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JP2005241607A - Apparatus for measuring angle - Google Patents

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JP2005241607A
JP2005241607A JP2004055471A JP2004055471A JP2005241607A JP 2005241607 A JP2005241607 A JP 2005241607A JP 2004055471 A JP2004055471 A JP 2004055471A JP 2004055471 A JP2004055471 A JP 2004055471A JP 2005241607 A JP2005241607 A JP 2005241607A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
beam diameter
imaging
measured
correction coefficient
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2004055471A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mitsunori Kiyono
光徳 清野
Yasunori Nozaki
康則 野崎
Hiromasa Furuta
裕正 古田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Industrial Devices SUNX Co Ltd
Original Assignee
Sunx Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sunx Ltd filed Critical Sunx Ltd
Priority to JP2004055471A priority Critical patent/JP2005241607A/en
Publication of JP2005241607A publication Critical patent/JP2005241607A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To precisely measure the inclination of an object to be measured, having a non-flat plane in an angle measuring apparatus for measuring the inclination angle of the object to be measured. <P>SOLUTION: Light, emitted from a laser light source 10, is made to diverge by a divergent lens 20, and the beams at the center of optical fluxes of diverged beams are made to pass through the light-transmitting hole 30A of an apertured plate 30. Then, parallel beams transformed through a collimator lens 40 are irradiated to a lens L having an annular flat-surface section F. It is arranged so that the direction from a light-branching means is different from that of an imaging means, and also that a light-receiving means 100 for receiving the light with a beam diameter varied by a beam radius varying means and a display means 110. The display means 110 is formed to display the beam diameter information, corresponding to the beam diameter of the light varied by the beam radius varying means, based on the received light signals from light-receiving means 100. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、角度測定装置に関する。   The present invention relates to an angle measuring device.

従来、CDやDVD等のディスクや板ガラス或いは鏡面体等の被検査体における傾斜角度、平面性、面粗さ等を光学的に測定するための角度測定装置としてオートコリメータと呼ばれるものがある。例えば、特許文献1に示されるようなものでは、光源から出射された光をコリメータレンズで平行光にして被測定対象物の被測定面に投射し、被測定面からの反射光を再度コリメータレンズを通すことで、このコリメータレンズで集光され、その焦点位置付近に配置される撮像手段により、この撮像手段上に結像したスポット像を観察するように構成されている。
特許第2748175号公報 特開2001−324314公報
2. Description of the Related Art Conventionally, there is a so-called autocollimator as an angle measuring apparatus for optically measuring an inclination angle, flatness, surface roughness, etc. in a test object such as a disk such as a CD or DVD, a plate glass, or a mirror surface. For example, as shown in Patent Document 1, light emitted from a light source is converted into parallel light by a collimator lens and projected onto a surface to be measured of a measurement target, and reflected light from the surface to be measured is again reflected on the collimator lens. The spot image formed on the image pickup means is observed by the image pickup means condensed by the collimator lens and arranged near the focal position.
Japanese Patent No. 2748175 JP 2001-324314 A

一方、従来においては、被測定対象物の大きさに応じてこの被測定面に照射する平行光のビーム径を可変できる機能(いわゆる投光径アパーチャ機能)を持つものが提案されており、例えば、特許文献2に示すようなものがある。しかしながら上記アパーチャ機能を有する構成であっても、オートコリメータの光源に使用される可視波長の半導体レーザの発光量は、作業者からは視認できないような暗い光であるため、照射面上のスポットを見てビーム径を可変することは困難である。   On the other hand, in the past, there has been proposed one having a function (so-called projection diameter aperture function) capable of changing the beam diameter of parallel light irradiated onto the measurement surface according to the size of the measurement object. There is something as shown in Patent Document 2. However, even with the configuration having the aperture function described above, the light emission amount of the visible wavelength semiconductor laser used for the light source of the autocollimator is dark light that cannot be visually recognized by the operator. It is difficult to change the beam diameter.

仮に、半導体レーザの発光量を上げるなどして、照射面上のスポットを視認しやすいレベルにしたとしても、結局、作業者がそのスポットを見ながらビーム径を可変しなければならないため、感覚的な作業とならざるをえず、作業性、正確性に問題がある。特にオートコリメータでは、元々のビーム径自体が細いこともあり、作業者の視認レベルで径の違いがわからない場合が多々あるので正確にビーム径の設定・把握が行えなかった。   Even if the spot on the irradiated surface is made easily visible by increasing the light emission amount of the semiconductor laser, the operator must change the beam diameter while looking at the spot. The work is unavoidable, and there are problems with workability and accuracy. In particular, in the autocollimator, the original beam diameter itself may be thin, and there are many cases where the difference in diameter is not known at the worker's visual recognition level, so the beam diameter cannot be set or grasped accurately.

本発明は上記のような事情に基づいてなされたものであって、ユーザがビーム径を正確に把握できる構成を提供することを目的とする。   The present invention has been made based on the above circumstances, and an object thereof is to provide a configuration in which a user can accurately grasp a beam diameter.

上記の目的を達成するための手段として、請求項1の発明は、投光手段からの光を光分岐手段を介して透過及び反射のうちの一方により導くと共に、コリメータレンズを介して平行光に変換して、その平行光を被測定対象物に照射し、前記被測定対象物からの反射光を前記光分岐手段を介して透過及び反射のうちの他方により前記投光手段からの光とは別の向きに分岐させて撮像手段の撮像面に集光し、この撮像面における集光スポット位置に応じて出力される前記撮像手段からの撮像信号に基づいて前記被測定対象物の傾きを測定する演算手段を備える角度測定装置であって、
前記投光手段と、前記光分岐手段との間の投光経路において前記光分岐手段より手前側に配置され、かつ、前記コリメータレンズを介して出射される平行光のビーム径を可変するビーム径可変手段と、
前記光分岐手段からの方向が前記撮像手段とは別の方向となるように配置されると共に、そのビーム径可変手段によりビーム径が変更された後の光を直接的に受光する受光手段と、
表示手段とを備え、
前記光分岐手段は、前記投光手段からの光を透過及び反射のうちの前記他方により前記受光手段に導くように構成され、
前記表示手段は、前記受光手段からの受光信号に基づき、ビーム径可変手段によりビーム径が変更された後の光のビーム径に対応したビーム径情報を表示することを特徴とする。
As a means for achieving the above object, the invention of claim 1 is directed to directing light from the light projecting means by one of transmission and reflection through the light branching means and into parallel light through the collimator lens. The parallel light is converted to irradiate the object to be measured, and the reflected light from the object to be measured is transmitted from the light branching means through the light branching means to the light from the light projecting means. Branch in another direction and focus on the image pickup surface of the image pickup means, and measure the inclination of the object to be measured based on the image pickup signal from the image pickup means output according to the position of the light collection spot on the image pickup surface. An angle measuring device comprising a calculating means for performing
A beam diameter that is arranged on the front side of the light branching unit in the light projecting path between the light projecting unit and the light branching unit and that changes the beam diameter of the parallel light emitted through the collimator lens. Variable means;
A light receiving means that is arranged so that the direction from the light branching means is different from the imaging means, and that directly receives the light after the beam diameter is changed by the beam diameter varying means;
Display means,
The light branching unit is configured to guide the light from the light projecting unit to the light receiving unit by the other of transmission and reflection,
The display means displays beam diameter information corresponding to the beam diameter of the light after the beam diameter has been changed by the beam diameter varying means based on the light reception signal from the light receiving means.

