JPS6365885B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、光学式測定機に係り、特に、反射率
の高い平滑な表面を有する被測定物の寸法を測定
する際に用いるのに好適な、平行走査光線ビーム
発生手段と、被測定物通過後の平行走査光線ビー
ムの明暗を感知して電気信号とする受光手段とを
有し、前記平行走査光線ビーム発生手段と受光手
段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
式測定機の改良に関する。

【従来の技術】

従来から、回転走査線ビーム（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３０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の測定セグ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４０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におい
て、前記同期モータ４４、回転ミラー１６、コリ
メータレンズ１８等を含む平行走査光線ビーム発
生手段は、例えば第２図に示す如く、高速度走査
型レーザ測長機５０の発光側ユニツト５２に収納
され、又、前記集光レンズ２２、受光素子２６等
を含む受光手段は、同じく第２図に示す如く、受
光側ユニツト５４に収納されており、被測定物２
４を前記発光側ユニツト５２と受光側ユニツト５
４間に配置して、被測定物２４の走査方向寸法を
測定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
精度で測定できるので広く利用されつつある。 しかしながら、例えば前記発光側ユニツト５２
の出口側と受光側ユニツト５４の入口側の表面
に、前記コリメータレンズ１８や集光レンズ２２
を保護するための保護ガラス５６，５８を設けた
場合には、被測定物２４の表面と保護ガラス５
６，５８の表面による反射光が受光素子２６に入
射して、寸法測定精度を低下させる恐れがあつ
た。 即ち、一般に平行走査光線ビーム２０の断面形
状は、例えば所定面積を有する円形とされてお
り、その波形の中間レベルにより被測定物２４の
エツジ位置を検出するようにしている。従つて、
保護ガラス５６，５８を使用せず、例えば第１図
の上側（入側）のエツジ位置に図示した如く、被
測定物２４の表面と保護ガラス５６，５８の表面
による反射光が受光素子２６に入射することがな
い場合には、受光素子２６における受光波形が、
第３図に実線Ａで示す如くとなり、精度の高いエ
ツジ検出を行うことができる。 しかしながら、保護ガラス５６を使用して、例
えば第１図の下側（出側）エツジ位置に図示した
如く、被測定物２４の表側表面と保護ガラス５６
の表面による反射光が受光素子２６に入射する場
合には、該反射光の影響により、第４図に破線Ｂ
で示す如く、受光波形の立上りが、反射光のない
場合（実線Ａ）より早くなり（出側エツジの場
合）、これによつて、例えば出側エツジの検出位
置もδだけずれて、測定精度が低下してしまう。
又、入側エツジに関しては、反射光のある場合
は、無い場合に比べて、受光波形の立上りが逆に
遅くなつてしまう。このような問題点は、平行走
査光線ビーム２０の断面形状や平行度に拘らず存
在する。 一方、保護ガラス５８についても、受光素子２
６に届いたビーム２０が、該受光素子２６の表面
によつて反射され、該反射光が、被測定物２４の
裏面により再度反射されて、保護ガラス５８を通
して受光素子２６に再度入射して、エツジ検出位
置をずらすことがある。又、平行走査光線ビーム
２０の平行度不良や、保護ガラス５８の平行走査
光線ビーム２０に対する配設角度の垂直位置から
の微小なずれ等があると、被測定物２４の外側
（第１図の入側エツジ上方又は出側エツジ下方）
を通過した光線ビーム２０が、保護ガラス５８の
表面により被測定物２４の裏側表面に向けて反射
されることもある。すると、この光が被測定物２
４の裏面で反射され、保護ガラス５８及び集光レ
ンズ２２を介して、本来、光が入射してはならな
い被測定物２４の影の位置で受光素子２６に入射
することとなるため、やはり受光波形が乱れると
いう問題点があつた。

【発明の目的】

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、被測定物の表面性状に拘らず精度の
高い測定を行うことができる光学式測定機を提供
することを目的とする。

【目的を達成するための手段】

本発明は、平行走査光線ビーム発生手段と、被
測定物通過後の平行走査光線ビームの明暗を感知
して電気信号とする受光手段とを有し、前記平行
走査光線ビーム発生手段と受光手段との間に配置
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機におい
て、前記平行走査光線ビーム発生手段と被測定物
の間及び前記受光手段と被測定物の間の少なくと
もいずれか一方に、平行走査光線ビームが透過可
能な略平面状の保護カバーを設けると共に、少な
くともいずれか一方の保護カバーの表面を、平行
走査光線ビームの走査方向と平行な軸を回転中心
として、平行走査光線ビームの光軸に対して傾斜
して配置することにより、被測定物表面と少なく
ともいずれか一方の保護カバー表面による反射光
が受光手段に入射しないようにして、前記目的を
達成したものである。

【作 用】

本発明は、前記のような光学式測定機におい
て、少なくとも前記平行走査光線ビーム発生手段
と被測定物の間に、平行走査光線ビームが透過可
能な略平面状の保護カバーを設けると共に、該保
護カバーの表面を、平行走査光線ビームの走査方
向と平行な軸を回転中心として、平行走査光線ビ
ームの光軸に対して傾斜して配置するようにして
いる。従つて、被測定物の平行走査光線ビーム発
生手段側の表面で反射された光が、受光手段に入
射しなくなり、該反射光の影響を受けることな
く、精度の高いエツジ検出を行うことができる。 本発明は、又、少なくとも前記被測定物と受光
手段の間に、平行走査光線ビームが透過可能な略
平面状の保護カバーを設けると共に、該保護カバ
ーの表面を、平行走査光線ビームの走査方向と平
行な軸を回転中心として、平行走査光線ビームの
光軸に対して傾斜して配置するようにしている。
従つて、受光素子表面による反射光や、平行走査
光線ビームの平行度不良、前記保護ガラスの配設
角度の微少なずれ等による反射光があつても、光
線ビームが、前記保護ガラスにより被測定物の受
光手段側の表面（裏面）に向けて反射されること
がなくなり、従つて、受光手段に入射しなくなる
ので、該反射光の影響を受けることなく、精度の
高いエツジ検出を行うことができる。

