CN107430221A - 具备位置测定部的部件及测定方法 - Google Patents

Abstract

提供一种部件，该部件构成为能够通过位置测定部而测定部件的两个平面所形成的角度。本发明的部件具备第1平面(201)和相对于该第1平面形成规定的角度的第2平面(203)，该第2平面具备至少3个位置测定部(101A、101B、101C、101D)，该至少3个位置测定部(101A、101B、101C、101D)在该第2平面上相互隔开充分的间隔而配置，以能够确定该第2平面，各个位置测定部以该第2平面为基准形成为凸形，该第2平面与该各个位置测定部的面之间的边界线的点处的、该各个位置测定部的面的切面(TL)与该第1平面平行。

Description

具备位置测定部的部件及测定方法

技术领域

本发明涉及具备位置测定部的部件及测定方法。

背景技术

例如，在具备棱镜面的部件的情况下，需要高精度地保证棱镜面和光线透过的其它面所形成的角度。因此，需要高精度地测定棱镜面和光线透过的其它面所形成的角度。这样，在测定部件的两个面所形成的角度的情况下，以往在适当的面切断部件，在其截面测定了两个面所形成的角度。但是，在以往的测定方法中存在以下的问题。第一，部件的切断中花费功夫。第二，由于切断时的部件的变形、通过切断产生的拉力等而无法高精度地测定角度。第三，根据切断面的决定方式而在角度的测定值产生偏差。这样，通过以往的测定方法难以高精度地测定部件的两个平面所形成的角度。

另一方面，在以往技术中，研发了通过与位置测定部对应的位置标记来进行2个部件的对位的方法(专利文献1及专利文献2)。但是，未研发出通过位置测定部来测定部件的两个平面所形成的角度的方法及构成为能够通过位置测定部来测定两个平面所形成的角度的部件。

现有技术文献

专利文献

专利文献1特开2008-216905号公报

专利文献2特开2014-137410号公报

发明内容

发明要解决的课题

因此，需要通过位置测定部来测定部件的两个平面所形成的角度的方法及形成为能够通过位置测定部来测定部件的两个平面所形成的角度的部件。

用于解决课题的手段

本发明的第1形态的部件，其具有第1平面和相对于该第1平面形成规定的角度的第2平面，其中，该第2平面具备至少3个位置测定部，该至少3个位置测定部在该第2平面上相互隔开充分的间隔而配置，以能够确定该第2平面，各个位置测定部以该第2平面为基准形成为凸形，该第2平面与该各个位置测定部的面之间的边界线上的点处的、该各个位置测定部的面的切面与该第1平面平行。

在本形态的部件中，通过确定位置测定部的边界线的位置，从而能够以第1平面的位置为基准确定第2平面的位置，能够高精度地测定第1平面和第2平面所形成的角度。即，在测定本形态的部件的第1平面和第2平面所形成的角度的情况下，无需切断部件而测定切断面的角度。因此，无需花费切断部件的功夫，不会因切断时的部件的变形、通过切断而产生的拉力等而导致测定精度下降，也不会由切断面的决定方式而导致在角度的测定值产生偏差。

在本发明的第1形态的第1实施方式的部件中，该至少3个位置测定部配置在该第2平面的周边部。

根据本实施方式，通过配置于第2平面的周边部的至少3个位置测定部，能够高精度地确定第2平面的位置，并高精度地测定第1平面和第2平面所形成的角度。

本发明的第1形态的第2实施方式的部件具备4个位置测定部。

本发明的第1形态的第3实施方式的部件作为光学用来使用。

本发明的第1形态的第4实施方式的部件为，在第3实施方式的部件中，该第1平面及该第2平面中的至少一个平面为棱镜面。

本发明的第1形态的第5实施方式的部件为，在第3实施方式的部件中，在该第1平面及该第2平面中的至少一个平面上配置有透镜。

本发明的第1形态的第6实施方式的部件为，在第3实施方式的部件中，该第1平面及该第2平面中的至少一个平面为光纤设置用面。

本发明的第1形态的第7实施方式的部件具备分别与1个位置测定部对应的至少3个位置标记。

本发明的第1形态的第8实施方式的部件为，在第7实施方式的部件中，各个位置标记的边界线的长度为0.1毫米至3.0毫米。

根据本实施方式，能够将具备分别与图像测定装置的1个像素的尺寸对应的尺寸的充分的数量的测定点沿着边界线而配置。

本发明的第1形态的第9实施方式的部件具备包括与多个位置测定部对应的至少1个位置标记的至少2个位置标记。

本发明的第1形态的第10实施方式的部件为，在第7至第9的任一实施方式的部件中，包括各个位置标记的边界线的面形成为曲面，该曲面的边界线中的曲率半径为0.03毫米至0.2毫米的范围。

