JP2001208532A - Method of measuring contact probe of three-dimensional shape measuring apparatus - Google Patents
Method of measuring contact probe of three-dimensional shape measuring apparatusInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、非球面あるいは自
由曲面から成るレンズ、金型、成型品等の測定対象物の
三次元形状及び面の基準からの位置を高精度に測定する
接触式の三次元形状測定装置において、接触プローブ
(測定針)の測定精度を知るために、その曲率半径の測
定を行う接触プローブ測定方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a contact type for measuring a three-dimensional shape and a position of a surface of an object to be measured such as a lens, a mold, a molded product or the like having an aspherical surface or a free-form surface with high accuracy. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a contact probe measuring method for measuring a radius of curvature of a three-dimensional shape measuring device in order to know the measuring accuracy of the contact probe (measuring needle).
【0002】[0002]
【従来の技術】最近の光学部品においては、高性能化及
び小型化等のために非球面を用いることが多くなり、そ
の形状の精度要求も高まってきている。そのために、非
球面レンズ形状を測定する三次元形状測定装置にも高い
精度が要求されている。2. Description of the Related Art In recent optical parts, an aspherical surface is often used for high performance and miniaturization, and the demand for accuracy of the shape is also increasing. For this reason, high accuracy is also required for a three-dimensional shape measuring device that measures the shape of an aspheric lens.
【0003】この三次元形状測定装置、特に接触式の同
装置では、有限の径を持つ接触プローブを用いている
が、プローブ径が有限の大きさを持つために接触プロー
ブの中心座標と実際に測定ワークに接触している座標は
異なっている。この時、接触プローブと測定ワークの接
触点における傾きと、接触プローブの半径から接触プロ
ーブと測定ワークの接点における座標を求めることがで
きるが、接触プローブの曲率半径の値に誤差があると正
確な形状測定を行うことができないという問題が生じ
る。[0003] In this three-dimensional shape measuring apparatus, particularly a contact-type measuring apparatus, a contact probe having a finite diameter is used. The coordinates in contact with the workpiece are different. At this time, the coordinates at the contact point between the contact probe and the measurement work can be obtained from the inclination at the contact point between the contact probe and the measurement work and the radius of the contact probe. There is a problem that shape measurement cannot be performed.
【0004】このように、接触式の三次元形状測定装置
では、接触プローブは真球であることが求められ、その
ために接触プローブの正確な曲率半径を知ることが、被
測定物を高精度に測定する上での重要な要素となってい
る。As described above, in the contact type three-dimensional shape measuring apparatus, the contact probe is required to be a true sphere, and therefore, knowing the accurate radius of curvature of the contact probe requires highly accurate measurement of the object to be measured. It is an important factor in measuring.
【0005】このような問題に対して従来は、例えば、
特開平10−221053号公報に開示されているよう
に、曲率半径が一致又は曲率半径の差が既知の凹面と凸
面の球面原器を用意して、この二つの球面の形状を、曲
率半径が未知で球面形状の接触プローブを用いて測定
し、その結果得られた測定の中心座標列が構成する球面
の曲率半径を演算でそれぞれ求め、前記2つの曲率半径
の差から接触プローブの曲率半径を求めるという方法を
採っている。Conventionally, for such a problem, for example,
As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-221053, a concave and convex spherical prototype having the same radius of curvature or a known difference in the radius of curvature is prepared, and the shapes of the two spherical surfaces are changed to the radius of curvature. It is measured using an unknown spherical contact probe, the radius of curvature of the spherical surface formed by the resulting central coordinate sequence is obtained by calculation, and the radius of curvature of the contact probe is calculated from the difference between the two curvature radii. It takes the method of seeking.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
上記三次元形状測定装置の接触プローブ測定方法におい
ては、接触プローブの校正を行うのに必要な真球度を持
つ凸面と凹面の原器を用意しなければならず、又接触プ
ローブの校正を行う度に、凹面と凸面の二つのワーク形
状を測定する必要があるため、手間と時間を要してしま
うという問題点があった。However, in the above-described conventional method for measuring a contact probe of a three-dimensional shape measuring apparatus, a prototype of a convex surface and a concave surface having a sphericity necessary for calibrating a contact probe is prepared. In addition, each time the contact probe is calibrated, it is necessary to measure two workpiece shapes, a concave surface and a convex surface.
【0007】また、原器の凸面と凹面の曲率半径を一致
させることも困難であるし、さらに、凹面と凸面の曲率
半径の差を求めるにしても、その測定における再現性や
リニアリティーの精度は、少なくとも接触プローブに要
求される程度の精度が求められるので、容易な作業では
ないという問題点もあった。Further, it is difficult to make the radius of curvature of the convex and concave surfaces of the prototype equal, and even if the difference between the radius of curvature of the concave surface and the radius of curvature of the convex surface is obtained, the reproducibility and linearity accuracy in the measurement are not sufficient. However, at least the accuracy required for the contact probe is required, so that there is a problem that the operation is not easy.
【0008】そこで、本発明は、上述した従来の問題点
を解消するために、接触プローブの曲率半径の測定を高
精度で容易に実施することができる三次元形状測定装置
の接触プローブ測定方法を提供することを課題としてい
る。Accordingly, the present invention provides a contact probe measuring method for a three-dimensional shape measuring apparatus capable of easily and accurately measuring a radius of curvature of a contact probe in order to solve the above-mentioned conventional problems. The task is to provide.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、請求項1の発明では、被測定物を接触プローブで接
触・走査してその三次元形状を測定する際に、前記接触
プローブの曲率半径を球面原器を用いて測定する三次元
形状測定装置の接触プローブ測定方法において、前記球
面原器の面形状を干渉縞計測によって計測する球面形状
計測手段を用い、この球面形状計測手段により、光束波
面が前記球面原器の球面上に垂直に当たる位置での当該
球面原器の波面デー夕と、この波面データを計測した時
の前記球面原器の位置と、前記球面原器の頂点に光束焦
点を結ばせた時の焦点波面データと、この焦点波面デー
タを計測した時の前記球面原器の位置とをそれぞれ計測
し、これらのデータから前記球面原器の曲率半径を算出
した後、前記三次元形状測定装置により前記接触プロー
ブで前記球面原器を測定して得た測定データと前記球面
原器の曲率半径とから、前記接触プローブの曲率半径を
算出することを特徴としている。In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, when an object to be measured is contacted and scanned with a contact probe and its three-dimensional shape is measured, the contact probe is used. In a contact probe measurement method of a three-dimensional shape measuring device for measuring a radius of curvature using a spherical prototype, using spherical shape measuring means for measuring the surface shape of the spherical prototype by interference fringe measurement, the spherical shape measuring means The wavefront data of the spherical prototype at a position where the wavefront of the luminous flux is perpendicular to the spherical surface of the spherical prototype, the position of the spherical prototype when measuring this wavefront data, and the apex of the spherical prototype After measuring the focal wavefront data at the time of focusing the light flux and the position of the spherical prototype when measuring the focal wavefront data, and calculating the radius of curvature of the spherical prototype from these data, The tertiary And a shape measuring apparatus by the measurement data obtained by measuring the spherical prototype with the contact probe and the radius of curvature of the spherical prototype, is characterized in that calculating the radius of curvature of the contact probe.
