JPH07260439A

JPH07260439A - 内側測定装置及び内側測定方法

Info

Publication number: JPH07260439A
Application number: JP4890794A
Authority: JP
Inventors: Hiromichi Kikura; 宏猷鬼鞍; Takao Sajima; 隆生佐島; Yoshiro Imazeki; 義朗今関; Akio Katsuki; 昭雄甲木; Yoshiharu Kuwabara; 義治桑原; Taizo Nakamura; 泰三中村
Original assignee: Mitutoyo Corp; Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Current assignee: Mitutoyo Corp; Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Priority date: 1994-03-18
Filing date: 1994-03-18
Publication date: 1995-10-13

Abstract

(57)【要約】【目的】大きな測定範囲において、高精度の測定が行
えるとともに測定の自動化が図れ、しかも、部品点数を
少なくして装置を小型化できる内側測定装置及び内側測
定方法を提供すること。【構成】被測定物の互いに対向する被測定面２Ａ，２
Ｂに対してそれぞれ斜めにレーザ光を照射するレーザ照
射手段３と、前記被測定面２Ａ，２Ｂから反射されたレ
ーザ光を受光するとともに受光したレーザ光の位置を検
出する光位置検出素子４とを備え、この光位置検出素子
４に受光されるレーザ光を選択手段でいずれか１つに交
互に選択し、この選択手段で選択されたレーザ光を受光
した位置に基づいて前記被測定面２Ａ，２Ｂと前記ケー
シング１の基準線Ｃとの間の第１及び第２の寸法を求
め、この位置を全てのレーザ光について求めて第１及び
第２の寸法から前記被測定面２Ａ，２Ｂの間の距離を演
算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光を使用して孔
の内径寸法や溝の内側寸法を測定する内側測定装置及び
内側測定方法に関する。

【０００２】

【背景技術】自動測定ライン等において、被測定物の孔
の内径等を測定するために内側測定装置が使用されてい
る。この内側測定装置には、測定子を直接被測定面に接
触させて測定する接触式測定装置や被測定子を被測定面
等に接触させることなく測定する非接触式測定装置があ
る。接触式測定装置として、例えば、ノギス、ボアゲー
ジ、マイクロインジゲータ等があり、非接触式測定装置
として、例えば、空気圧を利用して被測定面との間の距
離を測定する空気マイクロメータがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ノギス
をはじめとする接触式測定装置では、測定子を被測定面
に所定の測定圧で接触させるので、この測定圧により被
測定面が変形して測定誤差が生じるという問題点があ
る。また、接触式測定装置では、測定子を被測定面に対
して近接離隔させなければならないが、そのために時間
が必要となり、しかも、測定子の駆動を自動測定ライン
に合わせて行うのは難しいので、測定の自動化に限界が
生じるという問題点がある。また、空気マイクロメータ
では、測定に際して空気圧を利用するので、測定範囲に
限界があるという問題点がある。

【０００４】そこで、これらの問題を解決するために、
レーザインジケータの原理を内側測定装置に応用するこ
とが考えられる。このレーザインジケータの原理は、被
測定物に対して斜めにレーザ光を照射するレーザ光源
と、被測定物で反射されるレーザ光を受光する半導体位
置検出素子（ＰＳＤ）とを備え、三角測量法により被測
定物の寸法を求めるものであるが、これらのレーザ光源
及びＰＳＤ等を２組使用して互いに対向する被測定面と
の寸法を求めれば、孔の内径等を測定できることにな
る。しかし、レーザインジケータの原理を内側測定装置
のそのまま応用したのでは、レーザ光源及びＰＳＤ等が
それぞれ２組ずつ必要となり、部品点数が多くなって装
置が大型化するという不都合がある。

