(57)【要約】【課題】本発明の目的は、測定精度と操作性を両立することのできる角度測定装置を提供することにある。【解決手段】基準ワークを用いて予め設置角θＬ設定しておいた第一角度計測手段１８ａによる側面１２ａの計測と第二角度計測手段１８ｂによる側面１２ｂの計測が同時に行えるように載物台１６に設置された測定ワーク１２の側面１２ａの中心軸線Ｌ１に対する角度情報を第一測定値として取得し且つ側面１２ｂの中心軸線Ｌ２に対する角度情報を第二測定値として取得し、また第一基準値に対する測定値のずれを第一ずれ情報及び第二基準値に対する測定値のずれを第二ずれ情報として求める比較手段２８と、該ずれ情報に応じた角度補正値及び基準ワークの基準角θ０に基づき測定ワーク１２の側面１２ａ，１２ｂ間の角度θ１を求める算出手段３０とを備えたことを特徴とする角度測定装置１０。【選択図】図１
2008267942.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
載物台を中心にして互いになす設置角を予め設定しておいた第一角度計測手段および第二角度計測手段により、基準ワークと同種の測定ワークの第一側面と第二側面とのなす角度を測定する角度測定方法であって、
前記設置角は、前記載物台に前記基準ワークを設置し、前記第一角度計測手段による基準ワーク第一側面の角度計測と前記第二角度計測手段による基準ワーク第二側面の角度計測とが同時に行えるように、該基準ワーク第一側面に該第一角度計測手段を対向させ、かつ該基準ワーク第二側面に該第二角度計測手段を対向させた際に設定しておいたものであり、
前記基準ワークは、その第一側面と第二測面とのなす基準角が既知のものを対象としており、また、該基準ワークは、前記設置角を設定したときの、前記第一角度計測手段の中心軸線に対する基準ワーク第一側面の角度情報を第一基準値として、前記第二角度計測手段の中心軸線に対する基準ワーク第二側面の角度情報を第二基準値として得ておいたものを対象としており、
前記測定ワークは、前記載物台に設置された際に、前記設置角の固定状態で、前記第一角度計測手段による測定ワーク第一側面の角度計測と前記第二角度計測手段による測定ワーク第二側面の角度計測とが同時に行えるものを対象としており、
前記設置角の固定状態で、前記第一角度計測手段による測定ワーク第一側面の角度計測と前記第二角度計測手段による測定ワーク第二側面の角度計測とが同時に行えるように、前記載物台に、前記測定ワークを設置する測定ワーク設置工程と、
前記測定ワーク設置工程の後段に設けられ、前記第一角度計測手段の中心軸線に対する測定ワーク第一側面の角度情報を第一測定値として取得し、かつ前記第二角度計測手段の中心軸線に対する測定ワーク第二側面の角度情報を第二測定値として取得する測定ワーク測定工程と、
前記第一基準値に対する前記第一測定値のずれを第一ずれ情報として求め、及び前記第二基準値に対する前記第二測定値のずれを第二ずれ情報として求める比較工程と、
前記比較工程で得られた第一ずれ情報及び第二ずれ情報に応じた角度補正値、並びに前記基準ワークの基準角に基づき、前記測定ワークの第一側面と測定ワーク第二側面とのなす角度を求める算出工程と、
を備えたことを特徴とする角度測定方法。
【請求項２】
請求項１記載の角度測定方法において、
前記載物台に設置される測定ワークを交換し、複数の前記測定ワークを順次、測定することを特徴とする角度測定方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の記載の角度測定方法において、
前記測定ワーク設置工程の前段に設けられた設置角設定工程と、基準値取得工程と、を備え、
前記設置角設定工程は、前記基準角が既知の基準ワークを前記載物台に設置し、前記第一角度計測手段によりその中心軸線に対する基準ワーク第一側面の角度情報が計測されるように該基準ワーク第一側面に該第一角度計測手段を対向させ、かつ前記第二角度計測手段によりその中心軸線に対する基準ワーク第二側面の角度情報が計測されるように該基準ワーク第二側面に該第二角度計測手段を対向させることにより、前記設置角を設定し、
前記基準値取得工程は、前記設置角の設定時、前記第一角度計測手段の中心軸線に対する基準ワーク第一側面の角度情報を第一基準値として取得し、かつ前記第二角度計測手段の中心軸線に対する基準ワーク第二側面の角度情報を第二基準値として取得することを特徴とする角度測定方法。
【請求項４】
載物台を中心にして互いになす設置角を予め設定しておいた第一角度計測手段および第二角度計測手段を備え、基準ワークと同種の測定ワークの第一側面と第二側面とのなす角度を測定する角度測定装置であって、
前記設置角は、前記載物台に前記基準ワークを設置し、前記第一角度計測手段による基準ワーク第一側面の角度計測と前記第二角度計測手段による基準ワーク第二側面の角度計測とが同時に行えるように、該基準ワーク第一側面に該第一角度計測手段を対向させ、かつ該基準ワーク第二側面に該第二角度計測手段を対向させた際に設定しておいたものであり、
前記基準ワークは、その第一側面と第二測面とのなす基準角が既知のものを対象としており、また、該基準ワークは、前記設置角を設定したときの、前記第一角度計測手段の中心軸線に対する基準ワーク第一側面の角度情報を第一基準値として、前記第二角度計測手段の中心軸線に対する基準ワーク第二側面の角度情報を第二基準値として得ておいたものを対象としており、
前記測定ワークは、前記設置角の固定状態で、前記第一角度計測手段による測定ワーク第一側面の角度計測と前記第二角度計測手段による測定ワーク第二側面の角度計測とが同時に行えるように、前記載物台に設置されたものを対象としており、
