JPH06288723A - 細線径測定装置 - Google Patents
細線径測定装置Info
- Publication number
- JPH06288723A JPH06288723A JP7690993A JP7690993A JPH06288723A JP H06288723 A JPH06288723 A JP H06288723A JP 7690993 A JP7690993 A JP 7690993A JP 7690993 A JP7690993 A JP 7690993A JP H06288723 A JPH06288723 A JP H06288723A
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- Japan
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- measuring device
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 細線径を高精度に測定できる細線径測定装置
を提供する。 【構成】 レーザビームＢとラインセンサ３の交差点Ｃ
からの距離をｘとするとき、フランフォーファ回折像の
光強度Ｉ(ｘ)に対してｋ・ｘ2 （ｋは比例定数）なる値
を乗算回路７で乗算し、次に微分回路８で微分し、その
微分後の信号Ｄの零点を零点検出回路９で検出する。演
算器１２は、零点間の間隔に基づいて被測定細線Ｗの線
径φを算出し、表示器１３に表示する。 【効果】 細線径を高精度に測定できる。
を提供する。 【構成】 レーザビームＢとラインセンサ３の交差点Ｃ
からの距離をｘとするとき、フランフォーファ回折像の
光強度Ｉ(ｘ)に対してｋ・ｘ2 （ｋは比例定数）なる値
を乗算回路７で乗算し、次に微分回路８で微分し、その
微分後の信号Ｄの零点を零点検出回路９で検出する。演
算器１２は、零点間の間隔に基づいて被測定細線Ｗの線
径φを算出し、表示器１３に表示する。 【効果】 細線径を高精度に測定できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、細線径測定装置に関
し、さらに詳しくは、フラウンフォーファ回折像を利用
して被測定細線の線径を測定する細線径測定装置に関す
る。
し、さらに詳しくは、フラウンフォーファ回折像を利用
して被測定細線の線径を測定する細線径測定装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図３により、フラウンフォーファ回折像
を利用して被測定細線の線径を測定する原理を説明す
る。レーザ光源２とラインセンサ３とを十分遠い距離に
設け、レーザビームＢの途中に被測定細線Ｗを介在させ
ると、ラインセンサ３にフラウンフォーファ回折像Ｆが
投影される。図中、ｘは、レーザビームＢとラインセン
サ３の交差点Ｃからの距離を表し、Ｉ(ｘ)は距離ｘの位
置での光強度を表している。レーザビームＢの波長をλ
とし，被測定細線Ｗからラインセンサ３までの距離をＬ
とし，フラウンフォーファ回折像Ｆの光強度Ｉ(ｘ)の極
小位置の間隔をｄとするとき、被測定細線Ｗの線径φ
は、 φ＝λ・Ｌ／ｄ …(１) で与えられる。従って、フラウンフォーファ回折像Ｆの
光強度Ｉ(ｘ)の極小位置の間隔ｄを知ることで、被測定
細線Ｗの線径φを算出できる。
を利用して被測定細線の線径を測定する原理を説明す
る。レーザ光源２とラインセンサ３とを十分遠い距離に
設け、レーザビームＢの途中に被測定細線Ｗを介在させ
ると、ラインセンサ３にフラウンフォーファ回折像Ｆが
投影される。図中、ｘは、レーザビームＢとラインセン
サ３の交差点Ｃからの距離を表し、Ｉ(ｘ)は距離ｘの位
置での光強度を表している。レーザビームＢの波長をλ
とし，被測定細線Ｗからラインセンサ３までの距離をＬ
とし，フラウンフォーファ回折像Ｆの光強度Ｉ(ｘ)の極
小位置の間隔をｄとするとき、被測定細線Ｗの線径φ
は、 φ＝λ・Ｌ／ｄ …(１) で与えられる。従って、フラウンフォーファ回折像Ｆの
光強度Ｉ(ｘ)の極小位置の間隔ｄを知ることで、被測定
細線Ｗの線径φを算出できる。
【０００３】一方、光強度Ｉ(ｘ)の極小位置の間隔ｄの
代りに、光強度Ｉ(ｘ)の極大位置の間隔を利用する細線
径測定装置が、実開昭５９−５６５０８号公報で提案さ