【０００５】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、その目的は、大きな測定範囲において、高精度
の測定が行えるとともに測定の自動化が図れ、しかも、
部品点数を少なくして装置を小型化できる内側測定装置
及び内側測定方法を提供することにある。本発明の異な
る目的は、前記目的に加え、被測定物に挿入される検出
部分を小型化できる内側測定装置を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、レーザ照射手
段及び１個の光位置検出素子から２組の三角測量光学系
を構成し、孔や溝等の被測定物の内側寸法を測定して前
記目的を達成しようとするものである。具体的には、本
発明の内側測定装置は、ケーシングと、このケーシング
に設けられるとともに被測定物の互いに対向する被測定
面に対してそれぞれ斜めにレーザ光を照射するレーザ照
射手段と、前記被測定面から反射されたレーザ光を受光
するとともに受光したレーザ光の位置を検出する光位置
検出素子と、この光位置検出素子に受光されるレーザ光
をいずれか１つに交互に選択する選択手段と、この選択
手段で選択されたレーザ光を受光した位置に基づいて前
記被測定面と前記ケーシングの基準線（例えば、中心
線）との間の寸法を求め、この位置を選択された全ての
レーザ光について求めて前記被測定面の間の距離を演算
する演算手段とを備えたことを特徴とする。ここで、前
記レーザ照射手段は、レーザ光源と、このレーザ光源か
ら発光されるレーザ光を被測定面に対して斜めに照射す
る光学系とを備えた構造でもよく、さらに、前記被測定
物の被測定面から反射されるレーザ光を集光するレンズ
を前記ケーシングに設けた構造でもよい。また、光位置
検出素子として半導体位置検出素子（ＰＳＤ）やライン
センサを例示できる。

【０００７】本発明の内側測定方法は、ケーシングに設
けられたレーザ照射手段から被測定物の第１の被測定面
に対してレーザ光を斜めに照射し、この第１の被測定面
から反射されたレーザ光を受光するとともに受光したレ
ーザ光の位置を前記ケーシングに設けられた光位置検出
素子で検出し、レーザ光を受光した位置に基づいて前記
第１の被測定面と前記ケーシングの基準線との間の第１
の寸法を求め、さらに、レーザ照射手段から前記第１の
被測定面に対向する第２の被測定面に対してレーザ光を
斜めに照射し、この第２の被測定面から反射されたレー
ザ光を受光するとともに受光したレーザ光の位置を前記
光位置検出素子で検出し、レーザ光を受光した位置に基
づいて前記第２の被測定面と前記ケーシングの基準線と
の間の第２の寸法を求め、これらの第１の寸法及び第２
の寸法を前記ケーシングと被測定物とを相対移動させな
がら交互に求め、前記第１の寸法及び第２の寸法から前
記第１の被測定面と第２の被測定面との間の距離を求め
ることを特徴とする。ここで、前記ケーシングと被測定
物との相対移動は、前記ケーシングを前記第１の被測定
面と第２の被測定面とを結ぶ直線と直交する方向に移動
させることでもよい。

【０００８】

【作用】前記内側測定装置を使用して被測定物、例え
ば、孔の内径を測定するには、まず、内側測定装置を孔
の中に挿入し、ケーシングの基準線を孔の軸線と平行に
する。まず、選択手段により、光位置検出素子に受光さ
れるレーザ光を予め１つに選択しておく。この状態で、
レーザ照射手段から被測定物の第１の被測定面に対して
レーザ光を斜めに照射すると、このレーザ光は第１の被
測定面で反射して光位置検出素子に受光される。この光
位置検出素子では、受光したレーザ光の位置が検出さ
れ、この位置に基づいて前記第１の被測定面と前記ケー
シングの基準線との間の第１の寸法が演算手段で求めら
れる。

【０００９】その後、選択手段により、光位置検出素子
に受光されるレーザ光を前記レーザ光とは異なるものに
選択し、レーザ照射手段から前記第２の被測定面に対し
てレーザ光を斜めに照射する。すると、このレーザ光は
第２の被測定面で反射して光位置検出素子に受光され、
この光位置検出素子では、受光したレーザ光の位置が検
出され、この位置に基づいて前記第２の被測定面と前記
基準線との間の第２の寸法が演算手段で求められる。こ
れらの第１の寸法及び第２の寸法を前記ケーシングを被
測定物に対して相対移動、例えば、前記第１の被測定面
と第２の被測定面とを結ぶ直線と直交する方向に移動さ
せながら交互に求める。演算手段では、前記第１の寸法
及び第２の寸法を加算して第１の寸法及び第２の寸法の
合計寸法が最大となる値を孔の内径として演算する。こ
こで、前記レーザ照射手段をレーザ光源及び光学系から
構成する場合、比較的大きなレーザ光源の配置位置を測
定に際して邪魔にならないケーシングの上部等とする。

