JPH0820219B2 - 寸法測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈本発明の産業上の利用分野〉 本発明は、レーザビーム等の光束を掃引して被測定物
の寸法を測定する寸法測定装置に関する。

〈従来技術〉（第５〜７図） 被測定物の外径、エッジ位置等を高精度に測定するた
めに、レーザビーム等の指向性の良い光束を被測定物の
置かれている空間に測定方向に沿って掃引し、被測定物
によって遮られる光束を受光するように構成した寸法測
定装置が従来よりあった。

光束を掃引する偏向法には回転ミラー方式と、音又な
どを利用した振動ミラー方式とが従来より用いられてお
り、振動ミラー方式は掃引の繰返し周波数が高くでき応
答性に優れること、また往復掃引が可能で、往復の平均
化により測定誤差の相殺ができるなどの特徴をもってい
る。

第５図は、この振動ミラー方式による寸法測定装置の
基本構成を示す図である。

図において、１はレーザビーム等を出力する光源、２
は光源１からの被束を光測定物Ａ方向に所定角度φの範
囲で周期的に偏向させる偏向器である。

この偏向器２のミラーはレンズ４の前焦点に位置して
おり、偏向器２で反射してレンズ４を経た光束はそのレ
ンズ４の光軸に平行で測定方向Ｙに沿って周期的に掃引
されることになる。

ここで偏向器２が音又偏向器等や振動ミラーの場合に
は、Ｙ方向に掃引する光束の位置変化は第６図（ａ）に
示すように時間に対してほぼ正弦関数的に変化する。

このため、被測定物Ａに遮られてレンズ５を介して受
光器６で受光された掃引光束に対応する受光信号は、例
えば第６図（ｂ）のように被測定物Ａに遮られた部分で
は“L"レベル、遮られていない部分では“H"レベルとな
る。

したがって、受光信号の例えば立上り時の入力電圧同
士の減算を行なう演算器７に、第６図（ｃ）に示すよう
に光束の位置変化と同一位相の正弦波信号を参照信号発
生器８から入力しておけば被測定物のＹ方向の外径Adに
対応する減算電圧V₁−V₂が得られる。

この測定に先だって正弦波信号と掃引光束の振幅比を
記憶しておけば、前記測定結果の減算電圧から被測定物
Ａの外径Adが求まる。

しかして、このような構成の装置では、特に光束の実
際の位置変化と参照信号発生器８からの参照信号とが一
致していないと高精度な測定を行なうことができない。

このため、第７図に要部を示すようにレンズ４の前に
設けたハーフミラー11で反射させた第２の掃引光束をレ
ンズ12、13で受光器14に導くように光学系を構成し、こ
の光束の掃引振幅の一部を遮る遮へい板15を設けてお
き、光束の位置変化の１周期毎に受光器14から出力され
る受光信号に同期して実際の光束の位置変化に一致した
位相の参照信号を出力するPLL構成の参照信号発生器16
を用いた寸法測定装置を本願出願人が提案している（特
公昭63−12523）。

即ち、この参照信号発生器16は、受光信号とカウンタ
20からの出力との位相を位相比較器17で比較し、位相差
に応じた直流電圧を低域フィルタ18から電圧制御発振器
19に与え、その発振パルスをＭ進のカウンタ20に入力し
て、入力パルスＭ個毎にカウンタ20から１個出力される
パルスを位相比較器17に戻すようにPLL構成されてお
り、予め参照信号１周期分に相当するＭ個の参照データ
を記憶している記憶回路21から、カウンタ20の計数中の
計数値出力（例えば１〜Ｍ）で参照データを順番に読み
出して演算器７に与えるように形成されている。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、第７図に示したような構成の参照信号
発生器16では、測定の分解能を上げようとすると、電圧
制御発振器19の発振周波数およびカウンタ20の分周比を
高くしなければならない。

