JPH09273910A - 光学式測定装置 - Google Patents

光学式測定装置

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JPH09273910A
JPH09273910A JP8083726A JP8372696A JPH09273910A JP H09273910 A JPH09273910 A JP H09273910A JP 8083726 A JP8083726 A JP 8083726A JP 8372696 A JP8372696 A JP 8372696A JP H09273910 A JPH09273910 A JP H09273910A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 テーブル上に載置された被測定物の姿勢を変
えることなく被測定物の異なる複数の面の測定が行える
光学式測定装置を提供する。 【解決手段】 光学系３の対物レンズ１２の外周にミラ
ー保持リング２１を回動自在に設け、このミラー保持リ
ング２１に光路折り曲げミラー２２の上端部を回動自在
に支持する。光路折り曲げミラー２２が光学系３の光軸
と平行な状態では、光学系３からの光は真下に向かい被
測定物の上面に照射される。光路折り曲げミラー２２を
上端部を支点として回動させ、光学系３の光軸に対して
４５度に傾斜させると、光学系３からの光は直角に曲げ
られ被測定物の側面に照射される。従って、被測定物の
姿勢を変えることなく、側面の形状などを測定できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、テーブル上に載置
された被測定物からの反射光または透過光を受光して、
被測定物の寸法や形状などを測定する光学式測定装置に
関する。詳しくは、テーブル上に載置された被測定物の
姿勢を変えることなく被測定物の異なる複数の面の測定
を行えるようにした光学式測定装置に関する。
【０００２】
【背景技術】従来、被測定物に光を照射し、その被測定
物からの反射光を受光して被測定物の寸法などを測定す
る光学式測定装置は、被測定物を載置するテーブルの上
方に光学系を配置し、この光学系から下方に向けて光を
照射する構造であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の光学式測定装置
の構造では、被測定物を載置するテーブルの上方に光学
系を配置し、この光学系から下方に向けて光を照射する
構造であったため、光学系の直下に位置する面しか測定
することができない。従って、テーブル上に載置された
被測定物の上面の測定に限定され、被測定物の側面を測
定しようとする場合には、被測定物を回転させるなどの
姿勢変更が必要であった。
【０００４】たとえば、図８に示すように、被測定物１
００の面１０１に加工された孔１０２1,１０２2 の直径
Ｄ1,Ｄ2 や間隔Ｌの測定と、被測定物１００の面１０１
と直角な面１０３に加工された溝１０４の幅Ｗの測定と
を行う場合、まず、被測定物１００の面１０１が上にな
るように被測定物１００をテーブル上にセットして孔１
０２1,１０２2 の直径Ｄ1,Ｄ2 や間隔Ｌの測定を行った
のち、被測定物１００を９０度回転させて面１０３が上
になるように被測定物１００をテーブル上にセットし、
この状態で溝１０４の幅Ｗの測定を行わなければならな
い。
【０００５】本発明の目的は、テーブル上に載置された
被測定物の姿勢を変えることなく被測定物の異なる複数
の面の測定が行える光学式測定装置を提供することにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の光学式測定装置
は、被測定物を載置するテーブルと、このテーブル上に
載置された被測定物からの反射光または透過光を受光す
る光学系とを有し、この光学系で得られた受光画像から
被測定物の寸法や形状などを測定する光学式測定装置に
おいて、前記被測定物からの反射光または透過光の光路
を曲げて前記光学系に入射させる光学素子を備えたこと
を特徴とする。
【０００７】このような構成によれば、テーブル上に載
置された被測定物からの反射光または透過光（自然光を
含む）は、光学素子によって光路が曲げられ光学系に入
射される。たとえば、テーブルの真上に光学系を配置し
