(57)【要約】【課題】  比較的に安価な収束レンズを使用しても正確な角度測定を行うことが可能な角度測定装置及びその傾き角度測定方法を提供する。【解決手段】  レーザ光源１０からのレーザ光がワークＷに照射されると、ＣＰＵ８０は、ＣＣＤ７０からの撮像信号を取得し、ＸＹ座標系の座標点（Ｘ，Ｙ）を求め、メモリ８１からレンズ中心点Ｑの座標点（Ｘｑ，Ｙｑ）を読み出して、上記座標点（Ｘ，Ｙ）を、座標点（Ｘｑ，Ｙｑ）を原点とするＸ’Ｙ’座標系の座標点（Ｘ１’，Ｙ１’）に変換する。変換後の座標点（Ｘ１’，Ｙ１’）に対応する上記補正係数Ｋを読み出して、この補正係数Ｋによって基準移動軌跡９０上の座標点（Ｘ２’，Ｙ２’）に補正する。【選択図】  図９
2005181282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投光手段からの光を光分岐手段及びコリメータレンズを介して平行光に変換してその平行光を被測定物に照射し、前記被測定物からの反射光を前記光分岐手段により前記投光手段からの光とは別の方向に分岐させて収束レンズを介して撮像手段の撮像面に集光させる構成とし、
前記撮像面上における集光スポットについて、当該撮像面上の基準点を原点とする位置情報を前記撮像手段から受けて、当該位置情報に基づき前記被測定物の、前記基準点に対応する基準姿勢からの傾き角度を測定する角度測定装置の傾き角度測定方法において、
前記収束レンズの歪曲収差による影響がないとしたときの、前記被測定物の傾き角度に対応する前記集光スポットの基準位置情報と、前記収束レンズによる影響がある状態での実際の前記被測定物の傾き角度に対応する前記集光スポットの実際の位置情報との関係を示す関係情報を予め取得しておいて、
前記傾き角度の測定動作時には、前記関係情報に基づいて、前記撮像手段の撮像面上における実際の集光スポットの位置情報を、それに対応する前記基準位置情報に補正し、その補正後の位置情報に基づいて前記被測定物の傾き角度を求めることを特徴とする角度測定装置の傾き角度測定方法。
【請求項２】
前記傾き角度の測定動作前に、基準ワークを、直交２方向それぞれに対して対称的に単位角度間隔で傾動させたときに、各角度に対応する実際の集光スポット間の距離間隔を取得し、その取得された前記距離間隔に基づき前記収束レンズの中心に対応する前記撮像面上のレンズ中心点を特定しておいて、
前記傾き角度の測定動作時には、前記撮像手段からの前記位置情報を、前記レンズ中心点を原点とする位置情報に変換し、この変換後の位置情報を、前記関係情報に基づき補正し、その補正後の位置情報に基づいて前記被測定物の傾き角度を求めることを特徴とする請求項１記載の角度測定装置の傾き角度測定方法。
【請求項３】
投光手段からの光を光分岐手段を介し、投受光レンズで平行光に変換してその平行光を被測定物に照射し、前記被測定物からの反射光を前記投受光レンズで収束させ、前記光分岐手段により前記投光手段からの光とは別の方向に分岐させて撮像手段の撮像面に集光させる構成とし、
前記撮像面上における集光スポットについて、当該撮像面上の基準点を原点とする位置情報を前記撮像手段から受けて、当該位置情報に基づき前記被測定物の、前記基準点に対応する基準姿勢からの傾き角度を測定する角度測定装置の傾き角度測定方法において、
前記投受光レンズの歪曲収差による影響がないとしたときの、前記被測定物の傾き角度に対応する前記集光スポットの基準位置情報と、前記投受光レンズによる影響がある状態での実際の前記被測定物の傾き角度に対応する前記集光スポットの実際の位置情報との関係を示す関係情報を予め取得しておいて、
前記傾き角度の測定動作時には、前記関係情報に基づいて、前記撮像手段の撮像面上における実際の集光スポットの位置情報を、それに対応する前記基準位置情報に補正し、その補正後の位置情報に基づいて前記被測定物の傾き角度を求めることを特徴とする角度測定装置の傾き角度測定方法。
【請求項４】
前記傾き角度の測定動作前に、基準ワークを、直交２方向それぞれに対して対称的に単位角度間隔で傾動させたときに、各角度に対応する実際の集光スポット間の距離間隔を取得し、その取得された前記距離間隔に基づき前記投受光レンズの中心に対応する前記撮像面上のレンズ中心点を特定しておいて、
前記傾き角度の測定動作時には、前記撮像手段からの前記位置情報を、前記レンズ中心点を原点とする位置情報に変換し、この変換後の位置情報を、前記関係情報に基づき補正し、その補正後の位置情報に基づいて前記被測定物の傾き角度を求めることを特徴とする請求項３記載の角度測定装置の傾き角度測定方法。
【請求項５】
投光手段からの光を光分岐手段及びコリメータレンズを介して平行光に変換してその平行光を被測定物に照射し、前記被測定物からの反射光を前記光分岐手段により前記投光手段からの光とは別の方向に分岐させて収束レンズを介して撮像手段の撮像面に集光させる構成とし、
前記撮像面上における集光スポットについて、当該撮像面上の基準点を原点とする位置情報を前記撮像手段から受けて、当該位置情報に基づき前記被測定物の、前記基準点に対応する基準姿勢からの傾き角度を測定する測定手段を備えた角度測定装置において、
前記収束レンズの歪曲収差による影響がないとしたときの、前記被測定物の傾き角度に対応する前記集光スポットの基準位置情報と、前記収束レンズによる影響がある状態での実際の前記被測定物の傾き角度に対応する前記集光スポットの実際の位置情報との関係を示す関係情報が、前記傾き角度の測定動作前に予め記憶される記憶手段と、
前記傾き角度の測定動作時に、前記記憶手段に記憶された前記関係情報に基づいて、前記撮像手段の撮像面上における実際の集光スポットの位置情報を、それに対応する前記基準位置情報に補正する補正手段とを備えて、
前記測定手段は、前記補正手段による補正後の位置情報に基づいて前記被測定物の傾き角度を求めることを特徴とする角度測定装置。
【請求項６】
前記傾き角度の測定動作前に、基準ワークを、直交２方向それぞれに対して対称的に単位角度間隔で傾動させたときに、各角度に対応する実際の集光スポット間の距離間隔を取得する取得手段と、
前記傾き角度の測定動作前に、前記取得手段により取得された前記距離間隔に基づき前記収束レンズの中心に対応する前記撮像面上のレンズ中心点を特定するレンズ中心位置特定手段と、
前記傾き角度の測定動作時に、前記撮像手段からの前記位置情報を、前記レンズ中心点を原点とする位置情報に変換する変換手段とを備えて、
