JPH0714803Y2 - 光学式走査型測定装置 - Google Patents
光学式走査型測定装置Info
- Publication number
- JPH0714803Y2 JPH0714803Y2 JP1989113086U JP11308689U JPH0714803Y2 JP H0714803 Y2 JPH0714803 Y2 JP H0714803Y2 JP 1989113086 U JP1989113086 U JP 1989113086U JP 11308689 U JP11308689 U JP 11308689U JP H0714803 Y2 JPH0714803 Y2 JP H0714803Y2
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- Japan
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- scanning
- circuit
- signal
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Description
本考案は、光学式走査型測定装置に係り、特に、レーザ
ビームを利用して測定対象物の寸法等を測定する光学式
走査型測定装置の改良に関するものである。
ビームを利用して測定対象物の寸法等を測定する光学式
走査型測定装置の改良に関するものである。
従来、回転又は振動走査ビーム（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を集光レン
ズ間を通る平行走査ビームに変換し、該コリメータレン
ズと集光レンズの間に配置した測定対象物によって前記
平行走査部分の一部が遮られて生じる暗部又は明部の時
間の長さから測定対象物の走査方向寸法を測定する光学
式走査型測定装置があった。 この光学式走査型測定装置においては、通常、受光素子
出力を波形整形する波形整形回路が設けられ、該波形整
形後の信号を用いて、各種処理が行われている。 前記受光素子出力を波形整形するための比較信号は、従
来、次のような方法で発生されていた。 今回走査中の受光信号（走査信号）のピーク値を保持
するピークホールド回路を設け、該ピークホールド値の
1/2をコンパレータの比較信号として、当該走査信号を
波形整形する。 走査信号のピーク値をデジタル信号に変換するアナロ
グ−デジタル変換器を用いて、前記走査信号のピーク値
をホールドし、マイクロコンピュータで、前記ピーク値
をポリゴンミラーの１回転について平均化し（ポリゴン
ミラーが８面体である場合には８面のデータを平均
化）、その1/2のデータをデジタル−アナログ変換器に
与えてアナログ信号に戻し、、該アナログ信号をコンパ
レータの比較信号とする。 特開昭62−254003に提案されているように、精密遅延
ラインを用いて、直接比較信号を作る。
メータレンズにより、このコリメータレンズを集光レン
ズ間を通る平行走査ビームに変換し、該コリメータレン
ズと集光レンズの間に配置した測定対象物によって前記
平行走査部分の一部が遮られて生じる暗部又は明部の時
間の長さから測定対象物の走査方向寸法を測定する光学
式走査型測定装置があった。 この光学式走査型測定装置においては、通常、受光素子
出力を波形整形する波形整形回路が設けられ、該波形整
形後の信号を用いて、各種処理が行われている。 前記受光素子出力を波形整形するための比較信号は、従
来、次のような方法で発生されていた。 今回走査中の受光信号（走査信号）のピーク値を保持
するピークホールド回路を設け、該ピークホールド値の
1/2をコンパレータの比較信号として、当該走査信号を
波形整形する。 走査信号のピーク値をデジタル信号に変換するアナロ
グ−デジタル変換器を用いて、前記走査信号のピーク値
をホールドし、マイクロコンピュータで、前記ピーク値
をポリゴンミラーの１回転について平均化し（ポリゴン
ミラーが８面体である場合には８面のデータを平均
化）、その1/2のデータをデジタル−アナログ変換器に
与えてアナログ信号に戻し、、該アナログ信号をコンパ
