JPH0380242B2 - - Google Patents
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- JPH0380242B2 JPH0380242B2 JP59017971A JP1797184A JPH0380242B2 JP H0380242 B2 JPH0380242 B2 JP H0380242B2 JP 59017971 A JP59017971 A JP 59017971A JP 1797184 A JP1797184 A JP 1797184A JP H0380242 B2 JPH0380242 B2 JP H0380242B2
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- light beam
- rotating mirror
- optical axis
- polygonal rotating
- lens
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
この発明は光学式測定装置に係り、特に、平行
走査光線ビームを利用して被測定物の寸法等を測
定する光学式装定装置の改良に関する。 従来、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
装置があつた。 これは、例えば第１図及び第２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によつて回転走査光線ビーム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（Ｙ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、受光素子２
６の出力電圧から被測定物２４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、上記のような高速度走査型レー
ザ測長機における多角形回転ミラー１６は、その
回転中に、第３図に拡大して示されるように、反
射点１６Ａがコリメータレンズ１８の光軸１８Ａ
に対する走査方向の距離が周期的に変化するの
で、測定精度が変動してしまうという問題点があ
る。これに対しては、回転ミラー１６を１枚の平
面鏡とすることによつて反射点の距離の変動を防
止することができるが、このような１枚の平面鏡
では、被測定物をレーザビームによつて走査する
回数に限界があり、測定値の平均化精度を向上さ
せることができない。 従つて、上記のような測定装置においては、多
角形回転ミラーを利用することが必然的となつて
いる。 前記コリメータレンズ１８は、第４図に示され
るように、通常、入射された回転走査光線ビーム
１７とレンズ光軸とのなす角度がθのとき、該コ
リメータレンズ１８から射出する光線ビームは、
レンズ光軸からの距離ｙ＝fθ（ｆはレンズ焦点距
離）となる平行走査光線ビーム２０に変換する、
いわゆるfθレンズとされているが、このように、
出射した光線ビームがコリメータレンズ１８の光
軸と平行となるためには、多角形回転ミラー１６
によるレーザビーム１２の反射点が、コリメータ
レンズ１８の入側焦点F1の位置にあることが前
提となつている。 しかしながら、前述の如く、多角形回転ミラー
１６の反射面の、回転中心からの距離は周期的に
変動するために、コリメータレンズ１８の出側の
光線ビームは、レンズ光軸に対して周期的にその
角度がずれるようになる。このため、測定精度が
変動してしまうのである。 例えば、コリメータレンズの直径φ＝30mm、焦
点距離ｆ＝90mm、多角形回転ミラー１６の回転中
心から反射面までの法線距離Ｒ＝９mmとした場合
の、入射光軸上における反射点のずれΔ、レンズ
光軸に対する出射光線の傾き角度αとした場合、
測定誤差を0.5μｍ及び1μｍとしたときの測定可能
範囲は、次の第１表に示されるようになつた。 この表からも解るように、一定の許容測定誤差
の条件で、測定範囲が決まると、走査角度θが決
まる。被測定物の大きさはコリメータレンズの有
効径で決定され、ｙ＝fθはレンズ有効径よりも小
さくなるから、一定以上の測定範囲で、且つ走査
角度θが小さくなると、コリメータレンズの焦点
距離ｆを大きくしなければならないことになる。
コリメータレンズの焦点距離ｆが大きいというこ
とは、測定装置がかなり大型になつてしまうとい
う問題点が生じる。
走査光線ビームを利用して被測定物の寸法等を測
定する光学式装定装置の改良に関する。 従来、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
