(57)【要約】【課題】簡易な構成でありながら、有効測定範囲を認識可能で高精度な測定を実現できる光学式寸法測定装置を提供する。【解決手段】レーザビームを出力する発光部１０と、レーザビームによりワークＸが配置される測定領域を走査する走査部２０と、測定領域を通過したレーザビームを受光する受光部３０と、受光部３０で得られた走査方向の明暗パターン（受光信号）からワークＸの寸法を算出する寸法算出プログラム５１２と、を備えた光学式寸法測定装置１００において、レーザビームの走査中における点灯区間及び消灯区間をユーザ操作により設定するためのキーボード４８と、設定された点灯区間及び消灯区間におけるレーザビームの点灯制御を行う点灯制御プログラム５１１と、を備え、寸法算出プログラム５１２は、点灯区間を測定領域中の有効測定範囲とし、有効測定範囲における受光信号からワークＸの寸法を算出する。【選択図】図２
2011106817.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビームを出力する発光手段と、
前記発光手段から出力されたレーザビームにより測定対象物が配置される測定領域を走査する走査手段と、
前記測定領域を通過したレーザビームを受光する受光手段と、
前記受光手段で得られた走査方向の明暗パターンから測定対象物の寸法を算出する寸法算出手段と、
を備えた光学式寸法測定装置において、
レーザビームの走査中における点灯区間及び消灯区間をユーザ操作により設定するための設定手段と、
前記設定手段により設定された前記点灯区間及び前記消灯区間におけるレーザビームの点灯制御を行う点灯制御手段と、を備え、
前記寸法算出手段は、
前記点灯区間を前記測定領域中の有効測定範囲とし、前記有効測定範囲における前記明暗パターンから測定対象物の寸法を算出することを特徴とする光学式寸法測定装置。
【請求項２】
前記寸法算出手段は、前記測定領域中に前記点灯区間が複数存在する場合、前記点灯区間の各々を有効測定範囲とし、前記有効測定範囲毎に測定対象物の寸法を算出することを特徴とする請求項１記載の光学式寸法測定装置。
【請求項３】
前記寸法算出手段は、前記有効測定範囲における前記明暗パターンのうち、最初の立ち下がりエッジ及び最後の立ち上がりエッジを検出して測定対象物の寸法を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学式寸法測定装置。
【請求項４】
レーザビームによる走査の開始又は終了を検出してタイミング基準信号を出力する検出手段を備え、
前記検出手段が前記タイミング基準信号を出力した直後は、前記消灯区間として設定されることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の光学式寸法測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学式寸法測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザビームを平行に走査して測定対象物（ワーク）に照射し、当該ワークの後方にて検出した走査方向の明暗パターン（スキャン信号）からワークの寸法を測定する走査型の光学式寸法測定装置が知られている。
この光学式寸法測定装置による測定において、測定領域の端部では、レーザビームを出力する発光部側の発光部窓のエッジ部にレーザビームがあたることにより、スキャン信号の傾きが緩やかになり、ノイズの影響を受けやすくなり、それを原因とする誤動作を防ぐため、基準エッジと称される測定治具を使用して高精度化を図っていた。
また、基準エッジを使用することなく高精度化を実現する方法として、受光部で検出した走査方向のスキャン信号から、測定領域の端部のスキャン信号を除外する信号処理（データ処理）を行って、ワークの寸法を測定する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この方法では、スキャン信号の中から、予め判明しているレーザビームのビーム径に相当する部分を除外することで、一定範囲を有効測定範囲とし、この範囲のスキャン信号だけを用いてワークの寸法を算出している。
さらに、測定範囲内のワーク位置を表示させる表示素子を設けた構成も提案されている（例えば、特許文献２、３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実用新案登録第２５４３４８５号公報
【特許文献２】特公昭６２−８１２４号公報
【特許文献３】特公平６−７０５６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、基準エッジを使用する方法では、測定の際、基準エッジを用意する必要があるため、煩雑であるという問題があった。
