JPH0295201A - 微小変位量測定装置 - Google Patents
微小変位量測定装置Info
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- JPH0295201A JPH0295201A JP24772288A JP24772288A JPH0295201A JP H0295201 A JPH0295201 A JP H0295201A JP 24772288 A JP24772288 A JP 24772288A JP 24772288 A JP24772288 A JP 24772288A JP H0295201 A JPH0295201 A JP H0295201A
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- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 18
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 14
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 11
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- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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Landscapes
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
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。
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〕
本発明は被測定物の微小変位量を光学的に検出する微小
変位量測定装置である。
変位量測定装置である。
測定精度が数μｍ以下の光による非接触変位測定方法に
は、大きく分けて４種類の測定方法がある。第１は光の
出射口から被測定物に光を放射させ、被測定物から反射
してくる光の強度を、光の出射口から被測定物までの距
離との相関関係を利用して変位量を求める方法である。
は、大きく分けて４種類の測定方法がある。第１は光の
出射口から被測定物に光を放射させ、被測定物から反射
してくる光の強度を、光の出射口から被測定物までの距
離との相関関係を利用して変位量を求める方法である。
第２は光の出射口から光を被測定物に放射させ、出射口
と被測定物を結ぶ直線と一定の角度をなす位置に設置さ
れた検知器によって、被測定物面から反射又は散乱され
て検知器に入射する光の角度を測定することによって被
測定物の変位量を測定する方法である。第３はレーザ等
のコヒーレント光を被測定物に放射し、被測定物から反
射した光を参照光と干渉させ、変位量を干渉光の測定に
より検知する方法である。第４は、被測定物に光をあて
、被測定物をカメラや顕微鏡等の検出器でとらえ、画像
処理、像拡大等の電気的あるいは光学的な処理を行った
後、形状寸法を測定する方法である。
と被測定物を結ぶ直線と一定の角度をなす位置に設置さ
れた検知器によって、被測定物面から反射又は散乱され
て検知器に入射する光の角度を測定することによって被
測定物の変位量を測定する方法である。第３はレーザ等
のコヒーレント光を被測定物に放射し、被測定物から反
射した光を参照光と干渉させ、変位量を干渉光の測定に
より検知する方法である。第４は、被測定物に光をあて
、被測定物をカメラや顕微鏡等の検出器でとらえ、画像
処理、像拡大等の電気的あるいは光学的な処理を行った
後、形状寸法を測定する方法である。
上述の方法は、被測定物の形状及び測定箇所、寸法精度
に応じて使い分けられる。特に、円板及び円筒の中心に
直径１ｍｍ以下の細孔を有するものにおいて、外径に対
する内径の偏心量を測定する場合、従来は第４の測定方
法が使用されてきた。
に応じて使い分けられる。特に、円板及び円筒の中心に
直径１ｍｍ以下の細孔を有するものにおいて、外径に対
する内径の偏心量を測定する場合、従来は第４の測定方
法が使用されてきた。
その具体的測定方法は、次の通りである。すなわち固定
した■溝治具のＶ部に被測定物の円周部が乗るようにし
、被測定物を回転させ、孔部に透過光又は端面部に光を
あて、被測定物が細孔を中心に１回転した時の内径エッ
ヂ部の変位量を測定する。この時、エッヂ部と明確に規
定するために画像処理を行い孔部と被測定物を白黒に区
分し、その境界の変位を測定する。画像処理されて表示
された境界と実際の境界は透過光及び反射光の強度や被
測定物の形状に応じて変化するため被測定物に頻偵した
基準物で境界をあらかじめ設定しなければならない。
した■溝治具のＶ部に被測定物の円周部が乗るようにし
