JP2018025440A - 位置測定部を備えた部品 - Google Patents

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Abstract

【課題】位置測定部によって部品の位置を測定する方法を提供する。
【解決手段】平面（２０３）を有する部品であって、該平面は、該平面上に、該平面を特定できるように互いに十分な間隔をあけて配置された少なくとも３個の位置測定部（１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄ）を備え、それぞれの位置測定部は、該平面上の拡散反射を生じる面として形成された部品において、該平面の位置を定める位置測定方法であって、該平面の画像から該少なくとも３個の位置測定部の境界線の位置を定めるステップと、該少なくとも３個の位置測定部の境界線の位置を使用して該平面の位置を定めるステップと、を含む。
【選択図】 図１

Description

本発明は、位置測定部を備えた部品及び測定方法に関する。
たとえば、プリズム面を備えた部品の場合に、プリズム面と光線の透過する他の面とのなす角度を高精度で保証する必要がある。そのため、プリズム面と光線の透過する他の面とのなす角度を高精度で測定する必要がある。このように、部品の二面のなす角度を測定する場合に、従来は、適切な面で部品を切断し、その断面において二面のなす角度を測定していた。しかし、従来の測定方法には以下の問題点があった。第一に、部品の切断の手間がかかる。第二に、切断時の部品の変形や、切断によって生じるバリなどによって高精度で角度を測定することができない。第三に、切断面の定め方によって角度の測定値にばらつきが生じる。このように、従来の測定方法によって、部品の二平面のなす角度を高精度で測定するのは困難であった。
他方、従来技術において、位置測定部に相当する位置マーカによって２個の部品の位置合わせを行う方法は開発されている（特許文献１及び特許文献２）。しかし、位置測定部によって部品の二平面のなす角度を測定する方法、及び位置測定部によって二平面のなす角度を測定することができるように構成された部品は開発されていない。
特開２００８−２１６９０５号公報 特開２０１４−１３７４１０号公報
このように、位置測定部によって部品の平面の位置、または部品の二平面のなす角度を測定する方法、及び位置測定部によって部品の二平面のなす角度を測定することができるように構成された部品に対するニーズがある。したがって、本発明の課題は、位置測定部によって部品の平面の位置、または部品の二平面のなす角度を測定する方法、及び位置測定部によって部品の二平面のなす角度を測定することができるように構成された部品を提供することである。
本発明の第１の態様による位置測定方法は、平面を有する部品であって、該平面は、該平面上に、該平面を特定できるように互いに十分な間隔をあけて配置された少なくとも３個の位置測定部を備え、それぞれの位置測定部は、該平面上の拡散反射を生じる面として形成された部品において、該平面の位置を定める位置測定方法であって、該平面の画像から該少なくとも３個の位置測定部の境界線の位置を定めるステップと、該少なくとも３個の位置測定部の境界線の位置を使用して該平面の位置を定めるステップと、を含む。
本態様の位置測定方法においては、該平面の画像から該少なくとも３個の位置測定部の境界線の位置を定めることにより、該平面の位置を高精度で測定することができる。
本発明の第１の態様の第１の実施形態による位置測定方法においては、該少なくとも３個の位置測定部の境界線の位置を、該画像の複数の画素を使用して求める。
本実施形態によれば、該少なくとも３個の位置測定部の境界線の位置を、画像の複数の画素を使用して求めるので、測定精度をより向上させることができる。