また、上記測定領域の端部のスキャン信号を除外する方法は、データ処理にて行われ、レーザビームは出力し続けられるものであるので、レーザビームは測定領域の端部においても目視可能である。このため、レーザビームの走査範囲中、何処から何処までの範囲がワークの寸法を測定する際に実際に用いられる有効測定範囲であるか、測定者が測定に際して認識できないものであった。従って、ワークの設置位置の調整など、実際の使用に際して不便なものであった。
さらに、この有効測定範囲は一義的に決定されるものであって、測定者が任意に設定することはできないため、例えば、有効測定範囲内にワークの他に測定上必要な別の部材等を設置しなければならない場合には、精度よく測定を行うことはできなかった。
また、測定範囲内のワーク位置を表示させる表示素子を設ける方法では、新たに表示素子や表示素子駆動手段等の部品を追加する必要があり、装置の構成が複雑化してしまうという問題があった。
【０００５】
本発明の課題は、簡易な構成でありながら、有効測定範囲を認識可能で高精度な測定を実現できる光学式寸法測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
レーザビームを出力する発光手段と、
前記発光手段から出力されたレーザビームにより測定対象物が配置される測定領域を走査する走査手段と、
前記測定領域を通過したレーザビームを受光する受光手段と、
前記受光手段で得られた走査方向の明暗パターンから測定対象物の寸法を算出する寸法算出手段と、
を備えた光学式寸法測定装置において、
レーザビームの走査中における点灯区間及び消灯区間をユーザ操作により設定するための設定手段と、
前記設定手段により設定された前記点灯区間及び前記消灯区間におけるレーザビームの点灯制御を行う点灯制御手段と、を備え、
前記寸法算出手段は、
前記点灯区間を前記測定領域中の有効測定範囲とし、前記有効測定範囲における前記明暗パターンから測定対象物の寸法を算出することを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１記載の光学式寸法測定装置において、
前記寸法算出手段は、前記測定領域中に前記点灯区間が複数存在する場合、前記点灯区間の各々を有効測定範囲とし、前記有効測定範囲毎に測定対象物の寸法を算出することを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の光学式寸法測定装置において、
前記寸法算出手段は、前記有効測定範囲における前記明暗パターンのうち、最初の立ち下がりエッジ及び最後の立ち上がりエッジを検出して測定対象物の寸法を算出することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の光学式寸法測定装置において、
レーザビームによる走査の開始又は終了を検出してタイミング基準信号を出力する検出手段を備え、
前記検出手段が前記タイミング基準信号を出力した直後は、前記消灯区間として設定されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ユーザは点灯区間を目視することで、有効測定範囲を認識できることとなる。また、ユーザは、任意で有効測定範囲を設定できることとなる。また、点灯区間が有効測定範囲であるので、別部材を設けなくても有効測定範囲を認識できることとなる。
従って、簡易な構成でありながら、有効測定範囲を認識可能で高精度な測定を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明における光学式寸法測定装置を示す模式図である。
【図２】第１実施形態の光学式寸法測定装置の制御構成を示すブロック図である。
【図３】図２の光学式寸法測定装置により得られる測定波形を例示したグラフである。
【図４】第１実施形態の光学式寸法測定装置によって実行されるレーザビームの点灯制御処理を示すフローチャートである。
【図５】第２実施形態の光学式寸法測定装置の制御構成を示すブロック図である。
【図６】図５の光学式寸法測定装置におけるゲート回路及びカウンタの要部構成図である。
【図７】図５の光学式寸法測定装置により得られる測定波形を例示したグラフである。
【図８】第２実施形態の光学式寸法測定装置によって実行されるレーザビームの点灯制御処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明に係る光学式寸法測定装置について、詳細に説明する。
【００１３】
［第１実施形態］
