JP5558091B2

JP5558091B2 - 光学式変位センサのセンサヘッド及びそのセンサヘッドを備える光学式変位センサ

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Publication number: JP5558091B2
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Inventors: 隆司藤本
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Priority date: 2009-12-18
Filing date: 2009-12-18
Publication date: 2014-07-23
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Description

本発明は、投光器によって投射光を照射し、検査対象物からの反射光を受光する受光器の出力に基づいて、検査対象物の変位量を検出する光学式変位センサのセンサヘッド及びそのセンサヘッドを備える光学式変位センサに関する。

従来から、検査対象物に光を照射し、その照射方向に対して所定の角度で反射する反射光を受光することにより、いわゆる三角測量を用いて検査対象物の変位を検出する光学式変位センサが知られている。この種の光学式変位センサは、例えば、液晶パネルなどの検査対象物に接着剤を塗布する際に、塗布された接着剤の厚さを均一にするために用いられることがある。具体的に説明すると、光学式変位センサのセンサヘッドの近傍には、接着剤が吐出される接着剤吐出装置（いわゆるディスペンサ）が配置される。検査対象物に塗布される接着剤の厚さは、ディスペンサのノズル先端と検査対象物とのギャップの大きさに依存している。このギャップが一定に保たれると、ディスペンサから一定量の接着剤を吐出することによって接着剤の厚さを均一にすることができる。一方、検査対象物が搬送されてきたときに、例えば検査対象物の下に異物が混入していたり、検査対象物が変形していたりする等して、このギャップが一定に保たれない場合には、たとえディスペンサから一定量の接着剤を吐出していても、接着剤の厚さが不均一になって、製品の歩止まり低下に繋がる虞がある（例えば、ディスペンサのノズル先端が検査対象物に近づき過ぎた場合には、接着剤の液溜まりが生じる虞もある）。そこで、ディスペンサのノズル先端と検査対象物のギャップを正確に管理するために、検査対象物の変位を検出可能な光学式変位センサが用いられる（例えば特許文献１参照）。

特許文献１に開示された光学式変位センサには、一枚の平板状支持プレートに投光系部品及び受光系部品が設けられ、各部品は、それぞれ投光側カバー及び受光側カバーによって別々に覆われている。また、別々に平板状支持プレートに取り付けられた投光側カバーと受光側カバーとの間には、ディスペンサの直線状ノズルを上下に貫通させて配置するための空所が設けられている。さらに、この平板状支持プレートには、投光系部品に対して制御信号等を送信するための電気ケーブルが収納されるであろうと思われる細長い溝が、投光系部品の近傍から受光系部品の近傍まで形成されている。

特開２００６−１７０７２４号公報

しかしながら、平板状支持プレートに溝が形成されると、その溝の部分において平板状支持プレートの厚みが薄くなってしまうため、平板状支持プレートの剛性が低下してしまう虞がある。平板状支持プレートに設けられた投光系部品及び受光系部品は、いわゆる三角測量を用いて検査対象物の変位を検出するために高精度な位置決めが必要になるところ、剛性が低下して平板状支持プレートがわずかに歪んだりした場合には、平板状支持プレートが歪んで投光系部品又は受光系部品の光軸がずれてしまうこともあり、ディスペンサのノズル先端と検査対象物のギャップを正確に測定することが困難になる。

一方で、センサヘッドとディスペンサは、搬送ラインや検査装置などに組み込まれること、さらには、検査対象物表面において複数個所に接着剤を塗布するために、センサヘッドが平面移動機構（必要に応じて昇降駆動機構も含まれる）を介してサーボ制御されることなどから、センサヘッドはなるべく小型である方が好ましい。仮に、平板状支持プレートを単純に厚く形成して剛性を高めようとすると、センサヘッドの厚みも増す結果、センサヘッドの小型化要請に応えることができない可能性がある。

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、投光系部品及び受光系部品が取り付けられた基板の剛性が低下してしまうことを防ぐ光学式変位センサのセンサヘッド及び光学式変位センサを提供する。

