本发明涉及计算测量对象物的测量面倾斜角度的装置。特别是涉及一种使用照射光聚焦在测量面上且来自该测量面的反射光聚焦在检测器上的共焦光学系列来计算倾斜角度的装置。
背景技术：
现有技术中已知有通过非接触的方式测定测量对象物的变位的测量装置。其中，公开了关于利用共焦光学系列来测定变位的测量装置的各种技术。例如，专利文献1公开了以下的共焦测量装置：将物镜与衍射镜进行组合，以抑制因光的波长而导致测量对象物的变位测量精度发生变化。此外，作为已知的现有技术，还有针对对象物的测量面来测量连同其表面起伏在内的表面形状的装置。例如，专利文献2公开了以下的表面形状测定装置：使多个变位传感器在x轴方向及y轴方向上滑动并利用激光长度测量器得出该多个变位传感器的测定结果，然后根据该测定结果来测出测量对象物的表面形状。
(现有技术文献)
(专利文献)
专利文献1：日本特开2012－208102号公报(2012年10月25日公开)
专利文献2：日本特开2005－121370号公报(2005年5月12日公开)
技术实现要素：
(发明要解決的课题)
但是，在测量对象物的测量面不是水平而是倾斜的情况下，上述现有技术存在由于该倾斜而导致无法正确测定变位的问题。具体地，在专利文献1的发明中，测量面上的多个位置的反射光会受到该倾斜的影响，因此测量对象物的测定中存在无法进行将测量面的倾斜考虑在内的适当测定的问题。
(解决课题的手段)
为解决上述问题，本发明的一个实施方式的倾斜测定装置具备：光源；光学系列，其与来自所述光源的照射光相对配置，向测量对象物照射所述照射光，并且接收来自所述测量对象物的测量面的反射光；受光部，其包含至少1个分光器及检测器，所述分光器将所述光学系列接收到的所述反射光分离为各波长成分，所述检测器具有与所述分光器的分光方向对应地配置的多个受光元件；导光部，其将所述光学系列与所述受光部光学连接，且包含多个缆芯；以及处理部，其根据对着所述测量面上的多个位置照射多个照射光时的、来自该多个位置的所述反射光，来计算所述测量面相对于所述照射光的光轴的倾斜角度。其中，包含多个缆芯的导光部可以是一光缆内包含多个缆芯的结构，也可以由包含1个以上缆芯的多个光缆构成。
本发明的一个实施方式的倾斜测定装置中，所述处理部根据来自每个所述位置的所述反射光所对应的所述光学系列的受光面与每个该位置之间的距离、以及、与该每个位置相对应的所述多个照射光所对应的所述多个缆芯的相对距离，来计算所述测量面的倾斜角度。
本发明的一个实施方式的倾斜测定装置中，若所述测量面的所述倾斜角度为规定阈值以上，则处理部通知用户所述倾斜角度为所述规定阈值以上。
本发明的一个实施方式的倾斜测定装置中，若所述多个受光元件的检测值低于规定的下限值，则处理部通知用户所述倾斜角度为所述规定阈值以上。
本发明的一个实施方式的倾斜测定装置中，所述导光部是一光缆内包含多个缆芯的结构，该倾斜测定装置根据所述多个缆芯的相对位置，来计算所述倾斜角度。
本发明的一个实施方式的倾斜测定装置中，所述多个缆芯分别与多个光源光学连接，所述处理部通过使所述多个光源逐一依次发光，来经由与该多个光源分别对应的所述多个缆芯，对着在所述测量面上的所述多个位置照射所述照射光。
本发明的一个实施方式的倾斜测定装置进一步具备选择部，该选择部能够选择性地向所述导光部所包含的每个缆芯入射来自所述光源的照射光，所述处理部经由所述选择部选择的所述缆芯，对着所述测量面上的所述多个位置照射所述照射光。
本发明的一个实施方式的倾斜测定装置具备多个所述受光部，每个所述受光部与每个所述缆芯1对1连接，所述处理部根据所述多个受光部所具有的多个检测器中的所述多个受光元件的检测值，来计算来自每个所述位置的所述反射光所对应的所述光学系列的受光面与每个该位置之间的距离。
本发明的一个实施方式的倾斜测定装置中，多个受光元件二维地配置在所述检测器的检测面上，所述处理部根据所述多个受光元件的检测值，来计算来自每个所述位置的所述反射光所对应的所述光学系列的受光面与每个该位置之间的距离。
本发明的一个实施方式的倾斜测定装置具备多个所述光学系列，所述处理部根据所述多个光学系列接收到的所述反射光，来计算所述测量面相对于所述光轴的倾斜角度。
本发明的一个实施方式的倾斜测定装置中，所述处理部根据就所述测量面上的多个位置所计算出的、所述测量面相对于所述光轴的倾斜角度，来作成该倾斜角度的分布数据。
本发明的一个实施方式的控制系统具备：本发明的一倾斜测定装置；以及位置控制装置，其对该倾斜测定装置与测量对象物之间的配置关系进行控制，以消除该倾斜测定装置所计算出的倾斜角度。
(发明的效果)
通过本发明的一个实施方式，起到能够针对测量对象物的测定来提供便利性优越的倾斜测定装置的效果。
附图说明
图1是本发明的实施方式1的一例倾斜测定装置的概要图。
图2是本发明的实施方式1的倾斜测定装置的一例装置构成的示意图。
图3是用本发明的实施方式1的倾斜测定装置对测量面的倾斜角度进行的一例计算的示意图。
图4是在本发明的实施方式1的倾斜测定装置中，由照射光在测量面上的多个位置上所形成的点的个数及位置的示意图。
图5是在本发明的实施方式1的倾斜测定装置中，根据多个点对用来定义倾斜角度的区域进行选择时的组合方式的示意图。
图6是本发明的实施方式1的倾斜测定装置中，在点为4个的情况下根据测量结果来计算倾斜角度的具体例子的示意图。
图7是本发明的实施方式1的倾斜测定装置的一例装置构成的示意图。
图8是本发明的实施方式1的倾斜测定装置的一例装置构成的示意图。
图9是本发明的实施方式1的倾斜测定装置的一例装置构成的示意图。
图10是本发明的实施方式1的倾斜测定装置的一例装置构成的示意图。
