JPH10197212A - 光式変位センサ、光式厚さセンサ、変位検出方法及び厚さ検出方法 - Google Patents
光式変位センサ、光式厚さセンサ、変位検出方法及び厚さ検出方法Info
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- JPH10197212A JPH10197212A JP127597A JP127597A JPH10197212A JP H10197212 A JPH10197212 A JP H10197212A JP 127597 A JP127597 A JP 127597A JP 127597 A JP127597 A JP 127597A JP H10197212 A JPH10197212 A JP H10197212A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光式変位センサにおいて透明物体の表面まで
の変位及びその厚みを測定できるようにすること。 【解決手段】 投光素子２を光源駆動回路１により駆動
し、測定対象物に投光ビームを照射する。反射光をＣＣ
Ｄラインセンサ２０によって受光する。信号処理部３０
のマイクロコンピュータ３１により受光レベルのピーク
位置を算出する。そしてピーク位置から透明物体の表面
までの変位又は距離を算出するようにしている。
の変位及びその厚みを測定できるようにすること。 【解決手段】 投光素子２を光源駆動回路１により駆動
し、測定対象物に投光ビームを照射する。反射光をＣＣ
Ｄラインセンサ２０によって受光する。信号処理部３０
のマイクロコンピュータ３１により受光レベルのピーク
位置を算出する。そしてピーク位置から透明物体の表面
までの変位又は距離を算出するようにしている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は投光ビームを検知領
域に照射し、三角測量法によって物体までの距離や変位
又は透明物体の厚さを測定するための光式変位センサ、
光式厚さセンサ及びこれを用いて変位を検出する変位検
出方法、透明物体の厚さを検出する厚さ検出方法に関す
るものである。
域に照射し、三角測量法によって物体までの距離や変位
又は透明物体の厚さを測定するための光式変位センサ、
光式厚さセンサ及びこれを用いて変位を検出する変位検
出方法、透明物体の厚さを検出する厚さ検出方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の光式変位センサは、光ビームを検
知領域に照射し、それと一定距離隔てて配置された位置
検出素子であるポジションセンシティブディバイス（Ｐ
ＳＤ）に得られる反射光の受光位置に基づいて物体まで
の距離を検知するようにしている。図６は従来の光式変
位センサの構成を示すブロック図である。本図において
光源駆動回路１より投光素子２を駆動して集束レンズ３
を介して検知領域に投光ビームを照射しており、これと
所定角度隔てた位置に受光レンズ４を介して位置検出素
子としてＰＳＤ５を配置する。このとき光ビームの照射
方向に物体があれば反射光が得られるが、物体の位置に
よってＰＳＤ５の受光位置が変化し、その両端の電流出
力も変化する。従ってＰＳＤ５の両端に得られる光電流
出力をＩ／Ｖ変換器６及び７によって電圧信号に変換
し、その出力を加算器８，減算器９によって加算及び減
算する。そしてこれらの出力の比を割算器１０によって
算出することによって、物体までの変位を示す信号を出
力している。こうすれば物体の表面に反射率や受光量の
総和にかかわらず受光信号を正規化して、物体までの距
離又は変位に対応する信号が得られる。ここで変位は光
式変位センサから物体までの所定の距離を基準位置とす
ると、その変化分を示している。
知領域に照射し、それと一定距離隔てて配置された位置
検出素子であるポジションセンシティブディバイス（Ｐ
ＳＤ）に得られる反射光の受光位置に基づいて物体まで
の距離を検知するようにしている。図６は従来の光式変
位センサの構成を示すブロック図である。本図において
光源駆動回路１より投光素子２を駆動して集束レンズ３
を介して検知領域に投光ビームを照射しており、これと
所定角度隔てた位置に受光レンズ４を介して位置検出素
子としてＰＳＤ５を配置する。このとき光ビームの照射
方向に物体があれば反射光が得られるが、物体の位置に
よってＰＳＤ５の受光位置が変化し、その両端の電流出
力も変化する。従ってＰＳＤ５の両端に得られる光電流
出力をＩ／Ｖ変換器６及び７によって電圧信号に変換
し、その出力を加算器８，減算器９によって加算及び減
算する。そしてこれらの出力の比を割算器１０によって
算出することによって、物体までの変位を示す信号を出
力している。こうすれば物体の表面に反射率や受光量の
総和にかかわらず受光信号を正規化して、物体までの距