、被測定物を回転させ、孔部に透過光又は端面部に光を
あて、被測定物が細孔を中心に１回転した時の内径エッ
ヂ部の変位量を測定する。この時、エッヂ部と明確に規
定するために画像処理を行い孔部と被測定物を白黒に区
分し、その境界の変位を測定する。画像処理されて表示
された境界と実際の境界は透過光及び反射光の強度や被
測定物の形状に応じて変化するため被測定物に頻偵した
基準物で境界をあらかじめ設定しなければならない。
〔本発明が解決しようとする問題点３
円板及び円筒体の中心部に直径φ１ 、０ｍｍ以下の細
孔を有するような被測定体に対して、外径に対する内径
の偏心量を１μ−以下の測定精度で測定する際、上述し
た第４の方法では被測定体の表面部分しか測定できず、
エッヂ境界を高倍率に拡大して観察する際に境界部の精
度判定には被測定体に類似した基準物を用いる必要があ
る。
孔を有するような被測定体に対して、外径に対する内径
の偏心量を１μ−以下の測定精度で測定する際、上述し
た第４の方法では被測定体の表面部分しか測定できず、
エッヂ境界を高倍率に拡大して観察する際に境界部の精
度判定には被測定体に類似した基準物を用いる必要があ
る。
測定用端子として、長さ方向の軸と４５６の角度をなす
面を先端に有し、外径が被測定物内径より小さい外径を
有する光ファイバを使用する。そこで被測定物は■ブロ
ック上にのせられ、■ブロック上で回転される。４５°
斜端面を有する光ファイバ端子は、被測定物細孔部に挿
入され、４５°斜端面の他端より入射したレーザ光等の
コヒーレント光が光ファイバを通過し、４５°斜端面で
反射され、ファイバ側面より、一部はフレネル反射によ
り光源側へもどり他は、被測定物の細孔内面に射出され
、反射光を再びファイバ内に入いり４５°端面で反射さ
れて光源側へもどるようになし、光ファイバ側面で反射
した光と、被測定物細孔内面で反射された光は、ファイ
バ内で干渉を起こす。干渉の強度は、ファイバ側面と被
測定物細孔内面との変位量によって変化するため光源側
へもどってきた干渉光を取り出し、その強度を測定する
ことによって変位量を測定する。被測定物が■ブロック
上を１回転した時にみられる変位量から偏心量を測定す
るように構成したもので、本発明は細孔内部の偏心量が
測定でき、かつ上記基準物を用いることなく微小変位量
を測定する装置を提供する。
面を先端に有し、外径が被測定物内径より小さい外径を
有する光ファイバを使用する。そこで被測定物は■ブロ
ック上にのせられ、■ブロック上で回転される。４５°
斜端面を有する光ファイバ端子は、被測定物細孔部に挿
入され、４５°斜端面の他端より入射したレーザ光等の
コヒーレント光が光ファイバを通過し、４５°斜端面で
反射され、ファイバ側面より、一部はフレネル反射によ
り光源側へもどり他は、被測定物の細孔内面に射出され
、反射光を再びファイバ内に入いり４５°端面で反射さ
れて光源側へもどるようになし、光ファイバ側面で反射
した光と、被測定物細孔内面で反射された光は、ファイ
バ内で干渉を起こす。干渉の強度は、ファイバ側面と被
測定物細孔内面との変位量によって変化するため光源側
へもどってきた干渉光を取り出し、その強度を測定する
ことによって変位量を測定する。被測定物が■ブロック
上を１回転した時にみられる変位量から偏心量を測定す
るように構成したもので、本発明は細孔内部の偏心量が
測定でき、かつ上記基準物を用いることなく微小変位量
を測定する装置を提供する。
以下、本発明の実施例を具体的に説明する。
本発明装置の測定光系路を第１図に示す。被測定物（１
）は、例えば内径φ０．１２６ｍｍ、外径φ２．５００
ｍｎ＋ 、長さ１２ｍｍの寸法を有するアルミナセラミ
・ツクで内径、外径とともに境面加工されており、■ブ
ロック（２）の上にのせられ測定時にはＶブロックに接
したまま回転されるようになっている。
）は、例えば内径φ０．１２６ｍｍ、外径φ２．５００
ｍｎ＋ 、長さ１２ｍｍの寸法を有するアルミナセラミ
・ツクで内径、外径とともに境面加工されており、■ブ
ロック（２）の上にのせられ測定時にはＶブロックに接
したまま回転されるようになっている。
被測定物（１）の内径に４５°の斜端面（３）を有する
外径φ０．１００ｍｍ 、コア径１０μｍの光ファイバ
（４）が挿入しである。また光源（９）は１．３μｍの
波長を有する半導体レーザを使用し、光源（９）から発
した光はレンズ系（７）によって集光され光ファイバ（
４）内に効率よく転装される。アイソレータ（６）は光
源（９）の光パワー及び波長の揺らぎを防止するため光
源（９）への戻り光を除去する。一方、４５″斜端面（
３）で反射された干渉光は、光分岐器（５）で分岐され
た後レンズ系（８）を通して受光素子（フォトダイオー
ド）（１０）に送られ、光強度が測定される。４５°斜
端面（３）の部分の光路を第２図においてさらに拡大し
て示し、光ファイバ（４）を通過してきた光（１３）は
４５″斜端面（３）で反射され、ファイバ側面で一部反
射光（１４）となり再び４５０斜端面（３）で反射され