根据本实施方式，通过包括位置标记的边界线的面上的反射，能够在图像中鲜明地表示边界线的位置。

本发明的第2形态的角度测定方法是在具有第1平面和相对于该第1平面形成规定的角度的第2平面的部件中测定该第1平面与该第2平面之间的角度的角度测定方法，该第2平面具备至少3个位置测定部，该至少3个位置测定部在该第2平面上相互隔开充分的间隔而配置，以能够确定该第2平面，各个位置测定部以该第2平面为基准形成为凸形，该第2平面与该各个位置测定部的面之间的边界线上的点处的、该各个位置测定部的面的切面与该第1平面平行。本形态的角度测定方法包括：根据该第2平面的图像确定该至少3个位置测定部的边界线的位置的步骤；及使用该至少3个位置测定部的位置来确定该第1平面与该第2平面之间的角度的步骤。

在本形态的角度测定方法中，通过根据该第2平面的图像来确定该至少3个位置测定部的边界线的位置，从而能够以第1平面的位置为基准确定第2平面的位置，并高精度地测定第1平面与第2平面所形成的角度。即，在本形态的角度测定方法中，无需切断部件而测定切断面的角度。因此，无需花费用于切断部件的功夫，不会因切断时的部件的变形、通过切断而产生的拉力等而导致测定精度下降，也不会通过切断面的决定方式而导致在角度的测定值产生偏差。

在本发明的第2形态的第1实施方式的角度测定方法中，使用该图像的多个像素求出该至少3个位置测定部的边界线的位置。

根据本实施方式，使用图像的多个像素而求出该至少3个位置测定部的边界线的位置，因此能够进一步提高测定精度。

本发明的第3的形态的测定方法是测定具备多个位置测定部的对象面的位置的测定方法。该多个位置测定部相对于该对象面形成为凸形，各个位置测定部的面的、与该对象面的边界线上的各点处的切面形成为一个平面，该多个位置测定部的该切面相互平行。本方法包括根据该对象面的图像确定该多个位置测定部的边界线的位置的步骤及根据该多个位置测定部的边界线的位置确定该对象面的位置的步骤。

根据本形态的测定方法，使用对象面的图像而能够简单地测定对象面的位置。

附图说明

图1是用于对本发明的一实施方式的部件进行说明的图。

图2是用于对使用4个位置标记而确定第1平面与第2平面之间的角度的测定方法进行说明的流程图。

图3是用于对确定4个位置标记的x、y、z坐标的方法进行说明的流程图。

图4是表示与位置标记的第1平面垂直的截面的图。

图5是表示向与位置标记的第1平面垂直的截面及位置标记照射的光线的路径的图。

图6是位置标记的放大图。

图7是表示位置标记具备凹形的情况下的模具的形状的图。

图8是表示位置标记具备凸形的情况下的模具的形状的图。

图9是用于对在部件中两个平面所形成的角度的测定方法进行说明的图。

图10是表示在具有用于配置光纤的多个槽部的面具备位置标记的部件的图。

图11是表示本发明的另一实施方式的部件的图。

具体实施方式

图1是用于对本发明的一实施方式的部件进行说明的图。本实施方式的部件是具备透镜及棱镜面的光学部件200。光学部件200具备：基准平面201、与基准平面201垂直的平面205及相对于基准平面201形成规定的角度(锐角)的平面203。平面203是棱镜面。基准平面201具备排列成线状的多个透镜301。另外，平面205具备排列成线状的多个透镜305。向基准平面201的排列成线状的多个透镜301入射的、向与基准平面201垂直的方向前进的光线在光学部件200内被平面203所反射，并到达平面205的排列成线状的多个透镜305。这样，光学部件200构成为使向基准平面201的排列成线状的透镜301入射的、向与基准平面201垂直的方向前进的光线在通过了透镜301及透镜305之后从光学部件200射出。平面203具备4个位置标记101A、101B、101C及101D。4个位置标记101A、101B、101C及101D以平面203为基准形成为凸形。在一般情况下，光学部件的位置标记设置于光学部件的面的光学地使用的区域以外的部位。

4个位置标记101A、101B、101C及101D是为了测定平面203与基准平面201所形成的角度而使用的。基准平面201相当于第1平面，平面203相当于第2平面。在此，第1平面及第2平面所形成的角度比0度大且比90度小。

