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JP2002039724A - Internal hole surface inspecting device - Google Patents

Internal hole surface inspecting device

Info

Publication number
JP2002039724A
JP2002039724A JP2000222682A JP2000222682A JP2002039724A JP 2002039724 A JP2002039724 A JP 2002039724A JP 2000222682 A JP2000222682 A JP 2000222682A JP 2000222682 A JP2000222682 A JP 2000222682A JP 2002039724 A JP2002039724 A JP 2002039724A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
lens
optical
hole
light beam
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000222682A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideki Miyanishi
秀樹 宮西
Setsuo Kakehashi
節男 梯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yasunaga Corp
Original Assignee
Yasunaga Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yasunaga Corp filed Critical Yasunaga Corp
Priority to JP2000222682A priority Critical patent/JP2002039724A/en
Publication of JP2002039724A publication Critical patent/JP2002039724A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an internal hole surface inspecting device which can prevent measurement precision depending upon the focal length of an objective from decreasing and measure the internal diameter, uneven state, etc., of a hole part of a measured body with high precision. SOLUTION: The light beam emitted by a light source (32) is converged through a condenser lens (31) and further passed through a relay lens (23) to obtain nearly parallel luminous flux, which is guided in an optical lens barrel (20) to irradiate the internal hole surface of the measured body through a reflector (21) and an objective (22); and its reflected light is converged and guided in the optical lens barrel. Then the focusing state is detected from reflected light obtained through a beam splitter (34) to displace the condenser lens or relay lens along its optical axis (focus adjusting mechanism 33) and the distance between the objective and the internal hole surface of the measured body from the quantity of displacement of the condenser lens or relay lens when the focusing is detected (distance measuring means 39).

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、被測定物における
孔部の内径等を、光ビームを用いて上記被対象物とは非
接触に、しかも高精度に計測することのできる孔内面検
査装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hole inner surface inspection apparatus capable of measuring the inner diameter of a hole in an object to be measured in a non-contact manner with a high accuracy using a light beam. About.

【0002】[0002]

【関連する背景技術】シリンダブロック等における筒穴
(孔部)の内径の計測には、従来一般的にはマイクロメ
ータが用いられているが、その接触によって筒穴内面を
傷付ける虞がある。またエア式や静電容量式等の非接触
タイプのマイクロメータ(計測装置)も開発されている
が、その測定ヘッドを被測定物の筒穴の内径と略同じ大
きさに形成することが必要であり、また測定ヘッドと被
測定物の筒穴内面とのギャップ(隙間)管理が面倒であ
る等の不具合がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, a micrometer is generally used for measuring the inner diameter of a cylindrical hole (hole) in a cylinder block or the like, but there is a fear that the inner surface of the cylindrical hole may be damaged by the contact. Non-contact type micrometers (measuring devices) such as air-type and capacitance-type have also been developed. However, it is necessary to form the measuring head with the same size as the inside diameter of the cylindrical hole of the object to be measured. In addition, there is a problem that the management of the gap (gap) between the measuring head and the inner surface of the cylindrical hole of the measured object is troublesome.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】そこで最近、被測定物
に光を照射する光学系(レンズ)の縦倍率を利用してそ
の合焦位置を変化させ、合焦点の情報に従って上記レン
ズの光軸方向における変位から該レンズと被測定物との
距離を算出することで筒穴の内径を計測する手法(共焦
点法)が提示されている。この種の装置は、概略的には
図9に示すように光源1から発せられる光ビームを対物
レンズ(集光レンズ)2を介して集光して光学鏡筒3内
に導き、該光学鏡筒3の先端部に設けた反射鏡4を介し
て被測定部の筒内面5に照射し、その反射光を上記対物
レンズ2を介して光ビームと同軸に集光した後、この反
射光をビームスプリッタ6を介して受光器7に導くよう
に構成される。そして受光器7による反射光の受光パタ
ーンの変化等から合焦検出部8にて前記筒内面5に照射
された光ビームの焦点位置ずれを検出し、レンズ駆動機
構9を駆動して該対物レンズ2をその光軸方向に変位さ
せて前記光ビームの筒内面5に対する焦点位置合わせ
(合焦調整)を行う。そして対物レンズ2の変位量から
該対物レンズ2と前記筒内面5との距離、ひいては反射
鏡3が設けられた光学中心と前記筒内面5との距離を求
めるように構成される。
Therefore, recently, the focusing position is changed using the longitudinal magnification of an optical system (lens) for irradiating the object to be measured with light, and the optical axis of the lens is changed according to the information of the focal point. A method (confocal method) of measuring the inner diameter of a cylindrical hole by calculating the distance between the lens and the object to be measured from the displacement in the direction has been proposed. This type of apparatus generally condenses a light beam emitted from a light source 1 through an objective lens (condensing lens) 2 and guides it into an optical lens barrel 3 as shown in FIG. After irradiating the inner surface 5 of the cylinder to be measured through the reflecting mirror 4 provided at the tip of the cylinder 3 and condensing the reflected light coaxially with the light beam through the objective lens 2, the reflected light is It is configured to guide the light to the light receiver 7 via the beam splitter 6. Then, the focus detecting unit 8 detects a shift in the focal position of the light beam irradiated on the inner surface 5 of the cylinder from a change in a light receiving pattern of the light reflected by the light receiver 7 and drives the lens driving mechanism 9 to drive the objective lens. 2 is displaced in the direction of the optical axis to adjust the focus position (focus adjustment) of the light beam with respect to the inner surface 5 of the cylinder. Then, the distance between the objective lens 2 and the inner surface 5 of the cylinder and the distance between the optical center where the reflecting mirror 3 is provided and the inner surface 5 of the cylinder are determined from the displacement amount of the objective lens 2.

【0004】しかしながら上述した如く構成された計測
装置においては、反射鏡3を介してその光軸を折り曲げ
て設定される筒内面5までの光路長を見込んで対物レン
ズ2の焦点距離を設定することが必要であり、その焦点
距離が長くなることが否めない。この為、その計測分解
能(計測精度)を十分に高めることができないと言う問
題がある。
However, in the measuring apparatus constructed as described above, the focal length of the objective lens 2 is set in consideration of the optical path length up to the inner surface 5 of the cylinder, which is set by bending the optical axis via the reflecting mirror 3. Is necessary, and it cannot be denied that the focal length becomes long. For this reason, there is a problem that the measurement resolution (measurement accuracy) cannot be sufficiently increased.

【0005】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、その目的は、対物レンズの焦点距離に依存す
る計測精度の低下を防いで、被測定物における筒穴の内
径やその孔内面の凹凸の状態等を、光ビームを用いて高
精度に計測することのできる簡易な構成の孔内面検査装
置を提供することにある。
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to prevent a decrease in measurement accuracy depending on the focal length of an objective lens, and to prevent an inner diameter of a cylindrical hole or a hole in the object to be measured. It is an object of the present invention to provide a hole inner surface inspection apparatus having a simple configuration capable of measuring the state of unevenness on the inner surface with a high accuracy using a light beam.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
べく本発明に係る孔内面検査装置は、被測定物の孔部に
挿入される光学鏡筒を備え、この光学鏡筒を介して前記
被測定物の孔内面に光ビームを照射してその反射光から
該孔内面の内径や凹凸の状況等を光学的に検査するもの
であって、請求項1に記載するように光源から発せられ
た光を前記光学鏡筒に導入する光学系と、前記光学鏡筒
に導入された光を略平行光束をなす光ビームとして該光
学鏡筒内を導くリレーレンズと、前記光学鏡筒の先端部
に設けられて上記光ビームの光軸を直角方向に折り曲げ
る反射鏡と、この反射鏡により折り曲げられる、または
折り曲げられた光ビームを収束して前記被測定物の孔内
面に照射すると共に、その反射光を前記光ビームと同軸
に集光して前記光学鏡筒に逆向きに導入する対物レンズ
と、前記リレーレンズをその光軸方向に変位させて前記
対物レンズから前記被測定物の孔内面に照射される光の
合焦位置を変化させる焦点調整機構とを備える。そして
前記光学鏡筒を介して逆向きに導かれた反射光を、前記
光学系に設けたビームスプリッタにより前記光源から発
せられた光から分離し、この分離された反射光を受光器
にて受光して前記対物レンズから前記被測定物の孔内面
に対して照射される光ビームの合焦状態を検出し、前記
反射光から合焦状態が検出されたときの前記リレーレン
ズの変位量から前記対物レンズと前記被測定物の孔内面
との距離を計測する(距離計測手段)ことを特徴として
いる。
In order to achieve the above-mentioned object, a hole inner surface inspection apparatus according to the present invention comprises an optical lens barrel inserted into a hole of an object to be measured. A light beam is applied to the inner surface of the hole of the device under test to optically inspect the inner diameter of the hole and the state of irregularities from the reflected light, and the light beam is emitted from the light source as described in claim 1. An optical system for introducing the light introduced into the optical column, a relay lens for guiding the light introduced into the optical column as a light beam forming a substantially parallel light beam, and a tip of the optical column. A reflecting mirror that bends the optical axis of the light beam in a direction perpendicular to the light beam, and irradiates the light beam bent or bent by the reflecting mirror onto the inner surface of the hole of the object to be measured and reflects the light beam. Condensing light coaxially with the light beam to form the light An objective lens to be introduced into the lens barrel in a reverse direction, and a focus adjustment mechanism for displacing the relay lens in the optical axis direction to change a focus position of light emitted from the objective lens to an inner surface of the hole of the device under test. And The reflected light guided in the opposite direction through the optical lens barrel is separated from the light emitted from the light source by a beam splitter provided in the optical system, and the separated reflected light is received by a light receiver. Detecting the in-focus state of the light beam emitted from the objective lens to the inner surface of the hole of the object to be measured, and calculating the in-focus state from the displacement amount of the relay lens when the in-focus state is detected from the reflected light. It is characterized in that the distance between the objective lens and the inner surface of the hole of the object to be measured is measured (distance measuring means).

