JPH10300438A - 内径測定方法および内径測定装置 - Google Patents
内径測定方法および内径測定装置Info
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- JPH10300438A JPH10300438A JP9105917A JP10591797A JPH10300438A JP H10300438 A JPH10300438 A JP H10300438A JP 9105917 A JP9105917 A JP 9105917A JP 10591797 A JP10591797 A JP 10591797A JP H10300438 A JPH10300438 A JP H10300438A
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- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/08—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters
- G01B11/12—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters internal diameters
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 穴径が比較的小さい測定対象穴でも、その測
定対象穴内の任意の位置での内径を能率的にかつ高精度
に測定することができる内径測定方法および装置を提供
する。 【解決手段】 光源１１からの光束を集光レンズ２２に
よって平行光束としたのち、コーンレンズ２３によって
リング状光束に形成し、このリング状光束を収束レンズ
２４によって測定対象穴２内に導入する。測定対象穴２
内の内周壁面で反射した反射光を結像レンズ３２でリン
グ像として捉え、このリング像の直径を測定する。リン
グ像の直径をφ、測定対象穴の内径をΦとすると、Φ＝
φ／ｍで求める。ｍ；結像倍率
定対象穴内の任意の位置での内径を能率的にかつ高精度
に測定することができる内径測定方法および装置を提供
する。 【解決手段】 光源１１からの光束を集光レンズ２２に
よって平行光束としたのち、コーンレンズ２３によって
リング状光束に形成し、このリング状光束を収束レンズ
２４によって測定対象穴２内に導入する。測定対象穴２
内の内周壁面で反射した反射光を結像レンズ３２でリン
グ像として捉え、このリング像の直径を測定する。リン
グ像の直径をφ、測定対象穴の内径をΦとすると、Φ＝
φ／ｍで求める。ｍ；結像倍率
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、測定対象穴の内径
を非接触で測定する内径測定装置に関する。詳しくは、
比較的穴径が小さい測定対象穴内の任意の位置での内径
を光学的に測定する内径測定装置に関する。
を非接触で測定する内径測定装置に関する。詳しくは、
比較的穴径が小さい測定対象穴内の任意の位置での内径
を光学的に測定する内径測定装置に関する。
【０００２】
【背景技術】測定対象穴の内径を非接触で測定する非接
触式内径測定装置として、測定対象穴の像を顕微鏡など
で拡大し、その拡大像の端から端までの長さを測長器
（あるいは、測微接眼レンズ）で測定する、あるいは、
測定対象穴の画像をＣＣＤカメラに取り込んで測定する
内径測定装置が知られている。しかし、これらのもの
は、測定対象穴の表面近傍でしか測定することができな
いから、測定対象穴内の任意の位置での内径を測定した
いという要望に対しては対応できない。
触式内径測定装置として、測定対象穴の像を顕微鏡など
で拡大し、その拡大像の端から端までの長さを測長器
（あるいは、測微接眼レンズ）で測定する、あるいは、
測定対象穴の画像をＣＣＤカメラに取り込んで測定する
内径測定装置が知られている。しかし、これらのもの
は、測定対象穴の表面近傍でしか測定することができな
いから、測定対象穴内の任意の位置での内径を測定した
いという要望に対しては対応できない。
【０００３】本出願人は、先に、測定対象穴内の任意の
位置での内径を測定できるものとして、特開平７−２６
０４３９号を提案した。これは、三角測量法を利用して
測定対象穴内での内径を光学的に測定するものである
が、測定対象穴内に光学素子を配置する関係から、測定
しようとする測定対象穴の穴径が大きなものに限られ
る。つまり、測定対象穴の穴径が小さいものには適用す
ることができない。
位置での内径を測定できるものとして、特開平７−２６
