JPH03115915A - 厚み測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く本発明の産業上の利用分野〉 本発明は厚み測定装置等に用いられるレーザ変位計に関
する。

〈従来技術〉（第６〜７図） 薄板等の厚みを非接触で正確に測定する厚み測定装置の
一つとしてレーザ変位計を検出器としてを用いた厚み測
定装置が実用化されている。このような厚み測定装置は
例えば第６図に示すように、被測定板１の両側に一対の
検出器（レーザ変位計）２．３を対向配設し、各検出器
２．３からそれぞれレーザ光線４．５を被測定板１の各
表面１ａ、１ｂに対して照射して、その反射レーザ光を
受光するようにしている。

第７図は一つの検出器２で被測定板１の表面１ａ位置を
測定する原理図である。レーザ光源１１から出力された
レーザ光４は投光レンズ８で被測定板１の表面１ａに入
射角θでもって照射される。

表面１ａで反射されたレーザ光４は結像レンズ９を介し
てポジションセンサからなる受光器１２へ入射される。

この場合、位置Ｐに被測定板１の表面１ａが存在すれば
、結像レンズで集光した光が受光器１２の中央位置に入
射するよう構成されている。

そして、被測定板１の表面１ａが位置Ｐから距離Ｄ】だ
け上方に移動すると、受光器１２の受光位置が下方へｄ
ｌだけ移動する。逆に、被測定板１の表面１ａが位置Ｐ
から距離Ｄ２だけ下方に移動すると、受光器１２の受光
位置が上方へｄ２だけ移動する。よって、受光器１２上
におけるレーザ光４の受光器ｆｌｆｄ＋、ｄ２が検出さ
れると、被測定板１の距離Ｄ】、Ｄ２で示される表面位
置が算出できる。

したがって第６図に示したように対向配置された検出器
２．３相互間の距離を予め厚みがわかっている基準試料
で確認してａ５き、各検出器２．３により被測定板１の
各表面１ａ、１ｂの位置Ｐ′ｈ〜らの距離Ｄａ、Ｄｂが
算出されれば、被測定板１の厚みｔを算出することがで
きる。

く解決すべぎ課題〉 しかしながら、上記のように構成された厚み測定装置に
おいても次のような解決すべき課題があった。

すなわち、第６図の厚み測定装置では、ガラスや透明プ
ラスチック等の光を透過する性質を有した被８Ｆ１定体
板の厚みを測定することができない。

それは、検出器２．３の投光側が対向して設置された場
合、または投光側と受光側が対向して設置された場合の
いずれに設定しても透明体測定の場合には対向する検出
器に光が入り込み、入り込んだ光も含めて測定するため
正確な測定ができなくなるからである。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、
光を透過する性質を有する被測定板に対向するように配
置しても、正確にその照射点の位置を測定できるように
したレーザ変位泪を提供することを目的としている。

く課題を解決するための手段〉 前記課題を解決するために、本発明のレーザ変位計では
、 照射光の偏光方向を任意の方向に設定する手段と、 測定対象と受光素子の間に、設定した偏光方向の光のみ
受ける手段とを備えている。

く作用〉 したがって、厚み測定のために２つのレーザ変位甜を対
向配置した場合でも、互いの偏光方向を異なる方向に設
定しておけば、相互の影響はなくなり、透明体の厚み測
定が可能となる。

く本発明の実施例〉 以下本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

第１図は実施例の透明体の厚み測定装置の要部を取出し
て示す模式図である。光が透過する性質を有した被測定
板１の両側に第１、第２の検出器２１ａ、２１ｂが同一
平面上に対向配設されている。

第１の検出器２１のケース６ａ内において、レーザ光源
１１ａから出力されたレーザ光２２ａは第１の１／２波
長板２３ａにてその偏光方向が例えば、第２図に示すよ
うに、紙面に平行する方向に変更されたのち、偏光ビー
ムスプリッタ２４ａへ入力される。この偏光ビームスプ
リッタ２４ａは予め設定された偏光方向の光のみを通過
する機能を有し、この実施例においては、通過する光の
偏光方向が第１の１／２波長板２３ａと同一方向に設定
されている。

