JP2000097684A - 光学素子の面間の位置関係を測定する方法および装置および同装置に用いる光学素子を保持する保持具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】特に自由曲面を持つ光学素子の複数の面の相互
の相対的な位置関係を測定し得る方法を提供する。 【解決手段】光学面５０ａを上にして治具２００を補助
治具１１０の上に置く。３次元形状測定機により光学面
５０ａを測定するとともに、三つの球体２３０を測定し
て光学面５０ａ測定時の基準座標系を求める。続いて、
治具２００を裏返し、光学面５０ｂを上にする。３次元
形状測定機により光学面５０ｂを測定するとともに、三
つの球体２３０を測定して光学面５０ｂ測定時の基準座
標系を求める。二つの基準座標系に基づいて光学面５０
ａの形状データと光学面５０ｂの形状データを同じ座標
系に変換する。光学面５０ａと５０ｂの形状データを設
計式とフィッティングして光学面５０ａと５０ｂの面座
標を求める。求めた面座標に基づいて光学面５０ａと５
０ｂの位置関係を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学素子の面間の
位置関係を測定する方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平７−２２９８１１号は、非球面レ
ンズの対向する二面の位置関係を測定し得る装置の一例
を開示している。この装置は、互いに直交する３軸方向
に関する位置を測定し得る３次元形状測定機と、非球面
レンズを支持する非球面レンズ支持器と、コンピュータ
とを有しており、被検体である非球面レンズの一方の面
を非球面レンズ支持器に当て付け、３次元形状測定機に
より、非球面レンズ支持器と、被検非球面レンズのもう
一方の面とを測定している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した装置では、基
準軸に同心的に形成された真円の非球面レンズ支持器に
被検非球面レンズを当て付けることにより、基準軸と被
検非球面レンズの一方の面の光軸との軸合わせを行なっ
ている。

【０００４】従って、同装置は、光軸に対して回転対称
性を持つ光学素子に対しては有効であるが、光軸に対し
て回転対称性を持たない面を持つ光学素子に対しては適
用できない。本明細書では、光軸に対して回転対称性を
持たない面を自由曲面と呼ぶことにする。

【０００５】近年では、小型化や光学特性向上を図るた
め、二以上の機能を併せ持つ光学素子の使用が増えてい
る。プリズムの機能とレンズの機能を持つ光学素子はそ
の一例である。

【０００６】このような光学素子は、光軸に対して回転
対称性を持たない面つまり自由曲面を持つものが多い。
このような光学素子を用いた装置では、その光学特性の
向上を図るためにも、その複数の面の相互の位置関係を
知ることが望まれている。

【０００７】しかし、現在のところ、自由曲面を持つ光
学素子の複数の面の間の位置関係を測定する好適な手法
は未だ提供されていない。本発明は、このような現状に
応えるために成されたものであり、その目的は、光学素
子の面間の位置関係を測定する好適な方法と装置を提供
することであり、特には、自由曲面を持つ光学素子の複
数の面の相互の相対的な位置関係を測定し得る方法と装
置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による３次元形状
測定機を用いて光学素子の面間の位置関係を求める方法
は、前記３次元形状測定機を用いて前記光学素子の第１
の面の形状を測定する第１の面形状測定工程と、前記第
１の面形状測定工程における第１の基準座標系を測定す
る第１の基準座標系測定工程と、前記３次元形状測定機
を用いて前記光学素子の第２の面の形状を測定する第２
の面形状測定工程と、前記第２の面形状測定工程におけ
る第２の基準座標系を測定する第２の基準座標系測定工
程と、前記第１及び第２の面形状と前記第１及び第２の
基準座標系に基づいて前記第１の面と前記第２の面の位
置関係を演算により求める演算工程とを有している。