、光ファイバ（４）の側面を通過した光はファイバ側面
から距離ｄだけはなれた所に位置する被測定物（１）の
内面１ａで反射された反射光（１５）はファイバ側面よ
り再び光ファイバ（４）内に入射し、４５°端面（３）
で反射され、反射光（１４）と干渉し、干渉光（１６）
となって光源側へ戻っていく。この干渉光（１６）の光
強度は変位量を第３図の様な関係があるため反射光（１
６）の光強度の変化を測定することによって変位量を測
定される。０．３μｍ以下の変位量を測定する場合は干
渉光（１６）の光強度と変位量が直線関係を示す領域で
測定することにより±０．０５μｍの測定精度で測定で
可能となる。また、０．３μｍを越える変位量がある場
合は被測定体を１回転した時の干渉縞の数をη、使用波
長をλとすると変位量△ｄは△ｄ２η・λ／４となり±
０．１ μｍの測定精度で測定可能である。なお、上記
においては、被測定物として中心部に細孔を有し、該細
孔の内径の変位量を計測する例をあげたが、これに限ら
ず上記４５＠斜端面近傍に円形断面をもった被測定物を
配置して回転させることにより、被測定物外径の変位量
をも高精度に測定することができる。
外径φ０．１００ｍｍ 、コア径１０μｍの光ファイバ
（４）が挿入しである。また光源（９）は１．３μｍの
波長を有する半導体レーザを使用し、光源（９）から発
した光はレンズ系（７）によって集光され光ファイバ（
４）内に効率よく転装される。アイソレータ（６）は光
源（９）の光パワー及び波長の揺らぎを防止するため光
源（９）への戻り光を除去する。一方、４５″斜端面（
３）で反射された干渉光は、光分岐器（５）で分岐され
た後レンズ系（８）を通して受光素子（フォトダイオー
ド）（１０）に送られ、光強度が測定される。４５°斜
端面（３）の部分の光路を第２図においてさらに拡大し
て示し、光ファイバ（４）を通過してきた光（１３）は
４５″斜端面（３）で反射され、ファイバ側面で一部反
射光（１４）となり再び４５０斜端面（３）で反射され
、光ファイバ（４）の側面を通過した光はファイバ側面
から距離ｄだけはなれた所に位置する被測定物（１）の
内面１ａで反射された反射光（１５）はファイバ側面よ
り再び光ファイバ（４）内に入射し、４５°端面（３）
で反射され、反射光（１４）と干渉し、干渉光（１６）
となって光源側へ戻っていく。この干渉光（１６）の光
強度は変位量を第３図の様な関係があるため反射光（１
６）の光強度の変化を測定することによって変位量を測
定される。０．３μｍ以下の変位量を測定する場合は干
渉光（１６）の光強度と変位量が直線関係を示す領域で
測定することにより±０．０５μｍの測定精度で測定で
可能となる。また、０．３μｍを越える変位量がある場
合は被測定体を１回転した時の干渉縞の数をη、使用波
長をλとすると変位量△ｄは△ｄ２η・λ／４となり±
０．１ μｍの測定精度で測定可能である。なお、上記
においては、被測定物として中心部に細孔を有し、該細
孔の内径の変位量を計測する例をあげたが、これに限ら
ず上記４５＠斜端面近傍に円形断面をもった被測定物を
配置して回転させることにより、被測定物外径の変位量
をも高精度に測定することができる。
このように測定対象が円板や円筒体など中心部に細孔を
有する被測定物にあって、外径に対する内径の偏心量を
測定する場合、本発明装置による効果は下記の通りであ
る。
有する被測定物にあって、外径に対する内径の偏心量を
測定する場合、本発明装置による効果は下記の通りであ
る。
第１に、被測定物の中心部に有する細孔の内径寸法は挿
入するファイバ外径に応じて最低寸法値が限定される。
入するファイバ外径に応じて最低寸法値が限定される。
そのためファイバ外径は工・ノチング等により理論的に
はコア径付近まで小さくできるが、ファイバ外径が小さ
くなるとファイバの曲りや振動等により精密測定が困難
であるが、ファイバ外径５０μｍ、ファイバ突出し量ｌ
が５ｍｍ０場合、防振機構を付加することによって問題
なく測定できる。したがって、外径５０μｍのファイバ
を内面に接触させることなく測定できる内径を有する被
測定物を測定することができる。
はコア径付近まで小さくできるが、ファイバ外径が小さ
くなるとファイバの曲りや振動等により精密測定が困難
であるが、ファイバ外径５０μｍ、ファイバ突出し量ｌ
が５ｍｍ０場合、防振機構を付加することによって問題
なく測定できる。したがって、外径５０μｍのファイバ
を内面に接触させることなく測定できる内径を有する被
測定物を測定することができる。
第２に光の干渉を利用することから、使用する光の波長
を小さくし、しかも、λ７４以下の微小変位測定はど測
定精度が向上し、通常０．１μｍ以下の測定精度で偏心
量を測定することができる。
を小さくし、しかも、λ７４以下の微小変位測定はど測
定精度が向上し、通常０．１μｍ以下の測定精度で偏心
量を測定することができる。
第１図は本発明実施例に係る微小変位量測定装置の概略
構成図を示し、第２図は第１図に示した装置に光ファイ
