JPH074927A - レーザー利用測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被測定物を測定するために平行レーザー走行
光線を利用する測定装置において、前記平行走査光線の
走査領域を被測定物の大きさに対応して拡大することを
簡単な構成により提供することを目的とする。 【構成】 光走査装置により出力される平行な走査光線
と被測定物との間にハーフミラーを配置させ、前記走査
光線が前記ハーフミラーを透過する第１の平行走査光線
と前記ハーフミラーに反射する第２の平行走査光線とに
分離させることにより前記走査光線の走査領域を増加さ
せる。また、ハーフミラーを走査方向に対してほぼ水平
に移動可能とさせることにより被測定物が前記走査光線
の領域を越える範囲の場合でも測定できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動測定産業あるいは
自動外形測定産業において特に有用なレーザー利用測定
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】線材、棒材などの被測定物の外径（また
は外形）を測定し、あるいはスリットのような間隙を測
定するためにレーザービームの走査を利用したレーザー
利用測定装置が知られる。このような装置においては、
レーザービームの走査方式として、リニアモータ方式、
ガルバノミラー方式（アークサインレンズ）、回転ミラ
ー方式（ポリゴンミラーとｆθレンズ）、音響光学素子
を利用した超音波方式、ポッケレス効果素子またはカー
効果素子を利用した電気光学方式、ホログラフィ方式な
どが知られている。

【０００３】例えば回転ミラー方式においては、レーザ
ービームをポリゴンミラーとｆθレンズよりなる光走査
装置により平行な走査光線を形成し、この走査光線の領
域内に被測定物を位置させ、走査光線が被測定物に遮ら
れてできた影のエッジを被測定物の後方に配置した受光
素子により検知し、被測定物の形状（外形または外径）
を測定する。

【０００４】本出願人は、特願平４−３１０８００号に
おいて、レーザー利用測定装置の光走査装置として、複
数対の平行面を有する透明板（以下便宣上、プリズムと
いう）の平行面の一つに向けてレーザー光源からのレー
ザー光線を入射させると共に前記プリズムを一定速度で
回転させることにより前記プリズムの入射面に対するレ
ーザー光線の相対的入射角度を時系列で変化させ、入射
光線を当該変化する入射角度に従い屈折させて平行出力
させる構成を提示した。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、かかる測定
装置において、被測定物の形状が走査する平行走査光線
の領域より大きな場合、被測定物の大きさに応じて前記
プリズムを更に大型にして平行走査光線の領域を更に広
くする必要がある。このため装置本体が大型化してしま
う。また、前記レーザー利用測定装置を２台用いて大き
な被測定物の両端それぞれのエッジを検知し、平行走査
光線が当たらない中央部の幅をあらかじめ計測して被測
定物の形状を測定する方法が考え得るが、構成が大型化
し且つ高価であるという問題を残す。

【０００６】本発明は、上記した問題点に鑑みてなされ
たものであり、装置の大型化を抑え且つ一つのレーザー
光源から送られ、光走査装置により変換された平行走査
光線の領域より大きな被測定物を測定できる装置を少な
い部品点数で且つ低価格で提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、レーザービームを光走査装置によって一
定の走査領域の平行する走査光線に変換し、前記走査領
域内に被測定物を位置して、前記走査光線が前記被測定
物による遮りによってできる影を前記被測定物の後方に
位置する受光素子によって検知し、この受光素子からの
検出信号を演算することで被測定物の形状を測定するレ
ーザー利用測定装置において、前記光走査装置と被測定
物との間にハーフミラーを配置し、前記ハーフミラーか
らの反射光を前記走査光線と平行する方向に反射する反
射ミラーを組み合せてハーフミラーに反射した前記走査
光線とハーフミラーを透過した前記走査光線によって走
査レーザービームによる領域を増加させることを特徴と
し、特には、前記ハーフミラーによって反射された走査
光線を受ける受光素子が反射ミラーに連動して移動可能
としたことを特徴とする。