装置があつた。 これは、例えば第１図及び第２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によつて回転走査光線ビーム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（Ｙ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、受光素子２
６の出力電圧から被測定物２４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、上記のような高速度走査型レー
ザ測長機における多角形回転ミラー１６は、その
回転中に、第３図に拡大して示されるように、反
射点１６Ａがコリメータレンズ１８の光軸１８Ａ
に対する走査方向の距離が周期的に変化するの
で、測定精度が変動してしまうという問題点があ
る。これに対しては、回転ミラー１６を１枚の平
面鏡とすることによつて反射点の距離の変動を防
止することができるが、このような１枚の平面鏡
では、被測定物をレーザビームによつて走査する
回数に限界があり、測定値の平均化精度を向上さ
せることができない。 従つて、上記のような測定装置においては、多
角形回転ミラーを利用することが必然的となつて
いる。 前記コリメータレンズ１８は、第４図に示され
るように、通常、入射された回転走査光線ビーム
１７とレンズ光軸とのなす角度がθのとき、該コ
リメータレンズ１８から射出する光線ビームは、
レンズ光軸からの距離ｙ＝fθ（ｆはレンズ焦点距
離）となる平行走査光線ビーム２０に変換する、
いわゆるfθレンズとされているが、このように、
出射した光線ビームがコリメータレンズ１８の光
軸と平行となるためには、多角形回転ミラー１６
によるレーザビーム１２の反射点が、コリメータ
レンズ１８の入側焦点F1の位置にあることが前
提となつている。 しかしながら、前述の如く、多角形回転ミラー
１６の反射面の、回転中心からの距離は周期的に
変動するために、コリメータレンズ１８の出側の
光線ビームは、レンズ光軸に対して周期的にその
角度がずれるようになる。このため、測定精度が
変動してしまうのである。 例えば、コリメータレンズの直径φ＝30mm、焦
点距離ｆ＝90mm、多角形回転ミラー１６の回転中
心から反射面までの法線距離Ｒ＝９mmとした場合
の、入射光軸上における反射点のずれΔ、レンズ
光軸に対する出射光線の傾き角度αとした場合、
測定誤差を0.5μｍ及び1μｍとしたときの測定可能
範囲は、次の第１表に示されるようになつた。 この表からも解るように、一定の許容測定誤差
の条件で、測定範囲が決まると、走査角度θが決
まる。被測定物の大きさはコリメータレンズの有
効径で決定され、ｙ＝fθはレンズ有効径よりも小
さくなるから、一定以上の測定範囲で、且つ走査
角度θが小さくなると、コリメータレンズの焦点
距離ｆを大きくしなければならないことになる。
コリメータレンズの焦点距離ｆが大きいというこ
とは、測定装置がかなり大型になつてしまうとい
う問題点が生じる。
【表】
この発明は上記問題点に鑑みてなされたもので
あつて、多角形回転ミラーの反射点の相対変位に
よる測定誤差の影響を最小限に減少させるように
した光学式測定装置を提供することを目的とす
る。 この発明は、ビーム発生器からの入射光線ビー
ムを反射して回転走査光線ビームとする多角形回
転ミラー、該回転走査光線ビームを平行走査光線
ビームとするコリメータレンズ、を含む平行走査
光線ビーム発生装置と、被測定物を通過した前記
平行走査光線ビームの明暗を検出する受光素子と
を有し、平行走査光線ビーム発生装置と前記受光
素子の間に配置した被測定物によつて前記平行走
査光線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、
前記多角形回転ミラーの反射面に対する法線の、
前記入射光線ビームの光軸に対する回転角度を
θ／２、前記法線上における、前記反射面と多角
形回転ミラーの回転中心との距離をＲ、としたと
き、前記コリメータレンズを、該コリメータレン
ズの出側から前記多角形回転ミラー方向に、レン
ズ光軸と平行に入射した光線が、入側において、
レンズ光軸と、入側焦点からΔ＝Ｒ／cosθ/2−Ｒ
だけ出側にずれた位置で交差する球面収差を備え
たfθレンズとすると共に、前記ビーム発生器か
ら、直接的又は間接的に前記多角形回転ミラーへ
射出される光線ビームの入射光軸と、この光線ビ
ームの前記多角形回転ミラーによる反射回転走査
光線ビームを平行走査光線ビームとする前記コリ
メータレンズの光軸を、前記多角形回転ミラーの
