JP2001147111A - 高精度微少角度測定装置 - Google Patents
高精度微少角度測定装置Info
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- JP2001147111A JP2001147111A JP33059099A JP33059099A JP2001147111A JP 2001147111 A JP2001147111 A JP 2001147111A JP 33059099 A JP33059099 A JP 33059099A JP 33059099 A JP33059099 A JP 33059099A JP 2001147111 A JP2001147111 A JP 2001147111A
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- Japan
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- angle
- pinhole
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の高精度角度測定では、ロータリーエン
コーダのように角度の基準から移した測定装置で角度を
測定しており、角度の基準は９０度、６０度等の角度し
かなく微少角度の測定には誤差が多く発生するという欠
点があった。 【解決手段】 被角度測定物（図示せず）に平面鏡１が
取り付けられており、この平面鏡１は回転中心２を中心
にして被角度測定物と共に基準平面４に対して変位可能
に装着されている。基準平面４にはスリットまたはピン
ホール６が形成されており、このスリットまたはピンホ
ール６にレーザが入射するようにスリットまたはピンホ
ール６に対向してレーザ出射孔が形成されたレーザ変位
計３が配設されている。基準平面４に対する平面鏡１の
角度を測定する場合には、変位計３からレーザ光７をス
リットまたピンホール６を入射することにより基準平面
鏡１の間の距離を求める。
コーダのように角度の基準から移した測定装置で角度を
測定しており、角度の基準は９０度、６０度等の角度し
かなく微少角度の測定には誤差が多く発生するという欠
点があった。 【解決手段】 被角度測定物（図示せず）に平面鏡１が
取り付けられており、この平面鏡１は回転中心２を中心
にして被角度測定物と共に基準平面４に対して変位可能
に装着されている。基準平面４にはスリットまたはピン
ホール６が形成されており、このスリットまたはピンホ
ール６にレーザが入射するようにスリットまたはピンホ
ール６に対向してレーザ出射孔が形成されたレーザ変位
計３が配設されている。基準平面４に対する平面鏡１の
角度を測定する場合には、変位計３からレーザ光７をス
リットまたピンホール６を入射することにより基準平面
鏡１の間の距離を求める。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高精度微少角度測
定装置に関し、詳しくは、高精度の基準が得られにくい
角度をじかに計るのではなく、高精度の校正が可能な長
さを測定することで高精度な微少角度を求めることを可
能とした高精度微少角度測定装置に関するものである。
定装置に関し、詳しくは、高精度の基準が得られにくい
角度をじかに計るのではなく、高精度の校正が可能な長
さを測定することで高精度な微少角度を求めることを可
能とした高精度微少角度測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来における高精度角度測定には、ロー
タリーエンコーダのように、角度の基準から何らかの方
法で移した測定装置で角度を測定していた。
タリーエンコーダのように、角度の基準から何らかの方
法で移した測定装置で角度を測定していた。
【０００３】第１の従来技術としてあげられる特開昭６
２−６２２０９号公報には、細長形状のマークと、光像
位置検出器と、自由振子で懸吊された反射部材と、上記
マークを上記反射部材を介して、上記光像位置検出器の
受光部に投影するレンズ系とから構成され、上記反射部
材はそれ自身の回転による像の回転を補正する少なくと
も２つの相補関係にある反斜面を有することを特徴とす
る傾斜角測定装置が開示されている。
２−６２２０９号公報には、細長形状のマークと、光像
位置検出器と、自由振子で懸吊された反射部材と、上記
マークを上記反射部材を介して、上記光像位置検出器の
受光部に投影するレンズ系とから構成され、上記反射部
材はそれ自身の回転による像の回転を補正する少なくと
も２つの相補関係にある反斜面を有することを特徴とす
る傾斜角測定装置が開示されている。
【０００４】また第２の従来技術としてあげられる特開
昭６２−２６９０３５号公報には、パルスステージの上
