JPS62220804A - 形状測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、干渉縞を利用して回転中のＶＴＲ。

ヘッドに接触している走行中のＶＴＲテープの形状およ
び形状変化を測定する形状測定装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

物体の形状、とくに物体が短時間でどのように変化する
かを非接触で測定する場合、干渉縞を利用した光学的測
定方法が利用されている。従来、このような測定装置に
訃いては、フラッシュランプを光源として利用して干渉
縞を作シ、この干渉縞を７ラツシエランプに同期させた
カメラで撮影して上記物体の形状を求めるようにしてい
た。

しかしながら、フラッジ島ランプを光源として利用する
と、この７ラツシエランプからの光のコヒーレンシーが
悪いから、干渉縞を作るのに発光された光のごく一部し
か利用することができない。

したがって、出力の大きな７ラツシーラ／ブを使用しな
ければならなくなり、装置の大型化を招くことになる。

また、フラッシュランプから発光された光を集めるのに
複雑な光学系が必要となるということもある。

そこで、近時、半導体レーザ装置にて発生したレーザ光
を被測定物体に照射し、このとき反射した反射光と前記
レーザ照射光との干渉縞に基づいて形状変化を求めるこ
とが行われている。しかしながら、このレーザ光を用い
る形状測定においても、被測定物体がたとえば高速回転
しているビデオテープレコーダ（ＶＴＲ）用のＶＴＲヘ
ッドに接触しながら送行している可撓性のテープの形状
をＶＴＲヘッドに接触している時に求めるような場合に
は、大がかりな同期装置を必要とし、極めて不経済であ
ったＣ 〔発明の目的〕 本発明は、上記事情を勘案してなされたもので、高速回
転中のＶＴＲへ、ドに接触している走行中のＶＴＲテー
プの形状を、簡便な装置で、高精度かつ高能率で求める
ことのできる形状測定装置を提供することを目的とする
。

〔発明の概要〕

高速回転中のＶＴＲヘッドの回転位相を示す回転位相検
出信号に基づいてタイミング信号出力回路からタイミン
グ信号出力させ、このタイミング信号に基づいて、半導
体レーザ装置からのレーザ光が上記走行中のＶＴＲ，テ
ープのＶＴＲヘッド接触部位に照射されるように制御す
るとともに、これにより形成された干渉縞を示す画像信
号のモニタへの取込制御を行うようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳述する。

第１図及び第２図は、この実施例の形状測定装置を示し
ている。この装置は、顕微鏡（１）を備え、この顕微鏡
（１）の接眼部（２）には光像強度を増幅させる例えば
暗視スコープなどの光増幅器（３）を介してテレビカメ
ラ（４）が接続されている。また、顕微鏡（１１の対物
レンズ部（５）には干渉計（６）が対向して配置されて
いる。この干渉計（６）は、第１図に示すように、光学
系（７）を有する。この光学系（７）は、ＰまたはＳ偏
向成分のうちの一方を取出して１／４波長板（８）に導
くビームスプリッタ（９）と、上記１／４波長板（８）
に対向して配置されたー・−フミラーＱｌ）とから構成
されている。上記ビームスプリッタ（９）には、半導体
レーザ装置１ｔ１３から出力されコリメータレンズ（１
３を通過したレーザ光りが入射するようになっている。

ビームスプリッタ（９）に入射したレーザ光りは、その
うちの所定の成分がビームスプリッタ（９）反射して、
１／４波長板（８）を透過してハーフミラ−αυに到る
。このハーフミラ−圓においてレーザ光りの一部はこれ
を透過して被測定物体α（を照射する照射光Ｌｌとなり
、他の一部は・・−７ミラーαυで反射して参照光Ｌ２
となる。上記照射光Ｌｌは被測定物体α養で反射したの
ちハーフミラ−συを透過し。

上記参照光Ｌ２と干渉を起こす。したがって、被測定物
体Ｉの測定面の形状に応じた干渉縞ができ、この干渉縞
、つまり光信号は上記顕微鏡（１）に入射するようにな
っている。さらに、被測定物体Ｉはビデオ・テープ・レ
コーダ（ＶＴＲ，）のシリンダであって、このシリンダ
には、矢印θ１方向に回転ｆｉｂ一対ｏＶＴ　ｆＬ＋ヘ
ッ）ｔｌ！ｊ　、　１１１１１８０１１　（２ｔｒ　）
離間して突設されている（第３図参照）。また。

ＶＴＲのシリンダ外周面には、この外周面に摺接して矢
印θ２方向にＶＴＲテープ（Ｔ）が送行されるようにな
っている。このＶＴＲテープ（’［’）の送行中、ＶＴ
Ｒヘッド霞、α９が接触しＶＴ几テープ（Ｔ）が変形す
る。そうして、被測定物体Ｉには。