【0010】請求項2の発明では、請求項1の発明にお
いて、前記三次元形状測定装置と、前記球面形状計測手
段とがネットワークで繋がれており、前記2つの波面デ
ータと算出された前記球面原器の曲率半径データを、前
記球面形状計測手段から前記三次元形状測定装置へ送信
して、前記接触プローブの曲率半径を算出することを特
徴としている。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the three-dimensional shape measuring apparatus and the spherical shape measuring means are connected by a network, and the two wavefront data and the calculated spherical surface are measured. The radius of curvature of the prototype is transmitted from the spherical shape measuring means to the three-dimensional shape measuring device, and the radius of curvature of the contact probe is calculated.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を図面
を参照して説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0012】図1は本発明に関わる実施形態を示す三次
元形状測定装置の概略構成図、図2は本発明に関わる実
施形態を示す球面形状計測装置の概略構成図、図3は図
2の球面形状計測装置のデータ処理系を含めた全体概略
構成図、図4は図2の球面形状計測装置の光学系を示す
構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a three-dimensional shape measuring device showing an embodiment according to the present invention, FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a spherical shape measuring device showing an embodiment according to the present invention, and FIG. FIG. 4 is a block diagram showing an optical system of the spherical shape measuring device of FIG. 2 including a data processing system of the spherical shape measuring device.
【0013】図1は、三次元形状測定装置の構成を示し
ており、同図において、103は接触式の形状測定用プ
ローブ(接触プローブ)で、球面原器104の形状を測
定すべく、球面原器104の表面をトレースする。10
1は接触プローブ103をZ方向(図中、上下方向)に
駆動するためのZスライド、102は接触プローブ10
3をZスライド101と共にX方向(図中、左右方向)
に駆動するためのXスライド、106は測定装置の架台
であると共に、Xスライド102をY方向(図中、紙面
に直交する方向)に駆動するYスライドを搭載してい
る。FIG. 1 shows the configuration of a three-dimensional shape measuring apparatus. In FIG. 1, reference numeral 103 denotes a contact-type shape measuring probe (contact probe) for measuring the shape of a spherical prototype 104. The surface of the prototype 104 is traced. 10
1 is a Z slide for driving the contact probe 103 in the Z direction (vertical direction in the figure), 102 is the contact probe 10
3 in the X direction together with the Z slide 101 (left-right direction in the figure)
An X slide 106 for driving the X slide 102 is a gantry of the measuring apparatus, and is equipped with a Y slide for driving the X slide 102 in the Y direction (in the drawing, a direction perpendicular to the paper surface).
【0014】Zスライド101のZ方向移動量、Xスラ
イド102のX方向移動量、及びYスライド106のY
方向移動量は、レーザ測長器又は光学スケール等のスケ
ール(図示しない)で測長され、移動量を測定すること
ができる。球面原器104は凸面形状をしているが、凹
面形状であってもかまわない。The amount of movement of the Z slide 101 in the Z direction, the amount of movement of the X slide 102 in the X direction, and the amount of Y movement of the Y slide 106
The direction movement amount is measured by a scale (not shown) such as a laser length measuring device or an optical scale, and the movement amount can be measured. The spherical prototype 104 has a convex shape, but may have a concave shape.
【0015】105は球面原器104を所定の位置に位
置決めし、固定するための雇い冶具である。107はY
軸やZ軸の各駆動を行うドライバー等やX、Y、Z軸の
移動量を測長するレーザ測長データを取り込む電気系統
が搭載された電装ラックである。108は電装ラック1
07のY、Z各軸駆動用のドライバーに対して駆動量や
駆動方法を指示するための制御用コンピュータである。
109はマンマシンインターフェイスを備えたコンピュ
ータであり、測定のために必要な設計値や測定手順の設
定等を行ったり、あるいは測定結果をモニターに表示し
たり、記憶装置に記録したりする機能を備えている。ま
た、コンピュータ109は通信機能を備えており、他の
コンピュータとデータの受け渡しが可能となっている。
こうした機能を持つコンピュータ109として、例えば
ワークステーションがある。Reference numeral 105 denotes a hiring jig for positioning and fixing the spherical prototype 104 at a predetermined position. 107 is Y
This is an electrical equipment rack equipped with a driver or the like that drives each axis and the Z axis, and an electric system that takes in laser measurement data that measures the amount of movement in the X, Y, and Z axes. 108 is the electrical equipment rack 1
07 is a control computer for instructing a driver for driving each of the Y and Z axes of a driving amount and a driving method.
Reference numeral 109 denotes a computer having a man-machine interface, which has a function of setting design values and measurement procedures necessary for measurement, displaying a measurement result on a monitor, and recording the result in a storage device. ing. In addition, the computer 109 has a communication function, and can exchange data with another computer.
The computer 109 having such a function is, for example, a workstation.
