JP2000298014A - 形状測定装置の測定原点探索方法 - Google Patents

形状測定装置の測定原点探索方法

Info

Publication number
JP2000298014A
JP2000298014A JP11107666A JP10766699A JP2000298014A JP 2000298014 A JP2000298014 A JP 2000298014A JP 11107666 A JP11107666 A JP 11107666A JP 10766699 A JP10766699 A JP 10766699A JP 2000298014 A JP2000298014 A JP 2000298014A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stylus
coordinate
data
coordinates
contact
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11107666A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshiyuki Izeki
敏之 井関
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP11107666A priority Critical patent/JP2000298014A/ja
Publication of JP2000298014A publication Critical patent/JP2000298014A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】触針子プローブを接触式としたものにおい
て、触針子先端部分と被測定物との接触点座標を推定
し、この接触点座標から被測定物の端面座標を自動で推
定すること、若しくは人間が容易に端面位置を判断でき
る構成を提供すること。 【解決手段】先端の断面形状が円弧形状を有する触針子
と、触針子を被測走面に接触走査させるための走査機構
と、走査軌跡の座標データを測定する手段と、数値デー
タの演算処理手段とを備えた触針式形状測定機におい
て、演算処理手段が、測定された座標データから被測定
物の端面の座標を推定する端面座標推定部を備えること
により、自動で端面を推定するようにしたこと。 端面
座標推定部は、複数の座標データと、触針子先端半径か
ら接触点の座標を推定する接触点座標推定部と、推定さ
れた接触点座標の密度を演算する密度演算部を備えるよ
うにすることも可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、レンズ等の光学部品の
形状測定に用いられる接触式の触針子プローブに関する
もので被測定物の端面の座標を容易に推定できるもので
あり、サブμmオーダの測定精度を有する形状測定装置
にも利用可能なものである。
【0002】
【従来の技術】従来、レンズ形状を高精度に評価する用
途に、プローブでレンズ面を走査し、形状を測定する装
置が多用されている。このようなプローブ走査による形
状測定装置を用いて、レンズの2次元断面形状を測定す
るに際しては、まず測定原点を定める必要がある。なぜ
測定原点を定める必要があるかを説明するために、例と
して凸レンズ測定の流れを以下に紹介する。まず第1ス
テップでは、レンズ頂点の位置を何らかの方法で探索し
てそこを測定原点と定める。次に第2ステップでは測定
原点を通る経路をプローブで走査し、走査経路の座標デ
ータをレーザ測定器などを使って測定する、最後に第3
ステップでは、座標データを数値解析し、曲率半径や表
面形状のうねりなどを評価する。ここでもし、測定原点
を定める第1ステップを行なわないとすると、測定原点
の位置が不明であるため頂点を通る正しい走査経路を設
定することができず、結果として得られる曲率半径の値
は、頂点を通って測定した場合よりも小さな値となり、
レンズ形状の正しい評価ができなくなってしまう。従っ
て、測定を始める前には、測定原点を定める作業がどう
しても必要となるのである。
【0003】次に、測定原点の探索方法に関する従来例
を説明する。これは例えば、特開平2−254306号
公報に開示された方法であり、まず頂点付近でX−Z断
面における2点の座標を測定し、2点の座標からR既知
の条件のもとに仮頂点のX座標を推定し、次に、仮頂点
を通るY−Z断面上の2点の座標を測定し、同様の方法
により推定した頂点座標を測定原点とするものである。
しかしながら、この方法では、レンズ曲率半径Rが大き
いほど、また、測定する2点間の距離が短いほど、頂点
の座標を正確に推定できなくなるといった問題があっ
た。具体的には、測定対象物がレーザプリンタなどの光
学系に用いられる走査レンズのように長尺レンズの場合
には、短手方向の頂点座標が正確に定まらないという問
題があった。
【0004】この問題を解決する手段として、測定距離
を十分に権保できない短手方向の頂点については、レン
ズ端面の座標を探索し、端面から何mmというように端
面基準で座標原点を定める方法が考えられる。集光レン
