JPH074919A - 光学式測長装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 点状に集光されている案内マーキングスポッ
トを、例えばワーク10側を動かしてワーク10の被測定位
置Ｐに合わせると、観察部６で被測定位置Ｐが観察さ
れ、容易にワークの初期位置設定作業ができる秀れた光
学式測長装置を提供すること。 【構成】 投影部20，観察用光学系21並びに観察部６に
よりワーク10の被測定位置Ｐを光学的に捕らえ、ワーク
10を移動させて対向側の被測定位置Ｐ'を同様に光学的
に捕らえ、このワーク10の移動量をこの二カ所の被測定
位置Ｐ，Ｐ'間の距離として移動測定部22により測定す
る光学式測長装置において、観察用光学系21にこの光学
系21の光軸(１−２)を分岐する分岐手段５を設け、この
分岐手段５により分岐された一方の分岐光軸(１−３)に
観察部６を設け、他方の分岐光軸(１−２)に被測定位置
Ｐに観察用光学系21によりほぼ点状に集光する案内光源
24を着脱可能に装着してワーク10の光軸近傍にスポット
照射する案内光手段23を設けた光学式測長装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】ワークの一方側に配した投影部に
よりワークの被測定面に投影像を結像せしめ、他方側に
設けた観察部でその反射像を観察し、ワークを移動させ
て複数の被測定面を観察部で捕らえ、このワークの移動
距離を複数の被測定面間の距離として計測する光学式測
長装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光学方式の測長器として図５に示す工具
顕微鏡がある。

【０００３】対物レンズ４と、光軸を二つの方向(１−
２)と(１−３)に分岐する分岐手段５と、接眼鏡または
カメラによる観察部６と、落射照明用光源７より構成さ
れる。被測定物10（以後ワークと言う）の外形長(イ−
ロ)の長さを計る場合は、初め分岐光軸方向(３)に配し
た落射照明用光源７より分岐手段５と対物レンズ４を介
して照射される落射照明光８で照らされるワーク10表面
を、対物レンズ４を介して光軸方向(２)に配した観察部
６で見ながら、図示した観察光９で示すように、ワーク
10の一端面イを光軸(１−２)に一致さすようにワーク10
を設定する。

【０００４】次に移動テーブル11を移動して同様に観測
しながらワーク10の他の端面ロを光軸(１−２)に一致せ
しめる。その時の移動テーブル11の移動量（ワーク10の
移動量）を図示しないがリニアスケール等で計測し、そ
の移動量をもってワーク10の長さ（外形長イ−ロ）を計
っていた。

【０００５】光軸(１−２)を分岐する分岐手段５は、図
示したハーフミラーに限らずプリズムなども用いられて
いた。また、落射照明用光源７は、ワーク10表面を照射
させるために比較的広い範囲（観察部６の視野角以上の
範囲）を照射させるように対物レンズ４を介しての落射
照明用光源７の位置が設定されていた。またその光源も
白色光が選ばれ白熱電球や蛍光灯が選ばれていた。

【０００６】次に本案の基本構成となるもので、光軸
(１−２)方向にほぼ平行な外壁面間やワークにあいた穴
の内壁面間を測定する光学式測長装置を図６〜図８に基
づいて説明する。

【０００７】白熱電球とコンデンサレンズと緑色フィル
ターよりなる投影光源14と、図８に示す点線の直線パタ
ーンを有する投影パターン17（投影パターン形成部材1
3）と、投影レンズ12と、移動テーブル11と、対物レン
ズ４と、分岐手段５と、観察手段（観察部６）として分
岐した光軸位置に夫々接眼鏡装置15とカメラ装置（ＣＣ
Ｄ等）16とより構成されていた。

【０００８】その作用はいまワーク10をリングゲージと
しその内径を測定する例で説明する。

【０００９】投影光源14で照射され、投影パターン形成
部材13を通過して形成された投影パターン17は、投影レ
ンズ12でワーク10の内径壁面(ニ)に結像される。この結
像された像の投影反射光18は対物レンズ４と分岐手段５
とによりカメラ装置16と接眼鏡装置15により図７の観察
像19の如く観察できる。 いまワーク10の内径壁面(ニ)が光軸(１−２)に一致した
ときは明るさは半分になるが、投影反射光18によって図
７に示す如く画面中央に観察される。