レータの比較信号とする。 特開昭62−254003に提案されているように、精密遅延
ラインを用いて、直接比較信号を作る。
しかしながら、の方法は、当該走査信号を直接平均化
する必要があるためピークホールド回路の時定数が大き
くなり、走査信号の急激な変化に追従できない。特に、
走査信号の最初の立上り（第１セグメント）時には、ピ
ークホールド値も走査信号に遅れて立上って行く途中で
あるため、誤差が大きくなり過ぎる。従って、最初の立
上りを精度良く検出することができず、特に、測定対象
間の間隔を測定するギヤップ測定が不可能である等の問
題点を有していた。 一方、、の方法は、高価なアナログ−デジタル変換
器やデジタル−アナログ変換器、又は精密遅延ラインを
使用するため、コストアップするという問題点を有して
いた。 本考案は、前記従来の問題点を解消するべくなされたも
ので、簡単な回路で、最初の立上りから正確な波形整形
を行うことが可能な波形整形回路を備えた光学式走査型
測定装置を提供することを課題とする。
する必要があるためピークホールド回路の時定数が大き
くなり、走査信号の急激な変化に追従できない。特に、
走査信号の最初の立上り（第１セグメント）時には、ピ
ークホールド値も走査信号に遅れて立上って行く途中で
あるため、誤差が大きくなり過ぎる。従って、最初の立
上りを精度良く検出することができず、特に、測定対象
間の間隔を測定するギヤップ測定が不可能である等の問
題点を有していた。 一方、、の方法は、高価なアナログ−デジタル変換
器やデジタル−アナログ変換器、又は精密遅延ラインを
使用するため、コストアップするという問題点を有して
いた。 本考案は、前記従来の問題点を解消するべくなされたも
ので、簡単な回路で、最初の立上りから正確な波形整形
を行うことが可能な波形整形回路を備えた光学式走査型
測定装置を提供することを課題とする。
本考案は、回転又は振動走査ビームを平行走査ビームと
するコリメータレンズと、測定対象を通過した前記平行
走査ビームの明暗を検出する計測用の受光素子と、該受
光素子出力を波形整形する波形整形回路とを有し、測定
対象によって前記平行走査ビームの一部が遮られて生じ
る暗部又は明部への切替りを検出して、測定対象の走査
方向寸法を求めるようにした光学式走査型測定装置にお
いて、前回走査時の受光信号のピーク値を保持するピー
クホールド回路と、該ピーク値に応じて今回走査時の波
形整形用比較信号を発生する比較信号発生回路とを備え
ることにより、前記課題を達成したものである。 本考案は、更に、次回走査開始前に、前記ピークホール
ド回路の保持信号の一部だけを放電する放電回路を備え
たものである。
するコリメータレンズと、測定対象を通過した前記平行
走査ビームの明暗を検出する計測用の受光素子と、該受
光素子出力を波形整形する波形整形回路とを有し、測定
対象によって前記平行走査ビームの一部が遮られて生じ
る暗部又は明部への切替りを検出して、測定対象の走査
方向寸法を求めるようにした光学式走査型測定装置にお
いて、前回走査時の受光信号のピーク値を保持するピー
クホールド回路と、該ピーク値に応じて今回走査時の波
形整形用比較信号を発生する比較信号発生回路とを備え
ることにより、前記課題を達成したものである。 本考案は、更に、次回走査開始前に、前記ピークホール
ド回路の保持信号の一部だけを放電する放電回路を備え
たものである。
本考案においては、今回走査時の受光信号のピーク値で
はなく、前回走査時の受光信号のピーク値を保持し、該
ピーク値に応じて今回走査時の波形整形用比較信号を発
生するようにしている。従って、従来のの方法の如
く、今回走査時の受光信号のピーク値から直ちに比較信
号を発生する場合のように、ピークホールド用の時定数
の悪影響を受けることがなく、最初の立上りから正確な
波形整形を行うことができる。又、従来の、の方法
のように、高価なアナログ−デジタル変換器やデジタル
−アナログ変換器又は精密遅延ラインを使用する必要が
なく、簡単な回路で構成できるため、安価である。 特に、次回走査開始前に、前記ピークホールド回路の保
持信号の一部だけを、ポリゴンミラーの各面の反射率の
誤差に応じて放電するようにした場合には、従来のの
