JP2001133239A - レンズ金型の傾きおよび偏心の測定方法およびその装置 - Google Patents

レンズ金型の傾きおよび偏心の測定方法およびその装置

Info

Publication number
JP2001133239A
JP2001133239A JP31236899A JP31236899A JP2001133239A JP 2001133239 A JP2001133239 A JP 2001133239A JP 31236899 A JP31236899 A JP 31236899A JP 31236899 A JP31236899 A JP 31236899A JP 2001133239 A JP2001133239 A JP 2001133239A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mold
coordinate
data
transfer surface
lens
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.)
Granted
Application number
JP31236899A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2001133239A5 (ja
JP3827493B2 (ja
Inventor
Hiroyuki Takeuchi
博之 竹内
Koji Handa
宏治 半田
Keiji Kubo
圭司 久保
Keiichi Yoshizumi
恵一 吉住
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial 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 Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP31236899A priority Critical patent/JP3827493B2/ja
Publication of JP2001133239A publication Critical patent/JP2001133239A/ja
Publication of JP2001133239A5 publication Critical patent/JP2001133239A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3827493B2 publication Critical patent/JP3827493B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】レンズ金型の金型転写面の金型ベースに対する
傾きおよび金型転写面の光軸の金型軸部の中心線に対す
る偏心を正確に測定することのできるレンズ金型の傾き
および偏心の測定方法およびその装置を提供する。 【解決手段】レンズ金型1の金型軸部1bに密着状態で
金型ベース1aの表面に載置した同一形状の3個の位置
決め球11の形状を、測定用プローブによるXY座標方
向への走査により測定する。この各位置決め球11の頂
点座標を算出したのちに、各頂点座標で形成される平面
14と各2つの頂点座標の垂直2等分線17に基づいて
レンズ金型1の中心18とを算出する。金型転写面1c
の形状の測定データを求めたのちに、平面14を基準と
したときの金型転写面1cの傾きと、レンズ金型1の中
心18に対する金型転写面1cの中心の偏心とを算出す
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、測定面上で測定用
プローブをXY座標方向に走査することにより、測定用
プローブのXY座標位置でのZ座標データの列を求め、
このZ座標データの列に基づいて測定面の形状測定を行
う手段を用いてレンズ製作用のレンズ金型の傾きおよび
偏心を測定する方法および装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】本発明者らが先に開発した超高精度三次
元測定機は、測定面上を50mg以下の弱い測定圧の測定
用プローブをXY座標方向に走査することにより、測定
用プローブのXY座標位置でのZ座標の列を求め、測定
面の形状が設計式からどれだけずれているかを、このZ
座標データの列から直接的に測定するものである。具体
的には、測定対象であるレンズやミラーの表面形状は、
一般式でZ=f(X,Y)という設計式で表され、測定
点のXY座標におけるZ測定値からこの設計式の値を差
し引いて誤差を算出している。ここで、測定圧を50mg
以下としたのは、10nm程度の高精度測定が必要であ
り、測定面に傷をつけてはいけないからである。
【0003】さらに、本発明者らは、上記のような高精
度測定を実用化するために、非球面レンズなどの自由曲
面の形状測定や面粗さ或いは段差の形状測定などを高精
度に低測定圧で測定できる三次元測定用プローブ(特開
平6-265340号公報参照)を開発している。この三次元測
定用測定用プローブは、測定用プローブを搭載したXY
ステージをZ方向にフォーカスサーボをかけながらXY
方向に移動させると、測定用プローブが測定物との測定
圧を常に一定に保ちながら三次元形状に沿って移動する
ものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
三次元測定用プローブを備えた超高精度三次元測定機
は、設計式の存在する測定面の設計式からのずれ量を高
精度に測定して、その測定した形状を正確に評価するこ
とができるが、測定物の設計式が存在しない箇所を基準
として、この基準箇所に対し測定面がどれだけずれてい
るかを測定して評価することができないという課題があ
る。
【0005】上記課題の具体例として、レンズを製造す
る際に用いられるレンズ金型について、図2を参照しな
