JPS638403B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、光学系を利用した寸法測定装置に関
する。

この種装置には、第１図に示すような光軸上の
点Ｐに位置する物体１を点P′位置に結像させる対
物レンズ２と、このレンズ２の点P′側の焦点位置
に設置された絞り３とから構成されるテレセント
リツク光学系が用いられている。この光学系によ
れば、物体１が点Ｐから点ｍに移動して結像点
P′の像１′がぼけた場合に、そのぼけ量の1/2を取
ることにより正しい寸法を求めることが可能とな
る。したがつて、点P′の像の走査信号出力が第２
図ａに示すような連続量であれば、その波高値
V_Pの1/2の点を比較回路で求めれば正しい寸法
（同図ｂ）を得ることができる。

ところで、第３図に示すように複数の光電素子
から成るアレイ形光電検出器３１，３２を用いて
被測定物体３３の両端位置を検出して被測定物体
３３の寸法ｌを測定する装置は、既に知られてい
る。すなわち、この装置は、各検出器３１，３２
のパルス出力信号（第４図ａ）を計数することに
より行なわれている。しかしながら、実際には、
被測定物体３３の発光エネルギのむら、パスライ
ンの変動あるいは光電変換素子の特性上から例え
ば第４図ｂに示すようなパルス出力信号が出力さ
れる。したがつて、比較レベルV_Lの値によつて
はカウントされるパルス数が大きく異なり誤差と
なる。この比較レベルV_Lを常に正しい値に設定
することは、上述の如き各素子の感度むら、入射
光量のむら等を適正に捕えることが不可能に近い
ので実現性は少ない。

また、各光電素子の出力の有無のみによつてそ
の寸法を判定する方法においては、各素子の形状
および検出器３１，３２内の素子のビツト数によ
りその分解能が制限される。この素子形状による
分解能の制限に対しては特開昭51−9864号に見ら
れるように、各素子を不飽和領域で使用し、個々
の出力をＡ−Ｄ変換して計数することにより各素
子の形状に影響されない測定方法がある。しか
し、この方法は像のぼけ、各光電素子の感度むら
あるいは各光電素子間の間隙についての配慮が成
されておらず、これら要因により測定誤差が生じ
る可能性がある。

本発明はこのような点に対処して成されたもの
で、一設定値レベルで光電変換素子群から出力さ
れるパルス出力信号を弁別し、その設定値を越え
た出力信号と、設定値以下の出力信号とを分離し
夫々に対応したデジタル量に変換し加算すること
により測定誤差の少ない適正な寸法値を測定する
ことができる寸法測定装置を提供するものであ
る。

以下、本発明の一実施例を第５図及び第６図を
参照して説明する。５０は、複数の光電変換素子
を直線上に並べて構成されたアレイ形光電検出器
５１を走査する駆動回路である。この検出器５１
は対物レンズ５２からの被測定物体５３の光学像
を受光し、前記駆動回路５０の走査信号により第
６図ａに示すようなパルス信号S₅₁を出力する。
この信号S₅₁の両端部Ａ，Ｂは被測定物体５３の
両端部の光学像で以下この部分をぼけ部分を称
す。このぼけ部分Ａ，Ｂを有する信号S₅₁は、増
幅器５４で増幅された後、サンプルホールド回路
５５に供給され、第６図ｂに示すような階段状の
信号S₅₂に変換される。すなわちこの信号S₅₂は、
前記パルスS₅₁のピーク値をホールドすることに
よりぼけ部分Ａ，Ｂで段階状の信号成分となる。

この信号S₅₂は、AGC回路５６及び２つの比較
回路５７，５８に供給されている。AGC回路５
６は、前記信号S₅₂を受けて前記駆動回路５０の
例えば走査周波数を調整し、各光電変換素子での
光エネルギ蓄積時間等を調整するものである。ま
た、一方の比較回路５７は、前記信号S₅₂と、設
定回路６０の設定値レベルS₅₃とを比較し、設定
値を越えた部分に相当する第６図ｃに示す矩形状
の信号S₅₄を出力するものである。この設定値レ
ベルS₅₃は、各光電変換素子の感度むら以上の高
さに設定する。言換えれば各素子の全面でぼけの
ない像を検出したときの出力ピーク値を各素子の
感度むらを考慮した上で弁別できる値に設定す
る。また、他方の比較回路５８は、前記信号S₅₂
と、時間関数発生回路６１の比較信号S₅₅とを比
較し、各光電変換素子の波高値に比例したパルス
幅の信号S₅₆を出力するものである。この比較信
号S₅₅は、光電変換素子の走査周期に一致した信
号である。