【００１０】従って、観察像19を正しく中央に位置せし
める如く移動テーブル11を設定せしめた後（初期位置設
定を行った後）、対向する反対側のワーク10の内径壁面
(ハ)の観察像19が正しく中央に位置せしめる如く移動テ
ーブル11を移動せしめ、その移動テーブル11の移動量を
測定すると、この測定値自体がワーク10の内径壁面(ハ
−ニ)の長さ、即ち内径を測定したことになる。

【００１１】投影パターン形成部材13，投影レンズ12，
対物レンズ４，分岐手段５，接眼鏡装置15，カメラ装置
16よりなる光学系の相対位置を固定し、光軸(１−２)の
方向に移動することによってワーク10の壁面の高さ方向
（光軸１−２方向）の任意の内径（例えばハ−ニの他に
ト−チというように異なる位置の内径）を測定できる。

【００１２】また前述の壁面は反射像を観察するので、
光軸(１−２)とほぼ平行（±２゜以内位）な面が望まし
い。

【００１３】投影光源14は精度よく計測するために短波
長の緑色の光源としている。

【００１４】説明では内径をもって説明したが、同様な
操作作用によってワークの外形(イ−ロ)も測定すること
ができる。

【００１５】この様にしてなるのでワークの内外径を非
接触で壁面全体にわたり測定できるのみならず、他の測
定器では測定困難な１mm以下の小穴の内径も繰り返し精
度（標準偏差）０.２５μで正確に測定することができ
る。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】前述のような光学式測
長装置は、測定を始める場合、先ず初めに移動テーブル
上の光軸中心近傍にワークを設置する初期位置設定が必
要である。

【００１７】ワークの大きな穴の内径測定などのときは
対物レンズ真下の概略の位置に設置しカメラや接眼鏡
で、直接下からワークの穴を貫通してくる投影光や壁面
の反射光を観測しながら移動テーブルを移動させて容易
にこの初期位置設定作業ができる。

【００１８】しかしながら、例えば０.３φなどの小穴
の場合は、もしも光軸と小穴の距離が、その内径以上に
離れた位置に設置された場合、投影光が完全に遮断され
てしまうので、観察部の観測では影ばかりしか見られず
移動テーブルを左右どちらに動かして良いか分からず初
期位置設定作業が困難であった。

【００１９】よって小穴を光軸の中心に容易に設定でき
る方法が求められていた。更にその方法は観測方法とし
て接眼鏡専用のときも使用でき、更にカメラ専用のとき
も複雑な調整を必要とする接眼鏡を本体装置より取り外
すことなく使用できるものが求められていた。

【００２０】本発明は、このような課題を解決し、容易
にワークの初期位置設定作業ができる秀れた光学式測長
装置を提供することを目的としている。

【００２１】

【課題を解決するための手段】添付図面を参照して本発
明の要旨を説明する。

【００２２】ワーク10の位置を移動できるワーク配設部
11の一方側にワークの被測定位置Ｐに投影像を結像せし
める投影部20を配設し、この投影像を観察用光学系21を
介して観察する観察部６をワーク10を境にして投影部20
と反対側に設け、前記投影部20と観察部６により複数の
被測定位置Ｐ，Ｐ'間の長さを測定する光学的測長装置
において、ワーク10の被測定位置Ｐを光軸近傍に設置す
る時に観察視野より狭いスポット状の視認可能な案内光
25を観察用光学系21を介してワーク10に照射する案内光
手段23を設け、この案内光25を参照してワーク10の被測
定位置Ｐを観察用光軸の近傍に設置案内し得るように構
成したことを特徴とする光学式測長装置に係るものであ
る。

【００２３】また、前記観察用光学系21に複数の光軸に
分岐する分岐手段５を設け、その一つの光軸に着脱自在
に案内光源24を設けて前記案内光手段23を構成したこと
を特徴とする請求項１記載の光学式測長装置に係るもの
である。

【００２４】対物レンズ４と接眼レンズ31とで前記観察
用光学系21を構成した際、この接眼レンズ31の外側に脱
着可能に前記案内光源24を設け、対物レンズ４と接眼レ
ンズ31を介して案内光25をワーク10に照射する如く前記
案内手段23を構成したことを特徴とする請求項１及び請
求項２記載の光学式測長装置に係るものである。