【００１０】

【実施例】以下に、本発明に係る内側測定装置の好適な
実施例を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明す
る。ここで、各実施例中、同一構成要素は同一符号を付
して説明を省略もしくは簡略にする。図１は第１実施例
に係る内側測定装置の概略を示す断面図である。図１に
おいて、第１実施例に係る内側測定装置は、有底円筒状
のケーシング１と、このケーシング１に設けられるとと
もに被測定物の互いに対向する第１及び第２の被測定面
２Ａ，２Ｂに対してそれぞれ斜めにレーザ光を照射する
レーザ照射手段３と、前記ケーシング１の内部にそれぞ
れ設けらた光位置検出素子４及びこの光位置検出素子４
に前記第１及び第２の被測定面２Ａ，２Ｂから反射され
るレーザ光を照射する光学系５とを備えた構造である。
前記ケーシング１の下部には、レーザ照射手段３から前
記第１及び第２の被測定面２Ａ，２Ｂに向かってレーザ
光が照射できるとともにこれらの被測定面２Ａ，２Ｂで
反射したレーザ光が前記光学系５で受光できるように２
か所の窓１Ａ，１Ｂが対向して形成されている。また、
前記ケーシング１の上部にはフランジ１Ｃが形成されて
いる。

【００１１】前記レーザ照射手段３は、前記フランジ１
Ｃに互いに対向して設けられた第１及び第２のレーザ光
源６Ａ，６Ｂと、これらのレーザ光源６Ａ，６Ｂから発
光されるレーザ光を前記第１及び第２の被測定面２Ａ，
２Ｂに照射する光学系７とを備えた構造である。前記第
１及び第２のレーザ光源６Ａ，６Ｂは、第１実施例で
は、半導体レーザ８及びコリメートレンズ９から構成さ
れる。なお、第１及び第２のレーザ光源６Ａ，６Ｂは、
コリメートレンズ９を省略した構造でもよく、さらに、
半導体レーザ８に代えてガスレーザや固体レーザを使用
するものでもよい。前記光学系７は、前記第１及び第２
のレーザ光源６Ａ，６Ｂの中間位置に配置された１個の
台形の平面鏡１０と、前記ケーシング１の２か所の窓１
Ａ，１Ｂの近傍にそれぞれ配置された三角形の平面鏡１
１Ａ，１１Ｂとを備えている。前記台形の平面鏡１０
は、それぞれレーザ光源６Ａ，６Ｂと対向する面に鏡面
１０Ａ，１０Ｂを有するものであり、これらの鏡面１０
Ａ，１０Ｂは第１及び第２のレーザ光源６Ａ，６Ｂで発
光されたレーザ光を反射させてケーシング１の軸線方向
と平行に照射する。前記三角形の平面鏡１１Ａ，１１Ｂ
は、それぞれ前記台形の平面鏡１０から送られるレーザ
光を反射させ第１又は第２の被測定面２Ａ，２Ｂの垂直
線に対して角度θ（０度＜θ＜９０度）をもって照射す
るものである。

【００１２】前記光学系５は、前記第１及び第２の被測
定面２Ａ，２Ｂから反射したレーザ光をそれぞれ集光す
る２個のレンズ１２Ａ，１２Ｂと、これらのレンズ１２
Ａ，１２Ｂで集光されたレーザ光をそれぞれ反射させて
前記光位置検出素子４に照射する平面鏡１３とから構成
されている。この平面鏡１３は、前記ケーシング１の基
準線である中心線Ｃを中心として円柱を山形に切り落と
した形状とされ、その中心を挟んだ両側には、レンズ１
２Ａ，１２Ｂで集光されたレーザ光を反射させる鏡部１
３Ａ，１３Ｂがそれぞれ形成されている。

