JP2018124167A - 傾斜測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】利便性に優れた傾斜測定装置を提供する。
【解決手段】傾斜測定装置（１）は、光源（１０）からの照射光を計測対象物（２）に照射し、計測面からの反射光を受光する光学系（センサヘッド３０）と、前記反射光を各波長成分に分離する少なくとも１つの分光器（４２）と、複数の受光素子が配置された検出器（４４）と、を含む受光部（４０）と、複数のコアを含む導光部（２０）と、前記計測面の面上の複数の位置に対する複数の照射光に対する反射光に基づいて、計測面の傾斜角度を算出する処理部（５０）と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は計測対象物の計測面における傾斜角度を算出する装置に関する。特に、照射光が計測面の面上に焦点を結ぶときに、当該計測面からの反射光が検出器上で焦点を結ぶ、共焦点光学系を用いて傾斜角度を算出する装置に関する。

非接触で計測対象物の変位を測定する計測装置が、従来技術として知られている。中でも、共焦点光学系を用いて変位を測定する計測装置について、さまざまな技術が開示されている。たとえば、特許文献１には、対物レンズと回折レンズを組み合わせることにより、光の波長による、計測対象物の変位を計測する精度の変動を抑える共焦点計測装置が開示されている。また、計測対象物の計測面について、面上の起伏を含む表面形状の計測を行う装置も従来技術として知られている。例えば、特許文献２には、複数の変位センサをＸ軸方向およびＹ軸方向にスライドし、レーザ測長器を用いて取得した、該複数の変位センサの測定結果に基づいて、計測対象物の表面形状を計測する、表面形状測定装置が開示されている。

特開２０１２−２０８１０２号公報（２０１２年１０月２５日公開） 特開２００５−１２１３７０号公報（２００５年５月１２日公開）

しかしながら、上述のような従来技術は、計測対象物の計測面が水平ではなく、傾斜がある場合は、当該傾斜によって正しい変位を測定することができないという問題があった。具体的には、特許文献１の発明においては、計測面の面上の複数の位置に対する反射光が当該傾斜の影響を受けるため、計測対象物の測定において、計測面の傾斜を考慮した適切な測定を行うことができないという問題があった。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る傾斜測定装置は、光源と、前記光源からの照射光に対して配置される、前記照射光を計測対象物に照射し、前記計測対象物の計測面からの反射光を受光する光学系と、前記光学系で受光された前記反射光を各波長成分に分離する少なくとも１つの分光器と、前記分光器による分光方向に対応させて複数の受光素子が配置された検出器と、を含む受光部と、前記光学系と前記受光部とを光学的に接続する、複数のコアを含む導光部と、前記計測面の面上の複数の位置のそれぞれに対して照射された複数の照射光に対する、当該複数の位置からの前記反射光に基づいて、前記照射光の光軸に対する前記計測面の傾斜角度を算出する処理部と、を備えている構成である。ここで、複数のコアを含む導光部は、１つのケーブル内に複数のコアを含む構成であってもよいし、それぞれコアを１つ以上含む複数のケーブルによって構成されていてもよい。

本発明の一態様に係る傾斜測定装置において、処理部は、前記複数の位置のそれぞれと当該複数の位置のそれぞれからの前記反射光に対する前記光学系の受光面との間の距離と、当該複数の位置のそれぞれに対する前記複数の照射光における前記複数のコアの相対距離とに基づいて、前記計測面の傾斜角度を算出する構成である。

本発明の一態様に係る傾斜測定装置において、処理部は、前記計測面の前記傾斜角度が、所定の閾値以上である場合は、前記傾斜角度が前記所定の閾値以上であることをユーザに通知する構成である。

本発明の一態様に係る傾斜測定装置において、処理部は、さらに、前記複数の受光素子における検出値が所定の下限値未満である場合は、前記傾斜角度が前記所定の閾値以上であることをユーザに通知する構成である。

本発明の一態様に係る傾斜測定装置において、前記導光部は、１つのケーブル内に複数のコアを含み、前記複数のコアの相対位置に基づいて前記傾斜角度を算出する構成である。

本発明の一態様に係る傾斜測定装置において、前記複数のコアは、複数の前記光源のそれぞれに対して光学的に接続されており、前記処理部は、前記複数の光源を１つずつ順次発光させることにより、当該複数の光源のそれぞれに対応する前記複数のコアを経由して、前記照射光を前記計測面の面上の前記複数の位置に対して照射する構成である。

本発明の一態様に係る傾斜測定装置は、前記光源からの照射光を前記導光部に含まれる複数のコアのそれぞれに選択的に与えることができる選択部をさらに備え、前記処理部は、前記選択部を用いて選択した前記コアを経由して、前記照射光を前記計測面の面上の前記複数の位置に対して照射する構成である。

本発明の一態様に係る傾斜測定装置は、複数の前記受光部を備えており、前記複数の受光部のそれぞれは、前記複数のコアのそれぞれと１対１で接続されており、前記処理部は、前記複数の受光部のそれぞれが有する複数の検出器のそれぞれにおける前記複数の受光素子の検出値に基づいて、前記複数の位置のそれぞれと、当該複数の位置のそれぞれからの前記反射光に対する前記光学系の受光面との間の距離を算出する構成である。

本発明の一態様に係る傾斜測定装置において、複数の受光素子は、前記検出器の検出面上に二次元配置されており、前記処理部は、前記複数の受光素子の検出値に基づいて、前記複数の位置のそれぞれと、当該複数の位置のそれぞれからの前記反射光に対する前記光学系の受光面との間の距離を算出する構成である。

本発明の一態様に係る傾斜測定装置は、複数の前記光学系を備えており、前記処理部は、前記複数の光学系にて受光した前記反射光に基づいて、前記光軸に対する前記計測面の傾斜角度を算出する構成である。

本発明の一態様に係る傾斜測定装置において、前記処理部は、前記計測面の面上の複数の位置で算出した前記光軸に対する前記計測面の傾斜角度に基づいて、当該傾斜角度のプロファイルを作成する構成である。

本発明の一態様に係る制御システムは、本発明の一態様に係る傾斜測定装置と、当該傾斜測定装置にて算出された傾斜角度を打ち消すように、当該傾斜測定装置と計測対象物との間の配置関係を制御する位置制御装置と、を備えている構成である。

本発明の一態様によれば、計測対象物の測定について、利便性に優れた傾斜測定装置を提供できるという効果を奏するという効果を奏する。

本発明の実施形態１に係る傾斜測定装置の一例を示す概要図である。 本発明の実施形態１に係る傾斜測定装置の装置構成の一例を示す模式図である。 本発明の実施形態１に係る傾斜測定装置を用いて計測面の傾斜角度を算出する一例を示す模式図である。 本発明の実施形態１に係る傾斜測定装置において、照射光が計測面の面上の複数の位置につくるスポットの個数および位置を示す模式図である。 本発明の実施形態１に係る傾斜測定装置において、複数のスポットから傾斜角度を定義する領域を選択する組み合わせを示す模式図である。 本発明の実施形態１に係る傾斜測定装置において、スポットが４つであるときに、計測結果から傾斜角度を算出する具体例を示す模式図である。 本発明の実施形態１に係る傾斜測定装置の装置構成の一例を示す模式図である。 本発明の実施形態１に係る傾斜測定装置の装置構成の一例を示す模式図である。 本発明の実施形態１に係る傾斜測定装置の装置構成の一例を示す模式図である。 本発明の実施形態１に係る傾斜測定装置の装置構成の一例を示す模式図である。 本発明の実施形態１に係る傾斜測定装置において、傾斜角度を算出する処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態１に係る傾斜測定装置において、算出した傾斜角度に基づいて傾斜表示ランプの点灯要否を決定する処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態２に係る制御システムの装置構成の一例を示す模式図である。 本発明の実施形態２に係る制御システムにおいて、作用点を計測面に対して鉛直となるように調整する制御の一例を示す模式図である。 本発明の実施形態２に係る制御システムにおいて、傾斜角度を算出する処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態２に係る制御システムにおいて、算出した傾斜角度に基づいて計測面に対して作用点を鉛直に配置させる処理の一例を示すフローチャートである。

