JPH03238308A - 外形測定装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は外形測定装置、特に高速走行する糸、ワイヤ等
の外形を複数の方向から非接触で測定し、それによって
断面外形を測定する装置に関する。

（従来の技術） 従来、非接触で外径を測定する方式には、レーザーマイ
クロメータ式、リニアセンサー式等がある。レーザーマ
イクロメータ式はレーザー光をポリゴンミラーとＦθレ
ンズで走査集光して被測定物に照射し透過光をＦθレン
ズで集光してセンサーで受光するもので、レーザー光の
走査速度を一定として被測定物により遮光された時間か
ら外径を測定する。リニアセンサー式は投光器により被
測定物を照射し、その透過光または反射光を集光レンズ
で集光し、リニアセンサーで受光する。リニアセンサー
は等間隔に幾つものセンサーが配列されており、被測定
物の遮光または反射の像を受光したセンサ一番地から外
形を測定する。

又、幅一定の平行光束を被測定物に投射し、被測定物に
よって遮光される幅と位置とを検出して被測定物の外径
を測定する装置が知られている（特開昭５５−３７９１
９号公報）、この装置においては、被測定物を回転させ
ることにより、回転角度に対する径の変化、すなわちそ
の断面外径を測定することができる。

（発明が解決しようとする課Ｈ） 極細の線径を測定する場合、レーザーマイクロメータ式
はレーザーの集光スポットも微小にする必要があり、焦
点距離が短く焦点深度が短くなり被測定物を焦点深度内
に位置決めすることが必要となる。リニアセンサー式に
ついても集光レンズの焦点距離を短くする必要が生じ、
同様の問題がある。

また、被測定物が高速に走行する場合、測定も高速に行
われる必要があるが、レーザーマイクロメータ式ではレ
ーザー光の走査を行う駆動装置に速度の制約があり、リ
ニアセンサー式では配列されたセンサーの読み出し速度
の制約があり、高速に測定することは困難となる。

更に、被測定物が振動しながら高速に走行し、かつ極細
の線径を測定する場合、振動による焦点外れを防ぎ、高
速測定することは非常に困難となる。

又、これらの装置は、外径の測定を目的とし、その断面
形状を検出することができない。

平行光束を投射し、遮光量から径を測定しながら被測定
物を回転させる方法は、回転角に対する外径を時系列的
に測定することとなり、般には断面外径を検出すること
ができる。しかし、高速走行する線状材については、被
測定物と測定ヘッドの相対回転のための機構が複雑かつ
大型となるだけでなく被測定物の外径を螺旋状に測定す
ることとなり、同一断面の角度−外径の関係を測定する
ことはできないので、被測定物の形状によっては大きな
誤差を伴うこととなる。

本発明は前記した従来技術の欠点を解決し、振動しなが
ら高速に走行する被測定物の外形を高精度に高速測定し
、または被測定物の外形を多次元に測定する外形測定装
置の提供を目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は以上のような目的を達成するため、次のような
外径測定装置を提供するものである。

断面外形が一定な平行光束とされたレーザービームを高
速走行する線状の被測定物に照射し、被測定物による遮
光量を検出して外径を測定するに際し、２つ又はそれ以
上の平行光ビームを被測定物の走行方向に直交する面内
に、上記被測定物を複数の異なる方向から照射し、各ビ
ームごとの遮光量から断面内の各ビームに直交する方向
の外径を検出し、これから被測定物の断面外形をえるこ
とができることを特徴とする。

（作用） 本発明を理解するために、その基本原理を説明すると先
ず、レーザーの平行光を被測定物に照射し、その透過光
をセンサーで受光し、外径を測定する外径測定装置を第
１．２．３．４図について説明する。

第１図において、（１）はレーザー光源で（２）のコリ
メートレンズにより平行光（４）とする。

レーザー光源（１）はそれ自身平行光を出射するもので
も半導体レーザーのような発散光源でもよく、上記発散
光源の場合はコリメートレンズ（２）を用いて平行光（
４）とするが、このとき光軸を合わせてホルダーに固定
し、コリメートヘッド（３）を構成して、光軸合わせ等
の調整を容易とする。前記のレーザー光源（１）は出力
が一定で安定するようセンサー（２日）でレーザー光源
（１）の光出力を測定し、ＡＰＣ回路（３０）にフィー
ドバックして駆動される。

