(57)【要約】【課題】簡素な構成でありながら、精度のよい傾き測定を行える測定装置及び測定システムを提供する。【解決手段】検査光束ＤＬから分岐した第２光束Ｌ２を第２光検出器ＰＤ２で受光することにより、光源ＬＤの検査光束ＤＬの向きを校正できる。一方、検査光束ＤＬから分岐した第１光束Ｌ１は、移動鏡ＭＶＲに入射し、ここで反射して第１光検出器ＰＤ１の受光面に入射する。移動鏡ＭＶＲが傾いていた場合、第１光束Ｌ１は、反射前後で異なる光路に沿って進行することとなり、これにより第１光検出器ＰＤ１の受光面の入射位置が原点と異なることとなる。第１光束Ｌ１の入射位置と原点とのずれ量から、移動鏡ＭＶＲの傾きを求めることができる。【選択図】図1
2016153727.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査光束を出射する光源と、
前記光源から出射された検査光束を、第１光束と第２光束とに分岐する分岐手段と、
測定点に設置され、前記第１光束を反射する測定鏡と、
前記測定鏡で反射された前記第１光束を入射する第１光検出器と、
重力加速度方向に対して一定の角度をとり、前記第２光束を反射する基準鏡と、
前記基準鏡で反射された前記第２光束を入射する第２光検出器と、を有し、
前記第１光検出器の出力と、前記第２光検出器の出力とに基づいて、前記測定点における前記測定鏡の傾きを求めることを特徴とする測定装置。
【請求項２】
検査光束を出射する光源と、
前記光源から出射された検査光束を、第１光束と第２光束とに分岐する分岐手段と、
測定点に設置され、前記第１光束を反射する測定鏡と、
前記測定鏡で反射された前記第１光束を入射する第１光検出器と、
容器内の液体中に浮遊し、前記第２光束を反射する基準鏡を表面の少なくとも一部に設けた浮き子と、
前記基準鏡で反射された前記第２光束を入射する第２光検出器と、を有し、
前記第１光検出器の出力と、前記第２光検出器の出力とに基づいて、前記測定点における前記測定鏡の傾きを求めることを特徴とする測定装置。
【請求項３】
検査光束を出射する光源と、重力加速度方向に対して一定の角度をとり、前記検査光束を反射する基準鏡と、前記基準鏡で反射した前記検査光束を入射する受光面を備えた光検出器とを有する投受光系と、
前記投受光系を保持する回転体と、
前記回転体を回転可能に支持する支持部と、
前記回転体の回転角度を読み取り可能な角度検出器と、からなり、
前記支持部を測定対象物の測定点に載置し、前記検査光束が前記光検出器の受光面の所定位置に入射するように前記回転体を回転させ、前記角度検出器が前記回転体の回転角度を検出することにより、前記測定点の傾きを求めることを特徴とする測定装置。
【請求項４】
検査光束を出射する光源と、容器内の液体中に浮遊し、前記検査光束を反射する基準鏡を表面の少なくとも一部に設けた浮き子と、前記基準鏡で反射した前記検査光束を入射する受光面を備えた光検出器とを有する投受光系と、
前記投受光系を保持する回転体と、
前記回転体を回転可能に支持する支持部と、
前記回転体の回転角度を読み取り可能な角度検出器と、からなり、
前記支持部を測定対象物の測定点に載置し、前記検査光束が前記光検出器の受光面の所定位置に入射するように前記回転体を回転させ、前記角度検出器が前記回転体の回転角度を検出することにより、前記測定点の傾きを求めることを特徴とする測定装置。
【請求項５】
同一測定対象物の複数の測定点の傾きをそれぞれ測定するために、請求項１〜４のいずれかに記載の測定装置を複数個有することを特徴とする測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定点の傾きを検出できる測定装置及び測定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な分野で、測定対象物の形状を可能な限り精度良く測定する精密測定が行われている。ここで、形状測定を精密に行うためには、直線や傾きの基準をいかに精度良くとるかという課題がある。