〔実施形態１〕
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。

（傾斜測定装置の構成）
本実施形態に係る、傾斜測定装置１の構成について、図１および図２を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る傾斜測定装置１の一例を示す概要図である。図２は、本実施形態１に係る傾斜測定装置１の装置構成の一例を示す模式図である。

傾斜測定装置１は、光源１０、導光部２０、センサヘッド３０、受光部４０、処理部５０、および表示部６０を備えている。センサヘッド３０は、色収差ユニット３２および対物レンズ３４を含み、受光部４０は、分光器４２および検出器４４を含む。表示部６０は、表示セグメント６２および傾斜表示ランプ６４を備えている。

傾斜測定装置１は、計測対象物２の計測面の面上の複数の位置（以下、スポットと呼称する）に対して、光源１０にて発生させた複数の照射光を投光し、当該複数のスポットからの反射光に基づいて、照射光の光軸に対する計測面の傾斜角度θを算出することができる。なお、本実施形態において、傾斜測定装置１は、白色共焦点方式にて計測対象物とセンサヘッド３０との間の距離を計測することができる、光学計測装置である。すなわち、傾斜測定装置１は、計測対象物２の計測面の面上に照射光の焦点を合わせたときの検出値に基づいて、計測対象物とセンサヘッド３０との間の距離を計測することができる。

光源１０は、処理部５０の制御にしたがって点灯し、導光部２０に照射光を入射する。例えば、光源１０は白色ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）である。

導光部２０は、複数のコアを含むケーブルであり、例えば、１つのケーブル内に複数のコアを含む構成である。導光部２０は、光源１０にて発生した照射光について、内蔵する複数のコアを経由してセンサヘッド３０へ伝搬することができる。導光部２０は、センサヘッド３０にて受け付けた、計測対象物２の計測面における反射光について、内蔵する複数のコアを経由して受光部４０に伝搬することができる。すなわち、導光部２０は、光源１０およびセンサヘッド３０と光学的に接続されている。複数のコアを含めた、導光部２０の詳細な構成については後述する。

センサヘッド３０は、光源１０からの照射光について、対物レンズ３４によって集束した後、計測対象物２へ照射することができる。センサヘッド３０は、計測対象物２の計測面の面上で反射した反射光を受光し、導光部２０に伝搬することができる。すなわち、センサヘッド３０は、光源１０からの照射光に対して配置される、当該照射光を計測対象面に照射し、計測対象物２の計測面からの反射光を受光する光学系として動作する。より具体的には、センサヘッド３０は、導光部２０が備える複数のコアを経由した複数の照射光を計測対象物２に照射し、反射光を複数のコアを経由して受光部４０へ伝搬することができる。

色収差ユニット３２は、光源１０からの照射光について、当該照射光に軸上色収差を生じされるユニットである。照射光は、色収差ユニット３２を通過することによって、光軸上で色収差を生じる。これによって、対物レンズ３４から照射される照射光の焦点位置は、波長ごとに光軸上の異なる位置となる。

対物レンズ３４は、色収差ユニット３２を通過した照射光を集束し、計測対象物２に向けて照射する。対物レンズ３４は、計測対象物２の計測面の面上にて反射した反射光を受光する。本実施形態において、対物レンズ３４を経由して計測対象物２に照射される照射光は、色収差ユニット３２の作用によって軸上色収差を生じているため、当該照射光に含まれる複数の波長の光のうち、特定の波長を有する光のみが、計測面上に焦点を合わせることができる。

受光部４０は、センサヘッド３０に入射した反射光を受け付ける。受光部４０は、受け付けた反射光について、当該反射光を波長成分ごとに分離し、波長成分ごとの強度を検出することができる。受光部４０は、検出結果を処理部５０に送信することができる。

分光器４２は、導光部２０が備える複数のコアを経由した複数の反射光について、波長成分ごとに分離することができる。分光器４２は、分離後の反射光について、検出器４４へ伝搬する。例えば、分光器４２は回折格子であってもよい。また、分光器４２は、反射光を波長成分ごとに分離できるのであれば、回折格子以外の任意のデバイスを採用してもよい。

検出器４４は、分光器４２にて波長成分ごとに分離された反射光について、波長成分ごとの強度を検出する。また、検出器４４は、検出結果を処理部５０へ送信する。例えば、検出器４４は、複数の受光素子を備え、当該複数の受光素子における検出結果について、処理部５０へ送信する構成であってもよい。

処理部５０は、傾斜測定装置１の各部を統合して制御する。例えば、処理部５０は、光源１０の点灯および消灯を制御し、導光部２０が備える複数のコアを経由した反射光に基づいて、計測対象物２の傾斜角度を算出することができる。より具体的には、処理部５０は、計測面の面上の複数のスポットのそれぞれに対して照射された複数の照射光に対する、当該複数のスポットからの反射光に基づいて、照射光の光軸に対する計測面の傾斜角度を算出することができる。また、処理部５０は、表示部６０を用いてユーザに情報を通知することができる。複数のスポットからの反射光に基づいて計測面の傾斜角度を算出する方法については後述する。

表示部６０は、処理部５０の制御にしたがって、ユーザに情報を通知することができる。例えば、表示部６０は、表示セグメント６２および傾斜表示ランプ６４から構成されてもよい。

表示セグメント６２は、処理部５０にて算出した、計測対象物２の傾斜角度を数値として表示することができる。表示セグメント６２は、ユーザに情報を通知することができるのであれば、どのような構成であってもよい。例えば、表示セグメント６２は、計測結果をグラフや図で表示する構成であってもよい。

傾斜表示ランプ６４は、処理部５０にて算出した、計測対象物２の傾斜角度に応じて点灯することができる。例えば、傾斜表示ランプ６４は、計測対象物２の傾斜角度が所定の閾値以上である場合に点灯することによって、ユーザに当該傾斜角度が所定の閾値以上であることを通知する構成であってもよい。また、傾斜表示ランプ６４は、計測対象物２の傾斜角度に応じて点灯する構成であれば、どのような構成であってもよい。例えば、傾斜表示ランプ６４は、計測対象物２の傾斜角度の大きさに応じて異なる色で点灯する構成であってもよい。また、傾斜表示ランプ６４は、計測対象物２の傾斜角度以外の情報に基づいて点灯する構成であってもよい。例えば、計測対象物２の傾斜角度が所定の閾値であり、かつ、検出器４４にて検出した、スポットからの反射光の強度が所定の下限値未満である場合は、誤差の影響が相対的に大きいことをユーザに点灯によって通知する構成であってもよい。

（傾斜角度の算出方法について）
処理部５０にて実施する、複数のスポットからの反射光に基づいて計測面の傾斜角度θを算出する方法について、図３の（ａ）および（ｂ）を用いて以下に説明する。図３の（ａ）は、本実施形態に係る傾斜測定装置１を用いて計測面の傾斜角度θを算出する一例を示す模式図であり、図３の（ｂ）は、図３の（ａ）を横から見た透過図である。なお、図示の例において、スポットＡとスポットＢとの間は、説明を簡略化するために起伏のない滑らかな斜面とし、さらに、計測面の傾斜方向と、スポットＡおよびスポットＢの並ぶ方向は同一であるものとする。

まず、図３の（ａ）に示すように、センサヘッド３０から計測対象物２に対して２つの照射光が与えられ、計測面上の２つのスポット（スポットＡ、スポットＢ）において焦点をそれぞれ結ぶ状態を考える。すなわち、導光部２０が備える複数のコアのうち、２つのコアを経由した２つの照射光が、スポットＡおよびスポットＢに照射された場合を考える。このとき、計測対象物２の傾斜方向は、スポットＡおよびスポットＢの相対位置とは独立したものであってもよい。

次に、図３の（ｂ）を用いて、計測面の傾斜角度θの算出方法について説明する。

いま、スポットＡとセンサヘッド３０の受光面との間の距離、すなわちスポットＡと対物レンズ３４との間の距離をｄ_Ａとし、同様に、スポットＢと対物レンズ３４との間の距離をｄ_Ｂとする。ここで、色収差ユニット３２によって照射光の焦点位置は、波長ごとに光軸上の異なる位置となっているため、スポットＡおよびスポットＢのそれぞれにおいて、ｄ_Ａおよびｄ_Ｂは、特定の波長の光に対応する既知の値となる。