【0007】また或いは請求項2に記載するように、本
発明に係る孔内面検査装置は、光源から出力された光ビ
ームを集光して前記光学鏡筒に導入する集光レンズと、
この集光レンズにより前記光学鏡筒に導入された光を略
平行光束をなす光ビームとして該光学鏡筒内を導くリレ
ーレンズと、前記光学鏡筒の先端に設けられて該光学鏡
筒内を導かれる光ビームの光軸を直角に折り曲げる反射
鏡と、この反射鏡を介して光軸が折り曲げられる、また
は折り曲げられた光ビームを収束して前記被測定物の孔
内面に照射すると共に、その反射光を前記光ビームと同
軸に集光して前記光学鏡筒に逆向きに導入する対物レン
ズと、前記集光レンズまたは前記リレーレンズをその光
軸方向に変位させて前記対物レンズから前記被測定物の
孔内面に照射される光の合焦位置を変化させる焦点調整
機構とを備える。そして前記光学鏡筒を介して逆向きに
導かれた反射光を、前記光源と前記集光レンズとの間に
設けられたビームスプリッタを用いて前記光源から出力
された光から分離し、このビームスプリッタにより分離
された上記反射光を受光器にて受光して前記対物レンズ
から照射される光ビームの前記被測定物の孔内面に対す
る合焦状態を検出する。そして前記反射光から合焦状態
が検出されたときの前記集光レンズまたは前記リレーレ
ンズの変位量から前記対物レンズと前記被測定物の孔内
面との距離を計測する(距離計測手段)ことを特徴とし
ている。
According to another aspect of the present invention, a hole inner surface inspection apparatus according to the present invention includes a condenser lens for condensing a light beam output from a light source and introducing the light beam into the optical barrel.
A relay lens that guides the light introduced into the optical barrel by the condenser lens as a light beam that forms a substantially parallel light beam, and a relay lens that is provided at the tip of the optical barrel and passes through the optical barrel. A reflecting mirror that bends the optical axis of the guided light beam at a right angle, and the optical axis is bent through the reflecting mirror, or the bent light beam is converged and irradiated onto the inner surface of the hole of the object to be measured. An objective lens that condenses the reflected light coaxially with the light beam and introduces the reflected light into the optical barrel in the opposite direction; and displaces the condensing lens or the relay lens in the optical axis direction to remove the reflected light from the objective lens. A focus adjustment mechanism for changing a focus position of light applied to the inner surface of the hole of the measurement object. Then, the reflected light guided in the opposite direction through the optical lens barrel is separated from the light output from the light source using a beam splitter provided between the light source and the condenser lens, The reflected light separated by the splitter is received by a light receiver, and a focused state of the light beam emitted from the objective lens on the inner surface of the hole of the measured object is detected. And measuring the distance between the objective lens and the inner surface of the hole of the object to be measured from the amount of displacement of the focusing lens or the relay lens when the in-focus state is detected from the reflected light (distance measuring means). Features.

【0008】即ち、本発明は、光源から光学鏡筒に導入
された光をリレーレンズを介して略平行光束をなす光ビ
ームとして光学鏡筒内を導き、該光学鏡筒の先端に固定
的に設けた対物レンズを介して上記光ビームを収束して
被測定物の孔内面に照射することで、該対物レンズの焦
点距離を十分に短く設定したことを特徴としている。そ
して前記光学鏡筒に光を導入する為の集光レンズ、また
は該光学鏡筒に導入された光を略平行光束をなす光ビー
ムとして該光学鏡筒内を導くための前記リレーレンズを
その光軸方向に変位させることで前記対物レンズを介し
て被測定物に照射される光ビームの焦点位置合わせ(合
焦調整)を行い、これによって対物レンズと被測定物の
孔内面との距離を高精度に計測するようにしたことを特
徴としたものである。
That is, according to the present invention, the light introduced from the light source into the optical lens barrel is guided through the relay lens as a light beam forming a substantially parallel light beam through the optical lens barrel, and is fixed to the tip of the optical lens barrel. The focal length of the objective lens is set to be sufficiently short by converging the light beam via the provided objective lens and irradiating the light beam on the inner surface of the hole of the object to be measured. The condensing lens for introducing light into the optical barrel, or the relay lens for guiding the light introduced into the optical barrel as a light beam forming a substantially parallel light beam through the optical lens. By displacing in the axial direction, focus adjustment (focus adjustment) of the light beam irradiated on the object to be measured via the objective lens is performed, thereby increasing the distance between the objective lens and the inner surface of the hole of the object to be measured. The feature is that the measurement is performed with high accuracy.

【0009】本発明の好ましい態様は、請求項3に記載
するように前記反射鏡は、前記リレーレンズが形成する
光ビームの光軸を回転軸として回転自在に設けられる。
また請求項4または5にそれぞれ記載するように前記焦
点調整機構は、前記受光器により検出される反射光の合
焦状態に応じて前記リレーレンズまたは集光レンズを変
位させるように構成される。
In a preferred aspect of the present invention, the reflecting mirror is rotatably provided around an optical axis of a light beam formed by the relay lens as a rotation axis.
The focus adjusting mechanism may be configured to displace the relay lens or the condenser lens according to a focus state of the reflected light detected by the light receiver.

【0010】また本発明の別の好ましい態様は、請求項
6または7にそれぞれ記載するように前記焦点調整機構
は、前記リレーレンズまたは前記集光レンズを所定の変
位幅で繰り返し変位させるように構成され、前記距離計
測手段においては、前記反射光から合焦状態が検出され
たときの前記リレーレンズまたは前記集光レンズの変位
量を、前記対物レンズと前記被測定物の孔内面との距離
として取り込むように構成される。
According to another preferred aspect of the present invention, the focus adjustment mechanism is configured to repeatedly displace the relay lens or the condenser lens with a predetermined displacement width. In the distance measuring means, the amount of displacement of the relay lens or the condenser lens when the focused state is detected from the reflected light, as the distance between the objective lens and the inner surface of the hole of the object to be measured It is configured to capture.

【0011】また本発明の好ましい態様は、請求項8に
記載するように前記集光レンズを前記光源との間にコリ
メータ光学系を形成して設け、このコリメータ光学系内
に前記ビームスプリッタを組み込むことを特徴としてい
る。更に本発明に係る孔内面検査装置は、請求項9に記
載するように光源から発せられた光を前記光学鏡筒に導
入する光学系と、前記光学鏡筒に導入された光を略平行
光束をなす光ビームとして該光学鏡筒内を導くリレーレ
ンズと、前記光学鏡筒の先端部に設けられて上記光ビー
ムの光軸を直角方向に折り曲げる反射鏡と、この反射鏡
により折り曲げられる、または折り曲げられた光ビーム
を収束して前記被測定物の孔内面に照射すると共に、そ
の反射光を前記光ビームと同軸に集光して前記光学鏡筒
に逆向きに導入する対物レンズと、前記光学系の光源と
前記リレーレンズとの間に設けられて前記光学鏡筒を介
して逆向きに導かれた反射光を前記光源から発せられた
光から分離するビームスプリッタと、このビームスプリ
ッタにより分離された上記反射光を受光する受光器とを
備える。そしてこの受光器により求められる前記反射光
の受光パターンを解析して前記被測定物の孔内面に対し
て照射される光ビームの合焦状態からのずれ量を検出す
ると共に、このずれ量から前記対物レンズと前記被測定
物の孔内面との距離を求める距離計測手段を備えること
を特徴としている。
In a preferred aspect of the present invention, the condenser lens is provided by forming a collimator optical system between the light source and the light source, and the beam splitter is incorporated in the collimator optical system. It is characterized by: Further, the hole inner surface inspection apparatus according to the present invention includes an optical system that introduces light emitted from a light source into the optical barrel as described in claim 9, and a substantially parallel light beam that introduces light introduced into the optical barrel. A relay lens that guides the inside of the optical barrel as a light beam, and a reflecting mirror that is provided at the tip of the optical barrel and that bends the optical axis of the light beam in a right angle direction. An objective lens that converges the bent light beam and irradiates the inside of the hole of the object to be measured with light, condenses the reflected light coaxially with the light beam, and introduces the reflected light into the optical barrel in the opposite direction; A beam splitter that is provided between a light source of an optical system and the relay lens and separates reflected light guided in the opposite direction through the optical lens barrel from light emitted from the light source, and separated by the beam splitter Was done And a light receiver for receiving the serial reflected light. Then, the light receiving pattern of the reflected light obtained by the light receiving device is analyzed to detect a deviation amount from a focused state of the light beam applied to the inner surface of the hole of the object to be measured. It is characterized in that it comprises a distance measuring means for determining the distance between the objective lens and the inner surface of the hole of the object to be measured.

【0012】この場合、好ましくは請求項10に記載す
るように前記受光器は、前記反射光をシリンドリカル・
レンズを介して受光する4分割された受光領域を備えた
ものとして実現される。そして前記距離計測手段は、前
記受光器の各受光領域における受光量から前記反射光の
受光パターンの変化を検出すると共に、受光パターンの
変化量εと前記光ビームの合焦位置からのずれ量xとの
関係を予め記憶したテーブルを参照して前記光ビームの
合焦位置からのずれ量xを求め、このずれ量を前記対物
レンズの合焦距離fに加えることで前記対物レンズと前
記被測定物の孔内面との距離を求めるように構成され
る。
[0012] In this case, preferably, the light receiver may be configured to convert the reflected light into a cylindrical light.
It is realized as having four divided light receiving areas for receiving light via a lens. The distance measuring means detects a change in the light receiving pattern of the reflected light from the light receiving amount in each light receiving area of the light receiving device, and detects a change amount ε of the light receiving pattern and a shift amount x from the focus position of the light beam. With reference to a table preliminarily storing the relationship between the objective lens and the object to be measured, the shift amount x from the in-focus position of the light beam is obtained, and this shift amount is added to the focus distance f of the objective lens. The distance between the object and the inner surface of the hole is determined.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態に係る孔内面検査装置について説明する。図1は
この実施形態に係る孔内面検査装置の概略構成を示す図
であって、11はシリンダブロック等の筒穴(孔部)1
2を備えた被測定物である。孔内面検査装置は、その内
部に光ビームの光路を形成してなり、上記被測定物11
の筒穴12内に挿入されて該筒穴12の孔内面13に光
ビームを照射し、その反射光を集光する光学鏡筒20
を、その計測ヘッドとして備える。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view showing a hole inner surface inspection apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a view showing a schematic configuration of a hole inner surface inspection apparatus according to this embodiment, and 11 is a cylindrical hole (hole) 1 such as a cylinder block.
2 is an object to be measured. The hole inner surface inspection apparatus has an optical path of a light beam formed therein, and the above-described object to be measured 11
An optical lens barrel 20 which is inserted into the cylindrical hole 12 to irradiate the inner surface 13 of the cylindrical hole 12 with a light beam and collect the reflected light.
Is provided as the measuring head.

【0014】しかして光学鏡筒20は、該光学鏡筒20
の軸方向に対して、その反射面を45°の向きに傾けて
設けた反射鏡21をその先端部に備えており、更にこの
反射鏡21に対して水平方向に対向する位置に対物レン
ズ22を備えている。この対物レンズ22は、光学鏡筒
20の上端部からその軸方向に導入され、前記反射鏡2
1を介してその光軸が直角に折り曲げられた光ビームを
収束させて前記筒穴12の孔内面13に照射し、またそ
の反射光を集光して前記光ビームと同軸に前記光学鏡筒
20内に逆向きに導入する役割を担う。尚、上記反射鏡
21は、平面鏡や直角プリズム等からなり、光学鏡筒2
0内を導かれる上記光ビームの光軸中心に位置合わせし
て設けられる。
Thus, the optical lens barrel 20 is
A reflecting mirror 21 having a reflecting surface inclined at an angle of 45 ° with respect to the axial direction is provided at the tip of the reflecting mirror 21. The objective lens 22 is located at a position facing the reflecting mirror 21 in the horizontal direction. It has. The objective lens 22 is introduced from the upper end of the optical barrel 20 in the axial direction thereof, and
A light beam whose optical axis is bent at a right angle is converged via 1 and irradiates the inner surface 13 of the cylindrical hole 12, and the reflected light is condensed and the optical column is coaxial with the light beam. It plays the role of being introduced in the opposite direction into 20. The reflecting mirror 21 is formed of a plane mirror, a right-angle prism, or the like.
It is provided so as to be aligned with the center of the optical axis of the light beam guided inside 0.

【0015】また前記光学鏡筒20の上端部には、リレ
ーレンズ23が設けられている。このリレーレンズ23
は前記対物レンズ22との間(光学鏡筒20内)で前記
光ビーム(反射光)を略平行光束として導く光学系を構
成するものである。このような光学系を構成した光学鏡
筒20の長さは、内径計測の対象とする前記筒穴12の
深さ等に応じて予め固定的に設定される。またこの光学
鏡筒20は、後述する光学ユニット30と一体に設けら
れ、鏡筒支持機構24により上下動可能に支持されてい
る。そしてこの鏡筒支持機構24は、筒穴12における
内径計測位置(深さ位置)に応じて前記光学鏡筒20を
上下動して、その鏡筒先端位置を上記内径計測位置に合
わせる等の役割を担う。
At the upper end of the optical lens barrel 20, a relay lens 23 is provided. This relay lens 23
Constitutes an optical system for guiding the light beam (reflected light) as a substantially parallel light beam between the objective lens 22 (within the optical lens barrel 20). The length of the optical barrel 20 constituting such an optical system is fixedly set in advance according to the depth of the cylindrical hole 12 to be measured for the inner diameter. The optical barrel 20 is provided integrally with an optical unit 30 described later, and is supported by a barrel support mechanism 24 so as to be vertically movable. The lens barrel support mechanism 24 moves the optical lens barrel 20 up and down in accordance with the inner diameter measuring position (depth position) in the cylindrical hole 12, and adjusts the position of the lens barrel tip to the inner diameter measuring position. Carry.

【0016】また前記光学鏡筒20は、例えば対物レン
ズ22を設けた先端部側を、その軸中心を回転軸として
回転可能に設けた構造を有し、鏡筒回転機構25により
適宜回転駆動されように設けられている。この光学鏡筒
20の回転により、前記対物レンズ22の向きを360
°に亘って回転走査し得るようになっている。尚、前述
した光学鏡筒20内を導かれる光ビームの光軸中心は、
基本的には該光学鏡筒20の軸中心と一致するように設
定される。
The optical lens barrel 20 has, for example, a structure in which the tip end side on which the objective lens 22 is provided is rotatable about its axis as a rotation axis. It is provided as follows. Due to the rotation of the optical barrel 20, the direction of the objective lens 22 is changed to 360
Rotational scanning can be performed over °. Note that the center of the optical axis of the light beam guided inside the optical barrel 20 is
Basically, it is set so as to coincide with the axis center of the optical lens barrel 20.

【0017】一方、上記光学鏡筒20の上方位置に該光
学鏡筒20と一体をなして設けられた光学ユニット30
には、前記リレーレンズ23と対向して集光レンズ31
が設けられている。この集光レンズ31は該光学ユニッ
ト30が備える光源32との間にコリメータ光学系を構
成したもので、光源32が発するレーザ光等の平行光束
をなす光ビームを集光して前記光学鏡筒20に導入する
と共に、後述するように光学鏡筒20側から導入される
反射光を平行光束にして光源32側に導く役割を担う。
ちなみにこの集光レンズ31は比較的焦点距離の短いレ
ンズからなり、後述するアクチュエータ33により支持
されてその光軸方向に移動自在に設けられている。
On the other hand, an optical unit 30 provided integrally with the optical barrel 20 at a position above the optical barrel 20.
The condenser lens 31 faces the relay lens 23.
Is provided. The condensing lens 31 forms a collimator optical system between itself and a light source 32 provided in the optical unit 30. The condensing lens 31 condenses a light beam that forms a parallel light beam such as a laser beam emitted from the light source 32 to form the optical lens barrel. 20 and plays a role of guiding the reflected light introduced from the optical lens barrel 20 side to the light source 32 side as a parallel light flux as described later.
Incidentally, the condenser lens 31 is a lens having a relatively short focal length, is supported by an actuator 33 described later, and is provided movably in the optical axis direction.

【0018】しかして上記集光レンズ31により集光さ
れて光学鏡筒20に導入される光ビームは、前述したリ
レーレンズ23を介して略平行光束をなす光ビームとし
て該光学鏡筒20内を導かれ、前記反射鏡21から対物
レンズ22を介して収束されて前記筒穴12の孔内面1
3に照射される。また光ビームの上記孔内面13による
反射光は、対物レンズ22を介して上記光ビームと同軸
に集光されて光学鏡筒20に逆向きに導入され、前述し
た光ビームの光路を逆に辿って前記リレーレンズ23を
介して集光レンズ31へと導かれる。
The light beam condensed by the condensing lens 31 and introduced into the optical lens barrel 20 is converted into a substantially parallel light beam through the above-described relay lens 23 and travels inside the optical lens barrel 20. The inner surface 1 of the cylindrical hole 12 is guided and converged from the reflecting mirror 21 via the objective lens 22.
3 is irradiated. The reflected light of the light beam from the hole inner surface 13 is condensed through the objective lens 22 coaxially with the light beam and introduced into the optical lens barrel 20 in the opposite direction, and traces the optical path of the light beam in the opposite direction. Through the relay lens 23 to the condenser lens 31.

【0019】一方、上記光源32と集光レンズ31との
間に形成されたコリメータ光学系には、ビームスプリッ
タ34が介装されている。ビームスプリッタ34は、光
源32から発せられた光ビームを透過して集光レンズ3
1に導くと共に、上述したように光学鏡筒20側から集
光レンズ31を介して逆向きに導かれた反射光の一部を
反射し、上記光ビームの光路から分離させてその横方向
に導く役割を担う。尚、ビームスプリッタ34として偏
光型のものを用いる場合には、該ビームスプリッタ34
の下面側に1/4波長板35を設け、ビームスプリッタ
34に導かれる照射光と反射光とを1/2波長ずらすよ
うにすれば良い。
On the other hand, a beam splitter 34 is provided in the collimator optical system formed between the light source 32 and the condenser lens 31. The beam splitter 34 transmits the light beam emitted from the light source 32 and
1 and, as described above, reflects a part of the reflected light guided in the opposite direction from the optical lens barrel 20 side via the condenser lens 31 and separates the reflected light from the optical path of the light beam so as to be directed in the lateral direction. Play a guiding role. When a polarizing beam splitter is used as the beam splitter 34, the beam splitter 34
A quarter-wave plate 35 may be provided on the lower surface side of the device to shift the irradiation light and the reflected light guided to the beam splitter 34 by a half wavelength.