一般的な直線や傾きの基準として、光の直進性或いは水平面が使われることが多い。ところが、これらの基準には一長一短がある。例えば特許文献１に示すような、光の直進性を利用したオートコリメータを用いることで、測定対象物の上に設けた反射鏡の傾きを簡便に知ることが出来るが、空気の揺らぎの影響を排除しなくてはならないという問題がある。すなわち、高精度の測定を行うためには、オートコリメータを剛体に設置して安定性を確保すると共に、オートコリメータから出射される光線の光路を真空状態に維持するなどの工夫が必要である。又、光線に対して直角方向における測定対象物の動きに対しては、形状が正確に分かった反射鏡の助けが必要になる。
【０００３】
これに対し、傾きの基準として水平面を用いる例としては、特許文献２に示すように、例えば液面を水平面とした水準器がある。液面は安定した状態では常に水平面となるので、水準器を基準として用いることで、２次元方向の姿勢変化測定に使えるという利点はある。しかしながら、水準器を実際の角度検出器に、どのように組み込めば簡素で精度の良い測定を行うことができるのかという課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０８−１０５７３３号公報
【特許文献２】特開２０１０−０６６１３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、かかる従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、簡素な構成でありながら、精度のよい傾き測定を行える測定装置及び測定システム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】
【０００６】
請求項１に記載の測定装置は、
検査光束を出射する光源と、
前記光源から出射された検査光束を、第１光束と第２光束とに分岐する分岐手段と、
測定点に設置され、前記第１光束を反射する測定鏡と、
前記測定鏡で反射された前記第１光束を入射する第１光検出器と、
重力加速度方向に対して一定の角度をとり、前記第２光束を反射する基準鏡と、
前記基準鏡で反射された前記第２光束を入射する第２光検出器と、を有し、
前記第１光検出器の出力と、前記第２光検出器の出力とに基づいて、前記測定点における前記測定鏡の傾きを求めることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、前記光源から出射された検査光束を、測定点に設置された測定鏡に入射させたとき、その反射光は、前記測定点に傾きに応じた角度で反射するので、かかる反射光の位置を前記第１光検出器で検出することで、前記測定点の傾きを測定できる。かかる場合、高精度に測定を行うためには、例えば測定点の傾き角ゼロのときに、前記光源から出射された検査光束が前記第１光検出器の所定位置（原点という）に入射するように、予め厳密な校正を行っておく必要があるが、その手間がかかるという問題がある。そこで本発明においては、重力加速度方向に対して一定の角度をとる基準鏡を用いて、簡易に校正をとれるようにしている。より具体的には、前記光源から出射された検査光束を、前記分岐手段で第１光束と第２光束とに分岐した後、前記第２光束を前記基準鏡で反射させ、更に前記第２光検出器に入射させるようにすれば、重力加速度方向を基準とした検査光束の傾き角が分かるから、前記第１光検出器の出力を、前記第２光検出器の出力に基づいて校正することができ、これにより、前記測定点における前記測定鏡の傾きを精度良く求めることができるのである。尚、測定対象物の表面が、前記検査光束を反射可能な鏡面であれば、前記対象物の表面が測定鏡を構成することとなる。
【０００８】
請求項２に記載の測定装置は、
検査光束を出射する光源と、
前記光源から出射された検査光束を、第１光束と第２光束とに分岐する分岐手段と、
測定点に設置され、前記第１光束を反射する測定鏡と、
前記測定鏡で反射された前記第１光束を入射する第１光検出器と、
容器内の液体中に浮遊し、前記第２光束を反射する基準鏡を表面の少なくとも一部に設けた浮き子と、
前記基準鏡で反射された前記第２光束を入射する第２光検出器と、を有し、
前記第１光検出器の出力と、前記第２光検出器の出力とに基づいて、前記測定点における前記測定鏡の傾きを求めることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、前記光源から出射された検査光束を、測定点に設置された測定鏡に入射させたとき、その反射光は、前記測定点に傾きに応じた角度で反射するので、かかる反射光の位置を前記第１光検出器で検出することで、前記測定点の傾きを測定できる。かかる場合、高精度に測定を行うためには、例えば測定点の傾き角ゼロのときに、前記光源から出射された検査光束が前記第１光検出器の所定位置（原点という）に入射するように、予め厳密な校正を行っておく必要があるが、その手間がかかるという問題がある。そこで本発明においては、容器内の液体中に浮遊した浮き子に設けた基準鏡が水平になることを利用して、簡易に校正をとれるようにしている。より具体的には、前記光源から出射された検査光束を、前記分岐手段で第１光束と第２光束とに分岐した後、前記第２光束を前記浮き子に設けた前記基準鏡で反射させ、更に前記第２光検出器に入射させるようにすれば、水平方向に対する検査光束の傾き角が分かるから、前記第１光検出器の出力を、前記第２光検出器の出力に基づいて校正することができ、これにより、前記測定点における前記測定鏡の傾きを精度良く求めることができるのである。
【００１０】
請求項３に記載の測定装置は、
検査光束を出射する光源と、重力加速度方向に対して一定の角度をとり、前記検査光束を反射する基準鏡と、前記基準鏡で反射した前記検査光束を入射する受光面を備えた光検出器とを有する投受光系と、
前記投受光系を保持する回転体と、
前記回転体を回転可能に支持する支持部と、
前記回転体の回転角度を読み取り可能な角度検出器と、からなり、
前記支持部を測定対象物の測定点に載置し、前記検査光束が前記光検出器の受光面の所定位置に入射するように前記回転体を回転させ、前記角度検出器が前記回転体の回転角度を検出することにより、前記測定点の傾きを求めることを特徴とする。
【００１１】
例えば前記支持部を水平面に載置した状態で、前記光源から出射された検査光束を前記基準鏡に入射させ、その反射光を前記光検出器の受光面に入射した時に、受光面上の入射位置を原点とする。その後、前記支持部を、傾いた測定対象物に載置すると、それに応じて前記光源及び前記光検出器が傾くのに対して、前記基準鏡は同じ姿勢を維持するので、前記検査光束が前記光検出器の受光面の原点からずれた位置に入射することとなる。そこで、前記検査光束が原点に入射するように前記回転体を回転させれば、前記角度検出器が読み取った前記回転体の回転角度が、前記支持部が置かれた前記測定対象物の傾きに相当することになる。つまり、前記角度検出器の出力を読み取ることにより、前記測定対象物の傾きを精度良く求めることができる。前記回転体の回転軸を非平行な２軸にすることで、前記測定点の2次元方向の傾きを測定可能な2次元の角度センサを形成できる。
【００１２】
請求項４に記載の測定装置は、
検査光束を出射する光源と、容器内の液体中に浮遊し、前記検査光束を反射する基準鏡を表面の少なくとも一部に設けた浮き子と、前記基準鏡で反射した前記検査光束を入射する受光面を備えた光検出器とを有する投受光系と、
前記投受光系を保持する回転体と、
前記回転体を回転可能に支持する支持部と、
前記回転体の回転角度を読み取り可能な角度検出器と、からなり、
前記支持部を測定対象物の測定点に載置し、前記検査光束が前記光検出器の受光面の所定位置に入射するように前記回転体を回転させ、前記角度検出器が前記回転体の回転角度を検出することにより、前記測定点の傾きを求めることを特徴とする。
【００１３】