れている。
代りに、光強度Ｉ(ｘ)の極大位置の間隔を利用する細線
径測定装置が、実開昭５９−５６５０８号公報で提案さ
れている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】フラウンフォーファ回
折像Ｆの光強度Ｉ(ｘ)の極小位置の近傍では値が微小と
なるのでノイズなどの影響を受けやすく、また、値の変
化が緩やかになるので、極小位置を高精度に検出できな
い。このため、従来の細線径測定装置のうち、光強度Ｉ
(ｘ)の極小位置の間隔ｄを検出するものでは、細線径を
高精度に測定できない問題点があった。一方、従来の細
線径測定装置のうち、光強度Ｉ(ｘ)の極小位置の間隔ｄ
の代りに光強度Ｉ(ｘ)の極大位置の間隔を利用するもの
では、光強度Ｉ(ｘ)の非対称性に起因する不一致がある
ため、やはり細線径を高精度に測定できない問題点があ
った。そこで、この発明の目的は、細線径を高精度に測
定できる細線径測定装置を提供することにある。
折像Ｆの光強度Ｉ(ｘ)の極小位置の近傍では値が微小と
なるのでノイズなどの影響を受けやすく、また、値の変
化が緩やかになるので、極小位置を高精度に検出できな
い。このため、従来の細線径測定装置のうち、光強度Ｉ
(ｘ)の極小位置の間隔ｄを検出するものでは、細線径を
高精度に測定できない問題点があった。一方、従来の細
線径測定装置のうち、光強度Ｉ(ｘ)の極小位置の間隔ｄ
の代りに光強度Ｉ(ｘ)の極大位置の間隔を利用するもの
では、光強度Ｉ(ｘ)の非対称性に起因する不一致がある
ため、やはり細線径を高精度に測定できない問題点があ
った。そこで、この発明の目的は、細線径を高精度に測
定できる細線径測定装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明の細線径測定装
置は、レーザビームによる被測定細線のフラウンフォー
ファ回折像を受光器で受光し、フラウンフォーファ回折
像のパターンから被測定細線の線径を求める細線径測定
装置において、レーザビームと受光器の交差点からの距
離ｘに対してｋ・ｘ2 （ｋは比例定数）なる値を受光器
で検出された光強度Ｉ(ｘ)に乗算する乗算器と、前記乗
算器の出力信号を距離ｘで微分する微分器と、前記微分
器の出力信号の零点を検出する零点検出器と、前記零点
間の間隔に基づいて被測定細線の線径を算出する演算手
段とを具備したことを構成上の特徴とするものである。
置は、レーザビームによる被測定細線のフラウンフォー
ファ回折像を受光器で受光し、フラウンフォーファ回折
像のパターンから被測定細線の線径を求める細線径測定
装置において、レーザビームと受光器の交差点からの距
離ｘに対してｋ・ｘ2 （ｋは比例定数）なる値を受光器
で検出された光強度Ｉ(ｘ)に乗算する乗算器と、前記乗
算器の出力信号を距離ｘで微分する微分器と、前記微分
器の出力信号の零点を検出する零点検出器と、前記零点
間の間隔に基づいて被測定細線の線径を算出する演算手
段とを具備したことを構成上の特徴とするものである。
【０００６】
【作用】光強度Ｉ(ｘ)の最大値（ｘ＝０での光強度）を
Ｉｏとするとき、光強度Ｉ(ｘ)は、一般に、 Ｉ(ｘ)＝Ｉｏ・｛sin(ａ・ｘ)／（ａ・ｘ）｝2 …(２) ａ＝π・φ／（λ・Ｌ） φ：被測定細線Ｗの線径 λ：レーザビームＢの波長 Ｌ：被測定細線Ｗから受光器までの距離 で与えられる。
Ｉｏとするとき、光強度Ｉ(ｘ)は、一般に、 Ｉ(ｘ)＝Ｉｏ・｛sin(ａ・ｘ)／（ａ・ｘ）｝2 …(２) ａ＝π・φ／（λ・Ｌ） φ：被測定細線Ｗの線径 λ：レーザビームＢの波長 Ｌ：被測定細線Ｗから受光器までの距離 で与えられる。
【０００７】乗算器は、ｋ・ｘ2 を光強度Ｉ(ｘ)に乗算
するから、その出力信号Ｍは、 Ｍ＝ｋ・ｘ2・Ｉ(ｘ) ＝ｋ・ｘ2・Ｉｏ・｛sin(ａ・ｘ)／（ａ・ｘ）｝2 ＝ｋ・Ｉｏ・｛sin(ａ・ｘ)／ａ｝2 …(３) となる。
するから、その出力信号Ｍは、 Ｍ＝ｋ・ｘ2・Ｉ(ｘ) ＝ｋ・ｘ2・Ｉｏ・｛sin(ａ・ｘ)／（ａ・ｘ）｝2 ＝ｋ・Ｉｏ・｛sin(ａ・ｘ)／ａ｝2 …(３) となる。
【０００８】微分器は、乗算器の出力信号Ｍをｘで微分
するから、その出力信号Ｄは、 Ｄ＝（Ｍ）’ ＝ｋ・Ｉｏ・｛２・sin(ａ・ｘ)／ａ｝・｛cos(ａ・ｘ)／ａ｝・ａ ＝（ｋ・Ｉｏ／ａ）・sin(２・ａ・ｘ) …(４) となる。