【０００９】本発明による３次元形状測定機により測定
される少なくとも第１の面と第２の面を持つ光学素子を
保持する保持具は、光学素子を保持する治具と、これを
支持する補助治具とを有しており、前記補助治具は、３
次元形状測定機が第１の面を測定し得る第１の姿勢及び
３次元形状測定機が第２の面を測定し得る第２の姿勢で
治具治具を支持可能であり、前記治具は、第１及び第２
の面形状測定における第１及び第２の基準座標系を定義
するための基準座標系定義部を有している。

【００１０】本発明による光学素子の面間の位置関係を
測定する測定装置は、被検物の３次元形状を測定する３
次元測定機と、前記３次元形状測定機により少なくとも
第１の面と第２の面を持つ光学素子の該第１の面を測定
し得る姿勢及び該第２の面を測定し得る姿勢における、
前記３次元形状測定機による前記光学素子又は該光学素
子の保持具に対する測定のデータから、第１及び第２の
面形状測定における第１及び第２の基準座標系をそれぞ
れ演算する第１の演算手段と、前記第１の面を測定し得
る姿勢及び前記第２の面を測定し得る姿勢において、前
記３次元形状測定機による前記光学素子の前記第１の面
及び第２の面の形状の測定データと、前記第１の演算手
段により得られた前記第１及び第２の基準座標系とか
ら、前記第１及び第２の面の面間の位置関係を演算する
第２の演算手段とを有している。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について説明する。 第一の実施の形態 本発明の実施の形態による光学素子の光学面の位置関係
の測定に用いる装置１０の全体構成を図１に示す。同装
置は、被検ワークである光学素子５０を保持する保持具
１００と、３次元形状測定機３０と、測定データを処理
するコンピュータ２０とを有している。

【００１２】３次元形状測定機３０は、基台３２に立て
られた一対の脚部３６に支持されたガイドレール３８
と、ガイドレール３８に支持されたスライダ４０と、ス
ライダ４０に支持された接触プローブ４２とを備えてい
る。ガイドレール３８は一対の脚部３６に対して上下方
向および前後方向に移動可能であり、スライダ４０はガ
イドレール３８に対して左右方向に移動可能である。従
って、接触プローブ４２は、基台３２の上面に平行なＸ
Ｙ方向と、基台３２の上面に直交するＺ方向に移動し得
る。

【００１３】３次元形状測定機は、接触プローブ４２の
接触部４４を測定対象物に接触させ、両者の接触を保っ
たまま接触プローブ４２をＸＹＺ方向に移動させること
によって、測定対象物の表面形状をＸＹＺ方向に関する
座標の集合として計測する。

【００１４】本実施の形態の説明では、３次元形状測定
機として、接触プローブを備える装置を例示的にあげて
いるが、本発明に適用可能な３次元形状測定機は、この
タイプに限定されない。本発明の３次元形状測定機に
は、測定対象物の表面形状を三次元座標の集合として測
定し得るあらゆる装置が適用可能である。

【００１５】図１に示した保持具１００の詳細な構成を
図２に示す。保持具１００は、３次元形状測定機３０の
基台３２の上に置かれる補助治具１１０と、その上に載
置される治具２００とで構成されている。治具２００は
コの字形状をしており、被検ワークである光学素子５０
を両側から支持し得る。補助治具１１０は、治具２００
に保持された光学素子５０と干渉しないように、治具２
００の形状に対応してコの字形状をしている。

【００１６】治具２００はコの字形状である必要はな
い。被検ワーク５０を適切に保持できさえすれば、どの
ような形状であっても一向に構わない。また、補助治具
１１０もコの字形状である必要はない。被検ワーク５０
と干渉することなく、治具２００を適切に支持できさえ
すれば、どのような形状であっても一向に構わない。

【００１７】被検ワーク５０は両側に突出した一対のみ
み５２を有している。みみ５２は、後述するように、治
具２００への固定に利用される。みみ５２は、好ましく
は、治具２００への固定のためだけでなく、装置への取
り付けをも考慮して設けられている。