０４３９号を提案した。これは、三角測量法を利用して
測定対象穴内での内径を光学的に測定するものである
が、測定対象穴内に光学素子を配置する関係から、測定
しようとする測定対象穴の穴径が大きなものに限られ
る。つまり、測定対象穴の穴径が小さいものには適用す
ることができない。
【０００４】一方、測定対象穴の穴径が比較的小さく、
しかも、測定対象穴内の任意の位置での内径を測定でき
るものとして、特開平７−２７５０７号公報や特開平７
―４９１９公報などが提案されている。これは、リング
状ワークの位置を移動できる載物台の一方側に、ワーク
の測定対象穴内の内周壁面に十字型の投影像を結像させ
る投影部を配設し、この投影部の反射像を観察光学系を
介して観察する観察部をワークを境にして投影部と反対
側に設けた構造である。
しかも、測定対象穴内の任意の位置での内径を測定でき
るものとして、特開平７−２７５０７号公報や特開平７
―４９１９公報などが提案されている。これは、リング
状ワークの位置を移動できる載物台の一方側に、ワーク
の測定対象穴内の内周壁面に十字型の投影像を結像させ
る投影部を配設し、この投影部の反射像を観察光学系を
介して観察する観察部をワークを境にして投影部と反対
側に設けた構造である。
【０００５】従って、ワークの測定対象穴内の任意の位
置での内径を測定するには、投影部によって投影像を測
定対象穴内の内周壁面の片側に結像させ、観察部におい
て、その反射像を観察光学系を介して観察する。次に、
測定対象穴内の内周壁面の反対側に投影像が投影される
ように載物台を移動させ、そのときの移動量を測定し、
その測定値から測定対象穴の内径を求める。
置での内径を測定するには、投影部によって投影像を測
定対象穴内の内周壁面の片側に結像させ、観察部におい
て、その反射像を観察光学系を介して観察する。次に、
測定対象穴内の内周壁面の反対側に投影像が投影される
ように載物台を移動させ、そのときの移動量を測定し、
その測定値から測定対象穴の内径を求める。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記各公報
で開示された方法では、投影像を測定対象穴内の内周壁
面の片側に結像させたのち、次に、測定対象穴内の内周
壁面の反対側に投影像が投影されるように載物台を移動
させなければならないから、つまり、測定対象穴内の両
側位置をそれぞれ順番に測定していることになるから、
測定に時間がかかる。しかも、載物台を移動させ、測定
対象穴内の内周壁面の反対側に投影像が投影されるよう
に位置を微調整する必要があるため、調整に時間がかか
るうえ、測定誤差が生じやすい。
で開示された方法では、投影像を測定対象穴内の内周壁
面の片側に結像させたのち、次に、測定対象穴内の内周
壁面の反対側に投影像が投影されるように載物台を移動
させなければならないから、つまり、測定対象穴内の両
側位置をそれぞれ順番に測定していることになるから、
測定に時間がかかる。しかも、載物台を移動させ、測定
対象穴内の内周壁面の反対側に投影像が投影されるよう
に位置を微調整する必要があるため、調整に時間がかか
るうえ、測定誤差が生じやすい。
【０００７】本発明の目的は、このような従来の欠点を
解消し、穴径が比較的小さい測定対象穴でも、その測定
対象穴内の任意の位置での内径を能率的にかつ高精度に
測定することができる内径測定方法および内径測定装置
を提供することにある。
解消し、穴径が比較的小さい測定対象穴でも、その測定
対象穴内の任意の位置での内径を能率的にかつ高精度に
測定することができる内径測定方法および内径測定装置
を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の内径測定方法
は、測定対象穴の内径を測定する内径測定方法であっ
て、光源からの光束をリング状光束に形成し、このリン
グ状光束を前記測定対象穴内の内周壁面に照射し、この
測定対象穴の内周壁面からの反射光を観察光学系でリン
グ像として捉え、このリング像の直径から測定対象穴の
内径を測定することを特徴とする。
は、測定対象穴の内径を測定する内径測定方法であっ
て、光源からの光束をリング状光束に形成し、このリン
グ状光束を前記測定対象穴内の内周壁面に照射し、この
測定対象穴の内周壁面からの反射光を観察光学系でリン
グ像として捉え、このリング像の直径から測定対象穴の
内径を測定することを特徴とする。
【０００９】本発明の内径測定装置は、測定対象穴の内
径を測定する内径測定装置であって、光源と、この光源
からの光をリング状光束に形成し前記定対象穴内の内周
壁面に照射するリング状光束照射光学系と、前記測定対