回転中心軸と直交する回転平面に対して、相互に
対方向から等しい角度で交差するように配置し
て、多角形回転ミラーによる反射点の相対変位の
影響を、回転走査光線ビーム及び平行走査光線ビ
ームのその走査方向に対する直角方向の変動とし
てあらわれるようにし、これによつて、更に測定
誤差を小さくするようにしたものである。 従つて、この発明においては、多角形回転ミラ
ーの回転平面をコリメータレンズの光軸に対して
傾けることにより反射点の距離の変動を少なくす
ると共に、反射面のレンズ光軸方向の距離の変動
に基づくコリメータレンズへの入射光線ビームの
入射角の変動を、該コリメータレンズの球面収差
によつて吸収し、反射点の距離の変動に拘わら
ず、コリメータレンズからの出射光線が常にレン
ズ光軸と平行となるようにするものである。 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１図に
示される従来の光学式測定装置と同一又は相当部
分には第１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５図乃至第９図に示されるよ
うに、前記第１図に示されると同様の光学式測定
装置において、前記多角形回転ミラー１６の反射
面４６に対する法線４６Ａの、前記入射光線ビー
ム１２の光軸に対する回転角度をθ／２、前記法
線４６Ａ上における、前記反射面４６と多角形回
転ミラー１６の回転中心４８との距離をＲ、とし
たとき、前記コリメータレンズ１８を、該コリメ
ータレンズ１８の出側から前記多角形回転ミラー
１６方向に、レンズ光軸１８Ａと平行に入射した
光線が、入側において、レンズ光軸１８Ａと、入
側焦点F1からΔ＝Ｒ／cosθ/2−Ｒだけ出側にずれ
た位置で交差する球面収差を備えたfθレンズとし
たものである。 この実施例におけるコリメータレンズ１８は、
第７図に示されるように、多角形回転ミラー１６
側から、負、正、正の焦点距離を有する第１レン
ズ５１、第２レンズ５２及び第３レンズ５３の３
枚のレンズから構成されている。 このコリメータレンズ１８の走査角度はθ＝
9.5゜、全系焦点距離ｆ＝90mm、有効光束φ＝30mm
であり、前記第１乃至第３レンズの各々の焦点距
離は全系ｆの4.8±0.5、1.7±0.2、1.6±0.2倍とそ
れぞれされている。 又、これら３枚のレンズ５１乃至５３の曲率半
径、面間隔、屈折率は次の第２表の如くである。 この実施例の場合におけるコリメータレンズか
らの出射光線のfθ誤差及び平行度誤差は、第１０
図Ａ及びＢに示されるようになつた。
あつて、多角形回転ミラーの反射点の相対変位に
よる測定誤差の影響を最小限に減少させるように
した光学式測定装置を提供することを目的とす
る。 この発明は、ビーム発生器からの入射光線ビー
ムを反射して回転走査光線ビームとする多角形回
転ミラー、該回転走査光線ビームを平行走査光線
ビームとするコリメータレンズ、を含む平行走査
光線ビーム発生装置と、被測定物を通過した前記
平行走査光線ビームの明暗を検出する受光素子と
を有し、平行走査光線ビーム発生装置と前記受光
素子の間に配置した被測定物によつて前記平行走
査光線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、
前記多角形回転ミラーの反射面に対する法線の、
前記入射光線ビームの光軸に対する回転角度を
θ／２、前記法線上における、前記反射面と多角
形回転ミラーの回転中心との距離をＲ、としたと
き、前記コリメータレンズを、該コリメータレン
ズの出側から前記多角形回転ミラー方向に、レン
ズ光軸と平行に入射した光線が、入側において、
レンズ光軸と、入側焦点からΔ＝Ｒ／cosθ/2−Ｒ
だけ出側にずれた位置で交差する球面収差を備え
たfθレンズとすると共に、前記ビーム発生器か
ら、直接的又は間接的に前記多角形回転ミラーへ
射出される光線ビームの入射光軸と、この光線ビ
ームの前記多角形回転ミラーによる反射回転走査
光線ビームを平行走査光線ビームとする前記コリ
メータレンズの光軸を、前記多角形回転ミラーの
回転中心軸と直交する回転平面に対して、相互に
対方向から等しい角度で交差するように配置し
て、多角形回転ミラーによる反射点の相対変位の
影響を、回転走査光線ビーム及び平行走査光線ビ
ームのその走査方向に対する直角方向の変動とし
てあらわれるようにし、これによつて、更に測定
誤差を小さくするようにしたものである。 従つて、この発明においては、多角形回転ミラ
ーの回転平面をコリメータレンズの光軸に対して
傾けることにより反射点の距離の変動を少なくす
ると共に、反射面のレンズ光軸方向の距離の変動
に基づくコリメータレンズへの入射光線ビームの