がら説明する。レンズ金型1は、円盤状の金型ベース1
aの表面の中央部に円柱状の金型軸部1bを一体に有
し、その金型軸部1bの端面にレンズの金型転写面1c
が凹設されている。レンズは、表用と裏用の金型転写面
1cをそれぞれ備えた2種のレンズ金型1を用いて、各
レンズ金型1の各々の金型転写面1cを転写することに
より製造される。この2種のレンズ金型1を突き合わす
場合には、円筒状のガイド体の両側開口から各レンズ金
型1の金型軸部1bを嵌入させて、金型ベース1aにお
ける金型軸部1bの形成面である表面をガイド体に密着
させる手順で行われる。
【0006】上記のようなレンズ金型1において、金型
転写面1cは、設計式が存在することから、その形状を
正確に測定して評価することができるが、金型軸部1b
や金型ベース1aは、設計式が存在しないため、金型転
写面1cとの相対的な位置関係を測定評価することがで
きない。そのため、金型転写面1cの加工精度は許容範
囲内であったとしても、この金型転写面1cが金型ベー
ス1aの上記表面または底面に対し傾いていたり、金型
転写面1cの光軸が金型軸部1bの中心線に対し偏心し
ていた場合には、表用と裏用との2種のレンズ金型1の
相対位置がずれた関係で突き合わされてしまう。その結
果、製造されたレンズは、表面と裏面との各々の光軸が
ずれるため、所望の光学特性を得ることができない。
【0007】そこで、本発明は、上記従来の課題に鑑み
てなされたもので、レンズ金型の金型転写面の金型ベー
スに対する傾きおよび金型転写面の光軸の金型軸部の中
心線に対する偏心を正確に測定することのできるレンズ
金型の傾きおよび偏心の測定方法およびその装置を提供
することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第1の発明では、同一形状の3個の位置決め球を、
レンズ金型の金型ベースの表面に載置し、且つ前記金型
ベース上の金型軸部に密着状態に固定し、前記各位置決
め球に対し測定用プローブのセンタリングを行って仮り
の測定原点を設定したのちに、前記プローブをXY座標
方向に走査することにより、前記プローブのXY座標位
置でのZ座標データの列を求めて前記各位置決め球の形
状を測定し、前記各位置決め球の測定データと設計デー
タとの二乗平均値が最小になるように座標変換を行って
各位置決め球の各々の頂点座標を算出し、3つの前記頂
点座標で形成される平面と各2つの前記頂点座標の垂直
2等分線に基づく前記レンズ金型の中心とを算出し、前
記金型軸部の端面に形成された金型転写面上に前記プロ
ーブをXY座標方向に走査して、前記プローブのXY座
標位置でのZ座標データの列に基づいて前記金型転写面
の形状の測定データを求め、前記平面を基準としたとき
の前記金型転写面の傾きと、前記レンズ金型の中心に対
する前記金型転写面の中心の偏心とを算出するようにし
た。
【0009】このレンズ金型の傾きおよび偏心の測定手
段では、3個の位置決め球の測定データと設計データと
の二乗平均値が最小になるように座標変換を行うことに
より、各位置決め球の各々の測定データが、その各座標
軸が設計値の各座標軸とほぼ一致したものとなり、この
測定データに基づいて3個の位置決め球の各々の頂点座
標を正確に算出できる。この各頂点座標を含む平面は金
型ベースの表面と平行となるから、レンズ金型における
設計式の存在しない金型ベースの表面およびレンズ金型
自体の中心を、設計式が存在する3個の同一形状の位置
決め球を介して測定できる。その結果、従来において不
可能であった金型ベースの表面を基準とした金型転写面
の傾き量およびレンズ金型の中心に対する金型転写面の
中心の偏心量を測定評価することが可能となる。
【0010】また、第2の発明では、各々の頂点を同一
平面上に位置決めして設置した同一形状の3個の支持球
に対し測定用プローブのセンタリングを行って仮りの測
定原点を設定したのちに、前記プローブをXY座標方向
に走査することにより、前記プローブのXY座標位置で
のZ座標データの列を求めて前記各支持球の形状を測定
し、前記各支持球の測定データと設計データとの二乗平
均値が最小になるように座標変換を行って各支持球の頂
点座標を算出し、3つの前記頂点座標で形成される平面
を算出し、前記各支持球上にレンズ金型を位置決め状態
で載置し、前記レンズ金型の金型ベース上の金型軸部の
端面に形成された金型転写面上に前記プローブをXY座
標方向に走査して、前記プローブのXY座標位置でのZ
座標データの列に基づいて前記金型転写面の形状の測定
データを求め、前記平面を基準としたときの前記金型転
写面の傾きを算出するようにした。
【0011】このレンズ金型の傾きの測定手段では、3
個の支持球の測定データと設計データとの二乗平均値が
最小になるように座標変換を行うことにより、各支持球
の各々の測定データが、その各座標軸が設計値の各座標
軸とほぼ一致したものとなり、この測定データに基づい
て3個の支持球の各々の頂点座標を正確に算出できる。
この各頂点座標を含む平面は3個の支持球上に載置され
るレンズ金型の底面とほぼ同一であるから、レンズ金型
における設計式の存在しない金型ベースの底面を、設計
式が存在する3個の同一形状の支持球を介して測定でき
る。その結果、従来において不可能であった金型ベース
の底面を基準とした金型転写面の傾き量を測定評価する
ことが可能となる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態について図面を参照しながら説明する。図1は本発明
の第1の実施の形態に係るレンズ金型の傾きおよび偏心
の測定方法のアルゴリズムを示すフローチャートであ
り、この測定方法は、図7に示すような形状測定機に適
用することにより具現化されるので、第1の実施の形態
の説明に先立って、上記形状測定機について説明する。
【0013】図7において、レーザー測長光学系2およ
び測定用プローブ3を搭載した移動体4は、Xステージ
