JP2005121449A

JP2005121449A - チルトセンサ

Info

Publication number: JP2005121449A
Application number: JP2003355798A
Authority: JP
Inventors: Yasuhisa Miyata; 靖久宮田; Nobuo Tosa; 信夫土佐
Original assignee: Pioneer FA Corp; Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp; Pioneer FA Corp
Priority date: 2003-10-16
Filing date: 2003-10-16
Publication date: 2005-05-12

Abstract

【課題】安価で簡易な構成のチルトセンサを提供する。
【解決手段】測定対象物Ｍからの戻り光Ｌａ１を受光して、この受光した戻り光Ｌａ１を集光する凸レンズ１２と、この凸レンズ１２によって集光された戻り光Ｌａ１が入射される受光素子１３を備え、この受光素子１３が、その受光面が上下左右に配置された四つの受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに分割された光電子集積回路によって構成されている。
【選択図】図２

Description

この発明は、光学部品の傾き等を測定するチルトセンサに関する。

チルトセンサは、例えば、ミラーやレンズ，プリズム等の光学部品の取り付け検査，ＣＤやＤＶＤのディスクの揺れや傾き検査，ＣＤ装置やＤＶＤ装置のピックアップの組み付け調整，レーザ・ダイオード（ＬＤ）の光軸傾き調整，ＨＤＤのヘッド傾き検査，ＣＣＤ素子とカバーガラスの平行度測定，定盤やテーブル，部品等の各種平面の傾きや平行度測定などの種々の検査や測定，調整に使用される。

図１は、従来のチルトセンサの構成を示す概略構成図である。

この図１において、チルトセンサ１は、その略箱形状のケーシング１Ａ内に、このケーシング１Ａの軸線と平行な軸線ｎに沿ってそれぞれ同軸状に配置されたビームスプリッタ２と凸レンズ３，凹レンズ４，ＣＣＤ５を備えており、さらに、ビームスプリッタ２に対向する部分に配置されてビームスプリッタ２に対してレーザ光Ｌを射出する光源６を備えている。

このチルトセンサ１は、光源６から射出されたレーザ光Ｌをビームスプリッタ２によって直角向きに反射して測定対象物Ｍに照射し、この測定対象物Ｍによって反射されてきたレーザ光Ｌの戻り光Ｌａを受光する。

このチルトセンサ１によって受光された戻り光Ｌａは、ビームスプリッタ２を通過した後、凸レンズ３によって集光され、さらに、凹レンズ４によって平行光にされて、ＣＣＤ５に入射される。

そして、この戻り光Ｌａの入射によってＣＣＤ５から出力される画像信号は、このＣＣＤ５に接続された外部の画像処理システムＳに入力される。

測定対象物Ｍの取付位置の傾きなどの検出は、この画像処理システムＳによってＣＣＤ５からの入力信号を画像処理することにより行われる（例えば、特許文献１参照）。

このような従来のＣＣＤと画像処理システムを用いて光学部品の傾き等を測定するチルトセンサは、検出値をデータ化することが出来るとともにその検出値に対してある程度の精度を期待することができる。

しかしながら、画像処理システムによる画像処理によって検出を行うものであるために、高額な検査システムとなってしまい、設備投資を増加させてしまうという問題点を有している。

特開２００２−２７９６５３号公報

この発明は、上記のような従来のチルトセンサが有している問題点を解決することをその解決課題の一つとしているものである。

上記目的を達成するために、この発明（請求項１に記載の発明）によるチルトセンサは、測定対象物からの光を受光することにより、この受光した光の光軸の傾きを検出するチルトセンサにおいて、受光した前記光を集光するレンズ部材と、このレンズ部材によって集光された光が入射される受光素子を備え、この受光素子が、その受光面が複数の受光領域に分割された光電子集積回路によって構成されていることを特徴としている。

この発明によるチルトセンサは、ＬＤ光源から射出したレーザ光を測定対象物に照射し、この測定対象物から反射されてきたレーザ光の戻り光を凸レンズによって集光して、受光面が上下左右に配置された４つの受光領域に分割された光電子集積回路によって構成される受光素子に入射させ、この戻り光の入射によって受光素子の４つの受光領域から出力されてくるそれぞれの領域における受光量に比例した電圧の値に基づいて、受光素子に入射する戻り光の位置を算出し、光軸の傾きを検出するチルトセンサの実施形態を、その最良の実施形態としているものである。