離又は変位に対応する信号が得られる。ここで変位は光
式変位センサから物体までの所定の距離を基準位置とす
ると、その変化分を示している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ここで被測定対象物が
ガラス板等のような透明物体である場合、図７に示すよ
うに物体に対して投光ビームを傾け、物体からの正反射
光を受光するようにすればガラス板の表面から十分な反
射光が受光できる。しかし透明なガラス板等の物体の場
合には、その裏面からの反射光も同時に受光することと
なる。従ってＰＳＤ５の位置に対して図８（ａ）に示す
ように表面に対応するｘs 及び裏面のｘbにピークを持
つ反射光が得られる。ＰＳＤ５では受光した光の重心の
位置ｘ1 が電流出力として得られ、この光電流がＩ／Ｖ
変換器６，７によって電圧信号に変換される。このため
結果的に物体までの変位出力はガラス表面より遠い場所
に位置するものとして検出されてしまうという欠点があ
った。
ガラス板等のような透明物体である場合、図７に示すよ
うに物体に対して投光ビームを傾け、物体からの正反射
光を受光するようにすればガラス板の表面から十分な反
射光が受光できる。しかし透明なガラス板等の物体の場
合には、その裏面からの反射光も同時に受光することと
なる。従ってＰＳＤ５の位置に対して図８（ａ）に示す
ように表面に対応するｘs 及び裏面のｘbにピークを持
つ反射光が得られる。ＰＳＤ５では受光した光の重心の
位置ｘ1 が電流出力として得られ、この光電流がＩ／Ｖ
変換器６，７によって電圧信号に変換される。このため
結果的に物体までの変位出力はガラス表面より遠い場所
に位置するものとして検出されてしまうという欠点があ
った。
【０００４】特にガラス板の背景に不透明の物体が存在
する場合には、例えば図８（ｂ）に示すように背景の不
透明物体からの反射光（ｘ0 ）の方がガラス表面の反射
光のレベルより大きく、受光の重心位置が例えばｘ2 の
ように大きくずれるため、透明ガラス板の正確な変位や
距離の測定ができなくなるという欠点があった。
する場合には、例えば図８（ｂ）に示すように背景の不
透明物体からの反射光（ｘ0 ）の方がガラス表面の反射
光のレベルより大きく、受光の重心位置が例えばｘ2 の
ように大きくずれるため、透明ガラス板の正確な変位や
距離の測定ができなくなるという欠点があった。
【０００５】本願の請求項１，３の発明はこのような従
来の問題点に着目してなされたものであって、検出対象
が透明物体である場合にも正確にその距離や変位を測定
できるようにすることを目的とし、請求項２，４の発明
は反射光から透明物体の厚さを測定できるようにするこ
とを目的とする。
来の問題点に着目してなされたものであって、検出対象
が透明物体である場合にも正確にその距離や変位を測定
できるようにすることを目的とし、請求項２，４の発明
は反射光から透明物体の厚さを測定できるようにするこ
とを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本願の請求項１の発明
は、投光素子を有し、投光ビームを被測定対象物に対し
て斜め方向に照射する投光部と、被測定対象物までの距
離に対応して受光位置が変化するＣＣＤイメージセンサ
を有し、投光ビームに対する測定対象物からの反射光を
受光する受光部と、前記ＣＣＤイメージセンサ上の受光
分布のピーク位置から前記測定対象物の表面に対応する
受光位置を識別する信号処理部と、を具備することを特
徴とするものである。
は、投光素子を有し、投光ビームを被測定対象物に対し
て斜め方向に照射する投光部と、被測定対象物までの距
離に対応して受光位置が変化するＣＣＤイメージセンサ
を有し、投光ビームに対する測定対象物からの反射光を
受光する受光部と、前記ＣＣＤイメージセンサ上の受光
分布のピーク位置から前記測定対象物の表面に対応する
受光位置を識別する信号処理部と、を具備することを特
徴とするものである。
【０００７】本願の請求項２の発明は、投光素子を有
し、投光ビームを透明の被測定対象物に対して斜め方向
に照射する投光部と、被測定対象物までの距離に対応し
て受光位置が変化するＣＣＤイメージセンサを有し、投
光ビームに対する測定対象物からの反射光を受光する受
光部と、前記ＣＣＤイメージセンサの第１，第２の受光
分布のピーク位置からその被測定対象物の厚さを算出す
る信号処理部と、を具備することを特徴とするものであ
る。
し、投光ビームを透明の被測定対象物に対して斜め方向
に照射する投光部と、被測定対象物までの距離に対応し
て受光位置が変化するＣＣＤイメージセンサを有し、投
光ビームに対する測定対象物からの反射光を受光する受
光部と、前記ＣＣＤイメージセンサの第１，第２の受光
分布のピーク位置からその被測定対象物の厚さを算出す
る信号処理部と、を具備することを特徴とするものであ
る。
【０００８】本願の請求項３の発明は、投光素子を有
し、投光ビームを被測定対象物に対して斜め方向に照射
し、投光ビームに対する測定対象物からの反射光を被測
定対象物までの距離に対応して受光位置が変化するＣＣ
Ｄイメージセンサにより受光し、前記ＣＣＤイメージセ
ンサ上の受光分布のピーク位置から前記測定対象物の表
面に対応する受光位置を識別することを特徴とするもの
である。
し、投光ビームを被測定対象物に対して斜め方向に照射
し、投光ビームに対する測定対象物からの反射光を被測
定対象物までの距離に対応して受光位置が変化するＣＣ
Ｄイメージセンサにより受光し、前記ＣＣＤイメージセ
ンサ上の受光分布のピーク位置から前記測定対象物の表
面に対応する受光位置を識別することを特徴とするもの
である。
【０００９】本願の請求項４の発明は、投光素子を有
し、投光ビームを透明の被測定対象物に対して斜め方向
に照射し、投光ビームに対する測定対象物からの反射光
を被測定対象物までの距離に対応して受光位置が変化す
るＣＣＤイメージセンサにより受光し、前記ＣＣＤイメ
ージセンサの受光分布の第１，第２のピーク位置の差に
基づいて測定対象物の厚さを検出することを特徴とする
ものである。
し、投光ビームを透明の被測定対象物に対して斜め方向
に照射し、投光ビームに対する測定対象物からの反射光
を被測定対象物までの距離に対応して受光位置が変化す
るＣＣＤイメージセンサにより受光し、前記ＣＣＤイメ
ージセンサの受光分布の第１，第２のピーク位置の差に
基づいて測定対象物の厚さを検出することを特徴とする
ものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施の形態
による光式変位センサの全体構成を示すブロック図であ
る。本図において前述した従来例と同一部分は同一符号
を付して詳細な説明を省略する。この実施の形態におい
ても光源駆動回路１より投光素子２を駆動し、投光レン
ズ３を介して投光ビームを物体検知領域に投光する。物
体検知領域にガラス板等の被測定対象物があれば、その
反射光が受光レンズ４を介して受光素子に受光される。
この実施の形態では受光素子として従来のＰＳＤでな
く、１次元のＣＣＤラインセンサ２０を用いている。Ｃ
ＣＤラインセンサ２０はＣＣＤ駆動回路２１によって駆
動され、１ビット出力毎にサンプルホールド回路（Ｓ／
Ｈ回路）２２にその出力が与えられる。そしてこのヘッ
ド部に対して信号処理部３０が接続される。信号処理部
３０には、マイクロコンピュータ３１、及びサンプルホ
ールド回路２２の出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器３
２、メモリ３３及びマイクロコンピュータ３１の出力を
アナログ変位信号として出力するＤ／Ａ変換器３４が設
けられている。マイクロコンピュータ３１は前述した光
源駆動回路１を駆動すると共に、ＣＣＤ駆動回路２１に
駆動信号を出力する。そしてＣＣＤラインセンサ２０か
らの全ライン出力をサンプルホールド回路２２，Ａ／Ｄ
変換器３２を介して取込み、そのピーク値に基づいて被
測定対象物までの距離又は変位及び透明物体の厚さを算
出するものである。
による光式変位センサの全体構成を示すブロック図であ
る。本図において前述した従来例と同一部分は同一符号
を付して詳細な説明を省略する。この実施の形態におい
ても光源駆動回路１より投光素子２を駆動し、投光レン
ズ３を介して投光ビームを物体検知領域に投光する。物
体検知領域にガラス板等の被測定対象物があれば、その
反射光が受光レンズ４を介して受光素子に受光される。
この実施の形態では受光素子として従来のＰＳＤでな
く、１次元のＣＣＤラインセンサ２０を用いている。Ｃ
ＣＤラインセンサ２０はＣＣＤ駆動回路２１によって駆
動され、１ビット出力毎にサンプルホールド回路（Ｓ／
Ｈ回路）２２にその出力が与えられる。そしてこのヘッ
ド部に対して信号処理部３０が接続される。信号処理部
３０には、マイクロコンピュータ３１、及びサンプルホ
ールド回路２２の出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器３
２、メモリ３３及びマイクロコンピュータ３１の出力を
アナログ変位信号として出力するＤ／Ａ変換器３４が設
けられている。マイクロコンピュータ３１は前述した光
源駆動回路１を駆動すると共に、ＣＣＤ駆動回路２１に
駆動信号を出力する。そしてＣＣＤラインセンサ２０か
らの全ライン出力をサンプルホールド回路２２，Ａ／Ｄ
変換器３２を介して取込み、そのピーク値に基づいて被
測定対象物までの距離又は変位及び透明物体の厚さを算
出するものである。
【００１１】次にこのマイクロコンピュータ３１の動作
例について詳細に説明する。図２はＣＣＤラインセンサ
２０の位置に対する受光レベルの変化を示す図である。
被測定対象物がガラス板等の透明物体であれば、前述し
たようにその表面と裏面からの反射光とが同時にＣＣＤ
ラインセンサ２０に受光される。従って受光レベルは２
つのピークを有するものとなる。ここでＣＣＤラインセ
ンサ２０の光源から離れた端点をｘ＝０とし、Ｘ軸の正
方向、即ち光源に向けてＣＣＤラインセンサ２０を駆動
するものとすると、受光信号は図２（ｂ）に示すように
第１，第２のピークを有する。ここで第１のピークはガ
ラス板の表面からの反射光であり、第２のピークはガラ
ス板の裏面からの反射光である。従ってガラス板の表面
までの距離又はガラス板の変位を検出する場合には、第
１のピークが得られる点のみを検出すれば足りる。
例について詳細に説明する。図２はＣＣＤラインセンサ
２０の位置に対する受光レベルの変化を示す図である。
被測定対象物がガラス板等の透明物体であれば、前述し
たようにその表面と裏面からの反射光とが同時にＣＣＤ
ラインセンサ２０に受光される。従って受光レベルは２
つのピークを有するものとなる。ここでＣＣＤラインセ
ンサ２０の光源から離れた端点をｘ＝０とし、Ｘ軸の正
方向、即ち光源に向けてＣＣＤラインセンサ２０を駆動
するものとすると、受光信号は図２（ｂ）に示すように
第１，第２のピークを有する。ここで第１のピークはガ
ラス板の表面からの反射光であり、第２のピークはガラ
ス板の裏面からの反射光である。従ってガラス板の表面
までの距離又はガラス板の変位を検出する場合には、第
１のピークが得られる点のみを検出すれば足りる。
【００１２】図３は信号処理部３０のこのピーク位置を
判別する第１のピーク値判別処理の動作を示すフローチ
ャートである。ＣＣＤラインセンサ２０の受光位置の座
標をｘとし、その位置でのＣＣＤの受光レベルをＶ
（ｘ）とすると、図３のフローチャートにおいてまずス
テップＳ１で初期設定として位置座標ｘを０とする。そ
してステップＳ２に進んでｘをインクリメントし、Ｖ
（ｘ＋１）とＶ（ｘ）とを比較する。Ｖ（ｘ）の方が小
さければステップＳ２に戻って同様の処理を繰り返し、
Ｖ（ｘ＋１）が小さくなればステップＳ４に進んでその
ときの位置座標ｘを第１のピーク位置Ｐ１とする。次い
でステップＳ５に進んで位置座標ｘをインクリメント
し、ステップＳ６においてＶ（ｘ＋１）とＶ（ｘ）とを
比較する。Ｖ（ｘ）の方が大きければステップＳ５に戻
って同様の処理を繰り返し、Ｖ（ｘ＋１）の方が大きく
なればステップＳ７に進んで位置座標ｘをインクリメン
トし、ステップＳ８においてＶ（ｘ＋１）とＶ（ｘ）と
を比較する。Ｖ（ｘ）の方が小さければステップＳ７に
戻って同様の処理を繰り返し、Ｖ（ｘ＋１）の方が小さ
くなればステップＳ９に進んでそのときのｘ座標の位置
を第２のピーク位置Ｐ２として保持する。こうすれば２
つのピーク値を確認することができる。物体の表面まで
の距離又は変位は第１のピーク位置Ｐ１に対応するもの
であるため、Ｐ１から物体までの距離又は変位を判別す
ることができる。又ピーク位置Ｐ１，Ｐ２の差からガラ
ス板の厚さを検出することが可能となる。
判別する第１のピーク値判別処理の動作を示すフローチ
ャートである。ＣＣＤラインセンサ２０の受光位置の座
標をｘとし、その位置でのＣＣＤの受光レベルをＶ
（ｘ）とすると、図３のフローチャートにおいてまずス
テップＳ１で初期設定として位置座標ｘを０とする。そ
してステップＳ２に進んでｘをインクリメントし、Ｖ
（ｘ＋１）とＶ（ｘ）とを比較する。Ｖ（ｘ）の方が小
さければステップＳ２に戻って同様の処理を繰り返し、
Ｖ（ｘ＋１）が小さくなればステップＳ４に進んでその
ときの位置座標ｘを第１のピーク位置Ｐ１とする。次い
でステップＳ５に進んで位置座標ｘをインクリメント
し、ステップＳ６においてＶ（ｘ＋１）とＶ（ｘ）とを
比較する。Ｖ（ｘ）の方が大きければステップＳ５に戻
って同様の処理を繰り返し、Ｖ（ｘ＋１）の方が大きく
なればステップＳ７に進んで位置座標ｘをインクリメン
トし、ステップＳ８においてＶ（ｘ＋１）とＶ（ｘ）と
を比較する。Ｖ（ｘ）の方が小さければステップＳ７に
戻って同様の処理を繰り返し、Ｖ（ｘ＋１）の方が小さ
くなればステップＳ９に進んでそのときのｘ座標の位置
を第２のピーク位置Ｐ２として保持する。こうすれば２
つのピーク値を確認することができる。物体の表面まで
の距離又は変位は第１のピーク位置Ｐ１に対応するもの
であるため、Ｐ１から物体までの距離又は変位を判別す
ることができる。又ピーク位置Ｐ１，Ｐ２の差からガラ
ス板の厚さを検出することが可能となる。
【００１３】次に信号処理部３０の第２のピーク位置判
別処理について図４のフローチャートを用いて説明す
る。第２のピーク値検出方法は図２（ｃ）に示すように
ＣＣＤラインセンサ２０の位置ｘに対して受光される受
光レベルにつき２つの閾値Ｌ１，Ｌ2 を設定し、このレ
ベルを越えて変化する受光位置から直線Ａ，Ｂを求め、
その交点をピーク値として検出するものである。即ち直
交座標系（Ｘ，Ｌ）について受光レベルと閾値の交差す
る点１（Ｔ１，Ｌ１），点２（Ｔ３，Ｌ２），点３（Ｔ
２，Ｌ１），点４（Ｔ４，Ｌ２）が求まり、これらを結
ぶ直線Ａ，Ｂの交点（ＴP ，ＬP ）のｘ座標ＴP をピー
ク値の位置とする。図４のフローチャートにおいてまず
Ｔ１〜Ｔ４を算出する。即ちステップＳ１１において位
置ｘを０、ピーク数ｓを１とする。そしてステップＳ１
２においてｘをインクリメントし、Ｖ（ｘ）が第１の閾
値Ｌ１を越えているかどうかをチェックする。この値以
下であればステップＳ１２に戻って同様の処理を繰り返
し、閾値Ｌ１を越えている場合にはそのときのｘの値を
Ｔ１とする。次いでステップＳ１５に進んで更にｘをイ
ンクリメントし、そのときの受光レベルＶ（ｘ）が第２
の閾値Ｌ２を越えているかどうかをチェックする。この
値以下であればステップＳ１５に戻って同様の処理を繰
り返し、Ｌ２を越えている場合にはそのときのｘの値を
Ｔ３とする。そしてステップＳ１８に進んでｘをインク
リメントし、受光レベルＶ（ｘ）が第２の閾値Ｌ２より
小さくなるかどうかをチェックする。このＬ２以上であ
ればステップＳ１８によって同様の処理を繰り返し、Ｌ
２より小さくなればステップＳ２０においてそのときの
位置ｘをＴ４とする。そしてステップＳ２１に進んでｘ
をインクリメントし、受光レベルＶ（ｘ）がＬ１より小
さくなるかどうかをチェックする。Ｌ１以上である場合
にはステップＳ２１に戻り、Ｌ１より小さくなればステ
ップＳ２３に進んでそのときのｘをＴ２とする。こうす
れば前述した４点の座標が求められる。
別処理について図４のフローチャートを用いて説明す
る。第２のピーク値検出方法は図２（ｃ）に示すように
ＣＣＤラインセンサ２０の位置ｘに対して受光される受
光レベルにつき２つの閾値Ｌ１，Ｌ2 を設定し、このレ
ベルを越えて変化する受光位置から直線Ａ，Ｂを求め、
その交点をピーク値として検出するものである。即ち直
交座標系（Ｘ，Ｌ）について受光レベルと閾値の交差す
る点１（Ｔ１，Ｌ１），点２（Ｔ３，Ｌ２），点３（Ｔ
２，Ｌ１），点４（Ｔ４，Ｌ２）が求まり、これらを結
ぶ直線Ａ，Ｂの交点（ＴP ，ＬP ）のｘ座標ＴP をピー
ク値の位置とする。図４のフローチャートにおいてまず
Ｔ１〜Ｔ４を算出する。即ちステップＳ１１において位
置ｘを０、ピーク数ｓを１とする。そしてステップＳ１
２においてｘをインクリメントし、Ｖ（ｘ）が第１の閾
値Ｌ１を越えているかどうかをチェックする。この値以
下であればステップＳ１２に戻って同様の処理を繰り返
し、閾値Ｌ１を越えている場合にはそのときのｘの値を
Ｔ１とする。次いでステップＳ１５に進んで更にｘをイ
ンクリメントし、そのときの受光レベルＶ（ｘ）が第２
の閾値Ｌ２を越えているかどうかをチェックする。この
値以下であればステップＳ１５に戻って同様の処理を繰
り返し、Ｌ２を越えている場合にはそのときのｘの値を
Ｔ３とする。そしてステップＳ１８に進んでｘをインク
リメントし、受光レベルＶ（ｘ）が第２の閾値Ｌ２より
小さくなるかどうかをチェックする。このＬ２以上であ
ればステップＳ１８によって同様の処理を繰り返し、Ｌ
２より小さくなればステップＳ２０においてそのときの
位置ｘをＴ４とする。そしてステップＳ２１に進んでｘ
をインクリメントし、受光レベルＶ（ｘ）がＬ１より小
さくなるかどうかをチェックする。Ｌ１以上である場合
にはステップＳ２１に戻り、Ｌ１より小さくなればステ
ップＳ２３に進んでそのときのｘをＴ２とする。こうす
れば前述した４点の座標が求められる。
【００１４】次いでステップＳ２４に進んで以下に算出
したＴ１〜Ｔ４と閾値Ｔ１，Ｔ２を用いて直線Ａ，Ｂを
算出する。ここで直線Ａは次式で示される。 Ｌ＝ａｘ＋Ｖｂ 又直線Ｂは次式で示される。 Ｌ＝ｃｘ＋ｄ これらの係数ａ〜ｄは夫々直線Ａ，Ｂが夫々点１，３及
び２，４を通ることから、Ｓ２４において次式のように
算出することができる。 ａ＝（Ｌ１−Ｌ２）／（Ｔ１−Ｔ３） ｂ＝（Ｔ１Ｌ２−Ｔ３Ｌ１）／（Ｔ１−Ｔ３） ｃ＝（Ｌ１−Ｌ２）／（Ｔ２−Ｔ４） ｄ＝（Ｔ２Ｌ２−Ｔ４Ｌ１）／（Ｔ２−Ｔ４） 更にステップＳ２５において次式によりピーク対応の位
置ＴP を算出する。 ＴP ＝（ｄ−ａ）／（ａ−ｃ） このときの位置ＴP がピークの位置となる。そしてステ
ップＳ２６に進んでピーク数ｓをインクリメントし、こ
のピーク数が３に達しているかどうかをチェックする
（ステップＳ２７）。３以下であればステップＳ１２に
戻って同様の処理を繰り返す。こうすれば２つのピーク
値の位置ＴP1，ＴP2を算出することができる。
したＴ１〜Ｔ４と閾値Ｔ１，Ｔ２を用いて直線Ａ，Ｂを
算出する。ここで直線Ａは次式で示される。 Ｌ＝ａｘ＋Ｖｂ 又直線Ｂは次式で示される。 Ｌ＝ｃｘ＋ｄ これらの係数ａ〜ｄは夫々直線Ａ，Ｂが夫々点１，３及
び２，４を通ることから、Ｓ２４において次式のように
算出することができる。 ａ＝（Ｌ１−Ｌ２）／（Ｔ１−Ｔ３） ｂ＝（Ｔ１Ｌ２−Ｔ３Ｌ１）／（Ｔ１−Ｔ３） ｃ＝（Ｌ１−Ｌ２）／（Ｔ２−Ｔ４） ｄ＝（Ｔ２Ｌ２−Ｔ４Ｌ１）／（Ｔ２−Ｔ４） 更にステップＳ２５において次式によりピーク対応の位
置ＴP を算出する。 ＴP ＝（ｄ−ａ）／（ａ−ｃ） このときの位置ＴP がピークの位置となる。そしてステ
ップＳ２６に進んでピーク数ｓをインクリメントし、こ
のピーク数が３に達しているかどうかをチェックする
（ステップＳ２７）。３以下であればステップＳ１２に
戻って同様の処理を繰り返す。こうすれば２つのピーク
値の位置ＴP1，ＴP2を算出することができる。
【００１５】この場合には２つの閾値Ｌ１，Ｌ２を用い
て２本の直線からピークの位置を算出しているため、受
光レベルの全体形状から正確にピーク位置が算出でき
る。又２つのピーク位置の差（ＴP2−ＴP1）からガラス
板等の測定対象物の厚さを検出することができることは
第１のピーク値算出処理と同様である。
て２本の直線からピークの位置を算出しているため、受
光レベルの全体形状から正確にピーク位置が算出でき
る。又２つのピーク位置の差（ＴP2−ＴP1）からガラス
板等の測定対象物の厚さを検出することができることは
第１のピーク値算出処理と同様である。
【００１６】次に本発明の第２の実施の形態について説
明する。第２の実施の形態ではＣＣＤラインセンサ２０
に代えて２次元の受光領域を有する２次元ＣＣＤ２３を
用いたものである。その他の構成は第１の実施の形態と
同様であるので、詳細な説明は省略する。この場合には
受光した後に図５（ａ）に示すよう変位方向ＸのＸ座
標，これと垂直なＹ方向の座標の夫々の受光レベルをＶ
（ｘ，ｙ）とすると、Ｙ方向の全ての座標の受光レベル
をＸ軸方向にまとめる前処理を行う。即ち図５（ｂ）に
示すフローチャートにおいて、まずステップＳ３１でｘ
を０とし、ステップＳ３２に進んでｘをインクリメント
する。次いでステップＳ３３においてｙを０とし、ステ
ップＳ３４においてｙをインクリメントする。そしてス
テップＳ３５に進んでＶ（ｘ）をＶ（ｘ）＋Ｖ（ｘ＋
ｙ）とし、Ｙ軸の座標ｙがＹ軸の最大値Ｙに達したかど
うかをチェックする（ステップＳ３６）。最大値に達し
ていなければステップＳ３４に戻って同様の処理を繰り
返し、最大値Ｙに達するとステップＳ３７においてＸ軸
の値ｘがＸ軸の最大値Ｘに達したかどうかをチェックす
る。この値に達していなければステップＳ３２に戻って
同様の処理を繰り返す。Ｘ軸方向も最大値Ｘに達すると
前処理を終え、前述した図３又は図４のフローチャート
を用いてピーク位置の判別処理を行う。こうすれば光が
正確に１次元ＣＣＤラインセンサに受光されず、そのＹ
軸方向に分散する場合にも正確に被測定対象物までの距
離又は変位を検出することができる。
明する。第２の実施の形態ではＣＣＤラインセンサ２０
に代えて２次元の受光領域を有する２次元ＣＣＤ２３を
用いたものである。その他の構成は第１の実施の形態と
同様であるので、詳細な説明は省略する。この場合には
受光した後に図５（ａ）に示すよう変位方向ＸのＸ座
標，これと垂直なＹ方向の座標の夫々の受光レベルをＶ
（ｘ，ｙ）とすると、Ｙ方向の全ての座標の受光レベル
をＸ軸方向にまとめる前処理を行う。即ち図５（ｂ）に
示すフローチャートにおいて、まずステップＳ３１でｘ
を０とし、ステップＳ３２に進んでｘをインクリメント
する。次いでステップＳ３３においてｙを０とし、ステ
ップＳ３４においてｙをインクリメントする。そしてス
テップＳ３５に進んでＶ（ｘ）をＶ（ｘ）＋Ｖ（ｘ＋
ｙ）とし、Ｙ軸の座標ｙがＹ軸の最大値Ｙに達したかど
うかをチェックする（ステップＳ３６）。最大値に達し
ていなければステップＳ３４に戻って同様の処理を繰り
返し、最大値Ｙに達するとステップＳ３７においてＸ軸
の値ｘがＸ軸の最大値Ｘに達したかどうかをチェックす
る。この値に達していなければステップＳ３２に戻って
同様の処理を繰り返す。Ｘ軸方向も最大値Ｘに達すると
前処理を終え、前述した図３又は図４のフローチャート
を用いてピーク位置の判別処理を行う。こうすれば光が
正確に１次元ＣＣＤラインセンサに受光されず、そのＹ
軸方向に分散する場合にも正確に被測定対象物までの距
離又は変位を検出することができる。
【００１７】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本願の請求項
１，３の発明によれば、変位センサの受光素子を１次元
又は２次元のラインセンサとし、ラインセンサの出力の
ピーク値に基づいて物体までの距離又は変位を検出して
いる。従って被測定対象物が透明物体である場合にも正
確に物体表面等の変位を検出することができる。又本願
の請求項２，４の発明によれば、２つのピーク値の間隔
から透明物体の厚さを検出することができる。従って液
晶ガラス板のそりや厚みの測定が可能となるという効果
が得られる。
１，３の発明によれば、変位センサの受光素子を１次元
又は２次元のラインセンサとし、ラインセンサの出力の
ピーク値に基づいて物体までの距離又は変位を検出して
いる。従って被測定対象物が透明物体である場合にも正
確に物体表面等の変位を検出することができる。又本願
の請求項２，４の発明によれば、２つのピーク値の間隔
から透明物体の厚さを検出することができる。従って液
晶ガラス板のそりや厚みの測定が可能となるという効果
が得られる。
【図１】本発明の第１の実施の形態による光式変位セン
サの全体構成を示すブロック図である。
サの全体構成を示すブロック図である。
【図２】（ａ）は第１の実施の形態の受光素子であるＣ
ＣＤイメージセンサとその受光レベルを示す図、（ｂ）
はＣＣＤラインセンサの位置に対する受光レベルの変化
を示す図、（ｃ）はこの受光センサの位置と受光レベル
からピーク値を算出するための算出処理を示す説明図で
ある。
ＣＤイメージセンサとその受光レベルを示す図、（ｂ）
はＣＣＤラインセンサの位置に対する受光レベルの変化
を示す図、（ｃ）はこの受光センサの位置と受光レベル
からピーク値を算出するための算出処理を示す説明図で
ある。
【図３】第１の実施の形態による光式変位センサの第１
のピーク値算出処理を示すフローチャートである。
のピーク値算出処理を示すフローチャートである。
【図４】第１の実施の形態による光式変位センサの第２
のピーク値算出処理を示すフローチャートである。
のピーク値算出処理を示すフローチャートである。
【図５】（ａ）は二次元ＣＣＤの座標と受光レベルを示
す図、（ｂ）は本発明の第２の実施の形態による光式変
位センサの出力信号の前処理を示すフローチャートであ
る。
す図、（ｂ）は本発明の第２の実施の形態による光式変
位センサの出力信号の前処理を示すフローチャートであ
る。
【図６】従来の光式変位センサの構成を示すブロック図
である。
である。
【図７】従来の光式変位センサにおいて透明体を検出す
る場合の光学系の構成を示す図である。
る場合の光学系の構成を示す図である。
【図８】従来の光式変位センサにおいてＰＳＤの位置に
対する受光レベルの変化を示すグラフである。
対する受光レベルの変化を示すグラフである。
１ 光源駆動回路 ２ 投光素子 ３ 集束レンズ ４ 受光レンズ ５ ＰＳＤ ２０ ＣＣＤラインセンサ ２１ ＣＣＤ駆動回路 ２２ サンプルホールド回路 ２３ ２次元ＣＣＤ ３０ 信号処理部 ３１ マイクロコンピュータ ３２ Ａ／Ｄ変換器 ３３ メモリ ３４ Ｄ／Ａ変換器
Claims (4)
- 【請求項１】 投光素子を有し、投光ビームを被測定対
象物に対して斜め方向に照射する投光部と、 被測定対象物までの距離に対応して受光位置が変化する
ＣＣＤイメージセンサを有し、投光ビームに対する測定
対象物からの反射光を受光する受光部と、 前記ＣＣＤイメージセンサ上の受光分布のピーク位置か
ら前記測定対象物の表面に対応する受光位置を識別する
信号処理部と、を具備することを特徴とする光式変位セ
ンサ。 - 【請求項２】 投光素子を有し、投光ビームを透明の被
測定対象物に対して斜め方向に照射する投光部と、 被測定対象物までの距離に対応して受光位置が変化する
ＣＣＤイメージセンサを有し、投光ビームに対する測定
対象物からの反射光を受光する受光部と、 前記ＣＣＤイメージセンサの第１，第２の受光分布のピ
ーク位置からその被測定対象物の厚さを算出する信号処
理部と、を具備することを特徴とする光式厚さセンサ。 - 【請求項３】 投光素子を有し、投光ビームを被測定対
象物に対して斜め方向に照射し、 投光ビームに対する測定対象物からの反射光を被測定対
象物までの距離に対応して受光位置が変化するＣＣＤイ
メージセンサにより受光し、 前記ＣＣＤイメージセンサ上の受光分布のピーク位置か
ら前記測定対象物の表面に対応する受光位置を識別する
ことを特徴とする変位検出方法。 - 【請求項４】 投光素子を有し、投光ビームを透明の被
測定対象物に対して斜め方向に照射し、 投光ビームに対する測定対象物からの反射光を被測定対
象物までの距離に対応して受光位置が変化するＣＣＤイ
メージセンサにより受光し、 前記ＣＣＤイメージセンサの受光分布の第１，第２のピ
ーク位置の差に基づいて測定対象物の厚さを検出するこ
とを特徴とする厚さ検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00127597A JP3552862B2 (ja) | 1997-01-08 | 1997-01-08 | 光式変位センサ及び光式厚さセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00127597A JP3552862B2 (ja) | 1997-01-08 | 1997-01-08 | 光式変位センサ及び光式厚さセンサ |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004072093A Division JP2004170437A (ja) | 2004-03-15 | 2004-03-15 | 光式変位センサ及び光式厚さセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10197212A true JPH10197212A (ja) | 1998-07-31 |
| JP3552862B2 JP3552862B2 (ja) | 2004-08-11 |
Family
ID=11496920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00127597A Expired - Fee Related JP3552862B2 (ja) | 1997-01-08 | 1997-01-08 | 光式変位センサ及び光式厚さセンサ |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3552862B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001159516A (ja) * | 1999-11-30 | 2001-06-12 | Keyence Corp | 光学式変位計 |
| JP2002257516A (ja) * | 2001-03-02 | 2002-09-11 | Nagoya Electric Works Co Ltd | 半田高さ計測方法およびその装置 |
| KR100728483B1 (ko) * | 2005-03-15 | 2007-06-13 | 오므론 가부시키가이샤 | 변위 계측 방법 및 변위 센서 |
| KR100728482B1 (ko) | 2005-03-15 | 2007-06-13 | 오므론 가부시키가이샤 | 계측 영역의 자동 설정 수단을 구비한 변위 센서 |
| CN104854425A (zh) * | 2013-03-15 | 2015-08-19 | 诚研科技股份有限公司 | 透明介质检测技术及应用 |
| JP2015199667A (ja) * | 2015-05-13 | 2015-11-12 | 株式会社Sumco | シリカガラスルツボの三次元形状測定方法、シリコン単結晶の製造方法 |
| JP2016028249A (ja) * | 2015-09-29 | 2016-02-25 | 株式会社Sumco | シリカガラスルツボの気泡分布の三次元分布の決定方法、シリコン単結晶の製造方法 |
| JP2016179940A (ja) * | 2016-05-31 | 2016-10-13 | 株式会社Sumco | シリカガラスルツボの評価方法、シリコン単結晶の製造方法 |
| JP2017036207A (ja) * | 2016-08-24 | 2017-02-16 | 株式会社Sumco | シリカガラスルツボの製造方法 |
| JP2019045197A (ja) * | 2017-08-30 | 2019-03-22 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 粒子検出センサ及び粒子検出方法 |
-
1997
- 1997-01-08 JP JP00127597A patent/JP3552862B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2015199667A (ja) * | 2015-05-13 | 2015-11-12 | 株式会社Sumco | シリカガラスルツボの三次元形状測定方法、シリコン単結晶の製造方法 |
| JP2016028249A (ja) * | 2015-09-29 | 2016-02-25 | 株式会社Sumco | シリカガラスルツボの気泡分布の三次元分布の決定方法、シリコン単結晶の製造方法 |
| JP2016179940A (ja) * | 2016-05-31 | 2016-10-13 | 株式会社Sumco | シリカガラスルツボの評価方法、シリコン単結晶の製造方法 |
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| JP2019045197A (ja) * | 2017-08-30 | 2019-03-22 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 粒子検出センサ及び粒子検出方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3552862B2 (ja) | 2004-08-11 |
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