請求項2の発明は、投光手段からの光を光分岐手段を介して透過及び反射のうちの一方により導くと共に、コリメータレンズを介して平行光に変換して、その平行光を被測定対象物に照射し、前記被測定対象物からの反射光を前記光分岐手段を介して透過及び反射のうちの他方により前記投光手段からの光とは別の向きに分岐させて撮像手段の撮像面に集光し、この撮像面における集光スポット位置に応じて出力される前記撮像手段からの撮像信号に基づいて前記被測定対象物の傾きを測定する演算手段を備える角度測定装置であって、
前記投光手段と、前記光分岐手段との間の投光経路において前記光分岐手段より手前側に配置され、かつ、前記コリメータレンズを介して出射される平行光のビーム径を可変するビーム径可変手段と、
前記ビーム径を設定するビーム径設定手段と、
前記ビーム径設定手段にて設定可能となるビーム径に応じた基準レベルを特定するためのレベル特定情報を記憶する記憶手段と、
前記受光手段からの受光信号と前記レベル特定情報とに基づいて、前記ビーム径設定手段により設定されるビーム径に応じた基準レベルを取得すると共に、この基準レベルと前記受光手段からの受光信号に応じたレベルとが一致するように、前記ビーム径可変手段に対しビーム径を可変させるように制御を行う制御手段とを備えたことを特徴とする。
According to the second aspect of the invention, the light from the light projecting means is guided by one of transmission and reflection through the light branching means, and converted into parallel light through the collimator lens, and the parallel light is measured. The imaging means irradiates an object and branches the reflected light from the object to be measured in the direction different from the light from the light projecting means by the other of transmission and reflection through the light branching means. An angle measuring device comprising a computing means for focusing on a surface and measuring an inclination of the object to be measured based on an imaging signal from the imaging means that is output according to a focused spot position on the imaging surface. ,
A beam diameter that is arranged on the front side of the light branching unit in the light projecting path between the light projecting unit and the light branching unit and that changes the beam diameter of the parallel light emitted through the collimator lens. Variable means;
Beam diameter setting means for setting the beam diameter;
Storage means for storing level specifying information for specifying a reference level corresponding to a beam diameter that can be set by the beam diameter setting means;
Based on the light reception signal from the light receiving means and the level specifying information, a reference level corresponding to the beam diameter set by the beam diameter setting means is acquired, and the reference level and the light reception signal from the light receiving means are obtained. Control means for controlling the beam diameter varying means so as to vary the beam diameter so that the corresponding levels coincide with each other is provided.

請求項3の発明は、請求項2に記載の角度測定装置において、前記受光手段は、一列状又は2次元状に配列される複数の素子からなり、
前記基準レベルは、基準ビーム径であり、
前記制御手段は、
前記受光手段からの受光信号と前記レベル特定情報とに基づいて、前記ビーム径設定手段により設定されるビーム径に応じた基準ビーム径を取得すると共に、この取得された基準ビーム径と、前記複数の撮像素子からの受光信号から算出されるビーム径とが一致するように、前記ビーム径可変手段によりビーム径を可変させることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the angle measurement device according to the second aspect, the light receiving means includes a plurality of elements arranged in a single row or in a two-dimensional shape,
The reference level is a reference beam diameter;
The control means includes
Based on the light reception signal from the light receiving means and the level specifying information, a reference beam diameter corresponding to the beam diameter set by the beam diameter setting means is acquired, and the acquired reference beam diameter and the plurality The beam diameter is varied by the beam diameter varying means so that the beam diameter calculated from the received light signal from the imaging element matches.

請求項4の発明は、請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の角度測定装置において、前記ビーム径設定手段にて設定可能となるビーム径に対応した補正係数をを特定するための補正係数情報を記憶する補正係数情報記憶手段を有し、
前記制御手段は、前記受光手段からの受光信号に基づいて前記ビーム径可変手段を可変させるとともに、前記設定手段により設定されるビーム径に対応する補正係数を、前記補正係数情報記憶手段に記憶される前記補正係数情報に基づいて取得し、
前記演算手段は、
前記撮像手段の撮像面における集光スポット位置に応じて出力される撮像信号から前記被測定対象物の傾きを演算する際に、この読み出された補正係数により補正演算して前記被測定対象物の傾きを測定することを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the angle measuring device according to any one of the first to third aspects, a correction for specifying a correction coefficient corresponding to a beam diameter that can be set by the beam diameter setting means. Correction coefficient information storage means for storing coefficient information;
The control means varies the beam diameter varying means based on a light reception signal from the light receiving means, and stores a correction coefficient corresponding to the beam diameter set by the setting means in the correction coefficient information storage means. Obtained based on the correction coefficient information
The computing means is
When calculating the inclination of the object to be measured from the imaging signal output according to the condensing spot position on the imaging surface of the imaging means, the object to be measured is corrected and calculated by the read correction coefficient. It is characterized by measuring the slope of the.

請求項5の発明は、請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の角度測定装置において、
前記投光手段は、直線偏光の光を出射するように構成され、
前記光分岐手段は、偏光ビームスプリッタからなり、
さらに、前記投光手段を光軸中心に回転可能に支持する投光回転手段と、
ビーム径を調整するビーム径調整モードと、測定を行う測定モードとに切換可能なモード切換手段と、
前記ビーム径調整モードに設定される場合に、前記投光手段から出射される直線偏光の偏光方向を、前記偏光ビームスプリッタを介して前記受光手段に導かれる第1偏光方向となるように、前記投光回転手段を制御し、前記測定モードに設定される場合に、前記偏光方向が、前記第1偏光方向とは異なる、前記偏光ビームスプリッタを介して前記撮像手段に導かれる第2偏光方向となるように制御を行う回転制御手段と、
を備えたことを特徴とする。
The invention according to claim 5 is the angle measuring device according to any one of claims 1 to 4,
The light projecting means is configured to emit linearly polarized light,
The light branching means comprises a polarizing beam splitter,
Further, a light projecting and rotating means for rotatably supporting the light projecting means about the optical axis,
Mode switching means capable of switching between a beam diameter adjustment mode for adjusting the beam diameter and a measurement mode for performing measurement;
When the beam diameter adjustment mode is set, the polarization direction of linearly polarized light emitted from the light projecting unit is set to the first polarization direction guided to the light receiving unit via the polarization beam splitter. When the projection rotation means is controlled and set to the measurement mode, the polarization direction is different from the first polarization direction, and the second polarization direction is guided to the imaging means via the polarization beam splitter. Rotation control means for controlling so that
It is provided with.

<請求項1の発明>
請求項1の構成によれば、作業者がビーム幅を正確に把握できることとなる。したがって、例えば調整作業時において作業者は表示されるビーム幅の情報を見て正確なビーム幅を絶えず把握しながら調整を行うことができることとなり、調整作業の作業性、利便性を高めることができる。
<Invention of Claim 1>
According to the configuration of claim 1, the operator can accurately grasp the beam width. Therefore, for example, during the adjustment work, the operator can perform adjustment while constantly grasping the accurate beam width by looking at the displayed beam width information, and the workability and convenience of the adjustment work can be improved. .

<請求項2の発明>
請求項2の構成によれば、自動的に所望のビーム幅に正確に設定することができ、利便性をより向上することができる。
<Invention of Claim 2>
According to the configuration of the second aspect, it is possible to automatically set the desired beam width accurately, and the convenience can be further improved.

<請求項3の発明>
請求項3の構成によれば、ビーム径を測定することで、受光量から間接的に求める場合に比べて、正確にビーム径を微調整することができる。
<Invention of Claim 3>
According to the configuration of the third aspect, by measuring the beam diameter, the beam diameter can be finely adjusted more accurately than in the case where it is obtained indirectly from the amount of received light.

<請求項4の発明>
請求項4の構成によれば、ビーム径に応じて受光スポットのプロファイルが変化するような場合であっても適切に処理することができる。
<Invention of Claim 4>
According to the configuration of the fourth aspect, even when the profile of the light receiving spot changes according to the beam diameter, it can be appropriately processed.

<請求項5の発明>
請求項5の構成によれば、測定モードと、ビーム径調整モードの各々において各モードに応じた適切な制御が可能となる。
<Invention of Claim 5>
According to the structure of Claim 5, appropriate control according to each mode is attained in each of the measurement mode and the beam diameter adjustment mode.

<実施形態1>
本発明に係る角度測定装置1の一実施形態について図1及び図2を参照して説明する。この角度測定装置は、レーザ光源10(レーザ光源10は特許請求の範囲でいう投光手段に相当する)、発散レンズ20、光通過孔30Aを有する開口板30(開口板は、ビーム径可変手段に相当するものであり、具体的にはピンホール板やスリット板などによって構成できる)、コリメータレンズ40、ビームスプリッタ50(ビームスプリッタ50は特許請求の範囲でいう光分岐手段に相当する)、収束レンズ60、2次元CCD70(二次元CCD70は特許請求の範囲でいう撮像手段に相当する)及びCPU80を備えている。
<Embodiment 1>
An embodiment of an angle measuring apparatus 1 according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. This angle measuring device includes a laser light source 10 (the laser light source 10 corresponds to a light projecting unit in the claims), a diverging lens 20, and an aperture plate 30 having a light passage hole 30A (the aperture plate is a beam diameter variable unit). (Specifically, it can be configured by a pinhole plate, a slit plate, etc.), a collimator lens 40, a beam splitter 50 (the beam splitter 50 corresponds to the light branching means in the claims), and convergence. A lens 60, a two-dimensional CCD 70 (the two-dimensional CCD 70 corresponds to the imaging means in the claims), and a CPU 80 are provided.

