JP5337419B2

JP5337419B2 - 変位測定装置、それを用いたシール部材形状測定装置及びそれらに用いられる変位検出装置

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Publication number: JP5337419B2
Application number: JP2008181019A
Authority: JP
Inventors: 敦郎田沼
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 2008-07-11
Filing date: 2008-07-11
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2028-07-11
Also published as: JP2010019714A

Description

本発明は、被測定物の表面に光（ビーム）を照射して走査しつつその反射光を受けることにより、被測定物の表面の変位を三角測量する変位測定装置、それを用いたシール部材形状測定装置及び変位検出装置に関する。特に、本発明は、シャインプルークの条件（ＳｓｈｅｉｍｐｆｉｕｇＰｒｉｎｃｉｐｌｅ）を満足するように構成された光学系によって、被測定物として薄い、透明体の表面形状を測定するときに、その透明体の裏面からの不要反射による測定への影響を防止できる変位測定技術に係る。

従来、三角測量により変位測定する装置として、特許文献１の従来技術に示されるものがあった。この特許文献１の技術は、光変位センサ（例えば、ＰＳＤ；ＰｏｓｉｔｉｏｎＳｅｎｓｉｔｉｖｅＤｅｔｅｃｔｏｒ）の上下に設けた溝に遮蔽マスク（体）を移動可能に設けて、被測定物の変位に応じて位置検出センサにおける受光位置（スポット）が移動するのに伴って、その遮光体を移動させて、位置検出センサへの不要な光の入射を防止するものである。

ところで、被測定物が、薄い、透明体の形状を測定する場合がある。例えば、液晶画面を製造するときに、透明板に塗布されたシール部材で形成された堤内に液晶を収容することが行われるが、そのシール部材の形状を測定することがある。そのときのシール部材を形状測定するにあっては、そのシール部材を透過した光が透明板の裏面で反射して生ずる反射光が不要反射光として、位置検出センサに入る恐れがあるので、これを防止する必要がある。しかし、上記特許文献１にそこまでの記載はない。

図６及び図７を用いて従来技術について説明する。一般的な光変位センサ１０３の構成を図６（Ａ１）に示す。図６（Ａ１）において、光変位センサ１０３は、投光部１０と受光レンズ３と受光部２０とで構成され、それらの配置関係は筐体（不図示）で一体的に固定され、被測定物１０１に対して相対的に移動できる構成にされて走査が可能にされている。図６（Ａ１）では、入射光と反射光をほぼ含む平面に直交する方向（紙面の奥行き方向）に主走査される。図６（Ａ１）の矢視Ａ２の位置で、被測定物１０１周辺を見たのが図６（Ａ２）で、測定点（イ）、測定点（ロ）の順で主走査方向に主走査したときの、入射光（走査光）と反射光の様子を示している。

図６（Ａ１）で、投光部１０は、光（レーザビーム）を発生する光源ＬＤ、光源ＬＤからの光を平行光に変換するコリメータレンズ１、その平行光を集光して被測定物１０１へ入射させる集光レンズ２を備えている。そして、受光レンズ３が、被測定物１０１からの反射光を受光部２０へ集光して、結像させる。このとき、被測定物１０１の変位に応じて、位置検出手段ＰＳＤを含む受光部２０の受光面が受ける反射光の位置が変わるので、その受光部２０で反射光を受ける位置が変化しても受光面で良く結像させるためには、受光部２０の受光面（実効的には位置検出手段ＰＳＤの受光面）、受光レンズ３の主面（主たる面）及び投光部１０による入射光の関係を、それら延長線が一点で交わるように構成（上記のシャインプルークの条件）することが必要である。そのような構成の光学系において、透明な被測定物１０１の底部からの不要反射光の受光部２０への入射を防止する遮蔽マスク９を設けている。

一方、投光部１０から被測定物１０１への入射光、及び被測定物１０１からの反射光の被測定物１０１の表面における法線に対する入射角及び反射角（傾斜範囲）によって、受光部２０の幅（図６（Ａ１）の奥行き）で測定可能な範囲に広狭が生ずる。つまり、図６（Ｂ１）示すように法線に対する反射角θ１が急峻な場合、図６（Ｂ１）の矢視Ｂ２から見た図である図６（Ｂ２）に示すように、反射光が受光部２０で受けない場合であっても、図６（Ｃ１）のように反射角θ２が大きい場合は、図６（Ｃ１）の矢視Ｃ２から見た図である図６（Ｃ２）のように、受光部２０の幅が図６（Ｂ２）と同じであれば反射光を受光できることがある。つまり、図６（Ｃ１）のように反射角を大きくした方が図６（Ｂ１）のように反射角を小さくした方より、受光部２０の幅方向に対する測定範囲が広くなる。さらに言い換えると、図６（Ｂ２）と図６（Ｃ２）から、被測定物１０１と受光部２０との法線方向の距離が短い程、受光部２０の幅方向に対する測定範囲が広くなることが言える。なお、この測定範囲の広狭については法線に対する反射光の反射角の影響が大きいが、受光部２０が直接反射光及び散乱した反射光を受光するのであれば、一般的に、ほぼ、入射光の入射角と反射光の反射角とは等しくなるように受光部２０、投光部１０を配置されるので、その場合は、入射角についても反射角と同様のことが言える。

なお、「被測定物１０１の表面における法線」とは、ここでは、いわゆる「法線を立てようとする表面の位置における接線に直交する線」という厳密な意味での法線ではなく、測定対象する表面の平均的な平面、或いは主たる平面に対して直交する線である。したがって、例えば、被測定物１０１が平坦な平面に搭載されていれば、その平面を主たる平面としてそれに対する法線であっても良い。また、その平坦な平面が水平で在れば垂線であっても良い。以下、「・・・における法線」は、上記と同様の意味を有するものとする。

上記のことから、測定範囲の問題から反射光の反射角を大きくして、図６（Ａ）のように交点３０で、受光部２０の受光面、受光レンズ３の主面、及び投光部２１０からの入射光の各延長線が交わるような配置構成にしてシャインプルークの条件を満足させるためには、受光部２０の受光面における法線に対する反射光の入射角が大きくなる。

ところで、受光部２０と遮蔽マスク９は、図７（Ａ）のように配置、構成されている。図７（Ａ）において、受光部２０は、保護のため光を透過する透明蓋８を有するケース７に位置検出手段ＰＳＤを収容している。そして、遮蔽マスク９は、その透明蓋８の上に、被測定物１０１の底部から反射してきた不要反射光の入射を防止する位置に配置されている。なお、図６（Ａ１）における被測定物１０１が透過性を有し、かつ基台１０２が非透明体であるなら、「被測定物１０１の底部からの反射」とは、被測定物１０１の裏面からの反射であるが、基台１０２も透明体であるなら、基台１０２の裏面からの反射であることがある。

このような受光部２０の構成において、上記のように広い測定範囲を確保し、かつシャインプルークの条件を満足させるために受光部２０の受光面に立てた法線に対する反射光の入射角を大きくすると、図７（Ａ）に示すように被測定物１０１からの反射光が、一旦、位置検出手段ＰＳＤで受光され、その後、その位置検出手段ＰＳＤで受光された位置で生じた反射が、遮蔽マスク９の裏面に当たって、再び位置検出手段ＰＳＤに入射して、不要光を発生させる。このように位置検出手段ＰＳＤと遮蔽マスク９との間で多重反射して生じた不要光を位置検出手段ＰＳＤが受光すると、変位測定上の誤差を生じさせる。

図７（Ｂ）にその誤差の例を示す。図７（Ｂ）は、図６（Ａ）において、光変位センサ１０３（投光部１０、受光レンズ３、及び受光部２０）と被測定物１０１の一方を、基準位置（距離）から垂直方向に距離を増減して移動させて（変化させて）、そのとき光変位センサ１０３で変位（距離）を測定したものである。移動させた距離を別手段で確認したものが図７（Ｂ）の横軸であり、光変位センサ１０３で測定した変位が縦軸である。各値をプロットすれば、正常で誤差がなければ、これらの値は一対一の関係にあるはずである。しかしながら、図７（Ｂ）の測定範囲の中の「誤差部分」示すように、不要光により、測定範囲内で直線性が崩れ、誤差が発生している。

特開平９−３１９８３１５号公報

本発明の目的は、投光部、集光機能レンズ（上記の受光レンズを含む機能）、及び受光部（ＰＳＤを含む）を広い測定範囲を確保し、かつシャインプルークの条件を満足する構成にしたうえで、透過性を有する被測定物の底部からの反射光の入射を防止する遮蔽マスクを、その遮蔽マスクとＰＳＤで生じる多重反射を防止する技術を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、透光性を有する被測定物に、該被測定物の表面に光を照射する投光部（１０）と、該被測定物の表面からの反射光を受けて集光する集光機能レンズ（３）と、該集光機能レンズが前記集光する位置に配置され、該集光された光を受けたときの集光位置に応じた信号を出力する受光部（２０）と、を備え、該被測定物、前記集光機能レンズ及び前記受光部は、相互にシャインプルークの条件を満たす位置に配置された変位測定装置であって、該被測定物を透過して該被測定物の底部側で反射し前記集光機能レンズを経てきた裏面反射光が前記受光部に入るのを遮る位置であって、該受光部の表面における法線に対する前記集光された光の入射角度と、該入射角度で入射された該集光された光が該受光部の表面で反射したときの該法線に対する反射角度とを加えた角度範囲内の位置に設けられた遮蔽マスク（６）と、前記遮蔽マスクを前記角度範囲内の位置に支持する支持部材（５，６ａ）と、を備えた。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記支持部材は、断面形状が３辺からなるプリズムであって、該３辺の内、最長の第１の辺が、前記受光部の表面に対面して、かつ前記被測定物の変位に応じて前記集光位置が移動する方向に沿うように配置され、配置されたときに前記３辺の内、前記集光機能レンズ側に面する第２の辺に、該第２の辺に沿った面を有する前記遮蔽マスクが設けられた構成とした。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記受光部は、前記集光された光を受けて前記被測定物の変位とともに移動する前記集光位置を検出して、該集光位置に応じた信号を出力する前記位置検出手段（ＰＳＤ）と、該位置検出手段を収容し、前記集光機能レンズからの集光された前記反射光を受光し透過して該位置検出手段へ入射させる透過面を有する収容ケース（７）を備え、前記プリズムは前記第１の辺を該透過面に密着して取り付けられ、前記集光機能レンズからの集光された前記反射光は該プリズムを経由して前記位置検出手段へ入射させる構成とした。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかかの発明において、前記被測定物の表面から前記集光機能レンズを経て前記受光部までの反射光の光路は、該被測定物の表面における法線に対し４５度を越える角度に設けられた構成とした。

請求項５に記載の発明は、透明板に塗布されたシール部材であって液晶画面装置における液晶を収容するための堤を成すシール部材に、該シール部材の表面に光を照射する投光部（１０）と、該シール部材の表面からの反射光を受けて集光する集光機能レンズ（３）と、該集光機能レンズが前記集光する集光位置に配置される受光面を有し、該集光された光を受けて該シール部材の表面形状の変位とともに移動する該集光位置を検出して、該集光位置に応じた信号を出力する受光部（２０）と、を備え、該シール部材、前記集光機能レンズ及び前記受光部は、相互にシャインプルークの条件を満たす位置に配置されており、前記位置検出手段が出力する信号を基に前記シール部材の形状を測定するシール部材形状測定装置であって、該シール部材の表面から前記集光機能レンズを経て前記受光部までの反射光の光路は、該シール部材の表面における法線に対し４５度を越える角度に設けられており、さらに、該シール部材及び前記透明板を透過して該透明板の裏面で反射し前記集光機能レンズを経てきた裏面反射光が前記受光部の前記受光面に入るのを遮る位置であって、前記受光面における法線に対する前記集光された光の入射角度と該入射角度で入射された該集光された光の該法線に対する反射角度とを加えた角度範囲内の位置に設けられた遮蔽マスク（６）と、前記遮蔽マスクを前記角度範囲内の位置に支持する支持部材（５，６ａ）と、を備えた。

請求項６に記載の発明は、入射された被測定光を受光する受光面を有し、該受光面で該被測定光を受光した受光位置に応じた信号を出力する位置検出手段（ＰＳＤ）と、該位置検出手段を収容し、該被測定光を該位置検出手段へ入射させる透過面を有する収容ケース（７）と、断面が３辺からなるプリズムであって、該３辺の内、最長の第１の辺が、前記位置検出手段の前記受光面に対面して、かつ前記受光位置が移動する方向に沿うように密着して取り付けられたプリズム（５）と、該プリズムの前記３辺の内、前記被測定光が到来する側に面する第２の辺に沿って設けられ、該受光面における法線に対する被測定光の入射角より下回る入射角で到来する不要反射光の入射を遮る遮蔽マスク（６）と、を備え、該遮蔽マスクは、前記受光面における法線に対する前記被測定光の入射角度と該入射角度で入射された該被測定光の該法線に対する反射角度とを加えた角度範囲内の位置に設けられた構成とした。

本発明の構成によれば、投光部、集光機能レンズ、及び受光部（ＰＳＤを含む）をシャインプルークの条件を満足する構成にすることで、測定精度を維持し、かつ被測定物における法線に対する大きい角度の反射角をもたせる構成にすることで測定範囲を確保したうえで、遮蔽マスクを前記集光された光の入射角度と被測定物からの反射光の反射角度とを加えた角度範囲内の位置に設けたので、多重反射による不要光の発生が防止でき、誤差を軽減して測定することができる。

本発明の実施形態を、図を用いて説明する。図１は、本発明に係る光変位センサの実施形態を説明するための模式的な構成図である。図２は変位検出装置の構成と示すとともに、多重反射の防止を説明するための図である。図３は変位測定部（変位測定装置）の構成を示す図である。図４は、形状検査装置としての検査部の構成を示す図である。図５は、被測定物としてのシール部材の構成を示す図である。

［光変位センサ及び変位検出装置］
ここでは、図１（Ａ）における光源ＬＤ、コリメータレンズ１及び集光レンズ２で構成される投光部１０と、受光レンズ（機能レンズ）、並びに、受光部２０、遮蔽マスク６及びプリズム５受光素子で構成される変位検出装置について、説明する。図１（Ａ）（Ｂ）及び図２における各要部（要素）であって、図６及び図７における要部と同一符号のものは、作用、機能も同一である。したがって、ここでは、図６や図７と異なる部分を主として、及び発明に係る部分を中心に説明する。

図１（Ａ）で、投光部１０は、光源ＬＤからの光（レーザビーム）を被測定物１０１の表面へ入射させるが、そのときの被測定物１０１の表面における法線に対する入射角θ_０は、４５度以上にして、次の述べる反射角θと同じになるように配置されている。被測定物１０１の表面で反射された光であって、被測定物１０１の表面でほぼ反射角θ_０で反射した光を受光レンズ３で集光して受光部２０へ結像させている。この被測定物１０１の表面から受光レンズ３を経て受光部２０へまでの反射光の光路が、被測定物１０１における法線と成す反射角θ_０は、４５度以上約７０度までの間のいずれかに設定されている。これは、上記したように、受光部２０における位置検出手段ＰＳＤの横幅（図１（Ａ）における紙面の奥行き方向（主走査方向）の幅）に対する測定範囲を広げるためである。

投光部１０から被測定物１０１の表面への入射光、受光レンズ３の主面（受光レンズ３の厚さ方向のセンタにおける面）、及び受光部２０の受光面の各延長線は、１つの交点３０で交差するように配置されている。つまりシャインプルークの条件を満足するので、反射光、例えば、図１（Ａ）で被測定物１０１の傾斜により反射光の反射角θ_０が変化しても、いずれの反射光も受光部２０で結像することができる。したがって精度の良い位置情報を得ることができる。

受光部２０、プリズム５及び遮蔽マスク６は、変位検出装置を構成するが、図２（Ａ）にその具体的構成を示す。図２（Ａ）において、受光部２０は、位置検出手段ＰＳＤと、その位置検出手段ＰＳＤを収容するケース７と、そのケース７に、ガラス等でなる光を透過する透明蓋８を備えている。そして、断面が三角形状のプリズム５が、その最大長辺の面を透明蓋８に接着されて、その三角形状の残りの２辺の内、被測定物１０１からの反射光を受ける側の辺に遮蔽マスク６が固着されている。遮蔽マスク６は、被測定物１０１の底部からの反射光が位置検出手段ＰＳＤへ入射するのを防止する位置であって、被測定物１０１からの反射光と透明蓋８における法線と成す入射角θと、被測定物１０１からの反射光が位置検出手段ＰＳＤの表面で反射した反射光と法線となす角θを合わせた角度範囲（図２（Ａ）では法線を中心とした±θ）に設定される。したがって、遮蔽マスク６と位置検出手段ＰＳＤの表面での多重反射が防止でき、多重反射に起因した測定誤差を防止できる。

位置検出手段ＰＳＤの両端からは、図２（Ａ）に示すように反射光の受光位置を表す情報を含む信号である、出力Ａ及び出力Ｂが出力される。これらの信号は、被測定物１０１の表面における変位に対応した情報が含まれており、その使い方は後記の「変位測定装置」で説明する。

遮蔽マスク６による被測定物１０１の底部（図１（Ａ）の基台１０２は透明なので基台１０２の裏面）からの反射光（細かい点線）を遮蔽マスク６により遮光する態様と、位置検出手段ＰＳＤ受光面における反射光に基づく再反射光の態様とを図１（Ａ）に示す。図１（Ａ）で、被測定物１０１からの反射光は受光部２０（位置検出手段ＰＳＤ）で受光されると同時に一部がその表面で再反射して、プリズム５の３辺の内、最大長辺と被測定物１０１に面する側の辺を除く、残りの一辺を介して外部へ抜けるので、多重反射が軽減できる。一方で、被測定物１０１の底部からの不要反射光は、遮蔽マスク６により受光部２０への入射が遮られる。なお、基台１０２が不透明な場合は、不要反射光は基台１０２からの反射光となる。

また、上記のように、プリズム５を用いるのは、それ自体が光を通過するので位置検出手段ＰＳＤによる反射光の受光に影響しないことと、遮蔽マスク６を上記のように被測定物１０１からの反射光と透明蓋８における法線と成す入射角θと、被測定物１０１からの反射光が位置検出手段ＰＳＤの表面で反射した反射光と法線となす角θを合わせた角度範囲に設定するのが容易だからである。遮蔽マスク６を支えるのは、プリズム５に限らず図２（Ｂ）のように位置検出手段ＰＳＤを挟むように受光部２０の幅方向の両辺にマスク支柱６ａを固定して設け、それに遮蔽マスク６を設ける構造であっても良い。また、遮蔽マスク６は固着したが、プリズム５もしくはマスク支柱６ａのマスク取り付け面にガイドレールを設け、位置を可変できる構造にしても良い。

なお、図１（Ａ）で受光レンズ３を用いていたが、受光レンズ３に代えて図１（Ｂ）の構成を採用することもできる。つまり、被測定物１０１からの反射光をコリメータレンズ３ａで平行光に変換して集光レンズ３ｂで集光させて受光部２０へ結像させる構成を採用することもできる。請求項における「集光機能レンズ」と言う表現を用いているは、そのためであって、同一機能・性能を単一のレンズ或いは複数のレンズで達成できることから、それら全体を表すためである。

［変位測定装置］
図３を基に、上記説明した光変位センサ１０３を使用した変位測定装置の実施形態について説明する。

図３において、光変位センサ１０３は、上記図１，２で説明した光変位センサ１０３と同じであり、それを簡単に表現したものである。この光変位センサ１０３には、代表して図１における光源ＬＤと、位置検出手段ＰＳＤが記載されている。図７において、制御部１０５、走査機構１０４、演算器１０６及びデータ処理部１０７は、変位測定部１００を構成している。

図３の制御部１０５は、予め被測定物１０１の表面を走査して測定するために必要な、被測定物１０１の表面に係るレイアウト情報（表面を測定する範囲の座標（位置）情報を含む）を有し、そのレイアウトに基づいて、主走査範囲とその回数、主走査方向（図１の紙面方向）に直交する方向への副走査範囲とその回数を決定し、走査機構１０４に対して指示するとともに、走査開始を指示する。一方、走査しているときの位置の情報、つまり測定点の位置情報を出力している。

走査機構１０４は、制御部１０５の指示にしたがって、光変位センサ１０３と被測定物１０１を相対的に主走査方向に移動させ、及び副走査方向に移動させる駆動機構及び手段を備える。例えば、それらの手段は、光変位センサ１０３を主走査方向に直線的に移動させることにより主走査させ、その１つの主走査が終わると主走査方向と直交方向に被測定物１０１を移動させることにより、光変位センサ１０３が測定する測定点を、相対的に走査する。

演算器１０６は、受光素子である位置検出手段ＰＳＤが出力する信号である、出力Ａ，Ｂを基に変位情報としての出力Ｌ＝（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）を演算して出力する。

変位測定装置として、測定点と変位をプロットするだけであれば、データ処理部１０７は、演算器１０６の出力（変位ｚ）を制御部１０５からの測定点の位置情報（ｘ、ｙ）に対してプロットすることにより得られる。データ処理部１０７は、演算器１０６の出力と制御部１０５の位置情報を基に、被測定物１０１の表面形状を３次元画像として、或いは主走査した箇所の断面形状を再現するためのものである。主走査方向、副走査方向及び変位方向を３次元又は２次元とする形状を表す形状データとして出力する。

［シール部材形状測定装置］
前記変位測定装置の一具体的実施例として、液晶画面装置を生産するときに、板状の面に堤（シール部材）を設けてその中に液晶を薄く収容するが、そのシール部材を被測定物１０１として、その形状の変位を測定し、その断面形状を求める例について説明する。

図１から図３の基本構成は、そのまま使用できる。ここでは、被測定物１０１の概要と走査を主体として説明する。

被測定物１０１であるシール部材１０１ａを図５（Ａ）（Ｂ）に示す。図５（Ｂ）は図５（Ａ）のＡ−Ａ＊の部分における断面を示す。図１のように被測定物１０１としてのシール部材１０１ａは、液晶画面を構成する透明なガラス１０１ｂとその四角枠状に周囲に沿って塗布された透明なシール部材１０１ａで構成されている。これを例えば、図５（Ａ）の下から上方向へ光変位センサ１０３を主走査して、四角枠状の横辺のシール部材１０１ａの形状、つまり図５（Ｂ）のようなシール部材１０１ａの断面形状を測定する。シール部材１０１ａの長さ方向における全部の断面形状を測定するのであれば、長さ方向に副走査して位置を変更して、主走査する必要があるが、一部の断面形状だけであれば、副走査はしない。また、図５（Ａ）の左側から右側へ主走査すれば、四角枠状の縦辺におけるシール部材１０１ａの断面形状を測定する。

ガラス１０１ｂの下には図示しない保持台が置かれるので、この場合は、ガラス１０１ｂの底部（基台１０２もガラスなので、基台１０２が保持台の表面と接触する面）からの反射光が不要反射光として遮蔽マスク６で遮光される。

そして、データ処理部１０７で演算器１０６からの出力Ｌを主走査位置に応じてプロットすすることによりシールの断面形状を示す形状データを求めることができる。

［形状検査装置］
図４を基に、上記説明した光変位センサ１０３を使用した変位測定装置を利用して被測定物１０１の表面の変位を検査する形状検査装置に利用した実施形態について説明する。例えば、そのシール部材１０１ａを被測定物１０１として、その形状の変位を測定し、その良否判定を行う検査を行う場合について説明する。制御部１０５、比較手段２０２、判定手段２０３及び表示手段２０４は、検査部２００を構成している。光変位センサ１０３を使用したシール部材１０１ａの変位測定装置としては図３の形態がそのまま使用できる。

比較手段２０２は、制御部１０５からシール部材１０１ａの断面形状に係る設計値等をレファレンス（高さ、或いは面積）として受けて、データ処理部１０７から受けた画像データとレファレンスとの差を演算し出力する。なお、形状データに変換することなく、その測定点において測定した変位（測定したシール部材１０１ａの高さ）とレファレンス（設計上のシール部材１０１ａの高さ）との差を出力しても良い。

判定手段２０３は、レファレンスに対応してその許容値を制御部１０５から受けて、比較手段２０２からの出力と比較し、比較手段２０２の出力が、許容値内であれば合格とし、許容値外であれば不良（否）と判定する。

表示手段２０４は、判定手段２０３の判定結果を表示する。また、制御部１０５からレイアウト情報（例えば、シール部材１０１ａの形態、位置を示す配置図）を受けて表示し、レイアウトのどの位置が不良（否）であり、合格であるかを識別可能に表示してもよい。また、それらと別に或いは併せて、データ処理部１０７で生成した形状データに基づく画像を表示させて、どの箇所が不良であり、合格であるかを識別可能に表示させることもできる。

本発明に係る光変位センサの実施形態を説明するための模式的な構成図である。変位検出装置の構成と示すとともに、多重反射の防止を説明するための図である。変位測定部（変位測定装置）の構成を示す図である。形状検査装置としての検査部の構成を示す図である。被測定物としてのシール部材の構成を示す図である。従来技術の構成を示す図である。従来技術の欠点を説明するための図である。

符号の説明

１コリメータレンズ、２集光レンズ、３受光レンズ（集光機能レンズ）、
３ａコリメータレンズ、３ｂ集光レンズ、５プリズム、６遮蔽マスク、
６ａマスク支柱、７ケース、８透明蓋、９遮蔽マスク、
１０投光部、２０受光部、３０交点、
１００変位測定部（変位測定装置）、１０１被測定物、１０１ａシール部材、
１０１ｂガラス、１０２基台、１０３光変位センサ、
１０４走査機構、１０５制御部、１０６演算器、１０７データ処理部、
２００検査部、２０２比較手段、２０３判定手段、２０４表示手段、
ＬＤ光源、ＰＳＤ位置検出手段

Claims

透光性を有する被測定物に、該被測定物の表面に光を照射する投光部（１０）と、該被測定物の表面からの反射光を受けて集光する集光機能レンズ（３）と、該集光機能レンズが前記集光する位置に配置され、該集光された光を受けたときの集光位置に応じた信号を出力する受光部（２０）と、を備え、該被測定物、前記集光機能レンズ及び前記受光部は、相互にシャインプルークの条件を満たす位置に配置された変位測定装置であって、
該被測定物を透過して該被測定物の底部側で反射し前記集光機能レンズを経てきた裏面反射光が前記受光部に入るのを遮る位置であって、該受光部の表面における法線に対する前記集光された光の入射角度と、該入射角度で入射された該集光された光が該受光部の表面で反射したときの該法線に対する反射角度とを加えた角度範囲内の位置に設けられた遮蔽マスク（６）と、
前記遮蔽マスクを前記角度範囲内の位置に支持する支持部材（５，６ａ）と、を備えたことを特徴とする変位測定装置。
前記支持部材は、断面形状が３辺からなるプリズムであって、該３辺の内、最長の第１の辺が、前記受光部の表面に対面して、かつ前記被測定物の変位に応じて前記集光位置が移動する方向に沿うように配置され、配置されたときに前記３辺の内、前記集光機能レンズ側に面する第２の辺に、該第２の辺に沿った面を有する前記遮蔽マスクが設けられたことを特徴とする請求項１に記載の変位測定装置。
前記受光部は、前記集光された光を受けて前記被測定物の変位とともに移動する前記集光位置を検出して、該集光位置に応じた信号を出力する前記位置検出手段（ＰＳＤ）と、該位置検出手段を収容し、前記集光機能レンズからの集光された前記反射光を受光し透過して該位置検出手段へ入射させる透過面を有する収容ケース（７）を備え、前記プリズムは前記第１の辺を該透過面に密着して取り付けられ、前記集光機能レンズからの集光された前記反射光は該プリズムを経由して前記位置検出手段へ入射させることを特徴とする請求項２に記載の変位測定装置。
前記被測定物の表面から前記集光機能レンズを経て前記受光部までの反射光の光路は、該被測定物の表面における法線に対し４５度を越える角度に設けられたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の変位測定装置。
透明板に塗布されたシール部材であって液晶画面装置における液晶を収容するための堤を成すシール部材に、該シール部材の表面に光を照射する投光部（１０）と、該シール部材の表面からの反射光を受けて集光する集光機能レンズ（３）と、該集光機能レンズが前記集光する集光位置に配置される受光面を有し、該集光された光を受けて該シール部材の表面形状の変位とともに移動する該集光位置を検出して、該集光位置に応じた信号を出力する受光部（２０）と、を備え、該シール部材、前記集光機能レンズ及び前記受光部は、相互にシャインプルークの条件を満たす位置に配置されており、前記位置検出手段が出力する信号を基に前記シール部材の形状を測定するシール部材形状測定装置であって、
該シール部材の表面から前記集光機能レンズを経て前記受光部までの反射光の光路は、該シール部材の表面における法線に対し４５度を越える角度に設けられており、さらに、
該シール部材及び前記透明板を透過して該透明板の裏面で反射し前記集光機能レンズを経てきた裏面反射光が前記受光部の前記受光面に入るのを遮る位置であって、前記受光面における法線に対する前記集光された光の入射角度と該入射角度で入射された該集光された光の該法線に対する反射角度とを加えた角度範囲内の位置に設けられた遮蔽マスク（６）と、
前記遮蔽マスクを前記角度範囲内の位置に支持する支持部材（５，６ａ）と、を備えたことを特徴とするシール部材形状測定装置。
入射された被測定光を受光する受光面を有し、該受光面で該被測定光を受光した受光位置に応じた信号を出力する位置検出手段（ＰＳＤ）と、
該位置検出手段を収容し、該被測定光を該位置検出手段へ入射させる透過面を有する収容ケース（７）と、
断面が３辺からなるプリズムであって、該３辺の内、最長の第１の辺が、前記位置検出手段の前記受光面に対面して、かつ前記受光位置が移動する方向に沿うように密着して取り付けられたプリズム（５）と、
該プリズムの前記３辺の内、前記被測定光が到来する側に面する第２の辺に沿って設けられ、該受光面における法線に対する被測定光の入射角より下回る入射角で到来する不要反射光の入射を遮る遮蔽マスク（６）と、を備え、該遮蔽マスクは、前記受光面における法線に対する前記被測定光の入射角度と該入射角度で入射された該被測定光の該法線に対する反射角度とを加えた角度範囲内の位置に設けられたことを特徴とする変位検出装置。