【００１３】前記光位置検出素子４はシリコンフォトダ
イオードを応用した１次元位置検出用の半導体位置検出
素子（ＰＳＤ）であり、このＰＳＤは前記台形の平面鏡
１０の下方において前記２個のレーザ光源６Ａ，６Ｂを
結ぶ直線と平行に配置されている。この光位置検出素子
４では、例えば、第１の被測定面２Ａがケーシング１と
接する時には、第１のレーザ光源６Ａから発光されて第
１の被測定面２Ａで反射されたレーザ光L₁は前記光学系
５を通って点P₁で照射され、第１の被測定面２Ａがケー
シング１からやや離れた位置にある時には、この第１の
被測定面２Ａで反射されたレーザ光L₂は前記光学系５を
通って点P₂で照射され、第１の被測定面２Ａがケーシン
グ１から最も離れた位置にある時には、この第１の被測
定面２Ａで反射されたレーザ光L₃は前記光学系５を通っ
て点P₃で照射される。なお、この光位置検出素子４は、
レーザ光の位置を検出できるものであれば、ラインセン
サ等の他のセンサでもよい。

【００１４】前記光位置検出素子４に受光されるレーザ
光の位置から被測定物を測定する制御回路が図２に示さ
れている。図２において、前記第１及び第２のレーザ光
源６Ａ，６Ｂは、スイッチ１４を介してレーザ駆動電源
１５と接続されている。前記スイッチ１４は前記光位置
検出素子４に受光されるレーザ光をいずれか１つに交互
に選択する選択手段として機能するものであり、その切
替信号は切替信号発生回路１６から所定のサイクル毎に
送られる。前記光位置検出素子４はＰＳＤ制御回路１７
に接続されている。このＰＳＤ制御回路１７は、前記光
位置検出素子４で受光したレーザ光の位置に基づいてケ
ーシング１の基準線Ｃから第１の被測定面２Ａまでの第
１の寸法又は基準線Ｃから第２の被測定面２Ｂまでの第
２の寸法を求めるものである。

【００１５】前記ＰＳＤ制御回路１７の信号は切替装置
１８を介して第１の補正回路１９Ａ又は第２の補正回路
１９Ｂに送られる。前記切替装置１８の切替信号は、前
記スイッチ１４と同期するように前記切替信号発生回路
１６から送られる。即ち、前記スイッチ１４により第１
のレーザ光源６Ａからレーザ光を発光させる場合には前
記光位置検出素子４で受光したレーザ光の位置に基づい
て求められた第１の寸法の信号を第１の補正回路１９Ａ
に送り、前記スイッチ１４により第２のレーザ光源６Ｂ
からレーザ光を発光させる場合には前記光位置検出素子
４で受光したレーザ光の位置に基づいて求められた第２
の寸法の信号を第２の補正回路１９Ｂに送る。

【００１６】第１の補正回路１９Ａでは、第１の寸法を
順次更新する。第２の補正回路１９Ｂでは、第２の寸法
を順次更新する。前記第１の補正回路１９Ａ及び第２の
補正回路１９Ｂで更新された第１の寸法及び第２の寸法
のデータは加算回路２０に順次送られる。この加算回路
２０では、第１の寸法及び第２の寸法を加算するととも
にその最大値を孔の内径寸法値として出力する。ここ
で、前記ＰＳＤ制御回路１７、切替装置１８、第１及び
第２の補正回路１９Ａ，１９Ｂ及び加算回路２０から第
１及び第２の被測定面２Ａ，２Ｂの間の距離を演算する
演算手段２１が構成される。

【００１７】次に、前記内側測定装置を使用して被測定
物を測定する方法について説明する。前記内側測定装置
を使用して孔の内径を測定するには、まず、内側測定装
置を孔の中に挿入し、ケーシング１の基準線Ｃを孔の軸
線と平行にする。この状態で、レーザ照射手段３を作動
する。まず、第１のレーザ光源６Ａからレーザ光を発光
すると、このレーザ光は平面鏡１０，１１Ａで反射して
第１の被測定面２Ａに対して斜めに照射される。このレ
ーザ光は第１の被測定面２Ａで反射してレンズ１２Ａで
集光された後、平面鏡１３の鏡部１３Ａで反射して前記
光位置検出素子４に受光される。この光位置検出素子４
では、受光したレーザ光の位置が検出され、この位置に
基づいて前記第１の被測定面２Ａと前記ケーシング１の
基準線Ｃとの間の第１の寸法がＰＳＤ制御回路１７で求
められ、この第１の寸法のデータは第１の補正回路１９
Ａへ送られる。