この一方の比較回路５７の出力信号S₅₄は、否
定回路６２を介してアンド回路６３の一入力端
へ、また他方の比較回路５８の出力信号S₅₆は、
前記アンド回路６３の他入力端に夫々供給されて
いる。すなわち、このアンド回路６３は、第６図
ｅで示す信号S₅₄′と同図ｄで示す信号S₅₆とのア
ンドを取り、同図ｆで示す信号S₅₇を出力する。
したがつて、この信号S₅₇は、前記信号S₅₁のぼけ
部分Ａ，Ｂに相当する信号となる。そして、この
信号S₅₇は、前記一方の比較回路５７の信号S₅₄と
ともにオア回路６４に供給されている。

すなわち、ぼけのない像を受光した光電変換素
子部分の信号を比較回路５７で、またぼけのある
像を受光した光電変換素子部分の信号を比較回路
５８及びアンド回路６３で夫々分離して取出す。
そして、この分離された信号S₅₄と信号S₅₇とをオ
ア回路６４に供給し、第６図ｇに示す合成信号
S₅₈を後続のアンド回路６５に供給している。

そして、このアンド回路６５で、その合成信号
に相当するカウントクロツク発生回路６６からの
単位あたりのパルスに変換してその信号S₆₀をカ
ウンタ６７で計数し、被測定物体３３の寸法を検
出する。

ところで前記合成信号S₅₈は、前記他方の比較
回路５８の出力信号S₅₆と同様となるが、次の理
由により敢えてこの出力信号S₅₆を使用せず、信
号S₅₄と信号S₅₇とを合成した出力を使用する。つ
まり、ぼけのない像を検知した各光電変換素子に
感度むらあるいは素子間にデツドスペース等があ
ると他方の比較回路５８の該当出力部分は、一方
の比較回路５７の信号S₅₄と同一とはならず、ぼ
け部分と同様パルス状の信号となる。したがつ
て、この信号をそのまま被測定物体３３の信号と
して、前記アンド回路６５で直接パルス信号に変
換すると、デツドスペース等の部分は被測定物体
３３像がないものとみなされ、必然的に誤差とな
る。これに対し、信号S₅₄を使用する本発明によ
れば、各光電変換素子の感度むらあるいは素子間
のデツドスペース等に影響されない信号を取り出
すことができる。また、本発明は第３図に示すよ
うに２つの検出器３１，３２を用いて被測定物体
３３の両端を夫々で検出する寸法測定装置におい
ても利用できる。さらに、被測定物体の幅を測定
するものに限ることなく太さ、長さ等の寸法測定
装置に利用できる。

本発明は、このようにして光電変換器からのパ
ルス信号出力を設定値レベルで弁別して分離して
夫々デイジタル量に変換するようにしたので、
夫々最適条件でデイジタル量に変換することがで
きしたがつて誤差のない正確な寸法を測定するこ
とができる。また、設定値を越えたパルス出力信
号を矩形状信号に、設定値以下のパルス出力信号
をその各素子の出力に応じた幅のパルス信号に
夫々変換した後、両信号を合成してデイジタル量
に変換するようにしたので、各素子の感度むらあ
るいは素子間のデツドスペース等の影響を受ける
ことのない正確な寸法測定を行なうことが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は光学的寸法測定の原理を説明
する為の概略図及び波形図、第３図及び第４図は
実際の寸法測定装置を説明する為の概略構成図、
及び波形図、第５図、第６図は本発明の一実施例
を説明する為の回路構成図及び波形図である。な
お、図中５１は光電検出器、５５はサンプルホー
ルド回路、５７，５８は比較回路、６０は設定回
路、６１は時間関数発生回路、６２は否定回路、
６３，６５はアンド回路、６４はオア回路、６６
はカウントクロツク発生回路、６７はカウンタで
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被測定物体を直線上に配置された複数の光電
   変換素子上に結像させ、これら素子を順々に走査
   して得られたパルス出力により前記被測定物体の
   寸法を測定する装置において、前記素子のパルス
   出力を設定値レベルで弁別して分離し、その設定
   値レベルを越えた前記パルス出力を連続した矩形
   波信号とするとともに全ての前記パルス出力を
   夫々その波高値に応じたパルス幅信号とし、その
   パルス幅信号から前記矩形波信号分を減算して、
   設定値レベルを越えたパルス出力と越えないパル
   ス出力とを矩形波信号とパルス幅信号とに一旦分
   離した後、両信号を合成し、この合成信号をデイ
   ジタル量に変換しそのデイジタル量を加算するこ
   とにより被測定物体の寸法を測定することを特徴
   とする寸法測定装置。