JPH0421803B2 - - Google Patents
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- JPH0421803B2 JPH0421803B2 JP56158302A JP15830281A JPH0421803B2 JP H0421803 B2 JPH0421803 B2 JP H0421803B2 JP 56158302 A JP56158302 A JP 56158302A JP 15830281 A JP15830281 A JP 15830281A JP H0421803 B2 JPH0421803 B2 JP H0421803B2
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- light beam
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- light
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 16
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 13
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
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- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
本発明は、光学式寸法測定装置に係り、特に、
薬品用アンプル、ピストン等の、一方向寸法（例
えば外径）は高精度を要するが、他方向寸法（例
えば長さ）はそれほど精度を必要としない被測定
物の寸法を測定する際に用いるに好適な、一方向
に走査される光線ビームを発生する平行走査光線
ビーム発生装置と、被測定物を通過した前記光線
ビームの明暗を検出する受光器とを有し、平行走
査光線ビーム発生装置と受光器の間に配置した被
測定物によつて前記光線ビームの一部が遮ぎられ
て生じる暗部又は明部の時間の長さを検出して被
測定物の走査方向寸法を高精度で求めるようにし
た光学式寸法測定装置の改良に関する。
薬品用アンプル、ピストン等の、一方向寸法（例
えば外径）は高精度を要するが、他方向寸法（例
えば長さ）はそれほど精度を必要としない被測定
物の寸法を測定する際に用いるに好適な、一方向
に走査される光線ビームを発生する平行走査光線
ビーム発生装置と、被測定物を通過した前記光線
ビームの明暗を検出する受光器とを有し、平行走
査光線ビーム発生装置と受光器の間に配置した被
測定物によつて前記光線ビームの一部が遮ぎられ
て生じる暗部又は明部の時間の長さを検出して被
測定物の走査方向寸法を高精度で求めるようにし
た光学式寸法測定装置の改良に関する。
従来から、回転走査光線ビーム（レーザビー
ム）を、コリメータレンズにより、このコリメー
タレンズと集光レンズ間を通る平行走査光線ビー
ムに変換し、該コリメータレンズと集合レンズの
間に被測定物を置き、この被測定物によつて前記
平行走査光線ビームが遮ぎられて生じる暗部又は
明部の時間の長さから被測定物の寸法を測定する
高速度走査型レーザ測長機が知られている。 これは、例えば第６図に示す如く、レーザ管１
０からレーザビーム１２を固定ミラー１４に向け
て発振し、この固定ミラー１４により反射された
レーザビーム１２を回転ミラー１６によつて扇状
走査ビーム１７に変換し、この扇状走査ビーム１
７をコリメータレンズ１８によつて平行走査光線
ビーム２０に変換し、この平行走査光線ビーム２
０によりコリメータレンズ１８と集光レンズ２２
の間に配置した被測定物２４を高速走査し、その
時被測定物２４によつて生じる暗部又は明部の時
間の長さから、被測定物２４の走査方向（Ｙ方
向）寸法を高精度で測定するものである。 即ち、平行走査光線ビーム２０の明暗は、集光
レンズ２２の焦点位置にある受光素子２６の出力
電圧の変化となつて検出され、該受光素子２６か
らの信号は、プリアンプ２８に入力され、ここで
増幅された後、セグメント選択回路３０に送られ
る。このセグメント選択回路３０は、受光素子２
６の出力電圧から被測定物２４の測定対象セグメ
ントが走査されている時間ｔの間だけゲート回路
３２を開くための電圧Ｖを発生して、ゲート回路
