センサヘッド及び変位測定器
【課題】省配線、省電力、省スペースを図った変位測定器を提供する。
【解決手段】複数の各センサヘッド２は、被測定物に光を斜め照射する光照射部１１、光の照射に伴う被測定物からの反射光を受光する受光部１４、受光部１４の光信号をデジタル信号に変換する変換部１５、補正処理用の補正データを記憶する補正データ記憶部１６、変換後のデジタル信号に基づいて変位データを演算する変位データ演算部１７ａと補正データによって変位データを補正処理する変位データ補正部１７ｂとを有する処理部１７、補正処理後の変位データを出力する変位データ出力部１８とを本体に一体に備えて一つの制御部３に電気的に配線接続され、個々に自身のセンサヘッド２を特定する識別情報を補正処理後の変位データに付加して制御部３へ出力する。
【解決手段】複数の各センサヘッド２は、被測定物に光を斜め照射する光照射部１１、光の照射に伴う被測定物からの反射光を受光する受光部１４、受光部１４の光信号をデジタル信号に変換する変換部１５、補正処理用の補正データを記憶する補正データ記憶部１６、変換後のデジタル信号に基づいて変位データを演算する変位データ演算部１７ａと補正データによって変位データを補正処理する変位データ補正部１７ｂとを有する処理部１７、補正処理後の変位データを出力する変位データ出力部１８とを本体に一体に備えて一つの制御部３に電気的に配線接続され、個々に自身のセンサヘッド２を特定する識別情報を補正処理後の変位データに付加して制御部３へ出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の傾斜角度を有して被測定物の測定面に光を照射し、この光の照射に伴う被測定物の測定面からの反射光（散乱光も含む）を受光し、この受光状態に基づいて被測定物の測定面の変位量を測定するためのセンサヘッド及び変位測定器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、三角測量の原理に基づいて被測定物の測定面の変位量を測定する装置として変位測定器が知られている。この変位測定器は、被測定物の測定面に光を照射し、この光の照射に伴うポジションセンサ（受光素子）の受光面上で検出された反射光の受光位置に基づいて被測定物の測定面の変位量を測定するものである。
【０００３】
この種の変位測定器としては、例えば下記特許文献１に開示されるものが知られている。図７は特許文献１に開示される変位測定器の一例を示すブロック構成図である。図７に示す変位測定器５１は、センサヘッド５２と処理手段５３とが電気的に配線接続されて構成される。センサヘッド５２は、光源駆動回路５４によって駆動される光源５５と、光源５５からの光を被測定物Ｗの測定面Ｗａに照射する投光レンズ５６と、光の照射に伴う被測定物Ｗの測定面Ｗａからの反射光を集光する受光レンズ５７と、受光レンズ５７により集光される光を受光する受光素子５８と、受光素子５８が受光した光を電気信号に変換して増幅する一対の増幅器５９，６０とを備えている。また、処理手段５３は、センサヘッド５２の増幅器５９，６０からの信号を増幅する一対の増幅器６１，６２と、増幅器６１，６２からの信号を処理して被測定物Ｗの測定面Ｗａの変位量を測定する演算手段６３とを備えている。
【０００４】
この変位測定器５１では、光源駆動回路５４によって駆動される光源５５からの光を投光レンズ５６で細く絞り、センサヘッド５２から被測定物Ｗの測定面Ｗａに光を照射すると、測定面Ｗａの表面に光スポットができる。この光スポットから反射した光（散乱した光も含む）をセンサヘッド５２の受光レンズ５７で集光し、受光素子５８としてのポジションセンサ上に光スポットの像を作る。この像は、被測定物Ｗが変位すると、ポジションセンサ上を移動する。これにより、ポジションセンサからは像の位置と明るさに対応した電流が出力される。この出力電流は、電圧変換された後に処理手段５３に出力される。処理手段５３では、センサヘッド５２からのアナログの電圧信号を増幅器６１，６２で増幅してデジタル信号に変換した後に演算手段６３に入力し、演算手段６３がその和と差の信号を作って除算し、この除算した結果に対して補正処理を施すことにより、被測定物Ｗの測定面Ｗａの変位量を測定している。
【０００５】
この種の変位測定器の用途として、測定対象の反りやうねりを測定したり、また、移動機構と測定対象との距離を測定し、その測定値をもとに移動量を制御するなどがあるが、複数箇所を同時に測定する必要のある場合はもちろんのこと、測定する箇所や領域が多い場合には、測定にかかる時間を少なくするために、複数の変位測定器を配備し、測定箇所を分担させることが多い。これは測定対象がより大きな場合や、複数の移動機構を備える装置で変位測定器が使用される場合に顕著な傾向と言える。
【０００６】
例えばこの種の変位測定器５１を、液晶表示パネルの製造装置に採用した場合には、ガラス基板を貼り合わせるための接着剤を噴射する複数のノズルのそれぞれにセンサヘッド５２を取り付け、各センサヘッド５２毎に処理手段５３を電気的にケーブルで配線接続し、さらに各処理手段５３を外部ホストとなる端末装置（パソコンなど）に電気的にケーブルで配線接続する。そして、液晶表示パネルを製造するにあたっては、所定の大きさに切除された２枚のガラス板の一方の外周部分に対し、各ノズルから接着剤を噴射して塗布し、２枚のガラス板間の距離を一定に保ってその外周部分を接着剤で貼り合わせた後、２枚のガラス板間の空間部分に液晶が注入される。
【０００７】
ここで、各ノズルからガラス板表面までの距離の変位量を測定するため、各ノズル毎に設けられるセンサヘッド５２は、被測定物Ｗとしてのガラス板に光を投光する。この光の投光に伴うガラス板の表面からの反射光（散乱光を含む）を受光レンズ５７で集光し、ポジションセンサ上に光スポットの像を作り、ポジションセンサからの像の位置と明るさに対応した電流を電圧変換し、対応する処理手段５３に出力する。各処理手段５３では、対応するセンサヘッド５２からの電圧信号を増幅してデジタル信号に変換した後、その和と差の信号を作って除算し、その結果に補正処理を施して各ノズル毎にガラス板との間の高さを測定し、測定結果を端末装置に送る。そして、端末装置に送られた測定結果に応じて各ノズルとガラス基板との距離を制御することで接着剤の塗布量を管理していた。
【特許文献１】特開平１１−２３７２０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示される従来の変位測定器５１では、複数のセンサヘッド５２が個々に処理手段５３と１対１対応で配線接続され、さらに各処理手段５３がパラレルＩ／Ｏを介して個々に外部ホストである端末装置に配線接続される構成なので、センサヘッド５２の数だけ配線数が増え、センサヘッド５２と処理手段５３との間の結線に手間を要していた。
【０００９】
また、従来の変位測定器５１では、センサヘッド５２と処理手段５３とを対をなして構成する必要があり、センサヘッド５２のみでは変位データを得ることができなかった。さらに、センサヘッド５２と処理手段５３とが対をなす構成なので、処理手段５３がセンサヘッド５２と同数だけ必要となり、処理手段５３による消費電力が嵩むという問題があった。しかも、センサヘッド５２と同数の処理手段５３を設置するためには、十分な設置スペースを確保する必要があり、装置の占有スペースが大きくなるという問題があった。
【００１０】
さらに、センサヘッド５２を増設する場合には、増設する数分のセンサヘッド５２と処理手段５３とを１対１対応でケーブル接続した上で各処理手段５３を端末装置に配線接続する必要があった。
【００１１】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、単体構成で変位データを得ることができるセンサヘッドを提供するとともに、このセンサヘッドを複数用いた場合に省配線、省電力、省スペースを図ることができる変位測定器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】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載されたセンサヘッドは、所定の傾斜角度を有して被測定物Ｗの測定面Ｗａに光を照射する光照射部１１と、
前記光照射部の光の照射に伴う前記被測定物の測定面からの反射光を受光する受光部１４と、
前記受光部からの光信号をデジタルの電気信号に変換する変換部１５と、
補正処理で使用する補正データを記憶する補正データ記憶部１６と、
前記変換部からのデジタルの電気信号に基づいて変位データを演算する変位データ演算部１７ａと、前記補正データ記憶部に記憶された補正データによって前記変位データを補正処理する変位データ補正部１７ｂとを有する処理部１７と、
前記補正処理後の変位データを出力する変位データ出力部１８とを本体に一体に備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載された変位測定器は、請求項１に記載されたセンサヘッド２を複数備え、
前記複数のセンサヘッドが一つの制御部３に電気的に配線接続された変位測定器１であって、
前記複数のセンサヘッドは、個々に自身のセンサヘッドを特定する識別情報を前記補正処理後の変位データに付加して前記制御部へ出力することを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載された変位測定器は、請求項２の変位測定器において、
前記制御部３は、前記複数のセンサヘッド２からの前記識別情報が付加された補正処理後の変位データを保持するデータ保持部３ａと、
外部ホスト４からの要求に従って、前記データ保持部に保持されたデータを送信するデータ送信部３ｂとを備えたことを特徴とする。
【００１５】
請求項４に記載された変位測定器は、請求項２又は３の変位測定器において、
前記制御部３は、前記複数のセンサヘッド２による変位測定に関わる表示を行う表示部３ｅを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、従来のような処理手段との配線接続が不要なセンサヘッドを提供し、単体構成で変位データを得ることができる。また、本発明の変位測定器によれば、一つの制御部で複数のセンサヘッドを同時に制御することができ、従来に比べて省スペース、省配線、省電力を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら具体的に説明する。図１は本発明に係るセンサヘッドを含む変位測定器のブロック構成図、図２は本発明に係るセンサヘッドのブロック構成図、図３は本発明に係るセンサヘッドの外観図、図４は本発明に係るセンサヘッドの変位検出原理の説明図、図５は本発明に係る変位測定器の制御部の一例を示す外観正面図、図６は図５の制御部の外観背面図である。
【００１８】
図１に示すように、本例の変位測定器１は、複数のセンサヘッド２（２-1，２-2，・・・，２-n）が一つの制御部３に電気的に配線接続された構成である。そして、変位測定器１の制御部３は、外部ホストとしての端末装置４に対し、相互に通信可能に接続されている。
【００１９】
複数の各センサヘッド２（２-1，２-2，・・・，２-n）は、図３に示すように、小型にユニット化されたヘッド本体２ａの端部からケーブル２ｂが引き出されており、このケーブル２ｂの先端のコネクタ２ｃを介して制御部３に着脱可能に配線接続される。
【００２０】
各センサヘッド２（２-1，２-2，・・・，２-n）は、被測定物Ｗの測定箇所に応じて配置され、図２に示すように、光照射部１１、投光レンズ１２、結像レンズ１３、受光部１４、変換部（Ｏ／Ｅ，Ａ／Ｄ）１５、補正データ記憶部１６、処理部１７、変位データ出力部１８を備えている。
【００２１】
光照射部１１は、図３に示すように、被測定物Ｗの測定面Ｗａに対し、所定の傾斜角度θを有して光ビーム（投光ビーム）を放射している。光照射部１１から放射された光ビーム（投光ビーム）は、図４に示すように、投光レンズ１２で絞られてヘッド本体２ａの先端面２ａａから所定距離Ｌ０の被測定物Ｗの表面Ｗａに対して所定の傾斜角度で照射され、基準位置Ｐで照射点をつくる。
【００２２】
受光部１４は、ポジションセンサと称する光検出素子で構成され、光照射部１１から被測定物Ｗの測定面Ｗａへの光ビームの照射に伴う被測定物Ｗの測定面Ｗａからの反射光（散乱光を含む）を結像レンズ１３を介して受光している。
【００２３】
さらに説明すると、受光部１４は、図４に示すように、光照射部１１から投光レンズ１２を介しての光ビームの照射に伴う照射点から反射（散乱を含む）した光ビーム（反射ビーム）が結像レンズ１３で集光され、光検出素子上の位置に照射点の像をつくる。この像は、被測定物Ｗが上下に移動すると、光検出素子上を移動し、この移動量に対応した光信号を出力する。すなわち、図４に示すように、受光部１４は、光ビームの照射点位置が基準位置ＰよりΔＬだけ高い位置Ｑにあるときに、この変位距離＋ΔＬに対応した光信号を出力する。これに対し、光ビームの照射点位置が基準位置ＰよりΔＬだけ低い位置Ｒにあるときには、この変位距離−ΔＬに対応した光信号を出力する。
【００２４】
変換部１５は、受光部１４からの変位距離に応じた光信号をアナログの電気信号に変換する光／電気変換部（Ｏ／Ｅ）と、この光／電気変換部で変換されたアナログの電気信号をデジタルの電気信号に変換するＡ／Ｄ変換部とを有しており、デジタルの電気信号を処理部１７に入力している。
【００２５】
補正データ記憶部１６は、例えば直線性補正データなど、補正処理で使用する各種補正データを記憶している。
【００２６】
直線性補正データは、真値との差分データであり、正確な測定値を得るために変位データに加算処理される。ここで言う真値とは、例えばレーザ干渉計など、本例の変位測定器１よりも高精度の測長器の値であり、専用治具にて１台１台差分データを計測し、予め補正データ記憶部１６に記憶されている。
【００２７】
なお、本例において、補正処理後の変位データとは、単純平均処理、移動平均処理などの統計処理も実施した後のものである。
【００２８】
処理部１７は、変位データ演算部１７ａと、変位データ補正部１７ｂとを備えている。変位データ演算部１７ａは、前述した特許文献１などに開示される周知の手法により、変換部１５で変換されたデジタルの電気信号から変位データを演算している。
【００２９】
変位データ補正部１７ｂは、変位データ演算部１７ａが演算した変位データを、補正データ記憶部１６に記憶された補正データに基づいて補正処理している。
【００３０】
変位データ出力部１８は、処理部１７の変位データ補正部１７ｂによって補正処理された補正処理後の変位データに特定の識別情報を付加している。この識別情報は、変位データがどのセンサヘッド２に関するデータかを特定するためのヘッダ情報であり、例えば各センサヘッド２のヘッド番号を２値化したデータ（例えばヘッド番号１＝００００、ヘッド番号２＝０００１、ヘッド番号３＝００１０等）が用いられる。この識別情報がヘッダ情報として付加された補正処理後の変位データは、制御部３から所定周期で与えられるクロック信号に同期したシリアル通信により制御部３に送られる。
【００３１】
次に、制御部３は、図５及び図６に示すような筐体２１を本体としている。この筐体２１の背面２１ａには、図６に示すように、一つの制御部３に対して複数のセンサヘッド２を電気的に配線接続するためのセンサヘッド接続部２２が設けられている。
【００３２】
さらに説明すると、図６の例では、筐体２１の背面２１ａの上段に４個、下段に５個並んで合計９個のセンサヘッド接続部２２が併設されており、９台のセンサヘッド２の接続が可能である。また、筐体２１の背面２１ａには、制御部３と外部ホストとしての端末装置４との間を電気的に配線接続するための例えばＵＳＢ端子からなる外部装置接続部２３が設けられている。さらに、筐体２１の背面２１ａには、筐体２１の正面２１ｂに設けられる電源スイッチ２４をオンしたときに制御部３の各部に駆動電源を供給するための電源が入力される電源端子２５が設けられている。
【００３３】
上記筐体２１を本体とする制御部３は、図１に示すように、データ保持部３ａ、データ送信部３ｂ、受信部３ｃ、表示制御部３ｄ、表示部３ｅ、センサヘッド選択部３ｆを備えている。
【００３４】
データ保持部３ａは、各センサヘッド２から取得したデータ（識別情報が付加された補正処理後の変位データ）を保持するものである。さらに説明すると、データ保持部３ａは、例えばＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array ）を搭載し、各センサヘッド２に所定周期で同時にクロック信号を与え、これに同期して各センサヘッド２の変位データをシリアル通信によりパラレルイメージの数値データとしてレジスタに保持し、各センサヘッド２からの変位データをシリアル／パラレル変換してラッチしている。
【００３５】
データ送信部３ｂは、外部ホストとしての端末装置４から送信要求指令が入力されたときに、センサヘッド選択部３ｆからの選択信号に基づくセンサヘッド２の変位データを、データ保持部３ａに保持されたレジスタから読み出して端末装置４に送信している。この端末装置４に送信される変位データのデータサイズは一定であり、使用しないチャンネルの変位データについてはデータが０に書き換えられて端末装置４に送信される。
【００３６】
受信部３ｃは、外部ホストとしての端末装置４からの各種指令（送信要求指令や後述する各種条件の指令など）を受信している。
【００３７】
表示制御部３ｄは、各センサヘッド２の変位測定結果（データ保持部３ａに保持されたデータ内容）に応じて表示部３ｅの各種表示制御を行っている。
【００３８】
表示部３ｅは、筐体２１の正面２１ｂに設けられ、例えばＬＥＤ等の発光素子が所定間隔おきに配置して構成される。この表示部３ｅは、例えば変位量、受光量、アラーム、選択チャンネル等のセンサヘッド２による変位測定に関わる各種表示を行っている。さらに説明すると、図５の例における表示部３ｅは、変位量表示領域３１、受光量表示領域３２、アラーム表示領域３３、選択チャンネル表示領域３４の４つの表示領域を有する。
【００３９】
変位量表示領域３１には、図５に示すように、発光素子が等間隔で９個配置されている。この９個の発光素子の両端に配置した２個の発光素子の外側には、測定範囲のマイナス側のフルスケールを超えたことを示す「ＦＡＲ」アラームと、測定範囲のプラス側のフルスケールを超えたことを示す「ＮＥＡＲ」アラームの指標文字を設けている。この変位量表示領域３１では、センサヘッド選択部３ｆによって選択された一つのチャンネルのセンサヘッド２に関して、変位データの値が測定範囲のマイナス側のフルスケールを超えたときに「ＦＡＲ」アラームの指標文字に隣接した発光素子（図５の左端の発光素子）が点灯し、変位データの値が測定範囲のプラス側のフルスケールを超えたときに「ＮＥＡＲ」アラームの指標文字に隣接した発光素子（図５の右端の発光素子）が点灯し、変位データの値が測定範囲内にあるときには測定範囲を中央の残り７個の発光素子で７分割した場合に相当する位置の発光素子を点灯している。
【００４０】
なお、全てのセンサヘッド２が選択されている場合には、予め設定された代表チャンネル（例えばＣＨ１）の変位量の大きさに応じて発光素子が点灯することにより、代表チャンネルの変位量をバー表示している。
【００４１】
受光量表示領域３２には、図５に示すように、変位量表示領域３１と並行して、発光素子が等間隔で９個配置されている。この９個の発光素子の両端に配置した２個の発光素子の外側には、測定対象から得られる受光量が小さく、予め設定された閾値以下であることを示す「ＤＡＲＫ」アラームと、測定対象から得られる受光量が大きく、変換部１５が許す入力レベルを超えることを示す「ＯＶＥＲ」アラームの指標文字を設けている。この受光量表示領域３２では、センサヘッド選択部３ｆによって選択された一つのチャンネルのセンサヘッド２に関して、受光量が小さく、予め設定された閾値以下のときに「ＤＡＲＫ」アラームの指標文字に隣接した発光素子（図５の左端の発光素子）が点灯し、受光量が大きく、変換部１５が許す入力レベルを超えるときに「ＯＶＥＲ」アラームの指標文字に隣接した発光素子（図５の右端の発光素子）が点灯し、受光量が閾値より大きくて変換部１５が許す入力レベルより小さいときに中央の残り７個の発光素子を受光量に応じてバーグラフ状に点灯している。
【００４２】
アラーム表示領域３３には、図５に示すように、アラームを示す指標文字「ＡＬＡＲＭ」の右横に発光素子が各チャンネル表示「ＣＨ１」、「ＣＨ２」、・・・、「ＣＨ９」と対応した位置に９個配置されている。このアラーム表示領域３３では、異常が発生したチャンネルに対応した発光素子を点灯表示している。
【００４３】
選択チャンネル表示領域３４には、図５に示すように、選択チャンネルを示す指標文字「ＳＥＬＥＣＴ」の右横に、アラーム表示領域３３と並行して、発光素子が各チャンネル表示「ＣＨ１」、「ＣＨ２」、・・・、「ＣＨ９」と対応した位置に９個配置されている。この選択チャンネル表示領域３４では、センサヘッド選択部３ｆ又は外部ホストとしての端末装置４からの要求によって選択されたセンサヘッド２のチャンネル（ヘッド番号に相当）に対応する発光素子を点灯表示している。
【００４４】
なお、図５の例では、各表示領域を発光素子を等間隔に配置して構成しているが、変位量、受光量、アラームを発生したチャンネル、選択チャンネルを個々に数値表示するように構成しても良い。その際、選択された全てのチャンネルの変位量や受光量を数値表示することもできる。
【００４５】
センサヘッド選択部３ｆは、複数のセンサヘッド２から所望のセンサヘッドの選択を行うもので、選択するセンサヘッド２を示す選択信号をデータ送信部３ｂに出力している。図５の例では、筐体２１の正面２１ｂの略中央下部に配置されたロータリスイッチによってセンサヘッド選択部３ｆが構成される。このロータリスイッチによるセンサヘッド選択部３ｆでは、操作部の矢印を記号Ｆや数字１〜９のいずれかに合わせることによりセンサヘッド２の選択を行っている。例えば操作部の矢印を数字「３」に合わせた場合には、「ＣＨ３」に接続されたセンサヘッド２を選択するように選択信号がデータ送信部３ｂに出力される。また、操作部の矢印を記号「Ｆ」に合わせた場合には、「ＣＨ１」〜「ＣＨ９」に接続された全てのセンサヘッド２を選択するように選択信号がデータ送信部３ｂに出力される。なお、センサヘッド選択部３ｆは、図５に示すロータリスイッチに限らず、ディップスイッチなどで構成することもできる。
【００４６】
次に、外部ホストとしての端末装置４は、例えばパソコンなどで構成され、制御部３の外部装置接続部２３と配線接続され、制御部３との間での高速シリアル通信を可能としている。端末装置４は、制御部３から変位データを取得する際に、制御部３に変位データの送信要求指令を出力しており、この送信要求指令に対して制御部３から送信される変位データを取得している。そして、この取得した各センサヘッド２毎の変位データを一括管理している。また、端末装置４は、各センサヘッド２や制御部３に対し、各種条件（例えば使用するセンサヘッド２のチャンネル選択、変位データの平均処理回数、アラーム出力条件、代表チャンネルの選択、変位データ表示範囲など）を必要に応じてコマンド形式で指令を送信している。
【００４７】
次に、上記構成による変位測定器１を用いて被測定物Ｗの変位量を測定する場合の一連の動作について説明する。センサヘッド２の光照射部１１から投光レンズ１２を介して被測定物Ｗの測定面Ｗａに光ビーム（投光ビーム）が放射されると、この光ビームの放射に伴う被測定物Ｗの測定面Ｗａからの反射光（散乱光も含む）が結像レンズ１３を介して受光部１４に受光される。受光部１４が受光した光は、変換部（Ｏ／Ｅ，Ａ／Ｄ）１５により、受光量に応じたアナログの電気信号に変換され、さらにこのアナログの電気信号がデジタルの電気信号に変換されて処理部１７に送られる。
【００４８】
処理部１７において、変位データ演算部１７ａは、変換部１５で変換されたデジタルの電気信号から変位データ（変位量）を演算する。また、変位データ補正部１７ｂは、この演算された変位データに対し、補正データ記憶部１６に記憶された補正データに基づいて補正処理する。以上の処理が各センサヘッド２毎に行われる。
【００４９】
その後、各センサヘッド２における補正処理後の変位データは、識別情報（ヘッド番号）が付与された固定長のデータとして、制御部３から所定周期で与えられるクロック信号に同期して変位データ出力部１８から出力され、制御部３のデータ保持部３ａに保持される。そして、制御部３は、外部ホストである端末装置４からの送信要求指令を受信部３ｃが受信すると、データ保持部３ａに保持された補正処理後の変位データを、データ送信部３ｂから高速シリアル通信で端末装置４に送信する。
【００５０】
また、制御部３の表示部３ｅの各表示領域３１，３２，３３，３４には、上述した各センサヘッド２の変位測定結果に基づく各種表示がなされる。すなわち、変位量表示領域３１では、選択された一つのチャンネル又は代表チャンネルのセンサヘッド２の変位量の大きさに応じて発光素子が点灯し、変位量がバーグラフ表示される。受光量表示領域３２では、選択された一つのチャンネル又は選択チャンネルのセンサヘッド２の受光量の大きさが飽和レベルに応じて発光素子が点灯し、受光量がバーグラフ表示される。アラーム表示領域３３では、異常発生したチャンネルに対応した発光素子が点灯し、アラーム表示される。選択チャンネル表示領域３４には、選択されたチャンネルに対応した発光素子が点灯し、選択チャンネルが表示される。
【００５１】
そして、本例の変位測定器１を前述した液晶表示パネルの製造システムに採用した場合には、端末装置４が制御部３から取得した複数のセンサヘッド２の変位データに基づき、一つ一つセンサヘッド２が取り付けられたノズル毎に接着剤の噴出量を制御することができる。
【００５２】
このように、本例によれば、従来のような処理手段との配線接続が不要なセンサヘッドを提供することができる。しかも、センサヘッド単体構成で被測定物の変位測定を行って変位データを得ることができる。
【００５３】
そして、本例の変位測定器によれば、上記効果に加え、一つの制御部で複数のセンサヘッドを同時に制御することができ、従来に比べて省スペース、省配線、省電力を図ることができる。また、センサヘッドを増設する場合、従来の構成では、増設する数分のセンサヘッドと処理手段とを１対１対応でケーブル接続した上で各処理手段を端末装置に配線接続する必要があったが、本例の構成によれば、増設する数分のセンサヘッドを一つの制御部にケーブル接続するだけの作業でセンサヘッドの増設を行うことができる。
【００５４】
さらに、本例の変位測定器では、各センサヘッドによる変位測定結果に基づいて変位量、受光量、アラーム、選択チャンネルの各種表示を行うので、これらの表示にて各センサヘッドの状態を目視確認することができる。
【００５５】
ところで、本例の変位測定器１は、上述した液晶表示パネルの製造システムにおける複数の各ノズルからガラス板までの高さ測定に限らず、例えばセンサヘッド２を被測定物（例えば半導体シリコンウェハ）の表面上に配置して被測定物表面の平坦度を測定したり、センサヘッド２を被測定物の表裏面から挟み込むように配置して被測定物の厚さを測定したり、さらにはハードディスクの接触子が上下移動する距離の測定など様々な測定分野に応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明に係るセンサヘッドを含む変位測定器のブロック構成図である。
【図２】本発明に係るセンサヘッドのブロック構成図である。
【図３】本発明に係るセンサヘッドの外観図である。
【図４】本発明に係るセンサヘッドの変位検出原理の説明図である。
【図５】本発明に係る変位測定器の制御部の一例を示す外観正面図である。
【図６】図５の制御部の外観背面図である。
【図７】特許文献１に開示される従来の変位測定器の一例を示すブロック構成図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ 変位測定器
２（２-1，２-2，・・・，２-n） センサヘッド
３ 制御部
３ａ データ保持部
３ｂ データ送信部
３ｃ 受信部
３ｄ 表示制御部
３ｅ 表示部
３ｆ センサヘッド選択部
４ 端末装置（外部ホスト）
１１ 光照射部
１２ 投光レンズ
１３ 結像レンズ
１４ 受光部
１５ 変換部（Ｏ／Ｅ，Ａ／Ｄ）
１６ 補正データ記憶部
１７ 処理部
１７ａ 変位データ演算部
１７ｂ 変位データ補正部
１８ 変位データ出力部
３１ 変位量表示領域
３２ 受光量表示領域
３３ アラーム表示領域
３４ 選択チャンネル表示領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の傾斜角度を有して被測定物の測定面に光を照射し、この光の照射に伴う被測定物の測定面からの反射光（散乱光も含む）を受光し、この受光状態に基づいて被測定物の測定面の変位量を測定するためのセンサヘッド及び変位測定器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、三角測量の原理に基づいて被測定物の測定面の変位量を測定する装置として変位測定器が知られている。この変位測定器は、被測定物の測定面に光を照射し、この光の照射に伴うポジションセンサ（受光素子）の受光面上で検出された反射光の受光位置に基づいて被測定物の測定面の変位量を測定するものである。
【０００３】
この種の変位測定器としては、例えば下記特許文献１に開示されるものが知られている。図７は特許文献１に開示される変位測定器の一例を示すブロック構成図である。図７に示す変位測定器５１は、センサヘッド５２と処理手段５３とが電気的に配線接続されて構成される。センサヘッド５２は、光源駆動回路５４によって駆動される光源５５と、光源５５からの光を被測定物Ｗの測定面Ｗａに照射する投光レンズ５６と、光の照射に伴う被測定物Ｗの測定面Ｗａからの反射光を集光する受光レンズ５７と、受光レンズ５７により集光される光を受光する受光素子５８と、受光素子５８が受光した光を電気信号に変換して増幅する一対の増幅器５９，６０とを備えている。また、処理手段５３は、センサヘッド５２の増幅器５９，６０からの信号を増幅する一対の増幅器６１，６２と、増幅器６１，６２からの信号を処理して被測定物Ｗの測定面Ｗａの変位量を測定する演算手段６３とを備えている。
【０００４】
この変位測定器５１では、光源駆動回路５４によって駆動される光源５５からの光を投光レンズ５６で細く絞り、センサヘッド５２から被測定物Ｗの測定面Ｗａに光を照射すると、測定面Ｗａの表面に光スポットができる。この光スポットから反射した光（散乱した光も含む）をセンサヘッド５２の受光レンズ５７で集光し、受光素子５８としてのポジションセンサ上に光スポットの像を作る。この像は、被測定物Ｗが変位すると、ポジションセンサ上を移動する。これにより、ポジションセンサからは像の位置と明るさに対応した電流が出力される。この出力電流は、電圧変換された後に処理手段５３に出力される。処理手段５３では、センサヘッド５２からのアナログの電圧信号を増幅器６１，６２で増幅してデジタル信号に変換した後に演算手段６３に入力し、演算手段６３がその和と差の信号を作って除算し、この除算した結果に対して補正処理を施すことにより、被測定物Ｗの測定面Ｗａの変位量を測定している。
【０００５】
この種の変位測定器の用途として、測定対象の反りやうねりを測定したり、また、移動機構と測定対象との距離を測定し、その測定値をもとに移動量を制御するなどがあるが、複数箇所を同時に測定する必要のある場合はもちろんのこと、測定する箇所や領域が多い場合には、測定にかかる時間を少なくするために、複数の変位測定器を配備し、測定箇所を分担させることが多い。これは測定対象がより大きな場合や、複数の移動機構を備える装置で変位測定器が使用される場合に顕著な傾向と言える。
【０００６】
例えばこの種の変位測定器５１を、液晶表示パネルの製造装置に採用した場合には、ガラス基板を貼り合わせるための接着剤を噴射する複数のノズルのそれぞれにセンサヘッド５２を取り付け、各センサヘッド５２毎に処理手段５３を電気的にケーブルで配線接続し、さらに各処理手段５３を外部ホストとなる端末装置（パソコンなど）に電気的にケーブルで配線接続する。そして、液晶表示パネルを製造するにあたっては、所定の大きさに切除された２枚のガラス板の一方の外周部分に対し、各ノズルから接着剤を噴射して塗布し、２枚のガラス板間の距離を一定に保ってその外周部分を接着剤で貼り合わせた後、２枚のガラス板間の空間部分に液晶が注入される。
【０００７】
ここで、各ノズルからガラス板表面までの距離の変位量を測定するため、各ノズル毎に設けられるセンサヘッド５２は、被測定物Ｗとしてのガラス板に光を投光する。この光の投光に伴うガラス板の表面からの反射光（散乱光を含む）を受光レンズ５７で集光し、ポジションセンサ上に光スポットの像を作り、ポジションセンサからの像の位置と明るさに対応した電流を電圧変換し、対応する処理手段５３に出力する。各処理手段５３では、対応するセンサヘッド５２からの電圧信号を増幅してデジタル信号に変換した後、その和と差の信号を作って除算し、その結果に補正処理を施して各ノズル毎にガラス板との間の高さを測定し、測定結果を端末装置に送る。そして、端末装置に送られた測定結果に応じて各ノズルとガラス基板との距離を制御することで接着剤の塗布量を管理していた。
【特許文献１】特開平１１−２３７２０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示される従来の変位測定器５１では、複数のセンサヘッド５２が個々に処理手段５３と１対１対応で配線接続され、さらに各処理手段５３がパラレルＩ／Ｏを介して個々に外部ホストである端末装置に配線接続される構成なので、センサヘッド５２の数だけ配線数が増え、センサヘッド５２と処理手段５３との間の結線に手間を要していた。
【０００９】
また、従来の変位測定器５１では、センサヘッド５２と処理手段５３とを対をなして構成する必要があり、センサヘッド５２のみでは変位データを得ることができなかった。さらに、センサヘッド５２と処理手段５３とが対をなす構成なので、処理手段５３がセンサヘッド５２と同数だけ必要となり、処理手段５３による消費電力が嵩むという問題があった。しかも、センサヘッド５２と同数の処理手段５３を設置するためには、十分な設置スペースを確保する必要があり、装置の占有スペースが大きくなるという問題があった。
【００１０】
さらに、センサヘッド５２を増設する場合には、増設する数分のセンサヘッド５２と処理手段５３とを１対１対応でケーブル接続した上で各処理手段５３を端末装置に配線接続する必要があった。
【００１１】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、単体構成で変位データを得ることができるセンサヘッドを提供するとともに、このセンサヘッドを複数用いた場合に省配線、省電力、省スペースを図ることができる変位測定器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】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載されたセンサヘッドは、所定の傾斜角度を有して被測定物Ｗの測定面Ｗａに光を照射する光照射部１１と、
前記光照射部の光の照射に伴う前記被測定物の測定面からの反射光を受光する受光部１４と、
前記受光部からの光信号をデジタルの電気信号に変換する変換部１５と、
補正処理で使用する補正データを記憶する補正データ記憶部１６と、
前記変換部からのデジタルの電気信号に基づいて変位データを演算する変位データ演算部１７ａと、前記補正データ記憶部に記憶された補正データによって前記変位データを補正処理する変位データ補正部１７ｂとを有する処理部１７と、
前記補正処理後の変位データを出力する変位データ出力部１８とを本体に一体に備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載された変位測定器は、請求項１に記載されたセンサヘッド２を複数備え、
前記複数のセンサヘッドが一つの制御部３に電気的に配線接続された変位測定器１であって、
前記複数のセンサヘッドは、個々に自身のセンサヘッドを特定する識別情報を前記補正処理後の変位データに付加して前記制御部へ出力することを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載された変位測定器は、請求項２の変位測定器において、
前記制御部３は、前記複数のセンサヘッド２からの前記識別情報が付加された補正処理後の変位データを保持するデータ保持部３ａと、
外部ホスト４からの要求に従って、前記データ保持部に保持されたデータを送信するデータ送信部３ｂとを備えたことを特徴とする。
【００１５】
請求項４に記載された変位測定器は、請求項２又は３の変位測定器において、
前記制御部３は、前記複数のセンサヘッド２による変位測定に関わる表示を行う表示部３ｅを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、従来のような処理手段との配線接続が不要なセンサヘッドを提供し、単体構成で変位データを得ることができる。また、本発明の変位測定器によれば、一つの制御部で複数のセンサヘッドを同時に制御することができ、従来に比べて省スペース、省配線、省電力を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら具体的に説明する。図１は本発明に係るセンサヘッドを含む変位測定器のブロック構成図、図２は本発明に係るセンサヘッドのブロック構成図、図３は本発明に係るセンサヘッドの外観図、図４は本発明に係るセンサヘッドの変位検出原理の説明図、図５は本発明に係る変位測定器の制御部の一例を示す外観正面図、図６は図５の制御部の外観背面図である。
【００１８】
図１に示すように、本例の変位測定器１は、複数のセンサヘッド２（２-1，２-2，・・・，２-n）が一つの制御部３に電気的に配線接続された構成である。そして、変位測定器１の制御部３は、外部ホストとしての端末装置４に対し、相互に通信可能に接続されている。
【００１９】
複数の各センサヘッド２（２-1，２-2，・・・，２-n）は、図３に示すように、小型にユニット化されたヘッド本体２ａの端部からケーブル２ｂが引き出されており、このケーブル２ｂの先端のコネクタ２ｃを介して制御部３に着脱可能に配線接続される。
【００２０】
各センサヘッド２（２-1，２-2，・・・，２-n）は、被測定物Ｗの測定箇所に応じて配置され、図２に示すように、光照射部１１、投光レンズ１２、結像レンズ１３、受光部１４、変換部（Ｏ／Ｅ，Ａ／Ｄ）１５、補正データ記憶部１６、処理部１７、変位データ出力部１８を備えている。
【００２１】
光照射部１１は、図３に示すように、被測定物Ｗの測定面Ｗａに対し、所定の傾斜角度θを有して光ビーム（投光ビーム）を放射している。光照射部１１から放射された光ビーム（投光ビーム）は、図４に示すように、投光レンズ１２で絞られてヘッド本体２ａの先端面２ａａから所定距離Ｌ０の被測定物Ｗの表面Ｗａに対して所定の傾斜角度で照射され、基準位置Ｐで照射点をつくる。
【００２２】
受光部１４は、ポジションセンサと称する光検出素子で構成され、光照射部１１から被測定物Ｗの測定面Ｗａへの光ビームの照射に伴う被測定物Ｗの測定面Ｗａからの反射光（散乱光を含む）を結像レンズ１３を介して受光している。
【００２３】
さらに説明すると、受光部１４は、図４に示すように、光照射部１１から投光レンズ１２を介しての光ビームの照射に伴う照射点から反射（散乱を含む）した光ビーム（反射ビーム）が結像レンズ１３で集光され、光検出素子上の位置に照射点の像をつくる。この像は、被測定物Ｗが上下に移動すると、光検出素子上を移動し、この移動量に対応した光信号を出力する。すなわち、図４に示すように、受光部１４は、光ビームの照射点位置が基準位置ＰよりΔＬだけ高い位置Ｑにあるときに、この変位距離＋ΔＬに対応した光信号を出力する。これに対し、光ビームの照射点位置が基準位置ＰよりΔＬだけ低い位置Ｒにあるときには、この変位距離−ΔＬに対応した光信号を出力する。
【００２４】
変換部１５は、受光部１４からの変位距離に応じた光信号をアナログの電気信号に変換する光／電気変換部（Ｏ／Ｅ）と、この光／電気変換部で変換されたアナログの電気信号をデジタルの電気信号に変換するＡ／Ｄ変換部とを有しており、デジタルの電気信号を処理部１７に入力している。
【００２５】
補正データ記憶部１６は、例えば直線性補正データなど、補正処理で使用する各種補正データを記憶している。
【００２６】
直線性補正データは、真値との差分データであり、正確な測定値を得るために変位データに加算処理される。ここで言う真値とは、例えばレーザ干渉計など、本例の変位測定器１よりも高精度の測長器の値であり、専用治具にて１台１台差分データを計測し、予め補正データ記憶部１６に記憶されている。
【００２７】
なお、本例において、補正処理後の変位データとは、単純平均処理、移動平均処理などの統計処理も実施した後のものである。
【００２８】
処理部１７は、変位データ演算部１７ａと、変位データ補正部１７ｂとを備えている。変位データ演算部１７ａは、前述した特許文献１などに開示される周知の手法により、変換部１５で変換されたデジタルの電気信号から変位データを演算している。
【００２９】
変位データ補正部１７ｂは、変位データ演算部１７ａが演算した変位データを、補正データ記憶部１６に記憶された補正データに基づいて補正処理している。
【００３０】
変位データ出力部１８は、処理部１７の変位データ補正部１７ｂによって補正処理された補正処理後の変位データに特定の識別情報を付加している。この識別情報は、変位データがどのセンサヘッド２に関するデータかを特定するためのヘッダ情報であり、例えば各センサヘッド２のヘッド番号を２値化したデータ（例えばヘッド番号１＝００００、ヘッド番号２＝０００１、ヘッド番号３＝００１０等）が用いられる。この識別情報がヘッダ情報として付加された補正処理後の変位データは、制御部３から所定周期で与えられるクロック信号に同期したシリアル通信により制御部３に送られる。
【００３１】
次に、制御部３は、図５及び図６に示すような筐体２１を本体としている。この筐体２１の背面２１ａには、図６に示すように、一つの制御部３に対して複数のセンサヘッド２を電気的に配線接続するためのセンサヘッド接続部２２が設けられている。
【００３２】
さらに説明すると、図６の例では、筐体２１の背面２１ａの上段に４個、下段に５個並んで合計９個のセンサヘッド接続部２２が併設されており、９台のセンサヘッド２の接続が可能である。また、筐体２１の背面２１ａには、制御部３と外部ホストとしての端末装置４との間を電気的に配線接続するための例えばＵＳＢ端子からなる外部装置接続部２３が設けられている。さらに、筐体２１の背面２１ａには、筐体２１の正面２１ｂに設けられる電源スイッチ２４をオンしたときに制御部３の各部に駆動電源を供給するための電源が入力される電源端子２５が設けられている。
【００３３】
上記筐体２１を本体とする制御部３は、図１に示すように、データ保持部３ａ、データ送信部３ｂ、受信部３ｃ、表示制御部３ｄ、表示部３ｅ、センサヘッド選択部３ｆを備えている。
【００３４】
データ保持部３ａは、各センサヘッド２から取得したデータ（識別情報が付加された補正処理後の変位データ）を保持するものである。さらに説明すると、データ保持部３ａは、例えばＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array ）を搭載し、各センサヘッド２に所定周期で同時にクロック信号を与え、これに同期して各センサヘッド２の変位データをシリアル通信によりパラレルイメージの数値データとしてレジスタに保持し、各センサヘッド２からの変位データをシリアル／パラレル変換してラッチしている。
【００３５】
データ送信部３ｂは、外部ホストとしての端末装置４から送信要求指令が入力されたときに、センサヘッド選択部３ｆからの選択信号に基づくセンサヘッド２の変位データを、データ保持部３ａに保持されたレジスタから読み出して端末装置４に送信している。この端末装置４に送信される変位データのデータサイズは一定であり、使用しないチャンネルの変位データについてはデータが０に書き換えられて端末装置４に送信される。
【００３６】
受信部３ｃは、外部ホストとしての端末装置４からの各種指令（送信要求指令や後述する各種条件の指令など）を受信している。
【００３７】
表示制御部３ｄは、各センサヘッド２の変位測定結果（データ保持部３ａに保持されたデータ内容）に応じて表示部３ｅの各種表示制御を行っている。
【００３８】
表示部３ｅは、筐体２１の正面２１ｂに設けられ、例えばＬＥＤ等の発光素子が所定間隔おきに配置して構成される。この表示部３ｅは、例えば変位量、受光量、アラーム、選択チャンネル等のセンサヘッド２による変位測定に関わる各種表示を行っている。さらに説明すると、図５の例における表示部３ｅは、変位量表示領域３１、受光量表示領域３２、アラーム表示領域３３、選択チャンネル表示領域３４の４つの表示領域を有する。
【００３９】
変位量表示領域３１には、図５に示すように、発光素子が等間隔で９個配置されている。この９個の発光素子の両端に配置した２個の発光素子の外側には、測定範囲のマイナス側のフルスケールを超えたことを示す「ＦＡＲ」アラームと、測定範囲のプラス側のフルスケールを超えたことを示す「ＮＥＡＲ」アラームの指標文字を設けている。この変位量表示領域３１では、センサヘッド選択部３ｆによって選択された一つのチャンネルのセンサヘッド２に関して、変位データの値が測定範囲のマイナス側のフルスケールを超えたときに「ＦＡＲ」アラームの指標文字に隣接した発光素子（図５の左端の発光素子）が点灯し、変位データの値が測定範囲のプラス側のフルスケールを超えたときに「ＮＥＡＲ」アラームの指標文字に隣接した発光素子（図５の右端の発光素子）が点灯し、変位データの値が測定範囲内にあるときには測定範囲を中央の残り７個の発光素子で７分割した場合に相当する位置の発光素子を点灯している。
【００４０】
なお、全てのセンサヘッド２が選択されている場合には、予め設定された代表チャンネル（例えばＣＨ１）の変位量の大きさに応じて発光素子が点灯することにより、代表チャンネルの変位量をバー表示している。
【００４１】
受光量表示領域３２には、図５に示すように、変位量表示領域３１と並行して、発光素子が等間隔で９個配置されている。この９個の発光素子の両端に配置した２個の発光素子の外側には、測定対象から得られる受光量が小さく、予め設定された閾値以下であることを示す「ＤＡＲＫ」アラームと、測定対象から得られる受光量が大きく、変換部１５が許す入力レベルを超えることを示す「ＯＶＥＲ」アラームの指標文字を設けている。この受光量表示領域３２では、センサヘッド選択部３ｆによって選択された一つのチャンネルのセンサヘッド２に関して、受光量が小さく、予め設定された閾値以下のときに「ＤＡＲＫ」アラームの指標文字に隣接した発光素子（図５の左端の発光素子）が点灯し、受光量が大きく、変換部１５が許す入力レベルを超えるときに「ＯＶＥＲ」アラームの指標文字に隣接した発光素子（図５の右端の発光素子）が点灯し、受光量が閾値より大きくて変換部１５が許す入力レベルより小さいときに中央の残り７個の発光素子を受光量に応じてバーグラフ状に点灯している。
【００４２】
アラーム表示領域３３には、図５に示すように、アラームを示す指標文字「ＡＬＡＲＭ」の右横に発光素子が各チャンネル表示「ＣＨ１」、「ＣＨ２」、・・・、「ＣＨ９」と対応した位置に９個配置されている。このアラーム表示領域３３では、異常が発生したチャンネルに対応した発光素子を点灯表示している。
【００４３】
選択チャンネル表示領域３４には、図５に示すように、選択チャンネルを示す指標文字「ＳＥＬＥＣＴ」の右横に、アラーム表示領域３３と並行して、発光素子が各チャンネル表示「ＣＨ１」、「ＣＨ２」、・・・、「ＣＨ９」と対応した位置に９個配置されている。この選択チャンネル表示領域３４では、センサヘッド選択部３ｆ又は外部ホストとしての端末装置４からの要求によって選択されたセンサヘッド２のチャンネル（ヘッド番号に相当）に対応する発光素子を点灯表示している。
【００４４】
なお、図５の例では、各表示領域を発光素子を等間隔に配置して構成しているが、変位量、受光量、アラームを発生したチャンネル、選択チャンネルを個々に数値表示するように構成しても良い。その際、選択された全てのチャンネルの変位量や受光量を数値表示することもできる。
【００４５】
センサヘッド選択部３ｆは、複数のセンサヘッド２から所望のセンサヘッドの選択を行うもので、選択するセンサヘッド２を示す選択信号をデータ送信部３ｂに出力している。図５の例では、筐体２１の正面２１ｂの略中央下部に配置されたロータリスイッチによってセンサヘッド選択部３ｆが構成される。このロータリスイッチによるセンサヘッド選択部３ｆでは、操作部の矢印を記号Ｆや数字１〜９のいずれかに合わせることによりセンサヘッド２の選択を行っている。例えば操作部の矢印を数字「３」に合わせた場合には、「ＣＨ３」に接続されたセンサヘッド２を選択するように選択信号がデータ送信部３ｂに出力される。また、操作部の矢印を記号「Ｆ」に合わせた場合には、「ＣＨ１」〜「ＣＨ９」に接続された全てのセンサヘッド２を選択するように選択信号がデータ送信部３ｂに出力される。なお、センサヘッド選択部３ｆは、図５に示すロータリスイッチに限らず、ディップスイッチなどで構成することもできる。
【００４６】
次に、外部ホストとしての端末装置４は、例えばパソコンなどで構成され、制御部３の外部装置接続部２３と配線接続され、制御部３との間での高速シリアル通信を可能としている。端末装置４は、制御部３から変位データを取得する際に、制御部３に変位データの送信要求指令を出力しており、この送信要求指令に対して制御部３から送信される変位データを取得している。そして、この取得した各センサヘッド２毎の変位データを一括管理している。また、端末装置４は、各センサヘッド２や制御部３に対し、各種条件（例えば使用するセンサヘッド２のチャンネル選択、変位データの平均処理回数、アラーム出力条件、代表チャンネルの選択、変位データ表示範囲など）を必要に応じてコマンド形式で指令を送信している。
【００４７】
次に、上記構成による変位測定器１を用いて被測定物Ｗの変位量を測定する場合の一連の動作について説明する。センサヘッド２の光照射部１１から投光レンズ１２を介して被測定物Ｗの測定面Ｗａに光ビーム（投光ビーム）が放射されると、この光ビームの放射に伴う被測定物Ｗの測定面Ｗａからの反射光（散乱光も含む）が結像レンズ１３を介して受光部１４に受光される。受光部１４が受光した光は、変換部（Ｏ／Ｅ，Ａ／Ｄ）１５により、受光量に応じたアナログの電気信号に変換され、さらにこのアナログの電気信号がデジタルの電気信号に変換されて処理部１７に送られる。
【００４８】
処理部１７において、変位データ演算部１７ａは、変換部１５で変換されたデジタルの電気信号から変位データ（変位量）を演算する。また、変位データ補正部１７ｂは、この演算された変位データに対し、補正データ記憶部１６に記憶された補正データに基づいて補正処理する。以上の処理が各センサヘッド２毎に行われる。
【００４９】
その後、各センサヘッド２における補正処理後の変位データは、識別情報（ヘッド番号）が付与された固定長のデータとして、制御部３から所定周期で与えられるクロック信号に同期して変位データ出力部１８から出力され、制御部３のデータ保持部３ａに保持される。そして、制御部３は、外部ホストである端末装置４からの送信要求指令を受信部３ｃが受信すると、データ保持部３ａに保持された補正処理後の変位データを、データ送信部３ｂから高速シリアル通信で端末装置４に送信する。
【００５０】
また、制御部３の表示部３ｅの各表示領域３１，３２，３３，３４には、上述した各センサヘッド２の変位測定結果に基づく各種表示がなされる。すなわち、変位量表示領域３１では、選択された一つのチャンネル又は代表チャンネルのセンサヘッド２の変位量の大きさに応じて発光素子が点灯し、変位量がバーグラフ表示される。受光量表示領域３２では、選択された一つのチャンネル又は選択チャンネルのセンサヘッド２の受光量の大きさが飽和レベルに応じて発光素子が点灯し、受光量がバーグラフ表示される。アラーム表示領域３３では、異常発生したチャンネルに対応した発光素子が点灯し、アラーム表示される。選択チャンネル表示領域３４には、選択されたチャンネルに対応した発光素子が点灯し、選択チャンネルが表示される。
【００５１】
そして、本例の変位測定器１を前述した液晶表示パネルの製造システムに採用した場合には、端末装置４が制御部３から取得した複数のセンサヘッド２の変位データに基づき、一つ一つセンサヘッド２が取り付けられたノズル毎に接着剤の噴出量を制御することができる。
【００５２】
このように、本例によれば、従来のような処理手段との配線接続が不要なセンサヘッドを提供することができる。しかも、センサヘッド単体構成で被測定物の変位測定を行って変位データを得ることができる。
【００５３】
そして、本例の変位測定器によれば、上記効果に加え、一つの制御部で複数のセンサヘッドを同時に制御することができ、従来に比べて省スペース、省配線、省電力を図ることができる。また、センサヘッドを増設する場合、従来の構成では、増設する数分のセンサヘッドと処理手段とを１対１対応でケーブル接続した上で各処理手段を端末装置に配線接続する必要があったが、本例の構成によれば、増設する数分のセンサヘッドを一つの制御部にケーブル接続するだけの作業でセンサヘッドの増設を行うことができる。
【００５４】
さらに、本例の変位測定器では、各センサヘッドによる変位測定結果に基づいて変位量、受光量、アラーム、選択チャンネルの各種表示を行うので、これらの表示にて各センサヘッドの状態を目視確認することができる。
【００５５】
ところで、本例の変位測定器１は、上述した液晶表示パネルの製造システムにおける複数の各ノズルからガラス板までの高さ測定に限らず、例えばセンサヘッド２を被測定物（例えば半導体シリコンウェハ）の表面上に配置して被測定物表面の平坦度を測定したり、センサヘッド２を被測定物の表裏面から挟み込むように配置して被測定物の厚さを測定したり、さらにはハードディスクの接触子が上下移動する距離の測定など様々な測定分野に応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明に係るセンサヘッドを含む変位測定器のブロック構成図である。
【図２】本発明に係るセンサヘッドのブロック構成図である。
【図３】本発明に係るセンサヘッドの外観図である。
【図４】本発明に係るセンサヘッドの変位検出原理の説明図である。
【図５】本発明に係る変位測定器の制御部の一例を示す外観正面図である。
【図６】図５の制御部の外観背面図である。
【図７】特許文献１に開示される従来の変位測定器の一例を示すブロック構成図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ 変位測定器
２（２-1，２-2，・・・，２-n） センサヘッド
３ 制御部
３ａ データ保持部
３ｂ データ送信部
３ｃ 受信部
３ｄ 表示制御部
３ｅ 表示部
３ｆ センサヘッド選択部
４ 端末装置（外部ホスト）
１１ 光照射部
１２ 投光レンズ
１３ 結像レンズ
１４ 受光部
１５ 変換部（Ｏ／Ｅ，Ａ／Ｄ）
１６ 補正データ記憶部
１７ 処理部
１７ａ 変位データ演算部
１７ｂ 変位データ補正部
１８ 変位データ出力部
３１ 変位量表示領域
３２ 受光量表示領域
３３ アラーム表示領域
３４ 選択チャンネル表示領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の傾斜角度を有して被測定物（Ｗ）の測定面（Ｗａ）に光を照射する光照射部（１１）と、
前記光照射部の光の照射に伴う前記被測定物の測定面からの反射光を受光する受光部（１４）と、
前記受光部からの光信号をデジタルの電気信号に変換する変換部（１５）と、
補正処理で使用する補正データを記憶する補正データ記憶部（１６）と、
前記変換部からのデジタルの電気信号に基づいて変位データを演算する変位データ演算部（１７ａ）と、前記補正データ記憶部に記憶された補正データによって前記変位データを補正処理する変位データ補正部（１７ｂ）とを有する処理部（１７）と、
前記補正処理後の変位データを出力する変位データ出力部（１８）とを本体に一体に備えたことを特徴とするセンサヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載されたセンサヘッド（２）を複数備え、
前記複数のセンサヘッドが一つの制御部（３）に電気的に配線接続された変位測定器（１）であって、
前記複数のセンサヘッドは、個々に自身のセンサヘッドを特定する識別情報を前記補正処理後の変位データに付加して前記制御部へ出力することを特徴とする変位測定器。
【請求項３】
前記制御部（３）は、前記複数のセンサヘッド（２）からの前記識別情報が付加された補正処理後の変位データを保持するデータ保持部（３ａ）と、
外部ホスト（４）からの要求に従って、前記データ保持部に保持されたデータを送信するデータ送信部（３ｂ）とを備えたことを特徴とする請求項２記載の変位測定器。
【請求項４】
前記制御部（３）は、前記複数のセンサヘッド（２）による変位測定に関わる表示を行う表示部（３ｅ）を備えたことを特徴とする請求項２又は３記載の変位測定器。
【請求項１】
所定の傾斜角度を有して被測定物（Ｗ）の測定面（Ｗａ）に光を照射する光照射部（１１）と、
前記光照射部の光の照射に伴う前記被測定物の測定面からの反射光を受光する受光部（１４）と、
前記受光部からの光信号をデジタルの電気信号に変換する変換部（１５）と、
補正処理で使用する補正データを記憶する補正データ記憶部（１６）と、
前記変換部からのデジタルの電気信号に基づいて変位データを演算する変位データ演算部（１７ａ）と、前記補正データ記憶部に記憶された補正データによって前記変位データを補正処理する変位データ補正部（１７ｂ）とを有する処理部（１７）と、
前記補正処理後の変位データを出力する変位データ出力部（１８）とを本体に一体に備えたことを特徴とするセンサヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載されたセンサヘッド（２）を複数備え、
前記複数のセンサヘッドが一つの制御部（３）に電気的に配線接続された変位測定器（１）であって、
前記複数のセンサヘッドは、個々に自身のセンサヘッドを特定する識別情報を前記補正処理後の変位データに付加して前記制御部へ出力することを特徴とする変位測定器。
【請求項３】
前記制御部（３）は、前記複数のセンサヘッド（２）からの前記識別情報が付加された補正処理後の変位データを保持するデータ保持部（３ａ）と、
外部ホスト（４）からの要求に従って、前記データ保持部に保持されたデータを送信するデータ送信部（３ｂ）とを備えたことを特徴とする請求項２記載の変位測定器。
【請求項４】
前記制御部（３）は、前記複数のセンサヘッド（２）による変位測定に関わる表示を行う表示部（３ｅ）を備えたことを特徴とする請求項２又は３記載の変位測定器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−３０４２１５（Ｐ２００８−３０４２１５Ａ）
【公開日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１４９３８９（Ｐ２００７−１４９３８９）
【出願日】平成１９年６月５日（２００７．６．５）
【出願人】（００００００５７２）アンリツ株式会社 (838)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月５日（２００７．６．５）
【出願人】（００００００５７２）アンリツ株式会社 (838)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]