7およびYステージ8によりXY座標方向に移動し、測
定用プローブ3は定盤9上に固定した測定物10の測定
面10aに沿ってZ座標方向に移動するようになってい
る。レーザー測長光学系2は、周知の光干渉法などによ
り測定用プローブ3のZ座標方向の移動量を測定するも
のである。したがって、この形状測定機は、測定面10
a上で測定用プローブ3をXY座標方向に走査すること
により、測定用プローブ3のXY座標位置でのZ座標デ
ータの列を求め、このZ座標データの列に基づいて測定
面10aの形状測定を行う。
【0014】つぎに、本発明の第1の実施の形態に係る
レンズ金型1の傾きおよび偏心の測定方法を、図2ない
し図6を参照しながら、図1のフローチャートに基づき
説明する。先ず、図2(a),(b)に示すように、同
一形状の3個の位置決め球11を金型軸部1bの側面に
接触させた状態で金型ベース1aの表面に設置する(ス
テップS1)。この場合、3個の位置決め球11は、金
型軸部1bに密着状態に固定する必要があり、例えば、
図3(a)の側面図および(b)の斜視図に示すよう
に、下部固定具12の設置台12a上にレンズ金型1を
載置し、そのレンズ金型1の金型ベース1aの表面に3
個の位置決め球11を載せて、上方から上部固定具13
を下部固定具12上に被せる。上部固定具13は、金型
軸部1bの側面にそれぞれ密着状態に配置された3個の
位置決め球11の外接円にほぼ等しい内周面を有する円
筒形状になっている。これにより、3個の位置決め球1
1は、いずれも金型軸部1bの側面に密着状態に固定さ
れる。
【0015】つぎに、図2(a)に示すように、測定用
プローブ3を、固定状態の3個の位置決め球11の各々
の上面に接触させながらXY座標方向に順次走査するこ
とにより、各位置決め球11の各々の形状を測定して各
位置決め球11の(X,Y,Z)データ、つまり三次元
のデータ列である(X1 ,Y1 ,Z1 ),(X2
2 ,Z2 ),……,(XN ,YN ,ZN )を順次取得
する(ステップS2)。この(X,Y,Z)データを得
るには、各位置決め球11についてXY座標における測
定原点を設定する必要があり、ここでは、各位置決め球
11におけるほぼ頂点と推測できる位置に測定用プロー
ブ3を移動させるセンタリングを行い、その位置を仮り
の測定原点として各位置決め球11の形状を測定する。
各位置決め球11は、その製作に際しての設計式を有し
ているが、上記の各位置決め球11の測定による上記
(X,Y,Z)データは、仮りの測定原点による測定デ
ータであるから、設計式によるデータとはXY座標位置
が異なっている。そのため、以下のようにして(X,
Y,Z)データを設計式によるデータに座標変換する。
【0016】すなわち、上記(X,Y,Z)データにお
けるZ座標データZK を設計式の設計値Zk ´に置き換
えた(X,Y,Z´)データ、つまり三次元のデータ列
である(X1 ,Y1 ,Z1 ´),(X2 ,Y2 ,Z
2 ´),……,(XN ,YN ,Z N ´)を算出する(ス
テップS3)。さらに、(X,Y,Z)データから
(X,Y,Z´)データの同じXY座標位置におけるZ
座標データZ´の値を減算したZdを算出する、つまり
(X,Y,Z)データから(X,Y,Z´)データの同
じXY座標位置におけるZ座標データを値を減算した三
次元のデータ列である(X1 ,Y1 ,Z1 −Z1 ´),
(X2 ,Y2 ,Z2 2 ´),……,(XN
N ,ZN −ZN ´)を算出する(ステップS4)。
【0017】つぎに、位置決め球11の形状測定データ
のZ座標Zkと設計データのZ座標Zk ´とを比較し
て、次の(1)式で示すような二乗平均値RMS(Root
MeanSquare)を算出する(ステップS5)。
【0018】 続いて、周知の最小二乗法を用いて、上記RMSがより
小さくなるように(X,Y,Z)データを平行移動およ
び回転方向に座標変換する(ステップS6)。すなわ
ち、(X,Y,Z)データを、図4に示すように、X,
Y,Zの各軸の方向への平行移動と、X,Y,Zの各軸
を中心に回転する方向α,β,γに上記(1)式で示さ
れるRSMがより小さくなるよう座標変換する。その座
標変換を行ったのちに、Z座標データの変化量が所定範
囲内であるか否かを判別し(ステップS7)、範囲内で
ない場合にはステップS4にリターンして、ステップS
4〜S7の処理を、座標変換によるZ座標データの変化
量が所定範囲内となって最小であると判別(ステップS
7)されるまで、つまりRMSが最小であると判別され
るまで繰り返す。
【0019】RMSが最小であると判別されると、その
処理が3個の位置決め球11の全てについて行われたか
否かを判別して(ステップS8)、全ての位置決め球1
1について処理が終わっていない場合には、ステップS
2にリターンして、残りの位置決め球11についても上
述と同様の処理を行う。これにより、Zdはゼロに近い
値となり、3個の位置決め球11の各々の測定データ
は、その各座標軸が設計値の各座標軸とほぼ一致したも
のとなる。つぎに、この測定データに基づき、3個の位
置決め球11の各々の頂点座標を算出する(ステップS
9)。この頂点座標は、例えば、特開平2-254307号公報
に記載された中心出しの方法を用ることにより、容易に
算出することができる。
【0020】つぎに、図5に示すように、上記算出した
3個の位置決め球11の各頂点座標を含む平面14と、
図6(a)に示すように、3つの頂点座標のうちの各2
つの頂点座標の垂直2等分線17の交点で求まるレンズ
金型1の中心18とを算出する(ステップS10)。3
個の位置決め球11の各頂点座標を含む平面14は金型
ベース1aの表面と平行となる。したがって、上記の処
理では、レンズ金型1における設計式の存在しない金型
ベース1aの表面の形状およびレンズ金型1自体の中心
18を、球半径などの値に基づく設計式が存在する3個
の同一形状の位置決め球11を介して測定できたことに
なる。
【0021】つぎに、図2(b)に示すように、レンズ