象穴の内周壁面からの反射光をリング像として観察可能
な観察光学系とを備えたことを特徴とする。
径を測定する内径測定装置であって、光源と、この光源
からの光をリング状光束に形成し前記定対象穴内の内周
壁面に照射するリング状光束照射光学系と、前記測定対
象穴の内周壁面からの反射光をリング像として観察可能
な観察光学系とを備えたことを特徴とする。
【００１０】これらによれば、光源から出射された光束
は、リング状光束に形成されたのち、測定対象穴の内周
壁面に導かれる。測定対象穴の内周壁面からの反射光
は、観察光学系でリング像として捉えられるから、この
リング像の直径を求めることによって測定対象穴の内径
を測定することができる。たとえば、リング像の直径を
φ、測定対象穴の内径をΦとすると、 Φ＝φ／ｍ で求めることができる。ここで、ｍは結像倍率である。
従って、リング状光束を利用して測定対象穴内の内周壁
面をリング像として捉え、そのリング像の直径を求める
ことによって測定対象穴の内径を測定することができる
から、穴径が比較的小さい測定対象穴でも、その測定対
象穴内の任意の位置での内径を能率的にかつ高精度に測
定することができる。
は、リング状光束に形成されたのち、測定対象穴の内周
壁面に導かれる。測定対象穴の内周壁面からの反射光
は、観察光学系でリング像として捉えられるから、この
リング像の直径を求めることによって測定対象穴の内径
を測定することができる。たとえば、リング像の直径を
φ、測定対象穴の内径をΦとすると、 Φ＝φ／ｍ で求めることができる。ここで、ｍは結像倍率である。
従って、リング状光束を利用して測定対象穴内の内周壁
面をリング像として捉え、そのリング像の直径を求める
ことによって測定対象穴の内径を測定することができる
から、穴径が比較的小さい測定対象穴でも、その測定対
象穴内の任意の位置での内径を能率的にかつ高精度に測
定することができる。
【００１１】上記内径測定装置において、前記リング状
光束照射光学系は、前記光源からの光束を拡がり角をも
つリング状光束に形成するコーンレンズと、このコーン
レンズと前記測定対象穴との間に前記コーンレンズの光
軸方向へ移動可能に設けられた収束レンズとを含む構成
が望ましい。この際、コーンレンズについても、その光
軸方向へ移動可能とするのが望ましい。
光束照射光学系は、前記光源からの光束を拡がり角をも
つリング状光束に形成するコーンレンズと、このコーン
レンズと前記測定対象穴との間に前記コーンレンズの光
軸方向へ移動可能に設けられた収束レンズとを含む構成
が望ましい。この際、コーンレンズについても、その光
軸方向へ移動可能とするのが望ましい。
【００１２】このようにすれば、コーンレンズを利用し
てリング状光束を形成しているので、中央の強い光をリ
ング状光束に使えるから、効率がよい。また、収束レン
ズをコーンレンズの光軸方向へ移動させることによっ
て、リング状光束の拡がり角を変えることができるた
め、つまり、リング状光束が照射される測定対象穴内の
内周壁面の位置を変えることができるため、測定対象穴
内の任意の位置での内径を簡易に測定することができ
る。
てリング状光束を形成しているので、中央の強い光をリ
ング状光束に使えるから、効率がよい。また、収束レン
ズをコーンレンズの光軸方向へ移動させることによっ
て、リング状光束の拡がり角を変えることができるた
め、つまり、リング状光束が照射される測定対象穴内の
内周壁面の位置を変えることができるため、測定対象穴
内の任意の位置での内径を簡易に測定することができ
る。
【００１３】ここで、リング状光束が照射される測定対
象穴内の内周壁面の位置を変える構成としては、上記の
ように収束レンズをコーンレンズの光軸方向へ移動させ
る構成に限らず、コーンレンズと測定対象穴との間にズ
ームレンズを配置するようにしてもよい。
象穴内の内周壁面の位置を変える構成としては、上記の
ように収束レンズをコーンレンズの光軸方向へ移動させ
る構成に限らず、コーンレンズと測定対象穴との間にズ
ームレンズを配置するようにしてもよい。
【００１４】また、前記観察光学系は、前記測定対象穴
の内周壁面からの反射光をリング像として結像する結像
レンズと、この結像レンズの前記測定対象穴側の焦点位
置に配置された絞りと、前記結像レンズの結像面に配置
された受像手段とを含む構成が望ましい。このようにす
れば、必要な角度のリング状光束だけを絞りを通して利
用でき、不要な反射光を除去できるから、精度を向上さ
せることができる。
の内周壁面からの反射光をリング像として結像する結像
レンズと、この結像レンズの前記測定対象穴側の焦点位