即ち、光束の掃引周期が約500マイクロ秒とし、１周
期当り2¹⁶個の分解能を得ようとすれば、電圧制御発振
器19の発振周波数は約130MHz以上、カウンタ20の分周比
は130×10³以上となり、このように高速で分周比の大き
い場合、良好な位相追従性を得ることが難しく、逓倍さ
れる電圧制御発振器19の出力パルスに位相変動が生じ高
い分解能を得にくいこと、また、基準となる光束の掃引
位相の検出に高い精度が要求されるという問題があっ
た。

これは、同一分解能で測定範囲を拡大する場合につい
ても同様である。

さらに、掃引光の振幅変動があると測定誤差を生じて
しまうという問題もある。

本発明はこのような課題を解決した寸法測定装置を提
供することを目的としている。

〈課題を解決するための手段〉 前記課題を解決するために、 第１の発明の寸法測定装置は、 所定方向にほぼ正弦状に往復掃引する光束を出力する
掃引光出力手段と、 前記掃引光を測定光と参照光とに分ける分岐手段と、 前記測定光を受光する第１の受光手段と、 前記参照光を受光する第２の受光手段と、 前記参照光の掃引振幅内に固定され、該掃引方向の外
径の既知な基準物と、 前記第２の受光手段からの受光信号を受け、前記参照
光が基準物に遮られている間、所定周波数のクロック信
号を計数する第１の計数回路と、 前記第２の受光手段からの受光信号を受け、前記参照
光が受光されている間、前記クロック信号を計数する第
２の計数回路と、 前記第１および第２の計数回路の計数結果から、前記
参照光の掃引周期および前記参照光が前記基準物のエッ
ジを横切るときからその掃引中心までの位相時間を算出
する周期位相算出手段と、 前記掃引周期および位相時間から得られる前記基準物
のエッジ間の距離と該基準物の真の外径との比により前
記参照光の掃引振幅を算出する振幅算出手段と、 前記測定光が被測定物のエッジを横切るときの前記第
１または第２の計数回路の計数出力と、前記周期位相算
出手段で算出された位相時間とにより、前記測定光がそ
の掃引中心から被測定物のエッジまで移動する時間を算
出するエッジタイミング算出手段と、 前記エッジタイミング算出手段で算出された時間、前
記周期位相算出手段で算出された掃引周期および前記振
幅算出手段で算出された掃引振幅に基づいて、前記測定
光の掃引中心から被測定物のエッジまでの距離を算出す
るエッジ位置算出手段とを備えている。

また、第２の発明の寸法測定装置は、 所定方向にほぼ正源状に往復掃引する光束を出力する
掃引光出力手段と、 前記掃引光を測定光と参照光とに分ける分岐手段と、 前記測定光を受光する第１の受光手段と、 前記参照光を受光する第２の受光手段と、 前記参照光の掃引振幅内に固定され、該掃引方向の外
径の既知な基準物と、 前記掃引光の掃引方向の変化に応じて半周期毎に反転
する方向信号を受け、所定周波数のクロック信号の計数
を前記方向信号が反転する毎に所定値から繰返し行なう
計数回路と、 前記第２の受光手段からの受光信号の立上りおよび立
下り時の前記計数回路の計数出力と、前記方向信号が反
転する直前の前記計数回路の計数出力とに基づいて、前
記参照光の掃引周期および前記方向信号の反転時から前
記参照被の掃引中心までの位相時間を算出する周期位相
算出手段と、 前記掃引周期および位相時間から得られる前記基準物
のエッジ間の距離と該基準物の真の外径との比により前
記参照光の掃引振幅を算出する振幅算出手段と、 被測定物のエッジを前記測定光が横切るときの前記計
数回路の計数出力と、前記周期位相算出手段で算出され
た位相時間とにより、前記測定光がその掃引中心から被
測定物のエッジまで移動する時間を算出するエッジタイ
ミング算出手段と、 前記エッジタイミング算出手段で算出された時間、前
記周期位相算出手段で算出された掃引周期および前記振
幅算出手段で算出された掃引振幅に基づいて、前記測定
光の掃引中心から被測定物のエッジまでの距離を算出す
るエッジ位置算出手段とを備えている。

〈作用〉 このようにしたため、本発明の寸法測定装置では、掃
引光束が掃引される間に得られるクロック信号の計数結
果により掃引光束の掃引周期および掃引中心までの位相
時間が得られ、掃引振幅が算出される。