【0016】次に、干渉縞計測を行う球面形状計測装置
(球面形状計測手段)の構成について図2を参照して説
明する。同図において、201は測定対象物を搭載する
測定ステージである。104は球面原器(図1参照)で
あって測定対象物をここに搭載する。測定ステージ20
1には、搭載した球面原器104の設定を行うために、
光軸と直行する平面内で、互いに直行する方向に測定対
象物を平行移動させる2軸の平行移動駆動機構と、光軸
に対して球面原器104を傾けるティルト軸を2軸と光
軸方向に平行移動させるZ軸(図中、上下方向)移動機
構と、球面原器104を光軸を中心にして回転させる回
転移動機構とが具備されている。203は使用状態にあ
るコリメータレンズ、204は複数個のコリメータレン
ズから選択するための旋回ステージ、205は旋回ステ
ージ204上で選択されたコリメータレンズを使用する
状態に載せ代えるためのオートハンドである。206は
参照面及び参照面ステージで、面を光軸に対して傾ける
ティルト軸を2軸づつ有する。207は参照面及び参照
面ステージ206を光軸方向(図中、上下方向)に移動
させるための移動ステージである。208は装置全体を
搭載し支えているコラムで、図示しない除震台に搭載さ
れている。209は測定ステージ201を光軸方向(図
中、上下方向)に移動させるための移動ステージある。
210は測定ステージ201の位置や姿勢をレーザ測定
するためのレーザ干渉計で光軸方向の位置と傾きを測定
するために測定軸を3軸備えている。211は測定待ち
の測定物を複数個ストックしておくワークストッカー、
212は測定物を移送するワークオートハンドで、ワー
クストッカー211の測定対象物を測定ステージ201
に載置したり、外部から投入された測定対象物をワーク
ストッカー211に搭載するために用いられる。217
は装置全体を囲う真空チャンバーで内部を真空又は低圧
雰囲気に制御することにより、空気の揺らぎによる干渉
縞の位相データ及びレーザ測長器データの誤差を抑え
る。215は真空サブチャンバー、216は真空チャン
バー217と真空サブチャンバー215とを繋ぐゲー
ト、218は外部と真空サブチャンバー215を繋ぐゲ
ート、213と214は測定対象物投入用エレベータ
で、213が外部で測定対象物を搭載した状態、214
は真空サブチャンバー215内にセットされた状態をそ
れぞれ示している。219は測定対象物(本実施例では
球面原器104)が上側のコリメータレンズ203に接
近する時に監視するためのモニター用カメラである。Next, the configuration of a spherical shape measuring device (spherical shape measuring means) for measuring interference fringes will be described with reference to FIG. In the figure, reference numeral 201 denotes a measurement stage on which a measurement target is mounted. Reference numeral 104 denotes a spherical prototype (see FIG. 1) on which an object to be measured is mounted. Measurement stage 20
In order to set the mounted spherical prototype 104,
A biaxial translation drive mechanism for translating the objects to be measured in directions perpendicular to each other in a plane perpendicular to the optical axis, and two tilt axes for tilting the spherical prototype 104 with respect to the optical axis. And a rotation mechanism for rotating the spherical prototype 104 about the optical axis. Reference numeral 203 denotes a collimator lens in use, reference numeral 204 denotes a turning stage for selecting from a plurality of collimator lenses, and reference numeral 205 denotes an automatic hand for replacing the selected collimator lens on the turning stage 204 with a use state. Reference numeral 206 denotes a reference plane and a reference plane stage, each having two tilt axes for tilting the plane with respect to the optical axis. Reference numeral 207 denotes a moving stage for moving the reference plane and the reference plane stage 206 in the optical axis direction (vertical direction in the figure). Reference numeral 208 denotes a column for mounting and supporting the entire apparatus, which is mounted on a vibration isolation table (not shown). Reference numeral 209 denotes a moving stage for moving the measuring stage 201 in the optical axis direction (vertical direction in the figure).
Reference numeral 210 denotes a laser interferometer for laser-measuring the position and orientation of the measurement stage 201, which has three measurement axes for measuring the position and inclination in the optical axis direction. 211 is a work stocker that stores a plurality of measurement objects waiting for measurement,
Reference numeral 212 denotes a work auto hand for transferring a measurement object, and a measurement target of the work stocker 211 is moved to the measurement stage 201.
The work stocker 211 is used to mount a measurement target placed on the work stocker 211 or loaded from outside. 217
By controlling the inside of the apparatus to a vacuum or low-pressure atmosphere in a vacuum chamber surrounding the entire apparatus, errors in phase data of interference fringes and data of a laser length measuring instrument due to air fluctuation are suppressed. 215 is a vacuum sub-chamber, 216 is a gate connecting the vacuum chamber 217 and the vacuum sub-chamber 215, 218 is a gate connecting the outside and the vacuum sub-chamber 215, 213 and 214 are elevators for inputting an object to be measured, and 213 is measured outside. With the object mounted, 214
Indicates a state set in the vacuum sub-chamber 215, respectively. Reference numeral 219 denotes a monitor camera for monitoring when an object to be measured (the spherical prototype 104 in this embodiment) approaches the upper collimator lens 203.
【0017】次に、上記球面形状計測装置のデータ処理
系を含めた全体の概略構成について図3を参照して説明
する。同図において、図2と同一機材には同一番号を付
している。217は真空チャンバー、1002はデータ
処理及び装置をコントロールするための種々の電気回路
を集めた電装ラック、1003はコントロールコンピュ
ータ、1004はワークステーション、1005は計測
コンピュータである。Next, an overall schematic configuration of the spherical shape measuring apparatus including the data processing system will be described with reference to FIG. 2, the same components as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals. Reference numeral 217 denotes a vacuum chamber; 1002, an electrical equipment rack that collects various electric circuits for controlling data processing and devices; 1003, a control computer; 1004, a workstation; 1005, a measurement computer.
【0018】ワークステーション1004は、大きな測
定シーケンスを組み立てて、装置の動き等をコントロー
ルコンピュータ1003に指令したり、測定データを計
測コンピュータ1005から受け取り、各種のデータ処
理を加えて結果の表示及び保存したり、あるいは測定条
件データ等の入力や削除等も行う。ワークステーション
1004はネットワークで本測定装置以外のコンピュー
タと接続されており、測定データは次の行程セクション
や、開発部門等のパソコンから読み取ることができるよ
うに構成されている。The workstation 1004 assembles a large measurement sequence, instructs the control computer 1003 about the movement of the apparatus, etc., receives measurement data from the measurement computer 1005, performs various data processing, and displays and saves the result. Input or deletion of measurement condition data or the like. The workstation 1004 is connected to a computer other than the present measurement apparatus via a network, and is configured so that measurement data can be read from a personal computer in a next process section or a development department.
【0019】コントロールコンピュータ1003は、ワ
ークステーション1004から送られた命令を個々の機
械の動きに変換し、ステージ等の移動座標を電装ラック
1002のモータドライブ基盤に送る。電装ラック10
02のモータドライバーは装置本体の各駆動軸のモータ
に接続されており、軸の移動を行う。電装ラック100
2には測定ステージ201(図2参照)のエンドリミッ
ト等、また除震台のエアー圧センサー等の安全装置を始
めとする装置本体の各種リミットスイッチ情報が取り込
まれており、異常時に装置は緊急停止する。同時にコン
トロールコンピュータ1003に異常情報を通信し、コ
ントロールコンピュータ1003は異常の表示と異常処
理を実行する。1006は操作盤で、手動操作によって
測定ステージ201の平行移動軸2軸、ティルト軸2
軸、粗動Z軸、微動Z軸を駆動し、干渉縞の縞合わせを
手動で行うことができる。1008は干渉縞又は真空チ
ャンバー217内部の監視カメラ用モニターで、一度に
複数のモニターができるように複数台用意されている。
1007は監視カメラ用モニター1008及び干渉縞画
像信号の切り替え装置である。切り替え装置1007は
電装ラック1002を通してコントロールコンピュータ
1003に接続されており、装置の動きによって必要な
部分をモニターするように自動で切り替えることも、手
動で任意のカメラに切り替えることも可能である。操作
盤1006の一部の信号は電装ラック1002の信号処
理基盤を通してコントロールコンピュータ1003に送
られ、複数の処理が必要な命令信号はコントロールコン
ピュータ1003で処理され、電装ラック1002のモ
ータドライバ基盤に信号が送られる。1005は計測用
コンピュータで測定データの取り込みを行う。The control computer 1003 converts the command sent from the workstation 1004 into the movement of each machine, and sends the movement coordinates of the stage and the like to the motor drive board of the electrical rack 1002. Electrical equipment rack 10
The motor driver 02 is connected to the motor of each drive shaft of the apparatus main body, and moves the shaft. Electrical rack 100
2 incorporates end limit of the measurement stage 201 (see FIG. 2) and various limit switch information of the apparatus main body such as a safety device such as an air pressure sensor of an anti-vibration table. Stop. At the same time, the abnormality information is communicated to the control computer 1003, and the control computer 1003 displays the abnormality and executes abnormality processing. Reference numeral 1006 denotes an operation panel, which has two parallel movement axes and two tilt axes of the measurement stage 201 by manual operation.
