JPS6360321B2

JPS6360321B2 -

Info

Publication number: JPS6360321B2
Application number: JP19850882A
Authority: JP
Priority date: 1982-11-12
Filing date: 1982-11-12
Publication date: 1988-11-24
Also published as: JPS5988607A

Description

【発明の詳細な説明】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
定する光学式測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または明部の時
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図および第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２
４を高速走査し、その時被測定物２４によつて生
じる暗部また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。すなわち、平行走査光線ビーム２０の明暗
は、集光レンズ２２の集点位置にある受光素子２
６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３
０に送られる。このセグメント選択回路３０は、
受光素子２６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の走査方向寸法すなわち外径をデジタル表
示することになる。一方、前記回転ミラー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および
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１
６Ａ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。

この発明は上記問題点に鑑みてなされたもので
あつて、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または明部
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
記ビーム発生器から、直接的または間接的に前記
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
して、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およ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、測定誤差を
小さくするようにしたものである。

またこの発明は、前記光学式測定装置におい
て、前記入射光軸およびコリメータレンズの光軸
を、前記回転平面と直交する平面であつて、前記
回転中心軸を含む同一平面内に配置して、回転ミ
ラーの反射点の変動による測定誤差をさらに最小
限とするようにしたものである。

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または相当
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４図および第５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、前記ビーム発生器たるレーザ管
１０から、直接的または間接的に前記回転ミラー
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１
８Ａを、前記回転ミラー１６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したも
のである。

すなわち、第２図に示されるように、従来、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の光軸および固定ミラー１４か
ら入射光軸を、回転平面１６Ｃに対して相異なる
方向（第５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、また、コリメターレンズ１８は回転平面１６
Ｃの上側にそれぞれ配置されている。また前記光
線ビーム１２の回転平面１６Ｃと直交する平面で
あつて、前記回転中心軸１６Ｂを含む同一平面内
には、前記入射光軸およびコリメータレンズ１８
の光軸が、配置されている。

従つて、この実施例においては、６角形の回転
ミラー１６が回転することによつて、反射点１６
Ａは固定ミラー１４およ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
の変動による影響は、第５図に示されるように、
回転走査光線ビーム１７およ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。

すなわち第３図の従来の回転ミラー１６におい
て、反射点１６Ａは回転ミラー１６の回転と共に
移動するが、移動の方向成分は(1)コリメータレン
ズ１８の光軸方向、（第３図左右方向）及び(2)走
査方向（第３図上下方向）となる。

これに対して第４図、５図の実施例の場合は、
回転ミラー１６の回転による反射点１６Ａの移動
の方向成分は同様に(3)コリメータレンズ１８の光
軸方向（第５図左右方向）及び(4)平行走査光線ビ
ーム２０の走査方向と直角方向（第５図上下方
向）となる。

両者を比較すると、(1)と(3)は共通の誤差要因で
ある。しかし、(2)と(4)を比較すると、(2)は走査方
向の誤差（すなわち測定誤差）要因となるのに対
し、(4)は測定値には影響しない。よつて第４図、
５図の実施例の場合、第３図の従来例と比較して
測定誤差が少なくなる。

上記の場合、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、か
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。

ここで、回転平面１６Ｃと直交する面内に入射
光軸および光軸１８Ａを配置した場合は、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。すな
わち、交差角度が90度のとき誤差が最小で、第３
図に示されると同様の交差角度０度のとき誤差が
最大となる。従つて交差角度が０度よりも大きけ
れば90度より小さくても、従来と比較して測定誤
差を低減できる。

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およびコ
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。

【図面の簡単な説明】

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
置における回転ミラーとその入射光軸およびコリ
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５図は同正面図であ
る。１０……レーザ管（ビーム発生器）、１２……
レーザビーム、１６……回転ミラー、１６Ｂ……
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、１
８Ａ……光軸、２０……平行走査光線ビーム、２
４……被測定物、２６……受光素子。

Claims

【特許請求の範囲】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また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、前記ビーム発生
器から、直接的または間接的に前記回転ミラーへ
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。２前記入射光軸およびコリメータレンズの光軸
を、前記回転平面と直交する平面であつて、前記
回転中心軸を含む同一平面内に配置したことを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の光学式測定
装置。