このとき、スポットＡとスポットＢとの間の距離Ｌを用いると、計測対象物２の計測面の傾斜角度θは、

を用いて算出することができる。ここで、距離Ｌは、２つの照射光のそれぞれを経由させた、導光部２０が備える２つのコアの相対距離に等しいため、既知の値である。すなわち、計測面の傾斜角度θは、複数のスポットのそれぞれと、当該複数のスポットのそれぞれからの反射光に対するセンサヘッド３０の受後面との間の距離ｄ_ｉと、当該複数のスポットのそれぞれに対する複数の照射光における、導光部２０が備える複数のコアの相対距離Ｌとに基づいて算出することができる。

図示の例において、計測面の傾斜方向と、スポットＡおよびスポットＢの並ぶ方向が同一である場合について説明した。しかし、実際は、計測面の傾斜方向と、スポットＡおよびスポットＢの並ぶ方向が互いに異なる場合が考えられる。このような場合は、計測面上に３つ以上のスポットを設定し、各スポット間の傾斜角度を算出することによって、計測面の傾斜方向を算出することができる。また、例えば、スポットＡを軸にして計測対象物２およびセンサヘッド３０のいずれかを９０°回転させ、回転後の位置におけるスポットＡとスポットＢとの間の傾斜角度を算出することによって、計測面の傾斜方向を算出してもよい。

（３つ以上のスポットの設定について）
導光部２０が備える複数のコアを経由する照射光によって、計測面上に３つ以上のスポットを設定する場合における、スポット間の相対距離について、図４の（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。図４の（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係る傾斜測定装置１において、照射光が計測面の面上の複数の位置につくるスポットの個数および位置を示す模式図であり、スポットをそれぞれ３つ、４つ、および７つ設定した場合を示す。

図４の（ａ）について、以下に説明する。図示の例において、ｘｙ平面上に、３つのスポット１〜３が設定されている。スポット１〜３は正三角形の頂点を構成するように設定されており、ｘｙ平面の原点ｏは、正三角形の中心に重なるように設定されている。また、スポット間の距離Ｌは、各スポットに対する照射光を照射する、導光部２０が備える３つのコア間の距離に相当する既知の値である。このとき、スポット１〜３のそれぞれにおける、ｘｙ平面上の座標をまとめたのが右側の表である。例えば、スポット１の座標は、

である。このようにして、スポット１〜３における各座標の値に基づいて、計測面の傾斜角度について、ｘ軸方向の傾斜角度ＳＬＯＰＥ_ｘと、ｙ軸方向の傾斜角度ＳＬＯＰＥ_ｙとをそれぞれ算出することができる。すなわち、

を用いて算出することができる。なお、Ｎはスポットの数であり、Ｎ＝３である。

図４の（ｂ）は、ｘｙ平面上に、４つのスポット１〜４を設定した場合を示す。スポット１〜４は正方形の頂点を構成するように設定されており、ｘｙ平面の原点ｏは、正方形の中心に重なるように設定されている。このときも、スポット１〜４における各座標の値を（３）〜（５）の式に適用することにより、ｘ軸方向の傾斜角度ＳＬＯＰＥ_ｘと、ｙ軸方向の傾斜角度ＳＬＯＰＥ_ｙとをそれぞれ算出することができる。

図４の（ｃ）は、ｘｙ平面上に、７つのスポット１〜７を設定した場合を示す。スポット１〜７は正六角形の頂点および中心を構成するように設定されており、ｘｙ平面の原点ｏは、正六角形の中心に位置するスポット１に重なるように設定されている。このときも、スポット１〜７における各座標の値を（３）〜（５）の式に適用することにより、ｘ軸方向の傾斜角度ＳＬＯＰＥ_ｘと、ｙ軸方向の傾斜角度ＳＬＯＰＥ_ｙとをそれぞれ算出することができる。

上記の方法によって、３つ以上のスポットの相対位置に基づいて、計測面の傾斜角度をｘ軸方向およびｙ軸方向のそれぞれに対して算出することができる。なお、スポットの数は、最低でも３つあればよいが、多ければ多いほど、計測面について、一度により詳細なプロファイルを取得することができる。また、複数のスポットのうち、一部のスポットのみを用いて傾斜角度を算出してもよい。

（傾斜角度を定義する領域の設定について）
図４の各図を用いて説明した、座標を用いた傾斜角度の算出方法について、図５を用いてより詳細に説明する。図５は、本実施形態に係る傾斜測定装置１において、複数のスポットから傾斜角度を定義する領域を選択する組み合わせを示す模式図である。

図４を用いて説明したように、ｘ軸方向の傾斜角度ＳＬＯＰＥ_ｘと、ｙ軸方向の傾斜角度ＳＬＯＰＥ_ｙは、少なくとも３つのスポットがあれば算出することができる。

まず、５０１のように７つのスポットが計測面上に設定されたものとする。７つのスポットは、図４の（ｃ）におけるスポット１〜７にそれぞれ対応する。このとき、スポット１〜７の各座標の値について、式（３）〜（５）を適用する組み合わせが複数存在する。

５０２は、式（３）〜（５）のそれぞれについて、スポット１〜７の各座標の値を一括で適用した場合を示す。このとき、スポット１を含む、スポット２〜７に囲まれた領域の傾斜角度は均一な値として算出される。

５０３は、スポット１を含む、スポット２〜７に囲まれた領域について、６つの三角形の組み合わせに分割した場合を示す。分割された６つの三角形のそれぞれについて式（３）〜（５）を適用することにより、傾斜角度は三角形ごとに算出される。これにより、例えば、スポット１〜３に囲まれた領域における計測面の傾斜と、スポット１、３、および４に囲まれた領域における計測面の傾斜が異なる場合は、それぞれ異なる傾斜角度として算出することができる。

したがって、複数のスポットから傾斜角度を定義する領域を適切に選択することにより、適切に傾斜角度を算出することができる。例えば、詳細なプロファイルを取得する必要がある場合のみ、傾斜角度を定義する領域を細かく設定し、詳細なプロファイルを取得する必要がない場合は、領域を広く設定し、傾斜角度の算出回数を抑制することによって処理速度を向上させてもよい。

（傾斜角度の算出例）
図６を用いて、計測面の傾斜角度の算出例を示す。図６は、本実施形態に係る傾斜測定装置１において、スポットが４つであるときに、計測結果から傾斜角度を算出する具体例を示す模式図である。なお、４つのスポットＳ_１〜Ｓ_４は、図４の（ｂ）と同様に、ｘｙ平面の原点ｏに中心が重なるように配置された正方形の頂点を構成するように配置されているものとする。

表において、「スポット間距離（μｍ）」は、Ｓ_１〜Ｓ_４の各スポットの間の距離Ｌを示し、「各スポットＳ_ｎに対する計測距離（μｍ）」は、Ｓ_１〜Ｓ_４の各スポットからセンサヘッド３０の受光面までの距離ｄ_１〜ｄ_４をそれぞれ示す。「ｘ傾斜角度（度）」は、計測面のｘ軸方向の傾斜角度を示し、「ｙ傾斜角度（度）」は、計測面のｙ軸方向の傾斜角度を示す。

例として、表の１行目のデータについて説明する。１行目のデータを式（５）に適用すると、

となる。そして、式（６）を式（３）および（４）に適用すると、ＳＬＯＰＥ_ｘ＝０（度）、およびＳＬＯＰＥ_ｙ＝９．７８（度）をそれぞれ算出することができる。

（傾斜測定装置の構成例）
図７〜１０を用いて、本実施形態に係る傾斜測定装置１の具体的な構成例について説明する。図７〜１０は、本実施形態に係る傾斜測定装置１の装置構成の一例を示す模式図である。

図７の構成例について、図１との差異を以下に説明する。図７において、光源１０は４つの光源１０ａ〜１０ｄによって構成され、処理部５０の制御によって、照射光を順次照射する。また、光源１０ａ〜１０ｄは、入力側ケーブル２１ａ〜２１ｄにそれぞれ光学的に接続されている。入力側ケーブル２１ａ〜２１ｄについては後述する。すなわち、光源１０ａ〜１０ｄから順次照射された照射光は、入力側ケーブル２１ａ〜２１ｄに入射する。