に測定試料を配置し、レーザ光をハーフミラーを介して
測定試料に入射させ、その反射レーザ光をハーフミラー
で反射させて光検出計で光強度を検出し、計算処理系で
前記パルスステージと光検出計とを制御して、正反射時
の前記パルスステージの角度と、回析格子による反射時
の前記パルスステージの角度とを自動的に求め、該角度
から回析角が計測されるようにしたことを特徴とする回
析格子の回析角自動測定方式が開示されている。
昭６２−２６９０３５号公報には、パルスステージの上
に測定試料を配置し、レーザ光をハーフミラーを介して
測定試料に入射させ、その反射レーザ光をハーフミラー
で反射させて光検出計で光強度を検出し、計算処理系で
前記パルスステージと光検出計とを制御して、正反射時
の前記パルスステージの角度と、回析格子による反射時
の前記パルスステージの角度とを自動的に求め、該角度
から回析角が計測されるようにしたことを特徴とする回
析格子の回析角自動測定方式が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
高精度角度測定では、ロータリーエンコーダのように、
角度の基準から何らかの方法で移した測定装置で角度を
測定しており、角度の基準は９０度、６０度等の大きな
角度しかなく微少角度の測定には誤差が多く発生すると
いう欠点があった。
高精度角度測定では、ロータリーエンコーダのように、
角度の基準から何らかの方法で移した測定装置で角度を
測定しており、角度の基準は９０度、６０度等の大きな
角度しかなく微少角度の測定には誤差が多く発生すると
いう欠点があった。
【０００６】また、ある基準からの距離をレーザなどで
測定して、角度を求める方法では、測定面にコーナキュ
ーブリフレクタまたはフライアイレンズ等を設置する必
要があり、設置誤差が測定精度に加算されるという問題
があった。
測定して、角度を求める方法では、測定面にコーナキュ
ーブリフレクタまたはフライアイレンズ等を設置する必
要があり、設置誤差が測定精度に加算されるという問題
があった。
【０００７】本発明は従来の上記実情に鑑み、従来の技
術に内在する上記諸欠点を解消する為になされたもので
あり、従って本発明の目的は、レーザ光を狭いスリット
またはピンホールを通すことによって、回折により光束
が広がることを利用し、被測定物には平面鏡をつけるだ
けとした簡単な方法で、高精度の微少角度を測定するこ
とを可能とした新規な高精度微少角度測定装置を提供す
ることにある。
術に内在する上記諸欠点を解消する為になされたもので
あり、従って本発明の目的は、レーザ光を狭いスリット
またはピンホールを通すことによって、回折により光束
が広がることを利用し、被測定物には平面鏡をつけるだ
けとした簡単な方法で、高精度の微少角度を測定するこ
とを可能とした新規な高精度微少角度測定装置を提供す
ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為
に、本発明に係る高精度微少角度測定装置は、レーザ等
の収束光を使用した光測距計または変位計と、前記収束
光を回析効果により拡散するスリットまたはピンホール
を有する基準平面と、被角度測定物に取り付けられ回転
軸を中心にして該被角度測定物と連動する平面鏡とを備
えて構成され、前記スリットまたはピンホールから前記
平面鏡までの距離測定のみで高精度の角度測定を行うこ
とを特徴としている。
に、本発明に係る高精度微少角度測定装置は、レーザ等
の収束光を使用した光測距計または変位計と、前記収束
光を回析効果により拡散するスリットまたはピンホール
を有する基準平面と、被角度測定物に取り付けられ回転
軸を中心にして該被角度測定物と連動する平面鏡とを備
えて構成され、前記スリットまたはピンホールから前記
平面鏡までの距離測定のみで高精度の角度測定を行うこ
とを特徴としている。
【０００９】前記スリットまたはピンホールと前記平面
鏡の組み合わせにより、前記光測距計または変位計から
出射された前記収束光のうち前記平面鏡で反射して前記
スリットまたはピンホールに戻る前記平面鏡に対して垂
直な反射光のみを選択することによって、精度を向上さ
せたことを特徴としている。
鏡の組み合わせにより、前記光測距計または変位計から
出射された前記収束光のうち前記平面鏡で反射して前記
スリットまたはピンホールに戻る前記平面鏡に対して垂
直な反射光のみを選択することによって、精度を向上さ
せたことを特徴としている。
【００１０】本発明においては、前記回転軸から前記基
準平面の前記スリットまたはピンホールまでの距離を
Ｌ、前記光測距計または変位計で測定した前記スリット
またはピンホールから前記平面鏡までの距離をＨ、前記
平面鏡の前記基準平面に対する角度をθ、とすれば、該
角度θは下記の式にて求められる。
準平面の前記スリットまたはピンホールまでの距離を
Ｌ、前記光測距計または変位計で測定した前記スリット
またはピンホールから前記平面鏡までの距離をＨ、前記
平面鏡の前記基準平面に対する角度をθ、とすれば、該
角度θは下記の式にて求められる。
【００１１】θ＝ＣＯＳ-1（Ｈ／Ｌ） 本発明に係る高精度微少角度測定装置はまた、レーザ等
の収束光を使用した第１及び第２の光測距計または変位
計と、該第１及び第２の光測距計または変位計に対応し
て前記収束光を回析効果により拡散する第１及び第２の
スリットまたはピンホールが形成された基準平面と、被
角度測定物に取り付けられ該被角度測定物と連動し前記
第１及び第２のスリットまたはピンホールと対応してそ
れぞれ設けられた第１及び第２の平面鏡とを備えて構成
され、前記第１のスリットまたはピンホールから前記第
１の平面鏡まで及び前記第２のスリットまたはピンホー
ルから前記第２の平面鏡までの距離測定のみで高精度の
角度測定を行うことを特徴としている。
の収束光を使用した第１及び第２の光測距計または変位
計と、該第１及び第２の光測距計または変位計に対応し
て前記収束光を回析効果により拡散する第１及び第２の
スリットまたはピンホールが形成された基準平面と、被
角度測定物に取り付けられ該被角度測定物と連動し前記
第１及び第２のスリットまたはピンホールと対応してそ
れぞれ設けられた第１及び第２の平面鏡とを備えて構成
され、前記第１のスリットまたはピンホールから前記第
１の平面鏡まで及び前記第２のスリットまたはピンホー
ルから前記第２の平面鏡までの距離測定のみで高精度の
角度測定を行うことを特徴としている。
【００１２】本発明においては、前記第１のスリットま
たはピンホールから前記第２のスリットまたはピンホー
ルまでの距離をＬ、前記第１及び第２の光測距計または
変位計でそれぞれ測定した前記第１のスリットまたはピ
ンホールまでの距離をＨ１、前記第２のスリットまたは
ピンホールまでの距離をＨ２、前記第１及び第２の平面
鏡の前記基準平面に対する角度をθすれば、該角度θは
下記の式にて求められる。
たはピンホールから前記第２のスリットまたはピンホー
ルまでの距離をＬ、前記第１及び第２の光測距計または
変位計でそれぞれ測定した前記第１のスリットまたはピ
ンホールまでの距離をＨ１、前記第２のスリットまたは
ピンホールまでの距離をＨ２、前記第１及び第２の平面
鏡の前記基準平面に対する角度をθすれば、該角度θは
下記の式にて求められる。
【００１３】θ＝ＣＯＳ-1（（Ｈ１−Ｈ２）／Ｌ）
【発明の実施の形態】次に、本発明をその好ましい各実
施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】［第１の実施の形態］図１、図２、図３
は、本発明による第１の実施の形態を示す概略構成図で
あり、そのうち、図１は、概略構成図を、図２は初期状
態を、図３は角度測定時における状態をそれぞれ示して
いる。
は、本発明による第１の実施の形態を示す概略構成図で
あり、そのうち、図１は、概略構成図を、図２は初期状
態を、図３は角度測定時における状態をそれぞれ示して
いる。
【００１５】［第１の実施の形態の構成］図１を参照す
るに、参照符号１は被角度測定物（図示せず）に取り付
けられる平面鏡であり、ただし、鏡になっているのは５
の部分のみでよい。２は平面鏡１の回転中心であり、３
はレーザ変位計（測距計）を示す。４は、基準平面であ
り、６の部分にレーザを通すスリットまたはピンホール
が形成されている。
るに、参照符号１は被角度測定物（図示せず）に取り付
けられる平面鏡であり、ただし、鏡になっているのは５
の部分のみでよい。２は平面鏡１の回転中心であり、３
はレーザ変位計（測距計）を示す。４は、基準平面であ
り、６の部分にレーザを通すスリットまたはピンホール
が形成されている。
【００１６】［第１の実施の形態の動作］次に、図２、
図３を参照して本発明による第１の実施の形態の角度測
定の動作を説明する。
図３を参照して本発明による第１の実施の形態の角度測
定の動作を説明する。
【００１７】図２、図３を参照するに、被角度測定対象
物に取り付けられた平面鏡１は被角度測定物と同じ動き
をし、この被角度測定対象物と平面鏡１は共に平面なの
で、製造精度及び測定精度も十分高い。
物に取り付けられた平面鏡１は被角度測定物と同じ動き
をし、この被角度測定対象物と平面鏡１は共に平面なの
で、製造精度及び測定精度も十分高い。
【００１８】図２の実施の形態の初期状態では、平面鏡
１と基準面４の距離は０となっている。これを基準と
し、図３の角度測定時に示すように、移動した距離を３
のレーザ変位計で測定する。
１と基準面４の距離は０となっている。これを基準と
し、図３の角度測定時に示すように、移動した距離を３
のレーザ変位計で測定する。
【００１９】レーザ光７は、スリット６から出射されて
平面鏡１で反射し、同じスリット６に入射することとな
り、平面鏡１に対して垂直な光のみが計測される。
平面鏡１で反射し、同じスリット６に入射することとな
り、平面鏡１に対して垂直な光のみが計測される。
【００２０】従って、図２と図３の測距結果の差は図３
のＨに相当する測定となる。回転軸２からの距離Ｌを予
め計っておけば、角度θは下記の［式１］で求められ
る。
のＨに相当する測定となる。回転軸２からの距離Ｌを予
め計っておけば、角度θは下記の［式１］で求められ
る。
【００２１】
【式１】θ＝ＣＯＳ-1（Ｈ／Ｌ） ［第２の実施の形態］次に、本発明による第２の実施の
形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２２】図４、図５は本発明に係る第２の実施の形
態を示す概略構成図であり、そのうち図４は初期状態
を、図５は角度測定時における状態をそれぞれ示してい
る。
態を示す概略構成図であり、そのうち図４は初期状態
を、図５は角度測定時における状態をそれぞれ示してい
る。
【００２３】図４、図５を参照するに、第２の実施の形
態では、レーザ変位計３、３′と２台配設されており、
２箇所の距離（変位）を測定できるために、回転軸が不
明でも角度を検出することができるという特徴を有して
いる。
態では、レーザ変位計３、３′と２台配設されており、
２箇所の距離（変位）を測定できるために、回転軸が不
明でも角度を検出することができるという特徴を有して
いる。
【００２４】図４は初期状態を示し、基準面４に設けら
れたスリットまたはピンホール６に対応する位置に第１
のレーザ変位計３が設けられていると共に、スリットま
たはピンホール６′に対応した位置には第２のレーザ変
位計３′が配設されている。３′は２台目のレーザ変位
計、５′は対応する反射鏡面、６′は２つ目のスリット
またはピンホールをそれぞれ示している。即ち、基準面
４には、第１のスリットまたはピンホール６及び第２の
スリットまたはピンホール６′が形成されている。平面
鏡１には第１の鏡部５が形成されていると共に、第２の
鏡部５′が設けられている。
れたスリットまたはピンホール６に対応する位置に第１
のレーザ変位計３が設けられていると共に、スリットま
たはピンホール６′に対応した位置には第２のレーザ変
位計３′が配設されている。３′は２台目のレーザ変位
計、５′は対応する反射鏡面、６′は２つ目のスリット
またはピンホールをそれぞれ示している。即ち、基準面
４には、第１のスリットまたはピンホール６及び第２の
スリットまたはピンホール６′が形成されている。平面
鏡１には第１の鏡部５が形成されていると共に、第２の
鏡部５′が設けられている。
【００２５】［第２の実施の形態の動作］次に第２の実
施の形態の動作について説明する。
施の形態の動作について説明する。
【００２６】図５では角度が変化し、変化した角度を測
定している状態を示している。ここで、計測されたＨ
１、Ｈ２及び既知のＬから、変化した角度θは次の［式
２］で表すことができる。
定している状態を示している。ここで、計測されたＨ
１、Ｈ２及び既知のＬから、変化した角度θは次の［式
２］で表すことができる。
【００２７】
【式２】θ＝ＣＯＳ-1（（Ｈ１−Ｈ２）／Ｌ）
【発明の効果】本発明は、以上の如く構成され、作用す
るものであり、本発明によれば以下に示すような効果が
得られる。
るものであり、本発明によれば以下に示すような効果が
得られる。
【００２８】全ての測定が距離の測定となっており、詳
細な校正が可能で且つ精度を容易に高くすることができ
る。
細な校正が可能で且つ精度を容易に高くすることができ
る。
【００２９】距離の角度への変換は誤差を含まず結果的
に高精度な角度測定を実現することができる。
に高精度な角度測定を実現することができる。
【００３０】装置を構成する面は、精度を確保しやすい
平面及び平行面である。
平面及び平行面である。
【００３１】被測定物に取り付けられる平面鏡に位置ず
れがあったとしても、直角反射のみを使用するために誤
差要因とはならない。
れがあったとしても、直角反射のみを使用するために誤
差要因とはならない。
【００３２】以上の要素により本発明によれば、微少角
度の高精度測定を容易に実現することが可能となる。
度の高精度測定を容易に実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による第１の実施の形態を示す概略構成
図である。
図である。
【図２】本発明による第１の実施の形態の初期状態を示
す概略構成図である。
す概略構成図である。
【図３】本発明による第１の実施の形態の角度測定時の
状態を示す概略構成図である。
状態を示す概略構成図である。
【図４】本発明による第２の実施の形態の初期状態を示
す概略構成図である。
す概略構成図である。
【図５】本発明による第２の実施の形態の角度測定時の
状態を示す概略構成図である。
状態を示す概略構成図である。
１…被角度測定物に取り付けられる平面鏡 ２…回転中心 ３、３′…レーザ変位計 ４…基準平面 ５、５′…反射鏡面（鏡部） ６、６′…スリットまたはピンホール ７、７′…レーザ光
Claims (5)
- 【請求項１】 レーザ等の収束光を使用した光測距計ま
たは変位計と、前記収束光を回析効果により拡散するス
リットまたはピンホールを有する基準平面と、被角度測
定物に取り付けられ回転軸を中心にして該被角度測定物
と連動する平面鏡とを有し、前記スリットまたはピンホ
ールから前記平面鏡までの距離測定のみで高精度の角度
測定を行うことを特徴とする高精度微少角度測定装置。 - 【請求項２】 前記スリットまたはピンホールと前記平
面鏡の組み合わせにより、前記光測距計または変位計か
ら出射された前記収束光のうち前記平面鏡で反射して前
記スリットまたはピンホールに戻る前記平面鏡に対して
垂直な反射光のみを選択することによって、精度を向上
させたことを更に特徴とする請求項１に記載の高精度微
少角度測定装置。 - 【請求項３】 前記回転軸から前記基準平面の前記スリ
ットまたはピンホールまでの距離をＬ、前記光測距計ま
たは変位計で測定した前記スリットまたはピンホールか
ら前記平面鏡までの距離をＨ、前記平面鏡の前記基準平
面に対する角度をθ、とすれば、該角度θは下記の式に
て求められることを更に特徴とする請求項１または２の
いずれか一項に記載の高精度微少角度測定装置。 θ＝ＣＯＳ-1（Ｈ／Ｌ） - 【請求項４】 レーザ等の収束光を使用した第１及び第
２の光測距計または変位計と、該第１及び第２の光測距
計または変位計に対応して前記収束光を回析効果により
拡散する第１及び第２のスリットまたはピンホールが形
成された基準平面と、被角度測定物に取り付けられ該被
角度測定物と連動し前記第１及び第２のスリットまたは
ピンホールと対応してそれぞれ設けられた第１及び第２
の平面鏡とを有し、前記第１のスリットまたはピンホー
ルから前記第１の平面鏡まで及び前記第２のスリットま
たはピンホールから前記第２の平面鏡までの距離測定の
みで高精度の角度測定を行うことを特徴とする高精度微
少角度測定装置。 - 【請求項５】 前記第１のスリットまたはピンホールか
ら前記第２のスリットまたはピンホールまでの距離を
Ｌ、前記第１及び第２の光測距計または変位計でそれぞ
れ測定した前記第１のスリットまたはピンホールまでの
距離をＨ１、前記第２のスリットまたはピンホールまで
の距離をＨ２、前記第１及び第２の平面鏡の前記基準平
面に対する角度をθすれば、該角度θは下記の式にて求
められることを更に特徴とする請求項４に記載の高精度
微少角度測定装置。 θ＝ＣＯＳ-1（（Ｈ１−Ｈ２）／Ｌ）
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33059099A JP2001147111A (ja) | 1999-11-19 | 1999-11-19 | 高精度微少角度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33059099A JP2001147111A (ja) | 1999-11-19 | 1999-11-19 | 高精度微少角度測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001147111A true JP2001147111A (ja) | 2001-05-29 |
Family
ID=18234364
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33059099A Pending JP2001147111A (ja) | 1999-11-19 | 1999-11-19 | 高精度微少角度測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001147111A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106556346A (zh) * | 2016-11-30 | 2017-04-05 | 江南大学 | 一种安全锁性能参数非接触式测量装置及其测量方法 |
-
1999
- 1999-11-19 JP JP33059099A patent/JP2001147111A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106556346A (zh) * | 2016-11-30 | 2017-04-05 | 江南大学 | 一种安全锁性能参数非接触式测量装置及其测量方法 |
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