ズで直径1μm程度に絞った光をプローブとして用いる
場合には、端面探索は比較的容易である。つまり、端面
を越えた瞬間に反射光が失われることを利用して、反射
光が失われた瞬間の位置をレンズ端面とみなすことがで
きるからである。ところが、接触式プローブを用いる場
合、特にプローブ先端半径が1mmもあるような場合に
は、端面探索は容易でない。なぜならば、測定される座
標データ点列はプローブ先端球の中心の軌跡であり、従
って座標先端半径が大きいと、図1に示すように、座標
データ点列にはシャープなエッジが現れないからであ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、触針子プロ
ーブを接触式としたものにおいて、触針子先端部分と被
測定物との接触点座標を推定し、この接触点座標から被
測定物の端面座標を自動で推定すること、若しくは人間
が容易に端面位置を判断できる構成を提供することを、
その課題とするものである。
【0006】
【課題解決のために講じた手段】上記課題解決のために
講じた手段は、先端の断面形状が円弧形状を有する触針
子と、触針子を被測走面に接触走査させるための走査機
構と、走査軌跡の座標データを測定する手段と、数値デ
ータの演算処理手段とを備えた触針式形状測定機におい
て、演算処理手段が、測定された座標データから被測定
物の端面の座標を推定する端面座標推定部を備えること
により、自動で端面を推定するようにしたことである。
端面座標推定部は、複数の座標データと、触針子先端半
径から接触点の座標を推定する接触点座標推定部と、推
定された接触点座標の密度を演算する密度演算部を備え
るようにすることも可能である。上記課題解決のために
講じた別の手段は、先端の断面形状が円弧形状を有する
触針子と、触針子を被測定面に接触走査させるための走
査機構と、走査軌跡の座標データを測定する手段と、数
値データの演算処理手段と、図形データの出力手段とを
備えた触針式形状測定機において、演算処理手段が、複
数の座標データと、触針子先端半径から接触点の座標を
推定する接触点座標推定部と、推定された接触、点座標
の数値データを、2次元座標平面上に分布する図形デー
タに変換する処理部とを備え、前記図形データを図形デ
ータの出力手段に出力することにより、人間が容易に端
面位置を判断できるようにしたことである。また上記課
題解決のために講じた別の手段は、先端の断面形状が円
弧形状を有する触針子と、触針子を被測定面に接触走査
させるための走査機構と、走査軌跡の座標データを測定
する手段と、数値データの演算処理手段と、図形データ
の出力手段とを備えた触針式形状測定機において、演算
処理手段が、各座標データを中心とし触針子先端半径に
相当する円弧データを演算する円弧演算部と、前記円弧
を表わす数値データを、2次元座標平面上の図形データ
に変換する処理部とを備え、前記図形データを図形デー
タの出力手段に出力することにより、人間が容易に端面
位置を判断できるようにしたことである。
【0007】
【作用】接触点推定および端部推定を自動で行なう部位
を設けたので、mmオーダーの先端半径を有する接触式
プローブを用いた形状測定装置であっても、レンズ端部
を精度よく検出することができる。また、人間が端面の
位置を容易に判断し、読み取ることができるような図形
データを出力するので、mmオーダーの先端半径を有す
る接触式プローブを用いた形状測定装置であっても、人
間が容易に端面位置を判断できるようになる。
【0008】まず人間が端面の位置を容易に判断し、読
み取ることができるような図形データを出力する方法に
ついて説明する。図1は、先端半径1mmのプローブを
用いて端面部を走査したときに測定される座標点列デー
タであり、個々の座標点はプローブ先端球の中心位置を
示している。ここで、個々の座標点にP1〜P14の記
号を付与することとする。まず、隣接する2個の座標点
から、プローブ先端の接触点推定を行なう。P1及びP
2の座標を、それぞれ(X1,Z1)(X2,Z2)と
し、プローブ先端半径をrとすると、法線ベクトルは
(Z2−Z1,X2−X1)、したがって、座標点P
1,P2から推定される接触点Q1の座標(XQ1,Z
Q1)は、 XQ1=r(Z2−Z1)/{(X2−X1)
(Z2−Z1) .5 ZQ1=r(X2−X1)/{(X2−X1)
(Z2−Z1) .5 ((X1,Z1)を原点とした場合)
【0009】以下、同様にして、Q2〜Q13までの座
標が導かれる。図2は、Q1からQ13までをプロット
したグラフである。Q8からQ13まではほぼ1点で重
なっており、重なり合った位置、つまり最も推定接触点
の密度が高い位置が求めるべき端部である。従って、図
2のようなグラフを表示器に表示しさえすれば、さらに
は、表示器にカ一ソルとカーソルの位置を表示し、カー
ソルを任意の位置に移動できるようにしさえすれば、容
易に端部座標を読み取ることができる。
【0010】図4は図1の各座標点にプローブ半径に相
当する円弧を重ね描きしたものである。図4のグラフを
表示器に表示し、さらに、表示器にカ一ソルとカ一ソル
の位置を表示し、カ一ソルを任意の位置に移動できるの
で、容易に端部座標を読み取ることができる。
【0011】レンズ端面の位置を、測定データから自動