【００１８】また被検ワーク５０は面間の位置関係の測
定対象である二つの光学面５０ａと５０ｂを有してい
る。本明細書において、「光学面」という用語は、光が
透過又は回折又は反射することを想定して設計された面
を指し、入射した光に対して光学的な作用を及ぼす面お
よび単に光を通過させるだけで何ら光学的な作用を及ぼ
さない面の両方を含む。例えば、プリズムの機能とレン
ズの機能を持つ光学素子においては、光を屈折させたり
集光させたり発散又は回折又は反射させたりする面およ
び単に光を通過させる面の両方を指す。

【００１９】治具２００は、コの字形状の板材からなる
基板２１０と、被検ワーク５０のみみ５２を押さえるた
めの押さえ部材２２０と、これを締め付けるためのねじ
２２２とを有している。図４に示されるように、被検ワ
ーク５０のみみ５２を基板２１０と押さえ部材２２０の
間に配置してねじ２２２を締めることにより、基板２１
０と押さえ部材２２０とで被検ワーク５０のみみ５２を
狭持することで、被検ワーク５０は治具２００に固定さ
れる。

【００２０】治具２００は、基準座標系を定めるための
基準座標系定義部として機能する三つの球体２３０を備
えている。図３に示されるように、球体２３０は基板２
１０の外周面に接着剤２３２により固定されている。球
体２３０は基板２１０の外周部に固定されているので、
基板２１０の両面に露出している。従って、図２に示さ
れるように、基板２１０の第一面２１０ａを上にして補
助治具１１０の上に載置した場合にも、図５に示される
ように、基板２１０の第二面２１０ｂを上にして補助治
具１１０の上に載置した場合にも、３次元形状測定機３
０により測定可能である。

【００２１】続いて、被検ワーク５０の光学面５０ａと
光学面５０ｂの相互の位置関係（面間の位置関係）の測
定について説明する。以下では、まず基準座標系定義部
すなわち三つの球体２３０に基づいた基準座標系の求め
方について説明し、その後で被検ワークの面間の位置関
係の求め方について述べる。

【００２２】基準座標系の求め方 １．図１に示す３次元形状測定機３０のプローブ４２に
より、基準座標系定義部すなわち三つの球体２３０をそ
れぞれ走査して、各球体２３０の形状データを求める。 ２．図１に示すコンピュータ２０により、各球体２３０
の形状データからそれぞれの中心座標を計算し、それぞ
れ中心１、中心２、中心３とする。 ３．中心１と中心２を結ぶ直線に、中心３から垂線を下
した交点を原点とする。 ４．中心１から中心２へ向かうベクトルをＸの方向ベク
トルとする。 ５．原点から中心３へ向かうベクトルをＹの方向ベクト
ルとする。 ６．Ｘの方向ベクトルとＹの方向ベクトルの外積をＺの
方向ベクトルとする。 ７．３〜６で定義されるＸ，Ｙ，Ｚの方向ベクトルによ
り決まる座標系を基準座標系とする。

