(57)【要約】   【課題】  センサの高さ位置を簡単に調整できる高さ計測装置を提供する。  【解決手段】  センサ本体１は、光源１０を備え、光源ウインド１１を通ってプローブ光１５を出力し、対象面５５にて反射したプローブ光１５を計測ウインド１２と計測レンズ１３を通してラインセンサ１４で受光し、対象面５５の高さを計測する。  光源ウインド１１の下側に、ビームスプリッタ２１が設けられており、プローブ光１５を直交方向に分岐してガイド光２５とし、該ガイド光２５を反射ミラー２２で反射させて、スクリーン２０上に当てる。スクリーン２０は、スリガラスなどの光透過性の拡散板であり、下側から当たったガイド光２５のガイド光位置２６を上面から視認し、センサ本体１の高さ位置を調整する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プローブ光を用いて対象物の高さを三角測量法により測定する高さ測定装置であって、
プローブ光が対象物で反射した反射光を入力するセンサ本体と、
対象物に照射されるガイド光と、
該ガイド光が対象物で反射した反射光を映すスクリーンと、
該スクリーンの反射光位置に基づいて、前記センサ本体と対象物の間の距離を調整する位置調整装置と、
を備えたことを特徴とする高さ測定装置。
【請求項２】
前記ガイド光は、前記プローブ光を直交方向に分岐して得られる、
請求項１の高さ測定装置。
【請求項３】
前記スクリーンは、
前記センサ本体と対象物の距離が計測に適正な範囲にあるときに、前記ガイド光がスクリーンに当たる位置に適正範囲マークを有する、
請求項１又は２の高さ測定装置。
【請求項４】
前記スクリーンが、
光透過性の拡散板であり、
前記センサ本体の側部に配置され、
前記ガイド光は拡散板の下側から当たり、該ガイド光の位置を拡散板の上側から視認可能である、
請求項１又は２又は３の高さ測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高さ測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レンズの組み立てに際しては、構成要素の各レンズ毎にレンズの直径方向及び光軸方向の位置を高精度に調整する必要があり、そのために、レンズ表面の高さを高精度に計測する必要がある。即ち、レンズを回転させ、凸あるいは凹形状のレンズ表面の高さ変化を計測することによりレンズの中心軸の位置を計測し、調整することが可能になる。  
この高さ計測を行うセンサとして、光干渉を利用するものがあるが、このセンサはレンズの中心に計測器を置く必要があり、小型のレンズには適しているものの、大型のレンズには不向きである。
また、レンズを透過した光の位置を検知する方式もあるが、複雑なレンズには対応できない問題がある。
更に、一般的な高さ計測装置として、光ビームを用いた三角測量を原理とする計測装置が知られている（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１４９３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記した三角測量方式の計測装置の場合、さまざまな焦点距離を持つ凸レンズや凹レンズの表面高さを計測する際に、該装置の高さセンサとレンズ面との距離と方向を調整し、レンズ表面を高さセンサの計測範囲内に入れるとともに正反射条件を満たす必要があるが、レンズ表面は透明かつ球面であるため、その表面角度を目視で見出すことは難しく、また、高さセンサに用いられているレーザ光の強度は1ｍW程度と小さいため目視では光路を観測できず、また、その計測範囲も数ｍｍと狭いため、高さセンサでさまざまな特性を持つレンズ高さをすばやく計測することは難しかった。
以上のような理由から、三角測量方式の計測装置をレンズの組み立ての際の計測に用いた例はなかった。
本発明は上記従来技術の問題を解決し、レンズの高さ測定に適用可能な三角測量方式の計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明はプローブ光を用いて対象物の高さを三角測量法により測定する高さ測定装置であって、プローブ光が対象物で反射した反射光を入力するセンサ本体と、対象物に照射されるガイド光と、該ガイド光が対象物で反射した反射光を映すスクリーンと、該スクリーンの反射光位置に基づいて、前記センサ本体と対象物の間の距離を調整する位置調整装置と、を備えたことを特徴とする。
上記構成によれば、スクリーンに映ったガイド光の反射光の位置により、センサ本体と対象物の距離を知ることができ、簡単に位置調整が可能になる。
前記ガイド光は、前記プローブ光を直交方向に分岐して得るのが望ましく、新たな光源を必要としない効果がある。
前記スクリーンには、前記センサ本体と対象物の距離が計測に適正な範囲にあるときに、前記ガイド光がスクリーンに当たる位置に適正範囲マークを描いておき、この適正範囲マークとガイド光に基づいてセンサ本体の高さ位置調整をするのが望ましい。
更に前記スクリーンが、光透過性の拡散板であり、前記センサ本体の側部に配置され、前記ガイド光は拡散板の下側から当たり、該ガイド光の位置を拡散板の上側から視認可能である、ように構成することにより、センサ本体の上側からスクリーンを見ることにより、簡単に位置調整が可能になる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の高さ測定装置によれば、センサ本体と対象物の距離を適正な位置に調整することが簡単に行える効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１において本発明の高さ計測装置は、センサ本体１を有しており、回転台５１上に載置された対象物の表面高さを計測するように構成されている。図１においては、対象物としてレンズ５０の表面高さを計測する例を示している。
【０００８】
センサ本体１は上下位置調整装置２に支持されており、上下方向に位置調整可能になっている。また、水平位置調整装置３に支持され、一方向の位置調整が可能に構成されている。更に回動装置４を備えており、垂直方向に回動可能に構成され、角度調整が可能になっている。また上下位置微調整装置５を備え、上下位置調整装置２に加えて上下方向位置の微調整が可能になっている。
【０００９】
図２に示すように、センサ本体１は、光源１０を備え、光源ウインド１１を通ってプローブ光１５を出力し、対象面５５にて反射したプローブ光１５を計測ウインド１２と計測レンズ１３を通してラインセンサ１４で受光し、対象面５５の高さを計測するように構成されている。
【００１０】
光源ウインド１１の下側に、ビームスプリッタ２１が設けられており、プローブ光１５を直交方向に分岐してガイド光２５とし、該ガイド光２５を反射ミラー２２で反射させて、対象面５５にて反射したガイド光２５をスクリーン２０上に当てて反射光を映すように構成されている。スクリーン２０は、スリガラスなどの光透過性の拡散板であり、下側から当たったガイド光２５のガイド光位置２６を上面から視認できるようになっている。
【００１１】
図３に示すように、対象面５５の位置が対象面５５’にあると、スクリーン２０上のガイド光位置２６の位置も移動するので、ガイド光位置２６の位置を視認することにより、センサ本体１と対象面５５の間の距離が確認可能になる。スクリーン２０上には適正範囲マーク２０１が形成され、ガイド光位置２６の位置が適正であるか否か目視でわかるようになっている。
【００１２】
図４と図５により、各要素の位置関係を更に説明する。図４は正面図、図５は側面図である。
図４と図５に示すように、プローブ光１５の一部はビームスプリッタ２１によりプローブ光１５と直交する方向に分岐されて、ガイド光２５となって、反射ミラー２２に反射され、対象面５５で反射してスクリーン２０に映るように構成されている。
スクリーン２０はセンサ本体１の外側に装着され、センサ本体１の上側からスクリーン２０上のガイド光位置２６を視認できるようになっている。
反射ミラー２２の角度は、対象面５５に対するガイド光２５の入射角が十分に大きく、ガイド光２５の反射光がセンサ本体１外部に装着されたスクリーン２０に当たるようになっている。
【００１３】
上記の構成の場合、図５から明らかなように、プローブ光１５とガイド光２５は重なって見えるため、反射光の位置から観測中心位置までの距離を判定することができ、これにより観測面の角度や距離の調整をすばやく行うことができるようになる。
これを図３により説明する。ガイド光２５はプローブ光１５の計測中心点で交差し、この点と対象面５５とが一致するとき、ガイド光１５の反射光がスクリーン２０上の適正範囲マーク２０１の中心に当たるように、即ちガイド光位置２６が適正範囲マーク２０１に入るように設定されている（ａ’点）。なおａ点はプローブ光１５が計測ウインド１２を透過する点であるが、これはセンサ本体１の下部にあるため上部からは見えない。対象面５５の高さが低くなり対象面５５’になると、ガイド光２５はプローブ光１５と分岐し、その反躰光によるガイド光位置２６は、スクリーン２０上でb点となる。光ビームが本発明の配置のとき、ガイド光２５とプローブ光１５を結ぶそれぞれの線ｌ１、ｌ２、ｌ３は、プローブ光１５の入射・反射光を含む面に直交し、互いに平行である。
ここで、高さ調整時に、ガイド光位置２６がｂ’点にある場合には、ガイド光位置２６ａ’点になるようにセンサ位置（高さ）を調整してやればいいことになる。ここで、適正範囲マーク２０１と現在のガイド光位置２６との差を見れば、現在の対象面５５高さが最良点面の上下どちら方向にあるか(どちら方向に調整すればよいか)が一目でわかる。また、高さ変動量と、スクリ一ン２０上のガイド光位置２６の変動量は比例しているので、ａ’とｂ’の距離を見れば、.どのくらいの高さ位置ずれがあるかが分かる。
【００１４】
図６に図４と図５の配置関係を斜視図で示す。
光源１０から放射されたプローブ光１５とその反射光が形成する面を面Ａとする。この面Ａを境に、各要素の面Ａの向こう側部分を灰色で示してある。面Ａには、プローブ光１５とその反射光がラインセンサ１４に至るまでの光路を含んでいる。
【００１５】
ビームスプリッタ２１で分岐し、反射ミラー２２で反射するガイド光２５が形成する面Ｂは上記面Ａと直交している。この面Ｂには光源１０からのプローブ光１５も含まれている。
面Ｃは、ガイド光２５が対象面５５で反射した反射光とプローブ光１５の反射光が形成する面である。対象面５５が高さ範囲の中心に来たとき、面Ｃは適正範囲マーク２０１の中心と計測ウインド１２の中心を含むようになっている。この面Ｃも面Ａと直交している。
ガイド光とプローブ光とが高さ計測中心で交差するように配置されている。
【００１６】
図７にスクリーン２０の上面図を示す。前記したように、スクリーン２０には下側からガイド光２５が当たり、このガイド光位置２６がスクリーン２０から視認できる。スクリーン２０には、適正範囲マーク２０１が予め描かれており、センサ本体１と対象面５５の距離が計測に適当な範囲内にある時、ガイド光位置２６がこの適正範囲マーク２０１内に位置するようになっている。
操作者は、センサ本体１の上からスクリーン２０を見て、ガイド光位置２６が適正範囲マーク２０１内に入るようにセンサ本体１の高さ位置を調整することにより、簡単にセンサ本体１の位置調整が可能である。
ガイド光軌跡２７は、対象面５５が正反射条件を保ったまま上下した時のガイド光位置２６の軌跡を示す。
この実施形態では、更に適正範囲マーク２０１に加えて、計測可能な上限位置を示す上限マーク２０２、下限位置を示す下限マーク２０３を描いてある。
【００１７】
図８にビームスプリッタ２１と反射ミラー２２に変えて一体型プリズム２３を用いた例を示す。
この一体型プリズム２３では、光分岐をビームスプリッタで行い、反射をガラス傾斜部で行う。この一体型プリズム２３を用いた場合、反射面がガラス内部にあること、プリズムとミラーの相互距離が固定されていること、などから安定した反射特性が得られる利点がある。
【００１８】
図９と図１０に各要素を他の配置として実施形態を示す。面Ａは図６と同じである。ガイド光２５とその反射光が形成する面Ｂ’を面Ａと直交するように配置してある。そして、スクリーン２０もその中心線がこの面Ｂ’上にあるように配置されている。
ガイド光２５の方向は、プローブ光１５が最良計測点で交差するように設置されている。対象面５５の法線Ｈと面Ｂ’の交差線が一致し、対象面５５がセンサ本体１の最良計測点と一致したときが最良計測条件である。
この構成の場合、図１０に示すように、ガイド光位置２６は面Ｂ’内で変化する。
【００１９】
図１１に、計測高さを延長する構成を示す。この実施形態では、プローブ光１５の光路に平行ガラス板１９を挿入してある。この例では計測ウインド１２の下側に平行ガラス板１９を設けている。
この構成の場合、プローブ光１５の光路を対象面５５方向に延長することが可能である。図中実線が平行ガラス板１９を設けた時の光路、点線が平行ガラス板１９がないときの光路である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態を示す斜視図。
【図２】本発明の一実施形態におけるセンサ本体１の斜視図。
【図３】本発明の一実施形態におけるセンサ本体１の斜視図。
【図４】本発明の一実施形態の正面図。
【図５】本発明の一実施形態の側面図。
【図６】本発明の一実施形態における要素の配置を示す説明図。
【図７】本発明の一実施形態におけるスクリーン２０の平面図。
【図８】本発明の他の実施形態の正面図。
【図９】本発明の他の実施形態の要素の配置を示す説明図。
【図１０】図９に示す実施形態の平面図。
【図１１】本発明の更に他の実施形態を示す正面図。
【符号の説明】
【００２１】
１：センサ本体、２：上下位置調整装置、３：水平位置調整装置、４：回動装置、５：上下位置微調整装置、１０：光源、１１：光源ウインド、１２：計測ウインド、１３：計測レンズ、１４：ラインセンサ、１５：プローブ光、１９：平行ガラス板、２０：スクリーン、２１：ビームスプリッタ、２２：反射ミラー、２３：一体型プリズム、２５：ガイド光、２６：ガイド光位置、２７：ガイド光軌跡、５０：レンズ、５１：回転台、５５：対象面、２０１：適正範囲マーク、２０２：上限マーク、２０３：下限マーク。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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