３２に出力するようにされている。このゲート回
路３２には、クロツクパルス発振器３４からのク
ロツクパルスCPが入力されているので、ゲート
回路３２からは被測定物２４の走査方向寸法（例
えば外径）に対応した時間ｔにた対応するクロツ
クパルスＰが計数回路３６に入力される。計数回
路３６は、このクロツクパルスＰを計数して、デ
ジタル表示器３８に計数信号を出力し、デジタル
表示器３８は、被測定物２４の走査方向寸法即ち
外径をデジタル表示することになる。 一方、前記回転ミラー１６は、前記クロツクパ
ルス発振器３４出力と同期して正弦波を発生する
同期正弦波発振器４０及びパワーアンプ４２の出
力により同期駆動されている同期モータ４４によ
り、前記クロツクパルス発振器３４出力のクロツ
クパルスCPと同期して回転され、測定精度を維
持するようにされている。
ム）を、コリメータレンズにより、このコリメー
タレンズと集光レンズ間を通る平行走査光線ビー
ムに変換し、該コリメータレンズと集合レンズの
間に被測定物を置き、この被測定物によつて前記
平行走査光線ビームが遮ぎられて生じる暗部又は
明部の時間の長さから被測定物の寸法を測定する
高速度走査型レーザ測長機が知られている。 これは、例えば第６図に示す如く、レーザ管１
０からレーザビーム１２を固定ミラー１４に向け
て発振し、この固定ミラー１４により反射された
レーザビーム１２を回転ミラー１６によつて扇状
走査ビーム１７に変換し、この扇状走査ビーム１
７をコリメータレンズ１８によつて平行走査光線
ビーム２０に変換し、この平行走査光線ビーム２
０によりコリメータレンズ１８と集光レンズ２２
の間に配置した被測定物２４を高速走査し、その
時被測定物２４によつて生じる暗部又は明部の時
間の長さから、被測定物２４の走査方向（Ｙ方
向）寸法を高精度で測定するものである。 即ち、平行走査光線ビーム２０の明暗は、集光
レンズ２２の焦点位置にある受光素子２６の出力
電圧の変化となつて検出され、該受光素子２６か
らの信号は、プリアンプ２８に入力され、ここで
増幅された後、セグメント選択回路３０に送られ
る。このセグメント選択回路３０は、受光素子２
６の出力電圧から被測定物２４の測定対象セグメ
ントが走査されている時間ｔの間だけゲート回路
３２を開くための電圧Ｖを発生して、ゲート回路
３２に出力するようにされている。このゲート回
路３２には、クロツクパルス発振器３４からのク
ロツクパルスCPが入力されているので、ゲート
回路３２からは被測定物２４の走査方向寸法（例
えば外径）に対応した時間ｔにた対応するクロツ
クパルスＰが計数回路３６に入力される。計数回
路３６は、このクロツクパルスＰを計数して、デ
ジタル表示器３８に計数信号を出力し、デジタル
表示器３８は、被測定物２４の走査方向寸法即ち
外径をデジタル表示することになる。 一方、前記回転ミラー１６は、前記クロツクパ
ルス発振器３４出力と同期して正弦波を発生する
同期正弦波発振器４０及びパワーアンプ４２の出
力により同期駆動されている同期モータ４４によ
り、前記クロツクパルス発振器３４出力のクロツ
クパルスCPと同期して回転され、測定精度を維
持するようにされている。
このような高速度走査型レーザ測長機は、移動
する物体、高温物体の長さ、厚み等を非接触で高
精度に測定できるので広く利用されつつあるが、
従来は、丸棒材の外径寸法等、被測定物の一方向
（走査方向）寸法しか測定することができなかつ
た。従つて、被測定物の二次元的な寸法を測定す
る必要がある場合には、まず被測定物の一方向寸
法を測定した後、被測定物を90°転回して他方向
の寸法を測定する必要があり、測定に長時間を要
していた。 一方、被測定物の二次元的な寸法を同時に測定
する光学式寸法測定装置も種々提案されている
が、従来は、いずれも二次元的な受光素子を必要
とし、装置が極めて高価であつた。
する物体、高温物体の長さ、厚み等を非接触で高
精度に測定できるので広く利用されつつあるが、
従来は、丸棒材の外径寸法等、被測定物の一方向
（走査方向）寸法しか測定することができなかつ
た。従つて、被測定物の二次元的な寸法を測定す
る必要がある場合には、まず被測定物の一方向寸
法を測定した後、被測定物を90°転回して他方向
の寸法を測定する必要があり、測定に長時間を要
していた。 一方、被測定物の二次元的な寸法を同時に測定
する光学式寸法測定装置も種々提案されている
が、従来は、いずれも二次元的な受光素子を必要
とし、装置が極めて高価であつた。