【００１８】その後、前記切替信号発生回路１６によっ
て前記スイッチ１４及び切替装置１８が切り替わる。第
２のレーザ光源６Ｂからレーザ光が発光されると、この
レーザ光は平面鏡１０，１１Ｂで反射して第２の被測定
面２Ｂに対して斜めに照射される。このレーザ光は第２
の被測定面２Ｂで反射してレンズ１２Ｂで集光された
後、平面鏡１３の鏡部１３Ｂで反射して前記光位置検出
素子４に受光される。この光位置検出素子４では、受光
したレーザ光の位置が検出され、この位置に基づいて前
記第２の被測定面２Ｂと前記ケーシング１の基準線Ｃと
の間の第２の寸法がＰＳＤ制御回路１７で求められ、こ
の第１の寸法のデータは第２の補正回路１９Ｂへ送られ
る。これらの第１及び第２の寸法は前記切替信号発生回
路１６によって前記スイッチ１４及び切替装置１８が切
り替わる毎に交互に求められ、そのデータが第１の補正
回路１９Ａ又は第２の補正回路１９Ｂに送られる。

【００１９】前記ケーシング１を前記第１の被測定面２
Ａと第２の被測定面２Ｂとを結ぶ直線及び軸方向に直交
する方向へ移動させると、ケーシング１の基準線Ｃと前
記第１の被測定面２Ａとの間の寸法及び基準線Ｃと前記
第２の被測定面２Ｂとの間の寸法がそれぞれ異なる値と
なるが、それぞれ異なる値の第１の寸法及び第２の寸法
はＰＳＤ制御回路１７で交互に求められ、これらのデー
タは第１の補正回路１９Ａ又は第２の補正回路１９Ｂで
適宜更新される。第１の補正回路１９Ａ及び第２の補正
回路１９Ｂは更新した第１の寸法及び第２の寸法のデー
タを加算回路２０へ順次送り、この加算回路２０では、
送られたデータから前記第１の寸法及び第２の寸法を加
算するとともに第１の寸法及び第２の寸法の合計寸法が
最大となる値を孔の内径寸法として出力する。

【００２０】従って、第１実施例によれば、互いに対向
する第１及び第２の被測定面２Ａ，２Ｂに対してそれぞ
れ斜めにレーザ光を照射するレーザ照射手段３と、前記
第１及び第２の被測定面２Ａ，２Ｂから反射されたレー
ザ光を受光するとともに受光したレーザ光の位置を検出
する１個の光位置検出素子４とを備えて２組の三角測量
光学系を構成したから、測定範囲の大小にかかわらず測
定が行えるとともに、被測定面２Ａ，２Ｂに測定圧を加
えることがないから、その測定も高精度に行え、かつ、
測定の自動化を図れる。しかも、前記光位置検出素子４
は、スイッチ１４及び制御手段２１により時分割制御し
ているから、必要な個数を１個にできる。従って、部品
点数を少なくできるとともに装置の小型化及び低コスト
化を実現できる。

【００２１】また、第１実施例では、前記レーザ照射手
段３は、第１及び第２のレーザ光源６Ａ，６Ｂと、これ
らのレーザ光源６Ａ，６Ｂから発光されるレーザ光を前
記第１及び第２の被測定面２Ａ，２Ｂに対して斜めに照
射する光学系７とから構成したから、レーザ光源６Ａ，
６Ｂの配置位置が制限されない。従って、比較的大きな
レーザ光源６Ａ，６Ｂを測定に際して邪魔にならないケ
ーシング１の上部に配置することができるので、第１及
び第２の被測定面２Ａ，２Ｂの間に挿入される装置の検
出部分を小型化できる。この検出部分を小型化できるこ
とにより、より狭い第１及び第２の被測定面２Ａ，２Ｂ
の間の測定も行える。さらに、前記第１及び第２の被測
定面２Ａ，２Ｂから反射されるレーザ光を集光するレン
ズ１２Ａ，１２Ｂを前記ケーシング１に設けたので、被
測定面２Ａ，２Ｂが粗面あるいは鏡面にかかわらず、被
測定面２Ａ，２Ｂで分散されるレーザ光を集光して平面
鏡１３に送ることができるので、この点からも高精度の
測定が行える。