前記補正手段は、前記変換手段による変換後の位置情報を、前記関係情報に基づき補正し、その補正後の位置情報に基づいて前記被測定物の傾き角度を求めることを特徴とする請求項５記載の角度測定装置。
【請求項７】
投光手段からの光を光分岐手段を介し、投受光レンズで平行光に変換してその平行光を被測定物に照射し、前記被測定物からの反射光を前記投受光レンズで収束させ、前記光分岐手段により前記投光手段からの光とは別の方向に分岐させて撮像手段の撮像面に集光させる構成とし、
前記撮像面上における集光スポットについて、当該撮像面上の基準点を原点とする位置情報を前記撮像手段から受けて、当該位置情報に基づき前記被測定物の、前記基準点に対応する基準姿勢からの傾き角度を測定する測定手段を備えた角度測定装置において、
前記投受光レンズの歪曲収差による影響がないとしたときの、前記被測定物の傾き角度に対応する前記集光スポットの基準位置情報と、前記投受光レンズによる影響がある状態での実際の前記被測定物の傾き角度に対応する前記集光スポットの実際の位置情報との関係を示す関係情報が、前記傾き角度の測定動作前に予め記憶される記憶手段と、
前記傾き角度の測定動作時に、前記記憶手段に記憶された前記関係情報に基づいて、前記撮像手段の撮像面上における実際の集光スポットの位置情報を、それに対応する前記基準位置情報に補正する補正手段とを備えて、
前記測定手段は、前記補正手段による補正後の位置情報に基づいて前記被測定物の傾き角度を求めることを特徴とする角度測定装置。
【請求項８】
前記傾き角度の測定動作前に、基準ワークを、直交２方向それぞれに対して対称的に単位角度間隔で傾動させたときに、各角度に対応する実際の集光スポット間の距離間隔を取得する取得手段と、
前記傾き角度の測定動作前に、前記取得手段により取得された前記距離間隔に基づき前記投受光レンズの中心に対応する前記撮像面上のレンズ中心点を特定するレンズ中心位置特定手段と、
前記傾き角度の測定動作時に、前記撮像手段からの前記位置情報を、前記レンズ中心点を原点とする位置情報に変換する変換手段とを備えて、
前記補正手段は、前記変換手段による変換後の位置情報を、前記関係情報に基づき補正し、その補正後の位置情報に基づいて前記被測定物の傾き角度を求めることを特徴とする請求項７記載の角度測定装置。
【請求項９】
前記撮像手段の撮像面上における各画素において所定の閾値よりも高い受光量とされる画素を検出する画素検出手段を備え、
前記測定手段は前記画素検出手段にて選択された画素から集光スポットの位置情報を取得することを特徴とする請求項５ないし請求項８のいずれかに記載の角度測定装置。
【請求項１０】
前記画素検出手段において検出された画素を計数し、その数が所定数以下であることを条件に検出不能を報知する報知手段が備えられていることを特徴とする請求項９に記載の角度測定装置。
【請求項１１】
前記撮像手段の撮像面における各画素の受光量を所定の閾値と比較し、当該所定の閾値を上回る受光量とされる画素又は当該画素を含むように領域を指定する画素選択手段を備え、
前記測定手段は前記画素選択手段にて選択された画素から集光スポットの位置情報を取得することを特徴とする請求項５ないし請求項８のいずれかに記載の角度測定装置。
【請求項１２】
前記画素選択手段において検出された画素を計数し、その数が所定数以下であることを条件に検出不能を報知する報知手段が備えられていることを特徴とする請求項１０に記載の角度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定物の傾き角度を測定する角度測定装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から被測定物の傾き角度を測定する角度測定装置として、例えば図１２に示すようにオートコリメータを用いたものがある。これは、投光手段としてのレーザ光源１１０からの光をコリメータレンズ１２０により平行光に変え、この平行光をビームスプリッタ１３０を介してワークＷ（被測定物）に照射し、反射光をビームスプリッタ１３０を介して収束レンズ１４０により集光し、ＣＣＤ１５０の撮像面上に形成された集光スポットに基づいてワークＷの傾き角度を測定する構成とされている。
【０００３】
具体的には、ワークＷに傾きが無いとした場合（例えば上記平行光の光軸に対してワークＷ表面が直角をなす姿勢にワークＷがある場合。なお、以下、このときの姿勢を「基準姿勢」という）の撮像面上における集光スポット位置を基準位置として、この基準位置から実測時に形成された集光スポットまでの距離を求めることでワークＷの傾き角を検出している。なお、通常、上記基準姿勢時において、上記反射光は収束レンズの中心を通ってＣＣＤの撮像面の中心位置に照射されるよう設計されており、この中心位置が上記基準位置（ＸＹ座標系の原点）とされている。
【０００４】
この種の角度測定装置は例えば光ピックアップ装置に適用されており、光ピックアップレンズＬ（以下、レンズＬという）の組付けが正しく行なわれているか否か、即ち、レンズＬが支持部材（図示せず）に水平状態で取り付けられているか否かを判断するために使用されている。
【特許文献１】特開平１０−９０５８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記角度測定装置では、それに使用される収束レンズの品質によって角度測定の検出精度が異なる。つまり、歪曲収差がほとんどない高品質の収束レンズであれば、ワークの基準姿勢からの傾き角度に正比例して、撮像面上における集光スポットの基準位置から距離を変化させることができるから、上記集光スポットの基準位置からの位置偏差に基づいてワークの傾き角度を正確に検出することが可能になる。しかし、高品質の収束レンズは高価であるため、装置全体としてコスト高になるという問題が生じる。
【０００６】
一方、歪曲収差のある安価な収束レンズを使用すると、装置全体のコストを下げることはできる。しかし、歪曲収差によって、特に傾き角度が大きく撮像面上における集光スポットの位置が基準位置から遠くなるほど、傾き角度と、集光スポットの基準位置からの位置偏差との正比例関係が崩れるため、正確な角度測定ができないという問題が生じる。
なお、図１５には、歪曲収差による影響がない場合の撮像手段の撮像面上の像（同図（Ａ））と，樽型歪曲収差による影響がある場合の撮像手段の撮像面上の像（同図（Ｂ））を示した模式図である。