で推定する方法について説明する。接触点の座標の求め
方は前述の通りであるが、ここから更に端部を自動検出
するには、以下のようにする。便宜上、端部のX座標の
みの探索とすると、図3に示すようにX歴標を微小区間
に分割し、各区間に含まれる推定接触点の個数をカウン
トする。そして最もカウント数の多い区間の中央値を端
部座標と定めることで端部の自動検出が可能となる。な
お、図3は説明をしやすくするために区間分割の幅をか
なり広くとってあるが、実際には例えば50μm程度に
すればよい。また図1〜図3は説明のために用いたもの
であり、実際のプロセスは演算処理装置の内部で行われ
る。さらにまた、説明では接触点の推定に隣接する2個
の座標点を用いる例を示しているが、本発明はこれに限
られるものではなく、例えば、図1に示した点列を数式
で表現し、数式の微分値を基に各点における法線ベクト
ルを算出するようにすることもできる、
【0012】
【発明の効果】本発明は、接触点推定および端部推定を
自動的に行なうので、mmオーダーの先端半径を有する
接触式プローブを用いているにもかかわらず、レンズ端
部を自動的に精度よく容易に検出できるので、端面基準
で測定原点を定めることができる。また、読み取りが容
易な図形データを出力するので、mmオーダーの先端半
径を有する接触式プローブを用いた形状測定装置であっ
ても、人間がレンズ端部の位置を容易に判断でき、ま
た、精度よく検出できるので、端面基準で測定原点を定
めることができる。このように本発明はmmオーダーの
先端半径を有する接触式プローブを採用したものである
にもかかわらず、サブμmオーダの測定精度が要求され
る形状測定装置にも有効に利用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】は端面走査時のプローブ先端球中心位置を表す
グラフである。
【図2】は接触点を表すグラフである。
【図3】はX座標を微笑区間に分割したグラフである。
【図4】はプローブ半径に相当する円弧を重ね書きした
グラフである。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】先端の断面形状が円弧形状を有する触針子
    と、触針子を被測走面に接触走査させるための走査機構
    と、走査軌跡の座標データを測定する手段と、数値デー
    タの演算処理手段とを備えた触針式形状測定機におい
    て、 演算処理手段が、測定された座標データから被測定物の
    端面の座標を推定する端面座標推定部を備えることを特
    徴とする触針式形状測定機。
  2. 【請求項2】端面座標推定部は、複数の座標データと、
    触針子先端半径から、接触点の座標を推定する接触点座
    標推定部と、推定された接触点座標の密度を演算する密
    度演算部を備えることを特徴とする請求項1記載の触針
    式形状測定機。
  3. 【請求項3】先端の断面形状が円弧形状を有する触針子
    と、触針子を被測定面に接触走査させるための走査機構
    と、走査軌跡の座標データを測定する手段と、数値デー
    タの演算処理手段と、図形データの出力手段とを備えた
    触針式形状測定機において、 演算処理手段が、複数の座標データと、触針子先端半径
    から、接触点の座標を推定する接触点座標推定部と、推
    定された接触、点座標の数値データを、2次元座標平面
    上に分布する図形データに変換する処理部とを備え、前
    記図形データを図形データの出カ手段に出力することを
    特徴とする触針式形状測定機。
  4. 【請求項4】先端の断面形状が円弧形状を有する触針子
    と、触針子を被測定面に接触走査させるための走査機構
    と、走査軌跡の座標データを測定する手段と、数値デー
    タの演算処理手段と、図形データの出力手段とを備えた
    触針式形状測定機において、 演算処理手段が、各座標データを中心とし触針子先端半
    径に相当する円弧データを演算する円弧演算部と、前記
    円弧を表わす数値データを、2次元座標平面上の図形デ
    ータに変換する処理部とを備え、前記図形データを図形
    データの出力手段に出力することを特徴とする触針式形
    状測定機。
JP11107666A 1999-04-15 1999-04-15 形状測定装置の測定原点探索方法 Pending JP2000298014A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11107666A JP2000298014A (ja) 1999-04-15 1999-04-15 形状測定装置の測定原点探索方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11107666A JP2000298014A (ja) 1999-04-15 1999-04-15 形状測定装置の測定原点探索方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000298014A true JP2000298014A (ja) 2000-10-24

Family

ID=14464939

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11107666A Pending JP2000298014A (ja) 1999-04-15 1999-04-15 形状測定装置の測定原点探索方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000298014A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009121918A (ja) * 2007-11-14 2009-06-04 Mitsutoyo Corp 形状測定装置、形状測定方法及び形状測定プログラム
JP2010210560A (ja) * 2009-03-12 2010-09-24 Mitsutoyo Corp 形状測定機、及び形状測定方法
CN102207731A (zh) * 2010-03-30 2011-10-05 发那科株式会社 具有工件的测量基准点设定功能的机床
GB2499662A (en) * 2012-02-27 2013-08-28 Taylor Hobson Ltd Surface measurement apparatus and method

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009121918A (ja) * 2007-11-14 2009-06-04 Mitsutoyo Corp 形状測定装置、形状測定方法及び形状測定プログラム
JP2010210560A (ja) * 2009-03-12 2010-09-24 Mitsutoyo Corp 形状測定機、及び形状測定方法
CN102207731A (zh) * 2010-03-30 2011-10-05 发那科株式会社 具有工件的测量基准点设定功能的机床
GB2499662A (en) * 2012-02-27 2013-08-28 Taylor Hobson Ltd Surface measurement apparatus and method
GB2499662B (en) * 2012-02-27 2018-09-26 Taylor Hobson Ltd Surface measurement apparatus and method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2551633B1 (en) Three dimensional distance measuring device and method
EP0641020A2 (en) Multiple-scan method for wafer particle analysis
TWI428569B (zh) 測距方法、測距系統與其處理軟體
US20200340799A1 (en) Optical Displacement Meter
JP2000298014A (ja) 形状測定装置の測定原点探索方法
US7152015B2 (en) Terminal with position-measuring functions
JP2000081329A (ja) 形状測定方法及び装置
EP1351033B1 (en) Side lit 3D edge location
JP2004205221A (ja) 携帯型距離計測装置
JP4683324B2 (ja) 形状測定システム、形状測定方法及び形状測定プログラム
US7961931B2 (en) Positioning measurement apparatus and method
JPH07225843A (ja) 円中心位置測定方法
JP2885422B2 (ja) 形状評価装置および形状評価方法
JP3228436B2 (ja) 干渉縞の縞本数増加方法
JPH11257945A (ja) プローブ式形状測定装置及び形状測定方法
US20230003664A1 (en) Abnormality determination device, abnormality determination method, and program storage medium
US10475205B2 (en) Positioning and measuring system based on flexible feature image scale
JPH08189918A (ja) 超音波探傷装置
JP2006226834A (ja) 表面検査装置、表面検査の方法
JP3447716B2 (ja) 画像処理装置
US20240062382A1 (en) Measuring a feature near the edge of an object
JP2001099641A (ja) 表面形状測定方法
CN112857221B (zh) 一种快速定位球面极值点的扫描方法及装置
Martin et al. Real time tracking of borescope tip pose
JP2002116019A (ja) プローブ式形状測定装置

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20041130

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20041213

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050119

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20050929