本発明に係る光学式変位センサのセンサヘッドは、検出対象物に投射光を照射する投光器と、投光器によって照射された投射光の検出対象物からの反射光を受光する受光器と、投光器及び受光器が離間して取り付けられたベース基板と、ベース基板に取り付けられ、投光器及び受光器を収納するケースと、を備え、ケースは、投光器を収納するとともに投射光を透過させる投光窓が設けられた投光器収納部と、受光器を収納するとともに反射光を透過させる受光窓が設けられた受光器収納部と、投光窓及び受光窓よりもベース基板側にのみ配置され、投光器収納部の開口周縁部と受光器収納部の開口周縁部を連結する連結部と、を有し、連結部のベース基板と対向する側の面には、投光器に制御信号を伝送する電気ケーブルを収納するための収納溝が形成され、連結部は、収納溝に収納された電気ケーブルをベース基板と挟むようにしてベース基板に取り付けられる。

このような構成によれば、投光器収納部の開口周縁部と受光器収納部の開口周縁部とは連結部によって連結されるとともに、投光器に接続された電気ケーブルを収納するための収納溝は、投光器及び受光器が取り付けられたベース基板側ではなく、投光器及び受光器を収納するケース側（特に、連結部のベース基板と対向する側の面）に形成されているので、溝が形成されることに起因するベース基板の剛性低下を防ぐことができる。また、ベース基板を厚く形成して剛性を高める、といった必要もなくなるので、センサヘッドの大型化を防ぐことができる。

また、本発明に係るセンサヘッドでは、収納溝に収納された電気ケーブルは、投光器を制御するための制御信号を送信する制御基板に接続されており、この制御基板は、受光器から受光信号を受信するとともに、受光器収納部の内側に取り付けられているような構成としてもよい。

このように、制御基板をセンサヘッド内に組み込むことによって、受光器と制御基板との間を短い配線で繋ぐことができるため、受光器から受信する受光信号にのるノイズを低減することができる。

以上説明したように、本発明によれば、センサヘッドの大型化を防ぎつつ、投光器及び受光器が取り付けられたベース基板の剛性が低下してしまうのを防ぐことができる。

本発明の実施の形態に係る光学式変位センサの概略構成を示す図である。本発明の実施の形態に係るセンサヘッドの外観構成を示す斜視図である。図２に示すセンサヘッドからベース基板を取り外したときのケースを示す斜視図である。図２に示すセンサヘッドからケースを取り外したときのベース基板を示す斜視図である。図２に示すケースを裏側（後方側）から見たときの様子を示す斜視図である。図２に示すケースを裏側（後方側）から見たときの様子を示す背面図である。収納溝に電気ケーブルが収納されている様子を示す図である。図７に示すケースをＡ−Ａ’に沿って切断したときの様子を示す断面図である。本発明の実施の形態に係るセンサヘッドの電気的構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態に係る光学式変位センサ１について、図面に基づいて具体的に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る光学式変位センサ１の概略構成を示す図である。図１に示すように、光学式変位センサ１は、センサヘッド１００と、本体ユニット２００と、伝送ケーブル３００と、を有している。また、センサヘッド１００には、ワークＷに対して接着剤を吐出するディスペンサ４００が取り付けられている。したがって、光学式変位センサ１は、ディスペンサ４００から液晶パネルなどのワークＷに塗布する際に、ディスペンサ４００のノズル先端とワークＷのギャップを測定することが可能な計測装置である。具体的には、センサヘッド１００から投射光Ｌ_１を照射し、その照射方向に対して所定の角度で反射する反射光Ｌ_２をセンサヘッド１００で受光し、センサヘッド１００の基準箇所（例えば下端面）からワークＷまでの距離を求めることによって、ディスペンサ４００のノズル先端とワークＷのギャップを測定する（詳細は図９を用いて後述する）。なお、本実施形態では、ディスペンサ４００から接着剤が塗布されるようにしているが、例えば封止剤（シール剤）などが塗布されるようにしてもよい。