この実施形態によるチルトセンサによれば、測定対象物からの戻り光が入射される受光素子が、受光面が上下左右の４つの受光領域に分割された光電子集積回路によって構成されており、この分割された各受光領域から出力されてくる受光量に比例した電圧の値を比較することによって、受光素子に入射する戻り光の光軸の傾きを容易に検出することができ、従来のような画像処理によって光軸の傾き検出を行うチルトセンサと比較して、高額な画像処理装置を必要とすることなく、安価で簡易な構成の検査システムを提供することが出来るようになる。

図２は、この発明によるチルトセンサの実施形態における一実施例を示す概略構成図である。

この図２において、チルトセンサ１０は、その略箱形状のケーシング１０Ａの一方の端面（図２において左側端面）に光の照射と受光を行うための窓部１０Ｂが形成され、さらに、このケーシング１０Ａ内に、ケーシング１０Ａの軸線と平行な軸線ｎ１に沿って、ビームスプリッタ１１と凸レンズ１２と後述するような受光素子１３が窓部１０Ｂ側から順に同軸状に配置されている。

そして、ケーシング１０Ａ内のビームスプリッタ１１に対向する部分に、このビームスプリッタ１１に対してレーザ光Ｌ１を射出するレーザダイオードを有するＬＤ光源１４が配置されている。

上記受光素子１３は、図３に示されるように、その受光面が上下左右に配置された四つの受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに分割されているＯＥＩＣ（光電子集積回路）によって構成されており、この受光素子１３に光が入射された際に、四つの受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄから、それぞれの領域における受光量に比例した電圧が出力されるようになっている。

なお、図示の例においては、受光素子１３は、受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが均等な方形形状になるように、その受光面が四分割されている。

そして、この受光素子１３は、その受光面の分割中心ｐ１が軸線ｎ１上に位置するように固定されている。

この受光素子１３は、信号処理部２０Ａとモニタ２０Ｂとを備えた検出装置（例えば、パーソナル・コンピュータ）２０に接続されていて、受光面の四つの受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄからの電圧を、検出装置２０に出力するようになっている。

検出装置２０の信号処理部２０Ａは、受光素子１３の受光面の四つの受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄから入力されてくる電圧の値に基づいて、受光素子１３の受光面の分割中心ｐ１を原点として、この受光素子１３に入射する光の位置を示す座標値を算出するプログラムを備えている。

検出装置２０のモニタ２０Ｂは、その表示画面が、受光素子１３の受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに対応して上下左右に配置された表示領域Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１の四つの座標画面に分割されており、この座標画面の分割中心ｐ２を原点として、信号処理部２０Ａにおいて算出された座標値に基づいて、受光素子１３に入射してくる測定対象物Ｍからの戻り光Ｌａ１の光軸位置を表示するようになっている。

また、図示の例では、モニタ２０Ｂの各表示領域Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１に、それぞれ、対応する受光素子１３の受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄからの電圧値を表示する表示欄ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１が設けられている。

次に、上記チルトセンサ１０による測定対象物Ｍの傾き等の測定方法について説明を行う。

すなわち、チルトセンサ１０は、ＬＤ光源１４からビームスプリッタ１１に対してレーザ光Ｌ１を射出し、ビームスプリッタ１１は、このビームスプリッタ１１から射出されたレーザ光Ｌ１を窓部１０Ｂの方向に直角向きに反射して、窓部１０Ｂから所定の検査位置に位置された測定対象物Ｍに照射する。

そして、チルトセンサ１０は、この測定対象物Ｍによってレーザ光Ｌ１が反射されて戻ってきた戻り光Ｌａ１を受光する。

このチルトセンサ１０によって受光された戻り光Ｌａ１は、ビームスプリッタ１１を通過した後、凸レンズ１２によって集光されて、受光素子１３に入射される。

このとき、凸レンズ１２の焦点の位置が、受光素子１３の受光面上に一致されている必要はない。

図４は、受光素子１３に凸レンズ１２によって集光された戻り光Ｌａ１が入射している状態の一例を示しており、図中、ＳＰが、受光素子１３の受光面における戻り光Ｌａ１のスポット範囲を示している。

この図４の例では、戻り光Ｌａ１の光軸の傾きが、受光素子１３の分割中心ｐ１から受光領域Ｂの側にずれていて、戻り光Ｌａ１のスポット範囲ＳＰと各受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄとが重なっている面積は、受光領域Ｂが一番大きくなっている。

これによって、受光素子１３の受光領域Ｂから検出装置２０の信号処理部２０Ａに一番大きな値の電圧が出力され、他の受光領域Ｂ，Ｃ，Ｄからも、それぞれスポット範囲ＳＰと重なっている面積に比例した値の電圧が出力される。

検出装置２０の信号処理部２０Ａは、この受光素子１３の各受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄから入力されてくる電圧の値に基づいて、各電圧値の大きさを比較することにより、受光素子１３の受光面上におけるスポット範囲ＳＰの中心位置、すなわち、戻り光Ｌａ１の座標位置を演算によって算出する。

そして、信号処理部２０Ａは、このようにして算出した戻り光Ｌａ１の座標位置を示すデータをモニタ２０Ｂに出力して、このモニタ２０Ｂの画面に形成された分割中心ｐ２を原点とする座標画面に、戻り光Ｌａ１の光軸の傾きを示すスポットマークｍを表示させる。

また、信号処理部２０Ａは、受光素子１３から入力された各受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄからの電圧の値を示すデータをそのままモニタ２０Ｂに出力して、それぞれの電圧値を、対応する各表示領域Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１の表示欄ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１に表示させる。

以上のようにして、モニタ２０Ｂの画面に測定対象物Ｍからの戻り光Ｌａ１の光軸の傾きが表示されることによって、測定対象物Ｍの傾き等が検出され、オペレータは、このモニタ２０Ｂの表示画面から、測定対象物Ｍの傾きの度合等を正確に知ることが出来る。

そして、このチルトセンサ１０によれば、従来のような高額な画像処理装置を必要とすることなく、精度の高い検出を行うことが出来るようになる。

また、従来のように、測定対象物からの戻り光を平行光にするための凹レンズを備える必要がないので、構成の簡素化および小型が可能になる。

従来のチルトセンサの構成を概略的に示す構成図である。この発明によるチルトセンサの実施例を示す概略構成図である。同実施例における受光素子の受光面の状態を示す説明図である。同受光素子の受光面に測定対象物からの戻り光が入射している状態の一例を示す説明図である。

符号の説明

１０ …チルトセンサ
１１ …ビームスプリッタ
１２ …凸レンズ
１３ …受光素子（光電子集積回路）
１４ …ＬＤ光源
２０ …検出装置
２０Ａ …信号処理部（信号処理部材）
２０Ｂ …モニタ（モニタ部材）
Ｍ …測定対象物
Ｌ１ …レーザ光
Ｌａ１ …戻り光
ｎ …軸線
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ …受光領域
ｐ１ …分割中心
ＳＰ …スポット範囲
Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１ …表示領域
ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１ …表示欄
ｐ２ …分割中心
ｍ …スポットマーク

Claims

測定対象物からの光を受光することにより、この受光した光の光軸の傾きを検出するチルトセンサにおいて、
受光した前記光を集光するレンズ部材と、
このレンズ部材によって集光された光が入射される受光素子を備え、
この受光素子が、その受光面が複数の受光領域に分割された光電子集積回路によって構成されていることを特徴とするチルトセンサ。
前記受光素子が、その受光面が上下左右に配置された４つの領域に分割された光電子集積回路によって構成されている請求項１に記載のチルトセンサ。
前記受光素子に、この受光素子の受光面の各受光領域から出力されるそれぞれの受光量に比例した信号が入力される信号処理部材が接続され、この信号処理部材が、受光素子の各受光領域から入力されてくるそれぞれの信号に基づいて、受光素子の受光面に入射した光の光軸の座標値を算出し、光軸の傾きを検出する請求項１に記載のチルトセンサ。
前記受光素子の各受光領域から信号処理部材に出力される信号が、各受光領域における受光量に比例した電圧である請求項３に記載のチルトセンサ。
前記信号処理部材に接続されたモニタ部材をさらに備え、信号処理部材がこのモニタ部材に、算出した座標値に基づいて受光素子に入射した光の光軸の傾きを表示する請求項３に記載のチルトセンサ。
前記モニタ部材の表示画面に、この表示画面が受光素子の受光面の各受光領域に対応して分割された座標画面が形成されて、この座標画面上に、受光素子に入射した光の光軸の傾きを示すスポットマークが表示される請求項５に記載のチルトセンサ。
前記モニタ部材に、受光素子の各受光領域から出力される信号の値がそれぞれ表示される請求項５に記載のチルトセンサ。