图2是用于对使用4个位置标记而确定第1平面与第2平面之间的角度的测定方法进行说明的流程图。

在图2的步骤S1010中，确定4个位置标记的x、y、z坐标。相互正交的x轴及y轴确定在第1平面(基准平面)201内。z轴确定为与基准平面201正交。关于确定4个位置标记的x、y、z坐标的方法，将在后面进行详细的说明。在一般情况下，将确定x、y、z坐标的部位称为位置测定部。在本实施方式中，4个位置标记形成4个位置测定部。

在图2的步骤S1020中，由4个位置标记的x、y、z坐标确定第2平面203的位置。也可以使用4组的x、y、z坐标，通过最小二乘法来确定第2平面203的位置。

在一般情况下，如果位置测定部的数量为3个以上，则可确定平面的位置。

4个位置标记101A、101B、101C及101D相互隔开充分的间隔而配置，以能够通过4组的x、y、z坐标而确定第2平面的位置。也可以将4个位置标记配置在第2平面的周边部。

在图2的步骤S1030中，求出第1平面201和第2平面203所形成的角度。第1平面201包括在xy平面，且通过步骤S1020而确定第2平面203的位置，因此可求出两个平面之间的角度。

在此，对确定4个位置标记的x、y、z坐标的方法进行说明。作为一例，对使用图像测量机的方法进行说明。

图3是用于对确定4个位置标记的x、y、z坐标的方法进行说明的流程图。

在图3的步骤S2010中，通过图像测量机，从与第1平面(基准平面)201垂直的方向取得第2平面203的图像。

在图3的步骤S2020中，使用所取得的图像，按照以下的过程确定位置标记的边界的x、y坐标。将图像内的任意的像素作为坐标系的原点。确定与图像内的4个位置标记101A、101B、101C及101D的边界对应的像素。根据原点的像素的x轴方向的位置及与位置标记的边界对应的像素的x轴方向的位置而确定位置标记的边界的x坐标，并根据原点的像素的y轴方向的位置及与位置标记对应的像素的y轴方向的位置而确定位置标记的边界的y坐标。在此，位置标记的边界，即边缘的位置是通过检测图像中的像素的浓淡之差而确定的。因此，在图像中鲜明地显示位置标记的边界是重要的。通过图像而测定的精度受到图像测量机的摄像元件的像素尺寸的限制。作为一例，在通过显微镜而拍摄图像的情况下，与像素尺寸对应的测定精度为约0.5微米。

在图3的步骤S2030中，确定位置标记的边界的z坐标。也可通过图像测量机的自动对焦功能而测定并确定位置标记的边界的z坐标。或者，也可以通过使用激光的非接触移位传感器等而测定并确定。

图4是表示与部件200的第1平面201垂直的截面的图。圆内的图是与部件200的第1平面201垂直的截面的位置标记101A的附近的放大图。线AX表示通过位置标记101A与第2平面203之间的边界而与第1平面201垂直的直线。线TL表示位置标记101A的面与第2平面203之间的边界处的位置标记101A的面的切面。边界处的位置标记101A的面既可以是平面，也可以是曲面。在图4中，由点来表示边界，由线来表示切面。线TL与线AX正交。即，位置标记101A的面与第2平面203之间的边界线上的各点处的位置标记101A的面的切面(图3的线TL)是与线AX正交，与第1平面201平行的一个平面。位置标记101A的面与第2平面203的边界线包括在该切面。在图4中，由线AX与线TL的交点表示的该边界线与图4所示的截面垂直，并与第1平面201平行。由该切面和第2平面203所形成的角度与第1平面201和第2平面203所形成的角度相同。

图5是表示向与部件200的第1平面201垂直的截面及位置标记照射的光线的路径的图。圆内的图是与位置标记101A的第1平面201垂直的截面的位置标记101A的附近的放大图。圆内的图中表示向位置标记照射的光线的路径。通过图像测量机而取得与第1平面201平行的图像时，通过与第1平面201垂直的方向的光来照射第2平面203。如上述，位置标记101A与第2平面203之间的边界处的位置标记101A的平面的切面(图3的线TL)与第1平面201平行，因此照射到与第1平面201垂直的方向的光中的、到达位置标记101A的位置标记101A与第2平面203的边界附近的面的光L1被反射至与第1平面201垂直的方向而朝向图像测量机。由于第2平面203与第1平面201形成规定的角度，因此照射到与第1平面201垂直的方向的光中的、到达第2平面203的光L2不会反射到朝向图像测量机的方向。因此，在通过图像测定器而测定的图像中，鲜明地表示位置标记101A与第2平面203之间的边界的位置。该规定的角度即所述切面和第2平面203所形成的角度优选为20度至70度的范围，进而，更优选为30度至60度的范围。