【０００８】

【作用】このような構成において、レーザー光源から光
走査装置を介して発出された平行走査光線は、ハーフミ
ラーを透過して受光面に向かう平行走査光線とハーフミ
ラーによって反射し、次いで反射ミラーにより上記と平
行に反射された平行走査光線とに分離され、従来の２倍
の平行走査光線が得られる。また、反射ミラーとこれに
連動且つ同期する受光面とを移動可能にすることによ
り、被測定物の大きさに対応して測定領域を拡大するこ
とができる。

【０００９】

【実施例】本発明の好適な実施例を図面に基づいて説明
する。図１において、レーザー利用測定装置は、投光部
１、受光部２および演算表示部３よりなり、投光部１に
はレーザー光線を発振するレーザーダイオード光源４、
コリメータレンズからなるコリメータ５、レーザー光線
を平行走査光線に変換するプリズム６、平行走査光線を
反射させるためのハーフミラー７および反射ミラー８を
有している。光源４は、半導体レーザー等の単一レーザ
ー光線を発振するレーザー光源であり、その光出力は、
常時安定するように図示しないレーザー発振制御回路に
よりフィードバック制御され駆動している。前記光源４
から出力されるレーザー光線は、コリメータ５を介して
更にその光線を細く絞っている。プリズム６は、その中
心を不図示の回転軸により支持され、適当な駆動モータ
によって軸中心に矢印Ｂ方向に等速回転している。この
プリズム６は、２対の平行する側面を有し、平面正四角
形の均一厚さの光学的に透明な光学ガラスまたは合成樹
脂よりなり、レーザー光線が入射する面は、光学的散乱
を生じないようにその表面を平滑に研磨しており且つ対
応する対をなす面に対し充分な平行度を有するものを使
用される。また、図１では２対の平行面を有する形状を
例示したが、３対、４対などの多面を有する形状であっ
ても良い。ハーフミラー７は、平行走査光線を反射また
は透過させるため例えば、反射率５０％、透過率５０％
のものを用いており、平行走査光線を走査方向に９０゜
角度を変えるため平行走査光線の幅方向に対して４５゜
の位置にその反射面を配置している。また、ハーフミラ
ー７により反射された平行走査光線をハーフミラー７か
らの透過光と平行する方向に向かうように反射ミラー８
は４５°に傾斜した反射面を有する。反射ミラー８を走
査方向に移動可能とするように送りねじ９が反射ミラー
８の移動台１０を移動するようにそれと協働して設けら
れている。こうして反射された光線は、反射ミラー８に
より受光部２へと送られる。

【００１０】受光部２は、投光部１より発出される平行
走査光線を集束するための受光レンズ１１ａ、１１ｂ
と、受光レンズ１１ａ、１１ｂを介して第１および第２
平行走査光線を検知する受光素子１２ａ、１２ｂとを有
している。また、受光素子１２ａ、１２ｂの信号を増幅
するためのアンプ１４ａ、１４ｂが設けられている。受
光レンズ１１ａと受光素子１２ａは受光部２に固定され
ている。一方、受光レンズ１１ｂと受光素子１２ｂは、
受光移動台１３に固設され、反射ミラー８の移動に連動
且つ同期して受光素子１２ｂの受光移動台１３が送りね
じ１５により走査方向Ａに移動し、平行走査光線を受光
素子１２ｂに受光する構成を採っている。

【００１１】演算表示部３には、受光素子１２ａ、１２
ｂからアンプ１４ａ、１４ｂを介して送られる信号を演
算して数値化するため、エッジ検出回路１６、セグメン
ト選択回路１７、ゲート１８、内部クロック１９、カウ
ンタ２０、同期回路２１を有している。図示の如く、受
光素子１２ａ、１２ｂから送られた信号は、エッジ検出
回路１６およびセグメント回路１７により被測定物の平
行走査光線による遮光時間を数値化して内部クロック１
９、ゲート１８を介してカウンタ２０により算出され不
図示の表示器により被測定物の形状を表示する。

