JP2007010611A - Device for determining wedge angle measurement pair - Google Patents

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光一 佐藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To precisely measure a wedge angle, to enhance the number of pair acquisitions, and to make pair combination work efficient. <P>SOLUTION: This device for determining a wedge angle measurement pair is provided with a laser beam source 2, a polarization plate 3, a stage 1 mounted with a setting jig for a rutile polarization element 4, a calescence point plate 5 for reflecting a calescence point image of a laser beam transmitted through the rutile polarization element 4, a CCD camera 6 with a height variable from a reference face and for imaging laser calescence points 9, 10, and a wedge angle measuring means having a computer 7 and a program 8 for calculating the wedge angle based on positions of the laser calescence points 9, 10. The device is further provided with a pair determination means for selecting the pair of polarization elements within a set angle difference to form a group, and for determining the pair group not only to maximize the pair number but also to minimize an average value of the angle differences in the group where the pair number gets maximum. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、くさび形光学部品測定ペア決定装置に関し、特に光アイソレータ用のくさび形偏光素子の製造に適したくさび角度測定ペア決定装置に関する。   The present invention relates to a wedge-shaped optical component measurement pair determination device, and more particularly to a wedge angle measurement pair determination device suitable for manufacturing a wedge-shaped polarizing element for an optical isolator.

従来、光アイソレータなどに用いられるくさび形光学部品測定には、3次元測定器等、形状測定装置による測定が行われてきた。一般に、光学プリズムなどの2面間の角度を測定するのに、レーザービームを測定しようとする面に照射し、その界面での反射または屈折によって変化した角度に依存した受光点でのビームスポットの位置変化を計測して角度を求める方法が、光学素子の面間の角度測定によく用いられている(たとえば特許文献1)。   Conventionally, measurement of a wedge-shaped optical component used in an optical isolator or the like has been performed by a shape measuring device such as a three-dimensional measuring instrument. In general, to measure the angle between two surfaces such as an optical prism, a laser beam is irradiated on the surface to be measured, and the beam spot at the light receiving point depends on the angle changed by reflection or refraction at the interface. A method of measuring the position change to obtain the angle is often used for measuring the angle between the surfaces of the optical element (for example, Patent Document 1).

ところで、1対のくさび形偏光素子を用いた偏光無依存型光アイソレータのように、くさび角度が高精度で等しい偏光素子同士で組合せが決定される製品については、測定した角度データを基に人がそのペアを選択する作業を繰り返し最適な組合せを見出していた。   By the way, for products such as polarization-independent optical isolators that use a pair of wedge-shaped polarizing elements, the combination of which is determined by polarizing elements with the same wedge angle with high precision, the human being based on the measured angle data. Repeated the process of selecting the pair and found the optimal combination.

特開平9−304036号公報JP-A-9-304036

3次元測定器等、形状測定装置による測定では、偏光素子の寸法によって、倍率が制限されて検査精度が左右されていた。また、汎用の形状測定装置のため、測定器自体の価格も高いものになっていた。さらに測定操作は人手によるため、測定時間が掛かっていた。したがって、本発明の目的は、偏光素子の寸法に制限されない検査精度と、安価で測定時間の短い角度測定技術の提供にある。   In the measurement by a shape measuring device such as a three-dimensional measuring instrument, the magnification is limited by the size of the polarizing element, and the inspection accuracy is affected. In addition, because of the general-purpose shape measuring device, the price of the measuring device itself is high. Furthermore, since the measuring operation is manual, it takes a long time to measure. Accordingly, an object of the present invention is to provide inspection accuracy that is not limited by the dimensions of the polarizing element, and an angle measurement technique that is inexpensive and has a short measurement time.

さらに、角度のよく揃ったペアで使用する偏光素子の場合、測定した角度データを基に人が組合せを行うと、組合せの母数が多くなったときには、組合せの判断に多くの時間を要し、角度誤差が最小でかつ、組合せ不可能な残存率(ペアを形成できない偏光素子数の投入数に対する割合)を最小とするには、熟練した技能が要求されていた。そのようにしても、一例として、100個の偏光素子に対して、42組(84個)については、ペアを形成できるが、残り16個については、所定の角度差内にあるペアを形成することができないという状況があった。そこで、本発明の他の目的は、ペア取得数の向上およびペア組合せ作業の効率化と簡便化を図ることにある。   Furthermore, in the case of polarizing elements that are used in pairs with well-aligned angles, if a person performs a combination based on the measured angle data, it takes a lot of time to determine the combination when the number of combinations increases. In order to minimize the residual rate (the ratio of the number of polarizing elements that cannot form a pair to the number of input elements) that has the smallest angle error and that cannot be combined, skilled skills are required. Even so, as an example, for 100 polarizing elements, 42 pairs (84) can be paired, but the remaining 16 pairs are formed within a predetermined angular difference. There was a situation where it was impossible. Therefore, another object of the present invention is to improve the number of acquired pairs and to make the pair combination work more efficient and simple.