【０００７】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、比較的に安価な収束レンズを使用しても正確な角度測定を行うことが可能な角度測定装置及びその傾き角度測定方法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】
【０００８】
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、投光手段からの光を光分岐手段及びコリメータレンズを介して平行光に変換してその平行光を被測定物に照射し、前記被測定物からの反射光を前記光分岐手段により前記投光手段からの光とは別の方向に分岐させて収束レンズを介して撮像手段の撮像面に集光させる構成とし、前記撮像面上における集光スポットについて、当該撮像面上の基準点を原点とする位置情報を前記撮像手段から受けて、当該位置情報に基づき前記被測定物の、前記基準点に対応する基準姿勢からの傾き角度を測定する角度測定装置の傾き角度測定方法において、前記収束レンズの歪曲収差による影響がないとしたときの、前記被測定物の傾き角度に対応する前記集光スポットの基準位置情報と、前記収束レンズによる影響がある状態での実際の前記被測定物の傾き角度に対応する前記集光スポットの実際の位置情報との関係を示す関係情報を予め取得しておいて、前記傾き角度の測定動作時には、前記関係情報に基づいて、前記撮像手段の撮像面上における実際の集光スポットの位置情報を、それに対応する前記基準位置情報に補正し、その補正後の位置情報に基づいて前記被測定物の傾き角度を求めることを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１記載のものにおいて、前記傾き角度の測定動作前に、基準ワークを、直交２方向それぞれに対して対称的に単位角度間隔で傾動させたときに、各角度に対応する実際の集光スポット間の距離間隔を取得し、その取得された前記距離間隔に基づき前記収束レンズの中心に対応する前記撮像面上のレンズ中心点を特定しておいて、
前記傾き角度の測定動作時には、前記撮像手段からの前記位置情報を、前記レンズ中心点を原点とする位置情報に変換し、この変換後の位置情報を、前記関係情報に基づき補正し、その補正後の位置情報に基づいて前記被測定物の傾き角度を求めることを特徴とする。
なお、更に、前記関係情報に基づき補正された補正後の位置情報と、前記基準点及び前記レンズ中心点の位置偏差に対応する偏差情報とに基づいて前記被測定物の傾き角度を求める構成であってもよい。
【００１０】
請求項３の発明は、投光手段からの光を光分岐手段を介し、投受光レンズで平行光に変換してその平行光を被測定物に照射し、前記被測定物からの反射光を前記投受光レンズで収束させ、前記光分岐手段により前記投光手段からの光とは別の方向に分岐させて撮像手段の撮像面に集光させる構成とし、前記撮像面上における集光スポットについて、当該撮像面上の基準点を原点とする位置情報を前記撮像手段から受けて、当該位置情報に基づき前記被測定物の、前記基準点に対応する基準姿勢からの傾き角度を測定する角度測定装置の傾き角度測定方法において、前記投受光レンズの歪曲収差による影響がないとしたときの、前記被測定物の傾き角度に対応する前記集光スポットの基準位置情報と、前記投受光レンズによる影響がある状態での実際の前記被測定物の傾く角度に対応する前記集光スポットの実際の位置情報との関係を示す関係情報を予め取得しておいて、前記傾き角度の測定動作時には、前記関係情報に基づいて、前記撮像手段の撮像面上における実際の集光スポットの位置情報を、それに対応する前記基準位置情報に補正し、その補正後の位置情報に基づいて前記被測定物の傾き角度を求めることを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項３記載のものにおいて、前記傾き角度の測定動作前に、基準ワークを、直交２方向それぞれに対して対称的に単位角度間隔で傾動させたときに、各角度に対応する実際の集光スポット間の距離間隔を取得し、その取得された前記距離間隔に基づき前記投受光レンズの中心に対応する前記撮像面上のレンズ中心点を特定しておいて、前記傾き角度の測定動作時には、前記撮像手段からの前記位置情報を、前記レンズ中心点を原点とする位置情報に変換し、この変換後の位置情報を、前記関係情報に基づき補正し、その補正後の位置情報に基づいて前記被測定物の傾き角度を求めることを特徴とする。
なお、更に、前記関係情報に基づき補正された補正後の位置情報と、前記基準点及び前記レンズ中心点の位置偏差に対応する偏差情報とに基づいて前記被測定物の傾き角度を求める構成であってもよい。
【００１２】
請求項５の発明は、投光手段からの光を光分岐手段及びコリメータレンズを介して平行光に変換してその平行光を被測定物に照射し、前記被測定物からの反射光を前記光分岐手段により前記投光手段からの光とは別の方向に分岐させて収束レンズを介して撮像手段の撮像面に集光させる構成とし、前記撮像面上における集光スポットについて、当該撮像面上の基準点を原点とする位置情報を前記撮像手段から受けて、当該位置情報に基づき前記被測定物の、前記基準点に対応する基準姿勢からの傾き角度を測定する測定手段を備えた角度測定装置において、前記収束レンズの歪曲収差による影響がないとしたときの、前記被測定物の傾き角度に対応する前記集光スポットの基準位置情報と、前記収束レンズによる影響がある状態での実際の前記被測定物の傾き角度に対応する前記集光スポットの実際の位置情報との関係を示す関係情報が、前記傾き角度の測定動作前に予め記憶される記憶手段と、前記傾き角度の測定動作時に、前記記憶手段に記憶された前記関係情報に基づいて、前記撮像手段の撮像面上における実際の集光スポットの位置情報を、それに対応する前記基準位置情報に補正する補正手段とを備えて、前記測定手段は、前記補正手段による補正後の位置情報に基づいて前記被測定物の傾き角度を求めることを特徴とする。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項５記載のものにおいて、前記傾き角度の測定動作前に、基準ワークを、直交２方向それぞれに対して対称的に単位角度間隔で傾動させたときに、各角度に対応する実際の集光スポット間の距離間隔を取得する取得手段と、前記傾き角度の測定動作前に、前記取得手段により取得された前記距離間隔に基づき前記収束レンズの中心に対応する前記撮像面上のレンズ中心点を特定するレンズ中心位置特定手段と、前記傾き角度の測定動作時に、前記撮像手段からの前記位置情報を、前記レンズ中心点を原点とする位置情報に変換する変換手段とを備えて、前記補正手段は、前記変換手段による変換後の位置情報を、前記関係情報に基づき補正し、その補正後の位置情報に基づいて前記被測定物の傾き角度を求めることを特徴とする。