半導体レーザーの場合センサー（２８）は半導体レーザ
ーの内部に内蔵されたものでよい。〔第４図（ａ）参照
〕 センサー（２８）はレーザー光源（１）の光出力を測定
することができ、受光面に照射された受光量を受光量に
比例した出力電流に変換し出力するもので、例えばフォ
トダイオード、ＰＩＮダイオード、フォトトランジスタ
、ＡＰＤその他の受光素子を用いることができる。

ＡＰＣ回路（３０）はレーザー光源（１）の光出力設定
値と前記レーザー光源（１）の光出力が等しくなるよう
、センサー（２８）の値と光出力設定器との差を変換増
幅してレーザー光源（１）の駆動電流を自動調整するも
のである。

第２図において、前記した平行光（４）はその断面で２
次元方向の位置と光強度の分布はガウス分布をなしてお
り、ビーム中心（４７）　ニおいて最大光強度（４４）
であり、最大光強度（４４）に対して１／ｅ８となる点
とビーム中心（４７）との間隔を長軸ビーム半径（４３
）とする。レーザー光源（１）が半導体レーザーの場合
、コリメートレンズ（２）を用いて平行光（４）とする
とその断面は楕円となり、この楕円の長軸ビーム半径は
（４３）であり、短軸ビーム半径は（４８）である。

第１図において、平行光（４゛）は平行光（４）と直角
な方向からハーフプリズム（６）の側面に直角に入射す
るよう直角プリズム（５）により導かれる。該直角プリ
ズム（５）はコリメートヘッド（３”）をコリメートヘ
ッド（３）と同一方向に配置し、構成を簡素化し調整を
容易とするために用いる。

（６）はハーフプリズムで直角ブ】Ｊダム２個で構成し
その斜面（７）に半透過鏡膜を付けたもので、該斜面（
７）で入射光をその入射方向と入射方向に直角な方向に
一定の比率で分割するものである。平行光（４）はハー
フプリズム（６）の前面に直角に入射し、斜面（７）で
入射方向の平行光（４１）と前記した入射方向に直角な
方向の平行光（４２）に分割され、平行光（４１）と（
４２）のビーム半径は平行光（４）のビーム半径（４３
）と（４８）に等しくなり、ハーフプリズム（６）の分
割比が１＝１で入射光の最大光強度（４４）に対し一定
の比率で分割されて、平行光（４１）及び（４２）のビ
ーム強度は等しくなる〔第２図（ｅ）（ｆ）参照〕。

前記ハーフプリズム（６）は入射の平行光の偏光に係わ
らず、分割比が１：１となるものが良（、斜面（７）の
コーテイング膜は金属−誘電体ハイブリッドコーティン
グ等で良い、ハーフプリズム（６）は後記する合成光の
一定光強度分布の幅より大きい寸法のものとし、かつ合
成光の一定光強度分布の幅がハーフプリズム（６）の寸
法内に入るよう配置する。

また、平行光（４゛）は平行光（４）と直角な方向から
ハーフプリズム（６）に直角に入射し、斜面（７）でそ
れぞれ平行光（４１’）及び（４２”）に分割される。

平行光（４”）は平行光（４）に対しそのビーム半径（
４３）及び（４８）と最大強度（４４）が等しくなるよ
うにする。レーザー光源（１）が半導体レーザーの場合
、前記のビーム半径（４３）を等しくするため、放射角
が等しく揃ったものを選定する。最大強度（４４）はそ
の出力を前記のＡＰＣ回路（３０）で調整し、平行光（
４）の最大光速度（４４）と等しくするので、平行光（
４１′）及び（４２”）も平行光（４１）及び（４２）
と同様にビーム半径（４３）と（４８）が等しくなる。

前記のハーフプリズム（６）から同一方向に出射した平
行光（４１）及び（４１”）は合成光（８）となる、前
記の平行光（４１）及び（４１’）の光軸が平行となる
よう平行光（４）及び（４°）はハーフプリズム（６）
への入射角を調整され、合成光（８）もその先軸方向（
２１）に平行光となる。また、平行光（４１）及び（４
１’）のビーム中心（４７）及び（４７°）のビーム間
隔（４６）をビーム半径（４３）にほぼ等しく配置すれ
ば、第２図（ａ）のように合成光（８）は合成方向（２
２）のビーム間隔（４６）において最大光強度が（６０
）のようになり、光強度分布を一定とすることができる
。前記のように長軸ビーム半径（４３）を合成方向（２
２）にして合成すると、ビーム間隔（４６）を広くとれ
有利である。平行光（４１）及び（４１’）の短軸ビー
ム半径（４８）は合成方向（２２）と直角な移動方向（
２３）に向き、この方向にはガウス分布をしている。そ
して、第２図（ｂ）のように最大光強度が（４５）のよ
うになり、スリット幅（２６）の範囲内では光強度が一
定になる。