方法のように１走査毎にほぼ100％放電してしまう場合
に比べて、充電時間が短縮され、高速応答が可能であ
る。
はなく、前回走査時の受光信号のピーク値を保持し、該
ピーク値に応じて今回走査時の波形整形用比較信号を発
生するようにしている。従って、従来のの方法の如
く、今回走査時の受光信号のピーク値から直ちに比較信
号を発生する場合のように、ピークホールド用の時定数
の悪影響を受けることがなく、最初の立上りから正確な
波形整形を行うことができる。又、従来の、の方法
のように、高価なアナログ−デジタル変換器やデジタル
−アナログ変換器又は精密遅延ラインを使用する必要が
なく、簡単な回路で構成できるため、安価である。 特に、次回走査開始前に、前記ピークホールド回路の保
持信号の一部だけを、ポリゴンミラーの各面の反射率の
誤差に応じて放電するようにした場合には、従来のの
方法のように１走査毎にほぼ100％放電してしまう場合
に比べて、充電時間が短縮され、高速応答が可能であ
る。
以下図面を参照して、本考案の実施例を詳細に説明す
る。 本実施例の光学系は、第２図に示す如く、レーザ光源10
と、該レーザ光源10で発生されたレーザビーム12を回転
走査ビーム16に変換するポリゴンミラー14と、該回転走
査ビーム16を平行走査ビーム20に変換するためのコリメ
ータレンズ（ｆθレンズ）18と、測定対象物22を通過し
た平行走査ビーム20を集光するための集光レンズ24と、
該集光レンズ24によって集光された光の明暗を検出する
計測用の受光素子26と、から主に構成されている。 図において、28は、レーザ光源10から照射されたレーザ
ビーム12をポリゴンミラー14の反射面に当てるため、必
要に応じて配置されるミラー、30は、前記ポリゴンミラ
ー14を回転するためのモータ、32は、前記回転走査ビー
ム16又は平行走査ビーム20の有効走査範囲外に配置さ
れ、１走査の開始又は終了を検出するためのリセット用
受光素子である。 又、本実施例の電気回路は、同じく第２図に詳細に示し
た如く、各種演算処理を行う中央処理ユニット（CPU）4
0と、該CPU40に必要な指令を与え、又は該CPU40による
演算結果等を表示するためのキーボード及び表示回路42
と、入出力装置44と、リードオンリーメモリ（ROM）、
ランダムアクセスメモリ（RAM）等の記憶装置46と、前
記受光素子26の出力を増幅するアンプ48と、該アンプ48
の出力を波形整形して、エッジ検出を行うための、本考
案に係る波形整形回路を含むエッジ検出回路50と、前記
リセット用受光素子32の出力のエッジを検出してリセッ
ト信号とするリセット回路52と、クロック信号を発生す
るクロック54と、前記エッジ検出回路50で検出された所
定エッジとリセット信号間のクロック信号を通過させる
ゲート回路56と、該ゲート回路56を通過したクロック信
号を計数して、所定エッジとリセット信号間の時間の長
さを検出するためのカウンタ58と、前記クロック54出力
のクロック信号と同期してモータ30を駆動するための同
期信号を発生するモータ同期信号発生器60と、該モータ
同期信号発生器60の出力に応じて前記モータ30を駆動す
るためのモータ駆動回路62と、前記リセット回路52から
入力される波形整形後のリセット用受光素子32の出力に
応じて前記レーザ光源10から発生されるレーザビーム12
の出力が一定となるように、これを自動調整するレーザ
出力調整回路64とを備えている。 前記エッジ検出回路50中の前段には、第１図に示すよう
な、本発明に係る波形整形回路70が内蔵されている。 この波形整形回路70は、前回走査時の受光信号（走査信
号）のピーク値Vp-pを保持するピークホールド回路72
と、該ピークホールド回路72の出力を、今回の走査が終
了して、そのリセット信号が入力されるまで保持するた
めのホールド回路74と、該ホールド回路74の出力電圧
を、例えば1/2に分圧して、波形整形用コンパレータ78
の比較電圧Vp-p/2を作成する抵抗分圧回路76から構成さ
れている。 前記ピークホールド回路72は、第３図に詳細に示す如
く、バッファとして作用する２つの演算増幅器80、82