なお、更に、前記関係情報に基づき補正された補正後の位置情報と、前記基準点及び前記レンズ中心点の位置偏差に対応する偏差情報とに基づいて前記被測定物の傾き角度を求める構成であってもよい。
【００１４】
請求項７の発明は、投光手段からの光を光分岐手段を介し、投受光レンズで平行光に変換してその平行光を被測定物に照射し、前記被測定物からの反射光を前記投受光レンズで収束させ、前記光分岐手段により前記投光手段からの光とは別の方向に分岐させて撮像手段の撮像面に集光させる構成とし、前記撮像面上における集光スポットについて、当該撮像面上の基準点を原点とする位置情報を前記撮像手段から受けて、当該位置情報に基づき前記被測定物の、前記基準点に対応する基準姿勢からの傾き角度を測定する測定手段を備えた角度測定装置において、前記投受光レンズの歪曲収差による影響がないとしたときの、前記被測定物の傾き角度に対応する前記集光スポットの基準位置情報と、前記投受光レンズによる影響がある状態での実際の前記被測定物の傾き角度に対応する前記集光スポットの実際の位置情報との関係を示す関係情報が、前記傾き角度の測定動作前に予め記憶される記憶手段と、前記傾き角度の測定動作時に、前記記憶手段に記憶された前記関係情報に基づいて、前記撮像手段の撮像面上における実際の集光スポットの位置情報を、それに対応する前記基準位置情報に補正する補正手段とを備えて、前記測定手段は、前記補正手段による補正後の位置情報に基づいて前記被測定物の傾き角度を求めることを特徴とする。
【００１５】
請求項８の発明は、請求項７記載のものにおいて、前記傾き角度の測定動作前に、基準ワークを、直交２方向それぞれに対して対称的に単位角度間隔で傾動させたときに、各角度に対応する実際の集光スポット間の距離間隔を取得する取得手段と、前記傾き角度の測定動作前に、前記取得手段により取得された前記距離間隔に基づき前記投受光レンズの中心に対応する前記撮像面上のレンズ中心点を特定するレンズ中心位置特定手段と、前記傾き角度の測定動作時に、前記撮像手段からの前記位置情報を、前記レンズ中心点を原点とする位置情報に変換する変換手段とを備えて、前記補正手段は、前記変換手段による変換後の位置情報を、前記関係情報に基づき補正し、その補正後の位置情報に基づいて前記被測定物の傾き角度を求めることを特徴とする。
なお、更に、前記関係情報に基づき補正された補正後の位置情報と、前記基準点及び前記レンズ中心点の位置偏差に対応する偏差情報とに基づいて前記被測定物の傾き角度を求める構成であってもよい。
【００１６】
請求項９の発明は、請求項５ないし請求項８のいずれかに記載のものにおいて、前記撮像手段の撮像面上における各画素において所定の閾値よりも高い受光量とされる画素を検出する画素検出手段を備え、
前記測定手段は前記画素検出手段にて選択された画素から集光スポットの位置情報を取得することを特徴とする。
【００１７】
請求項１０の発明は、請求項９に記載のものにおいて、前記画素検出手段において検出された画素を計数し、その数が所定数以下であることを条件に検出不能を報知する報知手段が備えられているところに特徴を有する。
【００１８】
請求項１１の発明は、請求項５ないし請求項８のいずれかに記載のものにおいて、前記撮像手段の撮像面における各画素の受光量を所定の閾値と比較し、当該所定の閾値を上回る受光量とされる画素又は当該画素を含むように領域を指定する画素選択手段を備え、
前記測定手段は前記画素選択手段にて選択された画素から集光スポットの位置情報を取得するところに特徴を有する。
【００１９】
請求項１２の発明は、請求項１０に記載のものにおいて、前記画素選択手段において検出された画素を計数し、その数が所定数以下であることを条件に検出不能を報知する報知手段が備えられているところに特徴を有する。
【発明の効果】
【００２０】
＜請求項１，３，５，７の発明＞
本構成によれば、収束レンズ或いは投受光レンズが歪曲収差を有していても、予め取得・記憶された基準位置情報と、実際の位置情報とに基づいて補正された集光スポットの位置情報に基づいて傾き角度が求められる。従って、基準姿勢からのワークＷの傾き角度を収束レンズの歪曲収差による影響を排除して正確に測定することができる。
【００２１】
＜請求項２，４，６，８の発明＞
本構成によれば、レンズ中心点と基準姿勢に対応する基準点との位置がずれていても、レンズ中心位置特定手段によって特定されたレンズ中心点と上記基準点との偏差情報（位置偏差情報や、それに対応した角度偏差情報）に基づき、レンズ中心点と基準点との位置ずれによる影響を排除し、基準姿勢からのワークの傾き角度を正確に測定することができる。
【００２２】
＜請求項９及び請求項１１の発明＞
上記発明では、所定の閾値以上の受光量とされている画素を検出し、その検出された画素から集光スポットの位置情報取得するようにしている。このようにすれば全画素の受光量情報を参照することなく受光中心位置を検出することが出来るから、処理時間の短縮化を図ることができる。
例えば、複数回にわたって測定動作を行ない、それぞれの結果に基づいての傾角または距離を算出する場合には、初回の測定動作において、撮像面における全画素を指定し、２回目以降の測定動作では、初回の測定動作における各画素の受光量を基に光照射面において受光中心位置の検出に必要な領域を指定するようにすればよい。このようにすることで、２回目以降の測定動作の処理時間を短縮化することができるという利点がある。
【００２３】
＜請求項１０及び請求項１２の発明＞
例えば、被検出物の傾き角が装置の測定許容範囲から外れた場合には、撮像手段に被測定物からの反射光が照射されなくなる。このようなイレギュラーな使用においては、正確な傾角測定を行なうことができないから、管理者や使用者に対して何らかの方法により測定できないことを知らしめなければならない。
これに対して、上記発明では、測定不能とされた場合には、報知手段にて報知することができるから、確実な測定に寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
＜実施形態1＞
本発明に係る角度測定装置の一実施形態について図１から図９を参照して説明する。
【００２５】
１．角度測定装置の前提構成
この角度測定装置は、図１に示すようにレーザ光源１０（投光素子）、発散レンズ２０、光通過孔３０Ａを有するスリット板３０、コリメータレンズ４０、ビームスプリッタ５０、収束レンズ６０、２次元ＣＣＤ（撮像手段に相当。以下、「ＣＣＤ７０」という）、ＣＰＵ８０及び報知用の発光部８４を備えている。
【００２６】
レーザ光源１０から出射された光は発散レンズ２０により発散光とされ、この発散光の一部がスリット板３０の光通過孔３０Ａを通過してコリメータレンズ４０により平行光とされる。そして、この平行光はビームスプリッタ５０で反射して装置外部に出射し、ワークＷ（本実施形態では、対物レンズ。被測定物）に照射される。ワークＷからの正反射光は再び装置内部に入射し、ビームスプリッタ５０を介して収束レンズ６０により集光されてＣＣＤ７０の撮像面７０Ａに集光スポットＳを形成する。ＣＣＤ７０は撮像面を構成する各画素の受光量に基づいたディジタル信号列からなる撮像信号をＣＰＵ８０に出力している。なお、コリメータレンズ４０からの平行光のビーム径がワークＷのうち光が照射される面よりも大きくされるように、例えばスリット板３０とコリメータレンズ４０との距離が調整されている。
【００２７】
ＣＰＵ８０は、ＣＣＤ７０から受けた撮像信号Ｓｃに基づいてワークＷの傾き角を検出する。具体的には、ＣＰＵ８０は、例えばワークＷに傾きが無い（本発明の「基準姿勢」に相当）とするときの撮像面における集光スポットＳの位置を原点Ｏとする直交座標系（ＸＹ座標系）によって、測定時の集光スポットＳの位置を座標データ（Ｘ，Ｙ）で表し、この座標データに基づき、ワークＷの基準姿勢からの傾き角度を算出する。この傾き角度の測定については、後の詳述する。
【００２８】
なお、集光スポットＳはある程度幅を有し、ＣＣＤ７０の複数画素に亘って構成されるのが一般的であるから、実際には集光スポットＳが照射されている複数の画素から集光スポットＳの中心位置Ｓ０（請求項に記載の「受光中心位置」に相当）を決定し、傾き角度を測定している。
この集光スポットＳの中心位置Ｓ０の決定方法についての詳細な説明は後述する。尚、撮像面７０Ａ上における面積重心位置又は体積重心位置を求め、この重心位置を集光スポットＳの中心とする方法や、最大受光量とされる位置（最大受光量位置）を集光スポットＳの中心位置Ｓ０として決定する方法等があり、これらの方法を用いてもよい。
【００２９】
また、上記レーザ光源１０、発散レンズ２０、スリット板３０及びコリメータレンズ４０は次のように配置されている。即ち、レーザ光源１０から出射される光の光軸と、発散レンズ２０の中心軸と、光通過孔３０Ａの中心軸と、コリメータレンズ４０の中心軸とが一致するように配置されているとともに、レーザ光源１０は出射される光の光軸が、前記中心軸に一致するように配されている。
【００３０】
２．前提構成による作用及び効果
本実施形態の前提構成は以上であり、その作用について説明する。
レーザ光源１０から出射された光は上述したように平行光とされてワークＷに照射され、その反射光がビームスプリッタ５０及び収束レンズ６０を介してＣＣＤ７０の撮像面に照射されて、集光スポットＳを形成する。そして、ＣＰＵ８０はＣＣＤ７０からの撮像信号Ｓｃに基づいてワークＷの傾き角度の測定を行なう。
【００３１】
さて、ワークＷに照射される平行光のうちＡ軸（光軸ＬＣと直交する軸）上における光強度Ｉの分布（以下、光強度分布という）は図１の下部に示すように略均一とされている。これは、レーザ光源１０からの光を発散レンズ２０により発散させ、発散光のうち光軸部分の光（光束中心部分の光）を光通過孔３０Ａに通したことで実現されており、以下に平行光の光強度分布が均一とされるまでの過程を示す。
【００３２】
レーザ光源１０から出射される光の強度分布は図１０に示すように一般にガウシアンである。レーザ光源１０からの光が発散レンズ２０により発散されたことで、光強度分布は光軸ＬＣに対して直交方向に引き伸ばされて光強度Ｉのピーク領域が広がる（図１中（１）の部分、図２（Ａ）参照）。この発散光のうち、光強度Ｉがピークとされている光（図中Ａに示す領域）のみを光通過孔３０Ａに通しているから、これを通過した光の強度分布は略均一とされる（図１中（２）の部分、図２（Ｂ）参照）。従って、この発散光をコリメータレンズ４０に通しても光強度Ｉの均一性は保たれたままで平行光とされる（図１中（３）の部分、図２（Ｃ）参照）。この構成によって、対物レンズのレンズ中心と平行光の中心がずれていてもワークＷの傾きによる光量変化を確実に捉えることができ、正確な傾き角度測定が可能になる。
【００３３】
なお、本実施形態では、スリット板３０によりレーザ光源１０（投光素子）からの光のうち光軸部分の光（光束中心部分の光）を光通過孔３０Ａに通過させるとともにコリメータレンズ４０へ入射させ、それ以外の光はスリット板３０で遮断してコリメータレンズ４０への入射を禁止している。これは、光軸部分の光（光束中心部分の光）以外の光がコリメータレンズ４０に入射すると出射される平行光の光強度分布に偏りが生じるからであり、これを防止するためにスリット板３０により光軸部分の光以外の光を遮断することが必要とされる。
【００３４】
ここで、ワークＷを図１０に示した光ピックアップレンズＬとした場合、装置から出射された平行光はレンズＬ及び組付治具Ｊの環状平面部Ｆ全体に照射され、環状平面部Ｆからの反射光によりＣＣＤ７０の撮像面上に集光スポットＳが形成される。このとき、平行光の光軸ＬＣとレンズＬの中心軸とが一致しているか否かに関係無く環状平面部Ｆの各部には均等に光が照射される。従って、レンズＬが水平状態であれば、撮像面の基準位置にある画素が集光スポットＳに決定されるから、傾き角が０°と判断される。また、レンズＬが傾いている場合には、撮像面上の集光スポットＳが基準位置Ｏからずれるから、そのずれ量に基づいて傾き角が測定される。
【００３５】
本実施形態では、装置から出射される平行光の光強度分布を略均一にしているから、従来の問題点であったレンズＬの中心軸と平行光の光軸ＬＣとの不一致に起因して正確な傾き測定が行なわれないといった不具合が解消され、もって、正確な傾き測定を行なうことができる。
【００３６】
３．収束レンズの中心軸ずれ及び歪曲収差による測定誤差を補正するための構成
（１）ワークの傾動機構について
図３に示すように、ワークＷは、その傾き角度を調整可能に支持する支持部材１６（例えば、ゴニオステージ）によって支持されている。この支持部材１６は、これに設けられた２本の螺子（図示せず）のうち、一方を回すことでθＸ方向（Ｙ軸を中心にワークＷを回動させる方向）に回動し、他方をまわすことでθＹ方向（Ｘ軸を中心にワークＷを回動させる方向）に回動するようになっており、この支持部材１６の回動に伴なってワークＷも回動される。また、これらの螺子はＣＰＵ８０からの制御信号Ｓｅを受けるドライバ駆動手段２８に備えられたドライバ２８ａにより回されるようになっている。なお、本実施形態では、支持部材１６におけるＸ軸及びＹ軸方向と、ＣＣＤ７０におけるＸ軸及びＹ軸方向が一致するように設定されている。
【００３７】
（２）収束レンズの中心軸ずれ及び歪曲収差による影響
図４は、ワークＷを支持部材１６によってθＸ方向及びθＹ方向それぞれに単位角度間隔毎に傾けたときの撮像面上の各集光スポットＳ位置を、収束レンズ６０の中心を通った光が撮像面上に形成する集光スポットＳの位置（以下、「レンズ中心点Ｑ」）を中心とする同心状の複数の円で結んだ図である。なお、同図（Ａ）（Ｂ）は、レンズ中心点Ｑと、ＣＣＤ７０のＸＹ座標系の原点Ｏとが一致している状態のものであり、同図（Ｃ）は一致していない状態のものである。
【００３８】
収束レンズ６０に歪曲収差がほとんどない高品質のレンズを使用した場合には、同図（Ａ）に示すように、単位角度間隔毎の集光スポットＳの移動量は常時一定である。つまり、ワークＷの傾き角度と、ＣＣＤ７０の撮像面上の集光スポットＳの移動距離とは正比例関係（線形性）になっている。従って、何ら補正することなくＣＣＤ７０の撮像面上の実際の集光スポットＳ位置に対応する座標データ（Ｘ、Ｙ）からワークＷの傾き角度を正確に測定することが可能である。
【００３９】
しかし、本実施形態では、収束レンズ６０は、比較的に安価で歪曲収差（樽型）のあるレンズであり、この場合、同図（Ｂ）に示すように、ＸＹ座標系の原点Ｏから離れれば離れるほど、単位角度間隔毎の収束レンズ６０の移動量は小さくなる。つまり、ワークＷの傾き角度と、ＣＣＤ７０の撮像面上の集光スポットＳの移動距離とは正比例関係（線形性）にならないのである。
【００４０】
更に、レンズ中心点Ｑが、ＣＣＤ７０におけるＸＹ座標系の原点Ｏと一致しないような状態で収束レンズ６０が配置されている場合もある。そうすると、同図（Ｃ）に示すように、ＸＹ座標系の原点Ｏからずれた点（レンズ中心点Ｑ）から離れるほど、単位角度間隔毎の収束レンズ６０の移動量が小さくなる。
【００４１】
（３）レンズ中心点の特定
まず、ＣＰＵ８０から制御信号を与えて支持部材１６駆動し、ワークＷをプラス・マイナスθＸ方向に単位角度間隔で順次傾動させる。そうすると、ＣＣＤ７０のＸＹ座標系のＸ軸上に並ぶ集光スポットＳのそれぞれの位置間隔は、図５に示すようになる。次いで、ワークＷをプラス・マイナスθＹ方向に単位角度間隔で順次傾動させる。そうすると、ＣＣＤ７０のＸＹ座標系のＹ軸上に並ぶ集光スポットＳのそれぞれの位置間隔は、図５に示すようになる。
【００４２】
ここで、収束レンズ６０が樽型の歪曲収差を有している場合には、上述したようにレンズ中心点Ｑから離れるほど単位角度間隔毎の集光スポットＳの移動間隔は狭くなる。従って、Ｘ軸及びＹ軸それぞれについて、集光スポットＳの位置間隔が一番最大となる両集光スポットＳの間の点、例えば中心点（Ｘｑ，Ｙｑ）を、レンズ中心点Ｑと推定し特定する（図６のステップＳ１〜Ｓ４参照）。このとき、ＣＰＵ８０は、ワークを単位角度間隔毎に順次傾動させるための傾動制御手段、ＣＣＤからの撮像信号に基づき各角度毎の集光スポットＳの距離間隔を求める距離間隔算出手段、それらの距離間隔のうちの最大距離間隔に基づきレンズ中心点Ｑと特定するレンズ中心点特定手段として機能する。
【００４３】
（４）基準移動軌跡上の点と、実移動軌跡上の点との関係情報の取得
ここでは、説明を簡単にするために、ＸＹ座標系のうちＸ座標に関する関係情報の取得について説明する。なお、Ｙ座標についても同様の処理を行う。
【００４４】
ここでいう基準移動軌跡９０とは、収束レンズ６０の歪曲収差による影響がないとしたときの、ワークＷの傾動に伴う集光スポットＳの移動軌跡をいう（本発明の「基準位置情報」に相当）。これは、図７に示すように、収束レンズ６０のレンズ中心からＣＣＤ７０の撮像面に延びる直線を、ワークＷの傾き角度に対応して単位角度θ間隔毎に傾動させる。そして、上記直線と撮像面との交点が各集光スポットＳの位置に相当し、この集光スポットＳの位置と、ワークＷの上記各角度との関係によって求めることができる。
【００４５】
次に、実移動軌跡９１とは、ワークＷを傾動させたときに、そのワークＷでの反射光が収束レンズ６０で集光されてＣＣＤ７０の撮像面上に形成される集光スポットＳの移動軌跡をいう（本発明の「実際の位置情報」に相当）。本実施形態では、レンズ中心点ＱとＣＣＤ７０のＸＹ座標系の原点Ｏとが一致していないため、レンズ中心点Ｑを、ＸＹ座標系の原点Ｏとしみなしたときの移動軌跡としている。
【００４６】
具体的には、まず、集光スポットＳがレンズ中心点Ｑに一致する角度にワークを傾動し、そこからθＸ方向において単位角度θ間隔で順次傾動させて、ＣＣＤ７０からの撮像信号に基づき各角度に対応する集光スポットＳの位置を、レンズ中心点Ｑを原点とするＸ’Ｙ’座標系による座標データ（Ｘ’，Ｙ’）として取得する。
【００４７】
そうすると、図８に示すようなグラフを得ることができる。同図上の実線は、上記基準移動軌跡９０であり、θＸ角度とレンズ中心点ＱからのＸ’座標位置とは正比例関係（線形性）になっている。一方。同図上の点線は、実移動軌跡９１であり、やや放物線状の線になっている。
【００４８】
そこで、同一θ角度毎に、実移動軌跡９１に対応するＸ’座標点を、基準移動軌跡９０に対応するＸ’座標点に補正する補正係数Ｋを求めて、それらの補正係数Ｋを各Ｘ’座標点に対応つけてメモリ８１に記憶する。この場合、補正係数Ｋは、実移動軌跡９１に対応するＸ’座標値と、基準移動軌跡９０に対応するＸ’座標値との偏差値、または、実移動軌跡９１に対応するＸ’座標値と、基準移動軌跡９０に対応するＸ’座標値との比である相対値であってもよい。或いは、上記実移動軌跡９１上と基準移動軌跡９０上の所定の複数の点とから最小二乗法によって基準移動軌跡９０の曲線式を算出し、この曲線式と、基準移動軌跡９０の直線式とをメモリ８１に記憶しておく構成であってもよい。後者の場合、ＣＰＵ８０は、傾き角度の測定動作時において、メモリ８１に記憶された曲線式と直線式とから実移動軌跡９１上の点を、基準移動軌跡９０上の点へとの補正する補正処理を行う。