【実施例】

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５図（正面図を示した第１図の
平面図に対応）に示す如く、前記従来例と同様の
同期モータ４４、回転ミラー１６、コリメータレ
ンズ１８等を含む発光側ユニツト５２と、同じく
前記従来例と同様の、集光レンズ２２及び受光素
子２６等を含む受光側ユニツト５４とを有し、前
記発光側ユニツト５２と受光側ユニツト５４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又は明部の長さ
から被測定物２４の走査方向寸法（第５図の紙面
と垂直な方向の寸法）を測定するようにした高速
度走査型レーザ測長機５０において、前記発光側
ユニツト５２及び受光側ユニツト５４と被測定物
２４の間に、平行走査光線ビーム２０が透過可能
な平面状の保護ガラス５６，５８を設けると共
に、前記保護ガラス５６，５８の表面を、平行走
査光線ビーム２０の走査方向と平行な軸を回転中
心として、平行走査光線ビーム２０の光軸に対し
て傾斜して配置することにより、保護ガラス５
６，５８の表面が被測定物２４の表面と正対しな
いようにして、被測定物２４表面と保護ガラス５
６，５８の表面による反射光が受光素子２６に入
射しないようにしたものである。 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。 本実施例においては、被測定物２４の表面で反
射された光線ビーム２０ａは、保護ガラス５６の
表面により平行走査光線ビーム２０の走査光路外
（第５図の下方）に反射されてしまうため、保護
ガラス５８、集光レンズ２２を介して受光素子２
６に入射することがない。又、受光素子２６の表
面による反射光や、平行走査光線ビーム２０の平
行度不良、保護ガラス５８の配設角度の微小なず
れ等による反射光の存在にかかわらず、保護ガラ
ス５８の表面で反射された光線ビーム２０ｂは、
平行走査光線ビーム２０の走査光路外（第５図の
上方）に反射されてしまうため、やはり、集光レ
ンズ２２を介して受光素子２６に入射することが
ない。従つて、前出第４図に破線Ｂで示したよう
に、乱入光による影響を受けることなく、実線Ａ
で示したような、正確な受光波形を得ることがで
き、正確なエツジ検出が可能となる。 本実施例においては、保護ガラス５６，５８と
して平面ガラスを用いているので、従来と同様の
保護ガラスを用いることができ、コストアツプも
ほとんどない。 なお前記実施例においては、発光側ユニツト５
２側及び受光側ユニツト５４側の保護ガラス５
６，５８を、共に、平行走査光線ビーム２０の光
軸に対して傾斜して配置していたが、いずれか一
方、特に保護ガラス５８を従来通りとしたり、省
略することも可能である。 又、前記実施例においては、保護カバーとして
保護ガラスが用いられていたが、保護カバーの材
質はガラスに限定されず、平行走査光線ビームが
透過可能な材質であれば、アクリル樹脂等の他の
材質であつても構わない。

【発明の効果】 以上説明した通り、本発明によれば、被測定物
の表面性状に拘らず、被測定物表面と保護カバー
表面による反射光の影響を受けることなく、精度
の高いエツジ検出を行うことができ、従つて、高
精度の寸法測定を行うことができる。又、平面状
の保護カバーを用いているので、保護カバーの構
成が簡略で、且つ、安価である。更に、保護カバ
ーの表面が、平行走査光線ビームの走査方向と平
行な軸を回転中心として、平行走査光線ビームの
光軸に対して傾斜して配置されているので、少な
い傾斜角度で、被測定物表面と保護カバー表面に
よる反射光が受光手段に入射することを確実に防
止することができる等の優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の高速度走査型レーザ測長機の
一例の構成を示す、一部ブロツク線図を含む正面
図、第２図は、同じく、全体構成を示す正面図、
第３図は、高速度走査型レーザ測長機における、
外乱光がない場合の受光波形の一例を示す線図、
第４図は、同じく外乱光がある場合とない場合の
受光波形の例を比較して示す線図、第５図は、本
発明に係る光学式測定機の実施例の構成を模式的
に示す平面図である。 １０…レーザ光源、１４…固定ミラー、１６…
回転ミラー、１８…コリメータレンズ、２０…平
行走査光線ビーム、２２…集光レンズ、２４…被
測定物、２６…受光素子、５０…高速度走査型レ
ーザ測長機、５２…発光側ユニツト、５４…受光
側ユニツト、５６，５８…保護ガラス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 平行走査光線ビーム発生手段と、被測定物通
   過後の平行走査光線ビームの明暗を感知して電気
   信号とする受光手段とを有し、前記平行走査光線
   ビーム発生手段と受光手段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機において、 前記平行走査光線ビーム発生手段と被測定物の
   間及び前記受光手段と被測定物の間の少なくとも
   いずれか一方に、平行走査光線ビームが透過可能
   な略平面状の保護カバーを設けると共に、 少なくともいずれか一方の保護カバーの表面
   を、平行走査光線ビームの走査方向と平行な軸を
   回転中心として、平行走査光線ビームの光軸に対
   して傾斜して配置することにより、 被測定物表面と少なくともいずれか一方の保護
   カバー表面による反射光が受光手段に入射しない
   ようにしたことを特徴とする光学式測定機。