【0020】さてこのようなビームスプリッタ34によ
る前記反射光の反射方向に対向配置された受光器36
は、該ビームスプリッタ34より分離された光をレンズ
36aを介して集光して受光する。この受光器36を備
えた合焦検出部37は、受光器36による反射光の受光
量やその受光パターン等から、前記対物レンズ22によ
り収束されて孔内面13に照射される光の合焦状態を検
出する機能を備える。ちなみに合焦検出部37は、ビー
ムサイズ法、ナイフエッジ法、非点収差法、フーコー法
等の差動検出方式を用いて、前記対物レンズ22を介し
て前記筒穴12の孔内面13に照射される光ビームの前
記孔内面13に対する合焦状態(焦点位置のずれ)を検
出するように構成される。
Now, a light receiver 36 which is disposed in such a manner as to face the reflection direction of the reflected light by the beam splitter 34.
Collects and receives the light separated by the beam splitter 34 via a lens 36a. The focus detection unit 37 provided with the light receiver 36 determines the focus state of the light converged by the objective lens 22 and radiated to the hole inner surface 13 based on the amount of light reflected by the light receiver 36 and the light reception pattern thereof. It has a function to detect Incidentally, the focus detection unit 37 irradiates the inner surface 13 of the cylindrical hole 12 through the objective lens 22 by using a differential detection method such as a beam size method, a knife edge method, an astigmatism method, and a Foucault method. It is configured to detect a focused state (a shift of a focal position) of the light beam to be focused on the inner surface 13 of the hole.

【0021】しかして前記アクチュエータ33を駆動し
て前記集光レンズ31をその光軸方向に変位させるレン
ズ駆動機構38は、例えば上記合焦点検出部37により
検出される合焦状態の情報に従って作動するもので、対
物レンズ22により収束されて孔内面13に照射された
光の合焦状態からのずれが検出されたとき、そのずれを
打ち消して合焦状態が検出されるように集光レンズ31
を変位させる役割を担う。
A lens drive mechanism 38 for driving the actuator 33 to displace the condenser lens 31 in the direction of the optical axis operates according to the information on the in-focus state detected by the in-focus detection section 37, for example. When a shift from the in-focus state of the light converged by the objective lens 22 and applied to the inner surface of the hole 13 is detected, the condensing lens 31 cancels the shift and detects the in-focus state.
It has a role to displace.

【0022】ちなみに対物レンズ22と孔内面13との
対向距離が変化すると、図2(a)〜(c)に示すように対
物レンズ22から孔内面13に照射される光の反射位置
が変化し、上記対物レンズ22を介して光学鏡筒20内
に逆向きに導入される反射光の拡がり角が変化する。す
ると集光レンズ31を介して光学ユニット30内に逆向
きに導入された反射光が平行光束でなくなるので、前述
した如く受光器36にて検出される反射光の受光パター
ンが変化することになる。前述した合焦検出部37は、
このような反射光の受光パターンの変化から前記対物レ
ンズ22の合焦状態からのずれを検出する。
When the facing distance between the objective lens 22 and the inner surface 13 of the hole changes, the reflection position of the light radiated from the objective lens 22 to the inner surface 13 of the hole changes as shown in FIGS. The divergence angle of the reflected light introduced in the opposite direction into the optical lens barrel 20 via the objective lens 22 changes. Then, the reflected light introduced into the optical unit 30 in the opposite direction via the condenser lens 31 is no longer a parallel light flux, so that the light receiving pattern of the reflected light detected by the light receiver 36 changes as described above. . The focus detection unit 37 described above
The shift of the objective lens 22 from the in-focus state is detected from the change in the light receiving pattern of the reflected light.

【0023】そこで対物レンズ22と孔内面13との対
向距離が変化しても、該対物レンズ22を介して集光さ
れる反射光が前記集光レンズ31を介して平行光束とし
てビームスプリッタ34に導かれるように、該集光レン
ズ31をその光軸方向に変位させる。そしてこの集光レ
ンズ31の変位により、対物レンズ22の実質的な合焦
位置を変化させることで該対物レンズ22が照射する光
の孔内面13に対する合焦状態を検出する。
Therefore, even if the distance between the objective lens 22 and the inner surface 13 of the hole changes, the reflected light condensed through the objective lens 22 is converted into a parallel light beam by the beam splitter 34 via the condenser lens 31. The condenser lens 31 is displaced in the optical axis direction so as to be guided. By changing the substantial focus position of the objective lens 22 by the displacement of the condenser lens 31, the focus state of the light irradiated by the objective lens 22 on the inner surface 13 of the hole is detected.

【0024】尚、合焦検出部37に接続されたデータ処
理装置39は、該合焦検出部37にて集光レンズ31
(対物レンズ22)の孔内面13に対する合焦が検出さ
れたとき、前記レンズ駆動機構38により変位駆動され
たアクチュエータ33(集光レンズ31)の変位量か
ら、前記対物レンズ22と孔内面13との距離を算出す
る役割を担う。
The data processing device 39 connected to the focus detection section 37 uses the focusing lens 31 by the focus detection section 37.
When focusing on the inner surface 13 of the hole of the (objective lens 22) is detected, the objective lens 22 and the inner surface 13 of the hole are determined based on the displacement of the actuator 33 (condensing lens 31) driven by the lens driving mechanism 38. It is responsible for calculating the distance of

【0025】かくして上述したように光学系を構成した
孔内面検査装置によれば、集光レンズ31により集光し
た光ビームが、光学鏡筒20を介して略平行光束として
対物レンズ22に導かれ、この対物レンズ22を介して
筒穴12の孔内面13に照射される。従って集光レンズ
31が集光した光ビームが収束する焦点位置と、対物レ
ンズ22が集光して孔内面13に照射する光ビームの収
束位置(焦点位置)とを所定の光学的相似関係を以て等
価的に等しくすることができる。これ故、合焦検出部3
7において検出される合焦の状態に応じて集光レンズ3
1の光軸方向の位置を調整し、合焦状態となったときの
該集光レンズ31の位置を検出すれば、集光レンズ31
の焦点距離が既知であるので該集光レンズ31により集
光された光ビームが収束した位置、ひいては対物レンズ
22が集光した光ビームが収束した位置を求めることが
可能となる。特に対物レンズ22を変位させることなく
該対物レンズ22から孔内面13に向けて照射する光の
合焦位置を変化させることができ、簡易にして高精度に
対物レンズ22と孔内面13との距離を算出することが
可能となる。
Thus, according to the hole inner surface inspection apparatus having the optical system as described above, the light beam condensed by the condenser lens 31 is guided to the objective lens 22 as a substantially parallel light beam through the optical lens barrel 20. Irradiation is performed on the inner surface 13 of the cylindrical hole 12 through the objective lens 22. Therefore, the focal position at which the light beam condensed by the condenser lens 31 converges and the convergence position (focal position) of the light beam converged by the objective lens 22 and irradiated onto the hole inner surface 13 have a predetermined optical similarity relationship. They can be equivalently equivalent. Therefore, the focus detection unit 3
The focusing lens 3 according to the focus state detected at 7
By adjusting the position of the condenser lens 31 in the optical axis direction and detecting the position of the condenser lens 31 at the time of focusing, the condenser lens 31
Since the focal length is known, the position where the light beam condensed by the condensing lens 31 converges, and consequently, the position where the light beam condensed by the objective lens 22 converges can be obtained. In particular, it is possible to change the focus position of the light irradiated from the objective lens 22 toward the hole inner surface 13 without displacing the objective lens 22, and to simply and accurately adjust the distance between the objective lens 22 and the hole inner surface 13. Can be calculated.

【0026】換言すれば対物レンズ22と孔内面13と
の距離(光学鏡筒20の軸中心と孔内面13との距離)
を求めることが可能となる。そして光学鏡筒20を、例
えばその軸中心(光軸)を回転軸として回転させなが
ら、筒穴12の内周面全周に亘って孔内面13との距離
を求めれば、これによって該筒穴12の内径を計測し、
またその孔内面13の凹凸状態を検査することが可能と
なる。また反射鏡21と対物レンズ22とが光学鏡筒2
0の先端部に一体に組み込まれているので、光学鏡筒2
0の回転によってその光学的条件が変化する虞がなく、
光学鏡筒20の全周囲に亘って安定した計測(検査)を
行い得る。
In other words, the distance between the objective lens 22 and the hole inner surface 13 (the distance between the axis center of the optical lens barrel 20 and the hole inner surface 13)
Can be obtained. Then, while the optical lens barrel 20 is being rotated around its axis center (optical axis) as a rotation axis, the distance from the hole inner surface 13 over the entire inner peripheral surface of the tube hole 12 is obtained. Measure the inner diameter of 12,
In addition, it becomes possible to inspect the unevenness state of the inner surface 13 of the hole. In addition, the reflecting mirror 21 and the objective lens 22 are
0, so that the optical barrel 2
There is no danger that the optical condition changes due to the rotation of 0,
Stable measurement (inspection) can be performed over the entire circumference of the optical lens barrel 20.