た場合、被測定物の側面からの反射光を光学素子によっ
て曲げて光学系に入射させることができるから、テーブ
ル上に載置された被測定物の側面の寸法や形状などを測
定することができる。従って、テーブル上に載置された
被測定物の姿勢を変えることなく被測定物の異なる複数
の面の測定が行える。
【０００８】本発明の他の光学式測定装置は、被測定物
を載置するテーブルと、このテーブルの上方から下方に
向けて光を照射しその反射光を受光する光学系とを有
し、この光学系で得られた受光画像から被測定物の寸法
や形状などを測定する光学式測定装置において、前記光
学系からの光の光路を曲げて前記被測定物の側面に照射
するとともに、前記被測定物からの反射光を前記光学系
に入射させる光学素子を備えたことを特徴とする。
【０００９】このような構成によれば、光学系からテー
ブルに向かって照射された光は、光学素子によって光路
が曲げられ被測定物の側面に照射される。被測定物の側
面からの反射光は、光学素子によって光学系に入射され
るから、テーブル上に載置された被測定物の側面の寸法
や形状などを測定することができる。従って、テーブル
上に載置された被測定物の姿勢を変えることなく被測定
物の側面の測定が行える。
【００１０】以上の構成において、光学素子としては、
光路折り曲げミラーが望ましい。この場合、光路折り曲
げミラーは、上端部が前記光学系の下端部にその光学系
の光軸に対して直交する軸を支点として回動自在に支持
され、前記光学系の光軸と平行な位置から光学系の光軸
と交差しかつ光軸に対して傾斜した角度位置まで回動可
能に設けられていることが望ましい。
【００１１】このようにすれば、光路折り曲げミラーを
上端部を支点として回動させ、光学系の光軸と平行な位
置まで回動させれば、光路折り曲げミラーを光学系の光
軸から退避させることができるので通常の測定（上面測
定）が行え、また、光路折り曲げミラーを上端部を支点
として回動させ、光学系の光軸に対して交差した角度位
置まで傾斜させれば、側面測定に切り替えることができ
るので、測定面の切替えを簡単かつ迅速に行うことがで
きる。
【００１２】また、前記光路折り曲げミラーは、前記光
学系の光軸を中心として回転可能に設けられていること
が望ましい。このようにすれば、テーブル上に載置され
た被測定物の姿勢を変えることなく、被測定物の複数の
側面の寸法や形状も測定することができる。
【００１３】本発明の他の光学式測定装置は、被測定物
を載置するテーブルと、このテーブルの上方から下方に
向けて光を照射しその反射光を受光する光学系とを有
し、この光学系で得られた受光画像から被測定物の寸法
や形状などを測定する光学式測定装置において、前記光
学系の下端部にその光学系の光軸に対して直交する軸を
支点として回動自在に支持されかつ前記光学系の光軸を
中心として回転可能に設けられ、前記光学系からの光の
光路を曲げて前記被測定物の側面に照射するとともに、
前記被測定物からの反射光を前記光学系に入射させる光
路折り曲げミラーと、この光路折り曲げミラーの前記光
軸を中心とする回転角を検出するミラー回転角検出セン
サとを備えたことを特徴とする。
【００１４】このような構成によれば、光路折り曲げミ
ラーの光軸を中心とする回転角度を検出するミラー回転
角検出センサを備えているから、そのミラー回転角検出
センサで検出した光路折り曲げミラーの回転角に応じた
座標変換データをセットすることにより、被測定物の複
数の側面の寸法や形状も簡単に測定することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図を
参照しながら詳細に説明する。図１は本実施形態にかか
る光学式測定装置の測定機を示す斜視図である。同測定
機は、水平部１Ａおよび起立部１Ｂを有する本体１と、
この本体１の水平部１Ａ上に左右および前後方向（Ｘお
よびＹ軸方向）へ移動可能に設けられかつ上面に被測定
物１００を載置するテーブル２と、前記本体１の起立部
１Ｂに上下方向（Ｚ軸方向）へ昇降可能に設けられ下方
に向けて（テーブル２上に向けて）光を照射しその反射
光を受光する光学系３とから構成されている。
【００１６】図２は前記光学系３の斜視図、図３はその
一部を切欠いた側面図である。同光学系３は、ケース１
１と、このケース１１の下面側に取り付けられた対物レ
ンズ１２と、この対物レンズ１２の光軸上に沿って配置