本発明は、前記従来の欠点を解消するべくなさ
れたもので、被測定物の一方向（走査方向）寸法
を求めるための光学式寸法測定装置を改良するこ
とにより、ピストン等、一方向は高精度を要求さ
れるが、他方向には精度をそれ程要求されない被
測定物の二方向寸法を、効率的に測定することが
できる光学式寸法測定装置を提供することを目的
とする。
れたもので、被測定物の一方向（走査方向）寸法
を求めるための光学式寸法測定装置を改良するこ
とにより、ピストン等、一方向は高精度を要求さ
れるが、他方向には精度をそれ程要求されない被
測定物の二方向寸法を、効率的に測定することが
できる光学式寸法測定装置を提供することを目的
とする。
本発明は、一方向に走査される光線ビームを発
生する平行走査光線ビーム発生装置と、被測定物
を通過した前記光線ビームの明暗を検出する第１
の受光器とを有し、平行走査光線ビーム発生装置
と第１の受光器の間に配置した被測定物によつて
前記光線ビームの一部が遮ぎられて生じる暗部又
は明部の時間の長さを検出して被測定物の走査方
向寸法を高精度で求めるようにした光学式寸法測
定装置において、前記光線ビームをその走査方向
と直角な方向に拡大する光線ビーム拡大手段と、
被測定物を通過した拡大光線ビームを２方向に分
割して、前記第１の受光器と別体の荒精度測定用
の自己走査型の第２の受光器に入射させる手段と
を設け、拡大された光線ビームの幅内の特定の位
置に配された複数個の受光素子で構成した前記第
１の受光器の、それぞれの受光出力でクロツクパ
ルスの計数ゲートを開閉することにより被測定物
の特定の位置における走査方向寸法を高精度で測
定すると共に、自己走査型の受光素子列で構成し
た前記第２の受光器を、光線ビームの走査周期よ
りも短い周期で自己走査して、拡大光線ビームが
入射している受光素子数を計数することにより、
被測定物の特定位置における走査方向と直角な方
向の寸法をも荒精度で測定できるようにして、前
記目的を達成したものである。 又、本発明の実施態様は、前記光線ビーム拡大
手段を、前記平行走査光線ビーム発生装置のビー
ム発生源とビーム走査手段の間に配設されたシリ
ンドリカルレンズとして、容易に拡大光線ビーム
が得られるようにしたものである。
生する平行走査光線ビーム発生装置と、被測定物
を通過した前記光線ビームの明暗を検出する第１
の受光器とを有し、平行走査光線ビーム発生装置
と第１の受光器の間に配置した被測定物によつて
前記光線ビームの一部が遮ぎられて生じる暗部又
は明部の時間の長さを検出して被測定物の走査方
向寸法を高精度で求めるようにした光学式寸法測
定装置において、前記光線ビームをその走査方向
と直角な方向に拡大する光線ビーム拡大手段と、
被測定物を通過した拡大光線ビームを２方向に分
割して、前記第１の受光器と別体の荒精度測定用
の自己走査型の第２の受光器に入射させる手段と
を設け、拡大された光線ビームの幅内の特定の位
置に配された複数個の受光素子で構成した前記第
１の受光器の、それぞれの受光出力でクロツクパ
ルスの計数ゲートを開閉することにより被測定物
の特定の位置における走査方向寸法を高精度で測
定すると共に、自己走査型の受光素子列で構成し
た前記第２の受光器を、光線ビームの走査周期よ
りも短い周期で自己走査して、拡大光線ビームが
入射している受光素子数を計数することにより、
被測定物の特定位置における走査方向と直角な方
向の寸法をも荒精度で測定できるようにして、前
記目的を達成したものである。 又、本発明の実施態様は、前記光線ビーム拡大
手段を、前記平行走査光線ビーム発生装置のビー
ム発生源とビーム走査手段の間に配設されたシリ
ンドリカルレンズとして、容易に拡大光線ビーム
が得られるようにしたものである。
本発明は、薬品用アンプル、ピストン等、一方
向寸法（例えば外径）は高精度を要するが、他方
向寸法（例えば長さ）は必ずしも高精度を必要と
しない被測定物が多いことに着目してなされたも
ので、前記のような光学式寸法測定装置におい
て、光線ビームをその走査方向と直角な方向に拡
大し、被測定物を通過した拡大光線ビームを２方
向に分割して、走査方向寸法測定用の第１の受光
器及び走査方向と直角な方向の寸法測定用の自己
走査型の第２の受光器に入射させ、拡大された光
線ビームの幅内の特定の位置に配された複数個の
受光素子で構成した前記第１の受光器の、それぞ
れの受光出力でクロツクパルスの計数ゲートを開
閉することにより、被測定物の特定の位置におけ