第１図における（９）はレーザー光の吸収体でハーフプ
リズム（６）から出射する平行光（４１’）及び（４２
’）を吸収し散乱しないようにするものである。

（１０）は光学ヘッドでコリメートヘッド（３）及び（
３′）、直角プリズム（５）、ハーフプリズム（６）、
スリット（１３）及び（１４）　、センサー（１６）　
、フィルター（１７）を各々光軸を合わせ固定し一体化
するものである。該光学ヘッド（１０）の出射口（１１
）から前記合成光（８）を被測定物（２０）に投光照射
し、被測定物（２０）の断面で遮光された光を入射口（
１２）で受け、スリット（１４）を通過した透過光（１
５）をセンサー（１６）で受光し、その受光量から被測
定物（２０）の投影面積や外径を測定する測定ヘッドで
ある。

以上のような装置によりレーザーの平行光を被測定物に
照射し、その透過光をセンサーに受光して被測定物の外
径を測定することができるもので、２つの平行光を合成
し投光の光強度分布を一定とすることにより測定範囲を
拡大することができるものである。

次に、スリットによって検出感度を高めることができる
点について述べる。

スリット（１３）は出射口（１１）に取り付け、スリッ
ト長とスリット幅の開口部を合成光（８）が通過するも
ので、被測定物（８）による散乱光と外乱光がＡＰＣ回
路のセンサー（１６）に入射しないようにするものであ
る。出射口（１１）をスリット（１３）のようにつくれ
ばスリット（１３）は省略できる。

スリット（１４）は入射口（１２）と測定用センサー（
１６）の間に取り付け、開口部を透過光（１５）が通過
するもので、被測定物（８）による散乱光と外乱光が測
定用のセンサー（１６）に入射しないようにすると共に
センサー（１６）が受光する透過光（１５）の光強度分
布が一定範囲を通過するものである。入射口（１２）を
スリット（１４）のようにつ（ればスリット（１４）は
省略できるが、センサー（１６）に洩れ込む散乱光と外
乱光を極力減少させる。

何れにしても出射口（１１）と入射口（１２）とは、本
来内部保護のためのハウジングと光を通すための窓であ
るが、出射口（１１）をスリット（１３）と同一寸法に
、また入射口（１２）をスリット（１４）と同一寸法に
つくればスリットが２個づつあることになり、洩れ散乱
光を防止することができるし、スリット１個づつでよい
場合に出射口（１１）　、入射口（１２）をスリットの
寸法にすればスリット（１３）　（１４）を省略できる
。

しかして、前記のスリット（１４）のスリット長（２５
）をビーム間隔（４６）以下とし、スリット幅（２６）
をビーム半径（４８）より十分短くする。前記の合成光
（８）の被測定物の移動方向（２３）でビーム中心（４
７）とスリット幅（２６）の中心を合わせスリット長（
２５）をビーム間隔（４６）以内に入るようスリット（
１４）を配置すれば、スリット長（２５）を通過する透
過光（１５）は一定の強度分布となり、スリット幅（２
６）を通過する透過光（１５）は、ビーム中心（４７）
付近のガウス分布が最大光強度（４５）に対して変化が
小さくほぼ一定で最大光強度（４５）とみなせ、スリッ
ト（１４）を通過する透過光（１５）は一定の強度分布
となる〔第２図（ａ）（ｂ）参照〕。

センサー（１６）は受光面に照射された受光量を受光量
に比例した出力電流（３１）に変換し出力するもので、
例えばフォトダイオード、ＰＩＮダイオード、フォトト
ランジスタ、ＡＰＤその他の受光素子を用いることがで
きる。高速に測定をする場合、ＰＩＮダイオード、ＡＰ
Ｄ等の応答性の良いものを用いる。センサー（１６）は
測定精度を良くするため、受光面の各部分において受光
量に対する出力電流（３１）が一定であるものが良い。