バ４の４５６斜端面近傍の光路を示す図、第３図は干渉
光の光強度と変位量の関係を示すグラフ図である。 ・・被測定物 ・・■ブロック ・・４５°斜端面 ・・光ファイバ ・・光分岐器 ・受光素子 ・クラッド ・コア ・通過光 ・反射光 ・アイソレータ ・レンズ系 ・レンズ系 ・光源 １５・・・反射光 １６・・・干渉光 １７ファイバ支持体
構成図を示し、第２図は第１図に示した装置に光ファイ
バ４の４５６斜端面近傍の光路を示す図、第３図は干渉
光の光強度と変位量の関係を示すグラフ図である。 ・・被測定物 ・・■ブロック ・・４５°斜端面 ・・光ファイバ ・・光分岐器 ・受光素子 ・クラッド ・コア ・通過光 ・反射光 ・アイソレータ ・レンズ系 ・レンズ系 ・光源 １５・・・反射光 １６・・・干渉光 １７ファイバ支持体
Claims (1)
- 光ファイバの一端に４５゜斜端面を形成し、他端には
光源よりコヒーレント光を送り込むように成し、上記４
５゜斜端面を被測定表面に配置せしめ、かつ上記光ファ
イバに設けた光分岐器を介して受光素子により、被測定
物表面、光ファイバ側面からの反射光による干渉光強度
を検出し、もって被測定物の変位量を計測するように構
成したことを特徴とする微小変位量測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24772288A JP2694349B2 (ja) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | 微小変位量測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24772288A JP2694349B2 (ja) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | 微小変位量測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0295201A true JPH0295201A (ja) | 1990-04-06 |
| JP2694349B2 JP2694349B2 (ja) | 1997-12-24 |
Family
ID=17167702
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24772288A Expired - Fee Related JP2694349B2 (ja) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | 微小変位量測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2694349B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004501368A (ja) * | 2000-06-21 | 2004-01-15 | ヨー ウント エルンスト リンク ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト | サンプルのサイズを検出するための測定装置 |
| DE10354730A1 (de) * | 2003-11-22 | 2005-06-30 | Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh | Optischer Sensorkopf |
| CN105004276A (zh) * | 2014-04-21 | 2015-10-28 | 三星电机株式会社 | 用于测量内径的设备 |
-
1988
- 1988-09-30 JP JP24772288A patent/JP2694349B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004501368A (ja) * | 2000-06-21 | 2004-01-15 | ヨー ウント エルンスト リンク ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト | サンプルのサイズを検出するための測定装置 |
| DE10354730A1 (de) * | 2003-11-22 | 2005-06-30 | Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh | Optischer Sensorkopf |
| CN105004276A (zh) * | 2014-04-21 | 2015-10-28 | 三星电机株式会社 | 用于测量内径的设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2694349B2 (ja) | 1997-12-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |