JPH0412802B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0412802B2 JPH0412802B2 JP8605686A JP8605686A JPH0412802B2 JP H0412802 B2 JPH0412802 B2 JP H0412802B2 JP 8605686 A JP8605686 A JP 8605686A JP 8605686 A JP8605686 A JP 8605686A JP H0412802 B2 JPH0412802 B2 JP H0412802B2
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- Japan
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- light
- deflector
- scanning
- mirror
- measured
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- Expired
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 18
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 7
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、たとえば走査させた収斂レーザビー
ムを被測定物のエツジに照射し、一般にレーザの
走査幅よりも大きな外径寸法などを測定する寸法
測定装置に関するものである。
ムを被測定物のエツジに照射し、一般にレーザの
走査幅よりも大きな外径寸法などを測定する寸法
測定装置に関するものである。
［従来の技術］
従来の寸法測定機の例を第３図に示す。
He−Neレーザ１の出力ビームは、ビームエク
スパンダ２でビーム径が拡げられた後偏向器３で
方向が変えられる。偏向器３の反射位置を焦点と
するレンズ４を通過したビームは、光の伝搬方向
に平行に走査すると共に、被測定物Ｂの直径軸Ｓ
上に収斂する。
スパンダ２でビーム径が拡げられた後偏向器３で
方向が変えられる。偏向器３の反射位置を焦点と
するレンズ４を通過したビームは、光の伝搬方向
に平行に走査すると共に、被測定物Ｂの直径軸Ｓ
上に収斂する。
また、レンズ４を通過したビームは、ハーフミ
ラーとミラーの組合せにより２つに分割され、被
測定物Ｂのエツジ付近のみを走査する。被測定物
Ｂを走査したビームは、集光レンズを通した後、
受光器Ｄ１，Ｄ２に集光させられる。
ラーとミラーの組合せにより２つに分割され、被
測定物Ｂのエツジ付近のみを走査する。被測定物
Ｂを走査したビームは、集光レンズを通した後、
受光器Ｄ１，Ｄ２に集光させられる。
レーザの走査幅よりも大きな寸法を測定しよう
とする場合、 このように走査ビームを２つに分割して被測定
物Ｂのエツジ付近のみを走査し、受光信号S1，S2
から得られるエツジ位置の測定値に予め分つたビ
ーム中心間距離を加える方法が従来より行なわれ
ている。このような光学系において測定できる寸
法範囲は、「ビーム中心間距離±レーザ走査幅」
に限定されてしまう。
とする場合、 このように走査ビームを２つに分割して被測定
物Ｂのエツジ付近のみを走査し、受光信号S1，S2
から得られるエツジ位置の測定値に予め分つたビ
ーム中心間距離を加える方法が従来より行なわれ
ている。このような光学系において測定できる寸
法範囲は、「ビーム中心間距離±レーザ走査幅」
に限定されてしまう。
［発明が解決しようとする問題点］
そこで、ミラー５，５′の距離を変更して対象
とする測定径の範囲が広くとれるようにすること
ができるが、レーザの収斂位置も光軸方向にずれ
てしまい、その結果受光器から得られる信号の立
上り立下りはなだらかになり、エツジ境界が不明
確になつてしまう。すなわち、測定の分解能が低
下するという不具合が生ずる。
とする測定径の範囲が広くとれるようにすること
ができるが、レーザの収斂位置も光軸方向にずれ
てしまい、その結果受光器から得られる信号の立
上り立下りはなだらかになり、エツジ境界が不明
確になつてしまう。すなわち、測定の分解能が低
下するという不具合が生ずる。
そこで、このような場合にはビームを収斂させ
ないで平行光とした第４図のような光学系が用い
られている。
ないで平行光とした第４図のような光学系が用い
られている。
第４図の場合では、ミラー６，６′の距離を変
えても被測定物Ｂを走査するスポツト径はほとん
ど変化しないが、ビーム径は0.5〜１mm程度であ
り高精度な測定には適さない。
えても被測定物Ｂを走査するスポツト径はほとん
ど変化しないが、ビーム径は0.5〜１mm程度であ
り高精度な測定には適さない。
本発明は、上述した従来の寸法測定機の上記の
欠点を解決し、被測定物の太さに合せて測定径の
範囲を広くして高精度の寸法測定を行なうことが
できる寸法測定装置を提供することを目的とする
ものである。
欠点を解決し、被測定物の太さに合せて測定径の
範囲を広くして高精度の寸法測定を行なうことが
できる寸法測定装置を提供することを目的とする
ものである。
［問題点を解決するための手段］
本発明は、第１図を参照して説明すると、光源
１３と、光源１３からの光を偏向させる偏向器１
６と、前記偏向器１６によつて偏向された光を光
軸に沿つて平行に走査するための光学手段１７に
より形成される走査ビームを被測定物Ｂに照射
し、被測定部Ｂによつて散乱される光量の変化特
性から被測定物Ｂの寸法を測定する寸法測定装置
において、偏向器１６と偏向された光を光軸に沿
つて平行に走査するための光学手段１７と、走査
ビームを反射する第１の反射手段１８，１９を配
置した基板５（移動テーブル）と、前記基板５を
偏向ビームに沿つて移動させるための案内手段
と、第１の反射手段１８，１９からの走査ビーム
を基板５の移動にかかわらず定位置から被測定物
Ｂに照射する第２の反射手段Ｍ１，Ｍ２を備えた
ことを特徴としている。
１３と、光源１３からの光を偏向させる偏向器１
６と、前記偏向器１６によつて偏向された光を光
軸に沿つて平行に走査するための光学手段１７に
より形成される走査ビームを被測定物Ｂに照射
し、被測定部Ｂによつて散乱される光量の変化特
性から被測定物Ｂの寸法を測定する寸法測定装置
において、偏向器１６と偏向された光を光軸に沿
つて平行に走査するための光学手段１７と、走査
ビームを反射する第１の反射手段１８，１９を配
置した基板５（移動テーブル）と、前記基板５を
偏向ビームに沿つて移動させるための案内手段
と、第１の反射手段１８，１９からの走査ビーム
を基板５の移動にかかわらず定位置から被測定物
Ｂに照射する第２の反射手段Ｍ１，Ｍ２を備えた
ことを特徴としている。
［作用］
ビームを収斂させ、ビーム中心間距離Ｌを変え
てもビームの収斂位置（ビームウエスト位置）が
被測定物Ｂの測定方向すなわち被測定物Ｂの直径
軸Ｓに沿つて動く。
てもビームの収斂位置（ビームウエスト位置）が
被測定物Ｂの測定方向すなわち被測定物Ｂの直径
軸Ｓに沿つて動く。
［実施例］
第１図は第１の実施例を示している。
寸法測定装置１は、投光部２、受光部３および
投光部２と受光部３との間に設けられた測定部４
を有している。
投光部２と受光部３との間に設けられた測定部４
を有している。
投光部２には移動テーブル５（基板）が内蔵さ
れている。移動テーブル５はボールねじ６に取付
けられており、モータ７の正逆転により案内部材
１２に沿つて矢印Ａ方向に所定量移動可能であ
る。すなわち、モータ７のプーリ８とボールねじ
６のプーリ９とは、たとえば段付きベルト１０に
より連動できるようになつている。このモータ７
はドライバコントローラ１１により回転方向と回
転時間が制御される。案内部材１２、ボルトねじ
６，モータ７、プーリ８，９および段付きベルト
１０は案内手段を構成している。
れている。移動テーブル５はボールねじ６に取付
けられており、モータ７の正逆転により案内部材
１２に沿つて矢印Ａ方向に所定量移動可能であ
る。すなわち、モータ７のプーリ８とボールねじ
６のプーリ９とは、たとえば段付きベルト１０に