この算出結果はエッジタイミング算出手段およびエッ
ジ位置算出手段に随時送出され、被測定物のエッジ位置
が算出される。

〈本発明の第１の実施例〉（第１、２図） 以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説明する。

第１図は本発明の一実施例の全体構成を示す図であ
り、前述した第５図の従来装置と同一の構成部分には同
一符号を付して説明を省略する。

第１図において、レンズ４からの掃引光束はハーフミ
ラー25により測定光と参照光に分かれ、測定光はレンズ
５を介して受光器６で受光され、参照光はレンズ26を介
して受光器27で受光される。

ハーフミラー25とレンズ26との間には、参照光の掃引
方向の外径が既知な基準棒Ｒが固定されている。

したがって参照光を受光する受光器27からの受光信号
（以下モニタ信号と記す）は、例えば参照光が基準棒Ｒ
に遮られている間は“H"レベル、参照光が受光されてい
る間は“L"レベルとなる。

このモニタ信号は第１、第２の計数回路28、32に入力
されている。

第１の計数回路28は、モニタ信号を反転するインバー
タ29の出力が“H"レベルとなっている間だけ所定周波数
のクロック信号をアンド回路30により第１のカウンタ31
に入力するように構成されている。

第２の計数回路32は、モニタ信号のレベルが“H"レベ
ルの間だけクロック信号をアンド回路33より第２のカウ
ンタ34に入力するように構成されている。

第１、第２のカウンタ31、34は、ともに計数前にリセ
ットされ、“0"から計数を開始するように制御されてい
る。

35は受光器６からの受光信号の立上がりおよび立下が
りに同期した２種のラッチパルスをそれぞれレジスタ3
6、37に出力するパルス発生回路であり、レジスタ36
は、受光信号の立下がりに同期したラッチパルスを受け
るごとに、計数中の第２のカウンタ34の計数値を記憶
し、レジスタ37は受光の立上がりに同期したラッチパル
スを受けるごとに、計数中の第２のカウンタ34の計数値
を記憶する。

第１および第２の計数回路28、32の計数結果は、周期
位相算出手段41に入力されている。

この周期位相算出手段41は、第１、第２の計数回路2
8、32からの計数結果（a_n、b_n）を順次記憶し、この記
憶値から参照光の周期データP_n（測定光の掃引周期と等
しい）と、参照光が基準棒Ｒのエッジを横切ってからそ
の掃引中心に達する間に第２のカウンタ34に入力される
クロック信号の数（位相データ）C_nとを次式によって算
出する。

P_n＝a_n-1＋a_n＋b_n-1＋b_n …（１） C_n＝P_n/4−a_n/2 …（２） （但し、ｎは整数で半周期毎の掃引サイクルを表わして
いる） 42は、算出された周期データP_n、位相データC_nおよび
第２のカウンタ34の計数結果から、参照光が掃引中心か
ら基準棒のエッジを横切るまでの時間を角度として次式
によって算出する角度演算手段である。

掃引サイクルが正方向の掃引（ｎが偶数）の場合、 φ_hn＝２π（b_n−C_n）／P_n …（３） φ_ln＝２π（−C_n）／P_n …（４） 掃引サイクルが負方向の掃引（ｎが奇数）の場合、 φ_hn＝２π・C_n／P_n …（３′） φ_ln＝２π（C_n−b_n）／P_n …（４′） ここでφ_hn、φ_lnは、基準棒の直径を表す２点のエッ
ジ位置を正弦波状掃引の正弦角で表したことになる。

正負掃引の方向は、偏向器等からの駆動信号（図示せ
ず）から判別され、（３）、（４）式と（３′）、
（４′）式とを交互に演算する。

43は算出された正弦角φ_hn、φ_lnに対して正弦変換を
行なって基準化された基準棒エッジ間の距離を求め、そ
の算出値と予め既知な外径値との比より参照光の掃引振
幅を求める振幅算出手段である。