なお、上記レンズ中心点の特定及び関係情報の取得時において、支持部材１６に例えば平板の基準ワークを載置して行う構成であってもよい。この方がより正確にレンズ中心点特定及び関係情報取得を行うことができる。
【００４９】
（５）傾き角度の測定動作
傾き角度を測定したいワークＷを配置し、角度測定装置を起動させる。すると、ＣＰＵ８０は、レーザ光源１０を駆動させ、そのレーザ光をワークＷに照射させる。そして、ＣＰＵ８０は、それに同期してＣＣＤ７０からの撮像信号を取得し、ＸＹ座標系の座標点（Ｘ，Ｙ）を求める。そして、メモリ８１からレンズ中心点Ｑの座標点（Ｘｑ，Ｙｑ）を読み出して、上記座標点（Ｘ，Ｙ）を、座標点（Ｘｑ，Ｙｑ）を原点とするＸ’Ｙ’座標系の座標点（Ｘ１’，Ｙ１’）に変換する。そして、ＣＰＵ８０は、変換後の座標点（Ｘ１’，Ｙ１’）に対応する上記補正係数Ｋを読み出して、この補正係数Ｋによって基準移動軌跡９０上の座標点（Ｘ２’，Ｙ２’）に補正する。なお、補正係数Ｋが上記偏差値であれば加算演算或いは減算演算で、上記相対値であれば、乗算演算或いは除算演算で補正処理を行う。
【００５０】
次いで、ＣＰＵ８０は、上記直線式の比例係数である角度換算値αを、座標点（Ｘ２’，Ｙ２’）に乗算して角度（θＸ，θＹ）を算出する。ここでこの角度（θＸ，θＹ）は、ワークＷでの反射光が撮像面上のレンズ中心位置に入光したときのワーク姿勢に対する傾き角度である。従って、上記基準姿勢からの傾き角度を算出するには、レンズ中心点ＱとＸＹ座標系の原点Ｏとの偏差に対応する角度（ΔθＸ，ΔθＹ）を加味する必要がある。そこで、ＣＰＵ８０は、例えばメモリ８１に予め記憶した角度（ΔθＸ，ΔθＹ）を読み出して、（θＸ−ΔθＸ，θＹ−ΔθＹ）を算出し、これを基準姿勢からの傾き角度として求める（図９のステップＳ１１〜Ｓ１６参照）。
【００５１】
そして、メモリ８１からレンズ中心点Ｑの座標点（Ｘｑ，Ｙｑ）を読み出して、上記座標点（Ｘ，Ｙ）を、座標点（Ｘｑ，Ｙｑ）を原点とするＸ’Ｙ’座標系の座標点（Ｘ１’，Ｙ１’）に変換する。そして、ＣＰＵ８０は、変換後の座標点（Ｘ１’，Ｙ１’）に対応する上記補正係数Ｋを読み出して、この補正係数Ｋによって基準移動軌跡９０上の座標点（Ｘ２’，Ｙ２’）に補正する。なお、補正係数Ｋが上記偏差値であれば加算演算或いは減算演算で、上記相対値であれば、乗算演算或いは除算演算で補正処理を行う。
【００５２】
次いで、ＣＰＵ８０は、上記直線式の比例係数である角度換算値αを、座標点（Ｘ２’，Ｙ２’）に乗算して角度（θＸ，θＹ）を算出する。ここでこの角度（θＸ，θＹ）は、ワークＷでの反射光が撮像面上のレンズ中心位置に入光したときのワーク姿勢に対する傾き角度である。従って、上記基準姿勢からの傾き角度を算出するには、レンズ中心点ＱとＸＹ座標系の原点Ｏとの偏差に対応する角度（ΔθＸ，ΔθＹ）を加味する必要がある。そこで、ＣＰＵ８０は、例えばメモリ８１に予め記憶した角度（ΔθＸ，ΔθＹ）を読み出して、（θＸ−ΔθＸ，θＹ−ΔθＹ）を算出し、これを基準姿勢からの傾き角度として求める（図９のステップＳ１１〜Ｓ１６参照）。
【００５３】
４．本実施形態の効果
本実施形態によれば、収束レンズ６０が歪曲収差を有していても、予めメモリ８１に記憶された補正係数Ｋ或いは直線式及び曲線式に基づいて補正された座標データに基づいて傾き角度が算出される。従って、基準姿勢からのワークＷの傾き角度を収束レンズ６０の歪曲収差による影響を排除して正確に測定することができる。
【００５４】
また、レンズ中心点ＱとＣＣＤ７０のＸＹ座標系の原点Ｏとの位置がずれていても、予めメモリ８１に記憶されたレンズ中心点ＱとＸＹ座標系の原点Ｏの位置偏差に応じた角度情報に基づき、それを相殺し、基準姿勢からのワークの傾き角度を正確に測定することができる。
【００５５】
＜実施形態２＞
本発明の角度測定装置の実施形態について図１０ないし図１２を参照して説明する。尚、上記実施形態１と同一の部分には同一の符号を付して重複する説明を省略する。
本実施形態の角度測定装置は、図１０に示すようにＣＣＤ７０とメモリ８１との間にコンパレータ８２（請求項に記載の「画素選択手段」に相当）が介在されているところが実施形態１の構成と相違している。
コンパレータ８２はＣＣＤ７０から出力される撮像信号Ｓｃを受信し、この撮像信号Ｓｃのレベルと所定の閾値とを比較し、所定の閾値を上回る撮像信号Ｓｃをデジタル信号に変換してメモリ８１に送信するように構成されている。
【００５６】
以下、本実施形態の角度測定動作は、まずＣＣＤ７０から出力された撮像信号Ｓｃはコンパレータ８２にて所定の閾値と比較され、この閾値を上回る撮像信号Ｓｃはデジタル信号に変換されてメモリ８１に記憶される。
ここで、所定の閾値を上回る受光量を有する画素Ｐの数が所定の数ｎ（ｎ＝１，２，３・・・・）に達していない場合には、ＣＰＵ８０から発光部８４に対して駆動信号を送信して発光部を動作させることで、使用者や管理者等に測定不能の旨が報知される（ＣＰＵ８０、コンパレータ８２及び発光部８４で請求項に記載の「報知手段」が構成されている）。
尚、上記のような場合には、ワークＷの傾き角が装置の測定許容範囲を越えているというようなことが考えられ、このようなイレギュラーな使用においては、正確な傾角測定を行なうことができない。しかし、発光部８４の動作によってそれを報知することができるから確実な測定が約束される。
この後、領域指定処理、受光中心位置検出処理及び傾角算出処理を行なうこととなる。これらの処理は上記実施形態１ないし実施形態３のいずれかに記載した処理を適用することにより可能であるから、詳細な説明については省略する。
【００５７】
本実施形態では、コンパレータ８２によって、所定の閾値以上のレベルとされる撮像信号Ｓｃをメモリ８１に記憶し、このメモリ８１に記憶されている受光量に関する情報からワークＷの傾角を測定するようにしている。これにより、中心位置Ｓ０の検出において不要な受光量情報が排除されて、処理時間の短縮化を図ることができる。また、本実施形態においては、ＣＰＵ８０にコンパレータ８２の機能を持たせるような構成であってもよい（図１１参照）。
【００５８】
また、図１２に示すような構成であってもよい。これは、ＣＣＤとしてＣＭＯＳイメージセンサ９０を配し、その光照射面９０ＡにワークＷからの正反射光を照射させるようになっている。また、ＣＰＵ８０からはＣＭＯＳイメージセンサ９０へ駆動信号Ｓｂ及び制御信号Ｓｄが送信されるようになっている。