【0027】尚、光学鏡筒20からの光ビームの照射点
を上下に変位させながら該光学鏡筒20を回転させてそ
の検査を実行すれば、孔内面13をその深さ方向にも走
査することが可能となり、この結果、孔内面13の全体
を面走査しながら、その検査を実行することが可能とな
る。また光学鏡筒20を上下に変位させながらその計測
を実行すれば、孔内面13の軸方向の検査を行うことも
可能となる。
If the inspection is performed by rotating the optical column 20 while vertically displacing the irradiation point of the light beam from the optical column 20, the inner surface 13 of the hole is also scanned in the depth direction. As a result, it is possible to execute the inspection while scanning the entire inner surface 13 of the hole. If the measurement is performed while the optical lens barrel 20 is displaced up and down, it is possible to inspect the hole inner surface 13 in the axial direction.

【0028】更には上述した構成によれば、光学鏡筒2
0においてリレーレンズ23と対物レンズ22との間に
形成される光学系を介して集光レンズ31により集光さ
れた光ビームを略平行光束として導くので、対物レンズ
22の焦点距離を十分に短くすることが容易であり、ま
た対物レンズ22を固定的に設けるだけでよいので、焦
点調整機能を担う集光レンズ31の焦点距離に依存する
計測精度を十分に高めることが可能である。従って簡易
にして効果的にその計測精度を高めることができる等の
効果が奏せられる。
Further, according to the above configuration, the optical lens barrel 2
At 0, the light beam condensed by the condenser lens 31 is guided as a substantially parallel light beam through an optical system formed between the relay lens 23 and the objective lens 22, so that the focal length of the objective lens 22 is sufficiently short. Since the objective lens 22 need only be fixedly provided, it is possible to sufficiently increase the measurement accuracy depending on the focal length of the condenser lens 31 having a focus adjusting function. Therefore, effects such as simple and effective measurement accuracy can be obtained.

【0029】ところで本発明は次のように実施すること
も可能である。例えば上述した実施形態においては、合
焦検出部37において検出される合焦状態に応じてレン
ズ駆動機構38を作動させ、アクチュエータ33を駆動
して集光レンズ31を変位させた。しかしこのような追
従制御方式に代えて、前記レンズ駆動機構38の制御の
下で集光レンズ31を所定の変位幅で繰り返し変位させ
て対物レンズ22による焦点位置を、図3に特性Aとし
て示すように連続的に変化させる。そして反射光の変化
から前記合焦検出部37において合焦が検出された時点
(タイミング)Bでの集光レンズ31の変位を、対物レ
ンズ22と孔内面13との距離として検出するようにし
ても良い。この場合の合焦検出については前述した差動
検出方式のみならず、ピンポール検出方式を採用するこ
とが可能である。
The present invention can be implemented as follows. For example, in the above-described embodiment, the lens driving mechanism 38 is operated according to the focus state detected by the focus detection unit 37, and the actuator 33 is driven to displace the condenser lens 31. However, instead of such a follow-up control method, the focus position of the objective lens 22 by repeatedly displacing the condenser lens 31 with a predetermined displacement width under the control of the lens driving mechanism 38 is shown as a characteristic A in FIG. Continuously. Then, the displacement of the condenser lens 31 at the time (timing) B when the focus is detected by the focus detection unit 37 from the change in the reflected light is detected as the distance between the objective lens 22 and the inner surface 13 of the hole. Is also good. For focus detection in this case, not only the above-described differential detection method but also a pin-pole detection method can be employed.

【0030】特にこのようにして集光レンズ31を連続
的に往復変位させながら合焦時における該集光レンズ3
1の変位位置を求める計測方式によれば、前述した追従
制御方式を用いる場合よりも、その制御が簡単である等
の利点がある。尚、この場合には、筒穴12の孔内面1
3の凹凸による変化幅を見込んで、集光レンズ31の変
位幅(対物レンズ22による光ビームの収束位置の変化
幅)を設定すれば良いことは言うまでもない。
In particular, when the condenser lens 31 is focused while continuously reciprocatingly displacing the condenser lens 31 in this manner,
According to the measurement method for obtaining the first displacement position, there is an advantage that the control is simpler than the case where the following control method is used. In this case, the inner surface 1 of the cylindrical hole 12
Needless to say, it is sufficient to set the displacement width of the condenser lens 31 (the change width of the converging position of the light beam by the objective lens 22) in anticipation of the variation width due to the unevenness 3.

【0031】ところで本発明に係る孔内面検査装置は、
例えば図4に示すように構成することも可能である。こ
の図4に示す実施形態は、対物レンズ22を光学鏡筒2
0における反射鏡21の前段に設け、対物レンズ22を
介して収束された光ビームを反射鏡21を介して筒穴1
2の孔内面13に照射するように構成される。このよう
な構成を採用すれば、対物レンズ22を光学鏡筒20の
側面に組み込む必要がなくなるので、例えば筒穴12が
小径であり、これに伴って光学鏡筒20の太さを細くす
る必要があるような場合に好適である。
The hole inner surface inspection apparatus according to the present invention comprises:
For example, it is possible to configure as shown in FIG. In the embodiment shown in FIG. 4, the objective lens 22 is
The light beam converged through the objective lens 22 is provided in front of the reflecting mirror 21 at the position 0.
It is configured to irradiate the inner surface 13 of the second hole. By adopting such a configuration, it is not necessary to incorporate the objective lens 22 into the side surface of the optical lens barrel 20. For example, the diameter of the cylindrical hole 12 is small, and accordingly, the thickness of the optical lens barrel 20 needs to be reduced. It is suitable for the case where there is.

【0032】また図4に併せて示すように集光レンズ3
1を固定的に設け、これに代えてリレーレンズ23をア
クチュエータ33を用いてその光軸方向に変位させるよ
うに構成しても良い。この場合には、対物レンズ22を
介して前記筒穴12の孔内面13に照射される光ビーム
の前記孔内面13に対する合焦位置のずれに応じて、リ
レーレンズ23による合焦調整が行われることになる。
即ち、この場合には、リレーレンズ23をその光軸方向
に変位させることで、受光器36に対する反射光の結像
位置が変化しないように調整することになる。従ってリ
レーレンズ23の合焦位置と対物レンズ22の合焦位置
との光学的相似関係に基づいて該リレーレンズ23の変
位量から合焦時における前記対物レンズ22と孔内面1
3との距離を算出することが可能となるので、上述した
実施形態と同様な効果が奏せられる。
Also, as shown in FIG.
1 may be fixedly provided, and instead, the relay lens 23 may be configured to be displaced in the optical axis direction using an actuator 33. In this case, the focus adjustment by the relay lens 23 is performed according to the shift of the focus position of the light beam irradiated on the inner surface 13 of the cylindrical hole 12 via the objective lens 22 with respect to the inner surface 13 of the hole. Will be.
That is, in this case, by displacing the relay lens 23 in the optical axis direction, adjustment is made so that the image forming position of the reflected light on the light receiver 36 does not change. Therefore, based on the optical similarity between the in-focus position of the relay lens 23 and the in-focus position of the objective lens 22, the objective lens 22 and the hole inner surface 1 at the time of focusing are determined based on the displacement amount of the relay lens 23.
Since it is possible to calculate the distance to the third embodiment, the same effect as in the above-described embodiment can be obtained.

【0033】またこのようにしてリレーレンズ23を光
軸方向に変位させて焦点調整を行う場合には、例えば図
5に示すように光源32とリレーレンズ23との間にコ
リメータ光学系を形成することなく、リレーレンズ23
にて結像される反射光の合焦を合焦検出部37にて直接
検出するようにしても良い。この場合には、その光学レ
ンズ系をリレーレンズ23と対物レンズ22との2枚に
て簡易に構成することができる等の利点がある。即ち、
この場合には、対物レンズ22と孔内面13との距離に
応じて、リレーレンズ23と光源32(受光器36)と
の距離(合焦点位置)を調整することになり、従ってリ
レーレンズ23の焦点距離と対物レンズ22の焦点距離
との関係に基づいて、リレーレンズ23の光軸方向への
変位量から対物レンズ22と孔内面13との距離を算出
することが可能となる。
When the focus is adjusted by displacing the relay lens 23 in the optical axis direction in this way, a collimator optical system is formed between the light source 32 and the relay lens 23, for example, as shown in FIG. Without the relay lens 23
May be directly detected by the focus detection unit 37. In this case, there is an advantage that the optical lens system can be easily constituted by two lenses, that is, the relay lens 23 and the objective lens 22. That is,
In this case, the distance (focus position) between the relay lens 23 and the light source 32 (light receiver 36) is adjusted according to the distance between the objective lens 22 and the inner surface 13 of the hole. Based on the relationship between the focal length and the focal length of the objective lens 22, the distance between the objective lens 22 and the hole inner surface 13 can be calculated from the amount of displacement of the relay lens 23 in the optical axis direction.

【0034】ところで上述した各実施形態は、集光レン
ズ31およびリレーレンズ23の一方をその光軸方向に
変位させてその反射光を受光器36上に合焦させ、その
ときの上記レンズの変位量から対物レンズ22と孔内面
13との距離を計測するように構成した。しかしながら
このようにしてレンズを変位させることなく、その距離
計測を行うことも可能である。
In each of the embodiments described above, one of the condenser lens 31 and the relay lens 23 is displaced in the direction of the optical axis so that the reflected light is focused on the light receiver 36, and the displacement of the lens at that time is changed. The distance between the objective lens 22 and the inner surface of the hole 13 was measured from the amount. However, it is also possible to measure the distance without displacing the lens in this way.

【0035】図6はその実施形態を示す概略構成図で、
基本的には上述した各実施形態と同様な光学系を構成し
て実現される。しかしながら集光レンズ31またはリレ
ーレンズ23をその光軸方向に駆動するレンズ駆動機構
38とアクチュエータ33を備えない点を異にしてい
る。そしてレンズ駆動機構38等に代えて、前記合焦点
検出部37に若干の工夫を施し、受光器36によって検
出される反射光の受光パターンを解析することで対物レ
ンズ22と孔内面13との距離を算出する如く構成され
る。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing the embodiment.
Basically, it is realized by configuring an optical system similar to each of the above-described embodiments. However, the difference is that a lens driving mechanism 38 for driving the condenser lens 31 or the relay lens 23 in the optical axis direction and an actuator 33 are not provided. Then, instead of the lens driving mechanism 38 and the like, the in-focus point detection unit 37 is slightly modified to analyze the light receiving pattern of the reflected light detected by the light receiver 36, thereby obtaining the distance between the objective lens 22 and the inner surface 13 of the hole. Is calculated.

【0036】即ち、この実施形態に係る孔内面検査装置
は、前記合焦検出部37において、ビームスプリッタ3
4より分離された反射光を受光レンズ36aを介して集
光した後、更にシリンドリカル・レンズ(円柱レンズ)
36bを介して受光器36に導くように構成される。こ
のシリンドリカル・レンズ36bは、例えば光軸に直交
するx軸方向とy軸方向との焦点距離を異ならせたもの
で、光の収束光束系に非点収差を生じさせる役割を担
う。またこのようなシリンドリカル・レンズ36bに対
応させて、受光器36としてx軸方向およびy軸方向に
その受光領域を4分割した4分割型のものを用いる。
That is, in the hole inner surface inspection apparatus according to this embodiment, the focus detection section 37 uses the beam splitter 3
After condensing the reflected light separated from 4 through the light receiving lens 36a, a cylindrical lens (cylindrical lens) is further formed.
The light receiving device 36 is configured to be guided to the light receiving device 36 via 36b. The cylindrical lens 36b has, for example, different focal lengths in the x-axis direction and the y-axis direction orthogonal to the optical axis, and plays a role of causing astigmatism in a convergent light beam system. Further, in correspondence with such a cylindrical lens 36b, a four-division type having a light-receiving area divided into four in the x-axis direction and the y-axis direction is used as the light receiver 36.

【0037】このようなシリンドリカル・レンズ36b
と4分割型受光器36とを用いて構成される合焦検出部
37によれば、例えば図7(a)〜(c)に模式的に示すよ
うに合焦状態における反射光の受光パターンが図7(b)
に示すように円形となり、これに対してその合焦位置が
前側にずれた場合には図7(a)示すように縦長の楕円と
なり、逆に後側にずれた場合には図7(c)に示すように
横長の楕円となる。従って4分割型受光器36による4
つの受光領域36U,36D,36R,36Lにおける各
受光量U,D,R,Lをそれぞれ検出すれば、例えば (U+D)−(R+L)=0 として、その合焦状態を検出することができる。また (U+D)−(R+L)=ε1>0 として合焦位置の前側へのずれ状態を、更に (U+D)−(R+L)=ε2<0 として合焦位置の後側へのずれ状態をそれぞれ検出する
ことができる。
Such a cylindrical lens 36b
According to the focus detection unit 37 configured using the four-divided light receiver 36 and the light receiving pattern of the reflected light in the focused state, for example, as schematically shown in FIGS. FIG. 7 (b)
As shown in FIG. 7 (a), when the in-focus position is shifted to the front side, the shape becomes a vertically long ellipse as shown in FIG. 7 (a). ), It becomes a horizontally long ellipse. Therefore, the four-divided photodetector 36
If the light receiving amounts U, D, R, and L in the three light receiving regions 36U, 36D, 36R, and 36L are respectively detected, for example, (U + D)-(R + L) = 0, and the in-focus state can be detected. Further, the shift state of the focus position to the front side is detected as (U + D)-(R + L) = ε1> 0, and the shift state of the focus position to the rear side is detected as (U + D) − (R + L) = ε2 <0. can do.

【0038】またこのようにして求められる受光パター
ンの縦方向と横方向との受光量差ε1,ε2は、その光
学系における固有な特性として、合焦位置からの変位X
に応じて、例えば図8に示すように一義的に定まるもの
である。しかしてこの実施形態に係る孔内面検査装置に
おいては、その光学系に固有な受光パターンの特性であ
る図8に示す如きS次曲線を予め記憶したテーブル40
を備えている。そして上述した4分割型受光器36にて
検出される反射光の受光パターンの受光量差ε1,ε2
を求め、前記テーブル40を参照することで上記受光量
差ε1,ε2に対応する変位量Xを求めることで、その
光学系(対物レンズ22)の孔内面13に対する合焦状
態からのずれ量を求めるものとなっている。
The difference ε1, ε2 between the light receiving pattern in the vertical direction and the horizontal direction of the light receiving pattern thus obtained is a characteristic characteristic of the optical system as a displacement X from the in-focus position.
, For example, as shown in FIG. In the hole inner surface inspection apparatus according to this embodiment, a table 40 storing in advance an S-order curve as shown in FIG. 8 which is a characteristic of a light receiving pattern unique to the optical system.
It has. Then, the light receiving amount differences ε1, ε2 of the light receiving pattern of the reflected light detected by the above-mentioned four-segment type light receiver 36.
By obtaining the displacement amount X corresponding to the light receiving amount difference ε1, ε2 by referring to the table 40, the deviation amount of the optical system (objective lens 22) from the focused state with respect to the inner surface 13 of the hole is calculated. It is what you want.

【0039】かくしてこのような構成によれば、光学鏡
筒20における全てのレンズを固定した状態において、
対物レンズ22と孔内面13との距離を計測することが
できるので、レンズの移動に伴う機械的誤差を伴うこと
なしに、その計測を高精度に行うことが可能となる等の
効果が奏せられる。また受光パターンの変化を解析して
対物レンズ22と孔内面13との距離を求めるので、レ
ンズの変位制御に伴う時間的遅れを招来することなし
に、その計測を行いうると言う利点がある。
Thus, according to such a configuration, when all the lenses in the optical barrel 20 are fixed,
Since the distance between the objective lens 22 and the inner surface of the hole 13 can be measured, there is an effect that the measurement can be performed with high accuracy without a mechanical error accompanying the movement of the lens. Can be Further, since the distance between the objective lens 22 and the inner surface of the hole 13 is obtained by analyzing the change in the light receiving pattern, there is an advantage that the measurement can be performed without causing a time delay due to the displacement control of the lens.

【0040】尚、本発明は上述した実施形態に限定され
るものではない。例えば前述したように光学鏡筒20の
長さは、被測定物11における筒穴12の深さに応じて
定めれば良いものであり、また光学鏡筒20の太さも、
上記筒穴12の径に応じたものであれば良い。また上述
したようにして計測される筒穴12の孔内面13の情報
から、真円度や円筒度、微小欠陥等を検査するようにし
ても良い。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, as described above, the length of the optical barrel 20 may be determined according to the depth of the cylindrical hole 12 in the DUT 11, and the thickness of the optical barrel 20 is also
What is necessary is just to correspond to the diameter of the said cylindrical hole 12. Further, the roundness, cylindricity, minute defects, and the like may be inspected from the information on the inner surface 13 of the cylindrical hole 12 measured as described above.

【0041】更には上述した実施形態においては、光学
ユニット30を固定的に設け、光学鏡筒20の一部だけ
をその軸中心を回動軸として回動させるようにしたが、
光学鏡筒20の全体を、或いは光学ユニット30と光学
鏡筒20とを一体的に回転させるように構成することも
可能である。また上述した光学系のどこまでを光学鏡筒
20として構成するかは、その仕様に応じて定めればよ
いものである。具体的には、反射鏡21と対物レンズ2
2だけを光学鏡筒20に組み込むようにしても良く、逆
にリレーレンズ23や集光レンズ31までを光学鏡筒2
0に組み込むこともできる。
Further, in the above-described embodiment, the optical unit 30 is fixedly provided, and only a part of the optical lens barrel 20 is rotated about its axis as a rotation axis.
The entire optical barrel 20 or the optical unit 30 and the optical barrel 20 may be integrally rotated. What part of the optical system described above is configured as the optical lens barrel 20 may be determined according to its specifications. Specifically, the reflecting mirror 21 and the objective lens 2
2 may be incorporated into the optical lens barrel 20, and conversely, the relay lens 23 and the condenser lens 31 may be incorporated into the optical lens barrel 2.
0 can also be incorporated.

【0042】またレンズを固定したまま距離計測を行う
に際しては、前述した非点収差法以外のビームサイズ法
やナイフエッジ法、フーコー法等の任意の差動検出方式
を採用することができる。また、例えば臨界角プリズム
法と称される手法を用い、平行光束光を臨界角プリズム
を介して受光器に導くことで、受光器に到達する光が発
散するか収束するかに応じてその合焦状態からのずれを
検出するように構成することも可能である。その他、本
発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施す
ることができる。
When the distance is measured with the lens fixed, any differential detection method such as the beam size method other than the astigmatism method, the knife edge method, and the Foucault method can be adopted. In addition, for example, by using a method called a critical angle prism method, parallel light flux is guided to a light receiver via a critical angle prism, so that the light reaching the light receiver diverges or converges depending on whether the light reaches the light receiver. It is also possible to detect the deviation from the in-focus state. In addition, the present invention can be variously modified and implemented without departing from the gist thereof.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、被
測定物に光ビームを照射する対物レンズの焦点距離を長
くすることなく、対物レンズと被測定物との距離を計測
することができるので、簡易にして効果的にその計測精
度を高めることができる。しかも光学鏡筒に光を導入す
る集光レンズ、または光学鏡筒に導入された光を略平行
光束として光学鏡筒内を導くリレーレンズをその光軸方
向に変位させて焦点位置合わせを行うだけなので、その
構成が簡単であり、孔内面検査装置を安価に構築するこ
とができる。従ってシリンダブロック等における筒穴の
内径計測等に多大なる効果が奏せられる。
As described above, according to the present invention, the distance between the objective lens and the object can be measured without increasing the focal length of the objective lens for irradiating the object with the light beam. Therefore, the measurement accuracy can be simply and effectively increased. In addition, the focusing position can be adjusted by displacing the focusing lens that introduces light into the optical barrel or the relay lens that guides the light introduced into the optical barrel into the optical barrel as a substantially parallel light beam in the optical axis direction. Therefore, the configuration is simple, and the hole inner surface inspection device can be constructed at low cost. Accordingly, a great effect can be obtained for measuring the inner diameter of the cylindrical hole in the cylinder block or the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態に係る孔内面検査装置の概
略構成図。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a hole inner surface inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】対物レンズによる光ビームの収束位置と被測定
物(孔内面)との位置関係を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a positional relationship between a convergence position of a light beam by an objective lens and an object to be measured (an inner surface of a hole).

【図3】焦点位置を連続的に変化させながら合焦検出す
る振幅方式の概念を模式的に示す図。
FIG. 3 is a diagram schematically showing a concept of an amplitude method for detecting focus while continuously changing a focus position.

【図4】本発明の別の実施形態に係る孔内面検査装置の
概略構成図。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a hole inner surface inspection apparatus according to another embodiment of the present invention.

【図5】本発明の更に別の実施形態に係る孔内面検査装
置の概略構成図。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a hole inner surface inspection apparatus according to still another embodiment of the present invention.

【図6】本発明の別の実施形態に係る孔内面検査装置の
概略構成図。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a hole inner surface inspection apparatus according to another embodiment of the present invention.

【図7】図6に示す孔内面検査装置において、シリンド
リカル・レンズを介して得られる受光パターンの変化の
様子を模式的に示す図。
FIG. 7 is a diagram schematically showing how a light receiving pattern obtained via a cylindrical lens changes in the hole inner surface inspection apparatus shown in FIG. 6;

【図8】シリンドリカル・レンズを介して得られる受光
パターンの縦方向と横方向との受光量差と、合焦位置か
らのずれとの関係を示す図。
FIG. 8 is a diagram illustrating a relationship between a difference between a light receiving amount in a vertical direction and a horizontal direction of a light receiving pattern obtained via a cylindrical lens and a deviation from a focus position.

【図9】従来の光学的な内径計測装置の概略構成図。FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a conventional optical inner diameter measuring device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20 光学鏡筒 21 反射鏡 22 対物レンズ 23 リレーレンズ 30 光学ユニット 31 集光レンズ 32 光源 33 アクチュエータ 34 ビームスプリッタ 36 受光器 37 合焦検出部 38 レンズ駆動機構 39 データ処理装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 Optical lens barrel 21 Reflecting mirror 22 Objective lens 23 Relay lens 30 Optical unit 31 Condensing lens 32 Light source 33 Actuator 34 Beam splitter 36 Light receiving device 37 Focus detection part 38 Lens drive mechanism 39 Data processing device

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成13年5月21日(2001.5.2
1)
[Submission date] May 21, 2001 (2001.5.2)
1)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0003[Correction target item name] 0003

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】そこで最近、被測定物
に光を照射する光学系(レンズ)の縦倍率を利用してそ
の合焦位置を変化させ、合焦点の情報に従って上記レン
ズの光軸方向における変位から該レンズと被測定物との
距離を算出することで筒穴の内径を計測する手法(共焦
点法)が提示されている。この種の装置は、概略的には
図9に示すように光源1から発せられる光ビームを対物
レンズ(集光レンズ)2を介して集光して光学鏡筒3内
に導き、該光学鏡筒3の先端部に設けた反射鏡4を介し
て被測定部の筒内面5に照射し、その反射光を上記対物
レンズ2を介して光ビームと同軸に集光した後、この反
射光をビームスプリッタ6を介して受光器7に導くよう
に構成される。そして受光器7による反射光の受光パタ
ーンの変化等から合焦検出部8にて前記筒内面5に照射
された光ビームの焦点位置ずれを検出し、レンズ駆動機
構9を駆動して該対物レンズ2をその光軸方向に変位さ
せて前記光ビームの筒内面5に対する焦点位置合わせ
(合焦調整)を行う。そして対物レンズ2の変位量から
該対物レンズ2と前記筒内面5との距離、ひいては反射
が設けられた光学中心と前記筒内面5との距離を求
めるように構成される。
Therefore, recently, the focusing position is changed using the longitudinal magnification of an optical system (lens) for irradiating the object to be measured with light, and the optical axis of the lens is changed according to the information of the focal point. A method (confocal method) of measuring the inner diameter of a cylindrical hole by calculating the distance between the lens and the object to be measured from the displacement in the direction has been proposed. This type of apparatus generally condenses a light beam emitted from a light source 1 through an objective lens (condensing lens) 2 and guides it into an optical lens barrel 3 as shown in FIG. After irradiating the inner surface 5 of the cylinder to be measured through the reflecting mirror 4 provided at the tip of the cylinder 3 and condensing the reflected light coaxially with the light beam through the objective lens 2, the reflected light is It is configured to guide the light to the light receiver 7 via the beam splitter 6. Then, the focus detecting unit 8 detects a shift in the focal position of the light beam irradiated on the inner surface 5 of the cylinder from a change in a light receiving pattern of the light reflected by the light receiver 7 and drives the lens driving mechanism 9 to drive the objective lens. 2 is displaced in the direction of the optical axis to adjust the focus position (focus adjustment) of the light beam with respect to the inner surface 5 of the cylinder. Then, the distance between the objective lens 2 and the inner surface 5 of the cylinder and the distance between the optical center where the reflecting mirror 4 is provided and the inner surface 5 of the cylinder are obtained from the displacement amount of the objective lens 2.

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図9[Correction target item name] Fig. 9

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図9】 FIG. 9

フロントページの続き Fターム(参考) 2F065 AA06 AA27 AA49 BB08 DD03 FF10 HH04 HH13 LL00 LL04 LL08 LL12 LL62 MM16 QQ30 UU01 Continuation of the front page F term (reference) 2F065 AA06 AA27 AA49 BB08 DD03 FF10 HH04 HH13 LL00 LL04 LL08 LL12 LL62 MM16 QQ30 UU01

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被測定物の孔部に挿入される光学鏡筒を
備え、この光学鏡筒を介して前記被測定物の孔内面を光
学的に検査する孔内面検査装置であって、 光源から発せられた光を前記光学鏡筒に導入する光学系
と、 前記光学鏡筒に導入された光を略平行光束をなす光ビー
ムとして該光学鏡筒内を導くリレーレンズと、 前記光学鏡筒の先端部に設けられて上記光ビームの光軸
を直角方向に折り曲げる反射鏡と、 この反射鏡により折り曲げられる、または折り曲げられ
た光ビームを収束して前記被測定物の孔内面に照射する
と共に、その反射光を前記光ビームと同軸に集光して前
記光学鏡筒に逆向きに導入する対物レンズと、 前記リレーレンズをその光軸方向に変位させて前記対物
レンズから前記被測定物の孔内面に照射される光の合焦
位置を変化させる焦点調整機構と、 前記光学系の光源と前記リレーレンズとの間に設けられ
て前記光学鏡筒を介して逆向きに導かれた反射光を前記
光源から発せられた光から分離するビームスプリッタ
と、 このビームスプリッタにより分離された上記反射光を受
光して前記対物レンズから前記被測定物の孔内面に対し
て照射される光ビームの合焦状態を検出する受光器と、 前記反射光から合焦状態が検出されたときの前記リレー
レンズの変位量から前記対物レンズと前記被測定物の孔
内面との距離を計測する距離計測手段とを具備したこと
を特徴とする孔内面検査装置。
1. A hole inner surface inspection apparatus, comprising: an optical barrel inserted into a hole of an object to be measured, and optically inspecting an inner surface of the hole of the object to be measured through the optical barrel. An optical system that introduces light emitted from the optical column into the optical column; a relay lens that guides the light that is introduced into the optical column into the optical column as a light beam that forms a substantially parallel light beam; and the optical column. A reflecting mirror provided at the tip of the light beam to bend the optical axis of the light beam in a direction perpendicular to the light beam; and converging the light beam bent or bent by the reflecting mirror to irradiate the inner surface of the hole of the object to be measured. An objective lens that condenses the reflected light coaxially with the light beam and introduces the reflected light into the optical column in a reverse direction; and displacing the relay lens in the optical axis direction to move the relay lens from the object to be measured. The focus position of the light applied to the inner surface of the hole A focus adjusting mechanism, which is provided between the light source of the optical system and the relay lens, and separates reflected light guided in the opposite direction through the optical lens barrel from light emitted from the light source. A splitter; a light receiver for receiving the reflected light separated by the beam splitter and detecting a focus state of a light beam emitted from the objective lens to the inner surface of the hole of the object to be measured; and the reflected light. A hole measuring device for measuring a distance between the objective lens and a hole inner surface of the object to be measured from a displacement amount of the relay lens when a focusing state is detected from the hole inner surface inspection device. .
【請求項2】 被測定物の孔部に挿入される光学鏡筒を
備え、この光学鏡筒を介して前記被測定物の孔内面を光
学的に検査する孔内面検査装置であって、 光ビームを出力する光源と、 上記光ビームを集光して前記光学鏡筒に導入する集光レ
ンズと、 この集光レンズにより前記光学鏡筒に導入された光を略
平行光束をなす光ビームとして該光学鏡筒内を導くリレ
ーレンズと、 前記光学鏡筒の先端に設けられて該光学鏡筒内を導かれ
る光ビームの光軸を直角に折り曲げる反射鏡と、 この反射鏡を介して光軸が折り曲げられる、または折り
曲げられた光ビームを収束して前記被測定物の孔内面に
照射すると共に、その反射光を前記光ビームと同軸に集
光して前記光学鏡筒に逆向きに導入する対物レンズと、 前記集光レンズまたは前記リレーレンズをその光軸方向
に変位させて前記対物レンズから前記被測定物の孔内面
に照射される光の焦点位置を変化させる焦点調整機構
と、 前記光源と前記集光レンズとの間に設けられて前記光学
鏡筒を介して逆向きに導かれた反射光を前記光源から出
力された光から分離するビームスプリッタと、 このビームスプリッタにより分離された上記反射光を受
光して前記対物レンズから照射される光ビームの前記被
測定物の孔内面に対する合焦状態を検出する受光器と、 前記反射光から合焦状態が検出されたときの前記集光レ
ンズまたは前記リレーレンズの変位量から前記対物レン
ズと前記被測定物の孔内面との距離を計測する距離計測
手段とを具備したことを特徴とする孔内面検査装置。
2. An apparatus for inspecting an inner surface of a hole, comprising: an optical barrel inserted into a hole of the object to be measured, and optically inspecting the inner surface of the hole of the object to be measured through the optical barrel. A light source that outputs a beam, a condenser lens that collects the light beam and introduces the light beam into the optical column, and converts the light introduced into the optical column by the condenser lens into a substantially parallel light beam. A relay lens for guiding the inside of the optical barrel; a reflecting mirror provided at the tip of the optical barrel for bending an optical axis of a light beam guided in the optical barrel at a right angle; and an optical axis via the reflecting mirror. Is bent or bent, and the light beam is converged and irradiated on the inner surface of the hole of the object to be measured, and the reflected light is condensed coaxially with the light beam and introduced into the optical column in the opposite direction. An objective lens, the condenser lens or the relay lens A focus adjustment mechanism that displaces the light in the optical axis direction to change a focal position of light emitted from the objective lens to the inner surface of the hole of the object to be measured; and a focus adjustment mechanism provided between the light source and the condenser lens. A beam splitter for separating reflected light guided in the opposite direction through the optical lens barrel from light output from the light source; and receiving the reflected light separated by the beam splitter and irradiating the reflected light from the objective lens. A light detector for detecting a focused state of the light beam on the inner surface of the hole of the object to be measured, and the objective lens based on a displacement amount of the condenser lens or the relay lens when the focused state is detected from the reflected light. And a distance measuring means for measuring a distance between the object and the inner surface of the hole.
【請求項3】 前記反射鏡は、前記リレーレンズが形成
する光ビームの光軸を回転軸として回転自在に設けられ
ることを特徴とする請求項1または2に記載の孔内面検
査装置。
3. The hole inner surface inspection apparatus according to claim 1, wherein the reflection mirror is rotatably provided around an optical axis of a light beam formed by the relay lens as a rotation axis.
【請求項4】 前記焦点調整機構は、前記受光器により
検出される反射光の合焦状態に応じて前記リレーレンズ
を変位させるものである請求項1または2に記載の孔内
面検査装置。
4. The hole inner surface inspection apparatus according to claim 1, wherein the focus adjustment mechanism displaces the relay lens according to a focus state of reflected light detected by the light receiver.
【請求項5】 前記焦点調整機構は、前記受光器により
検出される反射光の合焦状態に応じて前記集光レンズを
変位させるものである請求項2に記載の孔内面検査装
置。
5. The hole inner surface inspection apparatus according to claim 2, wherein the focus adjustment mechanism displaces the condenser lens according to a focus state of reflected light detected by the light receiver.
【請求項6】 前記焦点調整機構は、前記リレーレンズ
を所定の変位幅で繰り返し変位させるものであって、 前記距離計測手段は、前記反射光から合焦状態が検出さ
れたときの前記リレーレンズの変位量を、前記対物レン
ズと前記被測定物の孔内面との距離の情報として取り込
むものである請求項1または2に記載の孔内面検査装
置。
6. The focus adjusting mechanism repeatedly displaces the relay lens with a predetermined displacement width, wherein the distance measuring means is configured to detect the in-focus state from the reflected light. The hole inner surface inspection apparatus according to claim 1, wherein the displacement amount is taken as information on a distance between the objective lens and a hole inner surface of the object to be measured.
【請求項7】 前記焦点調整機構は、前記集光レンズを
所定の変位幅で繰り返し変位させるものであって、 前記距離計測手段は、前記反射光から合焦状態が検出さ
れたときの前記集光レンズの変位量を、前記対物レンズ
と前記被測定物の孔内面との距離の情報として取り込む
ものである請求項2に記載の孔内面検査装置。
7. The focus adjusting mechanism repeatedly displaces the condensing lens with a predetermined displacement width, and the distance measuring means is configured to detect the focus when a focused state is detected from the reflected light. 3. The hole inner surface inspection apparatus according to claim 2, wherein the displacement amount of the optical lens is taken in as information on the distance between the objective lens and the hole inner surface of the object to be measured.
【請求項8】 前記集光レンズは、前記光源との間にコ
リメータ光学系を形成したものであって、 前記ビームスプリッタは、上記コリメータ光学系内に組
み込まれるものである請求項2に記載の孔内面検査装
置。
8. The collimator according to claim 2, wherein the condenser lens has a collimator optical system formed between the condenser lens and the light source, and the beam splitter is incorporated in the collimator optical system. Hole inner surface inspection device.
【請求項9】 被測定物の孔部に挿入される光学鏡筒を
備え、この光学鏡筒を介して前記被測定物の孔内面を光
学的に検査する孔内面検査装置であって、 光源から発せられた光を前記光学鏡筒に導入する光学系
と、 前記光学鏡筒に導入された光を略平行光束をなす光ビー
ムとして該光学鏡筒内を導くリレーレンズと、 前記光学鏡筒の先端部に設けられて上記光ビームの光軸
を直角方向に折り曲げる反射鏡と、 この反射鏡により折り曲げられる、または折り曲げられ
た光ビームを収束して前記被測定物の孔内面に照射する
と共に、その反射光を前記光ビームと同軸に集光して前
記光学鏡筒に逆向きに導入する対物レンズと、 前記光学系の光源と前記リレーレンズとの間に設けられ
て前記光学鏡筒を介して逆向きに導かれた反射光を前記
光源から発せられた光から分離するビームスプリッタ
と、 このビームスプリッタにより分離された上記反射光を受
光する受光器と、 この受光器により求められる前記反射光の受光パターン
を解析して前記被測定物の孔内面に対して照射される光
ビームの合焦状態からのずれ量を検出すると共に、この
ずれ量から前記対物レンズと前記被測定物の孔内面との
距離を求める距離計測手段とを具備したことを特徴とす
る孔内面検査装置。
9. An apparatus for inspecting an inner surface of a hole which optically inspects an inner surface of a hole of the object to be measured through the optical lens barrel, the apparatus comprising: an optical barrel inserted into a hole of the object to be measured; An optical system that introduces light emitted from the optical column into the optical column; a relay lens that guides the light that is introduced into the optical column into the optical column as a light beam that forms a substantially parallel light beam; and the optical column. A reflecting mirror provided at the tip of the light beam to bend the optical axis of the light beam in a direction perpendicular to the light beam; and converging the light beam bent or bent by the reflecting mirror to irradiate the inner surface of the hole of the object to be measured. An objective lens that condenses the reflected light coaxially with the light beam and introduces the reflected light into the optical barrel in a reverse direction; and an optical lens provided between the light source of the optical system and the relay lens. The reflected light guided in the opposite direction through the light source A beam splitter for separating the emitted light, a light receiver for receiving the reflected light separated by the beam splitter, and a light receiving pattern of the reflected light obtained by the light receiver for analyzing a hole of the object to be measured. Distance measuring means for detecting a shift amount of a light beam applied to an inner surface from a focused state, and obtaining a distance between the objective lens and an inner surface of the hole of the object to be measured based on the shift amount; A hole inner surface inspection apparatus, characterized in that:
【請求項10】 前記受光器は、前記反射光をシリンド
リカル・レンズを介して受光する4分割された受光領域
を備えたものであって、 前記距離計測手段は、前記受光器の各受光領域における
受光量から前記反射光の受光パターンの変化を検出する
と共に、受光パターンの変化量と前記光ビームの合焦位
置からのずれ量との関係を予め記憶したテーブルを参照
して前記光ビームの合焦位置からのずれ量を求め、この
ずれ量を前記対物レンズの合焦距離に加えることで前記
対物レンズと前記被測定物の孔内面との距離を求めるも
のである請求項9に記載の孔内面検査装置。
10. The light receiving device includes a light receiving region divided into four parts for receiving the reflected light via a cylindrical lens, wherein the distance measuring means includes a light receiving region in each light receiving region of the light receiving device. A change in the light receiving pattern of the reflected light is detected from the amount of received light, and a reference is made to a table in which the relationship between the amount of change in the light receiving pattern and the amount of deviation of the light beam from the in-focus position is stored in advance. The hole according to claim 9, wherein a shift amount from a focus position is obtained, and the shift amount is added to a focusing distance of the objective lens to obtain a distance between the objective lens and an inner surface of the hole of the object to be measured. Inner surface inspection device.
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