JPS62250303A - 光学式測定装置 - Google Patents

光学式測定装置

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JPS62250303A
JPS62250303A JP9356886A JP9356886A JPS62250303A JP S62250303 A JPS62250303 A JP S62250303A JP 9356886 A JP9356886 A JP 9356886A JP 9356886 A JP9356886 A JP 9356886A JP S62250303 A JPS62250303 A JP S62250303A
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JP
Japan
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scanning beam
parallel
mounting base
light receiving
condensing lens
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JP9356886A
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Masamichi Suzuki
正道 鈴木
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Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
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Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Mounting And Adjusting Of Optical Elements (AREA)

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】
[産業上の利用分野] この発明は光学式測定装置に係り、特に、平行走査ビー
ムを利用して被測定物の寸法等を測定する光学式測定装
置の改良に関する。
【従来の技術】
従来、回転平面鏡、又はポリゴンミラーにより形成され
た回転走査ビーム(レーザビーム)あるいは盲叉偏向器
により変更された扇形の回転走査ビームをフリメータレ
ンズによりこのコリメータレンズと集光レンズ間を通る
平行走査ビームに変換し、該コリメータレンズと集光レ
ンズの間に被31+1定物を置き、この被測定物によっ
て前記平行走査ビームが遮られて生じる暗部又は明部の
時間の長さから被測定物の寸法を測定する光学式測定装
置があった。 これは、例えば第5図及び第6図に示す如く、レーザ管
10からレーザビーム12を固定ミラー14に向けて発
振し、この固定ミラー14により反射されたレーザビー
ム12を多角形回転ミラー16によって回転走査ビーム
17に変換し、この走査ビーム17をコリメータレンズ
18によって平行走査ビーム20に変換し、この平行走
査ビーム20によりコリメータレンズ18と集光レンズ
22の間に配置した被測定物24を高速走査し、その時
被測定物24によって生じる暗部又は明部の時間の長さ
から、被測定物24の走査方向(Y方向)寸法を測定す
るものである。即ち、平行走査ビーム20の明暗は、集
光レンズ22の焦点位置にある受光素子26の出力電圧
の変化となって検出され、該受光素子26からの信号は
、プリアンプ28に入力され、ここで増幅された後、セ
グメント選択回路30に送られる。このセグメント選択
回路30は、受光素子26の出力電圧から被測定物24
が走査されている時間℃の間だけゲート回路32を開く
ための電圧Vを発生して、ゲート回路32に出力するよ
うにされている。このゲート回路32には、クロックパ
ルス発振器34からりOツクパルスCPが入力されてい
るので、ゲート回路からは被測定物24の走査方向寸法
(例えば外径)に対応した時1IItに対応するクロッ
クパルスPを4数回路36に入力する。計数回路36は
、このクロックパルスPを計数して、デジタル表示1a
38に計数信号を出力し、デジタル表示538は被測定
物24の走査方向寸法即ち外径をデジタル表示すること
になる。一方、前記多角形回転ミラー16は、前記クロ
ックパルス発振器34出力を分周して400〜8001
1z[[の方形波を発生する分周P!!40からパワー
アンプ42を経て増幅された方形波により駆動されてい
るパルスモータ71.4によって、前記クロックパルス
発振:a334出力のりOツクパルスCPと同期して回
転され、測定精痘を維持するようにされている。 このような高速度走査型の光学式測定装置は、移紡する