光学式寸法測定装置１００は、レーザビームを一次元走査して測定対象物（ワーク）の寸法を測定するレーザ・スキャン・マイクロメータ（ＬＳＭ）であり、例えば、電子部品や機械部品の寸法測定、金属丸棒や光ファイバーの外径測定などに利用される。
【００１４】
図１、２に示すように、光学式寸法測定装置１００は、レーザビームを出力する発光部１０と、ワークＸが配置された測定領域に対し走査ビームを照射する走査部２０と、測定領域を通過した走査ビームを受光してこれに対応した受光信号を送出する受光部３０と、この受光信号に基づいてワークＸの寸法の測定を行う演算部４０と、を備えている。
【００１５】
発光部１０は、発光手段として、レーザ光源１１、レーザ出力調整回路１２、等を備えて構成されている。
【００１６】
レーザ光源１１は、例えば半導体レーザ素子等により構成され、波長が例えば６５０ｎｍで、断面形状がほぼ円形もしくは楕円形の光束（レーザビーム）を射出するようになっている。このレーザ光源１１は、レーザ出力調整回路１２によって制御され、高速で（例えば数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚで）オンオフされるようになっている。
【００１７】
走査部２０は、反射ミラー２１、ポリゴンミラー２２、モータ２３、モータ駆動回路２４、Ｆ−θレンズ２５、同期用受光素子２６、等を備えて構成されている。走査部２０は、走査手段として、発光部１０から出力されたレーザビームによりワークＸが配置される測定領域を走査する。
【００１８】
反射ミラー２１は、レーザ光源１１から射出された光束を反射させてポリゴンミラー２２に入射させる。
【００１９】
ポリゴンミラー２２は、これと同軸に配置されたモータ２３により回転し、反射ミラー２１を介して入射された光束を回転走査ビームに変換してＦ−θレンズ２５に入射させる。
具体的に、ポリゴンミラー２２は、多角柱（図２では８角柱）の各側面がそれぞれ反射面を構成する回転多面鏡であり、モータ２３によって例えば５０００〜２００００回転／分の速度で回転駆動されるようになっている。ポリゴンミラー２２は、その回転によって反射面に入射する光束の反射角度を変化させ、これにより光束を主走査方向（スキャン方向）に偏向走査させるようになっている。
モータ駆動回路２４は、モータ同期回路４４（後述）の出力に基づきモータ２３に対して電力を供給する。
【００２０】
Ｆ−θレンズ２５は、ポリゴンミラー２２で変換された回転走査ビームを等速度の平行走査ビームに変換する。
具体的に、Ｆ−θレンズ２５は、２枚のレンズ面の曲率を変えることにより、レンズ周辺部と中心部で走査速度が一定になるように設計されており、かかるＦ−θレンズ２５を用いて、ワークＸに遮られる影の部分の時間を測定することで、物体の外径寸法が求められる。
Ｆ−θレンズ２５により平行走査ビームに変換された光束は、ポリゴンミラー２２の回転に伴いワークＸを含む測定領域を走査するように照射されることとなる。
【００２１】
同期用受光素子２６は、Ｆ−θレンズ２５の外側であって、レーザビームがＦ−θレンズ２５を通過する範囲の１回の走査が開始される前、または終了した後、レーザビームを受光する位置に配置されている。同期用受光素子２６は、検出手段として、レーザビームによる１走査の開始又は終了を検出してパルス状のタイミング基準信号（以下、基準信号という。）を出力する。
つまり、レーザビームの１回の走査が開始される毎に、または終了する毎に基準信号が１回出力されることとなる。
【００２２】
受光部３０は、集光レンズ３１、受光素子３２、アンプ３３等を備えて構成されている。受光部３０は、受光手段として、測定領域を通過したレーザビームを受光する。
【００２３】
集光レンズ３１は、ワークＸを通過した平行走査ビームを集光して受光素子３２に入射させる。
【００２４】
受光素子３２は、集光レンズ３１により集光した光束が照射されると、これに応じて受光信号（明暗パターン）を出力する。
具体的に、受光素子３２は、レーザビームを受光しているときはＨ（Ｈｉｇｈ；明部）となり、受光していないときはＬ（Ｌｏｗ；暗部）となる受光信号を送出する（図３参照。）。レーザビームが、ワークＸにより遮られて受光素子３２に到達しなければ、受光素子３２はＬ信号を出力するため、レーザビームが測定領域を走査しているときであって、Ｌ信号となっている期間を測定すれば、ワークＸの走査面内における走査方向の寸法を測定することができる。なお、こうした寸法算出処理は演算部４０にて行われる。
アンプ３３は、受光素子３２より送出された受光信号を増幅し、演算部４０に送出する。
【００２５】