するから、その出力信号Ｄは、 Ｄ＝（Ｍ）’ ＝ｋ・Ｉｏ・｛２・sin(ａ・ｘ)／ａ｝・｛cos(ａ・ｘ)／ａ｝・ａ ＝（ｋ・Ｉｏ／ａ）・sin(２・ａ・ｘ) …(４) となる。
【０００９】零点検出器は、微分器の出力信号Ｄの零点
を検出するが、その零点間の間隔Δｘは、 Δｘ＝π／（２・ａ） ＝π／｛２・π・φ／（λ・Ｌ）｝ ＝λ・Ｌ／（２・φ） …(５) である。この(５)式を変形すれば、 φ＝λ・Ｌ／（２・Δｘ） …(６) となり、細線径φを算出できる。しかも、零点検出を高
精度に行う技術は確立されており、Δｘを高精度に検出
できるので、細線径φを高精度に測定できることとな
る。
を検出するが、その零点間の間隔Δｘは、 Δｘ＝π／（２・ａ） ＝π／｛２・π・φ／（λ・Ｌ）｝ ＝λ・Ｌ／（２・φ） …(５) である。この(５)式を変形すれば、 φ＝λ・Ｌ／（２・Δｘ） …(６) となり、細線径φを算出できる。しかも、零点検出を高
精度に行う技術は確立されており、Δｘを高精度に検出
できるので、細線径φを高精度に測定できることとな
る。
【００１０】
【実施例】以下、図に示す実施例によりこの発明をさら
に詳細に説明する。なお、これによりこの発明が限定さ
れるものではない。図１は、この発明の細線径測定装置
の一実施例を示す全体構成図である。この細線径測定装
置１は、レーザ光源２と，ラインセンサ３と，駆動回路
４と、包絡線波形出力回路５と，２乗スイープ発生回路
６と，乗算回路７と，微分回路８と，零点検出回路９
と，第２の微分回路１０と，ゲート回路１１と，演算器
１２と，表示器１３とを具備して構成されている。
に詳細に説明する。なお、これによりこの発明が限定さ
れるものではない。図１は、この発明の細線径測定装置
の一実施例を示す全体構成図である。この細線径測定装
置１は、レーザ光源２と，ラインセンサ３と，駆動回路
４と、包絡線波形出力回路５と，２乗スイープ発生回路
６と，乗算回路７と，微分回路８と，零点検出回路９
と，第２の微分回路１０と，ゲート回路１１と，演算器
１２と，表示器１３とを具備して構成されている。
【００１１】レーザ光源２は、レーザビームＢを出射す
る。ラインセンサ３は、レーザビームＢとの交差点Ｃか
ら片側に偏心して設けられており、レーザビームＢによ
る被測定細線Ｗのフラウンフォーファ回折像を受光す
る。そして、駆動回路４から入力されるクロックに同期
して、レーザビームＢとの交差点Ｃからの距離ｘが大き
くなる順に検出信号Ｓ(ｘ)を出力する。この検出信号Ｓ
(ｘ)を、図２の（ａ）に例示する。縦軸は、信号の大き
さである。信号の大きさは、受光量に対応している。横
軸は、信号の出力時刻、すなわち、距離ｘである。駆動
回路４は、クロック等をラインセンサ３および２乗スイ
ープ発生回路６へ出力し、ラインセンサ３および２乗ス
イープ発生回路６を駆動する。また、カウントパルスＰ
を演算器１２へ出力する。
る。ラインセンサ３は、レーザビームＢとの交差点Ｃか
ら片側に偏心して設けられており、レーザビームＢによ
る被測定細線Ｗのフラウンフォーファ回折像を受光す
る。そして、駆動回路４から入力されるクロックに同期
して、レーザビームＢとの交差点Ｃからの距離ｘが大き
くなる順に検出信号Ｓ(ｘ)を出力する。この検出信号Ｓ
(ｘ)を、図２の（ａ）に例示する。縦軸は、信号の大き
さである。信号の大きさは、受光量に対応している。横
軸は、信号の出力時刻、すなわち、距離ｘである。駆動
回路４は、クロック等をラインセンサ３および２乗スイ
ープ発生回路６へ出力し、ラインセンサ３および２乗ス
イープ発生回路６を駆動する。また、カウントパルスＰ
を演算器１２へ出力する。
【００１２】包絡線波形出力回路５は、ラインセンサ３
から入力された検出信号Ｓ(ｘ)の包絡線波形信号を出力
する。すなわち、光強度Ｉ(ｘ)を出力する。光強度Ｉ
(ｘ)を、図２の（ｂ）に例示する。２乗スイープ発生回
路６は、駆動回路４から入力されるクロックに同期し
て、クロック数の２乗に比例した大きさのスイーパ信号
を出力する。クロック数は距離ｘに対応しているので、
スイーパ信号を、ｋ・ｘ2 （ｋは比例定数）と表わす。
ｋ・ｘ2 のスイーパ信号を、図２の（ｃ）に例示する。
乗算回路７は、前記スイーパ信号ｋ・ｘ2 と光強度Ｉ
(ｘ)を乗算し、前記(３)式の信号Ｍを出力する。信号Ｍ
を、図２の（ｄ）に例示する。微分回路８は、前記信号
