(57)【要約】【課題】被検査物の大きさを判定するにあたり、高精度に位置決めすることなく、被検査物の大きさを容易に、しかも確実に判定することのできる被検査物の大きさ判定装置および判定方法を提供する。【解決手段】被検査物よりも大きな光線束幅の光を照射する投光部と、この投光部に対峙させて設けられて上記投光部から射出された光を受光する受光部と、上記投光部と受光部との間に形成される光路を前記被検査物が横切るように前記光路と前記被検査物とを相対的に移動させる走査手段と、この走査手段により前記被検査物が光路を横切る際に該被検査物により遮られる光の量を前記受光部による受光量の変化として検出して、その受光量の最大変化量から前記被検査物の大きさを判定する判定手段とを具備する。【選択図】      図３
2004233089.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査物よりも大きな光線束幅の光を照射する投光部と、
この投光部に対峙させて設けられて上記投光部から射出された光を受光する受光部と、
上記投光部と受光部との間に形成される光路を前記被検査物が横切るように前記光路と前記被検査物とを相対的に移動させる走査手段と、
この走査手段により前記被検査物が光路を横切る際に該被検査物により遮られる光の量を前記受光部による受光量の変化として検出して、その最大変化量を求める受光量計測手段と、
この受光量計測手段にて求められた受光量の最大変化量から前記被検査物の大きさを判定する判定手段と
を具備したことを特徴とする被検査物の大きさ判定装置。
【請求項２】
前記走査手段は、前記投光部から射出される光線束を、その光軸と直交する方向に変位させると共に、上記光線束の変位に連動させて前記受光部の受光領域を変位させるものである請求項１に記載の被検査物の大きさ判定装置。
【請求項３】
投光部と受光部との間に形成される被検査物よりも大きな光線束幅の光路を横切るように該光路と上記被検査物とを相対的に移動させ、
この際に前記被検査物により遮られた光の量を前記受光部による受光量の変化として検出し、その最大変化量から前記被検査物の大きさを求めることを特徴とする被検査物の大きさ判定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学センサを用いて被検査物の大きさを判定する被検査物の大きさ判定装置および判定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザセンサ等の光学センサを用いて、被検査物（円柱）の胴径を測定して、その結果から被検査物（円柱）の良品・不良品を判別する胴径測定判別装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。これは、光源が放射した光を被検査物に照射し、その反射光を受光部が受光するものであって、この受光部が受光した光量の変化量から胴径の寸法を求めて、前記被検査物の良否判定を行なうものである。
【０００３】
或いは、ドリル刃などの径の細い物を製造する工程に適用される被検査物の大きさ判定装置がある。この装置の原理的構造は、図１に示すような構成を取るものである。この図において、１は例えば点光源などの光源である。この光源１の近傍には、光源１が配置されている位置を焦点とするレンズ（投光部）２が設けられたものとなっている。そして、レンズ２と対峙する位置には、受光部３が設けられている。
【０００４】
このような被検査物の大きさ判定装置にあっては、光源１から放射された光線束は、レンズ２を介して平行光線となり受光部３へ到達する。そして、レンズ２と受光部３との間の平行光線中の予め定められた部位に固定治具４により被検査物Ｓを固定する。すると、レンズ２から受光部３に到達する光が被検査物Ｓにより遮られることになる。このとき、平行光線の光路幅（光線束幅）に対して被検査物Ｓの大きさ（例えば軸形状の被検査物であればその径）が小さいものとすれば、レンズ２から受光部３に到達する光を遮る光量が、被検査物Ｓの大きさ（径）に比例する。したがって、この光量の変化を測定することによって、検査物の大きさを判定することができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−４００１６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述した胴径測定判別装置は、例えば紙などを巻回したロール紙のような円柱状形態の被検査物の胴径を、その被検査物に照射した光線の反射光を用いて該胴径を測定するものである。このため、反射率の悪い被検査物や円柱形状以外の被検査物等では、その大きさを計測・判定することができないという問題があった。
【０００７】
或いは、被検査物（例えば極細径のドリル刃等）が平行光線を遮る光量によってその大きさを判定する被検査物の大きさ判定装置にあっては、被検査物を光路の照準箇所（基準位置）に高精度に位置付ける必要があった。換言すれば、被検査物を光路の照準箇所（基準位置）に正しく位置付けできない場合は、該被検査物の大きさを誤判定することになる。
【０００８】
このため、極細径のドリル刃等の製造工程において、複数の被検査物を検査する場合、被検査物を光路の照準箇所（基準位置）に高精度に位置決めする必要があり、この為の位置決め装置が複雑かつ高価になるという問題があった。更には大量に生産する極細径のドリル刃等の検査にあっては、被検査物を繰り返し位置決めする動作が必要である。このような被検査物の位置決めを繰り返す処理は、一般的に煩雑であり高精度の位置決めを継続的に維持することが難しいという問題があった。
【０００９】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は被検査物の大きさを判定するにあたり、高精度に位置決めすることなく、被検査物の大きさを容易に、しかも確実に判定することのできる被検査物の大きさ判定装置および判定方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述した被検査物の大きさ判定装置は、被検査物Ｓを基準位置に正しく位置付けたときと、正しく位置付けできなかったときとで、被検査物Ｓにより受光部３に形成される陰影の面積がそれぞれ異なる為、即ち受光部３の受光量が変化する為、被検査物Ｓの大きさを誤判定するものである。
【００１１】
そこで発明者は、被検査物Ｓが置かれた位置と受光部３の受光量との関係を捉えるため、被検査物Ｓを光路中に種々位置付けたとき、受光部３が検出する受光量の変化を計測した。具体的には、光源１から放射された光線束がレンズ２によって作られる平行光線と、この平行光線を受光する受光部３とから形成された光路の光軸と直交する方向に被検査物Ｓを横切らせたとき、受光部３が検出する受光量の変化を計測した。尚、このときの被検査物Ｓは、上記光路の幅（光線束幅）に対して被検査物Ｓの大きさ（例えば軸形状の物体であればその径）が小さい細径状の円柱を用いて行った。
【００１２】
まず被検査物Ｓを前記光路の光軸に直交する方向に移動させ、受光部３に到達する光線束を遮っていくと、被検査物Ｓが遮る光量が増加するため、図２に示すように受光部３の受光量が徐々に減少していく。そして、被検査物Ｓが、該光路の中央部（光路の照準箇所：基準位置）に到達すると、受光部３が受光する受光量が最も少なくなる。このとき、被検査物Ｓにより平行光線が遮られて受光部３上に作られる陰影の面積が最大となる。つまり、受光部３の受光量が最小（極小）となる。その後、被検査物Ｓが光路の中央部から外側に移動するにつれて、再び受光部３に到達する光量が徐々に増加する傾向があることを見出した。
【００１３】
このようにレンズ２と受光部３との間に形成される光路の光軸と直交する方向に被検査物Ｓを種々位置付けたときの受光量の変化傾向は、この光路中を遮る細径状の被検査物の大きさ（外径）によらず、光路の中央部に被検査物Ｓが到達したとき、受光部３が受光する受光量が最小（極小）、即ち被検査物Ｓが遮る光量が最大（極大）となる傾向がある。つまり従来の被検査物の大きさ判定装置は、この受光量が最小（極小）になる位置を被検査物Ｓの基準位置としているものである。
【００１４】
このような知見に基づき、発明者は受光部３の受光量が最小値（極小値）になったとき、被検査物Ｓが光路の照準箇所（基準位置）にあることを見出すと共に、被検査物Ｓの大きさ（外径）は、この受光量の最小値（極小値）から一義的に定まることを発見した。
そこで前述した目的を達成するため、本発明の請求項１に係る被検査物の大きさ判定装置は、被検査物よりも大きな光線束幅の光を照射する投光部と、この投光部に光学的に対峙させて設けられて上記投光部から射出された光を受光する受光部と、上記投光部と受光部との間に形成される光路を前記被検査物が横切るように前記光路と前記被検査物とを相対的に移動させる走査手段と、この走査手段により前記被検査物が光路を横切る際に該被検査物により遮られる光の量を前記受光部による受光量の変化として検出して、その最大変化量を求める受光量計測手段と、この受光量計測手段にて求められた受光量の最大変化量から前記被検査物の大きさを判定する判定手段とを具備したことを特徴としている。
【００１５】
このように本発明に係る被検査物の大きさ判定装置は、上述した知見に基づいてなされたものであって、投光部から受光部に対して照射した光線束中を、前記走査手段により被検査物を相対的に移動させて横切らせて受光部に到達する光を遮ったとき、該受光部が受光した受光量の最小（極小）値から被検査物の大きさを判定するものである。
【００１６】
好ましくは、前記走査手段は、前記投光部から射出される光線束を、その光軸と直交する方向に例えば光学的或いは機械的に変位させると共に、上記光線束の変位に連動させて前記受光部の受光領域を変位させるように構成される。
このように被検査物を光軸と直交する方向に変位させることで、より正確に被検査物の大きさを判定することが可能となる。
【００１７】
また、本発明の請求項３に係る被検査物の大きさ判定方法は、投光部と受光部との間に形成される被検査物よりも大きな光線束幅の光路を横切るように該光路と上記被検査物とを相対的に移動させ、この際に前記被検査物により遮られた光の量を前記受光部による受光量の変化として検出し、その最大変化量から前記被検査物の大きさを求めることを特徴としている。
【００１８】
したがって、本発明に係る被検査物の大きさ判定装置および判定方法によれば、被検出体の大きさを判定するに際して、被検査物を高精度に位置決めすることなく、該被検査物の大きさを容易に、しかも確実に判定することが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の被検査物の大きさ判定装置について説明する。
＜第１の実施形態＞
図３は本発明の第１の実施形態に係る被検査物の大きさ判定装置の概略構成図である。この図において、１は例えば点光源などの拡散光源である。この光源１の近傍には、光源１が配置されている位置を焦点とする円盤状の凸レンズ２が設けられている。そして、レンズ２と対峙する光源の光線束と同軸の位置には、円形の受光面を有する受光部３が設けられたものとなっている。尚、ここでは図示の簡略化のために、レンズ２の外径と受光部３の外径とを等しく描いているが、実際には、明るさが均一で収差の少ないレンズ中央部のみを利用するために、外径の大きなレンズ２を用いている。
【００２０】
