図（ｂ））。そして、次式（Ａ１）から水の音
速■を演算する。

ｖ−ｌｐ＋　　１，／ｌ　ｔｌ　−ｔｚ　　ｌ／２・・
・・・・（ＡＩ）次に、被測定物であるレンズ３内を伝
播する超音波パルスの音速の測定にあたり、上述と同し
方法により、まず、被測定物を基準ブロック７ｏに載置
しない状態で超音波ＴＤＩより超音波パルスを発射して
伝播時間ｔ３を１測し、上述のようにして求めた水中の
音速Ｖから超音波ＴＤＩと基準面７０ａ間の距離ｐ、３
を演算する（第１４図（ａ）参照）。

ｌ　□　＝ＶＸ１．．／２　　　　　　　　　　　　・
旧・・（八２）次いで、厚み１〜３ｍｍ程度の、レンズ
３と同し材質の試験片７２を基準面７０ａの上に載置し
、超音波ＴＤＩから超音波パルスを発射して試験片７２
の超音波ＴＤＩに対向する面７２ａで反射する超音波パ
ルス信号の伝播時間Ｌ４、および試験片７２の裏面７２
ｂで反射する超音波パルス信号の伝播時間ｔ５をそれぞ
れ測定し、以下の弐（八３）〜（＾６）からレンズ内を
伝播する超音波の音速■２を演算する。

ρ　、　　−ＶＸＩ、４　／２　　　　　　　　　　　
　　　　　　・・・・・・（八３）ρ　５　＝ｎｚ　　
　　　ｌａ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
・・・・・・（八４）△ｔ５＝　　（ｔｓ　　−ｔ　　
４　）　　／２　　　　　　　　　　・　・・（八５）
Ｖｚ＝Ｎｓ／ΔＬ。

ここに、Δｔ５は厚み１５の試験片７２内を超音波パル
スが伝播するに要した時間である。

このように、被測定物内を伝播する超音波の音速を被測
定物に非接触で測定することができ、また、超音波パル
スの伝播時間を前述の高周波（例えば、６０ＭＩＩｚ）
のサンプリング周期で検出すれば、分解能がよ＜　（１
６ｎｓ程度）、高精度で被測定物の音速■を測定するこ
とができる。

なお、上ｊホの音速の測定において、基準面７０ａの移
動は上下方向いずれの方向であってもよい。

また、基準面７０ａを移動させる代わりに、超音波ＴＤ
Ｉを移動さ一ヒ、その移動量をダイヤルゲージ４２で測
定するようにしてもよい。

次に、超音波ＴＤＩの超音波発射面と回転中心線２間の
距離Ｒｏの測定方法を第１５図および第１６図を参照し
て説明する。

この場合にも、音速Ｖ、Ｖ２の測定の場合と同様に、ト
ラバース装置１０のパルスモータ１８を駆動して超音波
ＴＤＩの音軸がＹ軸方向と同し方向、すなわち、鉛直方
向下方の回転中心軸２に向かうように超音波ＴＤＩを移
動させておく。次に、トラバース装Ｆｒ、　１０の円板
１１の中心に取り付けたポスｌ’ｌｄにＲｏ測定治具７
４を取り付ける。

このＲｏ測定治具７４は、その半径Ｒ，（第１５図（ｂ
）参照）が極めて精度よく加工された円柱状の本体部７
４ａと、本体部７４ａの一端面に垂直に、これと一体に
突設させた嵌合部７４ｂとからなり、嵌合部７４ｂをボ
スｌｉｄの嵌合穴に嵌合させることにより本体部７４ａ
を前記回転中心軸２に同心に取り付けることができる。

Ｒｏ測定治具７４の上述の半径Ｒイは予めノギス等によ
り測定しておく。次いで、ＲＯ調整ねしＩ４を回動させ
て超音波ＴＤＩの超音波発射面をＲｏ測定治具７４の本
体部７４ａの側壁に密着さセる（第１５図（ａ）参照）
。そして、この状態でダイヤルゲージ４２の目盛りを記
録しておく。

次に、Ｒｏ調整ねじ１４を逆転させて超音波ＴＤＩを上
方の所望の測定位置に移動させ（第１　（ｉ図（２］）
参照）、このときのダイヤルゲージ４２の目盛りを記録
し、先に記録したダイヤルゲージ４２の目盛りと今回記
録した目盛りから超音波ＴＤＩとＲ。