金型1の金型転写面1c上に測定用プローブ3を接触さ
せながらXY座標方向に順次走査することにより、金型
転写面1cの形状を測定して(X,Y,Z)データ、つ
まり三次元のデータ列である(X1 ,Y1 ,Z1 ),
(X2 ,Y2 ,Z2 ),……,(XN ,YN ,ZN )を
順次取得する(ステップS11)。この(X,Y,Z)
データを得るには、金型転写面1cのXY座標における
測定原点を設定する必要があり、ここでは、金型転写面
1cのほぼ中心と推測できる位置に測定用プローブ3を
移動させるセンタリングを行い、その位置を仮りの測定
原点として金型転写面1cの形状を測定する。この金型
転写面1cは、その製作に際しての設計式を有している
が、上記の金型転写面1cの測定による上記(X,Y,
Z)データは、仮りの測定原点による測定データである
から、設計式によるXY座標とは異なったデータになっ
ている。そのため、以下のようにして(X,Y,Z)デ
ータを設計式によるデータに座標変換する。
【0022】すなわち、上記(X,Y,Z)データにお
けるZ座標データZK を設計式の設計値Zk ´に置き換
えた(X,Y,Z´)データ、つまり三次元のデータ列
である(X1 ,Y1 ,Z1 ´),(X2 ,Y2 ,Z
2 ´),……,(XN ,YN ,Z N ´)を算出する(ス
テップS12)。さらに、(X,Y,Z)データから
(X,Y,Z´)データの同じXY座標位置におけるZ
座標データZ´の値を減算したZdを算出する、つまり
(X,Y,Z)データから(X,Y,Z´)データの同
じXY座標位置におけるZ座標データを値を減算した三
次元のデータ列である(X1 ,Y1 ,Z1 −Z1 ´),
(X2 ,Y2 ,Z2 2 ´),……,(X N
N ,ZN −ZN ´)を算出する(ステップS13)。
【0023】つぎに、金型転写面1cの形状測定データ
のZ座標Zkと設計データのZ座標Zk ´とを比較し
て、次の(2)式で示すような二乗平均値RMSを算出
する(ステップS14)。
【0024】 続いて、周知の最小二乗法を用いて、上記RMSがより
小さくなるように(X,Y,Z)データを平行移動およ
び回転方向に座標変換する(ステップS15)。すなわ
ち、(X,Y,Z)データについて、図4に示すよう
に、X,Y,Zの各軸の方向への平行移動と、X,Y,
Zの各軸を中心に回転する方向α,β,γに上記(2)
式で示されるRMSがより小さくなるよう座標変換す
る。その座標変換を行ったのちに、Z座標データの変化
量が所定範囲内であるか否かを判別し(ステップS1
6)、範囲内でない場合にはステップS13にリターン
して、ステップS13〜S16の処理を、座標変換によ
るZ座標データの変化量が所定範囲内となって最小であ
ると判別(ステップS16)されるまで、つまりRMS
が最小であると判別されるまで繰り返す。
【0025】RMSが最小であると判別されると、Zd
はゼロに近い値となり、その各座標軸が設計値の各座標
軸とほぼ一致した金型転写面1cの形状の測定データを
得ることができる(ステップS17)。続いて、図5に
示すように、ステップS10で算出した3個の位置決め
球11の各頂点座標を含む平面14に対する金型転写面
1cの傾きθを算出する(ステップS18)。具体的に
は、上記平面14は金型ベース1aの表面と平行である
から、この平面14に垂直な直交線19と、ステップS
17で算出した金型転写面1cの測定データの中心の垂
線27との角度から、金型ベース1aの表面に対する金
型転写面1cの傾き量θを算出する。
【0026】つぎに、ステップS10で算出した図6
(a)に示すレンズ金型1の中心18と、ステップS1
7で算出した金型転写面1cの測定データの中心とのず
れ量を算出することにより、レンズ金型1の中心に対す
る金型転写面1cの中心の偏心量dが得られる(ステッ
プS19)。なお、上記の各ステップS2〜S19を実
行する各手段は、例えば図7で説明した形状測定機に搭
載された制御用コンピュータ(図示せず)のメモリに構
築された実行形式のプログラムにより容易に具体化され
る。
【0027】つぎに、本発明の第2の実施の形態に係る
レンズ金型1の傾きの測定方法について説明する。この
実施の形態では、図9に示すレンズ金型1の底面1dに
対する金型転写面1cの傾きの測定に関するものであ
る。2種のレンズ金型1を用いたレンズの製造に際して
は、製造装置の押圧部材が各レンズ金型1の底面を押圧
しながら各々の金型軸部1bを円筒状のガイド体に挿入
させるので、金型転写面1cが底面1dに対し傾いてい
る場合には、両側の各金型転写面1cが所要の相対位置
関係で対向されなくなる。そのため、金型転写面1cの
底面1dに対する傾きは、許容範囲内とする必要があ
る。
【0028】図9は、金型転写面1cの底面1dに対す
る傾きの測定に用いる金型設置台20を示す斜視図、図
10(a)は金型設置台20の平面図、(b)は金型設
置台20の側面図である。この金型設置台20には、レ
ンズ金型1を3点支持するための同一形状の3個の支持
球21が各々の頂点が同一平面上に位置するよう設置さ
れているとともに、平面視L字形状の位置決め部材22
が3個の支持球21上にレンズ金型1上を所要の位置決
め状態で載置させる位置に設けられている。
【0029】つぎに、本発明の第2の実施の形態に係る
レンズ金型1の金型転写面1cの底面1dに対する傾き
の測定方法を、そのアルゴリズムを示した図8のフロー
チャートに基づき説明する。この実施の形態の測定方法
は、図7に示すような形状測定機に適用することにより
具現化されるので、図7をも参照しながら説明する。先
ず、測定用プローブ3を、3個の支持球21の各々の上
面に接触させながらXY座標方向に順次走査することに
より、各支持球21の各々の形状を測定して各支持球2
1の(X,Y,Z)データ、つまり三次元のデータ列で
ある(X1 ,Y 1 ,Z1 ),(X2 ,Y2 ,Z2 ),…
…,(XN ,YN ,ZN )を順次取得する(ステップS
2)。この(X,Y,Z)データを得るには、各支持球
21についてXY座標における測定原点を設定する必要
があり、ここでは、各支持球21におけるほぼ頂点と推
測できる位置に測定用プローブ3を移動させるセンタリ
ングを行い、その位置を仮りの測定原点として各支持球
21の形状を測定する。各支持球21は、その製作に際
しての設計式を有しているが、上記の各支持球21の測
定による上記(X,Y,Z)データは、仮りの測定原点
による測定データであるから、設計式によるデータとは
XY座標が異なっている。そのため、以下のようにして
(X,Y,Z)データを設計式によるデータに座標変換
する。
【0030】すなわち、上記(X,Y,Z)データにお
けるZ座標データZK を設計式の設計値Zk ´に置き換
えた(X,Y,Z´)データ、つまり三次元のデータ列
である(X1 ,Y1 ,Z1 ´),(X2 ,Y2 ,Z
2 ´),……,(XN ,YN ,Z N ´)を算出する(ス
テップS22)。さらに、(X,Y,Z)データから
(X,Y,Z´)データの同じXY座標位置におけるZ
座標データZ´の値を減算したZdを算出する、つまり
(X,Y,Z)データから(X,Y,Z´)データの同
じXY座標位置におけるZ座標データを値を減算した三
次元のデータ列である(X1 ,Y1 ,Z1 −Z1 ´),
(X2 ,Y2 ,Z2 2 ´),……,(X N
N ,ZN −ZN ´)を算出する(ステップS23)。
【0031】つぎに、支持球21の形状測定データのZ
座標Zkと設計データのZ座標Zk´とを比較して、次
の(3)式で示すような二乗平均値RMSを算出する
(ステップS24)。
【0032】 続いて、周知の最小二乗法を用いて、上記RMSがより
小さくなるように(X,Y,Z)データを平行移動およ
び回転方向に座標変換する(ステップS25)。すなわ
ち、(X,Y,Z)データについて、図4に示すよう
に、X,Y,Zの各軸の方向への平行移動と、X,Y,
Zの各軸を中心に回転する方向α,β,γに上記(3)
式で示されるRMSがより小さくなるよう座標変換す
る。その座標変換を行ったのちに、Z座標データの変化
量が所定範囲内であるか否かを判別し(ステップS2
6)、範囲内でない場合にはステップS23にリターン
して、ステップS23〜S26の処理を、座標変換によ
るZ座標データの変化量が所定範囲内となって最小であ
ると判別(ステップS26)されるまで、つまりRMS
が最小であると判別されるまで繰り返す。
【0033】RMSが最小であると判別されると、その
処理が3個の支持球21の全てについて行われたか否か
を判別して(ステップS27)、全ての支持球21につ
いて処理が終わっていない場合には、ステップS21に
リターンして、残りの支持球21についても上述と同様
の処理を行う。これにより、Zdはゼロに近い値とな
り、3個の支持球21の各々の測定データは、その各座
標軸が設計値の各座標軸とほぼ一致したものとなる。つ
ぎに、この測定データに基づき、3個の支持球21の各
々の頂点座標を算出する(ステップS28)。この頂点
座標は、例えば、特開平2-254307号公報に記載された中
心出しの方法を用ることにより、容易に算出することが
できる。
【0034】つぎに、上記算出した3個の支持球21の
各頂点座標を含む平面を算出する(ステップS29)。
そののちに、レンズ金型1を、その金型ベース1aの2
箇所の側面を位置決め部材22に当接させた位置決め状
態で3個の支持球21上に載置する(ステップS3
0)。これにより、レンズ金型1の底面1dは3個の支
持球21上に正しく設置される。続いて、レンズ金型1
の金型転写面1c上に測定用プローブ3を接触させなが
らXY座標方向に順次走査することにより、金型転写面
1cの形状を測定して(X,Y,Z)データ、つまり三
次元のデータ列である(X1 ,Y1 ,Z1 ),(X2
2 ,Z2 ),……,(XN ,YN ,ZN )を順次取得
する(ステップS31)。この(X,Y,Z)データを
得るには、金型転写面1cのXY座標における測定原点
を設定する必要があり、ここでは、金型転写面1cのほ
ぼ中心と推測できる位置に測定用プローブ3を移動させ
るセンタリングを行い、その位置を仮りの測定原点とし
て金型転写面1cの形状を測定する。この金型転写面1
cは、その製作に際しての設計式を有しているが、上記
の金型転写面1cの測定による上記(X,Y,Z)デー
タは、仮りの測定原点による測定データであるから、設
計式によるデータとはXY座標が異なっている。そのた
め、以下のようにして(X,Y,Z)データを設計式に
よるデータに座標変換する。
【0035】すなわち、上記(X,Y,Z)データにお
けるZ座標データZK を設計式の設計値Zk ´に置き換
えた(X,Y,Z´)データ、つまり三次元のデータ列
である(X1 ,Y1 ,Z1 ´),(X2 ,Y2 ,Z
2 ´),……,(XN ,YN ,Z N ´)を算出する(ス
テップS32)。さらに、(X,Y,Z)データから
(X,Y,Z´)データの同じXY座標位置におけるZ
座標データZ´の値を減算したZdを算出する、つまり
(X,Y,Z)データから(X,Y,Z´)データの同
じXY座標位置におけるZ座標データを値を減算した三
次元のデータ列である(X1 ,Y1 ,Z1 −Z1 ´),
(X2 ,Y2 ,Z2 2 ´),……,(X N
N ,ZN −ZN ´)を算出する(ステップS33)。
【0036】つぎに、金型転写面1cの形状測定データ
のZ座標Zkと設計データのZ座標Zk ´とを比較し
て、次の(4)式で示すような二乗平均値RMSを算出
する(ステップS34)。
【0037】 続いて、周知の最小二乗法を用いて、上記RMSがより
小さくなるように(X,Y,Z)データを平行移動およ
び回転方向に座標変換する(ステップS35)。すなわ
ち、(X,Y,Z)データについて、図4に示すよう
に、X,Y,Zの各軸の方向への平行移動と、X,Y,