【００５９】
上記ＣＭＯＳイメージセンサ９０はＣＰＵ７０からの駆動信号Ｓｂを受信することで、各画素の受光量に応じた撮像信号Ｓｃを出力する。一方、制御信号Ｓｄを受信したときには、この制御信号Ｓｄにより指定された画素あるいは指定された領域内の画素に関する撮像信号Ｓｃを出力するようになっている。
【００６０】
ＣＰＵ７０は、ＣＭＯＳイメージセンサ９０に駆動信号Ｓｂ及び制御信号Ｓｄを出力するようになっている。駆動信号ＳｂはＣＭＯＳイメージセンサ９０から撮像信号Ｓｃを取り出す際に出力する信号である。また、制御信号Ｓｄは光照射面９０Ａを構成する画素群において、所定の画素あるいは所定の領域内の画素を指定するための信号である。従って、制御信号Ｓｄにて光照射面９０Ａにおける画素または領域を指定して、駆動信号ＳｂをＣＭＯＳイメージセンサ９０に送信すると、指定された画素あるいは指定された領域内の画素からの撮像信号ＳｃのみがＣＭＯＳイメージセンサ９０から出力されるのである。
【００６１】
傾角測定動作においては、ＣＭＯＳイメージセンサ９０の光照射面９０Ａにおいて、集光スポットＳが形成されている領域を指定する制御信号ＳｄをＣＰＵ８０からＣＯＭＳイメージセンサ９０へ送信する。
そうすると、ＣＭＯＳイメージセンサ９０からは指定された領域内の画素の受光量に関する撮像信号ＳｃがＣＰＵ８０へ出力される。この後、上記実施形態１ないし実施形態３の処理を適用することによりワークＷの傾角を測定することができる。
【００６２】
上記構成は、例えば、複数回にわたって傾角算出動作を行ない、それぞれの結果に基づいてワークＷの傾角を算出する場合には、初回の傾角算出動作において、制御信号Ｓｄにより光照射面９０Ａにおける全画素を指定し、２回目以降の傾角算出動作では、初回の傾角算出動作における撮像信号Ｓｃを基に光照射面９０Ａにおいて集光スポットＳが含まれる領域を制御信号Ｓｄにより指定するようにすればよい。このようにすることで、２回目以降の傾角算出動作の処理時間を短縮化することができるという利点がある。
【００６３】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記実施形態では、収束レンズ６０がいわゆる樽型歪曲収差を有している場合について説明したが、糸巻き歪曲収差を有する場合でも同様の方法によってワークの基準姿勢からの傾き角度を正確に測定することができる。
【００６４】
（２）例えば、傾き角度の測定において、ワークが特定の傾き角度になっているかどうかだけを検出したい場合には、メモリ８１には、当該特定の傾き角度に対応する補正係数Ｋのみ、或いは、当該特定の傾き角度に対応する基準移動軌跡９０及び実移動軌跡９１の各点情報のみを記憶しておく構成であればよい。
【００６５】
（３）上記実施形態において、レンズ中心点ＱがＸＹ座標系の原点Ｏと一致している場合には、レンズ中心点Ｑの特定処理と、レンズ中心点Ｑ及びＸＹ座標系の原点Ｏの位置偏差に対応する角度誤差を加味した処理は不要である。
【００６６】
（４）上記実施形態では、レーザ光源１０から出射され光分岐手段であるビームスプリッタ５０で反射した光をワークＷに照射し、そのワークＷで反射しビームスプリッタ５０を透過した光を撮像手段でＣＣＤ７０に集光させる構成であった。しかし、これに限らず、レーザ光源１０から出射され光分岐手段であるビームスプリッタ５０を透過した光をワークＷに照射し、そのワークＷで反射しビームスプリッタ５０で反射した光をその進行方向に配した撮像手段に集光させる構成であってもよい。
【００６７】
（５）また、上記実施形態における図１に対して、発散レンズ２０、または発散レンズ２０及びスリット板３０を取り除いた構成であってもよい。
【００６８】
（６）上記実施形態の前提構成として図１４に示すような構成であってもよい。つまり、レーザ光源１０から出射されビームスプリッタ５０で反射した放射光を、投受光レンズ８２で平行光としてワークＷに照射し、その反射光を投受光レンズ８２で収束光としてビームスプリッタ５０を介してＣＣＤ７０の撮像面上に集光させる構成である。投受光レンズ８２が上記実施形態における収束レンズ６０に相当する。勿論、レーザ光源１０とＣＣＤ７０との位置を入れ替えた構成であってもよい。これらの構成は、本発明の請求項３，４，７，８に相当する。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の一実施形態に係る角度測定装置の全体構成図
【図２】（Ａ）スリット板に照射された光の光強度分布を示した図  （Ｂ）光通過孔を通過した光の光強度分布を示した図  （Ｃ）コリメータレンズを透過した光の光強度分布を示した図
【図３】支持部材と角度測定装置との全体構成図
【図４】ワークを単位角度間隔毎に傾動させたときの集光スポットの移動変位を説明するための模式図
【図５】レンズ中心点特定処理時における集光スポットの位置を示す模式図
【図６】レンズ中心特定処理を示すフローチャート
【図７】歪曲収差の影響がない場合におけるワークの傾きと、ＣＣＤの撮像面上の集光スポットとの関係を説明するための模式図
【図８】基準移動軌跡と実移動軌跡とを示したグラフ
【図９】傾き角度測定処理の内容を示したフローチャート
【図１０】実施形態４に係る角度測定装置の全体構成を示した図
【図１１】角度測定装置の構成を示した概念図
【図１２】角度測定装置の構成を示した概念図
【図１３】変形例の角度測定装置の全体構成図
【図１４】従来の角度測定装置の構成を示した図
【図１５】歪曲収差による影響がある場合とない場合での撮像手段の撮像面上の像を示した模式図
【符号の説明】
【００７０】
１０…レーザ光源（投光手段）
４０…コリメータレンズ
５０…ビームスプリッタ（光分岐手段）
６０…収束レンズ
７０…ＣＣＤ（撮像手段）
７０Ａ…撮像面
８０…ＣＰＵ（測定手段、補正手段、取得手段、レンズ中心位置特定手段、変換手段、受光量情報記憶手段、画素検出手段、領域指定手段、受光中心位置検出手段））
８１…メモリ（記憶手段）
９０…基準移動軌跡（基準位置情報）
９１…実移動軌跡（実際の位置情報）
Ｏ…原点（基準点）
Ｐ…集光スポット
Ｑ…レンズ中心点
Ｗ…ワーク（被測定物）
【図１】
2005181282.tif 000003
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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