(57)【要約】【課題】被測定物に対して悪影響を与えず、しかも効率よく確実に厚みの測定を行う。【解決手段】超音波センサ４０から発せられた超音波についての反射波のうち、レンズ１５の表面から到来したものとレンズ１５の裏面から到来したものとの間での到来時間の差の観測を行い、該到来時間の差から該表面と該裏面との間の距離を算出することによってレンズ１５の厚みの測定を行うときに、超音波についての反射波の到来の様子の監視を行い、前述した測定を行うことのできる位置にレンズ１５が位置したとの判定が該監視の結果に基づいてなされたときに該位置において該測定を行うようにする。【選択図】        図２
2004198307.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発せられた超音波についての反射波のうち、被測定物の表面から到来したものと該被測定物の裏面から到来したものとの間での到来時間の差の観測を行い、該到来時間の差から該表面と該裏面との間の距離を算出することによって該被測定物の厚みの測定を行う超音波厚み測定装置において、
前記超音波についての反射波の到来の様子の監視を行う監視手段と、
前記測定を行うことのできる位置に前記被測定物が位置したとの判定が前記監視の結果に基づいてなされたときに該位置において該測定を行わせる制御を行う制御手段と、
を有することを特徴とする超音波厚み測定装置。
【請求項２】
発せられた超音波についての反射波のうち、被測定物の表面から到来したものと該被測定物の裏面から到来したものとの間での到来時間の差の観測を行い、該到来時間の差から該表面と該裏面との間の距離を算出することによって該被測定物の厚みの測定を行うときに、
前記超音波についての反射波の到来の様子の監視を行い、
前記測定を行うことのできる位置に前記被測定物が位置したとの判定が前記監視の結果に基づいてなされたときに該位置において該測定を行う、
ことを特徴とする超音波厚み測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波を利用して物体の厚みの測定を行う技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１に開示されている技術について図５を参照しながら説明する。
図５において、ハンドリング装置１０１に押圧調整手段１０５を介して保持されている超音波探触子１０３の被測定物１０２側に位置する面に超音波透過性の弾性体１０４を配置し、押圧調整手段１０５により被測定物１０２に対して超音波探触子１０３を、弾性体１０４を介して押圧するようにする。こうすると、超音波探触子１０３は面直状態を保ったまま弾性体１０４を介して被測定物１０２の測定点に対し接触配置され、しかも、押圧調整手段１０５による押圧調整により弾性体１０４の弾性変形度合いは一定に保たれる。
【０００３】
この状態において、超音波探触子１０３から出射される超音波ｍを、弾性体１０４を通じて被測定物１０２内へ被測定物１０２の表面に対し面直な方向から入射させる。この超音波ｍは被測定物１０２の底面で反射されて再び被測定物１０２の表面に対し面直な方向に向かい、弾性体１０４を通じて超音波探触子１０３へ戻る。このとき、超音波探触子１０３からの超音波の被測定物１０２表面及び裏面からの戻り超音波の検出タイミングの時間差等から被測定物１０２の厚さ情報を得る。
【０００４】
特許文献１には、以上のようにして被測定物１０２の厚み測定を自動化するという技術が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２３３９５２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
近年の工業製品の製造においては少量多品種生産が増大しており、被測定物の形状や厚さが多岐に渡っているため、弾性体１０４の押圧位置（高さ）が被測定物１０２毎に異なっている場合が多い。この状況下において、上述した特許文献１に開示されている技術による厚みの自動測定では弾性体１０４が確実に被測定物１０２に接触したか否かを知ることができなかったため、弾性体１０４を一律に必要以上に被測定物１０２へ押し込む必要があった。そのため、自動測定の測定効率が低くなってしまう上に、押圧によって被測定物１０２が変形してしまうことがあり、測定精度が劣化し、被測定物１０２ヘダメージを与えてしまうという問題を抱えていた。
【０００７】
以上の問題を鑑み、被測定物に対して悪影響を与えず、しかも効率よく確実に厚みの測定を行うことが本発明が解決しようとする課題である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、発せられた超音波についての反射波のうち、被測定物の表面から到来したものと該被測定物の裏面から到来したものとの間での到来時間の差の観測を行い、該到来時間の差から該表面と該裏面との間の距離を算出することによって該被測定物の厚みの測定を行う装置または方法を前提とする。
【０００９】
そして、本発明の態様のひとつである超音波厚み測定装置では、超音波についての反射波の到来の様子の監視を行う監視手段と、前述した測定を行うことのできる位置に被測定物が位置したとの判定が該監視の結果に基づいてなされたときに該位置において該測定を開始させる制御を行う制御手段と、を有するように構成することによって前述した課題を解決する。
【００１０】
上記の構成によれば、監視手段による監視の結果に基づいて被測定物が厚み測定を行うことのできる位置に位置したと判定されたときのその位置で被測定物の測定が行われるので、厚み測定の測定可能範囲の外側から被測定物をその測定可能範囲へ近づける方向に移動させることにより、その測定可能範囲の境界近傍で被測定物の厚み測定を行うことができるようになる。
【００１１】
また、被測定物をその位置からその測定可能範囲のより内側へと移動させる力を被測定物に対して加えないようにすることが可能となるので、被測定物の形状や厚さが異なっていたとしてもこの力による測定精度の劣化や被測定物の損傷を抑制することができ、また、被測定物のその測定可能範囲内のより内側への無駄な移動を無くして測定の効率を向上させることができる。
【００１２】
また、本発明の別の態様のひとつである超音波厚み測定方法では、超音波についての反射波の到来の様子の監視を行い、前述した測定を行うことのできる位置に被測定物が位置したとの判定が該監視の結果に基づいてなされたときに該位置において該測定を行うようにする。
【００１３】
こうすることにより、前述した本発明に係る超音波厚み測定装置と同様の作用・効果が得られ、前述した課題が解決される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、ここでは、光学レンズの厚みの測定において本発明を実施する場合について説明する。
図１は本発明を実施する装置の全体構成を示している。
【００１５】
図１において、ハンドリング装置１０は駆動部２０によって上下方向に任意に移動制御される。演算部３０は超音波センサ４０による超音波の送受信の制御を行うと共に、超音波センサ４０から発せられた超音波が反射して超音波センサ４０で受信されるまでに要した時間に基づいて被測定物の厚さの算出を行う。制御部５０は駆動部２０と演算部３０とを制御する。
［実施例１］
次に図２について説明する。同図は図１におけるハンドリング装置１０及び超音波センサ４０周辺の詳細構成の第一の例を示している。
【００１６】
ハンドリング装置１０は、シリンダ１１にピストン１３が挿入されて構成されている。図２（ａ）は、弾性体であるバネ１２の弾性力によってピストン１３がシリンダ１１から同図における下方に押し出された状態を示している。ピストン１３の先端にはレンズ保持部１４が設けられており、レンズ１５をクランプ、貼り付け、あるいは吸引などの方法によって保持することができる。
【００１７】
ハンドリング装置１０の下方には超音波センサ４０が超音波伝播部材１６に浸漬もしくは密着された状態で配置されている。なお、超音波伝播部材１６としては、例えば水、油、研削液などの液体を使用してもよく、また、例えばシリコン、ポリカーボネート、塩化ビニル、あるいはアクリルなどの固体を使用してもよい。
【００１８】
以下、上述した図１及び図２に示す構成を有する装置を使用してレンズ１５の厚みを測定する手順について説明する。
まず、制御部５０が駆動部２０へ指示を与えてハンドリング装置１０を図２における下方向に移動させ、図２（ａ）に示すように、レンズ１５を超音波伝播部材１６に向けて下降させていく。この状態で制御部５０が演算部３０へ指示を与えて超音波センサ４０から超音波を発生させたときには、その超音波である送信波ｅは超音波伝播部材１６を伝播し、超音波伝播部材１６の界面において反射して界面反射波ｆとなって超音波センサ４０へ戻ってくる。このときに演算部４２によって確認される超音波センサ４０による測定信号を図３（ａ）に示す。
