JPS628124B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、光学式測定装置に係り、特に、難可
視性或いは不可視レーザ光線を利用して被測定物
の寸法を測定する光学式測定装置に用いるに好適
な、平行走査光線ビーム発生装置と、被測定物通
過後の平行走査光線ビームを集光する集光手段
と、該集光手段により集光された走査光線ビーム
の明暗を感知して電気信号とする単一の受光素子
とを有し、前記平行走査光線ビーム発生装置と受
光素子との間に配置した被測定物により前記平行
走査光線ビームが遮ぎ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よう
にした光学式測定装置の改良に関する。

従来から、回転走査光線ビーム（レーザビー
ム）を、コ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光線ビー
ムに変換し、該コリメータレンズと集光レンズの
間に被測定物を置き、この被測定物によつて前記
平行走査光線ビームが遮ぎ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
高速度走査型レーザ測長機が知られている。

これは、例えば第１図に示す如く、レーザ光源
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を回転ミラー１６によつて走
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によつて平行走査光線ビーム
２０に変換し、この平行走査光線ビーム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によつて生じる暗部又は明部の時間の長
さから、被測定物２４の走査方向寸法を測定する
ものである。即ち、平行走査光線ビーム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つて検出され、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３
０に送られる。このセグメント選択回路３０は、
測定セグメントに対応する前記暗部又は明部の時
間の長さを測定するために、受光素子２６の出力
を時分割して、被測定物２４の測定セクメントが
走査されている時間ｔ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、クロツクパルス発振器３４からクロツクパ
ルスCPが入力されているので、ゲート回路３２
は、被測定物２４の測定セグメントの走査方向寸
法に対応した時間ｔに対応するクロツクパルスＰ
を計数回路３６に入力する。計数回路３６は、こ
のクロツクパルスＰを計数して、デジタル表示器
３８に計数信号を出力し、デジタル表示器３８は
被測定物２４の測定セグメントの走査方向寸法を
デジタル表示することになる。一方、前記回転ミ
ラー１６は、前記クロツクパルス発振器３４出力
と同期して正弦波を発生する同期正弦波発振器４
０及びパワーアンプ４２の出力により同期駆動さ
れている同期モータ４４により、前記クロツクパ
ルス発振器３４出力のクロツクパルスCPと同期
して回転され、測定精度を維持するようにされて
いる。

このような高速度走査型レーザ測長機は、移動
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。し
かしながら、通常は、前記レーザ光源１０とし
て、ヘリウム―ネオンレーザが用いられているの
で、平行走査光線ビーム２０が難可視性光線とな
り、平行走査光線ビーム２０の走査範囲内の所定
位置に被測定物２４を配置したり、或いは、配置
された被測定物２４を走査範囲内の最適位置にあ
るかどうかを確認するのが、極めて困難であつ
た。従つて従来は、前出第１図に破線で示す如
く、平行走査光線ビーム２０の光路中の、被測定
物２４と集光レンズ２２の間に、紙或いは螢光板
等の投影物体４６を配置し、該投影物体４６上の
平行走査光線ビームの位置から、被測定物２４の
位置が適切であるかどうかを判断するようにして
いた。しかしながら、このような投影物体４６を
使用する方法では、位置確認に手間がかかるだけ
でなく、被測定物２４の位置を確認するために、
投影物体４６を平行走査光線ビーム２０の光路中
に挿入している時には、被測定物２４の位置が適
切なものであるかどうかを正確に知るために、被
測定物２４の寸法を同時に測定することが不可能
であり、正確な位置確認が困難である。又、投影
物体４６上の平行走査光線ビーム２０の位置を目
視で確認するため、レーザ光源１０の出力が大き
い場合には危険である。更に、レーザ光源１０と
して半導体レーザを用いた場合には、平行走査光
線ビーム２０が不可視光線となるので、投影物体
４６上の平行走査光線ビーム２０の位置を確認す
ることが不可能である等の問題点を有した。

一方、平行走査光線ビーム２０の走査範囲内に
おける被測定物２４の測定セグメントの中心位置
を表示するアナログのモニタメータを設けること
も考えられるが、被測定物２４の測定セグメント
が２以上存在したり、或いは、被測定物２４の一
部が平行走査光線ビーム２０の走査範囲外に飛び
出している場合には、被測定物２４の中心位置を
求めることができず。アナログメータでは適切な
位置表示ができないという問題点を有した。