置に配置された絞りと、前記結像レンズの結像面に配置
された受像手段とを含む構成が望ましい。このようにす
れば、必要な角度のリング状光束だけを絞りを通して利
用でき、不要な反射光を除去できるから、精度を向上さ
せることができる。
【００１５】また、測定対象穴が貫通孔の場合には、前
記光源およびリング状光束照射光学系を前記測定対象穴
の片側に配置し、前記観察光学系を前記測定対象穴を挟
んで前記リング状光束照射光学系とは反対側に配置する
のが望ましい。一方、測定対象穴が貫通孔でない場合に
は、前記光源およびリング状光束照射光学系と前記観察
光学系とを、ともに前記測定対象穴の片側に配置し、こ
れらのリング状光束照射光学系および観察光学系と前記
測定対象穴との間にハーフミラーを配置すればよい。こ
のようにすると、測定対象穴の内周壁面が拡散性であれ
ば、その測定対象穴内の任意の位置での内径を測定でき
る。
記光源およびリング状光束照射光学系を前記測定対象穴
の片側に配置し、前記観察光学系を前記測定対象穴を挟
んで前記リング状光束照射光学系とは反対側に配置する
のが望ましい。一方、測定対象穴が貫通孔でない場合に
は、前記光源およびリング状光束照射光学系と前記観察
光学系とを、ともに前記測定対象穴の片側に配置し、こ
れらのリング状光束照射光学系および観察光学系と前記
測定対象穴との間にハーフミラーを配置すればよい。こ
のようにすると、測定対象穴の内周壁面が拡散性であれ
ば、その測定対象穴内の任意の位置での内径を測定でき
る。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図面に基づい
て説明する。 （第１実施形態）図１は第１実施形態の内径測定装置を
示している。同内径測定装置は、被測定物１の測定対象
穴２が貫通穴である場合に用いられる測定装置で、被測
定物１の測定対象穴２の片側にその穴２の中心軸線上に
沿って配置された半導体レーザなどの光源１１およびこ
の光源１１からの光束をリング状光束に形成し前記測定
対象穴２内の内周壁面に照射するリング状光束照射光学
系２１と、測定対象穴２を挟んで前記光源１１およびリ
ング状光束照射光学系２１とは反対側に前記穴２の中心
軸線上に沿って配置され前記測定対象穴２内の内周壁面
からの反射光をリング像として観察可能な観察光学系３
１とを備えている。
て説明する。 （第１実施形態）図１は第１実施形態の内径測定装置を
示している。同内径測定装置は、被測定物１の測定対象
穴２が貫通穴である場合に用いられる測定装置で、被測
定物１の測定対象穴２の片側にその穴２の中心軸線上に
沿って配置された半導体レーザなどの光源１１およびこ
の光源１１からの光束をリング状光束に形成し前記測定
対象穴２内の内周壁面に照射するリング状光束照射光学
系２１と、測定対象穴２を挟んで前記光源１１およびリ
ング状光束照射光学系２１とは反対側に前記穴２の中心
軸線上に沿って配置され前記測定対象穴２内の内周壁面
からの反射光をリング像として観察可能な観察光学系３
１とを備えている。
【００１７】前記リング状光束照射光学系２１は、前記
光源１１からの光束を平行光束とする集光レンズ２２
と、この集光レンズ２２からの平行光束を拡がり角をも
つリング状光束に形成するコーンレンズ２３と、このコ
ーンレンズ２３と前記測定対象穴２との間に前記コーン
レンズ２３の光軸方向へ移動可能に設けられた収束レン
ズ２４とから構成されている。この際、コーンレンズ２
３についても、その光軸方向へ移動可能に構成するのが
望ましい。
光源１１からの光束を平行光束とする集光レンズ２２
と、この集光レンズ２２からの平行光束を拡がり角をも
つリング状光束に形成するコーンレンズ２３と、このコ
ーンレンズ２３と前記測定対象穴２との間に前記コーン
レンズ２３の光軸方向へ移動可能に設けられた収束レン
ズ２４とから構成されている。この際、コーンレンズ２
３についても、その光軸方向へ移動可能に構成するのが
望ましい。
【００１８】また、前記観察光学系３１は、前記測定対
象穴２内の内周壁面からの反射光の像を結像する結像レ
ンズ３２と、この結像レンズ３２の測定対象穴２側の焦
点位置（前側焦点位置）に配置された微小絞り３３と、
結像レンズ３２の結像位置に配置された受像手段として
のＣＣＤカメラ３４とから構成されている。
象穴２内の内周壁面からの反射光の像を結像する結像レ
ンズ３２と、この結像レンズ３２の測定対象穴２側の焦
点位置（前側焦点位置）に配置された微小絞り３３と、
結像レンズ３２の結像位置に配置された受像手段として
のＣＣＤカメラ３４とから構成されている。
【００１９】以上の構成において、光源１１から出射さ
れた光束は、集光レンズ２２によって平行光束とされ、