第４図（ｂ）においてセンサー　（１６）の出力電流（
３１）はプリアンプ（３２）で変換増幅して出力電流（
３１）に比例した電圧信号（３３）とする。前記のよう
にして電圧信号（３３）を測定して受光量を求めること
ができる。

前記合成光（８）を被測定物（２０）に投光照射し被測
定物（２０）の断面で遮光された光をセンサー（１６）
で受光するとき、遮光された面積の遮光量を電圧信号（
３３）の変化値（２９）で指示計（３４）に指示すれば
、遮光量及び被測定物（２０）の外径を求めることがで
きる。

前記の第１図に示すフィルター（１７）は光学ヘッド（
１０）の出射口（１１）及び入射口（１２）に取り付け
、レーザー光源（１）の波長以外を遮光するもので、外
乱光を遮光してＡＰＣ回路のセンサー（２８）及び測定
用センサー（工６）に入射しないようにしている。

被測定物（２０）は電線、糸、ワイヤ等の線状をなした
もので、その軸方向に高速で移動しかつ振動を伴っても
良い。被測定物（２０）は光学ヘッド（１０）の移動方
向（２３）に移動するよう配置する。

このとき光学ヘッド（１０）が正確に測定できる測定範
囲は、光軸方向（２１）では合成光（８）が平行光なの
で出射口（１１）から入射口（１２）間で測定可能であ
り、合成方向（２２）ではスリット長（２５）　、移動
方向（２３）ではスリット幅（２６）で囲まれた範囲と
なり、被測定物（２０）の投影面がスリット長（２５’
）とスリット幅（２６）の範囲内にあれば良く、被測定
物（２０）の振動も許容できる。

第３図（ａ）において、前記のハーフプリズム（６）を
取り除き合成光（８）のがわりに平行光（４）を用いて
、該平行光（４）を出射口（１１）より投光照射し被測
定物（２０）の外径を測定する場合、スリット（１４）
のスリット幅（２６）の中心がビーム中心（４７）付近
に配置し、スリット長（２５）の方向に平行光（４）の
長軸ビーム半径（４３）を配置する〔第３図（ａ）の（
ｉｉ　）参照〕。

そして、スリット長（２５）の方向に被測定物を移動す
ると移動した位置センサー（１６）の受光量の関係は第
３図（ｂ）のようにビーム半径（４３）と電圧信号の変
化値（２９）として表わすことができる。しかして、平
行光（４）を被測定物（２０）に投光照射すると被測定
物（２０）で遮光した像−はセンサー（１６）上に結ぶ
が、このとき前記センサー（１６）上の像は被測定物（
２つ）の遮光した遮光面積と等しい大きさとなる。しか
し、被測定物（２０）の移動する位置によって遮光する
ガウス分布の光強度が変化し、透過光（１５）の遮光量
は光強度を遮光面積で積分したものとなる。被測定物（
２０）の外径がビーム半径（４３）に対して十分率さい
場合には、センサー　（１６）の受光量が最小なる遮光
量を測定して外径を測定することが可能である。すなわ
ち、遮光面積はスリット幅（２６）と外径の積とみなし
スリット幅（２６）が一定なので、遮光面積は外径に比
例する。また、ビーム半径（４３）に対して外径は十分
率さいので、ビーム中心（４７）付近のガウス分布は最
大光速度強度（４４）に対して変化が小さく、はぼ一定
で最大光強度（４４）とみなせば、外径と最大光強度（
４４）に比例した遮光量となる。故に、最大遮光量は外
径と比例の関係となる。この方法では、ビーム中心（４
７）付近で測定する必要があり、被測定物（２０）の位
置決めまたは走査等の手段を要する。

そこで、第３図（Ｃ）において、前述のように平行光（
４）及び（４°）をハーフプリズム（６）で合成光（８
）とし被測定物（２０）に投光照射して、前記したスリ
ット（１０で合成光（８）の−室光強度分布の範囲のみ
をセンサー（１６）で受光すれば合成光（８）が平行光
であるからしてセンサー（１６）上の遮光像は被測定物
（２０）の遮光した遮光面積と等しい大きさとなり、ス
リッ）　（１４）の開口部は一定光強度分布であり、被
測定物（２０）が合成方向（２２）に位置ずれしても透
過光（１５）の遮光量及びセンサー（１６）の受光量を
一定とすることができる。