されたビームスプリッタ１３、チューブレンズ１４およ
びＣＣＤカメラ１５と、照明装置１６とから構成されて
いる。照明装置１６は、光源（図示省略）と、この光源
からの光を前記ケース１１内に導入する光ファイバ１７
と、この光ファイバ１７によってケース１１内に導入さ
れた光を前記ビームスプリッタ１３へ反射するミラー１
８とから構成されている。
【００１７】前記対物レンズ１２の外周には、ミラー保
持リング２１が前記光軸を中心として回転可能に設けら
れている。ミラー保持リング２１の下面には、前記光学
系３からの光の光路を曲げて被測定物１００の側面に照
射するとともに、被測定物１００からの反射光を前記光
学系３に入射させる光学素子としての光路折り曲げミラ
ー２２が設けられているとともに、第１および第２のス
トッパ２３，２４が設けられている。光路折り曲げミラ
ー２２は、上端部が前記ミラー保持リング２１の下面に
光学系３の光軸に対して直交する軸を支点として回動自
在に支持され、前記第１のストッパ２３に当接した位置
（前記光学系３の光軸と平行な位置）から前記第２のス
トッパ２４に当接した位置（光学系３の光軸と交差しか
つ光軸に対して４５度で傾斜した角度位置）まで回動可
能に設けられている。
【００１８】図４は本実施形態にかかる光学式測定装置
の制御装置を示すブロック図である。同制御装置は、Ｃ
ＰＵ４１を備える。ＣＰＵ４１には、表示制御部４２を
介してＣＲＴ４３が、照明制御部４４を介して前記照明
装置１６が、フレームグラバ４５を介して前記ＣＣＤカ
メラ１５がそれぞれ接続されている。また、ミラー駆動
部４６、前記テーブル２のＸ軸方向の位置を検出するＸ
軸エンコーダ４７、前記テーブル２のＹ軸方向の位置を
検出するＹ軸エンコーダ４８、前記光学系３のＺ軸方向
の位置を検出するＹ軸エンコーダ４９、指令入力部５０
がそれそれ接続されている。
【００１９】前記ミラー駆動部４６には、前記光路折り
曲げミラー２２を上端部を支点として下端をはね上げる
ミラーはね上げモータ５１と、前記ミラー保持リング２
１を前記光軸を中心として回転させるミラー回転モータ
５２と、このミラー回転モータ５２によって回転される
ミラー保持リング２１の回転角を検出するミラー回転角
検出センサ５３とがそれぞれ接続されている。
【００２０】次に、本実施形態の作用を図５のフローチ
ャートを参照しながら説明する。たとえば、図８に示す
被測定物１００の測定を行う場合には、面１０１が上に
なるように被測定物１００をテーブル２上にセットした
のち、最初は通常の測定モードで面１０１に加工された
孔１０２1,１０２2 の直径Ｄ1,Ｄ2 や間隔Ｌの測定を行
い、次に、側面測定モードに切り換えたのち、面１０３
に加工された溝１０４の幅Ｗの測定を行う。
【００２１】通常の測定モードでは、光路折り曲げミラ
ー２２が第１のストッパ２３に当接した状態、つまり、
光学系３の光軸と平行となった状態にある。従って、照
明装置１６の光ファイバ１７から出た光は、ミラー１８
で反射され、ビームスプリッタ１３、対物レンズ１２を
通じて被測定物１００の上面に照射される。つまり、被
測定物１００の面１０１に照射される。被測定物１００
の上面１０１からの反射光は、対物レンズ１２、ビーム
スプリッタ１３、チューブレンズ１４を経てＣＣＤカメ
ラ１５で受光される。これにより、被測定物１００の上
面１０１の孔１０２1,１０２2 の直径Ｄ1,Ｄ2 や間隔Ｌ
を測定することができる。
【００２２】次に、側面測定モードに切り換える。これ
には、指令入力部５０から側面測定モードを指令する。
すると、ＣＰＵ４１は、図５のフローチャートに示す手
順で処理を実行する。まず、ステップ（以下、ＳＴと記
す）１において、ミラーはね上げモータ５１を駆動させ
て光路を曲げる。ミラーはね上げモータ５１が駆動され
ると、ミラー２２が図３の二点鎖線の位置から実線の位
置まで回動されるから、対物レンズ１２から出た光は、
ミラー２２で直角方向へ反射され（テーブル２の上面と
略平行な方向へ折り曲げられ）、被測定物１００の側面
に照射される。つまり、被測定物１００の面１０３に照
射される。
【００２３】次に、ＳＴ２において、ミラー回転角検出
センサ５３によってミラー２２の回転角を検出したの
ち、ＳＴ３へ進み座標変換データをセットする。ここで
は、ミラー２２の回転角に応じた座標変換データをセッ