と、フィードバックをかけて高速応答性を高めるための
帰還抵抗84及びダイオード86と、ピーク電圧を保持する
ためのダイオード88、抵抗90及びコンデンサ92と、放電
用の抵抗94及び放電信号がオンであるときに該放電抵抗
94の一端を接地するためのトランジスタ96とから構成さ
れている。 この放電回路において、放電量は、放電抵抗94の値と、
トランジスタ96に加えられる放電信号がオンの時間で決
まる。 以下、各部動作波形を示す第４図を参照して、本実施例
の作用を説明する。 前記リセット用受光素子32の出力によってリセット回路
52で形成されるリセット信号は、例えば第４図（Ａ）に
示す如くであり、又、前記アンプ48を介して得られる受
光素子26出力の走査信号は、例えば第４図（Ｂ）に示す
如くであるとする。すると、ピークホールド回路72で得
られる走査信号のピーク値Vp-pは、第４図（Ｃ）で示す
如くとなる。このピーク値Vp-pは、ホールド回路74に移
され、抵抗分圧回路76で例えば1/2とされて、第４図
（Ｅ）に示すような比較電圧Vp-p/2となり、コンパレー
タ78に入力される。前記走査信号をこの比較電圧で波形
整形することによって、コンパレータ78の出力は第４図
（Ｆ）に示す如くとなる。一方、ホールド回路74で新し
いピーク値を保持した後は、次の走査信号のピーク値を
得るため、第４図（Ｄ）に示すような放電信号が、例え
ばリセット信号に応じてカウンタ58の読取り後に発生さ
れ、ポリゴンミラー14の各反射面の反射率のばらつき程
度（５％程度…従来は略100％）が放電される。 次の走査信号がくると、ホールド回路74で保持されてい
た前回のピーク値Vp-pを基にして、コンパレータ78で波
形整形すると同時に、ピークホールド回路72でも新たな
ピーク値Vp-pが得られる。 本実施例によれば、従来法のアナログ−デジタル変換
器でデジタル−アナログ変換器を用いた方法との比較
で、遜色のないデータが得られた。 なお、前記実施例においては、ピークホールド回路72の
出力をホールド回路74で今回走査中にホールドするよう
にしていたが、抵抗分圧回路76の出力側にホールド回路
を設けて、比較信号自体をホールドするように構成して
もよい。 又、前記実施例においては、ポリゴンミラー14を用いて
回転走査ビーム16が発生されていたが、本考案の適用対
象は、これに限定されず、音叉を用いて振動走査ビーム
を発生させるものにも、同様に適用できる。
る。 本実施例の光学系は、第２図に示す如く、レーザ光源10
と、該レーザ光源10で発生されたレーザビーム12を回転
走査ビーム16に変換するポリゴンミラー14と、該回転走
査ビーム16を平行走査ビーム20に変換するためのコリメ
ータレンズ（ｆθレンズ）18と、測定対象物22を通過し
た平行走査ビーム20を集光するための集光レンズ24と、
該集光レンズ24によって集光された光の明暗を検出する
計測用の受光素子26と、から主に構成されている。 図において、28は、レーザ光源10から照射されたレーザ
ビーム12をポリゴンミラー14の反射面に当てるため、必
要に応じて配置されるミラー、30は、前記ポリゴンミラ
ー14を回転するためのモータ、32は、前記回転走査ビー
ム16又は平行走査ビーム20の有効走査範囲外に配置さ
れ、１走査の開始又は終了を検出するためのリセット用
受光素子である。 又、本実施例の電気回路は、同じく第２図に詳細に示し
た如く、各種演算処理を行う中央処理ユニット（CPU）4
0と、該CPU40に必要な指令を与え、又は該CPU40による
演算結果等を表示するためのキーボード及び表示回路42
と、入出力装置44と、リードオンリーメモリ（ROM）、
ランダムアクセスメモリ（RAM）等の記憶装置46と、前
記受光素子26の出力を増幅するアンプ48と、該アンプ48
の出力を波形整形して、エッジ検出を行うための、本考
案に係る波形整形回路を含むエッジ検出回路50と、前記
リセット用受光素子32の出力のエッジを検出してリセッ
ト信号とするリセット回路52と、クロック信号を発生す
るクロック54と、前記エッジ検出回路50で検出された所
定エッジとリセット信号間のクロック信号を通過させる