よって、この偏光ビームスプリッタ２４ａを通過した紙
面と平行する方向に偏光するレーザ光２２ａは投光レン
ズ８ａを介して被測定板１の表面１ａに所定角度θで入
射する。なお、投光レンズ８ａはレーザ光２２ａを細い
点状に絞り込むためのものであり、その焦点位置Ｆａに
被測定板１の上側の表面１ａがほぼ位Ｈするように、第
１の検出器２１ａの上下位置が図示しない移動機構にて
設定されている。

光が透過する性質を有した被測定板１の表面１ａに入射
したレーザ光２２ａの大部分は被測定板１を下方へ透過
するが、一部が反射され、結像レンズ９ａを介して、通
過光の偏光方向が第１の１／２波長板２３ａに設定され
た偏光方向と同一方向に設定された偏光ビームスプリッ
タ２５ａを通過してポジションセンサからなる受光器１
２ａに入射される。受光器１２ａは入射したレーザ光２
２ａの受光位置を示す受光位置信号ｄａを信号処理部２
６ａに送出し、信号処理部２６ａからは被　− 測定板表面の位置を示す信号が出力される。

一方、被測定板１の下側に配設された第２の検出器２１
ｂのケース６ｂ内には、第１の検出器２１ａから出力さ
れるレーザ光２２ａの延長方向側にレーザ光源１１ｂが
配設されている。レーザ光ａｉｌｌｂから出力された一
定方向に偏光するレーザ光２２ｂは第２の１／２波長板
２３ｂにてその偏光方向が紙面に直交する方向に変更さ
れたのち、偏光ビームスプリッタ２４ｂへ入力される。

この偏光ビームスプリッタ２４ｂの通過光の偏光方向が
第２の１／２波長板２３ｂの偏光方向に一致するように
設定されている。この偏光ビームスプリッタ２４ｂを通
過した紙面と直交する方向に偏光するレーザ光２２ｂは
投光レンズ８ｂを介して被測定板１の下側の表面１ｂに
所定角度θで入射する。そして、投光レンズ８ｂの焦点
位ＭＦｂに被測定板１の下側の表面１ｂがほぼ位置する
ように、第２の検出器２１ｂの上下位置が図示しない移
動機構にて設定されている。

被測定板１の表面１ｂに入射したレーザ光２２ｂの大部
分は被測定板１を上方へ透過するが、部が反射され、結
像レンズ９ｂを介して、通過光の偏光方向が第２の１／
２波長板２３ｂに設定された偏光方向と同一方向に設定
された偏光ビームスプリッタ２５ｂを通過して受光器１
２ｂに入射される。

受光器１２ｂは入射したレーザ光２２ｂの受光位置を示
す−受光位置信号ｄｔ、を信号処理部２６ｂに送出し、
信号処理部２６ｂからは被測定板表面の位置を示す信号
が出力される。

データ処理部２７は、ブロックゲージなと厚みのわかっ
た被測定物を予め測定して得られた検出器（レーザ変位
計）２１ａ、２１ｂ間の相対距離と信号処理部２６ａ、
２６ｂからの測定値とから、被測定板１の厚みｔを算出
するものである。

このように構成された厚み測定装置によれば、第１の検
出器２１ａから出力されるレーザ光２２ａは、紙面に平
行する偏光方向の成分しか有さないので、たとえ光を透
過する性質を有した被測定板１を透過して第２の検出器
２１ｂ内に入射したとしでも、透過光の偏光方向が紙面
と垂直方向に設定された各偏光ビームスプリッタ２４ｂ
、２５ｂを通過することはない。

よって、レーザ光源１１ｂおよび受光器１２ｂに第１の
受光器２１ａから出力されたレーザ光２２ａが入射され
ることはないので、受光器１２ｂから出力される受光位
置信号ｄｂに他のレーザ光２２ａによる雑音が混入する
ことはない。

また、一般にレーザ光８１１ｂの出力レベルはレーザ発
光口近傍に配設された受光器でその強度を検出して一定
レベルに維持するようにしているので、他のレーザ光２
２ａが入力しないので、正確に出力レベルを副部できる
。

第１の検出器２１ａの受光器１２ａおよびレーザ光源１
１ａについても第２の検出器２１ｂからのレーザ光２２
ｂの影響を排除できる。しかして、たとえ光を透過する
性質を有した被測定板１であってもその厚みｔを正確に
測定できる。

また、実施例装置においては、第１の検出器２１ａと第
２の検出器２１ｂとを同一平面上に配設　− しているので、第３図に示すように、被測定板１が点線
で示すように中心位置から上方に移動したとしても、測
定位置が右方に△Ｓだけ移動するのみで、各レーザ光２
２ａ、２２ｂの照射位置は互りに対向しているので、た
とえ被測定板１の表面が細かな波釘状態であったとして
も常に正しいｌｌみｔが算出される。

なお、第４図に示すように、被測定板１が例えば微小角
度αだけ傾斜した場合には、測定誤差はｊａｎの関数と
なる。

このように、被測定板１の上下位置が多少変動したとし
ても常に正しい厚みｔが測定できるので、この測定装置
を、例えばガラス製造工場等における製造ラインで連続
的にガラスの厚みを測定して厚み変動を監視する品質管
理システムを組込むことによって、最大限の効果を奏す
るものである。

第５図は第２の実施例である。

これは、レーザ光源を保持する部分に回転調整ｉ構３１
ａ、３１ｂを設けたものである。一般にレーザ光源から
出ノ〕されるレーザ光の偏光方向は０ ある特定方向に大きく偏っているのでレーザを回転する
ことにより照射光の偏光方向を任意方向に設定できる。

調整機構３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂはレーザを回
転したことにより設定した偏光方向に偏光ビームスプリ
ッタの透過方向を合わせるためのものである。

く本発明の効果〉 以上説明したように本発明のレーザ変位計を用いれば、
２台対向させて被測定板の厚みを測定する場合において
も、互いに照射光の偏光方向を異なるように設定し、設
定した偏光方向の光しか受光しないようにできているた
め、相手側のレーザ変位計から出力されるレーザ光が受
光器に入射することを防止でき、たとえ光を透過する性
質を有する被測定体であっても正確に厚みを測定できる
。

また、厚み測定の場合だけでなく、単体で測定対象の表
面変位を測定する場合でも、外乱光による影響が小さく
て済むという利点がある。

【図面の簡単な説明】

１ 第１図乃至第４図は本発明の一実施例に係わる透明体の
厚み測定装置を示すものであり、第１図は要部を取出し
て示す模式図、第２図はレーデ光の偏光方向を説明する
ための図、第３図および第４図は効果を説明するための
図である。 第５図は本発明の他の実施例を説明するだめの図、第６
図、第７図は従来の厚み測定装置を示すものであり、第
６図は全体を示す模式図、第７図は寸法測定原理を示す
図である。 １・・・・・・被測定板、１ａ、１ｂ・・・・・・表面
、１１ａ１１１ｂ・・・・・・レーザ光源、１２ａ、１
２ｂ・・・・・・受光器、２１ａ・・・・・・第１の検
出器、２１ｂ・・・・・・第２の検出器、２２ａ、２２
ｂ・・・・・・レーザ光、２３ａ・・・・・・第１の１
／２波長板、２３ｂ・・・・・・第２の１／２波長板、
２４ａ、２４ｂ、２５ａ、２５　ｂ　＝・−・−・偏光
ビームスプリッタ、２７・・・・・・データ処理部。 ２ 第２図 へ￥ ｘ 特開平３ １１５９１５（５） 朱 凶 手続補正書く自発） 平成元年１０月３１日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 レーザ光を測定対象に照射し、測定対象からの反射光を
   照射方向とは異なる方向で受けて照射点の像を受光素子
   上につくり、受光素子上の像の動きから測定対象の変位
   を測定するレーザ変位計において、 照射光の偏光方向を任意の方向に設定する手段と、 測定対象と受光素子の間に、設定した偏光方向の光のみ
   を受光する手段とを備えたことを特徴とするレーザ変位
   計。