演算部４０は、エッジ検出回路４１、ゲート回路４２、クロック回路４３、モータ同期回路４４、カウンタ４５、リセット回路４６、入出力回路４７、キーボード４８、ＣＰＵ(Central Processing Unit)４９、ＲＡＭ（Random Access Memory）５０、記憶部５１、等を備えて構成されている。
【００２６】
エッジ検出回路４１には、アンプ３３から送出された受光信号が入力される。エッジ検出回路４１は、受光信号を所定のスレッショルドレベル（閾値）で２値化してエッジ信号（２値化信号）に変換する。そして、エッジ検出回路４１は、受光信号がＬからＨに変化する立ち上がりと、ＨからＬに変化する立ち下がりのエッジを検出してエッジ検出信号をゲート回路４２に送出する。
【００２７】
ゲート回路４２には、エッジ検出回路４１から送出されたエッジ検出信号や、リセット回路４６から送出されたリセット信号、クロック回路４３から送出されたクロック信号が入力される。
ゲート回路４２は、所定のエッジ検出信号やリセット信号のタイミングでオンオフし、クロック信号のカウンタ４５への送出の開始、停止の制御を行う。即ち、ゲート回路４２のオン期間にはカウンタ４５にクロック信号が送出されるようになっている。
そして、ワークＸの寸法を測定する場合には、最初の立ち下がりエッジを検出したときから、最後の立ち上がりエッジを検出したときまでクロック信号の計測が行われることとなる。
【００２８】
クロック回路４３は、ゲート回路４２及びモータ同期回路４４に対して、クロック信号を送出する。
【００２９】
モータ同期回路４４は、クロック回路４３から入力されたクロック信号に同期した駆動信号をモータ駆動回路２４に対して出力する。なお、モータ駆動回路２４は、モータ同期回路４４の出力に基づいてモータ２３に電力を供給するため、ポリゴンミラー２２は、クロック信号に対して所定の関係を持った速度で回転することとなる。
【００３０】
リセット回路４６には、同期用受光素子２６によりレーザが検出された場合に出力される基準信号が入力される。リセット回路４６は、基準信号が入力されると、ゲート回路４２に対してリセット信号を送出する。
【００３１】
入出力回路４７は、算出された値（ワークＸの寸法）等を表示装置や印刷装置などの外部出力装置（図示省略）に送出する。
【００３２】
キーボード４８は、各種の操作キー群を備えて構成されており、設定手段として、ユーザがレーザビームの走査中における点灯区間及び消灯区間を設定する際に使用される。
ユーザによりキーボード４８の所定のキーの押下操作が行われると、この押下操作に応じた操作信号がＣＰＵ４９に出力される。
具体的に、キーボード４８は、例えば、図３に示すように、ユーザが、基準信号の立ち上がりから測定が開始されるまでの時間（Ｔ２）や、基準信号の立ち上がりから測定が終了するまでの時間（Ｔ３）を設定する際に使用される。
そして、上記Ｔ２及びＴ３が設定されると、Ｔ２からＴ３の間の期間、走査ビームが点灯される。即ち、測定開始タイミング（Ｔ２）から、測定終了タイミング（Ｔ３）までが、点灯区間Ａとして設定されることとなる。
また、ユーザが上記のように点灯区間を指定した場合、点灯区間の前後の区間は、基準信号を得るためのレーザの点灯区間（固定点灯区間）を除いて消灯区間として設定されることとなる。
【００３３】
また、こうした測定開始タイミング（Ｔ２）や測定終了タイミング（Ｔ３）の設定は、例えば、図示しない表示部に表示された設定画面を用いてＴ２やＴ３の数値を指定したり、矢印キーによってＴ２やＴ３の数値の微調整を行うことで行うことができる。そして、設定されたＴ２、Ｔ３のデータは、記憶部５１に記憶される。
【００３４】
ＣＰＵ４９は、例えば、記憶部５１に記憶されている各種処理プログラムに従って、各種の制御処理を行う。
【００３５】
ＲＡＭ５０は、ＣＰＵ４９により演算処理されたデータを格納するワークメモリエリアを形成している。
【００３６】
記憶部５１は、例えば、ＣＰＵ４９によって実行可能なシステムプログラムや、そのシステムプログラムで実行可能な各種処理プログラム、これら各種処理プログラムを実行する際に使用されるデータ、ＣＰＵ４９によって演算処理された各種処理結果のデータ、デフォルト及びユーザ操作により設定された点灯区間、消灯区間に関するデータ（図３のＴ１〜Ｔ４）などを記憶する。
なお、プログラムは、コンピュータが読み取り可能なプログラムコードの形で記憶部５１に記憶されている。
【００３７】
具体的には、記憶部５１には、図２に示すように、例えば、点灯制御プログラム５１１、寸法算出プログラム５１２、等が記憶されている。
【００３８】
点灯制御プログラム５１１は、例えば、ＣＰＵ４９に、ユーザにより設定された点灯区間及び消灯区間のレーザビームの点灯制御を行う機能を実現させるプログラムである。