ゲート回路56と、該ゲート回路56を通過したクロック信
号を計数して、所定エッジとリセット信号間の時間の長
さを検出するためのカウンタ58と、前記クロック54出力
のクロック信号と同期してモータ30を駆動するための同
期信号を発生するモータ同期信号発生器60と、該モータ
同期信号発生器60の出力に応じて前記モータ30を駆動す
るためのモータ駆動回路62と、前記リセット回路52から
入力される波形整形後のリセット用受光素子32の出力に
応じて前記レーザ光源10から発生されるレーザビーム12
の出力が一定となるように、これを自動調整するレーザ
出力調整回路64とを備えている。 前記エッジ検出回路50中の前段には、第１図に示すよう
な、本発明に係る波形整形回路70が内蔵されている。 この波形整形回路70は、前回走査時の受光信号（走査信
号）のピーク値Vp-pを保持するピークホールド回路72
と、該ピークホールド回路72の出力を、今回の走査が終
了して、そのリセット信号が入力されるまで保持するた
めのホールド回路74と、該ホールド回路74の出力電圧
を、例えば1/2に分圧して、波形整形用コンパレータ78
の比較電圧Vp-p/2を作成する抵抗分圧回路76から構成さ
れている。 前記ピークホールド回路72は、第３図に詳細に示す如
く、バッファとして作用する２つの演算増幅器80、82
と、フィードバックをかけて高速応答性を高めるための
帰還抵抗84及びダイオード86と、ピーク電圧を保持する
ためのダイオード88、抵抗90及びコンデンサ92と、放電
用の抵抗94及び放電信号がオンであるときに該放電抵抗
94の一端を接地するためのトランジスタ96とから構成さ
れている。 この放電回路において、放電量は、放電抵抗94の値と、
トランジスタ96に加えられる放電信号がオンの時間で決
まる。 以下、各部動作波形を示す第４図を参照して、本実施例
の作用を説明する。 前記リセット用受光素子32の出力によってリセット回路
52で形成されるリセット信号は、例えば第４図（Ａ）に
示す如くであり、又、前記アンプ48を介して得られる受
光素子26出力の走査信号は、例えば第４図（Ｂ）に示す
如くであるとする。すると、ピークホールド回路72で得
られる走査信号のピーク値Vp-pは、第４図（Ｃ）で示す
如くとなる。このピーク値Vp-pは、ホールド回路74に移
され、抵抗分圧回路76で例えば1/2とされて、第４図
（Ｅ）に示すような比較電圧Vp-p/2となり、コンパレー
タ78に入力される。前記走査信号をこの比較電圧で波形
整形することによって、コンパレータ78の出力は第４図
（Ｆ）に示す如くとなる。一方、ホールド回路74で新し
いピーク値を保持した後は、次の走査信号のピーク値を
得るため、第４図（Ｄ）に示すような放電信号が、例え
ばリセット信号に応じてカウンタ58の読取り後に発生さ
れ、ポリゴンミラー14の各反射面の反射率のばらつき程
度（５％程度…従来は略100％）が放電される。 次の走査信号がくると、ホールド回路74で保持されてい
た前回のピーク値Vp-pを基にして、コンパレータ78で波
形整形すると同時に、ピークホールド回路72でも新たな
ピーク値Vp-pが得られる。 本実施例によれば、従来法のアナログ−デジタル変換
器でデジタル−アナログ変換器を用いた方法との比較
で、遜色のないデータが得られた。 なお、前記実施例においては、ピークホールド回路72の
出力をホールド回路74で今回走査中にホールドするよう
にしていたが、抵抗分圧回路76の出力側にホールド回路
を設けて、比較信号自体をホールドするように構成して
もよい。 又、前記実施例においては、ポリゴンミラー14を用いて
回転走査ビーム16が発生されていたが、本考案の適用対
象は、これに限定されず、音叉を用いて振動走査ビーム
を発生させるものにも、同様に適用できる。
第１図は、本考案に係る光学式走査型測定装置の実施例
で用いられている波形整形回路の構成を示すブロック線
図、 第２図は、実施例の全体構成を示す、一部ブロック線図
を含む光路図、 第３図は、前記波形整形回路のピークホールド回路の構
