平面度測定方法
【課題】測定対象物の表面の平面度を精度良く求めることができる平面度測定方法を提供する。
【解決手段】平面度測定方法は、レーザ変位計を含むレーザ測定装置が、レーザ光を走査しながら、複数の位置における前記測定対象物の表面と測定基準面とする液面との間の、前記レーザ光の照射方向における距離の情報を測定して取り込む。この後、前記レーザ変位計が測定した複数の位置における前記距離の情報と、前記レーザ変位計が走査した前記複数の位置の位置情報をコンピュータが取り込む。前記コンピュータは、測定した前記位置それぞれにおける前記位置情報と前記距離の情報を座標として表した測定データを、座標空間上の点で表したとき、前記点すべてが２つの平行平面の間に挟まれ、かつ前記２つの平行平面の間の距離が最小となる目標平行平面を、前記２つの平行平面の傾きを変えながら探索することにより、前記平面度を算出する。
【解決手段】平面度測定方法は、レーザ変位計を含むレーザ測定装置が、レーザ光を走査しながら、複数の位置における前記測定対象物の表面と測定基準面とする液面との間の、前記レーザ光の照射方向における距離の情報を測定して取り込む。この後、前記レーザ変位計が測定した複数の位置における前記距離の情報と、前記レーザ変位計が走査した前記複数の位置の位置情報をコンピュータが取り込む。前記コンピュータは、測定した前記位置それぞれにおける前記位置情報と前記距離の情報を座標として表した測定データを、座標空間上の点で表したとき、前記点すべてが２つの平行平面の間に挟まれ、かつ前記２つの平行平面の間の距離が最小となる目標平行平面を、前記２つの平行平面の傾きを変えながら探索することにより、前記平面度を算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象物の表面の平面度を測定する平面度測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイやプラズマディスプレイなどのフラットパネルディスプレイ（以下、「ＦＰＤ」という。）に用いるガラス基板には、厚さが例えば０．５〜０．７ｍｍと薄いガラス板が用いられている。このＦＰＤ用ガラス基板は、例えば第１世代では３００×４００ｍｍのサイズであるが、第１０世代では２８５０×３０５０ｍｍのサイズになっている。
【０００３】
このような第８世代以降の大きなサイズのＦＰＤ用ガラス基板を製造するには、オーバーフローダウンドロー法が最もよく使用される。オーバーフローダウンドロー法は、成形炉において溶融ガラスを成形体の上部から溢れさせることにより成形体の下方において板状ガラスを成形する工程と、板状ガラスを徐冷炉において徐冷する工程とを含む。徐冷炉は、対になったローラ間に板状ガラスを引き込むことにより所望の厚さに引き伸ばした後、板状ガラスの内部歪や熱収縮を低減するように、板状ガラスを徐冷する。この後、板状ガラスは、所定の寸法に切断されてガラス板とされて他のガラス板上に積層されて保管される。あるいはガラス板は次工程に搬送される。オーバーフローダウンドロー法については、例えば、下記特許文献１に記載されている。
【０００４】
このようなダウンドロー法に用いる成形体は精度良く作製され、成形体の表面は平面度が高いことが望まれている。これは、成形体の表面では、溶融ガラスが流れるため、板状ガラスが目標厚さになるように精度良く、しかも、場所によって厚さのばらつきがないように成形し、ひいてはガラス基板の厚さムラが生じないようにするためである。
【０００５】
一方、測定の基準となる基準平面として液面を利用しつつ、測定精度の向上はもちろん、測定の操作性の向上およびを測定対象の制限の少ない実用的な平面度測定装置が知られている（特許文献２）。
上記平面度測定装置は、被測定面に沿って移動自在な平面度測定装置本体と、該平面度測定装置本体から独立して準理想平面となる基準液面を形成する液槽とを設け、前記平面度測定装置本体に、被測定面を機械的に倣う倣い手段および基準液面に対する上下動を計測する光式変位センサを上下動自在に装着し、基準液面と被測定面の差を測定することにより被測定面の平面度を測定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１９６８７９号公報
【特許文献２】特開２００８−２２４３２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記平面度測定装置は被測定面を機械的に倣う倣い手段を用いて計測を行うので、精度の高い測定結果を得ることができない場合がある。また、上記平面度測定装置では、測定精度を高めるために倣い手段である測定輪の接触点の位置と、液面上の測定点とを垂直軸に対して一致させることが必要である。しかし、成形体のように測定対象物の被測定面が傾斜している場合、測定輪の接触点は、傾斜した被測定面において、液面上の測定点を通過する垂直軸上に位置しないため、精度高く測定することができない場合がある。
【０００８】
そこで、本発明は、従来技術とは異なる方式を用いて、測定対象物の表面の平面度を精度良く求めることができる平面度測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、測定対象物の表面の平面度を測定する平面度測定方法である。
当該方法は、
レーザ変位計を含むレーザ測定装置が、レーザ光を走査しながら、複数の位置における前記測定対象物の表面と測定基準面とする液面との間の、前記レーザ光の照射方向における距離の情報を測定して取り込むステップと、
前記レーザ変位計が測定した複数の位置における前記距離の情報と、前記レーザ変位計が走査した前記複数の位置の位置情報をコンピュータが取り込み、前記コンピュータが、測定した前記位置それぞれにおける前記位置情報と前記距離の情報を座標として表した測定データを、座標空間上の点で表したとき、前記点すべてが２つの平行平面の間に挟まれ、かつ前記２つの平行平面の間の距離が最小となる目標平行平面を、前記２つの平行平面の傾きを変えながら探索することにより、前記平面度を算出するステップと、を有する。
【発明の効果】
【００１０】
上記形態の平面度測定方法では、測定対象物の表面の平面度を精度良く求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態の平面度測定方法を実施するシステムの概要を説明ずる図である。
【図２】図１に示すシステムで用いるレーザフォーカス方式のレーザ変位計の構成を説明する図である。
【図３】図１に示すシステムで用いるデータ処理装置の構成を示す図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態の平面度測定方法において行われる平行平面間距離の算出及び平面度の求め方を説明する図である。
【図５】本実施形態の平面度測定方法の一例のフローを示す図である。
【図６】（ａ）は、本実施形態に用いる成形体の外観斜視図であり、（ｂ）は、溶融ガラスから板状ガラスを成形するときの成形体を流れる溶融ガラスの状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本実施形態の平面度測定方法について説明する。
図１は、本実施形態の平面度測定方法を実施するシステム１０の概要を説明ずる図である。
システム１０は、レーザ測定装置１２と、データ処理装置１４と、水槽１６と、を主に有する。測定対象物である後述する板状ガラスを成形する成形体１８は水等の透明性を有する液体が収納された水槽１６に沈められ液中に置かれる。本実施形態では、測定対象物として成形体１８が用いられるが、ガラス板を用いることもできる。また、成形体１８およびガラス板以外の対象物を測定対象物に用いることもできる。