本発明の第２の態様による角度測定方法は、第１の平面と該第１の平面に対して所定の角度をなす第２の平面とを有する部品であって、該第２の平面は、該第２の平面上に、該第２の平面を特定できるように互いに十分な間隔をあけて配置された少なくとも３個の位置測定部を備え、それぞれの位置測定部は、該平面上の拡散反射を生じる面として形成された部品において、該第１の平面と該第２の平面との間の角度を定める角度測定方法であって、該第２の平面の画像から該少なくとも３個の位置測定部の境界線の位置を定めるステップと、該少なくとも３個の位置測定部の境界線の位置を使用して該第２の平面の位置を定めるステップと、該第２の平面の位置を使用して該第１の平面と該第２の平面との間の角度を定めるステップとを含む。
本態様の角度測定方法においては、該第２の平面の画像から該少なくとも３個の位置測定部の境界線の位置を定めることにより、第１の平面の位置を基準として、第２の平面の位置を定め、第１の平面と第２の平面とのなす角度を高精度で測定することができる。すなわち、本態様の角度測定方法においては、部品を切断して切断面の角度を測定する必要がない。したがって、部品の切断の手間がからず、切断時の部品の変形や、切断によって生じるバリなどによって測定精度が低下することはなく、切断面の定め方によって角度の測定値にばらつきが生じることもない。
本発明の第２の態様の第１の実施形態による角度測定方法において、該少なくとも３個の位置測定部の境界線の位置を、該画像の複数の画素を使用して求める。
本実施形態によれば、該少なくとも３個の位置測定部の境界線の位置を、画像の複数の画素を使用して求めるので、測定精度をより向上させることができる。
本発明の第３の態様による部品は、第１の平面と該第１の平面に対して所定の角度をなす第２の平面とを有する部品であって、該第２の平面は、該第２の平面上に、該第２の平面を特定できるように互いに十分な間隔をあけて配置された少なくとも３個の位置測定部を備え、それぞれの位置測定部は、該平面上の拡散反射を生じる面として形成されている。
本態様の部品においては、位置測定部の境界線の位置を特定することにより、第１の平面の位置を基準として、第２の平面の位置を定め、第１の平面と第２の平面とのなす角度を高精度で測定することができる。すなわち、本態様の部品の第１の平面と第２の平面とのなす角度を測定する場合に、部品を切断して切断面の角度を測定する必要がない。したがって、部品の切断の手間がからず、切断時の部品の変形や、切断によって生じるバリなどによって測定精度が低下することはなく、切断面の定め方によって角度の測定値にばらつきが生じることもない。
本発明の第３の態様の第１の実施形態による部品において、該少なくとも３個の位置測定部は、該第２の平面の周縁部に配置されている。
本実施形態によれば、第２の平面の周縁部に配置された少なくとも３個の位置測定部によって、第２の平面の位置を高精度で定め、第１の平面と第２の平面とのなす角度を高精度で測定することができる。
本発明の第３の態様の第２の実施形態による部品は、４個の位置測定部を備えている。
本発明の第３の態様の第３の実施形態による部品は、光学用に使用される。
本発明の第３の態様の第４の実施形態による部品は、第３の実施形態による部品であって、該第１の平面及び該第２の平面の少なくとも一つがプリズム面である。
本発明の第３の態様の第５の実施形態による部品は、第３の実施形態による部品であって、該第１の平面及び該第２の平面の少なくとも一つにレンズが配置されている。
本発明の第３の態様の第６の実施形態による部品は、第３の実施形態による部品であって、該第１の平面及び該第２の平面の少なくとも一つが光ファイバー設置用の面である。
本発明の第３の態様の第７の実施形態による部品は、それぞれ、１個の位置測定部に対応する少なくとも３個の位置マーカを備えている。
本発明の第３の態様の第８の実施形態による部品は、第７の実施形態による部品であって、それぞれの位置マーカの境界線の長さが０．１ミリメータから３．０ミリメータである。
本実施形態によれば、それぞれが、画像測定装置の１画素の寸法に対応する寸法である、十分な数の測定点を境界線に沿って配置することができる。