具体的には、ＣＰＵ４９は、ユーザがキーボード４８を操作することにより、レーザ走査中の点灯区間及び消灯区間を設定した場合、即ち、測定開始タイミング（Ｔ２）及び測定終了タイミング（Ｔ３）を設定した場合、点灯制御プログラム５１１を実行し、レーザ出力調整回路１２によりレーザ光源１１の点灯及び消灯の制御を実行する。
ＣＰＵ４９は、かかる点灯制御プログラム５１１を実行することで、点灯制御手段として機能する。
【００３９】
寸法算出プログラム５１２は、例えば、ＣＰＵ４９に、受光素子３２で得られた走査方向の受光信号からワークＸの寸法を算出する機能を実現させるプログラムである。
具体的には、ＣＰＵ４９は、上記点灯制御プログラム５１１の実行により、レーザ光源１１の点灯及び消灯の制御がなされた場合、寸法算出プログラム５１２を実行して、点灯区間を測定領域中の有効測定範囲とし、この有効測定範囲において受光素子３２で得られた受光信号からワークＸの寸法を算出する。
より具体的には、ＣＰＵ４９は、点灯区間（有効測定範囲）において、最初の立ち下がりエッジを検出したときから、最後の立ち上がりエッジを検出したときまでのカウンタ４５の計数値を読み取り、予め設定されている１カウントに対応する寸法値と掛け算して、ワークＸの寸法の算出を行う。
【００４０】
ここで、受光信号及びレーザビームの点灯制御の関係について図３を用いて説明する。
図３は、測定領域に非透明体のワークＸを１つ配置して測定した場合に得られる受光信号と、それに対応した走査ビームのチャートを示したグラフである。
【００４１】
受光信号は、ワークＸによりレーザが遮られることなく受光素子３２に入射するとＨとなり、ワークＸによりレーザが遮られるとＬとなるため、図３のグラフ中央のＬ部分がワークＸの寸法を示している。
２値化信号は、受光信号を所定のスレッショルドレベルで２値化し、エッジ信号（２値化信号）に変換したものである。
基準信号は、同期用受光素子２６にて周期的に出力されるタイミング信号である。基準信号はレーザビームの１回の走査が終わる毎に１回出力されるため、レーザビームの開始又は終了を示すこととなる。
走査ビームは、レーザビームの点灯区間及び消灯区間を上記の３つの信号（受光信号、２値化信号、基準信号）と対応づけてチャートとして示したものである。
【００４２】
また、図３において、Ｔ１は、基準信号の立ち上がりからの一定時間を示し、Ｔ２は、基準信号の立ち上がりから測定が開始されるまでの時間を示し、Ｔ３は、基準信号の立ち上がりから測定が終了するまでの時間を示し、Ｔ４は、同期用受光素子２６の出力（基準信号）を得るためにレーザを点灯するまでの時間を示している。
ここで、Ｔ１及びＴ４は、工場出荷時に予め設定された固定値である。
また、Ｔ２、Ｔ３は、実質的な有効測定範囲を決定するための時間であり、工場出荷時には、有効測定範囲が最大となるように、具体的には、レーザビームを出力する発光部側の発光部窓のエッジ部にレーザビームがあたらないように、測定領域端部のビーム径に相当する部分を除外する範囲を有効測定範囲とするように、デフォルト値として設定されて記憶部５１のデフォルト値設定領域に記憶されており、各種処理プログラムを実行する際に使用されるデータ領域に読み込まれる。ユーザは、目視によりレーザビームの出射を確認しながら、キーボード４８の操作によりＴ２、Ｔ３を変更することが可能である。
Ｔ２、Ｔ３がユーザ操作により変更されると、記憶部５１の各種処理プログラムを実行する際に使用されるデータ領域にデータが上書きされる。
なお、Ｔ２、Ｔ３は、ユーザ操作によりデフォルト値に変更することが可能である。
【００４３】
そして、図３に示すように、走査ビームは、基準信号が検出されると（Ｔ＝Ｔ０）、所定時間（Ｔ＝Ｔ１）まで待機した後に消灯される。次に、測定開始タイミング（Ｔ＝Ｔ２）で点灯され、測定終了タイミング（Ｔ＝Ｔ３）で消灯される。その後、消灯された状態で所定時間（Ｔ＝Ｔ４）まで待機して再び点灯される。
【００４４】
次に、本実施形態の光学式寸法測定装置１００の動作を、図４を用いて説明する。
【００４５】
レーザビームの点灯制御処理が開始されると、まず、ステップＳ１１において、ＣＰＵ４９は、レーザをＯＮにして、レーザ光源１１からレーザビームを出力する。
次いで、ステップＳ１２において、ＣＰＵ４９は、基準信号が検出されたか否かを判断し、検出されない場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、かかるステップＳ１２の処理を繰り返す。
一方、基準信号が検出された場合（Ｔ＝Ｔ０）（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、続くステップＳ１３において、ＣＰＵ４９は、所定期間（Ｔ＝Ｔ１）まで待機した後、続くステップＳ１４において、レーザをＯＦＦにして、レーザ光源１１からのレーザビームの出力を停止する。
次いで、ステップＳ１５において、ＣＰＵ４９は、測定開始タイミング（Ｔ＝Ｔ２）まで待機する。
【００４６】
次いで、ステップＳ１６において、ＣＰＵ４９は、レーザをＯＮにして、レーザ光源１１からレーザビームを出力する。
次いで、ステップＳ１７において、ＣＰＵ４９は、測定終了タイミング（Ｔ＝Ｔ３）に達したか否かを判断し、測定終了タイミング（Ｔ＝Ｔ３）に達していない場合（ステップＳ１７：ＮＯ）、かかるステップＳ１７の処理を繰り返す。
一方、測定終了タイミング（Ｔ＝Ｔ３）に達した場合（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、続くステップＳ１８において、ＣＰＵ４９は、レーザをＯＦＦにして、レーザ光源１１からのレーザビームの出力を停止する。
次いで、ステップＳ１９において、ＣＰＵ４９は、所定時間（Ｔ＝Ｔ4）まで待機する。
次いで、ステップＳ２０において、ＣＰＵ４９は、全測定が終了したか否かを判断し、終了していない場合（ステップＳ２０：ＮＯ）、上記ステップＳ１１に戻って以降の処理を繰り返す。
一方、全測定が終了した場合（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ４９は、本処理を終了する。
【００４７】
以上のように、本実施形態の光学式寸法測定装置１００によれば、ユーザ操作によって設定されたレーザビームの点灯区間及び消灯区間の切換が可能であって、点灯区間を測定領域中の有効測定範囲としてワークＸの寸法が算出される構成となっている。
よって、ユーザはレーザの出射を確認しながら点灯区間の設定を行えるので、有効測定範囲を目視により認識できる。
また、ユーザが任意で有効測定範囲を設定できることとなるため、ワークＸを測定領域に配置する際に、ワークＸを支持する支持具を使用する場合であっても、ワークＸの寸法を測定すべき部分の撮像を妨げないように点灯区間（有効測定範囲）を設定でき、正確な寸法算出を行うことができる。
また、例えば、基準エッジ又は表示素子などの別部材を設けなくても有効測定範囲を認識できることとなる。
従って、簡易な構成でありながら、有効測定範囲を認識可能で高精度な測定を実現できる。
【００４８】
また、本実施形態の光学式寸法測定装置１００によれば、有効測定範囲における受光信号のうち、最初の立ち下がりエッジ及び最後の立ち上がりエッジを検出してワークＸの寸法を算出するため、正確な測定を行うことができる。
【００４９】
また、本実施形態の光学式寸法測定装置１００によれば、同期用受光素子２６が基準信号を出力した直後は、消灯区間として設定されるため、測定領域中で実際にワークＸの寸法の算出に用いられる位置から点灯が開始されることとなり、レーザの長寿命化を図ることができる。
【００５０】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について第１実施形態と異なる点を中心に説明する。なお、第１実施形態と同じ構成には第１実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。
【００５１】
本実施形態では、２つの透明体のワークＸ１、Ｘ２を測定する場合について説明する。
透明体をワークとして測定した場合、レーザが完全に遮断されないので、受光信号は、図７に示すように、ノイズが含まれるものとなる。なお、実際の測定において何本のノイズに相当する立ち上がりエッジと立ち下がりエッジが現われるか分からないため、エッジ数は図７の例に限定されない。
【００５２】
光学式寸法測定装置２００は、このように受光信号にノイズが含まれる場合、Ｌ部分における最初の立ち下がりと最後の立ち上がりを用いることで、正確な寸法を算出するようになっている（透明体用ゲート処理）。
具体的に、ワークＸ１の寸法１の算出を例示して説明する。
図６に示すように、光学式寸法測定装置２００のゲート回路４２Ａ及びカウンタ４５Ａには、シフトレジスタ６０、第１のカウンタ６１、第２のカウンタ６２、及び第３のカウンタ６３、等が備えられている。
【００５３】
シフトレジスタ６０には、立ち上がりエッジと立ち下がりエッジの合成エッジ信号が入力される毎に出力がシフトされる。
第１のカウンタ６１は、このシフトレジスタ６０の最初の出力Ａ、即ち受光信号の最初の立ち上がりエッジの立ち上がりによってクロックの計数を開始し、リセット信号の立ち上がりによって計数を停止することにより、最初の立ち上がりエッジからリセット信号までの時間ＣＮＴ１（図７参照。）を計数する。
第２のカウンタ６２は、シフトレジスタ６０の２番目の出力Ｂ、即ち、受光信号の最初の立下がりエッジの立ち上がりによってクロックの計数を開始し、前記リセット信号の立ち上がりによって計数を停止することにより、最初の立下がりエッジからリセット信号までの時間ＣＮＴ２（図７参照。）を計数する。
第３のカウンタ６３は、シフトレジスタ６０の次の出力Ｃの立ち上がりによってクロックの計数を開始し、走査信号の立ち上がりエッジが検出される毎に０クリアされることによって、最後の立ち上がりエッジからリセット信号までの時間ＣＮＴ３（図７参照。）を計数する。
そして、第３のカウンタ６３によって、最後の立ち上がりエッジの時刻ＣＮＴ３を計数できるので、例えばワークＸ１の寸法を、第２のカウンタ６２の計数値ＣＮＴ２と第３のカウンタ６３の計数値ＣＮＴ３の差（ＣＮＴ２−ＣＮＴ３）から求めることができる。
【００５４】
また、２つのワークＸ１、Ｘ２を測定する場合には、ユーザは、キーボード４８により、点灯区間を２つ設定する。即ち、各ワークＸ１、Ｘ２に対応した点灯区間（有効測定範囲）Ａ、Ｂを設定することができるようになっている。そして、有効測定範囲毎に寸法の算出を行うことにより、２つのワークＸ１、Ｘ２の寸法をそれぞれ正確に算出することができるようになっている。
【００５５】
図７は、測定領域に２つの透明体のワークＸ１、Ｘ２を配置して測定した場合に得られる受光信号と、それに対応した走査ビームのチャートを示したグラフである。
受光信号には、ワークＸ１、Ｘ２に対応した２つのＬ部分が現れ、各Ｌ部分はノイズが含まれた波形となっている。
２値化信号は、上記した図３と同様に、受光信号を所定のスレッショルドレベルで２値化し、エッジ信号（２値化信号）に変換したものである。
基準信号は、上記した図３と同様に、レーザビームの１回の走査が終わる毎に１回出力され、レーザビームの開始又は終了を示している。
走査ビームは、ワークＸ１、Ｘ２に対応して設定された２つの点灯区間Ａ、Ｂと、基準信号を得るための固定点灯区間と、これらの合間の３つの消灯区間と、に分けられる。
【００５６】
また、図７において、ｔ１は、基準信号の立ち上がりからの一定時間を示し、ｔ２は、基準信号の立ち上がりからワークＸ１の測定が開始されるまでの時間を示し、ｔ３は、基準信号の立ち上がりからワークＸ１の測定が終了するまでの時間を示している。
また、ｔ４は、基準信号の立ち上がりからワークＸ２の測定が開始されるまでの時間を示し、ｔ５は、基準信号の立ち上がりからワークＸ２の測定が終了するまでの時間を示し、ｔ６は、同期用受光素子２６の出力（基準信号）を得るためにレーザを点灯するまでの時間を示している。
ここで、ｔ１及びｔ６は、工場出荷時に予め設定された固定値である。また、ｔ２〜ｔ５は、ワークＸ１、Ｘ２の実質的な有効測定範囲を決定するための時間であり、ユーザは、目視によりレーザビームの出射を確認しながら、キーボード４８の操作により変更することが可能である。
【００５７】
そして、図７に示すように、走査ビームは、基準信号が検出されると（Ｔ＝ｔ０）、所定時間（Ｔ＝ｔ１）まで待機した後に消灯される。次に、ワークＸ１の測定開始タイミング（Ｔ＝ｔ２）で点灯され、測定終了タイミング（Ｔ＝ｔ３）で消灯される。次に、ワークＸ２の測定開始タイミング（Ｔ＝ｔ４）で再点灯され、測定終了タイミング（Ｔ＝ｔ５）で消灯される。その後、消灯された状態で所定時間（Ｔ＝ｔ６）まで待機して再び点灯される。
【００５８】
次に、本実施形態の光学式寸法測定装置２００の動作を、図８を用いて説明する。
【００５９】
レーザビームの点灯制御処理が開始されると、まず、ステップＳ２１において、ＣＰＵ４９は、レーザをＯＮにして、レーザ光源１１からレーザビームを出力する。
次いで、ステップＳ２２において、ＣＰＵ４９は、基準信号が検出されたか否かを判断し、検出されない場合（ステップＳ２２：ＮＯ）、かかるステップＳ２２の処理を繰り返す。
一方、基準信号が検出された場合（Ｔ＝ｔ０）（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、続くステップＳ２３において、ＣＰＵ４９は、所定期間（Ｔ＝ｔ１）まで待機した後、続くステップＳ２４において、レーザをＯＦＦにして、レーザ光源１１からのレーザビームの出力を停止する。
次いで、ステップＳ２５において、ＣＰＵ４９は、測定開始タイミング（Ｔ＝ｔ２）まで待機する。
【００６０】
次いで、ステップＳ２６において、ＣＰＵ４９は、レーザをＯＮにして、レーザ光源１１からレーザビームを出力する。
次いで、ステップＳ２７において、ＣＰＵ４９は、ワークＸとして透明体が設定されているか否かを判断し、透明体が設定されていない場合（ステップＳ２７：ＮＯ）、後述のステップＳ２９に移行する。
