JP2004301544A - 寸法測定装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】光の光量損失を抑えつつ、帯電による埃等の付着を防止することが可能な寸法測定装置を提供する。
【解決手段】投光窓１２及び受光窓２２を構成するガラス部材１２ａ，２２ａの対向面側に、スパッタリングによる透明導電膜３０が形成されている。従って、投光器１１及び受光器２１が、例えば内部回路により生じた静電気や帯電した被測定物体Ｗによって帯電状態になったとしても、投光窓１２及び受光窓２２について上記透明導電膜３０により帯電による埃等の付着が防止される。
【選択図】 図２
【解決手段】投光窓１２及び受光窓２２を構成するガラス部材１２ａ，２２ａの対向面側に、スパッタリングによる透明導電膜３０が形成されている。従って、投光器１１及び受光器２１が、例えば内部回路により生じた静電気や帯電した被測定物体Ｗによって帯電状態になったとしても、投光窓１２及び受光窓２２について上記透明導電膜３０により帯電による埃等の付着が防止される。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学式の寸法測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
寸法測定装置は、例えば、互いに対向配置される投光器と受光器とを備えてなる。そして、投光器は、その本体ケースの開口部に透光性部材を配してなる投光窓を通して平行光を受光器側に出射し、受光器は、その本体ケースの開口部に透光性部材を配してなる受光窓を通して上記投光器からの平行光を受光するようになっている。被測定物体の寸法測定を行うには、その被測定物体を、投光器の投光窓から出射され受光器の受光窓に至る平行光の光路内に配置する。受光器での受光量は被測定物体の遮光状態によって変化するから、受光器での受光量に基づき、被測定物体について上記光路に直交する方向における寸法を測定することができるのである。
【０００３】
ところで、投光器及び受光器の各本体ケース及び透光性部材は、一般に、例えば樹脂やガラスといった絶縁材料で形成されている。従って、例えば本体ケース内の投光回路や受光回路に発生した電気によって投光器及び受光器が帯電状態となる場合がある。そうすると、投光窓や受光窓に例えば埃、塵やゴミ等が付着しやすくなり、その付着した埃等によって上記平行光の一部が遮光されてしまう。そして、経時的に受光器での受光量が低下してしまい寸法測定に誤差が生じるおそれがある。
【０００４】
そこで、この問題を解決するために、下記特許文献１に示すように、投光窓及び受光窓の前面を、非帯電性のプラスチックフィルムで被覆する方法がある。このような構成であれば、投光窓及び受光窓の前面が非帯電性のプラスチックフィルムで覆われているために、たとえ投光窓等が帯電していたとしてもその表面に埃等が付着することを防止することが可能になる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−２７６０４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、非帯電性のプラスチックフィルムを被覆する上述の従来構成では、投光窓及び受光窓とは別に、非帯電性のプラスチックフィルムが必要となり部品点数が増加してしまう。しかも、上記プラスチックフィルムを単に貼り付ける構成なので、例えば寸法測定中に剥がれてしまうおそれもある。
【０００７】
また、投光器内の光源で発生した光の有効利用性を考慮すれば、投光窓及び受光窓を透過する光の光量損失が少ない方が望ましい。ところが、上記従来構成では、非帯電性の処理がされることで全体として更に光透過率が低減したプラスチックフィルムを、投光窓及び受光窓とは別体として設ける構成なので、光の光量損失が大きくなる。また、プラスチックフィルムを張り付けるための接着部分でも透過光の光量損失が生じる。従って、受光器において十分な受光量を確保できずＳ／Ｎ比が低下し高い精度の寸法測定ができなくなるという問題が生じることがある。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、光の光量損失を抑えつつ、帯電による埃等の付着を防止することが可能な寸法測定装置を提供するところにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明に係る寸法測定装置は、被測定対象物の測定対象部が配置される測定領域を含む領域に向けて、本体ケースの開口部に透光性部材を配してなる透光窓を通して平行光を投光する投光手段と、測定領域を介して投光手段と対向する位置で、本体ケースの開口部に透光性部材を配してなる受光窓を通して、投光手段から投光された平行光を受光する受光手段と、被測定物体の測定対象部に応じて変化する受光手段での受光量に基づき被測定物体の測定対象部の寸法を測定する寸法測定装置であって、投光窓及び受光窓の透光性部材は、少なくとも本体ケースの外部に向けられる表面側に蒸着による透明導電膜が形成されているところに特徴を有する。
なお、本発明でいう「蒸着」には、物理蒸着（例えば、スパッタリング、真空蒸着、イオンプレーティング）や化学蒸着が含まれる。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１に記載の寸法測定装置において、投光手段は、投光素子と投光レンズとを備えて、投光素子からの光を投光レンズにて平行光として投光窓を通して出射されるよう構成され、受光手段は、受光レンズと受光素子とを備えて、投光手段から出射され受光窓に入光した平行光を受光レンズにて収束させて受光素子で受光するよう構成されており、投光窓及び受光窓の透光性部材は、少なくとも本体ケースの外部に向けられる表面が平らなガラス部材からなるところに特徴を有する。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の寸法測定装置において、透明導電膜は、酸化物半導体系の酸化インジウム・スズからなるところに特徴を有する。
【００１２】
【発明の作用及び効果】
＜請求項１の発明＞
本構成によれば、投光窓及び受光窓の透光性部材は、少なくとも本体ケース外部に向けられる表面側に透明導電膜が形成されているから、例えば投光手段及び受光手段の本体ケース内の回路に発生した電気によって帯電したとしても、投光窓及び受光窓の表面部分については帯電による埃等の付着を防止することができる。従って、付着した埃等の遮光により生じる寸法測定の誤差を抑制し、精度の高い寸法測定を長く維持することが可能となる。
【００１３】
また、上記透明導電膜を蒸着により一体的に形成する構成であるから、非帯電性のプラスチックフィルムを貼り付ける構成のようにそのプラスチックフィルムが剥がれてしまうといった問題がなく、また、同構成に比べて部品点数の増加を抑えることができる。更に、や投光窓及び受光窓部分における光の光量損失を抑えることができ、Ｓ／Ｎ比を高めて高精度の寸法測定が可能となる。
【００１４】
＜請求項２の発明＞
例えば、投光窓及び受光窓の透光性部材のうち本体ケースの外部に向けられる表面が局面であったり凹凸が形成されている構成では、投光手段及び受光手段の本体ケースの帯電の有無にかかわらず、透光性部材の表面に空気中の埃等が溜まりやすくなる。これに対して、本構成によれば、投光窓及び受光窓の透光性部材は、少なくとも本体ケースの外部に向けられる表面が平らになっているから、表面に凹凸が形成された上述の構成に比べて埃等が溜まりにくい。更に、透光性部材はガラス材料で形成されているから、ガラス材料よりも電気抵抗率が高い、例えば樹脂製のものに比べて帯電による埃等の投光窓及び受光窓への付着を効果的に抑制することができる。
【００１５】
＜請求項３の発明＞
更に、本構成のように、透明導電膜を、極めて電気抵抗率が低い酸化物半導体系の酸化インジウム・スズ材料で形成することで、帯電による埃等の投光窓及び受光窓への付着をより確実に抑制することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図１及び図２によって説明する。
本実施形態に係る寸法測定装置１０は、図１に示すように、矩形スリット状に開口した投光窓１２から平行光を出射する投光器１１と、やはり矩形スリット状に開口した受光窓２２が形成された受光器２１とを対向して配置し、投光器１１の投光窓１２から出射され受光器２１の受光窓２２に入射する光の光路を検出可能領域Ｒ１（図１において破線で囲んだ部分）とし、その検出可能領域Ｒ１内に存在する被測定物体Ｗの遮光状態により変化する受光器２１での受光量に基づいて、例えば被測定物体Ｗの寸法等を測定するものである。
【００１７】
このうち投光器１１は、図２に示すように、例えば樹脂等の絶縁材料からなる箱形の投光ケース１３内に、投光素子としての半導体レーザ１４と、その半導体レーザ１４の前方に投光レンズ１５とが備えられている。投光レンズ１５は、例えば全体として肉厚の半円板形状の凹凸レンズ（コリメータレンズ）であって、その凸部分を次述する投光窓１２側に向けて配置されており、放射状に広がる半導体レーザ１４からの光の一部を対向する受光器２１側に向う平行光に変える。また、投光ケース１３のうち投光レンズ１５の前方の壁面には、スリット状に開口されると共に、ガラス部材１２ａ（本発明の「透光性部材」に相当）で封鎖された投光窓１２が形成されている。従って、投光レンズ１５からの光のうち投光窓１２内の光の透過可能領域より外側の光は投光ケース１３壁面に遮られることになる。よって、投光器１１は、この透過可能領域から断面が投光窓１２サイズの光束の平行光を受光器２１側に照射することになる。
【００１８】
一方、受光器２１は、やはり樹脂等の絶縁材料からなる受光ケース２３内に、例えばフォトダイオード等の受光素子２４と、前記投光器１１からの平行光を収束する受光レンズ２５とが備えられている。また、受光ケース２３のうち受光レンズ２５の前方の壁面には、やはりスリット状に開口されると共に、ガラス部材２２ａ（本発明の「透光性部材」に相当）で封鎖された受光窓２２が形成されている。これら投光器１１及び受光器２１は、それぞれの投光窓１２と受光窓２２とが互いのスリット形の長軸方向（以下、スリット長軸方向」という）を一致させつつ対向するように配置される。
【００１９】
更に、本実施形態では、受光器２１には、受光レンズ２５と受光素子２４との間にピンホール板２６が配されている。ピンホール板２６は、そのピンホール２６Ａが受光レンズ２５の焦点位置にくるように配置されている。このような構成としたのは、投光器１１からの平行光だけを受光素子２４側に入光させるためである。具体的には、投光器１１からの平行光は、受光器２１の受光レンズ２５に対してその中心軸と平行をなして入光し、受光レンズ２５の焦点位置に収束される。従って、ピンホール板２６のピンホール２６Ａを通って受光素子２４に入光する。一方、例えば投光器１１以外からの光、いわゆる外乱光は、受光器２１の受光窓２２を透過して受光レンズ２５に入光したとしても、そのほとんどの光は受光レンズ２５の中心軸に対して斜めに入光する光であるから、受光レンズ２５の焦点位置に収束されずにピンホール板２６のピンホール２６Ａ以外の部分で遮光されるのである。
【００２０】
受光素子２４が出力する受光量に応じた受光信号は、受光器２１内或いは受光器２１外に設けられた測定手段（図示せず）に与えられる。ここで、受光素子２４での受光量は、上記検出可能領域Ｒ１内に存在する被測定物体Ｗのスリット長軸方向における幅寸法に応じて略線形的に変化する。従って、測定手段は、受光信号レベルに基づいて上記被測定物体Ｗの幅寸法Ｄを算出することができる。
【００２１】
さて、本実施形態においては、投光窓１２及び受光窓２２を構成するガラス部材１２ａ，２２ａは平板状をなし、そのうち外部に向けられる表面（投光器１１及び受光器２１とが対向する側の面。以下、「対向面」という）には、スパッタリングにより透明導電膜３０が形成されている。ここで、本実施形態で、透明導電膜３０の形成のためにスパッタリングを採用した理由としては次のものが挙げられる。
▲１▼熱エネルギーを利用する他の蒸着と比べて、低温で生膜できること。
▲２▼真空中にアルゴン（Ａｒ）ガス等の不活性ガスを導入しながら、透明導電膜を生膜する対象物質と透明導電膜の材料となるターゲット物質との間に直流高電圧を印加して、イオン化したＡｒをターゲット物質に衝突させ、これによりはじき飛ばされたターゲット物質を対象物質上に生膜するため、かなり激しい衝突エネルギーによりたたき出されるので、スパッタされた原子のエネルギー（対象物質に対する透明導電膜の結合力）が大きいこと。
【００２２】
また、本実施形態では、ターゲット物質としての酸化物半導体系である酸化インジウム・スズ（Ｉｎ２Ｏ２＋ＳｎＯ２：酸化インジウムに５〜１０ｗｔ％の酸化スズを添加したもの）は、電気抵抗率が低い（具体的には、１．５〜２．０×１０−４Ω・ｃｍ）ため、上記ガラス部材１２ａ，２２ａの帯電防止構造に適しており、本実施形態でも、酸化インジウム・スズにより透明導電膜３０を生成した、いわゆるＩ．Ｔ．Ｏ．透明導電膜を利用している。
【００２３】
以上のように、本実施形態では、投光窓１２及び受光窓２２を構成するガラス部材１２ａ，２２ａの対向面側に、スパッタリングによる透明導電膜３０が形成されている。従って、投光器１１及び受光器２１が、例えば内部回路により生じた静電気や帯電した被測定物体Ｗによって帯電状態になったとしても、投光窓１２及び受光窓２２について上記透明導電膜３０により帯電による埃等の付着が防止される。しかも、透光性部材は、樹脂材料よりも電気抵抗率が低いガラス材料で形成されている。更に、透明導電膜３０は、極めて電気抵抗率が低い酸化物半導体系の酸化インジウム・スズ材料で形成されている。従って、付着した埃等の遮光により生じる寸法測定の誤差を抑制し、精度の高い寸法測定を長く維持することができるとともに、埃等が付着しにくい分だけその透光窓及び受光窓２２の清掃などのメンテナンスの作業負担を低減させることができる。
【００２４】
また、ガラス部材１２ａ，２２ａの対向面は平坦面となっているから、対向面に例えば凸凹が形成されていたり、対向面が曲面状になっているものに比べて空気中の埃等が溜まりにくい。投光窓１２及び受光窓２２への埃等の付着を効果的に抑制することができるとともに、透光窓及び受光窓２２の清掃などのメンテナンスの作業負担を更に低減させることができる。
【００２５】
また、上述したように、非帯電性のプラスチックフィルムを張り付ける構成では、投光窓１２及び受光窓２２とは別体として設けたプラスチックフィルムによって投光器１１からの光の透過光量は低減する。しかも、そのプラスチックフィルムは非帯電性の処理により更に光透過率が低下している。更に、プラスチックフィルムを投光窓１２及び受光窓２２に張り付けるための接着部分においても透過光量は低減する。これに対して、本実施形態では、スパッタリングにより透明導電膜３０をガラス部材１２ａ，２２ａに一体的に形成する構成なので、経時的劣化により透明導電膜３０が剥がれてしまうといった問題はなく、上記構成に比べて透過光量の低減量が抑制され、Ｓ／Ｎ比の高い高精度の寸法測定が可能となる。また、部品点数の増加も抑えることができる。
【００２６】
＜他の実施形態＞
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記実施形態では、透光性部材としてガラス部材としたが、これに限らず、例えばＰＭＭＡ（ＰｏｌｙＭｅｔｈｙｌＭｅｔｈＡｃｒｙｌａｔｅ：ポリメタクリル酸メチル（アクリル））や、ＰＣ（ ＰｏｌｙＣａｒｂｏｎａｔｅ：ポリカーボネート）等の透明樹脂で形成したものであってもよい。但し、ガラス材料の方が電気抵抗率が低いため投光窓及び受光窓の帯電を効果的に抑制できる。
【００２７】
（２）上記実施形態では、受光素子としてフォトダイオードとしたが、これに限らず、ＣＣＤ素子（例えば一次元或いは二次元イメージセンサ）等の位置検出素子を用いて、その位置検出素子からの受光信号に基づいて被測定物体の寸法だけでなく、被測定物体の位置も測定可能な構成としてもよい。
【００２８】
（３）上記実施形態では、透明導電膜３０は、ガラス部材１２ａ，２２ａの対向面だけに形成する構成としたが、その反対面（裏面）側にも形成する構成でもよい。
【００２９】
（４）上記実施形態では、透光性部材（ガラス部材１２ａ，２２ａ）と投光レンズ１５及び受光レンズ２５とは別体としたが（請求項２の構成に相当）、これに限らず、例えば、それらが一体的に形成されている構成であってもよい。つまり、各透光性部材を、投光レンズ、或いは受光レンズとして機能するような構造とするのである。例えば、上記実施形態において、投光器１１側のガラス部材１２ａを投光レンズ１５のような形状とし、受光器２１側のガラス部材２２ａを受光レンズ２５のような形状とするのである。但し、このような構成とすると、透光性部材のうち外部を向いた表面側が平らでなくなるので空気中の埃等が溜まり易くなる。そこで、各部の屈折率を変える（例えば材料の密度分布を不均一にする）ことで平面レンズのままで投光レンズや受光レンズとして機能する特殊レンズを使用する方法もある。
【００３０】
（５）上記実施形態では、「互いに対向配置される投光器と受光器とを備えてなり、前記投光器は、その本体ケースの開口部に透光性部材を配してなる投光窓を通して平行光を出射するよう構成され、前記受光器は、その本体ケースの開口部に透光性部材を配してなる受光窓を通して前記投光器からの平行光を受光するよう構成されている」ものとした。つまり、投光手段と受光手段とを、別体の投光器と受光器とした構成としたが、これに限らず、投光手段と受光手段とが一つのケースに一体的に設けられた構成であってもよい。例えば、上記実施形態に対して、投光器１１の投光ケース１３と、受光器２１の受光ケース２３とをそれらの上面側または／及び下面側等で連結する連結部が設けられ、ケース全体として一体的に構成されたものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る寸法測定装置の斜視図
【図２】その断面図
【符号の説明】
１０…寸法測定装置
１１…投光器
１２…投光窓
１２ａ，２２ａ…ガラス部材（透光性部材）
１３…投光ケース（本体ケース）
１４…半導体レーザ（受光素子）
１５…投光レンズ
２１…受光器
２２…受光窓
２３…受光ケース（本体ケース）
２４…受光素子
２５…受光レンズ
３０…透明導電膜
Ｗ…被測定物体
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学式の寸法測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
寸法測定装置は、例えば、互いに対向配置される投光器と受光器とを備えてなる。そして、投光器は、その本体ケースの開口部に透光性部材を配してなる投光窓を通して平行光を受光器側に出射し、受光器は、その本体ケースの開口部に透光性部材を配してなる受光窓を通して上記投光器からの平行光を受光するようになっている。被測定物体の寸法測定を行うには、その被測定物体を、投光器の投光窓から出射され受光器の受光窓に至る平行光の光路内に配置する。受光器での受光量は被測定物体の遮光状態によって変化するから、受光器での受光量に基づき、被測定物体について上記光路に直交する方向における寸法を測定することができるのである。
【０００３】
ところで、投光器及び受光器の各本体ケース及び透光性部材は、一般に、例えば樹脂やガラスといった絶縁材料で形成されている。従って、例えば本体ケース内の投光回路や受光回路に発生した電気によって投光器及び受光器が帯電状態となる場合がある。そうすると、投光窓や受光窓に例えば埃、塵やゴミ等が付着しやすくなり、その付着した埃等によって上記平行光の一部が遮光されてしまう。そして、経時的に受光器での受光量が低下してしまい寸法測定に誤差が生じるおそれがある。
【０００４】
そこで、この問題を解決するために、下記特許文献１に示すように、投光窓及び受光窓の前面を、非帯電性のプラスチックフィルムで被覆する方法がある。このような構成であれば、投光窓及び受光窓の前面が非帯電性のプラスチックフィルムで覆われているために、たとえ投光窓等が帯電していたとしてもその表面に埃等が付着することを防止することが可能になる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−２７６０４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、非帯電性のプラスチックフィルムを被覆する上述の従来構成では、投光窓及び受光窓とは別に、非帯電性のプラスチックフィルムが必要となり部品点数が増加してしまう。しかも、上記プラスチックフィルムを単に貼り付ける構成なので、例えば寸法測定中に剥がれてしまうおそれもある。
【０００７】
また、投光器内の光源で発生した光の有効利用性を考慮すれば、投光窓及び受光窓を透過する光の光量損失が少ない方が望ましい。ところが、上記従来構成では、非帯電性の処理がされることで全体として更に光透過率が低減したプラスチックフィルムを、投光窓及び受光窓とは別体として設ける構成なので、光の光量損失が大きくなる。また、プラスチックフィルムを張り付けるための接着部分でも透過光の光量損失が生じる。従って、受光器において十分な受光量を確保できずＳ／Ｎ比が低下し高い精度の寸法測定ができなくなるという問題が生じることがある。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、光の光量損失を抑えつつ、帯電による埃等の付着を防止することが可能な寸法測定装置を提供するところにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明に係る寸法測定装置は、被測定対象物の測定対象部が配置される測定領域を含む領域に向けて、本体ケースの開口部に透光性部材を配してなる透光窓を通して平行光を投光する投光手段と、測定領域を介して投光手段と対向する位置で、本体ケースの開口部に透光性部材を配してなる受光窓を通して、投光手段から投光された平行光を受光する受光手段と、被測定物体の測定対象部に応じて変化する受光手段での受光量に基づき被測定物体の測定対象部の寸法を測定する寸法測定装置であって、投光窓及び受光窓の透光性部材は、少なくとも本体ケースの外部に向けられる表面側に蒸着による透明導電膜が形成されているところに特徴を有する。
なお、本発明でいう「蒸着」には、物理蒸着（例えば、スパッタリング、真空蒸着、イオンプレーティング）や化学蒸着が含まれる。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１に記載の寸法測定装置において、投光手段は、投光素子と投光レンズとを備えて、投光素子からの光を投光レンズにて平行光として投光窓を通して出射されるよう構成され、受光手段は、受光レンズと受光素子とを備えて、投光手段から出射され受光窓に入光した平行光を受光レンズにて収束させて受光素子で受光するよう構成されており、投光窓及び受光窓の透光性部材は、少なくとも本体ケースの外部に向けられる表面が平らなガラス部材からなるところに特徴を有する。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の寸法測定装置において、透明導電膜は、酸化物半導体系の酸化インジウム・スズからなるところに特徴を有する。
【００１２】
【発明の作用及び効果】
＜請求項１の発明＞
本構成によれば、投光窓及び受光窓の透光性部材は、少なくとも本体ケース外部に向けられる表面側に透明導電膜が形成されているから、例えば投光手段及び受光手段の本体ケース内の回路に発生した電気によって帯電したとしても、投光窓及び受光窓の表面部分については帯電による埃等の付着を防止することができる。従って、付着した埃等の遮光により生じる寸法測定の誤差を抑制し、精度の高い寸法測定を長く維持することが可能となる。
【００１３】
また、上記透明導電膜を蒸着により一体的に形成する構成であるから、非帯電性のプラスチックフィルムを貼り付ける構成のようにそのプラスチックフィルムが剥がれてしまうといった問題がなく、また、同構成に比べて部品点数の増加を抑えることができる。更に、や投光窓及び受光窓部分における光の光量損失を抑えることができ、Ｓ／Ｎ比を高めて高精度の寸法測定が可能となる。
【００１４】
＜請求項２の発明＞
例えば、投光窓及び受光窓の透光性部材のうち本体ケースの外部に向けられる表面が局面であったり凹凸が形成されている構成では、投光手段及び受光手段の本体ケースの帯電の有無にかかわらず、透光性部材の表面に空気中の埃等が溜まりやすくなる。これに対して、本構成によれば、投光窓及び受光窓の透光性部材は、少なくとも本体ケースの外部に向けられる表面が平らになっているから、表面に凹凸が形成された上述の構成に比べて埃等が溜まりにくい。更に、透光性部材はガラス材料で形成されているから、ガラス材料よりも電気抵抗率が高い、例えば樹脂製のものに比べて帯電による埃等の投光窓及び受光窓への付着を効果的に抑制することができる。
【００１５】
＜請求項３の発明＞
更に、本構成のように、透明導電膜を、極めて電気抵抗率が低い酸化物半導体系の酸化インジウム・スズ材料で形成することで、帯電による埃等の投光窓及び受光窓への付着をより確実に抑制することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図１及び図２によって説明する。
本実施形態に係る寸法測定装置１０は、図１に示すように、矩形スリット状に開口した投光窓１２から平行光を出射する投光器１１と、やはり矩形スリット状に開口した受光窓２２が形成された受光器２１とを対向して配置し、投光器１１の投光窓１２から出射され受光器２１の受光窓２２に入射する光の光路を検出可能領域Ｒ１（図１において破線で囲んだ部分）とし、その検出可能領域Ｒ１内に存在する被測定物体Ｗの遮光状態により変化する受光器２１での受光量に基づいて、例えば被測定物体Ｗの寸法等を測定するものである。
【００１７】
このうち投光器１１は、図２に示すように、例えば樹脂等の絶縁材料からなる箱形の投光ケース１３内に、投光素子としての半導体レーザ１４と、その半導体レーザ１４の前方に投光レンズ１５とが備えられている。投光レンズ１５は、例えば全体として肉厚の半円板形状の凹凸レンズ（コリメータレンズ）であって、その凸部分を次述する投光窓１２側に向けて配置されており、放射状に広がる半導体レーザ１４からの光の一部を対向する受光器２１側に向う平行光に変える。また、投光ケース１３のうち投光レンズ１５の前方の壁面には、スリット状に開口されると共に、ガラス部材１２ａ（本発明の「透光性部材」に相当）で封鎖された投光窓１２が形成されている。従って、投光レンズ１５からの光のうち投光窓１２内の光の透過可能領域より外側の光は投光ケース１３壁面に遮られることになる。よって、投光器１１は、この透過可能領域から断面が投光窓１２サイズの光束の平行光を受光器２１側に照射することになる。
【００１８】
一方、受光器２１は、やはり樹脂等の絶縁材料からなる受光ケース２３内に、例えばフォトダイオード等の受光素子２４と、前記投光器１１からの平行光を収束する受光レンズ２５とが備えられている。また、受光ケース２３のうち受光レンズ２５の前方の壁面には、やはりスリット状に開口されると共に、ガラス部材２２ａ（本発明の「透光性部材」に相当）で封鎖された受光窓２２が形成されている。これら投光器１１及び受光器２１は、それぞれの投光窓１２と受光窓２２とが互いのスリット形の長軸方向（以下、スリット長軸方向」という）を一致させつつ対向するように配置される。
【００１９】
更に、本実施形態では、受光器２１には、受光レンズ２５と受光素子２４との間にピンホール板２６が配されている。ピンホール板２６は、そのピンホール２６Ａが受光レンズ２５の焦点位置にくるように配置されている。このような構成としたのは、投光器１１からの平行光だけを受光素子２４側に入光させるためである。具体的には、投光器１１からの平行光は、受光器２１の受光レンズ２５に対してその中心軸と平行をなして入光し、受光レンズ２５の焦点位置に収束される。従って、ピンホール板２６のピンホール２６Ａを通って受光素子２４に入光する。一方、例えば投光器１１以外からの光、いわゆる外乱光は、受光器２１の受光窓２２を透過して受光レンズ２５に入光したとしても、そのほとんどの光は受光レンズ２５の中心軸に対して斜めに入光する光であるから、受光レンズ２５の焦点位置に収束されずにピンホール板２６のピンホール２６Ａ以外の部分で遮光されるのである。
【００２０】
受光素子２４が出力する受光量に応じた受光信号は、受光器２１内或いは受光器２１外に設けられた測定手段（図示せず）に与えられる。ここで、受光素子２４での受光量は、上記検出可能領域Ｒ１内に存在する被測定物体Ｗのスリット長軸方向における幅寸法に応じて略線形的に変化する。従って、測定手段は、受光信号レベルに基づいて上記被測定物体Ｗの幅寸法Ｄを算出することができる。
【００２１】
さて、本実施形態においては、投光窓１２及び受光窓２２を構成するガラス部材１２ａ，２２ａは平板状をなし、そのうち外部に向けられる表面（投光器１１及び受光器２１とが対向する側の面。以下、「対向面」という）には、スパッタリングにより透明導電膜３０が形成されている。ここで、本実施形態で、透明導電膜３０の形成のためにスパッタリングを採用した理由としては次のものが挙げられる。
▲１▼熱エネルギーを利用する他の蒸着と比べて、低温で生膜できること。
▲２▼真空中にアルゴン（Ａｒ）ガス等の不活性ガスを導入しながら、透明導電膜を生膜する対象物質と透明導電膜の材料となるターゲット物質との間に直流高電圧を印加して、イオン化したＡｒをターゲット物質に衝突させ、これによりはじき飛ばされたターゲット物質を対象物質上に生膜するため、かなり激しい衝突エネルギーによりたたき出されるので、スパッタされた原子のエネルギー（対象物質に対する透明導電膜の結合力）が大きいこと。
【００２２】
また、本実施形態では、ターゲット物質としての酸化物半導体系である酸化インジウム・スズ（Ｉｎ２Ｏ２＋ＳｎＯ２：酸化インジウムに５〜１０ｗｔ％の酸化スズを添加したもの）は、電気抵抗率が低い（具体的には、１．５〜２．０×１０−４Ω・ｃｍ）ため、上記ガラス部材１２ａ，２２ａの帯電防止構造に適しており、本実施形態でも、酸化インジウム・スズにより透明導電膜３０を生成した、いわゆるＩ．Ｔ．Ｏ．透明導電膜を利用している。
【００２３】
以上のように、本実施形態では、投光窓１２及び受光窓２２を構成するガラス部材１２ａ，２２ａの対向面側に、スパッタリングによる透明導電膜３０が形成されている。従って、投光器１１及び受光器２１が、例えば内部回路により生じた静電気や帯電した被測定物体Ｗによって帯電状態になったとしても、投光窓１２及び受光窓２２について上記透明導電膜３０により帯電による埃等の付着が防止される。しかも、透光性部材は、樹脂材料よりも電気抵抗率が低いガラス材料で形成されている。更に、透明導電膜３０は、極めて電気抵抗率が低い酸化物半導体系の酸化インジウム・スズ材料で形成されている。従って、付着した埃等の遮光により生じる寸法測定の誤差を抑制し、精度の高い寸法測定を長く維持することができるとともに、埃等が付着しにくい分だけその透光窓及び受光窓２２の清掃などのメンテナンスの作業負担を低減させることができる。
【００２４】
また、ガラス部材１２ａ，２２ａの対向面は平坦面となっているから、対向面に例えば凸凹が形成されていたり、対向面が曲面状になっているものに比べて空気中の埃等が溜まりにくい。投光窓１２及び受光窓２２への埃等の付着を効果的に抑制することができるとともに、透光窓及び受光窓２２の清掃などのメンテナンスの作業負担を更に低減させることができる。
【００２５】
また、上述したように、非帯電性のプラスチックフィルムを張り付ける構成では、投光窓１２及び受光窓２２とは別体として設けたプラスチックフィルムによって投光器１１からの光の透過光量は低減する。しかも、そのプラスチックフィルムは非帯電性の処理により更に光透過率が低下している。更に、プラスチックフィルムを投光窓１２及び受光窓２２に張り付けるための接着部分においても透過光量は低減する。これに対して、本実施形態では、スパッタリングにより透明導電膜３０をガラス部材１２ａ，２２ａに一体的に形成する構成なので、経時的劣化により透明導電膜３０が剥がれてしまうといった問題はなく、上記構成に比べて透過光量の低減量が抑制され、Ｓ／Ｎ比の高い高精度の寸法測定が可能となる。また、部品点数の増加も抑えることができる。
【００２６】
＜他の実施形態＞
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記実施形態では、透光性部材としてガラス部材としたが、これに限らず、例えばＰＭＭＡ（ＰｏｌｙＭｅｔｈｙｌＭｅｔｈＡｃｒｙｌａｔｅ：ポリメタクリル酸メチル（アクリル））や、ＰＣ（ ＰｏｌｙＣａｒｂｏｎａｔｅ：ポリカーボネート）等の透明樹脂で形成したものであってもよい。但し、ガラス材料の方が電気抵抗率が低いため投光窓及び受光窓の帯電を効果的に抑制できる。
【００２７】
（２）上記実施形態では、受光素子としてフォトダイオードとしたが、これに限らず、ＣＣＤ素子（例えば一次元或いは二次元イメージセンサ）等の位置検出素子を用いて、その位置検出素子からの受光信号に基づいて被測定物体の寸法だけでなく、被測定物体の位置も測定可能な構成としてもよい。
【００２８】
（３）上記実施形態では、透明導電膜３０は、ガラス部材１２ａ，２２ａの対向面だけに形成する構成としたが、その反対面（裏面）側にも形成する構成でもよい。
【００２９】
（４）上記実施形態では、透光性部材（ガラス部材１２ａ，２２ａ）と投光レンズ１５及び受光レンズ２５とは別体としたが（請求項２の構成に相当）、これに限らず、例えば、それらが一体的に形成されている構成であってもよい。つまり、各透光性部材を、投光レンズ、或いは受光レンズとして機能するような構造とするのである。例えば、上記実施形態において、投光器１１側のガラス部材１２ａを投光レンズ１５のような形状とし、受光器２１側のガラス部材２２ａを受光レンズ２５のような形状とするのである。但し、このような構成とすると、透光性部材のうち外部を向いた表面側が平らでなくなるので空気中の埃等が溜まり易くなる。そこで、各部の屈折率を変える（例えば材料の密度分布を不均一にする）ことで平面レンズのままで投光レンズや受光レンズとして機能する特殊レンズを使用する方法もある。
【００３０】
（５）上記実施形態では、「互いに対向配置される投光器と受光器とを備えてなり、前記投光器は、その本体ケースの開口部に透光性部材を配してなる投光窓を通して平行光を出射するよう構成され、前記受光器は、その本体ケースの開口部に透光性部材を配してなる受光窓を通して前記投光器からの平行光を受光するよう構成されている」ものとした。つまり、投光手段と受光手段とを、別体の投光器と受光器とした構成としたが、これに限らず、投光手段と受光手段とが一つのケースに一体的に設けられた構成であってもよい。例えば、上記実施形態に対して、投光器１１の投光ケース１３と、受光器２１の受光ケース２３とをそれらの上面側または／及び下面側等で連結する連結部が設けられ、ケース全体として一体的に構成されたものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る寸法測定装置の斜視図
【図２】その断面図
【符号の説明】
１０…寸法測定装置
１１…投光器
１２…投光窓
１２ａ，２２ａ…ガラス部材（透光性部材）
１３…投光ケース（本体ケース）
１４…半導体レーザ（受光素子）
１５…投光レンズ
２１…受光器
２２…受光窓
２３…受光ケース（本体ケース）
２４…受光素子
２５…受光レンズ
３０…透明導電膜
Ｗ…被測定物体
Claims (3)
- 被測定対象物の測定対象部が配置される測定領域を含む領域に向けて、本体ケースの開口部に透光性部材を配してなる透光窓を通して平行光を投光する投光手段と、
前記測定領域を介して前記投光手段と対向する位置で、本体ケースの開口部に透光性部材を配してなる受光窓を通して、前記投光手段から投光された平行光を受光する受光手段と、
前記被測定物体の測定対象部に応じて変化する前記受光手段での受光量に基づき前記被測定物体の測定対象部の寸法を測定する寸法測定装置であって、
前記投光窓及び受光窓の透光性部材は、少なくとも前記本体ケースの外部に向けられる表面側に蒸着による透明導電膜が形成されていることを特徴とする寸法測定装置。 - 前記投光手段は、投光素子と投光レンズとを備えて、前記投光素子からの光を前記投光レンズにて平行光として前記投光窓を通して出射されるよう構成され、
前記受光手段は、受光レンズと受光素子とを備えて、前記投光手段から出射され前記受光窓に入光した平行光を前記受光レンズにて収束させて前記受光素子で受光するよう構成されており、
前記投光窓及び前記受光窓の透光性部材は、少なくとも前記本体ケースの外部に向けられる表面が平らなガラス部材からなることを特徴とする請求項１記載の寸法測定装置。 - 前記透明導電膜は、酸化物半導体系の酸化インジウム・スズからなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の寸法測定装置。
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-
2003
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