CN106164641B - 光学元件的测定用夹具、偏心测定装置以及偏心测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供即使驱动轴存在某种程度的垂直度误差也能够抑制轴心偏移的测定误差的测定用夹具。该测定用夹具能够在对光学元件的光学面的偏心进行测定时利用，具备：对光学元件进行载置的元件用支架、具有用于供元件用支架安装的开口的基板、分别被固定于基板并能够从与将基板设置于测定装置内的状态下的一方的测定对应的基板的第一方向和与使基板反转后的另一方的测定对应的基板的第二方向进行测定的至少三个第一基准球、将光学元件保持于元件用支架上的保持部以及在为了从第一方向以及第二方向进行测定而将基板设置于测定装置内时使第一基准球的球心与光学元件的一对光学面的顶点之间的中心在测定装置内的铅垂方向大致一致的高度调整部。

Description

光学元件的测定用夹具、偏心测定装置以及偏心测定方法

技术领域

本发明涉及用于对透镜等光学元件的偏心进行测定的测定用夹具、使用了上述测定用夹具的偏心测定装置以及偏心测定方法。

背景技术

作为使用了三维坐标测定装置的对光学元件的表背一对光学面的偏心进行测定的测定方法，公知有一种为了将光学元件载置于三维坐标测定装置内的适当位置，而使用特殊构造的光学元件保持夹具(jig)的方法。

在现有例的光学元件保持夹具(以下，有时也记载为夹具或者装配架)中，在夹具基板上固定有成为基准的三个球(以下，也称为夹具基准球)，并设置有能够从该夹具基板的表背两面对光学元件的表背的光学面和夹具基准球的形状进行测定的开口(专利文献1、2)。由此，在通过三维坐标测定装置从夹具基板的表面侧对光学元件进行测定的情况下，通过以能够计算为三个夹具基准球的位置坐标的方式取得各夹具基准球的形状坐标数据、和光学元件的光学面的形状坐标数据，从而能够表示为从夹具基板的表面侧观察时的光学元件相对于夹具基准球的光学面位置量。同样，在使固定有光学元件的夹具反转而从夹具基板的背面侧进行测定的情况下，通过以能够计算为三个夹具基准球的位置的方式取得夹具基准球各自的形状坐标数据和光学元件的光学面的形状坐标数据，从而能够获得表示为从夹具基板的背面侧观察时的光学元件相对于夹具基准球的光学面位置的数据。这里，对于上述的夹具基准球而言，由于在表背测定同一基准球，所以通过将表背的夹具基准球的位置合成于同一坐标系内，能够导出光学元件的表背的光学面的相对位置关系，可获得将该位置偏移表示为光学元件的偏心的数据。

另外，在其他的现有例中，还配置与光学元件的外形抵接的三个球(以下，称为外形基准球)，将根据与光学元件的外形抵接的三个外形基准球的球心坐标规定的圆的中心设为光学元件外形的中心，能够对以该光学元件外形为基准的光学元件的表背的光学面的偏心(外形基准偏心)进行评价(专利文献3～6)。

上述现有例那样的基于夹具对光学元件的一对光学面的偏心测定通常由能够取得铅垂方向的坐标的探测器为单头的构成的三维坐标测定装置来进行。这是因为在由沿铅垂方向对置的两个头进行测定的情况下，无需使光学元件反转，仅通过两个头对一对光学面进行测定，就能够取得偏心。

在探测器如此是单头的构成的情况下，虽能够低成本且高精度地形成三维坐标测定装置，但为了对光学元件的表背的光学面进行测定，不得不使光学元件反转。这样，若为了在三维坐标测定装置内使光学元件反转而移动夹具，则为了使表背的光学面相关联而设置能够从表背进行观察的三个夹具基准球。

然而，在使用现有例的夹具通过三维坐标测定装置进行轴心的测定的情况下，在三维坐标测定装置中通常存在为了使探测器与工件相对地移动而具有正交的XYZ的驱动轴的工作台、支承部等，在这些驱动轴必定存在垂直度误差。这样的垂直度误差与其量对应地被观察为光学元件的轴心偏移。

通常，在三维坐标测定装置中，上述那样的垂直度误差被高度调整/修正，由于该误差是秒级，所以该误差对光学元件的偏心测定结果的影响较少。但是，若工作台、探测器的直线前进性因三维坐标测定装置的老化而不断发生劣化等，则难以修正垂直度误差，测定精度也变差。此时，作为三维坐标测定装置的水平轴的XY轴的垂直度误差虽能够比较容易地进行高精度的修正，但通常与水平轴相比，铅垂轴的垂直度误差难以修正，会产生轴心偏移的测定误差。

专利文献1：日本特开2002-71344号公报

专利文献2：日本特开2006-78398号公报

专利文献3：日本专利第4835149号公报

专利文献4：日本专利第4839798号公报

专利文献5：日本专利第5333531号公报

专利文献6：日本专利第4986530号公报

发明内容

本发明是鉴于上述背景技术而完成的，其目的在于，提供一种即使驱动轴存在某种程度的垂直度误差也能够抑制轴心偏移的测定误差的测定用夹具。

另外，本发明的目的在于，提供一种使用了上述那样的测定用夹具的偏心测定装置以及偏心测定方法。

为了实现上述目的，本发明涉及的光学元件的测定用夹具能够在对光学元件的光学面的偏心进行测定时利用，该光学元件的测定用夹具具备：元件用支架，对光学元件进行载置；基板，具有用于供元件用支架安装的开口；至少三个第一基准球，分别被固定于基板，能够从与将基板设置于测定装置内的状态下的一方的测定对应的基板的第一方向和与使基板反转的另一方的测定对应的基板的第二方向进行测定；保持部，将光学元件保持于元件用支架上；以及高度调整部，在为了从第一方向以及第二方向进行测定而将基板设置于测定装置内时，使第一基准球的球心与光学元件的一对光学面的顶点之间的中心在测定装置内的铅垂方向大致一致。

在上述测定用夹具中，当将基板的设置于测定装置内时，由于高度调整部使第一基准球的球心与光学元件的一对光学面的顶点之间的中心在测定装置内的铅垂方向大致一致，所以即使测定装置的驱动轴存在垂直度误差，也能够排除光学元件的反转的前后的垂直度误差的影响，从而能够抑制轴心偏移的测定误差。

在本发明的具体的方面或者观点中，在上述测定用夹具中，三个第一基准球被配置于以在基板上载置的光学元件的光轴位置为重心的大致正三角形的顶点位置，该正三角形的一个边被设定为与和测定装置的水平方向的驱动轴对应的X轴或者Y轴平行。该情况下，利用测定装置进行计测时的球心位置测定误差被分散而能够使测定值稳定。

在本发明的其他方面中，高度调整部至少一部分被一体形成于基板，或者与基板分体地形成并被组装于基板。

在本发明的另外的方面中，元件用支架具有在载置并保持了光学元件的状态下，针对基板能够从第一方向以及第二方向进行测定的闭口，设置有至少能够在测定装置的水平方向的两个方向限制位置的位置限制部件。该情况下，能够提高光学元件的载置的再现性。

在本发明的另外的方面中，保持部具有被固定于基板，并通过将在元件用支架上载置的光学元件向元件用支架侧施力来将光学元件保持于元件用支架上的施力部件。该情况下，即便使光学元件与基板、元件用支架一同反转，光学元件相对于基板的配置也被稳定地维持。

在本发明的另外的方面中，施力部件是直线延伸的细长的板簧。该情况下，能够降低加工的偏差，可在视觉上判断板簧弯曲等板簧的劣化，能够实现测定的稳定化。

在本发明的另外的方面中，还具备第二基准球，该第二基准球一体地固定于滑动部件，该滑动部件被固定于基板的引导部件引导而能够滑动并能够与载置于元件用支架上的光学元件的外形抵接。该情况下，能够利用第二基准球对光学元件的外形的中心进行计测。

在本发明的另外的方面中，第二基准球附随于三个滑动部件而设置有三个，三个第二基准球的球心被配置于以在基板上载置的光学元件的光轴位置为重心的大致正三角形的顶点位置，该正三角形的一个边被设定为与和测定装置的水平方向的驱动轴对应的X轴或者Y轴平行。该情况下，在通过测定装置对第二基准球计测时，球心位置测定误差被分散而能够使测定值稳定。

在本发明的另外的方面中，具备用于将滑动部件向光学元件的外形施力的第一滑动施力部、以及用于将滑动部件向引导部件或者基板施力的第二滑动施力部。该情况下，能够提高与光学元件的载置有关的再现性。

在本发明的另外的方面中，滑动施力部由通过弹簧的压缩来产生作用力的柱塞构成。

在本发明的另外的方面中，还具备将基板在测定装置内定位而载置的载置台。通过利用载置台，能够使从由第一方向对基板的观察向由第二方向对基板的观察切换时的反转变得简易而提高作业性。