すなわち、本発明の課題は、高精度のくさび角度測定が可能で、ペア取得数の向上およびペア組合せ作業の効率化を可能にする、くさび角度測定ペア決定装置を提供することにある。   That is, an object of the present invention is to provide a wedge angle measurement pair determination device that can measure a wedge angle with high accuracy, and can improve the number of pair acquisitions and increase the efficiency of pair combination work.

本発明は、測定する偏光素子をセットするステージと、レーザー光を照射するためのレーザー光源と、偏光板と、屈折して透過したレーザー光の輝点が写るプレートと、そのプレートを撮像するCCDカメラと、輝点の位置を画像処理によって自動認識するためのコンピュータおよびプログラムから構成され、輝点の位置からプログラムによる演算で、偏光素子に加工されたくさび角度を算出し、さらに、測定した角度データはコンピュータに蓄積され、そのデータを基に角度誤差が最小となり、かつ組合せ不可能な残存率が最小となる組合せをコンピュータプログラムによって自動的に組合せ処理するものである。   The present invention relates to a stage for setting a polarizing element to be measured, a laser light source for irradiating laser light, a polarizing plate, a plate on which a bright spot of refracted and transmitted laser light is reflected, and a CCD for imaging the plate Consists of a camera and a computer and program for automatically recognizing the position of the bright spot by image processing. The wedge angle processed on the polarizing element is calculated from the position of the bright spot by the program, and the measured angle Data is stored in a computer, and based on the data, a combination in which the angle error is minimized and the remaining rate that cannot be combined is minimized is automatically combined by a computer program.

すなわち、本発明のくさび角度測定ペア決定装置は、くさび形光学部品のくさび角度測定手段と、前記くさび角度の測定データを保存する手段と、設定した角度差以内にある偏光素子のペアを選択して群を形成しペア数を最大とするだけでなくペア数が最大となる群に対しては角度差の平均値を最小とするようにペアの群を決定するペア決定手段と、決定されたペアの群のデータを管理する手段とを備えることを特徴とする。   That is, the wedge angle measurement pair determination device of the present invention selects a wedge angle measurement unit for a wedge-shaped optical component, a unit for storing measurement data of the wedge angle, and a pair of polarizing elements within a set angle difference. Pair determining means for determining the group of pairs so as to minimize the average value of the angle difference for the group having the maximum number of pairs as well as forming the group and maximizing the number of pairs. Means for managing data of a group of pairs.

前記くさび角度測定手段は、レーザー光源と、偏光板と、くさび形光学部品のセット用治具を載せたステージと、前記くさび形光学部品を透過したレーザー光の輝点映像を写し出す輝点プレートと、基準面からの高さが可変で前記輝点映像を撮像するカメラと、前記輝点映像の位置からくさび角度を算出する処理装置とを備えるとよい。   The wedge angle measuring means includes a laser light source, a polarizing plate, a stage on which a jig for setting a wedge-shaped optical component is mounted, and a bright spot plate for projecting a bright spot image of laser light transmitted through the wedge-shaped optical component; The camera may be provided with a camera that captures the bright spot image with a variable height from a reference plane, and a processing device that calculates a wedge angle from the position of the bright spot image.

前記くさび角度測定手段では、前記輝点プレート上の輝点の位置座標、およびくさび形光学部品と輝点プレート間の距離から、2分法によりくさび角度を求めるとよい。   In the wedge angle measuring means, the wedge angle may be obtained by a bisection method from the position coordinates of the bright spot on the bright spot plate and the distance between the wedge-shaped optical component and the bright spot plate.

前記ペア決定手段は、n(自然数)個のくさび角度の測定値に対し、k(1≦k≦n)番目の測定値について、定められた角度差以内にあるペア可能な測定値を角度差の小さい順に並べて1つの数列をつくり、すべてのkについて全体でn個の数列をつくるステップと、n個の測定値に可能なnの階乗個の順列のすべてについて、各順列の1番目にある測定値から始めてn番目まで、順番に、すでにペアとして選択された測定値を除き角度差が最小となるペアの選択を繰り返すステップと、すべての順列のうち、最大のペア数を与える順列を定め、最大のペア数を与える順列が複数存在するときは、ペア間の角度差の平均値が最小となる順列を定めるステップとを備えるとよい。   The pair determination means calculates a pair of measurement values within a predetermined angle difference for the k (1 ≦ k ≦ n) measurement values with respect to the measurement values of n (natural number) wedge angles. The first step of each permutation is the step of creating a sequence of numbers in order from the smallest of n, creating a total of n sequences for all k, and all the n factorial permutations possible for n measurements. Starting from a certain measured value up to the nth in order, repeat the selection of the pair with the smallest angle difference except for the measurement values already selected as a pair, and the permutation giving the maximum number of pairs among all permutations When there are a plurality of permutations that determine the maximum number of pairs, it is preferable to include a step of determining a permutation that minimizes the average value of the angular differences between the pairs.