続いて、コーンレンズ２３によってリング状光束に形成
されたのち、収束レンズ２４によって被測定物１の測定
対象穴２内に導かれる。このとき、リング状光束が照射
される測定対象穴２内の位置が所望位置になるように、
収束レンズ２４を光軸方向へ移動させる。測定対象穴２
内の内周壁面で反射した反射光は、結像レンズ３２でリ
ング像として捉えられ、このリング像がＣＣＤカメラ３
４で受像され、かつ、リング像の直径が画像計測され
る。
れた光束は、集光レンズ２２によって平行光束とされ、
続いて、コーンレンズ２３によってリング状光束に形成
されたのち、収束レンズ２４によって被測定物１の測定
対象穴２内に導かれる。このとき、リング状光束が照射
される測定対象穴２内の位置が所望位置になるように、
収束レンズ２４を光軸方向へ移動させる。測定対象穴２
内の内周壁面で反射した反射光は、結像レンズ３２でリ
ング像として捉えられ、このリング像がＣＣＤカメラ３
４で受像され、かつ、リング像の直径が画像計測され
る。
【００２０】いま、リング状光束の角度をθ、結像レン
ズ３２の焦点距離をｆとすると、リング像の直径φは、 φ＝２ｆ・ｔａｎθ となる。ここで、焦点距離ｆが既知であるから、リング
像の直径φを測定できれば、リング状光束の角度θが求
まる。
ズ３２の焦点距離をｆとすると、リング像の直径φは、 φ＝２ｆ・ｔａｎθ となる。ここで、焦点距離ｆが既知であるから、リング
像の直径φを測定できれば、リング状光束の角度θが求
まる。
【００２１】従って、絞り３３と測定対象穴２内の測定
位置との距離をｔとすると、測定対象穴２の測定位置で
の内径Φは、 Φ＝２ｔ・ｔａｎθ ＝φ・ｔ／ｆ ＝φ／ｍ で求められる。ここで、ｍは結像倍率である。
位置との距離をｔとすると、測定対象穴２の測定位置で
の内径Φは、 Φ＝２ｔ・ｔａｎθ ＝φ・ｔ／ｆ ＝φ／ｍ で求められる。ここで、ｍは結像倍率である。
【００２２】いま、測定範囲を５ｍｍ程度にとり、結像
倍率を５ｘとすれば、測定対象穴２の内径Φとリング像
の直径φとの関係は、 Φ＝φ／５ である。測定対象穴２の内径の範囲をΦ＝０．１〜１ｍ
ｍとすると、リング像の大きさはφ＝０．５〜５ｍｍと
なるため、２／３インチのＣＣＤカメラの画面内に入れ
ることができる。なお、その場合、絞り３３の位置
（ｔ）を６ｍｍに設定すれば、入射ビームの角度θを±
０．４８゜〜±４．７６゜に変えて入射させる必要があ
る。
倍率を５ｘとすれば、測定対象穴２の内径Φとリング像
の直径φとの関係は、 Φ＝φ／５ である。測定対象穴２の内径の範囲をΦ＝０．１〜１ｍ
ｍとすると、リング像の大きさはφ＝０．５〜５ｍｍと
なるため、２／３インチのＣＣＤカメラの画面内に入れ
ることができる。なお、その場合、絞り３３の位置
（ｔ）を６ｍｍに設定すれば、入射ビームの角度θを±
０．４８゜〜±４．７６゜に変えて入射させる必要があ
る。
【００２３】第１実施形態によれば、光源１１からの光
束を集光レンズ２２によって平行光束としたのち、コー
ンレンズ２３によってリング状光束に形成し、このリン
グ状光束を収束レンズ２４によって測定対象穴２内に導
入し、その測定対象穴２内の内周壁面で反射した反射光
を結像レンズ３２でリング像として捉え、このリング像
の直径を測定して測定対象穴２の内径を求めるようにし
たから、つまり、リング状光束を利用して測定対象穴２
内の内周壁面をリング像として捉え、そのリング像の直
径を求めることによって測定対象穴２の内径を測定でき
るから、穴径が比較的小さい測定対象穴２でも、その測
定対象穴２内の任意の位置での内径を能率的にかつ高精
度に測定することができる。
束を集光レンズ２２によって平行光束としたのち、コー
ンレンズ２３によってリング状光束に形成し、このリン
グ状光束を収束レンズ２４によって測定対象穴２内に導
入し、その測定対象穴２内の内周壁面で反射した反射光
を結像レンズ３２でリング像として捉え、このリング像
の直径を測定して測定対象穴２の内径を求めるようにし
たから、つまり、リング状光束を利用して測定対象穴２
内の内周壁面をリング像として捉え、そのリング像の直
径を求めることによって測定対象穴２の内径を測定でき
るから、穴径が比較的小さい測定対象穴２でも、その測
定対象穴２内の任意の位置での内径を能率的にかつ高精
度に測定することができる。
【００２４】とくに、平行光束をコーンレンズ２３によ
ってリング状光束に形成しているので、中央の強い光を
リング状光束に利用できる。従って、効率がよい。ま
た、収束レンズ２４を光軸方向へ移動させると、リング
状光束が照射される測定対象穴２内の位置を変えること
