JPS5932723B2 - 物体表面の欠点検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は物体表面の欠点検出装置に係り、特に光学系装
置により物体表面精度を測定し、物体表面の欠点を検出
するようにした物体表面の欠点検出装置に関するもので
ある。

一般に、光学系装置は被測定物体の表面の欠点、たとえ
ば表面に付着しているヨゴレ、傷、凹凸および心円度を
測定試験したり、ギヤーのような角度的な割出し精度の
測定など、多方面にわたつて利用されている。

光学系装置によつて物体表面の精度を測定試験するにあ
たつて特に重要な要件は、物体表面の状態を高精度に検
出したり測定するために物体表面上に極小な光線スポッ
トを形成することである。また、極小な光線スポットを
得るためには、測定光線が単一光線でしかもこの単一光
線により平行光束を得ることが必要である。従来、この
種の光学系装置を用いた物体表面の欠点検出装置として
は種々のものが提案されているが、いずれのものも上述
した要件を満たすことができず、検出データの面で信頼
性に欠けるものが多い。本発明は上記の点に鑑みてなさ
れたもので、その目的は検出操作が容易であり、高精度
な検出データが得られる高信頼性の物体表面の欠点検出
装置を提供することであつて、以下に本発明の一実施例
を添付図面を参照して説明する。図面において、１は光
源部であるレーザー光源であつて、このレーザー光源１
の前方には所定距離だけ離間した位置に、光線屈折部た
とえば第１の平面鏡２が、レーザー光源１の出力光線１
、の光路に対し所定角度θ０だけ傾斜させて設置されて
いる。

この場合、第１の平面鏡２の反射面はレーザー光源１の
出力光線１１に対してθ１＝４５０になるように設定さ
れている。３は中心部が第１の平面鏡２からの反射光線
１２の光路上に位置し、しかも光線１２に対して所定角
度θ２だけ傾斜した状態で設置された半透過鏡いわゆる
ハーフミラーであり、該半透過鏡３の一平面中心部には
第２の平面鏡４が設けられている。

この第２の平面鏡４としては反射率の良い一般の平面鏡
を取付けるか、もしくはコーティングされた反射鏡であ
つてもよい。半透過鏡３の一平面側には、第２の平面鏡
４による反射光線１３の光路と中心軸が一致するように
投光用凹面鏡たとえば底面部が開口した回転体パラボラ
鏡５が設置されている。

この投光用パラボラ鏡５の内側には、反射面が該パラボ
ラ鏡５の焦点ｆ１に位置し、光線１３に対して傾斜させ
た状態で走査鏡６が設置され、走査鏡６は走査用回転駆
動部７たとえばモータの回転軸８に取付けられており、
この走査鏡６としては平面鏡又はプリズムを用いること
ができる。半透過鏡３の他方の側には投光用パラボラ鏡
５と中心軸が一致するように凹面鏡たとえば受光用回転
体パラボラ鏡９が設置されており、この受光用パラボラ
鏡９の光軸１０上に被測定物体１１が置かれる。

また、受光用パラボラ鏡９からの反射光線が半透過鏡３
によつて反射させられる光束の光軸上には、集光レンズ
１２が設置されており、この集光レンズ１２の焦点Ｆ３
の近傍には受光器１３が設置されている。受光器１３は
光信号を電気信号に変換する光電変換部やその他の制御
回路部を有するものである。次に、上記実施例によつて
本検出装置の動作を説明する。