図７において、導光部２０は、入力側ケーブル２１、出力側ケーブル２２、２×１カプラ２３、およびヘッド側ケーブル２４から構成される、複数の伝搬構造を備えている。図示の例において、導光部２０は、４つの伝搬構造を備えている。導光部２０は、光源１０ａ〜１０ｄのそれぞれから入力側ケーブル２１ａ〜２１ｄに入射した照射光について、２×１カプラ２３ａ〜２３ｄおよびヘッド側ケーブル２４ａ〜２４ｄの内部を伝搬させ、センサヘッド３０から計測面上のスポットに照射する。さらに、導光部２０は、スポットからの反射光について、ヘッド側ケーブル２４ａ〜２４ｄ、２×１カプラ２３ａ〜２３ｄ、および出力側ケーブル２２ａ〜２２ｄの内部を伝搬させ、受光部４０に出力する。

入力側ケーブル２１は、両端が光源１０および２×１カプラ２３にそれぞれ光学的に接続された、照射光を伝搬するケーブルである。図示の例において、入力側ケーブル２１ａ〜２１ｄは、光源１０ａ〜１０ｄおよび２×１カプラ２３ａ〜２３ｄにそれぞれ光学的に接続されている。

出力側ケーブル２２は、両端が２×１カプラ２３および受光部４０にそれぞれ光学的に接続された、反射光を伝搬するケーブルである。図示の例において、出力側ケーブル２２ａ〜２２ｄは、２×１カプラ２３ａ〜２３ｄおよび受光部４０にそれぞれ光学的に接続されている。

２×１カプラ２３は、入力側ケーブル２１、出力側ケーブル２２、およびヘッド側ケーブル２４と光学的に接続された、合波／分波構造を持つカプラである。図示の例において、２×１カプラ２３は、Ｙ分岐カプラに相当する２×１スターカプラ（２入力１出力／１入力２出力）である。図示の例において、２×１カプラ２３ａ〜２３ｄは、入力側ケーブル２１ａ〜２１ｄから入射した照射光をヘッド側ケーブル２４ａ〜２４ｄに伝搬するとともに、ヘッド側ケーブル２４ａ〜２４ｄから入射した反射光を出力側ケーブル２２ａ〜２２ｄへ伝搬する。

ヘッド側ケーブル２４は、２×１カプラ２３から入射した光を伝搬し、センサヘッド３０を介して計測面上のスポットへ照射するとともに、スポットにおける反射光が入射すると、当該反射光を伝搬し、２×１カプラ２３へ出力する。図示の例において、ヘッド側ケーブル２４ａ〜２４ｄは、２×１カプラ２３ａ〜２３ｄから入射した照射光を伝搬するとともに、反射光を２×１カプラ２３ａ〜２３ｄへ伝搬する。

なお、入力側ケーブル２１、出力側ケーブル２２、ヘッド側ケーブル２４は、光を伝搬することが可能な構成であれば、どのようなものであってもよい。図示の例において、入力側ケーブル２１ａ〜２１ｄ、出力側ケーブル２２ａ〜２２ｄ、ヘッド側ケーブル２４ａ〜２４ｄは、単一のコアを中央に有する光ファイバである。すなわち、複数の光源１０ａ〜１０ｄのそれぞれに対してコアが１対１で光学的に接続されてもよい。

受光部４０は、基本的な構成は図１と同様であるが、一例として、検出器４４がラインＣＭＯＳによって構成されている。ラインＣＭＯＳは、分光器４２による分光方向に対応させて複数の受光素子が一次元配置されたラインセンサ（一次元センサ）である。すなわち、出力側ケーブル２２ａ〜２２ｄのそれぞれから分光器４２に入射した反射光は、波長成分に分離され、波長ごとに、ラインＣＭＯＳ上の異なる位置にピークを出力する。

図７の例では、光源１０ａ〜１０ｄが順次発光する構成であるため、入力側ケーブル２１ａ〜２１ｄ、２×１カプラ２３ａ〜２３ｄ、およびヘッド側ケーブル２４ａ〜２４ｄを伝搬した照射光は、発光中である光源に対応する特定のスポットのみについて焦点を結ぶことになる。そして、特定のスポットからの反射光のみを検出することができる。これにより、光源１０ａ〜１０ｄを同時に発光させた場合と比較して、反射光同士の干渉による計測結果の誤差の影響を抑制することができる。

図８の構成例について、図７との差異を説明する。図８は、基本的な構成は図７と同一であるが、１つの光源１０のみを備えており、さらに、マルチプレクサ１２を備えている。また、入力側ケーブル２１ａ〜２１ｄは、光源１０ではなくマルチプレクサ１２と光学的に接続されている点が異なる。

マルチプレクサ１２は、処理部５０の制御にしたがって、光源１０からの照射光を、当該マルチプレクサ１２と光学的に接続された入力側ケーブル２１ａ〜２１ｄのコアのいずれかに選択的に与えることができる選択部としての機能を有する。なお、マルチプレクサ１２は、照射光を与えるコアを選択できる光学デバイスであれば、どのようなものを用いてもよい。

図８の例では、マルチプレクサ１２が入力側ケーブル２１ａ〜２１ｄのいずれかに照射光を選択的に与えることができるため、図７の構成例と同様に、反射光同士の干渉による計測結果の誤差の影響を抑制することができる。

図９の構成例について、図８との差異を説明する。図９は、基本的な構成は図８と同一であるが、マルチプレクサ１２が存在しない点と、複数の受光部４０ａ〜４０ｄを備える点が異なる。

光源１０は常時発光しており、照射光を入力側ケーブル２１ａ〜２１ｄのそれぞれへ入射する。

受光部４０ａ〜４０ｄは、基本的な構成は図８の受光部４０と同一であるが、１つの受光部は、１つの出力側ケーブル２２のみと光学的に接続されている点が異なる。すなわち、複数の受光部４０ａ〜４０ｄのそれぞれは、出力側ケーブル２２ａ〜２２ｄが備える複数のコアのそれぞれと１対１で接続されている。なお、複数の受光部４０ａ〜４０ｄのそれぞれは、分光器４２ａ〜４２ｄおよび検出器４４ａ〜４４ｄをそれぞれ備えている。そのため、傾斜測定装置１は、複数のスポットのそれぞれからの反射光に対するセンサヘッド３０との間の距離について、複数の受光部４０ａ〜４０ｄのそれぞれが有する複数の検出器４４ａ〜４４ｄのそれぞれにおける検出値に基づいて算出することができる。

図９の例では、１つの光源１０から４つの入力側ケーブル２１ａ〜２１ｄへ同時に照射光が入射するため、計測面上の４つのスポットに対して同時に光が照射される。各スポットにおける反射光は、出力側ケーブル２２ａ〜２２ｄのそれぞれを伝搬して受光部４０ａ〜４０ｄのそれぞれにて受光される。これにより、ヘッド側ケーブル２４ａ〜２４ｄのそれぞれに入射した反射光同士が検出器４４ａ〜４４ｄにおける検出時に干渉することがない。したがって、図７および図８の構成例と同様に、反射光同士の干渉による計測結果の誤差の影響を抑制することができる。

図１０の構成例について、図９との差異を説明する。図１０は、基本的な構成は図９と同一であるが、受光部４０の一部構成が異なる。図１０の構成例では、受光部４０が備える検出器４４は、２次元ＣＭＯＳとして構成されている。ここで、２次元ＣＭＯＳは、複数の受光素子が検出面上に二次元配置されている点が、図９において検出器４４として設定されたラインＣＭＯＳと異なる。このとき、複数のスポットのそれぞれと、各スポットからセンサヘッドの受光面との間の距離ｄ_ｉは、二次元配置された複数の受光素子に対する検出値に基づいて算出することができる。

図１０の例では、１つの光源１０から導光部２０およびセンサヘッド３０を経由し、計測面上の４つのスポットに対して同時に光が照射される。各スポットにおける反射光は、出力側ケーブル２２ａ〜２２ｄのそれぞれを伝搬して受光部４０にて受光される。そして、受光部４０にて受光された、４つのスポットに対応する４つの反射光は、分光器４２によって波長成分にそれぞれ分離され、波長ごとに、２次元ＣＭＯＳ上の異なる位置にピークを出力する。このとき、各反射光によるピークは、出力側ケーブル２２ａ〜２２ｄの相対位置に基づいて、検出面上の異なる位置に現れるため、図７〜図９の構成例と同様に、反射光同士の干渉による計測結果の誤差の影響を抑制することができる。