遮光面積はスリット幅（２６）と被測定物（２０）の外
径の積とみなしスリット幅（２６）が一定なので、遮光
面積は外径に比例する。センサー（１６）上の遮光量は
光強度分布を遮光面積で積分したものであるが、光強度
分布が一定なので遮光面積に比例する。遮光量は外径に
比例し遮光量を測定して被測定物（２０）の外径を測定
できる。前記のようにスリット（１４）の開口部は一定
光分布であり、被測定物（２０）が合成方向（２２）に
位置ずれしてもスリット長（２５）の範囲では測定値を
一定とすることができる。この様に、被測定物（２０）
がスリット長（２５）とスリット幅（２６）の範囲内に
あれば良く、また光軸方向（２１）では合成光（８）が
平行光であるからして被測定物（２０）の光軸方向（２
１）　、合成方向（２２）の振動も許容できる。

前述した被測定物（２０）の外径はスリット幅（２６）
における平均の外径を与えるが、スリット幅（２６）を
短くすれば、小さな外径の変化を測定することが可能と
なりうる。また、前述したように被測定物（２０）に投
光照射する合成光（８）が平行光なので、センサー（１
６）上の遮光像は被測定物（２０）の遮光した遮光面積
と等しい大きさでかつ微小の外径でも遮光像は鮮明とな
り、微小の外径でも測定が可能である。

何れにしても、センサー出カー（投光強度分布）×（遮
光面積ｓ）×（センサー感度分布）であって、投光強度
分布とセンサー感度分布は一定であるので、センサー出
力は遮光面積Ｓに比例する。

一方、被測定物の平均外径をｌとすると２−（遮光面積
Ｓ）＋（スリット幅） でスリット幅は一定であるので、外径ｌは遮光面積に比
例することになる。

したがって、外径ｌに対してスリット幅が十分小さけれ
ば最大、最小が求まる。

次に、線状をなした被測定物（２０）の外径をその軸方
向に移動させて連続的に測定する場合、光学ヘッド（１
０）に対して移動方向（２３）に被測定物（２０）を移
動させるが、被測定物（２０）に第４図（ｃ）の如く大
形欠陥（１８）があれば電圧信号（３３）の変化は大き
く、微小欠陥（１９）があれば、電圧信号（３３）の変
化は小さい。

このとき、被測定物（２０）の線径の変化の大きさは、
電圧信号（３３）の変化の大きさより測定でき、第３図
（ｂ）（ｄ）の如く変化値（２９）を指示計（３４）で
指示すれば被測定物（２０）の外径を測定し、第４図（
ｂ）に示す電圧比較器（３５）を用いれば設定値以上の
径の変動に対して良否判定ができ、電圧信号（３３）の
最小値をもとめるボトムホルダー（３６）を用いて第４
図（ｅ）に示す最大外径（５３）を求め、また変化値（
２９）を積分器（３７）で平均化して平均外径（５４）
かえられる。

また、被測定物（２０）の軸方向の線径の変化の大きさ
は、電圧信号（３３）の時間（５０）の変化である周波
数を測定することにより軸方向線径の変化の大きさが求
められる。電圧信号（３３）を第４図（ｂ）に示すフィ
ルター（３８）で低周波数信号（５１）として大きい変
化のみを取り前記電圧比較器（３５）で判定すれば、軸
方向、径方向共に大きな大形欠陥（１８）のみ判定して
良否の結果かえられる。

前述した被測定物（２０）が糸の場合、単糸と呼ぶ数乃
至数十ミクロンの極細糸が幾本もより合わされて数百ミ
クロンの糸を構成している。

高速に糸の軸方向に移動する糸の線径変化と単糸が糸の
径の外にはみ出した毛羽の本数を、測定するにはメガヘ
ルツオーダーの高周波数で測定する必要がある０本実施
例のセンサー（１６）はこの速度に十分応答できるもの
でかつスリット幅（２６）を小さくして種線の単糸を十
分測定できる分解能をもち、電圧信号（３３）の周波数
変化をフィルター（３８）を用いて毛羽と糸の径の変化
量に分離する。糸の径の変化量を示す低周波信号（５１
）についてはボトムホルダー（３６）で糸の最大外径（
５３）を、積分器（３７）により平均外径（５４）を求
めることができる。また、電圧比較器（３５）により糸
の径の判定をすることができる０毛羽を示す高周波信号
（５２）は微分器（３９）とゼロクロスの電圧比較器（
３５）を用いて毛羽の本数をカウンター（４０）でカウ
ントして一定ピッチの糸の長毎に記録する。