ができるから、測定対象穴２内の任意の位置での内径を
簡易に測定することができる。また、結像レンズ３２の
前側焦点位置に絞り３３を配置したので、必要な角度の
リング状光束だけを利用でき、不要な反射光を除去でき
るから、測定精度を上げることができる。
ってリング状光束に形成しているので、中央の強い光を
リング状光束に利用できる。従って、効率がよい。ま
た、収束レンズ２４を光軸方向へ移動させると、リング
状光束が照射される測定対象穴２内の位置を変えること
ができるから、測定対象穴２内の任意の位置での内径を
簡易に測定することができる。また、結像レンズ３２の
前側焦点位置に絞り３３を配置したので、必要な角度の
リング状光束だけを利用でき、不要な反射光を除去でき
るから、測定精度を上げることができる。
【００２５】（第２実施形態）図２は第２実施形態の内
径測定装置を示している。同内径測定装置は、被測定物
１の測定対象穴２が貫通していない場合に用いられる測
定装置で、前記光源１１およびリング状光束照射光学系
２１と前記観察光学系３１とが、ともに、前記被測定物
１の測定対象穴２の片側に配置されている。また、これ
らのリング状光束照射光学系２１および観察光学系３１
と前記測定対象穴２との間にはハーフミラー４１が配置
されている。具体的には、リング状光束照射光学系２１
の収レンズ２４と測定対象穴２との間で、かつ、観察光
学系３１の絞り３３と測定対象穴２との間に、ハーフミ
ラー４１が配置されている。
径測定装置を示している。同内径測定装置は、被測定物
１の測定対象穴２が貫通していない場合に用いられる測
定装置で、前記光源１１およびリング状光束照射光学系
２１と前記観察光学系３１とが、ともに、前記被測定物
１の測定対象穴２の片側に配置されている。また、これ
らのリング状光束照射光学系２１および観察光学系３１
と前記測定対象穴２との間にはハーフミラー４１が配置
されている。具体的には、リング状光束照射光学系２１
の収レンズ２４と測定対象穴２との間で、かつ、観察光
学系３１の絞り３３と測定対象穴２との間に、ハーフミ
ラー４１が配置されている。
【００２６】従って、光源１１から出射された光束は、
集光レンズ２２によって平行光束とされ、続いて、コー
ンレンズ２３によってリング状光束に形成される。この
リング状光束が収束レンズ２４を経てハーフミラー４１
で反射され、被測定物１の測定対象穴２内に導かれる。
測定対象穴２内の内周壁面で拡散した光は、ハーフミラ
ー４１を透過したのち、結像レンズ３２でリング像とし
て捉えられ、このリング像がＣＣＤカメラ３４で受像さ
れ、かつ、そのリング像の直径が画像計測される。
集光レンズ２２によって平行光束とされ、続いて、コー
ンレンズ２３によってリング状光束に形成される。この
リング状光束が収束レンズ２４を経てハーフミラー４１
で反射され、被測定物１の測定対象穴２内に導かれる。
測定対象穴２内の内周壁面で拡散した光は、ハーフミラ
ー４１を透過したのち、結像レンズ３２でリング像とし
て捉えられ、このリング像がＣＣＤカメラ３４で受像さ
れ、かつ、そのリング像の直径が画像計測される。
【００２７】第２実施形態によれば、被測定物１の測定
対象穴２が貫通していない場合でも、その測定対象穴２
内の任意の位置での内径を測定することができる。な
お、この場合、測定対象穴２の内周壁面を拡散面として
いるが、拡散面の場合、リング像の強度分布が多少変化
するので、どの部分を直径（内径）と判断するかで精度
に影響するが、別手段で求めた値を使って校正すれば、
精度を向上させることができる。
対象穴２が貫通していない場合でも、その測定対象穴２
内の任意の位置での内径を測定することができる。な
お、この場合、測定対象穴２の内周壁面を拡散面として
いるが、拡散面の場合、リング像の強度分布が多少変化
するので、どの部分を直径（内径）と判断するかで精度
に影響するが、別手段で求めた値を使って校正すれば、
精度を向上させることができる。
【００２８】なお、上記実施形態では、リング状光束照
射光学系２１として、集光レンズ２２とコーンレンズ２
３と収束レンズ２４とから構成したが、これに限らず、
他の構成でもよい。たとえば、光源１１からの光束を拡
がり角をもつリング状光束に形成するコーンレンズと、
このコーンレンズと前記被測定物１との間に設けられた
ズームレンズとから構成してもよい。
射光学系２１として、集光レンズ２２とコーンレンズ２
３と収束レンズ２４とから構成したが、これに限らず、
他の構成でもよい。たとえば、光源１１からの光束を拡
がり角をもつリング状光束に形成するコーンレンズと、
このコーンレンズと前記被測定物１との間に設けられた
ズームレンズとから構成してもよい。
【００２９】また、上記実施形態では、半導体レーザか
らなる光源１１と集光レンズ２２とで平行光束とした
が、連続発振の固体あるいは気体レーザを用いてもよ
い。また、上記実施形態では、リング像の直径を、直接
ＣＣＤカメラ３４で受けて画像計測するようにしたが、
これに限らず、十字線合わせで測長器、測微接眼レン
ズ、測定顕微鏡などで測定するようにしてもよい。
らなる光源１１と集光レンズ２２とで平行光束とした
が、連続発振の固体あるいは気体レーザを用いてもよ
い。また、上記実施形態では、リング像の直径を、直接
ＣＣＤカメラ３４で受けて画像計測するようにしたが、
これに限らず、十字線合わせで測長器、測微接眼レン
ズ、測定顕微鏡などで測定するようにしてもよい。
【００３０】
【発明の効果】本発明の内径測定方法および内径測定装
置によれば、穴径が比較的小さい測定対象穴でも、その
測定対象穴内の任意の位置での内径を高精度にかつ能率
的に測定することができる。
置によれば、穴径が比較的小さい測定対象穴でも、その
測定対象穴内の任意の位置での内径を高精度にかつ能率
的に測定することができる。
【図１】本発明の第１実施形態を示す図である。
【図２】本発明の第２実施形態を示す図である。
【符号の説明】 １ 被測定物 ２ 測定対象穴 １１ 光源 ２１ リング状光束照射光学系 ２２ 集光レンズ ２３ コーンレンズ ２４ 収束レンズ ３１ 観察光学系 ３２ 結像レンズ ３３ 絞り ３４ ＣＣＤカメラ（受像手段） ４１ ハーフミラー
Claims (7)
- 【請求項１】 測定対象穴の内径を測定する内径測定方
法であって、光源からの光束をリング状光束に形成し、
このリング状光束を前記測定対象穴内の内周壁面に照射
し、この測定対象穴の内周壁面からの反射光を観察光学
系でリング像として捉え、このリング像の直径から測定
対象穴の内径を測定することを特徴とする内径測定方
法。 - 【請求項２】 測定対象穴の内径を測定する内径測定装
置であって、光源と、この光源からの光をリング状光束
に形成し前記定対象穴内の内周壁面に照射するリング状
光束照射光学系と、前記測定対象穴の内周壁面からの反
射光をリング像として観察可能な観察光学系とを備えた
ことを特徴とする内径測定装置。 - 【請求項３】 請求項２に記載の内径測定装置におい
て、前記リング状光束照射光学系は、前記光源からの光
束を拡がり角をもつリング状光束に形成するコーンレン
ズと、このコーンレンズと前記測定対象穴との間に前記
コーンレンズの光軸方向へ移動可能に設けられた収束レ
ンズとを含んで構成されていることを特徴とする内径測
定装置。 - 【請求項４】 請求項２に記載の内径測定装置におい
て、前記リング状光束照射光学系は、前記光源からの光
束を拡がり角をもつリング状光束に形成するコーンレン
ズと、このコーンレンズと前記測定対象穴との間に設け
られたズームレンズとを含んで構成されていることを特
徴とする内径測定装置。 - 【請求項５】 請求項２〜４のいずれかに記載の内径測
定装置において、前記観察光学系は、前記測定対象穴の
内周壁面からの反射光をリング像として結像する結像レ
ンズと、この結像レンズの前記測定対象穴側の焦点位置
に配置された絞りと、前記結像レンズの結像面に配置さ
れた受像手段とを含んで構成されていることを特徴とす
る内径測定装置。 - 【請求項６】 請求項２〜５のいずれかに記載の内径測
定装置において、前記光源およびリング状光束照射光学
系は、前記測定対象穴の片側に配置され、前記観察光学
系は、前記測定対象穴を挟んで前記リング状光束照射光
学系とは反対側に配置されていることを特徴とする内径
測定装置。 - 【請求項７】 請求項２〜５のいずれかに記載の内径測
定装置において、前記光源およびリング状光束照射光学
系と前記観察光学系とは、ともに前記測定対象穴の片側
に配置され、これらのリング状光束照射光学系および観
察光学系と前記測定対象穴との間にはハーフミラーが配
置されていることを特徴とする内径測定装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10591797A JP3227106B2 (ja) | 1997-04-23 | 1997-04-23 | 内径測定方法および内径測定装置 |
| US09/060,378 US5909284A (en) | 1997-04-23 | 1998-04-15 | Method and system for measuring an inner diameter of a hole formed in an object |