【００１２】以上の構成により、各構成部分は次のよう
に動作する。図１においてレーザー光線は、光源４から
コリメータ５を介して、等速回転している回転透明板６
に入射され、回転透明板６内の屈折率により変換して出
射された平行走査光線は、その光路上に配置したハーフ
ミラー７に当たる。平行走査光線は、ハーフミラー７に
より５０％透過され、第１の平行走査光線３０として、
受光部２に固設した受光レンズ１１ａを通して受光素子
１２ａに集束される。一方ハーフミラー７により５０％
反射した第２の平行走査光線３１は、移動可能な反射ミ
ラー８に反射して受光レンズ１１ｂを通して受光素子１
２ｂに集束される。受光素子１２ａ、１２ｂによって検
知し、これら受光素子からの検知信号を演算示部３内に
設置したエッジ検出回路１６およびセグメント回路１７
により被測定物の外径または幅等の寸法を算出し、その
値を不図示の表示部に表示する。

【００１３】図２に示すように、平行走査光線の領域以
上の大きさの被測定物２５がある場合は、反射ミラー８
が反射ミラー移動台１０の送りねじ９の作動により矢印
Ａ方向に移動し、これと連動且つ同期して受光レンズ１
１ｂおよび受光素子１２ｂが受光移動台１３に配置して
いる送りねじ１５により移動して協働することにより第
１と第２の平行走査光線の領域内に被測定物２５を位置
させてその両端を検出して外径または幅等を測定する。
尚、反射ミラー８および受光素子１２ｂを含む移動装置
は、手動または不図示のセンサ等により被測定物のエッ
ジ部を検出して走査領域内にモータ等により移動させて
もよい。

【００１４】図１の実施例と同じように図２における平
行走査光線３０、３１は、受光素子１２ａ、１２ｂに送
られた信号を演算表示部内に設置したエッジ検出回路お
よびセグメント回路により被測定物２５が平行走査線に
よって遮られた部分の寸法を算出し、それと同時に平行
走査線３０と平行走査線３１との間の走査されない長さ
Ｃを加えた距離が被測定物の大きさとして不図示の表示
部に表示される。

【００１５】

【発明の効果】本発明のレーザー利用測定装置は、被測
定物の寸法が平行走査光線の領域を越える範囲の場合に
おいても、その外径または幅等を測定することができ、
且つ少ない光学部品のため製造、組立が容易であり低価
格な測定装置の提供を可能とする。

【００１６】

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による実施例を示す原理図。

【図２】 本発明による被測定物が走査線より大きな場
合の実施例を示す原理図。

【図面の説明】

１ 投光部 ２ 受光部 ３ 演算表示部 ４ 光源 ６ プリズム ７ ハーフミラー ８ 反射ミラー １１ａ、ｂ 受光レンズ １２ａ、ｂ 受光素子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザービームを光走査装置によって一
   定の走査領域の平行する走査光線に変換し、前記走査領
   域内に被測定物を位置して、前記走査光線が前記被測定
   物による遮りによってできる影を前記被測定物の後方に
   位置する受光素子によって検知し、この受光からの検知
   信号を演算することで被測定物の形状を測定するレーザ
   ー利用測定装置において、前記光走査装置と被測定物と
   の間にハーフミラーを配置し、前記ハーフミラーからの
   反射光を前記走査光線と平行する方向に反射する反射ミ
   ラーを組み合せてハーフミラーに反射した前記走査光線
   とハーフミラーを透過した前記走査光線によって走査レ
   ーザービームによる領域を増加させることを特徴とする
   レーザー利用測定装置。
2. 【請求項２】 前記ハーフミラーによって反射された走
   査光線を受ける受光素子が反射ミラーに連動して走査方
   向に対してほぼ水平に移動可能としたことを特徴とする
   請求項１記載のレーザー利用測定装置。