前記ペア決定手段は、ロット毎にペアの群を決定するだけでなく、1つのロット内でペアが形成されなかったくさび形光学部品についてロット間でペア選択を行う手段を備えるとよい。   The pair determination means may include means for selecting a pair between lots for a wedge-shaped optical component in which a pair is not formed in one lot as well as determining a group of pairs for each lot.

本発明では、レーザー光を直接、測定する偏光素子に照射し、輝点の位置からくさび角度を算出するもので、偏光素子と輝点の距離を長く取ることで測定精度を高めることが可能となり、偏光素子の寸法には左右されない。また、測定に要する時間は、偏光素子をステージにセットした後は、約0.1秒以下で終了することができる。したがって、汎用の形状測定装置と比較して、安価に高精度な角度測定を高速に行うことが可能となる。   In the present invention, the polarizing element to be measured is directly irradiated with laser light, and the wedge angle is calculated from the position of the bright spot. By increasing the distance between the polarizing element and the bright spot, the measurement accuracy can be increased. It does not depend on the dimensions of the polarizing element. The time required for the measurement can be completed in about 0.1 seconds or less after the polarizing element is set on the stage. Therefore, it is possible to perform highly accurate angle measurement at low speed and at high speed as compared with a general-purpose shape measuring apparatus.

また、組合せ処理もコンピュータプログラムが自動で行うため、専門の技能は必要とせず、高速に組合せ処理を行うことが可能となり、生産効率を向上させることが可能となる。   Also, since the combination processing is automatically performed by the computer program, it is possible to perform the combination processing at high speed without requiring specialized skills, and to improve the production efficiency.

本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実施の形態に係るルチル偏光素子のくさび角度測定装置を示し、図1(a)は全体構成を示す模式図、図1(b)は輝点プレート上の輝点を示す正面図である。本装置は、偏光素子をセットするための、XYZΘ軸が微調整可能なステージ1、偏光素子にレーザー光を照射するためのレーザー光源2、偏光板3、ルチル偏光素子4を透過して屈折したレーザー光の輝点を写すための輝点プレート5、輝点プレートを撮像するためのCCDカメラ6、画像処理および演算を行うためのコンピュータ7とプログラム8で構成される。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a wedge angle measuring device for a rutile polarizing element according to an embodiment of the present invention, FIG. 1 (a) is a schematic diagram showing the overall configuration, and FIG. 1 (b) is a bright spot on a bright spot plate. FIG. This apparatus is refracted by passing through a stage 1 on which the XYZΘ axis can be finely adjusted for setting a polarizing element, a laser light source 2 for irradiating the polarizing element with laser light, a polarizing plate 3, and a rutile polarizing element 4. A luminescent spot plate 5 for capturing the luminescent spot of the laser beam, a CCD camera 6 for imaging the luminescent spot plate, a computer 7 for performing image processing and calculation, and a program 8 are included.

レーザー光源2から照射されたレーザー光は、ステージ1にセットされたルチル偏光素子4で屈折され輝点プレート5に写し出される。このとき輝点はルチルの複屈折により2つ生じ、2つの輝点が均一に写る様に偏光板3で調整する。輝点プレート5に写し出されたレーザー輝点9,10を、CCDカメラ6で撮像し、コンピュータ内のプログラムによって画像処理を行い、画像上の輝点の位置からルチル偏光素子のくさび角度を算出するものである。なお、レーザー輝点9および10については、一方だけの座標を使用して、くさび角度の算出を行ってもよく、両方の座標を使用することで、測定精度を上げてもよい。   The laser light emitted from the laser light source 2 is refracted by the rutile polarizing element 4 set on the stage 1 and projected onto the bright spot plate 5. At this time, two bright spots are generated by birefringence of rutile, and the polarizing plate 3 is adjusted so that the two bright spots are uniformly reflected. The laser luminescent spots 9 and 10 projected on the luminescent spot plate 5 are imaged by the CCD camera 6, image processing is performed by a program in the computer, and the wedge angle of the rutile polarizing element is calculated from the position of the luminescent spot on the image. Is. For the laser bright spots 9 and 10, the wedge angle may be calculated using only one coordinate, and the measurement accuracy may be increased by using both coordinates.

[角度測定原理] 図2は、本発明の一実施の形態での角度測定原理を示し、図2(a)はルチル偏光素子を示す斜視図、図2(b)はルチル偏光素子を通過したレーザー光の輝点位置を示す光学図である。図2(b)は複屈折媒質に対する場合であるが、常光および異常光の両方に対してスネルの法則が成立する場合である。この関係式を利用することで、くさび角度θのルチル偏光素子にレーザーを入射した時に屈折によって写し出されるレーザー輝点の座標(X,Y)から、逆算によってくさび角度θを求めることができる。 [Angle Measurement Principle] FIG. 2 shows an angle measurement principle according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 (a) is a perspective view showing a rutile polarizing element, and FIG. 2 (b) passes through the rutile polarizing element. It is an optical diagram which shows the luminescent point position of a laser beam. FIG. 2B shows a case for a birefringent medium, but a case where Snell's law is established for both ordinary light and extraordinary light. By using this relational expression, the wedge angle θ x can be obtained by back calculation from the coordinates (X, Y) of the laser bright spot projected by refraction when the laser is incident on the rutile polarizing element having the wedge angle θ x. .

[くさび角度算出方法] 本装置のようなくさび角度測定アルゴリズムにはニュートン法や2分法を用いて角度測定算出を行うことができるが、本実施の形態における角度測定では、ニュートン法よりも安定性のある2分法を用いている。以下に、くさび角度測定方法の具体的プロセスを説明する。   [Wedge angle calculation method] Although the Newton method and bisection method can be used for the wedge angle measurement algorithm as in this device, the angle measurement in this embodiment is more stable than the Newton method. A characteristic dichotomy is used. Hereinafter, a specific process of the wedge angle measuring method will be described.

図2(b)は、ルチル偏光素子を図2(a)で示すところのA視から見たものである。この図に基づいて説明する。   FIG. 2B shows the rutile polarizing element as viewed from the A position shown in FIG. This will be described with reference to this figure.

カメラ視野範囲の上端とX軸原点間の距離Xは基準ワーク(角度が既知のルチル偏光素子)を用いることによる測定系の校正を行うことで、既知になっているものとする。ここで、画像処理によって得られるのは座標値Xであり、Xから出射角θy2を求める。 The distance between the upper end and the X-axis origin of the camera field of view X 0 is by performing the calibration of the measurement system by using a reference workpiece (angle known rutile polarizing element), and are made known. Here, the coordinate value X 1 is obtained by the image processing, and the emission angle θ y2 is obtained from X 1 .

θy2=tan-1(X+X)/L θ y2 = tan −1 (X 0 + X 1 ) / L

スネルの法則は、n・sinθ=n・sinθy1であり、n=1であるから、以下の関係式が成立する。 Snell's law is n 0 · sin θ x = n 1 · sin θ y1 and n 0 = 1, so the following relational expression holds.

sinθy2=n・sin(θ−θy1) ……(1)
sinθy1=(sinθ)/n ……(2)
sin θ y2 = n 1 · sin (θ x −θ y1 ) (1)
sin θ y1 = (sin θ x ) / n 1 (2)

(1)式の右辺に加法定理を適用して展開すると、
sinθy2=n(sinθ・cosθy1−cosθ・sinθy1
=n{sinθ・(1−sinθy11/2−cosθ・sinθy1}
=n[sinθ・(1−sinθy11/2−(1−sinθ1/2・sinθy1]
(2)式を代入すると、
sinθy2=n[sinθ・{1−((sinθ)/n)21/2−(1−sin2θ1/2(sinθ)/n
=n・sinθ[{1−((sinθ)/n)21/2−(1−sinθ)1/2/n]
=n・sinθ{(n −sinθ1/2/n−(1−sinθ)1/2 /n
=sinθ{(n −sinθ1/2−(1−sinθ1/2} ……(3)
となる。ここで、
x=sinθ ……(4)
y=sinθy2 ……(5)
とおくと、(3)式は、
y=x{(n 2−x2)1/2−(1−x21/2}、となる。両辺を入れ換えて両辺からyを引くと、x{(n 2−x2)1/2−(1−x2)1/2}−y=0、
ここで、f(x)=x{(n −x2)1/2−(1−x2)1/2}−y、とおくと、
f(x)=0の解xansを求めることで、(4)式からくさび角度θが求まる。そのとき、f(x)=0の解xansを求めるには2分法を用いる。
Applying the addition theorem to the right side of equation (1),
sin θ y2 = n 1 (sin θ x · cos θ y1 −cos θ x · sin θ y1 )
= N 1 {sin θ x · (1-sin 2 θ y1 ) 1/2 −cos θ x · sin θ y1 }
= N 1 [sin θ x · (1-sin 2 θ y1 ) 1/2 − (1-sin 2 θ x ) 1/2 · sin θ y1 ]
Substituting equation (2)
sin θ y2 = n 1 [sin θ x · {1-((sin θ x ) / n 1 ) 2 } 1/2 − (1-sin 2 θ x ) 1/2 (sin θ x ) / n 1 }
= N 1 · sinθ x [{ 1 - ((sinθ x) / n 1) 2} 1/2 - (1-sin 2 θ x) 1/2 / n 1]
= N 1 · sin θ x {(n 1 2 −sin 2 θ x ) 1/2 / n 1 − (1-sin 2 θ x ) 1/2 / n 1 }
= Sin θ x {(n 1 2 −sin 2 θ x ) 1/2 − (1−sin 2 θ x ) 1/2 } (3)
It becomes. here,
x = sin θ x (4)
y = sin θ y2 (5)
Then, equation (3) is
y = x {(n 1 2 −x 2 ) 1/2 − (1−x 2 ) 1/2 }. Substituting both sides and subtracting y from both sides yields x {(n 1 2 −x 2 ) 1/2 − (1−x 2 ) 1/2 } −y = 0,
Here, f (x) = x {(n 1 2 −x 2 ) 1/2 − (1−x 2 ) 1/2 } −y,
By obtaining a solution x ans of f (x) = 0, the wedge angle θ x is obtained from the equation (4). At that time, a bisection method is used to obtain a solution x ans of f (x) = 0.

[2分法] 以下に2分法について述べる。f(x)=0の解が存在すると考えられる区間(a,b)について、f(x)の符号を調べながら、次第に区間の幅を狭めていく方法を区間縮小法と呼ぶ。区間幅の縮小の仕方は色々考えられるが、最も単純な方法は2分の1ずつに縮小していく方法で、これが2分法である。 [Dichotomy] The dichotomy is described below. A method of gradually narrowing the width of the section (a, b) in which the solution of f (x) = 0 is considered, while checking the sign of f (x) is called a section reduction method. There are various ways to reduce the section width, but the simplest method is to reduce the width by half, which is the bisection method.

2分法は、関数f(x)が連続関数であるとき、f(a)<0、かつ、f(b)>0なら、f(xans)=0となる解xansが区間(a,b)に存在するという事実を用いている。 In the bisection method, when the function f (x) is a continuous function, if f (a) <0 and f (b)> 0, the solution x ans in which f (x ans ) = 0 is obtained in the interval (a , B) is used.

解を求める手順は、以下のようになる。
(1)探索区間(a,b)を与える。ここで、解が存在する範囲をa=0、b=1/(21/2)とした。
(2)探索区間幅d=|b−a|とする。
(3)x=bとする。
(4)x=f(x)を計算する。
(5)x>0のとき、x=x−d/2 、d=d/2、とする。
<0のとき、x=x+d/2 、d=d/2、とする。
(6)もし、収束条件:|x|<x/1000000ならば、解xans=x、そうでないならば、(4)へ戻る。なお、収束条件x/1000000の含む誤差は、0.162”(0.162秒)に相当する。
The procedure for finding the solution is as follows.
(1) A search interval (a, b) is given. Here, the range in which the solution exists was set as a = 0 and b = 1 / (2 1/2 ).
(2) Search interval width d = | b−a |.
(3) x 0 = b.
(4) Calculate x 1 = f (x 0 ).
(5) When x 1 > 0, x 0 = x 0 −d / 2 and d = d / 2.
When x 1 <0, x 0 = x 0 + d / 2 and d = d / 2.
(6) If the convergence conditions: | x 1 | if <x 0/1000000, the solution x ans = x 0, if not, return to (4). Incidentally, the error including a convergence condition x 0/1000000 corresponds to 0.162 "(0.162 seconds).

上記の手順を繰り返すことで、解xans=xが求まる。したがって、2分法から求めた解xansを(4)式に代入すると、くさび角度θはθ=sin-1ansと求めることができる。 By repeating the above procedure, a solution x ans = x 0 is obtained. Therefore, when the solution x ans obtained from the bisection method is substituted into the equation (4), the wedge angle θ x can be obtained as θ x = sin −1 x ans .

次に、前述した角度測定方法によって測定した偏光素子の角度データが、ペアの群を形成するのに、どのように組合せ処理されるかについて説明する。測定者が測定したデータは測定順にコンピュータ内部に測定結果ファイルとして保存される。そのファイルに基づくn(自然数)個のくさび角度の測定値に対し、k(1≦k≦n)番目の測定値について、定められた角度差以内にあるペア可能な測定値を角度差の小さい順に並べて1つの数列をつくり、すべてのkについて全体でn個の数列をつくるステップと、n個の測定値に対して可能なnの階乗個の順列のすべてについて、各順列の1番目にある測定値から始めてn番目まで、順番に、すでにペアとして選択された測定値を除き角度差が最小となり、かつ所定の角度差の範囲内にあるペアの選択を繰り返すステップと、すべての順列のうち、最大のペア数を与える順列を定め、最大のペア数を与える順列が複数存在するときは、ペア間の角度差の平均が最小となる順列を定めるステップとを経て、ペアの群を決定する。   Next, how the angle data of the polarizing elements measured by the above-described angle measuring method is combined to form a pair group will be described. Data measured by the measurer is stored as a measurement result file in the computer in the order of measurement. With respect to the measurement values of n (natural number) wedge angles based on the file, for the k (1 ≦ k ≦ n) -th measurement values, paired measurement values within a predetermined angle difference are small in angle difference. Create a sequence of numbers in order and create a total of n sequences for all k, and the first of each permutation for all n factorial permutations possible for n measurements. Starting from a certain measured value up to the nth in order, except for the measurement values already selected as pairs, the angle difference is minimized and the selection of pairs within a predetermined angular difference range is repeated; Of these, the permutation that gives the maximum number of pairs is determined, and when there are multiple permutations that give the maximum number of pairs, the group of pairs is determined through the step of determining the permutation that minimizes the average angle difference between the pairs. To do.

具体的には、たとえば、図3のフローに示す組合せ形成処理を行うことで、プログラムは自動的にくさび角度の組合せを決定して、組合せリスト結果ファイルを生成する。図3において、組合せリストの生成ステップ31では、ワーク(偏光素子)の1〜nまで、組合せ可能な相手のリストを組合せ角度差(組合せた角度の誤差)が小さい順に生成する。たとえば、100個のワークの場合、最大100件(4950件)のペアの可能性がある。また、組合せのパターンを決定するステップ32では、確定した組合せ数が最も多く、かつ組合せ角度差平均値が最小のパターンとする。 Specifically, for example, by performing the combination forming process shown in the flow of FIG. 3, the program automatically determines the combination of the wedge angles and generates a combination list result file. In FIG. 3, in a combination list generation step 31, a list of counterparts that can be combined is generated in ascending order of combination angle difference (combination angle error) from 1 to n of workpieces (polarization elements). For example, in the case of 100 workpieces, there may be a maximum of 100 C 2 (4950) pairs. In step 32 for determining a combination pattern, the pattern having the largest number of combinations and the smallest combination angle difference average value is set.

組合せリスト結果ファイルには、組合せるべき測定番号と組合せ対象の測定番号が自動的に表示される。したがって、測定者は角度の組合せリスト結果ファイルに表示された番号にしたがって、ただ機械的に組合せ作業を行うのみでよいことになる。つまり、測定者は組合せの判断に時間を要せず、表示にしたがって効率的に作業を行うことができる。ここで重要な点は、図3に示された組合せ形成処理フローであり、これによって、組合せ数が最大かつ組合せ角度差平均値が最小となるものを組合せとする様に組合せを選択する工夫をしており、組合せ不可能な残存率を低く抑えることが可能となる。   In the combination list result file, the measurement number to be combined and the measurement number to be combined are automatically displayed. Therefore, the measurer only needs to perform the combination work mechanically according to the numbers displayed in the angle combination list result file. That is, the measurer does not need time to determine the combination, and can efficiently work according to the display. The important point here is the combination formation processing flow shown in FIG. 3, and by this, a device for selecting the combination so that the combination having the maximum number of combinations and the minimum combination angle difference average value is selected. Therefore, it is possible to keep the residual rate that cannot be combined low.

次に本実施の形態で得られた結果の詳細を説明する。本発明によるくさび角度測定ペア決定装置(本装置)と従来装置とで、同じ測定者が、くさび角度が5°7.5’(5度7.5分)で既知の偏光素子をセットし直して10回測定した時の繰り返し精度を確認した。   Next, details of the results obtained in the present embodiment will be described. In the wedge angle measurement pair determination device (this device) according to the present invention and the conventional device, the same operator resets a known polarizing element with a wedge angle of 5 ° 7.5 ′ (5 ° 7.5 minutes). The repeatability when measured 10 times was confirmed.

その時の本装置の繰り返し精度と従来装置の繰り返し精度をそれぞれ表1と表2に示す。   Tables 1 and 2 show the repeatability of the present apparatus and the repeatability of the conventional apparatus at that time, respectively.

Figure 2007010611
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上の表から、本装置において、同一偏光素子をセットし直した場合には、くさび角度のバラツキは3σで、本装置の場合0.13’(=7.8”(7.8秒))であり、これに対して従来装置の場合は0.29’(=17.4”)である。よって本装置は従来装置に比べて、繰り返し精度が向上していることが分かった。   From the table above, when the same polarizing element is reset in this apparatus, the variation in the wedge angle is 3σ, and in the case of this apparatus, 0.13 ′ (= 7.8 ″ (7.8 seconds)) On the other hand, in the case of the conventional apparatus, it is 0.29 ′ (= 17.4 ″). Therefore, it was found that this apparatus has improved repeatability compared with the conventional apparatus.