センサヘッド１００は、その内部に、ワークＷに投射光Ｌ_１を照射する投光器１１０と、投光器１１０によって照射された投射光Ｌ_１のワークＷからの反射光を受光する受光器１２０とを有しており（図１中の点線枠で示す）、ワークＷの製造ライン上の狭い場所にも設置できるように本体ユニット２００から分離されている。また、センサヘッド１００は、略Ｌ字形状の筐体からなり、投光器１１０と受光器１２０との間であって、かつ、投光器１１０からの投射光Ｌ_１がワークＷに照射される照射点の近傍の上方に、ディスペンサ４００のノズルが配置されている。

本体ユニット２００は、受光器１２０上における受光スポットを検出し、その検出結果に基づいてディスペンサ４００のノズル先端とワークＷのギャップを算出するためのユニットである。なお、本体ユニット２００は、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）などの外部機器が接続可能に構成され、この外部機器から入力されるタイミング信号をトリガとして、センサヘッド１００において算出された所定の基準箇所（例えばセンサヘッド１００の下端面）からワークＷまでの距離を用いて、ディスペンサ４００のノズル先端とワークＷのギャップを測定し、その測定結果をＰＬＣに出力する。なお、本実施形態では、所定の基準箇所（例えばセンサヘッド１００の下端面）からワークＷまでの距離を求める機能をセンサヘッド１００側にもたせているが、この機能を、センサヘッド１００ではなく本体ユニット２００側にもたせるようにすることもできる。

伝送ケーブル３００は、センサヘッド１００と本体ユニット２００とを接続するケーブルであって、本体ユニット２００からセンサヘッド１００に電力を供給したり、本体ユニット２００からセンサヘッド１００への制御信号を伝送したり、センサヘッド１００から本体ユニット２００への出力を伝送したりする。

図２は、本発明の実施の形態に係るセンサヘッド１００の外観構成を示す斜視図である。図３は、図２に示すセンサヘッド１００からベース基板１０２を取り外したときのケース１０１を示す斜視図である。図４は、図２に示すセンサヘッド１００からケース１０１を取り外したときのベース基板１０２を示す斜視図である。なお、本実施形態では、センサヘッド１００の上方及び下方、その左方及び右方、並びに、その前方及び後方は、図２中の各矢印に示すように定義する。

図２〜図４に示すように、センサヘッド１００は、投光器１１０及び受光器１２０が収納されたケース１０１と、投光器１１０及び受光器１２０が取り付けられたベース基板１０２と、を有している。また、ケース１０１は、受光器収納部１０１ａと、投光器収納部１０１ｂと、連結部１０１ｃと、を有している。なお、本実施形態では、受光器収納部１０１ａと投光器収納部１０１ｂと連結部１０１ｃが一体的に構成され、ベース基板１０２に取り付けられている。このように、一体的に構成することによっても剛性を高めることができるようになっている。

ケース１０１の受光器収納部１０１ａは、上下方向（図２）に縦長であって略直方体の形状をしており、その内部には、受光レンズ１２１および光センサチップ１２２から構成される受光器１２０が収納されている（受光器１２０の機能の詳細については後述する）。また、受光器収納部１０１ａの下方には、所定の傾斜角度を有する傾斜面１０１ｄが形成されており、傾斜面１０１ｄには、受光窓１０３が設けられている。反射光Ｌ_２は、傾斜面１０１ｄと略直交する方向から受光窓１０３に入射される。そして、受光窓１０３を透過した反射光Ｌ_２は、受光レンズ１２１の光軸と略平行になるように受光レンズ１２１に入射される。

受光レンズ１２１および光センサチップ１２２は、図４に示すようにベース基板１０２に上下方向（図２）に離間して取り付けられており、受光レンズ１２１より光センサチップ１２２寄りに配置された反射ミラー１２３によって、反射光Ｌ_２の光軸が折れ曲がり、反射光Ｌ_２が光センサチップ１２２に導かれるようになっている。このように、反射光Ｌ_２の光軸が折れ曲がるように反射ミラー１２３を配置することによって、センサヘッド１００の左右方向（図２）の幅を小さくすることができ、ひいてはセンサヘッド１００を小型化することができる。なお、受光器収納部１０１ａの上方には、筒形状の伝送ケーブル接続部１０１iが形成されており、本体ユニット２００に接続された伝送ケーブル３００は、伝送ケーブル接続部１０１iの中を通過してセンサヘッド１００内部の制御基板１３０（後述する図９）に接続される。また、本実施形態では、受光器収納部１０１ａと伝送ケーブル接続部１０１iとは一体的に形成されているが、両者を分離できるようにしてもよい。