この演算は、次式の正弦変換により、 E_ln＝sinφ_ln …（５） E_hn＝sinφ_hn …（６） 基準物の上側エッジと下側エッジの掃引中心からの基
準化された（振幅“1"に基準化）距離を算出し、そのエ
ッジ間の距離と基準物の外径値Krとの比から参照光の掃
引振幅Sn（全振幅は２・Sn）を算出する（次式
（７））。

S_n＝Kr/（E_hn−E_ln） …（７） 44はレジスタ36、37からの計数値d_n、e_nと、周期位相
算出手段41からの位相データC_nとにより、測定光の掃引
中心から被測定物エッジまでの時間を次式によって算出
するエッジタイミング算出手段である。

Td_n＝（d_n−C_n） …（９） Te_n＝（e_n−C_n） …（10） 45は、算出されたTd_n、Te_nの正弦角θ_ln、θ_hnを次式
によりそれぞれ算出する角度演算手段である。

正方向掃引の場合、 θ_ln＝２π・Td_n／P_n …（11） θ_hn＝２π・Te_n／P_n …（12） 負方向掃引の場合、 θ_ln＝−２π・Te_n／P_n …（11′） θ_hn＝−２π・Td_n／P_n …（12′） 46は、算出された正弦角θ_ln、θ_hnに対して次式（1
3）、（14）の正弦変換を行ない、 W_ln＝sinθ_ln …（13） W_hn＝sinθ_hn …（14） 測定光の掃引中心から被測定物エッジまでの基準化さ
れた距離W_ln、W_hnを算出しこの算出結果と掃引振幅S_nと
から被測定物エッジ間の距離Y_nを次式（15）より算出す
る外径算出手段である。

Y_n＝S_n・｛W_hn−W_ln｝ …（15） 〈前記実施例の動作〉 次に前記構成の寸法測定装置の動作を第２図に基づい
て説明する。

参照光および測定光が第２図（ａ）、（ｅ）のように
同相で掃引され、基準棒Ｒおよび被測定物Ａがそれぞれ
の掃引範囲内に位置しているとする。

参照光が基準棒Ｒを横切って受光器27で受光されるt0
時に、そのモニタ信号（同図（ｂ））は“L"レベルに立
下がり、第１の計数回路28の第１のカウンタ31が同図
（ｃ）に示すように“0"からクロック信号の計数を開始
する。

参照光が再び基準棒Ｒに遮られるt1時にはモニタ信号
（同図（ｂ））が立上がるため、第２のカウンタ34が同
図（ｄ）に示すように計数を開始する。

このとき、第１のカウンタ31は、最初の計数結果a₀が
周期位相算出手段41に記憶された後に、所定のタイミン
グ（t1′）でリセットされる。

第２のカウンタ34が計数している間のt2時に同図
（ｆ）に示す受光器６からの受光信号が立下がると、こ
の計数値d₀がレジスタ36に記憶され、受光信号が立上が
るt3時には、その時の計数値e₀がレジスタ37に記憶さ
れ、２つの計数値d₀、e₀はエッジタイミング算出手段44
に記憶される。

モニタ信号（同図（ｂ））が再び立下がるt4時には再
び第１のカウンタ31の計数が開始され、第２のカウンタ
34は、最初の計数結果b₀が周期位相算出手段41に記憶さ
れた後リセットされる。

以下同様の動作が繰り返し行なわれ、t5時には第１の
カウンタ31の計数結果a₁、t6時、t7時には、第２のカウ
ンタ34の計数中の値d₁、e₁、t8時には第２のカウンタ34
の計数結果b₁がそれぞれ周期位相算出手段41およびエッ
ジタイミング算出手段44に記憶される。

周期位相算出手段41は、計数結果a₀、b₀、a₁、b₁によ
り参照光の周期データP₁および位相データC₁を前式
（１）、（２）により算出する。

次に角度演算手段42で参照光が掃引中心から基準棒の
エッジを横切るまでの正弦角φ_１、φ_h1が式
（３′）、（４′）により算出される。

これにより、振幅算出手段43で前式（５）〜（７）の
演算が行なわれ、参照光の掃引振幅S₁が求まる。

この装置ではレンズ４の後方にハーフミラー25が設け
てあるので参照光の掃引振幅S₁と測定光の掃引振幅は等
しいものとする。

一方、レジスタ36、37からの計数値d₁、e₁を受けたエ
ッジタイミング算出手段44からは、前式（９）、（10）
によりTd₁、Te₁が算出され、被測定物のエッジ位置に対
応する正弦角θ_１、θ_h1が前式（11′）、（12′）に
より算出される。