入射角の変動を、該コリメータレンズの球面収差
によつて吸収し、反射点の距離の変動に拘わら
ず、コリメータレンズからの出射光線が常にレン
ズ光軸と平行となるようにするものである。 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１図に
示される従来の光学式測定装置と同一又は相当部
分には第１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５図乃至第９図に示されるよ
うに、前記第１図に示されると同様の光学式測定
装置において、前記多角形回転ミラー１６の反射
面４６に対する法線４６Ａの、前記入射光線ビー
ム１２の光軸に対する回転角度をθ／２、前記法
線４６Ａ上における、前記反射面４６と多角形回
転ミラー１６の回転中心４８との距離をＲ、とし
たとき、前記コリメータレンズ１８を、該コリメ
ータレンズ１８の出側から前記多角形回転ミラー
１６方向に、レンズ光軸１８Ａと平行に入射した
光線が、入側において、レンズ光軸１８Ａと、入
側焦点F1からΔ＝Ｒ／cosθ/2−Ｒだけ出側にずれ
た位置で交差する球面収差を備えたfθレンズとし
たものである。 この実施例におけるコリメータレンズ１８は、
第７図に示されるように、多角形回転ミラー１６
側から、負、正、正の焦点距離を有する第１レン
ズ５１、第２レンズ５２及び第３レンズ５３の３
枚のレンズから構成されている。 このコリメータレンズ１８の走査角度はθ＝
9.5゜、全系焦点距離ｆ＝90mm、有効光束φ＝30mm
であり、前記第１乃至第３レンズの各々の焦点距
離は全系ｆの4.8±0.5、1.7±0.2、1.6±0.2倍とそ
れぞれされている。 又、これら３枚のレンズ５１乃至５３の曲率半
径、面間隔、屈折率は次の第２表の如くである。 この実施例の場合におけるコリメータレンズか
らの出射光線のfθ誤差及び平行度誤差は、第１０
図Ａ及びＢに示されるようになつた。
【表】
なお、この実施例において、第８図及び第９図
に示されるように、前記ビーム発生器たるレーザ
管１０から、直接的又は間接的に前記多角形回転
ミラー１６へ射出される光線ビーム１２の入射光
軸と、この光線ビーム１２の前記多角形回転ミラ
ー１６による反射回転走査光線ビーム１７を平行
走査光線ビーム２０とする前記コリメータレンズ
１８の光軸１８Ａとは、前記多角形回転ミラー１
６の回転中心軸１６Ｂと直交する回転平面１６Ｃ
に対して、相互に反対方向から等しい角度で交差
するように配置されている。 即ち、第２図に示されるように、従来、多角形
回転ミラー１６の回転平面内に配置されていたコ
リメータレンズ１８の光軸及び固定ミラー１４か
ら入射光軸を、回転平面１６Ｃに対して相異なる
方向（第９図において上下）に配置したものであ
る。 この実施例においては、レーザ管１０から射出
されるレーザビーム１２を反射するための固定ミ
ラー１４は、図において回転平面１６Ｃの下側
に、又、コリメータレンズ１８を回転平面１６Ｃ
の上側にそれぞれ配置、且つ、前記入射光軸及び
コリメータレンズ１８の光軸とは、前記回転平面
１６Ｃと直交し、且つ、前記回転中心軸１６Ｂを
含む同一平面内に配置されている。 従つて、この実施例においては、多角形回転ミ
ラー１６が回転することによつて、反射点１６Ａ
は固定ミラー１４及びコリメータレンズ１８から
の距離が周期的に変動することになるが、その変
動にする影響は、第５図に示されるように、回転
走査光線ビーム１７及び平行走査光線ビーム２０
の走査方向に対する直角方向（図において上下方
向）に主としてあらわれるので、測定側誤差は大
幅に減少されることになる。 この場合、平行走査光線ビーム２０が上下方向
に変動したとしても、該測定物２４は、この変動
に対して直角方向に走査されて測定されるので、
上下方向の変動による影響はない。 なお上記実施例は、レーザビーム１２の多角形
回転ミラー１６への入射光軸と、コリメータレン
ズ１８の光軸１８Ａを、回転平面１６Ｃと直交
し、且つ、回転中心軸１６Ｂを含む平面内に配置
したものであるが、本発明はこれに限定されるも
のでなく、入射光軸とコリメータレンズ１８の光
軸とを含む平面図が回転平面１６Ｃに対して90度
よりも小さい角度（０度を除く）で交差する場合
も含むものである。 ただし、回転平面１６Ｃと直交する面内に入射
光軸及び光軸１８Ａを配置した場合は、多角形回
転ミラー１８の反射点１６Ａの相対変位による交
差の影響が最も大きく走査方向と直角方向にあら
われるので、この場合の測定誤差は最も小さい。 又、前記実施例におけるコリメータレンズ１８
は、第２表に示されるような仕様の３枚のレンズ
５１乃至５３によつて構成されているが、本発明