【００１９】
図３（ａ）において、発信波形４１は送信波ｅを発した時刻を示しており、界面反射波形４２は界面反射波ｆの到来した時刻を示している。なお、図３における横軸は時間の経過を示している。
その後、ハンドリング装置１０の下方向の移動を継続させると、やがて図２（ｂ）に示すように、レンズ１５が超音波伝播部材１６に接触し侵入する。このときに演算部４２によって確認される超音波センサ４０による測定信号を図３（ｂ）に示す。
【００２０】
図３（ｂ）において、発信波形４１の次に出現するのはレンズ１５の表面（図２における下側の面）で反射した超音波の検出結果であるレンズ表面反射波形４３である。そしてその後、超音波がレンズ１５内を伝播する進行波ｉのレンズ１５内の表面から裏面までの伝播時間に、この進行波ｉのレンズ１５の裏面における反射波である裏面反射波ｋのレンズ１５内の裏面から表面までの伝播時間を加えた時間に相当する位置にレンズ裏面反射波形４４が出現する。
【００２１】
図３（ｂ）において、レンズ表面反射波形４３とレンズ裏面反射波形４４との時間間隔はレンズ１５の位置により変化することはないが、これらの波形と発信波形４１との位置関係はハンドリング装置１０の上下動に連動して変化する。これは、レンズ表面反射波形４３が、超音波伝播部材１６内を伝播する送信波ｇのレンズ１５の表面までの伝播時間に、この進行波ｇのこのレンズ１５の表面における反射波である表面反射波ｈの超音波センサ４０までの伝播時間を加えた時間を示しているのに対し、レンズ１５の位置が超音波伝播部材１６内を移動するからである。
【００２２】
ところで、超音波伝播部材１６が固体である場合には、ハンドリング装置１０に設けられているシリンダ１１、ピストン１３、及びバネ１２によって構成されているシリンダ機構により、レンズ１５が超音波伝播部材１６に押さえつけられる状態となり、レンズ１５が超音波伝播部材１６に侵入することがないので、ハンドリング装置１０の上下動と、超音波センサ４０による測定信号における波形の動きとは連動しない。但し、この状態であっても、超音波センサ４０で検出される測定信号には、図３（ｂ）のように、レンズ表面反射波形４３とレンズ裏面反射波形４４とが出現する。
【００２３】
以上のことを纏めると、駆動部２０と演算部３０とから得られる情報より、ハンドリング装置１０の上下動と超音波センサ４０で検出される測定信号に表されるレンズ表面反射波形４３若しくはレンズ裏面反射波形４４の動きとが連動したこと、若しくは界面反射波形４２に代わってレンズ表面反射波形４３とレンズ裏面反射波形４４とが超音波センサ４０で検出される測定信号に出現したことを検出することにより、レンズ1５が超音波伝播部材に接触したこと、すなわちレンズ１５の厚みの測定が可能となったことを制御部５０が知ることができる。
【００２４】
その後、レンズ１５の厚みの測定が可能となったとの判定がなされたときは、制御部５０は演算部３０に指示を与えて、例えば前述した特許文献１に開示されていたものと同様の手法でレンズ１５の厚み測定を行わせる。
以上のようにすることにより、レンズ1５が超音波伝播部材１６に接触したことの検出が可能となるので、必要以上にハンドリング装置１０を下降させる必要がなくなり、また超音波伝播部材１６が固形物である場合においてその接触圧を極力押さえ込めるようになる。その結果、厚み測定に起因するレンズ１５の損傷を防止することができ、また、例えばランダムな厚さのレンズ１５が投入されてもその厚み測定が可能になった状態を即座に検知することができるので、様々な厚さのレンズに素早く対応することができる。
［実施例２］
次に図４について説明する。同図は図１におけるハンドリング装置１０及び超音波センサ４０周辺の詳細構成の第二の例を示している。
【００２５】
図４において、ハンドリング装置１０の構成は図２に示したものと同様であるが、超音波伝播部材１６と超音波センサ４０との保持部分が図２に示したものと異なっている。
図４（ａ）に示すように、超音波センサ４０はセンサ保持筒１７に挿入されている。このセンサ保持筒１７における超音波センサ４０の超音波伝播方向には任意の大きさの穴空間が設けられており、この穴空間には超音波伝播部材１６が保持されている。この超音波伝播部材１６は、センサ保持筒１７の開口部分と同一面、若しくはこの開口部分よりも突出した状態に構成されている。この構成を採用することにより、超音波伝播部材１６の使用量を図２に示した構成例よりも少量とすることができる。
【００２６】
以下、上述した図１及び図４に示す構成を有する装置を使用してレンズ１５の厚みを測定する手順について説明する。
まず、制御部５０が駆動部２０へ指示を与えてハンドリング装置４０を図４における下方向に移動させ、図４（ａ）に示すように、レンズ１５を超音波伝播部材１６に向けて下降させていく。このときに演算部４２によって確認される超音波センサ４０による測定信号は、図３（ａ）に示したものと同様のものとなる。
【００２７】
その後、ハンドリング装置１０の下方向の移動を継続させると、やがて図４（ｂ）のようにレンズ１５がセンサ保持筒１７（超音波伝播部材１６）に接触する。この状態での超音波センサ４０による観察波形は図３（ｂ）に示したもののようになる。
【００２８】
その後、この状態から更にハンドリング装置１０を下降させても、図４（ｃ）に示すように、シリンダ１１、ピストン１３、及びバネ１２によって構成されているシリンダ構成によりピストン１３がシリンダ１１に引き込まれるため、レンズ１５はバネ１２の弾性力とバネ１２、ピストン１３、及びレンズ保持部１４の自重とによってセンサ保持筒１７に弱くあてつけられているだけである。
【００２９】
以下、前述した実施例１と同様に、駆動部２０と演算部３０とから得られる情報より、界面反射波形４２に代わってレンズ表面反射波形４３とレンズ裏面反射波形４４とが超音波センサ４０で検出される測定信号に出現したことを確認することにより、レンズ1５が超音波伝播部材１６に接触したこと、すなわちレンズ１５の厚みの測定が可能となったことを制御部５０が知ることができるので、この検知後に、制御部５０が演算部３０に指示を与えて、例えば前述した特許文献１に開示されていたものと同様の手法でレンズ１５の厚み測定を行わせる。
【００３０】
以上のようにすることにより、レンズ１５への押圧負荷を少なく抑えることができると共に、確実に測定可能な状態へとレンズ１５が位置したことを知ることが可能となる。更に、極微量若しくは微小の超音波伝播部材１６の使用によってレンズ１５の厚み測定が可能となるので、費用面や測定のために要するスペースの確保の面で有益である。
【００３１】
その他、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良・変更が可能である。
【００３２】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明は、発せられた超音波についての反射波のうち、被測定物の表面から到来したものと該被測定物の裏面から到来したものとの間での到来時間の差の観測を行い、該到来時間の差から該表面と該裏面との間の距離を算出することによって該被測定物の厚みの測定を行うときに、超音波についての反射波の到来の様子の監視を行い、前述した測定を行うことのできる位置に被測定物が位置したとの判定が該監視の結果に基づいてなされたときに該位置において該測定を行うようにする。
【００３３】
こうすることにより、被測定物に対して悪影響を与えず、しかも効率よく確実に厚みの測定を行うことができるようになるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する装置の構成を示す図である。
【図２】図１におけるハンドリング装置及び超音波センサ周辺の詳細構成の第一の例を示す図である。
【図３】超音波センサによって検出される測定信号例を示す図である。
【図４】図１におけるハンドリング装置及び超音波センサ周辺の詳細構成の第二の例を示す図である。
【図５】従来技術を説明する図である。
【符号の説明】
１０  ハンドリング装置
１１  シリンダ
１２  バネ
１３  ピストン
１４  レンズ保持部
１５  レンズ
１６  超音波伝播部材
２０  駆動部
３０  演算部
４０  超音波センサ
４１  発信波形
４２  界面反射波形
４３  レンズ表面反射波形
４４  レンズ裏面反射波形
５０  制御部
１０１  ハンドリング装置
１０２  被測定物
１０３  超音波探触子
１０４  弾性体
１０５  押圧調整手段
【図１】
2004198307.tif 000003
【図２】
2004198307.tif 000004
【図３】
2004198307.tif 000005
【図４】
2004198307.tif 000006
【図５】
2004198307.tif 000007