【００２３】面間の位置関係の求め方 １．図２に示されるように、光学面５０ａを測定できる
姿勢に治具２００を補助治具１１０の上に置く。 ２．図１で示した３次元形状測定機３０のプローブ４２
により、光学面５０ａを走査測定し、光学面５０ａの形
状データを得る。 ３．上述した手順に従って、基準座標系定義部すなわち
三つの球体２３０に基づいて基準座標系を求める。 ４．治具２００を裏返して、図５に示されるように、光
学面５０ｂが測定できる姿勢に治具２００を補助治具１
１０の上に置く。 ５．図１で示した３次元形状測定機３０のプローブ４２
により、光学面５０ｂを走査測定し、光学面５０ｂの形
状データを得る。 ６．上述した手順に従って、基準座標系定義部すなわち
三つの球体２３０に基づいて基準座標系を求める。 ７．図１に示したコンピュータ２０により、３と６で求
めた基準座標系を元に、光学面５０ａの形状データと、
光学面５０ｂの形状データを同じ座標系に変換する。 ８．コンピュータ２０により、光学面５０ａの形状デー
タを設計式とフィッティングし、つまり両者の差が最も
少ない姿勢に合わせ、光学面５０ａの面座標を求める。
ここで、面座標は、光学面５０ａの種類に応じて異な
り、光学面５０ａが球面の場合には中心点の座標であ
り、非球面の場合には原点の座標と軸の式（あるいは方
向ベクトル）、自由曲面の場合には座標面を決めるため
には原点と直交する２つの方向ベクトルが必要になる
が、後処理を容易にするために、原点と互いに直交する
３つの方向ベクトル、つまり原点の座標とＺベクトル
（軸の方向ベクトル）とＸ方向ベクトル（軸に直交する
ベクトル）とＹ方向ベクトル（Ｚ，Ｘ方向ベクトルの外
積）をとることが多い。 ９．光学面５０ｂに対しても同じ処理を行ない、光学面
５０ｂの面座標を求める。 １０．コンピュータ２０により、８と９で求めた面座標
に基づいて、光学面５０ａと光学面５０ｂの位置関係を
求める。

【００２４】図２と図５から分かるように、三つの球体
２３０は、好ましくは、治具２００に非対称に配置され
ており、従って、第一面２１０ａの側から見た球体２３
０の配置関係と第二面２１０ｂの側から見た球体２３０
の配置関係は互いに異なっている。球体２３０のこのよ
うな配置関係は、治具２００のどちら側（第一面２１０
ａの側と第二面２１０ｂの側のいずれ）から測ったかを
測定データから判断することを可能にする。

【００２５】三つの球体２３０は、非対称に配置する代
わりに、その各々の大きさを異ならせてもよい。あるい
は、両側の球体２３０の一方の大きさを異ならせてるだ
けであってもよい。このように大きさの異なる球体２３
０の組み合わせは、これらが対称的な位置関係にあって
も、治具２００のどちら側から測ったかを測定データか
ら判断することを可能にする。

【００２６】なお、この実施の形態の各構成は、当然、
様々な変形や変更が可能である。変形例のひとつを図６
に示す。この変形例では、基準座標系定義部すなわち三
つの球体２３０が、接着や一体成形などにより、被検ワ
ーク５０に直接設けられている。面間の位置関係は同様
の測定を行なうことで求められる。

【００２７】この変形例では、被検ワークを保持する構
造体には、上述した特殊な保持具１００を用いる必要は
なく、被検ワーク５０を安定に保持し得るものであれ
ば、どのようなものを用いても構わない。

【００２８】別の変形例を図７に示す。この変形例で
は、基板２１０に外周部に五つの球体２３０が設けられ
ている。面間の位置関係は、五つの球体２３０の任意の
三つに対して、同様の測定を行なうことで求められる。
また、五つの球体２３０のすべてを基準座標系定義部に
利用することで、面間の位置関係をより高い精度で求め
ることも可能である。

【００２９】この変形例では、図７に示されるように、
射出成形において被検ワーク５０の製作時に出来るゲー
ト５４などが、その下方に位置する球体２３０を３次元
形状測定機３０が測定するのを邪魔する場合であって
も、これを除く他の四つの球体２３０を基準座標系定義
部として用いることで、面間の位置関係を求めることが
できる。

【００３０】また、この構成は非常に長い被検ワークの
面間の位置関係の測定に対して有用である。つまり、非
常に長い被検ワークに対しては、面間の位置関係はいく
つかの部分に分けて測定するが、それぞれの測定部分の
近くに少なくとも三つの球体を配することで、所要時間
が短く精度の高い好適な測定を提供する。

【００３１】第二の実施の形態 第二の実施の形態による治具３００を図８に示す。治具
３００は、図９と図１０と図１１に示されるように、測
定する面に応じて、それぞれ、異なる補助治具１２０と
１３０と１４０と組み合わされて、図１に示される３次
元形状測定機３０の基台３２の上に載置される。

【００３２】治具３００は、コの字形状の板材からなる
基板３１０と、被検ワーク６０のみみ６２を押さえるた
めの押さえ部材３２０と、これを締め付けるためのねじ
３２２とを有している。治具２００と同様に、ねじ３２
２を締め付けて被検ワーク６０のみみ６２を基板３１０
と押さえ部材３２０で狭持することによって、被検ワー
ク６０は治具３００に固定される。

【００３３】治具３００は、基準座標系を定めるための
基準座標系定義部として機能する二つの球体３３０とひ
とつの基準面３１０ａを有している。基準面３１０ａと
その反対側の面３１０ｂは共に高い平面度を有し、両者
は高い精度で平行となっている。球体３３０は基板３１
０の外周部に接着により固定されている。

【００３４】図８において、被検ワーク６０は、面間の
位置関係の測定対象である三つの光学面６０ａと６０ｂ
と６０ｃを有している。光学面６０ａの測定に対して
は、治具３００は、図９に示されるように、補助治具１
２０の斜面１２４の上に載せられる。治具３００は、補
助治具１２０の斜面１２４に設けられた二本の位置決め
ピン１２２によって支持され、また斜面１２４に面接触
することで向きが安定化される。この状態で、被検ワー
ク６０の光学面６０ａは上を向き、図１に示される３次
元形状測定機３０によって測定することが可能である。
勿論、球体３３０も３次元形状測定機３０で測定可能で
ある。

【００３５】光学面６０ｂの測定に対しては、治具３０
０は、図１０に示されるように、補助治具１３０の斜面
１３４の上に載せられる。治具３００は、補助治具１３
０の斜面１３４に設けられた二本の位置決めピン１３２
によって支持され、また斜面１３４に面接触することで
向きが安定化される。この状態で、被検ワーク６０の光
学面６０ｂは上を向き、図１に示される３次元形状測定
機３０によって測定することが可能である。勿論、球体
３３０も３次元形状測定機３０で測定可能である。

【００３６】光学面６０ｃの測定に対しては、治具３０
０は、図１１に示されるように、補助治具１４０の斜面
１４４の上に載せられる。治具３００は、補助治具１４
０の斜面１４４に設けられた二本の位置決めピン１４２
によって支持され、また斜面１４４に面接触することで
向きが安定化される。この状態で、被検ワーク６０の光
学面６０ｃは上を向き、図１に示される３次元形状測定
機３０によって測定することが可能である。勿論、球体
３３０も３次元形状測定機３０で測定可能である。

【００３７】本実施の形態では、基準面３１０ａと二つ
の球体３３０に基づいて基準座標系を設定する。以下、
まず基準面３１０ａの測定方法について説明し、続いて
基準座標系の求め方について述べる。

【００３８】基準面の測定方法 １．図９に示されるように、基準面３１０ａが上側にあ
る場合は、そのまま基準面３１０ａを３次元形状測定機
３０で測定する。 ２．図１１に示されるように、基準面３１０ａが下側に
ある場合は、基準面３１０ａに平行な裏面３１０ｂを３
次元形状測定機３０で測定することで、間接的に基準面
３１０ａを測定する。 ３．図１０に示されるように、３次元形状測定機３０で
基準面３１０ａまたは裏面３１０ｂを直接測定できない
場合は、基準面３１０ａまたは裏面３１０ｂに面接触し
ている斜面１３４に対して既知の角度θだけ傾斜して上
を向いている測定面１３６を３次元形状測定機３０で測
定することにより、間接的に基準面３１０ａを測定す
る。

【００３９】基準座標系の求め方 １．図１に示すプローブ４４により、基準座標系定義部
すなわち基準面３１０ａと二つの球体３３０をそれぞれ
走査測定し、形状データを求める。 ２．図１に示すコンピュータ２０により、二つの球体３
３０の形状データからそれぞれの中心座標を計算する。 ３．図１に示すコンピュータ２０により、基準面３１０
ａの形状データから基準面３１０ａの法線ベクトルを求
める。 ４．一方の球体３３０の中心を原点とする。 ５．一方の球体３３０の中心から他方の球体３３０の中
心へ向かうベクトルをＸの方向ベクトルとする。 ６．Ｘの方向ベクトルと基準面３１０ａの法線ベクトル
の外積をＹの方向ベクトルとする。 ７．Ｘの方向ベクトルとＹの方向ベクトルの外積をＺの
方向ベクトルとする。 ８．４〜７で定義される座標系を基準座標系とする。

【００４０】任意の二つの光学面の間の位置関係は、対
象の二つの光学面に対して、第一の実施の形態で説明し
た「面間の位置関係の求め方」をそのまま適用すること
で求められる。

【００４１】本発明は、上述した実施の形態に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で行なわれ
るすべての実施を含む。実施の形態では、基準座標系定
義部として、三つの球体の例と、二つの球体と一つの基
準面の例を挙げたが、本発明はこれに限らない。基準座
標系定義部は、座標系を定義し得るものでありさえすれ
ば、その形状や形態は問わない。例えば、基準座標系定
義部は一つの球体と二つの基準面とで構成されてもよ
い。このような構成もまた本発明の範囲内にある。

【００４２】この構成による治具は、具体的には、例え
ば、被検ワークを保持し得る機構を持つ基板と、この基
板の外周部に固定された球体とを備えており、基板は、
一方の側に異なる面方向を持つ二つの基準面を有し、反
対側にこれらの二つの基準面に対して既知の位置関係に
ある二つの測定面を有している。

【００４３】このような治具やこれを用いて光学素子の
面間の位置関係を求める装置や方法は、当然、本発明に
含まれる。本明細書には以下の各項に記す発明が含まれ
る。 （１） ３次元形状測定機を用いて光学素子の面間の位
置関係を求める方法であって、前記３次元形状測定機を
用いて前記光学素子の第１の面の形状を測定する第１の
面形状測定工程と、前記第１の面形状測定工程における
第１の基準座標系を測定する第１の基準座標系測定工程
と、前記３次元形状測定機を用いて前記光学素子の第２
の面の形状を測定する第２の面形状測定工程と、前記第
２の面形状測定工程における第２の基準座標系を測定す
る第２の基準座標系測定工程と、前記第１及び第２の面
形状と前記第１及び第２の基準座標系に基づいて前記第
１の面と前記第２の面の位置関係を演算により求める演
算工程とを有している、光学素子の面間の位置関係を求
める方法。 （２） 上記（１）項において、前記３次元形状測定機
による測定の際、前記光学素子は保持具によって保持さ
れ、この保持具は第１及び第２の基準座標系を定義する
ための複数の基準座標系定義部を有しており、前記第１
及び第２の基準座標系測定工程は、前記基準座標系定義
部の形状を前記３次元形状測定機で測定する工程を含ん
でいる、光学素子の面間の位置関係を求める方法。 （３） 上記（２）項において、前記基準座標系定義部
は第１及び第２の面形状測定の際に前記３次元形状測定
機で測定可能な形状を有しており、前記第１及び第２の
基準座標系測定工程は、前記基準座標系定義部の形状を
前記３次元形状測定機で測定する工程を含んでいる、光
学素子の面間の位置関係を求める方法。 （４） 上記（３）項において、前記保持具は板状の支
持部材を含んでおり、前記複数の基準座標系定義部は、
前記支持部材の両面に露出した少なくとも３つの球形状
部を含んでいる、光学素子の面間の位置関係を求める方
法。 （５） 上記（４）項において、前記少なくとも３つの
球形状部は、前記支持部材に非対称に配置されており、
従って、前記支持部材の前記両面の一方から見た球形状
部の配置関係と前記両面の他方から見た球形状部の配置
関係は互いに異なっている、光学素子の面間の位置関係
を求める方法。 （６） 上記（４）項において、前記少なくとも３つの
球形状部は、４つ以上の球形状部である、光学素子の面
間の位置関係を求める方法。 （７） 上記（３）項において、前記保持具は、１つの
基準平面を持つ支持部材を含んでおり、前記基準座標系
定義部は、前記支持部材の前記１つの基準平面と、前記
支持部材の両面に露出した２つの球形状部を含んでい
る、光学素子の面間の位置関係を求める方法。 （８） 上記（３）項において、前記保持具は、一方の
側に面方向が異なる２つの基準平面を持つ支持部材を含
んでおり、前記基準座標系定義部は、前記支持部材の前
記２つの基準平面と、前記支持部材の両面に露出した１
つの球形状部とを含んでいる、光学素子の面間の位置関
係を求める方法。 （９） 上記（１）項ないし（８）項のいずれかひとつ
において、前記演算工程は、前記第１及び第２の基準座
標系から前記第１及び第２の面形状を同一座標系に変換
する変換工程と、同一座標系における前記第１及び第２
の面形状から前記第１及び第２の面間の位置関係を演算
する第１の演算工程とを有している、光学素子の面間の
位置関係を求める方法。 （１０） 上記（９）において、前記演算工程は、前記
前記第１及び第２の面形状をそれぞれ設計式と比較して
第１及び第２の面の面座標を演算する第２の演算工程を
更に有し、前記第１の演算工程は、同一座標系における
前記第１及び第２の面形状又は前記第１及び第２の面座
標から前記第１及び第２の面間の位置関係を演算する工
程を含んでいる、光学素子の面間の位置関係を求める方
法。 （１１） ３次元形状測定機により測定される少なくと
も第１の面と第２の面を持つ光学素子を保持する保持具
であり、光学素子を保持する治具と、これを支持する補
助治具とを有しており、前記補助治具は、３次元形状測
定機が第１の面を測定し得る第１の姿勢及び３次元形状
測定機が第２の面を測定し得る第２の姿勢で前記治具を
支持可能であり、前記治具は、第１及び第２の面形状測
定における第１及び第２の基準座標系を定義するための
基準座標系定義部を有している、光学素子を保持する保
持具。 （１２） 上記（１１）項において、前記治具は、板状
の基板と、この基板に光学素子を固定する固定部と、基
板の外周部に設けられた３つの球形状部とを有してお
り、前記基準座標系定義部は、前記３つの球形状部を含
んでいる、光学素子を保持する保持具。 （１３） 上記（１１）項において、前記治具は、板状
の基板と、この基板に光学素子を固定する固定部と、基
板の外周部に設けられた２つの球形状部とを有し、前記
基板は１つの基準面を有しており、前記基準座標系定義
部は、前記１つの基準面と前記２つの球形状部を含んで
いる、光学素子を保持する保持具。 （１４） 上記（１１）項において、前記治具は、板状
の基板と、この基板に光学素子を固定する固定部と、基
板の外周部に設けられた１つの球形状部とを有し、前記
基板は一方の側に面方向の異なる２つの基準面を有して
おり、前記基準座標系定義部は、前記２つの基準面と前
記１つの球形状部を含んでいる、光学素子を保持する保
持具。 （１５） 被検物の３次元形状を測定する３次元形状測
定機と、少なくとも第１の面と第２の面を持つ光学素子
を、前記３次元形状測定機が前記第１の面または前記第
２の面を測定し得る姿勢で保持する保持具であって、第
１及び第２の面形状測定における第１及び第２の基準座
標系を定義するための基準座標系定義部を有している保
持具と、前記３次元形状測定機による前記基準座標系定
義部の測定データから前記第１及び第２の基準座標系を
演算する第１の演算手段と、前記３次元形状測定機によ
る前記光学素子の前記第１及び第２の面の形状の測定デ
ータと、前記第１の演算手段により得られた前記第１及
び第２の基準座標系とから、前記第１の面と前記第２の
面の間の位置関係を演算する第２の演算手段とを有して
いる、光学素子の面間の位置関係を測定する測定装置。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、球面や非球面などの回
転対称性を持つ面を有する光学素子はもちろん、回転対
称性を持たない面を有する光学素子に対しても、その面
間の位置関係を測定し得る方法および装置が提供され
る。また、その装置に好適な保持具すなわち治具と保持
治具の組み合わせが提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態による光学素子の光学面の
位置関係の測定に用いる装置の全体構成を示した図であ
る。

【図２】図１に示される保持具の斜視図である。

【図３】図２に示される治具の III−III 線に沿った部
分断面図である。

【図４】図２に示される治具のIV−IV線に沿った部分断
面図である。

【図５】図２に示される治具が裏返された状態の保持具
の斜視図である。

【図６】第一の実施の形態の変形例に基づいた基準座標
系定義部を備えた被検ワークの斜視図である。

【図７】第一の実施の形態の別の変形例に基づいた多数
の基準座標系定義部を備えた治具の斜視図である。

【図８】第二の実施の形態における治具と被検ワークの
斜視図である。

【図９】図８に示される治具が、被検ワークのある光学
面の測定のための補助治具と組み合わされた様子を示し
ている斜視図である。

【図１０】図８に示される治具が、被検ワークの別の光
学面の測定のための補助治具と組み合わされた様子を示
している斜視図である。

【図１１】図８に示される治具が、被検ワークの更に別
の光学面の測定のための補助治具と組み合わされた様子
を示している斜視図である。

【符号の説明】

３０ ３次元形状測定機 ５０ 光学素子 １００ 保持具 １１０ 補助治具 ２００ 治具 ２３０ 球体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】３次元形状測定機を用いて光学素子の面間
   の位置関係を求める方法であって、 前記３次元形状測定機を用いて前記光学素子の第１の面
   の形状を測定する第１の面形状測定工程と、 前記第１の面形状測定工程における第１の基準座標系を
   測定する第１の基準座標系測定工程と、 前記３次元形状測定機を用いて前記光学素子の第２の面
   の形状を測定する第２の面形状測定工程と、 前記第２の面形状測定工程における第２の基準座標系を
   測定する第２の基準座標系測定工程と、 前記第１及び第２の面形状と前記第１及び第２の基準座
   標系に基づいて前記第１の面と前記第２の面の位置関係
   を演算により求める演算工程とを有している、光学素子
   の面間の位置関係を求める方法。
2. 【請求項２】３次元形状測定機により測定される少なく
   とも第１の面と第２の面を持つ光学素子を保持する保持
   具であり、 光学素子を保持する治具と、これを支持する補助治具と
   を有しており、 前記補助治具は、３次元形状測定機が第１の面を測定し
   得る第１の姿勢及び３次元形状測定機が第２の面を測定
   し得る第２の姿勢で前記治具を支持可能であり、 前記治具は、第１及び第２の面形状測定における第１及
   び第２の基準座標系を定義するための基準座標系定義部
   を有している、光学素子を保持する保持具。
3. 【請求項３】被検物の３次元形状を測定する３次元測定
   機と、 前記３次元形状測定機により少なくとも第１の面と第２
   の面を持つ光学素子の該第１の面を測定し得る姿勢及び
   該第２の面を測定し得る姿勢における、前記３次元形状
   測定機による前記光学素子又は該光学素子の保持具に対
   する測定のデータから、第１及び第２の面形状測定にお
   ける第１及び第２の基準座標系をそれぞれ演算する第１
   の演算手段と、 前記第１の面を測定し得る姿勢及び前記第２の面を測定
   し得る姿勢において、前記３次元形状測定機による前記
   光学素子の前記第１の面及び第２の面の形状の測定デー
   タと、前記第１の演算手段により得られた前記第１及び
   第２の基準座標系とから、前記第１及び第２の面の面間
   の位置関係を演算する第２の演算手段とを有している、
   光学素子の面間の位置関係を測定する装置。