本発明の第３の態様の第９の実施形態による部品は、複数の位置測定部に対応する少なくとも１個の位置マーカを含む少なくとも２個の位置マーカを備えている。
本発明の第４の態様による位置測定方法は、複数の位置測定部を備えた対象面の位置を測定する測定方法であって、該複数の位置測定部は、該対象面上において拡散反射を生じる面であり、該対象面の画像から該複数の位置測定部の境界線の位置を定めるステップと、該複数の位置測定部の境界線の位置から、該対象面の位置を定めるステップと、を含む。
本態様の位置測定方法においては、該対象面の画像から該複数の位置測定部の境界線の位置を定めることにより、該対象面の位置を高精度で測定することができる。
本発明の一実施形態の部品を説明するための図である。 ４個の位置マーカを使用して第１の平面と第２の平面との間の角度を定める測定方法を説明するための流れ図である。 ４個の位置マーカのｘ、ｙ、ｚ座標を定める方法を説明するための流れ図である。 位置マーカの、第２の平面２０３の最大傾斜角の方向であって、第１の平面に垂直な断面を示す図である。 位置マーカの、第２の平面２０３の最大傾斜角の方向であって、第１の平面に垂直な断面及び位置マーカに照射される光線の経路を示す図である。 位置マーカの拡大図である。 拡散反射を生じる面による光の反射を説明するための図である。 拡散反射を生じる面からなる位置マーカを備えた平面の傾斜方向の断面を示す図である。 部品において二つの平面のなす角度の測定方法を説明するための図である。 光ファイバーを配置するための複数の溝部を有する面に位置マーカを備えた部品を示す図である。 本発明の別の実施形態の部品を示す図である。
図１は、本発明の一実施形態の部品を説明するための図である。本実施形態の部品は、レンズ及びプリズム面を備えた光学部品２００である。光学部品２００は、基準平面２０１と、基準平面２０１に垂直な平面２０５と、基準平面２０１に対して所定の角度（鋭角）をなす平面２０３と、を備える。平面２０３はプリズム面である。基準平面２０１は、線状に配列された複数のレンズ３０１を備える。また、平面２０５は、線状に配列された複数のレンズ３０５を備える。基準平面２０１の線状に配列された複数のレンズ３０１に入射する、基準平面２０１に垂直な方向に進行する光線は、光学部品２００内において、平面２０３によって反射され、平面２０５の線状に配列された複数のレンズ３０５に到達するように構成されている。このように、光学部品２００は、基準平面２０１の線状に配列されたレンズ３０１に入射する、基準平面２０１に垂直な方向に進行する光線が、レンズ３０１及びレンズ３０５を通過した後、光学部品２００から射出するように構成されている。平面２０３は、４個の位置マーカ１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃ及び１０１Ｄを備える。４個の位置マーカ１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃ及び１０１Ｄは、平面２０３上に形成された拡散反射を生じる面である。一般的に、光学部品の位置マーカは、光学部品の面の光学的に使用される領域以外の場所に設置する。
４個の位置マーカ１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃ及び１０１Ｄは、平面２０３が基準平面２０１となす角度を測定するために使用される。基準平面２０１は、第１の平面に相当し、平面２０３は、第２の平面に相当する。ここで、第１の平面及び第２の平面のなす角度は、０度より大きく９０度より小さい。
図２は、４個の位置マーカを使用して第１の平面と第２の平面との間の角度を定める測定方法を説明するための流れ図である。
図２のステップＳ１０１０において、４個の位置マーカのｘ、ｙ、ｚ座標を定める。互いに直交するｘ軸及びｙ軸は、第１の平面（基準平面）２０１内に定める。ｚ軸は、基準平面２０１と直交するように定める。４個の位置マーカのｘ、ｙ、ｚ座標を定める方法については後で詳細に説明する。一般的に、ｘ、ｙ、ｚ座標を定める箇所を位置測定部と呼称する。本実施形態においては、４個の位置マーカが４個の位置測定部を形成する。
図２のステップＳ１０２０において、４個の位置マーカのｘ、ｙ、ｚ座標から、第２の平面２０３の位置を定める。第２の平面２０３の位置は、４組のｘ、ｙ、ｚ座標を使用して、最小二乗法によって定めてもよい。
一般的に、位置測定部の数が３個以上であれば平面の位置を特定することができる。
４個の位置マーカ１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃ及び１０１Ｄは、４組のｘ、ｙ、ｚ座標によって第２の平面の位置を特定することができるように互いに十分な間隔をあけて配置する。４個の位置マーカを第２の平面の周縁部に配置してもよい。
図２のステップＳ１０３０において、第１の平面２０１と第２の平面２０３とのなす角度を求める。第１の平面２０１は、ｘｙ平面に含まれ、ステップＳ１０２０によって第２の平面２０３の位置が定まっているので、両平面の間の角度が求まる。
なお、より一般的に、図２のステップＳ１０１０及びステップＳ１０２０によれば、位置マーカを使用して、平面の位置を定めることができる。
ここで、４個の位置マーカのｘ、ｙ、ｚ座標を定める方法を説明する。一例として、画像測定機を使用する方法を説明する。
図３は、４個の位置マーカのｘ、ｙ、ｚ座標を定める方法を説明するための流れ図である。
図３のステップＳ２０１０において、画像測定機によって、第１の平面（基準平面）２０１に垂直な方向から第２の平面２０３の画像を取得する。
図３のステップＳ２０２０において、取得した画像を使用して、以下の手順にしたがって、位置マーカの境界のｘ、ｙ座標を定める。画像内の任意の画素を座標系の原点とする。画像内の４個の位置マーカ１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃ及び１０１Ｄの境界に対応する画素を定める。原点の画素のｘ軸方向の位置、及び位置マーカの境界に対応する画素のｘ軸方向の位置から位置マーカの境界のｘ座標を定め、原点の画素のｙ軸方向の位置、及び位置マーカに対応する画素のｙ軸方向の位置から位置マーカの境界のｙ座標を定める。ここで、位置マーカの境界、すなわちエッジの位置は、画像における画素の濃淡の差を検出することによって定める。したがって、画像において位置マーカの境界が鮮明に表示されることが重要である。画像による測定の精度は、画像測定機の撮像素子の画素サイズの制約を受ける。顕微鏡を介して画像を撮影した場合の、画素サイズに対応する測定精度は、一例として、約０．５マイクロメータである。
図３のステップＳ２０３０において、位置マーカの境界のｚ座標を定める。位置マーカの境界のｚ座標は、画像測定機のオートフォーカス機能によって測定して定めてもよい。あるいは、レーザを使用した非接触変位センサなどによって測定して定めてもよい。
図４は、部品２００の、第２の平面２０３の最大傾斜角の方向であって、第１の平面２０１に垂直な断面を示す図である。円内の図は、部品２００の、第２の平面２０３の最大傾斜角の方向であって、第１の平面２０１に垂直な断面の、位置マーカ１０１Ａの近傍の拡大図である。線ＡＸは、位置マーカ１０１Ａと第２の平面２０３との境界を通り、第１の平面２０１に垂直な直線を示す。位置マーカ１０１Ａの面と第２の平面２０３との境界線は、図４に示す断面に垂直で、第１の平面２０１に平行であり、点Ａで示される。
図５は、部品２００の、第２の平面２０３の最大傾斜角の方向であって、第１の平面２０１に垂直な断面及び位置マーカに照射される光線の経路を示す図である。円内の図は、位置マーカ１０１Ａの、第２の平面２０３の最大傾斜角の方向であって、第１の平面２０１に垂直な断面の、位置マーカ１０１Ａの近傍の拡大図である。円内の図には、位置マーカに照射される光線の経路が示されている。画像測定機によって、第１の平面２０１に平行な画像を取得する際に、第２の平面２０３は、第１の平面２０１に垂直な方向な光によって照射される。位置マーカ１０１Ａは拡散反射を生じる面であるので、第１の平面２０１に垂直な方向に照射された光のうち、位置マーカ１０１Ａの、位置マーカ１０１Ａと第２の平面２０３との境界付近の面に到達した光Ｌ１の一部は、第１の平面２０１に垂直な方向に反射されて画像測定機に向かう。他方、第２の平面２０３は、第１の平面２０１と所定の角度をなし、拡散反射を生じないので、第１の平面２０１に垂直な方向に照射された光のうち、第２の平面２０３に到達した光Ｌ２は、画像測定機に向かう方向には反射されない。したがって、画像測定器による画像において、位置マーカ１０１Ａと第２の平面２０３との境界の位置が鮮明に表示される。
これまでの説明において、互いに直交するｘ軸及びｙ軸は、第１の平面（基準平面）２０１内に定め、第２の平面２０３を、第１の平面２０１に垂直な方向な光によって照射し、第１の平面（基準平面）２０１に垂直な方向から第２の平面２０３の画像を取得するとした。より、一般的に、平行光を照射する方向に垂直な仮想面内に互いに直交するｘ軸及びｙ軸を定めてもよい。この場合に基準平面としての第１の平面は必要ない。
図６は、位置マーカ１０１Ｄの拡大図である。図６に示すように、位置マーカ１０１Ｄと第２の平面２０３との境界線は、第１の平面２０１と平行となるように構成されている。すなわち、境界線上の点のｚ座標は、一定である。また、境界線の長さは、黒点で示す測定点を５点以上確保することができるような長さである。１個の測定点の寸法は、画像測定器の撮像装置の１画素の寸法に対応する。境界線の長さは、一例として、具体的に０．１ミリメータから３．０ミリメータの範囲である。図６を使用して、位置マーカ１０１Ｄについて説明したが、他の位置マーカについても同様である。
このように本発明の実施形態によれば、画像測定器による画像において複数の画素によってあらわされる境界線の位置が鮮明となり、境界線のｘ、ｙ座標を識別するのが容易になる。また、複数の画素に対応する複数の測定点において、複数組のｘ、ｙ及びｚ座標を定め、それぞれの座標の平均値を位置マーカのｘ、ｙ及びｚ座標とする。このように、複数組のｘ、ｙ及びｚ座標を使用することにより、測定値のばらつきの減少が期待できる。
つぎに、拡散反射を生じる面について説明する。
図７は、拡散反射を生じる面による光の反射を説明するための図である。図７（ａ）は、入射光及び拡散光を示す図である。図７（ｂ）は、入射光及び正反射光を示す図である。図７（ｃ）は、入射光、拡散光及び正反射光を図である。一般的に、拡散反射を生じる面は、図７（ａ）、または図７（ｃ）に示された反射特性を示す。
つぎに、拡散反射を生じる面による拡散反射光の光束の量を評価する。拡散反射光の全体の光束の量ＥＤは以下の式で表せる。
Figure 2018025440
 ここで、Ｅ０は入射光の光束の量、ＥＴは透過光の光束の量、ＥＳは正反射光の光束の量、ＥＡは吸収光の光束の量を表す。上記の光束の量は、拡散反射を生じる面の単位面積当たりの量であり、単位はルクス（ルーメン毎平方メートル）である。Ｅ０は拡散反射を生じる面の照度である。
表１は、拡散構造を有しない平面、及び種々の拡散構造を備えた拡散反射を生じる面について、式（１）の各項の光束の量の、入射光の光束の量Ｅ０に対する比率を示す表である。拡散反射光の光束の量の、入射光の光束の量Ｅ０に対する比率、すなわち拡散反射率は５．０％以上であるのが好ましい。
Figure 2018025440
つぎに、拡散反射を生じる面の法線に対して角度θ０の方向から見た光の強さ、すなわち、輝度は以下の式で表せる。
Figure 2018025440
 輝度の単位は、カンデラ毎平方メートルである。カンデラは、単位立体角あたりの光束を表す光度の単位であり、ルーメン毎ステラジアンである。したがって、輝度の単位は、ルクス毎ステラジアンでもある。
ここで、図５において、Ｌ１の、位置マーカ１０１Ａへの入射角度をθ０とすると、Ｌ１の方向の輝度は式（２）で求まる。
表２は、種々の入射角度に対して、種々の拡散構造を備えた拡散反射を生じる面について、式（２）で求めたＬＲの値を示す表である。ＬＲの値は、式（２）のＥＤに表１のＥＤの値（単位は％）を代入した相対値で示す。表２の「入射角度」は、式（２）のθ０を意味する。
Figure 2018025440
 表２において、輝度の相対値が最も小さいのは、放電加工構造で入射角度θ０の値が７５度の場合であり、輝度の相対値は０．３３％である。一般的な場合を想定して、入射角が０度（垂直入射）の場合の拡散反射を生じる面の照度Ｅ０が、５０，０００ルクスとすると、上記の場合でも、輝度は１６５ルクス毎ステラジアンであり、ＣＣＤやＣＭＯＳの検出器によって十分に検出可能である。したがって、拡散反射光によって拡散反射を生じる面からなる位置マーカを識別することができる。
表３は、種々の拡散構造の典型的な構造深さ（粗さ）を示す表である。いずれの拡散構造の構造深さも１マイクロメータよりも小さい。
Figure 2018025440
つぎに、拡散反射を生じる面の粗さの、平面２０３の角度測定の精度に対する影響について検討する。角度測定の精度は、０．３度以内であれば十分である。
図８は、拡散反射を生じる面からなる位置マーカを備えた平面２０３の傾斜方向の断面を示す図である。平面２０３上の点Ａ及び点Ｂによって、平面２０３の平面２０１に対する角度を測定するものとする。拡散反射を生じる面からなる位置マーカの傾斜方向の長さをｐで表す。点Ａ及び点Ｂ間の距離をｓで表す。点Ａ及び点Ｂの鉛直方向、すなわち平面２０１に垂直な方向の座標の差をｚで表す。また、散乱構造を直径ｄの球状とする。平面２０３の平面２０１に対する角度α１は、以下の式で表せる。
Figure 2018025440
 他方、散乱構造が存在する場合の角度α２の測定値は以下の式で表せる。
Figure 2018025440
 角度α１が、７５度であると、
Figure 2018025440
 である。角度α２のと角度α２との差が０．３度であるために、角度α２は、７４．７度であればよい。この場合に、
Figure 2018025440
 そこで、ｄが１マイクロメータとすると、ｓが７７０マイクロメータ以上であれば、角度α２のと角度α２との差は０．３度以内とすることができる。
また、角度α１が、４５度であると、
Figure 2018025440
 である。角度α２のと角度α２との差が０．３度であるために、角度α２は、４４．７度であればよい。この場合に、
Figure 2018025440
 そこで、ｄが１マイクロメータとすると、ｓが２７１マイクロメータ以上であれば、角度α２のと角度α２との差は０．３度以内とすることができる。
点Ａ及び点Ｂの間隔は、位置マーカの間の距離に相当する。したがって、位置マーカの間の距離の距離が１ミリメータ以上であれば、角度α１の値にかかわらず、角度測定値は面の粗さの影響を受けない。
図９は、部品において二つの平面のなす角度の測定方法を説明するための図である。図９（ａ）は、角度の測定位置を示す図である。一点鎖線ＡＡ及び一点鎖線ＢＢで示す断面の位置が測定位置である。図９（ｂ）は、一点鎖線ＡＡの位置の部品の断面を示す図であり、この断面で測定した二つの平面のなす角度は４５度である。図９（ｃ）は、一点鎖線ＢＢの位置の部品の断面を示す図であり、この断面で測定した二つの平面のなす角度は４３．２１９度である。このように、部品の断面で角度を測定する従来の測定方法では、測定位置（測定方向）によって角度がばらつく。他方、本発明の方法によれば、二つの平面の位置の座標を特定するので、上記のばらつきは問題とならない。
表４は、プリズム面の角度を、部品の断面で角度を測定する従来技術の方法と本発明の方法で測定した結果を示す図である。１、２及び３は、それぞれ１回目、２回目、及び３回目の測定値を示す。角度の単位は度である。表１の「平均値」は３個の測定値の平均値である。表１の「６σ」の値は、３個の測定値からσ（標準偏差）の値を推定し、その値を６倍した値である。ＣＰは、ばらつきが公差に占める割合である工程能力指数を表す。表１のＣＰの値は、公差幅を６σで除した値である。