この結果、外径算出手段46によって被測定物の外径値
Y₁が算出される。

以下同様にt9時からt12時の間に、第１のカウンタ31
の計数結果a₂、受光器６からの受光信号の次の立上が
り、立下がり時の第２のカウンタ34の計数値d₂、e₂およ
び第２のカウンタ34の計数結果b₂が得られ、新たな周期
データP₂、位相データC₂、掃引振幅S₂が求められ、被測
定物Ａの外径値Y₂が算出される。

〈本発明の第２の実施例〉（第３、４図） なお、前記実施例は所定のクロック信号を交互に計数
する第１、第２の計数回路の計数出力を用いていたが、
第３図に示すように、掃引方向に対応して反転する方向
信号のエッジパルスを出力するパルス発生回路51と、ク
ロック信号に対する計数を、パルス発生回路51からのエ
ッジパルスを受けるごとに“0"から繰返し行なうカウン
タ52とで計数回路50を構成し、方向信号のエッジパルス
でリセット直前のカウンタ52の計数出力をg_nを記憶する
レジスタ53と、受光器27からの受光信号の立上りおよび
立下りに同期したラッチパルスをパルス発生回路54から
それぞれ受けて、カウンタ52の計数出力a_n、b_nを記憶す
るレジスタ55、56を設け、これら３つのレジスタ53、5
5、56に記憶された計数値によって参照光の掃引周期と
位相を周期位相算出手段41′により算出するようにして
もよい。

この装置の場合、周期位相算出手段41′は、レジスタ
53、55、56に記憶された各計数値g_n、a_n、b_nについて次
式の演算を行なって周期データP_nと位相データC_nを算出
する。

P_n＝g_n-1＋g_n …（16） C_n＝｛（a_n＋b_n-1−g_n-1）/2｝＋P_n/4 …（17） 角度演算手段42′はこの周期データP_nと位相データC_n
を受けて、基準棒のエッジ位置に対応する正弦角φ_hn、
φ_lnを次式の演算処理によって算出する。

正方向掃引の場合、 φ_hn＝２π（b_n−C_n）／P_n …（18） φ_ln＝２π（a_n−C_n）／P_n …（19） 負方向の掃引の場合、 φ_hn＝２π（C_n−a_n）／P_n …（18′） φ_ln＝２π（C_n−b_n）／P_n …（19′） したがって、第４図（ａ）に示すような正弦状の掃引
光（参照光と測定光を同一に示している）の掃引振幅範
囲内に基準棒Ｒと被測定物Ａがそれぞれ位置している場
合、参照光を受光している受光器27からの受光信号は第
４図（ｂ）に示すように基準棒Ｒのエッジ位置t0で反転
するため、クロック信号を計数しているカウンタ52の計
数出力b₀がレジスタ56にラッチされる。

カウンタ52の計数は、第４図（ｄ）に示す方向信号の
反転時t1にリセットされ、その直前の計数値g₀がレジス
タ53にラッチされる。

同様に、受光器27の受光信号が反転するt2時、t5時の
カウンタ52の計数出力a₁、b₁はレジスタ55、56に、受光
器６の受光信号（第４図（ｃ））が反転するt3、t4時の
カウンタ52の計数出力d₁、e₁はレジスタ36、37に、また
方向信号が反転するt6時の計数値g₁はレジスタ53にそれ
ぞれラッチされ、周期位相算出手段41′で周期データ
P₁、位相データC₁が算出され、角度演算手段42′で基準
棒のエッジに対する正弦角が算出される。