在一般情况下，如果位置标记与第2平面之间的边界线处的位置标记的切面和第2平面所形成的角度为20度至70度的范围，更优选为30度至60度的范围，则切面可以不与第1平面平行。多个位置标记的所述切面优选为相互平行。在多个位置标记的所述切面相互平行，且与第2平面所形成的角度为20度至70度的范围，更优选为30度至60度的范围的情况下，如果适当确定图像测定及光的照射的方向，则能够获得位置标记与第2平面的边界的位置鲜明的图像。

图6是位置标记101D的放大图。如图6所示，位置标记101D与第2平面203的边界线与第1平面201平行。即，边界线上的点的z坐标是固定的。另外，边界线的长度是将由黑点所示的测定点确保为5个点以上这样的长度。1个测定点的尺寸与图像测定器的撮像装置的1个像素的尺寸对应。作为一例，边界线的长度具体为0.1毫米至3.0毫米的范围。另外，在包含位置标记的边界线的面形成为曲面的情况下，位置标记的面的边界线中的曲率半径(R)优选为0.03毫米至0.2毫米的范围。如果曲率半径为所述的范围，则在图像中鲜明地表示出位置标记与第2平面的边界线的位置。使用图6而对位置标记101D进行了说明，但在其他的位置标记的情况下，也是相同的。

这样，根据本发明的实施方式，在通过图像测定器测定的图像中通过多个像素而表示的边界线的位置鲜明，容易地识别出边界线的x、y坐标。另外，在与多个像素对应的多个测定点中，确定多个组的x、y及z坐标，将各个坐标的平均值作为位置标记的x、y及z坐标。这样，通过使用多个组的x、y及z坐标，从而能够期待减少测定值的偏差。

接着，对位置标记的形状进行说明。对部件由塑料(合成树脂)制成，并且具备位置标记的部件使用模具并通过注塑成型而制得的情况进行说明。

图7是表示位置标记具备凹形的情况下的模具的形状的图。在图7中，画斜线的部分表示模具。图7(b)是图7(a)的A部分的放大图。在图7的情况下，位置标记为凹形，模具为凸形。在模具为凸形的情况下，位置标记的凸形的边界处，存在通过工具而无法加工的区域。因此，图7(b)的黑色部分未被加工而残留，不能清楚地形成位置标记的边界线。

图8是表示在位置标记具备凸形的情况下的模具的形状的图。在图8中，画斜线的部分表示模具。图8(b)是图8(a)的B部分的放大图。在图8的情况下，位置标记为凸形，模具为凹形。在模具为凹形的情况下，在位置标记的边界处，不存在通过工具而无法加工的区域。因此，如图8(b)所示，形成位置标记的清楚的边界线。

因此，在通过注塑成型而制造部件的情况下，为了形成位置标记的清楚的边界线，优选为位置标记相对于所设置的面形成为凸形。

图9是用于对部件中两个平面所形成的角度的测定方法进行说明的图。图9(a)是表示角度的测定位置的图。由点划线AA及点划线BB所示的截面的位置是测定位置。图9(b)是表示点划线AA的位置的部件的截面的图，由该截面测定的两个平面所形成的角度为45度。图9(c)是表示点划线BB的位置的部件的截面的图，在该截面所测定的两个平面所形成的角度为43.219度。这样，在部件的截面测定角度的以往的测定方法中，根据测定位置(测定方向)，角度会产生偏差。另一方面，根据本发明的方法，因为确定两个平面的位置的坐标，因此不产生所述的偏差。

表1是表示通过在部件的截面测定角度的以往的技术的方法和本发明的方法来测定棱镜面的角度的结果的图。1、2及3分别表示第一次、第二次及第三次的测定值。角度的单位是度。表1的“平均值”是3个测定值的平均值。表1的“6σ”的值是由3个测定值估算σ(标准偏差)的值并使其值成为6倍的值。CP表示偏差在公差中所占的比例即工序能力指数。表1的CP的值将公差幅除以6σ的值。

【表2】

	公差幅	1	2	3	平均值	6σ	CP
								本发明	0.6	44.99	45.03	44.92	44.98	0.35	1.72
以往技术	0.6	44.80	44.99	44.75	44.85	0.76	0.79

在一般情况下，如果CP的值为1.33以上，则判断为测定值的偏差充分地落入公差幅的范围。因此，根据本发明的测定方法，可判断为获得0.6度的公差幅，即±0.3度的测定精度。

图10是表示在具备用于配置光纤的多个槽部的面上具有位置标记的部件的图。在图10中用圆圈表示出位置标记。在一般情况下，本发明可适用于具有棱镜面、具备透镜形状的入射面及出射面、相互倾斜的入射面及出射面、图9所示的具备用于配置光纤的多个槽部的面等的部件。

