JPH09304036A - Angle measuring apparatus for solid component - Google Patents
Angle measuring apparatus for solid componentInfo
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- JPH09304036A JPH09304036A JP8124394A JP12439496A JPH09304036A JP H09304036 A JPH09304036 A JP H09304036A JP 8124394 A JP8124394 A JP 8124394A JP 12439496 A JP12439496 A JP 12439496A JP H09304036 A JPH09304036 A JP H09304036A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の平面によっ
て囲まれる立体部品の隣接する２つの平面がなす測定対
象角の角度を測定する角度測定装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an angle measuring device for measuring an angle of a measurement target angle formed by two adjacent planes of a three-dimensional component surrounded by a plurality of planes.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、例えば光記録、光通信などの分野
において、記録装置や通信装置等の小型化、高性能化に
伴い、それらを構成している光学部品を小型化したり、
角度や寸法等を高精度化したいという要求が出てきてい
る。そのために、より微小な光学部品の角度を高精度で
測定することが望まれている。2. Description of the Related Art In recent years, for example, in the fields of optical recording, optical communication, etc., with downsizing and high performance of recording devices, communication devices, etc., optical components constituting them have been downsized,
There is a demand for higher precision in angles and dimensions. Therefore, it is desired to measure the angle of a smaller optical component with high accuracy.
【０００３】従来、光学部品の角度測定装置としてはレ
ーザーオートコリメータが用いられていた。例えば、図
６に示されるように、レーザオートコリメータ６０を用
いてライトアングルプリズム６５（三角柱でその横断面
が直角二等辺三角形）の４５°の角を測定する場合、レ
ーザオートコリメータ６０の前方の規定位置にプリズム
６５を置き、レーザオートコリメータ６０からコリメー
ト光（実線）を照射する。プリズム６５の正面６５ａに
照射されたコリメート光は、該正面６５ａで反射され、
実線に沿ってレーザオートコリメータ６０のレンズ６２
のところに戻ってくる。実線に沿って戻ってきた光は、
レンズ６２によって位置センサ６１の上に収束される。Conventionally, a laser autocollimator has been used as an angle measuring device for optical components. For example, as shown in FIG. 6, when the angle of 45 ° of the right angle prism 65 (triangular prism whose cross section is an isosceles right triangle) is measured using the laser autocollimator 60, the front side of the laser autocollimator 60 is measured. The prism 65 is placed at a specified position, and collimated light (solid line) is emitted from the laser autocollimator 60. The collimated light applied to the front surface 65a of the prism 65 is reflected by the front surface 65a,
Along the solid line, the lens 62 of the laser autocollimator 60
I will come back. The light returning along the solid line is
It is focused on the position sensor 61 by the lens 62.
【０００４】実線に沿ってプリズム６５の中に進行した
光は、プリズム６５の図における４５°の傾斜面６５ｂ
および底面６５ｃから反射され、点線に沿ってレーザオ
ートコリメータ６０のレンズ６２のところに戻ってき
て、レンズ６２によって位置センサ６１の上に収束され
る。この実線に沿って位置センサ６１上に収束した入射
像である光スポットと、点線に沿って位置センサ６１上
に収束した反射像である光スポットとの位置の差からプ
リズム６５の角度を測定している。The light that has traveled along the solid line into the prism 65 is the inclined surface 65b of the prism 65 at 45 ° in the drawing.
And reflected from the bottom surface 65c, returns to the lens 62 of the laser autocollimator 60 along the dotted line, and is focused on the position sensor 61 by the lens 62. The angle of the prism 65 is measured from the difference in position between the light spot, which is the incident image converged on the position sensor 61 along the solid line, and the light spot, which is the reflected image converged on the position sensor 61 along the dotted line. ing.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上述の従来のレーザー
オートコリメータを用いて微小な立体部品、特に光学部
品の角度を測定する場合、測定しようとする光学部品に
コリメート光（平行光）を入射し、入射面及び反射面か
ら戻ってくる光の像の位置から角度を算出しているが、
レーザー径に比較して光学部品が小さくなるに伴い入射
像と反射像の位置の差が明確に分離しなくなるため測定
精度が大きく低下する。このため、レーザースポット径
で測定可能な最少部品寸法が制約される問題があった。
また、全反射膜などがコーティングされている光学部品
の場合には、レーザが入射面を透過しないため反射像が
もどらないので、角度算出ができない問題がある。ま
た、測定可能な角度範囲が±３’程度と狭範囲であるこ
とも問題である。When measuring the angle of a minute three-dimensional component, especially an optical component, using the above-mentioned conventional laser autocollimator, collimated light (parallel light) is incident on the optical component to be measured. , The angle is calculated from the position of the image of the light returning from the incident surface and the reflecting surface.
As the size of the optical component becomes smaller than the laser diameter, the difference between the positions of the incident image and the reflected image cannot be clearly separated, and the measurement accuracy is greatly reduced. For this reason, there is a problem that the size of the smallest part that can be measured by the laser spot diameter is restricted.
Further, in the case of an optical component coated with a total reflection film or the like, there is a problem that the angle cannot be calculated because the reflected image does not return because the laser does not pass through the incident surface. Another problem is that the measurable angle range is as narrow as ± 3 ′.
【０００６】本発明は、上記の点に鑑みなされたもの
で、角度測定可能な立体部品、特に光学部品の大きさが
レーザースポット径に制限されず、かつ、表面が全反射
コーティングされている光学部品でも測定が可能でか
つ、広い測定範囲を精度よく測定することが可能な角度
測定装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above point, and the size of a three-dimensional component capable of measuring an angle, particularly an optical component, is not limited to the laser spot diameter, and the surface is a total reflection coated optical component. It is an object of the present invention to provide an angle measuring device that can measure even a part and can accurately measure a wide measuring range.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、光を反射することができる複数の平面によ
って囲まれる立体部品における２つの平面がなす測定対
象角の角度を測定する角度測定装置において、測定対象
角の角度が予め正確に測定され、測定の基準となる基準
立体部品と、基準立体部品の置かれた位置に基準立体部
品に代えて置かれる測定対象立体部品との両方の部品の
測定対象の角を挟む２面のそれぞれの対応する面に、レ
ーザから出射したコリメート光をそれぞれ照射する第
１，第２のレーザ光学系と、第１，第２のレーザ光学系
が照射し、基準立体部品および測定対象立体部品によっ
て反射されたコリメート光の到達する位置を、各コリメ
ート光が予め定められた距離だけ進行した測定位置で検
出する第１，第２の反射光位置検出部とを有することを
特徴とする。In order to achieve the above object, the present invention provides an angle for measuring an angle of a measurement target angle formed by two planes in a three-dimensional component surrounded by a plurality of planes capable of reflecting light. In the measuring device, the angle of the measurement target angle is accurately measured in advance, and both the reference three-dimensional part serving as a reference for measurement and the measurement three-dimensional part placed in place of the reference three-dimensional part in place of the reference three-dimensional part The first and second laser optical systems for respectively irradiating the corresponding surfaces of the two surfaces sandwiching the corner of the object to be measured of the component with the collimated light emitted from the laser, and the first and second laser optical systems, respectively. The first and second positions at which the collimated light reflected by the reference three-dimensional component and the three-dimensional component to be measured reach and are detected at the measurement positions where each collimated light has traveled by a predetermined distance are detected. And having a Shako position detection unit.
【０００８】本発明の立体部品の角度測定装置において
は、測定対象角の角度が予め正確に測定され、測定の基
準となる基準立体部品と、基準立体部品の置かれた位置
に基準立体部品に代えて置かれる測定対象立体部品との
両方の部品の測定対象の角を挟む２面のそれぞれの対応
する面に、第１，第２のレーザ光学系がレーザから出射
したコリメート光をそれぞれ照射する。そして、第１，
第２のレーザ光学系が照射し、基準立体部品および測定
対象立体部品によって反射されたコリメート光の到達す
る位置を、第１，第２の反射光位置検出部が、各コリメ
ート光が予め定められた距離だけ進行した測定位置で検
出する。したがって、基準立体部品および測定対象立体
部品に対して検出される前記測定位置の違いから、測定
対象角の角度の違いを検出できる。In the angle measuring device for a three-dimensional part of the present invention, the angle of the measurement target angle is accurately measured in advance, and the reference three-dimensional part serving as a reference for measurement and the reference three-dimensional part at the position where the reference three-dimensional part is placed are used. The first and second laser optical systems respectively irradiate the corresponding surfaces of the two surfaces sandwiching the corners of the measurement object of both the measurement object three-dimensional component placed in place of the collimated light emitted from the laser, respectively. . And the first,
The first and second reflected light position detectors determine the positions at which the collimated light, which is irradiated by the second laser optical system and reflected by the reference three-dimensional component and the three-dimensional component to be measured, reaches, respectively. It is detected at the measurement position advanced by a certain distance. Therefore, the difference in the angle of the measurement target angle can be detected from the difference in the measurement positions detected for the reference three-dimensional component and the measurement target three-dimensional component.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態例につい
て説明する。図１は、本発明の実施の形態例に係わる立
体部品である光学部品の角度測定装置の第１の例の初期
状態を示す構成図、図２は、図１の例における実際の角
度の測定状態を示す図、図３は、本発明の実施の形態に
係わる光学部品の角度測定装置の第２の例を示す構成
図、図４は、図３の例における実際の角度の測定状態を
示す図、図５は、本発明の実施の形態に係わる光学部品
の角度測定装置の第３の例を示す構成図である。先ず、
第１の例について説明する。図１において、ステージ１
０は、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の方向に移動できるとともに、
回転および傾斜調整可能に構成されている。このステー
ジ１０の所定の位置に測定しようとする立体部品（この
例では、特に光学部品）を測定位置にセットする。本例
では、具体的にはライトアングルプリズム（三角柱でそ
の横断面が直角二等辺三角形）の４５°の角を測定する
ので、以降においては、測定対象はライトアングルプリ
ズムとして記述する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, embodiments of the present invention will be described. FIG. 1 is a configuration diagram showing an initial state of a first example of an angle measuring device for an optical component which is a three-dimensional component according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an actual angle measurement in the example of FIG. FIG. 3 is a diagram showing a state, FIG. 3 is a configuration diagram showing a second example of an angle measuring device for an optical component according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a state showing an actual angle measurement in the example of FIG. 5 and 5 are configuration diagrams showing a third example of the angle measuring device for an optical component according to the embodiment of the present invention. First,
The first example will be described. In FIG. 1, stage 1
0 can move in the directions of the X axis, Y axis, and Z axis, and
The rotation and tilt are adjustable. A three-dimensional component (in this example, an optical component in particular) to be measured is set at a predetermined position on the stage 10. In the present example, specifically, the angle of 45 ° of the right angle prism (triangular prism whose cross section is an isosceles right triangle) is measured, and hence the measurement target will be described as a right angle prism hereinafter.
【００１０】図１に示すように、ライトアングルプリズ
ムである基準プリズム１１の４５°の角θref （この角
θref は、例えば、レーザオートコリメータ等で予め正
確に測定されている）が測定できるようにステージ１０
上にセットされる。すなわち、基準プリズム１１の横断
面の直角二等辺三角形の二等辺をなす一方の面ＳＦ１０
はステージ１０の上面に載せられ、他方の面ＳＦ１１は
ステージ１０の上面に垂直になるようにセットされるの
で、測定対象の角は面ＳＦ１１と斜面ＳＦ１２とで挟ま
れた角となる。As shown in FIG. 1, the angle θ ref of 45 ° of the reference prism 11 which is a right angle prism (this angle θ ref has been accurately measured in advance by, for example, a laser autocollimator) can be measured. To stage 10
Set on top. That is, one surface SF10 that forms the isosceles right-angled isosceles triangle of the cross section of the reference prism 11.
Is placed on the upper surface of the stage 10 and the other surface SF11 is set to be perpendicular to the upper surface of the stage 10, so that the corner to be measured is the corner sandwiched between the surface SF11 and the slope SF12.
【００１１】レーザ１２は、コリメート光をハーフミラ
ー１３に向けて出射する。ハーフミラー１３は、レーザ
１２からのコリメート光を反射して、基準プリズム１１
の斜面ＳＦ１２に垂直に当てるように調整される。斜面
ＳＦ１２に当てられた光は、斜面ＳＦ１２で反射して、
再びハーフミラー１３に戻り、ハーフミラー１３に反射
されてレーザ１６へ戻る光とハーフミラー１３を通過し
てミラー１４に向けて進行する光とに分けられる。した
がって、もしも、コリメート光が基準プリズム１１の斜
面ＳＦ１２に垂直に当たるようにハーフミラー１３の傾
斜角度が正確に調整されていれば、レーザ１２と基準プ
リズム１１の斜面ＳＦ１２との間では、コリメート光の
入射光路と反射光路とは一致し、その結果レーザ１２へ
の戻り光がレーザ１２の出射口に一致するので、この一
致を確認したときハーフミラー１３が所望の傾斜角度に
調整されたものと判断する。The laser 12 emits the collimated light toward the half mirror 13. The half mirror 13 reflects the collimated light from the laser 12, and the reference prism 11
It is adjusted so as to be applied vertically to the slope SF12. The light applied to the slope SF12 is reflected by the slope SF12,
It returns to the half mirror 13 again and is divided into light that is reflected by the half mirror 13 and returns to the laser 16 and light that passes through the half mirror 13 and travels toward the mirror 14. Therefore, if the tilt angle of the half mirror 13 is accurately adjusted so that the collimated light strikes the inclined surface SF12 of the reference prism 11 perpendicularly, the collimated light between the laser 12 and the inclined surface SF12 of the reference prism 11 is changed. The incident light path and the reflected light path coincide with each other, and as a result, the return light to the laser 12 coincides with the emission port of the laser 12. Therefore, when this coincidence is confirmed, it is determined that the half mirror 13 has been adjusted to a desired tilt angle. To do.
【００１２】次に、ミラー１４に向けて進行した光は、
ミラー１４で望ましくは水平方向に反射され（ミラー１
４の傾斜が光を水平に反射するように調整される）、反
射された方向には、フォトダイオードの表面抵抗を利用
した光スポット位置センサを垂直に保持する反射光位置
検出部１５が配置されている。反射光位置検出部１５
は、反射光が光スポット位置センサの原点Ｑ０に当たる
ように高さ調整される。Next, the light traveling toward the mirror 14 is
Mirror 14 preferably reflects in the horizontal direction (mirror 1
The tilt of 4 is adjusted so as to reflect light horizontally), and a reflected light position detection unit 15 for vertically holding a light spot position sensor using the surface resistance of the photodiode is arranged in the reflected direction. ing. Reflected light position detector 15
Is adjusted in height so that the reflected light strikes the origin Q0 of the light spot position sensor.
【００１３】基準プリズム１１の面ＳＦ１１の前方に
は、レーザ１６が配置されており、このレーザ１６から
出射されたコリメート光は、垂直から少しずれた所定の
入射角度（例えば、２０°）をもって面ＳＦ１１に入射
し、面ＳＦ１１で反射される。面ＳＦ１１でのコリメー
ト光の反射方向には、フォトダイオードの表面抵抗を利
用した光スポット位置センサを垂直に保持する反射光位
置検出部１７が配置されており、反射光位置検出部１７
の位置は、反射光が光スポット位置センサの原点Ｐ０に
当たるように調整される。したがって、レーザ１２，１
６からそれぞれ出射されたコリメート光は、同一平面に
おいて図１の点線および矢印で示されるように反射およ
び進行を行うこととなる。A laser 16 is arranged in front of the surface SF11 of the reference prism 11, and the collimated light emitted from the laser 16 has a predetermined incident angle (for example, 20 °) slightly deviated from vertical. It is incident on SF11 and reflected on the surface SF11. In the reflection direction of the collimated light on the surface SF11, a reflected light position detection unit 17 that vertically holds an optical spot position sensor using the surface resistance of the photodiode is arranged.
The position of is adjusted so that the reflected light strikes the origin P0 of the light spot position sensor. Therefore, the lasers 12, 1
The collimated lights emitted from 6 respectively reflect and travel on the same plane as indicated by the dotted lines and arrows in FIG.
【００１４】図１のように設定が完了した後に、図２に
示されるように基準プリズム１１の代わりに角θ１を測
定しようとする測定対象プリズム２１を、基準プリズム
１１がセットされていた位置にセットする。したがっ
て、測定対象プリズム２１をセットした後に、レーザ１
２，１６からコリメート光が出射される。面ＳＦ２０が
ステージ１０の上面に載置された測定対象プリズム２１
の垂直方向の面ＳＦ２１は、レーザ１６からのコリメー
ト光を反射光位置検出部１７の光スポット位置センサ１
７ａに向けて反射する。この反射した光が基準プリズム
１１の場合における原点Ｐ０に当たるように、測定対象
プリズム２１の載ったステージ１０の傾斜を調整する。After the setting is completed as shown in FIG. 1, the measurement target prism 21 for measuring the angle θ1 is replaced with the reference prism 11 at the position where the reference prism 11 was set as shown in FIG. set. Therefore, after setting the measurement target prism 21, the laser 1
Collimated light is emitted from 2, 16. The surface SF20 has the measurement target prism 21 mounted on the upper surface of the stage 10.
The vertical surface SF21 of the light spot position sensor 1 of the reflected light position detector 17 reflects the collimated light from the laser 16.
Reflect toward 7a. The inclination of the stage 10 on which the prism 21 to be measured is mounted is adjusted so that the reflected light hits the origin P0 in the case of the reference prism 11.
【００１５】ステージ１０の傾斜を調整した後に、レー
ザ１２からのコリメート光を観察する。レーザ１２から
出射された光は、ハーフミラー１３で反射され、測定対
象プリズム２１に向かい（点線で図示されている）、測
定対象プリズム２１の斜面ＳＦ２２によって反射され
（実線で図示されている）、ハーフミラー１３を通過
し、ミラー１４で反射される。反射された光は、反射光
位置検出部１５の光スポット位置センサ１５ａに当た
る。図２から容易に理解できるように、測定対象プリズ
ム２１の角θ１が基準プリズム１１の角θref よりも大
きければ、ミラー１４によって反射された光は、原点Ｑ
０よりも上に当たり、小さければ、原点Ｑ０よりも下に
当たる。After adjusting the inclination of the stage 10, the collimated light from the laser 12 is observed. The light emitted from the laser 12 is reflected by the half mirror 13 toward the measurement object prism 21 (illustrated by a dotted line), and reflected by the slope surface SF22 of the measurement object prism 21 (illustrated by a solid line). It passes through the half mirror 13 and is reflected by the mirror 14. The reflected light strikes the light spot position sensor 15 a of the reflected light position detector 15. As can be easily understood from FIG. 2, if the angle θ1 of the measurement target prism 21 is larger than the angle θ ref of the reference prism 11, the light reflected by the mirror 14 has the origin Q.
It hits above 0, and if it is small, hits below the origin Q0.
【００１６】このように、基準プリズム１１の角θref
と測定対象プリズム２１の角θ１との差が原点Ｑ０と位
置Ｑ１との間の距離ΔＹとして現れ、下記の式（１），
（２）のように表される。式（１）は、ΔＹが正（位置
Ｑ１が原点Ｑ０の上）である場合で、式（２）は、ΔＹ
が負（位置Ｑ１が原点Ｑ０の下）である場合である。ま
た、Ｌは、基準プリズム１１の斜面ＳＦ１２からミラー
１４までの光路長とミラー１４から反射光位置検出部１
５の光スポット位置センサ１５ａまでの光路長との合計
の光路長（本例では３０００ｍｍ）であって、予め測定
されている。この光路長の測定については、よく知られ
たことなので説明は省略する。Thus, the angle θ ref of the reference prism 11
And the angle θ1 of the measurement target prism 21 appear as a distance ΔY between the origin Q0 and the position Q1, and the following formula (1),
It is expressed as (2). Expression (1) is a case where ΔY is positive (position Q1 is above the origin Q0), and expression (2) is ΔY
Is negative (position Q1 is below origin Q0). Further, L is the optical path length from the slope SF12 of the reference prism 11 to the mirror 14 and the reflected light position detection unit 1 from the mirror 14
The total optical path length (3000 mm in this example) with the optical path lengths up to the optical spot position sensor 15a of No. 5 is measured in advance. Since the measurement of the optical path length is well known, its explanation is omitted.
【００１７】 θ１＝θref ＋１／２ｔａｎ-1（｜ΔＹ｜／Ｌ）・・・（１） θ１＝θref −１／２ｔａｎ-1（｜ΔＹ｜／Ｌ）・・・（２） なお、上記の式（１），（２）を適用する本例において
使用する反射光位置検出部１５の光スポット位置センサ
１５ａの検出精度は０．２ｍｍのものを用いたので、角
度としての測定精度は上記の式より約±７”であること
が分かり、実用を満足する高精度測定が可能である。ま
た、反射光位置検出部１５の光スポット位置センサ１５
ａとして、長さが長いものを選択すれば、測定可能な角
度の範囲がそれに従って大きくなり、例えば、長さが１
００ｍｍの光スポット位置センサを用いれば、測定可能
な角度の範囲が約±１°となり、従来の角度測定可能範
囲±３’に比較して著しく向上したことが分かる。Θ1 = θ ref + 1 / 2tan −1 (| ΔY | / L) (1) θ1 = θ ref −1 / 2tan −1 (| ΔY | / L) (2) Since the detection accuracy of the light spot position sensor 15a of the reflected light position detection unit 15 used in this example applying the above equations (1) and (2) is 0.2 mm, the measurement accuracy as an angle is From the above formula, it is found that it is about ± 7 ″, and high-precision measurement that satisfies practical use is possible. Further, the light spot position sensor 15 of the reflected light position detection unit 15 is also possible.
If a long length is selected as a, the range of measurable angles increases accordingly. For example, if the length is 1
It can be seen that when the 00 mm optical spot position sensor is used, the measurable angle range is about ± 1 °, which is significantly improved as compared with the conventional angle measurable range ± 3 ′.
【００１８】次に、本例に従ってより具体的に測定した
場合について説明する。断面形状が二等辺三角形の角柱
の形状を有し、その直角を挟む辺の寸法が５０ｍｍのプ
リズムを基準プリズム１１として選択した。この基準プ
リズム１１の測定対象の角（４５°）を予めレーザオー
トコリメータ等で正確に測定しておく。本例の場合、４
５°０’００”であった。基準プリズム１１をステージ
１０の所定位置にセットし、レーザ１２，１６から出射
された光が、図１の点線で示される経路を経て反射光位
置検出部１５，１７の光スポット位置センサ１７ａのそ
れぞれ原点Ｐ０，Ｑ０に当たるように、ステージ１０の
傾斜、ハーフミラー１３、ミラー１４、および反射光位
置検出部１５の光スポット位置センサ１５ａの原点Ｑ０
の位置を調節する。Next, a more specific measurement according to this example will be described. A prism having a cross-section of an isosceles triangular prism shape, and the dimension of the sides sandwiching the right angle is 50 mm was selected as the reference prism 11. The angle (45 °) of the reference prism 11 to be measured is accurately measured in advance by a laser autocollimator or the like. In this example, 4
5 ° 0′00 ″. The reference prism 11 is set at a predetermined position on the stage 10, and the light emitted from the lasers 12 and 16 passes through the path shown by the dotted line in FIG. , 17 of the light spot position sensor 17a, the origin Q0 of the light spot position sensor 15a of the stage 10, the half mirror 13, the mirror 14, and the reflected light position detector 15.
Adjust the position of.
【００１９】次に、断面形状が二等辺三角形の角柱の形
状を有し、その直角を挟む辺の寸法が０．２ｍｍの測定
対象プリズム２１をステージ１０の所定位置にセット
し、レーザ１６からの光が測定対象プリズム２１に反射
され、原点Ｐ０に当たるようにステージ１０の傾斜を調
整する。このとき、その他の個所を動かさないように注
意する。その後に、ΔＹを確認したところ、ΔＹは＋１
０．２ｍｍであった。したがって、上述の式（１）を適
用すると下記のようになる。 θ１＝４５°０’００”＋１／２ｔａｎ-1（｜＋１０．２｜／３０００） ＝４５°０’００”＋５’５１” ＝４５°５’５１” なお、基準プリズムは従来方法でも精度よく測定できる
ように寸法が大きくしてあり、測定対象プリズムは寸法
が小さいことから、光路長Ｌに関して両者間に誤差が生
じるが、この誤差は光路長Ｌに比較して無視できるので
特に考慮しなくてもよい。もちろん、これを考慮して結
果を補正してもよいことはいうまでもない。Next, a prism 21 to be measured, which has a prism shape with an isosceles triangular cross section and whose sides sandwiching the right angle are 0.2 mm, is set at a predetermined position of the stage 10 and is emitted from the laser 16. The inclination of the stage 10 is adjusted so that the light is reflected by the measurement target prism 21 and hits the origin P0. At this time, be careful not to move other parts. After that, when confirming ΔY, ΔY is +1
0.2 mm. Therefore, the above equation (1) is applied as follows. θ1 = 45 ° 0'00 "+ 1 / 2tan -1 (| +10.2 | / 3000) = 45 ° 0'00" + 5'51 "= 45 ° 5'51" The reference prism can be accurately measured even by the conventional method. Since the size of the prism to be measured is small so that it can be measured, and the size of the prism to be measured is small, an error occurs between the two with respect to the optical path length L. However, this error can be ignored in comparison with the optical path length L, so it is not particularly considered. May be. Needless to say, the result may be corrected in consideration of this.
【００２０】上述の実施の形態の例において（以降に述
べられる他のものについても言えることだが）、さらな
る高精度の測定が要求される場合には、光路長Ｌを長く
するとともに、検出精度がもっと高い光スポット位置セ
ンサを用いればよい。また、これとは逆に、測定精度は
それほど必要とされないがもう少し小型にしたいと要求
される場合には、光路長Ｌを短くして小型にしてもよ
い。また、反射光位置検出部１７においては、光スポッ
ト位置を電気的に検出するために、光スポット位置セン
サを用いたが、光スポット位置センサの代わりに方眼紙
をもちいれば、光スポット位置を目視で行うことがで
き、より安価にすることができる。さらに、上述の実施
の形態の例においては、測定する角度を４５°とした
が、この角度に限定されるわけではなく、３０°、６０
°、９０°等の任意の角度を測定することが可能であ
る。また、レーザからの光を測定対象の角をなす２面に
当ててその反射を利用して測定しているので、その２面
に全反射コーティングされているものでも測定が可能で
あるという利点を有する。In the example of the above-described embodiment (as is the case with the others described below), when the measurement with higher accuracy is required, the optical path length L is increased and the detection accuracy is increased. A higher light spot position sensor may be used. On the contrary, when the measurement accuracy is not so required but it is desired to make the size a little smaller, the optical path length L may be shortened to make the size smaller. Further, in the reflected light position detector 17, the light spot position sensor is used to electrically detect the light spot position. However, if a graph paper is used instead of the light spot position sensor, the light spot position is detected. It can be done visually and can be made cheaper. Further, in the example of the above-described embodiment, the angle to be measured is set to 45 °, but the angle is not limited to this angle, and 30 °, 60
It is possible to measure any angle such as ° and 90 °. Further, since the light from the laser is applied to the two surfaces forming the corner of the measurement target and the reflection is used for the measurement, the advantage that the measurement can be performed even if the total reflection coating is applied to the two surfaces. Have.
【００２１】次に本発明の実施の形態の第２の例につい
て図３および図４を参照して説明する。この例は第１の
例を変形したものであって、取り扱う基準プリズムおよ
び測定対象プリズムは、第１の例のものと同様とする。
レーザ１２からのコリメート光は、ハーフミラー１３を
通って基準プリズム１１の斜面ＳＦ１２に垂直に当るよ
うに、ステージ１０の傾斜角度が調整される。斜面ＳＦ
１２に垂直に当った光は、斜面ＳＦ１２で反射して、再
びハーフミラー１３に戻ってくる。ハーフミラー１３に
戻ってきた光は、ハーフミラー１３を通過してレーザ１
２の出射口に戻る光と、ハーフミラー１３に反射されて
反射光位置検出部１５に向けて進行する光とに分けられ
る。反射光位置検出部１５は、ハーフミラー１３からの
反射光が光スポット位置センサの原点Ｑ０に当たるよう
に高さ調整される。Next, a second example of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4. This example is a modification of the first example, and the reference prism and the prism to be measured are the same as those in the first example.
The tilt angle of the stage 10 is adjusted so that the collimated light from the laser 12 passes through the half mirror 13 and strikes the slope SF12 of the reference prism 11 perpendicularly. Slope SF
The light that hits 12 perpendicularly is reflected by the slope SF 12 and returns to the half mirror 13 again. The light returning to the half mirror 13 passes through the half mirror 13 and the laser 1
It is divided into light returning to the emission port of 2 and light reflected by the half mirror 13 and traveling toward the reflected light position detection unit 15. The height of the reflected light position detector 15 is adjusted so that the reflected light from the half mirror 13 strikes the origin Q0 of the light spot position sensor.
【００２２】また、基準プリズム１１の面ＳＦ１１の前
方には、ハーフミラー２３とレーザ１６が配置されてお
り、このレーザ１６から出射されたコリメート光は、ハ
ーフミラー２３を通過して、面ＳＦ１１に垂直に入射
し、面ＳＦ１１で反射され、再びハーフミラー２３に戻
り、ハーフミラー２３を通過してレーザ１６の出射口に
戻る光と、ハーフミラー２３に反射されて下方に進行
し、反射光位置検出部１７の光スポット位置センサ１７
ａの原点Ｐ０に当たる光とに分けられるように、レーザ
１６の位置およびハーフミラー２３の傾斜角度が調整さ
れる。A half mirror 23 and a laser 16 are arranged in front of the surface SF11 of the reference prism 11, and the collimated light emitted from the laser 16 passes through the half mirror 23 and reaches the surface SF11. Light that is incident vertically, is reflected by the surface SF11, returns to the half mirror 23 again, passes through the half mirror 23, and returns to the emission port of the laser 16, and is reflected by the half mirror 23 to travel downward, and the reflected light position Light spot position sensor 17 of detection unit 17
The position of the laser 16 and the tilt angle of the half mirror 23 are adjusted so as to be divided into light that impinges on the origin P0 of a.
【００２３】この後に、図４に示されるように基準プリ
ズム１１の代わりに角θ１を測定しようとする測定対象
プリズム２１を、基準プリズム１１がセットされていた
位置にセットし、レーザ１２，１６からコリメート光を
出射させる。測定対象プリズム２１の垂直方向の面ＳＦ
２１は、レーザ１６からのコリメート光を反射光位置検
出部１７の光スポット位置センサ１７ａに向けて反射す
る。この反射した光が基準プリズム１１の場合における
原点Ｐ０に当たるように、測定対象プリズム２１の載っ
たステージ１０の傾斜を調整する。ステージ１０の傾斜
を調整した後に、レーザ１２からのコリメート光の反射
光位置検出部１５における位置Ｑ１を検出する。基準プ
リズム１１の角θref と測定対象プリズム２１の角θ１
との差が原点Ｑ０と位置Ｑ１との間の距離ΔＹとして現
れるので、既に説明した式（１），（２）を用いて測定
対象プリズム２１の角θ１が算出される。After this, as shown in FIG. 4, a prism 21 to be measured, which is to measure the angle θ1 instead of the reference prism 11, is set at the position where the reference prism 11 was set, and the lasers 12 and 16 are driven. Emit collimated light. Vertical surface SF of the measurement target prism 21
Reference numeral 21 reflects the collimated light from the laser 16 toward the light spot position sensor 17 a of the reflected light position detector 17. The inclination of the stage 10 on which the prism 21 to be measured is mounted is adjusted so that the reflected light hits the origin P0 in the case of the reference prism 11. After adjusting the inclination of the stage 10, the position Q1 of the collimated light from the laser 12 in the reflected light position detector 15 is detected. The angle θ ref of the reference prism 11 and the angle θ 1 of the measurement target prism 21
Since the difference between and appears as the distance ΔY between the origin Q0 and the position Q1, the angle θ1 of the measurement target prism 21 is calculated using the equations (1) and (2) already described.
【００２４】次に本発明の実施の形態の第３の例につい
て図５を参照して説明する。この例においては、プレー
ト状の光学部材５１の対向する２つの平面ＳＳ１，ＳＳ
２の平行度を測定している。光学部材５１の平面ＳＳ１
に対向するレーザ１６側の構成は、第３の例のレーザ１
６側の構成と実質的に同じであり、平面ＳＳ２に対向す
るレーザ１２側の構成は、第１の例のレーザ１２側の構
成と実質的に同じである。したがって、前述の第１、第
２の例と同じ原理に従って、平行度すなわち平面ＳＳ
１，ＳＳ２がなす角度を測定できる。このように、測定
対象の立体部品の寸法についても角度についても測定範
囲が広いことが分かる。Next, a third example of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this example, two planes SS1 and SS facing each other of the plate-shaped optical member 51 are arranged.
The parallelism of 2 is measured. Plane SS1 of the optical member 51
The configuration of the laser 16 side facing the laser is the laser 1 of the third example.
The configuration on the laser 12 side facing the plane SS2 is substantially the same as the configuration on the laser 12 side of the first example. Therefore, according to the same principle as the first and second examples described above, the parallelism, that is, the plane SS
The angle formed by 1 and SS2 can be measured. As described above, it can be seen that the measurement range is wide in terms of both dimensions and angles of the three-dimensional component to be measured.
【００２５】[0025]
【発明の効果】以上説明したように本発明の立体部品の
角度測定装置においては、測定対象角の角度が予め正確
に測定され、測定の基準となる基準立体部品と、基準立
体部品の置かれた位置に基準立体部品に代えて置かれる
測定対象立体部品との両方の部品の測定対象の角を挟む
２面のそれぞれの対応する面に、第１，第２のレーザ光
学系がレーザから出射したコリメート光をそれぞれ照射
する。そして、第１，第２のレーザ光学系が照射し、基
準立体部品および測定対象立体部品によって反射された
コリメート光の到達する位置を、第１，第２の反射光位
置検出部が、各コリメート光が予め定められた距離だけ
進行した測定位置で検出する。したがって、基準立体部
品および測定対象立体部品に対して検出される前記測定
位置の違いから、測定対象角の角度の違いを検出でき、
かつ、この場合、測定位置までの距離を長くすること
で、従来のように測定可能な最小寸法がレーザスポット
の径で制約されることがないという効果があり、また、
測定に反射を用いているので、光を透過しない立体部品
についても角度測定ができるという効果もある。As described above, in the angle measuring apparatus for a three-dimensional component of the present invention, the angle of the measurement target angle is accurately measured in advance, and the reference three-dimensional component serving as the reference for measurement and the reference three-dimensional component are placed. The first and second laser optical systems emit light from the laser to the corresponding surfaces of the two surfaces sandwiching the corners of the measurement object of both the measurement object and the three-dimensional object to be placed in place of the reference three-dimensional object. The collimated light is emitted. Then, the first and second reflected light position detectors determine the position where the collimated light radiated by the first and second laser optical systems and reflected by the reference three-dimensional component and the three-dimensional component to be measured reaches each collimator. The light is detected at a measurement position where the light has traveled a predetermined distance. Therefore, from the difference in the measurement position detected for the reference three-dimensional part and the three-dimensional object to be measured, it is possible to detect the difference in the angle of the measurement target angle,
And in this case, by increasing the distance to the measurement position, there is an effect that the minimum measurable dimension is not restricted by the diameter of the laser spot as in the conventional case.
Since reflection is used for the measurement, there is an effect that the angle can be measured even for a three-dimensional component that does not transmit light.
【図１】本発明の実施の形態に係わる光学部品の角度測
定装置の第１の例の構成、特に、初期状態を示す構成図
である。FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a first example of an angle measuring device for an optical component according to an embodiment of the present invention, particularly, an initial state.
【図２】図１の例における実際の角度の測定状態を示す
構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing an actual angle measurement state in the example of FIG.
【図３】本発明の実施の形態に係わる光学部品の角度測
定装置の第２の例を示す構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram showing a second example of an angle measuring device for an optical component according to an embodiment of the present invention.
【図４】図３の例における実際の角度の測定状態を示す
構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram showing an actual angle measurement state in the example of FIG.
【図５】本発明の実施の形態に係わる光学部品の角度測
定装置の第３の例を示す構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram showing a third example of an angle measuring device for an optical component according to an embodiment of the present invention.
【図６】光学部品の角度測定装置の従来例を示す構成図
である。FIG. 6 is a configuration diagram showing a conventional example of an angle measuring device for an optical component.
【符号の説明】 １０……ステージ、１１……基準プリズム、１２，１６
……レーザ、１３，２３……ハーフミラー、１４……ミ
ラー、１５，１７……反射光位置検出部、１５ａ，１７
ａ……光スポット位置センサ、２１……測定対象プリズ
ム、５１……光学部材。[Explanation of Codes] 10 ... Stage, 11 ... Reference prism, 12, 16
...... Laser, 13,23 ...... Half mirror, 14 ...... Mirror, 15,17 ...... Reflected light position detection unit, 15a, 17
a ... Optical spot position sensor, 21 ... Measurement target prism, 51 ... Optical member.
Claims (5)
よって囲まれる立体部品における２つの平面がなす測定
対象角の角度を測定する角度測定装置において、 測定対象角の角度が予め正確に測定され、測定の基準と
なる基準立体部品と、基準立体部品の置かれた位置に基
準立体部品に代えて置かれる測定対象立体部品との両方
の部品の測定対象の角を挟む２面のそれぞれの対応する
面に、レーザから出射したコリメート光をそれぞれ照射
する第１，第２のレーザ光学系と、 第１，第２のレーザ光学系が照射し、基準立体部品およ
び測定対象立体部品によって反射されたコリメート光の
到達する位置を、各コリメート光が予め定められた距離
だけ進行した測定位置で検出する第１，第２の反射光位
置検出部と、 を有することを特徴とする立体部品の角度測定装置。1. An angle measuring device for measuring an angle of a measurement target angle formed by two planes of a three-dimensional component surrounded by a plurality of planes capable of reflecting light, wherein the angle of the measurement target angle is accurately measured in advance. Correspondence between the two sides of the measurement object of both the reference three-dimensional part which is the reference of measurement and the measurement three-dimensional part which is placed in place of the reference three-dimensional part in place of the reference three-dimensional part. The first and second laser optical systems that respectively irradiate the surfaces to be irradiated with the collimated light emitted from the laser, and the first and second laser optical systems irradiate the surfaces and are reflected by the reference three-dimensional component and the three-dimensional component to be measured. A first and a second reflected light position detecting section for detecting a position where the collimated light reaches at a measurement position where each collimated light has traveled by a predetermined distance; Angle measuring device for parts.
ぞれ光スポット位置センサを含み、前記第１，第２のレ
ーザ光学系が前記測定対象立体部品にコリメート光を照
射するとき、第２の反射光位置検出部の光スポット位置
センサが検出するコリメート光の到達位置は、前記第
１，第２のレーザ光学系が前記基準立体部品にコリメー
ト光を照射したとき、第２の反射光位置検出部の光スポ
ット位置センサが検出したコリメート光の到達位置とな
るように、前記測定対象立体部品を回転させるととも
に、前記第１，第２のレーザ光学系が前記基準立体部品
にコリメート光を照射したとき、および、前記第１，第
２のレーザ光学系が前記測定対象立体部品にコリメート
光を照射したときの、コリメート光の到達位置の偏差を
前記第１の反射光位置検出部の光スポット位置センサが
電気的に検出する請求項１記載の立体部品の角度測定装
置。2. The first and second reflected light detectors each include a light spot position sensor, and when the first and second laser optical systems irradiate the measuring object three-dimensional component with collimated light, The arrival position of the collimated light detected by the light spot position sensor of the second reflected light position detection unit is the second reflected position when the first and second laser optical systems irradiate the reference three-dimensional component with the collimated light. The three-dimensional object to be measured is rotated so that the collimated light detected by the light spot position sensor of the light position detection unit is reached, and the first and second laser optical systems collimate the collimated light on the reference three-dimensional object. Of the collimated light when the first and second laser optical systems irradiate the three-dimensional object to be measured with collimated light. The angle measuring device for a three-dimensional component according to claim 1, wherein the light spot position sensor at the output portion electrically detects the angle.
センサが電気的に検出したコリメート光の到達位置の偏
差から、前記両部品の測定対象角の角度の差を求める演
算部をさらに有する請求項２記載の立体部品の角度測定
装置。3. A calculation unit for further determining a difference in angle between the measurement target angles of the both components from a deviation of the arrival position of the collimated light electrically detected by the light spot position sensor of the reflected light position detection unit. Item 3. The angle measuring device for a three-dimensional component according to item 2.
トされる位置から第１の反射光位置検出部の光スポット
位置センサまでの光路長をＬとし、前記第１の反射光位
置検出部の光スポット位置センサが電気的に検出したコ
リメート光の到達位置の偏差をΔＹとし、前記基準立体
部品および前記測定対象部品の測定対象の角の角度をそ
れぞれθref およびθ１とし、前記角度θ１が前記角度
θrefより大きい場合式（１）により、前記角度θ１が
前記角度θref より大きくない場合式（２）により、す
なわち、 θ１＝θref ＋１／２ｔａｎ-1（｜ΔＹ｜／Ｌ）・・・（１） θ１＝θref −１／２ｔａｎ-1（｜ΔＹ｜／Ｌ）・・・（２） により、前記角度θ１を求める請求項３記載の立体部品
の角度測定装置。4. The calculation unit sets L to be an optical path length from a position where the reference three-dimensional component is set to a light spot position sensor of the first reflected light position detection unit, and sets the first reflected light position detection unit. The deviation of the arrival position of the collimated light electrically detected by the light spot position sensor is set to ΔY, the angles of the angles of measurement of the reference three-dimensional component and the measurement target component are set to θ ref and θ 1, respectively, and the angle θ 1 is When the angle θ ref is larger than the angle θ ref, the formula (1) is used. When the angle θ1 is not larger than the angle θ ref , the formula (2) is used, that is, θ1 = θ ref +1/2 tan −1 (| ΔY | / L). .. (1) θ1 = θ ref −1/2 tan −1 (| ΔY | / L) (2) The angle θ1 is determined by the following equation.
品の測定対象の角の角度がほぼゼロ、すなわち、前記基
準立体部品および前記測定対象部品がプレート形状をし
ていて、その対向する平行な２面の平行度を測定する請
求項４記載の立体部品の角度測定装置。5. The reference three-dimensional component and the measurement target component have an angle of a measurement target substantially zero, that is, the reference three-dimensional component and the measurement target component have a plate shape, and are parallel to each other. The angle measuring device for a three-dimensional component according to claim 4, which measures parallelism of surfaces.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8124394A JPH09304036A (en) | 1996-05-20 | 1996-05-20 | Angle measuring apparatus for solid component |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8124394A JPH09304036A (en) | 1996-05-20 | 1996-05-20 | Angle measuring apparatus for solid component |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09304036A true JPH09304036A (en) | 1997-11-28 |
Family
ID=14884348
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8124394A Pending JPH09304036A (en) | 1996-05-20 | 1996-05-20 | Angle measuring apparatus for solid component |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09304036A (en) |
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