より連動できるようになつている。このモータ７
はドライバコントローラ１１により回転方向と回
転時間が制御される。案内部材１２、ボルトねじ
６，モータ７、プーリ８，９および段付きベルト
１０は案内手段を構成している。
移動テーブル５上には光源であるHe−Neレー
ザ１３，ビームエキスパンダー１４、ミラー１
５、偏向器１６、レンズ１７、ハーフミラー１
８、ミラー１９およびモニタ系２０が設定してあ
る。なお、ロツク機構２５は移動テーブル５の移
動をロツクできるものである。ロツクされた時
は、その信号がドライバコントローラ１１に与え
られてモータ７は回転しない。
ザ１３，ビームエキスパンダー１４、ミラー１
５、偏向器１６、レンズ１７、ハーフミラー１
８、ミラー１９およびモニタ系２０が設定してあ
る。なお、ロツク機構２５は移動テーブル５の移
動をロツクできるものである。ロツクされた時
は、その信号がドライバコントローラ１１に与え
られてモータ７は回転しない。
He−Neレーザ１３の光はビームエキスパンダ
ー１４により拡げられたあとミラー１５により反
射されて偏向器１６に至る。偏向器１６は音叉形
のもので偏向器１６からレンズ１７を通つた偏向
されたビームは、たとえば500Hzの平行な振動ス
ポツトとして光軸に沿つて平行に走査される。こ
の光軸は移動テーブル５の移動方向Ａに沿つてい
る。
ー１４により拡げられたあとミラー１５により反
射されて偏向器１６に至る。偏向器１６は音叉形
のもので偏向器１６からレンズ１７を通つた偏向
されたビームは、たとえば500Hzの平行な振動ス
ポツトとして光軸に沿つて平行に走査される。こ
の光軸は移動テーブル５の移動方向Ａに沿つてい
る。
レンズ１７は偏向器１６の反射位置を焦点とし
ており、レンズ１７を通つた走査ビームはハーフ
ミラー１８とミラー１９により２つに分割され
る。
ており、レンズ１７を通つた走査ビームはハーフ
ミラー１８とミラー１９により２つに分割され
る。
ハーフミラー１８から固定ミラーＭ１により反
射された走査ビームは、被測定物Ｂの直径軸Ｓ上
に収斂する（ビームウエストを形成する）。そし
て集光レンズ２０を通り受光器Ｄ１に集光され
る。
射された走査ビームは、被測定物Ｂの直径軸Ｓ上
に収斂する（ビームウエストを形成する）。そし
て集光レンズ２０を通り受光器Ｄ１に集光され
る。
またミラー１９から固定ミラーＭ２により反射
された走査ビームは、被測定物Ｂのエツジ付近の
みを走査する。そして集光レンズ２１を通り受光
器Ｄ２に集光される。受光器Ｄ１，Ｄ２は被測定
物により散乱されたビームの光量の変化特性をと
らえる。
された走査ビームは、被測定物Ｂのエツジ付近の
みを走査する。そして集光レンズ２１を通り受光
器Ｄ２に集光される。受光器Ｄ１，Ｄ２は被測定
物により散乱されたビームの光量の変化特性をと
らえる。
受光素子Ｄ１，Ｄ２の受光信号Ｓ１，Ｓ２から
得られる被測定物Ｂのエツジ位置の測定値l1，l2
に予め判明しているビーム中心間距離Ｌを加える
ことで被測定物Ｂの外径寸法Ｄを知ることができ
る。
得られる被測定物Ｂのエツジ位置の測定値l1，l2
に予め判明しているビーム中心間距離Ｌを加える
ことで被測定物Ｂの外径寸法Ｄを知ることができ
る。
モータ７を駆動して案内部材１２に沿つて移動
テーブル５を矢印Ａ方向に動かすことで、ハーフ
ミラー１８とミラー１９は、固定ミラーＭ１，Ｍ
２に対して相対的に移動する。すなわち、ハーフ
ミラー１８とミラー１９にそれぞれ反射されたビ
ーム光は、固定ミラーＭ１，Ｍ２の反射表面に沿
つて移動する。
テーブル５を矢印Ａ方向に動かすことで、ハーフ
ミラー１８とミラー１９は、固定ミラーＭ１，Ｍ
２に対して相対的に移動する。すなわち、ハーフ
ミラー１８とミラー１９にそれぞれ反射されたビ
ーム光は、固定ミラーＭ１，Ｍ２の反射表面に沿
つて移動する。
このとき、ハーフミラー１８と固定ミラーＭ１
を平行に、ミラー１９と固定ミラーＭ２を平行に
しておくと、移動テーブル５の移動量は、ビーム
収斂位置Ｐの直径軸Ｓに沿う横ずれに変換され
る。すなわち、移動テーブル５の移動距離ｌは中