【００２２】また、第１実施例では、前記第１の寸法及
び第２の寸法を前記第１の被測定面２Ａと第２の被測定
面２Ｂとを結ぶ直線と直交する方向に前記ケーシング１
を移動させながら交互に求め、前記第１の寸法及び第２
の寸法を加算した値の中で最大値を孔の内径寸法とした
から、測定時にケーシング１の基準線（中心線）Ｃを孔
の軸線と一致できない場合でも、孔の内径寸法を正確に
測定できる。さらに、前記光位置検出素子４としてシリ
コンフォトダイオードを応用した半導体位置検出素子
（ＰＳＤ）を使用したから、位置分解能、応答性に優
れ、この点からも高精度の測定が行える。

【００２３】次に、本発明の第２実施例を図３に基づい
て説明する。この第２実施例は、光学系の構造が相違す
る点で前記第１実施例と相違するが、他の構成は第１実
施例と同じである。図３において、前記ケーシング１の
内部には取付用筒体２２が設けられ、この取付用筒体２
２の上端には前記光位置検出素子４が設けられている。
また、取付用筒体２２の互いに対向した位置にはレンズ
取付部材２３Ａ，２３Ｂを介して前記レンズ１２Ａ，１
２Ｂがそれぞれ取り付けられている。このレンズ取付部
材２３Ａの上面には平面鏡２４Ａが形成され、レンズ取
付部材２３Ｂの上面には平面鏡２４Ｂが形成されてい
る。前記第１及び第２のレーザ光源６Ａ，６Ｂの中間位
置には平面鏡２５が配置されている。この平面鏡２５
は、その下部が鏡部２５Ａ，２５Ｂとされるとともに、
その上部が図示しない筒状体に取り付けられている。こ
こで、前記平面鏡２４Ａ，２４Ｂ，２５から光学系２６
が構成されている。この構成の第２実施例によれば、前
記第１実施例と同様の効果を奏することができる。

【００２４】次に、本発明の第３実施例を図４に基づい
て説明する。この第２実施例は、レーザ照射手段及び選
択手段の構成が相違する点で前記第１実施例と相違する
が、他の構成は第１実施例と同じである。図４におい
て、前記ケーシング１のフランジ１Ｃには１個のレーザ
光源２７が設けられている。このレーザ光源２７は前記
第１及び第２のレーザ光源６Ａ，６Ｂと同様の構造であ
る。前記三角形の平面鏡１１Ａの上方にはハーフミラー
２８が配置され、前記三角形の平面鏡１１Ｂの上方には
平面鏡２９が配置されている。前記ハーフミラー２８
は、レーザ光源２７から発光されたレーザ光の一部を反
射させて前記平面鏡１１Ａに送るとともに残りを透過さ
せて前記平面鏡２９に送るものである。この平面鏡２９
はレーザ光を反射させて前記平面鏡１１Ｂに送るもので
ある。ここで、第３実施例では、ハーフミラー２８及び
平面鏡１１Ａ，１１Ｂ，２９から光学系３０が構成さ
れ、この光学系３０及びレーザ光源２７からレーザ照射
手段３１が構成されている。

【００２５】これらのハーフミラー２８と平面鏡１１Ａ
との間及び平面鏡２９と平面鏡１１Ｂとの間には、それ
ぞれシャッタ３２Ａ，３２Ｂが設けられている。これら
のシャッタ３２Ａ，３２Ｂは選択手段として機能するも
のであり、前記切替信号発生回路１６から送られる信号
を受けて平面鏡１１Ａへ送られるレーザ光と平面鏡１１
Ｂへ送られるレーザ光とを択一的に選択する。この構成
の第３実施例によれば、前記第１実施例と同様の効果を
達成できる他に、比較的高価なレーザ光源２７の必要な
個数を１個にできるので、製造コストを低くできる。