前記設置角の固定状態で、前記第一角度計測手段によりその中心軸線に対する測定ワーク第一側面の角度情報を第一測定値として取得し、かつ前記第二角度計測手段によりその中心軸線に対する測定ワーク第二側面の角度情報を第二測定値として取得し、
また、前記第一基準値に対する前記第一測定値のずれを第一ずれ情報として求め、及び前記第二基準値に対する前記第二測定値のずれを第二ずれ情報として求める比較手段と、
前記第一ずれ情報及び第二ずれ情報に応じた角度補正値、並びに前記基準ワークの基準角に基づき、前記測定ワークの第一側面と第二側面とのなす角度を求める算出手段と、
を備えたことを特徴とする角度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は角度測定方法およびその装置、特にワークの側面間のなす角度測定における、測定精度と操作性の両立に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えばプリズムの頂角や、機械加工部品の研磨面間のなす角度等の、角度の精密測定を行うため、角度測定装置が用いられている（例えば特許文献１〜３）。
従来の角度測定装置は、回転テーブルと、光学系を１台と、角度計とを備える。
そして、従来の角度測定では、ワークを回転テーブル上に設置し、光学系の中心軸線がワークの第一面と直交するように回転テーブルを調節したときの、角度計の読みを第一面の測定値とする。次に、回転テーブルを回転し、光学系の中心軸線がワークの第二面と直交するように回転テーブルを調節したときの、角度計の読みを第二面の測定値とする。第一面の測定値と第二面の測定値とに基づき、ワークの第一面と第二面とのなす角度を求めている。
【特許文献１】特開２００６−９０９５０号公報
【特許文献２】特開平４−１０９１０５号公報
【特許文献３】特開２００１−２２７９２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記従来方式にあっても、ワークの側面間のなす角度を測定するためには、回転テーブル等の回転動作を伴なうので、回転機構の誤差が測定誤差に加わる。精度よく測定するため、高精度な回転機構を用意することも考えられるが、製作にコストがかかるので、精度を確保するための解決手段として採用するに至らなかった。
また、ワークの側面間のなす角度を測定するには、少なくとも２回、面位置決めが必要となるので、手間がかかり、時間がかかる。特に複数のワークを測定する場合、操作性の問題は、より深刻となる。
このため、ワークの側面間の角度測定に関しては、測定精度と操作性の両立が強く望まれていたものの、従来は、これを解決することのできる適切な技術が存在しなかった。
本発明は前記従来技術の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、測定精度と操作性を両立することのできる角度測定方法及びその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
＜角度測定方法＞
前記目的を達成するために、本発明にかかる角度測定方法は、載物台を中心にして互いになす設置角を予め設定しておいた第一角度計測手段および第二角度計測手段により、基準ワークと同種の測定ワークの第一側面と第二側面とのなす角度を測定する角度測定方法であって、
測定ワーク設置工程と、測定ワーク測定工程と、比較工程と、算出工程と、を備えることを特徴とする。
【０００５】
ここで、前記測定ワーク設置工程は、前記設置角の固定状態で、前記第一角度計測手段による測定ワーク第一側面の角度計測と前記第二角度計測手段による測定ワーク第二側面の角度計測とが同時に行えるように、前記載物台に、前記測定ワークを設置する。
また、前記測定ワーク測定工程は、前記測定ワーク設置工程の後段に設けられ、前記第一角度計測手段の中心軸線に対する測定ワーク第一側面の角度情報を第一測定値として取得し、かつ前記第二角度計測手段の中心軸線に対する測定ワーク第二側面の角度情報を第二測定値として取得する。
前記比較工程は、前記第一基準値に対する前記第一測定値のずれを第一ずれ情報として求め、及び前記第二基準値に対する前記第二測定値のずれを第二ずれ情報として求める。
前記算出工程は、前記比較工程で得られた第一ずれ情報及び第二ずれ情報に応じた角度補正値、並びに前記基準ワークの基準角に基づき、前記測定ワークの第一側面と測定ワーク第二側面とのなす角度を求める。
【０００６】
前記設置角は、前記載物台に前記基準ワークを設置し、前記第一角度計測手段による基準ワーク第一側面の角度計測と前記第二角度計測手段による基準ワーク第二側面の角度計測とが同時に行えるように、該基準ワーク第一側面に該第一角度計測手段を対向させ、かつ該基準ワーク第二側面に該第二角度計測手段を対向させた際に設定しておいたものである。
前記基準ワークは、その第一側面と第二測面とのなす基準角が既知のものを対象としている。また、該基準ワークは、前記設置角を設定したときの、前記第一角度計測手段の中心軸線に対する基準ワーク第一側面の角度情報を第一基準値として、前記第二角度計測手段の中心軸線に対する基準ワーク第二側面の角度情報を第二基準値として得ておいたものを対象としている。
前記測定ワークは、前記載物台に設置された際に、前記設置角の固定状態で、前記第一角度計測手段による測定ワーク第一側面の角度計測と前記第二角度計測手段による測定ワーク第二側面の角度計測とが同時に行えるものを対象としている。
【０００７】
なお、本発明にかかる角度測定方法においては、前記載物台に設置される測定ワークを交換し、複数の前記測定ワークを順次、測定することが好適である。
【０００８】
また、本発明にかかる角度測定方法においては、前記測定ワーク設置工程の前段に設けられた設置角設定工程と、基準値取得工程と、を備えることが好適である。
ここで、前記設置角設定工程は、前記基準角が既知の基準ワークを前記載物台に設置し、前記設置角設定工程は、前記第一角度計測手段によりその中心軸線に対する基準ワーク第一側面の角度情報が計測されるように該基準ワーク第一側面に該第一角度計測手段を対向させ、かつ前記第二角度計測手段によりその中心軸線に対する基準ワーク第二側面の角度情報が計測されるように該基準ワーク第二側面に該第二角度計測手段を対向させることにより、前記設置角を設定する。
また、前記基準値取得工程は、前記設置角の設定時、前記第一角度計測手段の中心軸線に対する基準ワーク第一側面の角度情報を第一基準値として取得し、かつ前記第二角度計測手段の中心軸線に対する基準ワーク第二側面の角度情報を第二基準値として取得する。
【０００９】
また、前記目的を達成するために本発明にかかる角度測定装置は、載物台を中心にして互いになす設置角を予め設定しておいた第一角度計測手段および第二角度計測手段を備え、基準ワークと同種の測定ワークの第一側面と第二側面とのなす角度を測定する角度測定装置であって、
また、比較手段と、算出手段と、を備えることを特徴とする。
ここで、本発明においては、前記設置角の固定状態で、前記第一角度計測手段によりその中心軸線に対する測定ワーク第一側面の角度情報を第一測定値として取得し、かつ前記第二角度計測手段によりその中心軸線に対する測定ワーク第二側面の角度情報を第二測定値として取得する。
また、前記比較手段は、前記第一基準値に対する前記第一測定値のずれを第一ずれ情報として求め、及び前記第二基準値に対する前記第二測定値のずれを第二ずれ情報として求める。
前記算出手段は、前記第一ずれ情報及び第二ずれ情報に応じた角度補正値、並びに前記基準ワークの基準角に基づき、前記測定ワークの第一側面と第二側面とのなす角度を求める。
【００１０】
前記設置角は、前記載物台に前記基準ワークを設置し、前記第一角度計測手段による基準ワーク第一側面の角度計測と前記第二角度計測手段による基準ワーク第二側面の角度計測とが同時に行えるように、該基準ワーク第一側面に該第一角度計測手段を対向させ、かつ該基準ワーク第二側面に該第二角度計測手段を対向させた際に設定しておいたものである。
前記基準ワークは、その第一側面と第二測面とのなす基準角が既知のものを対象としており、また、該基準ワークは、前記設置角を設定したときの、前記第一角度計測手段の中心軸線に対する基準ワーク第一側面の角度情報を第一基準値として、前記第二角度計測手段の中心軸線に対する基準ワーク第二側面の角度情報を第二基準値として得ておいたものを対象としている。
前記測定ワークは、前記設置角の固定状態で、前記第一角度計測手段による測定ワーク第一側面の角度計測と前記第二角度計測手段による測定ワーク第二側面の角度計測とが同時に行えるように、前記載物台に設置されたものを対象としている。
【００１１】
本発明の第一角度計測手段および第二角度計測手段は、少なくとも二台の角度計測手段を含むものをいう。つまり本発明は被測定面の数に応じた台数だけ角度計測手段を用いる。例えば被測定面数が三つであれば三台の角度計測手段、被測定面数が四つであれば四台の角度計測手段を用いる。
本発明の角度計測手段としては、例えば干渉計、オートコリメータ等を用いることができる。
干渉計を用いた場合、干渉光学系と、捕捉手段（例えばスクリーン、撮像手段）とを備え、捕捉手段上での干渉縞情報を角度情報として用いることができる。
オートコリメータを用いた場合、オートコリメータ光学系と、捕捉手段（例えば焦点板、接眼レンズ、撮像手段）とを備え、被測定面にレクチルのパターン光を投影して得られた反射像を捕捉手段上で捕らえ、その観察像の水平位置を角度情報として用いることができる。
【００１２】
＜本発明の着目点＞
測定精度の向上のため、下記の対策を行うことも考えられる。しかしながら、ワークの側面間の角度測定における、測定精度と操作性とを両立することが困難であった。
（１）ワークを回転して角度測定を行う場合、回転機構の回転誤差を測定し、測定結果を補正することも考えられるが、やはり満足のゆく測定精度が得られなかった。
（２）一方、ワークを回転することなく固定して基準ワークとの相対測定を行うことも考えられるが、操作性に関して改善の余地が残されていた。
すなわち、相対測定を行なうため、図７（Ａ）に示されるように固定治具９０と、ミラー９２と、干渉計等の光学系２２とを備える。予め固定治具９０に基準ワークを置き、測定角度を決定しておく。そして、同じ固定治具９０に測定ワーク１２を置いて、基準ワークからのずれ量を測定することで、測定ワーク１２の角度を測定する。
しかしながら、この場合は、ワークの治具への着座誤差が発生するため、治具精度、また、ごみ等をはさまないワークの形状、固定方法が必要となり、満足のゆく操作性が得られなかった。また、精度を確保するために、高精度な治具が必要となる。特にワークが同図（Ｂ）にあるような異形の場合、治具の形状が非常に複雑となる。さらにワークの各形状に合わせた治具が必要となる。また、基準ワークも治具に着座させた状態での基準であるため、ワークとほぼ同じ形のものが必要となる。このため精度を確保するための解決手段として採用するに至らなかった。
【００１３】
これに対し、本発明者が、前記課題について検討を重ねた結果、以下の点を見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、ワークの被測定面の数に応じた複数台の角度計測手段を用意する。基準角が既知の基準ワークを用いて、各角度計測手段間のなす設置角を予め設定しておく。また、設置角の設定時、角度計測手段により、基準ワークの基準値を測定しておく。
互いになす設置角を予め設定しておいた複数台の角度計測手段を備えた角度測定装置の載物台に、基準ワークに代えて同種の測定ワークを設置し、測定ワークの各側面を同時に測定する。測定値の基準値からのずれに応じた角度補正値を基準ワークの基準角に加減算し、測定ワークの側面間の角度を求めることにより、従来、極めて困難であった、ワークの側面間の角度測定における、測定精度と操作性とを両立することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明にかかる角度測定方法によれば、前記測定ワーク設置工程と、前記測定ワーク測定工程と、前記比較工程と、前記算出工程とを備えることとしたので、ワークの側面間の角度測定における、測定精度と操作性とを両立することができる。
本発明にかかる角度測定方法によれば、基準ワークを用いて設置角を予め設定しておいた第一角度計測手段及び第二角度計測手段を備えた角度測定装置の載物台に設置される測定ワークを交換し、複数の測定ワークを順次、測定することにより、前記測定精度と操作性との両立を、より確実に実現することができる。
本発明にかかる角度測定方法によれば、前記設置角設定工程と、前記基準値取得工程とを備えることにより、前記測定精度と操作性との両立を、より確実に実現することができる。
【００１５】
また、本発明にかかる角度測定装置によれば、前記角度計測手段と、前記比較手段と、前記算出手段とを備えることとしたので、ワークの側面間の角度測定における、測定精度と操作性とを両立することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面に基づき本発明の好適な一実施形態について説明する。
図１には本発明の一実施形態にかかる角度測定装置の概略構成が示されている。なお、同図（Ａ）は角度測定装置の要部を上方から見た図、同図（Ｂ）は角度測定装置の要部を側方から見た図である。本実施形態では、ワークとしてプリズムを想定し、角度計測手段としてオートコリメータを用いてプリズムの側面間の頂角を測定する例について説明する。
同図に示す角度測定装置１０は、測定ワーク１２の第一側面１２ａと第二側面１２ｂとのなす角度θ１を求める。
このために角度測定装置１０は、基台１４と、載物台１６と、載物台１６を中心にして互いになす設置角θＬを予め設定しておいた第一角度計測手段１８ａ及び第二角度計測手段１８ｂと、コンピュータ２０とを備える。
【００１７】
ここで、載物台１６は、基台１２に設けられ、測定ワーク１２又は基準ワークが設置される。
また、第一角度計測手段１８ａは、第一計測用光学系２２ａ及び第一捕捉手段２４ａを備える。第二角度計測手段１８ｂは、第二計測用光学系２２ｂと、第二捕捉手段２４ｂとを備える。第一計測用光学系２２ａおよび第二計測用光学系２２ｂは、オートコリメータよりなる。第一捕捉手段２４ａおよび第二捕捉手段２４ｂは、ＣＣＤ等の撮像素子よりなる。
【００１８】
コンピュータ２０は、メモリ２６と、比較手段２８と、算出手段３０と、入力手段３２と、モニタ３４とを備える。
メモリ２６は、第一捕捉手段２４ａ及び第二捕捉手段２４ｂよりの画像データを記憶する。また、メモリ２６は、基準ワーク２１の第一側面と第二側面とのなす基準角θ０、第一基準値及び第二基準値、第一測定値及び第二測定値、並びに第一ずれ情報及び第二ずれ情報に応じた角度補正値等を記憶している。
コンピュータ２０は、第一捕捉手段２４ａ及び第二捕捉手段２４ｂよりの画像データに対して、エッジ検出等の画像処理を行うことにより、捕捉手段２４ａ，２４ｂの視野Ｒ１，Ｒ２内での観察像の水平位置を、中心位置（中心軸線と側面に垂直な線とが一致した場合の位置）を基準に求める。
【００１９】
比較手段２８は、設置角θＬの設定時に予め取得しておいた第一基準値に対する、第一測定値のずれを第一ずれ情報として求め、及び設置角θＬの設定時に予め取得しておいた第二基準値に対する、第二測定値のずれを第二ずれ情報として求める。
算出手段３０は、基準ワーク２１の基準角θ０に対して、第一ずれ情報及び第二ずれ情報の差に応じた角度補正値Δθを加減算し、測定ワーク１２の第一側面１２ａと第二側面１２ｂとのなす角度θ１を求める。
【００２０】
なお、本実施形態においては、前記コンピュータ２０が、さらに入力手段３２と、モニタ３４とを備える。
入力手段３２は、基準ワーク２１の基準角θ０等をコンピュータ２０に入力する。
モニタ３４は、例えば第一捕捉手段２４ａ及び第二捕捉手段２４ｂよりの画像データ等を表示する。
【００２１】
また、本実施形態においては、角度測定装置１０が、本発明の設置角設定工程を行うため、調節機構４０を備えている。
ここで、調節機構４０は、設置角θＬの設定時のみ、第一角度計測手段１８ａを基台１４に対し回転自在とし、また、第二角度計測手段１８ｂを基台１４に対し回転自在としている。
一方、調節機構４０は、設置角θＬの決定時、基台１４に対する第一角度計測手段１８ａの角度位置を固定し、かつ基台１４に対する第二角度計測手段１８ｂの角度位置を固定している。
【００２２】
なお、本実施形態においては、角度測定をするために、各面を捉える角度計測手段を２台持つ。２台の角度計測手段のうち、１台以上の角度計測手段を基台に対し回転自在に構成している。また、回転自在な角度計測手段を１台とした場合、載物台を基台に対し回転自在に構成する。
【００２３】
本実施形態にかかる角度測定装置１０は概略以上のように構成され、以下にその作用について説明する。
本実施形態においては、基準ワークを用いて設置角θＬを予め設定しておいた第一角度計測手段１８ａ及び第二角度計測手段１８ｂを用いることにより、基準ワークと同種の測定ワーク１２の第一側面１２ａと第二側面１２ｂとのなす角度θ１を、測定精度と操作性とを両立して測定することができる。
【００２４】
本実施形態においては、下記のワークを用いることにより、ワークの側面間の角度測定における、測定精度と操作性とを両立することができる。
すなわち、基準ワークは、その第一側面と第二測面とのなす基準角が既知のものを対象としている。また、この基準ワークは、第一角度計測手段１８ａと第二角度計測手段１８ｂとのなす設置角θＬを設定したときの、第一角度計測手段１８ａの中心軸線Ｌ１に対する基準ワーク第一側面の角度情報を第一基準値として、第二角度計測手段１８ｂの中心軸線Ｌ２に対する基準ワーク第二側面の角度情報を第二基準値として、予め得ておいたものを対象としている。
測定ワーク１２は、載物台１６に設置された際に、基準ワークを用いて予め設定しておいた設置角θＬの固定状態で、第一角度計測手段１８ａによる測定ワーク第一側面１２ａの角度計測と第二角度計測手段１８ｂによる測定ワーク第二側面１２ｂの角度計測とが同時に行えるものを対象としている
【００２５】
本実施形態においては、下記のセッティングを予め行っておくことにより、ワークの側面間の測定角度における、測定精度と操作性とを両立することができる。
すなわち、第一角度計測手段１８ａの中心軸線Ｌ１と第二角度計測手段１８ｂの中心軸線Ｌ２とのなす設置角θＬは、載物台１６に基準ワークを設置し、第一角度計測手段１２ａによる基準ワーク第一側面の角度計測と、第二角度計測手段１８ｂによる基準ワーク第二側面の角度計測とが同時に行えるように、基準ワーク第一側面に第一角度計測手段１８ａを対向させ、かつ基準ワーク第二側面に、第二角度計測手段１８ｂを対向させた際に設定しておいたものである。
このように本実施形態においては、被測定面の数に応じた二台の角度計測手段を揃え、各角度計測手段間の設置角を、基準ワークを用いて予め設定しておく。また、設置角を設定したときの、基準値も得ておく。
【００２６】
そして、本実施形態においては、設置角θＬを予め設定しておいた複数台の角度計測手段を用いて、中心軸線Ｌ１に対する測定ワーク１２の第一側面１２ａの角度情報と、中心軸線Ｌ２に対する第二測定測面１２ｂの角度情報とを同時に測定している。測定値の基準値からのずれに応じた角度補正値を基準ワークの基準角に加減算することにより、測定ワーク１２の側面１２ａ，１２ｂ間の角度を求めることができる。
この結果、本実施形態においては、測定ワークを回転することなく、第一側面と第二側面との測定を同時に行うことができる。測定ワーク第一側面と第二側面との測定において、回転動作がないため、機械的誤差は発生しない。また、基準ワークに対して測定ワークの位置が多少ずれても、２つの光学系で各面を捉えて加減算するため、誤差を生じない。よって簡易的な固定用治具で、精度よく測定することができる。また、固定治具にごみ等が付着して、着座精度が多少悪化しても同様の精度で測定することができる。これにより、測定誤差を大幅に低減することができる。
しかも、本実施形態においては、測定ワークの第一側面の角度測定と第二側面の角度測定とを同時に行うため、一般的な回転動作に伴なう測定時間や手間を削減することができる。これにより、操作性が向上する。
【００２７】
以下、前記作用について、図２，３を参照しつつ、より具体的に説明する。
＜設置角の設定＞
本実施形態は、図２に示されるような設置角設定工程（Ｓ１０）を備える。
設置角設定工程（Ｓ１０）は、載物台１６に基準ワーク２１を設置して、第一角度計測手段１８ａと第二角度計測手段１８ｂとのなす設置角θＬを設定する。
このために設置角設定工程（Ｓ１０）は、図２（Ａ）に示される第一角度計測手段調節工程（Ｓ１２）と、図２（Ｂ）に示される第二角度計測手段調整工程（Ｓ１４）と、図２（Ｃ）に示される基準値取得工程（Ｓ１６）とを含む。
【００２８】
＜第一角度計測手段調節＞
図２（Ａ）に示される第一角度計測手段調節工程（Ｓ１２）では、載物台１６に基準ワーク２１を設置する。そして、載物台１６または第一角度計測手段１８ａを回転させ、第一捕捉手段２４ａの視野Ｒ１内に、基準ワーク第一側面２１ａからの第一基準反射像Ａ１を捉える。
この結果、第一角度計測手段調節工程（Ｓ１２）では、中心軸線Ｌ１に対する基準ワーク第一側面２１ａの角度情報が第一角度計測手段１８ａで計測されるように、基準ワーク２１の第一側面２１ａに、第一角度計測手段１８ａを対向させることができる。
【００２９】
＜第二角度計測手段調節＞
次に、図２（Ｂ）に示される第二角度計測手段調節工程（Ｓ１４）では、第二角度計測手段１８ｂを回転させ、第二捕捉手段２４ｂの視野Ｒ２内に、基準ワーク第二側面２１ｂからの第二基準反射像Ａ２を捉えている。
この結果、第二角度計測手段調節工程（Ｓ１４）では、中心軸線Ｌ２に対する、基準ワーク第二側面２１ｂの角度情報が第二角度計測手段１８ｂで計測されるように、基準ワーク２１の第二側面２１ｂに、第二角度計測手段１８ｂを対向させることができる。
【００３０】
＜基準値の取得＞
そして、図２（Ｃ）に示される基準値取得工程（Ｓ１６）では、基準値の取得と、設置角の固定とを行う。
すなわち、設置角θＬの設定時、第一角度計測手段１８ａにより、その中心軸線Ｌ１に対する基準ワーク第一側面２１ａの水平方向の角度情報を、第一基準値として取得する。このために本実施形態においては、第一捕捉手段２４ａの第一視野Ｒ１内に基準ワーク第一側面２１ａからの第一基準反射像Ａ１を捉えたときの、第一基準反射像Ａ１の水平位置の読みを、基準ワーク第一側面２１ａに対する第一基準値として取得する。
また、第二角度計測手段１８ｂにより、その中心軸線Ｌ２に対する基準ワーク第二側面２１ｂの水平方向の角度情報を、第二基準値として取得しておく。このために本実施形態においては、第二捕捉手段２４ｂの第二視野Ｒ２内に基準ワーク第二側面２１ｂからの第二基準反射像Ａ２を捉えたときの、第二基準反射像Ａ２の水平位置の読みを、基準ワーク第二側面２１ｂに対する第二基準値として取得する。
【００３１】
また、本実施形態においては、基準値の取得時、載物台１６に対する、第一角度計測手段１８ａ及び第二角度計測手段１８ｂの角度位置を固定することにより、設置角θＬの固定を行っている。
この結果、本実施形態においては、設置角θＬの設定、及び基準値の取得を行うことができる。
【００３２】
＜測定ワークの設置、測定＞
本実施形態は、図３に示されるような、測定ワーク設置工程（Ｓ２０）と、測定ワーク測定工程（Ｓ２２）と、比較工程（Ｓ２４）と、算出工程（Ｓ２６）とを備える。
すなわち、同図（Ａ）に示されるような測定ワーク設置工程（Ｓ２０）では、載物台１６上の前記基準ワーク設置時とほぼ同じ位置に、測定ワーク１２を設置している。すなわち、第一角度計測手段１８ａによる測定ワーク第一側面１２ａの角度計測と第二角度計測手段１８ｂによる測定ワーク第二側面１２ｂの角度計測とが同時に行えるように、載物台１６に測定ワーク１２を設置する。
測定ワーク１２の設置後、測定ワークの測定工程（Ｓ２２）を行う。
すなわち、測定ワーク測定工程（Ｓ２２）では、第一角度計測手段１８ａにより、その中心軸線Ｌ１に対する、測定ワーク第一側面１２ａの角度情報を第一測定値として取得し、かつ第二角度計測手段１８ｂにより、その中心軸線Ｌ２に対する測定ワーク第二側面１２ｂの角度情報を第二測定値として取得する。
【００３３】
＜比較工程＞
比較工程（Ｓ２４）では、第一基準値に対する第一測定値のずれを第一ずれ情報として求め、及び第二基準値に対する第二測定値のずれを第二ずれ情報として求める。
本実施形態において、比較工程（Ｓ２４）では、図３（Ｂ）に示されるように、基準ワーク設置時の反射像Ａ１，Ａ２と、測定ワーク設置時の反射像Ｂ１，Ｂ２とのずれを比較することにより、角度補正値Δθ、つまり測定ワーク１２の第一側面１２ａと第二側面１２ｂとのなす角度θ１の基準角θ０からのずれを求めている。
すなわち、第一捕捉手段２４ａの第一視野Ｒ１内に測定ワーク第一側面１２ａからの第一測定反射像Ｂ１を捉えたときの、第一測定反射像Ｂ１の水平位置の読みを、測定ワーク第一側面１２ａに対する第一測定値として取得する。
同時に第二捕捉手段２４ｂの第二視野Ｒ２内に測定ワーク第二側面１２ｂからの第二測定反射像Ｂ２を捉えたときの、第二測定反射像Ｂ２の水平位置の読みを、測定ワーク第二側面１２ｂに対する第二測定値として取得する。
そして、比較工程（Ｓ２４）では、第一基準反射像Ａ１に対する第一測定反射像Ｂ１の水平位置ずれを第一ずれ情報として求める。また、第二基準反射像Ａ２に対する第二測定反射像Ｂ２の水平位置ずれを第二ずれ情報として求める。
この結果、比較工程（Ｓ２４）では、第一ずれ情報と第二ずれ情報との差（ずれ方向、ずれ量）に基づき、測定ワーク１２の第一側面１２ａと第二側面１２ｂとのなす角度θ１の、基準角θ０からのズレΔθを求めることができる。
【００３４】
＜算出工程＞
算出工程（Ｓ２６）では、図３（Ｃ）に示されるように測定ワーク１２の第一側面１２ａと第二側面１２ｂとのなす角度の、基準ワーク２１の基準角θ０からのズレΔθに応じた角度補正値Δθを基準ワーク２１の基準角θ０に加減算する。
この結果、算出工程（Ｓ２６）では、測定ワーク１２の第一側面１２ａと第二側面１２ｂとのなす角度θ１を求めることができる。
【００３５】
このように本実施形態においては、第一基準値に対する第一測定値のずれを、基準ワーク設置時の第一基準反射像の水平位置に対する、測定ワーク設置時の第一測定反射像の水平位置のずれから求めることができる。第二基準値に対する第二測定値のずれは、基準ワーク設置時の第二基準反射像の水平位置に対する、測定ワーク設置時の第二測定反射像の水平位置のずれから求めることができる。
ここで、捕捉手段の視野内での中心位置を基準にした反射像の水平位置は、角度計測手段の中心軸線とワークの側面に垂直な線とが一致するとき（中心軸線に側面が直交するとき）を基準にした、側面の角度変化に変換することができる。このため、第一ずれ情報と第二ずれ情報との差により、基準ワークが有する基準角からの、測定ワークの第一側面と第二側面とのなす角度の変化量を求めることができる。
したがって、前述のようにして求めた角度変化量を基準ワークの基準角に加減算することにより、測定ワークの側面間の角度を求めることができる。
【００３６】
＜複数ワークの測定＞
以降、測定ワーク１２のみを交換してゆき、複数の測定ワーク１２の測定（図３（Ａ）〜図３（Ｃ））を行うことができる。
すなわち、本実施形態において、測定ワーク１２は、基準ワーク２１と同種のワークを対象としている。
このため、本実施形態においては、載物台１６に設置するだけで、複数の測定ワークを順次、測定することができる。
【００３７】
以上のように本実施形態によれば、ワークの側面間の角度測定において、測定精度の向上と操作性の向上とを両立することができる。
具体的には、以下の通りである。
（１）基準ワークの精度には依存するが、高精度測定が行える。
（２）角度計測手段の中心軸線に、測定の対象となる側面を完全に直交させる必要がないので、ワークのセッティングが容易となる。
（３）多角同時測定なので、測定時間が短縮され、高速測定が行える。
（４）機構の簡素化が図られる。
（５）周辺治具の簡素が図られる。
（６）基準ワーク作成が容易となる。
【００３８】
なお、本発明は前記構成に限定されるものでなく、発明の要旨の範囲内であれば、種々の変形が可能である。
例えば基準ワークは、製品として性能が出る現物で代用することも可能である。
また、本実施形態は、基準ワークとの比較測定であるため、回転機構は設置角を決定した後、固定できれば良いだけである。よって製作が容易であり、低コスト化が図れる。
さらに、決まった角度のみの測定であれば、回転機構自体が不要であり、すべて固定機構で製作できるので、更なるコストダウンが可能である。
【００３９】
また、下記の読取機構、複合型の角度測定装置、多光学系型の角度測定装置、ないし計測用光学系を適用することも好ましい。
＜角度情報の読取＞
投影する像は、位置の読み取りやすい、任意の像でよい。
反射像の読取は、目盛り付接眼、画像処理によるエッジ検出等任意の方法でよい。
観察像の垂直方向を読み取ることでピラミダルエラーの測定も可能である。
光学系に干渉計を使用する場合は、干渉縞で測定するため、像を投影する必要はない。
【００４０】
結像した光を捉えるための手段としては、接眼レンズ、撮像素子等があるが、撮像素子から取り込んだ画像データを画像処理し、読み取りを自動化することも好ましい。
すなわち、本実施形態では、二つの側面間の角度を求めるため、画像処理をすることも好ましい。
画像処理をする場合、コンピュータへの複数画像の取り込み、および演算を行うことも好ましい。
画像処理をする場合、画面内キャリブレーション用ワークの作成を行うことも好ましい。
基準ワークの作成を行うことも好ましい。
【００４１】
＜複合型の角度測定装置＞
角度測定装置として、下記の複合型を構成することも好ましい。
図４には本実施形態の角度測定装置を複合型とした場合の概略構成が示されている。図１と対応する部分には同じ符号を加えて示し説明を省略する。
同図においては、載物台１６を基台１４に対し回転自在に構成している。このような載物台１６に角度計５０を組み込んでいる。そして、前記図３（Ａ）〜（Ｃ）に示される測定方法と、下記の図４に示される測定方法とを、１台の角度測定装置で実現することも可能である。
【００４２】
すなわち、同図（Ａ）に示されるように測定ワーク１２を載物台１６に設置し、第一角度計測手段１８ａの中心軸線Ｌ１が測定ワーク１２の第一側面１２ａと完全に直交するように載物台１６を調節したときの、角度計５０の読みを測定ワーク第一側面１２ａの測定値とする。
次に、載物台１６を回転し、第一角度計測手段１８ａの中心軸線Ｌ１が測定ワーク１２の第二側面１２ｂと完全に直交するように載物台１６を調節したときの角度計５０の読みを測定ワーク第二側面１２ｂの測定値とする。
このようにして得られた第一測定値と第二測定値とに基づき、測定ワーク１２の第一側面１２ａと第二側面１２ｂとのなす角度θ１を求めている。
この結果、図４に示した測定方法は試験的に作成した任意角度のプリズムの測定に使用し、図３に示した測定方法は、量産に使用するなど、用途に応じた使い方が、１台で可能となる。
【００４３】
＜多光学系型の角度測定装置＞
前記構成では、二台の角度計測手段を用いた例について説明したが、本発明はこれに限定されるものでなく、被測定面の数に応じて例えば三台以上等の台数、設けることも好ましい。
図５には本実施形態の角度測定装置を多光学系型とした場合の概略構成が示されている。なお、同図（Ａ）は設置角設定工程の様子、同図（Ｂ）は測定ワーク設置工程、測定ワーク測定工程の様子を示す。図１と対応する部分には同じ符号を加えて示し説明を省略する。
同図においては、測定ワーク１２の三つの側面、つまり第一側面１２ａ、第二側面１２ｂ、第三側面１２ｃを被測定面としている。測定ワーク１２の第一側面１２ａ、第二側面１２ｂ、第三側面１２ｃに対して、それぞれ第一角度計測手段１８ａ，第二角度計測手段１８ｂ，第三角度計測手段１８ｃを対向させている。
そして、第一角度計測手段１８ａによる第一側面１２ａの角度情報の測定と、第二角度計測手段１８ｂによる第二側面１２ｂの角度情報の測定と、第三角度計測手段１８ｃによる第三側面１２ｃの角度情報の測定とを同時に行う。
【００４４】
すなわち、同図（Ａ）においては、基準ワーク２１を設置し、第一側面２１ａが第一角度計測手段１８ａで捉えられ、第二側面２１ｂが第二角度計測手段１８ｂで捉えられ、且つ第三側面２１ｃが第三角度計測手段１８ｃで捉えられるように、第一角度計測手段１８ａの中心軸線Ｌ１と第二角度計測手段１８ｂの中心軸線Ｌ２とのなす設置角、第二角度計測手段１８ｂの中心軸線Ｌ２と第三角度計測手段１８ｃの中心軸線Ｌ３とのなす設置角、第三角度計測手段１８ｃの中心軸線Ｌ３と第一角度計測手段１８ａの中心軸線Ｌ１とのなす設置角を設定している。
同図において、基準ワーク２１は、第一側面２１ａと第二側面２１ｂとのなす第一基準角が既知、第二側面２１ｂと第三側面２１ｃとのなす第二基準角が既知、第三側面２１ｃと第一側面２１ａとのなす第三基準角が既知のものとする。
【００４５】
次に、同図（Ｂ）においては、基準ワーク２１に代えて、測定ワーク１２を設置する。  すなわち、測定ワーク１２の第一側面１２ａが第一角度計測手段１８ａで捉えられ、第二側面１２ｂが第二角度計測手段１８ｂで捉えられ、且つ第三側面１２ｃが第三角度計測手段１８ｃで捉えられるように、測定ワーク１２を配置している。
そして、第一角度計測手段１８ａにより、測定ワーク１２の第一側面１２ａの角度情報を第一測定値として取得する。第二角度計測手段１８ｂにより、測定ワーク１２の第二側面１２ｂの角度情報を第二測定値として取得する。第三角度計測手段１８ｃにより測定ワーク１２の第三側面１２ｃの角度情報を第三測定値として取得している。
【００４６】
そして、第一基準値、第二基準値に対する、第一測定値、第二測定値のずれに対応する角度補正値を第一基準角に対して加減算し、測定ワーク１２の第一側面１２ａと第二側面１２ｂとのなす角度を求めている。第二基準値、第三基準値に対する、第二測定値、第三測定値のずれに対応する角度補正値を第二基準角に対して加減算し、測定ワーク１２の第二側面１２ｂと第三側面１２ｃとのなす角度を求めている。第三基準値、第一基準値に対する、第三測定値、第一測定値のずれに対応する角度補正値を第三基準角に対して加減算し、測定ワーク１２の第三側面１２ｃと第一側面１２ａとのなす角度を求めている。
なお、ワークとしては、多角形プリズム（三角形プリズムを含む）、ポリゴンミラー等がある。また、同図に示す角度測定装置においても、前記図４に示した角度測定装置と同様、角度計を組み込むことも可能である。
【００４７】
＜計測用光学系＞
本実施形態の角度計測手段としては、一般的な干渉計やオートコリメータを用いることも可能である。
しかしながら、測定精度と操作性との両立を、より良好に行うためには、角度計測手段の視野内にターゲットを迅速に捉えることも非常に重要である。
このために本実施形態においては、角度計測手段として、つまり計測用光学系として下記のオートコリメータを用いることが、特に好ましい。
【００４８】
図６には本実施形態の計測用光学系として好適なオートコリメータの概略構成が示されている。なお、同図では、複数台ある計測用光学系のうちの、一台の計測用光学系を例に説明するが、他の計測用光学系も同様の構成である。以下、計測用光学系をオートコリメータ２２という。
同図において特徴的なことは、一台のオートコリメータ２２で高倍率コリメータ及び低倍率コリメータの双方を実現したことである。このために同図に示すオートコリメータ２２は、光出射手段６０と、レチクル６２と、長焦点距離コリメータレンズ６４と、短焦点距離コリメータレンズ６６と、光路分岐手段６８とを備えている。
長焦点距離コリメータレンズ６４は、テレタイプ光学系７０と、テレタイプ光学系７０の焦点７２に設けられた補捉手段２４とを含む。テレタイプ光学系７０は、レンズ全長が焦点距離よりも短く設計された、凸レンズ７４及び凸レンズ７４の結像側に設けられた凹レンズ７６を含む。
短焦点距離コリメータレンズ６６は、長焦点距離コリメータレンズ６４の凸レンズ７４と、凸レンズ７４の焦点７８に設けられた捕捉手段２４´とを含む。
【００４９】
そして、光出射手段６０よりの光８０はレチクル６２を照明し、レチクル６２からは、十字線を持つパターン光８２が出る。
レチクル６２よりのパターン光８２は、ビームスプリッタ８４で反射され、凹レンズ７６で光束径が拡大され、ビームスプリッタ６８を透過した後、凸レンズ７４で平行光となり、ワーク１２の側面１２ａに入射される。側面１２ａからの反射パターン光８６は、凸レンズ７４を通り、収束光となる。
【００５０】
光路分岐手段６８は、側面１２ａにパターン光８２を照射して得られた側面１２ａからの反射パターン光８６の光路を、長焦点距離コリメータレンズ６４の光路と短焦点距離コリメータレンズ６６の光路とに分ける。
【００５１】
すなわち、凸レンズ７４からの反射パターン光８６は、ビームスプリッタ６８で反射されると、焦点７８に結像する。焦点７８での反射パターン光（観察像）８６の結像位置を、捕捉手段２４´の視野内に捕らえることにより、オートコリメータ２２の照準を側面１２ａに合わせている。
また、凸レンズ７４からの反射パターン光２８は、ビームスプリッタ６８を透過すると、凹レンズ７６、ビームスプリッタ８４を通って焦点７２に結像する。捕捉手段２４では、焦点７２での反射パターン光８６の結像位置を読み取っている。
【００５２】
このようにオートコリメータ２２を構成することにより、一台で長焦点距離コリメータレンズと短焦点距離コリメータレンズとを実現することができる。すなわち、長焦点距離コリメータレンズは、高精度な角度情報の取得の際に使用することができる。一方、短焦点距離コリメータレンズは、捕捉手段の視野内に側面を捕捉する際に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施形態にかかる角度測定装置の概略構成の説明図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる角度測定方法において特徴的な設置角設定工程の処理手順を示す説明図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる角度測定方法において特徴的な測定ワーク設置工程〜算出工程の処理手順を示す説明図である。
【図４】図１に示した角度測定装置の変形例である、複合型の角度測定装置の概略構成の説明図である。
【図５】図１に示した角度測定装置の変形例である、多光学系型の角度測定装置の概略構成の説明図である。
【図６】本実施形態において好適な計測用光学系の概略構成の説明図である。
【図７】一般的な角度測定方法の説明図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０    角度測定装置
１４    基台
１６    載物台
１８ａ  第一角度計測手段
１８ｂ  第二角度計測手段
２２ａ  第一計測用光学系（第一角度計測手段）
２２ｂ  第二計測用光学系（第二角度計測手段）
２４ａ  第一捕捉手段（第一角度計測手段）
２４ｂ  第二捕捉手段（第二角度計測手段）
２８    比較手段
３０    算出手段
【図１】
2008267942.tif 000003
【図２】
2008267942.tif 000004
【図３】
2008267942.tif 000005
【図４】
2008267942.tif 000006
【図５】
2008267942.tif 000007
【図６】
2008267942.tif 000008
【図７】
2008267942.tif 000009