專利名稱：角度測(cè)定裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用光學(xué)系測(cè)定被測(cè)定物的角度的測(cè)定裝置及測(cè)定方法。
背景技術(shù)：
作為利用光學(xué)系的現(xiàn)有的角度的測(cè)定方法，例如有使用射束光的傾斜 測(cè)定角度的光杠桿方式。此為利用向安裝于被測(cè)定物上的鏡入射激光光束
時(shí)，如果鏡傾斜e，則反射光的偏角為29。
圖14是使用現(xiàn)有的光杠桿方式的角度測(cè)定裝置的示意結(jié)構(gòu)圖。圖14 中，從光源501射出的激光由分光器502反射后，透過1/4波長(zhǎng)板503， 由準(zhǔn)直透鏡504變?yōu)槠叫泄?，向被測(cè)定物505照射。由被測(cè)定物505反射 的反射光由準(zhǔn)直透鏡504聚光，通過1/4波長(zhǎng)板503，并透過分光器502 在感光元件506上成像。
利用以上的結(jié)構(gòu)，根據(jù)感光元件506上的成像位置，測(cè)定被測(cè)定物505 的角度。例如，只要預(yù)先知道準(zhǔn)直透鏡504的光軸S與被測(cè)定物505所成 的角度為0時(shí)，即被測(cè)定物505的平坦面505a相對(duì)于光軸S大致垂直地 配置時(shí)的成像位置，從其成像位置與測(cè)定位置的相對(duì)關(guān)系，測(cè)定被測(cè)定物 505的角度。
作為此種光杠桿方式的角度測(cè)定方法，例如有特開2001-133232號(hào)公 報(bào)及特開2003-083731號(hào)公報(bào)中公開的方法。
但是，在此種現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)中，如果被測(cè)定物的角度變大，則由被測(cè)定 反射的激光無法入射感光元件，所以存在無法測(cè)定角度的問題。例如，通 過增大感光元件的感光面，或可移動(dòng)地形成感光面，從而擴(kuò)大其可動(dòng)范圍， 則即使角度變大，也可進(jìn)行測(cè)定。但是，在光學(xué)元件附近有多個(gè)檢査、測(cè) 定機(jī)構(gòu)的光學(xué)系的裝置中，迫切期望以更小的機(jī)構(gòu)，且可動(dòng)范圍更小的機(jī) 構(gòu)來實(shí)現(xiàn)他們。

發(fā)明內(nèi)容
從而，本發(fā)明為解決上述問題，目的在于提供一種在利用光學(xué)系的被 測(cè)定物的角度測(cè)定中，帶有廣角度、高分辨率地依靠小的機(jī)構(gòu)或可動(dòng)范圍 小的機(jī)構(gòu)測(cè)定被測(cè)定物角度的角度測(cè)定裝置及方法。
根據(jù)本發(fā)明的第一方式，提供一種角度測(cè)定裝置，其具備光源；感 光元件；準(zhǔn)直透鏡，其將從所述光源射出的光形成為與該光光軸平行的平 行光；透過型衍射光柵，其配置于所述光軸上，使所述平行光透過，同時(shí) 衍射為不同次數(shù)的光；光學(xué)系，其使由與所述透過型衍射光柵相對(duì)地配置 的被測(cè)定物的平坦面反射的衍射光透過所述透過型衍射光柵后，在所述感 光元件上成像；測(cè)定裝置，其基于所述感光元件上的成像位置和成像的光 的次數(shù)，測(cè)定所述被測(cè)定物相對(duì)于所述光軸的角度。
根據(jù)本發(fā)明的第二方式，提供第一方式記載的角度測(cè)定裝置，其中， 還具備旋轉(zhuǎn)裝置，其旋轉(zhuǎn)所述被測(cè)定物，以使所述平坦面相對(duì)所述光軸 的角度變化；控制裝置，其具有次數(shù)確定信息，并利用所述被測(cè)定物的旋 轉(zhuǎn)位置信息及所述次數(shù)確定信息確定成像的光的次數(shù)，所述次數(shù)確定信息 建立由所述旋轉(zhuǎn)裝置形成的所述被測(cè)定物的旋轉(zhuǎn)位置與在所述感光元件 上成像的衍射光的各個(gè)次數(shù)之間的關(guān)系。
根據(jù)本發(fā)明的第三方式，提供第二方式記載的角度測(cè)定裝置，其中， 所述旋轉(zhuǎn)裝置是使所述被測(cè)定物沿以所述透過型衍射光柵為中心的圓弧 旋轉(zhuǎn)的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第四方式，提供第二方式記載的角度測(cè)定裝置，其中， 所述旋轉(zhuǎn)裝置是使所述被測(cè)定物圍繞配置于所述被測(cè)定物的內(nèi)部的旋轉(zhuǎn) 中心旋轉(zhuǎn)的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第五方式，提供第一方式記載的角度測(cè)定裝置，其中， 還具備帶有光透部的遮光部件，其配置于所述被測(cè)定物的平坦面與所述 透過型衍射光柵之間，具有使所述各個(gè)次數(shù)的衍射光中的一部分通過的光 通過部，并遮蔽其他的所述衍射光；移動(dòng)裝置，其使在與所述光軸交叉方 向上的所述遮光部件和所述透過型衍射光柵相對(duì)移動(dòng)；控制裝置，其具有 次數(shù)確定信息，并利用所述遮光部件的相對(duì)移動(dòng)位置信息及所述次數(shù)確定
信息確定所述衍射光的所述確定的次數(shù)，所述次數(shù)確定信息建立由所述移 動(dòng)裝置形成的所述遮光部件的相對(duì)位置與在所述感光元件上成像的衍射 光的各個(gè)次數(shù)之間的關(guān)系。
根據(jù)本發(fā)明的第六方式，提供第五方式記載的角度測(cè)定裝置，其中， 所述移動(dòng)裝置是使所述遮光部件沿以所述透過型衍射光柵為中心的圓弧 移動(dòng)的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第七方式，提供第五方式記載的角度測(cè)定裝置，其中， 所述遮光部件中的所述光通過部為狹縫狀開口部，并形成與透過上述透過 型衍射光柵的所述平行光的寬度相同的寬度的狹縫。
根據(jù)本發(fā)明的第八方式，提供一種角度測(cè)定裝置，其具備光源；感 光元件；準(zhǔn)直透鏡，其將從所述光源射出的光形成為與該光光軸平行的平 行光；反射型衍射光柵，其以與所述準(zhǔn)直透鏡相對(duì)地配置在所述光軸上及 被測(cè)定物的平坦面上，使照射的平行光衍射為不同次數(shù)的光，并反射；光 學(xué)系，其使所述反射的衍射光在所述感光元件上成像；測(cè)定機(jī)構(gòu)，其基于 所述感光元件上的成像位置和成像的光的次數(shù)，測(cè)定所述被測(cè)定物相對(duì)于 所述光軸的角度。