[くさび角度の組合せ選択処理における残存率の比較] 以下の表に、同一作業者が従来装置と本装置とで角度測定を行い、その後に組合せ選択処理を行った場合の、本装置と従来装置における組合せ選択処理後の偏光素子の残存率(残存数/投入数)をそれぞれ表3、表4に示す。また、本装置と従来装置の残存率比較図を図4に示す。 [Comparison of remaining rate in wedge angle combination selection processing] The following table shows that this device and the conventional device when the same operator performs angle measurement with the conventional device and this device and then performs the combination selection processing. Table 3 and Table 4 show the remaining ratio of the polarizing elements after the combination selection process in (3). FIG. 4 shows a comparison of the remaining rate between the present apparatus and the conventional apparatus.

さらに、従来装置と本装置とで、作業者が角度測定と組合せ選択に要した作業時間の比較を表5に示す。   Further, Table 5 shows a comparison of working time required for the operator to measure the angle and select a combination between the conventional apparatus and the present apparatus.

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上の表3、表4および図4のように、従来装置と本装置において組合せ選択処理後の残存率が16.4%から3.3%と低くなったことが確認できる。これは、本装置がコンピュータを用いて自動的に組合せ選択処理を行ったことによるものと言える。なぜなら、従来は測定者が組合せ決定のときに、組合せの件数が最大となるような組合せを実質的には考慮していないのに対し、本装置はコンピュータによる組合せ選択処理で、組合せ数が最大でかつ組合せ角度差平均値が最小のものを組合せ決定の条件として考慮しているからである。また、表5より作業時間も3分の1に短縮されていることが確認できる。   As shown in Tables 3 and 4 above and FIG. 4, it can be confirmed that the remaining rate after the combination selection processing in the conventional apparatus and the present apparatus has decreased from 16.4% to 3.3%. This can be said to be due to the fact that this apparatus has automatically performed a combination selection process using a computer. This is because, in the past, when the measurer determines the combination, the combination that maximizes the number of combinations is not substantially considered. This is because the combination angle difference average value is considered as the condition for determining the combination. Moreover, it can be confirmed from Table 5 that the work time is shortened to one third.

以上に述べてきたように、本発明による角度測定装置によれば、画像処理を用いて自動で角度測定を行うことで測定精度の向上が可能になる。さらに、角度の組合せ選択処理においては、コンピュータを用いたことで、これまでの様に作業者が組合せ選択に時間を要することがなく、測定に熟練技術を必要とせず、作業時間が短縮された。したがって、本発明によって角度測定組合せ作業の効率化と簡便化ができた。   As described above, according to the angle measuring apparatus of the present invention, it is possible to improve measurement accuracy by automatically performing angle measurement using image processing. Furthermore, in the angle combination selection process, the use of a computer does not require time for the operator to select a combination as before, and skill is not required for measurement, thus reducing the work time. . Therefore, the present invention has made it possible to improve the efficiency and simplification of the angle measurement combination work.

ところで、1つのロット内でペアが形成できず、残存した偏光素子を集めて、その集合について、1つのロット内でペアを選択するのと同様の方法によりペアを形成すれば、さらに、使用できるペア数を増やすことができる。   By the way, if a pair cannot be formed in one lot and the remaining polarizing elements are collected and a pair is formed by the same method as selecting a pair in one lot, the pair can be further used. The number of pairs can be increased.

以上の実施の形態は複屈折物質であるルチル偏光素子のペアを決定する場合であったが、等方性の透明物質からなるプリズムなどで、プリズム角度が高精度で等しいペアを形成して使用する用途などに対しても、本発明の角度測定とペア決定の組合せ装置を用いることができる。   In the above embodiment, a pair of rutile polarizing elements, which are birefringent materials, is determined. However, a prism made of an isotropic transparent material, etc., is used by forming a pair of prism angles with high accuracy and equality. The combination apparatus for angle measurement and pair determination according to the present invention can be used for applications to be performed.

本発明の一実施の形態に係るルチル偏光素子のくさび角度測定装置を示し、図1(a)は全体構成を示す模式図、図1(b)は輝点プレート上の輝点を示す正面図。1 shows a wedge angle measuring device for a rutile polarizing element according to an embodiment of the present invention, FIG. 1 (a) is a schematic diagram showing an overall configuration, and FIG. 1 (b) is a front view showing a bright spot on a bright spot plate. . 本発明の一実施の形態での角度測定原理を示し、図2(a)はルチル偏光素子を示す斜視図、図2(b)はルチル偏光素子を通過したレーザー光の輝点位置を示す光学図。FIG. 2A is a perspective view illustrating a rutile polarizing element, and FIG. 2B is an optical diagram illustrating a bright spot position of laser light that has passed through the rutile polarizing element. Figure. 組合せ形成処理フロー図。The combination formation processing flowchart. 残存率の比較図。Comparison chart of survival rate.

符号の説明Explanation of symbols

1 ステージ
2 レーザー光源
3 偏光板
4 ルチル偏光素子
5 輝点プレート
6 CCDカメラ
7 コンピュータ
8 プログラム
9,10 レーザー輝点
31,32 ステップ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stage 2 Laser light source 3 Polarizing plate 4 Rutile polarizing element 5 Bright spot plate 6 CCD camera 7 Computer 8 Program 9, 10 Laser bright spot 31, 32 steps

Claims (5)

くさび形光学部品のくさび角度測定手段と、前記くさび角度の測定データを保存する手段と、設定した角度差以内にある偏光素子のペアを選択して群を形成しペア数を最大とするだけでなくペア数が最大となる群に対しては角度差の平均値を最小とするようにペアの群を決定するペア決定手段と、決定されたペアの群のデータを管理する手段とを備えることを特徴とするくさび角度測定ペア決定装置。   Simply select the wedge angle measuring means of the wedge-shaped optical component, the means for storing the measurement data of the wedge angle, and the pair of polarizing elements within the set angle difference to form a group and maximize the number of pairs A pair deciding means for deciding the group of pairs so that the average value of the angle difference is minimized for the group having the largest number of pairs, and means for managing data of the decided group of pairs Wedge angle measurement pair determination device characterized by 前記くさび角度測定手段は、レーザー光源と、偏光板と、くさび形光学部品のセット用治具を載せたステージと、前記くさび形光学部品を透過したレーザー光の輝点映像を写し出す輝点プレートと、基準面からの高さが可変で前記輝点映像を撮像するカメラと、前記輝点映像の位置からくさび角度を算出する処理装置とを備えることを特徴とする請求項1記載のくさび角度測定ペア決定装置。   The wedge angle measuring means includes a laser light source, a polarizing plate, a stage on which a jig for setting a wedge-shaped optical component is mounted, and a bright spot plate for projecting a bright spot image of laser light transmitted through the wedge-shaped optical component; 2. The wedge angle measurement according to claim 1, further comprising: a camera that is variable in height from a reference plane and that captures the bright spot image; and a processing device that calculates a wedge angle from the position of the bright spot image. Pair determination device. 前記くさび角度測定手段は、前記輝点プレート上の輝点の位置座標、およびくさび形光学部品と輝点プレート間の距離から、2分法によりくさび角度を求めることを特徴とする請求項1または2記載のくさび角度測定ペア決定装置。   The wedge angle measuring means obtains a wedge angle by a bisection method from a position coordinate of a bright spot on the bright spot plate and a distance between the wedge-shaped optical component and the bright spot plate. 2. A wedge angle measurement pair determination device according to 2. 前記ペア決定手段は、n(自然数)個のくさび角度の測定値に対し、k(1≦k≦n)番目の測定値について、定められた角度差以内にあるペア可能な測定値を角度差の小さい順に並べて1つの数列をつくり、すべてのkについて全体でn個の数列をつくるステップと、n個の測定値に可能なnの階乗個の順列のすべてについて、各順列の1番目にある測定値から始めてn番目まで、順番に、すでにペアとして選択された測定値を除き角度差が最小となるペアの選択を繰り返すステップと、すべての順列のうち、最大のペア数を与える順列を定め、最大のペア数を与える順列が複数存在するときは、ペア間の角度差の平均値が最小となる順列を定めるステップとを備えることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のくさび角度測定ペア決定装置。   The pair determining means calculates a pair of measurement values within a predetermined angle difference for the k (1 ≦ k ≦ n) measurement values with respect to the measurement values of n (natural number) wedge angles. The first step of each permutation is the step of creating a sequence of numbers in ascending order of n, creating a total of n sequences for all k, and all the n factorial permutations possible for n measurements. Starting from a certain measured value up to the nth in order, repeat the selection of the pair with the smallest angle difference except for the measurement values already selected as a pair, and the permutation giving the maximum number of pairs among all the permutations And a step of determining a permutation that minimizes the average value of the angular differences between the pairs when there are a plurality of permutations that determine and provide the maximum number of pairs. Wedge angle measurement as described in Pair determining device. 前記ペア決定手段は、ロット毎にペアの群を決定するだけでなく、1つのロット内でペアが形成されなかったくさび形光学部品についてロット間でペア選択を行う手段を備えることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のくさび角度測定ペア決定装置。   The pair determining means includes means for selecting a pair between lots for a wedge-shaped optical component in which a pair is not formed in one lot as well as a group of pairs for each lot. The wedge angle measurement pair determination apparatus according to any one of claims 1 to 4.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105973171A (en) * 2016-06-24 2016-09-28 山东神戎电子股份有限公司 Optical axis and mounting reference surface parallelism test device and method

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