Ｐ　Ｇ　（Ｐ　ｕ　ｌｓｅ　Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ　）　
：フイルＱｌ１９が付設され、ＶＴＰヘッド住９．αり
の回転位置を示す検出信号ＳＡ（第４図参照）を出力す
るようになっている。

このＰＧコイル（ＬＩ１９は、タイミング信号出力回路
αＤの入力側に接触部されている。しかして、このタイ
ミング信号出力回路αηは、検出信号８Ａを入力して１
周期が２πでパルス幅がπの方形パルス信号ＳＢに変換
する信号整形回路０８１と１周期が１００〜３０００秒
及びパルス幅が５０〜１５０ｒｔ秒のノ（ルス信号８Ｉ
Ｃを出力するパルス発生回路（Ｌ’ｌと、〕（ルス信号
ＳＣ及び方形パルス信号ＳＢを入力して論理積をとるゲ
ート回路■と、このゲート回路艶から出力されたパルス
信号８Ｄを入力して・くルス数を計数するとともに計数
値が設定値Ｎに達したとき１）くルスのタイミング信号
８Ｂとして出力するトリガ発生回路１２υとからなって
いる。しかして、設定値Ｎｌｄ、ＶＴＲヘッド（１勺、
（１９がＰＧココル（１１１９を通過して、レーザ光り
の照射位置（ＶＴＲチー７’　（Ｔ）のＶＴＲヘッドα
９．ａ９接触部位）に到達するまでの時間間隔を得るこ
とができるように設定されている。つまりトリガ発生回
路Ｑ９は遅弧回路としての役割を果している。しかして
、タイミング信号整形回路住ηは、テレビカメラ（４）
の画像をモニタ１２３に取込むテレビカメラドライバの
及び半導体レーザ装置αのをパルス駆動する半導体レー
ザパルスドライバ（財）の入力側に接続されている。上
記半導体レーザパルスドライバ＠は、レーザ光りのパル
ス幅が、干渉縞がぼけない大きさになるようにパルス駆
動するものである。たとえば、第５図に示すように外径
Ｄ（半径Ｒ）のＶＴＲシリンダＩが回転数毎分力で回転
しているとすると、ＶＴＲヘッド（１！１９が１位置Ａ
から位ｌｆＡ’へ速度間πＤで移動したときの横変位量
Δｄは、次式■で表わすことができる。

ただし、ｄは干渉縞の視野、ΔはＶＴＲヘッド１ｃＩＪ
の縦変位量である。このとき、干渉縞がぼけないために
は次式■を満足する必要がある。

△≦λ／８　　・・・・・・■ ただし、λはレーザ光りの波長である。よって、ぼけな
いためのレーザ光りのパルス幅τは、次式０式％ ココで１式■に、△＝　０．１μｍ、Ｒ＝５　ｘｍ、ｄ
　＝　ｌ　ｍを代入すると、Δｄ＝１μｍとなシ、Ｄ＝
７５ｊＥＩＩとした場合、弐〇より、パルス幅τは、１
４００秒以下となる。つまり、この場合レーザ光りのパ
ルス幅τは、１０００秒より短くなければ、干渉縞がぼ
けてしまう。したがって半導体レーザパルスドライバ＠
は、この条件を満足するように、半導体レーザ装置α２
を駆動するように設定されている。

つぎに、上記構成の物体形状測定装置の作動について述
べる。

−１ｆ　、　Ｖ　Ｔ　ＲヘットＱ５　、　（１！９を矢
印（θ１）方向にたとえば毎分Ｉ回転で回転させるとと
もに、ＶＴＲ。

テープ（Ｔ）を矢印（θ２）方向に送行させる。すると
ＰＧコイルαｅからは、第４図に示すようなＶＴ几ヘッ
ドαＳ　、　ｌ！１９の位置を示す検出信号８Ａが信号
整形回路錦に出力される。すると、検出信号ＳＡを入力
した信号整形回路α尋からは、方形パルス信号８Ｂが、
パルス発生回路員から出力されたパルス信号ＳＣととも
にゲート回路−に入力する。ついで、このゲート回路−
にては、信号８Ｂ　、ＳＣの論理積がとられ、パルス信
号８Ｄがトリガ発生回路ｔ２υに出力される。しかして
、このトリガ発生回路１２１）からは、パルス信号ＳＤ
のパルス数が設定値Ｎに達したときに、１パルスのタイ
ミング信号ＳＥが、半導体レーザパルスドライバ＠及び
テレビカメラドライバ＠に出力される。その結果、半導
体レーザパルスドライバ（２）からは、駆動信号８Ｆが
半導体レーザ装置Ｃ１３に出力される。ついで、駆動信
号８Ｆを入力した半導体レーザ装＃ｔＣＩｚからはパル
ス幅が１４０ｎ秒以ドのレーザ光りが出光する。

このレーザ光りが／％　　７　ミラー（１１）によって
照射光Ｌ１と参照光Ｌ２とに分けられる。なお、照射光
Ｌ１は前記タイミング信号発生回路αηにより、ＶＴＲ
＋テープのＶＴＲヘッド（ＬＨ９接触部位を照射するよ
うに調節されている。そして、これらの光によって上記
照射光Ｌ１が照射した被測定物体ＩのＶＴＲヘッドｔｔ
Ｓ形状に応じた干渉縞が作られる。しかして、この干渉
縞は、テレビカメラ（４）によシ撮像され、このときテ
レビカメラ（４）から出力された画像信号ＳＧは、テレ
ビカメラドライバ（ハ）に入力する。ついで、前記タイ
ミング信号８Ｂのテレビカメラドライバ（至）への入力
に同期して、画像信号８Ｇは、モニタａｅに取込まれ、
ＶＴＲヘッド住９接触部位のＶＴＲテープの形状の変化
を連続的に求めることができる。

以上のように、この実施例の形状測定装置は。

ＶＴＲのＰＧココル１胸から出力された検出信号ＳＡに
基づいて、タイミング信号８Ｅを出力さ〆せこのタイミ
ング信号ＳＥに基づいて、半導体レーザ装置ｔα２から
のレーザ光りの出光時点及びモニタαυにおける画像信
号８Ｇ取込時点を制御するようにしているので、ＶＴＲ
ヘッドα９接触部位のテープの変形状態のみを確実に把
捉することができる。

とりわけ、構成が簡単でおるので装置価格が安価となる
利点を有する。

なお、上記実施例においては、ＶＴＲヘッド接触部位の
テープ形状検査について例示しているが高速回転体の特
定部位の検査であれば、どのようなものにでも適用でき
る。また、タイミング信号出力回路σηの構成は、上記
実施例に限るものでなく、たとえば単安定マルチバイブ
レータを利用してタイミング信号ＳＢを出力させるよう
にしてもよい。さらに、ＰＧココルの代υＫ、他の位置
検出センサ、例えば容量形又は高周波形の近接スイッチ
を用いてもよい。

〔発明の効果〕

本発明の形状測定装置は、高速回転中のＶＴＲヘッドが
接触しているＶＴＲテープの形状及び形状変化の測定を
、回転を停止することなく高精度かつ高能率で行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の一実施例の形状測定装置の
構成図、第３図は被測定物体の説明図、第４図は動作説
明のためのタイミングチャート、第５図はレーザ光のパ
ルス幅設定条件の説明図である。 （４）・・・テレビカメラ（撮像手段）、（７）・・・
光学系、　（１ｚ・・・半導体レーザ装置、αを・・・
被測定物体、　（Ｌ訃・・ＶＴＲヘッド、ｒｉｅ・・・
ＰＧココル（回転位相検出回路）、αη・・・タイミン
グ信号出力回路、 （社）・・・モニタ（表示手段）。 第１図 第　２　図 第３図 係　４　図 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）干渉縞を用いて回転中のＶＴＲ、ヘッドに接触し
   ている走行中のＶＴＲテープの形状を測定する形状測定
   装置において、レーザ光をパルス状に発振する半導体レ
   ーザ装置と、上記レーザ光を上記ＶＴＲテープに照射さ
   れる照射光及び上記ＶＴＲテープにて反射した反射光と
   ともに上記干渉縞を形成するための参照光に分割する光
   学系と、この光学系により作られた干渉縞を撮像して画
   像信号に変換する撮像手段と、上記画像信号を入力して
   上記干渉縞を表示する表示手段と、上記ＶＴＲヘッドが
   支持されているＶＴＲシリンダの回転位相検出回路から
   出力された上記ＶＴＲヘッドの回転位相を示す電気信号
   に同期して上記半導体レーザ装置及び上記表示手段にタ
   イミング信号を印加して上記照射光を上記ＶＴＲテープ
   のＶＴＲヘッド接触部位に照射させるとともにこの照射
   光の照射に基づいて上記表示手段に上記干渉縞を表示さ
   せるタイミング信号出力部とを具備することを特徴とす
   る形状測定装置。
2. （２）半導体レーザ装置から発振されるレーザ光のパル
   ス幅は、干渉縞がぼけない幅に設定されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の形状測定装置。