【００１３】
レーザ測定装置１２は、成形体１８の表面と、測定基準面とする液面との間の距離の測定を行う。例えば、レーザ測定装置１２は、レーザフォーカス方式の２つのレーザ変位計を用いて、成形体１８の表面と液面の距離を別々に測定する。図２は、レーザフォーカス方式のレーザ変位計の構成を説明する図である。レーザフォーカス方式は、レーザ光源１２ａ、ハーフミラー１２ｂ、コリメートレンズ１２ｃ、フォーカスレンズ１２ｄ、ピンホール１２ｅ、及び受光素子１２ｆを備える。レーザ光源１２ａから出射されたレーザ光Ｌは、ハーフミラー１２ｂを透過して、コリメートレンズ１２ｃで平行光にされた後、フォーカスレンズ１２ｄで光束が絞られて、測定対象物の表面に照射される。測定対象物の表面で反射された反射光は、フォーカスレンズ１２ｄ、コリメートレンズ１２ｃを通り、ハーフミラー１２ｂで反射された後、ピンホール１２ｅを通過する。しかし、測定対象物の表面においてレーザ光がフォーカスされたときのみしか、ピンホール１２ｅを通過して受光素子１２ｆに受光されない。したがって、受光素子１２ｆで最大の受光信号を得られるまで、フォーカスレンズ１２ｄの位置を変化させる。これより、受光信号が最大となるときのフォーカスレンズ１２ｄの位置から、フォーカスレンズ１２ｄの位置と測定対象物の表面との間の距離が得られるので、この距離を用いて、レーザ光源１２ａから測定対象物の表面までの距離を測定することができる。レーザフォーカス方式は、例えば以下のアドレスに開示されているように、周知の方式である。
1317345340658_0.html
（２０１１年９月１４日検索）
本実施形態ではレーザフォーカス方式のレーザ変位計を用いるが、この他に、周知の三角測距方式のレーザ変位計を用いることもできる。三角測距方式のレーザ変位計は、例えば、以下のアドレスに開示されている。
1317345340658_1.html
（２０１１年９月１４日検索）
本実施形態では、２つのレーザ変位計を用いるが、成形体１８の表面と、測定基準面とする液面との間の距離の測定を１つのレーザ変位計を用いて測定できるのであれば、１つのレーザ変位計を用いることもできる。
【００１４】
レーザ測定装置１２は、測定対象物である成形体１８の表面と、測定基準面とする液面１６ａとの間の距離の測定を行う。具体的には、レーザ測定装置１２は、レーザ変位計のレーザ光Ｌを、成形体１８と液面１６ａに対して相対的に走査（スキャン）しながら、複数の測定位置において、成形体１８の表面と測定基準面とする液面１６ａとの間の距離を測定する。相対的に走査とは、レーザ光Ｌが、成形体１８と液面１６ａに対して移動すればよく、成形体１８と液面１６ａを固定した状態でレーザ光Ｌが移動してもよいし、レーザ光Ｌを固定した状態で、成形体１８と液面１６ａが移動してもよい。しかし、液面１６ａが波うたないようにする点で、成形体１８と液面１６ａを固定した状態でレーザ光Ｌが移動する走査が好ましい。走査は、図１に示すように液面１６ａのＸ方向とＹ方向にレーザ光Ｌを移動させながら成形体１８の表面を２次元的に走査することが、後述する平面度を精度良く取得する点で好ましい。レーザ測定装置１２は、測定した全ての位置におけるレーザ光Ｌの走査位置の情報、具体的には、液面１６ａ上のＸ方向の位置座標であるＸ座標、液面１６ａ上のＹ方向の位置座標であるＹ座標の位置情報と、測定により得られたレーザ光Ｌの照射方向における距離の情報（成形体１８の表面と液面との間の距離の情報）とをデータ処理装置１４に供給する。すなわち、レーザ測定装置１２は、レーザ変位計が測定した距離の情報と、レーザ変位計が走査した測定位置の位置情報をデータ処理装置１４に供給する。
【００１５】
データ処理装置１４は、データ処理装置１４内のメモリに記録されたソフトウェアを読み取ることによりコンピュータ上に形成されるソフトウェアモジュールによって構成される。
図３は、データ処理装置１４の構成を示す図である。データ処理装置１４は、ＣＰＵ１４ａ、メモリ１４ｂ、及び入出力部１４ｃを有するコンピュータである。コンピュータの入出力部１４ｃは、レーザ測定装置１２と接続されるとともに、プリンタやディスプレイ等の出力装置１５と接続されている。
メモリ１４ｃには、本実施形態で行う後述するデータ処理を実行するプログラムが記録されており、このプログラムをコンピュータが呼び出して実行することにより、処理コントロール部１４ｄ、データ選択部１４ｅ、平面算出部１４ｆ、距離算出部１４ｇ、及び平面度算出部１４ｈが形成される。すなわち、処理コントロール部１４ｄ、データ選択部１４ｅ、平面算出部１４ｆ、距離算出部１４ｇ、及び平面度算出部１４ｈは、コンピュータの実行により機能するソフトウェアモジュールである。従って、これらの部分の計算は、実質的にはＣＰＵ１４ａが担当する。また、メモリ１４ｂは、レーザ測定装置１２から供給された距離の情報と測定位置の位置情報を測定データとして記録する。
【００１６】
処理コントロール部１４ｄは、後述する平面度の算出に伴う各処理を指示、制御する部分である。処理コントロール部１４ｄは、例えば、３点を表す３つの座標データの組の選択が所定の条件を満たすか否かを判定し、上記判定結果が肯定になるまで、後述する平行平面間距離の算出を繰り返し行うように各部分に指示を出し動作を制御する。
データ選択部１４ｅは、３つの座標データの組を選択する。この３つの座標データは、後述するように、平面を算出するために用いる。選択される座標データは、図１に示すＸ方向のＸ座標、Ｙ方向のＹ座標と、レーザ変位計のレーザ光の照射方向であるＺ方向のＺ座標を含むＸＹＺ座標空間における座標データである。３つの座標データの選択の方法は、特に制限されず、例えば、ＸＹＺ座標空間上の３つの座標データの組を全くランダムに選択する方法、あるいは測定データの中から３つのデータの組の座標データを選択する方法であってもよい。また、後述する２つの平行な平面の傾きが予め設定された傾きであり、後述するように選択が繰り返されるたびに、傾きの角度が一定角度ずつ変化するような３つの座標データの組の選択であってもよい。
平面算出部１４ｆは、選択された３つの座標データから、平面を求める。この平面は、３つの座標データの値が座標値として表される座標空間上の３点としたとき、この３点を用いて定まる平面である。
【００１７】
距離算出部１４ｇは、平面算出部１４ｆで定まる平面を異なる方向に平行移動することにより２つの平行な平面Ｐ1，Ｐ2を作り、この２つの平行な平面Ｐ1，Ｐ2が、測定データの値によってＸＹＺ座標空間上で表される点を全て挟む最も短い距離を算出する。この距離を平行平面間距離と呼ぶ。距離算出部１４ｇは、算出した平行平面間距離をメモリ１４ｂに記録するとともに、今回算出した平行平面間距離を、既に算出して平行平面間距離の最小の距離としてメモリ１４ｂに記録した平面度候補と比較する。距離算出部１４ｇは、今回算出した平行平面間距離が平面度候補に比べて小さい場合、この平行平面間距離を平面度候補として更新してメモリ１４ｂに記録する。メモリ１４ｂに記録した平面度候補が、今回算出した平行平面間距離以下である場合、平面度候補はそのまま維持される。こうして、距離算出部１４ｇは、平面度候補を設定する。
なお、距離算出部１４ｇがはじめて平行平面間距離を算出する場合、メモリ１４ｂには、平面度候補は記録されていないので、はじめて算出した平行平面間距離が平面度候補として設定され、メモリ１４ｂに記録される。
【００１８】
