JPH0371003A - 光ビーム走査型測定装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は光ビーム走査型測定装置に係り、特に、異形断
面の被測定物であってもその各部の外形寸法を短時間で
測定できる安価な装置に関するものである。

従来の技術 被測定物の外形寸法を測定する装置として、光ビーム走
査型測定装置が従来から知られている。

これは、光源から発せられた光ビームをポリゴンミラー
や音叉等により偏向走査するとともに、ぞの偏向走査さ
れた光ビームをコリメートレンズ放物面鏡等により平行
走査光に変換して被測定物に照射し、その平行走査光が
被測定物によって遮蔽されることによる光強度の変化を
フォトダイオード、ラインセンサ等の受光器によって検
出することにより、その光強度の時間的変化または強度
分布から走査方向における被測定物の寸法を測定するも
のである。

このような光ビーム走査型測定装置においては、断面形
状が完全な円形の円柱形状や球の直径寸法を測定する場
合には、１回の偏向走査によってその寸法を測定するこ
とができるが、断面形状が完全な円形でない矩形や楕円
形等の異形断面の被測定物の外形状を測定したり、円柱
形状の直径寸法および長さ寸法を測定したりする場合に
は、被測定物と測定装置とを相対移動若しくは相対回転
させて、被測定物に対する平行走査光の照射位置を変更
するようにしているのが普通である。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、このように被測定物と測定装置とを相対
移動若しくは相対回転させながら測定を行うと、その測
定に長時間を要するとともに、複雑な回転機構等が必要
となって装置が高価になるという問題があった。

本発明はこのような事情を背景として為されたもので、
その目的とするところは、異形断面の被測定物であって
もその各部の寸法を短時間で測定できる安価な装置を提
供することにある。

課題を解決するための手段 かかる目的を達成するために、本発明は、光源から発せ
られた光ビームを偏向走査するとともに、その偏向走査
された光ビームを平行走査光に変換して被測定物に照射
し、その平行走査光がその被測定物によって遮蔽される
ことによる光強度の変化からその被測定物の寸法を測定
する光ビーム走査型測定装置において、（ａ）前記被測
定物に照射される前の平行走査光を複数に分割する分割
手段と、（ｔ））その分割された複数の平行走査光を前
記被測定物に向かってそれぞれ異なる方向から照射する
照射手段と、（Ｃ）前記被測定物に向かって照射された
前記複数の平行走査光をそれぞれ受光し、その光強度に
対応する電気信号を出力する複数の受光器とを有するこ
とを特徴とする。

作用および発明の効果 このような光ビーム走査型測定装置においては、分割手
段によって分割された複数の平行走査光を照射手段によ
り複数の異なる方向から被測定物に照射し、その照射さ
れた平行走査光をそれぞれ受光器によって受光するよう
になっているため、被測定物の形状に応じて複数の平行
走査光の照射方向をそれぞれ適当に設定することにより
、被測定物の異なる部位の寸法、例えば楕円形状の長袖
および短軸の長さ寸法や矩形状の各辺の寸法等を同時に
測定することができる。したがって、従来のように被測
定物と測定装置とを相対回転等させる場合に比較して、
短時間で効率良く被測定物の各部の寸法を測定できると
ともに、複雑な回転機構等が不要で装置が簡単且つ安価
に構成され得るのである。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は、本発明の一実施例である光ビーム走査型測定
装置の構成を説明する図で、１０は光源として用いられ
たＨｅ−Ｎｅレーザ等のレーザ発振器である。レーザ発
振器１０から出射された光ビームすなわちレーザ光りは
、ごシー１２によって反射された後軸心まわりに回転駆
動されるポリゴンミラー１４によって偏向走査され、更
にコリメートレンズ１６によって等速度で平行に走査す
る平行走査光に変換される。コリメートレンズ１６の近
傍にはフォトダイオード１８が配置され、ポリゴンミラ
ー１４によって偏向走査されたレーザ光りを受光するこ
とにより、そのポリゴンミラー１４の回転に伴う走査速
度に対応する周期で電気信号ＳＥを出力する。