物体、高温物体の長さ、厚み等を非接触で高精度に測定
できるので広く利用されつつある。 これと共に、測定対象物の範囲が拡大し従来校的小さい
被測定物であったものが、大型の被測定物についても用
いられるようになってきている。 これに対して測定装置の設置スペース、可搬性等の要求
から装置はできるだけ小型であるのが望ましい。 [y@明が解決しようとする問題点] しかしながら、前記第5図及び第6図に示されるような
従来の光学式測定装置における、集光レンズ22と、受
光素子26とを含む受光部3つは、受光素子26が集光
レンズ22の焦点位置にあるために、測定範囲を拡大す
べくコリメータレンズ18及び集光レンズ22の有効径
を大きくした場合・、当然集光レンズ22の焦点距離も
その有効径に比例して大きくしなければならない。 ここで、集光レンズ22の焦点距離を短くすると収差が
大きくなり測定誤差が生じる。 従って、従来は、測定範囲を拡大すると受光部40の光
軸方向の距離即ち集光レンズ22と受光素子26との間
の距離を大きくせざるをえず、これによって装置が大型
化してしまうという問題点があった。
【発明の目的】
この発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたちので
あって、受光部の大きさを増大することなく集光レンズ
の焦点距離を長くとることができるようにした光学式測
定装置を提供することを目的とする。
【問題点を解決するための手段】
この発明は、ビーム発生器からの入射ビームを反射して
回転走査ビームとするビーム変換手段、該回転走査ビー
ムを平行走査ビームとするコリメータレンズ、を含む平
行走査ビーム発生#装置と、?Ii測定物を通過した前
記平行走査ビームを集光する集光レンズ、この集光レン
ズによるビーム集光位置に配置され、集光された走査ビ
ームの明暗を検出する受光素子、を含む受光装置と、を
有し、前記平行走査ビーム発生装置と前記受光装置の間
に配置した被測定物によって前記平行走査ビームの一部
が遮られて生じる暗部又は明部の時間の長さを検出して
被測定物の走査方向寸法を求めるようにした光学式測定
[2において、前記集光レンズと受光素子との間の走査
ビームの光路上に、該走査ビームを反射する少なくとも
1枚の反射鏡を含む反射手段を配置して上記目的を達成
するものである。 又この発明は、前記反射手段を、前記反0−J鏡を支持
する取付台と、この取付台を前記平行走査ビームの走査
方向と平行な軸l9IIりに回動させ、■つ固定する反
射角aan機構と、前記走査方向と平行な面内で前記反
tJ4!iを揺動させ、且つ、固定するあおり角度am
機構とを備えるようにして上記目的を達成するものであ
る。 又この発明は、前記反射角度wJm機構を、前記取付台
を平行走査ビームの走査方向と平行な軸線層りに回転可
能に支持する回転中心軸と、この回転中心軸と平行な中
心軸を中心として回動自在の偏心部を備えた偏心軸と、
前記取付台に形成されると共に、前記偏心軸の偏心部と
摺動自在に係合し、該保合状態で前記取付台の前記回転
中心軸廻りの回転を許容する長孔と、前記取付台を前記
回転中心軸廻りの任意回動位置に固定可能なクランプと
を有するようにして上記目的を達成するものである。 又、前記あおり内皮調整機構を、基端において、前記取
付台に固定され、該鑓喘近傍に薄肉部を備え、該薄肉部
よりも自由端側に前記反o1鏡を支持してなる片持支持
板と、この片持支持板の自由端に係合し、前記取付台と
該自由端との距離をFJAmソる311整ねじとを有す
るようにして上記目的を達成するものである。
【作用] この発明においては、集光レンズと受光素子の間の光路
上に反#4鏡が配置され、これによって、集光レンズと
受光素子間の光路長を、集光レンズと受光素子の機械的
距離よりも拡大させているので、受光部の装置容積を大
きくすることなく集光レンズの焦点距離を長くすること
ができる。 【実施例】 以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。 ここで、この実施例において、前記第5図及び第6図に
示される従来の光学式測定装置と同−又は相当部分には
第5図及び第6図と同一の符号を付することにより説明
を省略するものとする。 この実施例は、第1図及び第2図に示されるように、第
5図に示されるようなビーム発生器であるレーザ管10
からの入射ビーム12を反射して回転走査ビーム17と
する多角形回転ミラー16、該回転走査ビーム17を平
行走査ビーム20とするコリメータレンズ18、を含む
平行走査ビーム発生装置41と、被測定物24を通過し
た前記平行走査ビーム20を集光する集光レンズ22、
この集光レンズ22によるビーム集光位置に配置され、
集光された走査ビームの明暗を検出する受光素子26を
含む受光装置43と、を有し、平行走査ビーム発生装置
と前記受光装置2243の間に配置した被測定物24に
よって前記平行走査ビーム20の一部が遮られて生じる
暗部又は明部の時間の長さを検出して被測定物24の走
査方向(Y方向)寸法を求めるようにした光学式測定装
置において、前記集光レンズ22と受光素子26との間
の走査ビームの光路上に、該走査ビームを反射する反射
鏡45を設けたものである。 ここで、前記受光素子26は、第2図に示されるように
、平行走査ビーム20の走査面からずれた位置で反射鏡
45と集光レンズ22との間に配置されている。 この反射鏡45は平面鏡であって、第3図及び第4図に
示されるような取付台46にあおり角度S!J整機溝機
構を介して取付られている。 前記取付台46は、反射角度XgI整機溝機構によって
、前記平行走査ビーム20の走査方向と平行な軸線廻り
に@動自在且つ固定可能とされている。 又前記あおり角度調整機構48は、前記反a1鏡45を
前記平行走査ビーム20の走査方向と平行な面内で1f
fi勤させ、且つ固定できるようにされている。 更に具体的に説明すると、前記反射角t!1調整機構5
0は、前記取付台46を平行走査ビーム20の走査方向
と平行な軸線廻りに回転可能に支持する回転中心軸52
と、この回転中心軸と平行な中心軸54Aを中心として
回動自在の偏心部54Bを備えた偏心軸54と、前記取
付台46に形成されると共に、前記偏心軸54の偏心部
54Bと1′8初自在に係合し、咳係合状態で前記取付
台46の前記回転中心軸52′@りの回転をrf容する
長孔56と、前記取付台を前記回転中心軸52廻りの任
意回動位置に固定可能なクランプ5日とを備えている。 前記回転中心軸52は受光装置40のハウジング51に
おける底部51Aに支持されている。 又、前記あおり角度調整機構48は、暴端(下aa)に
おいて、前記取付台46の立上り部46Aにボルト59
により固定され、該基端近傍に薄肉部60Aを備え、該
薄肉部60Aよりも自由端側に前記反射鏡45を支持し
てなる片持支持板60と、この片持支持板60の自由端
に係合し、前記取付台46と該自由端との距離を調整す
る調整ねじ62と、を含んで構成されている。 図の符号64は前記受光素子26を取付けるための受光
素子取付台を示す。この受光素子取付台64は、受光装
置43のハウジング51における底部51Aにボルト6
6により固定されている。 この実施例においては、受光素子26と集光レンズ22
間の光路長が反!8鏡45によって両者の機械的距離の
約2倍とされている。 従って、受光装置f!43における集光レンズ22のコ
リメータレンズ18と反対側の寸法は、集光レンズ22
の焦点距離を同一とした場合従来の約半分とされている
。 この実施例において、反射鏡45の、平行走査ビーム2
0の走査方向と平行な軸線廻りの角度、即ち反射角度φ
の調整は、反射角度調整機構機構50における偏心軸5
71を回転して取付台46を回転中心軸52廻りに回動
させ、適宜位置でクランプ58により取付台46を固定
することによって行う。 又、反射鏡45のあおり角度θ、即ち受光素子2Gに対
する図において上下方向の反射位置の調整は、あおり角
度調整機構48における調整ねじ62を適宜回転させる
ことによって行う。 調整ねじ62を適宜回転すると、反射鏡45を支持して
いる片持支持板60はその繕端(下端)において取付台
46に固定され、且つこの下端近傍に切り欠ぎからなる
薄肉部60Aが形成されているために、片持支持板60
が該薄肉部60Aを中心として弾性的に撓むことができ
る。 このため、調整ねじ62を回転駆動して片持支持板60
の自由端と取付台46との距離を調整することによって
、反射ti45のあおり角度θを調整することができる
。 この実施例においては、反f:Am45のあおり角度及
び反射角度を日車な構成からなるあおり角度調整機構4
8及び反射角度調整機構50によって容易に、且つri
t1実に調整することができる。 なお上記実施例において、反o4鎖45は平面鏡とされ
ているが、これは凸面鏡あるいは凹面鏡であってもよい
。 又、上記実施例において反射鏡45は1つのみであるが
、これは、複数であってもよい。 この場合、集光レンズ22の焦点ff1lを同一と仮定
したとぎ、受光装′a43の平行走査ビーム進行方向の
寸法を更に小さくすることができる。 更に、上記実施例において、反射&i45はあおり角痕
:A!!機構48及び反射角度調整機構50にJ:つて
調整可能とれさた取付台46に取付けられたちのでであ
るが、この発明は上記実施例に限定されるものでなく、
1又は複数の反tJ4mを備え、且つ集光レンズ22を
通過した平行走査ビーム20を受光素子26方向に反射
できる反射手段であればよい。 従って、この反射手段は、あおり角度調整機構あるいは
角度調整機構を備えていない場合も含むものである。 又、上記実施例は、いわゆるポリゴンミラーと称される
多角形回転ミラーによりレーザビームを回転走査ビーム
に変換するものであるが、本発明は、例えば回転平面鏡
を用いてレーザビームを口拡走査ビームに変更するもの
あるいは音叉偏向器を用いてレーザビームを扇形走査ビ
ームに変更するものにも同様に適用されるものである。
【発明の効果】
本発明は上記のように構成したので、受光装置の寸法を
大ぎくすることな(集光レンズの焦点距離を長くとるこ
とができ、従って、装置容積を増大させることなく測定
対宋範囲を拡大させることができるという優れた効果を
有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る光学式測定装置の実施例を示す一
部拡大断面図、第2図は同実施例の受光装置を示す平断
面図、第3図は同実施例の反射角度w4.!1機構を示
す平面図、第4図は同実施例におけるあおり角度調整機
構を示ず正面図、第5図は従来の光学式測定を示すブロ
ック因、第6図は同従来の光学式測定装置の平行走査ビ
ーム発生装置及び受光i置を示す断面図である。 10・・・レーザ管(ビーム発生器)、12・・・レー
ザビーム、 16−・・多角形回転ミラー、17・・・
回転走査ビーム、 18・・・コリメータレンズ、 20・・・平行走査ビーム、 24・・・被測定物、   26・・・受光素子、43
・・・受光装置、   45・・・反射鏡、46・・・
取付台、 48・・・あおり角度調整機構、 50・・・反射角度調整機構、 52・・・回転中心軸、  54・・・偏心軸、54A
・・・中心軸、   54B・・・偏心部、56・・・
長孔、      5 B−・・クランプ、60・・・
片持支持板、  60A・・・薄肉部、62・・・調整
ねじ。 代理人   松  山  圭  体 高  矢   論 虹2図 5+     51A 昆 3 口 応 4 口

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ビーム発生器からの入射ビームを反射して回転走
    査ビームとするビーム変換手段、該回転走査ビームを平
    行走査ビームとするコリメータレンズ、を含む平行走査
    ビーム発生装置と、被測定物を通過した前記平行走査ビ
    ームを集光する集光レンズ、この集光レンズによるビー
    ム集光位置に配置され、集光された走査ビームの明暗を
    検出する受光素子、を含む受光装置と、を有し、前記平
    行走査ビーム発生装置と前記受光装置の間に配置した被
    測定物によつて前記平行走査ビームの一部が遮られて生
    じる暗部又は明部の時間の長さを検出して被測定物の走
    査方向寸法を求めるようにした光学式測定装置において
    、前記集光レンズと受光素子との間の走査ビームの光路
    上に、該走査ビームを反射する少なくとも1枚の反射鏡
    を含む反射手段を配置したことを特徴とする光学式測定
    装置。
  2. (2)前記反射手段は、前記反射鏡を支持する取付台と
    、この取付台を前記平行走査ビームの走査方向と平行な
    軸線廻りに回動させ、且つ、固定する反射角度調整機構
    と、前記走査方向と平行な面内で前記反射鏡を揺動させ
    、且つ、固定するあおり角度調整機構と、を有してなる
    特許請求の範囲第1項記載の光学式測定装置。
  3. (3)前記反射角度調整機構は、前記取付台を平行走査
    ビームの走査方向と平行な軸線廻りに回転可能に支持す
    る回転中心軸と、この回転中心軸と平行な中心軸を中心
    として回動自在の偏心部を備えた偏心軸と、前記取付台
    に形成されると共に、前記偏心軸の偏心部と摺動自在に
    係合し、該係合状態で前記取付台の前記回転中心軸廻り
    の回転を許容する長孔と、前記取付台を前記回転中心軸
    廻りの任意回動位置に固定可能なクランプと、を有して
    なる特許請求の範囲第2項記載の光学式測定装置。
  4. (4)前記あおり角度調整機構は、基端において、前記
    取付台に固定され、該基端近傍に薄肉部を備え、該薄肉
    部よりも自由端側に前記反射鏡を支持してなる片持支持
    板と、この片持支持板の自由端に係合し、前記取付台と
    該自由端との距離を調整する調整ねじと、を有してなる
    特許請求の範囲第2項又は第3項記載の光学式測定装置
JP9356886A 1986-04-23 1986-04-23 光学式測定装置 Granted JPS62250303A (ja)

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JPH052162B2 JPH052162B2 (ja) 1993-01-11

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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