一方、エッジ位置算出手段44ではラッチされた計数デ
ータd₁、e₁および位相データC₁に基づいて被測定物のエ
ッジ位置が算出される。

後の処理は、前記実施例と全く同様に行なわれ、被測
定物の外径が算出されるが、この間にも各レジスタには
次の掃引サイクルの計数データa₂〜g₂がラッチされ、被
測定物の外径値は掃引の半周期毎に順次算出されること
になる。

なお、この実施例では、方向信号の反転時に計数値の
ラッチとリセットを行なっているが、これは例えばラッ
チパルスの立上りで計数値をラッチし、立下りでカウン
タ52のリセットを行なうようにしている。

なお、上記各実施例の寸法測定装置ではクロック信号
の周波数偏差や周波数ドリフトがあっても、各計数値が
相対変化するのみであるため測定結果に影響を与えない
という格別の効果がある。

〈本発明の他の実施例〉 なお、前記第１、第２の実施例では、往復掃引の正方
向及び負方向の掃引個々の演算を説明したが、掃引光の
一周期毎にその往復データの平均化をすることによって
より高い精度で測定を行なえる。

この平均化は、角度演算手段42、42′、45で往復平均
の演算を行なうようにしてもよいし、外径算出手段46で
算出外径値の平均演算を行なうようにしてもよい。

また、前記第１、第２の実施例では、参照光と測定光
の掃引振幅が等しいとしていたが、光学系の偏差により
差がある場合や、分岐手段であるハーフミラー25をレン
ズ４の前方に設けた場合には、予め参照光と測定光との
振幅比や振幅補正データを求めておき、その振幅比や補
正データにより被測定物の外径値を補正するようにして
もよい。

また、前記第１、第２の実施例では、掃引光の掃引特
性を正弦関数として基準物および被測定物のエッジ間の
距離を算出するようにしていたが、掃引特性が、偏向器
２の偏向特性や光学系のひずみ等により正弦関数で完全
に近似できない場合は、予め掃引周期と位相時間に対応
した掃引特性データあるいは正弦関数に関する補正デー
タを記憶しておき、このデータを読み出してエッジ位置
あるいは外径の補正を行なうに構成しても本発明の要旨
を逸脱しないことは勿論である。

また、前記実施例では、測定光の掃引中心から被測定
物のエッジ位置を求めるエッジ位置算出を外径算出手段
46内で行ない、測定範囲内にあるエッジ間の距離（外
径）を測定していたが、被測定物の一端を測定範囲にお
き、測定光の掃引中心から被測定物エッジまでの距離を
求めることは、前記実施例でW_lnまたはW_hnの一方側だけ
を算出すればよく、このエッジ位置算出部分（手段）の
みによって被測定物の移動距離等も求めることができ
る。

また、前記第１、第２の実施例では、光束の掃引方向
を示す信号を偏向器２の駆動信号から受けるものとして
省略して説明したが、掃引光の半周期毎の方向を検出す
るための方向検知手段を光学系に含めて別に設けるよう
にしてもよい。

また、前記第１の実施例では、基準棒Ｒの外径値を最
大測定範囲とし、被測定物のエッジタイミングを第２の
計数回路32で検知するようにしていたが、これは本発明
を限定するものでなく、第１の受光手段である受光器６
からの受光信号の立上がりまたは立下がり時の第１の計
数回路の計数値を記憶し、第１、第２の計数回路の計数
値から被測定物のエッジタイミングを算出するようにし
てもよい。

〈本発明の効果〉 本発明の寸法測定装置は、前記説明のように、計数回
路の計数値および計数結果に基づいて掃引光の掃引周
期、位相および掃引振幅を演算して、被測定物のエッジ
位置を算出するように構成されているため、カウンタと
マイクロコンピュータ等の演算処理装置のみで簡単に構
成でき、偏向器個々の偏向周波数の差や周波数変動、掃
引中心の変動等に起因する掃引光の変動に影響を受けず
高精度な寸法測定を行なうことができる。