トする。続いて、ＳＴ４において、測定作業を行う。こ
れには、被測定物１００の側面１０３からの反射光が、
ミラー２２、対物レンズ１２、ビームスプリッタ１３、
チューブレンズ１４を経てＣＣＤカメラ１５で受光され
るから、被測定物１００の側面１０３の溝１０４の幅Ｗ
を測定することができる。
【００２４】次に、ＳＴ５において、ミラー回転指令の
有無、つまり、指令入力部５０からミラー回転指令が入
力されたか否かをチェックする。ここで、ミラー回転指
令が有れば、ＳＴ２へ戻る。ミラー回転指令がなけれ
ば、ＳＴ７で側面測定モード終了かをチェックしたの
ち、ＳＴ４へ戻る。最後に、ＳＴ８において、ミラーは
ね上げモータ５１を駆動させて光路を元の状態に戻す。
【００２５】本実施形態によれば、光学系３の下端部
に、その光学系３からの光の光路を直角に曲げるととも
に、その方向からの反射光を光学系３に入射させる光路
折り曲げミラー２２を設けたので、光学系３からテーブ
ル２に向かって真下に照射された光をテーブル２の上面
と平行に反射して被測定物１００の側面１０３に照射さ
せることができ、また、被測定物１００の側面１０３か
らの反射光を直角に反射して光学系３に入射させること
ができるから、テーブル２上に載置された被測定物１０
０の姿勢を変えることなく、側面１０３の寸法や形状な
ども測定することができる。
【００２６】また、光路折り曲げミラー２２の上端部を
光学系３の下端部にその光学系３の光軸に対して直交す
る軸を支点として回動自在に支持したので、その上端を
支点として光路折り曲げミラー２２を回動させ、光学系
３の光軸と平行な位置まで回動させれば、光路折り曲げ
ミラー２２を光学系３の光軸から退避させることができ
るので通常の測定（上面測定）が行え、また、光路折り
曲げミラー２２を上端部を支点として回動させ、光学系
３の光軸に対して４５度の角度まで傾斜させれば、側面
測定モードに切り換えることができるので、測定面の切
替えを簡単かつ迅速に行うことができる。
【００２７】また、対物レンズ１２の外周にミラー保持
リング２２を光学系３の光軸を中心として回動自在に設
け、このミラー保持リング２２に光路折り曲げミラー２
２を設けたので、つまり、光路折り曲げミラー２２を光
学系３の光軸を中心として回動自在に設けたので、テー
ブル２上に載置された被測定物１００の姿勢を変えるこ
となく被測定物１００の複数の側面の測定を行うことが
できる。
【００２８】また、光路折り曲げミラー２２の回転角を
検出するミラー回転角検出センサ５３を備えているか
ら、そのミラー回転角検出センサ５３で検出した光路折
り曲げミラー２２の回転角に応じた座標変換データをセ
ットすることにより、被測定物１００の複数の側面の寸
法や形状も簡単に測定することができる。
【００２９】以上述べた実施形態では、光学系３の下端
部に光路折り曲げミラー２２を回動自在に支持したが、
テーブル２上に光路折り曲げミラー２２を固定するよう
にしてもよい。たとえば、図６に示すように、コネクタ
１１０のコネクタピン１１１の高さ寸法Ｈを測定しよう
とする場合、テーブル２の上面に置き台６１を介してコ
ネクタ１１０をセットするとともに、その測定面側（つ
まり、コネクタピン１１１側）に光路折り曲げミラー２
２を４５度の角度で固定するようにしてもよい。
【００３０】このようにした場合、まず、テーブル２の
Ｘ，Ｙ軸方向の移動によって、光学系３の真下に光路折
り曲げミラー２２を位置させる。すると、光学系３から
の光は、光路折り曲げミラー２２によってテーブル２の
上面と平行に曲げられ、コネクタ１１０のコネクタピン
１１１に照射されるから、その反射光を基にコネクタピ
ン１１１の高さ寸法Ｈを測定することができる。この場
合、図７に示すように、置き台６１の幅をコネクタピン
１１１の幅寸法に対応させるようにすれば、光路折り曲
げミラー２２によって曲げられた光が置き台６１によっ
て蹴られることもない。しかも、その上面や側面に反射
防止処理などを施しておけば、鮮明なエッジを得ること
ができる。
【００３１】また、上記実施形態で挙げた光路折り曲げ
ミラー２２に代えて、ハーフミラーやプリズムなどを用
いれば、上述した効果に加え、光路折り曲げミラー２２
を回動自在に構成しなくてもよいから、簡単に構成する
ことができる利点がある。また、上記実施形態では、光
学系３から下方へ向けて光を照射しその反射光を受光す