（傾斜角度算出処理の流れ）
本実施形態に係る傾斜測定装置１が実行する、計測対象物２の計測面の傾斜角度を算出する処理について、図１１を用いて説明する。図１１は、本実施形態に係る傾斜測定装置１において、傾斜角度を算出する処理の一例を示すフローチャートである。ここで、以下の説明において、傾斜測定装置１は、図７の構成例を用いるものとし、計測面上の４つのスポットを用いて傾斜角度を算出するものとする。

まず、処理部５０は、１番目のスポットへ照射光の照射を開始する（Ｓ１）。次に、処理部５０は、受光部４０にて受光した、１番目のスポットからの反射光について、当該反射光の波長ごとのピークの検出結果から、センサヘッド３０の受光面と、計測面上の１番目のスポットとの間の距離ｄ_１を取得する（Ｓ２）。

Ｓ２の後、処理部５０は、４つ全てのスポットにおける距離ｄ_１〜ｄ_４の取得が完了したか否かを判定する（Ｓ３）。取得が完了していないと判定した場合（Ｓ３でＮＯ）、処理部５０は、現在照射中であるスポットに対する照射を停止し、次のスポットに対する光の照射を開始する（Ｓ４）。例えば、現在１番目のスポットに対して光を照射中であれば、２番目のスポットに対する照射を開始する。一方、全スポットでの距離の取得が完了したと判定した場合（Ｓ３でＹＥＳ）、処理部５０は、式（３）〜（５）を用いてｘ軸方向の傾斜角度を算出し（Ｓ５）、さらにｙ軸方向の傾斜角度を算出する（Ｓ６）。

Ｓ２〜Ｓ４の一連の処理を繰り返すことにより、傾斜測定装置１は、４つのスポット全てに対して距離ｄ_１〜ｄ_４を取得し、さらに、計測面のｘ軸方向の傾斜角度およびｙ軸方向の傾斜角度をそれぞれ算出することができる。

なお、上記の説明は、図７の構成例に基づいて行ったが、これに限定されることはない。例えば、図８〜図１０の構成例についても同様のフローチャートを実行することができる。

（傾斜表示ランプ点灯要否判定処理の流れ）
本実施形態に係る傾斜測定装置１が実行する、算出した傾斜角度に基づいて傾斜表示ランプ６４の点灯要否を判定する処理について、図１２を用いて説明する。図１２は、本実施形態に係る傾斜測定装置１において、算出した傾斜角度に基づいて傾斜表示ランプ６４の点灯要否を決定する処理の一例を示すフローチャートである。ここで、傾斜角度は、図１１のフローチャートによって算出済みであるものとする。

まず、処理部５０は、図１１のＳ５にて算出した、ｘ軸方向の傾斜角度が所定の閾値未満であるか否かを判定する（Ｓ１１）。所定の閾値未満であると判定した場合（Ｓ１１でＹＥＳ）、処理部５０は、図１１のＳ６にて算出した、ｙ軸方向の傾斜角度が所定の閾値未満であるか否かを判定する（Ｓ１２）。所定の閾値未満であると判定した場合（Ｓ１２でＹＥＳ）、処理部５０は、傾斜表示ランプ６４を消灯する（Ｓ１３）。一方、Ｓ１１にて所定の閾値以上であると判定した場合（Ｓ１１でＮＯ）、またはＳ１２にて所定の閾値以上であると判定した場合（Ｓ１２でＮＯ）、処理部５０は、傾斜表示ランプ６４を点灯させる（Ｓ１４）。そして、一連の処理を終了する。

以上の処理によって、傾斜測定装置１は、ｘ軸方向の傾斜角度およびｙ軸方向の傾斜角度の少なくともいずれかが所定の閾値以上であるときは、傾斜表示ランプ６４を点灯させ、ユーザに通知することができる。

上記の構成によって、本実施形態に係る傾斜測定装置１は、計測対象物２の計測面の面上の複数のスポットのそれぞれに対して照射された複数の照射光に対する、当該複数のスポットからの反射光に基づいて、照射光の光軸に対する計測面の傾斜角度を算出することができる。これにより、傾斜測定装置１は、計測対象物２の測定において、計測面の傾斜を考慮した適切な測定を行うことが可能となる。したがって、計測対象物の測定について、利便性に優れた傾斜測定装置を提供できるという効果を奏する。

〔実施形態２〕
本発明の実施形態２について、図１３〜図１６を用いて以下に説明する。

（制御システムの構成）
本実施形態に係る制御システム３００の構成について、図１３を用いて説明する。図１３は、本実施形態に係る制御システム３００の装置構成の一例を示す模式図である。

制御システム３００は、計測対象物２の計測面上の傾斜角度を算出し、当該制御システム３００の作用点が当該計測面に対して常に垂直となるように傾斜角度を補正することができる。図示の例において、制御システム３００は、傾斜測定装置１ａ〜１ｃ、および位置制御装置２００を備えている。また、位置制御装置２００は、筐体１００、アクチュエータ１１０、サーボモータ１２０ａおよび１２０ｂ、サーボドライバ１３ａおよび１３０ｂ、ＰＬＣ１４０、ＰＣ１５０、および作用点１６０を備えている。

傾斜測定装置１ａ〜１ｃは、前記実施形態１における傾斜測定装置１と基本的な構成は同一であるが、センサヘッド３０ａ〜３０ｃが筐体１００に固定されている。また、傾斜測定装置１ａ〜１ｃにおいて、処理部５０は、受光部４０において反射光の波長のピークに基づいて、センサヘッド３０ａ〜３０ｃの受光面から計測面上の各スポットまでの距離ｄ_ｉを取得した後、取得結果を出力部７０を介してＰＬＣ１４０へ出力する点が異なる。

位置制御装置２００は、傾斜測定装置１ａ〜１ｃのそれぞれの計測結果に基づいて、計測面の傾斜角度を打ち消すように、当該傾斜測定装置１ａ〜１ｃ、筐体１００、および作用点１６０と、計測対象物２の計測面との間の配置関係を制御することができる。換言すれば、位置制御装置２００は、計測面に対して作用点１６０が鉛直となるように当該作用点１６０を含む筐体１００全体の位置を制御することができる。

筐体１００は、アクチュエータ１１０に固定され、センサヘッド３０ａ〜３０ｃを固定する。図示の例において、筐体１００は鉛直方向に伸びた棒状の形状を備えており、計測面に近接する端部には、作用点１６０を備えている。また、センサヘッド３０ａ〜３０ｃの光軸方向と筐体１００の長軸方向は互いに平行であることが好適である。

作用点１６０は、計測面に対して作用する点である。例えば、作用点１６０は、計測面を切削するドリルなどである。作用点１６０は、筐体１００と一体に構成されてもよいし、目的に応じて作用点１６０のみを交換可能な構成であってもよい。

アクチュエータ１１０は、サーボモータ１２０ａおよび１２０ｂの駆動によって動作し、作用点１６０の位置を変更することができる。

サーボモータ１２０ａおよび１２０ｂは、サーボドライバ１３０ａおよび１３０ｂの制御にしたがって駆動し、アクチュエータ１１０を動作させることができる。サーボモータ１２０ａおよび１２０ｂは、アクチュエータ１１０を動作させることが可能な構成であればどのようなものであってもよい。例えば、サーボモータ１２０ａとサーボモータ１２０ｂとは、アクチュエータ１１０を動作させる方向が互いに直交するように構成されてもよい。

サーボドライバ１３０ａおよび１３０ｂは、ＰＬＣ１４０の制御によってサーボモータ１２０ａおよび１２０ｂに制御指令を送信することができる。

ＰＬＣ１４０は、傾斜測定装置１ａ〜１ｃのそれぞれを制御することができる。ＰＬＣ１４０は、傾斜測定装置１ａ〜１ｃより受信した、センサヘッド３０ａ〜３０ｃの受光面から計測面上の各スポットまでの距離ｄ_ｉと傾斜測定装置１ａ〜１ｃの相対距離に基づいて、計測面の傾斜角度θを算出することができる。さらに、ＰＬＣ１４０は、算出した傾斜角度θに基づいて、作用点１６０を含む筐体１００全体の動作を制御することができる。例えば、ＰＬＣ１４０は、上記の機能を備えたＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）であってもよい。