心間距離2lの変化となる。さらに、レンズ１７か
ら直径軸Ｓまでの光軸に沿う距離は、移動テーブ
ル５の移動量の大小にかかわらず一定に保たれ
る。したがつてレンズ１７によるビームの収斂位
置Ｐは常に直径軸Ｓ上にある。
を平行に、ミラー１９と固定ミラーＭ２を平行に
しておくと、移動テーブル５の移動量は、ビーム
収斂位置Ｐの直径軸Ｓに沿う横ずれに変換され
る。すなわち、移動テーブル５の移動距離ｌは中
心間距離2lの変化となる。さらに、レンズ１７か
ら直径軸Ｓまでの光軸に沿う距離は、移動テーブ
ル５の移動量の大小にかかわらず一定に保たれ
る。したがつてレンズ１７によるビームの収斂位
置Ｐは常に直径軸Ｓ上にある。
なお、移動に伴つて移動テーブル５が回転して
も２つのビームの平行度は保たれる。また、一方
のビームに着目しても移動テーブル５の回転θ
は、「シフト量＋2θ」の位置ずれを生じさせるが、
直径軸Ｓ上からのずれは（シフト量×tan2θ）で
非常に小さい。したがつてハーフミラー１８と固
定ミラーＭ１、ミラー１９と固定ミラーＭ１をそ
れぞれ平行に必ずしもしなくてよい。
も２つのビームの平行度は保たれる。また、一方
のビームに着目しても移動テーブル５の回転θ
は、「シフト量＋2θ」の位置ずれを生じさせるが、
直径軸Ｓ上からのずれは（シフト量×tan2θ）で
非常に小さい。したがつてハーフミラー１８と固
定ミラーＭ１、ミラー１９と固定ミラーＭ１をそ
れぞれ平行に必ずしもしなくてよい。
このように、ビームの収斂位置Ｐは常に直径軸
Ｓ上にあり、光軸方向にずれることがなく測定の
分解能が低下しない。
Ｓ上にあり、光軸方向にずれることがなく測定の
分解能が低下しない。
第２図は本発明の第２実施例を示している。第
２図はビームの中心間距離をより小さくしたとき
に適用できるミラー構成を備えている。He−Ne
レーザ１１３、ビームエキスパンダ１１４、ミラ
ー１１５、偏向器１１６、レンズ１１７、ハーフ
ミラー１１８、ミラー１１９〜１２３は移動テー
ブル１０５の上に設けられている。
２図はビームの中心間距離をより小さくしたとき
に適用できるミラー構成を備えている。He−Ne
レーザ１１３、ビームエキスパンダ１１４、ミラ
ー１１５、偏向器１１６、レンズ１１７、ハーフ
ミラー１１８、ミラー１１９〜１２３は移動テー
ブル１０５の上に設けられている。
ハーフミラー１１８からの走査ビームはミラー
１２０，１２１により反射されて固定ミラーＭ１
１に導かれる。また、ミラー１１９からの走査ビ
ームはミラー１２２，１２３により反射されて固
定ミラーＭ２２に導かれる。
１２０，１２１により反射されて固定ミラーＭ１
１に導かれる。また、ミラー１１９からの走査ビ
ームはミラー１２２，１２３により反射されて固
定ミラーＭ２２に導かれる。
移動テーブル１０５は図示しないモータにより
矢印Ａ方向に案内部材１１２に沿つて移動でき、
その方向は偏向ビームに沿つている。
矢印Ａ方向に案内部材１１２に沿つて移動でき、
その方向は偏向ビームに沿つている。
ところでこの発明は実施例に限定されない。
たとえばHe−Neレーザ１３やビームエキスパ
ンダ１４とミラー１５を移動テーブル１５から別
の部分に移してもよい。また、モータとボールね
じの代わりにリニアモータを用いてもよい。
ンダ１４とミラー１５を移動テーブル１５から別
の部分に移してもよい。また、モータとボールね
じの代わりにリニアモータを用いてもよい。
本発明の装置は、金属線、ガラスフアイバなど
の細線から棒材や管などの外径などの寸法を正確
に高精度に測定できる。
の細線から棒材や管などの外径などの寸法を正確
に高精度に測定できる。
［効果］
以上説明したことから明らかなように、本発明
によれば偏向器、偏向された光を光軸に沿つて平
行に走査するための光学手段、走査ビームを反射
する第１の反射手段を配置したテーブルを、偏向
ビームに沿つて移動し、この移動にかかわらず走
査ビームを被測定物に照射する構成であるので、
ビーム中心間距離を変えてもビームの収斂位置が
被測定物の測定方向（直径軸）に沿つて移動でき
るため、被測定物の太さに合わせて測定径の範囲