はこれに限定されるものでなく、コリメータレン
ズは、多角形回転ミラー１６の反射面のレンズ光
軸方向の変動を吸収できる球面収差を有するもの
であれば、その構成レンズ枚数、焦点距離等は任
意でよい。 本発明は上記のように構成したので、簡単な構
成で、多角形回転ミラーのビーム発生器及びコリ
メータレンズとの相対距離の変化の、測定誤差へ
の影響を大幅に減少させることがきるという優れ
た効果を有する。
に示されるように、前記ビーム発生器たるレーザ
管１０から、直接的又は間接的に前記多角形回転
ミラー１６へ射出される光線ビーム１２の入射光
軸と、この光線ビーム１２の前記多角形回転ミラ
ー１６による反射回転走査光線ビーム１７を平行
走査光線ビーム２０とする前記コリメータレンズ
１８の光軸１８Ａとは、前記多角形回転ミラー１
６の回転中心軸１６Ｂと直交する回転平面１６Ｃ
に対して、相互に反対方向から等しい角度で交差
するように配置されている。 即ち、第２図に示されるように、従来、多角形
回転ミラー１６の回転平面内に配置されていたコ
リメータレンズ１８の光軸及び固定ミラー１４か
ら入射光軸を、回転平面１６Ｃに対して相異なる
方向（第９図において上下）に配置したものであ
る。 この実施例においては、レーザ管１０から射出
されるレーザビーム１２を反射するための固定ミ
ラー１４は、図において回転平面１６Ｃの下側
に、又、コリメータレンズ１８を回転平面１６Ｃ
の上側にそれぞれ配置、且つ、前記入射光軸及び
コリメータレンズ１８の光軸とは、前記回転平面
１６Ｃと直交し、且つ、前記回転中心軸１６Ｂを
含む同一平面内に配置されている。 従つて、この実施例においては、多角形回転ミ
ラー１６が回転することによつて、反射点１６Ａ
は固定ミラー１４及びコリメータレンズ１８から
の距離が周期的に変動することになるが、その変
動にする影響は、第５図に示されるように、回転
走査光線ビーム１７及び平行走査光線ビーム２０
の走査方向に対する直角方向（図において上下方
向）に主としてあらわれるので、測定側誤差は大
幅に減少されることになる。 この場合、平行走査光線ビーム２０が上下方向
に変動したとしても、該測定物２４は、この変動
に対して直角方向に走査されて測定されるので、
上下方向の変動による影響はない。 なお上記実施例は、レーザビーム１２の多角形
回転ミラー１６への入射光軸と、コリメータレン
ズ１８の光軸１８Ａを、回転平面１６Ｃと直交
し、且つ、回転中心軸１６Ｂを含む平面内に配置
したものであるが、本発明はこれに限定されるも
のでなく、入射光軸とコリメータレンズ１８の光
軸とを含む平面図が回転平面１６Ｃに対して90度
よりも小さい角度（０度を除く）で交差する場合
も含むものである。 ただし、回転平面１６Ｃと直交する面内に入射
光軸及び光軸１８Ａを配置した場合は、多角形回
転ミラー１８の反射点１６Ａの相対変位による交
差の影響が最も大きく走査方向と直角方向にあら
われるので、この場合の測定誤差は最も小さい。 又、前記実施例におけるコリメータレンズ１８
は、第２表に示されるような仕様の３枚のレンズ
５１乃至５３によつて構成されているが、本発明
はこれに限定されるものでなく、コリメータレン
ズは、多角形回転ミラー１６の反射面のレンズ光
軸方向の変動を吸収できる球面収差を有するもの
であれば、その構成レンズ枚数、焦点距離等は任
意でよい。 本発明は上記のように構成したので、簡単な構
成で、多角形回転ミラーのビーム発生器及びコリ
メータレンズとの相対距離の変化の、測定誤差へ
の影響を大幅に減少させることがきるという優れ
た効果を有する。
第１図は従来の光学式測定装置を示すブロツク
図、第２図は同正面図、第３図は同光学式測定装
置における多角形回転ミラーとその入射光軸及び
コリメータレンズとの関係を拡大して示す平面
図、第４図は一般のfθレンズの作用を示す光路
図、第５図は多角形回転ミラーの反射面の変動と
の関係を示す光路図、第６図は同反射面の変動と
コリメータレンズの出射光線の傾き角度との関係
を示す光路図、第７図は本発明に係る光学式測定
装置の実施例におけるコリメータレンズ及びその
光路を示す側面図、第８図は本発明に係る光学式
測定装置の実施例の要部を拡大して示す平面図、
第９図は同正面図、第１０図は同実施例における
コリメータレンズからの出射光線のfθ誤差及び平
行度誤差を示す線図である。 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、１６
Ｂ……回転中心軸、１６Ｃ……回転平面、１７…
…回転走査光線ビーム、１８……コリメータレン
ズ、１８Ａ……光軸、２０……平行走査光線ビー
ム、２４……被測定物、２６……受光素子、４６
……反射面、４６Ａ……法線、４８……回転中
心。
図、第２図は同正面図、第３図は同光学式測定装
置における多角形回転ミラーとその入射光軸及び
コリメータレンズとの関係を拡大して示す平面
図、第４図は一般のfθレンズの作用を示す光路
図、第５図は多角形回転ミラーの反射面の変動と
の関係を示す光路図、第６図は同反射面の変動と
コリメータレンズの出射光線の傾き角度との関係
を示す光路図、第７図は本発明に係る光学式測定
装置の実施例におけるコリメータレンズ及びその
光路を示す側面図、第８図は本発明に係る光学式
測定装置の実施例の要部を拡大して示す平面図、
第９図は同正面図、第１０図は同実施例における
コリメータレンズからの出射光線のfθ誤差及び平
行度誤差を示す線図である。 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、１６
Ｂ……回転中心軸、１６Ｃ……回転平面、１７…
…回転走査光線ビーム、１８……コリメータレン
ズ、１８Ａ……光軸、２０……平行走査光線ビー
ム、２４……被測定物、２６……受光素子、４６
……反射面、４６Ａ……法線、４８……回転中
心。
Claims (1)
- １ ビーム発生器からの入射光線ビームを反射し
て回転走査光線ビームとする多角形回転ミラー、
該回転走査光線ビームを平行走査光線ビームとす
るコリメータレンズ、を含む平行走査光線ビーム
発生装置と、被測定物を通過した前記平行走査光
線ビームの明暗を検出する受光素子とを有し、平
行走査光線ビーム発生装置と前記受光素子の間に
配置した被測定物によつて前記平行走査光線ビー
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、前記多角形
回転ミラーの反射面に対する法線の、前記入射光
線ビームの光軸に対する回転角度をθ／２、前記
法線上における、前記反射面と多角形回転ミラー
の回転中心との距離をＲ、としたとき、前記コリ
メータレンズを、該コリメータレンズの出側から
前記多角形回転ミラー方向に、レンズ光軸と平行
に入射した光線が、入側において、レンズ光軸
と、入側焦点からΔ＝Ｒ／cosθ2−Ｒだけ出側に
ずれた位置で交差する球面収差を備えたfθレンズ
とすると共に、前記ピーム発生器から、直接的又
は間接的に前記多角形回転ミラーへ射出される光
線ビームの入射光軸と、この光線ビームの前記多
角形回転ミラーによる反射回転走査光線ビームを
平行走査光線ビームとする前記コリメータレンズ
の光軸を、前記多角形回転ミラーの回転中心軸と
直交する回転平面に対して、相互に反対方向から
等しい角度で交差するように配置したことを特徴
とする光学式測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1797184A JPS60162905A (ja) | 1984-02-03 | 1984-02-03 | 光学式測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1797184A JPS60162905A (ja) | 1984-02-03 | 1984-02-03 | 光学式測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60162905A JPS60162905A (ja) | 1985-08-24 |
| JPH0380242B2 true JPH0380242B2 (ja) | 1991-12-24 |
Family
ID=11958613
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1797184A Granted JPS60162905A (ja) | 1984-02-03 | 1984-02-03 | 光学式測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60162905A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5821711A (ja) * | 1981-07-31 | 1983-02-08 | Fujitsu Ltd | 光学装置 |
-
1984
- 1984-02-03 JP JP1797184A patent/JPS60162905A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60162905A (ja) | 1985-08-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |