JP2010181235A - 変位及び傾角測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズ駆動装置などの被測定物の測定工程において、変位量の測定と傾角量の測定とを同時に行うことが可能な変位及び傾角測定装置を提供する。
【解決手段】変位測定用光源１１から照射されたＰ波を、偏光ビームスプリッタ１３を透過させて、被測定物５０に照射し、被測定物５０の表面で反射されたＰ波の反射光を変位センサ１５に入射させて被測定物５０の変位量を測定するとともに、偏光ビームスプリッタ１３におけるＰ波の入射方向と直交する方向に配置された傾角測定用光源１６から照射されたＳ波を偏光ビームスプリッタ１３で反射させて、被測定物５０に照射し、被測定物５０の表面で反射されたＳ波の反射光を傾角センサ１９に入射させて被測定物５０の傾角量を測定するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、携帯電話用のカメラモジュール等に用いられる、電磁駆動式のレンズ駆動装置の検査装置などに用いられる変位及び傾角測定装置に関する。

近年、携帯電話に搭載されるカメラにおいては、イメージセンサの画素数が増大されて撮影画像の高品質化が進んでいる。
カメラに搭載されるレンズについても、高画素数イメージセンサの分解能に対応する高い分解能が要求されるが、従来の固定焦点型のカメラモジュールでは焦点ボケが生じてしまうため、十分な分解能を得られなかった。そこで、近年は、固定焦点型のカメラモジュールに代えて、可動焦点型のカメラモジュールが採用されるようになってきている。
可動焦点型のカメラモジュールにおけるレンズ駆動方式としては、図５に示すような、コイルモータ方式のレンズ駆動装置５０が多く用いられている（例えば、特許文献１参照）。

レンズ駆動装置５０は、軟鉄等の磁性体から成るヨーク５１と、このヨーク５１の内壁側に取付けられる永久磁石５２と、中央部位置にレンズ５３を保持するホルダー５４と、このホルダー５４に装着される駆動用コイル５５と、内周側に上記ヨーク５１を装着するケース５６と、ケース５６とホルダー５４とを連結する上，下のバネ部材５７Ａ，５７Ｂとを備えている。

永久磁石５２としては、円筒状の磁石、あるいは、複数の円弧状の磁石をヨーク５１の内壁側に環状に配列したものが用いられている。
駆動用コイル５５は、ヨーク５１と永久磁石５２とにより印加される、コイル周りに放射状に分布する磁界中に設置されているので、駆動用コイル５５に通電すると、駆動用コイル５５には、図５の矢印で示す図示しない被写体の方向へ向いたローレンツ力が発生する。これにより、ホルダー５４は、上記ローレンツ力と上，下のバネ部材５７Ａ，５７Ｂの復元力とが釣り合う位置まで移動させることができる。
したがって、駆動用コイル５５に通電する電流値を制御することにより、ホルダー５４の移動量を調整できるので、レンズ５３を所定の位置に移動させることができる。

ところで、上記レンズ駆動装置５０を製造する際には、製造工程内や最終工程において、レンズ駆動装置５０の特性、すなわち、駆動用コイル５５に通電したときのホルダー５４の移動距離である変位量や、そのときのホルダー５４のレンズ光軸からの傾き角である傾角を測定して、上記レンズ駆動装置５０の合否判定を行うようにしている。
変位量は変位測定装置を用いて測定され、傾角量は、傾角測定装置を用いて測定される（例えば、特許文献２，３参照）。

変位測定装置の一構成例を図６に示す。この変位測定装置６０では、変位測定用光源６１から照射される光線が、投光レンズ６２を介して、収束光としてレンズ駆動装置のホルダー等の可動部（以下、被測定物５０という）に合焦される。光線は被測定物５０により反射され、この反射光が、受光レンズ６３を介して変位センサ６４に入射される。
被測定物５０が移動すると、変位センサ６４に入射される反射光の位置が変化する。変位センサ６４は、この反射光の入射位置の変化量から被測定物５０の変位量を検出する。

測定系全体の構成としては、コンピュータ６５からの信号により、変位測定用光源６１、被測定物５０を駆動して移動させるための駆動用電源６６、カウンタ６７が制御される。すなわち、コンピュータ６５からの信号により変位測定用光源６１が発光し、収束光が被測定物５０に照射されるとともに、被測定物５０は駆動用電源６６により駆動されて、上記収束光の光軸方向に移動する。
変位センサ６４によって検出された被測定物５０の変位量の信号は、カウンタ６７により計数されて、コンピュータ６５に表示、集積される。

傾角測定装置の一構成例を図７に示す。この傾角測定装置７０では、傾角測定用光源７１から照射される光線はハーフミラー７２を通過してコリメータレンズ７３に導かれ、コリメータレンズ７３にて平行光に変換されて被測定物５０に照射される。平行光は被測定物５０により反射され、この反射光が、コリメータレンズ７３を通過し、ハーフミラー７２により反射され、傾角センサ７４に合焦される。
被測定物５０が傾くと、傾角センサ７４に入射される反射光の位置が変化する。傾角センサ７４は、この反射光の入射位置の変化量から被測定物５０の傾角量を検出する。

測定系全体の構成としては、コンピュータ７５からの信号により、傾角測定用光源７１、被測定物５０を駆動して移動させるための駆動用電源７６、カウンタ７７が制御される。すなわち、コンピュータ７５からの信号により傾測定用光源７１が発光し、平行光が被測定物５０に照射されるとともに、被測定物５０は駆動用電源７６により駆動されて、上記平行光の光軸方向に移動する。
被測定物５０が平行光の光軸方向に対して傾いて移動した場合には、傾角センサ７４によって検出された被測定物５０の傾角量の信号は、カウンタ７７により計数されて、コンピュータ７５に表示、集積される。

特開２００４−２８００３１号公報 特開平１１−２０８４７１号公報 特開２００１−５９７１６号公報

しかしながら、従来は、変位量の測定と傾角量の測定とが、それぞれ、変位測定装置６０を用いた測定工程と傾角測定装置７０を用いた測定工程の２つの測定工程に分離されていた。このため、各測定装置６０，７０への被測定物５０の設置や測定など、類似の作業が重複して繰り返されることになるので、測定時間が長くなってしまうといった問題点があった。
また、被測定物を駆動するための駆動用電源等も測定工程毎に別個に準備する必要があることから、装置がコスト高になってしまっていた。

本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、レンズ駆動装置などの被測定物の測定工程において、変位量の測定と傾角量の測定とを同時に行うことが可能な変位及び傾角測定装置を提供することを目的とする。

本願発明は、被測定物の変位量と傾角量とを同時に測定するための変位及び傾角測定装置であって、直線偏光された第１の光線を照射する第１の光源と、前記第１の光線と直交する方向に直線偏光された第２の光線を照射する第２の光源と、前記第１及び第２の光線を透過もしくは反射させて被測定物に照射する偏光ビームスプリッタと、前記被測定物から反射された前記第１の光線の反射光を受光して前記被測定物の変位量を検出する変位センサと、前記被測定物から反射された前記第２の光線の反射光を受光して前記被測定物の傾角を検出する傾角センサとを備え、前記第２の光源は、前記第２の光線を前記第１の光線の照射方向とは異なる方向に照射し、前記偏光ビームスプリッタは、異なる方向から入射される前記第１及び第２の光線のいずれか一方を透過させ他方を反射させることで、前記第１及び第２の光線を同一方向に出射して、前記被測定物方向に照射することを特徴とする。
ここで、同一方向とは、第１の光線の出射方向と第２の光線の出射方向とが一致する場合のみを指すのではなく、第１の光線の出射方向と第２の光線の上記出射方向との角度差が、１０°以内の狭い角度範囲内にある場合を指すものとする。
これにより、被測定物の変位量と傾角量とを同時に測定できるので作業時間を短縮することができ、製造コストを低減することができる。
また、本願発明を、レンズ駆動装置の製造工程において、駆動用コイルに通電したときのレンズホルダの変位量や傾角量を測定する測定装置として用いれば、レンズ駆動装置の電源装置やコンピュータなどの演算処理装置も共通化できるので、測定装置を安価に製造することができる。

また、本願発明は、被測定物の変位量と傾角量とを同時に測定するための変位及び傾角測定装置であって、直線偏光された第１の光線を被測定物に照射する光源と、前記第１の光線から、偏光方向が前記第１の光線と直交する方向に直線偏光された第２の光線を生成する光線生成手段と、前記第２の光線の照射方向を前記第１の光線と異なる方向に変換する手段と、直線偏光された入射光線を透過もしくは反射する偏光ビームスプリッタと、前記被測定物から反射された前記第１の光線の反射光または前記第２の光線の反射光のいずれか一方を受光して前記被測定物の変位量を検出する変位センサと、前記被測定物から反射された前記第１の光線の反射光または前記第２の光線の反射光の他方を受光して前記被測定物の傾角を検出する傾角センサとを備え、前記偏光ビームスプリッタは、異なる方向から入射される前記第１及び第２の光線のいずれか一方を透過させ他方を反射させることで、前記第１及び第２の光線を同一方向に出射して、前記第１及び第２の光線を前記被測定物方向に照射することを特徴とする。
これにより、一台の直線偏光された光線を照射する光源を用いて被測定物の変位と傾角とを同時に測定できるので、作業時間の短縮を図ることができるとともに、製造コストを更に低減することができる。
また、本願発明の変位及び傾角測定装置は、レンズ駆動装置の製造工程におけるレンズホルダの変位量や傾角量を測定する測定装置としても好適に用いることができる。

また、本願発明は、被測定物の変位量と傾角量とを同時に測定するための変位及び傾角測定装置であって、円偏光された光線を照射する光源と、前記円偏光された光線から、直線偏光された第１の光線と、偏光方向が前記第１の光線と直交する方向に直線偏光された第２の光線を生成する光線生成手段と、前記第２の光線の照射方向を前記第１の光線と異なる方向に変換する手段と、直線偏光された入射光線を透過もしくは反射する偏光ビームスプリッタと、前記被測定物から反射された前記第１の光線の反射光または前記第２の光線の反射光のいずれか一方を受光して前記被測定物の変位量を検出する変位センサと、前記被測定物から反射された前記第１の光線の反射光または前記第２の光線の反射光の他方を受光して前記被測定物の傾角を検出する傾角センサとを備え、前記偏光ビームスプリッタは、異なる方向から入射される前記第１及び第２の光線のいずれか一方を透過し他方を反射することで、前記第１及び第２の光線を同一方向に出射して、前記第１及び第２の光線を前記被測定物方向に照射することを特徴とする。
これにより、一台の円偏光された光線を照射する光源を用いて被測定物の変位と傾角とを同時に測定できるので、作業時間の短縮を図ることができるとともに、製造コストを更に低減することができる。
また、本願発明の変位及び傾角測定装置は、レンズ駆動装置の製造工程におけるレンズホルダの変位量や傾角量を測定する測定装置としても好適に用いることができる。

本実施の形態１に係る変位及び傾角測定装置の構成を示す機能ブロック図である。 本発明による変位及び傾角測定装置の他の構成を示す機能ブロック図である。 本実施の形態２に係る変位及び傾角測定装置の構成を示す機能ブロック図である。 本実施の形態３に係る変位及び傾角測定装置の構成を示す機能ブロック図である。 コイルモータ方式のレンズ駆動装置の構成を示す断面図である。 従来の変位測定装置の構成を示す機能ブロック図である。 従来の傾角測定装置の構成を示す機能ブロック図である。

以下、実施の形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また、実施の形態の中で説明される特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態１に係る変位及び傾角測定装置１の構成を示す機能ブロック図で、変位及び傾角測定装置１は、変位・傾角測定部１０と駆動・演算部２０を備えている。
変位・傾角測定部１０は、変位測定用光源１１と、投光レンズ１２と、偏光ビームスプリッタ１３と、受光レンズ１４と、変位センサ１５と、傾角測定用光源１６と、ハーフミラー１７と、コリメータレンズ１８と、傾角センサ１９とを備える。
駆動・演算部２０は、コンピュータ２１と、駆動用電源２２と、カウンタ２３とを備える。

変位測定用光源１１は、直線偏光された第１の光線を照射する。本例では、第１の光線としてＰ波を用いている。Ｐ波は、偏光方向が図１の紙面に平行な方向である光線である。なお、偏光方向が図１の紙面に垂直な方向である光線はＳ波と呼ばれている。変位測定用光源１１としては、例えば、レーザー光源が用いられる。
投光レンズ１２は、入射光線を収束光に変換して出射する。
偏光ビームスプリッタ１３は、偏光された入射光線を透過もしくは反射させるもので、ここでは、Ｐ波を透過させＳ波を反射するように透過面及び反射面が設定される。透過したＰ波は進行方向を変えずにそのまま偏光ビームスプリッタ１３から出射される。
一方、反射されたＳ波は、偏光ビームスプリッタ１３の反射面で反射される。このとき、Ｓ波が、例えば、反射面に対して４５°の角度で入射したときには、反射角も４５°になるので、Ｓ波は入射方向とは９０°ずれた方向に出射される。
ここで、Ｐ波の入射方向とＳ波の入射方向とが９０°ずれていたとすると、偏光ビームスプリッタ１３からは、上記Ｐ波とＳ波とが同一方向に出射される。
受光レンズ１４は、被測定物５０から反射された反射光を透過させて変位センサ１５に合焦させる。
変位センサ１５は、入射される反射光の位置を検知して入射位置の変化量から被測定物５０の変位量を検出する。
変位測定用光源１１、投光レンズ１２、偏光ビームスプリッタ１３、及び、被測定物５０の測定面は、第１の光線であるＰ波の光軸方向（図１の上下方向）に沿って直線状に配列される。
一方、受光レンズ１４と変位センサ１５とは、被測定物５０の測定面に対して所定角度傾いて配列される。

傾角測定用光源１６は、第１の光線と直交する方向に直線偏光された第２の光線を照射する。本例では、第２の光線として前記のＳ波を用いている。傾角測定用光源１６には、変位測定用光源１１と同様に、例えば、レーザー光源が用いられる。
ハーフミラー１７は、入射された入射光線の約半分を透過させ、他の半分を反射させるもので、ミラーの角度を４５°に設置すると、反射光は進行方向が９０°ずれてハーフミラー１７から出射される。
コリメータレンズ１８は、入射された光線を平行光に変換して出射する。
傾角センサ１９は、入射される反射光の位置を検知して入射位置の変化量から被測定物５０の傾角量を検出する。
傾角測定用光源１６、ハーフミラー１７、及び、コリメータレンズ１８は、偏光ビームスプリッタ１３へ入射するＰ波の光軸方向に対して直交する方向（図１の右方向）に沿って直線状に配列される。
一方、傾角センサ１９は、ハーフミラー１７へ入射する光線の光軸方向に対して直交する方向（図１の下方）に配置される。

駆動・演算部２０のコンピュータ２１は、変位測定用光源１１と傾角測定用光源１６とを発光させるための制御信号と、被測定物５０を駆動・制御する駆動用電源２２を制御するための制御信号とを出力する。また、カウンタ２３により計数された被測定物５０の変位量と傾角量のデータを表示手段２１ａに表示するとともに、記憶手段２１ｂに記憶して集積する。
駆動用電源２２は、被測定物５０を駆動するための電源で、被測定物５０が図５に示したレンズ駆動装置５０のホルダー５４である場合には、駆動用電源２２からは、駆動用コイル５５に通電するための駆動電流が供給される。
カウンタ２３は、変位センサ１５から送られてくる被測定物５０の変位量の信号と、傾角センサ１９から送られてくる被測定物５０の傾角量の信号とを計数して、コンピュータ２１に出力する。

次に、変位及び傾角測定装置１を用いて被測定物５０の変位量と傾角量とを同時に測定する方法について説明する。
まず、コンピュータ２１を動作させ、変位測定用光源１１と傾角測定用光源１６とを発光させて、それぞれＰ波とＳ波を照射するとともに、駆動用電源２２を制御して被測定物５０をＰ波の照射光軸方向に移動させる。
変位測定用光源１１から照射されたＰ波は、投光レンズ１２によって収束され、偏光ビームスプリッタ１３を透過して、被測定物５０に照射される。
照射されたＰ波は、被測定物５０の表面で反射される。この反射光は、受光レンズ１４を透過して変位センサ１５に到達し、合焦する。
同時に、傾角測定用光源１６から照射されたＳ波は、ハーフミラー１７を透過してコリメータレンズ１８に入射する。コリメータレンズ１８からはＳ波の平行光が出射される。本例では、Ｓ波の平行光が、Ｐ波とは９０°ずれた方向から偏光ビームスプリッタ１３の反射面に入射角４５°で入射するように、傾角測定用光源１６とハーフミラー１７を配置しているので、Ｓ波は、偏光ビームスプリッタ１３の反射面で反射されて、入射方向とは直交する方向に出射される。すなわち、Ｐ波と同じ方向である被測定物５０の表面に照射される。
なお、Ｓ波の平行光の入射方向と偏光ビームスプリッタ１３の反射面の角度を適宜設定しても、Ｓ波とＰ波とを同じ方向から被測定物５０の表面に照射することは可能である。
照射されたＳ波は、被測定物５０の表面で反射される。この反射光は、偏光ビームスプリッタ１３で反射されてコリメータレンズ１８方向に出射した後、ハーフミラー１７で反射されて、傾角センサ１９に到達し、合焦する。

被測定物５０がＰ波の照射光軸方向に移動すると、変位センサ１５に合焦したＰ波の反射光の位置が変化する。変位センサ１５は前記変化量を検出することによって、被測定物５０の変位量を検出することができる。
また、被測定物５０がＰ波の照射光軸方向への移動に伴って傾斜すると、傾角センサ１９に合焦したＳ波の反射光の位置が変化する。傾角センサ１９は前記変化量を検出することによって、被測定物５０の傾角量を検出することができる。
変位センサ１５で検出した被測定物５０の変位量の信号と、傾角センサ１９で検出した被測定物５０の傾角量の信号とは、カウンタ２３に送られ計数されて、変位量と傾角量とが求められる。
この変位量のデータと傾角量のデータとはコンピュータ２１に送られ、コンピュータ２１の表示手段２１ａに同時に表示される。また、変位量のデータと傾角量のデータとは記憶手段２１ｂに記憶され集積される。

本発明の構成では、仮に、変位測定に使用する光線（Ｐ波）が被測定物５０で反射して偏光ビームスプリッタ１３に入射したとしても、Ｐ波は偏光ビームスプリッタ１３を透過するので、Ｐ波が傾角センサ１９に入射することはない。したがって、Ｐ波が傾角センサ１９にノイズとして影響を及ぼすことがない。
一方、傾角測定に使用する光線（Ｓ波）は被測定物５０で反射して偏光ビームスプリッタ１３に入射するが、Ｓ波は偏光ビームスプリッタ１３で反射され、Ｐ波の入射方向とは直交する方向に出射されるので、Ｓ波が変位センサ１５に入射することはない。したがって、Ｓ波が変位センサ１５にノイズとして影響を及ぼすことがない。
このように、本実施の形態１の変位・傾角測定部１０は、２つの光源１１，１６を同時に発光させて、被測定物５０の変位量と傾角量とを同時に測定しても、変位量と傾角量とが相互に影響を受けることがないので、変位量と傾角量とを同時にかつ精度良く測定することができる。

このように、本実施の形態１によれば、変位測定用光源１１から照射され、投光レンズ１２によって収束されたＰ波を、偏光ビームスプリッタ１３を透過させて、被測定物５０に照射し、被測定物５０の表面で反射されたＰ波の反射光を変位センサ１５に入射させて被測定物５０の変位量を測定するとともに、偏光ビームスプリッタ１３におけるＰ波の入射方向と直交する方向に配置された傾角測定用光源１６から照射され、コリメータレンズ１８で平行光となったＳ波を偏光ビームスプリッタ１３で反射させて、被測定物５０に照射し、被測定物５０の表面で反射されたＳ波の反射光を傾角センサ１９に入射させて被測定物５０の傾角量を測定するようにしたので、被測定物５０の変位量と傾角量とを、同時に、かつ、変位量と傾角量とが相互に影響することなく、測定することができる。
また、被測定物５０の変位量と傾角量とを同時に測定できるので作業時間を短縮することができるとともに、駆動用電源２２やコンピュータ２１などを共通化できるので、変位及び傾角測定装置１を安価に製造することができる。

なお、前記実施の形態１では、変位及び傾角測定装置１の変位・傾角測定部１０を、変位測定用光源１１からＰ波を照射し、このＰ波を、偏光ビームスプリッタ１３を透過させて被測定物５０に照射する一方、傾角測定用光源１６からＳ波を照射し、このＳ波を、偏光ビームスプリッタ１３で反射させて被測定物５０に照射する構成としたが、図２に示すように、傾角測定用光源１６からＰ波を照射し、このＰ波を、偏光ビームスプリッタ１３を透過させて被測定物５０に照射し、変位測定用光源１１からＳ波を照射し、このＳ波を、偏光ビームスプリッタ１３で反射させて被測定物５０に照射するような変位・傾角測定部１０Ｚを備えた構成の変位及び傾角測定装置１Ｚを用いても、同様の効果を得ることができる。

図２において、傾角測定用光源１６、ハーフミラー１７、コリメータレンズ１８、及び、被測定物５０の測定面は、第２の光線（ここでは、Ｐ波）の光軸に沿って直線状に配列される。傾角センサ１９は、ハーフミラー１７へ入射する光線の光軸方向に対して時計回りに９０°進んだ方向に配置される。
一方、変位測定用光源１１と受光レンズ１４とは、偏光ビームスプリッタ１３における第２の光線（Ｐ波）の入射方向と直交する方向に沿って直線状に配列される。受光レンズ１４と変位センサ１５とは、被測定物５０の測定面に対して所定角度傾いて配列される。
変位・傾角測定部１０Ｚでは、変位測定用光源１１から照射されたＳ波は、投光レンズ１２によって収束された後、偏光ビームスプリッタ１３により、入射方向と直交する方向に反射されて、被測定物５０に照射される。照射されたＳ波は、被測定物５０の表面で反射される。この反射光は、受光レンズ１４を透過して変位センサ１５に到達し、合焦する。
同時に、傾角測定用光源１６から照射されたＰ波は、ハーフミラー１７を透過してコリメータレンズ１８に入射して平行光に変換され、偏光ビームスプリッタ１３を通過して被測定物５０の表面に照射される。照射されたＰ波は、被測定物５０の表面で反射される。この反射光は、偏光ビームスプリッタ１３を通過してコリメータレンズ１８方向に出射した後、ハーフミラー１７で反射されて、傾角センサ１９に到達し、合焦する。
なお、変位センサ１５による被測定物５０の変位量の検出と、傾角センサ１９による被測定物５０の傾角量の検出については、前記実施の形態１と同様なので、その説明を省略する。

また、以上説明した実施の形態１における変位測定用光源１１と傾角測定用光源１６の発光源は必ずしも直線偏光した光を直接発光するものでなくともよく、発光源より円偏光した光を発した後、４分の１波長板等の偏光板により直線偏光に変換した光源であってもよい。すなわち、円偏光した光を発光する発光源と偏光板とを組み合わせたものを、変位測定用光源１１や傾角測定用光源１６として用いてもよい。

実施の形態２．
図３は、本実施の形態２に係る変位及び傾角測定装置２の構成を示す機能ブロック図で、変位及び傾角測定装置２は、変位・傾角測定部３０と駆動・演算部２０を備えている。
変位・傾角測定部３０は、測定用光源３１と、ハーフミラー３２と、コリメータレンズ３３と、偏光ビームスプリッタ３４と、傾角センサ３５と、光路・偏光変換手段３６と、投光レンズ３７と、受光レンズ３８と、変位センサ３９とを備える。
光路・偏光変換手段３６は、第１の全反射ミラー３６ａと、２分の１波長板３６ｂと、第２の全反射ミラー３６ｃとを備える。
駆動・演算部２０は、コンピュータ２１と、駆動用電源２２と、カウンタ２３とを備える。なお、駆動・演算部２０は、コンピュータ２１が制御する光源が測定用光源３１である点以外は、前記実施の形態１と同じである。

測定用光源３１は、直線偏光された第１の光線を照射する。本例では、第１の光線としてＰ波を用いている。測定用光源３１としては、レーザー光源等が用いられる。
ハーフミラー３２、コリメータレンズ３３、偏光ビームスプリッタ３４、傾角センサ３５、投光レンズ３７、受光レンズ３８、及び、変位センサ３９は、前記実施の形態１に記載のハーフミラー１７、コリメータレンズ１８、偏光ビームスプリッタ１３、傾角センサ１９、投光レンズ１２、受光レンズ１４、及び、変位センサ１５と同じものであるので、説明を省略する。
光路・偏光変換手段３６は、入射した光線の偏光方向を、入射光線と直交する方向に変換するとともに、入射光線の向きを入射方向とは反対方向に変換する。すなわち、第１の全反射ミラー３６ａと、第２の全反射ミラー３６ｃとは、入射光線を全反射して反射光線の向きを入射方向に対して時計回りに９０°進め、２分の１波長板３６ｂにより、直線偏光された入射光線の偏光方向を、入射光線の偏光方向と直交する方向に変換する。
入射光線を第１の光線であるＰ波とすると、光路・偏光変換手段３６からは、偏光方向がＰ波と直交する方向に直線偏光され、かつ、進行方向がＰ波と９０°ずれた光線であるＳ波（第２の光線）が出力される。
すなわち、ハーフミラー３２、第１の全反射ミラー３６ａ、２分の１波長板３６ｂ、及び、第２の全反射ミラー３６ｃとにより、第１の光線から、偏光方向が第１の光線と直交する方向に直線偏光された第２の光線を生成する光線生成手段が構成される。

測定用光源３１、ハーフミラー３２、コリメータレンズ３３、及び、被測定物５０の測定面は、第１の光線（ここでは、Ｐ波）の光軸に沿って直線状に配列される。傾角センサ３５は、ハーフミラー３２の左側（ハーフミラー３２へ入射する光線の光軸方向に対して反時計回りに９０°進んだ方向）に配置される。
一方、光路・偏光変換手段３６は、偏光ビームスプリッタ３４の右側（偏光ビームスプリッタ３４におけるＰ波の入射方向と時計回りに９０°進んだ方向）に配置される。詳細には、第１の全反射ミラー３６ａ、２分の１波長板３６ｂ、及び、第２の全反射ミラー３６ｃは、Ｐ波の照射光軸方向と平行な方向に配列される。
投光レンズ３７は、偏光ビームスプリッタ３４と第２の全反射ミラー３６ｃとの間に配置される。
なお、ハーフミラー３２と第１の全反射ミラー３６ａと第２の全反射ミラー３６ｃと偏光ビームスプリッタ３４との位置関係は、ハーフミラー３２から第１の全反射ミラー３６ａに入射されるＰ波の入射角が４５°になるように配置され、第２の全反射ミラー３６ｃで反射されたＳ波の進行方向が、偏光ビームスプリッタ３４の入射面に垂直であるように配置される。また、第１の全反射ミラー３６ａ、２分の１波長板３６ｂ、及び、第２の全反射ミラー３６ｃは、Ｐ波の照射光軸方向と平行な方向に配列される。
一方、受光レンズ３８と変位センサ３９とは、被測定物５０の測定面に対して所定角度傾いて配列される。

次に、変位及び傾角測定装置２を用いて被測定物５０の変位量と傾角量とを同時に測定する方法について説明する。
測定用光源３１から照射されたＰ波は、ハーフミラー３２により透過光と反射光とに分離される。透過光は、コリメータレンズ３３に入射して平行光に変換され、偏光ビームスプリッタ３４を通過して被測定物５０の表面に照射される。この透過光はＰ波である。
この照射されたＰ波は、被測定物５０の表面で反射され、偏光ビームスプリッタ３４を通過してコリメータレンズ３３方向に出射した後、ハーフミラー３２で反射されて、傾角センサ３５に到達し、合焦する。
一方、反射光は、第１の全反射ミラー３６ａでＰ波の進行方向に反射された後、２分の１波長板３６ｂに入力する。２分の１波長板３６ｂからは、Ｐ波と偏光方向が直交する方向に直線偏光されたＳ波が出力される。このＳ波は、第２の全反射ミラー３６ｃにより、投光レンズ３７方向に反射され、投光レンズ３７によって収束された後、偏光ビームスプリッタ３４に入射する。このＳ波は、偏光ビームスプリッタ３４により、入射方向とは９０°ずれた方向に反射され、被測定物５０に照射される。照射されたＳ波は、被測定物５０の表面で反射される。この反射光は、受光レンズ３８を透過して変位センサ３９に到達し、合焦する。
なお、変位センサ３９による被測定物５０の変位量の検出と、傾角センサ３５による被測定物５０の傾角量の検出については、前記実施の形態１と同様なので、その説明を省略する。

このように、上記構成の変位及び傾角測定装置２を用いることにより、直線偏光した光線を照射する一台の光源（測定用光源３１）を用いて、被測定物５０の変位量と傾角量とを同時に測定することができる。
また、被測定物５０の変位量と傾角量とを同時に測定できるので作業時間を短縮することができるとともに、駆動用電源２２やコンピュータ２１などを共通化できるので、変位及び傾角測定装置２を安価に製造することができる。
なお、前記例では、ハーフミラー３２で反射された光線を、第１及び第２の全反射ミラー３６ａ，３６ｃにより進行方向を９０°ずつずらして反転させ、偏光ビームスプリッタ３４に入射させる構成としたが、本発明は、これに限るものではない。例えば、１個目の全反射ミラーで進行方向を６０°ずらし、２個目の全反射ミラーで更に１２０°ずらしたり、３個の全反射ミラーでそれぞれ６０°ずつ進行方向をずらすなどして、ハーフミラー３２で反射された光線の進行方向を反転させて、偏光ビームスプリッタ３４に入射させるようにしてもよい。
また、以上説明した実施の形態２における測定用光源３１の発光源は必ずしも直線偏光した光を直接発光するものでなくともよく、発光源より円偏光した光を発した後、４分の１波長板等の偏光板により直線偏光に変換した光源であってもよい。

実施の形態３．
図４は、本実施の形態３に係る変位及び傾角測定装置３の構成を示す機能ブロック図で、変位及び傾角測定装置３は、変位・傾角測定部４０と駆動・演算部２０を備えている。
変位・傾角測定部４０は、測定用光源４１と、第１の偏光ビームスプリッタ４２Ａと、投光レンズ４３と、第２の偏光ビームスプリッタ４２Ｂと、受光レンズ４４と、変位センサ４５と、ハーフミラー４６と、全反射ミラー４７と、コリメータレンズ４８と、傾角センサ４９とを備える。
駆動・演算部２０は、コンピュータ２１と、駆動用電源２２と、カウンタ２３とを備える。なお、駆動・演算部２０は、コンピュータ２１が制御する光源が測定用光源４１である点以外は、前記実施の形態１と同じである。

測定用光源４１は、円偏光または楕円偏光された光線（以下、円波という）を照射する。測定用光源４１としては、レーザー光源等が用いられる。
第１の偏光ビームスプリッタ４２Ａは、前記実施の形態１に記載の偏光ビームスプリッタ１３と同じものであるが、ここでは、円波を入射して、透過方向にＰ波を出射し、透過方向とは直交する方向である反射方向にＳ波を出射する。
第２の偏光ビームスプリッタ４２Ｂ、投光レンズ４３、受光レンズ４４、変位センサ４５、ハーフミラー４６、コリメータレンズ４８、及び、傾角センサ４９については、前記実施の形態１に記載の偏光ビームスプリッタ１３、投光レンズ１２、受光レンズ１４、変位センサ１５、ハーフミラー１７、コリメータレンズ１８、及び、傾角センサ１９と同じものであり、全反射ミラー４７については、前記実施の形態２に記載した第２の全反射ミラー３６ｃと同じものであるので、説明を省略する。
本例では、第１の偏光ビームスプリッタ４２Ａと、ハーフミラー４６と、全反射ミラー４７とにより、前記実施の形態２の光路・偏光変換手段３６に相当する手段を構成する。すなわち、第１の偏光ビームスプリッタ４２Ａにより、入射した光線の偏光方向を、入射光線と直交する方向に変換するとともに、第１の偏光ビームスプリッタ４２Ａによって入射方向に対して９０°ずらされた光線（変換光）の向きを、ハーフミラー４６と全反射ミラー４７とにより、ハーフミラー４６への入射方向とは反対方向に変換する。

測定用光源４１、第１及び第２の偏光ビームスプリッタ４２Ａ，４２Ｂ、投光レンズ４３、及び、被測定物５０の測定面は、円波の光軸に沿って直線状に配列される。投光レンズ４３は、第１及び第２の偏光ビームスプリッタ４２Ａ，４２Ｂの間に配置される。
受光レンズ４４と変位センサ４５とは、被測定物５０の測定面に対して所定角度傾いて配列される。
ハーフミラー４６は第１の偏光ビームスプリッタ４２Ａの右側（第１の偏光ビームスプリッタ４２ＡにおけるＳ波の出射方向）に配置される。
全反射ミラー４７は、ハーフミラー４６の出射方向で、かつ、第２の偏光ビームスプリッタ４２Ｂの右側（第２の偏光ビームスプリッタ４２ＢにおけるＳ波の入射方向）に配置される。
コリメータレンズ４８は、第２の偏光ビームスプリッタ４２Ｂと全反射ミラー４７との間に配置される。
傾角センサ４９は、ハーフミラー４６の上側（ハーフミラー４６へ入射する光線の光軸方向に対して反時計回りに９０°進んだ方向）に配置される。

次に、変位及び傾角測定装置３を用いて被測定物５０の変位量と傾角量とを同時に測定する方法について説明する。
測定用光源４１から照射された円波は、第１の偏光ビームスプリッタ４２ＡによりＰ波とＳ波とに分離される。Ｐ波は透過方向に出射され、Ｓ波は、透過方向とは直交する方向である反射方向に出射される。
Ｐ波は、投光レンズ４３で収束され、第２の偏光ビームスプリッタ４２Ｂを透過して被測定物５０に照射される。照射されたＰ波は、被測定物５０の表面で反射される。この反射光は、受光レンズ４４を透過して変位センサ４５に到達し、合焦する。
一方、Ｓ波は、ハーフミラー４６と全反射ミラー４７でそれぞれ反射されて、コリメータレンズ４８に入射して平行光に変換される。このＳ波の平行光は、第２の偏光ビームスプリッタ４２Ｂで反射されて被測定物５０の表面に照射される。この照射されたＳ波は、被測定物５０の表面で反射された後、第２の偏光ビームスプリッタ４２Ｂで反射される。第２の偏光ビームスプリッタ４２Ｂで反射されたＳ波の反射光は、コリメータレンズ４８を透過し、全反射ミラー４７で更に反射されて、ハーフミラー４６に入射した後、ハーフミラー４６を通過して、傾角センサ４９に到達し、合焦する。
なお、変位センサ４５による被測定物５０の変位量の検出と、傾角センサ４９による被測定物５０の傾角量の検出については、前記実施の形態１と同様なので、その説明を省略する。

このように、上記構成の変位及び傾角測定装置３を用いることにより、円偏光もしくは楕円偏光した光線を照射する一台の光源（測定用光源４１）を用いて、被測定物５０の変位量と傾角量とを同時に測定することができる。
また、被測定物５０の変位量と傾角量とを同時に測定できるので作業時間を短縮することができるとともに、駆動用電源２２やコンピュータ２１などを共通化できるので、変位及び傾角測定装置３を安価に製造することができる。
なお、前記例では、第１の偏光ビームスプリッタ４２Ａから出射されたＳ波を、ハーフミラー４６及び全反射ミラー４７に反転させて、第２の偏光ビームスプリッタ４２Ｂに入射させる構成としたが、これに限るものではなく、例えば、ハーフミラー４６や全反射ミラー４７の反射面の角度を適宜変更して、第１の偏光ビームスプリッタ４２Ａから出射されたＳ波の進行方向を反転させて、第２の偏光ビームスプリッタ４２Ｂに入射させるようにしてもよい。また、全反射ミラーを複数個用いる構成としてもよい。
また、以上説明した実施の形態３における測定用光源４１の発光源は必ずしも円偏光または楕円偏光した光を直接発光するものでなくともよく、発光源より直線偏光した光を発した後、４分の１波長板等の偏光板により円偏光または楕円偏光に変換した光源であってもよい。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に記載の範囲には限定されない。前記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者にも明らかである。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲から明らかである。

このように、本発明によれば、変位量の測定と傾角量の測定とを同時に行うことが可能な変位及び傾角測定装置を提供することができるので、これを、例えば、レンズ駆動装置などの被測定物の測定装置に適用すれば、測定時間を短縮でき、製造効率を向上させることができる。

１ 変位及び傾角測定装置、１０ 変位・傾角測定部、１１ 変位測定用光源、
１２ 投光レンズ、１３ 偏光ビームスプリッタ、１４ 受光レンズ、
１５ 変位センサ、１６ 傾角測定用光源、１７ ハーフミラー、
１８ コリメータレンズ、１９ 傾角センサ、
２０ 駆動・演算部、２１ コンピュータ、２１ａ 表示手段、２１ｂ 記憶手段、
２２ 駆動用電源、２３ カウンタ。

Claims (3)

1. 直線偏光された第１の光線を照射する第１の光源と、
   前記第１の光線と直交する方向に直線偏光された第２の光線を照射する第２の光源と、
   前記第１及び第２の光線を透過もしくは反射させて被測定物に照射する偏光ビームスプリッタと、
   前記被測定物から反射された前記第１の光線の反射光を受光して前記被測定物の変位量を検出する変位センサと、
   前記被測定物から反射された前記第２の光線の反射光を受光して前記被測定物の傾角を検出する傾角センサとを備え、
   前記第２の光源は、前記第２の光線を前記第１の光線の照射方向とは異なる方向に照射し、
   前記偏光ビームスプリッタは、異なる方向から入射される前記第１及び第２の光線のいずれか一方を透過させ他方を反射させることで、前記第１及び第２の光線を同一方向に出射して、前記被測定物方向に照射することを特徴とする変位及び傾角測定装置。
2. 直線偏光された第１の光線を被測定物に照射する光源と、
   前記第１の光線から、偏光方向が前記第１の光線と直交する方向に直線偏光された第２の光線を生成する光線生成手段と、
   前記第２の光線の照射方向を前記第１の光線と異なる方向に変換する手段と、
   直線偏光された入射光線を透過もしくは反射する偏光ビームスプリッタと、
   前記被測定物から反射された前記第１の光線の反射光または前記第２の光線の反射光のいずれか一方を受光して前記被測定物の変位量を検出する変位センサと、
   前記被測定物から反射された前記第１の光線の反射光または前記第２の光線の反射光の他方を受光して前記被測定物の傾角を検出する傾角センサとを備え、
   前記偏光ビームスプリッタは、異なる方向から入射される前記第１及び第２の光線のいずれか一方を透過させ他方を反射させることで、前記第１及び第２の光線を同一方向に出射して、前記第１及び第２の光線を前記被測定物方向に照射することを特徴とする変位及び傾角測定装置。
3. 円偏光された光線を照射する光源と、
   前記円偏光された光線から、直線偏光された第１の光線と、偏光方向が前記第１の光線と直交する方向に直線偏光された第２の光線を生成する光線生成手段と、
   前記第２の光線の照射方向を前記第１の光線と異なる方向に変換する手段と、
   直線偏光された入射光線を透過もしくは反射する偏光ビームスプリッタと、
   被測定物から反射された前記第１の光線の反射光または前記第２の光線の反射光のいずれか一方を受光して前記被測定物の変位量を検出する変位センサと、
   前記被測定物から反射された前記第１の光線の反射光または前記第２の光線の反射光の他方を受光して前記被測定物の傾角を検出する傾角センサとを備え、
   前記偏光ビームスプリッタは、異なる方向から入射される前記第１及び第２の光線のいずれか一方を透過し他方を反射することで、前記第１及び第２の光線を同一方向に出射して、前記第１及び第２の光線を前記被測定物方向に照射することを特徴とする変位及び傾角測定装置。

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