図４（ａ）〜（ｃ）は、平行平面間距離の算出及び平面度の算出を説明する図である。例えば、測定データの位置情報と測定した位置における距離の情報をＸ座標、Ｙ座標及びＺ座標として含む測定データを、Ｘ座標、Ｙ座標及びＺ座標を各座標軸とする３次元座標空間上の点で表す。このとき上記座標空間上の点によって図４（ａ）に示すようななだらかな凹凸を有する面Ｐ0が形成された場合、この面Ｐ0の凹凸を全て挟むような２つの平行な平面Ｐ1，Ｐ2のうち、平行な平面間の距離が最も短くなるように平行な平面を定める。図４（ｂ）に示す例は、距離算出部１４ｇが、平面間距離の最も短い距離として平行平面間距離Ｄ1を算出する様子を示している。しかし、図４（ｂ）の例では、平面Ｐ1，Ｐ2の向きが面Ｐ0の傾斜に沿うような平面でないため、平行平面間距離Ｄ1が平面度とはならない。
このような平行平面間距離の算出は、データ選択部１４ｅで新たな３つの座標データの組が選択される度に行われる。
【００１９】
平面度算出部１４ｈは、処理コントロール部１４ｄの指示に基づいて、メモリ１４ｂに記憶されている平面度候補を平面度として求める。処理コントロール部１４ｄの指示は、３点を表す３つの座標データの組の選択が所定の条件を満たすとき、平面度算出部１４ｈに送られる。所定の条件とは、例えば、上述したように、全くランダムな３つの座標データの組を選択する方法を用いる場合、選択の総回数が予め設定された回数、例えば１００万回を越えるか否かをいう。また、測定データの中から３つの座標データの組を選択する方法を用いる場合、例えば、全測定データから３つのデータの組み合わせを全て選択したか否かをいう。また、２つの平行な平面Ｐ1，Ｐ2の傾きが予め設定された傾きであり、選択が繰り返されるたびに、傾きの角度が一定角度ずつ変化するように３つのデータの組を選択する方法を用いる場合、２つの平行な平面Ｐ1，Ｐ2の傾きが予め設定された全範囲、例えば−１８０度〜＋１８０度の全範囲を変化したか否かをいう。
図４（ｃ）に示すように、最小距離Ｄminは、面Ｐ0の傾斜に沿うような傾きを持った２つの平行な平面Ｐ1，Ｐ2間の平面間距離である。このような２つの平行平面が目標平行平面である。したがって、平面度算出部１４ｈは、平行平面間距離の中で、最小となる距離Ｄminを成形体１８の測定対象面の平面度として算出する。
【００２０】
このように、本実施形態のシステム１０では、ＸＹＺ座標空間上で上記測定データを点で表したとき、この点すべてが２つの平行平面の間に挟まれ、かつこの２つの平行な平面の間の平面間距離が最小となる目標平行平面を、２つの平行な平面の傾きを変えながら探索することにより、平面度を算出する。このため、本実施形態は、精度の高い平面度をデータ処理によって算出することができる。
測定対象物である成形体１８は、水等の透明性を有する液体の中に置かれ、液面は液体の液面である。したがって、本実施形態のシステム１０では、液面は水平面となるので、水平面を基準にした測定を用いて精度の高い平面度を算出することができる。
【００２１】
本実施形態では、成形体１８は、透明性を有する液体、例えば水等の中に置かれ、液面は上記液体の液面である。しかし、成形体１８は、透明性を有する液体の中に置かれなくてもよい。例えば、透明性を有する液体を収納した透明性を有する容器を、レーザ変位計と成形体１８との間に配置し、上記容器内の液体の液面までの距離をレーザ光及び反射光で測定するとともに、上記容器及び液体を透過するレーザ光及び反射光を用いて成形体１８の表面までの距離を測定することにより、液面と成形体１８の表面との間の距離を測定することもできる。
【００２２】
図５は、本実施形態の平面度測定方法のフローを示す図である。
まず、レーザ測定装置１２は、レーザ変位計が成形体１８の表面に照射するレーザ光Ｌを走査しながら、複数の位置における成形体１８の表面と測定基準面とする液面との間の距離の情報を測定する。（ステップＳ１０）。測定により得られた位置情報と距離の情報は、データ処理装置１４に供給される。
【００２３】
データ処理装置１４は、入出力部１４ｃを介して供給された位置情報と距離の情報を測定データとしてメモリ１４ｂに取り込んで記録する。これにより、コンピュータによる測定データの取り込みが行われる（ステップＳ２０）。
【００２４】
次に、データ選択部１４ｅは、３つの座標データの組を選択する（ステップＳ３０）。３つの座標データの組の選択方法は特に制限されないが、少なくとも同じ組を選択しないように組が選択される。選択方法は、ＸＹＺ座標空間上の３つの座標データの組を全くランダムに選択する方法、あるいは測定データの中から３つのデータの組の座標データを選択する方法であってもよい。また、２つの平行な平面の傾きが予め設定された傾きであり、選択が繰り返されるたびに、傾きの角度が一定角度ずつ変化するような３つの座標データの組の選択方法である。
【００２５】
次に、平面算出部１４ｆは、選択された３つの座標データを用いて２つの平行な平面Ｐ1,Ｐ2を求める（ステップＳ４０）。具体的には、平面算出部１４ｆは、選択された３つの座標データの値が座標値として表されるＸＹＺ座標空間上の３点によって作られる平面を定め、この平面を、平面に垂直な異なる２方向に移動して、お互いに平行な平面Ｐ1,Ｐ2を求める。
【００２６】
次に、距離算出部１４ｇは、平面Ｐ1,Ｐ2間の距離を縮め、全測定データのそれぞれの値が座標値として表されるＸＹＺ座標空間上の点により表される点が全て平面Ｐ1,Ｐ2間に挟まれる最も短い距離である平行平面間距離を算出する（ステップＳ５０）。この平行平面間距離が例えば、図２（ｂ）における平行平面間距離Ｄ1となる。算出された平行平面間距離は、メモリ１４ｂに記録される。
さらに、距離算出部１４ｇは、算出した平行平面間距離を、以前算出して平行平面間距離の最小値としてメモリ１４ｂに記録した平面度候補との比較を行う。距離算出部１４ｇは、今回算出した平行平面間距離が平面度候補に比べて小さい場合、この平行平面間距離を平面度候補として更新しメモリ１４ｂに記録する。メモリ１４ｂに記録した平面度候補が、今回算出した平行平面間距離以下である場合、平面度候補は、そのまま維持される。こうして、距離算出部１４ｇは、平面度候補を設定する（ステップＳ５５）。なお、距離算出部１４ｇがはじめて平行平面間距離を算出する場合、メモリ１４ｂには、平面度候補は記録されていないので、はじめて算出した平行平面間距離が平面度候補として設定され、メモリ１４ｂに記録される。
【００２７】
次に、処理コントロール部１４ｄは、３点の座標データの組の選択が所定の条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ６０）。所定の条件とは、例えば、上述したように、全くランダムな３つの座標データの組を選択する方法を用いる場合、選択の総回数が予め設定された回数、例えば１００万回を越えるか否かをいう。また、測定データの中から３つの座標データの組を選択する方法を用いる場合、例えば、全測定データから３つのデータの組み合わせを全て選択したか否かをいう。また、２つの平行な平面Ｐ1，Ｐ2の傾きが予め設定された傾きであり、選択が繰り返されるたびに、傾きの角度が一定角度ずつ変化するように３つのデータの組を選択する方法を用いる場合、２つの平行な平面Ｐ1，Ｐ2の傾きが予め設定された全範囲、例えば−１８０度〜＋１８０度の全範囲を変化したか否かをいう。
上記判定の結果が否定である場合（ＮＯである場合）、処理コントロール部１４ｄは、ステップＳ３０に戻って、データ選択部１４ｅが先に選択した座標データの組と異なる座標データの組を新たに選択するように指示する。
【００２８】