【００２５】

【作用】案内光手段23より照射された案内光25は、観察
用光学系21によって観察部６で観察される位置にスポッ
ト状（ほぼ点状）に集光する。

【００２６】従って、この点状に集光されている案内マ
ーキングスポットを、例えばワーク10側を動かしてワー
ク10の被測定位置Ｐに合わせると、観察部６で被測定位
置Ｐが観察される（捕らえられる）。

【００２７】よって、ワーク10の初期位置設定の際、例
えば測定する口径が小さく観察部６から覗いていたので
は、影ばかり見えて左右前後どちらにワーク10を移動さ
せたら、観察部６の光軸位置にワーク10の被測定位置Ｐ
を位置せしめられるかわからず、被測定位置Ｐを観察部
６で捕らえられることが困難な場合、先ず目視で前記案
内光手段23による案内マーキングスポット位置を被測定
位置Ｐに合わさるように、或いは被測定位置Ｐ近傍に位
置するようにワーク10を移動し、それから観察部６でワ
ーク10の移動微調整を行う。

【００２８】また、請求項２記載の発明において、例え
ば実施例のように観察用光学系21にこの光学系21の光軸
(１−２)を分岐する分岐手段５を設け、この分岐手段５
により分岐された一方の分岐光軸(１−３)並びに他方の
分岐光軸(１−２)に夫々前記観察部６を設け、この一方
の分岐光軸(１−３)に設けた観察部６を第一の観察部６
Ａとし、この第一の観察部６Ａに接眼鏡装置15を設け、
他方の分岐光軸(１−２)に設けた観察部６を第二の観察
部６Ｂとし、この第二の観察部６Ｂにカメラ装置16を設
けて構成し、接眼鏡装置15を使用する場合は、他方の第
二の観察部６Ｂにカメラ装置16に代えて案内光源24を装
着して案内光手段23を構成する。

【００２９】逆にカメラ装置16を使用する場合は、第二
の観察部６Ｂにカメラ装置16を設け、他方の第一の観察
部６Ａの接眼鏡装置15に案内光源24を装着して案内光手
段23を構成する。

【００３０】いずれの場合も、案内光手段23の案内光源
24は分岐手段５により分岐した観察用光学系21の光軸方
向（１−２，１−３）に位置するため、第一の観察部６
Ａ若しくは第二の観察部６Ｂが観察用光学系21を介して
捕らえる位置にほぼ点状に集光して、案内マーキングス
ポットがワーク10に照射形成される。

【００３１】また、請求項３記載の発明においては、例
えばカメラ装置16を使用する場合、接眼鏡装置15を取り
外さず、接眼鏡装置15の接眼レンズ31を介して案内光25
が得られるように接眼レンズ31の外側に案内光源24を装
着して案内光手段23を構成する。

【００３２】従って、観察部６として使用する接眼鏡装
置15もカメラ装置16も複雑な取り付け調整作業なしにこ
の案内マーキングスポットされている位置を捕らえるこ
ととなる。

【００３３】

【実施例】請求項１記載の発明及び請求項２記載の発明
及び請求項３記載の発明に属する一実施例について図１
〜図４に基づいて説明する。

【００３４】図１に示すように本実施例の基本構成は従
来例と同様のため、詳細は省略するが、ワーク10に形成
される孔径の対向する内径壁面を被測定位置Ｐ，Ｐ'と
して測定するもので、ワーク配設部11は移動テーブルで
あって、この移動テーブル11上にワーク10を固定し、こ
の移動テーブル11を移動させることでワーク10を移動す
る構成としている。

【００３５】投影部20は投影光源14と，図８に示す投影
パターン17を被測定位置Ｐ，Ｐ'に結像する投影パター
ン形成部材13，投影レンズ12とから成る。

【００３６】ワーク10の移動量を測定する移動測定部22
は、ワーク配設部11の移動量を計測し表示する構成とし
ている。分岐手段５はビームスプリッターを使用し、観
察用光学系21は対物レンズ４により構成している。