Zの各軸を中心に回転する方向α,β,γに上記(4)
式で示されるRMSがより小さくなるよう座標変換す
る。その座標変換を行ったのちに、Z座標データの変化
量が所定範囲内であるか否かを判別し(ステップS3
6)、範囲内でない場合にはステップS33にリターン
して、ステップS33〜S36の処理を、座標変換によ
るZ座標データの変化量が所定範囲内となって最小であ
ると判別(ステップS36)されるまで、つまりRMS
が最小であると判別されるまで繰り返す。
【0038】RMSが最小であると判別されると、Zd
はゼロに近い値となり、その各座標軸が設計値の各座標
軸とほぼ一致した金型転写面1cの形状の測定データを
得ることができる(ステップS37)。続いて、レンズ
金型1の底面1dに対する金型転写面1cの傾きを算出
する(ステップS38)。具体的には、ステップS29
で算出した3個の支持球21の各頂点座標を含む平面は
レンズ金型1の底面1dと平行であるから、この平面に
垂直な直交線と、ステップS37で算出した金型転写面
1cの測定データの中心の垂線との角度から、レンズ金
型1の底面1dに対する金型転写面1cの傾き量を算出
する。なお、上記の各ステップS21〜S38を実行す
る各手段は、例えば図7で説明した形状測定機に搭載さ
れた制御用コンピュータ(図示せず)のメモリに構築さ
れた実行形式のプログラムにより容易に具体化される。
【0039】また、上記金型設置台20は、図9に示す
ように、レンズ金型1の金型ベース1aの表面に図3で
示したように3個の位置決め球11を設置して、この各
位置決め球11を下部固定具12と上部固定具13とに
より金型軸部1bに密着状態に固定した状態とし、この
状態で下部固定具12の2箇所を位置決め部材23に当
接させた位置決め状態で3個の支持球24上に載置して
設置できるようになっている。これにより、第1の実施
の形態の測定方法をも併用して、金型ベース1aに対す
る金型転写面1cの傾き量θ、レンズ金型1の中心に対
する金型転写面1cの中心の偏心量dおよびレンズ金型
1の底面1dに対する金型転写面1cの傾き量をそれぞ
れ算出することができる。
【0040】
【発明の効果】以上のように、第1の発明に係るレンズ
金型の傾きおよび偏心の測定手段では、レンズ金型の金
型軸部に密着状態で金型ベース上に載置した同一形状の
3個の位置決め球の測定データと設計データとの二乗平
均値が最小になるように座標変換を行ったのちに、その
測定データに基づいて3個の位置決め球の各々の頂点座
標を算出し、その各頂点座標に基づいて、この各頂点座
標を含む平面とレンズ金型の中心とを算出するようにし
たので、レンズ金型における設計式の存在しない金型ベ
ースの表面およびレンズ金型自体の中心を、設計式が存
在する3個の同一形状の位置決め球を介して測定するこ
とができ、従来において不可能であった金型ベースの表
面を基準とした金型転写面の傾き量およびレンズ金型の
中心に対する金型転写面の中心の偏心量を測定評価する
ことが可能となる。
【0041】また、第2の発明に係るレンズ金型の傾き
の測定手段では、3個の支持球の頂点座標を含む平面を
求めたのちに、その3個の支持球上に載置したレンズ金
型の金型転写面の形状を測定するようにしたので、レン
ズ金型における設計式の存在しない金型ベースの底面
を、設計式が存在する3個の同一形状の支持球を介して
測定できるので、従来において不可能であった金型ベー
スの底面を基準とした金型転写面の傾き量を測定評価す
ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係るレンズ金型の
傾きおよび偏心の測定方法のアルゴリズムを示すフロー
チャート。
【図2】(a)は同上実施の形態における位置決め球の
測定状態を示す斜視図、(b)は同上実施の形態におけ
る金型転写面の測定状態を示す斜視図。
【図3】(a),(b)はそれぞれ同上実施の形態にお
ける各位置決め球を固定した状態を示す側面図および斜
視図。
【図4】同上実施の形態における座標変換するときの各
座標軸の方向を示す説明図。
【図5】同上実施の形態における金型ベースの表面を基
準とした金型転写面の傾きの関係を示す説明図。
【図6】(a),(b)はそれぞれ同上実施の形態にお
ける金型ベースの中心に対する金型転写面の中心の偏心
の関係を示す説明図。
【図7】本発明のレンズ金型の傾きおよび偏心の測定方
法を具現化する形状測定機の概略構成を示す斜視図。
【図8】本発明の第1の実施の形態に係るレンズ金型の
傾きの測定方法のアルゴリズムを示すフローチャート。
【図9】同上実施の形態に用いる金型設置台およびレン
ズ金型並びにレンズ金型の固定具を示す斜視図。
【図10】(a),(b)はそれぞれ同上金型設置台を
示す平面図および正面図。
【符号の説明】
1 レンズ金型 1a 金型ベース 1b 金型軸部 1c 金型転写面 1d レンズ金型の底面 3 測定用プローブ 11 位置決め球 14 平面 17 垂直2等分線 18 レンズ金型の中心 20 金型設置台 21 支持球 22 位置決め部材 24 支持球 θ 傾き量 d 偏心量
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久保 圭司 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 吉住 恵一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 2F065 AA04 AA09 AA17 AA20 AA31 AA53 BB05 CC00 DD19 FF51 FF63 GG04 HH04 MM07 PP03 PP11 QQ00 QQ18 QQ25 QQ42 RR08 TT02 2F069 AA04 AA13 AA21 AA66 AA71 BB40 DD22 GG01 GG07 HH01 HH09 JJ07 MM02 MM04 NN00 NN17 NN26 PP01