レーザー光源１からの光線１１は第１の平面鏡２に入射
されると、該第１の平面鏡２により直角方向に屈折反射
され、該反射光線１１２は半透過鏡３の中央部に設けら
れた第２の平面鏡４に入射して、さらに９０け屈折して
反射する。第２の平面鏡４からの反射光線１３は走査鏡
６に入射し、９０４屈折して投光用パラボラ鏡５の反射
面に向かつて反射する光線１４となる。この時、モータ
７により走査鏡６を矢印１５に示す如く回転させると、
光線１４は放射円状の軌跡Ｌ１を形成する。この放射円
状の光線１４群は投光用パラボラ鏡５により光軸１０に
対して平行方向に反射屈折させられ、光線１５群からな
るリング状の光束Ｌ２が形成される。光束Ｌ２は半透過
鏡３を透過した後、受光用パラボラ鏡９に入射してさら
に屈折し、光線１６群からなる光束Ｌ３がパラボラ鏡９
の焦点Ｆ２に向かつて集束する。この集束光内に被測定
物体１１が置かれていると、該被測定物体１１の外周面
が走査照射される。こ＼で被測定物体１１を矢印１６に
示す如く光軸１０に沿つて移動させれば、被測定物体１
１の外周部を走査することができる。この走査時に被測
定物体１１の外周面が無欠点であると、被測定物体１１
の外周面からは検出反射光線１７が光線１６と同じ光路
を通つて再び受光用パラボラ鏡９の反射面に入光し、検
出光束Ｌ５が得られる。検出光束Ｌ５は半透過鏡３によ
つて直角方向に屈折させられ、集光レンズ１２に入射す
る。集光レンズ１２は光束Ｌ５を集束して集束光Ｌ６を
形成し、焦点Ｆ３に集光する。この集光された光点は受
光器１３により検出され、たとえば光電変換器などによ
り電気信号に変換される。受光器１３の出力信号Ｐは表
示制御部１４に導びかれる。表示制御部１４としてオシ
ロスコープやその他の信号変換器等を使用すれば、被測
定物体１１の表面状態を表示したり、他の機器の制御信
号を得ることが可能である。一方、被測定物体１１の表
面に欠点が存在するとき、被測定物体１１からの反射光
線が散乱されたり吸収されて受光器１３に入射される光
量が少なくなるから、表示制御部１４が前記欠点を検出
表示したり、所望の制御信号を発生して検出できること
になる。なお、上記実施例において、レーザー光源１か
らの出力光線１１を直接半透過鏡３上の第２の平面鏡４
に入射できるように実施すれば、第１の平面鏡２を省略
することも可能である。以上説明したように、本検出装
置によれば、走査光線としてレーザー光線を使用したか
ら光走査するにあたつて散乱、吸収による光量の変化が
なく、高精度の光走査を遂行できる。

また、被測定物体１１の表面を走査検出する場合に走査
鏡６を回転させてリング状の光束を得るようにしたから
、操作は測定用試料を挿入するだけで済み、検出作業が
容易にして高精度の測定が可能になるし、かつ、走査用
光束発生部においてパラボラ鏡５を用いると共に、検出
光発生部においてもパラボラ鏡９を用いたので、光束を
平行に投光および受光でき、極小な光線スポツトが得ら
れて細部の欠点を高精度に検出できる等の利点があり、
特に円筒状の被測定物体の検出装置としては極めて有効
である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示す構成図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ レーザー光源部からの単一光線の光路に対して傾斜
   配置され中央部に前記単一光線を屈折させる全反射部を
   有する半透過鏡と、この半透過鏡の一方の面から所定間
   隔離間して設置され前記全反射部からの反射光線を直角
   方向に屈折させる走査鏡と、この走査鏡を回転させる回
   転駆動部と、前記半透過鏡の一方の面から所定間隔離間
   して設置され前記走査鏡の回転によりリング状の平行光
   束を発生させる投光用パラボラ鏡と、前記半透過鏡に対
   して前記投光用パラボラ鏡と光軸を同一にして反対側に
   設置された受光用パラボラ鏡と、この受光用パラボラ鏡
   を介して被測定物体の表面から反射される反射光束を集
   束させる集光レンズと、この集光レンズにより集光され
   た光を受光し所望の電気信号に変換する受光器とにより
   構成したことを特徴とする物体表面の欠点検出装置。