| DE19818032A DE19818032B4 (de) | 1997-04-23 | 1998-04-22 | System und Verfahren zur Messung des Innendurchmessers eines in einem Gegenstand vorhandenen Loches |
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| JP10591797A JP3227106B2 (ja) | 1997-04-23 | 1997-04-23 | 内径測定方法および内径測定装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10300438A true JPH10300438A (ja) | 1998-11-13 |
| JP3227106B2 JP3227106B2 (ja) | 2001-11-12 |
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| JP2009258080A (ja) * | 2008-03-27 | 2009-11-05 | Nikon Corp | 穴形状測定装置 |
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| CN103017684A (zh) * | 2013-01-08 | 2013-04-03 | 长春理工大学 | 同轴光检测柱孔圆度和直线度的装置及方法 |
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| CN107389699B (zh) * | 2017-09-07 | 2023-10-27 | 歌尔科技有限公司 | 通孔检测装置 |
| CN107726998A (zh) * | 2017-11-07 | 2018-02-23 | 中北大学 | 深孔圆柱度、锥度激光检测装置 |
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| JP7492969B2 (ja) | 2019-02-21 | 2024-05-30 | コーニング インコーポレイテッド | 銅金属化貫通孔を有するガラスまたはガラスセラミック物品およびその製造方法 |
| CN112212793B (zh) * | 2019-07-09 | 2021-06-11 | 华中科技大学 | 一种多弧段光学成像内孔直径测量装置与方法 |
| CN117804357B (zh) * | 2024-03-01 | 2024-05-14 | 中北大学 | 基于激光反射的深孔检测装置与检测方法 |
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| US3873211A (en) * | 1974-01-23 | 1975-03-25 | Eastman Kodak Co | Hole measurer controller |
| US4105925A (en) * | 1977-03-14 | 1978-08-08 | General Motors Corporation | Optical object locator |
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-
1997
- 1997-04-23 JP JP10591797A patent/JP3227106B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-04-15 US US09/060,378 patent/US5909284A/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-04-22 DE DE19818032A patent/DE19818032B4/de not_active Expired - Lifetime
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|---|---|
| DE19818032B4 (de) | 2009-08-06 |
| DE19818032A1 (de) | 1998-10-29 |
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| US5909284A (en) | 1999-06-01 |
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