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 同一形状の3個の位置決め球を、レンズ
    金型の金型ベースの表面に載置し、且つ前記金型ベース
    上の金型軸部に密着状態に固定し、 前記各位置決め球に対し測定用プローブのセンタリング
    を行って仮りの測定原点を設定したのちに、前記プロー
    ブをXY座標方向に走査することにより、前記プローブ
    のXY座標位置でのZ座標データの列を求めて前記各位
    置決め球の形状を測定し、 前記各位置決め球の測定データと設計データとの二乗平
    均値が最小になるように座標変換を行って各位置決め球
    の各々の頂点座標を算出し、 3つの前記頂点座標で形成される平面と各2つの前記頂
    点座標の垂直2等分線に基づく前記レンズ金型の中心と
    を算出し、 前記金型軸部の端面に形成された金型転写面上に前記プ
    ローブをXY座標方向に走査して、前記測定用プローブ
    のXY座標位置でのZ座標データの列に基づいて前記金
    型転写面の形状の測定データを求め、 前記平面を基準としたときの前記金型転写面の傾きと、
    前記レンズ金型の中心に対する前記金型転写面の中心の
    偏心とを算出するようにしたことを特徴とするレンズ金
    型の傾きおよび偏心の測定方法。
  2. 【請求項2】 各々の頂点を同一平面上に位置決めして
    設置した同一形状の3個の支持球に対し測定用プローブ
    のセンタリングを行って仮りの測定原点を設定したのち
    に、前記プローブをXY座標方向に走査することによ
    り、前記プローブのXY座標位置でのZ座標データの列
    を求めて前記各支持球の形状を測定し、 前記各支持球の測定データと設計データとの二乗平均値
    が最小になるように座標変換を行って各支持球の頂点座
    標を算出し、 3つの前記頂点座標で形成される平面を算出し、 前記各支持球上にレンズ金型を位置決め状態で載置し、 前記レンズ金型の金型ベース上の金型軸部の端面に形成
    された金型転写面上に前記プローブをXY座標方向に走
    査して、前記プローブのXY座標位置でのZ座標データ
    の列に基づいて前記金型転写面の形状の測定データを求
    め、 前記平面を基準としたときの前記金型転写面の傾きを算
    出するようにしたことを特徴とするレンズ金型の傾きの
    測定方法。
  3. 【請求項3】 レンズ金型の金型ベースの表面に載置
    し、且つ前記金型ベース上の金型軸部に密着状態に固定
    する同一形状の3個の位置決め球と、 前記各位置決め球および前記レンズ金型の金型転写面に
    対しそれぞれXY座標方向に走査することにより形状の
    測定を行う測定用プローブと、 前記各位置決め球の測定データと設計データとの二乗平
    均値が最小になるように座標変換を行って各位置決め球
    の頂点座標を算出する手段と、 3つの前記頂点座標で形成される平面と各2つの前記頂
    点座標の垂直2等分線に基づく前記レンズ金型の中心と
    を算出する手段と、 前記平面を基準としたときの前記金型転写面の傾きと、
    前記レンズ金型の中心に対する前記金型転写面の中心の
    偏心とを算出する手段とを備えていることを特徴とする
    レンズ金型の傾きおよび偏心の測定装置。
  4. 【請求項4】 各々の頂点を同一平面上に位置決めして
    設置した同一形状の3個の支持球とこの各支持球上にレ
    ンズ金型を位置決めして載置するための位置決め部材と
    を有する金型設置台と、 前記各支持球および前記レンズ金型の金型転写面に対し
    それぞれXY座標方向に走査することにより形状の測定
    を行う測定用プローブと、 前記各支持球の測定データと設計データとの二乗平均値
    が最小になるように座標変換を行って各支持球の頂点座
    標を算出する手段と、 3つの前記頂点座標で形成される平面を算出する手段
    と、 前記平面を基準としたときの前記金型転写面の傾きを算
    出する手段とを備えていることを特徴とするレンズ金型
    の傾きの測定装置。
JP31236899A 1999-11-02 1999-11-02 レンズ金型の傾き測定方法 Expired - Fee Related JP3827493B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP31236899A JP3827493B2 (ja) 1999-11-02 1999-11-02 レンズ金型の傾き測定方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP31236899A JP3827493B2 (ja) 1999-11-02 1999-11-02 レンズ金型の傾き測定方法