ＰＣ１５０は、ＰＬＣ１４０を操作するためのユーザインターフェースを備えたコンピュータである。ユーザは、ＰＣ１５０を用いて、傾斜測定装置１ａ〜１ｃによる、計測面の傾斜角度の算出結果を確認できてもよいし、アクチュエータ１１０による、計測面の傾斜角度の補正内容について確認できてもよい。

（傾斜角度の補正について）
本実施形態に係る制御システム３００が実行する、計測面に対する作用点の傾斜角度の補正について、図１４を用いて以下に説明する。図１４は、本実施形態に係る制御システム３００において、作用点１６０を計測面に対して鉛直となるように調整する制御の一例を示す模式図である。

図示の例において、１４０１は、計測対象物２の計測面が、傾斜測定装置１ａ〜１ｃの光軸および筐体１００の長軸に対して傾斜角度θを有する場合を示す。このとき、制御システム３００は、傾斜測定装置１ａ〜１ｃのそれぞれにおける計測結果に基づいて、傾斜角度θを算出することができる。

１４０２は、１４０１の状態において算出した傾斜角度θを補正した後の状態を示す。すなわち、制御システム３００は、算出した傾斜角度θを解消するように、作用点１６０を含む筐体１００全体を駆動させる。傾斜角度θの大きさに対して、サーボモータ１２０ａおよび１２０ｂをどのように駆動させれば当該傾斜角度θを解消できるかについては、予めＰＬＣ１４０に設定されてもよいし、ＰＣ１５０を用いてユーザが設定してもよい。また、制御システム３００の状態を診断した結果に応じて適宜更新されてもよい。

（傾斜角度算出処理の流れ）
本実施形態に係る制御システム３００が実行する処理の流れについて、図１５を用いて説明する。図１５は、本実施形態に係る制御システム３００において、傾斜角度を算出する処理の一例を示すフローチャートである。

まず、ＰＬＣ１４０は、傾斜測定装置１ａ〜１ｃの制御を開始する（Ｓ３１）。傾斜測定装置１ａ〜１ｃは、センサヘッド３０ａ〜３０ｃのそれぞれから光を照射する、計測面上の複数のスポットを設定する（Ｓ３２）。次に、傾斜測定装置１ａ〜１ｃは、Ｓ３２にて設定した複数のスポットのそれぞれに対して、センサヘッド３０ａ〜３０ｃを用いて、自身が備える光源１０からの照射光を照射する（Ｓ３３）。その後、処理はＳ３４へ進む。

Ｓ３４において、ＰＬＣ１４０は、傾斜測定装置１ａ〜１ｃのそれぞれにおいて、センサヘッド３０ａ〜３０ｃにおける、受光面から計測面上の各スポットまでの距離ｄ_ｉの取得が完了したか否かを判定する（Ｓ３４）。取得が完了したと判定した場合（Ｓ３４でＹＥＳ）、ＰＬＣ１４０は、傾斜測定装置１ａ〜１ｃのそれぞれにおいて全てのスポットに対する距離ｄｉの取得が完了したか否かを判定する（Ｓ３５）。取得が完了していないと判定した場合（Ｓ３５でＮＯ）、ＰＬＣ１４０は傾斜測定装置１ａ〜１ｃを制御し、現在のスポットに対する光の照射を停止し、次のスポットへの照射を開始する（Ｓ３６）。その後、処理は再度Ｓ３４へ進む。一方、取得が完了したと判定した場合（Ｓ３５でＹＥＳ）、ＰＬＣ１４０は、前記実施形態１と同様の方法を用いてｘ軸方向の傾斜角度を算出し（Ｓ３７）、さらにｙ軸方向の傾斜角度を算出する（Ｓ３８）。

以上の処理によって、制御システム３００は、傾斜測定装置１ａ〜１ｃを用いて距離ｄ_ｉを取得し、さらに、さらに、計測面のｘ軸方向の傾斜角度およびｙ軸方向の傾斜角度をそれぞれ算出することができる。

（位置制御処理の流れ）
本実施形態に係る制御システム３００が実行する処理の流れについて、図１６を用いて説明する。図１６は、本実施形態に係る制御システム３００において、算出した傾斜角度θに基づいて計測面に対して作用点１６０を鉛直に配置させる処理の一例を示すフローチャートである。なお、以下の説明では計測面に対する鉛直方向をｚ軸方向とし、サーボモータ１２０ａは作用点１６０を鉛直方向に駆動させるように構成されているものとする。一方、傾斜角度θと同じ方向をθ軸方向とし、サーボモータ１２０ｂは作用点１６０をθ軸方向に駆動させるように構成されているものとする。

まず、ＰＬＣ１４０は、作用点１６０を計測面に対して鉛直にするために必要な、サーボモータ１２０ａおよび１２０ｂのそれぞれに対する制御量を算出する（Ｓ４１）。例えば、サーボモータ１２０ｂを駆動させる際、作用点１６０が計測面と接触する場合は、当該作用点１６０が計測面から遠ざかるようにサーボモータ１２０ａを駆動させ、ｚ軸方向の駆動制御を行う。また、傾斜角度θが０ではない場合は、傾斜角度θ＝０となるようにサーボモータ１２０ｂを駆動させる。

次に、ＰＬＣ１４０は、ｚ軸方向に対する駆動制御が必要か否かを判定する（Ｓ４２）。駆動制御が必要であると判定した場合（Ｓ４２でＹＥＳ）、ＰＬＣ１４０はサーボドライバ１３０ａに制御命令を送信することにより、サーボモータ１２０ａを駆動させて、作用点１６０のｚ軸方向の動作を制御する（Ｓ４３）。その後、処理はＳ４４へ進む。一方、ｚ軸方向に対する駆動制御が必要ではないと判定した場合（Ｓ４２でＮＯ）、処理はＳ４４へ直接進む。

Ｓ４４において、ＰＬＣ１４０は、θ軸方向に対する駆動制御が必要か否かを判定する（Ｓ４４）。駆動制御が必要であると判定した場合（Ｓ４４でＹＥＳ）、ＰＬＣ１４０はサーバドライバ１３０ｂに制御命令を送信することにより、サーボモータ１２０ｂを駆動させて、作用点１６０のθ軸方向の動作を制御する（Ｓ４５）。一方、θ軸方向に対する駆動制御が必要ではないと判定した場合（Ｓ４４でＮＯ）、一連の処理を終了する。

以上の処理によって、制御システム３００は、算出済みである計測面の傾斜角度θに基づいて、作用点１６０が計測面に対して鉛直となるように当該傾斜角度θを補正することができる。

ゆえに、本実施形態に係る制御システム３００は、傾斜測定装置１ａ〜１ｃおよび位置制御装置２００を用いて、計測対象物２の計測面の傾斜角度を算出することができる。さらに、制御システム３００は、位置制御装置２００を用いて、算出した傾斜角度を打ち消すように作用点１６０と計測面との間の位置関係を制御することができる。これにより、計測面に対して作用点１６０を常に鉛直に配置することができる。したがって、例えば、照射光の光軸と平行に配置された工作機械を用いて、計測面に対して常に鉛直方向から加工を施すことができる。

なお、本実施形態において、傾斜測定装置１ａ〜１ｃは、これらすべてを用いて計測面の傾斜角度を算出することが可能な構成であれば、どのようなものであってもよい。例えば、センサヘッド３０ａ〜３０ｃからは、それぞれ１つずつのみ照射光を計測面上の異なるスポットに照射する構成であってもよい。なお、このような構成では、傾斜測定装置１ａ〜１ｃは、単独では計測面の傾斜角度を算出できないが、これらを組み合わせることによって、傾斜角度を算出することができる。さらに、センサヘッド３０ａ〜３０ｃを用いて計測面の傾斜角度を算出できるのであれば、どのような構成であってもよい。例えば、１つの傾斜測定装置１がセンサヘッド３０ａ〜３０ｃの全てと光学的に接続されており、各センサヘッドにて受光した反射光に基づいて、各センサヘッドの光軸のそれぞれに対する計測面の傾斜角度を算出する構成であってもよい。