【００３７】本実施例では、ワーク10に対して真上方向
を光軸(１−２)として、対物レンズ４を介してその上方
に分岐手段５を配し、光軸(１−２)を真上の光軸方向
(１−２)と、分岐した側方方向(１−３)とに分岐し、こ
の側方方向を一方の分岐光軸(1-3)とし、真上方向を他
方の分岐光軸(１−２)とし、この一方の光軸(１−３)を
第一の観察部６Ａとして接眼鏡装置15を設けた構成と
し、他方の光軸(１−２)を第二の観察部６Ｂとしカメラ
装置16を着脱自在に取り付け得るように構成している。

【００３８】以下に、更に詳述する。

【００３９】概略構成を図１に示すが、その実施例のう
ち接眼鏡専用の場合を図２に示し、カメラ専用の場合を
図３に示す。

【００４０】接眼鏡専用、即ち、第一の観察部６Ａに設
けた接眼鏡装置15を用いて計測する場合は、カメラ装置
16を取り付ける必要が無いので、カメラ側の光軸(１−
２)を用い、このカメラ装置16を装着し得る第二の観察
部６Ｂに案内光源24を装着して案内光手段23を構成し、
案内光25を照射する様に構成される。この場合カメラ取
付用のカメラ台28に嵌合するケース26に、案内光源24と
して発光素子を設け案内電源27にて駆動する。電源には
駆動のＯＮ／ＯＦＦをせしめるスイッチが設けられてい
る。

【００４１】対物レンズ４を介してワーク10表面でほぼ
点状に案内光25が集光する様に発光素子24はレンズ付き
のＬＥＤとし、更に明確に案内できる様に（投影部20に
よる投影光18の緑と異なる）赤色光を発するＬＥＤとし
ている。

【００４２】案内光25は実施例では０.５φに集光して
良好に視認できる赤色の案内マーキングスポットを作り
出している。

【００４３】次にオプション等でカメラ装置16を購入し
て、接眼鏡装置15を使用せずカメラ専用として使用する
場合を述べる。この場合、接眼鏡装置15が不要となるの
で、これを取り外しこの光軸(３)側から案内光25を作る
ようにしてもよいが、再び接眼鏡装置15を使用しようと
したときに、一旦外した接眼鏡装置15を取り付けた後
に、接眼鏡装置15の光軸と本体側の光軸を正確に一致さ
せる高度の技術を要する調整をしなければならない。従
って、接眼鏡装置15はこの場合でも取り外すわけには行
かないので、本実施例では図３に示すように、接眼鏡装
置15を取り付けたままで接眼レンズ31を介して案内光25
が得られるように接眼レンズ31の外側に発光素子24を装
着できるように構成している。

【００４４】即ち、第一の観察部６Ａは、接眼鏡装置15
の端部にアダプター30を設け、接眼鏡装置15にアダプタ
ー30を介してケース26を取り付け、このケース26に案内
光源24（発光素子）を着脱自在に取り付る構成とし、第
二の観察部６Ｂは、カメラ台28にカメラ装置16を着脱自
在に接続する構成としている。

【００４５】接眼鏡装置15は虚像を作るべく内部に接眼
レンズ31がある。従って、対物レンズ４と分岐手段５と
接眼レンズ31と発光素子24とで（接眼鏡専用時と同様
に）案内光25がほぼ点状に集光する様に、アダプター30
の光軸方向(３)の長さを設定している。

【００４６】この様にしてカメラ，接眼鏡，いずれの使
用時ともに容易に案内光25が図４のように得られるの
で、１mm以下の小穴の場合、目視により、案内光25（案
内マーキングスポット）と測定したい小穴とを一致する
様にワーク10を移動設置することで容易に対物レンズ４
の真下の光軸(１−２)の近傍に小穴を設定でき、従って
小穴を通して投影光18が観測できる様になり、直ちに移
動テーブル11（ワーク配設部11）による正確な位置合わ
せに入ることができる。

【００４７】また、接眼鏡側のアダプター30の高さを先
に定めた後にカメラ台28の高さを定め、案内光25を点状
集光せしめても良い。

【００４８】また、カメラ専用として接眼鏡装置15をそ
の後全く使用しない場合は、図示しないが、対物レンズ
４と発光素子24のみによって案内手段23を構成できる。
この場合の分岐手段５（ビームスプリッター）の中の光
学長を勘案してカメラ装置１６側に装着した案内光源２
４の光路長と同一になるようにアダプター30の長さを定
めケース26を付ければ良い。

【００４９】案内光25による案内マーキングスポット
は、目視により前述の位置合わせの為に必要であり、そ
れ以外の測定時には不要で、測定時はこの案内光25があ
るとワーク10よりの反射光をマスキングしてしまい計測
ができなくなる。従って、ワークの初期位置設定時のみ
スイッチによって案内光25は照射されるようにする。

【００５０】また、投影光源14と案内光源24の電源を共
通にすることもできる。

【００５１】両者の駆動出力関係は以下の如くすれば省
電力化できる。

【００５２】案内光作動時は、案内光出力＞投影光出力
（０を含む），投影光作動時は、案内光出力＜投影光出
力（０を含む）とする。

【００５３】

【発明の効果】本発明は上述のように構成したから、以
下の効果を発揮する。

【００５４】(1) ワークの測定初期位置設定時に、点状
に集光する案内光を参照しての目視により位置だしがで
きるため光軸位置に容易に設置でき、極めて容易に初期
位置設定作業ができる。

【００５５】(2) 特に１mm以下の小穴など、小さな被測
定箇所の初期位置設定では従来長時間要していたが、短
時間で簡単に設定できる。

【００５６】(3) 初期位置設定が容易になったので図４
に示す様な複数の小穴の開いたワークの測定も短時間で
可能となった。（図４に示すように近設した小穴や櫛状
の溝の場合は従来はどちらの小穴或いは溝が光軸に一致
しているか分からなかった） (4) 案内光を点状の案内マーキングスポットとしたの
で、１mm以下の小穴でも設定し易く例えば案内光を赤色
とすれば更にワーク表面で識別し易く設定作業がスムー
ズとなる。

【００５７】(5) 請求項２記載の発明においては、特に
カメラ，接眼鏡の両使用時共、適宜案内光源を切り換え
装着して使用することができる。

【００５８】(6) 請求項３記載の発明においては、接眼
鏡不使用時に接眼鏡を取り外すことなく接眼鏡側に案内
光手段を構成できるので、接眼鏡の取り付けに伴う厄介
な調整作業も不要となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の概略構成図である。

【図２】本実施例の接眼鏡専用時の概略構成図である。

【図３】本実施例のカメラ専用時の概略構成図である。

【図４】本実施例の初期位置設定時の使用状態を示す説
明斜視図である。

【図５】従来例の概略説明図である。

【図６】本実施例の基本構成となる従来例の概略構成図
である。

【図７】図６に示す従来例における観察部での反射像観
測説明図である。

【図８】図６に示す従来例における投影パターンを示す
説明図である。

【符号の説明】

４ 対物レンズ ５ 分岐手段 ６ 観察部 10 ワーク 11 ワーク配設部 20 投影部 21 観察用光学系 23 案内光手段 24 案内光源 25 案内光 31 接眼レンズ Ｐ，Ｐ' 被測定位置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークの位置を移動できるワーク配設部
   の一方側にワークの被測定位置に投影像を結像せしめる
   投影部を配設し、この投影像を観察用光学系を介して観
   察する観察部をワークを境にして投影部と反対側に設
   け、前記投影部と観察部により複数の被測定位置間の長
   さを測定する光学的測長装置において、ワークの被測定
   位置を光軸近傍に設置する時に観察視野より狭いスポッ
   ト状の視認可能な案内光を観察用光学系を介してワーク
   に照射する案内光手段を設け、この案内光を参照してワ
   ークの被測定位置を観察用光軸の近傍に設置案内し得る
   ように構成したことを特徴とする光学式測長装置。
2. 【請求項２】 前記観察用光学系に複数の光軸に分岐す
   る分岐手段を設け、その一つの光軸に着脱自在に案内光
   源を設けて前記案内光手段を構成したことを特徴とする
   請求項１記載の光学式測長装置。
3. 【請求項３】 対物レンズと接眼レンズとで前記観察用
   光学系を構成した際、この接眼レンズの外側に脱着可能
   に前記案内光源を設け、対物レンズと接眼レンズを介し
   て案内光をワークに照射する如く前記案内手段を構成し
   たことを特徴とする請求項１及び請求項２記載の光学式
   測長装置。