測定治具７４間の距離Ｒ５（第１６図（ｂ）参照）を演
算する。かくして、距離Ｒｏは次式（Ｂ１）から求めら
れる。

Ｒｏ＝Ｒ４＋Ｒｓ　　　　　　　・・・・（旧）ごの方
法は、距離Ｒｏを簡易に求められる点で優れるが、トラ
バース装置１０の機構部の組立精度が距離Ｒ５に大きく
影響する他、Ｒｏ測定装置４０のダイヤルゲージ４２が
その組付上、上下方向（Ｙ軸方向）の距離しか測定でき
ないので、超音波ＴＤＩのトラバース方向に一箇所しか
測定できないと云う欠点がある。さらに、超音波ＴＤ！
とじて収束型のものを使用するので、その超音波発射面
は被測定物に向かって凹面を有しており、発射面の中心
がＲｏ測定治具７４の側壁に密着できず、その静誤差が
生しると云う不都合がある。

これらの不都合を解消するためには、以下に説明する別
の測定方法によって距１ｖｉｌＩＲｏを測定することが
望ましい。

すなわち、先の測定方法においてＲｏ測定治具７４を円
板１１に取り付けた後、超音波ＴＤＩを治具７４に密着
させたが、好ましい方法は、密着させずに第１６図（ａ
）に示す所望の測定位置に移動させておく。そして、こ
の治具７４から離間した超音波ＴＤＩから超音波パルス
を発射して距ＭＲ５の測定が行われる。より詳細には、
超音波ＴＤＩから超音波パルスを発射した時点からＲｏ
測定冶具７４の本体部側壁で反射し、再び超音波ＴＤＩ
により受信される時点までの伝播時間を測定することに
よって距離Ｒ５が演算される。この時、水中を伝播する
超音波パルスの音速■は前述した方法により求めた値を
用いることは勿論のことである。

このようにして測定した距離Ｒ５とノギス等で測定した
治具７４の半径Ｒ４を用いて」二記式（旧）から距＠Ｒ
ｏが求められる。

この方法は、前述のダイヤルゲージ４２を用いて距離Ｒ
５を測定した場合に生じる誤差が発生ずる心配がなく、
測定者による読め取り誤差が生じることもない。また、
使用するＲｏ測定治具７４が円柱形状をしているので、
パルスモータ１８を駆動して超音波ＴＤＩを回転中心線
２の回り、ずなわち、Ｒｏ測定治具７４の回りに回動さ
せ、複数箇所の回動位置で距ｌ１ｔｌｉＲＯを測定する
ことができ、これらの測定点の平均値から最終的に距離
ＲｏＯ値を求めると一層精度の高い値を得ることが出来
る。

超音波ＴＤＩの音軸が超音波ＴＩ）１の回転中心軸２に
合致しない場合には上述の距離Ｒｏが正しく測定できな
いばかりか、被測定物の厚み測定に誤差を生しさせる。

超音波ＴＤＩの音軸を回転中心軸２に合致させるには以
下の方法によればよい。

すなわち、パルスモータ１８を作動させて超音波ＴＤＩ
をＸ軸に対して９０°回動した位置に移動させ、この位
置で超音波ＴＤＩから連続的に超音波パルスを発射させ
る。そして、超音波パルスの反射波強度および伝播時間
をリアルタイムで測定する。第１７図の仮想線で示すよ
うに、今仮に超音波ＴＤＩの音軸が回転中心軸２と交わ
らず、超音波パルスがＲＯ測定治具７４の表面Ｃ１で反
射して図示Ｄ１方向に進行するとすれば、超音波ＴＤＩ
に受信される反射波の強度は極めて小さいものとなり、
また、図から明らかなように測定される距離（図におい
て点ＣＴＤと点Ｃ１間の距離）は測定すべき距離（点Ｃ
ＴＤと点８１間の距離）より大きくなってしまう。そこ
で、リアルタイムに得られるデータから反射波強度が最
大、かつ、演算される距１１ｔＲｏの値が最小になるよ
うに、前述したトラバース装置１０の調整ねじ１６（第
６図）を調節して超音波ＴＤＩをピン軸１３ａの回りに
回動させ、最適のγ角度を得る。このとき、超音波ＴＤ
Ｉから発射された超音波パルスは第１７図の実線で示す
ように点ＣＴＤから回転中心軸２に向かって進み、ＲＯ
測定治具７４の表面Ｂ］で反射して再び点ＣＴＤに戻る
経路を辿ることになる。

かくして、超音波ＴＤＩの音軸が超音波ＴＤＩの回転中
心軸２と交わる方向に正しく設定され、超音波ＴＤ１の
本体の製作時に音軸ずれが生しても、これを簡単かつ精
度よく校正することができる。なお、この音軸校正に使
用する治具７４は実施例のように円柱形のものが望まし
い。

上述のようにして求めた距離ＲＯを、予め曲率が分かっ
ている精密ガラス球を使用して校正することができる。

より具体的には、第１８図（Ａ）に示すように、光学的
方法等により校正され、予め直径（曲率）が分かってい
る精密ガラス球７６からホルダ２１の凹陥部２１ｃに嵌
合可能な大きさのレンズ体７６ａを切り出し、これをホ
ルダ２１に載置しく第１８図（Ｂ）参照）、詳細は後述
するようにして本測定装置によりレンズ体７６ａの凸面
形状を測定する。そして、前述した式（８）から求めた
曲率がレンズ体７６ａの既知の曲率と合致するように、
上述のようにして求めた距離Ｒｏの値を変更するのであ
る。

かくして、距１ｌｉｌｌＲＯの値を簡単に校正すること
ができ、このように校正した距離ＲＯの値を用いて被測
定物の厚みを測定すると、絶対値として曲率の値が分か
っているガラス球に対し、被測定物の相対的な曲率の値
が求められるので、被測定物の測定値の精度を著しく向
上さセることか出来る。

なお、上述の校正用の精密ガラス球に代えて鋼球、セラ
ミック球、プラスチンク球等、温度膨張係数の小さいも
のであれば種々の球体を距離Ｒ。

の校正に用いることができる。

次に、被測定物であるレンズ３を所定位置に設置する方
法について、第１９図を参照して説明する。

先ず、上述のようにして超音波ＴＤＩの音軸が回転中心
軸２と交わるように正しく校正したあと、前述の超音波
ＴＤＩの音軸の校正時と同様に、パルスモーク１８を駆
動して超音波ＴＤＩを第１９図に示すように回転中心軸
２の回りに基準Ｘ軸から９０°だけ回動させた回動位置
（すなわち、超音波ＴＤＩの音軸がＸ軸と直交する位置
）に移動させて固定し、その位置で超音波ＴＤＩから連
続して超音波パルスを発射させ、超音波パルスの反射波
強度をリアルタイムで測定する。そして、リアルタイム
に得られるデータから反射波強度が最大になるように、
前述した被測定物支持装置２０のＸ、Ｙ、Ｚマイクロメ
ータ２７，２３．２５を調整し被測定物３の位置極めを
行う。すなわち、レンズ３の赤道面を超音波ＴＤＩが走
査するようにＸおよびＺマイクロメータ２７．２５を調
整し、Ｙマイクロメータ２３を調整して超音波ＴＤＩか
ら発射される超音波パルスの焦点をレンズ３の赤道面（
対向面）３ａで結ばセ、ＳＮ比を向上させる。

調整後の被測定物３は、超音波ＴＤ１の音軸が超音波Ｔ
ＤＩに対向する被測定物３の対向面に垂直になるように
設置されることになる。

被測定物３をより確実に所定の位置に設置するには、超
音波ＴＤＩを上述の回動位置に加え、第１９図に仮想線
で示す面回動位置（例えば、４５゜位置）、ＡＢ回動位
置（例えば、１３５°位置）に移動さゼ、各回動位置で
被測定物支持装置２０の微調整を２〜３回繰り返し、超
音波パルスの反射波強度が各回動位置で略等しくなるよ
うに調整すればよい。このように調整すれば、より精度
のよい被測定物３の厚み分布等の測定が可能になる。

次に、上述のように調整された測定装置のホルダ２１に
被測定物であるレンズ３を、凸面を超音波ＴＤＩに向け
て載置した後、水面調整装置の水槽３５を上方に移動さ
ゼ、超音波ＴＤＩが完全に水没するまで水槽３０に静か
に水を満たず。

制御装置６０の図示しない操作盤のスイッチを操作する
と、制御装置６０のマイクロプロセッサ−６１は記憶装
置に記憶された所定のプログラムを実行することにより
以下に説明する所定の手順でレンズ３の厚み分布等の測
定を開始する。

