JP2001349722A - 変位測定装置 - Google Patents

変位測定装置

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JP2001349722A
JP2001349722A JP2000172674A JP2000172674A JP2001349722A JP 2001349722 A JP2001349722 A JP 2001349722A JP 2000172674 A JP2000172674 A JP 2000172674A JP 2000172674 A JP2000172674 A JP 2000172674A JP 2001349722 A JP2001349722 A JP 2001349722A
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displacement
vibration
amount
sensor
displacement amount
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JP2000172674A
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English (en)
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Takuya Yumoto
拓也 湯本
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 外乱による振動の影響を回避しつつ、被測定
対象の変位量を測定することができる変位測定装置を提
供する。 【解決手段】 演算処理部103は、変位センサ10
1、及び振動センサ102を駆動し、それらから出力さ
れる信号を処理することで、所定時間間隔毎に変位量、
及び振動量を算出する。算出した変位量は変位出力部1
05を介してデータ処理装置110に送信する。他方の
振動量は、例えばそれを予め定めた値と比較し、その振
動量がその値より大きかった場合に、変位変動通知部1
04を介して、変位測定に影響を及ぼす可能性がある振
動が発生している旨を示す信号をデータ処理装置110
に送信する。それにより、変位出力部105から送信し
た変位量が誤っている可能性があることを通知する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、被測定対象の変位
量を測定する変位測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】変位センサを用いて被測定対象の変位量
を測定する変位測定装置は、様々な用途に使われてい
る。例えばシリコンウェハについては、その厚さ、その
均一性といった形状測定に用いられ、液体についてはそ
の液面の水位の監視・自動調整などに用いられている。
それ以外には、光ディスク装置のピックアップをガイド
する2本のシャフトの平行度調整、部材に形成した突
起、或いは穴などの形状測定などにも用いられている。
上記変位センサは、接触型、及び非接触型の2種類に分
けることができる。何れの種類も、基本的には、被測定
対象との間に生じた変位測定方向上の位置関係の変化を
それの変位として検出するようになっている。このた
め、変位測定装置の設置環境上の振動(外乱による振
動)が発生すると、その振動によって変位センサと被測
定対象との間の位置関係が変化してしまい、変位を正確
に検出できなくなる。従来の変位測定装置は、単に変位
センサによって被測定対象の測定面の変位量を測定し、
その測定結果(変位量)を出力する(表示装置上に表示
するか、或いは他の装置に出力する)ようになってい
た。このことから、変位測定装置を使用する側が、設置
環境上の振動(外乱による振動)の影響を受けている測
定結果(変位量)を誤って採用してしまい易いという問
題点があった。特開平5−99271号公報、及び特開
平6−288433号公報には、能動的に除振台を制御
して高い除振性能を実現させた除振装置が開示されてい
る。そのような除振装置が制御する除振台上に変位測定
装置を設置すれば、外乱による振動は抑えられ、誤った
測定結果を出力するのを回避できるようになる。しか
し、そのような除振台、及び除振装置を設置するには膨
大なコストがかかる。それらの重量は非常に重く、移動
させるのも非常に困難であることから、変位測定装置を
移動させつつ用いることは実際上、できなくなる。この
ようなことから、より低いコストで外乱による振動の影
響を回避できるようにすることが望まれていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、外乱による
振動の影響を回避しつつ、被測定対象の変位量を測定す
ることができる変位測定装置を提供することを目的とす
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の変位測定装置
は、被測定対象の変位量を測定する変位量測定手段と、
外乱による振動を検出するための振動検出手段と、変位
量測定手段が測定した変位量を出力する変位量出力手段
と、振動検出手段により検出した振動を通知するための
振動通知手段と、を具備する。なお、上記の構成におい
て、振動検出手段は、変位量測定手段が測定した変位量
の変化を基に、振動を検出する、ことが望ましい。ま
た、変位量出力手段、及び振動通知手段は、同一の端子
を介して外部装置に信号を出力する、ことが望ましい。
本発明では、外乱による振動、即ち変位量の測定に影響
を及ぼす振動を検出し、その検出結果を測定した変位量
とともに出力する。それにより、振動の影響のない状態
で変位量を測定することが容易に行えるようになってい
る。
【0005】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら詳細に説明する。 <第1の実施の形態>図1は、第1の実施の形態による
変位測定装置の回路構成を示す図である。図1に示すよ
うに、変位測定装置100は、部材、或いは液体といっ
た被測定対象の変位を測定するための変位センサ101
と、振動を検出するための振動センサ102と、各セン
サ101、102から出力された信号を処理して変位
量、及び振動量を算出する演算処理部103と、その処
理部103の指示に従って、被測定対象の測定面の変位
測定結果に影響を及ぼす可能性のある振動が装置100
に生じているか否かをパーソナル・コンピュータなどの
データ処理装置110に通知する変位変動通知部104
と、その処理部103が算出した変位量をデータ処理装
置110に出力する変位出力部105と、を備えて構成
されている。なお、上記変位センサ101は、例えば接
触型の渦電流式、または静電容量式の変位センサ、或い
は、非接触型のレーザ式、または超音波式の変位センサ
であり、被測定対象の測定面の変位測定を行える状態に
セットされて使用される。振動センサ102は、例えば
変位センサ101と被測定対象間の変位測定方向上の振
動を検出するために設けたものであり、その振動を検出
できる場所にセットされて使用するようになっている。
その振動は、振動センサ102ではなく、加速度セン
サ、或いは変位センサを用いて検出するようにしても良
い。その振動を検出するために、複数のセンサを設けて
も良い。
【0006】以上の構成において、動作を説明する。演
算処理部103は、変位センサ101、及び振動センサ
102を駆動し、それらから出力される信号を処理する
ことで、所定時間間隔毎に変位量、及び振動量を算出す
る。算出した変位量は変位出力部105を介してデータ
処理装置110に送信する。他方の振動量は、例えばそ
れを予め定めた値と比較し、その振動量がその値より大
きかった場合に、変位変動通知部104を介して、変位
測定に影響を及ぼす可能性がある振動が発生している旨
を示す信号をデータ処理装置110に送信する。データ
処理装置110は、変位出力部105から受信した変位
量を不図示の表示装置上に表示する。少なくとも、変位
変動通知部104から振動が発生している旨を示す信号
を受信した場合には、その信号に対応するメッセージを
表示装置上に表示する。それにより、データ処理装置1
10を使用している作業者に、外乱による振動が発生し
ており、変位出力部105から送信した変位量が誤って
いる可能性があることを通知する。このようにして、本
実施の形態では、振動を検出し、その振動量が変位量の
測定に影響を及ぼす可能性がある場合に、その旨を使用
する側(作業者、或いは変位測定装置100から送信さ
れた信号を処理する装置)に通知するようにしている。
このため、使用する側では、変位測定装置から変位変動
通知部104を介して出力された信号を監視することに
より、外乱による振動の影響を回避しつつ、被測定対象
の測定面の変位量を測定(変位の検出を含む)すること
ができる。その振動が生じている期間を避けて変位量の
測定を行えるため、除振台、更には除振装置などを用意
する必要性を回避することができる。それによってシス
テム構築にかかるコストも大きく抑えることができる。
なお、本実施の形態では、振動量が変位量の測定に影響
を及ぼす可能性がある場合に、その旨を通知するように
しているが、その通知を行う代わりに、検出した振動量
を送信するようにしても良い。当然のことながら、それ
らを共に行うようにしても良い。
【0007】<第2の実施の形態>上記第1の実施の形
態では、振動センサ102を設けることで外乱による振
動を検出するようにしている。第2の実施の形態は、そ
れ以外の手段でその振動を検出するようにしたものであ
る。図2は、第2の実施の形態による変位測定装置の回
路構成を示す図である。その図2において、第1の実施
の形態と同じものには同一の符号を付してある。図2を
参照して、第2の実施の形態による変位測定装置200
について詳細に説明する。図2に示す演算処理部201
は、変位センサ101を駆動し、それから出力される信
号を処理することで、所定時間間隔毎に変位量を算出す
る。算出した変位量は変位出力部105を介してデータ
処理装置110に送信する。その一方では、算出した変
位量から単位時間毎のその変動率を算出して監視し、そ
の変動率を基に、外乱による振動が生じているか否か判
断し、その振動が生じていると判断した場合に、変位変
動通知部104を介して、変位測定に影響を及ぼす可能
性がある振動が発生している旨を示す信号をデータ処理
装置110に送信する。それにより、変位出力部105
から送信した変位量が誤っている可能性があることを通
知する。外乱による振動が発生すると、その振動が持続
している間、その振動によって変位センサ101により
測定される変位量が突発的に、被測定対象から予想され
ない形で大きく変化する。このため、単位時間当たりの
変動率も突発的に大きくなる。変位センサ101が非接
触型のものであれば、それと測定面間の最大距離と最小
距離の比率、或いはその差が通常時よりも大きくなる。
このことから、その変動率を監視することで、外乱によ
る振動を検出することができる。第1の実施の形態と比
較すると、振動センサ102を設けていないため、変位
測定装置200をより安価に提供することができる。な
お、変動率以外の変位量の変化、例えば変位量の大き
さ、変位の方向が変化する様子、変位量が変化する速
さ、などに着目して振動を検出するようにしても良い。
【0008】<第3の実施の形態>上記第1、及び第2
の実施の形態では、変動量、及び振動が発生している旨
を示す信号を別系統でデータ処理装置110に送信する
ようになっている。そのように別系統とすると、データ
処理装置110に接続できる機器数が少なくなる、その
装置110に新たに端子(インターフェース)を設けな
くてはならない、といった不具合が生じる。第3の実施
の形態は、そのような不具合を回避するようにしたもの
である。図3は、第3の実施の形態による変位測定装置
の回路構成を示す図である。その図3において、第1の
実施の形態と同じものには同一の符号を付してある。図
3を参照して、第3の実施の形態による変位測定装置3
00について詳細に説明する。図3に示す演算処理部3
01は、上述の演算処理部201と同様に、変位センサ
101を駆動し、それから出力される信号を処理するこ
とで、所定時間間隔毎に変位量を算出する。その一方で
は、変位量からその変動率を算出して監視し、その変動
率を基に、外乱による振動が生じているか否か判断す
る。算出した変位量は変位出力・変位変動通知部302
を介してデータ処理装置110に送信する。変位量の変
動率から外乱による振動が生じていると判断した場合に
は、その変位出力・変位変動通知部302を介して、変
位測定に影響を及ぼす可能性がある振動が発生している
旨を示す信号をデータ処理装置110に送信する。この
ように、第3の実施の形態では、変位出力・変位変動通
知部302を介して、言い換えれば同一の端子を介し
て、変位量、及び振動が発生している旨を示す信号をデ
ータ処理装置110に送信するようになっている。この
ため、第1、或いは第2の実施の形態と比較して、デー
タ処理装置110側で必要な端子数が少なくなる。この
結果、変位測定装置を有するシステム全体の構成によっ
ては、データ処理装置110に新たに端子やインターフ
ェース・カードなどを用意する必要性が回避されて、そ
のシステムをより安価、且つ容易に構築できるようにな
る。変位測定装置自体についても、第1、及び第2の実
施の形態と比較して、部品点数をより抑えられるため、
その製造コストをより低減させることができるようにな
る。
【0009】なお、本実施の形態(第1〜第3の実施の
形態)では、算出した変位量を常にデータ処理装置11
0に出力するようになっているが、外乱による振動を検
出した場合には、その出力を行わないことで、その振動
が生じていることを通知するようにしても良い。用途に
よっては、変位量、及び振動の検出結果を表示する表示
装置を設けることで、それらをデータ処理装置110の
ような外部装置に送信しなくても済むようにしても良
い。これら以外にも、様々な変形を行うことができる。
【0010】
【発明の効果】以上、説明したように本発明は、外乱に
よる振動、即ち変位量の測定に影響を及ぼす振動を検出
し、その検出結果を測定した変位量とともに出力する。
このため、変位測定装置を使用する側は、外乱による振
動の影響を回避しつつ、被測定対象の変位量を測定する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態による変位測定装置の回路構
成を示す図である。
【図2】第2の実施の形態による変位測定装置の回路構
成を示す図である。
【図3】第3の実施の形態による変位測定装置の回路構
成を示す図である。
【符号の説明】
100、200、300 変位測定装置 101 変位センサ 102 振動センサ 103、201、301 演算処理部 104 変位変動通知部 105 変位出力部 302 変位出力・変位変動通知部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被測定対象の変位量を測定する変位量測
    定手段と、 外乱による振動を検出するための振動検出手段と、 前記変位量測定手段が測定した変位量を出力する変位量
    出力手段と、 前記振動検出手段により検出した振動を通知するための
    振動通知手段と、 を具備したことを特徴とする変位測定装置。
  2. 【請求項2】 前記振動検出手段は、前記変位量測定手
    段が測定した変位量の変化を基に、前記振動を検出する
    ことを特徴とする請求項1記載の変位測定装置。
  3. 【請求項3】 前記変位量出力手段、及び前記振動通知
    手段は、同一の端子を介して外部装置に信号を出力する
    ことを特徴とする請求項1または2記載の変位測定装
    置。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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