在上述的实施方式中，一个位置标记形成一个位置测定部。在一般情况下，一个位置标记也可具备多个位置测定部。

图11是表示本发明的其他的实施方式的部件1200的图。图12(a)是部件1200的透视图，图12(b)是部件1200的平面图。部件1200的部件1200在平面1203上具备2条线状的位置标记1101A及1101B。将包括位置标记1101A上的一个部位及位置标记1101B上的一个部位的至少三个部位作为位置测定部，从而能够测定平面1203及平面1201所形成的角度。

进而，在一般情况下，通过本发明，能够测定包含曲面的面的位置。在此，将测定位置的面作为面A。在面A上设置多个位置测定部。位置测定部相对面A而形成为凸形，位置测定部的面的、与面A的边界线上的各点处的切面形成为一个平面。另外，多个位置测定部的所述的切面相互平行。在边界线上的各点中，位置测定部的面的切面和面A的切面所形成的角度优选为20度至70度的范围，进而，更优选为30度至60度的范围。如果从与多个位置测定部的切面几乎垂直的方向照射光而取得图像，则可通过图3的流程图所示的方法而获得位置测定部的边界线的坐标。通过这样获得的位置测定部的边界线的坐标而能够确定面A的位置。作为一例，在面A为球面的情况下，作为自3个测定部等距离的点而能够确定球面的中心位置。

Claims (14)

1.一种部件，其具备第1平面和相对于该第1平面形成规定的角度的第2平面，其中，

该第2平面具备至少3个位置测定部，该至少3个位置测定部在该第2平面上相互隔开充分的间隔而配置，以能够确定该第2平面，

各个位置测定部以该第2平面为基准形成为凸形，该第2平面与该各个位置测定部的面之间的边界线上的点处的、该各个位置测定部的面的切面形成与该第1平面平行的平面。

2.根据权利要求1所述的部件，其中，

该位置测定部配置于该第2平面的周边部。

3.根据权利要求1或2所述的部件，其中，

该部件具备4个位置测定部。

4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的部件，其中，

该部件被作为光学用部件而使用。

5.根据权利要求4所述的部件，其中，

该第1平面及该第2平面中的至少一个平面是棱镜面。

6.根据权利要求4所述的部件，其中，

在该第1平面及该第2平面中的至少一个平面上配置有透镜。

7.根据权利要求4所述的部件，其中，

该第1平面及该第2平面中的至少一个平面是光纤设置用的面。

8.根据权利要求1至7中的任意一项所述的部件，其中，

该部件具备分别与1个位置测定部对应的至少3个位置标记。

9.根据权利要求8所述的部件，其中，

各个位置标记的边界线的长度是0.1毫米至3.0毫米，各个位置标记的边界线的方向上的长度与边界线的长度相同。

10.根据权利要求1至7中的任意一项所述的部件，其中，

该部件具备至少2个位置标记，该至少2个位置标记包括与多个位置测定部对应的至少1个位置标记。

11.根据权利要求8至10中的任意一项所述的部件，其中，

包括各个位置标记的边界线的面形成为曲面，该曲面的边界线上的曲率半径在0.03毫米至0.2毫米的范围内。

12.一种角度测定方法，该方法在具有第1平面和相对于该第1平面形成规定的角度的第2平面的部件中测定该第1平面与该第2平面之间的角度，

该第2平面具备至少3个位置测定部，该至少3个位置测定部在该第2平面上相互隔开充分的间隔而配置，以能够确定该第2平面，

各个位置测定部以该第2平面为基准形成为凸形，该第2平面与该各个位置测定部的面的边界线上的点处的、该各个位置测定部的面的切面与该第1平面平行，

所述角度测定方法包括如下步骤：

根据该第2平面的图像确定该至少3个位置测定部的边界线的位置；及

使用该至少3个位置测定部的位置来确定该第1平面与该第2平面之间的角度。

13.根据权利要求12所述的角度测定方法，其中，

使用该图像的多个像素来求出该至少3个位置测定部的边界线的位置。

14.一种测定方法，测定具备多个位置测定部的对象面的位置，该多个位置测定部相对于该对象面形成为凸形，各个位置测定部的面的、与该对象面之间的边界线上的各点处的切面形成为一个平面，该多个位置测定部的该切面相互平行，

所述测定方法包括如下步骤：

根据该对象面的图像确定该多个位置测定部的边界线的位置；及

根据该多个位置测定部的边界线的位置确定该对象面的位置。