(57)【要約】    【課題】  被測定物を高い精度で測定することができる寸法測定装置を提供する。    【解決手段】  寸法測定装置１００は、被測定物としてのスペーサ１を測定する測定器１０，２０，３０を備える。測定器１０，２０，３０はスペーサ１の中心軸Ｚに垂直な同一平面上において異なる測定方向からスペーサ１を測定し、スペーサ１の投影寸法である測定値を取得する。取得した３つの測定値からスペーサ１の幅ｈ及び厚みｔを演算する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物の寸法を測定する寸法測定装置において、被測定物の断面を第１の測定方向から非接触で光学的に測定して前記被測定物の第１の投影寸法を取得する第１の測定器と、前記被測定物の断面を前記第１の測定方向とは異なる第２の測定方向から非接触で光学的に測定して前記被測定物の第２の投影寸法を取得する第２の測定器と、前記取得された第１の投影寸法及び第２の投影寸法から前記被測定物の断面寸法を演算する演算装置とを備え、前記第１の測定方向を含む平面と前記第２の測定方向を含む平面は平行であることを特徴とする寸法測定装置。
【請求項２】
前記第１の測定方向と前記第２の測定方向は所定の角度をなすことを特徴とする請求項１記載の寸法測定装置。
【請求項３】
前記被測定物の断面を規定する厚さ方向寸法と幅方向寸法の間の関係が一定の関係から成ることを特徴とする請求項１又は２記載の寸法測定装置。
【請求項４】
前記厚さ方向寸法と幅方向寸法の間の関係を示すアスペクト比が５以上であることを特徴とする請求項３記載の寸法測定装置。
【請求項５】
前記第１の測定方向及び前記第２の測定方向は、その交差角度が９０°であり、前記演算装置は、前記取得された第１の投影寸法及び第２の投影寸法の２乗和の正の平方根の値を演算することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の寸法測定装置。
【請求項６】
前記第１の測定方向を含む平面、前記第２の測定方向を含む平面、及び前記被測定物の断面は同一平面であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の寸法測定装置。
【請求項７】
前記第１の測定方向を含む平面と前記第２の測定方向を含む平面は離間されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の寸法測定装置。
【請求項８】
前記搬送される被測定物の移動速度に合わせて前記第１の投影寸法の取得時刻と前記第２の投影寸法の取得時刻との間で同期をとる同期手段を備えることを特徴とする請求項７記載の寸法測定装置。
【請求項９】
さらに、前記被測定物の寸法を前記第１の測定方向及び前記第２の測定方向とは異なる第３の測定方向から非接触で光学的に測定して前記被測定物の第３の投影寸法を取得する第３の測定器を備え、前記演算装置は、前記取得された第１の投影寸法、第２の投影寸法、及び第３の投影寸法と、前記第１の測定方向、前記第２の測定方向、及び前記第３の測定方向とから得られる３元連立方程式を解くことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の寸法測定装置。
【請求項１０】
前記演算装置は、前記被測定物の断面を規定する厚さ方向寸法及び幅方向寸法を演算することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の寸法測定装置。
【請求項１１】
前記被測定物は、前記第１の測定方向及び前記第２の測定方向に垂直な移動方向に搬送されることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の寸法測定装置。
【請求項１２】
前記被測定物は、連続的に製造されるリボン状物品から成ることを特徴とする請求項１１項記載の寸法測定装置。
【請求項１３】
前記被測定物の断面は、その形状が略矩形であることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の寸法測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、寸法測定装置に関し、特に、被測定物の寸法を測定する寸法測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像表示装置には、フロントパネルとリアパネルの間に複数のスペーサが挿入されている。スペーサは、断面形状が矩形であり、長手方向に長い長尺状体のガラスから成る。
【０００３】
スペーサは、紡糸製造された断面略矩形のリボン状ガラスを所定の長手方向寸法で切断することにより製造される。リボン状ガラスは、一端が固定された断面略矩形の長尺状母材ガラスを加熱しながら他端を所定の延伸方向に連続的に引き出す紡糸により、所定の断面積になるまで連続的に延伸されたものである。
【０００４】
このようにして製造された複数のスペーサは、画像表示装置の大気圧支持部材として機能するため、フロントパネルとリアパネルの間隔を規定する高さ方向寸法が揃っていることが求められている。
【０００５】
これに対して、スペーサなどの非測定物の外径寸法を非接触で光学的に測定するための寸法測定装置が提案されている（例えば、特許文献１）。この寸法測定装置は、一対の投光部と受光部の間に被測定物を介在させ、投光部から受光部に向かって被測定物の外径寸法以上の幅に亘って測定ビームを被測定物に照射する。これにより、被測定物が遮った測定ビームの幅から非測定物の外径寸法を決定することができる。この寸法測定装置によれば、被測定物を所定の進行方向に搬送しながら、即ちオンラインでその高さ方向寸法を測定することができる。したがって、上記スペーサが紡糸製造中であってもその高さ方向寸法を測定することができることになる。
【特許文献１】特開平０６−３０７８１６号公報（段落［０００２］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記寸法測定装置において、搬送中の被測定物がその進行方向を軸として回転した場合には、該回転により被測定物が測定方向からずれて、測定すべき所定方向の寸法が増大するので、被測定物の幅方向寸法を高い精度で測定することができない。
【０００７】
特に、被測定物が紡糸製造中のスペーサである場合には、その両端が固定されているので、その中央部が延伸方向の軸を中心として回転し易い。この回転には、延伸方向の軸を中心として比較的ゆっくりとねじれる場合と、紡糸製造する装置の振動等によって比較的短い周期で振動する場合とがある。
【０００８】
本発明の目的は、搬送中の被測定物がその進行方向を軸として回転した場合であっても、被測定物の所定方向の寸法を高い精度で測定することができる寸法測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１記載の寸法測定装置は、被測定物の寸法を測定する寸法測定装置において、被測定物の断面を第１の測定方向から非接触で光学的に測定して前記被測定物の第１の投影寸法を取得する第１の測定器と、前記被測定物の断面を前記第１の測定方向とは異なる第２の測定方向から非接触で光学的に測定して前記被測定物の第２の投影寸法を取得する第２の測定器と、前記取得された第１の投影寸法及び第２の投影寸法から前記被測定物の断面寸法を演算する演算装置とを備え、前記第１の測定方向を含む平面と前記第２の測定方向を含む平面は平行であることを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の寸法測定装置は、請求項１記載の寸法測定装置において、前記第１の測定方向と前記第２の測定方向は所定の角度をなすことを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の寸法測定装置は、請求項１又は２記載の寸法測定装置において、前記被測定物の断面を規定する厚さ方向寸法と幅方向寸法の間の関係が一定の関係から成ることを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の寸法測定装置は、請求項３記載の寸法測定装置において、前記厚さ方向寸法と幅方向寸法の間の関係を示すアスペクト比が５以上であることを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の寸法測定装置は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の寸法測定装置において、前記第１の測定方向及び前記第２の測定方向は、その交差角度が９０°であり、前記演算装置は、前記取得された第１の投影寸法及び第２の投影寸法の２乗和の正の平方根の値を演算することを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載の寸法測定装置は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の寸法測定装置において、前記第１の測定方向を含む平面、前記第２の測定方向を含む平面、及び前記被測定物の断面は同一平面であることを特徴とする。
【００１５】
請求項７記載の寸法測定装置は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の寸法測定装置において、前記第１の測定方向を含む平面と前記第２の測定方向を含む平面は離間されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項８記載の寸法測定装置は、請求項７記載の寸法測定装置において、前記搬送される被測定物の移動速度に合わせて前記第１の投影寸法の取得時刻と前記第２の投影寸法の取得時刻との間で同期をとる同期手段を備えることを特徴とする。
【００１７】
請求項９記載の寸法測定装置は、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の寸法測定装置において、さらに、前記被測定物の寸法を前記第１の測定方向及び前記第２の測定方向とは異なる第３の測定方向から非接触で光学的に測定して前記被測定物の第３の投影寸法を取得する第３の測定器を備え、前記演算装置は、前記取得された第１の投影寸法、第２の投影寸法、及び第３の投影寸法と、前記第１の測定方向、前記第２の測定方向、及び前記第３の測定方向とから得られる３元連立方程式を解くことを特徴とする。
【００１８】
請求項１０記載の寸法測定装置は、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の寸法測定装置において、前記演算装置は、前記被測定物の断面を規定する厚さ方向寸法及び幅方向寸法を演算することを特徴とする。
【００１９】
請求項１１記載の寸法測定装置は、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の寸法測定装置において、前記被測定物は、前記第１の測定方向及び前記第２の測定方向に垂直な移動方向に搬送されることを特徴とする。
【００２０】
請求項１２記載の寸法測定装置は、請求項１１項記載の寸法測定装置において、前記被測定物は、連続的に製造されるリボン状物品から成ることを特徴とする。
【００２１】
請求項１３記載の寸法測定装置は、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の寸法測定装置において、前記被測定物の断面は、その形状が略矩形であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１記載の寸法測定装置によれば、平行な平面上において互いに異なる２つの測定方向から非接触で被測定物を光学的に測定して２つの投影寸法を取得し、取得された２つの投影寸法から被測定物の断面寸法を演算するので、被測定物の所定方向の寸法を高い精度で測定することができる。例えば、搬送中の被測定物がその進行方向を軸として回転した場合であっても、被測定物の所定方向の寸法を高い精度で測定することができる。
【００２３】
請求項３記載の寸法測定装置によれば、被測定物の断面を規定する厚さ方向寸法と幅方向寸法の間の関係が一定の関係から成るので、寸法測定装置を簡略化することができる。
【００２４】
請求項４記載の寸法測定装置によれば、厚さ方向寸法と幅方向寸法の間の関係を示すアスペクト比が５以上であるので、従来の寸法測定装置よりも確実に高い精度で測定することができる。
【００２５】
請求項５記載の寸法測定装置によれば、第１の測定方向及び第２の測定方向の交差角度が９０°であるときに、第１の投影寸法及び第２の投影寸法の２乗和の正の平方根の値を演算するので、寸法測定装置をより簡略化することができる。
【００２６】
請求項６記載の寸法測定装置によれば、第１の測定方向、第２の測定方向、及び被測定物の断面が同一平面上にあるので、請求項１記載の寸法測定装置による効果を確実に奏することができる。
【００２７】
請求項７記載の寸法測定装置によれば、第１の測定方向を含む平面と第２の測定方向を含む平面は互いに離間されているので、第２の測定器を配置すべきスペースを第１の測定器から離れた場所に設けることができる。
【００２８】
請求項８記載の寸法測定装置によれば、搬送される被測定物の移動速度に合わせて第１の投影寸法の取得時刻と第２の投影寸法の取得時刻との間で同期をとるので、より正確に測定することができる。
【００２９】
請求項９記載の寸法測定装置によれば、さらに第３の測定器を備え、３元連立方程式を解くので、測定方向に拘わらず被測定物の所定方向の寸法を高い精度で測定することができる。
【００３０】
請求項１０記載の寸法測定装置によれば、被測定物の断面を規定する厚さ方向寸法及び幅方向寸法を演算するので、厚さ方向寸法と幅方向寸法とを個別に測定することをなくすことができる。
【００３１】
請求項１１記載の寸法測定装置によれば、被測定物が搬送されるので、搬送中の被測定物であっても請求項１記載の寸法測定装置による効果を奏することができる。
【００３２】
請求項１２記載の寸法測定装置によれば、被測定物が連続的に製造されるリボン状物品から成るので、被測定物が製造中であっても請求項１記載の寸法測定装置による効果を奏することができる。
【００３３】
請求項１３記載の寸法測定装置によれば、被測定物の断面形状が略矩形であるので、請求項１記載の寸法測定装置による効果を確実に奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３５】
図１は、本発明の実施の形態に係る寸法測定装置の構成を概略的に示す断面図であり、図２は、図１の斜視図である。また、図１は、図２の線Ｉ−Ｉに沿う断面図である。
【００３６】
図１及び図２において、本実施の形態に係る寸法測定装置１００は、被測定物である紡糸製造中のスペーサ１の断面を測定角度θ1の第１の測定方向で測定する第１の測定器１０と、スペーサ１の断面を測定角度θ2の第２の測定方向で測定する第２の測定器２０と、スペーサ１の断面を測定角度θ3の第３の測定方向で測定する第３の測定器３０と、測定器１０，２０，３０に接続された不図示の演算器とを備える。
【００３７】
スペーサ１は、その断面形状が略矩形のリボン状物品から成り、また、紡糸製造中であって、図２に示すように、その中心軸Ｚを含む所定の延伸方向（以下、「流れ方向」という）に所定の移動速度で搬送されている。
【００３８】
測定器１０，２０，３０は、基準面及び流れ方向の双方と垂直な平面上に設置されており、スペーサ１の所定の断面を同一時刻に測定する。また、図１に示すように、第１の測定器１０は、スペーサ１の中心軸Ｚを含み、鉛直方向に垂直な基準面に対して測定角度θ1をなす角度に設置されており、第２の測定器２０は、角度θ1から基準面に対してさらに既知の角度Δθ2だけずれた測定角度θ2の位置に設置されており、第３の測定器３０は、角度θ1から基準面に対してさらに既知の角度Δθ3だけずれた測定角度θ3の位置に設置されている。
【００３９】
上記角度Δθ2の値と角度Δθ3の値は互いに異なる任意の所定値が設定される。したがって、測定角度θ1，θ2，θ3は、互いに異なる。また、上記所定値の絶対値｜Δθ2｜，｜Δθ3｜、及び角度Δθ2と角度Δθ3の差の絶対値｜Δθ2−Δθ3｜は、いずれもｎπ（ｒａｄ）（ただし、ｎ＝０，１，２，…）とならないように、即ち測定器１０，２０，３０の測定方向が互いに対向することがないように設定されている。例えば、測定角度θ1は４５°であり、角度Δθ2は４５°で且つ角度Δθ3は９０°である。角度Δθ2が４５°で且つ角度Δθ3が９０°であることが好ましく、これにより、３つの測定器１０，２０，３０を容易に同一平面上に配置することができる。
【００４０】
第１の測定器１０は、スペーサ１の投影寸法を非接触で光学的に測定して測定値Ｘ1を取得する。第２の測定器２０は、スペーサ１の投影寸法を非接触で光学的に測定して測定値Ｘ2を取得する。第３の測定器３０は、スペーサ１の投影寸法を非接触で光学的に測定して測定値Ｘ3を取得する。
【００４１】
上記取得された３つの測定値Ｘ1，Ｘ2，Ｘ3は、それぞれ、スペーサ１の断面を規定する厚みｔ及びスペーサ１の幅ｈに関して測定角度θ1，θ2，θ3に対応する関数ｆ1，ｆ2，ｆ3として記述することができ、これらを下記式１〜３に示す。
【００４２】
Ｘ1＝ｆ1（θ1，ｔ，ｈ）                …（１）
Ｘ2＝ｆ2（θ2，ｔ，ｈ）                …（２）
Ｘ3＝ｆ3（θ3，ｔ，ｈ）                …（３）
なお、式２においてθ2＝θ1＋Δθ2であり、式３においてθ3＝θ1＋Δθ3である。
【００４３】
また、関数ｆ1（θ1，ｔ，ｈ）は、例えば次のように示される。
【００４４】
図１において、第１の測定器１０は、スペーサ１に対して平行光線が測定角度θ1で照射することにより、平行光線がスペーサ１によって遮られる平行光線に対して垂直な方向の長さとして測定値Ｘ1を取得する。ここで、測定角度θ1が０°又は９０°でないときは、図１から明らかなように、スペーサ１はその断面の対角線の長さに亘って平行光線を遮ることになる。したがって、スペーサ１の断面における対角線の角度φ、即ちｔ／ｈ＝tanφを規定する角度φを用いると、測定値Ｘ1を表す関数ｆ1（θ1，ｔ，ｈ）は、（ｔ2＋ｈ2）1/2・cos（φ＋θ1）で示される。また、関数ｆ2，ｆ3も関数ｆ1と同様に示される。なお、関数ｆ1，ｆ2，ｆ3を他の式で表してもよい。各式は、測定器１０，２０，３０の仕様や測定値Ｘ1，Ｘ2，Ｘ3の採り方に応じて決定される。
【００４５】
これら３組の式１〜３は、少なくとも２つの未知数（パラメータ）ｔ，ｈが共通する連立方程式を構成するので、この連立方程式を解析的に又は数値的に解くことにより、厚みｔ及び幅ｈの値を個別に測定することなく高い精度で得ることができる。
【００４６】
図１及び図２に示す状態にある寸法測定装置１００よれば、紡糸製造中のスペーサ１の幅ｈを連続的に且つ高い精度で測定することができるので、紡糸製造されたスペーサ１において幅ｈの高さが揃っていない部位を容易に特定することができる。
【００４７】
図３は、図１におけるスペーサ１が中心軸Ｚを中心にして回転した場合を示す断面図である。
【００４８】
図３に示すように、図１におけるスペーサ１が、基準面に対して中心軸Ｚを中心にして流れ方向の所定の方向に所定の回転角度Ａ、例えば流れ方向の反時計回りに４５°だけ回転した状態した場合には、測定器１０，２０，３０のスペーサ１に対する測定方向が変動して、測定角度θ1，θ2，θ3の値が未知数となる。
【００４９】
このような場合であっても、角度Δθ2の値及び角度Δθ3の値が既知であるので、上述したような３元連立方程式が成立する。この場合における未知数は、測定角度θ1、厚みｔ、及び幅ｈである。
【００５０】
図３に示す状態にある寸法測定装置１００によれば、スペーサ１が中心軸Ｚを中心にして回転した場合であっても、厚みｔ及び幅ｈの値を高い精度で得ることができるだけでなく、測定角度θ1の値も得ることができる。
【００５１】
図１乃至図３の寸法測定装置１００によれば、測定角度θ1に影響されることなく正確に厚みｔ及び幅ｈの値を得ることができる。したがって、第１の測定器１０を基準面に対して設置すべき角度はいかなる角度であってもよい。
【００５２】
また、寸法測定装置１００は、スペーサ１が中心軸Ｚを中心にして回転した場合と、回転しなかった場合において測定されたスペーサ１の幅ｈ及び厚みｔの測定誤差の絶対値は、１〜３μｍである。これにより、従来の寸法測定装置よりも確実に高い精度で測定することができる。
【００５３】
また、上記実施の形態では、測定器１０，２０，３０を基準面及び流れ方向の双方に垂直な平面上に設置することにより、測定器１０，２０，３０の測定方向を同一平面上に配置して、スペーサ１の同一の断面の寸法を測定している。これに対して、例えば、同一平面上に３つの測定器１０，２０，３０を設置すべきスペースが無い場合には、該平面から流れ方向に所定の距離だけ離間された平行な平面上に３つの測定器１０，２０，３０のうち１つ又は２つの測定器を設置してもよい。この場合、離間されて設置された測定器、例えば第２の測定器２０は、スペーサ１の移動速度に合わせて、測定器１０，３０が測定するスペーサ１の断面と同一の断面を測定する。スペーサ１の移動速度に合わせるために、３つの測定器１０，２０，３０が取得した測定値の取得時刻の間で同期を取ることが好ましい。
【００５４】
また、上記実施の形態では、基準面は、スペーサ１の中心軸Ｚを含む平面であるとしたが、測定器１０，２０，３０の測定角度θ及びスペーサ１の回転角度Ａが容易に決定することができる平面であればいかなる平面であってもよい。例えば、基準面はスペーサ１の底面を含む平面であってもよく、この場合には、測定器１０，２０，３０の測定角度θ及びスペーサ１の回転角度Ａは、スペーサ１の中心軸Ｚを中心にして相対的に決定される。
【００５５】
なお、上記実施の形態において、スペーサ１は、例えば、所定の曲率半径ｒを有する角部を備える断面略矩形のスペーサ１であってもよい。また、スペーサ１は紡糸製造中の状態にあるとしたが、紡糸製造中の状態になくてもよい。
【００５６】
上記実施の形態では、寸法測定装置１００は、スペーサ１の幅ｈ及び厚みｔを測定するとしたが、スペーサ１の厚みｔが非常に小さい寸法、例えば１００μｍであり、且つアスペクト比が非常に大きい値、例えば３０であることから、測定値Ｘ1，Ｘ2，Ｘ3が受けるスペーサ１の厚みｔによる影響を無視して、スペーサ１の対角線の長さを測定し、該測定されたスペーサ１の対角線の長さを幅ｈとしてもよい。
【００５７】
この場合、スペーサ１の厚みｔによる影響を無視することが可能なスペーサ１のアスペクト比は５以上である。これにより、寸法測定装置１００による測定の精度を確実に確保することができる。なお、スペーサ１の厚みｔによる影響が無視できないときは、後述する図４の寸法測定装置１００’によってスペーサ１を測定してもよい。
【００５８】
また、図１の寸法測定装置１００において、スペーサ１の測定すべきパラメータを増大させた分だけ測定器の数を増大させてもよい。
【００５９】
測定器の数を増大させた場合の第１の例に係る寸法測定装置１００は、スペーサ１が所定の曲率半径ｒの角部を有する場合において、スペーサ１の角部に対面する位置に配置され、スペーサ１の投影寸法を測定する第４の測定器を備え、曲率半径ｒを未知数（パラメータ）に含む連立方程式を解く。これにより、スペーサ１の角部の曲率半径ｒの値を得ることができると共に、スペーサ１の断面を規定する幅ｈ及び厚みｔの値を高い精度で得ることができる。
【００６０】
測定器の数を増大させた場合の第２の例に係る寸法測定装置１００は、紡糸製造中のスペーサ１が流れ方向からずれる斜行が発生するような場合には、流れ方向における上流又は下流において、流れ方向に垂直な面から所定の角度をなす位置に設けられ、スペーサ１の投影寸法を測定する第４の測定器を備え、当該第４の測定器が測定した投影寸法の値と例えば第２の測定器２０が取得した測定値Ｘ2との差、及び上記所定の角度に応じて、他の測定器１０，３０で取得された測定値Ｘ1，Ｘ3を補正する。
【００６１】
これにより、斜行するスペーサ１であっても、スペーサ１の断面を規定する幅ｈ及び厚みｔの値を高い精度で得ることができる。また、第２の測定器２０を利用するので、斜行による測定値のずれを補正する場合に、寸法測定装置１００に設置すべき測定器の数を低減させることができる。
【００６２】
なお、上記実施の形態において、スペーサ１は、厚みｔが１００μｍ、幅ｈが３．０ｍｍであり、断面におけるアスペクト比が３０であるとしたが、これに限られることはない。スペーサ１のサイズは、一般的に、厚みｔが０．０３〜０．３０ｍｍの範囲内で、幅ｈが０．６〜５．０ｍｍの範囲内で画像表示装置に配設すべきスペースの広さなどに応じて決定される。したがって、スペーサ１の断面におけるアスペクト比は、通常、２〜１６７の範囲内にあるが、５以上が好ましい。
【００６３】
なお、上記実施の形態において、被測定物は、スペーサ１であるとしたが、紡糸製造時に延伸加工される金属や樹脂フィルムなどであってもよい。
【００６４】
また、測定器１０，２０，３０は、対向配置される透過型センサであってもよいし、投光部からの光が被測定物によって反射され、この反射された光を受光部が受光するように構成された反射型センサであってもよい。また、スペーサ１が寸法測定装置１００に対して相対移動しない場合には、測定器１０，２０，３０は、接触型のセンサなどであってもよい。
【００６５】
図４は、図１の寸法測定装置１００の変形例の構成を示すブロック図である。
【００６６】
本変形例は、上記寸法測定装置１００において、リボンの厚みｔと幅ｈの間の関係が一定の関係から成る特別な場合であって、具体的には第３の測定器３０の設置が省略される。これにより、寸法測定装置１００を簡略化することができる。
【００６７】
図４において、図１の寸法測定装置１００の変形例である寸法測定装置１００’は、断面略矩形の被測定物であるスペーサ１を載置するためのステージ５と、ステージ５の両側において対向配置された一組の投光部１０ａ及び受光部１０ｂから成る第１の測定器１０と、ステージ５の両側において対向配置された他の一組の投光部２０ａ及び受光部２０ｂから成る第２の測定器２０と、ステージ５に接続された角度決定部４０と、受光部１０ｂ，２０ｂ及び角度決定部４０に接続された演算部５０と、測定値を表示する表示部６０とを備える。
【００６８】
スペーサ１は、例えば、画像表示装置を構成するフロントパネル及びリアパネル間に複数個挿入されて大気圧支持部材として機能する。スペーサ１は、略矩形断面における厚みＴ及び幅Ｈ、幅Ｈに対する厚みＴの比（Ｔ／Ｈ）の値を示す断面におけるアスペクト比の値が３０の母材ガラスを延伸することによって紡糸製造された断面略矩形リボン状のガラスを所定長さに切断したものである。したがって、スペーサ１は、母材ガラスと実質的に相似形の断面形状を有し、長手方向に長い長尺状の透明なガラス材料から成る。スペーサ１のサイズは、例えば、断面における横方向寸法である厚みｔが１００μｍであり、断面における縦方向寸法である幅ｈが３．０ｍｍであり、長手方向寸法である長さが３０ｃｍであり、スペーサ１の幅ｈに対する厚みｔの比（ｔ／ｈ）の値を示す断面におけるアスペクト比は３０である。
【００６９】
複数のスペーサ１は、画像表示装置に用いるためには、その縦方向で大気圧を支持するので、少なくとも幅ｈが揃っていることが求められており、寸法測定装置１００’は、後述する図５の寸法測定方法にしたがってスペーサ１の幅ｈを測定する。
【００７０】
ステージ５は、円盤形状を有し、その円の中心点を中心にして旋回自在に構成されており、上面には、その旋回角度を示す角度が目盛りとして記載されていると共に、スペーサ１の立設容易性を向上させるために溝状の切欠き部（不図示）が設けられている。これらにより、ユーザの操作性を向上させることができる。
【００７１】
上記旋回角度は、投光部１０ａ及び受光部１０ｂ間のレーザ光の進行方向を基準として決定されるものであり、角度決定部４０に入力される。即ち、旋回角度は、ステージ５上に載置されたスペーサ１が２組の投光部１０ａ，２０ａ及び受光部１０ｂ，２０ｂの測定方向に対して成す載置角度θ’（図４）を表している。したがって、スペーサ１は、ステージ１の中央部に載置されることが好ましい。なお、スペーサ１の載置角度θ’の値は、０〜３６０°の範囲内であればいかなる数値であってもよいが、２つの測定方向に対して４５°であることが好ましい。
【００７２】
投光部１０ａ及び投光部２０ａは、それぞれ、所定波長のレーザ光を発生する光源（不図示）を備え、該光源から発生したレーザ光は、それぞれ対応する受光部１０ｂ及び受光部２０ｂに向かって進行し、ステージ５上にスペーサ１が載置されている場合には、スペーサ１にもレーザ光が照射される。なお、以下、投光部１０ａから受光部１０ｂへ向かうレーザ光の進行方向を測定方向Ｄ1と、投光部２０ａから受光部２０ｂへ向かうレーザ光の進行方向を測定方向Ｄ2という。寸法測定装置１００’は、測定方向Ｄ1，Ｄ2の交差角度を微調整するための機構（不図示）を備えており、測定方向Ｄ1，Ｄ2が互いに９０°の交差角度をなすように、２組の投光部１０ａ，２０ａ及び受光部１０ｂ，２０ｂは配置されている。なお、この交差角度は９０°であることが好ましいが、それ以外の角度であってもよい。
【００７３】
受光部１０ｂ及び受光部２０ｂは、それぞれ対応する投光部１０ａ及び投光部２０ａからのレーザ光を受光する所定の間隔で配設された複数の位置センサから成り、位置センサは、スペーサ１がレーザ光の光路上にあるとレーザ光の検出強度が低下することを利用して、スペーサ１対角線を規定する両端部をスペーサ１の外形として検出するように構成されている。第１の測定器１０は、スペーサ１の載置角度θ’に応じてスペーサ１を通過する長さＨ’の対角線の、測定方向Ｄ1からの投影寸法である測定値Ｘ1を取得して、その測定値Ｘ1を演算部６０に入力すると共に、第２の測定器２０は、スペーサ１の載置角度θ’に応じてスペーサ１を通過する長さＨ’の対角線の、測定方向Ｄ2からの投影寸法である測定値Ｘ2を取得して、その測定値Ｘ2を演算部６０に入力する。
【００７４】
角度決定部４０は、ステージ５から入力された旋回角度を上記載置角度θ’として演算部５０に入力すると共に、表示部６０に載置角度θ’を表示させる。演算部５０は、後述する演算処理を実行することにより、受光部１０ｂ，２０ｂから入力された測定値Ｘ1，Ｘ2からスペーサ１の幅ｈを演算し、その演算結果を表示部６０に表示させる。
【００７５】
図５は、図４の寸法測定装置１００’によって実行される寸法測定処理のフローチャートである。
【００７６】
図５において、まず、ステップＳ１では、ステージ５上に所定の載置角度θ’、例えばユーザの目測による角度４５°で被測定物であるスペーサ１を斜めに載置する。続くステップＳ２では、測定器１０，２０は、ステージ５上に載置されたスペーサ１に投光部１０ａ，２０ａの２つの測定方向Ｄ1，Ｄ2からレーザ光を照射して、受光部１０ｂ，２０ｂでスペーサ１の投影寸法である測定値Ｘ1，Ｘ2を取得する。
【００７７】
次に、演算部５０は、得られた測定値Ｘ1，Ｘ2から後述する演算処理によりスペーサ１の幅ｈ及び厚みｔを演算して（ステップＳ３）、表示部６０に表示し（ステップＳ４）、本処理を終了する。
【００７８】
以下、図５のステップＳ３において実行される演算処理を具体的に説明する。
【００７９】
演算部５０は、まず、角度決定部４０から入力されたスペーサ１の載置角度θ’が、測定方向Ｄ1，Ｄ2の少なくとも一方と垂直な角度０°，９０°，１８０°，２７０°，３６０°のいずれでもないことを確認する。
【００８０】
次に、演算部５０は、受光部１０ｂから入力された測定値Ｘ1を２乗した値Ｘ12と、受光部２０ｂから入力された測定値Ｘ2を２乗した値Ｘ22とを算出し、これらの和、即ち２乗和を演算する。この和は、測定方向Ｄ1，Ｄ2の交差角度が９０°であることを利用してピタゴラスの定理に基づくと、スペーサ１を通過する対角線の長さＨ’（図４参照）の値を２乗した値に等しい、即ちＸ12＋Ｘ22＝Ｈ’2である。したがって、演算部５０は、上記２乗和の正の平方根（（Ｘ12＋Ｘ22）1/2）を演算することにより対角線の長さＨ’の値を算出する。これにより、測定方向Ｄ1，Ｄ2の交差角度が９０°であることを利用して載置角度θ’に係る演算を省略することができる。
【００８１】
また、角度決定部４０から入力されたスペーサ１の載置角度θ’が、測定方向Ｄ1，Ｄ2の少なくとも一方と垂直な角度０°，９０°，１８０°，２７０°，３６０°のいずれかであった場合において、当該載置角度θ’が測定方向Ｄ2と垂直な角度０°又は１８０°であるときは、受光器２０ｂの測定値Ｘ2に等しい値がスペーサ１の幅ｈであると共に、受光器１０ｂの測定値Ｘ1に等しい値がスペーサ１の厚みｔであるように演算部５０は設定されている。同様に、載置角度θ’が測定方向Ｄ1と垂直な角度９０°又は２７０°であるときは、受光器１０ｂの測定値Ｘ1に等しい値がスペーサ１の幅ｈであると共に、受光器２０ｂの測定値Ｘ2に等しい値がスペーサ１の厚みｔであるように演算部５０は設定されている。これにより、スペーサ１の幅ｈ及び厚みｔを対角線の長さＨ’と近似することなく高い精度で測定することができると共に、スペーサ１の厚みｔも容易に測定することができる。
【００８２】
なお、測定方向Ｄ1，Ｄ2の交差角度が９０°でない場合であっても、載置角度θ’に係る演算を行うことにより、得られた測定値Ｘ1，Ｘ2から対角線の長さＨ’を測定することが可能である。
【００８３】
図５の処理によれば、同一平面上で２つの測定方向Ｄ1，Ｄ2からスペーサ１を測定し（ステップＳ２）、取得された測定値Ｘ1，Ｘ2からスペーサ１の幅ｈ及び厚みｔを演算する（ステップＳ３）ので、スペーサ１の幅ｈ及び厚みｔを高い精度で測定することができる。ユーザは、ステージ５上にスペーサ１を目測で斜めに載置するときに（ステップＳ１）、上述した演算処理において載置角度θ’の値がスペーサ１の幅ｈ及び厚みｔにほどんど影響を与えることがないことから、載置角度θ’に注意を払う必要、即ち測定方向に対して正確に垂直な角度となるようにスペーサ１を配置する必要をなくすことができる。
【００８４】
なお、上記変形例では、スペーサ１のアスペクト比が母材ガラスのアスペクト比により既知であるとしたが、実際には、母材ガラスの延伸条件によっては、母材ガラスとスペーサ１の間でアスペクト比が異なる場合があり、この場合には、該延伸条件に関わる係数ａを用いた式ｔ＝ａ（Ｔ／Ｈ）ｈを用いて厚みｔ又は幅ｈの値を補正することにより、スペーサ１のアスペクト比を既知とすることができる。ただし、該係数ａの値は非常に１に近いので、通常は、母材ガラスとスペーサ１の間でアスペクト比は実質的に同一である。
【００８５】
上記変形例に係る寸法測定装置１００’では、被測定物の載置角度θ’による影響がほとんどなく、測定を何度も繰り返す必要がないので、ステージ５及び角度決定部４０を備えることが省略されていてもよい。
【００８６】
本発明者は、スペーサ１の幅ｈを高い精度で測定するために、実際に、図４の寸法測定装置１００’と、対応する従来の寸法測定装置とを比較した。具体的には、これらの装置を用いて、幅Ｈが６０ｍｍ、厚みＴが２ｍｍの母材ガラスから５００ｍｍ／ｍｉｎの延伸速度で紡糸製造中の状態にあるスペーサ１を測定した。なお、従来の寸法測定装置は、スペーサ１の両側面と平行にビーム光を照射する１つの測定器を備えるものであり、接触式の精度１μｍのマイクロメータにより測定した紡糸製造中の状態にないリボン状ガラスの幅ｈは３ｍｍであり、厚みｔ０．１ｍｍであった。
【００８７】
寸法測定装置１００’で測定されたスペーサ１の幅ｈの上記マイクロメータに対する測定誤差は±３μｍであり、従来の寸法測定装置で測定されたスペーサ１の幅ｈの上記マイクロメータに対する測定誤差は±２０μｍであった。この測定結果から、スペーサ１には中心軸Ｚを中心として回転が発生しており、これにより測定誤差が生じることが分かった。
【００８８】
この比較から、図４の寸法測定装置１００’は、従来の寸法測定装置によって測定されるスペーサ１の寸法の測定誤差を大幅に改善して、スペーサ１の幅ｈを高い精度で測定することができるのが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本実施の形態に係る寸法測定装置は、スペーサの幅ｈを測定する寸法測定装置に限られることはなく、スペーサを含む被測定物の所定方向寸法を測定する寸法測定装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の実施の形態に係る寸法測定装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図２】図１の斜視図である。
【図３】図１のスペーサが中心軸Ｚを中心にして回転した場合を示す断面図である。
【図４】図１の寸法測定装置の変形例の構成を概略的に示すブロック図である。
【図５】図４の寸法測定装置によって実行される寸法測定処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【００９１】
１  スペーサ
５  ステージ
１０，２０，３０  測定器
１０ａ，２０ａ  投光部
１０ｂ，２０ｂ  受光部
４０  角度決定部
５０  演算部
６０  表示部
１００，１００’  寸法測定装置
【図１】
2006138712.tif 000003
【図２】
2006138712.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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