【００２６】以上、本発明について好適な実施例を挙げ
て説明したが、本発明はこの実施例に限定されるもので
はなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の
改良並びに設計の変更が可能なことは勿論である。例え
ば、前記各実施例では互いに対向する被測定面２Ａ，２
Ｂの１方向における距離を測定したが、本発明では、前
記２個のレーザ光源６Ａ，６Ｂを互いに直交するように
２組設け、さらに、光位置検出素子として２次元位置検
出用のＰＳＤを用いれば、互いに直交する２方向の孔の
内径の寸法を同時に測定できる。

【００２７】また、前記第１及び第２実施例では、前記
レーザ照射手段３は、レーザ光源６Ａ，６Ｂと、レーザ
光源６Ａ，６Ｂから発光されるレーザ光を被測定面２
Ａ，２Ｂに対して斜めに照射する光学系７とを備えて構
成したが、本発明では、光学系７を排し、レーザ光源６
Ａ，６Ｂをケーシング１の内部に配置するとともにこの
レーザ光源６Ａ，６Ｂから発光されるレーザ光を被測定
面２Ａ，２Ｂに対して斜めに直接照射する構成でもよ
い。また、光学系５を排して被測定面２Ａ，２Ｂで反射
されるレーザ光を直接光位置検出素子４で直接受光する
ものでもよい。仮に、光学系５，７を用いる場合であっ
ても、その構成は前記実施例のものに限定されるもので
はない。例えば、平面鏡１１Ａ，１１Ｂ等に代えてプリ
ズムを使用してもよい。さらに、被測定面２Ａ，２Ｂか
ら反射されるレーザ光を集光するレンズ１２Ａ，１２Ｂ
を必ずしも設けることを要しない。

【００２８】また、前記各実施例では、前記第１の寸法
及び第２の寸法を前記第１の被測定面２Ａと第２の被測
定面２Ｂとを結ぶ直線と直交する方向に前記ケーシング
１を移動させながら交互に求め、前記第１の寸法及び第
２の寸法を加算した値の中で最大値を孔の内径寸法とし
たが、本発明では、測定時にケーシング１の基準線（中
心線）Ｃを孔の軸線と一致できる場合では、ケーシング
１を移動させることを要しない。仮に、ケーシング１を
被測定物に対して相対移動させる場合でも、前記第１の
被測定面２Ａと第２の被測定面２Ｂとを結ぶ直線と直交
する方向にケーシング１を必ずしも移動させることを要
しない。例えば、ケーシング１を被測定物である孔の略
軸心に挿入し、この軸心を中心にケーシング１を被測定
物に対して回転させ、あるいは、被測定物をケーシング
１に対して回転させるものでもよい。

【００２９】また、演算手段２１の構成は前記各実施例
の構成に限定されるものではない。例えば、前述の通り
測定時にケーシング１の基準線（中心線）Ｃを孔の軸線
と一致できる場合では、ケーシング１を移動させないの
で、第１及び第２の補正回路１９Ａ，１９Ｂは不要とな
り、加算回路２０から直接に孔の内径寸法を求めること
ができる。さらに、前記実施例では、被測定物として孔
の内径を求める場合について説明したが、本発明では、
溝の内側寸法も求めることができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
互いに対向する第１及び第２の被測定面に対してそれぞ
れ斜めにレーザ光を照射するレーザ照射手段と、前記第
１及び第２の被測定面から反射されたレーザ光を受光す
るとともに受光したレーザ光の位置を検出する１個の光
位置検出素子とを備えて２組の三角測量光学系を構成し
たから、測定範囲の大小にかかわらず高精度な測定が行
えるとともに、測定の自動化を図れる。しかも、前記光
位置検出素子は時分割制御されているから、必要な個数
を１個にして部品点数を少なくできるとともに装置の小
型化及び低コスト化を実現できる。また、前記レーザ照
射手段を、レーザ光源と、このレーザ光源から発光され
るレーザ光を前記第１及び第２の被測定面に対して斜め
に照射する光学系とから構成すれば、比較的大きなレー
ザ光源を測定に際して邪魔にならない部分に配置できる
ので、互いに対向する被測定面の間に挿入される装置の
検出部分を小型化できる。さらに、前記第１及び第２の
被測定面から反射されるレーザ光を集光するレンズを前
記ケーシングに設ければ、被測定面が粗面、鏡面にかか
わらず、高精度の測定が行える。また、前記第１の寸法
及び第２の寸法を前記第１の被測定面と第２の被測定面
とを結ぶ直線と直交する方向に前記ケーシングを移動さ
せながら交互に求めれば、測定時にケーシングの基準線
（中心線）を被測定物の中心線と一致させない場合で
も、孔の内径寸法等が正確に測定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る内側測定装置を示す
断面図である。