先ず、マイクロプロセッサ６１はパルスモータ１８を作
動させて超音波ＴＤＩをスタート位置ＮＯ（第１図参照
）に移動させた後、超音波送受信部６４に駆動信号を供
給して超音波ＴＤＩに超音波パルスを発生させるととも
に受信を行わせる。超音波ＴＤＩのスタート位置ＮＯの
検出は前述した通り、原点センサ１９ｂにより基準線１
９ｃを検出することにより行われる。超音波送受信部６
４は、上述したように超音波ＴＤＩに超音波パルスを発
射させるとともに、超音波ＴＤ＋により受信した反射波
を増幅、フィルタリング、検波、ピクホールド等の所謂
アナログ処理を行うものである。超音波送受信部６４で
受信した信号はサンプリングバッファメモリ６３により
高速でサンプリングされる。

サンプリングバッファメモリ６３は、ゲート開信号が入
力している間だけ超音波送受信部６４からの信号を取り
込むことができ、ゲート開信号はマイクロプロセッサ６
１から超音波送受信部６４に上述の駆動信号が供給した
時点から所定の時間の経過後にサンプリングバッファメ
モリ６３に出力され、その後被測定物であるレンズ３の
前記対向面および裏面からの反射波信号を取り込めるに
十分な期間の経過後、その出力が停止される。また、サ
ンプリングバッファメモリ６３は所定周期（例えば、６
０Ｍ）ｌｚ）のクロックパルスのハイレベルが入力して
いる間に超音波送受信部６４が受信した信号状態を順次
取り込め記憶するもので、ハイレベルの信号状態が記憶
されているアドレスから反射波信号が入力した時点が判
る。

スタート位置Ｎｏでのサンプリングが終了するとマイク
ロプロセッサ６１はパルスモータ駆動部６５に駆動信号
を供給してパルスモータ１８を作動させ、超音波ＴＤＩ
を前述の円弧５」二を所定の微小角度β（例えば、０．
７２°）だけ移動させた後、再び超音波送受信部６４に
超音波パルスの発射および受信を実行させ、サンプリン
グバッツァメモリ６３に超音波送受信部６４が受信した
信号状態を記憶させる。このようにサンプリングハソフ
ァメモリ６３ば超音波ＴＤＩがスタート位置Ｎｏから計
測終了位置Ｎ２まで移動する間に所定角度βだけ回転中
心０回りを旋回する毎に、すなわち、各測定点毎に被測
定物３の対向面３ａおよび裏面３ｂの位置情報を記憶し
ている。

スタート位置Ｎｏから計測終了位置Ｎ２までの被測定物
３の対向面３ａおよび裏面３ｂの位置情報の読み込みが
終了すると、マイクロプロセン→ノロ１は前述した演算
式（１）ないしく力に基づきレンズ３の対向面３ａおよ
び裏面３ｂの位置座標を演算し、求めた位置座標から弐
（８）等によりレンズ３の厚み、その分布等を演算し、
その演算結果をＣＲ７表示部６６に表示する。

レンズ３の凹面を超音波ＴＤＩに向けてレンズ形状を測
定する場合には、被測定物支持装置２０のブラケット２
２を下方に移動させて、被測定物３を第３図に示すよう
に回転中心軸２に対して超音波ＴＤＩと反対側に設置し
、被測定物３の対向面３ａおよび裏面３ｂの位置座標の
演算に、弐〇〇）ないし式（ＩＩ）を用いる点を除けば
、上述と同じようにして測定できるのでその詳細な説明
は省略する。

なお、本発明に係る物体の厚み測定方法は、水中に設置
したレンズに適用されるだけでなく、水中に設置しであ
る種々の物体、例えば、金属、ガラス、セラミックス、
プラスチック等の厚みの測定にも適用できることは勿論
のことである。