本発明は、前記従来の欠点を解消するべくなさ
れたもので、平行走査光線ビームの走査範囲に対
する被測定物の位置を、容易に、且つ正確に知る
ことができ、従つて、測定を迅速且つ安全に行な
うことができる光学式測定装置を提供することを
目的とする。

本発明は、平行走査光線ビーム発生装置と、被
測定物通過後の平行走査光線ビームを集光する集
光手段と、該集光手段により集光された走査光線
ビームの明暗を感知して電気信号とする単一の受
光素子とを有し、前記平行走査光線ビーム発生装
置と受光素子との間に配置した被測定物により前
記平行走査光線ビームが遮ぎ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
るようにした光学式測定装置において、前記平行
走査光線ビームの走査範囲に対応して配列された
複数の発光素子を有する設定位置表示手段と、単
一走査時間内の前記受光素子の出力を、前記設定
位置表示手段の発光素子数に応じて時分割し、該
受光素子出力の有無によつて前記設定位置表示手
段の対応する発光素子を発光させる時分割回路
と、を備えることにより、前記目的を達成したも
のである。

又、前記平行走査光線ビームが、難可視性光線
又は不可視光線からなるものとしたものである。

以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細に
説明する。

本実施例は、第２図に示す如く、前記従来例と
同様の、レーザ光源１０、固定ミラー１４、回転
ミラー１６、コリメータレンズ１８、集光レンズ
２２、受光素子２６、プリアンプ２８、セグメン
ト選択回路３０、ゲート回路３２、クロツクパル
ス発振器３４、計数回路３６、デジタル表示器３
８、同期正弦波発振器４０、パワーアンプ４２、
同期モータ４４とを有し、前記コリメータレンズ
１８と集光レンズ２２との間に配置した被測定物
２４により平行走査光線ビーム２０が遮ぎられて
生じる暗部の時間の長さから被測定物２４の寸法
を測定するようにした光学式測定装置において、
前記平行走査光線ビーム２０の走査範囲に対応し
て配列された、複数（例えばｎ個）の表示ランプ
或いは発光ダイオード等からなる発光素子５０―
１〜５０―ｎを有する設定位置表示装置５０と、
単一走査時間内の前記プリアンプ２８の出力を、
前記設定位置表示装置５０の発光素子数に応じて
ｎ個に時分割し、該プリアンプ２８の出力（即ち
受光素子２６出力）の有無によつて前記設定位置
表示装置５０の対応する発光素子５０―１〜５０
―ｎを発光させる時分割回路５２とを設けたもの
である。他の点については前記従来例と同様であ
るので説明は省略する。

前記時分割回路５２は、クロツクパルス発振器
３４のクロツク周期をｔ、光線ビーム２０が走査
範囲を走査するのに要する時間をnTとすると、
例えば、該クロツクパルス発振器３４のクロツク
パルスをｍ分周（ｍＴ／ｔ）する回路と、その
出力とプリアンプ２８の出力との論理積をとるア
ンドゲートから構成することができる。

又、前記設定位置表示装置５０は、例えば、ｎ
ビツトのシフトレジスタ、ラツチ回路、及びｎ個
のドライブ用トランジスタを含んで構成すること
ができる。この設定位置表示装置５０は、例えば
第３図に示す如く、光学式測定装置５４の受光側
ボデイ５４ａに、前記平行走査光線ビーム２０の
走査範囲と直接対応するように配設されている。
第３図において、５４ｂは、発光側ボデイであ
る。

本実施例においては、プリアンプ２８の出力信
号が、クロツクパルス発振器３４の出力のクロツ
クパルス信号に応じて、設定位置表示装置５０の
発光素子数ｎに対応してｎ個に時分割される。従
つて、設定位置表示装置５０においては、平行走
査光線ビーム２０の走査範囲に対応するｎ個の発
光素子５０―１〜５０―ｎのうち、平行走査光線
ビーム２０の走査範囲に対する被測定物２４の位
置に対応する位置の発光素子が点灯されることと
なるため、該設定位置表示装置５０の点灯状態か
ら、平行走査光線ビーム２０の走査範囲に対する
被測定物の設定位置に容易に、且つ、迅速に知る
ことができる。従つて、例えば比較測定や振動物
体の測定を行なう場合には、被測定物２４を走査
範囲内の中央位置に正確に設定することが可能と
なり、被測定物間の寸法偏差或いは被測定物の振
動に拘らず、精度の高い測定を行なうことが可能
となる。

本実施例においては、設定位置表示装置５０
を、光学式測定装置５４の受光側ボデイ５４ａ
に、平行走査光線ビーム２０の走査範囲と直接対
応するように設けているので、平行走査光線ビー
ム２０の走査範囲に対する被測定物２４の位置
を、極めて簡単に知ることができる。なお、設定
位置表示装置５０の配設位置はこれに限定され
ず、例えば第４図に示す如く、光学式測定装置の
本体ボデイとは別置きとされた電装表示部６２
に、デジタル表示器３４と並設することも可能で
ある。

なお、前記実施例においては、被測定物２４に
よつて平行走査光線ビーム２０が遮ぎられた位置
に対応する発光素子のみを点灯するようにしてい
たが、設定位置表示装置５０の発光素子の点灯方
法は、これに限定されず、例えば、測定セグメン
トが２個以上存在する場合に、被測定物の両端位
置に対応する範囲内の発光素子を、すべて点灯す
ることも可能である。

又、前記実施例においては、時分割回路５２の
出力により、設定位置表示装置５０の対応する発
光素子を点灯させるのみであつたが、第２図に１
点鎖線で示す如く、前記時分割回路５２の出力を
増幅するパワーアンプ５６と、該パワーアンプ５
６の出力に応じて、被測定物２４が配置される載
物台５８の位置を移動するためのモータ６０とを
設けることにより、時分割回路５２の出力に応じ
て、載物台５８上の被測定物２４が、平行走査光
線ビーム２０内の所定位置、例えば中央位置にく
るように、載物台５８の位置をフイードバツク制
御することも可能である。

以上説明した通り、本発明によれば、平行走査
光線ビームが難可視性光線又は不可視光線からな
る場合においても、平行走査光線ビームの走査範
囲に対する被測定物の位置を容易に、且つ、迅速
に知ることができる。従つて、被測定物が走査範
囲外に飛び出すことを容易に阻止できる。又、比
較測定に際して、被測定物を走査範囲の略中央位
置に設定することが容易である。更に、平行走査
光線ビーム自体を直接目視する必要がないので、
安全である等の優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の光学式測定装置の一例の構成
を示す、一部ブロツク線図を含む平面図、第２図
は、本発明に係る光学式測定装置の実施例の構成
を示す、一部ブロツク線図を含む平面図、第３図
は、同じく、設定位置表示装置の配設位置を示す
正面図、第４図は、設定位置表示装置の配設位置
の変形例を示す正面図である。 １０……レーザ光源、１４……固定ミラー、１
６……回転ミラー、１８……コリメータレンズ、
２２……集光レンズ、２４……被測定物、２６…
…受光素子、２８……プリアンプ、３０……セグ
メント選択回路、３２……ゲート回路、３４……
クロツクパルス発振器、３６……計数回路、３８
……デジタル表示器、５０……設定位置表示装
置、５０―１〜５０―ｎ……発光素子、５２……
時分割回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 平行走査光線ビーム発生装置と、被測定物通
   過後の平行走査光線ビームを集光する集光手段
   と、該集光手段により集光された走査光線ビーム
   の明暗を感知して電気信号とする単一の受光素子
   とを有し、前記平行走査光線ビーム発生装置と受
   光素子との間に配置した被測定物により前記平行
   走査光線ビームが遮ぎ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よう
   にした光学式測定装置において、 前記平行走査光線ビームの走査範囲に対応して
   配列された複数の発光素子を有する設定位置表示
   手段と、 単一走査時間内の前記受光素子の出力を、前記
   設定位置表示手段の発光素子数に応じて時分割
   し、該受光素子出力の有無によつて前記設定位置
   表示手段の対応する発光素子を発光させる時分割
   回路と、 を備えたことを特徴とする光学式測定装置。 ２ 前記平行走査光線ビームが、難可視性光線又
   は不可視光線からなる特許請求の範囲第１項に記
   載の光学式測定装置。