Ｍを微分し、前記(４)式の信号Ｄを出力する。信号Ｄ
を、図２の（ｅ）に例示する。零点検出回路９は、前記
信号Ｄの零点を検出し、検出時に零点検出パルスＺｏを
出力する。零点検出パルスＺｏを、図２の（ｆ）に例示
する。
から入力された検出信号Ｓ(ｘ)の包絡線波形信号を出力
する。すなわち、光強度Ｉ(ｘ)を出力する。光強度Ｉ
(ｘ)を、図２の（ｂ）に例示する。２乗スイープ発生回
路６は、駆動回路４から入力されるクロックに同期し
て、クロック数の２乗に比例した大きさのスイーパ信号
を出力する。クロック数は距離ｘに対応しているので、
スイーパ信号を、ｋ・ｘ2 （ｋは比例定数）と表わす。
ｋ・ｘ2 のスイーパ信号を、図２の（ｃ）に例示する。
乗算回路７は、前記スイーパ信号ｋ・ｘ2 と光強度Ｉ
(ｘ)を乗算し、前記(３)式の信号Ｍを出力する。信号Ｍ
を、図２の（ｄ）に例示する。微分回路８は、前記信号
Ｍを微分し、前記(４)式の信号Ｄを出力する。信号Ｄ
を、図２の（ｅ）に例示する。零点検出回路９は、前記
信号Ｄの零点を検出し、検出時に零点検出パルスＺｏを
出力する。零点検出パルスＺｏを、図２の（ｆ）に例示
する。
【００１３】第２の微分回路１０は、前記信号Ｄを微分
し、信号Ｄ’を出力する。図２の（ａ）（ｅ）（ｆ）か
ら判るように、零点検出パルスＺｏのうちでフラウンフ
ォーファ回折像Ｆの光強度Ｉ(ｘ)の極小位置に対応する
ものは信号Ｄ’の符号が正になり、極小位置に対応しな
いものは信号Ｄ’の符号が負になる。ゲート回路１１
は、信号Ｄ’の符号が正のときの零点検出パルスＺｏの
みを通過させる。すなわち、零点検出パルスＺｏのうち
でフラウンフォーファ回折像Ｆの光強度Ｉ(ｘ)の極小位
置に対応するもののみを通過させる。ゲート回路１１の
ゲート出力パルスＺｄを、図２の（ｇ）に例示する。
し、信号Ｄ’を出力する。図２の（ａ）（ｅ）（ｆ）か
ら判るように、零点検出パルスＺｏのうちでフラウンフ
ォーファ回折像Ｆの光強度Ｉ(ｘ)の極小位置に対応する
ものは信号Ｄ’の符号が正になり、極小位置に対応しな
いものは信号Ｄ’の符号が負になる。ゲート回路１１
は、信号Ｄ’の符号が正のときの零点検出パルスＺｏの
みを通過させる。すなわち、零点検出パルスＺｏのうち
でフラウンフォーファ回折像Ｆの光強度Ｉ(ｘ)の極小位
置に対応するもののみを通過させる。ゲート回路１１の
ゲート出力パルスＺｄを、図２の（ｇ）に例示する。
【００１４】演算器１２は、図２の（ｈ）に示すよう
に、ゲート出力パルスＺｄの間隔すなわちフラウンフォ
ーファ回折像Ｆの光強度Ｉ(ｘ)の極小位置の間隔ｄを、
駆動回路４から入力されたカウントパルスＰによりカウ
ントする。そして、前記(１)式より細線径φを算出し、
表示器１３へ出力する。なお、３つ以上の間隔ｄを平均
したものを前記(１)式に代入して細線径φを算出するの
がよい。かくして、表示器１３に、被測定細線Ｗの細線
径φが表示される。
に、ゲート出力パルスＺｄの間隔すなわちフラウンフォ
ーファ回折像Ｆの光強度Ｉ(ｘ)の極小位置の間隔ｄを、
駆動回路４から入力されたカウントパルスＰによりカウ
ントする。そして、前記(１)式より細線径φを算出し、
表示器１３へ出力する。なお、３つ以上の間隔ｄを平均
したものを前記(１)式に代入して細線径φを算出するの
がよい。かくして、表示器１３に、被測定細線Ｗの細線
径φが表示される。
【００１５】なお、上記実施例では、ランセンサ３をレ
ーザビームＢとラインセンサ３の交差点Ｃよりも片側に
偏心して設けたが、交差点Ｃの両側にラインセンサを設
けてもよい。また、第２の微分回路１０とゲート回路１
１を省略し、零点検出パルスＺｏの間隔Δｘを前記(６)
式に代入して細線径φを算出してもよい。この場合に
は、上記実施例より構成が簡単になる。精度は上記実施
例の方がより優れている。
ーザビームＢとラインセンサ３の交差点Ｃよりも片側に
偏心して設けたが、交差点Ｃの両側にラインセンサを設
けてもよい。また、第２の微分回路１０とゲート回路１
１を省略し、零点検出パルスＺｏの間隔Δｘを前記(６)
式に代入して細線径φを算出してもよい。この場合に
は、上記実施例より構成が簡単になる。精度は上記実施
例の方がより優れている。
【００１６】
【発明の効果】この発明の細線径測定装置によれば、零
点検出に基づいて細線径φを求めるため、細線径φを高
精度に測定できるようになる。