在本发明的另外的方面中，在基板与载置台的任一方中，在将基板向载置台载置时两者首先接触的位置配置有弹性部件。会抑制在使基板以及元件用支架的单元反转而再次载置于载置台上时因冲击而对光学元件的配置产生偏移的情况，能够使测定稳定化。

为了实现上述目的，本发明涉及的偏心测定装置具备上述的光学元件的测定用夹具以及对三维形状进行测定的测定装置。

为了实现上述目的，本发明涉及的偏心测定方法使用了光学元件的测定用夹具，当在上述的光学元件的测定用夹具上载置光学元件并设置于测定装置来进行偏心测定时，通过使测定用夹具绕测定装置的两个正交的水平方向的驱动轴旋转而使其反转，将使测定用夹具反转后的各反转轴的方向的偏心测定结果处理为光学元件的偏心量。

在上述偏心测定方法中，由于使用上述的测定用夹具，所以即使测定装置的驱动轴存在垂直度误差，也容易排除光学元件的反转的前后的垂直度误差的影响。尤其通过使测定用夹具绕两个正交的水平方向的基准轴旋转来使测定用夹具反转，将使测定用夹具反转了的各反转轴的方向的偏心测定结果处理为光学元件的偏心量，由此能够进行将垂直度误差的影响抑制为最小限度的偏心测定。

附图说明

图1是对实施方式的测定用夹具进行说明的立体图。

图2是对实施方式的测定用夹具中的夹具主体进行说明的立体图。

图3A是从第一方向观察夹具主体的中心部的图，图3B是从第二方向观察夹具主体的中心部的图。

图4是夹具主体的局部的侧剖视图。

图5是夹具主体中的被载置于其上的透镜周边的局部放大立体图。

图6是对夹具主体中的滑动施力部的配置以及构造进行说明的放大立体图。

图7A是对从第一方向开始的测定状态进行说明的图，图7B是对从第二方向开始的测定状态进行说明的图。

图8A以及图8B是对夹具主体向载置台设置的初始阶段进行说明的图，图8C是对弹性部件的安装的变形例进行说明的图。

图9A～图9D是对夹具主体向载置台设置的后续进行说明的图。

图10A以及图10B是对面形状测定装置的构造进行说明的主视图以及侧视图。

图11是对使用了图10所示的面形状测定装置的测定方法进行说明的流程图。

图12是对使用了图10所示的面形状测定装置的测定方法进行说明的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的一个实施方式涉及的光学元件的测定用夹具、使用了该夹具的偏心测定方法等具体进行说明。

如图1所示，本实施方式涉及的光学元件的测定用夹具100具备用于对光学元件进行支承的夹具主体1以及用于对夹具主体1进行支承的载置台2。

如图1以及图2所示，前者的夹具主体1是具有矩形板状的外观的单元状的部件，具备基板11、元件用支架(holder)20、基准部4、保持部5以及施力部6。后者的载置台2是具有矩形块状的外观的金属制的部件，能够在对夹具主体1进行了定位的状态下载置于测定装置内的适当位置。

在夹具主体1中，基板11具有矩形的支承板11a以及立设于四角的高度调整部件24。在支承板11a的中央形成有开口11h(参照图4)，向该开口11h嵌入元件用支架20的中央部20b，使得元件用支架20从背面11j侧(第二方向侧)固定于基板11。在基板11的表面11i侧(第一方向侧)，与元件用支架20对置地固定有保持部5而防止载置于元件用支架20上的作为光学元件的透镜27脱落。在基板11中，在保持部5的周围，构成施力部6的三个施力单元19以三等分的角度(120度)安装于元件用支架20的中央载置部20c的周围。在基板11中，在三个施力单元19之间安装有构成基准部4的三个球保持部13。

如图4、图5等所示，元件用支架20与基板11分体构成。元件用支架20与透镜(光学元件)27的尺寸对应，由于在与透镜27的外形侧面抵接的施力部6的第二基准球14能够与透镜27的外形侧面抵接那样的高度位置配置透镜27，所以被设置为能够更换。元件用支架20被环状的板部件29固定于基板11。元件用支架20在对作为被测定物的透镜(光学元件)27进行载置的中央载置部20c具有观察用的开口20h。开口20h的边缘部分对透镜27的凸缘27g进行支承。通过该开口20h，能够在将透镜27载置并保持于元件用支架20的中央载置部20c的状态下，从与基板11的表面11i对应的第一方向D1观察透镜27的一个光学面27a(参照图3A)，并能够从与背面11j对应的第二方向D2观察透镜27的另一个光学面27b(参照图3B)。开口20h具有向周围扩张的切口部分20k，能够从与透镜27的外形侧面抵接的第二基准球14的背面侧进行观察(参照图3B)。即，除了后述的第一基准球12之外，对于第二基准球14也能够从相当于表背的第一方向D1以及第二方向D2进行测定。其中，在包围开口20h的外侧，在不同的方位配置有两个位置限制部件23，并固定于中央部20b的表面侧。位置限制部件23对透镜(光学元件)27向xy方向的移动进行限制而使透镜27的定位变得可靠。

基准部4具有三个第一基准球12与三个球保持部13。第一基准球12以稳定的状态被保持于球保持部13，经由球保持部13固定于基板11。此时，三个第一基准球12被配置在以载置于基板11上的透镜27的光轴位置为重心的正三角形的顶点位置，该正三角形的一个边与元件用支架20的水平基准轴x平行，在被设置于后述的测定装置之后，被设定为与和测定装置的水平方向的驱动轴对应的X轴或者Y轴平行。球保持部13具有一对开口13a、13b，能够从表示从基板11的表面11i以及背面11j侧观察时的方向的第一方向D1以及第二方向D2观察第一基准球12。第一基准球12由高硬度的材料，例如红宝石、氮化硅、超硬合金等材料形成。第一基准球12是比较大的Φ3～10mm左右的圆球。

如图4所示，第一基准球12的球心12c的铅垂方向的高度H1与载置于元件用支架20上的透镜27的中心27c的铅垂方向涉及的高度H2大致相等。即，对第一基准球12的球心12c与透镜27的中心27c而言，铅垂方向的相对的高度大致一致。更准确而言，第一基准球12的球心12c的z方向涉及的高度位置与对将元件用支架20上的透镜27的表背一对光学面27a、27b的面顶点连结的光轴OA上的线段进行两分割的中心27c的z方向涉及的高度位置大致一致。这里大致一致是指在通常的三维坐标测定机、或除此以外的例如轮廓形状测定装置等的情况下，设为2mm以内。关于使夹具反转而进行测定时的与反转轴平行的方向的偏心测定，由于能够大体排除测定装置的垂直度误差的影响，所以通过将使测定用夹具100反转时的反转轴绕其自身的x轴以及y轴(或者绕以载置台2为基准的水平方向的X轴以及Y轴)进行表背的测定，能够获得将铅垂轴相对于水平驱动轴的垂直度误差排除了的测定值。另外，若将该测定值与无法排除垂直度误差的测定值的差值设为补价值，则即使不遵照上述那样的绕x轴以及y轴(X轴以及Y轴)使其反转来确定方向的测定步骤，作为以后的测定，也能够获得排除了垂直度误差的测定值。

元件用支架20的中央载置部20c与第一基准球12用的球保持部13和基板11的高度调整部件24一同作为高度调整部发挥功能。即，通过中央载置部20c与球保持部13，能够使第一基准球12的球心12c与透镜(光学元件)27的中心27c在测定装置内的铅垂方向大致一致。并且，通过高度调整部件24，即便使夹具主体1在载置台2上反转，在铅垂的Z轴方向，第一基准球12的球心12c的高度H1与透镜(光学元件)27的中心27c的高度H2(≈H1)也不变化。此外，中央载置部20c与球保持部13在图示的例子中与基板11分体形成，但能够将这些的一部分或者全部与基板11形成为一体而固定为一体。

保持部5具有三个施力部件21和三角形的框状部件22。三个施力部件21以与构成施力部6的三个施力单元19相互不同的方式以三等分的角度(120度)配置于元件用支架20的载置部的周围。各施力部件21是直线延伸的细长的板簧，在根侧经由隔离物22t被固定于框状部件22，经由该框状部件22被固定于基板11。三个施力部件21的安装高度被适当地设定，通过将载置于元件用支架20上的透镜(光学元件)27向元件用支架20侧适当地施力，由此将透镜27维持为稳定地保持于元件用支架20上的状态。这里，优选适当地施力被设定为通过有限单元法(FEM)等方法，使该作用力对透镜27的光学面(被测定面)赋予的形变相对于基于该夹具的偏心的测定结果的影响充分变小。三个施力部件21的前端21a与在透镜27的外周设置的凸缘27g的三处平坦面抵接而向元件用支架20侧即-z侧按压。其中，施力部件21具有没有弯曲部的一张板构造，容易在外观上对劣化等状态进行判断。另外，通过在支承施力部件21时使用隔离物22t，能够对施力部件21的前端21a按压凸缘27g的力(作用力)进行调整。

如图2、图6所示，构成施力部6的各施力单元19具有：在前端固定有第二基准球14的杆状的滑动部件15、沿轴向对滑动部件15进行引导的第一引导部件16以及第二引导部件17、内置有对滑动部件15向前端侧施力的弹簧的第一滑动施力部18、以及将第一滑动施力部18固定于基板11上的固定部6b。

三个滑动部件15对载置于元件用支架20上的透镜27朝向中心施力。此时，固定于各滑动部件15的前端的第二基准球14与设置于透镜27的外周的凸缘的三处侧面抵接而向与侧面垂直的中心朝向的方向按压。这三个第二基准球14被配置于以载置在基板11上的透镜27的光轴位置为重心的正三角形的顶点位置，该正三角形的一个边与元件用支架20的水平基准轴x平行，在被设置于后述的测定装置之后，被设定为与和测定装置的水平方向的驱动轴对应的X轴或者Y轴平行。各滑动部件15具有对第二基准球14进行支承的杆的前端侧保持部件15a、和被收纳于由第一引导部件16以及第二引导部件17形成的孔的根侧滑动部15b。为了提高滑动性以及耐磨损性，可对根侧滑动部15b的外周侧面实施DLC等表面处理。

被支承于滑动部件15的第二基准球14由高硬度的材料，例如红宝石、氮化硅、超硬合金等材料形成。第二基准球14是比较小的Φ2～0.33mm左右的圆球。

第一引导部件16以及第二引导部件17与基板11协同动作地包围滑动部件15的根侧滑动部15b的侧面。为了提高滑动性以及耐磨损性，可对第一引导部件16以及第二引导部件17的与根侧滑动部15b对置的内表面实施DLC等表面处理。在第一引导部件16以及第二引导部件17以被埋入的方式固定有第二滑动施力部19a、19b，对滑动部件15的根部分向对置的第一引导部件16、基板11的方向施力而能够进行滑动部件15的精密且稳定的滑动。第二滑动施力部19a、19b由通过弹簧的压缩力来产生作用力的柱塞构成。由于第二滑动施力部19a、19b的前端与滑动部件15的侧面以滑动的方式接触，所以优选在第二滑动施力部19a、19b的前端的接触部设置顺利地转动的滚珠、辊。另外，引导部件16、17、滑动部件15也可以使用交叉辊引导件等。

第一滑动施力部18与滑动部件15的根侧滑动部15b的后端抵接而将滑动部件15向前端侧按压。由此，第二基准球14能够成为以所希望的力按压透镜27的外周的状态。第一滑动施力部18由通过弹簧的压缩力来产生作用力的柱塞构成。其中，第一滑动施力部18被固定为能够通过固定部6b对长边方向的位置进行调整，可解除或微调第二基准球14按压透镜27的外周的力。

此外，通过使对三个滑动部件15中的、被图3A等所示的一对位置限制部件23夹持的一个滑动部件15施加的作用力相对于其他两个滑动部件15相对减弱，使得透镜(光学元件)27在xy面内靠近一对位置限制部件23侧，能够使透镜27的支承稳定化。

返回到图1，载置台2具备底板部2a、支承部2b以及定位部2c。在底板部2a与夹具主体1的设置于基板11的开口11h对应地形成有开口2h。支承部2b中的与底板部2a的四角对应的支承部2d对基板11的四角的背面或者高度调整部件24的上表面进行支承。在载置台2的支承部2b设置有限制壁2e，对夹具主体1向Y驱动轴的方向的移动进行限制，在支承部2b固定有定位部2c，来限制夹具主体1向X驱动轴的方向的移动。即，通过支承部2b，在铅垂的Z驱动轴的方向使夹具主体1对准，通过限制壁2e以及定位部2c，在水平的XY驱动轴的方向使夹具主体1对准，能够相对于载置台2实现三维的定位。其中，在限制壁2e侧的支承部2b的上表面中的远离限制壁2e的一侧粘贴有作为弹性体制的弹性部件的冲击吸收片25。该冲击吸收片(弹性部件)25被设置在当在载置台2上载置夹具主体1时供夹具主体1首先接触的位置，通过对设置夹具主体1时的冲击进行吸收，来防止伴随着夹具主体1的反转等而产生透镜(光学元件)27的配置偏移。其中，作为冲击吸收片25，能够使用橡胶、弹簧、冲击吸收器等。

图7A表示将夹具主体1以能够在第一方向D1观察的方式载置于载置台2上的状态，图7B表示将夹具主体1以能够在第二方向D2观察的方式载置于载置台2上的状态。在图7A的情况下，通过载置台2的支承部2b支承基板11的四角的背面，在图7B的情况下，是使夹具主体1从图7A的状态绕其自身的y轴旋转180度而反转的状态，通过载置台2的支承部2b对基板11的四个高度调整部件24进行支承。在任意的情况下，均通过载置台2的限制壁2e以及定位部2c限制了基板11向横向的移动。

图8A表示即将把夹具主体1翻过来载置于载置台2上之前的状态，图8B放大观察了即将在载置台2上载置夹具主体1之前的状态。在当在载置台2上载置夹具主体1时夹具主体1的高度调整部件24等与载置台2的支承部2b首先接触的位置设置有冲击吸收片25。在夹具主体1的角部1w形成有R形状，来更加降低接触的冲击。

此外，也能够如图8C所示，不在载置台2侧而在夹具主体1侧设置冲击吸收片125。即，在夹具主体1的上下的角部1w粘贴有冲击吸收片125，即使在以表面侧为上来配置夹具主体1的情况下，或者以背面侧为上来配置夹具主体1的情况下的任一情况，都能够缓和夹具主体1相对于载置台2首先接触时的冲击。

图9A～图9D表示将夹具主体1翻过来载置于载置台2上的工序，在图9A所示的工序中大幅倾斜的夹具主体1的角部1w经由冲击吸收片25与载置台2接触，在图9B所示的工序中保持将角部1w固定了的状态使夹具主体1的倾斜减少而形成接近水平的状态。在图9C所示的工序中保持夹具主体1的稍微倾斜姿势的状态使角部1w向限制壁2e侧滑动移动，在图9D所示的工序中使夹具主体1中的远离限制壁2e的相反侧接近载置台2，由载置台2的支承部2b或者支承部2d对基板11的四个高度调整部件24进行支承。由此，能够将夹具主体1在载置台2上配置为水平。

图10A以及图10B是对使用图1所示的测定用夹具100来测定三维形状的面形状测定装置200的构造进行说明的正面以及侧面的示意图。该面形状测定装置200是能够进行偏心测定的测定装置，在平台81上具有将XY工作台装置82与Z驱动装置84固定了的构造。XY工作台装置82、Z驱动装置84的动作被控制装置99控制。

XY工作台装置82被省略说明的驱动机构驱动而进行动作，能够使被载置于在XY工作台装置82的上部固定的载置台2的夹具主体1在水平的XY面内二维地向任意的位置顺利移动。夹具主体1的位置利用设置于载置台82a的X反射镜83a与Y反射镜83b来检测。即，利用与X反射镜83a对置地安装于平台81上的激光干涉仪83d可知载置台82a的X轴方向的位置。另外，利用与Y反射镜83b对置地安装于平台81上的激光干涉仪83e可知载置台82a的Y轴方向的位置。

Z驱动装置84在框架85上固定有升降机构86，升降机构86具备：固定于框架85上部并沿Z方向延伸的支承轴86a、被支承于支承轴86a并沿Z轴方向移动的升降部件86b、使升降部件86b升降的升降驱动机构(未图示)、被支承于升降部件86b的触针保持部86d以及以能够升降的方式被支承于触针保持部86d的触针PR。

升降机构86通过升降部件86b被支承轴86a非接触地支承而顺利地升降运动。触针保持部86d对触针PR进行保持，与此相伴地顺利升降运动。其中，对于触针PR而言，以能够在对前端施加了一定的负荷的状态下高精度顺利地升降的方式，施加反馈而使未图示的升降驱动机构动作。结果，若以使触针PR以低应力升降，并且使XY工作台装置82恰当地动作而对载置于夹具主体1上的透镜27二维地进行扫描的方式移动，则能够使触针PR的前端沿着被载置于夹具主体1上的透镜27的光学面二维地移动。此时，触针PR的前端位置利用设置于与触针PR一同升降的部件的上端的Z反射镜91a来检测。即，利用与Z反射镜91a对置地安装于框架85上的激光干涉仪91b可知触针PR下端的Z轴方向的位置。

图11以及图12是对使用了图10A等所示的面形状测定装置(测定装置)200的测定方法的顺序进行说明的流程图。

首先，将对透镜27进行支承的夹具主体(Jig body)1设置到在图10A等所示的面形状测定装置200预先安装的载置台2上(步骤S10)。此时，基板11的表面11i朝向上侧而能够从第一方向D1进行观察。接下来，通过对配置于基板11的周边部的三个第一基准球12的表面形状进行计测，来测定球心的坐标系(表面侧坐标系)(步骤S11)。接下来，通过对配置于透镜27的周围的三个第二基准球14的表面形状进行计测，来测定球心的坐标(步骤S12)。接下来，计算与透镜27的凸缘27g侧面的中心对应的表面外形基准位置(步骤S13)。接下来，对透镜27的表面侧的光学面27a的表面形状进行测定(步骤S14)。具体而言，以在透镜27的光学面27a的上方配置了触针PR的状态，使XY工作台装置82动作而使触针PR相对于透镜27二维地扫描移动，并且使驱动装置84动作而使触针PR前端以不从光学面27a离开的方式移动。由此，能够获得二维的表面形状数据。接下来，进行以设计值拟合在步骤S14中获得的表面形状数据的坐标转换，并且基于在步骤S13中获得的表面外形基准位置来计算透镜27的表面外形偏心(步骤S15)。

接下来，使夹具主体1围绕与水平的Y驱动轴平行的轴(或者反转轴)反转，由此作为翻过来的状态设置于载置台2上(步骤S21)。即，基板11的背面11j朝向上侧而能够进行第二方向D2的观察。接下来，通过对配置于基板11的周边部的三个第一基准球12的表面形状进行计测，由此测定背面侧的球心的坐标(背面侧坐标系)(步骤S22)。接下来，将在步骤S11中获得的球心的坐标系(表面侧坐标系)与在步骤S22中获得的球心的坐标系(背面侧坐标系)进行比较，来计算表面侧坐标系与背面侧坐标系的关系(步骤S23)。接下来，决定与透镜27的凸缘27g的中心对应的背面外形基准位置(步骤S24)。这里，背面外形基准位置通过利用在步骤S23中获得的表面侧坐标系与背面侧坐标系的关系对在步骤S13中获得的表面外形基准位置进行坐标转换来获得，但能够通过从背面侧对第二基准球14的表面形状进行计测而直接获得。接下来，对透镜27的背面侧的光学面27b的表面形状进行测定(步骤S25)。接下来，进行以设计值拟合在步骤S25中获得的表面形状数据的坐标转换(步骤S26)。接下来，利用在步骤S23中获得的关系将在步骤S15中获得的坐标转换数据与在步骤S26中获得的坐标转换数据进行比较，来计算透镜27的两个光学面27a、27b的相对的偏心(步骤S27)。可采用所获得的偏心中的可靠度较高的Y驱动轴方向的偏心。

接下来，使夹具主体1围绕与Z驱动轴平行的轴半旋转而设置于面形状测定装置的保持部(未图示)(步骤S31)。即，保持为基板11的背面11j朝向上侧而能够进行第二方向D2的观察，但夹具主体1以步骤S10的状态为基准，绕与水平的X驱动轴平行的轴(或者反转轴)反转，由此作为翻过来的状态被设置于载置台2上。接下来，通过对配置于基板11的周边部的三个第一基准球12的表面形状进行计测，来测定球心的坐标(步骤S32)。接下来，将在步骤S11中获得的球心的坐标系(表面侧坐标系)与在步骤S32中获得的表面侧的球心的坐标系(背面侧坐标系)进行比较，来计算表面侧坐标系与背面侧坐标系的关系(步骤S33)。接下来，决定与透镜27的凸缘27g的中心对应的背面外形基准位置(步骤S34)。接下来，对透镜27的背面侧的光学面27b的表面形状进行测定(步骤S35)。接下来，进行以设计值拟合在步骤S35中获得的表面形状数据的坐标转换(步骤S36)。接下来，利用在步骤S33中获得的关系将在步骤S15中获得的坐标转换数据与在步骤S36中获得的坐标转换数据进行比较，来计算透镜27的两个光学面27a、27b的相对的偏心(步骤S37)。可采用所获得的偏心中的可靠度较高的X驱动轴方向的偏心。

以上说明的测定方法仅为例示，能够进行各种变形。

以上，基于实施方式对本发明进行了说明，但本发明不限定于上述实施方式。例如，在第一实施方式中，使全部的滑动部件15可动，但能够将滑动部件15的一个或者两个固定于基板11上。

第一基准球12的球心12c的位置与透镜27的中心27c的位置不需要在测定装置内的铅垂的Z方向准确地一致，但两者之差越少，则精度、可靠度越提高。

Claims (14)

1.一种光学元件的测定用夹具，能够在对光学元件的光学面的偏心进行测定时利用，所述光学元件的测定用夹具具备：

元件用支架，对光学元件进行载置；

基板，具有用于供所述元件用支架安装的开口；

至少三个第一基准球，分别被固定于所述基板，能够从与将所述基板设置于测定装置内的状态下的一方的测定对应的所述基板的第一方向、和与使所述基板反转后的另一方的测定对应的所述基板的第二方向进行测定；

保持部，将光学元件保持于所述元件用支架上；以及

高度调整部，在为了从所述第一方向以及第二方向进行测定而将所述基板设置于所述测定装置内时，使所述第一基准球的球心与光学元件的一对光学面的顶点之间的中心在所述测定装置内的铅垂方向大致一致。

2.根据权利要求1所述的光学元件的测定用夹具，其中，

三个所述第一基准球被配置于以在所述基板上载置的光学元件的光轴位置为重心的大致正三角形的顶点位置，该正三角形的一个边被设定为与和所述测定装置的水平方向的驱动轴对应的X轴或者Y轴平行。

3.根据权利要求1或2所述的光学元件的测定用夹具，其中，

所述高度调整部至少一部分一体地形成于所述基板，或者与所述基板分体地形成并被组装于所述基板。

4.根据权利要求1或2所述的光学元件的测定用夹具，其中，

所述元件用支架具有在载置并保持了光学元件的状态下，针对所述基板能够从所述第一方向以及第二方向进行测定的闭口，设置有至少能够在所述测定装置的水平方向的两个方向限制位置的位置限制部件。

5.根据权利要求1或2所述的光学元件的测定用夹具，其中，

所述保持部具有被固定于所述基板，并通过将在所述元件用支架上载置的光学元件向所述元件用支架侧施力来将光学元件保持于所述元件用支架上的施力部件。

6.根据权利要求5所述的光学元件的测定用夹具，其中，

所述施力部件是直线延伸的细长的板簧。

7.根据权利要求1或2所述的光学元件的测定用夹具，其中，

还具备第二基准球，该第二基准球一体地固定于滑动部件，所述滑动部件由固定于所述基板的引导部件引导而能够滑动并能够与载置于所述元件用支架上的光学元件的外形抵接。

8.根据权利要求7所述的光学元件的测定用夹具，其中，

所述第二基准球附随于三个滑动部件而设置有三个，三个所述第二基准球的球心被配置于以在所述基板上载置的光学元件的光轴位置为重心的大致正三角形的顶点位置，该正三角形的一个边被设定为与和所述测定装置的水平方向的驱动轴对应的X轴或者Y轴平行。

9.根据权利要求7所述的光学元件的测定用夹具，其中，

具备用于将所述滑动部件向光学元件的外形施力的第一滑动施力部、以及用于将所述滑动部件向所述引导部件或者所述基板施力的第二滑动施力部。

10.根据权利要求9所述的光学元件的测定用夹具，其中，

所述滑动施力部由通过弹簧的压缩来产生作用力的柱塞构成。

11.根据权利要求1或2所述的光学元件的测定用夹具，其中，

还具备将所述基板在所述测定装置内定位并载置的载置台。

12.根据权利要求11所述的光学元件的测定用夹具，其中，

在所述基板与所述载置台的任一方中，在将所述基板向所述载置台载置时两者首先接触的位置配置有弹性部件。

13.一种偏心测定装置，其中，

具备权利要求1～12中任一项所述的光学元件的测定用夹具、以及对三维形状进行测定的所述测定装置。

14.一种使用了光学元件的测定用夹具的偏心测定方法，其中，

当在权利要求1～12中任一项所述的光学元件的测定用夹具上载置光学元件并设置于所述测定装置来进行偏心测定时，通过使所述测定用夹具绕所述测定装置的两个正交的水平方向的驱动轴旋转而使该测定用夹具反转，将使所述测定用夹具反转后的各反转轴的方向的偏心测定结果处理为光学元件的偏心量。