By driving the axis, the coarse movement Z axis and the fine movement Z axis, the interference fringes can be manually adjusted. Reference numeral 1008 denotes an interference fringe or monitor for a monitoring camera inside the vacuum chamber 217, and a plurality of monitors are prepared so that a plurality of monitors can be performed at one time.
Reference numeral 1007 denotes a monitoring camera monitor 1008 and an interference fringe image signal switching device. The switching device 1007 is connected to the control computer 1003 through the electrical equipment rack 1002, and can be automatically switched so as to monitor a necessary part by the movement of the device, or can be manually switched to an arbitrary camera. Some signals of the operation panel 1006 are sent to the control computer 1003 through the signal processing board of the electrical rack 1002, and command signals requiring a plurality of processes are processed by the control computer 1003, and the signals are sent to the motor driver board of the electrical rack 1002. Sent. Reference numeral 1005 denotes a measurement computer which captures measurement data.
【0020】コントロールコンピュータ1003は電装
ラック1002からの信号を常に読みとることで装置本
体の状態や異常をリアルタイムで監視することが可能と
なる。コントロールコンピュータ1003とワークステ
ーション1004と計測コンピュータ1005は一台の
コンピュータで処理することも可能である。The control computer 1003 can monitor the status and abnormality of the main body of the apparatus in real time by constantly reading the signal from the electrical equipment rack 1002. The control computer 1003, the workstation 1004, and the measurement computer 1005 can be processed by one computer.
【0021】しかし、本実施例のように、装置のコント
ロールを行うコントロールコンピュータ1003、測定
データの取り込みを行う計測コンピュータ1005、デ
ータの処理を行うワークステーション1004を分ける
ことにより、シーケンスの並列処理が可能となり装置タ
クトの短縮やリアルタイムな装置の監視が可能となる。However, as in this embodiment, the control computer 1003 for controlling the apparatus, the measurement computer 1005 for taking in the measurement data, and the workstation 1004 for processing the data are separated, so that the parallel processing of the sequence is possible. This makes it possible to reduce the device tact and monitor the device in real time.
【0022】次に、図2の球面形状計測装置の光学系に
ついて図4を参照して説明する。図4の光学系の測定原
理として、ヘテロダイン干渉法を採用しており、同図に
おいて、図2及び図3と同一部材には同一番号を付して
いる。2601は可干渉光を照射するレーザ、2633
は入/2板、2602は2601からのレーザ光を異な
る2つの波長の光に分け、偏光面が互いに90度異なる
光波にするための波長分離装置である。レーザ光を2つ
の波長光に分け、2光波の干渉をビート状態にする波長
分離装置2602の機能は、外部から自動で設定及び解
除が可能になっている。2603は第1のビームエキス
パンダで、光を広げる役目をする。2604,261
4,2615,2616,2626,2612はミラ
ー、2606はハーフミラーで、光路に挿入したり外し
たりする駆動装置(図示しない)を有している。この駆
動装置はコントロールコンピュータ1003から制御す
ることが可能になっている。2607は光学系の概要設
定用光学ボックスでモニター用カメラを備えている。2
608は偏光ビームスブリッタ、2609は入/4板、
入/4板2609とコリメータレンズ203(図2参
照)の間に第2のビームエキスパンダ(図示しない)が
挿入されることがあり、第2のビームエキスパンダの挿
入、排出はコントロールコンピュータ1003から制御
することが可能である。球面原器104(図2参照)は
面形状及び曲率半径を測定する場合の状態を示してお
り、206は参照面(図2参照)である。2627は偏
光ビームスブリッタ、2628は干渉縞を撮像するため
の画像検出装置、2631は干渉縞の基準となる参照信
号の位相を検出するための光検出素子、2629は干渉
縞の位相を検出するための位相計で、画像検出装置26
28からの面画像信号と光検出素子2631からの参照
信号から干渉縞の位相差分布を検出する。計測コンピュ
ータ1005(図3参照)は位相計2629からの位相
データから球面原器104の波面収差を計算し、球面原
器104の面形状データを算出する。Next, the optical system of the spherical shape measuring apparatus shown in FIG. 2 will be described with reference to FIG. 4 employs a heterodyne interferometry as a measurement principle of the optical system. In FIG. 4, the same members as those in FIGS. 2 and 3 are denoted by the same reference numerals. Reference numeral 2601 denotes a laser for irradiating coherent light;
Is an input / 2 plate, and 2602 is a wavelength separation device for splitting the laser light from 2601 into light of two different wavelengths to make light waves whose polarization planes differ from each other by 90 degrees. The function of the wavelength separation device 2602 that divides the laser light into two wavelength lights and brings the interference of the two light waves into a beat state can be automatically set and canceled from the outside. Reference numeral 2603 denotes a first beam expander, which serves to spread light. 2604,261
Reference numerals 4, 2615, 2616, 2626, and 2612 denote mirrors, and reference numeral 2606 denotes a half mirror, which has a drive unit (not shown) that is inserted into or removed from the optical path. This driving device can be controlled from the control computer 1003. Reference numeral 2607 denotes an optical box for setting the outline of the optical system, which includes a monitor camera. 2
608 is a polarizing beam splitter, 2609 is an input quarter plate,
A second beam expander (not shown) may be inserted between the input / 4 plate 2609 and the collimator lens 203 (see FIG. 2), and the insertion and ejection of the second beam expander are performed by the control computer 1003. It is possible to control. The spherical prototype 104 (see FIG. 2) shows a state in which a surface shape and a radius of curvature are measured, and 206 is a reference surface (see FIG. 2). Reference numeral 2627 denotes a polarization beam splitter, 2628 denotes an image detection device for capturing an interference fringe, 2631 denotes a light detection element for detecting a phase of a reference signal serving as a reference of the interference fringe, and 2629 denotes a phase of the interference fringe. Of the image detector 26
The phase difference distribution of the interference fringes is detected from the surface image signal from 28 and the reference signal from the photodetector 2631. The measurement computer 1005 (see FIG. 3) calculates the wavefront aberration of the spherical prototype 104 from the phase data from the phase meter 2629, and calculates the surface shape data of the spherical prototype 104.
【0023】上記構成において、レーザ2601から照
射されたレーザ光は、光量比が最適となるように、偏光
面を入/2板2633で回転された後、波長分離装置2
602で互いに偏光面が90度ずれた周波数の異なる2
つの光に分離され、分離された光は偏光ビームスブリッ
タ2608へ入射する。In the above configuration, the laser beam emitted from the laser 2601 has its polarization plane rotated by a half plate 2633 so that the light quantity ratio is optimized, and then the wavelength separation device 2
602, the polarization planes of which are shifted from each other by 90 degrees and have different frequencies.