る走査方向寸法を高精度で測定すると共に、自己
走査型の受光素子列で構成した前記第２の受光器
を、光線ビームの走査周期よりも短い周期で自己
走査して、拡大光線ビームが入射している受光素
子数を計数することにより、被測定物の特定位置
における走査方向と直角な方向の寸法をも荒精度
で測定できるようにしている。従つて、ピストン
等、一方向は高精度を要求されるが、他方向には
精度をそれ程要求されない被測定物の二方向寸法
を、効率的に測定することができる。
向寸法（例えば外径）は高精度を要するが、他方
向寸法（例えば長さ）は必ずしも高精度を必要と
しない被測定物が多いことに着目してなされたも
ので、前記のような光学式寸法測定装置におい
て、光線ビームをその走査方向と直角な方向に拡
大し、被測定物を通過した拡大光線ビームを２方
向に分割して、走査方向寸法測定用の第１の受光
器及び走査方向と直角な方向の寸法測定用の自己
走査型の第２の受光器に入射させ、拡大された光
線ビームの幅内の特定の位置に配された複数個の
受光素子で構成した前記第１の受光器の、それぞ
れの受光出力でクロツクパルスの計数ゲートを開
閉することにより、被測定物の特定の位置におけ
る走査方向寸法を高精度で測定すると共に、自己
走査型の受光素子列で構成した前記第２の受光器
を、光線ビームの走査周期よりも短い周期で自己
走査して、拡大光線ビームが入射している受光素
子数を計数することにより、被測定物の特定位置
における走査方向と直角な方向の寸法をも荒精度
で測定できるようにしている。従つて、ピストン
等、一方向は高精度を要求されるが、他方向には
精度をそれ程要求されない被測定物の二方向寸法
を、効率的に測定することができる。
以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細に
説明する。 本実施例は第１図に示す如く、従来例と同様の
レーザ管１０、固定ミラー１４、回転ミラー１６
を有する走査型光学式寸法測定装置において、レ
ーザ管１０と固定ミラー１４の間に、レーザビー
ム１２をその走査方向（Ｙ方向）と直角な方向
（Ｘ方向）に拡大するシリンドリカルレンズ５０
を配置すると共に、これに合せて、被測定物２４
の前後に配置されるコリメータレンズ５２及び集
光レンズ５４をシリンドリカルレンズ化し、更
に、被測定物２４及び集光レンズ５４を通過した
拡大光線ビーム５６を２方向に分割するためのハ
ーフミラー５８を設けている。 又、該ハーフミラー５８で２分された光は、そ
れぞれ、被測定物２４の走査方向（Ｙ方向）寸法
を測定するための第１の受光器であるホトダイオ
ードアレイ５９（素子数ｎ）と、被測定物２４の
ビーム拡大方向（Ｘ方向）寸法を測定するための
第２の受光器である自己走査型のホトダイオード
アレイ６０（画素数ｍ〓ｎ）に入射される。一般
に自己走査型ホトダイオードアレイ６０の画素ピ
ツチは20μｍ程度、画素数ｍは1000のオーダであ
り、ホトダイオードアレイ５９の素子数ｎは10の
オーダである。なお、この実施例では、Ｘ方向の
測定範囲は、自己走査型ホトダイオードアレイ６
０の画素ピツチと画素数ｍとの積で決定される。 更に、前記ホトダイオードアレイ５９及び６０
の出力に応じて、被測定物２４の走査方向（Ｙ方
向）寸法及びビーム拡大方向（Ｘ方向）寸法を求
める信号処理装置６２が設けられている。 第２図は、被測定物２４の測定項目の例を示し
たものである。ここでは、Ｙ方向にY1〜Y4、Ｘ
方向にX1、X2の複数（６箇所）の測定項目が示
してあるが、特徴的なことはX1、X2の測定精度
はそれ程要求されていないということである。具
体的にはY1〜Y4の測定精度は1μｍ程度であるが、
X1、X2については10μｍ程度でよい。 前記信号処理装置６２は、例えば第３図に詳細
に示す如く、従来例と同様のクロツクパルス発振
器３４と、前記ホトダイオードアレイ５９の各出
力を参照電圧Vrefで波形整形する比較器６３−
１〜６３−ｎと、これら比較器の出力とクロツク
パルスCPとの論理積としての計数パルスe1〜eo
を出力するゲート回路６４−１〜６４−ｎと、該
ゲート回路６４−１〜６４−ｎの出力に応じて、
ビーム拡大方向（Ｘ方向）での各測定位置に対応
する計数パルスe1〜eoを選択するための選択回路
６６と、該選択回路６６の出力に応じて、対応す
る走査方向（Ｙ方向）の寸法を計数するカウンタ
６８−１〜６８−ｎとを含んでいる。 更に、前記クロツクパルスCPを分周する分周