【図２】前記内側測定装置の制御回路を示す図である。

【図３】本発明の第２実施例に係る内側測定装置を示す
断面図である。

【図４】本発明の第３実施例に係る内側測定装置を示す
断面図である。

【符号の説明】

１ケーシング２Ａ第１の被測定面２Ｂ第２の被測定面３レーザ照射手段４光位置検出素子４ 6A,6B,27 レーザ光源７,26,30 光学系 12A,12B レンズ１４選択手段であるスイッチ，シャッタ１６切替信号発生回路１７ＰＳＤ制御回路２０加算回路２１演算手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者甲木昭雄福岡県福岡市東区箱崎６丁目10番１号九州大学工学部知能機械工学科内 (72)発明者桑原義治神奈川県川崎市高津区坂戸１−20−１株式会社ミツトヨ内 (72)発明者中村泰三神奈川県川崎市高津区坂戸１−20−１株式会社ミツトヨ内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ケーシングと、このケーシングに設けら
れるとともに被測定物の互いに対向する被測定面に対し
てそれぞれ斜めにレーザ光を照射するレーザ照射手段
と、前記被測定面から反射されたレーザ光を受光すると
ともに受光したレーザ光の位置を検出する光位置検出素
子と、この光位置検出素子に受光されるレーザ光をいず
れか１つに交互に選択する選択手段と、この選択手段で
選択されたレーザ光を受光した位置に基づいて前記被測
定面と前記ケーシングの基準線との間の寸法を求め、こ
の位置を選択された全てのレーザ光について求めて前記
被測定面の間の距離を演算する演算手段とを備えたこと
を特徴とする内側測定装置。
【請求項２】請求項１記載の内側測定装置において、
前記レーザ照射手段は、レーザ光源と、このレーザ光源
から発光されるレーザ光を被測定面に対して斜めに照射
する光学系とを備えたことを特徴とする内側測定装置。
【請求項３】請求項１又は２記載の内側測定装置にお
いて、前記被測定物の被測定面から反射されるレーザ光
を集光するレンズを前記ケーシングに設けたことを特徴
とする内側測定装置。
【請求項４】ケーシングに設けられたレーザ照射手段
から被測定物の第１の被測定面に対してレーザ光を斜め
に照射し、この第１の被測定面から反射されたレーザ光
を受光するとともに受光したレーザ光の位置を前記ケー
シングに設けられた光位置検出素子で検出し、レーザ光
を受光した位置に基づいて前記第１の被測定面と前記ケ
ーシングの基準線との間の第１の寸法を求め、さらに、
レーザ照射手段から前記第１の被測定面に対向する第２
の被測定面に対してレーザ光を斜めに照射し、この第２
の被測定面から反射されたレーザ光を受光するとともに
受光したレーザ光の位置を前記光位置検出素子で検出
し、レーザ光を受光した位置に基づいて前記第２の被測
定面と前記ケーシングの基準線との間の第２の寸法を求
め、これらの第１の寸法及び第２の寸法を前記ケーシン
グと被測定物とを相対移動させながら交互に求め、前記
第１の寸法及び第２の寸法から前記第１の被測定面と第
２の被測定面との間の距離を求めることを特徴とする内
側測定方法。
【請求項５】請求項４記載の内側測定方法において、
前記ケーシングと被測定物との相対移動は、前記ケーシ
ングを前記第１の被測定面と第２の被測定面とを結ぶ直
線と直交する方向に移動させることを特徴とする内側測
定方法。