根據(jù)本發(fā)明的第九方式，提供第一方式或第五方式記載的角度測(cè)定裝 置，其中，還具備角度計(jì)算部，其如果將所述準(zhǔn)直透鏡的焦點(diǎn)距離設(shè)為
f，從所述透鏡射出的所述平行光的波長(zhǎng)設(shè)為入，所述衍射光柵的槽部的間
隔間距設(shè)為d，所述衍射光的確定的次數(shù)設(shè)為m，所述感光元件上的所述 光軸與所述成像位置的距離設(shè)為1，則使用數(shù)學(xué)式1計(jì)算所述被測(cè)定物相 對(duì)所述透鏡的光軸的角度4>
———
<formula>formula see original document page 8</formula>根據(jù)本發(fā)明的第十方式，提供一種角度測(cè)定方法，其中，使平行光透 過衍射光柵，并由所述衍射光柵衍射為不同次數(shù)的光，由被測(cè)定物的平坦 面反射所述衍射的光，使所述反射的衍射光透過所述衍射光柵后成像，基 于成像位置與成像的光的次數(shù)，測(cè)定所述被測(cè)定物相對(duì)于所述平行光的光
軸的角度。
根據(jù)本發(fā)明的第十一方式，提供第十方式記載的角度測(cè)定方法，其中， 在垂直地配置所述光軸與所述被測(cè)定物的平坦面的狀態(tài)下使0次的所述衍 射光成像后，使所述平坦面與所述衍射光柵相對(duì)移動(dòng)，依次使次數(shù)增加一 次的所述衍射光成像，使所述平坦面相對(duì)所述光軸的角度變化，并取得建 立所述被測(cè)定物的相對(duì)移動(dòng)位置與所述成像的衍射光的各個(gè)次數(shù)的關(guān)系 的次數(shù)確定信息，利用所述次數(shù)確定信息及所述被測(cè)定物的相對(duì)移動(dòng)位置 信息，確定所述成像的衍射光的次數(shù)，并基于所述成像位置和所述確定的 次數(shù)，測(cè)定所述被測(cè)定物的角度。
根據(jù)本發(fā)明的第十二方式，提供第十一方式記載的角度測(cè)定方法，其 中，所述被測(cè)定物相對(duì)于所述光軸的相對(duì)移動(dòng)是使所述被測(cè)定物沿以所述 衍射光柵為中心的圓弧移動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的第十三方式，提供第十一方式記載的角度測(cè)定方法，其 中，所述被測(cè)定物相對(duì)于所述光軸的相對(duì)移動(dòng)是使所述被測(cè)定物圍繞配置 在所述被測(cè)定物的內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的第十四方式，提供第十方式記載的角度測(cè)定方法，其中， 使帶有光透部的遮光部件相對(duì)于所述衍射光柵在與所述光軸交叉的方向 上移動(dòng)，依次使所述各個(gè)次數(shù)的衍射光成像，從而取得建立所述遮光部件 的相對(duì)移動(dòng)位置與所述成像的衍射光的各個(gè)次數(shù)的關(guān)系的次數(shù)確定信息， 所述帶有光透部的遮光部件配置在所述被測(cè)定物的平坦面與所述衍射光 柵之間，具有使所述各個(gè)次數(shù)的衍射光中的一部分通過的光通過部，并遮 蔽其他的所述衍射光，利用所述取得的次數(shù)確定信息及所述遮光部件的相 對(duì)移動(dòng)位置信息，確定所述衍射光的所述確定的次數(shù)，并基于所述成像位 置和所述確定的衍射光的次數(shù)，測(cè)定所述被測(cè)定物的角度。
根據(jù)本發(fā)明的第十五方式，提供第十四方式記載的角度測(cè)定方法，其 中，所述遮光部件相對(duì)于所述衍射光柵的相對(duì)移動(dòng)是使所述遮光部件以所 述衍射光柵為中心沿圓弧移動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的第十六方式，提供第十方式記載的角度測(cè)定方法，其中， 使對(duì)于配置在被測(cè)定物的平坦面上的衍射光柵照射的平行光反射，并由所 述衍射光柵衍射為不同次數(shù)的光，使所述反射的衍射光聚光并成像，基于
所述光的成像位置與成像的光的次數(shù)，測(cè)定所述被測(cè)定物相對(duì)于所述平行 光的光軸的角度。
根據(jù)本發(fā)明的第十七方式，提供第十方式或第十六方式記載的角度測(cè) 定方法，其中，使用準(zhǔn)直透鏡進(jìn)行所述平行光的形成，及所述特定的次數(shù) 的衍射光的聚光和成像，如果將所述準(zhǔn)直透鏡的焦點(diǎn)距離設(shè)為f，從所述 透鏡射出的所述平行光的波長(zhǎng)設(shè)為入，所述衍射光柵的槽部的間隔間距設(shè)
為d，所述衍射光的確定的次數(shù)設(shè)為m，所述光軸與所述成像位置的距離 設(shè)為1，則使用數(shù)學(xué)式2計(jì)算所述被測(cè)定物相對(duì)所述光軸的角度ci)
<formula>formula see original document page 10</formula>發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明的角度測(cè)定裝置及方法，使用衍射光柵使向被測(cè)定物照射 的平行光分路為不同次數(shù)的衍射光，并使該分路后的衍射光向被測(cè)定物照 射。同時(shí)，使其反射光聚光并成像。因此，即使被測(cè)定物具有大范圍的角 度，仍能夠以小的機(jī)構(gòu)或可動(dòng)范圍小的機(jī)構(gòu)測(cè)定被測(cè)定物的角度。具體地， 以現(xiàn)有的光杠桿方式可測(cè)定的范圍為士數(shù)〃 數(shù)° ，與此相對(duì)，以本發(fā)明 的角度測(cè)定裝置及方法，能夠在士數(shù)十。的范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)定。


由與關(guān)于附加的圖面的優(yōu)選的實(shí)施方式相關(guān)聯(lián)的接下來的記述明確
本發(fā)明的目的和特征。圖中，
圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施方式所述的角度測(cè)定裝置的示意結(jié)構(gòu)圖。
圖2是圖1的角度測(cè)定裝置具備的衍射光柵的示意立體圖。
圖3A是上述第一實(shí)施方式的角度測(cè)定裝置的XZ平面的示意側(cè)視圖。
圖3B是上述第一實(shí)施方式的角度測(cè)定裝置的YZ平面的示意側(cè)視圖。
圖4表示上述第一實(shí)施方式的透過型衍射光柵中平行光發(fā)生衍射的樣
式的示意說明圖。
圖5是表示上述第一實(shí)施方式的角度測(cè)定裝置中衍射光與反射光的關(guān)
系的示意說明圖。
圖6A是上述第一實(shí)施方式的變形例所述的角度測(cè)定裝置的XZ平面 的示意側(cè)視圖。
圖6B是上述第一實(shí)施方式的變形例所述的角度測(cè)定裝置的YZ平面 的示意側(cè)視圖。
圖7是在上述第一實(shí)施方式中，表示反射光由透過型衍射光柵被再次 衍射的狀況的示意說明圖。
圖8是上述第一實(shí)施方式的變形例所述的透過型衍射光柵的示意立體圖。
圖9是上述第一實(shí)施方式的變形例所述的角度測(cè)定裝置的示意結(jié)構(gòu)圖。
圖10是本發(fā)明的第二實(shí)施方式所述的角度測(cè)定裝置的示意結(jié)構(gòu)圖。 圖11是本發(fā)明的第三實(shí)施方式所述的角度測(cè)定裝置的示意結(jié)構(gòu)圖。 圖12A是上述第四實(shí)施方式的角度測(cè)定裝置的XZ平面的示意側(cè)視圖。
圖12B是上述第四實(shí)施方式的角度測(cè)定裝置的YZ平面的示意側(cè)視圖。
圖13是表示所述第四實(shí)施方式的角度測(cè)定裝置中旋轉(zhuǎn)式狹縫旋轉(zhuǎn)后 的狀態(tài)的示意說明圖。
圖14是現(xiàn)有的角度測(cè)定裝置的示意結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
在本發(fā)明的記述中，附圖中對(duì)相同部件標(biāo)注相同的參照標(biāo)記。 以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明所述的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)地說明。 (第一實(shí)施方式)
圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施方式所述的角度測(cè)定裝置的示意結(jié)構(gòu)圖。
如圖1所示，角度測(cè)定裝置10具備射出激光的光源h反射激光的 分光器2，以使該激光的射出方向變?yōu)檠毓廨SS的方向；在光軸S上與分
光器2鄰接配置，透過激光的1/4波長(zhǎng)板3;來自被測(cè)定物5的反射光被 準(zhǔn)直透鏡4聚光而成像的感光元件6。此外，如圖1所示，在光軸S上的
ii
透過型衍射光柵7的圖示上方，配置被測(cè)定物5，且該被側(cè)定物5具有與 透過型衍射光柵7相對(duì)配置的平坦面5a。而且，光軸S例如位于分光器2、 1/4波長(zhǎng)板3、準(zhǔn)直透鏡4、透過型衍射光柵7及感光元件6的中心，且以 光軸S與光源1的激光的射出光軸T大致垂直的方式，確定各個(gè)構(gòu)成部的 配置。本第一實(shí)施方式的角度測(cè)定裝置10是通過測(cè)定被測(cè)定物5的平坦 面5a的角度，從而測(cè)定被測(cè)定物5相對(duì)于光軸S的配置角度的裝置。
此處，圖2表示透過型衍射光柵7的示意立體圖。如圖2所示，透 過型衍射光柵7形成為大致板狀，并且在該圖示的上表面?zhèn)刃纬啥鄠€(gè)直線 狀的槽部7a，該圖示的下表面?zhèn)刃纬蔀榇笾缕教沟拿妗４送?，透過型衍 射光柵7由光透性的光學(xué)材料形成，并具有當(dāng)透過的光在通過各個(gè)槽部 7a的表面時(shí)，使其衍射為不同次數(shù)的光的功能。而且，如圖l所示，大 致板狀的透過型衍射光柵7配置為與光軸S大致垂直，即由準(zhǔn)直透鏡4 形成的平行光大致垂直地入射。
在具有此種結(jié)構(gòu)的圖1的角度測(cè)定裝置中，由光源1射出的激光Ll 被分光器2朝向圖示上方側(cè)地沿光軸S反射，透過1/4波長(zhǎng)板3。透過1/4 波長(zhǎng)板3后的光由準(zhǔn)直透鏡4形成為平行光L2，并射入與平行光L2垂直 地設(shè)置的透過型衍射光柵7。利用透過型衍射光柵7，平行光被分路為不 同次數(shù)的衍射光D，向被測(cè)定物5的平坦面5a照射。由被測(cè)定物5的平 坦面5a反射的衍射光D的大部分散亂而不射入透過型衍射光柵7，但由 被測(cè)定物5的平坦面5a反射的各個(gè)次數(shù)的衍射光D中至少一個(gè)次數(shù)的光 D再次射入透過型衍射光柵7。該光D被透過型衍射光柵7再次衍射，并 由準(zhǔn)直透鏡4聚光，透過l/4波長(zhǎng)板3和分光器2，在感光元件6上成像。 而且，如此地，通過滿足規(guī)定的位置關(guān)系地配置各個(gè)構(gòu)成部，以使由光源 1射出的激光以經(jīng)由分光器2、 1/4波長(zhǎng)板3、準(zhǔn)直透鏡4、透過型衍射光 柵7、被測(cè)定物5、透過型衍射光柵7、準(zhǔn)直透鏡4、 1/4波長(zhǎng)板3及分光 器2，最終作為衍射光D在感光元件6上成像，由此構(gòu)成光學(xué)系W。
此處，圖3A及圖3B是進(jìn)一步詳細(xì)地表示此種結(jié)構(gòu)的本第一實(shí)施方 式的角度測(cè)定裝置10的結(jié)構(gòu)的示意結(jié)構(gòu)圖。圖3A是表示角度測(cè)定裝置 10中的XZ平面的示意結(jié)構(gòu)圖，圖3B是表示YZ平面的示意結(jié)構(gòu)圖。而 且，X軸、Y軸及Z軸相互正交地配置，光軸S沿Z軸配置。如圖3A及圖3B所示，角度測(cè)定裝置10中，具備保持被測(cè)定物5的 保持裝置15。該保持裝置15具備保持被測(cè)定物5的軸16，和通過使該軸 16旋轉(zhuǎn)，使被測(cè)定物5相對(duì)于光軸S (即Z軸)的傾斜角度變化的電動(dòng)機(jī) 17。而且，如圖3B所示，與透過型衍射光柵7的中心大致一致地沿Y軸 配置軸16的旋轉(zhuǎn)中心。此外，該保持裝置15構(gòu)成旋轉(zhuǎn)裝置或移動(dòng)裝置的 一例。
此外，如圖3B所示，角度測(cè)定裝置10中，具有角度計(jì)算部12， 其利用感光元件6取得在感光元件6上成像的衍射光的成像位置信息，并 利用后述的方法計(jì)算被測(cè)定物5的角度，即作為測(cè)定角度的測(cè)定裝置的一 例；存儲(chǔ)部13，其為進(jìn)行后述的角度計(jì)算處理，存儲(chǔ)和保持確定衍射光的 次數(shù)的次數(shù)確定信息。同時(shí)，具備對(duì)基于光源1的激光照射動(dòng)作及保持裝 置15的電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)動(dòng)作進(jìn)行控制的控制裝置9。
使用圖3A及圖3B說明此種結(jié)構(gòu)的角度測(cè)定裝置10的具體尺寸例。 分光器2的尺寸為在圖3A的X軸方向20mm，在Z軸方向上30mm。光 源1與分光器2之間的距離，及感光元件6與分光器2之間的距離都為 10mm。感光元件6與準(zhǔn)直透鏡4之間的距離為300mm。準(zhǔn)直透鏡4的有 效徑為10mm，準(zhǔn)直透鏡4的焦點(diǎn)距離f為—300。準(zhǔn)直透鏡4與透過型衍 射光柵7之間的距離為10mm。衍射光柵7的X軸方向的寬度為20mm， 透過型衍射光柵7的間距，即透過型衍射光柵7中的各個(gè)槽部7a的間隔 間距為37u m。透過型衍射光柵7與被測(cè)定物5之間的距離為100mm。
接下來，在本第一實(shí)施方式的角度測(cè)定裝置10中，對(duì)使用感光元件6 的成像位置的信息從而計(jì)算被測(cè)定物5的角度的方法，具體地進(jìn)行說明。 而且，此種角度的計(jì)算處理通過控制裝置9具備的角度計(jì)算部12進(jìn)行。 進(jìn)行該說明時(shí)，圖4表示在透過型衍射光柵7中平行光發(fā)生衍射的樣式的 示意說明圖。
如圖4所示，從光源1射出的激光作為平行光L2射入透過型衍射光 柵7時(shí)，平行光L2分路為不同次數(shù)的多個(gè)衍射光D。此時(shí)的m次的衍射 光Dm的角度可由數(shù)學(xué)式(1)表示。
sin6 =m(;i/d)(m=0, ±1, 土2, -)
此處，9:n是m次的衍射光的角度，X是激光(平行光)的波長(zhǎng)，d
是透過型衍射光柵7的間距，m為整數(shù)。而且，圖4中，將0次的衍射光 表示為D。、 1次的衍射光為Dp 2次的衍射光為D2、 _2次的衍射光為D -2、 m次的衍射光為Dm。
圖5是表示本第一實(shí)施方式的角度測(cè)定裝置10中的向被測(cè)定物5入 射的入射光(衍射光)與反射光的關(guān)系的示意說明圖。
如圖5所示，m次的衍射光Dm由被測(cè)定物5的平坦面5a反射后，如 果將入射光Dm的角度設(shè)為em，反射光DJ的角度設(shè)為ej，向被測(cè)定
物5的入射角設(shè)為a ，則根據(jù)反射定律，9 m' - 9 m=2 a這一關(guān)系成立。 此外，如果將被測(cè)定物5的角度設(shè)為4)，則因?yàn)橐孕?em+a表示，所以 通過將前述式代入a，能夠得到(}>= ( 9m+9m') /2的關(guān)系。此處，關(guān)于 m，可通過在角度測(cè)量開始時(shí)，在準(zhǔn)直透鏡4的光軸與被測(cè)定物5的平坦 面5a垂直的狀態(tài)下測(cè)定的次數(shù)m為0 (零)的狀態(tài)與零點(diǎn)對(duì)合，然后， 利用保持裝置15使被測(cè)定物旋轉(zhuǎn)，順次計(jì)數(shù)接下來的次數(shù)而求得。艮口， 利用保持裝置15使被測(cè)定物5旋轉(zhuǎn)，取得各個(gè)次數(shù)的衍射光Dm在感光元 件6上成像(例如，在感光元件6的基準(zhǔn)位置處成像)時(shí)的由保持裝置15 形成的被測(cè)定物5的旋轉(zhuǎn)位置的信息。由此，能夠建立各個(gè)衍射光的次數(shù) m與被測(cè)定物5的旋轉(zhuǎn)位置信息的關(guān)聯(lián)。此種建立了關(guān)聯(lián)的信息構(gòu)成次數(shù) 確定信息，并預(yù)先在控制裝置9中取得，且可讀取地保持在存儲(chǔ)部13中。 例如，在測(cè)定被測(cè)定物5的角度時(shí)，保持被測(cè)定物5的保持裝置15的旋 轉(zhuǎn)位置信息被輸入到控制裝置9中，利用由角度計(jì)算部12從存儲(chǔ)部13中 讀取與該旋轉(zhuǎn)位置信息相關(guān)的次數(shù)確定信息，能夠確定在感光元件6上成 像的衍射光的次數(shù)。
如圖3B的角度測(cè)定裝置10，被測(cè)定物5的旋轉(zhuǎn)中心，即保持裝置15 的旋轉(zhuǎn)中心位于衍射光柵7的情況下，認(rèn)為只要被測(cè)定物5的平坦面5a 具有20mm以上的寬度，就能夠可靠地測(cè)定反射光。
與此相反，如圖6A及圖6B所示的本第一實(shí)施方式的變形例所述的 角度測(cè)定裝置20，采用保持裝置25的旋轉(zhuǎn)中心位于被測(cè)定物5的內(nèi)部的 結(jié)構(gòu)的情況(即，被測(cè)定物5自轉(zhuǎn)的情況)下，需要取得較大的被測(cè)定物 5的平坦面5a。這是因?yàn)槿绻教姑?a小，則不能可靠地使各個(gè)次數(shù)的
衍射光Dm反射。而且，圖6A及圖6B與圖3A及圖3B對(duì)應(yīng)，相同的結(jié) 構(gòu)標(biāo)注相同的參照標(biāo)記，并省略其說明。
圖7是在本第一實(shí)施方式中，表示由被測(cè)定物5反射的反射光在透過 型衍射光柵7被再次衍射的狀況的示意說明圖。
圖7中，由被測(cè)定物5反射的反射光Dm'射入透過型衍射光柵7，如 果將再次折射后的n次衍射光En的角度設(shè)為vn，則9 m'與^的關(guān)系以 <formula>formula see original document page 15</formula>表示。此處，從感光元件6的大小和焦點(diǎn)距離 出發(fā)，為帶有足夠的角度分辨率地測(cè)量，射入感光元件6的激光為^ —0， 且需要<formula>formula see original document page 15</formula>。如果使用該關(guān)系和前述的式，則m^n，從而能夠求得 n。此外，關(guān)于Vn，如果將準(zhǔn)直透鏡4的焦點(diǎn)距離設(shè)為f，從感光元件6 上的成像位置的零點(diǎn)(光軸S的位置)的偏離設(shè)為1，則能夠通過tanv^l/f 求得。
通過總結(jié)以上式，被測(cè)定物5的角度4)能夠通過數(shù)學(xué)式(2)測(cè)定。
<formula>formula see original document page 15</formula>…(2)
在上述數(shù)學(xué)式(2)中，如果m=0，則與以往的光杠桿方式相同。此 時(shí)，如果將感光元件6的位置1設(shè)為lminS 1 ^l ax，則能夠以現(xiàn)有的光杠桿 方式計(jì)測(cè)的角度的范圍4)如數(shù)學(xué)式(3)所示。
<formula>formula see original document page 15</formula>(3)
與此相反，在本第一實(shí)施方式所述的角度測(cè)定裝置10中，為使用至 士m次的衍射光Dm，可計(jì)測(cè)的角度的范圍4)如數(shù)學(xué)式(4)所示。
<formula>formula see original document page 15</formula> …(4)
從而，根據(jù)本第一實(shí)施方式的角度測(cè)定裝置10，保持與現(xiàn)有的光杠桿 方式同等的分辨率，并且能夠通過使用透過型衍射光柵7，測(cè)定現(xiàn)有的光 杠桿方式中無法測(cè)定的廣范圍的角度。此外，在此種裝置結(jié)構(gòu)中，不需實(shí) 現(xiàn)裝置的大型化，能夠提供小型的裝置。
此處，使用具體的數(shù)值例計(jì)算被測(cè)定物5的角度。例如，考慮使用波
長(zhǎng)入-780nm的激光和間距d=50 y m的透過型衍射光柵7、焦點(diǎn)距離 fK).5mm的準(zhǔn)直透鏡4，測(cè)定由感光元件6感光的光的次數(shù)的結(jié)果為+3次 的衍射光，在偏離0次的衍射光成像的位置l=lmm的位置處成像。在此 情況下，通過數(shù)學(xué)式(2)求得被測(cè)定物5的角度4)為36.4706度。而且， 通過保持裝置15的旋轉(zhuǎn)位置信息被輸入控制裝置9，且角度計(jì)算部12從 存儲(chǔ)部13讀出與上述旋轉(zhuǎn)位置信息相關(guān)的次數(shù)確定信息，而進(jìn)行衍射光 的次數(shù)的確定。此外，角度計(jì)算部12基于由感光元件6輸入的成像位置 信息和確定的次數(shù)，使用數(shù)學(xué)式(2)計(jì)算被測(cè)定物5的角度。
從而，使用該數(shù)學(xué)式(2)，求得被測(cè)定物5的角度約36度。
而且，本第一實(shí)施方式的角度測(cè)定裝置10不僅限于如上述的結(jié)構(gòu)， 可考慮其他各種變形例。
例如，在上述的說明中，對(duì)被測(cè)定物5圍繞Y軸旋轉(zhuǎn)，測(cè)定其角度的 情況進(jìn)行了說明，但如被測(cè)定物5圍繞Y軸及X軸旋轉(zhuǎn)的情況也可測(cè)定 其角度。在此種情況下，取代如圖2所示的在一方向上形成直線狀的槽部 7a的透過型衍射光柵7，如圖8所示，在角度測(cè)定裝置中具備多個(gè)槽部27a 相互交叉的形成為格子狀的衍射光柵27，并使用感光元件6中的成像位置 在X軸方向及Y軸方向上的偏移量，可測(cè)定角度。
此外，如圖9所示的變形例所述的角度測(cè)定裝置30，能夠采用如在被 測(cè)定物5的平坦面5a上設(shè)置作為光反射部件的鏡39的結(jié)構(gòu)。利用此種結(jié) 構(gòu)，在被測(cè)定物5的平坦面5a不平坦的情況下，或其反射率低的情況下， 使用鏡39能夠有效地使衍射光反射，從而可計(jì)測(cè)被測(cè)定物5的角度。但 是，在此種結(jié)構(gòu)中，需要把握鏡39與被測(cè)定物5的相對(duì)位置關(guān)系。而且， 圖9中，對(duì)與圖1的角度測(cè)定裝置10具備的結(jié)構(gòu)部相同的結(jié)構(gòu)部標(biāo)注相 同的參照標(biāo)記，并省略其說明。 (第二實(shí)施方式)
圖10是本發(fā)明的第二實(shí)施方式所述的角度測(cè)定裝置40的示意結(jié)構(gòu) 圖。而且，圖10的本第二實(shí)施方式的角度測(cè)定裝置40中，對(duì)與圖1的上 述第一實(shí)施方式的角度測(cè)定裝置10具備的結(jié)構(gòu)部相同的結(jié)構(gòu)部標(biāo)注相同 的標(biāo)記，并省略其說明。 如圖10所示，在角度測(cè)定裝置40中，作為衍射光柵不是透過型，而
是使用反射型衍射光柵47，此外該反射型衍射光柵47配置在被測(cè)定物5 的平坦面5a上。而且，角度測(cè)定裝置40中，具備保持被測(cè)定物5并使其 旋轉(zhuǎn)的保持裝置，圖10中省略其圖示。
在此種結(jié)構(gòu)的角度測(cè)定裝置40中，如圖10所示，由光源l射出的激 光Ll被分光器2反射，并透過1/4波長(zhǎng)板3。透過1/4波長(zhǎng)板3的光Ll 由準(zhǔn)直透鏡4變?yōu)槠叫泄釲2，并射入以沿被測(cè)定物5的平坦面5a且配置 在光軸S上的方式設(shè)置在被測(cè)定物5上的反射型衍射光柵47。通過反射型 衍射光柵47，平行光L2被分路為不同次數(shù)的衍射光D，同時(shí)各衍射光D 發(fā)生反射。反射的衍射光D中的至少一個(gè)次數(shù)的衍射光D射入準(zhǔn)直透鏡4。 該光被準(zhǔn)直透鏡4聚光，并透過1/4波長(zhǎng)板3和分光器2，在感光元件6 上成像。
參照?qǐng)D10對(duì)此種結(jié)構(gòu)的角度測(cè)定裝置40的具體的尺寸進(jìn)行說明。分 光器2的尺寸為在圖10的X軸方向上20mm，在Z軸方向上30mm。光 源1與分光器2之間的距離，及感光元件6與分光器2之間的距離都為 10mm。感光元件6與準(zhǔn)直透鏡4之間的距離為300mm。準(zhǔn)直透鏡4的有 效徑為10mm，準(zhǔn)直透鏡4的焦點(diǎn)距離f為^=300。反射型衍射光柵47的 X軸方向的寬度為20mm，衍射光柵47的間距為37" m。準(zhǔn)直透鏡4與衍 射光柵47之間的距離為100mm。
在上述第一實(shí)施方式的角度測(cè)定裝置10中，因?yàn)橛赏高^型衍射光柵7 產(chǎn)生兩次衍射，所以產(chǎn)生雜散光，從而有射入感光元件6的可能性，但在 本第二實(shí)施方式的角度測(cè)定裝置40中，使用反射型衍射光柵47形成一次 衍射。因此，與上述第一實(shí)施方式的裝置相比，雜散光射入感光元件6的 可能性降低，且能夠減少衍射次數(shù)。因此，能夠降低從光源射出的激光的 強(qiáng)度，節(jié)省能源且降低裝置成本。此外，在角度測(cè)定裝置40中，次數(shù)雖 然不同，但總是能夠在被測(cè)定物5的相同位置測(cè)定反射的光。因此，即使 在被測(cè)定物5的表面不均勻的情況下，能夠精度良好地測(cè)定角度。但是此 種情況需要被測(cè)定物5的旋轉(zhuǎn)中心位于被測(cè)定物5的內(nèi)部。另一方面，在 本第二實(shí)施方式40中，因?yàn)樾枰诒粶y(cè)定物5上設(shè)置反射型衍射光柵47， 所以存在由于被測(cè)定物5的表面的材質(zhì)而無法設(shè)置反射型衍射光柵47的
情況。在此種情況下，優(yōu)選采用上述第一實(shí)施方式的裝置10的結(jié)構(gòu)。 (第三實(shí)施方式)
圖11是本發(fā)明的第三實(shí)施方式所述的角度測(cè)定裝置50的示意結(jié)構(gòu) 圖。而且，圖11的本第三實(shí)施方式的角度測(cè)定裝置50中，對(duì)與圖1的上 述第一實(shí)施方式的角度測(cè)定裝置10具備的結(jié)構(gòu)部相同的結(jié)構(gòu)部標(biāo)注相同 的標(biāo)記，并省略其說明。
如圖11所示，在角度測(cè)定裝置50中，具備作為形成有光通過部即狹 縫部(狹縫狀開口部)58a的遮光部件的一例的可動(dòng)式狹縫58。該可動(dòng)式 狹縫58通過在狹縫部58a處使一部分的衍射光通過，在其周圍遮斷其以 外的衍射光而不使他們通過，由此具有限制通過的衍射光的功能。此外， 可動(dòng)式狹縫58利用未圖示的移動(dòng)裝置可沿圖示X軸方向移動(dòng)，利用此種 移動(dòng)，使狹縫部58a與透過型衍射光柵7的相對(duì)位置發(fā)生變化，從而可選 擇性地使某個(gè)次數(shù)的衍射光通過。
根據(jù)此種結(jié)構(gòu)的角度測(cè)定裝置50，如圖7所示，從光源l射出的激光 Ll被分光器2反射，并透過1/4波長(zhǎng)板3。透過1/4波長(zhǎng)板3后的光Ll 由準(zhǔn)直透鏡4形成為平行光L2，并射入與平行光L2垂直地設(shè)置的透過型 衍射光柵7內(nèi)。利用透過型衍射光柵7，平行光L2分路為不同次數(shù)的衍 射光D。然后，衍射光D以各個(gè)次數(shù)的衍射光D不發(fā)生干涉地射入設(shè)置 于離開透過型衍射光柵7的位置的可動(dòng)式狹縫58。衍射光D中僅通過形 成在可動(dòng)式狹縫58上的狹縫部58a的光照射到被測(cè)定物5的平坦面5a上。 由被測(cè)定物5的平坦面5a反射的衍射光的大部分變得雜亂而不射入透過 型衍射光柵7，但由被測(cè)定物5的平坦面5a反射的衍射光D中至少一個(gè) 次數(shù)的光通過狹縫部58a后再次射入透過型衍射光柵7。該光由透過型衍 射光柵7再次衍射，并被準(zhǔn)直透鏡4聚光，透過l/4波長(zhǎng)板3和分光器2， 在感光元件6上成像。
在本第三實(shí)施方式的角度測(cè)定裝置50中，因?yàn)樵诘谝粚?shí)施方式的角 度測(cè)定裝置10上進(jìn)一步增加可動(dòng)機(jī)構(gòu)，所以裝置變得復(fù)雜。但是，如果 預(yù)先取得可動(dòng)式狹縫58的狹縫部58a與衍射光的次數(shù)的關(guān)系，即次數(shù)確 定信息，則通過使可動(dòng)式狹縫58順次在相對(duì)于光軸S的垂直方向上移動(dòng)， 由透過型衍射光柵7衍射的光中能夠確定射入感光元件6的光，從而不用 計(jì)數(shù)衍射光的次數(shù)地由確定的次數(shù)測(cè)定角度。如此，通過預(yù)先取得并保持
建立狹縫部58a的位置與衍射光的次數(shù)的關(guān)系的次數(shù)確定信息，能夠不用 使被測(cè)定物5移動(dòng)地確定次數(shù)。
此外，取代此種可動(dòng)式狹縫58與進(jìn)行可動(dòng)式狹縫58的移動(dòng)的移動(dòng)裝 置，也能夠使用液晶元件。液晶元件能夠電形成使光透過的部位和不使光 透過的部位，并能夠?qū)⒃摬课恍纬稍谄谕?。通過使用此種液晶元件， 可不需要移動(dòng)裝置，從而能夠?qū)崿F(xiàn)裝置結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單化及小型化。 (第四實(shí)施方式)
圖12A及圖12B是本發(fā)明的第四實(shí)施方式所述的角度測(cè)定裝置60的 示意結(jié)構(gòu)圖，與表示上述第一實(shí)施方式的角度測(cè)定裝置10的圖3A及圖 3B相當(dāng)。而且，圖12A及圖12B的本第四實(shí)施方式的角度測(cè)定裝置60 中，對(duì)與圖3A及圖3B的上述第一實(shí)施方式的角度測(cè)定裝置IO具備的構(gòu) 成部相同的構(gòu)成部，標(biāo)注相同的標(biāo)記，并省略其說明。
如圖12A及圖12B所示，角度測(cè)定裝置60具備配置于透過型衍射光 柵7與被測(cè)定物5之間的帶有狹縫部62a的遮光部件，其作為可旋轉(zhuǎn)移動(dòng) 的旋轉(zhuǎn)式狹縫62。利用旋轉(zhuǎn)裝置63，圍繞與透過型衍射光柵7的中心一 致地配置的旋轉(zhuǎn)中心，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)該旋轉(zhuǎn)式狹縫62。如此，通過旋轉(zhuǎn)移動(dòng)該 旋轉(zhuǎn)式狹縫62，可選擇性地使由透過型衍射光柵7衍射的各個(gè)衍射光中某 一次數(shù)的衍射光通過。
此處，在此種結(jié)構(gòu)的角度測(cè)定裝置60中，圖13表示旋轉(zhuǎn)移動(dòng)旋轉(zhuǎn)式 狹縫62，從而僅使某一次數(shù)的衍射光通過的狀況的示意說明圖。圖13中， 由光源1射出的激光Ll被分光器2反射，并透過1/4波長(zhǎng)板3。透過1/4 波長(zhǎng)板3的光Ll由準(zhǔn)直透鏡4變?yōu)槠叫泄釲2，并射入與平行光L2垂直 地設(shè)置的透過型衍射光柵7。利用透過型衍射光柵7，平行光L2分路為不 同次數(shù)的衍射光D。然后，衍射光D以各個(gè)次數(shù)的衍射光D不發(fā)生干涉 地射入設(shè)置于離開透過型衍射光柵7的位置處的旋轉(zhuǎn)式狹縫62。各個(gè)次數(shù) 的衍射光D中，僅通過形成在旋轉(zhuǎn)式狹縫62上的狹縫部62a的光照射到 被測(cè)定物5的平坦面5a上。由被測(cè)定物5的平坦面5a反射的衍射光的大 部分變得雜亂而不射入透過型衍射光柵7，但由被測(cè)定物5的平坦面5a反 射的衍射光D中至少一個(gè)次數(shù)的光通過狹縫部58a后再次射入透過型衍射
光柵7。該光由透過型衍射光柵7再次衍射，并被準(zhǔn)直透鏡4聚光，透過
1/4波長(zhǎng)板3和分光器2，在感光元件6上成像。
此處，利用旋轉(zhuǎn)裝置63旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)式狹縫62，描繪出以透過型衍射光 柵7為旋轉(zhuǎn)中心的圓弧狀的軌跡。通過如此地旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)式狹縫62，能夠有 效地進(jìn)行衍射光的通過及遮光。而且，此種狹縫部62a的形成寬度優(yōu)選形 成為與通過透過型衍射光柵7的平行光的寬度大致相同的尺寸。
通過預(yù)先取得建立了由該旋轉(zhuǎn)裝置63形成的旋轉(zhuǎn)式狹縫62的旋轉(zhuǎn)位 置與通過狹縫部62a的衍射光的次數(shù)之間關(guān)系的次數(shù)確定信息，并保持在 控制裝置9中，則不用移動(dòng)被測(cè)定物5就能夠確定在感光元件6上成像的 衍射光的次數(shù)。
本發(fā)明的角度測(cè)定裝置及測(cè)定方法使用小的機(jī)構(gòu)或可動(dòng)范圍小的機(jī)
構(gòu)，即使被測(cè)定物的角度在大范圍內(nèi)變化的情況下，仍能夠不降低分辨率
地測(cè)定其角度。此種角度測(cè)定技術(shù)例如能夠適用于對(duì)在表面位置上有可能
產(chǎn)生位置偏移的光盤的角度進(jìn)行測(cè)定的裝置中。
而且，通過適宜地組合上述各種實(shí)施方式中的任意的實(shí)施方式，能夠 達(dá)到各自具有的效果。
參照附圖并關(guān)聯(lián)優(yōu)選的實(shí)施方式，充分記述了本發(fā)明，對(duì)于熟練該技 術(shù)的人可了解各種變形或修正。此種變形或修正只要在不脫離基于權(quán)利要 求的范圍的本發(fā)明的范圍以外，應(yīng)理解為包括在其中。
2005年9月21日申請(qǐng)的日本國(guó)專利申請(qǐng)No.-2005273314號(hào)的說明書、 附圖及權(quán)利要求的范圍的公開內(nèi)容整體作為參照引入本說明書中。
權(quán)利要求
1.一種角度測(cè)定裝置，其特征在于，具備光源；感光元件；準(zhǔn)直透鏡，其將從所述光源射出的光形成為與該光光軸平行的平行光；透過型衍射光柵，其配置于所述光軸上，使所述平行光透過，并且衍射為不同次數(shù)的光；光學(xué)系，其使由與所述透過型衍射光柵相對(duì)地配置的被測(cè)定物的平坦面反射的衍射光透過所述透過型衍射光柵后，在所述感光元件上成像；測(cè)定裝置，其基于所述感光元件上的成像位置和成像的光的次數(shù)，測(cè)定所述被測(cè)定物相對(duì)于所述光軸的角度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的角度測(cè)定裝置，其特征在于，還具備 旋轉(zhuǎn)裝置，其旋轉(zhuǎn)所述被測(cè)定物，以使所述平坦面相對(duì)所述光軸的角度變化；控制裝置，其具有次數(shù)確定信息，并利用所述被測(cè)定物的旋轉(zhuǎn)位置信 息及所述次數(shù)確定信息確定成像的光的次數(shù)，所述次數(shù)確定信息建立由所 述旋轉(zhuǎn)裝置形成的所述被測(cè)定物的旋轉(zhuǎn)位置與在所述感光元件上成像的 衍射光的各個(gè)次數(shù)之間的關(guān)系。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的角度測(cè)定裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)裝置是使所述被測(cè)定物沿以所述透過型衍射光柵為中心的 圓弧旋轉(zhuǎn)的裝置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的角度測(cè)定裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)裝置是使所述被測(cè)定物圍繞配置于所述被測(cè)定物的內(nèi)部的 旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)的裝置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的角度測(cè)定裝置，其特征在于，還具備 帶有光透部的遮光部件，其配置于所述被測(cè)定物的平坦面與所述透過型衍射光柵之間，具有使所述各個(gè)次數(shù)的衍射光中的一部分通過的光通過部，并遮蔽其他的所述衍射光；移動(dòng)裝置，其使所述遮光部件和所述透過型衍射光柵在與所述光軸交叉的方向上相對(duì)移動(dòng)；控制裝置，其具有次數(shù)確定信息，并利用所述遮光部件的相對(duì)移動(dòng)位 置信息及所述次數(shù)確定信息確定所述衍射光的所述確定的次數(shù)，所述次數(shù) 確定信息建立由所述移動(dòng)裝置形成的所述遮光部件的相對(duì)位置與在所述 感光元件上成像的衍射光的各個(gè)次數(shù)之間的關(guān)系。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的角度測(cè)定裝置，其特征在于， 所述移動(dòng)裝置是使所述遮光部件沿以所述透過型衍射光柵為中心的圓弧移動(dòng)的裝置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的角度測(cè)定裝置，其特征在于， 所述遮光部件中的所述光通過部為狹縫狀開口部，并形成有與透過上述透過型衍射光柵的所述平行光的寬度相同的寬度的狹縫。
8. —種角度測(cè)定裝置，其特征在于，具備 光源；感光元件；準(zhǔn)直透鏡，其將從所述光源射出的光形成為與該光光軸平行的平行光；反射型衍射光柵，其以與所述準(zhǔn)直透鏡相對(duì)地配置在所述光軸上及被 測(cè)定物的平坦面上，使照射的平行光衍射為不同次數(shù)的光，并反射； 光學(xué)系，其使所述反射的衍射光在所述感光元件上成像； 測(cè)定機(jī)構(gòu)，其基于所述感光元件上的成像位置和成像的光的次數(shù)，測(cè) 定所述被測(cè)定物相對(duì)于所述光軸的角度。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的角度測(cè)定裝置，其特征在于，還具備: 角度計(jì)算部，其如果將所述準(zhǔn)直透鏡的焦點(diǎn)距離設(shè)為f，從所述透鏡射出的所述平行光的波長(zhǎng)設(shè)為A ，所述衍射光柵的槽部的間隔間距設(shè)為d， 所述衍射光的確定的次數(shù)設(shè)為m，所述感光元件上的所述光軸與所述成像 位置的距離設(shè)為1，則使用數(shù)學(xué)式1計(jì)算所述被測(cè)定物相對(duì)所述透鏡的光 軸的角度phi<formula>formula see original document page 4</formula>
10. —種角度測(cè)定方法，其特征在于，使平行光透過衍射光柵，并由所述衍射光柵衍射為不同次數(shù)的光，由被測(cè)定物的平坦面反射所述衍射的光，使所述反射的衍射光透過所述衍射光柵后成像，基于成像位置與成像的光的次數(shù)，測(cè)定所述被測(cè)定物相對(duì)于所述平行 光的光軸的角度。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的角度測(cè)定方法，其特征在于， 在垂直地配置所述光軸與所述被測(cè)定物的平坦面的狀態(tài)下使O次的所述衍射光成像后，使所述平坦面與所述衍射光柵相對(duì)移動(dòng)，依次使次數(shù)增 加一次的所述衍射光成像，使所述平坦面相對(duì)所述光軸的角度變化，并取 得建立所述被測(cè)定物的相對(duì)移動(dòng)位置與所述成像的衍射光的各個(gè)次數(shù)的 關(guān)系的次數(shù)確定信息，利用所述次數(shù)確定信息及所述被測(cè)定物的相對(duì)移動(dòng)位置信息，確定所 述成像的衍射光的次數(shù)，并基于所述成像位置和所述確定的次數(shù)，測(cè)定所 述被測(cè)定物的角度。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的角度測(cè)定方法，其特征在于， 所述被測(cè)定物相對(duì)于所述光軸的相對(duì)移動(dòng)是使所述被測(cè)定物沿以所述衍射光柵為中心的圓弧移動(dòng)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的角度測(cè)定方法，其特征在于， 所述被測(cè)定物相對(duì)于所述光軸的相對(duì)移動(dòng)是使所述被測(cè)定物圍繞配置在所述被測(cè)定物的內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的角度測(cè)定方法，其特征在于， 使帶有光透部的遮光部件相對(duì)于所述衍射光柵在與所述光軸交叉的方向上移動(dòng)，依次使所述各個(gè)次數(shù)的衍射光成像，從而取得建立所述遮光 部件的相對(duì)移動(dòng)位置與所述成像的衍射光的各個(gè)次數(shù)的關(guān)系的次數(shù)確定 信息，所述帶有光透部的遮光部件配置在所述被測(cè)定物的平坦面與所述衍 射光柵之間，具有使所述各個(gè)次數(shù)的衍射光中的一部分通過的光通過部，并遮蔽其他的所述衍射光，利用所述取得的次數(shù)確定信息及所述遮光部件的相對(duì)移動(dòng)位置信息， 確定所述衍射光的所述確定的次數(shù)，并基于所述成像位置和所述確定的衍 射光的次數(shù)，測(cè)定所述被測(cè)定物的角度。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的角度測(cè)定方法，其特征在于， 所述遮光部件相對(duì)于所述衍射光柵的相對(duì)移動(dòng)是使所述遮光部件以所述衍射光柵為中心沿圓弧移動(dòng)。
16. —種角度測(cè)定方法，其特征在于，使對(duì)于配置在被測(cè)定物的平坦面上的衍射光柵照射的平行光反射，并 由所述衍射光柵衍射為不同次數(shù)的光， 使所述反射的衍射光聚光并成像，基于所述光的成像位置與成像的光的次數(shù)，測(cè)定所述被測(cè)定物相對(duì)于 所述平行光的光軸的角度。
17. 根據(jù)權(quán)利要求10或16所述的角度測(cè)定方法，其特征在于， 使用準(zhǔn)直透鏡進(jìn)行所述平行光的形成，及所述特定的次數(shù)的衍射光的聚光和成像，如果將所述準(zhǔn)直透鏡的焦點(diǎn)距離設(shè)為f，從所述透鏡射出的所述平行 光的波長(zhǎng)設(shè)為X，所述衍射光柵的槽部的間隔間距設(shè)為d，所述衍射光的 確定的次數(shù)設(shè)為m，所述光軸與所述成像位置的距離設(shè)為1，則使用數(shù)學(xué) 式2計(jì)算所述被測(cè)定物相對(duì)所述光軸的角度4>
全文摘要
本發(fā)明提供一種角度測(cè)定裝置及測(cè)定方法，其以透過型衍射光柵將從準(zhǔn)直透鏡射出的光衍射為不同次數(shù)的光，并將衍射后的光向被測(cè)定物的平坦面照射，在由被測(cè)定物的平坦面反射后，使再次透過透過型衍射光柵的光在偏離出射光的光軸的位置處成像，基于該成像位置與成像的光的次數(shù)，測(cè)定被測(cè)定物相對(duì)于準(zhǔn)直透鏡的光軸的角度，由此能夠具有高分辨率地測(cè)定大范圍的角度。
文檔編號(hào)G01B11/26GK101189488SQ20068001925
公開日2008年5月28日 申請(qǐng)日期2006年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月21日
發(fā)明者古田寬和, 宇津呂英俊, 浦島毅吏, 高田和政 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社