このように外径測定装置は線径を高分解能で測定し大形
欠陥（１８）と微小欠陥（１９）を同時に測定し、かつ
高速に測定でき被測定物（２０）の振動を許容する外径
測定装置である。

被測定物（２０）の外径を精度良く測定するには外乱と
なるレーザー光源（１）の出力変動、被測定物（２０）
による散乱光や外乱光を小さくしセンサー（１６）の受
光量の精度を高め、センサー（１６）を含めた測定回路
のノイズを小さ（し、測定値の精度を高める。このため
前記した光学ヘッド（１０）の出射口（１１）にフィル
ター（１７）とスリット（１３）を付け、入射口（１２
）にフィルター（１７）とスリット（１４）を付ける。

このようにして被測定物（８）による散乱光や外乱光が
ＡＰＣ回路のセンサー（２８）及び測定用センサー（１
６）に入射しないようにして、レーザー光源（１）の出
力変動を防止し、測定値の精度を高めるよう構成する。

何れにしても以上の方法によれば、走行する被測定物の
透過光の時間変化を測定してその周波数を分別し、径の
値と微小欠陥を同時に測定することが可能である。

以上のような方法によれば第５図（ａ）のような被測定
物が１次元のものについて測定することができる。

これは第１図のものと同様に平行光（４”）は平行光（
４）と直角な方向からハーフプリズム（６）に直角に入
射するようになっている。そして、斜面（７）で入射光
をその入射方向と入射方向に直角な方向に一定の比率で
分割する。

ハーフプリズム（６）から同一方向に出射した平行光は
合成光（８）となる。

この合成光（８）が被測定物に投光され、被測定物（２
０）の断面で遮光された光をフィルター（１７）とスリ
ット（１４）を介してセンサー（１６）で受光し、その
受光量から被測定物（２０）の投影面積や外径を測定す
ることができる。

（実施例） 以上のような被測定物外径を測定するような１次元の測
定方法を利用して、２次元において例えば被測定物の外
形を測定する装置の具体的な実施例について以下に詳述
することにする。

第５図（ａ）のものは被測定物（２０）の断面が円形で
１次元で測定する場合であるが、第５図（ｂ）は被測定
物（２０）の断面が三角で高さと辺の長さの２次元の外
形測定も行う実施例を示している。

第５図（ｂ）で合成光（８゛）を直角プリズム（５）を
用いて合成光（８）と直交するよう被測定物（２０）に
投光し、直角プリズム（５゛）、スリット（１４’）を
通してセンサー（１６”）で受光する。

合成光（８）はスリット（１４）を通してセンサー（１
６）で受光する。このようにすれば合成光（８）で三角
の高さが、合成光（８゛）で辺の長さが測定でき、２次
元の外形が同時に測定可能である。

このようにして被゛測定物（２０）の断面の２次元の外
形測定をすることができる。

第６図のものは第５図（ｂ）における合成光（８）の出
射口（１１）の前にフィルター（１７）とスリット（１
３）を設け、入射口（１２）にフィルター（１７）とス
リット（１４）を設け、更に直角プリズム（５）で反射
した合成光（８”）にスリット（１３°）、フィルター
（１７’）を設けたものを示しているが、これも２次元
外形測定装置の光学ヘッド（１０）の構成を示している
ものである。光学ヘッド（１０）を２台用いて２次元外
形測定しても良いが、第６図のようにすれば１台の光学
ヘッドのレーザー光源−（１）、コリメートレンズ（２
）、ハーフプリズム（６）等の余分の部品の省略が可能
である。

第７図は２次元外形測定装置の合成光（８”）の投光角
度をミラー（６６）で調整し、自由な角度で被測定物（
２０）の外形測定をする実施例である。ミラー（６６）
で投光角度調整された合成光（８”）は被測定物（２０
）に投光され光軸を合わせたスリット（１４”）、セン
サー（１６’）に受光され測定が行われる。

なお、ミラー（６６）とスリット（１４’）、センサー
（１６”）が一体として、移動可能なものであれば、被
測定物が複雑な２次元形状をしたものでも、測定が可能
である。この場合、被測定物を回転させるような手段を
利用すれば、合成光（８）（８°）は固定したままの状
態でも、複雑な２次元形状の外形を測定可能である。