一方、透明体が設定されている場合（ステップＳ２７：ＹＥＳ）、続くステップＳ２８において、ＣＰＵ４９は、上記した透明体用ゲート処理を実行する。
次いで、ステップＳ２９において、ＣＰＵ４９は、１回の走査中に、複数の点灯区間が設定されているか否かを判断し、設定されていない場合（ステップＳ２９：ＮＯ）、後述のステップＳ３１に移行する。
一方、複数の点灯区間が設定されている場合（ステップＳ２９：ＹＥＳ）、続くステップＳ３０において、ＣＰＵ４９は、設定された点灯区間の数に応じたレーザビームの点灯・消灯制御を実行する。
従って、例えば、本実施形態の例では、ワークＸ１の測定終了タイミング（Ｔ＝ｔ３）でレーザビームを消灯し、ワークＸ２の測定開始タイミング（Ｔ＝ｔ４）でレーザビームを点灯する。
【００６１】
次いで、ステップＳ３１において、ＣＰＵ４９は、１回の走査の最後の測定終了タイミング（Ｔ＝ｔ５）に達したか否かを判断し、測定終了タイミング（Ｔ＝ｔ５）に達していない場合（ステップＳ３１：ＮＯ）、このステップＳ３１の処理を繰り返す。
一方、測定終了タイミング（Ｔ＝ｔ５）に達した場合（ステップＳ３１：ＹＥＳ）、続くステップＳ３２において、ＣＰＵ４９は、レーザをＯＦＦにして、レーザ光源１１からのレーザビームの出力を停止する。
次いで、ステップＳ３３において、ＣＰＵ４９は、所定時間（Ｔ＝ｔ６）まで待機する。
次いで、ステップＳ３４において、ＣＰＵ４９は、全測定が終了したか否かを判断し、終了していない場合（ステップＳ３４：ＮＯ）、上記ステップＳ２１に戻って以降の処理を繰り返す。
一方、全測定が終了した場合（ステップＳ３４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ４９は、本処理を終了する。
【００６２】
以上のように、本実施形態の光学式寸法測定装置２００によれば、測定領域中に点灯区間が複数存在する場合、点灯区間の各々を有効測定範囲とし、有効測定範囲毎にワークＸの寸法が算出される。
このため、複数のワークを同時に測定することができる。
【００６３】
また、本実施形態の光学式寸法測定装置２００によれば、有効測定範囲における受光信号のうち、最初の立ち下がりエッジ及び最後の立ち上がりエッジを検出してワークＸの寸法が算出される。
このため、ワークＸが透明体であって、受光信号にノイズが含まれる場合であっても、正確な測定を行うことができる。
【００６４】
また、本実施形態の光学式寸法測定装置２００によれば、同期用受光素子２６が基準信号を出力した直後は、消灯区間として設定されるため、測定領域中で実際にワークＸの寸法の算出に用いられる範囲から点灯が開始されることとなり、レーザの長寿命化を図ることができる。
【００６５】
なお、本発明に係る光学式寸法測定装置は、上記構成のものに限るものではなく、適宜変更可能である。
例えば、上記第１、第２実施形態においては、測定範囲に配置されるワークが１つの場合及び２つの場合を例示して説明したが、３つ以上のワークを配置することも可能である。その場合でも、ワークの数に応じて点灯区間（有効測定範囲）を設定すれば良い。
【００６６】
また、複数のワークを同時に測定する場合、この複数のワークは、全てが透明体であっても良いし、全てが非透明体であっても良い。また、透明体と非透明体を同時に配置することとしても良い。
その場合でも、有効測定範囲毎にワークＸの寸法が算出されるため、正確な測定が可能である。
【００６７】
また、上記実施形態においては、１つの同期用受光素子２６によって基準信号を得ているが、測定領域の両側に受光素子を設け、走査開始側の受光素子へレーザビームが入射したことに基づいてレーザビームの出力を開始し、走査終了側の受光素子へレーザビームが入射したことに基づいてレーザビームの出力を停止する構成とすることもできる。
【符号の説明】
【００６８】
１０  発光部（発光手段）
１１  レーザ光源
２０  走査部（走査手段）
２１  反射ミラー
２２  ポリゴンミラー
２５  Ｆ−θレンズ
２６  同期用受光素子（検出手段）
３０  受光部（受光手段）
３１  集光レンズ
３２  受光素子
３３  アンプ
４０  演算部
４１  エッジ検出回路
４２、４２Ａ  ゲート回路
４５、４５Ａ  カウンタ
４６  リセット回路
４８  キーボード（設定手段）
４９  ＣＰＵ
５１  記憶部
５１１  点灯制御プログラム（点灯制御手段）
５１２  寸法算出プログラム（寸法算出手段）
１００、２００  光学式寸法測定装置
Ｘ、Ｘ１、Ｘ２  ワーク（測定対象物）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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