The light is split into two lights, and the split light enters a polarization beam splitter 2608.
【0024】2つの光波の内の一方の光は、偏光ビーム
スプリッタ2608で反射し、入/4板2609で円偏
光となりコリメータレンズ203を通って球面原器10
4の表面に照射される。球面原器104に照射された光
は反射し、元の光路を戻って、コリメータレンズ203
を経て、入/4板2609で直線偏光に戻るが、この
時、偏光面は入射時の状態から90度回転しているの
で、今度は偏光ビームスブリッタ2608を透過する。One of the two light waves is reflected by the polarizing beam splitter 2608, becomes circularly polarized by the input quarter plate 2609, passes through the collimator lens 203, and becomes a spherical prototype.
4 is irradiated on the surface. The light applied to the spherical prototype 104 is reflected, returns to the original optical path, and passes through the collimator lens 203.
After that, the light returns to linearly polarized light at the input / 4 plate 2609. At this time, since the polarization plane is rotated by 90 degrees from the state at the time of incidence, the light is transmitted through the polarization beam splitter 2608.
【0025】分離された2つの光波の内、他方の光は、
偏光ビームスブリッタ2608を透過して入/4板26
09で円偏光となり、参照面206で反射されて元の光
路を戻る。再び入/4板2609を通過した光は、90
度偏光面が回転した直線偏光となり、偏光ビームスブリ
ッタ2608で反射され、前述した球面原器104から
の光と合成される。反射ミラー2606は精度を必要と
しない位置合わせ時に挿入され、球面原器104からの
光と参照面206からの光の点が光学ボックス2607
のモニター用カメラにてモニターされ、測定ステージ2
01(図2参照)及び参照ステージ206(図2参照)
によって大まかな位置合わせを行う。この大まかな位置
合わせが終了すると、ミラー2606は撤去され、ミラ
ー2614,2615,2616,2626を経て、偏
光ビームスブリッタ2627に入射する。ここで、合成
された2光波は干渉状態となり、偏光ビームスブリッタ
2627で分割された一方の光は反射して参照信号検出
用光検出素子2631に入射する。偏光ビームスブリッ
タ2627を透過する他方の光は画像検出装置2628
に入射する。画像検出装置2628は、計測コンピュー
タ1005の指令によって指定された2次元画像上の任
意の一点の光量変化を読み取ることができ、2次元的に
スキャンし、その信号を位相計2629に送信する。位
相計2629では、参照信号検出用光検出素子2631
からの信号と、画像検出装置2628からの各点の信号
から位相差を検出することで、球面原器104の表面形
状を表す位相データを得る。計測コンピュータ1005
では位相データの連結及び補正処理等を行うことによっ
て球面原器104の面形状計測を行う。The other of the two separated light waves is
A quarter-wave plate 26 transmitted through the polarizing beam splitter 2608
At 09, the light becomes circularly polarized light, is reflected by the reference surface 206, and returns to the original optical path. The light that has passed through the input / 4 plate 2609 again is 90
The polarization plane becomes a rotated linearly polarized light, is reflected by the polarization beam splitter 2608, and is combined with the light from the spherical prototype 104 described above. The reflection mirror 2606 is inserted at the time of positioning that does not require precision, and the point of light from the spherical prototype 104 and light from the reference surface 206 are converted into an optical box 2607.
Stage 2 is monitored by a monitor camera
01 (see FIG. 2) and reference stage 206 (see FIG. 2)
Rough alignment is performed. When the rough alignment is completed, the mirror 2606 is removed, and enters the polarizing beam splitter 2627 via the mirrors 2614, 2615, 2616, and 2626. Here, the combined two light waves are in an interference state, and one of the lights split by the polarization beam splitter 2627 is reflected and enters the reference signal detecting light detecting element 2631. The other light transmitted through the polarization beam splitter 2627 is transmitted to the image detection device 2628.
Incident on. The image detection device 2628 can read a change in light amount at an arbitrary point on the two-dimensional image designated by a command from the measurement computer 1005, scans the two-dimensionally, and transmits a signal to the phase meter 2629. In the phase meter 2629, the reference signal detecting light detecting element 2631
By detecting the phase difference from the signal from the image detection device 2628 and the signal of each point from the image detection device 2628, phase data representing the surface shape of the spherical prototype 104 is obtained. Measurement computer 1005
Then, the surface shape of the spherical prototype 104 is measured by performing connection of phase data, correction processing, and the like.
【0026】次に、上述した球面形状計測装置によっ
て、球面原器104の面形状と曲率半径を測定する手順
について、図2、図3、図4を参照して説明する。Next, a procedure for measuring the surface shape and radius of curvature of the spherical prototype 104 by the above-mentioned spherical shape measuring apparatus will be described with reference to FIGS. 2, 3 and 4.
【0027】先ず、球面原器104を測定対象物投入用
エレベータ213に載置すると、ワークステーション1
004の指示によりワークストッカー211の適切な場
所に搭載される。球面原器104は、ワークストッカー
211内で十分温度馴らしをされた後、ワークステーシ
ョン1004の指令で、オートハンド212によって測
定ステージ201に搭載される。球面原器104が測定
ステージ201に搭載されるのと同時に、ワークステー
ション1004からは球面原器104を測定するのに適
したコリメータレンズが指示され、コリメータレンズ2
03が所定の場所に設置される。このために、予めワー
クステーション1004に球面原器104の設計上の曲
率半径及び有効径等のパラメータデータを入力してお
く。このデータは、コリメータレンズ選択や球面原器1
04の測定位置の概略値を知るだけなので、精度は求め
られていない。球面原器104の測定ステージ201へ
の移載が完了すると、測定ステージ201上の球面原器
104の面位置がコリメータレンズ203の焦点位置と
なるように、測定ステージ201を移動ステージ209
上のZ軸方向(光軸方向)に移動させる。測定ステージ
201の移動が完了し、又コリメータレンズ203の交
換も完了すると、操作盤1006が使用可能となり、こ
の操作盤1006を操作して、測定ステージ201及び
参照ステージ206の位置合わせを実行する。この時、
監視カメラ用モニター1008は切り替え装置1007
によって干渉縞画面に切り替えられる。球面原器104
上でのコリメータレンズ203の焦点反射位置の位置合
わせが完了すると、次に移動ステージ209上を測定ス
テージ201が移動し、球面原器104面に対して光束
波面が垂直に当たる位置で停止する。測定ステージ20
1の移動が完了すると、操作盤1006が使用可能とな
り、操作盤1006を操作して測定ステージ201の位
置合わせを実行する。この時、モニターカメラ219の
像がモニター1008の干渉縞用モニターの隣のモニタ
ーに表示されるので、球面原器104とコリメータレン
ズ203の位置関係を真空チャンバー217の外から監
視することができる。ここで、球面原器104面上での
光束波面が垂直に当たる位置での設定が完了する。First, when the spherical prototype 104 is placed on the elevator 213 for charging the object to be measured, the workstation 1
According to the instruction of 004, the work stocker 211 is mounted at an appropriate place. After the temperature of the spherical prototype 104 is sufficiently adjusted in the work stocker 211, the spherical prototype 104 is mounted on the measurement stage 201 by the automatic hand 212 according to a command from the workstation 1004. At the same time that the spherical prototype 104 is mounted on the measurement stage 201, a collimator lens suitable for measuring the spherical prototype 104 is specified from the workstation 1004, and the collimator lens 2
03 is set in a predetermined place. For this purpose, parameter data such as the designed radius of curvature and effective diameter of the spherical prototype 104 is input to the workstation 1004 in advance. This data is used for collimator lens selection and spherical prototype 1
Since only the approximate value of the measurement position 04 is known, no accuracy is required. When the transfer of the spherical prototype 104 to the measurement stage 201 is completed, the measurement stage 201 is moved to the moving stage 209 so that the surface position of the spherical prototype 104 on the measurement stage 201 becomes the focal position of the collimator lens 203.
It is moved in the upper Z-axis direction (optical axis direction). When the movement of the measurement stage 201 is completed and the exchange of the collimator lens 203 is also completed, the operation panel 1006 can be used, and the operation panel 1006 is operated to execute the positioning of the measurement stage 201 and the reference stage 206. At this time,
The monitoring camera monitor 1008 is a switching device 1007
To switch to the interference fringe screen. Spherical prototype 104
When the alignment of the focal reflection position of the collimator lens 203 is completed, the measurement stage 201 moves on the moving stage 209 and stops at a position where the wavefront of the light beam is perpendicular to the surface of the spherical prototype 104. Measurement stage 20
When the movement of 1 is completed, the operation panel 1006 becomes usable, and the operation panel 1006 is operated to execute the positioning of the measurement stage 201. At this time, since the image of the monitor camera 219 is displayed on the monitor next to the interference fringe monitor of the monitor 1008, the positional relationship between the spherical prototype 104 and the collimator lens 203 can be monitored from outside the vacuum chamber 217. Here, the setting at the position where the wavefront of the light beam on the surface of the spherical prototype 104 hits vertically is completed.
【0028】この球面原器104面上に光束波面が垂直
に当たる時の、コリメータレンズ203と球面原器10
4の位置関係を、図5(A)に示している。この位置合
わせが完了したら測定開始スイッチを押す。測定開始ス
イッチは操作盤1006、又はワークステーション10
04に設けられたソフト的なスイッチである。測定開始
スイッチによる測定開始命令がコントロールコンピュー
タ1003に送られ、除振台のロックを解除し、除振効
果が現れる状態にし、又温調のために装置各部分に流し
ている水冷の流水を止める。また、波長分離装置260
2を2光波分割のビート状態に切り換える。さらに、コ
ントロールコンピュータ1003は、計測コンピュータ
1005に対して位相計2629から位相データを取り
込むように指令する。ワークステーション1004は、
計測コンピュータ1005から球面原器104の面形状
データを受け取る。この時、測定ステージ201のZ軸
位置をレーザ測長器210からも読み込む。The collimator lens 203 and the spherical prototype 10 when the wavefront of the light beam vertically strikes the surface of the spherical prototype 104.
The positional relationship of No. 4 is shown in FIG. When the positioning is completed, press the measurement start switch. The measurement start switch is connected to the operation panel 1006 or the workstation 10
04 is a soft switch. A measurement start command from the measurement start switch is sent to the control computer 1003 to unlock the anti-vibration table, bring it into a state where the anti-vibration effect appears, and stop the water cooling water flowing to each part of the apparatus for temperature control. . Further, the wavelength separation device 260
2 is switched to a two-wave split beat state. Further, the control computer 1003 instructs the measurement computer 1005 to take in the phase data from the phase meter 2629. Workstation 1004 is
The surface shape data of the spherical prototype 104 is received from the measurement computer 1005. At this time, the Z-axis position of the measurement stage 201 is also read from the laser length measuring device 210.
【0029】測定が終了すると、計測コンピュータ10
05はコントロールコンピュータ1003に測定終了信
号を送信し、コントロールコンピュータ1003は除振
台のロック、温調水の流水再開を行う。When the measurement is completed, the measurement computer 10
05 transmits a measurement end signal to the control computer 1003, and the control computer 1003 locks the vibration isolation table and restarts the flow of the temperature control water.
【0030】シーケンスはデータ処理に移り、システム
エラーの除去、ティルト、デフォーカス量の計算、理想
波面からの差分、波面収差量の計算を行う。次に、前記
データ処理の結果をワークステーション1004のモニ
ター画面に表示する。これで、球面原器104の面形状
データの取り込みと、測定ステージ201の位置、及び
面形状測定位置でのデフォーカス量の各測定が完了す
る。The sequence shifts to data processing, in which a system error is removed, a tilt and a defocus amount are calculated, a difference from an ideal wavefront, and a wavefront aberration are calculated. Next, the result of the data processing is displayed on the monitor screen of the workstation 1004. Thus, the acquisition of the surface shape data of the spherical prototype 104, and the measurement of the defocus amount at the position of the measurement stage 201 and the surface shape measurement position are completed.
【0031】次に、測定ステージ201上の球面原器1
04の面がコリメータレンズ203の焦点位置になるよ
うに、ワークステージ201を移動ステージ209上の
Z方向(光軸方向)に移動させる。測定ステージ201
の移動が完了すると、操作盤1006の使用が可能とな
り操作盤1006を操作して、ワークステージ201及
び参照ステージ206の位置合わせを実行する。ここ
で、球面原器104の面におけるコリメータレンズ20
3の焦点反射位置での位置合わせが完了する。この球面
原器104面上に光束波面が焦点反射になる位置でのコ
リメータレンズ203と球面原器104の位置関係を、
図5(B)に示している。Next, the spherical prototype 1 on the measuring stage 201
The work stage 201 is moved on the moving stage 209 in the Z direction (optical axis direction) so that the surface of the work stage 04 is at the focal position of the collimator lens 203. Measurement stage 201
Is completed, the operation panel 1006 can be used, and the operation panel 1006 is operated to execute the positioning of the work stage 201 and the reference stage 206. Here, the collimator lens 20 on the surface of the spherical prototype 104
Positioning at the focal reflection position 3 is completed. The positional relationship between the collimator lens 203 and the spherical prototype 104 at a position where the light flux wavefront becomes a focal point reflection on the surface of the spherical prototype 104,
This is shown in FIG.