图11是本发明的实施方式1的倾斜测定装置中，对倾斜角度进行计算的一例处理的流程图。
图12是本发明的实施方式1的倾斜测定装置中，根据计算出的倾斜角度，决定是否点亮倾斜显示灯的一例处理的流程图。
图13是本发明的实施方式2的控制系统的一例装置构成的示意图。
图14是本发明的实施方式2的控制系统中，进行调整以使作用轴与测量面垂直的一例控制的示意图。
图15是本发明的实施方式2的控制系统中，对倾斜角度进行计算的一例处理的流程图。
图16是本发明的实施方式2的控制系统中，根据计算出的倾斜角度，将作用轴配置为与测量面垂直的一例处理的流程图。
<附图标记说明>
1倾斜测定装置
2测量对象物
10、10a～10d光源
20导光部
21、21a～21d输入侧光缆
22、22a～22d输出侧光缆
23、23a～23d2×1耦合器
24、24a～24d头侧光缆
30、30a～30c传感器头(光学系列)
32像差单元
34物镜
40、40a～40d受光部
42、42a～42d分光器
44、44a～44d检测器
50处理部
60显示部
62显示区
64倾斜显示灯
70输出部
200位置控制装置
300控制系统
具体实施方式
〔实施方式1〕
以下，对本发明的实施方式进行详细说明。
(倾斜测定装置的构成)
用图1及图2，对本实施方式的倾斜测定装置1的构成进行说明。图1是本实施方式的一例倾斜测定装置1的概要图。图2是本实施方式1的倾斜测定装置1的一例装置构成的示意图。
倾斜测定装置1具备光源10、导光部20、传感器头30、受光部40、处理部50、及显示部60。传感器头30包括像差单元32及物镜34，受光部40包括分光器42及检测器44。显示部60具备显示区62及倾斜显示灯64。
倾斜测定装置1能够对着测量对象物2的测量面上的多个位置(以下，称为点)照射由光源10产生的多个照射光，并根据来自该多个点的反射光，计算测量面相对于照射光光轴的倾斜角度θ。另外，本实施方式中，倾斜测定装置1是能够通过白点共焦方式来对测量对象物与传感器头30之间的距离进行测量的光学测量装置。即，倾斜测定装置1能够根据照射光的焦点落在测量对象物2的测量面上时的检测值，来对测量对象物与传感器头30之间的距离进行测量。
光源10在处理部50的控制下点亮并向导光部20入射照射光。例如，光源10是白光led(lightemittingdiode)。
导光部20是包含多个缆芯的光缆，例如，在1个光缆内包含多个缆芯。导光部20能够经由内置的多个缆芯将由光源10产生的照射光传到传感器头30。导光部20能够经由内置的多个缆芯，将传感器头30接收到的、测量对象物2的测量面的反射光传到受光部40。即，导光部20与光源10及传感器头30光学连接，对于包含多个缆芯的导光部20的详细情况将后述。
传感器头30能够通过物镜34将来自光源10的照射光聚光，然后向测量对象物2照射。传感器头30能够接收在测量对象物2的测量面上反射的反射光，并将该反射光传到导光部20。即，传感器头30作为与来自光源10的照射光相对配置的光学系列进行工作，向测量对象面照射该照射光，并接收来自测量对象物2的测量面的反射光。更具体地，传感器头30能够将经由导光部20所具备的多个缆芯的多个照射光向测量对象物2照射，并将反射光经由多个缆芯传到受光部40。
针对来自光源10的照射光，像差单元32是使该照射光沿光轴产生像差的单元。照射光经过像差单元32而沿光轴产生像差。由此，从物镜34射出的照射光的焦点位置会随波长的不同而位于光轴上的不同位置。
物镜34将经过像差单元32的照射光聚光，并对着测量对象物2照射。物镜34还接收在测量对象物2的测量面上反射的反射光。本实施方式中，由于像差单元32的作用，经由物镜34而照射到测量对象物2上的照射光已产生了轴向像差，因此，在该照射光所包含的多个波长的光中，能够只使具有特定波长的光的焦点落在测量面上。
受光部40接收向传感器头30入射的反射光。针对接收的反射光，受光部40能够将该反射光按每种波长成分分离，并检测每种波长成分的强度。受光部40能够将检测结果发送给处理部50。
分光器42能够将经由导光部20所具备的多个缆芯的多个反射光按每种波长成分分离。分光器42将分离后的反射光传到检测器44。例如，分光器42可为衍射光栅。此外，分光器42只要能将反射光按每种波长成分分离，则可采用衍射光栅以外的任意结构。
针对由分光器42按每种波长成分所分离的反射光，检测器44检测每种波长成分的强度。此外，检测器44还将检测结果发送给处理部50。例如，检测器44可具备多个受光元件，将该多个受光元件的检测结果发送给处理部50。
处理部50对倾斜测定装置1的各部分进行综合控制。例如，处理部50能够控制光源10点亮及熄灭，并根据经由导光部20所具备的多个缆芯的反射光，来计算测量对象物2的倾斜角度。更具体地，处理部50能够根据对着测量面上的多个点照射多个照射光时所相应产生的来自该多个点的反射光，来计算测量面相对于照射光的光轴的倾斜角度。此外，处理部50能够用显示部60向用户通知信息。根据来自多个点的反射光来计算测量面的倾斜角度的方法将后述。
显示部60能够在处理部50的控制下向用户通知信息。例如，显示部60可由显示区62及倾斜显示灯64构成。
显示区62能够将由处理部50计算的测量对象物2的倾斜角度显示为数值。显示区62只要能够向用户通知信息，则可为任意方案。例如，显示区62也可将测量结果显示为图表或图。