器７０と、該分周器７０出力を用いて前記ホトダ
イオードアレイ６０の画素の信号（ビデオ信号
ｈ）をシフトレジスタ的に出力させるための駆動
回路７２と、そのビデオ信号ｈの最高値を順次ホ
ールドするピークホールド回路７４Ａと、ピーク
ホールド回路７４Ａの出力を参照値Vref′と比較
する比較器７４Ｂと、該比較器７４Ｂの出力が高
レベルにある時は分周器７０の出力を通過させて
計数パルスｉを生成するアンドゲート７４Ｃと、
その計数パルスｉを計数するカウンタ７６とが並
設されている。前記ピークホールド回路７４Ａ、
比較器７４Ｂ、アンドゲート７４Ｃはサンプリン
グ回路７４を形成し、前記計数パルスｉの積算値
は被測定物２４のビーム拡大方向（Ｘ方向）の寸
法に対応している。 ここで、自己走査型ホトダイオードアレイ６０
の画素ピツチは20μｍであり、計数パルスｉの
「１パルス」は20μｍに相当する。又、クロツク
パルスCPの周波数をｆ（Hz）、走査速度をｖ（mm／
sec）とすると、計数パルスe1〜eoの「１パルス」
はｖ／ｆ（mm）に相当し、ｆ＝500（ＫHz）、ｖ＝
100（mm／sec）と設定して、Ｖ／ｆは0.2μｍとな
る。従つて、第１図におけるＸ方向とＹ方向の測
定分解能は次のようになる。 Ｘ方向分解能＝20μｍ Ｙ方向分解能＝0.2μｍ 次に、第３図の分周器７０は２分周すると設定
し、自己走査型ホトダイオードアレイ６０の画素
数ｍを2000とすると、１回の全画素の出力走査に
要する時間Δtは、２×2000／ｆ≒0.01secとなり、
拡大走査ビーム５６の走査時間である約0.5secに
比して２桁程度短く設定されている。ただこの出
力走査の間に、走査ビーム５６はΔl＝ｖ・Δt即
ち約１mm移動するため、Ｘ方向の寸法が１mm程度
の範囲内で急変するようなＸ方向の寸法測定はで
きない。 以下、実施例の作用を説明する。 拡大光線ビーム５６の被測定物２４に対する各
時刻t0〜t4の位置と、対応する自己走査型ホトダ
イオードアレイ６０との位置関係を第４図Ａに示
す。画素は上からF1〜Fnと配列され、走査され
る時はF1の画素から順次出力されて、時間Δtで
全画素の走査が終わる。 この場合の走査出力であるビデオ信号ｎを第４
図Ｂに示す。例えば時刻t1〜t1＋Δtには、第３図
における計数パルスｉは第４図Ｂの下欄に示す信
号となり、その計数値C1は寸法X1に対応する。
同様に計数値C2は寸法X2に、計数値C3は寸法X1
に対応するので、寸法X1はC1とC3との平均値と
してもよい。従つて寸法X1、X2が分解能20μｍで
測定されたことになる。 次に、被測定物２４のＸ方向の測定位置x1〜x4
におけるＹ方向寸法Y1〜Y4を測定する際に選択
する、ホトダイオードアレイ５９中の受光素子
Ey1〜Ey4の位置関係を第５図Ａに示す。この場
合、受光素子E1の出力から得られる計数信号e1を
モニタとして選択し、この他計数信号ey1〜ey4の
信号波形を第５図Ｂに示す。 計数のスタートとストツプは、選択回路６６で
設定してもよいがカウンタ６８−１〜６８−ｎ側
で設定してもよい。この結果得られた計数値D0
〜D4から、寸法Y1は値（D0−D1）に対応して、
寸法Y3は値（D0−D3）に対応して求めることが
でき、分解能は0.2μｍである。 以上より、第２図に示した測定項目の内で高精
度を要しない寸法X1、X2分解能20μｍで、高精度
を要する寸法Y1〜Y4は分解能0.2μｍで、拡大光
線ビーム５６の１回の走査だけで高速で測定する
ことができ、所期の目的を達成することができ
る。 なお、本発明に用いられる信号処理回路６２
は、第３図の実施例に限定されず、例えば選択回
路６６を、従来技術である第６図のセグメント選
択回路３０のように、アンドゲート６１−１〜６
４−ｎの前に設置してもよい。
説明する。 本実施例は第１図に示す如く、従来例と同様の
レーザ管１０、固定ミラー１４、回転ミラー１６
を有する走査型光学式寸法測定装置において、レ
ーザ管１０と固定ミラー１４の間に、レーザビー
ム１２をその走査方向（Ｙ方向）と直角な方向
（Ｘ方向）に拡大するシリンドリカルレンズ５０
を配置すると共に、これに合せて、被測定物２４
の前後に配置されるコリメータレンズ５２及び集
光レンズ５４をシリンドリカルレンズ化し、更
に、被測定物２４及び集光レンズ５４を通過した
拡大光線ビーム５６を２方向に分割するためのハ
ーフミラー５８を設けている。 又、該ハーフミラー５８で２分された光は、そ
れぞれ、被測定物２４の走査方向（Ｙ方向）寸法
を測定するための第１の受光器であるホトダイオ
ードアレイ５９（素子数ｎ）と、被測定物２４の
ビーム拡大方向（Ｘ方向）寸法を測定するための
第２の受光器である自己走査型のホトダイオード
アレイ６０（画素数ｍ〓ｎ）に入射される。一般
に自己走査型ホトダイオードアレイ６０の画素ピ
ツチは20μｍ程度、画素数ｍは1000のオーダであ
り、ホトダイオードアレイ５９の素子数ｎは10の
オーダである。なお、この実施例では、Ｘ方向の
測定範囲は、自己走査型ホトダイオードアレイ６
０の画素ピツチと画素数ｍとの積で決定される。 更に、前記ホトダイオードアレイ５９及び６０
の出力に応じて、被測定物２４の走査方向（Ｙ方
向）寸法及びビーム拡大方向（Ｘ方向）寸法を求
める信号処理装置６２が設けられている。 第２図は、被測定物２４の測定項目の例を示し
たものである。ここでは、Ｙ方向にY1〜Y4、Ｘ
方向にX1、X2の複数（６箇所）の測定項目が示
してあるが、特徴的なことはX1、X2の測定精度
はそれ程要求されていないということである。具
体的にはY1〜Y4の測定精度は1μｍ程度であるが、
X1、X2については10μｍ程度でよい。 前記信号処理装置６２は、例えば第３図に詳細
に示す如く、従来例と同様のクロツクパルス発振
器３４と、前記ホトダイオードアレイ５９の各出
力を参照電圧Vrefで波形整形する比較器６３−
１〜６３−ｎと、これら比較器の出力とクロツク
パルスCPとの論理積としての計数パルスe1〜eo
を出力するゲート回路６４−１〜６４−ｎと、該
ゲート回路６４−１〜６４−ｎの出力に応じて、
ビーム拡大方向（Ｘ方向）での各測定位置に対応
する計数パルスe1〜eoを選択するための選択回路
６６と、該選択回路６６の出力に応じて、対応す
る走査方向（Ｙ方向）の寸法を計数するカウンタ
６８−１〜６８−ｎとを含んでいる。 更に、前記クロツクパルスCPを分周する分周
器７０と、該分周器７０出力を用いて前記ホトダ
イオードアレイ６０の画素の信号（ビデオ信号
ｈ）をシフトレジスタ的に出力させるための駆動
回路７２と、そのビデオ信号ｈの最高値を順次ホ
ールドするピークホールド回路７４Ａと、ピーク
ホールド回路７４Ａの出力を参照値Vref′と比較
する比較器７４Ｂと、該比較器７４Ｂの出力が高
レベルにある時は分周器７０の出力を通過させて
計数パルスｉを生成するアンドゲート７４Ｃと、
その計数パルスｉを計数するカウンタ７６とが並
設されている。前記ピークホールド回路７４Ａ、
比較器７４Ｂ、アンドゲート７４Ｃはサンプリン
グ回路７４を形成し、前記計数パルスｉの積算値
は被測定物２４のビーム拡大方向（Ｘ方向）の寸
法に対応している。 ここで、自己走査型ホトダイオードアレイ６０
の画素ピツチは20μｍであり、計数パルスｉの
「１パルス」は20μｍに相当する。又、クロツク
パルスCPの周波数をｆ（Hz）、走査速度をｖ（mm／
sec）とすると、計数パルスe1〜eoの「１パルス」
はｖ／ｆ（mm）に相当し、ｆ＝500（ＫHz）、ｖ＝
100（mm／sec）と設定して、Ｖ／ｆは0.2μｍとな
る。従つて、第１図におけるＸ方向とＹ方向の測
定分解能は次のようになる。 Ｘ方向分解能＝20μｍ Ｙ方向分解能＝0.2μｍ 次に、第３図の分周器７０は２分周すると設定
し、自己走査型ホトダイオードアレイ６０の画素
数ｍを2000とすると、１回の全画素の出力走査に
要する時間Δtは、２×2000／ｆ≒0.01secとなり、
拡大走査ビーム５６の走査時間である約0.5secに
比して２桁程度短く設定されている。ただこの出
力走査の間に、走査ビーム５６はΔl＝ｖ・Δt即
ち約１mm移動するため、Ｘ方向の寸法が１mm程度
の範囲内で急変するようなＸ方向の寸法測定はで
きない。 以下、実施例の作用を説明する。 拡大光線ビーム５６の被測定物２４に対する各
時刻t0〜t4の位置と、対応する自己走査型ホトダ
イオードアレイ６０との位置関係を第４図Ａに示
す。画素は上からF1〜Fnと配列され、走査され
る時はF1の画素から順次出力されて、時間Δtで
全画素の走査が終わる。 この場合の走査出力であるビデオ信号ｎを第４
図Ｂに示す。例えば時刻t1〜t1＋Δtには、第３図
における計数パルスｉは第４図Ｂの下欄に示す信
号となり、その計数値C1は寸法X1に対応する。
同様に計数値C2は寸法X2に、計数値C3は寸法X1
に対応するので、寸法X1はC1とC3との平均値と
してもよい。従つて寸法X1、X2が分解能20μｍで
測定されたことになる。 次に、被測定物２４のＸ方向の測定位置x1〜x4
におけるＹ方向寸法Y1〜Y4を測定する際に選択
する、ホトダイオードアレイ５９中の受光素子
Ey1〜Ey4の位置関係を第５図Ａに示す。この場
合、受光素子E1の出力から得られる計数信号e1を
モニタとして選択し、この他計数信号ey1〜ey4の
信号波形を第５図Ｂに示す。 計数のスタートとストツプは、選択回路６６で
設定してもよいがカウンタ６８−１〜６８−ｎ側
で設定してもよい。この結果得られた計数値D0
〜D4から、寸法Y1は値（D0−D1）に対応して、
寸法Y3は値（D0−D3）に対応して求めることが
でき、分解能は0.2μｍである。 以上より、第２図に示した測定項目の内で高精
度を要しない寸法X1、X2分解能20μｍで、高精度
を要する寸法Y1〜Y4は分解能0.2μｍで、拡大光
線ビーム５６の１回の走査だけで高速で測定する
ことができ、所期の目的を達成することができ
る。 なお、本発明に用いられる信号処理回路６２
は、第３図の実施例に限定されず、例えば選択回
路６６を、従来技術である第６図のセグメント選
択回路３０のように、アンドゲート６１−１〜６
４−ｎの前に設置してもよい。
以上説明した通り、本発明によれば、拡大光線
ビームを走査すると共に高精度を要する寸法測定
用の第１の受光器と、それほど精度を要しない寸
法測定用の自己走査型の第２の受光器とを組合せ
ているので、方向によつて要求精度の異なる被測
定物の２方向寸法を迅速に、且つ、要求される精
度に応じて測定することができるという優れた効
果を有する。
ビームを走査すると共に高精度を要する寸法測定
用の第１の受光器と、それほど精度を要しない寸
法測定用の自己走査型の第２の受光器とを組合せ
ているので、方向によつて要求精度の異なる被測
定物の２方向寸法を迅速に、且つ、要求される精
度に応じて測定することができるという優れた効
果を有する。
第１図は、本発明に係る光学式寸法測定装置の
実施例の構成を示す斜視図、第２図は、被測定物
の例を示す斜視図、第３図は、前記実施例で用い
られている信号処理装置の回路構成を示すブロツ
ク線図、第４図Ａは、前記実施例における拡大光
線ビームの被測定物に対する各時刻の走査位置と
自己走査型ホトダイオードアレイとの位置関係の
一例を示す線図、第４図Ｂは、第４図Ａの場合の
ビデオ信号等を示す信号波形図、第５図Ａは、前
記実施例における拡大光線ビーム、被測定物及び
ホトダイオードアレイの位置関係の一例を示す線
図、第５図Ｂは、第５図Ａの場合の各部信号波形
を示す線図、第６図は、従来の走査型光学式寸法
測定装置の一例の構成を示すブロツク線図であ
る。 １０……レーザ管、１２……レーザビーム、１
４……固定ミラー、１６……回転ミラー、２４…
…被測定物、５０……シリンドリカルレンズ、５
２……コリメータレンズ、５４……集光レンズ、
５６……拡大光線ビーム、５８……ハーフミラ
ー、５９……ホトダイオードアレイ（第１の受光
器）、６０……自己走査型ホトダイオードアレイ
（第２の受光器）、６２……信号処理装置、Ｙ……
走査方向、Ｘ……走査方向と直角な方向。
実施例の構成を示す斜視図、第２図は、被測定物
の例を示す斜視図、第３図は、前記実施例で用い
られている信号処理装置の回路構成を示すブロツ
ク線図、第４図Ａは、前記実施例における拡大光
線ビームの被測定物に対する各時刻の走査位置と
自己走査型ホトダイオードアレイとの位置関係の
一例を示す線図、第４図Ｂは、第４図Ａの場合の
ビデオ信号等を示す信号波形図、第５図Ａは、前
記実施例における拡大光線ビーム、被測定物及び
ホトダイオードアレイの位置関係の一例を示す線
図、第５図Ｂは、第５図Ａの場合の各部信号波形
を示す線図、第６図は、従来の走査型光学式寸法
測定装置の一例の構成を示すブロツク線図であ
る。 １０……レーザ管、１２……レーザビーム、１
４……固定ミラー、１６……回転ミラー、２４…
…被測定物、５０……シリンドリカルレンズ、５
２……コリメータレンズ、５４……集光レンズ、
５６……拡大光線ビーム、５８……ハーフミラ
ー、５９……ホトダイオードアレイ（第１の受光
器）、６０……自己走査型ホトダイオードアレイ
（第２の受光器）、６２……信号処理装置、Ｙ……
走査方向、Ｘ……走査方向と直角な方向。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 一方向に走査される光線ビームを発生する平
行走査光線ビーム発生装置と、被測定物を通過し
た前記光線ビームの明暗を検出する第１の受光器
とを有し、平行走査光線ビーム発生装置と第１の
受光器の間に配置した被測定物によつて前記光線
ビームの一部が遮ぎられて生じる暗部又は明部の
時間の長さを検出して被測定物の走査方向寸法を
高精度で求めるようにした光学式寸法測定装置に
おいて、 前記光線ビームをその走査方向と直角な方向に
拡大する光線ビーム拡大手段と、 被測定物を通過した拡大光線ビームを２方向に
分割して、前記第１の受光器と別体の荒精度測定
用の自己走査型の第２の受光器に入射させる手段
とを設け、 拡大された光線ビームの幅内の特定の位置に配
された複数個の受光素子で構成した前記第１の受
光器の、それぞれの受光出力でクロツクパルスの
計数ゲートを開閉することにより被測定物の特定
の位置における走査方向寸法を高精度で測定する
と共に、 自己走査型の受光素子列で構成した前記第２の
受光器を、光線ビームの走査周期よりも短い周期
で自己走査して、拡大光線ビームが入射している
受光素子数を計数することにより、被測定物の特
定位置における走査方向と直角な方向の寸法をも
荒精度で測定できることを特徴とする光学式寸法
測定装置。 ２ 前記光線ビーム拡大手段が、前記平行走査光
線ビーム発生装置のビーム発生源とビーム走査手
段の間に配設されたシリンドリカルレンズである
特許請求の範囲第１項に記載の光学式寸法測定装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15830281A JPS5860205A (ja) | 1981-10-05 | 1981-10-05 | 光学式寸法測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15830281A JPS5860205A (ja) | 1981-10-05 | 1981-10-05 | 光学式寸法測定装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP246687A Division JPS62272104A (ja) | 1987-01-08 | 1987-01-08 | 走査型光学式寸法測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5860205A JPS5860205A (ja) | 1983-04-09 |
| JPH0421803B2 true JPH0421803B2 (ja) | 1992-04-14 |
Family
ID=15668643
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15830281A Granted JPS5860205A (ja) | 1981-10-05 | 1981-10-05 | 光学式寸法測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5860205A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH044166Y2 (ja) * | 1984-11-06 | 1992-02-07 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51135241A (en) * | 1975-05-14 | 1976-11-24 | Maki Mfg Co Ltd | Separater for fruit and vegetable |
-
1981
- 1981-10-05 JP JP15830281A patent/JPS5860205A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51135241A (en) * | 1975-05-14 | 1976-11-24 | Maki Mfg Co Ltd | Separater for fruit and vegetable |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5860205A (ja) | 1983-04-09 |
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