JPH0810139B2 - 厚み測定装置 - Google Patents

厚み測定装置

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JPH0810139B2
JPH0810139B2 JP1255483A JP25548389A JPH0810139B2 JP H0810139 B2 JPH0810139 B2 JP H0810139B2 JP 1255483 A JP1255483 A JP 1255483A JP 25548389 A JP25548389 A JP 25548389A JP H0810139 B2 JPH0810139 B2 JP H0810139B2
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polarization
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敦郎 田沼
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Description

【発明の詳細な説明】 <本発明の産業上の利用分野> 本発明はレーザ光を用いて被測定物の厚みを測定する厚
み測定装置に関する。
<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D1だけ
上方に移動すると、受光器12の受光位置が下方へd1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の受光位置d1、d2が検出されると、被測定板1の距離
D1、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
料で確認しておき、各検出器2、3により被測定板1の
各表面1a、1bの位置Pからの距離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。
<解決すべき課題> 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測定板の
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、透光性のある被測定物の厚み測定を正確に行なうこ
とができる厚み測定装置を提供することを目的としてい
る。
<課題を解決するための手段> 前記課題を解決するために、第1の発明の厚み測定装
置は、 レーザ光源から出力されたレーザ光を被測定面の法線
方向に対して斜め方向から照射する投光部と、前記レー
ザ光の被測定面への入射角に対して正反射方向に反射さ
れる反射光を受光器で受光する受光部とを有する検出器
を、透光性のある被測定物の一方の被測定面とその反対
側の被測定面にそれぞれ対向するように1つずつ配置
し、前記各投光部から前記被測定物の両被測定面の互い
にほぼ重なる位置にレーザ光を同時に照射しその反射光
を前記各受光部で受光して前記被測定物の被測定面間の
厚みを測定する厚み測定装置であって、 前記2つの検出器の各投光部には、前記レーザ光源か
ら出力されたレーザ光の偏光方向を所定角度に変えて出
力する1/2波長板と、該1/2波長板から出力されるレーザ
光を受け該レーザ光の偏光方向と同一偏光方向の光のみ
を通過させて前記被測定面側へ出射する偏光ビームスプ
リッタとがそれぞれ設けられ、 前記2つの検出器の各受光部には、前記被測定面側か
らの反射光を受け前記1/2波長板から出力されるレーザ
光と同一偏光方向の光のみを通過させて前記受光器に入
射させる偏光ビームスプリッタがそれぞれ設けられ、 前記2つの検出器が投受光するレーザ光の偏光方向が
互いに直交するように、前記各1/2波長板および各偏光
ビームスプリッタの向きが設定されている。
また、第2の発明の厚み測定装置は、 レーザ光源から出力されたレーザ光を被測定面の法線
方向に対して斜め方向から照射する投光部と、前記レー
ザ光の被測定面への入射角に対して正反射方向に反射さ
れる反射光を受光器で受光する受光部とを有する検出器
を、透光性のある被測定物の一方の被測定面とその反対
側の被測定面にそれぞれ対向するように1つずつ配置
し、前記各投光部から前記被測定物の両被測定面の互い
にほぼ重なる位置にレーザ光を同時に照射しその反射光
を前記各受光部で受光して前記被測定物の両被測定面間
の厚みを測定する厚み測定装置であって、 前記2つの検出器の各受光部には、前記被測定面側か
らの反射光を受け前記レーザ光源から出力されるレーザ
光と同一偏光方向の光のみを通過させて前記受光器に入
射させる偏光ビームスプリッタがそれぞれ設けられ、 前記2つの検出器の少なくとも一方には、前記レーザ
光源と前記偏光ビームスプリッタとをその光軸を中心に
して回転させる光軸回転機構が設けられ、 前記2つの検出器が投受光するレーザ光の偏光方向が
互いに直交するように、前記レーザ光源と前記偏光ビー
ムスプリッタの向きが前記光軸回転機構によって設定さ
れている。
<作用> このようにしたため、本発明の厚み測定装置では、一
方の検出器から出射され被測定物を透過した透過光は、
他方の検出器の偏光ビームスプリッタを通過することが
なく、その受光器およびレーザ光源へ入射されない。こ
のため、透光性のある被測定物の厚みを正確に測定する
ことができる。
<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の両側には、第1、第2の検出器21a、21bが、そ
れぞれの投受光軸で形成される面が同一平面上に位置す
る状態で、被測定板1の両面1a、1bにそれぞれ対向する
ように配設されている。
被測定板1の一方の面1a側に配置された第1の検出器
21aのケース6a内には、投光部として、レーザ光源11a、
第1の1/2波長板23a、偏光ビームスプリッタ24aおよび
投光レンズ8aが設けられている。
レーザ光源11aから出力されたレーザ光は、第1の1/2
波長板23aによってその偏光方向が例えば第2図のよう
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させる機能を有し、この実施例
では、第1の1/2波長板23から出力されるレーザ光の偏
光方向および偏光ビームスプリッタ24aが通過させるレ
ーザ光の偏光方向が、第1図で紙面に平行な方向となる
ように設定されている。
偏光ビームスプリッタ24aを通過し第1図において紙
面と平行な方向に偏光方向をもつレーザ光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がほぼ位置するように、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、一部はその入射角に対して正反射方向に反射さ
れ、第1の検出器21aの受光部へ入射される。受光部
は、結像レンズ9a、偏光ビームスプリッタ25aおよび受
光器12aによって構成されており、被測定板1の表面1a
で正反射方向に反射した光は、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25
aを通過してポジションセンサからなる受光器12aに入射
される。受光器12aは入射したレーザ光22aの受光位置を
示す受光位置信号daを信号処理部26a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の他方の面1b側に配設された第2の
検出器21bは、第1の検出器21aと同様の投光部と受光部
とを有しており、そのケース6b内には、第1の検出器21
a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。レーザ光源11b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
てその偏光方向が第1図において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の焦点位置Fb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、一部が反射され、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12b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db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、ブロックゲージなど厚みのわかっ
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、第1図におい
て紙面と平行な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内に入射したとしても、通過できる光の偏
光方向が紙面に直交するよう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、一般にレーザ光源11b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22
aが入力しないので、正確に出力レベルを制御できる。
第1の検出器21aの受光器12aおよびレーザ光源11aに
ついても第2の検出器21bからのレーザ光22bの影響を排
除できる。したがって、2つの検出器21a、21bは、互い
のレーザ光に影響されずにその被測定板1の各面1a、1b
の位置に対応した信号を出力することができ、、この透
光性のある被測定板1の両面1a、1b間の厚み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、それぞれ投受光軸で形成される面
が同一平面上に位置するよう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22a,22bの照射位置は
互いに対向しているので、たとえ被測定板1の表面が細
かな波打状態であったとしても常に正しい厚み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tan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機構31
a、31bを設けたものである。一般にレーザ光源から出力
されるレーザ光の偏光方向は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。
<本発明の効果> 第1の発明の厚み測定装置は、レーザ光源から出力さ
れたレーザ光の偏光方向を1/2波長板によって所定角に
変え、1/2波長板から出力されるレーザ光と同一偏光方
向の光のみを偏光ビームスプリッタによって通過させて
被測定面側にレーザ光を出射する投光部と、その投光部
から出力されるレーザ光と同一偏光方向の反射光を偏光
ビームスプリッタを通過させて受光器に入射させる受光
部とで構成された検出器を、透光性のある被測定物の一
方の被測定面とその反対側の被測定面にそれぞれ対向す
るように配置するとともに、2つの検出器が投受光する
レーザ光の偏光方向を互いに直交させるようにしてい
る。また、第2の発明の厚み測定装置は、レーザ光源お
よび受光部の偏光ビームスプリッタをその光軸を中心に
回転させる回転調整機構を設け、この回転調整機構によ
って2つの検出器が投受光するレーザ光の偏光方向を互
いに直交させるようにしている。
このため、一方の検出器から出射され被測定物を透過
したレーザ光が他方の検出器のレーザ光源および受光器
へ入射することがなくなり、透光性のある被測定物の厚
みを正確に測定できる。また、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】
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図はレーザ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ための図、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、11a、11b……レーザ
光源、12a、12b……受光器、21a……第1の検出器、21b
……第2の検出器、22a、22b……レーザ光、23a……第
1の1/2波長板、23b……第2の1/2波長板、24a、24b、2
5a、25b……偏光ビームスプリッタ、27……データ処理
部。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】レーザ光源から出力されたレーザ光を被測
    定面の法線方向に対して斜め方向から照射する投光部
    と、前記レーザ光の被測定面への入射角に対して正反射
    方向に反射される反射光を受光器で受光する受光部とを
    有する検出器を、透光性のある被測定物の一方の被測定
    面とその反対側の被測定面にそれぞれ対向するように1
    つずつ配置し、前記各投光部から前記被測定物の両被測
    定面の互いにほぼ重なる位置にレーザ光を同時に照射し
    その反射光を前記各受光部で受光して前記被測定物の被
    測定面間の厚みを測定する厚み測定装置であって、 前記2つの検出器の各投光部には、前記レーザ光源から
    出力されたレーザ光の偏光方向を所定角度に変えて出力
    する1/2波長板と、該1/2波長板から出力されるレーザ光
    を受け該レーザ光の偏光方向と同一偏光方向の光のみを
    通過させて前記被測定面側へ出射する偏光ビームスプリ
    ッタとがそれぞれ設けられ、 前記2つの検出器の各受光部には、前記被測定面側から
    の反射光を受け前記1/2波長板から出力されるレーザ光
    と同一偏光方向の光のみを通過させて前記受光器に入射
    させる偏光ビームスプリッタがそれぞれ設けられ、 前記2つの検出器が投受光するレーザ光の偏光方向が互
    いに直交するように、前記各1/2波長板および各偏光ビ
    ームスプリッタの向きが設定されていることを特徴とす
    る厚み測定装置。
  2. 【請求項2】レーザ光源から出力されたレーザ光を被測
    定面の法線方向に対して斜め方向から照射する投光部
    と、前記レーザ光の被測定面への入射角に対して正反射
    方向に反射される反射光を受光器で受光する受光部とを
    有する検出器を、透光性のある被測定物の一方の被測定
    面とその反対側の被測定面にそれぞれ対向するように1
    つずつ配置し、前記各投光部から前記被測定物の両被測
    定面の互いにほぼ重なる位置にレーザ光を同時に照射し
    その反射光を前記各受光部で受光して前記被測定物の両
    被測定面間の厚みを測定する厚み測定装置であって、 前記2つの検出器の各受光部には、前記被測定面側から
    の反射光を受け前記レーザ光源から出力されるレーザ光
    と同一偏光方向の光のみを通過させて前記受光器に入射
    させる偏光ビームスプリッタがそれぞれ設けられ、 前記2つの検出器の少なくとも一方には、前記レーザ光
    源と前記偏光ビームスプリッタとをその光軸を中心にし
    て回転させる光軸回転機構が設けられ、 前記2つの検出器が投受光するレーザ光の偏光方向が互
    いに直交するように、前記レーザ光源と前記偏光ビーム
    スプリッタの向きが前記光軸回転機構によって設定され
    ていることを特徴とする厚み測定装置。
JP1255483A 1989-09-29 1989-09-29 厚み測定装置 Expired - Lifetime JPH0810139B2 (ja)

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