また従来の高精度測定に必要な掃引振幅のモニタ等に
用いている基準棒の光学検出部分をそのまま利用するこ
とができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の全体構成を示す図、第
２図は第１の実施例の動作タイミングを示す図である。 第３図は第２の実施例の要部構成を示す図、第４図は第
２の実施例の動作タイミングを示す図である。 第５図は従来装置の概略構成を示す図、第６図（ａ）〜
（ｃ）は第５図の装置の動作タイミングを示す図、第７
図は従来の他の装置の要部を示す図である。 １……光源、２……偏向器、６……受光器、25……ハー
フミラー、27……受光器、28……第１の計数回路、32…
…第２の計数回路、35……パルス発生回路、36、37……
レジスタ、41、41′……周期位相算出手段、42、42′…
…角度演算手段、43……振幅算出手段、44……エッジタ
イミング算出手段、45……角度演算手段、46……外径算
出手段、50……計数回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−201106（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−168410（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭63−12523（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定方向にほぼ正弦状に往復掃引する光束
   を出力する掃引光出力手段と、 前記掃引光を測定光と参照光とに分ける分岐手段と、 前記測定光を受光する第１の受光手段と、 前記参照光を受光する第２の受光手段と、 前記参照光の掃引振幅内に固定され、該掃引方向の外径
   の既知な基準物と、 前記第２の受光手段からの受光信号を受け、前記参照光
   が基準物に遮られている間、所定周波数のクロック信号
   を計数する第１の計数回路と、 前記第２の受光手段からの受光信号を受け、前記参照光
   が受光されている間、前記クロック信号を計数する第２
   の計数回路と、 前記第１および第２の計数回路の計数結果から、前記参
   照光の掃引周期および前記参照光が前記基準物のエッジ
   を横切るときからその掃引中心までの位相時間を算出す
   る周期位相算出手段と、 前記掃引周期および位相時間から得られる前記基準物の
   エッジ間の距離と該基準物の真の外径との比により前記
   参照光の掃引振幅を算出する振幅算出手段と、 前記測定光が被測定物のエッジを横切るときの前記第１
   または第２の計数回路の計数出力と、前記周期位相算出
   手段で算出された位相時間とにより、前記測定光がその
   掃引中心から被測定物のエッジまで移動する時間を算出
   するエッジタイミング算出手段と、 前記エッジタイミング算出手段で算出された時間、前記
   周期位相算出手段で算出された掃引周期および前記振幅
   算出手段で算出された掃引振幅に基づいて、前記測定光
   の掃引中心から被測定物のエッジまでの距離を算出する
   エッジ位置算出手段とを備えた寸法測定装置。
2. 【請求項２】所定方向にほぼ正弦状に往復掃引する光束
   を出力する掃引光出力手段と、 前記掃引光を測定光と参照光とに分ける分岐手段と、 前記測定光を受光する第１の受光手段と、 前記参照光を受光する第２の受光手段と、 前記参照光の掃引振幅内に固定され、該掃引方向の外径
   の既知な基準物と、 前記掃引光の掃引方向の変化に応じて半周期毎に反転す
   る方向信号を受け、所定周波数のクロック信号の計数を
   前記方向信号が反転する毎に所定値から繰返し行なう計
   数回路と、 前記第２の受光手段からの受光信号の立上りおよび立下
   り時の前記計数回路の計数出力と、前記方向信号が反転
   する直前の前記計数回路の計数出力とに基づいて、前記
   参照光の掃引周期および前記方向信号の反転時から前記
   参照光の掃引中心までの位相時間を算出する周期位相算
   出手段と、 前記掃引周期および位相時間から得られる前記基準物の
   エッジ間の距離と該基準物の真の外径との比により前記
   参照光の掃引振幅を算出する振幅算出手段と、 被測定物のエッジを前記測定光が横切るときの前記計数
   回路の計数出力と、前記周期位相算出手段で算出された
   位相時間とにより、前記測定光がその掃引中心から被測
   定物のエッジまで移動する時間を算出するエッジタイミ
   ング算出手段と、 前記エッジタイミング算出手段で算出された時間、前記
   周期位相算出手段で算出された掃引周期および前記振幅
   算出手段で算出された掃引振幅に基づいて、前記測定光
   の掃引中心から被測定物のエッジまでの距離を算出する
   エッジ位置算出手段とを備えた寸法測定装置。