JPH0516488Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、プリント基板のような薄板にあけ
られた孔の直径を光学的に測定して数値表示をす
る孔径測定装置に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、プリント基板にあけられた孔径の測定
は、ピンゲージを用いて行う、ホールゲージ
を用いて行う、投影器を用いて行う方法があ
る。

〔考案が解決しようとする問題点〕

のピンゲージを用いて行う方法は、外径が
0.01mm間隔で異なる複数のピンを準備し、このピ
ンを外径が小さいものより順次孔に入れ、その孔
にぴつたりと合うピンの外径をその孔の直径とす
るという方法である。この方法は、作業が煩雑で
あるうえ、孔にぴつたりと合うピンを見いだすま
で何本ものピンを孔に通すため、孔が摩耗し、実
際の孔径よりも大き目の孔径が呈示される傾向が
ある。のホールゲージを用いる方法は、第１図
に示すような構造のホールゲージを準備し、図示
のようにその測定子１をプリント基板２の孔３に
限度まで挿入し、ついでストツパー４がプリント
基板２の板面に当たるまで全体を押し下げ、その
状態でダイヤルゲージ５の目盛を読み取ることに
より孔径の測定を行うという方法である。この方
法は、孔径の小さな孔の測定の際に測定子１が折
損しやすく、また測定子１を孔３に垂直に差し込
まなければ測定誤差が生じるために測定者の熟練
を要し、さらに測定子１の摩耗により測定精度が
徐々に悪くなるという難点がある。の投影器を
用いる方法は、孔の像を拡大してスクリーンに投
影し、スクリーンにつけられた目盛を読み取ると
いう方法である。この方法は、目視により目盛を
読み取るため、読み取り誤差を生じ、しかも測定
に時間がかかるという欠点がある。

この考案は、このような事情に鑑みなされたも
ので操作が簡単で測定に熟練を要さず、しかも正
確に孔径を測定できる孔径測定装置の提供をその
目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、この考案の孔径測
定装置は、光源と、この光源の光を収束させる照
明用凸レンズと、直径の異なる複数の穴を有し上
記光源の光を複数の穴のうちの任意の穴を通して
絞つた状態で照明用凸レンズに到達させる絞り板
と、測定対象体を支受してその測定対象孔を上記
照明用凸レンズから出る収束光内に位置決めする
測定台と、上記測定対象孔を通過した照明用凸レ
ンズの光を再度収束する結像用凸レンズと、複数
のセンサ素子が列状に設けられている受光面で光
を受光し光を受けたセンサ素子からのみ信号を出
力させこれをセンサ出力とするイメージセンサ
と、上記結像用凸レンズから出た収束光を反射さ
せて上記イメージセンサの受光面に投光して光学
像を結像させる反射鏡と、この光学像がイメージ
センサのセンサ素子列を横切るように反射鏡を首
振り駆動する反射鏡駆動手段と、１サイクルの反
射鏡の首振り中で受光したセンサー素子数が最大
になつたときのイメージセンサのセンサ出力を選
択記憶し出力する信号回路と、この信号出力回路
の出力信号により孔径を表示する表示回路を備え
るという構成をとる。

〔作用〕 すなわち、この装置は、測定対象孔に光を照射
してその対象孔を通過した光をイメージセンサの
受光面に投影し、その大きさに応じたイメージセ
ンサの出力を数値に変換して測定対象孔の孔径を
表示するため、操作が極めて簡単であり、かつ測
定対象孔の孔径が測定の際に大きくなるようなこ
ともない。また孔径が自動的に表示されるため、
読み取り誤差が全く生じず、しかも測定台上に測
定対象体を置いてその測定対象孔に光を当てるだ
けで孔径が表示されるため測定に熟練を要するこ
ともない。

つぎに、この考案を実施例にもとづいて説明す
る。

第２図はこの考案の一実施例の構成図である。
図において、６は一定光度の光源、７は軸８中心
に回転しうる絞り板で、外周側にそれぞれ直径の
異なる複数の穴９を備えている。この絞り板７
は、光源６から投射される光を、複数の穴９のう
ちの任意の穴９を通して適宜の太さの光束に絞る
作用をする。１０は照明用レンズで、絞り板７の
穴９を通過した光を収束する。１１は測定台で、
中央部がくり抜き状に形成されており、その中央
部が光束の中心に位置するように固定されてい
る。１２は、測定対象孔１３を有するプリント基
板で、その孔１３が、測定台１１上に収束光１４
によつて形成される光スポツト１５中に入るよう
に測定台上に位置決めされる。１６は測定対象孔
１３を通過した光を再度収束する結像用レンズ、
１７は反射鏡、１８は反射鏡１７を固定する回転
台で、縦軸（隠れて見えない）中心に左右に首振
りしうるように構成されている。１９は回転台１
８を（１サイクル）／（１秒）で首振り駆動する
サーボモータ、２０はその駆動棒、２１はその駆
動棒２０と係合する係合片、２２はリニアイメー
ジセンサ（自己走査形撮像素子）で、その受光面
２２ａに第３図に示すように複数のホトダイオー
ド２３が25μ間隔で縦１列に設けられている。上
記反射鏡１７は、第２図に示すように結像用レン
ズ１６から出た収束光１４ａを屈折させてリニア
イメージセンサ２２の受光面２２ａに投影しそこ
に光学像（測定対象孔１３の像）24本を結像させ
る。この場合、反射鏡１７は、サーボモータ１９
の作用により左右に首振り運動するため、その円
形の投影光学像２４は、反射鏡１７の首振りにつ
れて、第４図ないし第６図に示すようにその円形
の一端部から円形の中央部（中心部）さらに円形
の他端部というように順次リニアイメージセンサ
２２のホトダイオード２３の列を横切るようにな
る。円形の投影光学像２４の一端部がダイオード
の列２３を横切る場合は、第４図に示すように光
を受けるダイオード２３の数（矢印で示す）が少
ないためリニアイメージセンサ２２からの出力は
小さく、中央部が横切る場合は第５図に示すよう
に光を受けるダイオード２３の数が最大になるた
めリニアイメージセンサ２２からの出力は最大に
なる。他端部がダイオードの列２３を横切る場合
（第６図参照）は再びリニアイメージセンサ２２
からの出力は小さくなる。そして、このように変
動するイメージセンサ２２の出力のうちの最大の
出力（この最大出力時には投影光学像２４の中心
線とダイオード列２３の中心線とが一致し投影光
学像２４の直径がダイオード列２３上に位置す
る）をもつて、測定対象孔１３の直径に対応する
出力とすることにより、測定対象孔１３の正確な
直径が得られるようになる。すなわち、この装置
は、測定に際して、測定対象孔１３の中心を、照
明用レンズ１０から出る収束光１４の中心すなわ
ち、光スポツト（第２図参照）１５の中心に正確
に位置決めして、円形の投影光学像２４の直径を
リニアイメージセンサ２２のホトダイオード列２
３の中心線に正確に位置決めすることが困難な実
情に鑑み、投影光学像２４を上記のように左右に
移動させ、リニアイメージセンサ２２の出力のう
ちの最大の出力をもつて測定対象孔１３の、直径
に対応する出力とするものであり、これがその特
徴である。このようにすることにより、測定時
に、測定対象孔１３の中心が光スポツト１５の中
心より左右に多少ずれていても、正確な直径値が
得られるようになるのである。なお、測定対象孔
１３の中心の上下方向のずれは、リニアイメージ
センサ２２のホトダイオード列２３が上下に伸び
ていることにより吸収され、影響は全く生じな
い。

この孔径測定装置の電気回路ブロツク図を第７
図に示す。図において、２５は電源、６は光源、
１０は照明用レンズ、１２はプリント基板、１３
は測定対象孔、１６は結像用レンズ、１７は反射
鏡、１９はサーボモータ、２６はサーボモータド
ライバー、２７は発振器、２８はスキヤン終了信
号伝送路、２９はタイミング回路、２２はリニア
イメージセンサ、３０はアンプ、３１はコンパレ
ータ、３２はオアゲート、３３はアンドゲート、
３４はシフトレジスタ、３５は計数回路、３６は
数表示回路である。

