JPH06229714A - 光学式端部判別装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 旋光性を有する透明体の端部を判別できるよ
うにする。 【構成】 レーザ外径測定器は、光を測定物７に照射
し、測定物７の遮蔽により生じた光の明暗に基づいて測
定物７の端部を判別し外径を計測する装置である。この
装置は、投光部３と受光部４と偏光子１５とコントロー
ラ部２とを備えている。投光部３は、測定物７に向けて
偏光された光を出射する。受光部４は、測定物７を挟む
ように投光部３に対向して配置されている。偏光子１５
は、測定物７と投光部３との間に配置されている。コン
トローラ部２は、受光部３から出力された信号により端
部を判別する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、端部判別装置、特に、
光を測定対象に照射し、測定対象の遮蔽により生じた光
の明暗に基づいて測定対象の端部を判別する光学式端部
判別装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】測定対象としての物体の外径を精密に測
定する場合に光学式外径測定器（光学式端部判別装置の
一例）が用いられる。この種の光学式外径測定器は、一
般に、測定対象に向けて平行光（レーザ光）を出射する
投光部と、測定対象を挟むように投光部に対向して配置
された受光部と、受光部の出力を演算処理して外径を演
算するコントローラ部とを有している。

【０００３】この光学式外径測定器では、投光部からの
平行光を測定対象に照射する。そして、測定対象の遮蔽
により生じた光の明暗を受光部で受ける。コントローラ
部は、この明から暗へのエッジと暗から明へのエッジと
を端部として判別し、端部の間の走査時間をクロックパ
ルスにより計数して外径を得る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】測定対象が透明体の場
合には、投光部から出射された光が測定対象を透過して
しまうことがある。測定対象を透過した光を受光部が受
光すると、受光した光の暗部と明部との光量の差異が小
さくなり、エッジが明確にならず端部を正確に判別しに
くくなる。このため、前記従来の構成では透明体の外径
を計測するのは困難である。

【０００５】一方、この種の透明体には、旋光性（平面
偏光された光が透過すると偏光面を回転させる性質）を
有するものがある。この回転する角度（旋光角）の大き
さは、透明体の材質や透明体に入射する光の偏光面の角
度（偏光角）によって変化することが知られている。本
発明の目的は、旋光性を有する透明体の端部を判別でき
るようにすることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る光学式端部
判別装置は、光を測定対象に照射し、測定対象の遮蔽に
より生じた光の明暗に基づいて測定対象の端部を判別す
る装置である。この装置は、投光手段と受光手段と偏光
子と端部判別手段とを備えている。投光手段は、測定対
象に向けて偏光された光を出射するものである。受光手
段は、測定対象を挟むように投光手段に対向して配置さ
れている。偏光子は、測定対象と受光手段との間に配置
されている。端部判別手段は、受光手段から出力された
信号により端部を判別するものである。

【０００７】

【作用】本発明に係る端部判別装置では、投光手段から
偏光された光が測定対象に向けて出射される。出射され
た光は、測定対象が遮光体の場合には測定対象で遮蔽さ
れ、遮蔽されなかった光が偏光子を通過して受光手段で
受光される。このため遮蔽された部位と遮蔽されなかっ
た部位とで明部と暗部とが形成され、それにより端部判
別手段が端部を判別する。

【０００８】一方、測定対象が旋光性を有する透明体の
場合には、投光手段から発光された光は測定対象を透過
する。この透過した光の偏光角は投光手段から出射され
た光と旋光角分異なったものになる。そして偏光子は、
投光手段から出射された光と同じ偏光角の光だけを通過
させるので、測定対象を透過した光を遮断し得る。ここ
では、旋光性を有する透明体の場合には、偏光子が透過
光を遮断するので、受光手段が明部と暗部とを明確に検
出できるようになる。このため透明体であっても端部判
別手段が端部を判別できる。

【０００９】

【実施例】図１において、本発明の一実施例を採用した
レーザ外径測定器は、測定物の外径や厚さ、複数の測定
物の間隔等を、端部を判別することにより測定するもの
である。レーザ外径測定器は、測定部１と、測定部１で
得られた信号を処理して端部を判別して各種計測処理を
するためのコントローラ部２とを有している。