〔実施形態３〕
本発明の実施形態３について、図１３を参照しながら説明する。

（制御システムの構成）
本実施形態に係る制御システム３００の構成について、図１３を用いて説明する。本実施形態に係る制御システム３００は、基本的な構成は前記実施形態２と同一であるが、一部構成が異なる。本実施形態において、ＰＬＣ１４０は、計測対象物２の計測面の傾斜角度θについて、当該計測面上の相対位置とともに取得することができる。さらに、ＰＬＣ１４０は、計測面上の複数の位置に対して、各位置における計測面の傾斜角度θおよび計測面上の相対位置を取得することができる。そして、ＰＣ１５０は、ＰＬＣ１４０にて算出した計測面の面上の複数のスポットで算出した、センサヘッド３０ａ〜３０ｃの光軸に対する計測面の傾斜角度θに基づいて、計測対象物２の傾斜角度のプロファイルを作成することができる。なお、プロファイルは、ＰＣ１５０にて作成してもよいし、ＰＬＣ１４０にて作成してもよい。さらに、傾斜測定装置１ａ〜１ｃにおいて、処理部５０にてプロファイルを作成し、ＰＬＣ１４０にて収集する構成であってもよい。

上記の構成によれば、傾斜測定装置は、計測面について、傾斜角度のプロファイルを作成することができる。これにより、ユーザは、プロファイルに基づいて計測面に対するさまざまな処理を行うことができる。例えば、計測面の加工を精密に行うことができる。

〔その他〕
前記実施形態２および３において、位置制御装置２００は、計測対象物２を固定し、作用点１６０を含む筐体１００全体を駆動することによって傾斜角度θを補正する構成であったが、傾斜角度θを補正することが可能な構成であれば、どのような構成であってもよい。例えば、作用点１６０を含む筐体１００全体を固定し、計測対象物２の相対位置を変更するように、アクチュエータ１１０およびサーボモータ１２０が構成されていてもよい。

前記実施形態３において、制御システム３００は、計測対象物２の傾斜角度のプロファイルを作成する構成であったが、作成されたプロファイルに基づいてユーザが当該制御システム３００に指示を行うことが可能な構成であってもよい。例えば、ＰＣ１５０がタッチパネルを備え、タッチパネル上に表示されたプロファイルに対してユーザが入力した内容に応じて作用点１６０の位置を制御することが可能な構成であってもよい。

〔ソフトウェアによる実現例〕
傾斜測定装置１の制御ブロック（特に処理部５０）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いてソフトウェアによって実現してもよい。

後者の場合、傾斜測定装置１は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するＣＰＵ、上記プログラムおよび各種データがコンピュータ（またはＣＰＵ）で読み取り可能に記録されたＲＯＭ（Read Only Memory）または記憶装置（これらを「記録媒体」と称する）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えている。そして、コンピュータ（またはＣＰＵ）が上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明の一態様は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

〔まとめ〕
本発明の態様１に係る傾斜測定装置（１）は、光源（１０）と、前記光源からの照射光に対して配置される、前記照射光を計測対象物（２）に照射し、前記計測対象物の計測面からの反射光を受光する光学系（センサヘッド３０）と、前記光学系で受光された前記反射光を各波長成分に分離する少なくとも１つの分光器（４２）と、前記分光器による分光方向に対応させて複数の受光素子が配置された検出器（４４）と、を含む受光部（４０）と、前記光学系と前記受光部とを光学的に接続する、複数のコアを含む導光部（２０）と、前記計測面の面上の複数の位置のそれぞれに対して照射された複数の照射光に対する、当該複数の位置からの前記反射光に基づいて、前記照射光の光軸に対する前記計測面の傾斜角度を算出する処理部（５０）と、を備えている構成である。

上記の構成によれば、傾斜測定装置は、計測面の面上の複数の位置からの反射光に基づいて当該計測面の傾斜角度を算出することができる。これにより、傾斜測定装置は、計測対象物の測定において、計測面の傾斜を考慮した適切な測定を行うことが可能となる。したがって、計測対象物の測定について、利便性に優れた傾斜測定装置を提供できるという効果を奏する。

本発明の態様２に係る傾斜測定装置（１）は、上記態様１において、前記処理部（５０）は、前記複数の位置のそれぞれと当該複数の位置のそれぞれからの前記反射光に対する前記光学系（センサヘッド３０）の受光面との間の距離と、当該複数の位置のそれぞれに対する前記複数の照射光における前記複数のコアの相対距離とに基づいて、前記計測面の傾斜角度を算出する構成としてもよい。

上記の構成によれば、傾斜測定装置は、計測面の面上の複数の位置に光を照射することにより、当該複数の位置と光学系の受光面との間の距離と、照射光におけるコア同士の相対位置から傾斜角度を算出することができる。

本発明の態様３に係る傾斜測定装置（１）は、上記態様１または２において、前記処理部（５０）は、前記計測面の前記傾斜角度が、所定の閾値以上である場合は、前記傾斜角度が前記所定の閾値以上であることをユーザに通知する構成としてもよい。

上記の構成によれば、ユーザは、計測面の傾斜角度が所定の閾値以上であるか否かを知ることができる。これにより、ユーザは、計測対象物が測定に適した状態で設置されているか否かを判断することができる。したがって、計測対象物の測定について、当該計測対象物を測定に適した状態に調整して測定できる、利便性に優れた傾斜測定装置を提供できるという効果を奏する。

本発明の態様４に係る傾斜測定装置（１）は、上記態様３において、前記処理部（５０）は、さらに、前記複数の受光素子における検出値が所定の下限値未満である場合は、前記傾斜角度が前記所定の閾値以上であることをユーザに通知する構成としてもよい。

上記の構成によれば、ユーザは、計測面の傾斜角度が所定の閾値以上であり、かつ複数の受光素子における検出値が所定の下限値未満であるか否かを知ることができる。これにより、例えば、ユーザは、測定結果において、計測面の傾斜角度が所定の閾値以上であるとされた場合に、複数の受光素子における検出値が低いときは、当該測定における反射光の強度が低く、測定結果の信用度が低いと評価できる。ユーザは、このようなときに、当該測定結果を無視することができる。したがって、計測対象物の測定について、反射光の強度に基づいて測定結果の信用度を評価できる、利便性に優れた傾斜測定装置を提供できるという効果を奏する。

本発明の態様５に係る傾斜測定装置（１）は、上記態様１〜４のいずれかにおいて、前記導光部（２０）は１つのケーブル内に複数のコアを含み、前記複数のコアの相対位置に基づいて前記傾斜角度を算出する構成としてもよい。

上記の構成によれば、複数のコアの相対位置を小さくすることができる。これにより、傾斜測定装置は、複数のコアの相対位置に対応する、計測面の面上の微小領域の傾斜角度を算出することができる。したがって、計測対象物の計測面の面上の傾斜角度を高精度に計測できる、利便性を向上した傾斜測定装置を提供できるという効果を奏する。

本発明の態様６に係る傾斜測定装置（１）は、上記態様５において、前記複数のコアは、複数の前記光源（１０ａ〜１０ｄ）のそれぞれに対して光学的に接続されており、前記処理部（５０）は、前記複数の光源を１つずつ順次発光させることにより、当該複数の光源のそれぞれに対応する前記複数のコアを経由して、前記照射光を前記計測面の面上の前記複数の位置に対して照射する構成としてもよい。

上記の構成によれば、計測対象物の計測面に対して、１つのコアを経由した照射光が１つずつ、順番に投光される。これにより、複数のコアを経由した複数の照射光による干渉を抑制した計測を行うことができる。

本発明の態様７に係る傾斜測定装置（１）は、上記態様５において、前記光源（１０）からの照射光を前記導光部（２０）に含まれる複数のコアのそれぞれに選択的に与えることができる選択部（マルチプレクサ１２）をさらに備え、前記処理部（５０）は、前記選択部を用いて選択した前記コアを経由して、前記照射光を前記計測面の面上の前記複数の位置に対して照射する構成としてもよい。

上記の構成によれば、計測対象物の計測面に対して、選択部によって選択された１つのコアを経由した照射光が１つずつ、順番に投光される。これにより、複数のコアを経由した複数の照射光による干渉を抑制した計測を行うことができる。