レーザ光源10から出射された光は発散レンズ20により発散光とされ、この発散光の一部が開口板30の光通過孔30Aを通過してコリメータレンズ40により平行光とされる。そして、この平行光はビームスプリッタ50で反射して装置外部に出射し、ワークW(ワークWが特許請求の範囲でいう被測定対象物に相当する)に照射される。ワークWからの反射光は装置内部に入射し、ビームスプリッタ50を介して収束レンズ60により集光されてCCD70の撮像面に受光スポットを形成する。CCD70は撮像面を構成する各画素の受光量に基づいたディジタル信号列からなる撮像信号をCPU80に出力している。尚、コリメータレンズ40からの平行光のビーム径がワークWのうち光が照射される面よりも大きくされるように、例えば開口板30とコリメータレンズ40との距離が調整されている。   The light emitted from the laser light source 10 is made divergent light by the diverging lens 20, and part of this divergent light passes through the light passage hole 30 </ b> A of the aperture plate 30 and is made parallel light by the collimator lens 40. Then, the parallel light is reflected by the beam splitter 50 and is emitted to the outside of the apparatus, and is irradiated onto the workpiece W (the workpiece W corresponds to an object to be measured in the claims). Reflected light from the work W enters the apparatus and is collected by the converging lens 60 via the beam splitter 50 to form a light receiving spot on the imaging surface of the CCD 70. The CCD 70 outputs to the CPU 80 an imaging signal composed of a digital signal sequence based on the amount of light received by each pixel constituting the imaging surface. For example, the distance between the aperture plate 30 and the collimator lens 40 is adjusted so that the beam diameter of the parallel light from the collimator lens 40 is larger than the surface of the workpiece W where the light is irradiated.

CPU80は、CCD70から受けた撮像信号に基づいてワークWの傾き角を検出する。具体的な検出方法としては、例えばワークWに傾きが無いとするときの撮像面における集光スポット位置を基準位置(撮像面の中央とするのが望ましい。)にして測定時の集光スポット位置と基準位置との距離から傾き角を検出する。ところで、受光スポットは複数画素に亘って構成されるのが一般的であるから、実際には受光スポットを構成する画素のうち1つの画素を代表して受光スポットの中心として決定し、上記の方法で傾き角を測定している。上記受光スポットの中心の決定方法としては、撮像面上における面積重心位置又は体積重心位置を求め、この重心位置に相当する画素を受光スポットの中心とする方法と、最大受光量とされる画素を受光スポットの中心として決定する方法とがあり、どちらの方法を用いても良い。なお、上記のように重心位置に相当する画素を受光スポットの中心とする方法、或いは、最大受光量とされる画素を受光スポットの中心として決定する方法に換えて、重心位置を幾何学的に算出してもよい。即ち、撮像面上における面積重心位置又は体積重心位置を求めその位置をそのまま受光スポットの中心として決定(即ち、重心位置に近似する画素の位置を受光スポットの中心として決定するのではなく、算出された面積重心位置又は体積重心位置の値をそのまま採用)してもよい。   The CPU 80 detects the tilt angle of the workpiece W based on the imaging signal received from the CCD 70. As a specific detection method, for example, the condensing spot position on the imaging surface when it is assumed that the workpiece W is not inclined is preferably set to the reference position (preferably the center of the imaging surface), and the condensing spot position at the time of measurement. The tilt angle is detected from the distance between the reference position and the reference position. By the way, since it is general that the light receiving spot is formed over a plurality of pixels, in practice, one of the pixels constituting the light receiving spot is representatively determined as the center of the light receiving spot, and the above method is used. The tilt angle is measured with. As the determination method of the center of the light receiving spot, the area centroid position or the volume centroid position on the imaging surface is obtained, and the pixel corresponding to this centroid position is set as the center of the light receiving spot, and the pixel having the maximum light receiving amount is There is a method of determining the center of the light receiving spot, and either method may be used. Instead of using the method in which the pixel corresponding to the barycentric position is the center of the light receiving spot as described above or the method of determining the pixel having the maximum light receiving amount as the center of the light receiving spot, the barycentric position is geometrically determined. It may be calculated. That is, the area centroid position or the volume centroid position on the imaging surface is obtained and the position is determined as it is as the center of the light receiving spot (that is, the pixel position that approximates the centroid position is not determined as the center of the light receiving spot, but is calculated. The area centroid position or volume centroid position value may be used as it is).

上記レーザ光源10、発散レンズ20、開口板30及びコリメータレンズ40は次のように配置されている。即ち、レーザ光源10から出射される光の光軸と、発散レンズ20の中心軸と、光通過孔30Aの中心軸と、コリメータレンズ40の中心軸とがが一致するように配置されているとともに、レーザ光源10は出射される光の光軸が、前記中心軸に一致するように配されている。   The laser light source 10, the diverging lens 20, the aperture plate 30, and the collimator lens 40 are arranged as follows. That is, the optical axis of the light emitted from the laser light source 10, the central axis of the diverging lens 20, the central axis of the light passage hole 30 </ b> A, and the central axis of the collimator lens 40 are arranged to coincide with each other. The laser light source 10 is arranged so that the optical axis of the emitted light coincides with the central axis.

本実施形態では、レーザ光源10(投光手段)と、ビームスプリッタ50(光分岐手段)との間の投光経路においてビームスプリッタ50より手前側(レーザ光源10側)に配置され、かつ、コリメータレンズ40を介して出射される平行光のビーム径を開口板30によって可変できるようになっている。即ち、孔径の異なる開口板30を交換することによって結果的に平行光のビーム径が変更されるようになっている。   In the present embodiment, the collimator is disposed on the front side (laser light source 10 side) of the beam splitter 50 in the light projecting path between the laser light source 10 (light projecting unit) and the beam splitter 50 (light branching unit). The beam diameter of the parallel light emitted through the lens 40 can be varied by the aperture plate 30. That is, the beam diameter of the parallel light is changed as a result by exchanging the aperture plates 30 having different hole diameters.

さらに本実施形態では、ビームスプリッタ50からの方向が撮像手段70とは別の方向となるように受光手段100が配置されると共に、その開口板30(ビーム径可変手段)によりビーム径が変更された後の光を受光するように構成されている。ビームスプリッタ50は、レーザ光源10からの光を透過により受光手段100に導くように構成され、受光手段100からの受光信号に基づき、開口板30(ビーム径可変手段)によりビーム径が変更された後の光のビーム径に対応したビーム径情報を表示手段110にて表示するように構成されている。ビーム径情報としてはビーム径の値を表示するようにしてもよく、ビーム径に対応したレベルを表示するようにしてもよい。   Further, in the present embodiment, the light receiving means 100 is arranged so that the direction from the beam splitter 50 is different from the image pickup means 70, and the beam diameter is changed by the aperture plate 30 (beam diameter varying means). It is configured to receive the light after. The beam splitter 50 is configured to guide the light from the laser light source 10 to the light receiving means 100 by transmission, and the beam diameter is changed by the aperture plate 30 (beam diameter varying means) based on the light receiving signal from the light receiving means 100. The display means 110 displays beam diameter information corresponding to the beam diameter of the subsequent light. As the beam diameter information, the value of the beam diameter may be displayed, or a level corresponding to the beam diameter may be displayed.