点検出に基づいて細線径φを求めるため、細線径φを高
精度に測定できるようになる。
【図１】この発明の細線径測定装置の一実施例を示す全
体構成図である。
体構成図である。
【図２】図１の細線径測定装置の各部の波形図である。
【図３】フラウンフォーファ回折像を利用して被測定細
線の線径を非接触で測定する原理の説明図である。
線の線径を非接触で測定する原理の説明図である。
１ 細線径測定装置 ２ レーザ光源 ３ ラインセンサ ４ 駆動回路 ５ 包絡線波形出力回路 ６ ２乗スイープ発生回路 ７ 乗算回路 ８ 微分回路 ９ 零点検出回路 １０ 第２の微分回路 １１ ゲート回路 １２ 演算器 １３ 表示器 Ｗ 被測定細線 φ 線径 Ｂ レーザビーム
Claims (1)
- 【請求項１】 レーザビームによる被測定細線のフラウ
ンフォーファ回折像を受光器で受光し、フラウンフォー
ファ回折像のパターンから被測定細線の線径を求める細
線径測定装置において、 レーザビームと受光器の交差点からの距離ｘに対してｋ
・ｘ2 （ｋは比例定数）なる値を受光器で検出された光
強度Ｉ(ｘ)に乗算する乗算器と、前記乗算器の出力信号
を距離ｘで微分する微分器と、前記微分器の出力信号の
零点を検出する零点検出器と、前記零点間の間隔Δｘに
基づいて被測定細線の線径を算出する演算手段とを具備
したことを特徴とする細線径測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7690993A JP2903283B2 (ja) | 1993-04-02 | 1993-04-02 | 細線径測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7690993A JP2903283B2 (ja) | 1993-04-02 | 1993-04-02 | 細線径測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06288723A true JPH06288723A (ja) | 1994-10-18 |
| JP2903283B2 JP2903283B2 (ja) | 1999-06-07 |
Family
ID=13618811
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7690993A Expired - Lifetime JP2903283B2 (ja) | 1993-04-02 | 1993-04-02 | 細線径測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2903283B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102012021892A1 (de) * | 2012-11-08 | 2014-05-08 | Sikora Ag | Verfahren zur Auswertung Fresnelscher Beugungssaumverläufe |
-
1993
- 1993-04-02 JP JP7690993A patent/JP2903283B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102012021892A1 (de) * | 2012-11-08 | 2014-05-08 | Sikora Ag | Verfahren zur Auswertung Fresnelscher Beugungssaumverläufe |
| JP2015534086A (ja) * | 2012-11-08 | 2015-11-26 | シコラ アーゲー | フレネル回折の境界プロファイルを評価する方法 |
| US9797712B2 (en) | 2012-11-08 | 2017-10-24 | Sikora Ag | Method for evaluating Fresnel diffraction border profiles |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2903283B2 (ja) | 1999-06-07 |
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