つぎに、第２図および第７図を参照してこの孔
径測定装置の動作説明を行う。すなわち、装置を
スイツチオンしてプリント基板１２の測定対象孔
１３を照明用レンズ１０から出る収束光１４内に
位置決めする。この場合、収束光１４の太さは、
絞り板７によつて適宜の太さに設定しうるため、
かりに測定対象孔１３が２個隣接していて、太さ
の大きな収束光１４では２個の測定対象孔１３の
全体をその光束内に収めてしまうような時（この
ような時には、２個分の投影光学像２４がリニア
イメージセンサ２２の受光面２２ａに投影されそ
れが１個分の直径として表示されてしまい誤表示
がなされる）には、絞り板７を操作して光源６か
らの光を直径の小さな穴９を通して収束光１４の
光束を小さくし、１個の測定対象孔１３のみを光
束内に位置決めすることがなされる。このような
測定対象孔１３の収束光１４内への位置決めによ
り、収束光１４が測定対象孔１３を通過し、結像
用レンズ１６、反射鏡１７を経てリニアイメージ
センサ２２の受光面２２ａ上に、測定対象孔１３
の光学像２４を結像する。この場合、オアゲート
３２、アンドゲート３３、シフトレジスタ３４
（第７図参照）の作用により、前回スキヤン時の
イメージセンサ２２の出力信号（シフトレジスタ
３４の出力信号）と今回スキヤン時のイメージセ
ンサ２２の出力信号のうちの出力の大きい（幅の
広い）方がシフトレジスタ３４に送られ、反射鏡
１７が首振り動作を終わつた時点ではシフトレジ
スタ３４にはイメージセンサ２２の出力信号のう
ちの最大値（最大幅）が記憶されている。首振り
動作が終わつた時点で、シフトレジスタ３４に記
憶されている信号は計数回路に送られ、数値処理
され数表示回路３６で表示（直径表示）される。
数表示回路３６は、表示数値を記憶する機能を持
つており、次回の首振り終了後の計数時までその
数値を表示し続ける。すなわち、首振り動作が終
わるごとに表示回路３６の数値は入れかわる。し
たがつて、第７図のＡ部におけるイメージセンサ
２２の出力信号（時系列信号）は、計数回路３５
の手前の部分Ｂでは、第９図のように途中から最
大値を示したままになる。なお、第８図および第
９図において破線で示す丸は投影光学像２４の輪
郭である。

なお、上記の実施例は、反射鏡１７を左右に首
振り駆動するようにしているが、首振り駆動の方
向は別に制限するものではない。また、イメージ
センサ２２としてはCCD（チヤージカツプルドデ
バイス）をセンサ素子として用いたものを使用し
てもよい。

〔考案の効果〕

この考案の孔径測定装置は、以上のように構成
されているため、測定台上に測定対象体を置いて
その測定対象孔を照明用レンズから出る収束光内
に位置決めするだけで、直径が自動的に数値表示
される。したがつて、操作が極めて容易であり、
かつ測定に熟練を要しない。そのうえ、数値表示
がなされるため読み取り誤差が全く生じない。ま
た、これまでのように測定対象孔に測定子を挿入
して測定するのではなく、光学的に測定するた
め、測定対象孔が測定時に拡大し、拡大した直径
が測定されるというような事態の発生も生じない
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の構成図、第２図はこの考案の
一実施例の構成図、第３図はそれに用いられてい
るリニアイメージセンサの拡大平面図、第４図、
第５図および第６図は動作説明図、第７図は第２
図の電気回路図、第８図はリニアイメージセンサ
の時系列出力信号図、第９図は計数回路に入力す
る信号の時系列信号図である。 ６……光源、７……絞り板、９……複数の穴、
１０……照明用レンズ、１１……測定台、１３…
…測定対象孔、１４……照明用レンズから出る収
束光、１６……結像用レンズ、１７……反射鏡、
２２……リニアイメージセンサ、２２ａ……リニ
アイメージセンサの受光面、２３……ホトダイオ
ード、２４……投影光学像、３５……計数回路、
３６……数表示回路。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 光源と、この光源の光を収束させる照明用凸
   レンズと、直径の異なる複数の穴を有し上記光
   源の光を複数の穴のうちの任意の穴を通して絞
   つた状態で照明用凸レンズに到達させる絞り板
   と、測定対象体を支受してその測定対象孔を上
   記照明用凸レンズから出る収束光内に位置決め
   する測定台と、上記測定対象孔を通過した照明
   用凸レンズの光を再度収束する結像用凸レンズ
   と、複数のセンサ素子が列状に設けられている
   受光面で光を受光し光を受けたセンサ素子から
   のみ信号を出力させこれをセンサ出力とするイ
   メージセンサと、上記結像用凸レンズから出た
   収束光を反射させて上記イメージセンサの受光
   面に投光し光学像を結像させる反射鏡と、この
   光学像がイメージセンサのセンサ素子列を横切
   るように反射鏡を首振り駆動する反射鏡駆動手
   段と、１サイクルの反射鏡の首振り中で受光し
   たセンサー素子数が最大になつたときのイメー
   ジセンサのセンサ出力を選択記憶し出力する信
   号回路と、この信号出力回路の出力信号により
   孔径を表示する表示回路を備えたことを特徴と
   する孔径測定装置。 (2) イメージセンサのセンサ素子が縦１列に配設
   されており、反射鏡が水平に首振り駆動するよ
   うに設定されている請求項(1)記載の孔径測定装
   置。 (3) イメージセンサのセンサ素子がホトダイオー
   ドである請求項(1)または(2)記載の孔径測定装
   置。