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2001133239A true JP2001133239A (ja) 2001-05-18
JP2001133239A5 JP2001133239A5 (ja) 2005-06-23
JP3827493B2 JP3827493B2 (ja) 2006-09-27

Family

ID=18028427

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP31236899A Expired - Fee Related JP3827493B2 (ja) 1999-11-02 1999-11-02 レンズ金型の傾き測定方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3827493B2 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005300248A (ja) * 2004-04-08 2005-10-27 Mitsutoyo Corp 載置テーブル、表面性状測定機および表面性状測定方法
JP2008039455A (ja) * 2006-08-02 2008-02-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 形状測定方法及び測定用治具
JP2009122125A (ja) * 2003-03-10 2009-06-04 Hoya Corp レンズの偏心測定装置及びレンズの偏心測定方法
KR100997950B1 (ko) 2010-08-16 2010-12-02 주식회사 덕인 스캐닝 프로브를 이용한 형상 스캐닝 방법
CN115031679A (zh) * 2022-08-09 2022-09-09 四川至臻光电有限公司 一种用于光学元件检测的调心方法、装置及系统

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7072990B2 (ja) 2018-06-22 2022-05-23 株式会社ミツトヨ 測定装置および測定方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009122125A (ja) * 2003-03-10 2009-06-04 Hoya Corp レンズの偏心測定装置及びレンズの偏心測定方法
JP2005300248A (ja) * 2004-04-08 2005-10-27 Mitsutoyo Corp 載置テーブル、表面性状測定機および表面性状測定方法
JP2008039455A (ja) * 2006-08-02 2008-02-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 形状測定方法及び測定用治具
KR100997950B1 (ko) 2010-08-16 2010-12-02 주식회사 덕인 스캐닝 프로브를 이용한 형상 스캐닝 방법
CN115031679A (zh) * 2022-08-09 2022-09-09 四川至臻光电有限公司 一种用于光学元件检测的调心方法、装置及系统

Also Published As

Publication number Publication date
JP3827493B2 (ja) 2006-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4480769B2 (ja) 形状測定方法
JP3309743B2 (ja) 形状測定方法及び装置
EP1851509B1 (en) A metrological instrument
EP2162701B1 (en) Methods for calibrating a scanning head
JP4732362B2 (ja) 多軸計測システムの幾何学配置を較正するための方法
JP2002357415A (ja) 形状測定装置及び方法、被測定物の製造方法
CN102042813A (zh) 表面性质和形状测定机和表面性质和形状测定方法
JP3679472B2 (ja) 2つの回転軸を有する座標測定装置の校正方法
CN114012585B (zh) 一种双摆轴式五轴磁流变机床抛光点位置标定方法
JP5600045B2 (ja) 三次元測定機の校正方法
Xi et al. Calibration of beam vector deviation for four-axis precision on-machine measurement using chromatic confocal probe
JP2001133239A (ja) レンズ金型の傾きおよび偏心の測定方法およびその装置
JP4986530B2 (ja) 形状測定方法及び測定用治具
JP2002071344A (ja) 形状測定方法及び装置
CN109373906B (zh) 一种同时测量距离、仰俯和偏摆的方法
CN111272095B (zh) 一种高精度二维位置传感器对心检测装置和方法
JP2001133244A (ja) 形状測定方法およびその装置
JP2018059733A (ja) 三次元形状計測システム
JPH08233506A (ja) 非球面形状測定方法及び装置・非球面評価方法
JP2003315002A (ja) 3次元カム形状測定結果補正方法および3次元カムプロフィール測定装置
CN109062138A (zh) 一种基于立体标定块的五轴平台系统标定方案
TWI375139B (ja)
JPH10221053A (ja) 球面曲率半径測定方法
JP2003227713A (ja) 3次元形状測定機及びその誤差校正方法
JP2006343255A (ja) 3次元形状測定装置及び方法

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040913

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040913

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040914

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060217

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20060606

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20060704

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090714

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100714

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110714

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110714

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120714

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120714

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130714

Year of fee payment: 7

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees