具有位置测定部的部件以及测定方法与流程

本发明涉及具有位置测定部的部件以及测定方法。
背景技术：
：例如，在具有棱镜面的部件的情况下，需要高精度地确保棱镜面与使光线透射的其他面所呈的角度。因此，需要高精度地测定棱镜面相对于使光线透射的其他面所呈的角度。这样，在对部件的两个面所呈的角度进行测定的情况下，以往，用适当的面切断部件，在该截面上对两个面所呈的角度进行了测定。但是，在以往的测定方法中存在以下的问题点。第一，部件的切断比较麻烦。第二，由于切断时的部件的变形、或因切断而产生的飞边等而无法高精度地测定角度。第三，由于切断面的确定方法而导致角度的测定值中产生偏差。因而，通过以往的测定方法来高精度地测定部件的两个平面所呈的角度是很难的。另一方面，在以往技术中开发了如下方法：根据相当于位置测定部的位置标记来进行两个部件的对位(专利文献1和专利文献2)。但是，并没有开发出通过位置测定部来测定部件的两个平面所呈的角度的方法以及被构成为能够通过位置测定部来测定两个平面所呈的角度的部件。专利文献1：日本特开2008-216905号公报专利文献2：日本特开2014-137410号公报技术实现要素：通常，对于通过位置测定部来测定部件的面的位置、或者部件的两个平面所呈的角度的方法、以及被构成为能够通过位置测定部来测定部件的两个平面所呈的角度的部件存在需求。因此，本发明的课题在于，提供通过该位置测定部来测定部件的面的位置、或者部件的两个平面所呈的角度的方法、以及被构成为能够通过位置测定部来测定部件的两个平面所呈的角度的部件。本发明的第1方式的测定方法，其是测定具有多个位置测定部的对象面的位置的测定方法，其中，该对象面的扩散反射率为0.1％以下，该多个位置测定部的扩散反射率为5％以上，该对象面被形成为如下：该多个位置测定部中的各个位置测定部的设置部位的各点处的切平面的法线相对于某一个方向呈15度到75度的范围内的任意的角度。该测定方法包含如下步骤：以该一个方向的平行光来照射该对象面；根据该对象面的图像，确定该多个位置测定部的边界线的位置；以及根据该多个位置测定部的边界线的位置，确定该对象面的位置。在本方式的测定方法中，通过根据该对象面的图像来明确地确定该多个位置测定部的边界线的位置，能够高精度地测定该对象面的位置。在本发明的第1方式的第1实施方式的测定方法中，该对象面是具有第1平面以及相对于该第1平面呈15度到75度的范围内的角度的第2平面的部件中的该第2平面，该部件在该第2平面上具有以能够确定该第2平面的方式彼此隔开充分的间隔而配置的至少三个位置测定部，在照射该对象面的步骤中，利用相对于该第1平面垂直的方向的平行光来照射该第2平面。在本实施方式的测定方法中，通过根据该第2平面的图像来明确地确定该至少三个位置测定部的边界线的位置，能够高精度地测定该第2平面的位置。本发明的第1方式的第2实施方式的测定方法还包含如下步骤：使用该第2平面的位置来确定该第1平面与该第2平面之间的角度。在本实施方式的测定方法中，能够使用该第2平面的位置而高精度地测定该第1平面与该第2平面之间的角度。即，在本实施方式的测定方法中，不需要切断部件而测定切断面的角度。因此，不需要切断部件的时间，不会由于切断时的部件的变形、或因切断而产生的飞边等而使测定精度降低，也不会由于切断面的确定方法而使角度的测定值中产生偏差。在本发明的第1方式的第3实施方式的测定方法中，使用该图像的多个像素而求出该至少三个位置测定部中的各个位置测定部的边界线的位置。根据本实施方式，由于使用图像的多个像素而求出该至少三个位置测定部中的各个位置测定部的边界线的位置，因此能够进一步提高测定精度。本发明的第2方式的部件具有第1平面以及相对于该第1平面呈15度到75度的范围内的角度的第2平面，该第2平面在该第2平面上具有以能够确定该第2平面的方式彼此隔开充分的间隔而配置的至少三个位置测定部，该第2平面的扩散反射率为0.1％以下，该多个位置测定部的扩散反射率为5％以上。在本方式的部件中，通过确定该至少三个位置测定部的边界线的位置，能够以第1平面的位置为基准来确定第2平面的位置，高精度地测定第1平面相对于第2平面所呈的角度。即，在对本方式的部件的第1平面相对于第2平面所呈的角度进行测定的情况下，不需要切断部件而测定切断面的角度。因此，不需要切断部件的时间，不会由于切断时的部件的变形、或因切断产生的飞边等而使测定精度降低，也不会由于切断面的确定方法而使角度的测定值中产生偏差。在本发明的第2方式的第1实施方式的部件中，该至少三个位置测定部被配置在该第2平面的周缘部。根据本实施方式，通过配置在第2平面的周缘部的至少三个位置测定部，能够高精度地确定第2平面的位置，高精度地测定第1平面相对于第2平面所呈的角度。本发明的第2方式的第2实施方式的部件具有4个位置测定部。在本发明的第2方式的第3实施方式的部件中，该至少三个位置标记分别与一个位置测定部对应。本发明的第2方式的第4实施方式的部件是基于第3实施方式的部件，各个位置标记的边界线的长度为0.1毫米到3.0毫米，各个位置标记在边界线的方向上的长度与边界线的长度相同。根据本实施方式，能够将分别与图像测定装置的一个像素的尺寸对应的尺寸的足够数量的测定点，沿着边界线配置。本发明的第2方式的第5实施方式的部件具有包括与多个位置测定部对应的至少一个位置标记在内的至少两个位置标记。本发明的第2方式的第6实施方式的部件使用于光学用途。本发明的第2方式的第7实施方式的部件是基于第6实施方式的部件，该第1平面和该第2平面中的至少一个平面是棱镜面、配置有透镜的面、或光纤设置用的面。附图说明图1是用于对本发明的一实施方式的部件进行说明的图。图2是用于对使用4个位置标记而确定第1平面与第2平面之间的角度的测定方法进行说明的流程图。图3是用于对确定4个位置标记的x、y、z坐标的方法进行说明的流程图。图4是示出位置标记的第2平面的最大倾斜角的方向且示出与第1平面垂直的截面的图。图5是示出位置标记的第2平面的最大倾斜角的方向且示出与第1平面垂直的截面以及向位置标记照射的光线的路径的图。图6是位置标记的放大图。图7的(a)是用于对在产生扩散反射的面上的光的反射进行说明的图。图7的(b)是用于对在产生扩散反射的面上的光的反射进行说明的图。图7的(c)是用于对在产生扩散反射的面上的光的反射进行说明的图。图8是示出具有由产生扩散反射的面构成的位置标记的平面的倾斜方向的截面的图。图9的(a)是用于对在部件中两个平面所呈的角度的测定方法进行说明的图。图9的(b)是用于对在部件中两个平面所呈的角度的测定方法进行说明的图。图9的(c)是用于对在部件中两个平面所呈的角度的测定方法进行说明的图。图10是示出在具有用于配置光纤的多个槽部的面上具有位置标记的部件的图。图11的(a)是示出本发明的另一实施方式的部件的图。图11的(b)是示出本发明的另一实施方式的部件的图。具体实施方式图1是用于对本发明的一实施方式的部件进行说明的图。本实施方式的部件是具有透镜和棱镜面的光学部件200。光学部件200具有：基准平面201、与基准平面201垂直的平面205、以及相对于基准平面201呈规定的角度(锐角)的平面203。平面203是棱镜面。基准平面201具有呈线状排列的多个透镜301。并且，平面205具有呈线状排列的多个透镜305。向基准平面201上的呈线状排列的多个透镜301入射的、在与基准平面201垂直的方向上行进的光线在光学部件200内被平面203反射而到达平面205上的呈线状排列的多个透镜305。因而，光学部件200被构成为向基准平面201上的呈线状排列的透镜301入射的、在与基准平面201垂直的方向上行进的光线穿过了透镜301和透镜305之后从光学部件200射出。平面203具有4个位置标记101a、101b、101c以及101d。4个位置标记101a、101b、101c以及101d是形成在平面203上的产生扩散反射的面。通常，光学部件的位置标记设置在光学部件的面上的光学上使用的区域以外的部位。4个位置标记101a、101b、101c以及101d是为了测定平面203相对于基准平面201所呈的角度而使用的。基准平面201相当于第1平面，平面203相当于第2平面。这里，第1平面和第2平面所呈的角度大于0度且小于90度。图2是用于对使用4个位置标记而确定第1平面与第2平面之间的角度的测定方法进行说明的流程图。在图2的步骤s1010中，确定4个位置标记的x、y、z坐标。在第1平面(基准平面)201内确定彼此垂直的x轴和y轴。z轴被确定为与基准平面201垂直。关于确定4个位置标记的x、y、z坐标的方法，之后详细地说明。通常，将确定x、y、z坐标的部位称为位置测定部。在本实施方式中，4个位置标记形成4个位置测定部。在图2的步骤s1020中，根据4个位置标记的x、y、z坐标来确定第2平面203的位置。第2平面203的位置也可以使用4组x、y、z坐标而通过最小二乗法来确定。通常，只要位置测定部的个数为三个以上就能够确定平面的位置。4个位置标记101a、101b、101c以及101d以能够通过4组x、y、z坐标来确定第2平面的位置的方式彼此隔着充分的间隔而配置。也可以将4个位置标记配置在第2平面的周缘部。在图2的步骤s1030中，求出第1平面201相对于第2平面203所呈的角度。第1平面201被包含在xy平面中，由于通过步骤s1020来确定第2平面203的位置，因此求出两个平面之间的角度。另外，进而，一般情况下，根据图2的步骤s1010和步骤s1020，能够使用位置标记来确定平面的位置。这里，对确定4个位置标记的x、y、z坐标的方法进行说明。作为一例，对使用图像测定机的方法进行说明。图3是用于对确定4个位置标记的x、y、z坐标的方法进行说明的流程图。在图3的步骤s2010中，通过图像测定机，从与第1平面(基准平面)201垂直的方向取得第2平面203的图像。在图3的步骤s2020中，使用所取得的图像，按照以下的步骤确定位置标记的边界的x、y坐标。将图像内的任意的像素作为坐标系的原点。确定与图像内的4个位置标记101a、101b、101c以及101d的边界对应的像素。根据原点的像素在x轴方向上的位置以及与位置标记的边界对应的像素在x轴方向上的位置来确定位置标记的边界的x坐标，根据原点的像素的y轴方向上的位置以及与位置标记对应的像素的y轴方向上的位置来确定位置标记的边界的y坐标。这里，位置标记的边界、即边缘的位置是通过对图像中的像素的灰度差进行检测而确定的。因此，在图像中鲜明地显示位置标记的边界很重要。基于图像而进行的测定精度受到图像测定机的摄像元件的像素大小限制。作为一例，通过显微镜对图像进行拍摄的情况下的与像素大小对应的测定精度为约0.5微米。在图3的步骤s2030中，确定位置标记的边界的z坐标。位置标记的边界的z坐标也可以通过图像测定机的自动对焦功能进行测定而确定。或者，也可以通过使用了激光的非接触位移传感器等进行测定而确定。图4是示出部件200的第2平面203的最大倾斜角的方向且示出与第1平面201垂直的截面的图。圆内的图是示出部件200的第2平面203的最大倾斜角的方向且是与第1平面201垂直的截面的位置标记101a附近的放大图。线ax示出穿过位置标记101a与第2平面203的边界且与第1平面201垂直的直线。位置标记101a的面与第2平面203的边界线，与图4所示的截面垂直且与第1平面201平行，由点a表示。图5是示出部件200的第2平面203的最大倾斜角的方向且示出与第1平面201垂直的截面以及向位置标记照射的光线的路径的图。圆内的图是位置标记101a的、第2平面203的最大倾斜角的方向且是与第1平面201垂直的截面上的位置标记101a附近的放大图。在圆内的图中示出向位置标记照射的光线的路径。在通过图像测定机取得与第1平面201平行的图像时，第2平面203被与第1平面201垂直的方向的光照射。位置标记101a是产生扩散反射的面，因此向与第1平面201垂直的方向照射的光中的、到达位置标记101a的、位置标记101a与第2平面203的边界附近的面的光l1的一部分向与第1平面201垂直的方向反射而朝向图像测定机。另一方面，第2平面203相对于第1平面201呈规定的角度，不产生扩散反射，因此向与第1平面201垂直的方向照射的光中的、到达第2平面203的光l2不会向朝向图像测定机的方向反射。因此，在图像测定器的图像中，鲜明地显示位置标记101a与第2平面203的边界的位置。在此之前的说明中，彼此垂直的x轴和y轴在第1平面(基准平面)201内确定，通过与第1平面201垂直的方向的光来照射第2平面203，从与第1平面(基准平面)201垂直的方向取得第2平面203的图像。进而，一般情况下，也可以在与照射平行光的方向垂直的假想面内确定彼此垂直的x轴和y轴。在该情况下不需要作为基准平面的第1平面。图6是位置标记101d的放大图。如图6所示，位置标记101d与第2平面203的边界线被构成为与第1平面201平行。即，边界线上的点的z坐标是恒定的。并且，边界线的长度是能够确保5个点以上的用黑点所示的测定点的长度。一个测定点的尺寸对应于图像测定器的摄像装置的一个像素的尺寸。作为一例，边界线的长度具体为从0.1毫米到3.0毫米的范围。使用图6对位置标记101d进行了说明，但关于其他的位置标记也相同。这样，根据本发明的实施方式，在由图像测定器进行测定的图像中由多个像素表示的边界线的位置变得鲜明，识别边界线的x、y坐标变得容易。并且，在与多个像素对应的多个测定点中，确定多组x、y和z坐标，将各个坐标的平均值作为位置标记的x、y和z坐标。这样，通过使用多组x、y和z坐标，能够期待测定值的偏差的减少。接着，对产生扩散反射的面进行说明。图7的(a)至(c)是用于对在产生扩散反射的面上的光的反射进行说明的图。图7的(a)是示出入射光和扩散光的图。图7的(b)是示出入射光和正反射光的图。图7的(c)是示出入射光、扩散光和正反射光的图。通常，产生扩散反射的面表示图7的(a)或者图7的(c)中所示的反射特性。接着，对在产生扩散反射的面上的扩散反射光的光束量进行评价。扩散反射光的整体的光束量ed由以下的式表示。【数学式1】ed＝e0-et-es-ea(1)这里，e0表示入射光的光束量，et表示透射光的光束量，es表示正反射光的光束量，ea表示吸收光的光束量。上述的光束量是产生扩散反射的面的每单位面积的量，单位是勒克司(流明每平方米)。e0是产生扩散反射的面的照度。表1是对于不具有扩散构造的平面以及具有各种扩散构造的产生扩散反射的面，示出式(1)的各项的光束量相对于入射光的光束量e0的比率的表。扩散反射光的光束量相对于入射光的光束量e0的比率、即扩散反射率优选为5.0％以上。在通过注射成型来制造部件的情况下，也可以通过蚀刻、放电加工等而在模具中形成扩散构造，模具的扩散构造被转印在部件的面上。【表1】接着，从与产生扩散反射的面的法线呈角度θ0的方向观察到的光的强度、即亮度由以下的式表示。【数学式2】亮度的单位是堪德拉每平方米。堪德拉是表示每单位立体角的光束的光度单位，是流明每球面度。因此，亮度的单位也是勒克司每球面度。这里，在图5中，若将l1向位置标记101a的入射角度设为θ0，则l1的方向的亮度由式(2)求出。表2是示出关于对于各种入射角度具有各种扩散构造的产生扩散反射的面，由式(2)求出的lr的值的表。lr的值由在式(2)的ed中代入表1的ed的值(单位为％)而得到的相对值表示。表2的“入射角度”是指式(2)的θ0。【表2】在表2中，亮度的相对值最小的是在放电加工构造中入射角度θ0的值为75度的情况，亮度的相对值是0.33％。假定通常的情况，若入射角为0度(垂直入射)的情况下的产生扩散反射的面的照度e0为50000勒克司，则在上述的情况下，亮度是165勒克司每球面度，能够通过ccd或cmos的检测器来充分地检测。另一方面，第2平面203这样的配置有位置标记的面的扩散反射率是0.1％以下。因此，能够识别出由因扩散反射光而产生扩散反射的面构成的位置标记。表3是示出各种扩散构造的典型的构造深度(粗糙度)的表。任意一个扩散构造的构造深度都小于1微米。【表3】扩散构造代表性的构造深度蚀刻构造例0.56μm放电加工构造例0.80μm喷砂加工构造例0.04μm白板材(完全扩散反射例)分子构造大小接着，关于产生扩散反射的面的粗糙度对于平面203的角度测定的精度的影响进行研究。只要角度测定的精度为0.3度以内就足够了。图8是示出具有由产生扩散反射的面构成的位置标记的平面203的倾斜方向的截面的图。假设通过平面203上的点a和点b来测定平面203相对于平面201的角度。用p表示由产生扩散反射的面构成的位置标记在倾斜方向上的长度。用s表示点a和点b间的距离。用z表示点a和点b的铅垂方向上的坐标的差、即与平面201垂直的方向上的坐标的差。并且，将与散射构造的面垂直的方向上的深度设为d。平面203相对于平面201的角度α1由以下的式表示。【数学式3】若角度α1为75，【数学式4】则另一方面，在存在散射构造的情况下，用a’表示扩散构造的底部的位置，用α2表示使用点a’和点b而测定出的角度的值。为了使角度α1与角度α2之间的差在0.3度以内，只要角度α2在74.7度以上即可。如果s与d相比充分大，则如图8所示，关于角度α2的测定值，成立以下的关系。因此，在以下的关系成立的情况下，角度α2大于74.7度。在该情况下，得到以下的值。【数学式5】因此，假设d为1微米，只要s在770微米以上，就能够使角度α1与角度α2的差在0.3度以内。并且，若角度α1为45度，【数学式6】则为了使角度α1与角度α2的差在0.3度以内，只要角度α2在44.7度以上即可。在以下的关系成立的情况下，角度α2大于44.7度。在该情况下，得到以下的值。【数学式7】因此，假设d为1微米，只要s在271微米以上，就能够使角度α1与角度α2之间的差在0.3度以内。点a与点b之间的间隔相当于位置标记之间的距离。因此，只要位置标记之间的距离在1毫米以上，不论角度α1的值如何，角度测定值都不受面的粗糙度的影响。图9的(a)至(c)是用于对在部件中两个平面所呈的角度的测定方法进行说明的图。图9的(a)是示出角度的测定位置的图。点划线aa和点划线bb所示的截面的位置是测定位置。图9的(b)是示出点划线aa的位置处的部件的截面的图，在该截面中测定的两个平面所呈的角度为45度。图9的(c)是示出点划线bb的位置处的部件的截面的图，在该截面中测定的两个平面所呈的角度为43.219度。这样，在部件的截面中测定角度的以往的测定方法中，角度根据测定位置(测定方向)的不同而存在偏差。另一方面，根据本发明的方法，由于确定两个平面的位置的坐标，因此上述的偏差不会成为问题。表4是示出利用在部件的截面中测定角度的以往技术的方法和本发明的方法来测定棱镜面的角度的结果的图。1、2和3分别表示第1次、第2次以及第3次的测定值。角度的单位是度。表1的“平均值”是三个测定值的平均值。表1的“6σ”的值是根据三个测定值来估计σ(标准偏差)的值，且对该值乘以6倍而得到的值。cp表示作为偏差占公差的比例的工程能力指数。表1的cp的值是将公差宽度除以6σ而得到的值。【表4】通常，如果cp的值在1.33以上，则判断为测定值的偏差充分地收敛在公差宽度的范围内。因此，根据本发明的测定方法，能够判断为可得到公差宽度0.6度、即±0.3度的测定精度。图10是示出在具有用于配置光纤的多个槽部的面上具有位置标记的部件的图。在图10中用圆表示位置标记。通常，本发明能够应用于如下的部件：该部件具有棱镜面、具有透镜形状的入射面和出射面、彼此倾斜的入射面和出射面、图10所示的具有用于配置光纤的多个槽部的面等。在上述的实施方式中，一个位置标记形成一个位置测定部。通常，也可以使一个位置标记具有多个位置测定部。图11的(a)和(b)是示出本发明的另一实施方式的部件1200的图。图11的(a)是部件1200的透视图，图11的(b)是部件1200的俯视图。部件1200在平面1203上具有2根线状的位置标记1101a和1101b。通过将包括位置标记1101a上的一个部位和位置标记1101b上的多个部位、或者位置标记1101a上的多个部位和位置标记1101b上的一个部位在内的至少三个部位设为位置测定部，能够测定平面1203和平面1201所呈的角度。此外，通常，通过本发明，能够测定包含曲面在内的面的位置。这里，将测定位置的面设为面a。在面a上设置多个位置测定部。位置测定部是产生扩散反射的面。面a的扩散反射率为0.1％以下，位置测定部的面的扩散反射率为5％以上。在将规定的方向的平行光照射到面a的情况下，在所照射的方向上反射的光线仅是由面a中的具有与照射方向垂直的切平面的部分反射的光线。并且，位置测定部被设置为供位置测定部设置的部位的各点处的切平面的法线相对于该规定的方向呈15度到75度的角度。因此，如果从照射方向取得图像，则能够通过图3的流程图所示的方法而得到位置测定部的边界线的坐标。多数情况下，通过这样得到的位置测定部的边界线的坐标，能够确定面a的位置。作为一例，在面a是球面的情况下，作为与三个测定部分别与面a的边界线上的点相距等距离的点，能够确定球面的中心位置。当前第1页12