そうして光源１から放射された光線束は、レンズ２を介して平行光線となり受光部３に到達する。そして、このレンズ２と受光部３との間にもたらされる平行光線（光路）の光軸と直交する方向に被検査物Ｓを保持して移動する走査手段１０が設けられている。この走査手段１０は、被検査物Ｓを保持する保持機構１１と、この保持機構１１により保持された被検査物Ｓと共に前述したレンズ２と受光部３との間に形成される光路の光軸と直交する方向に移動する駆動機構１２を備えたものとなっている。
【００２１】
つまり本発明が特徴とするところは、前述した知見に基づき、被検査物Ｓよりも大きな光線束幅の光を照射する投光部（レンズ２）と、この投光部と対峙するように設けられた受光部３との間の光路の光軸と直交する方向に、被検査物Ｓを相対的に横切るように移動させて、受光部３の受光量の最小値（極小値）から被検査物Ｓの大きさを求める点にある。
【００２２】
詳しくは被検査物Ｓは、保持機構１１により保持されて駆動機構１２により前記光路の光軸と直交する方向に移動されるようになっている。そして、被検査物Ｓは、駆動機構１２により光軸と直交するように動かされて、前記光路を遮るように横切る。このとき受光部３が検出した受光量は、大きさ判定装置２０の入力部２１に取り込まれて演算部２２に与えられるようになっている。この演算部２２は、受光部３が検出した受光量の最小値（極小値）を求めるものである。
【００２３】
また、大きさ判定装置２０には、被検査物Ｓの大きさに対応した受光量の最小値（極小値）を保持する記憶部２３が設けられている。そして、演算部２２が求めた受光量の最小値と、記憶部２３とが保持する受光量の最小値とを比較して、被検査物Ｓの大きさを判定出力する判定部２４が大きさ判定装置２０に設けられたものとなっている。つまり、本発明に係る被検査物の大きさ判定装置は、受光部３が検出した光量の最小値（極小値）から被検査物Ｓの大きさを判定するよう構成したものである。
【００２４】
具体的には、本発明に係る大きさ判定装置２０は、光路の幅（光線束幅）に対して被検査物Ｓの大きさ（例えば軸形状の物体であればその径）が小さければ、レンズ２から受光部３に到達する光を遮る光量の最小値が被検査物Ｓの大きさに比例するという事実に基づくものである（例えば、図２を参照）。
このように構成された本発明に係る被検査物の大きさ判定装置の被検査物の大きさ判定方法について、図４に示す大きさ判定方法のフローチャートに基づいて説明する。
【００２５】
先ず、被検査物Ｓを走査手段１０の保持機構１１に保持させる。そして、被検査物Ｓがレンズ２と受光部３とで形成される光路の光軸と直交する方向に移動させる（ステップＳ１）。すると被検査物Ｓの移動に伴って受光部３に到達する光量が変化する。この受光部３の受光量の変化は、大きさ判定装置の演算部２２に転送される（ステップＳ２）。
【００２６】
そして、この受光量の変化を受けた演算部２２は、受光部３が検出した受光量の変化から該受光量が最小になる極小値を求める（ステップＳ３）。この極小値を求めた演算部２２は、記憶部２３に記憶された被検査物Ｓの大きさに対応する極小値データから、被検査物Ｓの外径を判定する。つまり、記憶部２３には、被検査物Ｓの外径に対応した受光量の最小値（極小値）が予め記憶されたものとなっている。具体的には、被検査物Ｓの大きさを判定する標準試料を走査手段１０の保持機構１１に保持させる。そうして前述したようにレンズ２と受光部３とで形成される光路の光軸と直交する方向に標準試料を移動させたとき、受光部３が検出する受光量の最小値（極小値）を標準試料の外径に対応付けて記憶部２３に保持させればよい。
【００２７】
かくして、このように構成された第１の実施形態に係る被検査物の大きさ判定装置によれば、レンズ（投光部）２から受光部３に対して照射した光の光路（光軸）と直交するように被検査物Ｓを横切らせたとき、受光部３が受光する光量の最小値（極小値）を求めて被検査物Ｓの大きさを判定している。このため被検査物Ｓの大きさを判定するに際して、予め定められた位置に被検査物Ｓを正確に位置決めして固定する必要がない。つまり、本発明の被検査物の大きさ判定装置は、前述したように投光部２と受光部３との間の光路の光軸と直交する方向に被検査物Ｓを移動させたとき、この被検査物Ｓが受光部３に到達する光を遮る面積が最大になったとき、換言すれば受光部３が検出した受光量が最小値（極小値）になったとき、この受光量に対応付けて予め記憶された被検査物Ｓの大きさから被検査物Ｓの大きさを判定するものである。
【００２８】
この為、簡易な構成でありながら被検査物Ｓの大きさを高い精度で判定することが可能となる。更には上述したように受光部３に到達する光を遮る受光量の最小値に基づいて、その大きさを判定しているので測定対象物の大きさによって定まる光量（遮光量）を予め記憶部２３に記憶させておけば、被検査物Ｓの大きさを容易に判定することができると共に、被検査物Ｓの形状に依存することがない。
【００２９】
つまり、本発明の第１の実施形態に係る被検査物の大きさ判定装置は、上述したように被検査物Ｓの標準試料によって遮られた受光量の最小値を予め記憶部２３に保持するものである。したがって、受光部３に到達する光線束の光量分布、断面形状、受光感度、影の濃さおよび面積と光の分布、受光感度が標準試料により校正されることになる。このため、被検査物Ｓの大きさを総合的に判定することが可能となる。
【００３０】
このように本発明の第１の実施形態に係る被検査物の大きさ判定装置は、例えば、ドリル刃の製造工程あるいはその検査工程において、その大きさの良否を判定する大きさ判定装置に用いると好適である。
尚、上述した実施形態は、レンズ２を用いて平行光線を作り、この平行光線を受光部３に照射して、この光軸と直交する方向に被検査物Ｓを移動させたとき、受光部３の光量の変化により被検査物Ｓの大きさを判定するものである。その他、レンズ２を用いず、例えば、図５（ａ）に示すように光源が受光部３に対して平行光線を発する平板光源５を用いても勿論かまわない。
【００３１】
あるいは、図５（ｂ）に示すように平行光線を発しない平板光源５を用いる方法であってもよい。この場合、平板光源５から受光部３に向けて照射された光線束は、その光路中にある被検査物Ｓに到達して遮られる。しかし、平板光源５の面から放射された光線束は、前述した平行光線とは異なり、放射状に広がりながら、その一部が受光部３に到達する。このため、平板光源５と受光部３とで形成される光路中に被検査物Ｓを移動させた場合、被検査物Ｓの長手方向の略中央部が投影される受光部３の部位が最も暗い線状の陰影が形成される。この陰影は、被検査物Ｓの長手方向と直行する方向に遠ざかるに従って、その陰影が徐々に薄くなるように形成される。
【００３２】
このように平板光源５と受光部３との間の光路の光軸と直交する方向に被検査物Ｓを移動させたとき、被検査物Ｓがその光路の中央部位に近づくに従って受光部３が受光する光量が徐々に減少して最小値（極小値）になる。その後、被検査物Ｓが該光路の中央部位から離れるにつれて、受光部３の受光量が増加する。したがって、平行光線を放射しない平行光源５を用いた場合であっても、受光部３の受光量が最小値になったとき、その受光量に対応付けた被検査物Ｓの大きさを予め記憶部２３に記憶させておけば、被検査物Ｓの大きさを正しく判定することが可能となる。
【００３３】
この具体的な実施例として、拡散光源（例えば発光ダイオード）から放射された光線束を、光ファイバの一端から入射させて、該光ファイバの他端から出射させる投光器を構成すると、この出射側の面が平板光源５に相当する。ちなみに光ファイバの直径（即ち平板光源５の直径）が［０．２５ｍｍ］のとき、被検査物Ｓとして直径［０．１０ｍｍ，０．１２ｍｍ，０．１５ｍｍ］の細径ドリルをそれぞれ走査したときの出力結果を図２に示す。この結果から分かるように受光レベルの変化率の極小値を捉えることにより、それぞれの細径ドリルを判別することが可能である。
【００３４】
尚、このように平板光源５の直径が小さい場合、受光部３側も光ファイバを用いて構成するとよい。即ち、投光器の光ファイバの出射面（平板光源）５から所定の距離をおいて受光器の光ファイバの一端面を対向させて設置し、該出射面（平板光源）５からの光を被検査物Ｓを介して受光する。そして、受光器側の光ファイバを通して該光ファイバの他端面から出射される光を、この他端面の近傍に設置した受光部３が受光する。この受光器側の光ファイバの他端面から射出される光は６０度程度の射出角を有しているので、該他端面と受光部３との距離を適当に定めることによって、該受光部３上に照射される光線束スポットの大きさを調整することができる。
【００３５】
或いは、光源として点光源１を用いる方法であってもよい（図５（ｃ））。この方法であっても点光源１から受光部３に向けて照射された光線束は、その光路を横切る被検査物Ｓに到達して遮られる。このため、被検査物Ｓの大きさに比例して受光部３に陰影が形成されることになる。そして、受光部３までの光路を遮るように被検査物Ｓを移動させれば、点光源１を用いる場合であっても、被検査物Ｓによって形成される陰影が受光部３の中央部位に近づくに従い受光部３の受光量が徐々に減少して最小値（極小値）になる。その後、被検査物Ｓが受光部３に作る陰影の面積は、受光部３の中央部位から離れるにつれて小さくなる。すなわち、受光部３の受光量が増加することになる。したがって、受光部３の受光量が最小値になったとき、その受光量の最小値に対応付けて被検査物Ｓの大きさを予め記憶部２３に記憶しておけば、被検査物Ｓの大きさを正しく判定することが可能となる。
【００３６】
尚、上述した第１の実施形態に係る受光部３は、図６（ａ）に示すような円形状の受光素子を用いたものであるが、図６（ｂ）に示すように受光部３の中央部から左右に対象な形状をなす菱形状であってもかまわない。この場合、光源から受光部３に向けて照射された光線束の光軸と直交する方向に被検査物Ｓを横切らせると、受光部３に陰影６ａが形成されることになる。そして被検査物Ｓを更に光線束の光軸と直行する方向に移動させると、受光部３に形成される陰影６ｂは、やがて受光部３の中央部位に移動する。そうして更に被検査物Ｓを光線束の光軸と直行する方向に移動させると受光部３に形成された陰影も移動する（６ｃ）。このとき、受光部３に形成される陰影の面積をそれぞれ［Ｋ１］、［Ｋ２］、［Ｋ３］とすれば、受光部３の中央部に形成される陰影６ｂの面積が最も大きく、次いで陰影６ｃ、陰影６ａの順となる（Ｋ２＞Ｋ３＞Ｋ１）。そして、受光部３に形成される陰影６の面積が最も大きくなったときの受光量、即ち受光部３の受光量の最小値を求めて、この受光量に対応する被検査物Ｓの大きさを予め記憶している記憶部２３の情報と比較することで被検査物Ｓの大きさを判定できる。
【００３７】
勿論、受光部３の形状は、上述した円形または菱形に限定されることなく、受光部３の中央部位から走査手段が被検査物Ｓを走査する方向に対して左右対称で、かつ、走査手段が被検査物Ｓを走査する方向に対して中央部位から離れるに従って、受光部３が受光する単位長さ当たりの受光面積が小さくなる形状であればどのような形態であってもよい。
【００３８】
或いは、図６（ｃ）に示すように受光部３の形状が方形の場合、投光部２から受光部３に向けて照射された光線束（平行光線）の光軸と直交する方向に被検査物Ｓを横切らせても、受光部３に陰影が形成される。この受光部３に形成される陰影６は、被検査物Ｓが受光部３の端部から受光部３の受光面に進入する量に比例して増加する（Ｋ２＞Ｋ３＞Ｋ１）。したがって、図７（ａ）に示すように受光部３が検出する受光量は、その被検査物Ｓが受光部３に作る陰影６の面積に比例して減少していく。そして、更に被検査物Ｓが受光部３に作る陰影６が、受光部３の端部から中心方向に向けて進入すると、該陰影６の面積が一定となるので、受光部３が検出した受光量は一定の値を示す。
【００３９】
そうして、被検査物Ｓが移動しながら更に受光部３の逆の端部に被検査物Ｓの作る陰影６が移動すると、その移動に伴って被検査物Ｓが受光部３に作る陰影６の面積が減少していく。このため、該陰影６の面積の減少に比例して受光部３の受光量は増加していく。
このように、受光部３の形状が方形である場合、被検査物Ｓが受光部３に作る陰影６が、被検査物Ｓの移動する方向に当たる該受光部３の両端部にかからない限り、一定の検出信号を得ることができる。しかし実際には、厳密な平行光線を得ることは難しく、また、被検査物Ｓによる光の回折、散乱等の諸要因により、上述した図７（ａ）に示すような一定レベルの検出信号を得ることは難しい。つまり、被検出物Ｓの位置によらず上述した光線束内のどこを遮光しても被検出物Ｓの大きさに応じた一定の値が得られる訳ではない。このため、受光部３の検出信号のレベルは、図７（ｂ）に示すように投光部２および受光部３とで形成される光路の光軸の略中央部に、受光部３の検出信号の最小（極小）値が存在することになる。しかしながら、方形の受光部３が検出する信号レベルの変化は、円形の受光部３が検出する信号のレベルの変化に比べて極小値付近が緩やかな変化傾向を示している。このため、受光部３の端部付近より受光部３の中央部に被検査物Ｓを位置付ければ、略一定の検出信号を得ることができる。このため、高い精度を必要としない被検査物Ｓの大きさ判定装置に適用するとよい。
＜第２の実施形態＞
次に本発明の第２の実施形態に係る被検査物の大きさ判定装置について図８を参照しながら説明する。この第２の実施形態が上述した第１の実施形態と異なるところは、被検査物Ｓを移動させることに代えて、被検査物Ｓよりも大きな光線束幅の光を照射する投光部（レンズ２）と、この投光部と光学的に対峙するように設けられた受光部３との間に形成される光路の光軸を、固定した被検査物Ｓを横切るように移動させたとき、受光部３の受光量の最小値（極小値）から被検査物Ｓの大きさを求める点にある。
【００４０】
つまり、被検査物Ｓを固定する一方、投光部２および受光部３を同期して移動させて、投光部２および受光部３とで形成される光路の光軸を被検査物Ｓを横切らせることにより、相対的に被検査物Ｓを移動させたことと同じ効果を得るものである。
具体的には、投光部２は、この投光部２を保持する投光部保持腕１４が設けられたものとなっている。この投光部保持腕１４は、光源１を保持する光源保持機構１３と共にそれぞれをその上部に位置付けて固定する投光部基台１５に取り付けられている。また、投光部基台１５は、投光部移動レール１６に取り付けられて、特に図示しない投光部基台駆動機構により、該投光部移動レール１６上を自在に移動可能なようになっている。
【００４１】
一方、受光部３は、この受光部３を保持する受光部保持腕１７と、この受光部保持腕１７をその上部に位置付けて受光部３と共に固定する受光部基台１８とを備えている。この受光部基台１８は、受光部移動レール１９に取り付けられて、特に図示しない受光部基台駆動機構により、該受光部移動レール１９上を自在に移動可能なようになっている。
【００４２】
上述した投光部基台駆動機構および受光部基台駆動機構は、駆動制御部３０によりそれぞれ駆動が制御されて、それぞれ相互に同期して移動レール（１６，１９）上を移動するようになっている。つまり、投光部２および受光部３とで形成される光路の光軸を維持しつつ、相互に同期を取って移動レール（１６，１９）上を移動するようになっている。
【００４３】
また、投光部移動レール１６と受光部移動レール１９との間には、被検査物Ｓを位置付けて固定する固定治具４が設けられている。そうして、投光部基台１５の投光部２および受光部３とで形成された光路の光軸は、上述したように駆動制御部３０により駆動され、固定治具４に固定された被検査物Ｓを横切るように走査しながら移動する。このように投光部２および受光部３とで形成された光線束の光軸を被検査物Ｓを横切らせることにより、相対的に被検査物Ｓを移動させたことと同じ効果を得ることができる。
【００４４】
このように構成された本発明の第２の実施形態に係る被検査物の大きさ判定装置にあっては、被検査物Ｓの大きさ判定に先立ち被検査物Ｓを固定治具４に固定する。そして、光源１から放射された光線束は、投光部（レンズ）２を介して平行光線となり受光部３へ到達する。このとき投光部基台１５および受光部基台１８は、駆動制御部３０により駆動制御されて投光部移動レール１６上および受光部移動レール１９上を移動する。このようにして投光部基台１５および受光部基台１８が移動レール（１６，１９）上をそれぞれ同期しながら移動すると、投光部（レンズ）２と受光部３との間に形成される光線束（平行光線）は、固定治具４により固定されている被検査物Ｓの部位に到達する。すると、投光部２から受光部３に到達する光線束が被検査物Ｓにより遮られることになる。
【００４５】
このとき、平行光線の光路幅（光線束幅）に対して被検査物Ｓの大きさ（例えば軸形状の被検査物であればその径）が小さいものとすれば、投光部（レンズ）２から受光部３に到達する光線束を遮る光量が、被検査物Ｓの大きさ（径）に比例する。したがって、前述した第１の実施形態と同様に、この受光量の変化を測定して該受光量の最小値（極小値）を求めれば、被検査物Ｓの大きさを判定することができる。
【００４６】
尚、上述した投光部基台１５および受光部基台１８は、投光部移動レール１６上および受光部移動レール１９上を自在に移動できるように駆動制御されればよく、該基台（１５，１８）を該移動レール（１６，１９）の上部或いは該基台（１５，１８）を移動レール（１６，１９）が貫通する等して構成すればよい。また、図８に例示した実施形態によれば、上述した基台（１５，１８）の上方に投光部２および受光部３をそれぞれ形成するものであるが、もちろん、基台（１５，１８）の下部に投光部２および受光部３をそれぞれ取り付ける構成としても勿論かまわない。要は、投光部２および受光部３により形成される光路の光軸が、被検査物Ｓを横切るように構成すればよい。
＜第３の実施形態＞
次に本発明の第３の実施形態に係る被検査物の大きさ判定装置について図９を参照しながら説明する。この第３の実施形態は、被検査物Ｓよりも大きな光線束幅の光を照射する投光部（レンズ２）と、この投光部と光学的に対峙するように位置付けた受光部３とを、コの字形状をした把持具４０の内側の相対する面にそれぞれ取り付けた構造をとるものとなっている。
【００４７】
つまり第３の実施形態が上述した第１および第２の実施形態と異なるところは、投光部２と受光部３とを同一の筐体内部に収めたものであって、把持具４０を移動させることによって、投光部２および受光部３とで形成された光路の光軸を被検査物Ｓが相対的に横切るように構成したものである。
そして、被検査物Ｓを特に図示しない固定治具で固定した後、把持具４０を特に図示しない把持具駆動機構により移動させるものとなっている。詳しくは、把持具４０は、該把持具４０に取り付けられた被検査物Ｓよりも大きな光線束幅の光を照射する投光部（レンズ２）と、この投光部と光学的に対峙するように設けられた受光部３との間に形成される光路の光軸を、固定治具で固定した被検査物Ｓを横切るように移動させる。そうして得られた受光部３の受光量の最小値（極小値）から被検査物Ｓの大きさを求めるようになっている。
【００４８】
つまり、被検査物Ｓを固定する一方、把持具４０に取り付けられた投光部２を受光部３とで形成される光線束を被検査物Ｓにより遮らせるように把持具４０を把持具駆動機構により移動させることで、該光路中の被検査物Ｓを相対的に移動させたことと同じ効果を得るものである。
このように構成された本発明の第３の実施形態に係る被検査物の大きさ判定装置にあっても、前述した第１および第２の実施形態で説明したように、受光部３が受光した受光量の変化を測定して、該受光量の最小値（極小値）を求めることで、被検査物Ｓの大きさを判定することができる。
【００４９】
尚、上述した第３の実施形態は、把持具４０を把持具駆動機構により駆動制御することで、固定治具により固定した被検査物Ｓの大きさを判定する装置であるが、逆に把持具４０を固定しておき、前述した第１の実施形態で説明したように、被検査物Ｓを投光部２と受光部３とで形成される光路の光軸と直交する方向に移動させてもかまわない。この方法であっても、上述したように受光量の変化を測定して、該受光量の最小値（極小値）を求めることで、被検査物Ｓの大きさを判定することができる。
【００５０】
また、前述した第２の実施形態で説明したように駆動機構を備えた投光部２および受光部３とを光学的に対峙するように把持具４０の内側の相対する面にそれぞれ取り付けた一体構造としてもよい。この場合、好ましくは、把持具４０の内部に駆動制御部３０を同時に組み込むことが望ましい。このようにすることで、被検査物Ｓにより上述した投光部２と受光部３とで形成される光線束を遮らせるよう駆動する把持具駆動機構が不要になり、被検査物の大きさ判定装置を構成するうえでより好ましい。
＜第４の実施形態＞
次に本発明の第４の実施形態に係る被検査物の大きさ判定装置ついて図１０および図１１を参照しながら説明する。この第４の実施形態が上述した第１乃至第３の実施形態と異なるところは、被検査物Ｓの大きさを判定するにあたり被検査物Ｓ或いは投光部２および受光部３とで形成された光路の光軸のいずれについても、機械的な駆動源による走査を行わない点にある。
【００５１】
具体的には、この第４の実施形態に係る被検査物の大きさ判定装置は、面光源７の発光面側と、受光部３の受光面側とに、それぞれ液晶板（ＬＣＤ）３０を配設したものである。そして、この面光源７に配設したＬＣＤ３０ａは、面光源７から照射される光を遮光して、その一部を開口した開口部３１を設けて面光源の光を受光部３に照射する投光部２を構成するものとなっている。
【００５２】
一方、受光部３に配設したＬＣＤ３０ｂは、面光源から放射された光線束を受ける開口部３１ｂが設けられて受光部３を構成するものとなっている。この開口部３１ｂは、面光源７以外の外来光が受光部３に入射することを抑える役割を担うものである。そして被検査物Ｓよりも大きな光線束幅の光を照射する投光部２と、この投光部２と光学的に対峙するように位置付けた受光部３とを、コの字形状をした把持具４０の内側の相対する面にそれぞれ取り付けた構造をとるものとなっている。
【００５３】
なお、面光源７の発光面とＬＣＤ３０ａとの間には、開口部３１ａから放射される光線束が均一になるように拡散板３２が挟み込まれたものとなっている。
これらの開口部３１（３１ａ，３１ｂ）は、駆動走査回路３３から加えた駆動信号により該ＬＣＤ３０（３０ａ，３０ｂ）の一部を透光可能な状態にすることで生成されるものである。そして、この駆動走査回路３３によりＬＣＤ３０（３０ａ，３０ｂ）に生成された開口部３１は、その形状を維持したまま該ＬＣＤ３０を移動するよう走査される。
【００５４】
尚、この駆動走査回路３３により設けられる面光源７側のＬＣＤ３０ａの開口部３１ａと受光部３側のＬＣＤ３０ｂの開口部３１ｂとは、それぞれ略等しい円形の開口部をなしている。そして、それぞれの開口部３１ａと開口部３１ｂは、駆動走査回路３３により同期してそれぞれのＬＣＤ３０内を移動するよう構成されている。このように構成することで、面光源７から受光部３に向けて照射された光線束を移動させることが可能となると共に、受光部３に面光源７から照射された光を外来光の影響を抑えつつ効果的に受光部３が受光することができる。
【００５５】
このように構成された本発明の第４の実施形態に係る被検査物の大きさ判定装置にあっては、被検査物Ｓの大きさ判定に先立ち、検査対象物である被検査物Ｓを投光部２と受光部３と間に位置付けて、被検査物Ｓを保持治具（図示せず）によって所定位置に固定する。ちなみにＬＣＤ３０に設けられた開口部３１は、被検査物Ｓの大きさに対して充分大きな開口面積を持つものである。また、この開口部３１は、面光源から放射する光線束の一部を受光部３に照射する役割を担うものである。
【００５６】
そうして上述したように駆動走査回路３３によりＬＣＤ３０に設けられた開口部３１が移動することに伴って、該開口部３１から放射される光線束も移動する。このとき、面光源７側のＬＣＤ３０に形成された開口部３１から放射された光線束は、開口部３１の移動に伴い被検査物Ｓを横切ることになる。つまり、被検査物Ｓに対して、光源から放射される光線束の光軸と直交する方向に横切ることになる。すなわち、面光源７から放射される光線束を被検査物Ｓに対して、相対的に移動させることになる。このように、本発明に係る別の実施形態は、面光源７側のＬＣＤ３０ａおよび受光部３側のＬＣＤ３０ｂとにそれぞれ設けた開口部３１（３１ａ，３１ｂ）を移動させることによって、被検査物Ｓを光軸と直交する方向に相対的に移動させるものである。このようにすることで前述した第１乃至第３の実施形態と同様に、被検査物Ｓにより受光部３に到達する光線束が遮られ、受光部３に到達する光量が最小値（極小値）になったときの光量から被検査物Ｓの大きさを判定することが可能となる。
【００５７】
つまり、この第４の実施形態が特徴とするところは、面光源７側および受光部３側のＬＣＤ３０にそれぞれ開口部３１を設けて、光路を絞り込むと共に、この開口部３１をＬＣＤ３０内を移動させることで、固定した被検査物Ｓを横切るように光路を移動させる点にある。このようにすることで、前述した実施形態で必要であった走査手段１０の駆動機構１２を用いることなく被検査物Ｓの大きさを判定することが可能となる。更には、開口部３１を駆動走査回路３３によりＬＣＤ３０に形成しているので、開口部３１の大きさを被検査物Ｓの大きさや形状に合わせて相応しい形状をとることが可能となる。
【００５８】
かくして、このように構成された本発明の第４の実施形態に係る被検査物の大きさ判定装置によれば、面光源７および受光部３とにそれぞれＬＣＤ３０（３０ａ，３０ｂ）を設け、このＬＣＤ３０に設けた開口部（窓部）により、被検査物Ｓよりも大きな光線束幅の光を面光源から受光部へ照射すると共に、この開口部３１から放射される光線束を開口部３１を移動させることで、該光線束の光軸が被検査物Ｓを横切るように移動させるものとしている。そうして、被検査物Ｓが光路を横切る際に、この被検査物Ｓにより遮られる光の量を受光部３による受光量の変化として検出して、その最大変化量、即ち受光量の最小値（極小値）を求めている。そして、この受光量の最小値から被検査物Ｓの大きさを判定している。このため、被検査物の大きさを簡易な方法で、確実に判定することができる。
【００５９】
その他、本発明はその要旨を逸脱することなく種々変形して実施することができる。つまり上述した第１乃至第４の実施形態にあっては、光源の光により受光面は均一で一様な明るさになるよう照射されることを想定していたが、それに代えて、受光面の明るさが不均一な分布となる光源を用いてもよい。即ち、図８に示すように、被検出物Ｓの走査方向において、受光面の中央部が最も明るく照射され、中央部から離れるにつれて明るさが減じるような光源であってもよい。このような光度分布を有する光源で受光面を照射することによって、受光面全面を一様な明るさで照射した場合よりも、被検出物Ｓの走査時の受光量の変化が大きくなり、より確実に受光量の最小値（極小値）を検出することが可能となる。
【００６０】
また、受光面が均一な明るさで照射されているものとして、受光部３の受光面における受光感度が一様でない分布を有するようにしてもよい。即ち、図１２に示すように、被検出物Ｓの走査方向において、受光面の中央部が最も高感度であり、中央部から離れるにつれて感度が減じるようにしてもよい。このような感度の分布を持つ受光部３を用いることによって、受光部全面を一様な感度とした場合よりも、被検出物Ｓの走査時における受光部３の出力の変化が大きくなり、より確実に受光出力の最小値（極小値）を検出することが可能となる。
【００６１】
勿論この光源は、円形状［図１２（ａ）］であっても方形状［図１２（ｂ）］であっても、その中央部位の光度が辺部に対して高く、かつ、中央部位に対して両辺部が対照となる光度分布を有していればよい。
尚、本発明に係る被検査物の大きさ判定装置は、図１３（ａ）に示すように被検査物Ｓの長手方向が受光部３に到達する光路を全て遮って横切る必要はない。例えば、図１３（ｂ）に示すように、被検査物Ｓの長手方向の一部が、光路を横切る場合であっても、前述したように予め被検査物Ｓの大きさに対応する受光量（最小値）を記憶部２３に保持しておけば、被検査物Ｓの大きさを判定することができる。
【００６２】
つまり、本発明の大きさ判定装置は、投光部２が受光部３に対して照射した光の光路中を被検査物Ｓが横切ったとき、受光部３に到達する光量の最小値（極小値）に対応付けた被検査物Ｓの大きさを予め記憶部２３に記憶させておき、計測された受光量の最小値（極小値）と記憶部２３に記憶された該受光量に対応する被検査物Ｓの大きさを判定部２４が判定・比較することで被検査物Ｓの大きさを判定するものである。したがって、被検査物Ｓの形状によらず、例えば図１３（ｃ）に示すような部分的に被検査物Ｓの大きさが異なっていても勿論かまわない。
【００６３】
尚、本発明は、上述したように被検査物の大きさを判定する装置であり、被検査物Ｓを投光部２および受光部３とで形成される光路中を横切らせたとき、受光部３の受光量が最小（極小）値になることを利用したものである。即ち、受光部３の受光量が最小（極小）値になったとき、被検査物Ｓが投光部２および受光部３との光路の中心位置になるものである。この性質を利用して、本発明に係る被検査物の大きさ判定装置および判定方法を、例えば被検査物Ｓが所定の位置にあるかどうかを捉える位置決め検出装置として利用することも可能である。
【００６４】
或いは、受光部３が検出した受光量の最小値（極小値）に対応付けて予め記憶された被検査物Ｓの大きさから該被検査物Ｓの大きさを判定する以外にも、例えば被検査物Ｓの大きさと受光部３が検出した受光量の極小値との関係を導く近似曲線関数を求めて該被検査物Ｓの大きさを判定するよう構成してもよい。
つまり、被検査物Ｓの極小値と投光部２および受光部３とで形成される光路の光学径と被検査物Ｓとの関係は、図１４に示すように被検査物Ｓの大きさ（径）が大きくなるに従って徐々に減少する連続曲線の関係を有している。この関係を利用して、予め数種の標準試料を用いて、投光部２および受光部３とで形成される光路中を該標準試料を横切らせたとき、受光部３が受光する受光量の極小値の変化を予め記憶部２３に保持しておく。そうして、予め記憶部２３に保持された標準試料による受光量の極小値の変化曲線（例えば図１４）を用いて、演算部２２が近似曲線関数を求める。そして被検査物Ｓの大きさを測定して得られた受光部３の受光量の極小値を演算部２２が求めた近似曲線関数に代入して、被検査物Ｓの大きさを求めるように構成してもよい。
【００６５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係る被検査物の大きさ判定装置および判定方法によれば、被検出物の大きさを判定するに際して、被検査物を高精度に位置決めすることなく、該被検査物の大きさを容易に、しかも確実に判定することが可能となる等の実用上多大なる効果が奏せられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の被検査物の大きさ判定装置の概略構成を示す斜視図。
【図２】従来の被検査物の大きさ判定装置において、被検査物を光軸と直交する方向に大きさの異なる被検査物を移動させたときの受光レベルの変化を示すグラフ。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る被検査物の大きさ判定装置の概略構成を示す斜視図。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る被検査物の大きさ判定装置の大きさ判定方法を示すフローチャート。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る被検査物の大きさ判定装置において、異なる種類の光源を用いた被検査物の大きさ判定装置を示す図。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る被検査物の大きさ判定装置における異なる受光部に形成される陰影の動きを示す図。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る被検査物の大きさ判定装置において、方形状の受光部が受光した受光量のレベル変化を示すグラフ。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る被検査物の大きさ判定装置の概略構成を示す斜視図。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る被検査物の大きさ判定装置の概略構成を示す斜視図。
【図１０】本発明の第４の実施形態に係る被検査物の大きさ判定装置の要部構成を示す図。
【図１１】本発明の第４の実施形態に係る被検査物の大きさ判定装置の概略構成を示す斜視図。
【図１２】本発明に係る被検査物の大きさ判定装置における光源の変形例を示す図。
【図１３】本発明に係る被検査物の大きさ判定装置において、被検査物が受光部に作る陰影を示す図。
【図１４】投光部および受光部とで形成される光路の光学径と被検査物の大きさとの関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１      光源
２      投光部
３      受光部
１０      走査手段
１１      保持機構
１２      駆動機構
２０      大きさ判定装置
２１      入力部
２２      演算部
２３      記憶部
２４      判定部
【図１】
2004233089.tif 000003
【図２】
2004233089.tif 000004
【図３】
2004233089.tif 000005
【図４】
2004233089.tif 000006
【図５】
2004233089.tif 000007
【図６】
2004233089.tif 000008
【図７】
2004233089.tif 000009
【図８】
2004233089.tif 000010
【図９】
2004233089.tif 000011
【図１０】
2004233089.tif 000012
【図１１】
2004233089.tif 000013
【図１２】
2004233089.tif 000014
【図１３】
2004233089.tif 000015
【図１４】
2004233089.tif 000016