を広くして高精度をその寸法測定が行える。
によれば偏向器、偏向された光を光軸に沿つて平
行に走査するための光学手段、走査ビームを反射
する第１の反射手段を配置したテーブルを、偏向
ビームに沿つて移動し、この移動にかかわらず走
査ビームを被測定物に照射する構成であるので、
ビーム中心間距離を変えてもビームの収斂位置が
被測定物の測定方向（直径軸）に沿つて移動でき
るため、被測定物の太さに合わせて測定径の範囲
を広くして高精度をその寸法測定が行える。
第１図はこの発明の第１の実施例を示す構成
図、第２図は第２実施例を示す構成図、第３図と
第４図は従来例を示す図である。 ４……測定部、５……移動テーブル（基板）、
６……ボールねじ、７……モータ、１２……案内
部材、１３……He−Neレーザ（光源）、１６…
…偏向器、１７……レンズ（光学手段）、１８…
…ハーフミラー（第１の反射手段）、１９……ミ
ラー（第１の反射手段）、Ｍ１……固定ミラー
（第２の反射手段）、Ｍ２……固定ミラー（第２の
反射手段）、Ｂ……被測定物、Ｓ……直径軸。
図、第２図は第２実施例を示す構成図、第３図と
第４図は従来例を示す図である。 ４……測定部、５……移動テーブル（基板）、
６……ボールねじ、７……モータ、１２……案内
部材、１３……He−Neレーザ（光源）、１６…
…偏向器、１７……レンズ（光学手段）、１８…
…ハーフミラー（第１の反射手段）、１９……ミ
ラー（第１の反射手段）、Ｍ１……固定ミラー
（第２の反射手段）、Ｍ２……固定ミラー（第２の
反射手段）、Ｂ……被測定物、Ｓ……直径軸。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 光源と、光源からの光を偏向させる偏向器
と、前記偏向器によつて偏向された光を光軸に沿
つて平行に走査するための光学手段と、により形
成される走査ビームを被測定物に照射し、被測定
物によつて散乱される光量の変化特性から被測定
物の寸法を測定する寸法測定装置において、 偏向器と偏向された光を光軸に沿つて平行に走
査するための光学手段と、走査ビームを反射する
第１の反射手段を配置した基板と、 前記基板を偏向ビームに沿つて移動させるため
の案内手段と、 第１の反射手段からの走査ビームを基板の移動
にかかわらず定位置から、被測定物に照射する第
２の反射手段を備えたことを特徴とする寸法測定
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8605686A JPS62245104A (ja) | 1986-04-16 | 1986-04-16 | 寸法測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8605686A JPS62245104A (ja) | 1986-04-16 | 1986-04-16 | 寸法測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62245104A JPS62245104A (ja) | 1987-10-26 |
| JPH0412802B2 true JPH0412802B2 (ja) | 1992-03-05 |
Family
ID=13876031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8605686A Granted JPS62245104A (ja) | 1986-04-16 | 1986-04-16 | 寸法測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62245104A (ja) |
-
1986
- 1986-04-16 JP JP8605686A patent/JPS62245104A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62245104A (ja) | 1987-10-26 |
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