【００１０】測定部１は、所定の偏光角の平行光を出射
する投光部３と、投光部３に対向配置された受光部４
と、投光部３及び受光部４を対向配置して取り付けるた
めの測定部取付台５とを有している。投光部３と受光部
４との間には測定物７が配置され得る。投光部３と受光
部４とは接続コード６ａで接続されている。また受光部
４とコントローラ部２とは接続コード６ｂで接続されて
いる。

【００１１】投光部３は、図２に示すように、設定され
た偏光角に平面偏光された光を出射する半導体レーザ１
０と、半導体レーザ１０からの光を受ける走査用ポリゴ
ンミラー１１と、ポリゴンミラー１１からの光を反射す
る反射ミラー１２と、反射ミラー１２からの走査光を平
行光にするコリメータレンズ１３と、走査の同期を図る
ための受光素子１４とを有している。半導体レーザ１０
は、偏光角を変更できるように取り付け角度が調整でき
る。測定対象としての透明体の旋光角の大きさは、材質
及び入射する光の偏光角によって異なるため、９０°に
近い旋光角を得るために、材質に応じた偏光角の光を照
射する必要がある。半導体レーザ１０の偏光角を変更で
きるようにしたのはこのためである。

【００１２】受光部４は、半導体レーザから出射された
光と同じ偏光角の光を透過する偏光子１５と、平行光を
集光する集光レンズ１６と、集光された光を受光する受
光素子１７とを有している。偏光子１５は、半導体レー
ザ１０から出射された光と同じ偏光角の光だけを透過で
きるように回転位置が調整可能である。すなわちここで
は、測定物７が旋光性を有する透明体の場合に、測定物
７を透過した光が偏光子１５を透過できなくなるように
調整可能である。この結果、測定物７が透明体であって
も、測定物７を透過した光は暗部となり、明部と暗部と
による端部の判断が可能となる。

【００１３】受光素子１４には波形整形回路２１が接続
されている。波形整形回路２１は、受光素子１４の出力
を、走査開始タイミングで瞬時立ち上がる走査開始パル
スに整形する。受光素子１７にはエッジ検出部２０が接
続されている。エッジ検出部２０は、受光素子１７の出
力を２値化し、暗部から明部で立ち上がり、明部から暗
部で立ち下がる矩形パルスを生成し、さらに矩形パルス
のエッジ（端部）で瞬時立ち上がるエッジパルスを生成
する。波形整形回路２１及びエッジ検出部２０にはラッ
チ２２が接続されている。

【００１４】ラッチ２２にはカウンタ２４が接続されて
いる。カウンタ２４にはクロックパルス発生器２３が接
続されており、クロックパルス発生器２３で生成された
クロックパルスがカウンタ２４で計数される。そしてそ
の計数結果がラッチ２２でラッチされる。このラッチタ
イミングは、波形整形回路２１から出力された走査開始
パルスの入力タイミング及びエッジ検出部２０から出力
されたエッジパルスの入力タイミングであり、これらの
パルスが入力されると、ラッチ２２がカウンタ２４の計
数値をラッチする。

【００１５】ラッチ２２にはＣＰＵ２５が接続されてい
る。ＣＰＵ２５は、ラッチ２２から出力されたカウンタ
値により、各種の計測処理を行う。例えば、外径測定モ
ードの場合は、明から暗へのエッジと暗から明へのエッ
ジとのカウンタ値によりエッジ間の距離を求める。ＣＰ
Ｕ２５には、コントローラ部２の前面に配置されたデー
タ表示部８及びパネルキー部９と、ＲＡＭ・ＲＯＭ２６
と、他の装置に計測データをリレー出力するためのリレ
ー出力部２７と、ＲＳ２３２Ｃインターフェイスを含む
その他の入出力部とが接続されている。データ表示部８
は、７セグメントのＬＥＤ表示部と液晶表示部とを含ん
でいる。またパネルキー部９は、テンキー群と各種機能
の選択や切り換えを行うためのキー群を含んでいる。

【００１６】次に、上述の実施例の動作について説明す
る。半導体レーザ１０から所定の偏光角に設定されたレ
ーザ光がポリゴンミラー１１に出射されると、ポリゴン
ミラー１１の回転によりレーザ光が走査方向に振られ
る。ポリゴンミラー１１からのレーザ光は、反射ミラー
１２を介して受光素子１４及びコリメータレンズ１３に
入射する。受光素子１４がレーザ光を検出すると、その
受光信号を波形整形回路２１が波形整形し、走査開始パ
ルスが生成されてラッチ２２に取り込まれる。ラッチ２
２が走査開始パルスを取り込むと、カウンタ２４の計数
値をラッチしＣＰＵ２５に送る。