例えば前記支持部を水平面に載置した状態で、前記光源から出射された検査光束を前記基準鏡に入射させ、その反射光を前記光検出器の受光面に入射した時に、受光面上の入射位置を原点とする。その後、前記支持部を、傾いた測定対象物に載置すると、それに応じて前記光源及び前記光検出器が傾くのに対して、前記基準鏡は同じ姿勢を維持するので、前記検査光束が前記光検出器の受光面の原点からずれた位置に入射することとなる。そこで、前記検査光束が原点に入射するように前記回転体を回転させれば、前記角度検出器が読み取った前記回転体の回転角度が、前記支持部が置かれた前記測定対象物の傾きに相当することになる。つまり、前記角度検出器の出力を読み取ることにより、前記測定対象物の傾きを精度良く求めることができる。前記回転体の回転軸を非平行な２軸にすることで、前記測定点の2次元方向の傾きを測定可能な2次元の角度センサを形成できる。
【００１４】
請求項５に記載の測定システムは、同一測定対象物の複数の測定点の傾きをそれぞれ測定するために、請求項１〜４のいずれかに記載の測定装置を複数個有することを特徴とする。
【００１５】
例えば前記基準鏡を糸により吊り下げると、その反射面を重力加速度方向に対して平行にすることができ、また前記基準鏡を容器内の液体中に浮遊した浮き子に設けることで、その反射面を水平にすることができる。しかしながら、糸や液面で支持された前記基準鏡は、安定して静止するまでに時間がかかるという課題がある。そこで、本発明の測定装置を複数個用いて測定システムを構成することで、例えば同一測定対象物における複数の測定点の傾きを同時に測定することができ、これにより前記基準鏡が静止するまでの時間を短く出来、効率的に測定を行える。この測定システムを用いることで、例えば移動物体の姿勢を、空間内の必要な複数の測定点で監視できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、簡素な構成でありながら、精度のよい傾き測定を行える測定装置及び測定システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施の形態にかかる測定装置ＭＤの概略図である。
【図２】第２の実施の形態にかかる測定装置ＭＤの概略図である。
【図３】第３の実施の形態にかかる測定装置ＭＤの概略図である。
【図４】第４の実施の形態にかかる測定装置ＭＤの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（第１の実施の形態）
図面を参照して、本実施の形態について説明する。図１は、第１の実施の形態にかかる測定装置ＭＤの概略図である。不図示の移動ステージに載置された測定対象物ＯＢＪの測定点に、移動鏡（測定鏡）ＭＶＲが配置されている。又、不図示の定盤に固定されたフレーム（一部のみ図示）に、測定装置ＭＤが設けられている。フレームＦＲに対してステージは移動可能に設けられている。
【００１９】
測定装置ＭＤは、コリメートな検査光束ＤＬを出射する光源ＬＤと、検査光束ＤＬを第１光束Ｌ１と第２光束Ｌ２に分岐する分岐手段である第１ビームスプリッタＢＳ１と、第２ビームスプリッタＢＳ２と、第１光束Ｌ１を検出する第１光検出器ＰＤ１と、第２光束Ｌ２を検出する第２光検出器ＰＤ２とを、それぞれフレームＦＲ(一部のみ図示)に固定している。又、測定装置ＭＤは、フレームＦＲから垂下させた糸ＳＧ（２本あると更に安定しやすい）の下端に基準鏡ＳＲを連結している。よって、基準鏡ＳＲの反射面は、重力加速度方向に対して平行となっている。尚、基準鏡ＳＲの反射面を、重力加速度方向に対して一義的に決まる任意の方向に向けても良い。
【００２０】
まず、測定装置ＭＤの校正方法について述べる。光源ＬＤから出射した検査光束ＤＬは、第１ビームスプリッタＢＳ１に入射し、その一部が反射して第１光束Ｌ１となり、残りは透過して第２光束Ｌ２となる。第１ビームスプリッタＢＳ１を透過した第２光束Ｌ２は、更に第２ビームスプリッタＢＳ２を透過し、基準鏡ＳＲで反射し、再度第２ビームスプリッタＢＳ２に入射するが、今度は反射して第２光検出器ＰＤ２の受光面に入射する。
【００２１】
ここで、検査光束ＤＬと第２光束Ｌ２が水平に投射されていた場合、基準鏡ＳＲで反射した後に同じ光路に沿って戻ることとなり、その後第２ビームスプリッタＢＳ２で反射された際に、第２光検出器ＰＤ２の受光面の基準位置に入射することとなる。入射位置が基準位置とずれていた場合、フレームＦＲを紙面垂直軸回りに揺動調整して、第２光束Ｌ２が第２光検出器ＰＤ２の受光面の基準位置に入射するようにする。更に、フレームの揺動調整後に、第１ビームスプリッタＢＳ１で反射した第１光束Ｌ１を、水平な面に載置した移動鏡ＭＶＲで反射させ、その反射光を第１光検出器ＰＤ１の受光面で受光する。このときの受光位置を原点とする。以上により、測定装置ＭＤの校正を行える。
【００２２】
次に、測定装置ＭＤを用いた測定点の傾き測定について説明する。光源ＬＤの検査光束ＤＬから分岐し、第１ビームスプリッタＢＳ１で反射した第１光束Ｌ１は、移動鏡ＭＶＲに入射し、ここで反射して再度第１ビームスプリッタＢＳ１を通過して、第１光検出器ＰＤ１の受光面に入射する。移動鏡ＭＶＲが傾いていた場合、第１光束Ｌ１は、反射前後で異なる光路に沿って進行することとなり、これにより第１光検出器ＰＤ１の受光面の入射位置が原点と異なることとなる。つまり、第１光束Ｌ１の入射位置と原点とのずれ量から、移動鏡ＭＶＲの傾きを求めることができるのである。本実施の形態によれば、基準鏡ＳＲを用いて測定装置ＭＤの校正が既に行われているので、移動鏡ＭＶＲの傾きを精度良く求めることができる。又、温度変化等によりフレームＦＲが変形し検査光束ＤＬの投射方向が水平方向からずれたような場合にも、第２光束Ｌ２を第２光検出器ＰＤ２でモニタすることで直ちに検出し、誤測定を行う前に再校正を行うことができる。
【００２３】
（第２の実施の形態）
図２は、第２の実施の形態の測定装置ＭＤを示す図である。図２において、不図示の移動ステージに載置された測定対象物ＯＢＪの測定点に、支持部ＳＰが配置されている。支持部ＳＰは、サーボモータＳＭを保持してなる。水平に延在するサーボモータＳＭの回転軸は、ロータリエンコーダＲＥに連結されている。ロータリエンコーダＲＥの分解能は、後述する光検出器ＰＤの傾き検出分解能と同等以上であると好ましい。
【００２４】
サーボモータＳＭの回転軸に回転体であるフレームＦＲが取り付けられ、一体的に回転するようになっていて、角度検出器であるロータリエンコーダＲＥが、サーボモータＳＭの回転軸すなわちフレームＦＲの回転角度を読み取ることができるようになっている。フレームＦＲは、コリメートな検査光束ＤＬを出射する光源ＬＤと、ビームスプリッタＢＳと、フレームＦＲから垂下させた糸ＳＧ（２本あると更に安定しやすい）の下端に取り付けた基準鏡ＳＲと、検査光束ＤＬを検出する光検出器ＰＤを固定している。光源ＬＤと、基準鏡ＳＲと、光検出器ＰＤとで投受光系を構成する。
【００２５】
ここで、サーボモータＳＭを静止させた状態で、不図示の水平面に支持部ＳＰを置いたものとする。このとき、光源ＬＤから出射した検査光束ＤＬは、ビームスプリッタＢＳを透過し、基準鏡ＳＲで反射されて、再度ビームスプリッタＢＳに向かい、ここで反射して光検出器ＰＤの受光面ＰＤａに入射する。ここで、受光面ＰＤａ上の入射位置を原点とする。かかる原点を不図示のメモリに記憶する。
【００２６】
次に、測定装置ＭＤを用いた測定点の傾き測定について説明する。支持部ＳＰを、傾いた測定対象物ＯＢＪに載置すると、それに応じてフレームＦＲが傾くが、基準鏡ＳＲは重力により鉛直状態を維持する。従って、光源ＬＤから出射した検査光束ＤＬは、基準鏡ＳＲで反射して、光検出器ＰＤの受光面ＰＤａの原点からずれた位置に入射することとなる。そこで、検査光束ＤＬが原点に入射するようにフレームＦＲをロータリエンコーダＲＥ毎回転させ、その回転角度を読み取れば、この回転角度が支持部ＳＰの置かれた測定対象物ＯＢＪの傾きに相当することになる。これにより、測定対象物ＯＢＪの傾きを精度良く求めることができる。又、光検出器ＰＤの受光面ＰＤａの面積が制限される場合でも、広範囲にわたって傾き角を検出できる。
【００２７】
（第３の実施の形態）
図３は、第３の実施の形態にかかる測定装置ＭＤの概略図である。不図示の移動ステージに載置された測定対象物ＯＢＪの測定点に、移動鏡（測定鏡）ＭＶＲが配置されている。又、不図示の定盤に固定されたフレームＦＲ（一部のみ図示）に、測定装置ＭＤが設けられている。フレームＦＲに対してステージは移動可能に設けられている。
【００２８】
測定装置ＭＤは、コリメートな検査光束ＤＬを出射する光源ＬＤと、検査光束ＤＬを第１光束Ｌ１と第２光束Ｌ２に分岐する分岐手段である第１ビームスプリッタＢＳ１と、第２ビームスプリッタＢＳ２と、第１光束Ｌ１を検出する第１光検出器ＰＤ１と、第２光束Ｌ２を検出する第２光検出器ＰＤ２とを、それぞれフレームＦＲに固定している。又、測定装置ＭＤは、フレームＦＲに固定した容器ＶＬを設けており、容器ＶＬ内にはシリコン油などの高粘度液体ＬＱが貯留されていて、その中に逆円錐形状の浮き子ＦＴが浮かべられている。浮き子ＦＴの底と容器ＶＬの底面とは、糸ＳＧにより連結されて、浮き子ＦＴの傾きは許容するが移動は制限している。浮き子ＦＴの上面は、高粘度液体ＬＱより上方に露出しており、ここに基準鏡ＳＲが取り付けられている。
【００２９】
まず、測定装置ＭＤの校正方法について述べる。光源ＬＤから出射した検査光束ＤＬは、第１ビームスプリッタＢＳ１に入射し、その一部が透過して第１光束Ｌ１となり、残りは反射して第２光束Ｌ２となる。第１ビームスプリッタＢＳ１で反射した第２光束Ｌ２は、基準鏡ＳＲで反射し、第１ビームスプリッタＢＳ１を透過して、第２光検出器ＰＤ２の受光面に入射する。
【００３０】
ここで、フレームＦＲの傾きにかかわらず、基準鏡ＳＲは水平に保たれるので、第２光束Ｌ２が垂直に投射された場合、基準鏡ＳＲで反射した後に同じ光路に沿って戻ることとなり、その後、第２光検出器ＰＤ２の受光面の基準位置に入射することとなる。入射位置が基準位置とずれていた場合、フレームＦＲを揺動調整して、第２光束Ｌ２が第２光検出器ＰＤ２の受光面の基準位置に入射するようにする。更に、フレームの揺動調整後に、第１ビームスプリッタＢＳ１を透過し、第２ビームスプリッタＢＳ２で反射した第１光束Ｌ１を、水平な面に載置した移動鏡ＭＶＲで反射させ、その反射光を第１光検出器ＰＤ１の受光面で受光する。このときの受光位置を原点とする。以上により、測定装置ＭＤの校正を行える。
【００３１】
次に、測定装置ＭＤを用いた測定点の傾き測定について説明する。光源ＬＤの検査光束ＤＬから分岐し、第１ビームスプリッタＢＳ１を透過し、第２ビームスプリッタＢＳ２で反射した第１光束Ｌ１は、移動鏡ＭＶＲに入射し、ここで反射して再度第２ビームスプリッタＢＳ２を通過して、第１光検出器ＰＤ１の受光面に入射する。移動鏡ＭＶＲが傾いていた場合、第１光束Ｌ１は、反射前後で異なる光路に沿って進行することとなり、これにより第１光検出器ＰＤ１の受光面の入射位置が原点と異なることとなる。つまり、第１光束Ｌ１の入射位置と原点とのずれ量から、移動鏡ＭＶＲの傾きを求めることができるのである。本実施の形態によれば、基準鏡ＳＲを用いて測定装置ＭＤの校正が既に行われているので、移動鏡ＭＶＲの傾きを精度良く求めることができる。又、温度変化等によりフレームＦＲが変形し検査光束ＤＬの投射方向が水平方向からずれたような場合にも、第２光束Ｌ２を第２光検出器ＰＤ２でモニタすることで直ちに検出し、誤測定を行う前に再校正を行うことができる。
【００３２】
（第４の実施の形態）
図４は、第４の実施の形態の測定装置ＭＤの概略図である。図４において、不図示の移動ステージに載置された測定対象物ＯＢＪの測定点に、支持部ＳＰが配置されている。支持部ＳＰは、サーボモータＳＭを保持してなる。水平に延在するサーボモータＳＭの回転軸は、ロータリエンコーダＲＥに連結されている。ロータリエンコーダＲＥの分解能は、後述する光検出器ＰＤの傾き検出分解能と同等以上であると好ましい。
【００３３】