【0032】次に、焦点反射位置での測定開始スイッチ
を押すと、測定開始信号がワークステーション1004
からコントロールコンピュータ1003へ送られる。次
に測定開始命令がコントロールコンピュータ1003に
送られ、除振台のロックを解除し、除振効果が現れる状
態にし、温調のために装置各部分に流している水冷の流
水を止める。そして、波長分離装置2602を2光波分
割のビート状態に切り換える。さらに、コントロールコ
ンピュータ1003は計測コンピュータ1005に対し
て位相計2629から位相データを取り込むように指令
する。ワークステーション1004は計測コンピュータ
1005から球面原器104の焦点反射位置波面データ
を取り込む。この時、移動ステージ209上の測定ステ
ージ201のZ軸上の位置をレーザ測長器210からも
読み込む。測定が終了すると、計測コンピュータ100
5はコントロールコンピュータ1003に測定終了信号
を出し、コントロールコンピュータ1003は除振台の
ロック、温調水の流水再開を行う。Next, when the measurement start switch at the focus reflection position is pressed, the measurement start signal is sent to the workstation 1004.
To the control computer 1003. Next, a measurement start command is sent to the control computer 1003 to release the lock of the anti-vibration table so that the anti-vibration effect appears, and to stop the water cooling water flowing to each part of the apparatus for temperature control. Then, the wavelength separation device 2602 is switched to a beat state of two light wave divisions. Further, the control computer 1003 instructs the measurement computer 1005 to take in the phase data from the phase meter 2629. The workstation 1004 acquires the focal reflection position wavefront data of the spherical prototype 104 from the measurement computer 1005. At this time, the position on the Z axis of the measurement stage 201 on the moving stage 209 is also read from the laser length measuring device 210. When the measurement is completed, the measurement computer 100
5 sends a measurement end signal to the control computer 1003, and the control computer 1003 locks the anti-vibration table and restarts the flow of the temperature control water.
【0033】シーケンスはデータ処理に移り、システム
エラーの除去、ティルト、デフォーカス量の計算を行
い、球面原器104上面での光束波面が垂直に当たる位
置のレーザ測長器210のデータと焦点反射位置でのレ
ーザ測長器210のデータの差分及び光束波面が垂直に
当たる位置での測定結果のデフォーカス量と焦点反射位
置波面データのデフォーカス量から球面原器104の曲
率半径を計算する。球面原器104上面で光束波面が垂
直に当たる位置のレーザ測長器210のデータと焦点反
射位置でのレーザ測長器210のデータの差分は、図5
に示す差分dに相当する。The sequence shifts to data processing, in which the system error is removed, the tilt and the amount of defocus are calculated, and the data of the laser length measuring device 210 at the position where the wavefront of the light beam on the upper surface of the spherical prototype 104 is perpendicularly applied and the focal reflection position. Then, the radius of curvature of the spherical prototype 104 is calculated from the difference between the data of the laser length measuring device 210 and the defocus amount of the measurement result at the position where the luminous flux wavefront is perpendicular and the defocus amount of the focal reflection position wavefront data. The difference between the data of the laser length measuring device 210 at the position where the light beam wavefront hits vertically on the upper surface of the spherical prototype 104 and the data of the laser length measuring device 210 at the focal reflection position is shown in FIG.
(D).
【0034】このように、差分dの位置差分データに加
えて、前記光束波面が垂直に当たる位置での波面デー
タ、及び前記焦点反射位置での波面データにおける波面
の解析から光軸方向の位置合わせ誤差に相当するデフォ
ーカス量を高精度に算出することが可能なので、前記差
分dの機械的距離に加えて、さらに正確な球面原器10
4の曲率半径を算出することができる。As described above, in addition to the position difference data of the difference d, the wavefront data at the position where the light beam wavefront is perpendicular and the wavefront data at the wavefront data at the focal point reflection position are analyzed to determine the alignment error in the optical axis direction. Can be calculated with a high degree of accuracy, and in addition to the mechanical distance of the difference d, a more accurate spherical prototype 10
4 can be calculated.
【0035】また、測定ステージ201の各位置でのレ
ーザ測長器210のデータは、測定ステージ201上の
場所を変えて3個所測長しているので、測定ステージ2
01の、移動ステージ209上を移動することによるピ
ッチング、ヨーイングの誤差を補正することができる。The data of the laser length measuring device 210 at each position of the measuring stage 201 is measured at three different positions on the measuring stage 201.
01, the pitching and yawing errors caused by moving on the moving stage 209 can be corrected.
【0036】以上のように、球面原器104上面の光束
波面が垂直に当たる位置での面形状の波面データからの
デフォーカス量及び3個所のレーザ測長器210デー
タ、焦点反射位置での面形状の波面データからのデフォ
ーカス量及び3個所のレーザ測長器210データを用い
ることによって球面原器104の正確な曲率半径を求め
ることができる。As described above, the defocus amount from the wavefront data of the surface shape at the position where the wavefront of the light beam on the upper surface of the spherical prototype 104 hits vertically, the data of three laser length measuring devices 210, the surface shape at the focal point reflection position By using the defocus amount from the wavefront data and the data of the three laser length measuring devices 210, the accurate radius of curvature of the spherical prototype 104 can be obtained.
【0037】このようにして測定した球面原器104の
曲率半径データと面形状データを、図1のコンピュータ
109に対して図3のワークステーション1004から
転送することによって人的にデータを打ち込むことな
く、データを入力することが可能である。By transferring the radius of curvature data and the surface shape data of the spherical prototype 104 measured in this way from the workstation 1004 of FIG. 3 to the computer 109 of FIG. 1, the data can be input manually. , It is possible to enter data.
【0038】球面原器104の曲率半径データをコンピ
ュータ109に入力後、図1に示すように、球面原器1
04を三次元形状測定装置の雇い冶具105に設置す
る。そして、測定プローブ103を球面原器104に接
触させる倣い測定で球面原器104の形状測定を行い、
その測定データから測定プローブ103の曲率半径を求
める。この場合、球面原器104の曲率半径が正確に分
かっているので、測定プローブ103の曲率半径を高精
度に知ることができる。After inputting the radius of curvature data of the spherical prototype 104 into the computer 109, as shown in FIG.
04 is installed on the hiring jig 105 of the three-dimensional shape measuring apparatus. Then, the shape of the spherical prototype 104 is measured by scanning measurement in which the measurement probe 103 is brought into contact with the spherical prototype 104,
The radius of curvature of the measurement probe 103 is obtained from the measurement data. In this case, since the radius of curvature of the spherical prototype 104 is accurately known, the radius of curvature of the measurement probe 103 can be known with high accuracy.
【0039】尚、球面原器104は、図2及び図3の球
面形状計測装置により、その曲率半径の測定を終了後、
何らかの手段により図1の三次元形状測定装置へ搬送し
てくることが必要である。After measuring the radius of curvature of the spherical prototype 104 with the spherical shape measuring apparatus shown in FIGS. 2 and 3,
It is necessary to convey to the three-dimensional shape measuring apparatus of FIG. 1 by some means.
【0040】[0040]
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、球面原器の面形状を干渉縞計測によって計測する球
面形状計測手段により、光束波面が前記球面原器の面上
に垂直に当たる位置での当該球面原器の面形状波面デー
夕と、この面形状波面データを計測した時の前記球面原
器の位置と、球面原器の頂点に光束焦点を結ばせた時の
焦点波面データと、前記焦点波面データを計測した時の
前記球面原器の位置とをそれぞれ計測し、これらのデー
タから前記球面原器の曲率半径を算出した後、接触プロ
ーブで前記球面原器を測定して得た測定データと球面原
器の曲率半径とから、接触プローブの曲率半径を算出す
るので、一つの接触プローブの曲率半径を一つの球面原
器で簡単に測定(且つ補正)することができ、従来より
も球面原器の製作時間や製作コストを抑えることができ
る。As described above, according to the present invention, the spherical shape measuring means for measuring the surface shape of the spherical prototype by interference fringe measurement allows the position where the wavefront of the luminous flux hits perpendicularly to the surface of the spherical prototype. The surface shape wavefront data of the spherical prototype, and the position of the spherical prototype when measuring the surface profile wavefront data, and the focal wavefront data when the light flux is focused on the vertex of the spherical prototype. Measuring the position of the spherical prototype when measuring the focal wavefront data, calculating the radius of curvature of the spherical prototype from these data, and measuring the spherical prototype with a contact probe. Since the radius of curvature of the contact probe is calculated from the measured data and the radius of curvature of the spherical prototype, the radius of curvature of one contact probe can be easily measured (and corrected) with one spherical prototype. When producing spherical prototypes It can be suppressed and production cost.
【0041】また、球面形状計測手段により球面原器の
曲率半径を測定するので、接触プローブに求められる精
度に対応した精度の高い測定を実施することができる。Further, since the radius of curvature of the spherical prototype is measured by the spherical shape measuring means, highly accurate measurement corresponding to the accuracy required for the contact probe can be performed.
【図1】本発明に関わる実施形態を示す三次元形状測定
装置の配置構成図FIG. 1 is a layout diagram of a three-dimensional shape measuring apparatus showing an embodiment according to the present invention.
【図2】本発明に関わる実施形態を示す球面形状計測装
置の概略構成図FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a spherical shape measuring apparatus showing an embodiment according to the present invention.
【図3】図2の球面形状計測装置のデータ処理系を含め
た全体概略構成図FIG. 3 is an overall schematic configuration diagram including a data processing system of the spherical shape measuring apparatus of FIG. 2;
【図4】図2の球面形状計測装置の光学系を示す構成図FIG. 4 is a configuration diagram showing an optical system of the spherical shape measuring device of FIG. 2;
【図5】コリメータレンズと球面原器との位置関係を示
す説明図FIG. 5 is an explanatory diagram showing a positional relationship between a collimator lens and a spherical prototype.
101 Zスライド 102 Xスライド 103 接触プローブ 104 球面原器 107 Yスライド 101 Z slide 102 X slide 103 Contact probe 104 Spherical prototype 107 Y slide
フロントページの続き Fターム(参考) 2F065 AA46 BB07 CC00 DD06 DD11 DD14 EE00 FF52 FF61 FF67 GG04 JJ03 JJ15 LL12 LL36 LL37 MM03 PP12 QQ13 QQ21 QQ25 QQ31 SS13 2F069 AA53 BB40 CC08 DD15 DD25 GG07 GG59 GG74 HH01 JJ08 JJ14 NN00 QQ07 Continued on front page F term (reference) 2F065 AA46 BB07 CC00 DD06 DD11 DD14 EE00 FF52 FF61 FF67 GG04 JJ03 JJ15 LL12 LL36 LL37 MM03 PP12 QQ13 QQ21 QQ25 QQ31 SS13 2F069 AA53 BB40 CC08 DD15 GG07 GG07 GG07 GG07 GG07 GG07 GG07
Claims (2)
てその三次元形状を測定する際に、前記接触プローブの
曲率半径を球面原器を用いて測定する三次元形状測定装
置の接触プローブ測定方法において、 前記球面原器の面形状を干渉縞計測によって計測する球
面形状計測手段を用い、この球面形状計測手段により、
光束波面が前記球面原器の球面上に垂直に当たる位置で
の当該球面原器の波面デー夕と、この波面データを計測
した時の前記球面原器の位置と、前記球面原器の頂点に
光束焦点を結ばせた時の焦点波面データと、この焦点波
面データを計測した時の前記球面原器の位置とをそれぞ
れ計測し、これらのデータから前記球面原器の曲率半径
を算出した後、前記三次元形状測定装置により前記接触
プローブで前記球面原器を測定して得た測定データと前
記球面原器の曲率半径とから、前記接触プローブの曲率
半径を算出することを特徴とする三次元形状測定装置の
接触プローブ測定方法。1. A contact probe of a three-dimensional shape measuring device for measuring a radius of curvature of the contact probe by using a spherical prototype when measuring and measuring a three-dimensional shape of the object by contacting and scanning the object with the contact probe. In the measuring method, using a spherical shape measuring means to measure the surface shape of the spherical prototype by interference fringe measurement, by this spherical shape measuring means,
The wavefront data of the spherical prototype at a position where the light flux wavefront is perpendicular to the spherical surface of the spherical prototype, the position of the spherical prototype when measuring this wavefront data, and the light flux at the apex of the spherical prototype. After measuring the focal wavefront data at the time of focusing and the position of the spherical prototype at the time of measuring the focal wavefront data, and calculating the radius of curvature of the spherical prototype from these data, A three-dimensional shape characterized by calculating a radius of curvature of the contact probe from measurement data obtained by measuring the spherical prototype with the contact probe by a three-dimensional shape measuring device and a radius of curvature of the spherical prototype. Contact probe measurement method for measuring equipment.
状計測手段とがネットワークで繋がれており、前記2つ
の波面データと算出された前記球面原器の曲率半径デー
タを、前記球面形状計測手段から前記三次元形状測定装
置へ送信して、前記接触プローブの曲率半径を算出する
ことを特徴とする請求項1記載の三次元形状測定装置の
接触プローブ測定方法。2. The three-dimensional shape measuring apparatus and the spherical shape measuring means are connected by a network, and the two wavefront data and the calculated radius of curvature data of the spherical prototype are converted into the spherical shape measurement data. 2. The method according to claim 1, wherein a radius of curvature of the contact probe is calculated by transmitting the curvature radius of the contact probe to the three-dimensional shape measuring device.
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JP2000016799A JP2001208532A (en) | 2000-01-26 | 2000-01-26 | Method of measuring contact probe of three-dimensional shape measuring apparatus |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014535057A (en) * | 2011-11-10 | 2014-12-25 | カール・ツアイス・インダストリーエレ・メステクニク・ゲーエムベーハー | Preparation for operation of contact scanning coordinate measuring instrument |
-
2000
- 2000-01-26 JP JP2000016799A patent/JP2001208532A/en active Pending
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A521 | Written amendment |
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A02 | Decision of refusal |
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