上記コリメートレンズ１６によって平行走査光とされた
レーザ光りは、半透鏡２０によって一部が反射されるこ
とによりレーザ光ＬａとＬｂとに２分割され、半透鏡２
０を透過したレーザ光Ｌａはそのまま図の右方向から左
方向へ直進する一方、半透鏡２０によって反射されたレ
ーザ光Ｌｂは、更にミラー２２および２４によって反射
されることにより、上記レーザ光Ｌａと直交するように
図の上方から下方へ向かって進行させられる。これ等の
レーザ光ＬａとＬｂとが直交する交差部分には、断面が
楕円形状を威す被測定物２６が予め定められた一定の姿
勢、すなわちその楕円形状の長袖がレーザ光Ｌａの進行
方向と平行で短軸がレーザ光Ｉ、ｂの進行方向と平行と
なる姿勢で配置されており、レーザ光１−　ａおよびＩ
−ｂばそれぞれその被測定物２６に照射される。本実施
例でば、上記半透鏡２０が分割手段に相当し、ミラー２
２および２４が照射手段に相当する。

上記被測定物２６に照射されたレーザ光’ｆ−ａＴ、ｂ
は、それぞれその一部が被測定物２６によって遮蔽され
るが、その被測定物２６の両側部を通過したレーザ光Ｌ
ａ、Ｌｂはそれぞれ集光レンズ２８ａ、２８ｂによって
集光され、フォトダイオード３０ａ、３０ｂに入射する
。これ笠のフォトダイオード３０ａ、３０ｂは複数の受
光器に相当するもので、入射するレーザ光Ｌａ、Ｉ−ｂ
の光強度に対応する電気信号ＳＥａ、ＳＥｂを出力する
。

レーザ光Ｌａ、Ｌｂは、それぞれ被測定物２６によって
一部が遮蔽されるところから、その遮蔽されている間は
フォトダイオード３０ａ、３０ｂに入射しない。このた
め、フォトダイオード３０ａから出力される電気信号Ｓ
Ｅａは、被測定物２６の短軸寸法に対応する時間だけそ
の出力が低下し、フォトダイオード３０ｂから出力され
る電気信号ＳＥｂは、被測定物２６の長袖寸法に対応す
る時間だけその出力が低下する。

一方、前記フォトダイオード１８から出力された電気信
号ＳＥは、同期信号発生回路３２により走査速度に対応
するパルス信号ＳＰに変換され、データバスライン３４
を介してＣＰＵ３６に供給される。また、フォトダイオ
ード３０ａ、３０ｂから出力された電気信号ＳＥａ、Ｓ
Ｅｂは、それぞれ遮蔽時間検出回路３８ａ、３８ｂに供
給され、高周波水晶振動子等のクロックにより電気信号
ＳＥａ　　ＳＥｂの信号強度が予め定められた一定値よ
り低い間、ずなわちレーザ光Ｌａ、Ｌｂが被測定物２６
によって遮蔽されている間だけクロック信号ＳＣａ、Ｓ
Ｃｂがそれぞれデータバスライン３４を介してＣＰ　ｔ
Ｊ　３６に供給される。

ＣＰ　ｔＪ　３６ば、データバスライン３４を介してＲ
ＯＭ４０およびＲＡＭ４２に接続されており、ＲＡＭ４
．２の一時記憶機能を利用しつつＲＯＭ４０に予め記憶
されたプログラムに従って信号処理を行い、被測定物２
６の長軸寸法および短軸寸法を算出するとともに、楕円
率を演算する。すなわち、パルス信号ＳＰに基づいてレ
ーザ光りの走査速度を求め、その走査速度にクロック信
号Ｓ　ＣａＳＣｂの供給時間を掛算することによって短
軸寸法および長袖寸法がそれぞれ算出されるのであり、
また、それ等の短軸寸法および長袖寸法から楕円率が求
められるのである。そして、その演算結果に従って被測
定物２６の短軸寸法や長袖コｊ法、楕円率がＣＲ’ｌ’
デイスプレィ４４に数値若しくは図形表示されるととも
に、■／○インタフェース４６を介して外部機器に出力
される。なお、遮蔽時間検出回路３８ａ、３８ｂからは
、被測定物２６による遮蔽時間以外にもポリゴン旦う−
１４によって偏向走査されたレーザ光りがコリメートレ
ンズ１６から外れている間はクロック信号５ＣａＳＣｂ
が供給されるが、パルス信号ＳＰに基づいて被測定物２
６による遮蔽時間が選別される。