本発明の態様８に係る傾斜測定装置（１）は、上記態様５において、複数の前記受光部（４０ａ〜４０ｄ）を備えており、前記複数の受光部のそれぞれは、前記複数のコアのそれぞれと１対１で接続されており、前記処理部（５０）は、前記複数の受光部のそれぞれが有する複数の検出器（４２ａ〜４２ｄ）のそれぞれにおける前記複数の受光素子の検出値に基づいて、前記複数の位置のそれぞれと、当該複数の位置のそれぞれからの前記反射光に対する前記光学系（センサヘッド３０）の受光面との間の距離を算出する構成としてもよい。

上記の構成によれば、検出器は、自身に１対１対応するコアを経由した反射光のみを検出することができる。これにより、複数のコアを経由した複数の反射光について、１つの検出器にて検出する場合と比較して、反射光同士の干渉を抑制することができる。

本発明の態様９に係る傾斜測定装置（１）は、上記態様５において、前記複数の受光素子は、前記検出器（４４）の検出面上に二次元配置されており、前記処理部（５０）は、前記複数の受光素子の検出値に基づいて、前記複数の位置のそれぞれと、当該複数の位置のそれぞれからの前記反射光に対する前記光学系（センサヘッド３０）の受光面との間の距離を算出する構成としてもよい。

上記の構成によれば、検出器は、複数のコアを経由した複数の反射光について、二次元配置された複数の受光素子における検出値のピークに基づいて、当該複数のコアの相対位置を検知することができる。これにより、複数の反射光による干渉が生じる場合であっても複数のコアの相対位置を検知し、当該相対位置に基づいて傾斜角度を算出することができる傾斜測定装置を提供することができるという効果を奏する。

本発明の態様１０に係る傾斜測定装置（１ａ〜１ｃ）は、上記態様１〜４のいずれかにおいて、複数の前記光学系（センサヘッド３０ａ〜３０ｃ）を備えており、前記処理部（５０）は、前記複数の光学系にて受光した前記反射光に基づいて、前記光軸に対する前記計測面の傾斜角度を算出する構成としてもよい。

上記の構成によれば、複数の光学系のそれぞれについて、計測対象物の計測面の面上の傾斜角度を算出することができる。

本発明の態様１１に係る傾斜測定装置（１）は、上記態様１〜１０のいずれかにおいて、前記処理部（５０）は、前記計測面の面上の複数の位置で算出した前記光軸に対する前記計測面の傾斜角度に基づいて、当該傾斜角度のプロファイルを作成する構成としてもよい。

上記の構成によれば、傾斜測定装置は、計測面について、傾斜角度のプロファイルを作成することができる。これにより、ユーザは、プロファイルに基づいて計測面に対するさまざまな処理を行うことができる。例えば、計測面の加工を精密に行うことができる。

本発明の態様１２に係る制御システム（３００）は、上記態様１〜１１のいずれかに記載の傾斜測定装置（１）と、当該傾斜測定装置にて算出された傾斜角度を打ち消すように、前記計測面に対して作用する作用点と当該計測面との間の配置関係を制御する位置制御装置（２００）と、を備えている構成としてもよい。

上記の構成によれば、傾斜測定装置が計測対象物の計測面について、その傾斜角度を算出すると、位置制御装置は、当該傾斜角度を打ち消すように当該傾斜測定装置と計測面との間の位置関係を制御することができる。これにより、計測面に対して光学系を常に鉛直に配置することができる。したがって、例えば、照射光の光軸と平行に配置された工作機械を用いて、計測面に対して常に鉛直方向から加工を施すことができる。

１ 傾斜測定装置
２ 計測対象物
１０、１０ａ〜１０ｄ 光源
２０ 導光部
２１、２１ａ〜２１ｄ 入力側ケーブル
２２、２２ａ〜２２ｄ 出力側ケーブル
２３、２３ａ〜２３ｄ ２×１カプラ
２４、２４ａ〜２４ｄ ヘッド側ケーブル
３０、３０ａ〜３０ｃ センサヘッド（光学系）
３２ 色収差ユニット
３４ 対物レンズ
４０、４０ａ〜４０ｄ 受光部
４２、４２ａ〜４２ｄ 分光器
４４、４４ａ〜４４ｄ 検出器
５０ 処理部
６０ 表示部
６２ 表示セグメント
６４ 傾斜表示ランプ
７０ 出力部
２００ 位置制御装置
３００ 制御システム

Claims (12)

1. 光源と、
   前記光源からの照射光に対して配置される、前記照射光を計測対象物に照射し、前記計測対象物の計測面からの反射光を受光する光学系と、
   前記光学系で受光された前記反射光を各波長成分に分離する少なくとも１つの分光器と、
   前記分光器による分光方向に対応させて複数の受光素子が配置された検出器と、を含む受光部と、
   前記光学系と前記受光部とを光学的に接続する、複数のコアを含む導光部と、
   前記計測面の面上の複数の位置のそれぞれに対して照射された複数の照射光に対する、当該複数の位置からの前記反射光に基づいて、前記照射光の光軸に対する前記計測面の傾斜角度を算出する処理部と、を備えている
   ことを特徴とする傾斜測定装置。
2. 前記処理部は、前記複数の位置のそれぞれと当該複数の位置のそれぞれからの前記反射光に対する前記光学系の受光面との間の距離と、当該複数の位置のそれぞれに対する前記複数の照射光における前記複数のコアの相対距離とに基づいて、前記計測面の傾斜角度を算出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の傾斜測定装置。
3. 前記処理部は、前記計測面の前記傾斜角度が、所定の閾値以上である場合は、前記傾斜角度が前記所定の閾値以上であることをユーザに通知する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の傾斜測定装置。
4. 前記処理部は、さらに、前記複数の受光素子における検出値が所定の下限値未満である場合は、前記傾斜角度が前記所定の閾値以上であることをユーザに通知する
   ことを特徴とする請求項３に記載の傾斜測定装置。
5. 前記導光部は１つのケーブル内に複数のコアを含み、
   前記複数のコアの相対位置に基づいて前記傾斜角度を算出する
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の傾斜測定装置。
6. 前記複数のコアは、複数の前記光源のそれぞれに対して光学的に接続されており、
   前記処理部は、前記複数の光源を１つずつ順次発光させることにより、当該複数の光源のそれぞれに対応する前記複数のコアを経由して、前記照射光を前記計測面の面上の前記複数の位置に対して照射する
   ことを特徴とする請求項５に記載の傾斜測定装置。
7. 前記光源からの照射光を前記導光部に含まれる複数のコアのそれぞれに選択的に与えることができる選択部をさらに備え、
   前記処理部は、前記選択部を用いて選択した前記コアを経由して、前記照射光を前記計測面の面上の前記複数の位置に対して照射する
   ことを特徴とする請求項５に記載の傾斜測定装置。
8. 複数の前記受光部を備えており、
   前記複数の受光部のそれぞれは、前記複数のコアのそれぞれと１対１で接続されており、
   前記処理部は、前記複数の受光部のそれぞれが有する複数の検出器のそれぞれにおける前記複数の受光素子の検出値に基づいて、前記複数の位置のそれぞれと、当該複数の位置のそれぞれからの前記反射光に対する前記光学系の受光面との間の距離を算出する
   ことを特徴とする請求項５に記載の傾斜測定装置。
9. 前記複数の受光素子は、前記検出器の検出面上に二次元配置されており、
   前記処理部は、前記複数の受光素子の検出値に基づいて、前記複数の位置のそれぞれと、当該複数の位置のそれぞれからの前記反射光に対する前記光学系の受光面との間の距離を算出する
   ことを特徴とする請求項５に記載の傾斜測定装置。
10. 複数の前記光学系を備えており、
    前記処理部は、複数の前記光学系にて受光した前記反射光に基づいて、前記光軸に対する前記計測面の傾斜角度を算出する
    ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の傾斜測定装置。
11. 前記処理部は、前記計測面の面上の複数の位置で算出した前記光軸に対する前記計測面の傾斜角度に基づいて、当該傾斜角度のプロファイルを作成する
    ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の傾斜測定装置。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の傾斜測定装置と、
    当該傾斜測定装置にて算出された傾斜角度を打ち消すように、前記計測面に対して作用する作用点と当該計測面との間の配置関係を制御する位置制御装置と、を備えている
    ことを特徴とする制御システム。

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