JP2005300463A - ダハ角度計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ダハミラー等の角度を精度良く測定する装置を提供する。
【解決手段】レーザ光を測定面に照射して該測定面で反射した反射レーザ光を受光部に集光して受光し、その受光位置の変化量から前記測定面の傾き角度の測定値を求める角度計測装置に関する。レーザ角度測定器１のレーザ光出射口の前に配置され、レーザ光出射口から出射されたレーザ光を分割し、一方を測定面に備えるダハ角を形成する一対のダハ面の一方に向けて透過し、他方を透過方向に垂直な方向に反射するビームスプリッタ２と、透過方向に垂直な方向に反射したレーザ光を透過方向と平行に反射してダハ面の他方に照射するミラー３とを備え、レーザ光の光路上に、受光部に戻る戻り光の一方のみを除去する偏光フィルタ４ａ及び１／２波長板５ａが配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は複写機のスキャナ内の第二キャリッジユニット等に備えるダハミラー等のダハ角を測定する装置である。

従来のミラーの角度を測定する測定方法として、オートコリメータ方式の測定装置が知られている。このオートコリメータ式の測定装置の原理は、図４に示すように、光学式角度測定装置５０のレーザダイオード等の光源５１から出たコヒーレント光をコリメータレンズ５２で平行光線にし、ハーフミラー５３を通した後に測定対象物５６の被測定面（鏡面）に投光する。測定対象物５６の被測定面で反射した光は、入射光とほぼ同じ光路を辿ってハーフミラー５３まで戻り、ハーフミラー５３で反射した後、受光レンズ（ｆ・θレンズ又はｆ・ｔａｎθレンズ）５４で集光されて二次元イメージセンサ５５の受光面に受光スポットを形成する。

測定対象物５６の被測定面が入射光に垂直であれば、反射光は入射光と同一光路を辿ってハーフミラー５３まで戻り、受光レンズ５４で集光され形成される受光スポットは二次元イメージセンサ５５の受光面の中心（原点）に形成される。被測定面が傾くと、受光スポットは原点から外れる。したがって、原点から受光スポットまでの距離及び方向を測定すれば、被測定面の傾き角度（方向を含む）が分かる。この方法によれば、平面の被測定物の傾き角度の計測ができる。

また、特許文献１に示すように、オートコリメータを用いてプリズムの面方位を測定する装置が知られている。この面方位測定装置は、プリズムの面方位を観測する望遠鏡の対物レンズの焦点面に位置検出型の撮像素子を配置し、該撮像素子によって得られる投影用指標像に処理装置による画像処理を含む処理を施すことによって該投影用指標像の位置を求める。そして、この位置とレチクルジェネレータによって形成されるレチクル（基準指標）の位置並びにロータリーエンコーダによる角度測定値とから各面の方位を求める。
特開平６−１６７３２５号公報

しかしながら、複写機のスキャナ内の第二キャリッジユニット等に備えるダハミラーのダハ角、例えば、図５に示すようなダハ角度θを図４の測定装置で測定しようとすると、図６に示すように、戻り光Ｌ２が受光センサに入射することが出来ず、計測することが出来なかった。また、上記特許文献１に示す従来技術においても、ダハ角を高精度に測定することは出来なかった。なお、図５中、符号１８は複写機のスキャナ内の第二キャリッジユニット等に備えるダハミラーのホルダである。

そこで、本発明は、ダハミラー等の角度を精度良く測定する装置を提供することをその目的とする。

請求項１に記載の発明は、レーザ光を測定面に照射して該測定面で反射した反射レーザ光を受光部に集光して受光し、その受光位置の変化量から前記測定面の傾き角度の測定値を求める角度計測装置において、前記角度計測装置のレーザ光出射口の前に配置され、該レーザ光出射口から出射されたレーザ光を分割し、一方を測定面に備えるダハ角を形成する一対のダハ面の一方に向けて透過し、他方を透過方向に垂直な方向に反射するレーザ光分割手段と、前記透過方向に垂直な方向に反射したレーザ光を透過方向と平行に反射して前記ダハ面の他方に照射する反射手段とを備え、前記レーザ光の光路上に、前記受光部に戻る戻り光の一方のみを除去する除去手段が配置されていることを特徴とするダハ角度計測装置である。

請求項２に記載の発明は、前記除去手段は偏光フィルタと１／２波長板とから構成されていることを特徴とする請求項１に記載のダハ角度計測装置である。

請求項３に記載の発明は、前記偏光フィルタと１／２波長板とはそれぞれ回転ホルダにより保持されていることを特徴とする請求項２に記載のダハ角度計測装置である。

請求項４に記載の発明は、前記角度計測装置からのダハ角度測定値のリニアリティを補正した相関式を前記角度計測装置に接続される情報処理装置内に予め実装したことを特徴とする請求項１に記載のダハ角度計測装置である。

請求項１又は２のダハ角度計測装置は、ダハミラー等の角度を精度良く測定する装置を提供することができる。

請求項３のダハ角度計測装置は、偏光フィルタと１／２波長板とはそれぞれ回転ホルダにより保持されているので、容易に且つ正確に偏光フィルタと１／２波長板の方向を設定できる。

請求項４のダハ角度計測装置は、レーザ角度測定器からのダハ角度測定値のリニアリティを補正した相関式をあらかじめパソコン内に挿入しているので、リニアリティをスピーディに保証することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明に係る一実施形態のダハミラー角度計測装置の平面図、図２は参考例に係るダハミラー角度計測装置の平面図である。

上記図６に示した従来例では、角度計測装置としてのレーザ角度測定器１から出射した出射レーザ光Ｌ１がダハミラー１５ｂ，１５ａで反射し、第１の戻り光Ｌ２を受光センサとしての二次元イメージセンサ１７に入射することができなかった。そこで、先ず、戻り光を二次元イメージセンサ１７に入射させるために、図２の参考例に示すように、レーザ角度測定器１のレーザ光出射口の前にレーザ光分割手段としてのビームスプリッタ２を配置し、ビームスプリッタ２の透過光がダハミラー１５ｂに照射されるようにした。さらに、ビームスプリッタ２の反射光がダハミラー１５ａに照射されるように、出射レーザ光Ｌ１に対して垂直方向に反射手段としてのミラー３を配置した。

ビームスプリッタ２の反射光は出射レーザ光Ｌ１に対して垂直方向に反射するので、ビームスプリッタ２に対してその垂直方向にミラー３を配置し、ミラー３による反射光が出射レーザ光Ｌ１と平行に進んでダハミラー１５ａに照射されるようにした。

このように構成することで、出射レーザ光Ｌ１は、ビームスプリッタ２の透過光が第１の戻り光Ｌ２として二次元イメージセンサ１７に入射し、ビームスプリッタ２の反射光が第２の戻り光Ｌ３として二次元イメージセンサ１７に入射する。

しかしながら、２つの戻り光、即ち、第１の戻り光Ｌ２及び第２の戻り光Ｌ３が二次元イメージセンサ１７に入射してしまうので、このままでは戻り光の結像位置の変化量を計測できない。

そこで、本実施形態では、図１に示すように、ビームスプリッタ２の前方に、ベース１４に取り付けた回転ホルダ４ｂを介して偏光フィルタ４ａを配置するとともに、偏光フィルタ４ａの前方にベース１４に取り付けた回転ホルダ５ｂを介して１／２波長板５ａを配置した。また、レーザ角度測定器１はコントローラ１９を介して情報処理装置としてのパーソナルコンピュータ６に接続されている。

偏光フィルタ４ａの偏光面は出射レーザ光Ｌ１の偏光面と直交するように回転ホルダ４ｂにより調整されているので、ビームスプリッタ２を透過した出射レーザ光Ｌ１は偏光フィルタ４ａを透過しない。従って、第２の戻り光Ｌ３が二次元イメージセンサ１７に入射することがない。

また、ビームスプリッタ２を垂直方向に反射した出射レーザ光Ｌ１は、ミラー３により一方のダハミラー１５ａに向けて反射され、ダハミラー１５ａにより反射された出射レーザ光Ｌ１は他方のダハミラー１５ｂにより戻り光Ｌ２として１／２波長板５ａに入射する。この入射したレーザ光の偏光面は出射レーザ光Ｌ１と同一であるが、１／２波長板５ａにより偏光面が回転して偏光フィルタ４ａの偏光面と一致するので、偏光フィルタ４ａを透過することができ、第１の戻り光Ｌ２として二次元イメージセンサ１７に入射することができる。本実施形態では、１／２波長板５ａと偏光フィルタ４ａとから戻り光の一方のみを除去する除去手段が構成されている。

本実施形態の角度計測装置においては、リニアリティの相関式を得るために、予め図１の想像線で示すマスタープリズム２０を用いてデータ取得を行っている。即ち、マスタープリズム２０はダハ角が既知となっているものを用いる。例えば、ダハ角が８９°、９０°、９１°のものを用いる。これらのダハ角が既知のマスタープリズム２０を測定して既知のダハ角とマスタープリズム２０を用いて測定されたダハ角とから最小二乗法等により回帰直線を求め、この回帰直線をリニアリティの相関式とする。この相関式は予めパーソナルコンピュータ６に保存され、被測定物の測定データをコントローラ１９を介してＡ／Ｄ変換してパーソナルコンピュータ６に入力することにより、相関式を用いてダハ角度測定値のリニアリティを補正することができる。

上記実施形態では、戻り光の一方のみを除去する除去手段として、偏光フィルタ４ａの前方に１／２波長板５ａを配置したが、偏光フィルタ４ａと１／２波長板５ａとを入れ替えて、１／２波長板５ａの前方に偏光フィルタ４ａを配置してもよい。また、上記実施形態では、戻り光の一方のみを除去する除去手段として、偏光フィルタ４ａと１／２波長板５ａとをレーザ角度測定器１とダハミラー１５ｂとの間に配置したが、ダハミラー１５ａとダハミラー１５ｂとの間に配置してもよく、また、ダハミラー１５ａとミラー３との間に配置してもよく、また、ビームスプリッタ２とミラー３との間に配置してもよい。また、戻り光の一方のみを除去する除去手段として、偏光フィルタ４ａ及び１／２波長板５ａの代わりに光アイソレータを用いても良い。

図３は本発明に係る一実施例のダハミラー角度計測装置の平面図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は平面図である。

図３に示すように、このダハミラー角度計測装置は、ダハミラー１５の付いた製品を受ける受台７と、その製品を位置決めするピン８と、ダハミラー１５の角度を計測できるレーザ角度測定器１と、そのレーザ角度測定器１を保持する保持部材９とを備え、この保持部材９と転がり案内１０、例えばＬＭガイド（ＴＨＫ株式会社の登録商標）のテーブル部１１は一体的に固定されている。保持部材９の固定にはマグネット１２が使用されその固定時の衝撃防止に緩衝部品１３が備えられている。

また、受台７、レーザ角度測定器１、保持部材９、転がり案内１０のテーブル部１１、マグネット１２及び緩衝部品１３はすべてベース１４に締結されている。

レーザ角度測定器１の出射口の前にビームスプリッタ２が設けられ、ビームスプリッタ２に垂直（９０°）方向に対向する位置にミラー３が設けられている。ビームスプリッタ２の前方に、偏光フィルタ４ａ及び偏光フィルタ４ａを光軸（出射レーザ光）周りに回転自在に把持する回転ホルダ４ｂが設けられている。回転ホルダ４ｂの前方に、１／２波長板５ａ及び１／２波長板５ａを光軸（出射レーザ光）周りに回転自在に把持する回転ホルダ５ｂが設けられている。レーザ角度測定器１は、図５と同様に、コントローラ１９を介してパーソナルコンピュータ６に接続されている。リニアリティの相関式を得るためにダハミラーの角度が測定され値が既知となるマスタにはガラス材のマスタープリズム２０が使用されている。

本発明の一実施例のダハミラー角度計測装置によりダハミラーのダハ角度を測定する手順を説明する。先ず、測定したい製品であるダハミラー１５を製品を受ける受台７とその製品を位置決めするピン８とで固定する。次に、レーザ角度測定器１でダハ角度を測定する。次に、測定値のデータがパーソナルコンピュータ６に送られる。パーソナルコンピュータ６に送られた測定値のデータを相関式により補正することにより、ダハ角度が計測できる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。例えば、上記実施例では、ダハミラーのダハ角を測定する場合について説明したが、ダハプリズムのダハ角等の測定にも本発明を適用することができる。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明に係る一実施形態のダハミラー角度計測装置の平面図である。 参考例に係るダハミラー角度計測装置の平面図である。 本発明に係る一実施例のダハミラー角度計測装置の平面図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は平面図である。 従来のミラー角度測定法を示す図である。 ダハ角度を示す図である。 従来のミラー角度測定法をダハミラーに適用した場合の課題を示す図である。

符号の説明

１ レーザ角度測定器
２ ビームスプリッタ
３ ミラー
４ａ 偏光フィルタ
４ｂ 回転ホルダ
５ａ １／２波長板
５ｂ 回転ホルダ
６ パーソナルコンピュータ
７ 受台
８ ピン
９ 保持部材
１０ 転がり案内
１１ テーブル部
１２ マグネット
１３ 緩衝部品
１４ ベース
１５ａ ダハミラー
１５ｂ ダハミラー
１７ 二次元イメージセンサ
１８ ホルダ
１９ コントローラ
２０ マスタープリズム
Ｌ１ 出射レーザ光
Ｌ２ 第１の戻り光
Ｌ３ 第２の戻り光
θ ダハ角

Claims (4)

1. レーザ光を測定面に照射して該測定面で反射した反射レーザ光を受光部に集光して受光し、その受光位置の変化量から前記測定面の傾き角度の測定値を求める角度計測装置において、
   前記角度計測装置のレーザ光出射口の前に配置され、該レーザ光出射口から出射されたレーザ光を分割し、一方を測定面に備えるダハ角を形成する一対のダハ面の一方に向けて透過し、他方を透過方向に垂直な方向に反射するレーザ光分割手段と、
   前記透過方向に垂直な方向に反射したレーザ光を透過方向と平行に反射して前記ダハ面の他方に照射する反射手段とを備え、
   前記レーザ光の光路上に、前記受光部に戻る戻り光の一方のみを除去する除去手段が配置されていることを特徴とするダハ角度計測装置。
2. 前記除去手段は偏光フィルタと１／２波長板とから構成されていることを特徴とする請求項１に記載のダハ角度計測装置。
3. 前記偏光フィルタと１／２波長板とはそれぞれ回転ホルダにより保持されていることを特徴とする請求項２に記載のダハ角度計測装置。
4. 前記角度計測装置からのダハ角度測定値のリニアリティを補正した相関式を前記角度計測装置に接続される情報処理装置内に予め実装したことを特徴とする請求項１に記載のダハ角度計測装置。

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