このような本実施例の光ビーム走査型測定装置によれば
、ポリゴンごシー１４およびコリメートレンズ１６によ
って平行走査光とされたレーザ光りが半透鏡２０によっ
て２つのレーザ光Ｌ　ａおよびＴ、ｂに分割され、互い
に直交する方向から被測定物２６に照射されることによ
り、被測定物２６の短軸寸法および長袖寸法が同時に測
定されるようになっているため、例えば被測定物２６を
その軸心まわりに９０°回転させることによりレーザ光
Ｌａのみで短軸寸法および長袖寸法を測定する場合に比
較して、測定時間が略半減するとともに、複雑な回転機
構等が不要で装置が簡単且つ安価に構成され得るのであ
る。

なお、本実施例ではレーザ光Ｌ　ａおよびｒ−ｂが互い
に直交する方向から被測定物２６に照射されるようにな
っているが、被測定物の形状によっては、例えば第２図
に示されているようにレーザ光Ｌ　ｂを１つの逅う−２
２のみによって予め定められた任意の角度方向から被測
定物４８に照射するようにすることもできる。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明した
が、本発明は他の態様で実施することも０ できる。

例えば、前記実施例ではレーザ光りが１つの半透鏡２０
によって２分割されるようになっているが、２つ以上の
半透鏡を用いてレーザ光りを３つ以上に分割し、３以上
の方向から被測定物に照射して三次元の寸法測定を同時
に行うようにすることなども可能である。なお、半透鏡
の替わりにビームスプリッタ等を用いることもできる。

また、前記実施例では楕円形状の被測定物２６の長袖寸
法および短軸寸法を測定する場合について説明したが、
断面が四角形状の被測定物の２辺の長さを測定する場合
などにも前記実施例の測定装置は好適に用いられ得る。

また、前記実施例ではポリゴンミラー１４およびコリメ
ートレンズ１６によってレーザ光りが平行走査光とされ
るようになっているが、ポリゴンミラー１４の替わりに
音叉を用いたり、コリメートレンズ１６の替わりに放物
面鏡を用いたりすることもできる。

また、前記実施例では集光レンズ２８ａ、２８ｂにより
フォトダイオード３０ａ、３０ｂ上にレーザ光Ｌａ、Ｌ
ｂが集光されるようになっているが、固体撮像素子によ
るラインセンサ等を受光器として用いる場合には集光レ
ンズは必ずしも必要ない。その場合にはまた、ラインセ
ンサからの信号強度分布のみによって被測定物２６．４
８の寸法を求めることができ、フォトセンサ１８等が不
要となる。

その他−々例示はしないが、本発明は当業者の知識に基
づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である光ビーム走査型測定装
置の構成を説明する図である。第２図は本発明の他の実
施例の構成を説明する図である。 １０：レーザ発振器（光源） ２０：半透鏡（分割手段） ２２．２４７ミラー（照射手段） ２６．４８：被測定物 １ ２ ３０ａ、３０ｂ：フォトダイオード（受光器）Ｌ、Ｌａ
、Ｌｂ：レーザ光（光ビーム）ＳＥａ、ＳＥｂ：電気信
号

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光源から発せられた光ビームを偏向走査するとともに、
   該偏向走査された光ビームを平行走査光に変換して被測
   定物に照射し、該平行走査光が該被測定物によって遮蔽
   されることによる光強度の変化から該被測定物の寸法を
   測定する光ビーム走査型測定装置において、前記被測定
   物に照射される前の平行走査光を複数に分割する分割手
   段と、 該分割された複数の平行走査光を前記被測定物に向かっ
   てそれぞれ異なる方向から照射する照射手段と、 前記被測定物に向かって照射された前記複数の平行走査
   光をそれぞれ受光し、その光強度に対応する電気信号を
   出力する複数の受光器と を有することを特徴とする光ビーム走査型測定装置。