【００１７】一方、コリメータレンズ１３からの平行光
は、偏光子１５及び集光レンズ１６を介して受光素子１
７で受光される。ここで、測定物７が旋光性を有する透
明体の場合、図３及び図４に示すように、測定物７に照
射されなかった光Ｌ１は、半導体レーザ１０から出射さ
れたままの偏光角θの光である。また、測定物７に照射
され、そこを透過した光Ｌ２は、半導体レーザから出射
された光Ｌ１の偏光角θから旋光角α回転した偏光角θ
±αの平面偏光になる。ここで旋光角αは、測定物７の
材質や入射光の偏光角θにより定まる。ここでは、半導
体レーザ１０の回転方向の取り付け位置は、旋光角αが
９０°に近くなる偏光角θに調整されている。

【００１８】光Ｌ１，Ｌ２が偏光子１５に至ると、測定
物７を透過しなかった光Ｌ１は偏光子１５を通過し、偏
光角θ±αの透過光Ｌ２は偏光子１５を通過できない。
このため、受光素子１７は、測定物７の外径に応じた明
部と暗部との情報を得ることができる。受光素子１７で
光を受光すると、エッジ検出部２０が、受光信号のエッ
ジを検出し、エッジを検出する毎にエッジパルスをラッ
チ２２に出力する。ラッチ２２は、エッジ検出部２０か
ら出力されたエッジパルスを受け取ると、そのタイミン
グにおけるカウンタ２４の計数値をラッチしＣＰＵ２５
に送る。

【００１９】ＣＰＵ２５は、ラッチ２２から出力された
計数値により、測定物７の外径や測定物７の振れ等のデ
ータをモードに応じて演算する。演算されたデータは、
データ表示部８に表示されるとともに、リレー出力部２
７を介して他の装置に送られる。また他の入出力部に含
まれるＲＳ２３２Ｃインターフェイスによりパーソナル
コンピュータ等の他の機器に送ることも可能である。

【００２０】ここでは、旋光性を有する透明体の測定物
７を測定する場合に、偏光子１５により透過光が遮断さ
れるので、旋光性を有する透明体であっても端部の正確
な判別が可能になる。また、半導体レーザ１０の取り付
け角度を測定物７の材質により調整して偏光角を変更す
ることにより常に最適な旋光角αを得ることができる。
なお半導体レーザ１０の偏光角θを変更した場合には、
偏光子１５の回転位置もそれに応じて変更する必要があ
る。つまり偏光子１５は、半導体レーザ１０から出射さ
れた平面偏光を通過できる回転位置に変更しなければな
らない。

【００２１】〔他の実施例〕 （ａ） 前記実施例ではポリゴンミラー１１により走査
光を得たが、投光部は平行の走査光を発生できるような
ものであればどのようなものでもよい。 （ｂ） 偏光子１５に代えて、所定の平面偏光を透過で
きるようなものであればどのような構成でもよい。

【００２２】

【発明の効果】本発明に係る光学式端部判別装置では、
発光手段と受光手段との間に偏光子を設け、旋光性を有
する測定対象からの透過光を遮断し得るように構成した
ので、旋光性を有する透明体の端部の判別が可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を採用したレーザ外径測定器
の斜視図。

【図２】そのブロック構成図。

【図３】測定物の旋光性を説明する斜視図。

【図４】図３のIV−IV矢視図。

【符号の説明】

１ 測定部 ２ コントローラ部 ３ 投光部 ４ 受光部 １５ 偏光子 ２０ エッジ検出部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光を測定対象に照射し、前記測定対象の遮
   蔽により生じた光の明暗に基づいて前記測定対象の端部
   を判別する光学式端部判別装置であって、 前記測定対象に向けて偏光された光を出射する投光手段
   と、 前記測定対象を挟むように前記投光手段に対向して配置
   された受光手段と、 前記測定対象と前記受光手段との間に配置された偏光子
   と、 前記受光手段から出力された信号により前記端部を判別
   する端部判別手段と、を備えた光学式端部判別装置。