（発明の効果）以−Ｊ二説明したように本発明に依れば、被測定物を水
中に設置し、超音波により被測定物の厚めを検出するの
で、水を含んでいて、空気中に取り出すと水分の蒸発に
より形状変化を来す物体の厚み４゜や厚み分布を正値に測定することができる。また、本発
明方法に依れば、超音波１−ランスジューサを移動させ
るので、各測定点毎の被測定物の表面位置データをコン
ピュータに取り込めば、被測定物の厚み、厚み分布等の
種々の厚み情報が得られ、これを製品の品質管理に用い
ると、品質管理の自動化が可能になり、しかも非破壊検
査であるため製品の全品検査も可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る物体の厚め測定方法の測定原理
を説明するための図であり、超音波ｌ・ランスジユーザ
に向けて凸の表面を有する被測定物と超音波トランスジ
ューサとの位置関係を示すレイアウト図、第２図は、被
測定物の得られた表面位置座標から曲率半径、厚み等を
演算するための位置関係を示すレイアウト図、第３図は
、第１図と頻偵の測定原理を説明するだめの図であり、
超音波１−ランスジユーザに向ＬＪて凹の表面を存する
被測定物と超音波トランスジューサとの位置関係を示す
レイアウト図、第４図は、ソフトコンタクトレンズのエ
ンジ部厚みを測定する場合の超音波トランスジューナと
ソフトコンタクトレンズ置関係を示すレイアウト図、第
５図は、本発明方法が適用された測定装置の構成を示す
断面側面図、第６図は同一部断面正面図、第７図は同一
部断面背面図、第８図は、第５図に示す被測定物ホルダ
２１の上面図、第９図は同縦断面図、第１０図は、第５
図に示す水槽３０内に設置される水揺れ防止板を示す斜
視口、第１１図は、水面調整装置の構成を示す一部断面
正面図、第１２図は、第５図に示す測定装置の作動を制
御する制御装置の構成を示すブロック図、第１３図は、
水中を伝播する超音波の音速を測定する方法を説明する
ためのレイアウト図、第１４図は、被測定物の内部を伝
播する超音波の音速を測定する方法を説明するためのレ
イアウト図、第１５図および第１６図は超音波トランス
ジューサの超音波発射面と超音波トランスジューサの回
転中心との間の距離を測定する方法を説明するための、
上記装置の作動状態における部分断面図、第１７図は、
超音波トランスジューサの音軸を超音波トランスジュー
サの回転中心を通るように調整する方法を説明するだめ
のレイアウト図、第１８図（Ａ）および（Ｂ）は、超音
波トランスジューサの超音波発射面と超音波トランスジ
ューサの回転中心との間の距離を校正する方法を説明す
るだめの図であり、第１８図（Ａ）は校正用ガラス球の
側面図、第１８図（Ｂ）は同校正用ガラス球をホルダに
載置して厚み測定中の状態を示す部分断面図、第１９図
は、被測定物のソフトコンタクトレンズを水槽内の所定
位置に設置する方法を説明するためのレイアウト図であ
る。１・・・超音波トランスジューサ、２・・・超音波トラ
ンスジューサの回転中心軸、３・・ソフトコンタクトレ
ンズ（被測定物）、１０・・・！・ラハース装置、２０
・・・被測定物支持装置、２１・・・ホルダ、３０・・
水槽、４０・・・Ｒｏ測定装置、６０・・・制御装置、
６１・・・マイクロプロセッサ、６３・・・サンプリン
グバッファメモリ。出願人　　東　し　株　式　会　社代理人　　弁理士　　長　門　侃 ■← ノＺＣノｌａ ’ｒＵ γ　α 第１９図手続補正書（自発）６、補正の内容平成元年９月２８０ ■。明細書の発明の詳細な説明の欄特許庁長官殿明細書第９頁第２０行目の式（４）及び第１４頁第１行
目〜第１゜事件の表示２行目の式（１０）にそれぞれ記載の「Ｔ」とあるを［
′Ｆ／２−１昭和６３年特許側梁２０３３６３号に訂正する。２゜発明の名称Ｔ１．図面物体の厚め測定方法図面の第１図を別紙の通り訂正する。３゜補正をする者代表者前田勝之助代理人

Claims

【特許請求の範囲】

（１）水中の所定位置に被測定物を設置し、この被測定
物を臨み、かつ所定の回転中心から等距離にある円弧上
を超音波トランスジューサを移動させ、前記円弧上の各
測定点毎に前記超音波トランスジューサから前記回転中
心に向けて超音波を発射し、前記被測定物の表面および
裏面での反射波を前記超音波トランスジューサで受信す
ることにより各前記測定点での前記被測定物の表面およ
び裏面位置座標を求め、その表面および裏面位置座標に
基づき前記被測定物の厚みを求めることを特徴とする、
物体の厚み測定方法。
（２）前記被測定物は前記超音波トランスジューサに向
かって凸の表面を有し、該被測定物を前記回転中心と前
記超音波トランスジューサとの間に配置することを特徴
とする、請求項１記載の物体の厚み測定方法。
（３）前記被測定物は前記超音波トランスジューサに向
かって凹の表面を有し、該被測定物を前記回転中心に関
して前記超音波トランスジューサとは反対側に配置する
ことを特徴とする、請求項１記載の物体の厚み測定方法
。