更に、ハーフプリズム等を適宜組合せれば、簡単な立体
形状の測定も可能である。すなわち、平行光を被測定物
に対して、合成光を平面的にあてるのではなく、例えば
底面と側面など選択して被測定物に合成光を立体的に照
射すれば、簡単な３次元測定も可能である。

以上のように本発明は、１次元の測定方法を利用して、
２次元において被測定物の外形を測定することを目的と
しているのである。

（発明の効果） 本発明に係る外形測定装置は、レーザーの平行光を被測
定物に照射し、その透過光をセンサーにて受光して、被
測定物の面積や外形を測定することができる。

すなわち、２次元及び３次元の外形測定装置を構成する
ことが容易であり、３次元の測定も立体形状が簡単なも
のであれば容易に測定が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）（ｂ）は外径測定装置の平面図と正面図、 第２図（ａ）（ｂ）は合成光の平面図と正面図、第２図
（Ｃ）は同図（ａ）のハーフプリズム付近の平面図、第
２図（ｄ）〜（ｆ）は各合成光の縦断面と光強度分布を
含む説明図、 第３図（ａ）（ｃ）はそれぞれ平行光と合成光を用いて
、外径を測定した場合の各光線の縦断面及び光強度分布
を含む説明図、第３図（ｂ）（ｄ）はそれぞれ同図（ａ
）（Ｃ）の検出信号のグラフ、 〔なお、第２図（ｅ）〜（ｆ）、第３図（ａ）（Ｃ）の
うち（ｉ）は平行光又は合成光の断面図、（ｉ：）及び
（ｉｉｉ）はそれぞれ長軸ビーム半径、短軸ビーム変形
の光強度分布図である。〕 第４図（ａ）（ｂ）は検出回路のブロック図と同図（ｃ
）は異常外径を有する被測定物についての説明図、同図
（ｄ）〜（ｆ）は検出の信号の説明図、 第５図（ａ）（ｂ）はそれぞれ外径測定装置の１次元測
定とそれを利用して２次元外形測定を示す説明図、 第６図（ａ）（ｂ）は２次元外形測定装置の平面図と側
面図、 第７図は被測定物が三角の２次元外形測定装置の説明図
である。 （１）・・・・・レーザー光源 （２）　　・・・・・コリメートレンズ（３）・・・・
・コリメートヘッド （４）・・・・・平行光 （５）・・・・・直角プリズム （６）・・・・・ハーフプリズム （７）・・・・・斜面 （８）・・・・・合成光 （９）・・・・・吸収体 （１０）・・・・・光学ヘッド ＜１１）　　・・・・・出射口 （１２）・・・・・入射口 （１３）・・・・・スリット （１４）・・・・・スリット （１５）・・・・・透過光 （１６）・・・・・センサー （１７）・　・・・・フィルター （１８）・・・・・微小欠陥 （１９） （２０） （２１） （２２） （２３） （２５） （２６） （２７） （２８） （２９） （３０） （３１） （３２） （３３） （３４） （３５） （３６） （３７） （３８） （３９） 大形欠陥 被測定物 光軸方向 合成方向 移動方向 スリット長 スリット幅 測定範囲 センサー 変化値 ＡＰＣ回路 出力電流 プリアンプ 電圧信号 指示計 電圧比較器 ボトムホルダー 積分器 フィルター 微分器 （４０）　・ （４１）・ （４１’）・ （４３）・ （４４）・ （４５）・ （４６）・ （４７）　　・ （４８）・ （４９）・ （５０）　　・ （５１）・ （５２）・ （５３）・ （５４）　　・ （５５）・ （６５）・ （６６）　　・ ・カウンター ・平行光 ・平行光 ・ビーム半径 ・最大強度 ・最大強度 ・ビーム間隔 ・ビーム中心 ・ビーム半径 ・電圧値 ・時間 ・低周波信号 ・高周波信号 ・最大外径 ・平均外径 ・プリズムペア ・加算器 ・ミラー ４３ （ｆｉ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 断面外形が一定な平行光束とされたレーザービームを高
   速走行する線状の被測定物に照射し、被測定物による遮
   光量を検出するに際し、上記被測定物の走行方向に直交
   する面内に、上記被測定物を複数の異なる方向から照射
   する複数の光学ヘッドを設けたことを特徴とする外形測
   定装置。