ケース１０１の投光器収納部１０１ｂは、略立方体の形状をしており、その内部には投光器１１０が収納されている（投光器１１０の機能の詳細については後述する）。また、投光器収納部１０１ｂの下方には、所定の傾斜角度を有する傾斜面１０１ｅが形成されており、傾斜面１０１ｅには、投光窓１０４が設けられている。ＬＤ１１２から出射した投射光Ｌ_１は、投光レンズ１１１を透過し、傾斜面１０１ｅと略直交する方向から投光窓１０４に入射される。そして、投光窓１０４を透過した投射光Ｌ_１は、ワークＷに照射される。

投光器１１０は、図４に示すように受光器１２０とともにベース基板１０２に取り付けられており、受光器１２０の受光レンズ１２１と離間した状態で取り付けられている。このように、投光器１１０と受光器１２０とがベース基板に離間して取り付けられることによって、その間に、ディスペンサ４００を配置することができるようになっている（図１参照）。

図３及び図４に示すように、ベース基板１０２には、受光器収納部１０１ａに形成された傾斜面１０１ｄと平行になるように傾斜面１０２ｃが形成されるとともに、投光器収納部１０１ｂに形成された傾斜面１０１ｅと平行になるように傾斜面１０２ｂが形成され、傾斜面１０２ｂおよび傾斜面１０２ｃ、並びにそれらを連通する連通面１０２ａによって、切り欠き（空隙）が形成されている。また、本実施形態では、ベース基板１０２の下端面１０１ｌ（最下方の面）を、センサヘッド１００においてワークＷまでの距離を求めるための所定の基準箇所としている。なお、この所定の基準箇所としては、下端面１０１ｌ以外にも、連通面１０２ａなどを用いることもできる。

受光器収納部１０１ａと投光器収納部１０１ｂとは、連結部１０１ｃによって連結されている。なお、本実施形態では、受光器収納部１０１ａと、投光器収納部１０１ｂ及び連結部１０１ｃとを別部材で構成し、これらをネジ等によって一体的に連結しているが、本発明はこれに限られず、これら全てを一つの部材で構成することもできる。

連結部１０１ｃは、上下方向（図２）に、投光器収納部１０１ｂの上端面から上述した連通面１０２ａまでの幅を有している。また、図３に示すように、前後方向（図２）の厚みが薄くなっている。すなわち、受光窓１０３および投光窓１０４よりも後方の位置において、受光器収納部１０１ａと投光器収納部１０１ｂを連結している。これにより、受光器収納部１０１ａと投光器収納部１０１ｂとの間に空所が生じ、この空所にディスペンサ４００（図１）を配置することができるようになる。

このように、ベース基板１２０に、受光器収納部１０１ａ，投光器収納部１０１ｂ，及び連結部１０１ｃから構成されるケース１０１が取り付けられることによって、受光器収納部１０１ａは、受光器１２０をベース基板１２０と挟むようにして収納するとともに、投光器収納部１０１ｂは、投光器１１０をベース基板１２０と挟むようにして収納する。換言すれば、受光器収納部１０１ａは、受光器１２０を覆うようにして収納するとともに、投光器収納部１０１ｂは、投光器１１０を覆うようにして収納する。

ここで、本実施形態に係るセンサヘッド１００には、受光器収納部１０１ａと投光器収納部１０１ｂとを連結する連結部１０１ｃの後方側の面に、投光器１１０に接続された電気ケーブルを収納するための収納溝１０１ｆが形成されている。この収納溝１０１ｆについては、図５及び図６を用いて詳述する。

図５は、図２に示すケース１０１を裏側（後方側）から見たときの様子を示す斜視図である。図６は、図２に示すケース１０１を裏側（後方側）から見たときの様子を示す背面図である。

図５に示すように、ケース１０１を裏側から見ると、受光器収納部１０１ａは、底面を有し上面が開口した箱状部材となっている。すなわち、受光器収納部１０１ａは、ベース基板１０２に取り付けられた受光器１２０を収納できるように、後方側で開口部１０１ｋが形成されており、その開口部１０１ｋの周縁に開口周縁部１０１ｇが形成されている。この開口周縁部１０１ｇは、ベース基板１０２に対して当接する部分となる。

また、ケース１０１を裏側から見ると、投光器収納部１０１ｂは、底面を有し上面が開口した箱状部材となっている。すなわち、投光器収納部１０１ｂは、ベース基板１０２に取り付けられた投光器１１０を収納できるように、後方側で開口部１０１ｊが形成されており、その開口部１０１ｊの周縁に開口周縁部１０１ｈが形成されている。この開口周縁部１０１ｈは、ベース基板１０２に対して当接する部分となる。

連結部１０１ｃは、受光器収納部１０１ａの開口周縁部１０１ｇと、投光器収納部１０１ｂの開口周縁部１０１ｈとを連結する。そして、上述したように連結部１０１ｃは、受光窓１０３および投光窓１０４よりも後方に配置されているが、その前後方向（図２）の厚みは、受光器収納部１０１ａの開口周縁部１０１ｇと受光窓１０３との間であって、かつ、投光器収納部１０１ｂの開口周縁部１０１ｈと投光窓１０４との間に収まる厚みとなっている。

連結部１０１ｃの後方側の面、すなわちベース基板１０２と対向する側の面には、投光器１１０に接続された電気ケーブル１４０を収納するための収納溝１０１ｆが形成されている。この収納溝１０１ｆは、連結部１０１ｃとベース基板１０２のうち、連結部１０１ｃ側にのみ設けられている。換言すれば、ベース基板１０２には、収納溝１０１ｆに相当する溝は形成されていない。この収納溝１０１ｆに収納された電気ケーブル１４０は、投光器１１０を制御するための制御信号を送信する制御基板１３０に接続されている。

図７は、収納溝１０１ｆに電気ケーブル１４０が収納されている様子を示す図である。図８は、図７に示すケース１０１をＡ−Ａ’に沿って切断したときの様子を示す断面図である。なお、図７では、電気ケーブル１４０の一端１４１は制御基板１３０に接続されており、電気ケーブル１４０の他端１４２は投光器１１０用の接続端子１１０ａに接続されている。また、接続端子１１０ａは、ＬＤ１１２（図９）が搭載された回路基板１１０ｂに取り付けられている。

図７に示すように、電気ケーブル１４０は、複数の電気ケーブルが束になって収納溝１０１ｆに収納されている。これにより、電気ケーブル１４０を収納溝１０１ｆに収納する際の作業性を高めることができる。

また、収納溝１０１ｆは、受光器収納部１０１ａと投光器収納部１０１ｂを連通するように形成されており、その結果、受光器収納部１０１ａの開口周縁部１０１ｇと投光器収納部１０１ｂの開口周縁部１０１ｈには、電気ケーブル１４０が通るための切り欠き部１０１ｎが形成されている。これにより、開口周縁部１０１ｈの切り欠き部１０１ｎを通る電気ケーブル１４０（図７参照）のように、電気ケーブル１４０を緩やかに曲げて、その他端１４２を投光器１１０用の接続端子１１０ａに接続することができ、ひいては電気ケーブル１４０の断線防止に寄与することができる。また、図７においては、開口周縁部１０１ｇの切り欠き部１０１ｍを通る電気ケーブル１４０は直角に折れ曲がっているが、必要に応じて緩やかに曲げるような構成をとることもできる。

また、本実施形態に係るセンサヘッド１００では、投光器１１０が取り付けられたベース基板１０２側ではなく、投光器１１０を収納するケース１０１側に、収納溝１０１ｆを形成するようにしている。そのため、電気ケーブル１４０の配線自由度を高めることができる。例えば、投光器１１０用の接続端子１１０ａを開口部１０１ｊに近づけて（なるべく後方に）配置することで、開口周縁部１０１ｈの切り欠き部１０１ｎを通った電気ケーブル１４０を、そのままの向きで（折り曲げることなく）接続端子１１０ａに接続する、といった配線も可能となる。なお、仮に、従来のようにベース基板１０２側に電気ケーブル１４０を収納するための溝を設けた場合には、このような配線は困難である（すなわち、ベース基板１０２側に溝を設けた場合には、少なくとも溝の端において電気ケーブル１４０を溝から取り出す必要があるため、電気ケーブル１４０を折り曲げる作業が必須となる）。

このように、受光器収納部１０１ａの開口周縁部１０１ｇ又は投光器収納部１０１ｂの開口周縁部１０１ｈのうち少なくとも一方に切り欠き部（それぞれ切り欠き部１０１ｍ又は切り欠き部１０１ｎ）を設け、その切り欠き部を収納溝１０１ｆに連通させることによって、電気ケーブル１４０を緩やかに折り曲げるようにして制御基板１３０や投光器１１０に接続できるようになり、配線自由度および配線の作業性を高めることができる。また、電気ケーブル１４０を緩やかに折り曲げるようにすることで、断線防止に寄与することもできる。

また、図７に示すように、投光器１１０を制御するための制御信号を送信する制御基板１３０は、受光器収納部１０１ａの内側に取り付けられている。より具体的には、受光器収納部１０１ａの内側の底面に取り付けられている。これにより、光センサチップ１２２との間を短い配線で繋ぐことができるため、光センサチップ１２２から出力されるアナログ信号（受光信号）にのるノイズを低減することができる。

図８に示すように、連結部１０１ｃにおいて、収納溝１０１ｆの深さは、電気ケーブル１４０の直径と略同一（図８では、電気ケーブル１４０の直径よりもわずかに深い）深さとなっている。収納溝１０１ｆの深さが深くなればなるほど、連結部１０１ｃの厚みも増さなければならないため、受光器収納部１０１ａと投光器収納部１０１ｂとの間に、前後方向に薄いディスペンサ４００しか挿入できなくなる可能性がある。しかし、図８に示すように、電気ケーブル１４０の直径と略同一の深さとすることで、連結部１０１ｃの厚みを薄くして、前後方向にある程度厚みのあるディスペンサ４００であっても挿入できる空所を確保することができる。

次に、センサヘッド１００の電気的構成について説明する。図９は、本発明の実施の形態に係るセンサヘッド１００の電気的構成を示すブロック図である。図９に示すように、センサヘッド１００は、投光器１１０と、受光器１２０と、制御基板１３０と、電気ケーブル１４０と、を有している。

投光器１１０は、投射光Ｌ１を生成するための光源装置であって、投光レンズ１１１と、ＬＤ（レーザダイオード）１１２などの発光素子と、から構成されている。投光レンズ１１１は、ＬＤ１１２から出射された投射光Ｌ１を集光するための集光レンズであって、ＬＤ１１２よりもワークＷ側に配置されている。この投光レンズ１１１を透過した投射光Ｌ１は、投光器収納部１０１ｂに設けられた投光窓１０４を介してワークＷに照射される。

受光器１２０は、受光レンズ１２１と、光センサチップ１２２と、から構成されている。受光レンズ１２１は、投射光Ｌ１をワークＷに照射した際、ワークＷからの反射光Ｌ２を光センサチップ１２２に集光させるための集光レンズであり、受光窓１０３を介して反射光Ｌ_２が入射される。

投光レンズ１１１及び受光レンズ１２１は、互いの光軸がワークＷの近辺において交差するように配置されている。このため、ワークＷによって反射された反射光Ｌ２が、受光レンズ１２１によって光センサチップ１２２に集光される。光センサチップ１２２は、半導体基板上に多数の受光素子が形成された半導体デバイスである。例えば、多数の受光素子を一列に配列させた、受光素子列として構成されるラインセンサを用いることができ、この場合、受光素子の配列方向が投光レンズ１１１及び受光レンズ１２１の光軸をともに含む平面と平行になるように配置される。

受光レンズ１２２によって光センサチップ１２２上に集光された反射光Ｌ２のスポットは、ワークＷまでの距離に応じて移動する。受光素子の配列方向をこの移動方向に一致させておくことによって、反射光Ｌ_２のスポット位置を光センサチップ１２２上における受光量のピーク位置として検出し、ワークＷまでの距離を求めることができる。このように、光センサチップ１２２上におけるピーク位置を正確に検出することによって、ワークＷまでの距離を正確に測定することができる。

制御基板１３０は、ワークＷまでの距離を求めるための制御基板であって、投光器１１０に対し、ＬＤ１２２の出射タイミングを制御するための制御信号を送信するとともに、受光器１２０の光センサチップ１２２から出力される受光量に基づいて、光センサチップ１２２上における受光量のピーク位置を求め、このピーク位置から所定の基準箇所（センサヘッド１００の下端面１０１ｌ）からワークＷまでの距離を算出する。算出結果は、本体ユニット２００に出力され、本体ユニットにおいて、算出結果を用いてディスペンサ４００のノズル先端とワークＷのギャップの測定が行われる。

ここで、図７及び図８を用いて説明した電気ケーブル１４０は、投光器１１０に対して送信する制御信号を伝送する有線ケーブルである。なお、図９に示す電気ケーブル１５０は、受光器１２０から送信される受光量を伝送するための有線ケーブルである（図７では図示せず）。図９では、説明の便宜上、電気ケーブル１４０は１本しか図示していないが、図７で複数の電気ケーブルが束になっている様子を示したように、他にも各種用途の電気ケーブルが考えられる。例えば、投光器１１０との間で、電力供給を行うための電気ケーブル（電源ライン）やアースを行うための電気ケーブル（グランドライン）などが考えられる。これらの電気ケーブルを収納溝１０１ｆに収納するためには、電気ケーブル複数本分の幅を持った溝を形成する必要がある。しかし、本実施形態に係るセンサヘッド１００によれば、収納溝１０１ｆはベース基板１０２側ではなくケース１０１側に形成されているので、収納溝１０１ｆの幅が広がったとしても、ベース基板１０２の剛性が低下することはない。

また、光センサチップ１２２のピーク位置の検出精度を高めるために、制御基板１３０に投受光をフィードバック制御する機能をもたせる場合には、電気ケーブル１４０として、光量パワーを示す制御信号を伝送するための電気ケーブルも必要になる。具体的に説明すると、光センサチップ１２２上における受光量のピーク位置を精度良く検出するためには、受光量が低すぎず、かつ、受光量が飽和せず、受光量が適切なレベルになっていることが必要である。しかし、光センサチップ１２２の受光量は、ワークＷの表面状態や、ワークＷまでの距離、或いは計測が行われる周辺環境に応じて変化する。このため、受光量調整を行ってから距離計測が行われ、この受光量調整は、光センサチップ１２２の各受光素子の受光量に影響を与えるパラメータを変更することによって実現される。例えば、投光に関するパラメータとして投光器１１０の明るさ（光量パワー）が含まれる。なお、受光に関するパラメータとしては、光センサチップ１２２の露光時間や増幅回路のゲインなどがある。

このように、制御基板１３０は、受光器１２０の光センサチップ１２２から実際に出力される受光量に基づいて、次回のパラメータを算出し、このパラメータに基づく制御信号（光量パワー）を投光器１１０に出力する、といった受光量調整を繰り返し行う機能を有している。本機能を実現するために、制御信号（光量パワー）を投光器１１０に出力するための電気ケーブル１４０が余分に必要になり、その分だけ、収納溝１０１ｆの幅を広げる必要があるが、本実施形態に係るセンサヘッド１００では、収納溝１０１ｆはベース基板１０２側ではなくケース１０１側に形成されているので、収納溝１０１ｆの幅が広がったとしても、ベース基板１０２の剛性が低下することはない。

［実施形態の主な効果］
以上説明したように、本実施形態に係るセンサヘッド１００によれば、投光器収納部１０１ｂの開口周縁部１０１ｈと、受光器収納部１０１ａの開口周縁部１０１ｇとは、連結部１０１ｃによって連結されるとともに、投光器１１０に接続された電気ケーブル１４０を収納するための収納溝１０１ｆは、投光器１１０及び受光器１２０が取り付けられたベース基板１０２側ではなく、投光器１１０及び受光器１２０を収納するケース１０１側に形成されているので、センサヘッド１００の大型化を防ぎつつ、溝が形成されることに起因するベース基板１０２の剛性低下を防ぐことができる。なお、ユーザがディスペンサ４００の設置や取外しを行う際に、力を入れすぎてベース基板１０２に余計な力を加えてしまう可能性があるが、剛性低下を防ぐことができれば、測定精度の低下を防ぐことができる。

また、制御基板１３０をセンサヘッド１００の内側に取り付けることによって、受光器１２０と制御基板１３０との間を短い配線で繋ぐことができ、ひいては受光器１２０から受信する受光信号にのるノイズを低減することができる。

１００センサヘッド
１１０投光器
１２０受光器
２００本体ユニット
３００伝送ケーブル
４００ディスペンサ

Claims

検出対象物に投射光を照射する投光器と、
前記投光器によって照射された投射光の前記検出対象物からの反射光を受光する受光器と、
前記投光器及び前記受光器が離間して取り付けられたベース基板と、
前記ベース基板に取り付けられ、前記投光器及び前記受光器を収納するケースと、を備え、
前記ケースは、前記投光器を収納するとともに投射光を透過させる投光窓が設けられた投光器収納部と、前記受光器を収納するとともに反射光を透過させる受光窓が設けられた受光器収納部と、該投光窓及び該受光窓よりも前記ベース基板側にのみ配置され、前記投光器収納部の開口周縁部と前記受光器収納部の開口周縁部を連結する連結部と、を有し、
前記連結部の前記ベース基板と対向する側の面には、前記投光器に制御信号を伝送する電気ケーブルを収納するための収納溝が形成され、
前記連結部は、前記収納溝に収納された電気ケーブルを前記ベース基板と挟むようにして前記ベース基板に取り付けられることを特徴とする光学式変位センサのセンサヘッド。
前記収納溝に収納された電気ケーブルは、前記投光器を制御するための制御信号を送信する制御基板に接続されており、
前記制御基板は、前記受光器から受光信号を受信するとともに、前記受光器収納部の内側に取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の光学式変位センサのセンサヘッド。
前記投光器収納部の開口周縁部および前記受光器収納部の開口周縁部の少なくとも一方には、前記電気ケーブルが通すための切り欠き部が形成されており、
前記切り欠き部は前記収納溝に連通されていることを特徴とする請求項１又は２記載の光学式変位センサのセンサヘッド。
検出対象物に投射光を照射する投光器と、前記投光器によって照射された投射光の前記検出対象物からの反射光を受光する受光器と、前記投光器及び前記受光器が離間して取り付けられたベース基板と、前記ベース基板に取り付けられ、前記投光器及び前記受光器を収納するケースと、を備えるセンサヘッドと、前記センサヘッドと伝送ケーブルによって接続され、前記センサヘッドに対して電力供給と行う本体ユニットと、を有する光学式変位センサであって、
前記ケースは、前記投光器を収納するとともに投射光を透過させる投光窓が設けられた投光器収納部と、前記受光器を収納するとともに反射光を透過させる受光窓が設けられた受光器収納部と、該投光窓及び該受光窓よりも前記ベース基板側にのみ配置され、前記投光器収納部の開口周縁部と前記受光器収納部の開口周縁部を連結する連結部と、を有し、
前記連結部の前記ベース基板と対向する側の面には、前記投光器に制御信号を伝送する電気ケーブルを収納するための収納溝が形成され、
前記連結部は、前記収納溝に収納された電気ケーブルを前記ベース基板と挟むようにして前記ベース基板に取り付けられることを特徴とする光学式変位センサ。