倾斜显示灯64能够根据由处理部50计算的测量对象物2的倾斜角度而亮灯。例如，倾斜显示灯64可在测量对象物2的倾斜角度为规定阈值以上的情况下亮灯，以通知用户该倾斜角度为规定阈值以上。此外，倾斜显示灯64只要能根据测量对象物2的倾斜角度来亮灯，则可为任意方案。例如，倾斜显示灯64可根据测量对象物2的倾斜角度的大小而以不同颜色亮灯。此外，倾斜显示灯64可根据测量对象物2的倾斜角度以外的信息亮灯。例如，在测量对象物2的倾斜角度为规定阈值以上且由检测器44检测出的来自点的反射光的强度低于规定的下限值的情况下，也可通过亮灯通知用户误差的影响相对较大。
(关于倾斜角度的计算方法)
以下，用图3的(a)及(b)对由处理部50实施的根据来自多个点的反射光来计算测量面的倾斜角度θ的方法进行说明。图3的(a)是用本实施方式的倾斜测定装置1对测量面的倾斜角度θ进行计算的一例示意图，图3的(b)是从侧面看图3的(a)的透视图。另外，图示的例子中，为简化说明，点a与点b之间设定为无起伏的平滑的斜面，并且测量面的倾斜方向与点a及点b的排列方向相同。
首先，如图3的(a)所示，设想从传感器头30向测量对象物2照射2束照射光，且其焦点分别落在测量面上的2个点(点a、点b)上。即，设想经由导光部20所具备的多个缆芯中2个缆芯的2束照射光被照射到点a及点b上的情况。此时，测量对象物2的倾斜方向可以不同于穿过点a及点b的直线的方向。
接着，用图3的(b)，说明测量面的倾斜角度θ的计算方法。
将现在点a与传感器头30的受光面之间的距离，即点a与物镜34之间的距离设为da，同样地，将点b与物镜34之间的距离设为db。其中，由于像差单元32使得照射光的焦点位置随波长的不同而位于光轴上的不同位置，因此，焦点位置分别落在点a及点b上时的da及db是与特定波长的光对应的已知值。
此时，若使用点a与点b之间的距离l，则测量对象物2的测量面的倾斜角度θ可通过式1来计算。
其中，距离l等于2个照射光分别经由的导光部20所具备的2个缆芯之间的相对距离，因此是已知值。即，测量面的倾斜角度θ可根据多个点和与来自该多个点的反射光相对置的传感器头30的受光面之间的距离di、以及、导光部20所具备的用以传送照向该多个点的多个照射光的多个缆芯之间的相对距离l来进行计算。
图示的例子中，对测量面的倾斜方向与点a及点b的排列方向相同的情况进行了说明。但是，实际上测量面的倾斜方向与点a及点b的排列方向也有互不相同的情况。这种情况下，可以在测量面上设定3个以上的点，通过计算各点间的倾斜角度，来计算测量面的倾斜方向。此外，例如，也可以使测量对象物2及传感器头30中的任一方以穿过点a的光轴为轴旋转90°，通过计算位置旋转后的、点a与点b之间的倾斜角度，来计算测量面的倾斜方向。
(关于设定3个以上的点)
用图4的(a)～(c)，说明一下经由导光部20所具备的多个缆芯的照射光在测量面上形成为3个以上的点时的点间相对距离。图4的(a)～(c)是本实施方式的倾斜测定装置1中，照射光在测量面上的多个位置上所形成的点的个数及位置的示意图，示出分别设定有3个、4个、及7个点的情况。
以下，对图4的(a)进行说明。图示的例子中，在xy平面上设定了3个点1～3。点1～3设定为构成正三角形的顶点，xy平面的原点o设定为与正三角形的中心重合。此外，点之间的距离l相当于导光部20所具备的、对各点照射光的3个缆芯之间的距离，是已知值。右侧的表汇总了此时xy平面上的点1～3的坐标。例如，点1的坐标表达为式2。
这样，针对测量面的倾斜角度，能够根据点1～3的各坐标值来分别计算相对于x轴方向的倾斜角度slopex、及相对于y轴方向的倾斜角度slopey。即，能够用式3、式4、式5来进行计算。n是点的数量，n＝3。
图4的(b)示出在xy平面上设定4个点1～4的情况。点1～4设定为构成正方形的顶点，xy平面的原点o设定为与正方形的中心重合。此时，同样能够通过将点1～4的各坐标值代入式(3)～(5)中，来分别计算相对于x轴方向的倾斜角度slopex、及相对于y轴方向的倾斜角度slopey。
图4的(c)示出在xy平面上设定7个点1～7的情况。点1～7设定为构成正六角形的顶点及中心，xy平面的原点o设定为与位于正六角形的中心位置的点1重合。此时，同样能够通过将点1～7的各坐标的值代入式(3)～(5)中，来分别计算相对于x轴方向的倾斜角度slopex、及相对于y轴方向的倾斜角度slopey。
通过上述方法，根据3个以上的点的相对位置，能够计算出测量面分别相对于x轴方向及y轴方向的倾斜角度。其中，点的数量最低为3个即可，但点越多，则能够一次从测量面获取越详细的倾斜分布数据。此外，也可以只使用多个点之中的部分点来计算倾斜角度。
(关于设定用来定义倾斜角度的区域)
关于用图4所说明的使用坐标来计算倾斜角度的计算方法，这里用图5进行更详细的说明。图5是在本实施方式的倾斜测定装置1中，根据多个点对用来定义倾斜角度的区域进行选择时的组合方式的示意图。
如结合图4所说明的那样，若至少有3个点，就能够计算相对于x轴方向的倾斜角度slopex、及相对于y轴方向的倾斜角度slopey。
首先，如501所示，将7个点设定在测量面上。7个点分别与图4的(c)的点1～7对应。此时，将点1～7的各坐标值代入式(3)～(5)的组合方式有多种。
502示出将点1～7的各坐标值全部代入式(3)～(5)的情况。此时，针对由2～7所框围出的包含点1的区域所算出的倾斜角度便是均化值。
503示出点2～7所框围出的包含点1的区域被分割为6个三角形时的组合情况，通过对被分割的6个三角形分别运用式(3)～(5)，能分别计算每个三角形的倾斜角度。由此，例如，若点1～3所框围出的区域的测量面倾斜度与点1、3、及4所框围出的区域的测量面倾斜度不同，则能分别算出不同的倾斜角度。