るようにしたが、光学系３から光を照射しなくてもよ
い。光学系３は、自然光による被測定物１００からの反
射光を単に受光するものでもよく、あるいは、被測定物
１００からの透過光を受光するものでもよい。
【００３２】
【発明の効果】本発明の光学式測定装置によれば、テー
ブル上に載置された被測定物の姿勢を変えることなく被
測定物の異なる複数の面の測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の測定機を示す斜視図であ
る。
【図２】同上実施形態における光学系を示す斜視図であ
る。
【図３】同上実施形態における光学系を示す側面図であ
る。
【図４】同上実施形態における制御装置を示すブロック
図である。
【図５】同上実施形態における側面測定モードのフロー
チャートである。
【図６】本発明の他の実施形態を示す図である。
【図７】同上他の実施形態における被測定物および置き
台を示す斜視図である。
【図８】被測定物の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
２ テーブル ３ 光学系 ２１ ミラー保持リング ２２ 光路折り曲げミラー（光学素子） １００ 被測定物 １０１ 面（上面） １０３ 面（側面） １１０ 被測定物

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被測定物を載置するテーブルと、このテ
    ーブル上に載置された被測定物からの反射光または透過
    光を受光する光学系とを有し、この光学系で得られた受
    光画像から被測定物の寸法や形状などを測定する光学式
    測定装置において、 前記被測定物からの反射光または透過光の光路を曲げて
    前記光学系に入射させる光学素子を備えたことを特徴と
    する光学式測定装置。
  2. 【請求項２】 被測定物を載置するテーブルと、このテ
    ーブルの上方から下方に向けて光を照射しその反射光を
    受光する光学系とを有し、この光学系で得られた受光画
    像から被測定物の寸法や形状などを測定する光学式測定
    装置において、 前記光学系からの光の光路を曲げて前記被測定物の側面
    に照射するとともに、前記被測定物からの反射光を前記
    光学系に入射させる光学素子を備えたことを特徴とする
    光学式測定装置。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載の光学式測定装置におい
    て、前記光学素子は、光路折り曲げミラーによって構成
    されていることを特徴とする光学式測定装置。
  4. 【請求項４】 請求項３に記載の光学式測定装置におい
    て、前記光路折り曲げミラーは、上端部が前記光学系の
    下端部にその光学系の光軸に対して直交する軸を支点と
    して回動自在に支持され、前記光学系の光軸と平行な位
    置から光学系の光軸と交差しかつ光軸に対して傾斜した
    角度位置まで回動可能に設けられていることを特徴とす
    る光学式測定装置。
  5. 【請求項５】 請求項３または請求項４に記載の光学式
    測定装置において、前記光路折り曲げミラーは、前記光
    学系の光軸を中心として回転可能に設けられていること
    を特徴とする光学式測定装置。
  6. 【請求項６】 被測定物を載置するテーブルと、このテ
    ーブルの上方から下方に向けて光を照射しその反射光を
    受光する光学系とを有し、この光学系で得られた受光画
    像から被測定物の寸法や形状などを測定する光学式測定
    装置において、 前記光学系の下端部にその光学系の光軸に対して直交す
    る軸を支点として回動自在に支持されかつ前記光学系の
    光軸を中心として回転可能に設けられ、前記光学系から
    の光の光路を曲げて前記被測定物の側面に照射するとと
    もに、前記被測定物からの反射光を前記光学系に入射さ
    せる光路折り曲げミラーと、 この光路折り曲げミラーの前記光軸を中心とする回転角
    を検出するミラー回転角検出センサとを備えたことを特
    徴とする光学式測定装置。
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