(57)【要約】【課題】薄型基板を安定して検出できる小型の薄型基板検出装置を提供する。【解決手段】本発明の薄型基板検出装置は、カセット２内に収納された薄型基板１を、カセット２に隣接配置され、駆動手段５により一方向に移動可能な光電センサを用いて検出し、判定手段６により光電センサの出力信号から薄型基板１の状態を判定する薄型基板検出装置において、光電センサは、薄型基板１の周辺の散乱光を集光する光学集光手段４と、光学集光手段４により集光された光を受けて電気信号に変換する受光素子３とを備えている。【選択図】　　　　　図１
2004119835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カセット内に収納された薄型基板を、前記カセットに隣接配置され、駆動手段により一方向に移動可能な光電センサを用いて検出し、判定手段により前記光電センサの出力信号から前記薄型基板の状態を判定する薄型基板検出装置において、
前記光電センサは、前記薄型基板の周辺の散乱光を集光する光学集光手段と、前記光学集光手段により集光された光を受けて電気信号に変換する受光素子とを備えていることを特徴とする薄型基板検出装置。
【請求項２】
複数台の前記光電センサは、移動方向に沿って１列に並べて設けられていることを特徴とする請求項１記載の薄型基板検出装置。
【請求項３】
前記光電センサは、１つの受光面を複数に分割した分割受光素子を有することを特徴とする請求項１記載の薄型基板検出装置。
【請求項４】
前記判定手段は、前記複数台の光電センサまたは前記分割受光素子を有する光電センサの出力値から２値化処理、１次微分処理または２次微分処理により前記薄型基板の状態判定を行う回路を備えていることを特徴とする請求項２または３に記載の薄型基板検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カセット内に収納されたガラス基板等の薄型基板を検出するための薄型基板検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、従来の薄型基板検出装置の説明図である。図７に示すように、従来からカセットに収められた薄型基板を検出するには、反射式センサ２０が用いられている。この反射式センサ２０は、レーザ光やＬＥＤ光など細いビーム光２１を薄型基板１の端面に照射し、その反射光を検出して薄型基板１の有無を判断している。またカセット（図示せず）内の全ての薄型基板１を検出するのに駆動装置（図示せず）を用いて矢印２２の方向に反射式センサ２０を動かしている。
また、カセットを挟んで投光素子と受光素子を配置した透過型センサを使用したものもある（例えば、特許文献１参照。）。
さらに、ＣＣＤカメラを用いて薄型基板１の端面を撮影し、撮影した画像に対して２値化処理やエッジ処理等の画像処理を行い、薄型基板を検出する画像センサ方式のものもある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−１４８４０３号公報　（第２−８頁、図３）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の反射型の薄型基板検出方式では、ビーム光２１の反射光の有無、あるいは反射光の強度に依存しているため、薄型基板１の端面の形状によって反射光が返ってこない、あるいは薄型基板１の表面に成膜された膜の反射率によって反射光が弱くなるなどにより、実際には存在する薄型基板１が存在しないと誤判定される不具合が生じる。
【０００５】
また、透過型のセンサでは、投光素子と受光素子がカセットを挟んで配置されているので、装置が肥大化するという不具合が生じる。
また、画像センサを用いると、被写体と画像センサとを連続的に相対移動させると、画像がぶれるため、撮像時に停止する必要があり検出時間が遅くなるという欠点がある。
【０００６】
そこで、本発明は薄型基板を安定して検出できる小型の薄型基板検出装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の薄型基板検出装置は、カセット内に収納された薄型基板を、前記カセットに隣接配置され、駆動手段により一方向に移動可能な光電センサを用いて検出し、判定手段により前記光電センサの出力信号から前記薄型基板の状態を判定する薄型基板検出装置において、前記光電センサは、前記薄型基板の周辺の散乱光を集光する光学集光手段と、前記光学集光手段により集光された光を受けて電気信号に変換する受光素子とを備えていることを特徴とする薄型基板検出装置としたものである。
【０００８】
散乱光（自然光）を検出可能な光電センサは、駆動手段により駆動され、室内照明等による周辺の散乱光を受光する。この散乱光は、室内の照明等から発せられた光なので、通常は光量が少ないが、光学集光手段が設けられているので、集光されてから受光素子の受光面に入る。一方、光電センサが薄型基板に近接すると、薄型基板が前記散乱光を遮断するので、光電センサが受ける光量は少なくなる。受光素子は、受けた光を電気信号に変換して、判定手段に送信し、判定手段では、例えば、前記電気信号が閾値を超えるか否かにより薄型基板の有無等の状態を判断する。
【０００９】
複数台の前記光電センサを、移動方向に沿って１列に並べて設けると、各受光素子の出力間の差や和により微分値が計算できるという作用を有する。
【００１０】
前記光電センサに、１つの受光面を複数に分割した分割受光素子を設けると、隣接したセンサ部の距離が小さくなるので測定精度が向上し、また、装置を小形化することができる。
【００１１】
前記判定手段に、前記複数台の光電センサまたは前記分割受光素子を有する光電センサの出力値から２値化処理、１次微分処理または２次微分処理により前記薄型基板の状態判定を行う回路を設けると、ＣＰＵを用いずに簡単な構成の装置を形成することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図を用いて本発明の実施の形態を説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態の薄型基板検出装置の構成図である。図１に示すように、本発明の第１の実施の形態の薄型基板検出装置は、カセット２内に収納された薄型基板１を、カセット２に隣接配置され、駆動手段５により上下方向（一方向）に移動可能な光電センサを用いて検出し、判定手段６により光電センサの出力信号から薄型基板１の状態を判定する装置である。
【００１３】
カセット２は、前後に開口部を有し、側壁の内側に薄型基板１を水平配置するための案内溝が形成されている。薄型基板１は平板状に形成され、カセット２内に多段に収納されている。光電センサを下方から支持して上下移動可能な駆動手段５は、等速で移動するが、入力パルスに応じて微小距離ずつ移動可能に設けたり、現在位置を測定可能なリニアスケール（図示せず）を設けて現在位置を取得する構成にしたりすることも可能である。
【００１４】
光電センサは、レンズやプリズム等からなる光学集光手段４と、フォトダイオードやフォトトランジスタ等からなり光電変換を高速に行う受光素子３とを備え、カセット２の開口部の前側であって、かつ、薄型基板１の端面に正対する位置に配置されている。
【００１５】
光学集光手段４は、受光素子３の受光面に配置され、周辺の散乱光を集光することができる。また、受光素子３は、光学集光手段４により集光された光を受けて電気信号に変換することができる。
【００１６】
駆動手段５に光電センサを載置して、矢印１０に示すように上下に移動させることにより、カセット２内の全ての薄型基板１の端面近辺の明るさ情報を検出できる。
【００１７】
ここで、薄型基板検出の原理について説明する。図２は、複数の薄型基板を収納したカセットの正面図である。図２に示すように、カセット２内に収納された薄型基板１の端面を黒く示しているが、これは周囲環境が明るいため、周囲と比べると相対的に端面が暗く見えるためである。また、カセット２内の上から３番目のスロット１’の点線で示した部分は、薄型基板１が収納されてないことを示す。
【００１８】
図３は、受光素子の位置と受光強度との関係を示すグラフである。縦軸は光の強度を示し、明るいほど大きな値を示す。また、横軸は破線Ａ上の受光素子の高さ方向の位置を示す。
【００１９】
図２の破線Ａに沿ってフォトダイオードなどの光・電気変換が可能な受光素子を上下方向に動かしていくと、図３に示すような出力信号が得られる。点線Ｂは図２のスロット１’に薄型基板１がある場合を示しているが、実際には、スロット１’には薄型基板１が無いため、実線で示すように、光の強度は強いままとなっている。
この信号を、判定手段６で処理することにより、薄型基板１が検出される。
【００２０】
判定手段６は、受光素子３からの出力信号をディジタル信号に変換するＡＤ変換部１１と、変換されたディジタル信号の処理を行うＣＰＵ部１２とを有している。
【００２１】
ＣＰＵ部１２で行われる薄型基板１の有無を検出するための処理はいくつか考えられる。一般的には、図３の破線Ｃで示すような閾値を設け、その値との比較によって薄型基板１の有無を検出することができる（ここでは、この処理を２値化処理と呼ぶ）。
【００２２】
まず、ＡＤ変換部１１からの出力を一定時間Ｔごとにサンプリングした値を、Ｄ１，Ｄ２，・・・Ｄｉ，Ｄｉ＋１，・・・とする。ここで添え字ｉは整数で、Ｄｉは時刻Ｔ×ｉのときのサンプリング値である。この場合、駆動装置５は一定速度で移動していることを前提に時間を基準にサンプリングしているが、駆動手段５の位置情報が得られる場合は、これを基に一定移動量ごとにサンプリングすることが望ましい。
【００２３】
例えば、薄型基板１の存在により周囲が暗くなると、出力信号の値が閾値より低くなる。また、薄型基板１が無い場合には、出力信号の値は閾値より高いままとなる。すなわち、２値化処理では、あらかじめ設定した閾値Ｃの大小関係よりＤｉ＞Ｃのとき基板無しと判断し、Ｄｉ＜Ｃのときに基板有りと判断する。
【００２４】
また、１つのスロットに２枚以上の薄型基板１が重ねて収納されている場合も考えられる。この場合は、基板有りの状態が連続する時間に閾値を定めておき、測定値がこの閾値より大きくなった場合は、複数枚の薄型基板１が重なっていると判別する。
【００２５】
また、１枚の薄型基板１が２つのスロットにまたがって挿入され、斜めに配置されている場合も考えられる。この場合は、薄型基板１の端面による周囲光の反射方向が上または下方向にずれ、また、薄型基板１の上面または下面で反射した光が光学集光手段に認識されるので、スロットの位置と異なる位置で薄型基板１が認識されることになる。２値化処理において、予めスロットの位置範囲を設定しておき、この位置を外れた場所で、出力信号の値が閾値より小さくなったときは、斜め挿入と判断する。
【００２６】
薄型基板１の有無、２枚重ねおよび斜め挿入のような状況は、薄型基板１の端面形状や基板表面の膜の状態によらず、同じような見え方になり、同じような光強度が得られるため、先に述べたような従来の反射式センサでは難しい場合でも本方式では安定した薄型基板１の検出が可能となる。
【００２７】
また、２値化処理以外に、１次微分を計算して基板端面の境界にあたる立下がりＤや立ち上がりＥを求めたり、２次微分を計算して端面の中央Ｆを求めたりする手法も考えられる。
【００２８】
１次微分においては、例えばＤｉ＋１−Ｄｉを計算する。この計算値が負になる点を立下がりＤとし、正になる点を立ち上がりＥとして、ＤからＥまでの間は基板有り、ＥからＤまでの間は基板なしと判定する。
【００２９】
また、２次微分においては、例えばＤｉ−１＋Ｄｉ＋１−２・Ｄｉを計算する。この計算値が最大となるのは、図３の端面の中央Ｆにおいてであり、この中央Ｆとサンプリング位置を比較して、基板の有無、または斜め挿入の判定をする。２値化処理、１次微分処理および２次微分処理のうち２以上の処理を組み合わせて行うことにより、検出精度を向上させることができる。
【００３０】
（第２の実施の形態）
図４は、本発明の第２の実施の形態の薄型基板検出装置の構成図である。第２の実施の形態の薄型基板検出装置は、前述した第１の実施の形態の薄型基板検出装置で使用した光電センサを上下方向に２台並べ、判定手段６’に演算部１３および比較部１４を用いた構成としている。すなわち、２組の受光素子（３と３’）と光学手段（４と４’）を上下方向に並べている。そしてそれぞれの信号を処理する判定手段６’では、ハードウエアで構成した演算部１３により２つの信号の差を計算する。つまり、受光素子３と３’の出力をＰ１，Ｐ２としたときに、Ｐ２−Ｐ１を計算し、この値と比較部１４によりあらかじめ与えた閾値Ｑとの比較を行い、Ｐ２−Ｐ１＜−Ｑのときは立ち下がりＤとし、Ｐ２−Ｐ１＞Ｑのときは立ち上がりＥと判定する。この処理は、第１の実施の形態の１次微分処理と同等の内容である。
【００３１】
このように、本実施例では２個の受光素子を用いているが、３個以上の受光素子を並べることにより、２次微分の演算なども簡単な回路（ハードウエア）で構成することができる。
【００３２】
また判定手段６’の実現方法として、同じ処理を第１の実施の形態で説明したように、２つの信号をＡＤ変換しＣＰＵによる演算を行ってもよい。ただし、本実施の形態のようにハードウエア化することによりＣＰＵを用いるのに比べ高速化、小型化、低価格化が実現できる。
【００３３】
（第３の実施の形態）
図５は、第３の実施の形態の薄型基板検出装置の判定手段と、光電センサの接続状態を示す構成図である。第３の実施の形態の薄型基板検出装置は、光電センサとして、１つの受光面を複数に分割した分割受光素子を有する多分割受光素子を用いている。多分割受光素子とは、一つのチップ上に複数の受光部を集積したものである。なお、他の部分の構成は、第１の実施の形態の薄型基板検出装置と同じなので、説明は省略する。
【００３４】
図６は、２分割光学素子の構成図である。このような２分割受光素子の例として、例えば、浜松フォトニクス社の２分割フォトダイオード（Ｓ２７２１−０２）等がある。図６に示すように、２分割受光素子は、素子７の上に受光部８が２つ並んでいる。この素子では受光部８の大きさは約３ｍｍ×０．５ｍｍである。この受光部８に入射する光の量によって発生する電流が変化する。この電流を検出することで受光量が推定できる。
【００３５】
図５に示すように、３分割受光素子９の各受光部８からの出力信号は、判定手段６”で処理される。本実施の形態の判定手段６”ではハードウエアで構成した演算部１５により信号同士の加減算を行う。具体的には、受光部の出力を図の上からＰ１，Ｐ２，Ｐ３とすると、Ｐ１＋Ｐ３−２・Ｐ２を演算し、この値と比較部１４によりあらかじめ与えた閾値との比較を行い、計算値が閾値より大きいときは基板有り、小さいときは基板なしと判定する。この処理は、第１の実施の形態の２次微分処理と同等の内容である。
【００３６】
本実施の形態では、判定手段６”を演算部１５と比較部１４のハードウエアで構成しているが、図１の実施例のようにＡＤ変換でディジタル信号に変化し、ＣＰＵによる演算処理を行ってもよい。
【００３７】
また、ここでは３分割の受光素子を用いているが、例えば、５分割の受光素子を用い、受光部の出力をＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５として１６・Ｐ２＋１６・Ｐ４−Ｐ１−Ｐ５−３０・Ｐ３を計算することで、２次微分の精度を上げることができる。
【００３８】
本実施の形態のように多分割の受光素子を用いることで第２の実施の形態のように受光素子を並べるのに比べセンサ部の小型化が可能となる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば次の効果を奏する。
（１）本発明の薄型基板検出装置は、光電センサに、薄型基板の周辺の散乱光を集光する光学集光手段と、光学集光手段により集光された光を受けて電気信号に変換する受光素子とを備えているので、薄型基板の端面周辺の光を集光してから受光でき、受光素子の信号は、薄型基板の端面の形状や反射率に影響されないため、従来の反射式に比べ安定した薄型基板の検出ができ、また、反射型センサのように発光部を設けていないので、小型に形成することができる。
（２）また、複数の受光素子を並べることによって、各受光素子の出力間の差や和により微分値が計算できる。
（３）また、多分割の受光素子を用いることで、センサ部の小型化が可能となる。
（４）複数台の光電センサの出力値から２値化処理、１次微分処理または２次微分処理により前記薄型基板の状態を判定を行う回路（ハードウエア）を構成することによってＣＰＵ無しで安価で高速な検出装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の薄型基板検出装置の構成図である。
【図２】複数の薄型基板を収納したカセットの正面図である。
【図３】受光素子の位置と受光強度との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の第２の実施の形態の薄型基板検出装置の構成図である。
【図５】第３の実施の形態の薄型基板検出装置の判定手段と、光電センサの接続状態を示す構成図である。
【図６】２分割光学素子の構成図である。
【図７】従来の基板検出装置の説明図である。
【符号の説明】
１　薄型基板
２　カセット
３　受光素子
４　光学集光手段
５　駆動手段
６　判定手段
７　素子
８　受光部
９　３分割光学素子
１０　矢印
１１　ＡＤ変換部
１２　ＣＰＵ部
１３　演算部
１４　比較部
１５　演算部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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