上記判定の結果が肯定である場合（ＹＥＳである場合）、平面度算出部１４ｈが平面度を求めるように、処理コントロール部１４ｄは指示をする。これにより、平面度算出部１４ｈは、距離算出部１４ｇで設定されメモリ１４ｂに記録されている平面度候補を呼び出して、平面度として求める（ステップＳ７０）。求めた平面度は、出力装置１５に送られ、平面度が画面表示され、あるいはプリント出力される。
【００２９】
このように、コンピュータで形成されるデータ処理装置１４は、３つの座標データの組の選択が所定の条件を満たすまで繰り返し行い、この選択を行う度に、選択された３つの座標データから２つの平行な平面Ｐ1,Ｐ2を求めることにより平行平面間距離Ｄk（ｋ＝１〜Ｎの整数）を求め、３つの座標データの選択が所定条件を満たすとき、求められた平行平面間距離Ｄkのうち最小の距離Ｄminを平面度として求める。
本実施形態では、距離算出部１４ｇは、平行平面間距離を算出する度に、平面度候補を設定する。しかし、距離算出部１４ｇは平行平面間距離を算出する度に、平面度候補を設定しなくてもよい。この場合、ステップＳ６０における判定が肯定であるとき、平面度算出部１４ｈは、平行平面間距離を算出するたびにメモリ１４ｂに記録した複数の平行平面間距離の中から最小の距離を求め、この最小の距離を平面度として求めることもできる。
【００３０】
本実施形態で用いる測定対象物の表面は、溶融ガラスからダウンドロー法により板状ガラスを成形する成形体１８の表面であり、成形体１８の表面は、ダウンドロー法において溶融ガラスが流れる面である。成形体１８の溶融ガラスが流れる表面は、ガラス板の凹凸を形成しないように高い平面度を有することが望ましい。この点で、本実施形態のシステム１０において、成形体１８を測定対象物にすることは有効である。しかし、測定対象物は、これ以外の対象物であってもよい。例えば、測定対象物の表面は、ガラス板の表面であってもよい。
【００３１】
（成形体）
図６（ａ）は、成形体１８の外観斜視図である。図６（ｂ）は、溶融ガラスＭＧから板状ガラスＧを成形するときの成形体１８を流れる溶融ガラスの状態を示す図である。
成形体１８は、Ａ方向に長尺状に細長く、断面が五角形の楔形形状を成している。成形体１８は、供給溝１８ａ、上面１８ｂ、側面１８ｃ、下部傾斜面１８ｄ、及び、最下端稜線１８ｅを備える。成形体１８の供給溝１８ａには、溶融ガラスＭＧが流れるので、溶融ガラスＭＧが上方から下方斜めに流れるように、傾斜溝１８ａが傾斜する。このため、成形体１８は、Ａ方向に進むほど、最下端稜線１８ｅと上面１８ｂとの間の距離は短くなっている。すなわち、最下端稜線１８ｅを水平面上に置いたとき、上面１８ｂは、Ａ方向に向かって下方に傾斜している。
【００３２】
成形体１８の上部には、溶融ガラスが流れる供給溝１８ａが設けられ、供給溝１８ａの溝深さはＡ方向に行くほど浅くなって、最終的に供給溝１８ａはなくなっている。したがって、このような供給溝１８ａを流れる溶融ガラスＭＧは、図６（ｂ）に示すように、溝の途中で供給溝１８ａから供給溝１８ａの両側に設けられた上面１８ｂ、１８ｂに二手にわかれて溢れ出す。上面１８ｂ、１８ｂから溢れ出した溶融ガラスは、側面１８ｃ、１８ｃを経て下部傾斜面１８ｄ、１８ｄを流れ、最下端稜線１８ｅに至る。
最下端稜線１８ｅにおいて、二手に分かれて流れた溶融ガラスＭＧが合流して１つの板状ガラスが成形される。このとき、搬送ローラ２０により板状ガラスＧの幅方向の両端部が引っ張られ、かつ、搬送ローラ２０により冷却される。これにより、板状ガラスＧは一定の厚さ一定の幅を有するガラスとして図示されない徐冷炉に搬送される。徐冷炉において、歪みや反り等の変形が生じないように調整された雰囲気温度と搬送速度の条件の下、板状ガラスＧは徐冷される。この後、図示されない切断装置で板状ガラスＧは一定の長さに切断され、さらに、切断された板状ガラスＧが所定のサイズのガラス板になるように採断されてガラス板が成形される。
【００３３】
このように、成形体１８は、板状ガラスを溶融ガラスＭＧから成形するので、成形体１８の溶融ガラスが流れる上面１８ｂ、側面１８ｃ、下部傾斜面１８ｄにおける平面度が目標どおり精度よく製作されていることが、板状ガラスＧの厚さ、さらにはガラス板の厚さをムラ無く一定にする上で重要である。このため、成形体１８の上面１８ｂ、側面１８ｃ、下部傾斜面１８ｄの平面度を測定することは重要である。特に、成形体１８の上面１８ｂはＡ方向に向かって下方に傾斜しているので、傾斜した状態でも平面度が正確に測定できることが必要である。本実施形態のシステム１０では、測定対象物の表面が傾斜していても精度の高い平面度を算出することができるので、成形体１８の上面１８ｂの平面度を測定する上で、システム１０で行う平面度測定方法は有用である。また、下降傾斜面１８ｄも水平面に平行に置くことは難しく、傾斜した測定面となるので、システム１０で行う平面度測定方法は有用である。
【００３４】
以上、本発明の平面度測定方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【００３５】
１０ システム
１２ レーザ測定装置
１２ａ レーザ光源
１２ｂ ハーフミラー
１２ｃ コリメートレンズ
１２ｄ フォーカスレンズ
１２ｅ ピンホール
１２ｆ 受光素子
１４ データ処理装置
１４ａ ＣＰＵ
１４ｂ メモリ
１４ｃ 入出力部
１４ｄ 処理コントロール部
１４ｅ データ選択部
１４ｆ 平面算出部
１４ｇ 距離算出部
１４ｈ 平面度算出部
１５ 出力装置
１６ 水槽
１６ａ 液面
１８ 成形体
１８ａ 供給溝
１８ｂ 上面
１８ｃ 側面
１８ｄ 下部傾斜面
１８ｅ 最下端稜線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象物の表面の平面度を測定する平面度測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイやプラズマディスプレイなどのフラットパネルディスプレイ（以下、「ＦＰＤ」という。）に用いるガラス基板には、厚さが例えば０．５〜０．７ｍｍと薄いガラス板が用いられている。このＦＰＤ用ガラス基板は、例えば第１世代では３００×４００ｍｍのサイズであるが、第１０世代では２８５０×３０５０ｍｍのサイズになっている。
【０００３】
このような第８世代以降の大きなサイズのＦＰＤ用ガラス基板を製造するには、オーバーフローダウンドロー法が最もよく使用される。オーバーフローダウンドロー法は、成形炉において溶融ガラスを成形体の上部から溢れさせることにより成形体の下方において板状ガラスを成形する工程と、板状ガラスを徐冷炉において徐冷する工程とを含む。徐冷炉は、対になったローラ間に板状ガラスを引き込むことにより所望の厚さに引き伸ばした後、板状ガラスの内部歪や熱収縮を低減するように、板状ガラスを徐冷する。この後、板状ガラスは、所定の寸法に切断されてガラス板とされて他のガラス板上に積層されて保管される。あるいはガラス板は次工程に搬送される。オーバーフローダウンドロー法については、例えば、下記特許文献１に記載されている。
【０００４】
このようなダウンドロー法に用いる成形体は精度良く作製され、成形体の表面は平面度が高いことが望まれている。これは、成形体の表面では、溶融ガラスが流れるため、板状ガラスが目標厚さになるように精度良く、しかも、場所によって厚さのばらつきがないように成形し、ひいてはガラス基板の厚さムラが生じないようにするためである。
【０００５】
一方、測定の基準となる基準平面として液面を利用しつつ、測定精度の向上はもちろん、測定の操作性の向上およびを測定対象の制限の少ない実用的な平面度測定装置が知られている（特許文献２）。
上記平面度測定装置は、被測定面に沿って移動自在な平面度測定装置本体と、該平面度測定装置本体から独立して準理想平面となる基準液面を形成する液槽とを設け、前記平面度測定装置本体に、被測定面を機械的に倣う倣い手段および基準液面に対する上下動を計測する光式変位センサを上下動自在に装着し、基準液面と被測定面の差を測定することにより被測定面の平面度を測定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１９６８７９号公報
【特許文献２】特開２００８−２２４３２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記平面度測定装置は被測定面を機械的に倣う倣い手段を用いて計測を行うので、精度の高い測定結果を得ることができない場合がある。また、上記平面度測定装置では、測定精度を高めるために倣い手段である測定輪の接触点の位置と、液面上の測定点とを垂直軸に対して一致させることが必要である。しかし、成形体のように測定対象物の被測定面が傾斜している場合、測定輪の接触点は、傾斜した被測定面において、液面上の測定点を通過する垂直軸上に位置しないため、精度高く測定することができない場合がある。
【０００８】
そこで、本発明は、従来技術とは異なる方式を用いて、測定対象物の表面の平面度を精度良く求めることができる平面度測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、測定対象物の表面の平面度を測定する平面度測定方法である。
当該方法は、
レーザ変位計を含むレーザ測定装置が、レーザ光を走査しながら、複数の位置における前記測定対象物の表面と測定基準面とする液面との間の、前記レーザ光の照射方向における距離の情報を測定して取り込むステップと、
前記レーザ変位計が測定した複数の位置における前記距離の情報と、前記レーザ変位計が走査した前記複数の位置の位置情報をコンピュータが取り込み、前記コンピュータが、測定した前記位置それぞれにおける前記位置情報と前記距離の情報を座標として表した測定データを、座標空間上の点で表したとき、前記点すべてが２つの平行平面の間に挟まれ、かつ前記２つの平行平面の間の距離が最小となる目標平行平面を、前記２つの平行平面の傾きを変えながら探索することにより、前記平面度を算出するステップと、を有する。
【発明の効果】
【００１０】
上記形態の平面度測定方法では、測定対象物の表面の平面度を精度良く求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態の平面度測定方法を実施するシステムの概要を説明ずる図である。
【図２】図１に示すシステムで用いるレーザフォーカス方式のレーザ変位計の構成を説明する図である。
【図３】図１に示すシステムで用いるデータ処理装置の構成を示す図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態の平面度測定方法において行われる平行平面間距離の算出及び平面度の求め方を説明する図である。
【図５】本実施形態の平面度測定方法の一例のフローを示す図である。
【図６】（ａ）は、本実施形態に用いる成形体の外観斜視図であり、（ｂ）は、溶融ガラスから板状ガラスを成形するときの成形体を流れる溶融ガラスの状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本実施形態の平面度測定方法について説明する。
図１は、本実施形態の平面度測定方法を実施するシステム１０の概要を説明ずる図である。
システム１０は、レーザ測定装置１２と、データ処理装置１４と、水槽１６と、を主に有する。測定対象物である後述する板状ガラスを成形する成形体１８は水等の透明性を有する液体が収納された水槽１６に沈められ液中に置かれる。本実施形態では、測定対象物として成形体１８が用いられるが、ガラス板を用いることもできる。また、成形体１８およびガラス板以外の対象物を測定対象物に用いることもできる。
【００１３】
レーザ測定装置１２は、成形体１８の表面と、測定基準面とする液面との間の距離の測定を行う。例えば、レーザ測定装置１２は、レーザフォーカス方式の２つのレーザ変位計を用いて、成形体１８の表面と液面の距離を別々に測定する。図２は、レーザフォーカス方式のレーザ変位計の構成を説明する図である。レーザフォーカス方式は、レーザ光源１２ａ、ハーフミラー１２ｂ、コリメートレンズ１２ｃ、フォーカスレンズ１２ｄ、ピンホール１２ｅ、及び受光素子１２ｆを備える。レーザ光源１２ａから出射されたレーザ光Ｌは、ハーフミラー１２ｂを透過して、コリメートレンズ１２ｃで平行光にされた後、フォーカスレンズ１２ｄで光束が絞られて、測定対象物の表面に照射される。測定対象物の表面で反射された反射光は、フォーカスレンズ１２ｄ、コリメートレンズ１２ｃを通り、ハーフミラー１２ｂで反射された後、ピンホール１２ｅを通過する。しかし、測定対象物の表面においてレーザ光がフォーカスされたときのみしか、ピンホール１２ｅを通過して受光素子１２ｆに受光されない。したがって、受光素子１２ｆで最大の受光信号を得られるまで、フォーカスレンズ１２ｄの位置を変化させる。これより、受光信号が最大となるときのフォーカスレンズ１２ｄの位置から、フォーカスレンズ１２ｄの位置と測定対象物の表面との間の距離が得られるので、この距離を用いて、レーザ光源１２ａから測定対象物の表面までの距離を測定することができる。レーザフォーカス方式は、例えば以下のアドレスに開示されているように、周知の方式である。
1317345340658_0.html
（２０１１年９月１４日検索）
本実施形態ではレーザフォーカス方式のレーザ変位計を用いるが、この他に、周知の三角測距方式のレーザ変位計を用いることもできる。三角測距方式のレーザ変位計は、例えば、以下のアドレスに開示されている。
1317345340658_1.html
（２０１１年９月１４日検索）
本実施形態では、２つのレーザ変位計を用いるが、成形体１８の表面と、測定基準面とする液面との間の距離の測定を１つのレーザ変位計を用いて測定できるのであれば、１つのレーザ変位計を用いることもできる。
【００１４】
レーザ測定装置１２は、測定対象物である成形体１８の表面と、測定基準面とする液面１６ａとの間の距離の測定を行う。具体的には、レーザ測定装置１２は、レーザ変位計のレーザ光Ｌを、成形体１８と液面１６ａに対して相対的に走査（スキャン）しながら、複数の測定位置において、成形体１８の表面と測定基準面とする液面１６ａとの間の距離を測定する。相対的に走査とは、レーザ光Ｌが、成形体１８と液面１６ａに対して移動すればよく、成形体１８と液面１６ａを固定した状態でレーザ光Ｌが移動してもよいし、レーザ光Ｌを固定した状態で、成形体１８と液面１６ａが移動してもよい。しかし、液面１６ａが波うたないようにする点で、成形体１８と液面１６ａを固定した状態でレーザ光Ｌが移動する走査が好ましい。走査は、図１に示すように液面１６ａのＸ方向とＹ方向にレーザ光Ｌを移動させながら成形体１８の表面を２次元的に走査することが、後述する平面度を精度良く取得する点で好ましい。レーザ測定装置１２は、測定した全ての位置におけるレーザ光Ｌの走査位置の情報、具体的には、液面１６ａ上のＸ方向の位置座標であるＸ座標、液面１６ａ上のＹ方向の位置座標であるＹ座標の位置情報と、測定により得られたレーザ光Ｌの照射方向における距離の情報（成形体１８の表面と液面との間の距離の情報）とをデータ処理装置１４に供給する。すなわち、レーザ測定装置１２は、レーザ変位計が測定した距離の情報と、レーザ変位計が走査した測定位置の位置情報をデータ処理装置１４に供給する。
【００１５】
データ処理装置１４は、データ処理装置１４内のメモリに記録されたソフトウェアを読み取ることによりコンピュータ上に形成されるソフトウェアモジュールによって構成される。
図３は、データ処理装置１４の構成を示す図である。データ処理装置１４は、ＣＰＵ１４ａ、メモリ１４ｂ、及び入出力部１４ｃを有するコンピュータである。コンピュータの入出力部１４ｃは、レーザ測定装置１２と接続されるとともに、プリンタやディスプレイ等の出力装置１５と接続されている。
メモリ１４ｃには、本実施形態で行う後述するデータ処理を実行するプログラムが記録されており、このプログラムをコンピュータが呼び出して実行することにより、処理コントロール部１４ｄ、データ選択部１４ｅ、平面算出部１４ｆ、距離算出部１４ｇ、及び平面度算出部１４ｈが形成される。すなわち、処理コントロール部１４ｄ、データ選択部１４ｅ、平面算出部１４ｆ、距離算出部１４ｇ、及び平面度算出部１４ｈは、コンピュータの実行により機能するソフトウェアモジュールである。従って、これらの部分の計算は、実質的にはＣＰＵ１４ａが担当する。また、メモリ１４ｂは、レーザ測定装置１２から供給された距離の情報と測定位置の位置情報を測定データとして記録する。
【００１６】
処理コントロール部１４ｄは、後述する平面度の算出に伴う各処理を指示、制御する部分である。処理コントロール部１４ｄは、例えば、３点を表す３つの座標データの組の選択が所定の条件を満たすか否かを判定し、上記判定結果が肯定になるまで、後述する平行平面間距離の算出を繰り返し行うように各部分に指示を出し動作を制御する。
データ選択部１４ｅは、３つの座標データの組を選択する。この３つの座標データは、後述するように、平面を算出するために用いる。選択される座標データは、図１に示すＸ方向のＸ座標、Ｙ方向のＹ座標と、レーザ変位計のレーザ光の照射方向であるＺ方向のＺ座標を含むＸＹＺ座標空間における座標データである。３つの座標データの選択の方法は、特に制限されず、例えば、ＸＹＺ座標空間上の３つの座標データの組を全くランダムに選択する方法、あるいは測定データの中から３つのデータの組の座標データを選択する方法であってもよい。また、後述する２つの平行な平面の傾きが予め設定された傾きであり、後述するように選択が繰り返されるたびに、傾きの角度が一定角度ずつ変化するような３つの座標データの組の選択であってもよい。
平面算出部１４ｆは、選択された３つの座標データから、平面を求める。この平面は、３つの座標データの値が座標値として表される座標空間上の３点としたとき、この３点を用いて定まる平面である。
【００１７】
距離算出部１４ｇは、平面算出部１４ｆで定まる平面を異なる方向に平行移動することにより２つの平行な平面Ｐ1，Ｐ2を作り、この２つの平行な平面Ｐ1，Ｐ2が、測定データの値によってＸＹＺ座標空間上で表される点を全て挟む最も短い距離を算出する。この距離を平行平面間距離と呼ぶ。距離算出部１４ｇは、算出した平行平面間距離をメモリ１４ｂに記録するとともに、今回算出した平行平面間距離を、既に算出して平行平面間距離の最小の距離としてメモリ１４ｂに記録した平面度候補と比較する。距離算出部１４ｇは、今回算出した平行平面間距離が平面度候補に比べて小さい場合、この平行平面間距離を平面度候補として更新してメモリ１４ｂに記録する。メモリ１４ｂに記録した平面度候補が、今回算出した平行平面間距離以下である場合、平面度候補はそのまま維持される。こうして、距離算出部１４ｇは、平面度候補を設定する。
なお、距離算出部１４ｇがはじめて平行平面間距離を算出する場合、メモリ１４ｂには、平面度候補は記録されていないので、はじめて算出した平行平面間距離が平面度候補として設定され、メモリ１４ｂに記録される。
【００１８】
図４（ａ）〜（ｃ）は、平行平面間距離の算出及び平面度の算出を説明する図である。例えば、測定データの位置情報と測定した位置における距離の情報をＸ座標、Ｙ座標及びＺ座標として含む測定データを、Ｘ座標、Ｙ座標及びＺ座標を各座標軸とする３次元座標空間上の点で表す。このとき上記座標空間上の点によって図４（ａ）に示すようななだらかな凹凸を有する面Ｐ0が形成された場合、この面Ｐ0の凹凸を全て挟むような２つの平行な平面Ｐ1，Ｐ2のうち、平行な平面間の距離が最も短くなるように平行な平面を定める。図４（ｂ）に示す例は、距離算出部１４ｇが、平面間距離の最も短い距離として平行平面間距離Ｄ1を算出する様子を示している。しかし、図４（ｂ）の例では、平面Ｐ1，Ｐ2の向きが面Ｐ0の傾斜に沿うような平面でないため、平行平面間距離Ｄ1が平面度とはならない。
このような平行平面間距離の算出は、データ選択部１４ｅで新たな３つの座標データの組が選択される度に行われる。
【００１９】
平面度算出部１４ｈは、処理コントロール部１４ｄの指示に基づいて、メモリ１４ｂに記憶されている平面度候補を平面度として求める。処理コントロール部１４ｄの指示は、３点を表す３つの座標データの組の選択が所定の条件を満たすとき、平面度算出部１４ｈに送られる。所定の条件とは、例えば、上述したように、全くランダムな３つの座標データの組を選択する方法を用いる場合、選択の総回数が予め設定された回数、例えば１００万回を越えるか否かをいう。また、測定データの中から３つの座標データの組を選択する方法を用いる場合、例えば、全測定データから３つのデータの組み合わせを全て選択したか否かをいう。また、２つの平行な平面Ｐ1，Ｐ2の傾きが予め設定された傾きであり、選択が繰り返されるたびに、傾きの角度が一定角度ずつ変化するように３つのデータの組を選択する方法を用いる場合、２つの平行な平面Ｐ1，Ｐ2の傾きが予め設定された全範囲、例えば−１８０度〜＋１８０度の全範囲を変化したか否かをいう。
図４（ｃ）に示すように、最小距離Ｄminは、面Ｐ0の傾斜に沿うような傾きを持った２つの平行な平面Ｐ1，Ｐ2間の平面間距離である。このような２つの平行平面が目標平行平面である。したがって、平面度算出部１４ｈは、平行平面間距離の中で、最小となる距離Ｄminを成形体１８の測定対象面の平面度として算出する。
【００２０】
このように、本実施形態のシステム１０では、ＸＹＺ座標空間上で上記測定データを点で表したとき、この点すべてが２つの平行平面の間に挟まれ、かつこの２つの平行な平面の間の平面間距離が最小となる目標平行平面を、２つの平行な平面の傾きを変えながら探索することにより、平面度を算出する。このため、本実施形態は、精度の高い平面度をデータ処理によって算出することができる。
測定対象物である成形体１８は、水等の透明性を有する液体の中に置かれ、液面は液体の液面である。したがって、本実施形態のシステム１０では、液面は水平面となるので、水平面を基準にした測定を用いて精度の高い平面度を算出することができる。
【００２１】
本実施形態では、成形体１８は、透明性を有する液体、例えば水等の中に置かれ、液面は上記液体の液面である。しかし、成形体１８は、透明性を有する液体の中に置かれなくてもよい。例えば、透明性を有する液体を収納した透明性を有する容器を、レーザ変位計と成形体１８との間に配置し、上記容器内の液体の液面までの距離をレーザ光及び反射光で測定するとともに、上記容器及び液体を透過するレーザ光及び反射光を用いて成形体１８の表面までの距離を測定することにより、液面と成形体１８の表面との間の距離を測定することもできる。
【００２２】
図５は、本実施形態の平面度測定方法のフローを示す図である。
まず、レーザ測定装置１２は、レーザ変位計が成形体１８の表面に照射するレーザ光Ｌを走査しながら、複数の位置における成形体１８の表面と測定基準面とする液面との間の距離の情報を測定する。（ステップＳ１０）。測定により得られた位置情報と距離の情報は、データ処理装置１４に供給される。
【００２３】
データ処理装置１４は、入出力部１４ｃを介して供給された位置情報と距離の情報を測定データとしてメモリ１４ｂに取り込んで記録する。これにより、コンピュータによる測定データの取り込みが行われる（ステップＳ２０）。
【００２４】
次に、データ選択部１４ｅは、３つの座標データの組を選択する（ステップＳ３０）。３つの座標データの組の選択方法は特に制限されないが、少なくとも同じ組を選択しないように組が選択される。選択方法は、ＸＹＺ座標空間上の３つの座標データの組を全くランダムに選択する方法、あるいは測定データの中から３つのデータの組の座標データを選択する方法であってもよい。また、２つの平行な平面の傾きが予め設定された傾きであり、選択が繰り返されるたびに、傾きの角度が一定角度ずつ変化するような３つの座標データの組の選択方法である。
【００２５】
次に、平面算出部１４ｆは、選択された３つの座標データを用いて２つの平行な平面Ｐ1,Ｐ2を求める（ステップＳ４０）。具体的には、平面算出部１４ｆは、選択された３つの座標データの値が座標値として表されるＸＹＺ座標空間上の３点によって作られる平面を定め、この平面を、平面に垂直な異なる２方向に移動して、お互いに平行な平面Ｐ1,Ｐ2を求める。
【００２６】
次に、距離算出部１４ｇは、平面Ｐ1,Ｐ2間の距離を縮め、全測定データのそれぞれの値が座標値として表されるＸＹＺ座標空間上の点により表される点が全て平面Ｐ1,Ｐ2間に挟まれる最も短い距離である平行平面間距離を算出する（ステップＳ５０）。この平行平面間距離が例えば、図２（ｂ）における平行平面間距離Ｄ1となる。算出された平行平面間距離は、メモリ１４ｂに記録される。
さらに、距離算出部１４ｇは、算出した平行平面間距離を、以前算出して平行平面間距離の最小値としてメモリ１４ｂに記録した平面度候補との比較を行う。距離算出部１４ｇは、今回算出した平行平面間距離が平面度候補に比べて小さい場合、この平行平面間距離を平面度候補として更新しメモリ１４ｂに記録する。メモリ１４ｂに記録した平面度候補が、今回算出した平行平面間距離以下である場合、平面度候補は、そのまま維持される。こうして、距離算出部１４ｇは、平面度候補を設定する（ステップＳ５５）。なお、距離算出部１４ｇがはじめて平行平面間距離を算出する場合、メモリ１４ｂには、平面度候補は記録されていないので、はじめて算出した平行平面間距離が平面度候補として設定され、メモリ１４ｂに記録される。
【００２７】
次に、処理コントロール部１４ｄは、３点の座標データの組の選択が所定の条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ６０）。所定の条件とは、例えば、上述したように、全くランダムな３つの座標データの組を選択する方法を用いる場合、選択の総回数が予め設定された回数、例えば１００万回を越えるか否かをいう。また、測定データの中から３つの座標データの組を選択する方法を用いる場合、例えば、全測定データから３つのデータの組み合わせを全て選択したか否かをいう。また、２つの平行な平面Ｐ1，Ｐ2の傾きが予め設定された傾きであり、選択が繰り返されるたびに、傾きの角度が一定角度ずつ変化するように３つのデータの組を選択する方法を用いる場合、２つの平行な平面Ｐ1，Ｐ2の傾きが予め設定された全範囲、例えば−１８０度〜＋１８０度の全範囲を変化したか否かをいう。
上記判定の結果が否定である場合（ＮＯである場合）、処理コントロール部１４ｄは、ステップＳ３０に戻って、データ選択部１４ｅが先に選択した座標データの組と異なる座標データの組を新たに選択するように指示する。
【００２８】
上記判定の結果が肯定である場合（ＹＥＳである場合）、平面度算出部１４ｈが平面度を求めるように、処理コントロール部１４ｄは指示をする。これにより、平面度算出部１４ｈは、距離算出部１４ｇで設定されメモリ１４ｂに記録されている平面度候補を呼び出して、平面度として求める（ステップＳ７０）。求めた平面度は、出力装置１５に送られ、平面度が画面表示され、あるいはプリント出力される。
【００２９】
このように、コンピュータで形成されるデータ処理装置１４は、３つの座標データの組の選択が所定の条件を満たすまで繰り返し行い、この選択を行う度に、選択された３つの座標データから２つの平行な平面Ｐ1,Ｐ2を求めることにより平行平面間距離Ｄk（ｋ＝１〜Ｎの整数）を求め、３つの座標データの選択が所定条件を満たすとき、求められた平行平面間距離Ｄkのうち最小の距離Ｄminを平面度として求める。
本実施形態では、距離算出部１４ｇは、平行平面間距離を算出する度に、平面度候補を設定する。しかし、距離算出部１４ｇは平行平面間距離を算出する度に、平面度候補を設定しなくてもよい。この場合、ステップＳ６０における判定が肯定であるとき、平面度算出部１４ｈは、平行平面間距離を算出するたびにメモリ１４ｂに記録した複数の平行平面間距離の中から最小の距離を求め、この最小の距離を平面度として求めることもできる。
【００３０】
本実施形態で用いる測定対象物の表面は、溶融ガラスからダウンドロー法により板状ガラスを成形する成形体１８の表面であり、成形体１８の表面は、ダウンドロー法において溶融ガラスが流れる面である。成形体１８の溶融ガラスが流れる表面は、ガラス板の凹凸を形成しないように高い平面度を有することが望ましい。この点で、本実施形態のシステム１０において、成形体１８を測定対象物にすることは有効である。しかし、測定対象物は、これ以外の対象物であってもよい。例えば、測定対象物の表面は、ガラス板の表面であってもよい。
【００３１】
（成形体）
図６（ａ）は、成形体１８の外観斜視図である。図６（ｂ）は、溶融ガラスＭＧから板状ガラスＧを成形するときの成形体１８を流れる溶融ガラスの状態を示す図である。
成形体１８は、Ａ方向に長尺状に細長く、断面が五角形の楔形形状を成している。成形体１８は、供給溝１８ａ、上面１８ｂ、側面１８ｃ、下部傾斜面１８ｄ、及び、最下端稜線１８ｅを備える。成形体１８の供給溝１８ａには、溶融ガラスＭＧが流れるので、溶融ガラスＭＧが上方から下方斜めに流れるように、傾斜溝１８ａが傾斜する。このため、成形体１８は、Ａ方向に進むほど、最下端稜線１８ｅと上面１８ｂとの間の距離は短くなっている。すなわち、最下端稜線１８ｅを水平面上に置いたとき、上面１８ｂは、Ａ方向に向かって下方に傾斜している。
【００３２】
成形体１８の上部には、溶融ガラスが流れる供給溝１８ａが設けられ、供給溝１８ａの溝深さはＡ方向に行くほど浅くなって、最終的に供給溝１８ａはなくなっている。したがって、このような供給溝１８ａを流れる溶融ガラスＭＧは、図６（ｂ）に示すように、溝の途中で供給溝１８ａから供給溝１８ａの両側に設けられた上面１８ｂ、１８ｂに二手にわかれて溢れ出す。上面１８ｂ、１８ｂから溢れ出した溶融ガラスは、側面１８ｃ、１８ｃを経て下部傾斜面１８ｄ、１８ｄを流れ、最下端稜線１８ｅに至る。
最下端稜線１８ｅにおいて、二手に分かれて流れた溶融ガラスＭＧが合流して１つの板状ガラスが成形される。このとき、搬送ローラ２０により板状ガラスＧの幅方向の両端部が引っ張られ、かつ、搬送ローラ２０により冷却される。これにより、板状ガラスＧは一定の厚さ一定の幅を有するガラスとして図示されない徐冷炉に搬送される。徐冷炉において、歪みや反り等の変形が生じないように調整された雰囲気温度と搬送速度の条件の下、板状ガラスＧは徐冷される。この後、図示されない切断装置で板状ガラスＧは一定の長さに切断され、さらに、切断された板状ガラスＧが所定のサイズのガラス板になるように採断されてガラス板が成形される。
【００３３】
このように、成形体１８は、板状ガラスを溶融ガラスＭＧから成形するので、成形体１８の溶融ガラスが流れる上面１８ｂ、側面１８ｃ、下部傾斜面１８ｄにおける平面度が目標どおり精度よく製作されていることが、板状ガラスＧの厚さ、さらにはガラス板の厚さをムラ無く一定にする上で重要である。このため、成形体１８の上面１８ｂ、側面１８ｃ、下部傾斜面１８ｄの平面度を測定することは重要である。特に、成形体１８の上面１８ｂはＡ方向に向かって下方に傾斜しているので、傾斜した状態でも平面度が正確に測定できることが必要である。本実施形態のシステム１０では、測定対象物の表面が傾斜していても精度の高い平面度を算出することができるので、成形体１８の上面１８ｂの平面度を測定する上で、システム１０で行う平面度測定方法は有用である。また、下降傾斜面１８ｄも水平面に平行に置くことは難しく、傾斜した測定面となるので、システム１０で行う平面度測定方法は有用である。
【００３４】
以上、本発明の平面度測定方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【００３５】
１０ システム
１２ レーザ測定装置
１２ａ レーザ光源
１２ｂ ハーフミラー
１２ｃ コリメートレンズ
１２ｄ フォーカスレンズ
１２ｅ ピンホール
１２ｆ 受光素子
１４ データ処理装置
１４ａ ＣＰＵ
１４ｂ メモリ
１４ｃ 入出力部
１４ｄ 処理コントロール部
１４ｅ データ選択部
１４ｆ 平面算出部
１４ｇ 距離算出部
１４ｈ 平面度算出部
１５ 出力装置
１６ 水槽
１６ａ 液面
１８ 成形体
１８ａ 供給溝
１８ｂ 上面
１８ｃ 側面
１８ｄ 下部傾斜面
１８ｅ 最下端稜線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物の表面の平面度を測定する平面度測定方法であって、
レーザ変位計を含むレーザ測定装置が、レーザ光を走査しながら、複数の位置における前記測定対象物の表面と測定基準面とする液面との間の、前記レーザ光の照射方向における距離の情報を測定して取り込むステップと、
前記レーザ変位計が測定した複数の位置における前記距離の情報と、前記レーザ変位計が走査した前記複数の位置の位置情報をコンピュータが取り込み、前記コンピュータが、測定した前記位置それぞれにおける前記位置情報と前記距離の情報を座標として表した測定データを、座標空間上の点で表したとき、前記点すべてが２つの平行平面の間に挟まれ、かつ、該２つの平行平面の間の距離が最小となる目標平行平面を、前記２つの平行平面の傾きを変えながら探索することにより、前記平面度を算出するステップと、を有することを特徴とする平面度測定方法。
【請求項２】
前記測定対象物は、透明性を有する液体の中に置かれ、前記液面は前記液体の液面である、請求項１に記載の平面度測定方法。
【請求項３】
前記コンピュータは、前記２つの平行平面の傾きを変えることにより前記２つの平行平面の間の距離が最小となる最小距離を、前記平面度として求める、請求項１または２に記載の平面度測定方法。
【請求項４】
前記コンピュータは、前記複数の測定データの中から３つのデータの選択を行なう処理を、前記測定データの中から選択される３つのデータの組み合わせが全て選択されるまで繰り返し行い、前記選択を行う度に、選択された前記３つのデータから前記２つの平行平面を求めることにより前記２つの平行平面間の距離が最も短くなる距離を平行平面間距離として求め、前記３つのデータの組み合わせを全て選択したとき、求められた前記平行平面間距離のうち最小の距離を前記平面度として求める、請求項１〜３のいずれか１項に記載の平面度測定方法。
【請求項５】
前記測定対象物は、溶融ガラスからダウンドロー法により板状ガラスを成形する成形体であり、前記成形体の表面は、ダウンドロー法において溶融ガラスが流れる面である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の平面度測定方法。
【請求項６】
前記測定対象物の表面は、ガラス板の表面である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の平面度測定方法。
【請求項１】
測定対象物の表面の平面度を測定する平面度測定方法であって、
レーザ変位計を含むレーザ測定装置が、レーザ光を走査しながら、複数の位置における前記測定対象物の表面と測定基準面とする液面との間の、前記レーザ光の照射方向における距離の情報を測定して取り込むステップと、
前記レーザ変位計が測定した複数の位置における前記距離の情報と、前記レーザ変位計が走査した前記複数の位置の位置情報をコンピュータが取り込み、前記コンピュータが、測定した前記位置それぞれにおける前記位置情報と前記距離の情報を座標として表した測定データを、座標空間上の点で表したとき、前記点すべてが２つの平行平面の間に挟まれ、かつ、該２つの平行平面の間の距離が最小となる目標平行平面を、前記２つの平行平面の傾きを変えながら探索することにより、前記平面度を算出するステップと、を有することを特徴とする平面度測定方法。
【請求項２】
前記測定対象物は、透明性を有する液体の中に置かれ、前記液面は前記液体の液面である、請求項１に記載の平面度測定方法。
【請求項３】
前記コンピュータは、前記２つの平行平面の傾きを変えることにより前記２つの平行平面の間の距離が最小となる最小距離を、前記平面度として求める、請求項１または２に記載の平面度測定方法。
【請求項４】
前記コンピュータは、前記複数の測定データの中から３つのデータの選択を行なう処理を、前記測定データの中から選択される３つのデータの組み合わせが全て選択されるまで繰り返し行い、前記選択を行う度に、選択された前記３つのデータから前記２つの平行平面を求めることにより前記２つの平行平面間の距離が最も短くなる距離を平行平面間距離として求め、前記３つのデータの組み合わせを全て選択したとき、求められた前記平行平面間距離のうち最小の距離を前記平面度として求める、請求項１〜３のいずれか１項に記載の平面度測定方法。
【請求項５】
前記測定対象物は、溶融ガラスからダウンドロー法により板状ガラスを成形する成形体であり、前記成形体の表面は、ダウンドロー法において溶融ガラスが流れる面である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の平面度測定方法。
【請求項６】
前記測定対象物の表面は、ガラス板の表面である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の平面度測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−７６６２３（Ｐ２０１３−７６６２３Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１６３０３（Ｐ２０１１−２１６３０３）
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（５９８０５５９１０）ＡｖａｎＳｔｒａｔｅ株式会社 (81)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（５９８０５５９１０）ＡｖａｎＳｔｒａｔｅ株式会社 (81)
【Ｆターム（参考）】
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