サーボモータＳＭの回転軸に回転体であるフレームＦＲが取り付けられ、一体的に回転するようになっていて、角度検出器であるロータリエンコーダＲＥが、サーボモータＳＭの回転軸すなわちフレームＦＲの回転角度を読み取ることができるようになっている。フレームＦＲは、コリメートな検査光束ＤＬを出射する光源ＬＤと、ビームスプリッタＢＳと、容器ＶＬと、検査光束ＤＬを検出する光検出器ＰＤを固定している。容器ＶＬ内にはシリコン油などの高粘度液体ＬＱが貯留されていて、その中に逆円錐形状の浮き子ＦＴが浮かべられている。浮き子ＦＴの底と容器ＶＬの底面とは、糸ＳＧにより連結されて、浮き子ＦＴの傾きは許容するが移動は制限している。浮き子ＦＴの上面は、高粘度液体ＬＱより上方に露出しており、ここに基準鏡ＳＲが取り付けられている。光源ＬＤと、基準鏡ＳＲと、光検出器ＰＤとで投受光系を構成する。
【００３４】
ここで、サーボモータＳＭを静止させた状態で、不図示の水平面に支持部ＳＰを置いたものとする。このとき、光源ＬＤから出射した検査光束ＤＬは、ビームスプリッタＢＳで反射し、浮き子ＦＴ上の基準鏡ＳＲで反射されて、再度ビームスプリッタＢＳに向かい、これを透過して光検出器ＰＤの受光面ＰＤａに入射する。ここで、受光面ＰＤａ上の入射位置を原点とする。かかる原点を不図示のメモリに記憶する。
【００３５】
次に、測定装置ＭＤを用いた測定点の傾き測定について説明する。支持部ＳＰを、傾いた測定対象物ＯＢＪに載置すると、フレームＦＲは傾くが、浮き子ＦＴに保持された基準鏡ＳＲは水平状態を維持する。従って、光源ＬＤから出射した検査光束ＤＬは、基準鏡ＳＲで反射して、光検出器ＰＤの受光面ＰＤａの原点からずれた位置に入射することとなる。そこで、検査光束ＤＬが原点に入射するようにフレームＦＲをロータリエンコーダＲＥ毎回転させ、その回転角度を読み取れば、この回転角度が支持部ＳＰの置かれた測定対象物ＯＢＪの傾きに相当することになる。これにより、測定対象物ＯＢＪの傾きを精度良く求めることができる。又、光検出器ＰＤの受光面ＰＤａの面積が制限される場合でも、広範囲にわたって傾き角を検出できる。
【００３６】
以上の測定装置ＭＤを、複数の測定点毎に設置して、同時に傾きを測定するようにしても良い。このような複数の測定装置ＭＤの集合体を測定システムという。かかる測定システムは、例えば多点法による形状測定時に、測定対象物の傾きを複数点で検出して誤差を排除する為に用いると有効である。
【００３７】
本発明は、以上の実施の形態に限られない。容器ＶＬに貯留する液体は、種々のものを用いることができるが、アルコールやエタノールを使用すると、浮き子の感度向上を図れるが、光学計で使用されるインデックスマッチング液なども使用可能である。又、上述した実施の形態は１次元方向の傾きを検出するものであるが、２次元方向の傾きを検出する場合、光検出器の受光面を２次元方向に感度を持つものとする共に、図２，４において、軸を直交させた２つのロータリエンコーダを設け、一方の軸に他方を載置するようにすると良い。
【符号の説明】
【００３８】
ＢＳ            ビームスプリッタ
ＢＳ１            第１ビームスプリッタ
ＢＳ２            第２ビームスプリッタ
ＣＰ            接触子
ＤＬ            検査光束
ＦＲ            フレーム
ＦＴ            浮き子
Ｌ１            第１光束
Ｌ２            第２光束
ＬＤ            光源
ＬＱ            高粘度液体
ＭＤ            測定装置
ＭＳ            測定システム
ＭＶＲ            移動鏡
ＯＢＪ            測定対象物
ＰＤ            光検出器
ＰＤａ            受光面
ＰＤ１            第１光検出器
ＰＤ２            第２光検出器
ＲＥ            ロータリエンコーダ
ＳＧ            糸
ＳＭ            サーボモータ
ＳＰ            保持部
ＳＲ            基準鏡
ＶＬ            容器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2016153727.tif 000006