また、本実施形態においては、ビーム径設定手段を設け、制御によってビーム径を可変するようなこともできる。例えば、作業者からの入力に基づき複数の開口板30を自動的に変更させるような機構(例えば、CPU80に接続される図示しない入力手段からの入力に基づき、アクチュエータを駆動して複数の開口板30を自動的に変更するような機構(或いは同一の板に径の異なる複数の孔を設け、アクチュエータによる駆動によって当該板を変位させて使用する孔を変更するような機構)を構成した場合、入力手段がビーム径設定手段に相当する。また、図7(後述)のようにレンズを移動させてビーム径を設定する構成においては、レンズの移動量(あるいはそれに対応した情報)を入力するための入力手段(例えば、図7のCPU80に接続される入力手段)がビーム径設定手段に相当する。さらに、角度測定装置1は、ビーム径設定手段にて設定可能となるビーム径に対応した補正係数を特定するための補正係数情報を記憶する補正係数情報記憶手段(例えば、CPU80に接続される図示しないROM等)を有し、制御手段たるCPU80は、上記のようなビーム径設定手段により設定されるビーム径に対応する補正係数を、補正係数情報記憶手段に記憶される補正係数情報に基づいて取得し、演算手段たるCPU80は、撮像手段70の撮像面における集光スポット位置に応じて出力される撮像信号から被測定対象物の傾きを演算する際に、この読み出された補正係数により補正演算して被測定対象物の傾きを測定するように構成されている。   In the present embodiment, a beam diameter setting means may be provided and the beam diameter may be varied by control. For example, a mechanism that automatically changes a plurality of aperture plates 30 based on input from an operator (for example, a plurality of aperture plates driven by an actuator based on input from an input means (not shown) connected to the CPU 80). When a mechanism that automatically changes 30 (or a mechanism in which a plurality of holes having different diameters are provided in the same plate and the plate is displaced by driving the actuator to change the hole to be used) is configured, The input means corresponds to the beam diameter setting means, and in the configuration in which the lens diameter is set by moving the lens as shown in Fig. 7 (described later), the lens movement amount (or information corresponding thereto) is input. 7 is equivalent to the beam diameter setting means (for example, the input means connected to the CPU 80 of FIG. 7). The CPU 80, which is a control unit, has correction coefficient information storage means (for example, a ROM (not shown) connected to the CPU 80) for storing correction coefficient information for specifying the correction coefficient corresponding to the beam diameter that can be determined. The correction coefficient corresponding to the beam diameter set by the beam diameter setting means as described above is acquired based on the correction coefficient information stored in the correction coefficient information storage means, and the CPU 80 as the calculation means captures the image of the imaging means 70. When calculating the inclination of the object to be measured from the imaging signal output according to the position of the focused spot on the surface, the inclination of the object to be measured is measured by performing correction calculation using the read correction coefficient. It is configured.

例えば、図3に示すように、補正係数としてビーム径設定手段にて設定可能となる径の範囲に応じたスレッショルドレベルの情報を補正係数情報として用意しておき、撮像信号から傾きを演算する際に受光信号に応じた適切な閾値レベルを用いて演算を行うようにすることができる。また、図3(b)に示すように補正係数として径の範囲に応じた(即ち設定される径の範囲に対応した)検出領域のサイズを用意しておき、受光信号に応じた適切な検出領域のサイズを用いて演算を行うようにすることができる。なお、ここでは、径の範囲に応じたスレッショルドレベルや検出領域のサイズなどの補正係数情報をテーブルとして記憶する例を示しており、ビーム径に応じた補正係数情報を補正係数情報記憶手段(ROM等)にて取得する構成を例示しているが、補正係数情報は径に応じた補正係数を特定可能な情報であれば別の情報でもよい。例えば、ビーム径をパラメータとする、補正係数を算出する補正式(例えば、ビーム径に応じてスレッショルドレベルを算出する補正式、或いはビーム径に応じて検出領域のサイズを算出する補正式)を補正係数情報として記憶手段に記憶しておき、ビーム径に基づいて補正係数を算出するような構成であってもよい。   For example, as shown in FIG. 3, threshold level information corresponding to a range of diameters that can be set by the beam diameter setting means as the correction coefficient is prepared as correction coefficient information, and the tilt is calculated from the imaging signal. The calculation can be performed using an appropriate threshold level corresponding to the received light signal. Further, as shown in FIG. 3B, a detection area size corresponding to the diameter range (that is, corresponding to the set diameter range) is prepared as a correction coefficient, and appropriate detection according to the light reception signal is prepared. An operation can be performed using the size of the region. Here, an example is shown in which correction coefficient information such as a threshold level corresponding to the diameter range and the size of the detection area is stored as a table, and correction coefficient information corresponding to the beam diameter is stored as correction coefficient information storage means (ROM). Etc.), the correction coefficient information may be other information as long as it is information that can specify the correction coefficient corresponding to the diameter. For example, a correction formula for calculating a correction coefficient using a beam diameter as a parameter (for example, a correction formula for calculating a threshold level according to the beam diameter or a correction formula for calculating the size of the detection region according to the beam diameter) is corrected. A configuration may be used in which the correction coefficient is calculated based on the beam diameter by being stored in the storage unit as coefficient information.

本実施形態の構成は以上であり、以下その作用について説明する。
レーザ光源10から出射された光は上述したように平行光とされてワークWに照射され、その反射光がビームスプリッタ50及び集光レンズ60を介してCCD70の撮像面に照射されて、受光スポットを形成する。そして、CPU80はCCD70からの撮像信号に基づいてワークWの傾き角の測定を行なう。
The configuration of the present embodiment is as described above, and the operation thereof will be described below.
The light emitted from the laser light source 10 is converted into parallel light as described above and applied to the workpiece W, and the reflected light is applied to the imaging surface of the CCD 70 via the beam splitter 50 and the condenser lens 60 to receive the light receiving spot. Form. Then, the CPU 80 measures the tilt angle of the workpiece W based on the imaging signal from the CCD 70.

さて、ワークWに照射される平行光のうちA軸(光軸LCと直交する軸)上における光強度Iの分布(以下、光強度分布という)は図1の下部に示すように略均一とされている。これは、レーザ光源10からの光を発散レンズ20により発散させ、発散光のうち光軸部分の光(光束中心部分の光)を光通過孔30Aに通したことで実現されており、以下に平行光の光強度分布が均一とされるまでの過程を示す。   Now, the distribution of light intensity I (hereinafter referred to as light intensity distribution) on the A-axis (axis orthogonal to the optical axis LC) of the parallel light irradiated onto the workpiece W is substantially uniform as shown in the lower part of FIG. Has been. This is realized by diverging the light from the laser light source 10 by the diverging lens 20 and passing the light of the optical axis portion (light of the light flux center portion) of the divergent light through the light passage hole 30A. The process until the light intensity distribution of parallel light is made uniform is shown.

レーザ光源10から出射される光の強度分布は図2に示すように一般にガウシアンである。レーザ光源10からの光が発散レンズにより発散されたことで、光強度分布は光軸LCに対して直交方向に引き伸ばされて光強度Iのピーク領域が広がる(図1中(1)の部分、図2(A)参照)。この発散光のうち、光強度Iがピークとされている光(図中Aに示す領域)のみを光通過孔30Aに通しているから、これを通過した光の強度分布は略均一とされる(図1中(2)の部分、図2(B)参照)。従って、この発散光をコリメータレンズ40に通しても光強度Iの均一性は保たれたままで平行光とされる(図1中(3)の部分、図2(C)参照)。
尚、本実施形態では、開口板30によりレーザ光源10(投光素子)からの光のうち光軸部分の光(光束中心部分の光)を光通過孔30Aに通過させるとともにコリメータレンズ40へ入射させ、それ以外の光は開口板30で遮断してコリメータレンズへの入射を禁止している。これは、光軸部分の光(光束中心部分に光)以外の光がコリメータレンズ40に入射すると出射される平行光の光強度分布に偏りが生じるからであり、これを防止するために開口板30により光軸部分の光以外の光を遮断することが必要とされる。
The intensity distribution of light emitted from the laser light source 10 is generally Gaussian as shown in FIG. Since the light from the laser light source 10 is diverged by the diverging lens, the light intensity distribution is stretched in the direction orthogonal to the optical axis LC, and the peak region of the light intensity I is widened (part (1) in FIG. 1, (See FIG. 2A). Of the diverging light, only the light having the peak light intensity I (the region indicated by A in the drawing) is passed through the light passage hole 30A, so that the intensity distribution of the light that has passed through the light passage hole 30A is substantially uniform. (See part (2) in FIG. 1, FIG. 2 (B)). Therefore, even if this diverging light is passed through the collimator lens 40, the light intensity I is kept uniform and is made into parallel light (see part (3) in FIG. 1, FIG. 2C).
In the present embodiment, the aperture plate 30 causes the light from the laser light source 10 (light projecting element) to pass the light at the optical axis (light at the center of the light beam) through the light passage hole 30A and enter the collimator lens 40. The other light is blocked by the aperture plate 30 and prohibited from entering the collimator lens. This is because the light intensity distribution of the emitted parallel light is biased when light other than the light on the optical axis (light at the center of the light beam) enters the collimator lens 40, and an aperture plate is used to prevent this. It is necessary to block light other than light in the optical axis portion by 30.

ここで、ワークWを従来技術の説明で示した光ピックアップレンズLとした場合、装置から出射された平行光は環状平面部Fを有するレンズLの全体に照射され、環状平面部Fからの反射光によりCCD70の撮像面上に受光スポットが形成される。このとき、平行光の光軸LCとレンズLの中心軸とが一致しているか否かに関係無く環状平面部Fの各部には均等に光が照射される。従って、レンズLが水平状態であれば、撮像面の基準位置にある画素が受光スポットに決定されるから、傾き角が0°と判断される。また、レンズLが傾いている場合には、撮像面上の受光スポットが基準位置からずれるから、そのずれ量に基づいて傾き角が測定される。   Here, when the workpiece W is the optical pickup lens L shown in the description of the prior art, the parallel light emitted from the apparatus is irradiated on the entire lens L having the annular flat surface portion F and reflected from the annular flat surface portion F. A light receiving spot is formed on the imaging surface of the CCD 70 by the light. At this time, regardless of whether or not the optical axis LC of the parallel light and the central axis of the lens L coincide with each other, light is evenly applied to each portion of the annular flat surface portion F. Therefore, if the lens L is in a horizontal state, the pixel at the reference position on the imaging surface is determined as the light receiving spot, and therefore the inclination angle is determined to be 0 °. Further, when the lens L is tilted, the light receiving spot on the imaging surface is shifted from the reference position, so the tilt angle is measured based on the amount of shift.

なお、受光手段100によってビーム径の情報を得るためには、図1のように集光レンズを介さず、受光手段100に入射する光の幅情報或いは受光量情報によってビーム径を得るようにしてもよく、図4のように集光レンズ102を介して受光手段100に入射させるように構成し、受光量レベルに基づいてビーム径を得るようにしてもよい。   In order to obtain the beam diameter information by the light receiving means 100, the beam diameter is obtained from the width information or the received light quantity information of the light incident on the light receiving means 100 without using the condenser lens as shown in FIG. Alternatively, as shown in FIG. 4, it may be configured to enter the light receiving means 100 via the condenser lens 102, and the beam diameter may be obtained based on the received light amount level.

<実施形態2>
次に、図5及び図6を参照して実施形態2について説明する。
実施形態2では、投光手段たるレーザ光源10は、直線偏光の光を出射するように構成され、光分岐手段は、偏光ビームスプリッタ80にて構成されている。そして、レーザ光源10を光軸LCを中心に回転可能に支持する投光回転手段M(例えばステッピングモータ等)を備えている。本構成では、例えばユーザの入力に基づいて、ビーム径を調整するビーム径調整モードと、測定を行う測定モードとに切換可能に構成されている。本実施形態では、CPU80に接続される図示しない入力手段によってCPU80がモード切り替えを行うようになっており、CPU80がモード切換手段に相当する。
<Embodiment 2>
Next, Embodiment 2 will be described with reference to FIGS.
In the second embodiment, the laser light source 10 as the light projecting unit is configured to emit linearly polarized light, and the light branching unit is configured by the polarization beam splitter 80. And the light projection rotation means M (for example, stepping motor etc.) which supports the laser light source 10 rotatably around the optical axis LC is provided. This configuration is configured to be switchable between a beam diameter adjustment mode for adjusting the beam diameter and a measurement mode for performing measurement based on, for example, user input. In this embodiment, the CPU 80 performs mode switching by an input unit (not shown) connected to the CPU 80, and the CPU 80 corresponds to the mode switching unit.

そして、ビーム径調整モードに設定される場合に、レーザ光源10から出射される直線偏光の偏光方向を、偏光ビームスプリッタ80を介して受光手段100に導かれる第1偏光方向となるように(図6参照)、投光回転手段Mを制御し、測定モードに設定される場合に、偏光方向が、第1偏光方向とは異なる、偏光ビームスプリッタ80を介して撮像手段70に導かれる第2偏光方向となるように(図5参照)制御を行う。CPU80は特許請求の範囲でいう回転制御手段に相当する。偏光ビームスプリッタ80とワークWの間には1/4波長板82が設けられ、円偏光に変えられて例えば鏡面体のワークWに照射されるようになっている。   When the beam diameter adjustment mode is set, the polarization direction of the linearly polarized light emitted from the laser light source 10 becomes the first polarization direction guided to the light receiving means 100 via the polarization beam splitter 80 (see FIG. 6), when the projection rotation means M is controlled and set to the measurement mode, the second polarized light guided to the imaging means 70 via the polarization beam splitter 80 whose polarization direction is different from the first polarization direction. Control is performed so as to be in the direction (see FIG. 5). The CPU 80 corresponds to the rotation control means in the claims. A quarter-wave plate 82 is provided between the polarizing beam splitter 80 and the workpiece W, and is changed to circularly polarized light so as to irradiate, for example, the mirror-like workpiece W.

<実施形態3>
次に、図7を参照して実施形態3について説明する。
実施形態3では、レーザ光源10と、ビームスプリッタ50との間の投光経路においてビームスプリッタ50より手前側に配置され、かつ、コリメータレンズ(集光レンズ92)を介して出射される平行光のビーム径を可変するビーム径可変手段として集光レンズ91、92が設けられており、いずれか一方、若しくは双方が光軸方向に変位可能に構成されている。なお、変位するレンズがビーム径可変手段に相当しており、集光レンズ91が変位する場合にはこの集光レンズ91ビーム径可変手段に相当し、集光レンズ92が変位する場合にはこれがビーム径可変手段に相当する。双方のレンズ91,92が片にする場合には双方のレンズ91,92がビーム径可変手段に相当する。また、集光レンズ92は特許請求の範囲でいうコリメータレンズに相当する。
<Embodiment 3>
Next, Embodiment 3 will be described with reference to FIG.
In the third embodiment, parallel light emitted through a collimator lens (condensing lens 92) is disposed on the near side of the beam splitter 50 in the light projecting path between the laser light source 10 and the beam splitter 50. Condensing lenses 91 and 92 are provided as beam diameter changing means for changing the beam diameter, and either one or both of them can be displaced in the optical axis direction. The displacing lens corresponds to the beam diameter varying means. When the condenser lens 91 is displaced, it corresponds to the condenser lens 91 beam diameter varying means. When the condenser lens 92 is displaced, this is equivalent to this. This corresponds to a beam diameter varying means. When both lenses 91 and 92 are made into one piece, both lenses 91 and 92 are equivalent to a beam diameter variable means. The condensing lens 92 corresponds to a collimator lens in the claims.

そして、ビーム径設定手段(例えば図示しない入力手段)によってビーム径が設定可能になっている。ここではレンズの移動量(あるいはそれに対応した情報)を入力するための入力手段(例えば、図7のCPU80に接続される図示しない入力手段)がビーム径設定手段に相当する。このビーム径設定手段にて設定可能となるビーム径に応じた基準レベルを特定するためのレベル特定情報を記憶する記憶手段(CPU80に接続される図示しないROM等)が設けられている。   The beam diameter can be set by beam diameter setting means (for example, input means not shown). Here, input means (for example, input means (not shown) connected to the CPU 80 in FIG. 7) for inputting the lens movement amount (or information corresponding thereto) corresponds to the beam diameter setting means. Storage means (such as a ROM (not shown) connected to the CPU 80) for storing level specifying information for specifying a reference level corresponding to the beam diameter that can be set by the beam diameter setting means is provided.

本実施形態では、受光手段100からの受光信号とレベル特定情報と基づいて、ビーム径設定手段により設定されるビーム径に応じた基準レベルを取得すると共に、この基準レベルと受光手段100からの受光信号に応じたレベルとが一致するようにビーム径可変手段(レンズ91及び/又は92)に対しビーム径を可変させるように制御を行う。即ち、集光レンズ91、92のいずれか一方、又は双方の駆動制御を行う。   In the present embodiment, a reference level corresponding to the beam diameter set by the beam diameter setting unit is acquired based on the light reception signal from the light receiving unit 100 and the level specifying information, and the reference level and the light reception from the light receiving unit 100 are obtained. Control is performed to vary the beam diameter with respect to the beam diameter varying means (lenses 91 and / or 92) so that the level according to the signal matches. That is, drive control of one or both of the condenser lenses 91 and 92 is performed.

本実施形態では、受光手段100は、一列状又は2次元状に配列される複数の素子(例えば、一次元CCD、又は2次元CCD等)からなり、上記基準レベルとしては基準ビーム径が採用されている。具体的には、受光手段100からの受光信号とレベル特定情報とに基づいて、ビーム径設定手段により設定されるビーム径に応じた基準ビーム径を取得すると共に、この取得された基準ビーム径と、複数の撮像素子からの受光信号から算出されるビーム径とが一致するように、ビーム径可変手段によりビーム径を可変させることとなる。なお、図8では、ビーム径に対応して基準ビーム径(ビーム径可変の際の基準となるビーム径であり、基準レベルに相当する)を定める情報がレベル特定情報として、テーブルとして記憶される例を示している。なお、図8では、ビーム径に応じた基準ビーム径を記憶手段(ROM等)にて取得する構成を例示しているが、レベル特定情報は径に応じた基準レベルを特定可能な情報であれば別の情報でもよい。例えば、ビーム径をパラメータとする、基準レベルを算出する補正式(例えば、設定されるビーム径に応じて基準ビーム径を算出する補正式、或いは設定されるビーム径に応じて基準受光量を算出する補正式)を基準レベル情報として記憶手段に記憶しておき、ビーム径に基づいて基準レベルを算出するような構成であってもよい。
また、本実施形態においても、実施形態1と同様に図3に示すように、補正係数としてビーム径設定手段にて設定される径の範囲に応じたスレッショルドレベルの情報を補正係数情報として用意しておき、撮像信号から傾きを演算する際に受光信号に応じた適切な閾値レベルを用いて演算を行うようにすることができる。また、図3(b)に示すように補正係数として設定される径の範囲に応じた検出領域のサイズを用意しておき、受光信号に応じた適切な検出領域のサイズを用いて演算を行うようにすることができる。なお、ここでは、径の範囲に応じたスレッショルドレベルや検出領域のサイズなどの補正係数情報をテーブルとして記憶する例を示しており、ビーム径に応じた補正係数情報を補正係数情報記憶手段(ROM等)にて取得する構成を例示しているが、補正係数情報は径に応じた補正係数を特定可能な情報であれば別の情報でもよい。例えば、ビーム径をパラメータとする、補正係数を算出する補正式(例えば、ビーム径に応じてスレッショルドレベルを算出する補正式、或いはビーム径に応じて検出領域のサイズを算出する補正式)を補正係数情報として記憶手段に記憶しておき、ビーム径に基づいて補正係数を算出するような構成であってもよい。
In the present embodiment, the light receiving means 100 is composed of a plurality of elements (for example, a one-dimensional CCD or a two-dimensional CCD) arranged in a line or two-dimensionally, and a reference beam diameter is adopted as the reference level. ing. Specifically, based on the light reception signal from the light receiving means 100 and the level specifying information, a reference beam diameter corresponding to the beam diameter set by the beam diameter setting means is acquired, and the acquired reference beam diameter and The beam diameter is varied by the beam diameter varying means so that the beam diameters calculated from the light reception signals from the plurality of image sensors coincide with each other. In FIG. 8, information defining a reference beam diameter (a beam diameter serving as a reference when the beam diameter is changed and corresponding to a reference level) corresponding to the beam diameter is stored as level specifying information as a table. An example is shown. FIG. 8 illustrates a configuration in which the reference beam diameter corresponding to the beam diameter is acquired by a storage unit (ROM or the like). However, the level specifying information may be information that can specify the reference level corresponding to the diameter. Other information may be used. For example, a correction formula for calculating a reference level using a beam diameter as a parameter (for example, a correction formula for calculating a reference beam diameter according to a set beam diameter, or a reference received light amount according to a set beam diameter) The correction formula) may be stored in the storage means as reference level information, and the reference level may be calculated based on the beam diameter.
Also in this embodiment, as shown in FIG. 3, as in the first embodiment, threshold level information corresponding to the diameter range set by the beam diameter setting means is prepared as correction coefficient information. In addition, when calculating the inclination from the imaging signal, the calculation can be performed using an appropriate threshold level corresponding to the received light signal. Further, as shown in FIG. 3B, a detection area size corresponding to the diameter range set as the correction coefficient is prepared, and calculation is performed using an appropriate detection area size corresponding to the light reception signal. Can be. Here, an example is shown in which correction coefficient information such as a threshold level corresponding to the diameter range and the size of the detection area is stored as a table, and correction coefficient information corresponding to the beam diameter is stored as correction coefficient information storage means (ROM). Etc.), the correction coefficient information may be other information as long as it is information that can specify the correction coefficient corresponding to the diameter. For example, a correction formula for calculating a correction coefficient using a beam diameter as a parameter (for example, a correction formula for calculating a threshold level according to the beam diameter or a correction formula for calculating the size of the detection region according to the beam diameter) is corrected. A configuration may be used in which the correction coefficient is calculated based on the beam diameter by being stored in the storage unit as coefficient information.

<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
(1)上記実施形態では、光ピックアップ装置の光ピックアップレンズの傾き測定に適用した例を示したが、これ以外のものの傾きを測定するために使用することもできる。
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the embodiments described with reference to the above description and drawings. For example, the following embodiments are also included in the technical scope of the present invention, and further, within the scope not departing from the gist of the invention other than the following. Various modifications can be made.
(1) Although the example applied to the measurement of the tilt of the optical pickup lens of the optical pickup device has been described in the above embodiment, it can also be used to measure the tilt of other things.

(2)実施形態1では開口板によってビーム径を変更するようにしていたが、例えばアイリス絞り構造をなすビーム径変更手段を用いてもよい。   (2) In the first embodiment, the beam diameter is changed by the aperture plate. However, for example, beam diameter changing means having an iris diaphragm structure may be used.

(3)なお、実施形態1では、ビーム径可変手段たる開口板30がコリメータレンズ30よりも手前側(投光経路において投光素子側)に配置されていたが、図9のようにコリメータレンズ40を手前側に配置し、平行光とした後にビーム径を可変させるような構成であってもよい。
(4)なお、実施形態1では、投光経路においてレーザ光源10とビームスプリッタ50との間にコリメータレンズ40を配置したが、図10のようにビームスプリッタから反射された光を平行光とするようにコリメータレンズ40を配置してもよい。図10では、ビーム径可変手段により径が設定された後の光がビームスプリッタ50にて反射されてコリメータレンズ40に入射し、平行光とされた後にワークに入射されるようになっている。ワークから反射される光は同じくコリメータレンズ40に入射し、当該コリメータレンズ40によって集光されて撮像手段70に入射するようになっている。一方、ビーム径可変手段によって可変され、ビームスプリッタ50を透過する光は、集光レンズ104を介し、ビーム径可変手段にて可変されたビーム径に応じた幅の平行光にて受光手段10に入射される。なお、集光レンズ104と受光手段100の間にさらに集光レンズを設、集光した光を受光手段100に入射させるようにしてもよい。
(3) In the first embodiment, the aperture plate 30 serving as the beam diameter varying means is disposed on the front side of the collimator lens 30 (on the light projecting element side in the light projecting path). However, as shown in FIG. The configuration may be such that 40 is arranged on the near side and the beam diameter is changed after the parallel light is made.
(4) In the first embodiment, the collimator lens 40 is disposed between the laser light source 10 and the beam splitter 50 in the light projecting path. However, the light reflected from the beam splitter as shown in FIG. The collimator lens 40 may be arranged as described above. In FIG. 10, the light whose diameter has been set by the beam diameter varying means is reflected by the beam splitter 50 and is incident on the collimator lens 40. After being converted into parallel light, it is incident on the workpiece. The light reflected from the work is similarly incident on the collimator lens 40, collected by the collimator lens 40, and incident on the imaging means 70. On the other hand, the light that is varied by the beam diameter varying means and transmitted through the beam splitter 50 passes through the condenser lens 104 to the light receiving means 10 as parallel light having a width corresponding to the beam diameter varied by the beam diameter varying means. Incident. A condensing lens may be further provided between the condensing lens 104 and the light receiving unit 100 so that the condensed light is incident on the light receiving unit 100.

本発明の実施形態1に係る角度測定装置を概念的に例示する概念図The conceptual diagram which illustrates notionally the angle measuring device which concerns on Embodiment 1 of this invention. (A)開口板に照射された光の光強度分布を示した図 (B)光通過孔を通過した光の光強度分布を示した図 (C)コリメータレンズを透過した光の光強度分布を示した図(A) The figure which showed light intensity distribution of the light irradiated to the aperture plate (B) The figure which showed light intensity distribution of the light which passed the light passage hole (C) The light intensity distribution of the light which permeate | transmitted the collimator lens Illustration shown 補正記憶手段の構成を概念的に例示する説明図Explanatory drawing which illustrates notionally composition of amendment storage means 本発明の実施形態2に係る角度測定装置を概念的に例示する概念図The conceptual diagram which illustrates notionally the angle measuring device which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施形態3に係る角度測定装置を概念的に例示する概念図The conceptual diagram which illustrates conceptually the angle measuring device which concerns on Embodiment 3 of this invention. 偏光方向を変更したときの状態を示す図Diagram showing the state when the polarization direction is changed 本発明の実施形態4に係る角度測定装置を概念的に例示する概念図The conceptual diagram which illustrates notionally the angle measuring device which concerns on Embodiment 4 of this invention. 記憶手段の記憶構成を概念的に説明する説明図Explanatory drawing explaining the memory | storage structure of a memory | storage means notionally コリメータレンズにて平行光にしてからビーム径を可変させる例を示す図The figure which shows the example which changes a beam diameter, after making it parallel light with a collimator lens 図1、図4に対しコリメータレンズと光分岐手段の位置関係を異ならせた構成を例示する図The figure which illustrates the structure which varied the positional relationship of a collimator lens and an optical branching means with respect to FIG. 1, FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1…角度測定装置
10…レーザ光源(投光手段)
30…開口板(ビーム径可変手段)
40…コリメータレンズ
50…ビームスプリッタ(光分岐手段)
70…CCD(撮像手段)
80…CPU(演算手段、制御手段)
100…受光手段
110…表示手段
W…ワーク(被測定対象物)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Angle measuring device 10 ... Laser light source (light projection means)
30 ... aperture plate (beam diameter variable means)
40 ... Collimator lens 50 ... Beam splitter (light splitting means)
70: CCD (imaging means)
80 ... CPU (calculation means, control means)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Light receiving means 110 ... Display means W ... Workpiece (object to be measured)

Claims (5)

投光手段からの光を光分岐手段を介して透過及び反射のうちの一方により導くと共に、コリメータレンズを介して平行光に変換して、その平行光を被測定対象物に照射し、前記被測定対象物からの反射光を前記光分岐手段を介して透過及び反射のうちの他方により前記投光手段からの光とは別の向きに分岐させて撮像手段の撮像面に集光し、この撮像面における集光スポット位置に応じて出力される前記撮像手段からの撮像信号に基づいて前記被測定対象物の傾きを測定する演算手段を備える角度測定装置であって、
前記投光手段と、前記光分岐手段との間の投光経路において前記光分岐手段より手前側に配置され、かつ、前記コリメータレンズを介して出射される平行光のビーム径を可変するビーム径可変手段と、
前記光分岐手段からの方向が前記撮像手段とは別の方向となるように配置されると共に、そのビーム径可変手段によりビーム径が変更された後の光を直接的に受光する受光手段と、
表示手段とを備え、
前記光分岐手段は、前記投光手段からの光を透過及び反射のうちの前記他方により前記受光手段に導くように構成され、
前記表示手段は、前記受光手段からの受光信号に基づき、ビーム径可変手段によりビーム径が変更された後の光のビーム径に対応したビーム径情報を表示することを特徴とする角度測定装置。
The light from the light projecting means is guided by one of transmission and reflection through the light branching means, converted into parallel light through the collimator lens, and irradiated with the parallel light on the object to be measured. The reflected light from the object to be measured is branched in the direction different from the light from the light projecting means by the other of transmission and reflection through the light branching means, and condensed on the imaging surface of the imaging means. An angle measuring device comprising a calculating means for measuring an inclination of the object to be measured based on an imaging signal from the imaging means that is output according to a condensing spot position on an imaging surface,
A beam diameter that is arranged on the front side of the light branching unit in the light projecting path between the light projecting unit and the light branching unit and that changes the beam diameter of the parallel light emitted through the collimator lens. Variable means;
A light receiving means that is arranged so that the direction from the light branching means is different from the imaging means, and that directly receives the light after the beam diameter is changed by the beam diameter varying means;
Display means,
The light branching unit is configured to guide the light from the light projecting unit to the light receiving unit by the other of transmission and reflection,
The angle measuring apparatus according to claim 1, wherein the display means displays beam diameter information corresponding to the beam diameter of the light after the beam diameter is changed by the beam diameter varying means based on the light reception signal from the light receiving means.
投光手段からの光を光分岐手段を介して透過及び反射のうちの一方により導くと共に、コリメータレンズを介して平行光に変換して、その平行光を被測定対象物に照射し、前記被測定対象物からの反射光を前記光分岐手段を介して透過及び反射のうちの他方により前記投光手段からの光とは別の向きに分岐させて撮像手段の撮像面に集光し、この撮像面における集光スポット位置に応じて出力される前記撮像手段からの撮像信号に基づいて前記被測定対象物の傾きを測定する演算手段を備える角度測定装置であって、
前記投光手段と、前記光分岐手段との間の投光経路において前記光分岐手段より手前側に配置され、かつ、前記コリメータレンズを介して出射される平行光のビーム径を可変するビーム径可変手段と、
前記ビーム径を設定するビーム径設定手段と、
前記ビーム径設定手段にて設定可能となるビーム径に応じた基準レベルを特定するためのレベル特定情報を記憶する記憶手段と、
前記受光手段からの受光信号と前記レベル特定情報とに基づいて、前記ビーム径設定手段により設定されるビーム径に応じた基準レベルを前記記憶手段にて取得すると共に、この基準レベルと前記受光手段からの受光信号に応じたレベルとが一致するように、前記ビーム径可変手段に対しビーム径を可変させるように制御を行う制御手段とを備えたことを特徴とする角度測定装置。
The light from the light projecting means is guided by one of transmission and reflection through the light branching means, converted into parallel light through the collimator lens, and irradiated with the parallel light on the object to be measured. The reflected light from the object to be measured is branched in the direction different from the light from the light projecting means by the other of transmission and reflection through the light branching means, and condensed on the imaging surface of the imaging means. An angle measuring device comprising a calculating means for measuring an inclination of the object to be measured based on an imaging signal from the imaging means that is output according to a condensing spot position on an imaging surface,
A beam diameter that is arranged on the front side of the light branching unit in the light projecting path between the light projecting unit and the light branching unit and that changes the beam diameter of the parallel light emitted through the collimator lens. Variable means;
Beam diameter setting means for setting the beam diameter;
Storage means for storing level specifying information for specifying a reference level corresponding to a beam diameter that can be set by the beam diameter setting means;
Based on the light reception signal from the light receiving means and the level specifying information, a reference level corresponding to the beam diameter set by the beam diameter setting means is acquired by the storage means, and the reference level and the light receiving means are obtained. An angle measuring apparatus comprising: control means for controlling the beam diameter varying means so as to vary the beam diameter so that the level according to the received light signal from the same coincides.
前記受光手段は、一列状又は2次元状に配列される複数の素子からなり、
前記基準レベルは、基準ビーム径であり、
前記制御手段は、
前記受光手段からの受光信号と前記レベル特定情報とに基づいて、前記ビーム径設定手段により設定されるビーム径に応じた基準ビーム径を取得すると共に、この取得された基準ビーム径と、前記複数の撮像素子からの受光信号から算出されるビーム径とが一致するように、前記ビーム径可変手段によりビーム径を可変させることを特徴とする請求項2に記載の角度測定装置。
The light receiving means is composed of a plurality of elements arranged in a line or two dimensions,
The reference level is a reference beam diameter;
The control means includes
Based on the light reception signal from the light receiving means and the level specifying information, a reference beam diameter corresponding to the beam diameter set by the beam diameter setting means is acquired, and the acquired reference beam diameter and the plurality 3. The angle measuring device according to claim 2, wherein the beam diameter is varied by the beam diameter varying means so that the beam diameter calculated from the received light signal from the imaging element matches.
前記ビーム径設定手段にて設定可能となるビーム径に対応した補正係数を特定するための補正係数情報を記憶する補正係数情報記憶手段を有し、
前記制御手段は、前記受光手段からの受光信号に基づいて前記ビーム径可変手段を可変させるとともに、前記ビーム径設定手段により設定されるビーム径に対応する補正係数を、前記補正係数情報記憶手段に記憶される前記補正係数情報に基づいて取得し、
前記演算手段は、
前記撮像手段の撮像面における集光スポット位置に応じて出力される撮像信号から前記被測定対象物の傾きを演算する際に、この読み出された補正係数により補正演算して前記被測定対象物の傾きを測定することを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の角度測定装置。
Correction coefficient information storage means for storing correction coefficient information for specifying a correction coefficient corresponding to a beam diameter that can be set by the beam diameter setting means;
The control means varies the beam diameter varying means based on a light reception signal from the light receiving means, and a correction coefficient corresponding to the beam diameter set by the beam diameter setting means is stored in the correction coefficient information storage means. Obtained based on the stored correction coefficient information,
The computing means is
When calculating the inclination of the object to be measured from the imaging signal output according to the condensing spot position on the imaging surface of the imaging means, the object to be measured is corrected and calculated by the read correction coefficient. The angle measuring device according to claim 2, wherein the angle is measured.
前記投光手段は、直線偏光の光を出射するように構成され、
前記光分岐手段は、偏光ビームスプリッタからなり、
さらに、前記投光手段を光軸中心に回転可能に支持する投光回転手段と、
ビーム径を調整するビーム径調整モードと、測定を行う測定モードとに切換可能なモード切換手段と、
前記ビーム径調整モードに設定される場合に、前記投光手段から出射される直線偏光の偏光方向を、前記偏光ビームスプリッタを介して前記受光手段に導かれる第1偏光方向となるように、前記投光回転手段を制御し、前記測定モードに設定される場合に、前記偏光方向が、前記第1偏光方向とは異なる、前記偏光ビームスプリッタを介して前記撮像手段に導かれる第2偏光方向となるように制御を行う回転制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の角度測定装置。
The light projecting means is configured to emit linearly polarized light,
The light branching means comprises a polarizing beam splitter,
Further, a light projecting and rotating means for rotatably supporting the light projecting means about the optical axis,
Mode switching means capable of switching between a beam diameter adjustment mode for adjusting the beam diameter and a measurement mode for performing measurement;
When the beam diameter adjustment mode is set, the polarization direction of linearly polarized light emitted from the light projecting unit is set to the first polarization direction guided to the light receiving unit via the polarization beam splitter. When the projection rotation means is controlled and set to the measurement mode, the polarization direction is different from the first polarization direction, and the second polarization direction is guided to the imaging means via the polarization beam splitter. Rotation control means for controlling so that
The angle measuring device according to any one of claims 1 to 4, further comprising:
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Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007093293A (en) * 2005-09-27 2007-04-12 Pentax Corp Optical system for objective lens inclination adjustment
US9097516B2 (en) 2013-06-11 2015-08-04 Fuji Xerox Co., Ltd. Surface angle and surface angle distribution measurement device
CN106052547A (en) * 2016-08-07 2016-10-26 哈尔滨工业大学 Portable combined zeroing high-precision long-working-distance auto-collimation device and method
CN106052549A (en) * 2016-08-07 2016-10-26 哈尔滨工业大学 Combined zero-setting high-dynamic-precision long-working-distance auto-collimation device and method thereof
CN106052598A (en) * 2016-08-07 2016-10-26 哈尔滨工业大学 High-frequency-response long-working-distance auto-collimation device and method
CN106225727A (en) * 2016-08-07 2016-12-14 哈尔滨工业大学 Array zeroing laser big working distance autocollimation and method
CN106225728A (en) * 2016-08-07 2016-12-14 哈尔滨工业大学 The big working distance autocollimation of array zeroing high accuracy and method
CN106225731A (en) * 2016-08-07 2016-12-14 哈尔滨工业大学 Combination zeroing high-precision laser big working distance autocollimation and method
CN106225726A (en) * 2016-08-07 2016-12-14 哈尔滨工业大学 Array zeroing high-precision laser big working distance autocollimation and method
CN106247991A (en) * 2016-08-07 2016-12-21 哈尔滨工业大学 Portable combined zeroing laser big working distance autocollimation and method
CN106247992A (en) * 2016-08-07 2016-12-21 哈尔滨工业大学 A kind of high accuracy, wide scope and big working distance autocollimation and method
CN106247993A (en) * 2016-08-07 2016-12-21 哈尔滨工业大学 A kind of wide scope, big working distance autocollimation and method
CN106323198A (en) * 2016-08-07 2017-01-11 哈尔滨工业大学 High precision, wide range and large working distance laser auto-collimation device and method
CN106323199A (en) * 2016-08-07 2017-01-11 哈尔滨工业大学 Combination zeroing laser large working distance auto-collimation device and method
CN109387162A (en) * 2018-12-08 2019-02-26 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 A kind of plane parallelism measure batch method
CN119289902A (en) * 2024-12-12 2025-01-10 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 A filter wheel confocal measurement system based on lateral encoding and its measurement method

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007093293A (en) * 2005-09-27 2007-04-12 Pentax Corp Optical system for objective lens inclination adjustment
US9097516B2 (en) 2013-06-11 2015-08-04 Fuji Xerox Co., Ltd. Surface angle and surface angle distribution measurement device
CN106052547A (en) * 2016-08-07 2016-10-26 哈尔滨工业大学 Portable combined zeroing high-precision long-working-distance auto-collimation device and method
CN106052549A (en) * 2016-08-07 2016-10-26 哈尔滨工业大学 Combined zero-setting high-dynamic-precision long-working-distance auto-collimation device and method thereof
CN106052598A (en) * 2016-08-07 2016-10-26 哈尔滨工业大学 High-frequency-response long-working-distance auto-collimation device and method
CN106225727A (en) * 2016-08-07 2016-12-14 哈尔滨工业大学 Array zeroing laser big working distance autocollimation and method
CN106225728A (en) * 2016-08-07 2016-12-14 哈尔滨工业大学 The big working distance autocollimation of array zeroing high accuracy and method
CN106225731A (en) * 2016-08-07 2016-12-14 哈尔滨工业大学 Combination zeroing high-precision laser big working distance autocollimation and method
CN106225726A (en) * 2016-08-07 2016-12-14 哈尔滨工业大学 Array zeroing high-precision laser big working distance autocollimation and method
CN106247991A (en) * 2016-08-07 2016-12-21 哈尔滨工业大学 Portable combined zeroing laser big working distance autocollimation and method
CN106247992A (en) * 2016-08-07 2016-12-21 哈尔滨工业大学 A kind of high accuracy, wide scope and big working distance autocollimation and method
CN106247993A (en) * 2016-08-07 2016-12-21 哈尔滨工业大学 A kind of wide scope, big working distance autocollimation and method
CN106323198A (en) * 2016-08-07 2017-01-11 哈尔滨工业大学 High precision, wide range and large working distance laser auto-collimation device and method
CN106323199A (en) * 2016-08-07 2017-01-11 哈尔滨工业大学 Combination zeroing laser large working distance auto-collimation device and method
CN109387162A (en) * 2018-12-08 2019-02-26 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 A kind of plane parallelism measure batch method
CN119289902A (en) * 2024-12-12 2025-01-10 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 A filter wheel confocal measurement system based on lateral encoding and its measurement method

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