成を示す回路図、 第４図は、実施例の各部動作波形を示す線図である。 10…レーザ光源、12…レーザビーム、14…ポリゴンミラ
ー、16…回転走査ビーム、18…コリメータレンズ、20…
平行走査ビーム、22…測定対象物、26、32…受光素子、
50…エッジ検出回路、52…リセット回路、70…波形整形
回路、72…ピークホールド回路、74…ホールド回路、76
…抵抗分圧回路、78…コンパレータ。
で用いられている波形整形回路の構成を示すブロック線
図、 第２図は、実施例の全体構成を示す、一部ブロック線図
を含む光路図、 第３図は、前記波形整形回路のピークホールド回路の構
成を示す回路図、 第４図は、実施例の各部動作波形を示す線図である。 10…レーザ光源、12…レーザビーム、14…ポリゴンミラ
ー、16…回転走査ビーム、18…コリメータレンズ、20…
平行走査ビーム、22…測定対象物、26、32…受光素子、
50…エッジ検出回路、52…リセット回路、70…波形整形
回路、72…ピークホールド回路、74…ホールド回路、76
…抵抗分圧回路、78…コンパレータ。
Claims (2)
- 【請求項１】回転又は振動走査ビームを平行走査ビーム
とするコリメータレンズと、測定対象を通過した前記平
行走査ビームの明暗を検出する計測用の受光素子と、該
受光素子出力を波形整形する波形整形回路とを有し、測
定対象によって前記平行走査ビームの一部が遮られて生
じる暗部又は明部への切替りを検出して、測定対象の走
査方向寸法を求めるようにした光学式走査型測定装置に
おいて、 前回走査時の受光信号のピーク値を保持するピークホー
ルド回路と、 該ピーク値に応じて今回走査時の波形整形用比較信号を
発生する比較信号発生回路と、 を備えたことを特徴とする光学式走査型測定装置。 - 【請求項２】請求項１において、更に、次回走査開始前
に、前記ピークホールド回路の保持信号の一部だけを放
電する放電回路を備えたことを特徴とする光学式走査型
測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1989113086U JPH0714803Y2 (ja) | 1989-09-27 | 1989-09-27 | 光学式走査型測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1989113086U JPH0714803Y2 (ja) | 1989-09-27 | 1989-09-27 | 光学式走査型測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0351310U JPH0351310U (ja) | 1991-05-20 |
| JPH0714803Y2 true JPH0714803Y2 (ja) | 1995-04-10 |
Family
ID=31661512
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1989113086U Expired - Fee Related JPH0714803Y2 (ja) | 1989-09-27 | 1989-09-27 | 光学式走査型測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0714803Y2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6179106A (ja) * | 1984-09-27 | 1986-04-22 | Mitsutoyo Mfg Co Ltd | 光学式測定機器におけるエツジ検出装置 |
| JPH0355047Y2 (ja) * | 1986-04-25 | 1991-12-06 |
-
1989
- 1989-09-27 JP JP1989113086U patent/JPH0714803Y2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0351310U (ja) | 1991-05-20 |
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