因此，可以根据多个点，适当地选择用来定义倾斜角度的区域，从而适当地计算倾斜角度。例如，可以只在需要获取详细的倾斜分布的情况下，对用来定义倾斜角度的区域进行细密设定，而在不需要获取详细倾斜分布的情况下，则将区域设定得较广，以减少倾斜角度的计算次数，从而提高处理速度。
(倾斜角度的计算例)
用图6示出测量面的倾斜角度的计算例。图6是本实施方式的倾斜测定装置1中，在点为4个的情况下根据测量结果来计算倾斜角度的具体例子的示意图。其中，与图4的(b)一样，4个点s1～s4被配置为构成正方形的顶点，且所述正方形被配置为中心与xy平面的原点o重合。
表中，“点间距离(μm)”表示s1～s4的各点之间的距离l，“相对于各点sn的测量距离(μm)”分别表示从各点s1～s4到传感器头30的受光面的距离d1～d4。“x倾斜角度(度)”表示测量面的相对于x轴方向的倾斜角度，“y倾斜角度(度)”表示测量面的相对于y轴方向的倾斜角度。
作为示例，对表的第1行的数据进行说明。若将第1行的数据代入式(5)，则有式6。
并且，若将式(6)代入式(3)及(4)，则可分别计算出slopex＝0(度)、及slopey＝9.78(度)。
(倾斜测定装置的构成例)
用图7～10，对本实施方式的倾斜测定装置1的具体构成例进行说明。图7～10是本实施方式的倾斜测定装置1的一例装置构成的示意图。
以下，说明图7与图1的方案的不同点。图7中，光源10由4个光源10a～10d构成，在处理部50的控制下，依次照射光。此外，光源10a～10d分别与输入侧光缆21a～21d光学连接。关于输入侧光缆21a～21d将后述。即，从光源10a～10d依次照射的照射光入射到输入侧光缆21a～21d。
图7中，导光部20具备多个传送构造，该传送构造由输入侧光缆21、输出侧光缆22、2×1耦合器23、及头侧光缆24构成。图示的例子中，导光部20具备4个传送构造。在导光部20中，从光源10a～10d分别入射到输入侧光缆21a～21d的照射光传送到2×1耦合器23a～23d及头侧光缆24a～24d的内部，并从传感器头30照射到测量面上而形成点。并且，在导光部20中，来自点的反射光传送到头侧光缆24a～24d、2×1耦合器23a～23d、及输出侧光缆22a～22d的内部，并输出至受光部40。
输入侧光缆21是两端分别与光源10及2×1耦合器23光学连接的、传送照射光的光缆。图示的例子中，输入侧光缆21a～21d分别与光源10a～10d及2×1耦合器23a～23d光学连接。
输出侧光缆22是两端分别与2×1耦合器23及受光部40光学连接的、传送反射光的光缆。图示的例子中，输出侧光缆22a～22d分别与2×1耦合器23a～23d及受光部40光学连接。
2×1耦合器23是具有合波/分波构造的耦合器，其与输入侧光缆21、输出侧光缆22、及头侧光缆24光学连接。图示的例子中，2×1耦合器23是相当于y分岐耦合器的2×1星形耦合器(双输入单输出/单输入双输出)。图示的例子中，2×1耦合器23a～23d将从输入侧光缆21a～21d入射的照射光传送到头侧光缆24a～24d，并且，向输出侧光缆22a～22d传送从头侧光缆24a～24d入射的反射光。
头侧光缆24传送从2×1耦合器23入射的光，并经由传感器头30来向测量面上照射而形成点，并且，当点的反射光入射过来时，传送该反射光来向2×1耦合器23输出。图示的例子中，头侧光缆24a～24d传送从2×1耦合器23a～23d入射的照射光，并且向2×1耦合器23a～23d传送反射光。
另外，输入侧光缆21、输出侧光缆22、头侧光缆24只要能够传送光，则可为任意结构。图示的例子中，输入侧光缆21a～21d、输出侧光缆22a～22d、头侧光缆24a～24d是中央具有单芯的光纤。即，缆芯也可1对1地分别与多个光源10a～10d光学连接。
受光部40的基本构成与图1一样，作为一个例子，检测器44由线阵cmos构成。线阵cmos是与分光器42的分光方向相对应地一维配置多个受光元件而成的线阵传感器(一维传感器)。即，从输出侧光缆22a～22d分别入射到分光器42的反射光被分离为各波长成分，且每种波长的峰值成分出现在线阵cmos上的不同位置上。
图7的例子中，光源10a～10d依次发光，因此，经由输入侧光缆21a～21d、2×1耦合器23a～23d、及头侧光缆24a～24d传送的照射光中，仅发光中的光源的照射光焦点落在相应的特定点上，。于是，能够只检测来自该特定点的反射光。由此，与使光源10a～10d同时发光的情况相比，能够减少反射光之间的干扰对测量结果所造成的误差影响。
关于图8的构成例，说明其与图7的不同点。图8的基本构成与图7一样，但是只具备1个光源10，并且，具备多路转换器12。此外，图8的不同点在于，输入侧光缆21a～21d不是与光源10光学连接，而是与多路转换器12光学连接。
多路转换器12在处理部50的控制下，作为选择部发挥功能，从而能够选择性地向与该多路转换器12光学连接的输入侧光缆21a～21d的任一缆芯入射来自光源10的照射光。其中，多路转换器12只要是能够对接收照射光的缆芯进行选择的光学器件，则可使用任意光学器件。
图8的例子中，多路复用器12能够选择性地向输入侧光缆21a～21d中的任另一方输入照射光，因此，与图7的构成例一样，能够减少反射光之间的干扰对测量结果所造成的误差影响。
关于图9的构成例，说明其与图8的不同点。图9的基本构成与图8一样，图9的不同点在于不存在多路转换器12，并且具备多个受光部40a～40d。
光源10始终发光。照射光入射至各个输入侧光缆21a～21d。
受光部40a～40d的基本构成与图8的受光部40一样，受光部40a～40d的不同点在于1个受光部只与1个输出侧光缆22光学连接。即，多个受光部40a～40d分别与输出侧光缆22a～22d所具备的多个缆芯分别1对1连接。另外，多个受光部40a～40d分别具备分光器42a～42d及检测器44a～44d。因此，倾斜测定装置1能够根据多个受光部40a～40d分别具有的每个检测器44a～44d的检测值，来计算来自每个点的反射光所对应的传感器头30与该点之间的距离，
图9的例子中，从1个光源10同时向4个输入侧光缆21a～21d入射照射光，因此对着测量面上的4个点同时照射光。各点的反射光分别经由输出侧光缆22a～22d传送，并分别在受光部40a～40d被接收。由此，在检测器44a～44d检测时，分别入射到头侧光缆24a～24d的反射光之间不会产生干扰。因此，与图7及图8的构成例一样，能够减少反射光之间的干扰对测量结果所造成的误差影响。
关于图10的构成例，说明其与图9的不同点。图10的基本构成与图9一样，但是受光部4的一部分构成不同。图10的构成例中，受光部40所具备的检测器44为二维cmos。其中，与图9中设定为检测器44的线阵cmos不同，二维cmos的多个受光元件以二维方式配置在检测面上。此时，根据对二维配置的多个受光元件的检测值，能够分别算出多个点中每个点与传感器头的受光面之间的距离di。
图10的例子中，从1个光源10经由导光部20及传感器头30，对着测量面上的4个点同时照射光。各点的反射光分别由输出侧光缆22a～22d进行传送，并被受光部40接收。并且，受光部40接收的与4个点对应的4个反射光分别被分光器42分离为各波长成分，且每种波长的峰值成分输出到二维cmos上的不同位置上。此时，由于输出侧光缆22a～22d的位置不同，各反射光的峰值出现在检测面上的不同位置上，因此，与图7～图9的构成例一样，能够减少反射光之间的干扰对测量结果所造成的误差影响。
(倾斜角度计算处理的流程)
用图11来说明由本实施方式的倾斜测定装置1执行的、对测量对象物2的测量面倾斜角度的计算处理。图11是本实施方式的倾斜测定装置1中，对倾斜角度进行计算的一例处理的流程图。其中以下的说明中，倾斜测定装置1采用图7的构成例，通过测量面上的4个点来计算倾斜角度。
首先，处理部50开始向第一个点照射光(s1)。接着，对于受光部40接收的来自第一个点的反射光，处理部50根据该反射光中每种波长的峰值检测结果，得出传感器头30的受光面与测量面上的第一个点之间的距离d1(s2)。
s2后，处理部50判断4个点的所对应的距离d1～d4(s3)是否全部得出。若判断为未全部得出(s3为“否”)，则处理部50停止对现在被照射的点进行照射，开始对下一个点进行光照射(s4)。例如，若现在正在对第一个点照射光，则开始对第二个点进行光的照射。另一方面，若判断为各点所对应的距离已全部得出(s3为“是”)，则处理部50用式(3)～(5)来计算相对于x轴方向的倾斜角度(s5)，且计算相对于y轴方向的倾斜角度(s6)。
通过反复进行s2～s4的一系列处理，倾斜测定装置1能得出全部4个点所对应的距离d1～d4，并且，分别计算测量面的相对于x轴方向的倾斜角度及相对于y轴方向的倾斜角度。
其中，尽管上述说明是根据图7的构成例进行的，但不限定于此。例如，对于图8～图10的构成例也可执行同样的流程图。
(判断是否点亮倾斜显示灯的处理的流程)
用图12说明由本实施方式的倾斜测定装置1执行的、根据计算出的倾斜角度来判断是否点亮倾斜显示灯64的处理。图12是本实施方式的倾斜测定装置1中，根据计算出的倾斜角度，决定是否点亮倾斜显示灯64的一例处理的流程图。其中，倾斜角度是已按照图11的流程图计算出的值。
首先，处理部50判断在图11的s5计算出的相对于x轴方向的倾斜角度是否低于规定的阈值(s11)。若判断为低于规定的阈值(s11为“是”)，则处理部50判断在图11的s6计算的相对于y轴方向的倾斜角度是否低于规定的阈值(s12)。若判断为低于规定的阈值(s12为“是”)，则处理部50不点亮倾斜显示灯64(s13)。另一方面，若在s11判断为规定的阈值以上(s11为“否”)，或在s12判断为规定的阈值以上(s12为“否”)，则处理部50点亮倾斜显示灯64(s14)。并且，结束一系列处理。
通过以上处理，当相对于x轴方向的倾斜角度及相对于y轴方向的倾斜角度中的至少一方为规定阈值以上时，倾斜测定装置1能够点亮倾斜显示灯64来通知用户。
通过上述方案，本实施方式的倾斜测定装置1能够对着测量对象物2的测量面上的多个点分别照射多个照射光，并根据与该多个照射光相对应的来自该多个点的反射光，来计算测量面相对于照射光光轴的倾斜角度。由此，在对测量对象物2的测定上，倾斜测定装置1能够进行将测量面的倾斜考虑在内的适当测定。因此，对于测量对象物的测定，能够提供便利性优越的倾斜测定装置。
〔实施方式2〕
以下，用图13～图16说明本发明的实施方式2。
(控制系统的构成)
用图13说明本实施方式的控制系统300的构成。图13是本实施方式的控制系统300的一例装置构成的示意图。
控制系统300能够计算测量对象物2的测量面的倾斜角度，并对倾斜角度进行补正，从而使该控制系统300的作用轴与该测量面始终垂直。图示的例子中，控制系统300具备倾斜测定装置1a～1c、及位置控制装置200。此外，位置控制装置200具备框体100、执行器110、伺服马达120a及120b、伺服驱动器130a及130b、plc140、pc150、及作用轴160。
倾斜测定装置1a～1c与所述实施方式1的倾斜测定装置1的基本构成相同，但是传感器头30a～30c被固定在框体100上。此外，倾斜测定装置1a～1c的不同点在于，处理部50根据受光部40中反射光波长成分的峰值来得出从传感器头30a～30c的受光面到测量面上的各点的距离di，然后，介由输出部70向plc140输出所得出的结果。
位置控制装置200能够根据倾斜测定装置1a～1c各自的测量结果，对测量对象物2的测量面与该倾斜测定装置1a～1c、框体100、及作用轴160之间的配置关系进行控制，从而消除测量面的倾斜角度。换言之，位置控制装置200能够对包含该作用轴160的整个框体100的位置进行控制，从而使作用轴160与测量面垂直。
用来固定传感器头30a～30c的框体100被固定在执行器110上。图示的例子中，框体100具有沿着铅垂线方向延伸的棒状形状，框体100的与测量面接近的端部具备作用轴160。此外，传感器头30a～30c的光轴方向与框体100的长轴方向优选互相平行。
作用轴160是对测量面作用的轴。例如，作用轴160是对测量面进行切削的钻头等。作用轴160可与框体100构成为一体，也可根据目的，只使作用轴160能够进行交换。
执行器110在伺服马达120a及120b的驱动下工作，从而能够改变作用轴160的位置。
伺服马达120a及120b在伺服驱动器130a及130b的控制下被驱动，从而能够使执行器110工作。伺服马达120a及120b只要能够使执行器110工作，则可为任意结构。例如，伺服马达120a使执行器110工作的方向与伺服马达120b使执行器110工作的方向可以为正交。
伺服驱动器130a及130b能够在plc140的控制下向伺服马达120a及120b发送控制指令。
plc140能够分别控制倾斜测定装置1a～1c。plc140能够根据倾斜测定装置1a～1c的相对距离以及从倾斜测定装置1a～1c收到的、从传感器头30a～30c的受光面到测量面上各点的距离di，来计算测量面的倾斜角度θ。并且，plc140能够根据计算出的倾斜角度θ，来控制包含作用轴160的整个框体100的动作。例如，plc140可以是具备上述功能的plc(可编程逻辑控制器)。
pc150是具备用于操作plc140的用户界面的电脑。用户可以用pc150确认倾斜测定装置1a～1c对测量面的倾斜角度的计算结果，也可以确认执行器110对测量面的倾斜角度的补正内容。
(关于倾斜角度的补正)
以下，用图14说明由本实施方式的控制系统300执行的、作用轴相对于测量面的倾斜角度的补正。图14是本实施方式的控制系统300中，进行调整以使作用轴160与测量面垂直的一例控制的示意图。
图示的例子中，1401示出相对于倾斜测定装置1a～1c的光轴及框体100的长轴，测量对象物2的测量面具有倾斜角度θ的情况。此时，控制系统300能够根据倾斜测定装置1a～1c各自的测量结果，来计算倾斜角度θ。
1402示出就1401的状态所计算出的倾斜角度θ被补正后的状态。即，控制系统300对包含作用轴160的整个框体100进行驱动，以消除计算出的倾斜角度θ。针对倾斜角度θ的大小，关于如何驱动伺服马达120a及120b才能消除该倾斜角度θ，可预先在plc140设定，也可由用户用pc150来设定。此外，也可根据对控制系统300的状态的诊断结果适当更新设定。
(倾斜角度计算处理的流程)
用图15说明由本实施方式的控制系统300执行的处理的流程。图15是本实施方式的控制系统300中，对倾斜角度进行计算的一例处理的流程图。
首先，plc140开始控制倾斜测定装置1a～1c(s31)。倾斜测定装置1a～1c设定测量面上的分别要被传感器头30a～30c照射光的多个点(s32)。接着，倾斜测定装置1a～1c利用传感器头30a～30c，从自身所具备的光源10向在s32设定的多个点照射光(s33)。然后，处理进入s34。
s34中，plc140判断倾斜测定装置1a～1c的每一传感器头30a～30c是否已得出从受光面到测量面上的各点的距离di(s34)。若判断为已得出(s34为“是”)，则plc140判断全部倾斜测定装置1a～1c是否已得出了全部点所对应的距离di(s35)。若判断为未全部得出(s35为“否”)，则plc140控制倾斜测定装置1a～1c停止对当前的点照射光而开始对下一个点进行照射(s36)。然后，处理再次进入s34。另一方面，若判断为已全部得出(s35为“是”)，则plc140用与所述实施方式1同样的方法计算相对于x轴方向的倾斜角度(s37)，且计算相对于y轴方向的倾斜角度(s38)。
通过以上处理，控制系统300能够用倾斜测定装置1a～1c来得出距离di，并分别计算测量面相对于x轴方向的倾斜角度及相对于y轴方向的倾斜角度。
(位置控制处理的流程)
用图16说明由本实施方式的控制系统300执行的处理的流程。图16是本实施方式的控制系统300中，根据算出的倾斜角度θ，将作用轴160配置为与测量面垂直的一例处理的流程图。其中，以下的说明中，将与测量面垂直的方向设为z轴方向，伺服马达120a驱动作用点160沿着垂直方向动作。另一方面，将与倾斜角度θ相同的方向设定为θ轴方向，伺服马达120b驱动作用轴160沿着θ轴方向动作。
首先，plc140计算使作用轴160与测量面垂直而分别需要的对伺服马达120a及120b的控制量(s41)。例如，驱动伺服马达120b时，若作用轴160与测量面接触，则驱动伺服马达120a，以使该作用轴160远离测量面，由此进行沿z轴方向的驱动控制作用轴。此外，若倾斜角度θ不是0，则驱动伺服马达120b以使倾斜角度θ＝0。
接着，plc140判断是否需要进行沿z轴方向的驱动控制(s42)。若判断为需要进行驱动控制(s42为“是”)，则plc140通过向伺服驱动器130a发送控制命令，驱动伺服马达120a控制作用轴160在z轴方向的动作(s43)。然后，处理进入s44。另一方面，若判断为不需要进行沿z轴方向的驱动控制(s42为“否”)，则处理直接进入s44。
s44中，plc140判断是否需要进行沿θ轴方向的驱动控制(s44)。若判断为需要进行驱动控制(s44为“是”)，则plc140通过向伺服驱动器130b发送控制命令，驱动伺服马达120b控制作用轴160沿θ轴方向的动作(s45)。另一方面，若判断为不需要进行对θ轴方向的驱动控制(s44为“否”)，则结束一系列处理。
通过以上处理，控制系统300能够根据已经计算出的测量面的倾斜角度θ，对该倾斜角度θ进行补正，以使作用轴160与测量面垂直。
因此，本实施方式的控制系统300能够用倾斜测定装置1a～1c及位置控制装置200，来计算测量对象物2的测量面的倾斜角度。并且，控制系统300能够用位置控制装置200，控制作用轴160与测量面之间的位置关系以消除计算出的倾斜角度。由此，能够将作用轴160配置为始终与测量面垂直。因此，例如，能够使用与照射光的光轴平行配置的工作器械，始终从垂直方向对测量面进行加工。
另外，本实施方式中，倾斜测定装置1a～1c只要能够利用上述全部技术来计算测量面的倾斜角度，则其可为任意方案。例如，也可以是传感器头30a～30c各自单独地向测量面上的不同点照射光。这种方案下，虽不能单独用倾斜测定装置1a～1c计算测量面的倾斜角度，但通过对其进行组合，则能够计算倾斜角度。并且，只要是能用传感器头30a～30c计算测量面的倾斜角度，则可为任意方案。例如，可以是1个倾斜测定装置1与所有的传感器头30a～30c光学连接，根据各传感器头接收的反射光，来计算测量面相对于各传感器头的每个光轴的倾斜角度。
〔实施方式3〕
参照图13，说明本发明的实施方式3。
(控制系统的构成)
用图13说明本实施方式的控制系统300的构成。本实施方式的控制系统300的基本构成与所述实施方式2一样，但是一部分构成不同。本实施方式中，plc140能够获取测量对象物2的测量面的倾斜角度θ，并且同时能够获取该测量面上的相对位置。并且，plc140能够对测量面上的多个位置，获取每个位置所对应的测量面倾斜角度θ及测量面上的相对位置。而且，pc150能够根据针对plc140计算出的测量面上多个点而计算出的、测量面相对于传感器头30a～30c的光轴的倾斜角度θ，来作成测量对象物2的倾斜角度分布数据。其中，分布数据可由pc150作成，也可以由plc140作成。并且，也可在倾斜测定装置1a～1c中由处理部50制作分布数据，并由plc140收集该数据。
通过上述方案，倾斜测定装置能够针对测量面作成倾斜角度分布数据。由此，用户能够根据分布数据来进行对测量面的各种处理。例如，能够精密地进行对测量面的加工。
〔其他〕
虽所述实施方式2及3中，位置控制装置200在测量对象物2为相对固定的情况下，通过驱动包含作用轴160的整个框体100来对倾斜角度θ进行补正，但只要是能够对倾斜角度θ进行补正，则可为任意方案。例如，可以是执行器110及伺服马达120在包含作用轴160的整个框体100为相对固定的情况下，改变测量对象物2的相对位置。
所述实施方式3中，控制系统300作成测量对象物2的倾斜角度分布数据，也可以是用户根据所制作的分布数据对该控制系统300进行指示。例如，可以是pc150具备触摸屏，根据用户针对在触摸屏上显示的分布数据而输入的内容，来控制作用轴160的位置。
〔通过软件实现的例子〕
倾斜测定装置1的控制块(特别是处理部50)可以通过形成在集成电路(ic芯片)等中的逻辑电路(硬件)来实现，也可以使用cpu(centralprocessingunit：中央处理器)，通过软件来实现。
若为后者，则倾斜测定装置1具备：执行作为实现各功能的软件的程序命令的cpu、以电脑(或cpu)可读取的方式记录有上述程序及各种数据的rom(readonlymemory：只读存储器)或存储装置(这些称为“记录介质”)、以及供将上述程序展开的ram(randomaccessmemory：随机存取存储器)等。并且，通过使电脑(或cpu)从上述记录介质读取执行上述程序，能够实现本发明的目的。作为上述记录介质，例如可以使用记录带、记录盘、记录卡、半导体存储器、可编程逻辑电路等“非暂时性的有形介质”。此外，可介由能够传送上述程序的任意传送介质(通信网络及放送波等)将该程序提供给上述电脑。即使上述程序的形态是通过电信传送而得以体现的载置于载波中的数据信号，本发明的实施方式也能够实现。
本发明不限定为上述各实施方式，可以在发明所示的范围内进行各种变更，适当组合在不同实施方式中分别公开的技术手段而得到的实施方式也包括在本发明的技术范围内。
〔总结〕
本发明的方式1的倾斜测定装置(1)具备：光源(10)；光学系列(传感器头30)，其与来自所述光源的照射光相对配置，向测量对象物(2)照射所述照射光，并且接收来自所述测量对象物的测量面的反射光；受光部，其包含至少1个分光器(42)及检测器(42)，分光器(42)将所述光学系列接收到的所述反射光分离为各波长成分，所述检测器(42)具有与所述分光器的分光方向对应地配置的多个受光元件；导光部(20)，其将所述光学系列与所述受光部光学连接，其包含多个缆芯；以及处理部(50)，其根据对着所述测量面上的多个位置照射多个照射光时的、来自该多个位置的所述反射光，来计算所述测量面相对于所述照射光的光轴的倾斜角度。
通过上述方案，倾斜测定装置能够根据来自测量面上的多个位置的反射光，来计算该测量面的倾斜角度。由此，在测量对象物的测定上，倾斜测定装置能够进行将测量面的倾斜考虑在内的适当测定。因此，对于测量对象物的测定，能够提供便利性优越的倾斜测定装置。
在上述方式1的基础上，本发明的方式2的倾斜测定装置(1)可以为：所述处理部(50)根据来自每个所述位置的所述反射光所对应的所述光学系列(传感器头30)的受光面与每个该位置之间的距离、以及、与该每个位置相对应的所述多个照射光所对应的所述多个缆芯的相对距离，来计算所述测量面的倾斜角度。
通过上述方案，倾斜测定装置能够通过向测量面上的多个位置照射光，并根据该多个位置与光学系列的受光面之间的距离、以及照射光所对应的缆芯的彼此相对位置，来计算倾斜角度。
在上述方式1或2的基础上，本发明的方式3的倾斜测定装置(1)可以为：若所述测量面的所述倾斜角度为规定阈值以上，则所述处理部(50)通知用户所述倾斜角度为所述规定阈值以上。
通过上述方案，用户能够知道测量面的倾斜角度是否为规定阈值以上。由此，用户能够判定测量对象物是否被设置为适于测定的状态。因此，对于测量对象物的测定，能够提供可将该测量对象物调整为适于测定的状态来供测定的、便利性优越的倾斜测定装置。
在上述方式3的基础上，本发明的方式4的倾斜测定装置(1)还可以进一步为：若所述多个受光元件的检测值低于规定的下限值，则所述处理部(50)通知用户所述倾斜角度为所述规定阈值以上。
通过上述方案，用户能够知道测量面的倾斜角度是否为规定的阈值以上且多个受光元件的检测值是否低于规定的下限值。由此，例如，测定结果中，在认为测量面的倾斜角度为规定阈值以上的情况下，若多个受光元件的检测值低，则用户可以认为测得的反射光的强度低，从而将测定结果评价为的可信度低。这种情况下，用户可以忽略该测定结果。因此，对于测量对象物的测定，能够提供可根据反射光的强度来评价测定结果的可信度的、便利性优越的倾斜测定装置。
在上述方式1～4中任一方式的基础上，本发明的方式5的倾斜测定装置(1)可为：所述导光部(20)是一光缆内包含多个缆芯的结构，该倾斜测定装置根据所述多个缆芯的相对位置，来计算所述倾斜角度。
通过上述方案，能够缩小多个缆芯的相对距离。由此，倾斜测定装置能够计算与多个缆芯的相对位置对应的、测量面上微小区域的倾斜角度。因此，能够提供对测量对象物的测量面的倾斜角度进行高精度测定的、便利性高的倾斜测定装置。
在上述方式5的基础上，本发明的方式6的倾斜测定装置(1)可为：所述多个缆芯分别与多个所述光源(10a～10d)光学连接，所述处理部(50)通过使所述多个光源逐一依次发光，来经由与该多个光源分别对应的所述多个缆芯，对着所述测量面上的所述多个位置照射所述照射光。
通过上述方案，经由1个缆芯的照射光被逐一依次照射到测量对象物的测量面上。由此，进行测量时能够抑制经由多个缆芯的多个照射光的相互干扰。
在上述方式5的基础上，本发明的方式7的倾斜测定装置(1)可为：进一步具备选择部(多路转换器12)，该选择部能够选择性地向所述导光部(20)所包含的每个缆芯入射来自所述光源(10)的照射光，所述处理部(50)经由所述选择部选择的所述缆芯，对着所述测量面上的所述多个位置照射所述照射光。
通过上述方案，经由选择部所选择的1个缆芯的照射光逐一依次照射到测量对象物的测量面上。由此，进行测量时能够抑制经由多个缆芯的多个照射光的相互干扰。
在上述方式5的基础上，本发明的方式8的倾斜测定装置(1)可为：具备多个所述受光部(40a～40d)，每个所述受光部与每个所述缆芯1对1连接，所述处理部(50)根据每个所述受光部所具有的每个检测器(44a～44d)中的所述多个受光元件的检测值，来计算来自每个所述位置的所述反射光所对应的所述光学系列(传感器头30)的受光面与每个该位置之间的距离。
通过上述方案，检测器能够只检测从与该检测器自身1对1对应的缆芯传递过来的反射光。由此，与用1个检测器检测经由多个缆芯的多个反射光的情况相比，能够抑制反射光之间的干渉。
在上述方式5的基础上，本发明的方式9的倾斜测定装置(1)可为：所述多个受光元件二维地配置在所述检测器(44)的检测面上，所述处理部(50)根据所述多个受光元件的检测值，来计算来自每个所述位置的所述反射光所对应的所述光学系列(传感器头30)的受光面与每个该位置之间的距离。
通过上述方案，针对经由多个缆芯的多个反射光，检测器能够根据二维配置的多个受光元件的检测峰值，来检测该多个缆芯的相对位置。由此，能够提供即使在多个反射光产生干渉的情况下，也能够检测多个缆芯的相对位置，并根据该相对位置来计算倾斜角度的倾斜测定装置。
在上述方式1～4中任一方式的基础上，本发明的方式10的倾斜测定装置(1a～1c)可为：具备多个所述光学系列(传感器头30a～30c)，所述处理部(50)根据多个所述光学系列接收到的所述反射光，来计算所述测量面相对于所述光轴的倾斜角度。
通过上述方案，能通过每个光学系列来计算测量对象物的测量面的倾斜角度。
在上述方式1～10中任一方式的基础上，本发明的方式11的倾斜测定装置(1)可为：所述处理部(50)根据就所述测量面上多个位置所计算出的、所述测量面相对于所述光轴的倾斜角度，来作成该倾斜角度的分布数据。
通过上述方案，倾斜测定装置能够针对测量面作成倾斜角度分布数据。由此，用户能够根据分布数据来进行对测量面的各种处理。例如，能够精密地进行对测量面的加工。
本发明的方式12的控制系统(300)可具备：上述方式1～11中任一方式所述的倾斜测定装置(1)；以及位置控制装置(200)，其对作用于所述测量面的作用轴与该测量面之间的配置关系进行控制，以消除该倾斜测定装置所计算出的倾斜角度。
通过上述方案，当倾斜测定装置计算出测量对象物的测量面的倾斜角度时，位置控制装置能够控制该倾斜测定装置与测量面之间的位置关系，以消除该倾斜角度。由此，能够使光学系列与测量面始终垂直配置。因此，例如，能够使用与照射光的光轴平行配置的工作器械，始终从垂直方向对测量面进行加工。