Figure 2018025440
一般的にＣＰの値が１．３３以上であれば、測定値のばらつきが公差幅の範囲に十分に収まると判断される。したがって、本発明の測定方法によれば、公差幅０．６度、すなわち±０．３度の測定精度が得られると判断できる。
図１０は、光ファイバーを配置するための複数の溝部を有する面に位置マーカを備えた部品を示す図である。図１０において位置マーカを丸で示した。一般的に本発明は、プリズム面、レンズ形状を備えた入射面及び出射面、互いに傾斜した入射面及び出射面、図９に示す光ファイバーを配置するための複数の溝部を有する面などを有する部品に適用することができる。
上述の実施形態において、一つの位置マーカが一つの位置測定部を形成している。一般的に、一つの位置マーカが複数の位置測定部を有するようにしてもよい。
図１１は、本発明の別の実施形態の部品１２００を示す図である。図１２（ａ）は、部品１２００の透視図であり、図１２（ｂ）は、部品１２００の平面図である。部品１２００の部品１２００は、平面１２０３上に２本の線状の位置マーカ１１０１Ａ及び１１０１Ｂを備えている。位置マーカ１１０１Ａ上の一箇所及び位置マーカ１１０１Ｂ上の複数箇所、または位置マーカ１１０１Ａ上の複数箇所及び位置マーカ１１０１Ｂ上の一箇所を含む、少なくとも三箇所を位置測定部とすることによって、平面１２０３及び平面１２０１のなす角度を測定することができる。
さらに、一般的に、本発明によって、曲面を含む面の位置を測定することができる。ここで、位置を測定する面を面Ａとする。面Ａ上に複数の位置測定部を設ける。位置測定部は、拡散反射を生じる面である。所定の方向の平行光を面Ａに照射した場合に、照射した方向に反射される光線は、面Ａのうち照射方向に垂直な接平面を有する部分に反射された光線だけである。したがって、照射方向から画像を取得すれば、図３の流れ図に示した方法により位置測定部の境界線の座標を得ることができる。このようにして得た位置測定部の境界線の座標により、面Ａの位置を定めることができる。一例として、面Ａが球面である場合には、３個の測定部から等距離の点として球面の中心位置を定めることができる。
本発明は、位置測定部を備えた部品に関する。
図８は、拡散反射を生じる面からなる位置マーカを備えた平面２０３の傾斜方向の断面を示す図である。平面２０３上の点Ａ及び点Ｂによって、平面２０３の平面２０１に対する角度を測定するものとする。拡散反射を生じる面からなる位置マーカの傾斜方向の長さをｐで表す。点Ａ及び点Ｂ間の距離をｓで表す。点Ａ及び点Ｂの鉛直方向、すなわち平面２０１に垂直な方向の座標の差をｚで表す。また、散乱構造を直径ｄの球状とする。平面２０３の平面２０１に対する角度α１は、以下の式で表せる。
Figure 2018025440
 他方、散乱構造が存在する場合の角度α２の測定値は以下の式で表せる。
Figure 2018025440
 角度α１が、７５度であると、
Figure 2018025440
 である。角度α １ と角度α２との差が０．３度であるために、角度α２は、７４．７度であればよい。この場合に、
Figure 2018025440
 そこで、ｄが１マイクロメータとすると、ｓが７７０マイクロメータ以上であれば、角度α １ と角度α２との差は０．３度以内とすることができる。

また、角度α１が、４５度であると、
Figure 2018025440
 である。角度α １ と角度α２との差が０．３度であるために、角度α２は、４４．７度であればよい。この場合に、
Figure 2018025440
 そこで、ｄが１マイクロメータとすると、ｓが２７１マイクロメータ以上であれば、角度α １ と角度α２との差は０．３度以内とすることができる。
図１１は、本発明の別の実施形態の部品１２００を示す図である。図１１（ａ）は、部品１２００の透視図であり、図１１（ｂ）は、部品１２００の平面図である。部品１２００の部品１２００は、平面１２０３上に２本の線状の位置マーカ１１０１Ａ及び１１０１Ｂを備えている。位置マーカ１１０１Ａ上の一箇所及び位置マーカ１１０１Ｂ上の複数箇所、または位置マーカ１１０１Ａ上の複数箇所及び位置マーカ１１０１Ｂ上の一箇所を含む、少なくとも三箇所を位置測定部とすることによって、平面１２０３及び平面１２０１のなす角度を測定することができる。

Claims (15)

  1. 平面を有する部品であって、該平面は、該平面上に、該平面を特定できるように互いに十分な間隔をあけて配置された少なくとも３個の位置測定部を備え、それぞれの位置測定部は、該平面上の拡散反射を生じる面として形成された部品において、該平面の位置を定める位置測定方法であって、
    該平面の画像から該少なくとも３個の位置測定部の境界線の位置を定めるステップと、
    該少なくとも３個の位置測定部の境界線の位置を使用して該平面の位置を定めるステップと、を含む位置測定方法。
  2. 該少なくとも３個の位置測定部の境界線の位置を、該画像の複数の画素を使用して求める請求項１に記載の位置測定方法。
  3. 第１の平面と該第１の平面に対して所定の角度をなす第２の平面とを有する部品であって、該第２の平面は、該第２の平面上に、該第２の平面を特定できるように互いに十分な間隔をあけて配置された少なくとも３個の位置測定部を備え、それぞれの位置測定部は、該平面上の拡散反射を生じる面として形成された部品において、該第１の平面と該第２の平面との間の角度を定める角度測定方法であって、
    該第２の平面の画像から該少なくとも３個の位置測定部の境界線の位置を定めるステップと、
    該少なくとも３個の位置測定部の境界線の位置を使用して該第２の平面の位置を定めるステップと、
    該第２の平面の位置を使用して該第１の平面と該第２の平面との間の角度を定めるステップとを含む、角度測定方法。
  4. 該少なくとも３個の位置測定部の境界線の位置を、該画像の複数の画素を使用して求める請求項３に記載の角度測定方法。
  5. 第１の平面と該第１の平面に対して所定の角度をなす第２の平面とを有する部品であって、
    該第２の平面は、該第２の平面上に、該第２の平面を特定できるように互いに十分な間隔をあけて配置された少なくとも３個の位置測定部を備え、
    それぞれの位置測定部は、該平面上の拡散反射を生じる面として形成された部品。
  6. 該位置測定部は、該第２の平面の周縁部に配置された請求項５に記載の部品。
  7. ４個の位置測定部を備えた請求項５または６に記載の部品。
  8. 光学用に使用される請求項５から７のいずれかに記載の部品。
  9. 該第１の平面及び該第２の平面の少なくとも一つがプリズム面である請求項８に記載の部品。
  10. 該第１の平面及び該第２の平面の少なくとも一つにレンズが配置された請求項８に記載の部品。
  11. 該第１の平面及び該第２の平面の少なくとも一つが光ファイバー設置用の面である請求項８に記載の部品。
  12. それぞれ、１個の位置測定部に対応する少なくとも３個の位置マーカを備えた請求項１から１１のいずれかに記載の部品。
  13. それぞれの位置マーカの境界線の長さが０．１ミリメータから３．０ミリメータであり、それぞれの位置マーカの境界線の方向の長さが境界線の長さと同じである請求項１２に記載の部品。
  14. 複数の位置測定部に対応する少なくとも１個の位置マーカを含む少なくとも２個の位置マーカを備えた請求項１から１１のいずれかに記載の部品。
  15. 複数の位置測定部を備えた対象面の位置を測定する測定方法であって、該複数の位置測定部は、該対象面上において拡散反射を生じる面であり、
    該対象面の画像から該複数の位置測定部の境界線の位置を定めるステップと、
    該複数の位置測定部の境界線の位置から、該対象面の位置を定めるステップと、を含む測定方法。
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