JP2002071344A - 形状測定方法及び装置 - Google Patents
形状測定方法及び装置Info
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- JP2002071344A JP2002071344A JP2000256904A JP2000256904A JP2002071344A JP 2002071344 A JP2002071344 A JP 2002071344A JP 2000256904 A JP2000256904 A JP 2000256904A JP 2000256904 A JP2000256904 A JP 2000256904A JP 2002071344 A JP2002071344 A JP 2002071344A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来、レンズの裏面または外径を基準とした
レンズ表面の傾き及び偏心を高精度に測定評価する形状
測定方法及び測定装置がなかった。 【解決手段】 ３個の位置決め球１１ａが表裏から飛び
出した状態で固定されレンズの表面１ａとレンズ裏面１
ｂが見える状態で支持する治具１１により構成され、レ
ンズ表面側において、測定用プローブによるＸＹ座標方
向への走査により測定し、この各位置決め球１１ａ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
と各２つの頂点座標の垂直２等分線に基づいて治具を基
準とするレンズ表面の傾き及び偏心を算出し、同様にレ
ンズ裏面側においても治具を基準とするレンズ裏面の傾
き及び偏心を算出し、レンズの表面と裏面の相対的位置
関係（光軸ずれ）を算出する。
レンズ表面の傾き及び偏心を高精度に測定評価する形状
測定方法及び測定装置がなかった。 【解決手段】 ３個の位置決め球１１ａが表裏から飛び
出した状態で固定されレンズの表面１ａとレンズ裏面１
ｂが見える状態で支持する治具１１により構成され、レ
ンズ表面側において、測定用プローブによるＸＹ座標方
向への走査により測定し、この各位置決め球１１ａ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
と各２つの頂点座標の垂直２等分線に基づいて治具を基
準とするレンズ表面の傾き及び偏心を算出し、同様にレ
ンズ裏面側においても治具を基準とするレンズ裏面の傾
き及び偏心を算出し、レンズの表面と裏面の相対的位置
関係（光軸ずれ）を算出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、測定面上でプロー
ブをＸＹ座標方向に走査することにより、プローブのＸ
Ｙ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方法及びそ
の装置に関するものであり、特にレンズの表面と裏面の
相対的位置や、レンズの外径基準に対するレンズ形状を
測定することに関する。
ブをＸＹ座標方向に走査することにより、プローブのＸ
Ｙ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方法及びそ
の装置に関するものであり、特にレンズの表面と裏面の
相対的位置や、レンズの外径基準に対するレンズ形状を
測定することに関する。
【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０．５ｍＮ以下の弱い測定圧の
プローブをＸＹ座標方向に走査することにより、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）という設計式で表わされ、測定点のＸ
Ｙ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。
元測定機は、測定面上を０．５ｍＮ以下の弱い測定圧の
プローブをＸＹ座標方向に走査することにより、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）という設計式で表わされ、測定点のＸ
Ｙ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。
【０００３】ここで、測定圧を０．５ｍＮ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。このような高精度を
実現するため、我々は原子間力プローブ（特開平６−２
６５３４０号公報に記載）を開発しており、Ｚ方向にフ
ォーカスサーボをかけてＸＹ方向にプローブを乗せたＸ
Ｙステージを移動させると、プローブは測定物との測定
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。
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。このような高精度を
実現するため、我々は原子間力プローブ（特開平６−２
６５３４０号公報に記載）を開発しており、Ｚ方向にフ
ォーカスサーボをかけてＸＹ方向にプローブを乗せたＸ
Ｙステージを移動させると、プローブは測定物との測定
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。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】レンズは２つの金型
（表用、裏用）により転写させて製造するが、金型の転
写面そのものの加工精度は許容範囲内にあったとして
も、金型の転写面に傾きまたは偏心がある場合は２つの
金型の位置関係がずれ、その結果レンズの表面と裏面の
光軸がずれるため、所望の光学特性を満たせない場合が
ある。
（表用、裏用）により転写させて製造するが、金型の転
写面そのものの加工精度は許容範囲内にあったとして
も、金型の転写面に傾きまたは偏心がある場合は２つの
金型の位置関係がずれ、その結果レンズの表面と裏面の
光軸がずれるため、所望の光学特性を満たせない場合が
ある。
【０００５】本発明者らは、先にレンズ金型の傾きおよ
び偏心の測定方法（特願平１１−３１２３６８）につい
て発明しているが、成形後のレンズについての形状確認
もできるようにすることがレンズ製作には必要である。
び偏心の測定方法（特願平１１−３１２３６８）につい
て発明しているが、成形後のレンズについての形状確認
もできるようにすることがレンズ製作には必要である。
【０００６】この測定機は、設計式の存在する測定面の
設計式からのずれ量は高精度に測定評価できるが、レン
ズの表面と裏面の光軸ずれを評価する方法がなく、ま
た、レンズの外径と底面を基準とするレンズの光軸ずれ
を評価する方法がないという欠点があった。
設計式からのずれ量は高精度に測定評価できるが、レン
ズの表面と裏面の光軸ずれを評価する方法がなく、ま
た、レンズの外径と底面を基準とするレンズの光軸ずれ
を評価する方法がないという欠点があった。
【０００７】本発明は上記問題点に鑑み、特に、レンズ
の表面と裏面の相対的傾き、または偏心を測定できる形
状測定方法及びその装置を提供することを目的とする。
また、レンズの外径と底面を基準とするレンズ面の傾
き、または偏心を測定できる形状測定方法及びその装置
を提供することを目的とする。
の表面と裏面の相対的傾き、または偏心を測定できる形
状測定方法及びその装置を提供することを目的とする。
また、レンズの外径と底面を基準とするレンズ面の傾
き、または偏心を測定できる形状測定方法及びその装置
を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、位置情報が既知な３点がなす平面の表面
からＸＹ方向に走査して、対象物のＺ方向のデータ列を
求めてこの対象物の表面側形状を測定し、この測定した
前記対象物の表面側形状データと設計形状データとか
ら、前記平面と前記３点から求めた基準点からの前記対
象物の表面側形状のずれ量を算出し、裏面からＸＹ方向
に走査してＺ方向のデータ列を求めて前記対象物の裏面
側形状を測定し、この測定した前記対象物の裏面側形状
データと設計形状データとから、前記平面と前記基準点
からの前記対象物の裏面側形状のずれ量を算出し、前記
表面側形状のずれ量と前記裏面側形状のずれ量から、前
記対象物の表面側と裏面側の相対位置関係を算出する構
成としたものである。
に、本発明は、位置情報が既知な３点がなす平面の表面
からＸＹ方向に走査して、対象物のＺ方向のデータ列を
求めてこの対象物の表面側形状を測定し、この測定した
前記対象物の表面側形状データと設計形状データとか
ら、前記平面と前記３点から求めた基準点からの前記対
象物の表面側形状のずれ量を算出し、裏面からＸＹ方向
に走査してＺ方向のデータ列を求めて前記対象物の裏面
側形状を測定し、この測定した前記対象物の裏面側形状
データと設計形状データとから、前記平面と前記基準点
からの前記対象物の裏面側形状のずれ量を算出し、前記
表面側形状のずれ量と前記裏面側形状のずれ量から、前
記対象物の表面側と裏面側の相対位置関係を算出する構
成としたものである。
【０００９】また、本発明は、対象物の外形と密着さ
せ、治具に設けられた形状が既知な３個の位置決め体
を、ＸＹ方向に走査してＺ方向のデータ列を求めて前記
３個の位置決め体の形状を測定し、この測定した位置決
め体の形状データと既知形状データとから３個の位置決
め体の特徴点の座標を算出し、この算出した３個の位置
決め体の特徴点から形成される第３の平面と前記対象物
の外形の中心点を算出し、前記対象物をＸＹ方向に走査
してＺ方向のデータ列を求めてこの対象物の形状を測定
し、この測定した前記対象物の形状データと設計形状デ
ータとから前記算出した第３の平面と対象物の外形の中
心点からの前記対象物の形状のずれ量を算出する構成と
したものである。
せ、治具に設けられた形状が既知な３個の位置決め体
を、ＸＹ方向に走査してＺ方向のデータ列を求めて前記
３個の位置決め体の形状を測定し、この測定した位置決
め体の形状データと既知形状データとから３個の位置決
め体の特徴点の座標を算出し、この算出した３個の位置
決め体の特徴点から形成される第３の平面と前記対象物
の外形の中心点を算出し、前記対象物をＸＹ方向に走査
してＺ方向のデータ列を求めてこの対象物の形状を測定
し、この測定した前記対象物の形状データと設計形状デ
ータとから前記算出した第３の平面と対象物の外形の中
心点からの前記対象物の形状のずれ量を算出する構成と
したものである。
【００１０】これにより、レンズ裏面を基準としたレン
ズ表面の傾き及び偏心を測定評価すること及び、レンズ
の裏面と外径を基準としたレンズ表面の傾き及び偏心を
測定評価することが可能となった。
ズ表面の傾き及び偏心を測定評価すること及び、レンズ
の裏面と外径を基準としたレンズ表面の傾き及び偏心を
測定評価することが可能となった。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
面を参照しながら説明する。
面を参照しながら説明する。
【００１２】図１は、本発明の第１の実施の形態にかか
る形状測定機の概略構成を示す斜視図で、図１におい
て、レーザ測長光学系２およびプローブ３を搭載した移
動体４はＸステージ７及びＹステージ８によりＸＹ座標
方向に移動し、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。レーザ測長光学系２は、周知の光干渉法
などによりプローブ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１
０ａ上で測定プローブ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。
る形状測定機の概略構成を示す斜視図で、図１におい
て、レーザ測長光学系２およびプローブ３を搭載した移
動体４はＸステージ７及びＹステージ８によりＸＹ座標
方向に移動し、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。レーザ測長光学系２は、周知の光干渉法
などによりプローブ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１
０ａ上で測定プローブ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。
【００１３】次に、図２のレンズの表面と裏面の相対的
位置関係を測定評価するためのレンズと測定治具の構成
を示す図を参照しながら、図３を用いて、全体の測定フ
ロー（アルゴリズム）を説明する。 ＜測定フロー＞ （１）３つの位置決め球１１ａが飛び出した構成の治具
１１にレンズ１の表面１ａと裏面１ｂが見える構成で支
持し、レンズ表面１ａ側を上にして設置する。このと
き、３点支持体１１ｂで支えるようにすれば、位置決め
球１１ａが傷つくのを避けることができる。また、治具
１１の２つの辺が治具位置規制治具１２に接触させるよ
うにすれば、治具１１の設置位置を常に一定にすること
ができる。 （２）３つの位置決め球１１ａを順次センタリングと形
状測定を行い、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）データを取得する。 （３）各位置決め球１１ａにおいて、測定データＺを設
計値Ｚ’に置き換えた（Ｘ，Ｙ，Ｚ’）データを算出す
る。 （４）測定データＺから設計値Ｚ’を引いたＺｄを算出
する。 （５）位置決め球１１ａの測定データの二乗平均値ＲＭ
Ｓ（Ｒｏｏｔ ＭｅａｎＳｑｕａｒｅ）を（数１）にし
たがって算出する。
位置関係を測定評価するためのレンズと測定治具の構成
を示す図を参照しながら、図３を用いて、全体の測定フ
ロー（アルゴリズム）を説明する。 ＜測定フロー＞ （１）３つの位置決め球１１ａが飛び出した構成の治具
１１にレンズ１の表面１ａと裏面１ｂが見える構成で支
持し、レンズ表面１ａ側を上にして設置する。このと
き、３点支持体１１ｂで支えるようにすれば、位置決め
球１１ａが傷つくのを避けることができる。また、治具
１１の２つの辺が治具位置規制治具１２に接触させるよ
うにすれば、治具１１の設置位置を常に一定にすること
ができる。 （２）３つの位置決め球１１ａを順次センタリングと形
状測定を行い、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）データを取得する。 （３）各位置決め球１１ａにおいて、測定データＺを設
計値Ｚ’に置き換えた（Ｘ，Ｙ，Ｚ’）データを算出す
る。 （４）測定データＺから設計値Ｚ’を引いたＺｄを算出
する。 （５）位置決め球１１ａの測定データの二乗平均値ＲＭ
Ｓ（Ｒｏｏｔ ＭｅａｎＳｑｕａｒｅ）を（数１）にし
たがって算出する。
【００１４】
【数１】
【００１５】（６）ＲＭＳが小さくなるように（Ｘ，
Ｙ，Ｚ）データを平行移動及び回転方向に座標変換す
る。図４に示すように、座標変換の方向は計６自由度あ
る。 （７）この（４）〜（６）はＲＭＳが最小になるよう
に、つまり、ＲＭＳの変化量が所定範囲内になるまで繰
り返される。 （８）これら（２）〜（７）の処理を３個の位置決め球
１１ａすべてにおいて実行する。 （９）３つの位置決め球１１ａの各頂点座標を算出す
る。 （１０）（９）の３つの頂点座標を含む平面の算出と、
３つの頂点のうち各２頂点の垂直２等分線の交点で求ま
る治具１１の基準位置を算出する。 （１１）レンズ表面１ａのセンタリングと形状測定を行
い、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）データを取得する。 （１２）測定データＺを設計値Ｚ’に置き換えた（Ｘ，
Ｙ，Ｚ’）データを算出する。 （１３）測定データＺから設計値Ｚ’を引いたＺｄを算
出する。 （１４）二乗平均値ＲＭＳを（数１）にしたがって算出
する。 （１５）ＲＭＳが小さくなるように（Ｘ，Ｙ，Ｚ）デー
タを平行移動及び回転方向に座標変換する。 （１６）この（１３）〜（１５）はＲＭＳが最小になる
ように、つまり、ＲＭＳの変化量が所定範囲内になるま
で繰り返される。 （１７）レンズ表面１ａの形状測定結果を取得し、デー
タ保存する。 （１８）治具を１８０度回転させて、レンズ裏面１ｂを
上にして設置する。 （１９）治具１１裏面において（２）から（１７）と同
一手順で、位置決め球１１ａとレンズ裏面１ｂの形状を
測定し、レンズ裏面１ｂの形状測定結果を取得し、デー
タ保存する。 （２０）（１７）と（１９）で保存した２つのデータよ
りレンズ表面と裏面の相対的位置ずれ（光軸ずれ）を算
出する。
Ｙ，Ｚ）データを平行移動及び回転方向に座標変換す
る。図４に示すように、座標変換の方向は計６自由度あ
る。 （７）この（４）〜（６）はＲＭＳが最小になるよう
に、つまり、ＲＭＳの変化量が所定範囲内になるまで繰
り返される。 （８）これら（２）〜（７）の処理を３個の位置決め球
１１ａすべてにおいて実行する。 （９）３つの位置決め球１１ａの各頂点座標を算出す
る。 （１０）（９）の３つの頂点座標を含む平面の算出と、
３つの頂点のうち各２頂点の垂直２等分線の交点で求ま
る治具１１の基準位置を算出する。 （１１）レンズ表面１ａのセンタリングと形状測定を行
い、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）データを取得する。 （１２）測定データＺを設計値Ｚ’に置き換えた（Ｘ，
Ｙ，Ｚ’）データを算出する。 （１３）測定データＺから設計値Ｚ’を引いたＺｄを算
出する。 （１４）二乗平均値ＲＭＳを（数１）にしたがって算出
する。 （１５）ＲＭＳが小さくなるように（Ｘ，Ｙ，Ｚ）デー
タを平行移動及び回転方向に座標変換する。 （１６）この（１３）〜（１５）はＲＭＳが最小になる
ように、つまり、ＲＭＳの変化量が所定範囲内になるま
で繰り返される。 （１７）レンズ表面１ａの形状測定結果を取得し、デー
タ保存する。 （１８）治具を１８０度回転させて、レンズ裏面１ｂを
上にして設置する。 （１９）治具１１裏面において（２）から（１７）と同
一手順で、位置決め球１１ａとレンズ裏面１ｂの形状を
測定し、レンズ裏面１ｂの形状測定結果を取得し、デー
タ保存する。 （２０）（１７）と（１９）で保存した２つのデータよ
りレンズ表面と裏面の相対的位置ずれ（光軸ずれ）を算
出する。
【００１６】なお、上記各ステップ（２）〜（２０）を
実行する各手段は、例えば図１で示す形状測定機に搭載
された制御用コンピュータ（不図示）のメモリに構築さ
れた実行形式のプログラムにより具体化される。
実行する各手段は、例えば図１で示す形状測定機に搭載
された制御用コンピュータ（不図示）のメモリに構築さ
れた実行形式のプログラムにより具体化される。
【００１７】次に、本発明の第２の実施の形態にかかる
形状測定を、図５のレンズ底面基準のレンズ表面の傾き
と、レンズ外径基準のレンズ表面の偏心を測定評価する
ためのレンズと治具との概略構成を示す図を参照しなが
ら、図６を用いて、全体の測定フロー（アルゴリズム）
を説明する。 ＜測定フロー＞ （１）裏面が平坦であるレンズ１に対して、レンズ裏面
１ｂとレンズ外径１ｃが、３個の同一形状の位置決め治
具２０の治具ベース面２０ｃと治具側面２０ｂに密着状
態になるように支持する。位置決め治具２０の頂上は球
面２０ａになっている。位置決め治具２０の底面２０ｄ
は３点支持になっている。 （２）３つの位置決め治具２０の球面２０ａを順次セン
タリングと形状測定を行い、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）データを取
得する。 （３）各位置決め球２０ａにおいて、測定データＺを設
計値Ｚ’に置き換えた（Ｘ，Ｙ，Ｚ’）データを算出す
る。 （４）測定データＺから設計値Ｚ’を引いたＺｄを算出
する。 （５）位置決め球２０ａの測定データの二乗平均値ＲＭ
Ｓを（数１）に基づいて算出する。 （６）ＲＭＳが小さくなるように（Ｘ，Ｙ，Ｚ）データ
を平行移動及び回転方向に座標変換する。図４で示すよ
うに座標変換の方向は計６自由度ある。 （７）この（４）〜（６）はＲＭＳが最小になるよう
に、つまり、ＲＭＳの変化量が所定範囲内になるまで繰
り返される。 （８）これら（２）〜（７）の処理を３個の位置決め球
２０ａすべてにおいて実行する。 （９）３つの位置決め球２０ａの各頂点座標を算出す
る。 （１０）（９）の３つの頂点座標を含む平面の算出と、
３つの頂点のうち各２頂点の垂直２等分線の交点で求ま
る治具の基準位置を算出する。 （１１）レンズ表面１ａのセンタリングと形状測定を行
い、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）データを取得する。 （１２）測定データＺを設計値Ｚ’に置き換えた（Ｘ，
Ｙ，Ｚ’）データを算出する。 （１３）測定データＺから設計値Ｚ’を引いたＺｄを算
出する。 （１４）二乗平均値ＲＭＳを（数１）に基づいて算出す
る。 （１５）ＲＭＳが小さくなるように（Ｘ，Ｙ，Ｚ）デー
タを平行移動及び回転方向に座標変換する。 （１６）この（１３）〜（１５）はＲＭＳが最小になる
ように、つまり、ＲＭＳの変化量が所定範囲内になるま
で繰り返される。 （１７）レンズ表面１ａの形状測定結果を取得し、デー
タ保存する。 （１８）（１０）で求めた平面と治具の基準位置より、
レンズの裏面及び外径を基準とする光軸ずれを算出す
る。
形状測定を、図５のレンズ底面基準のレンズ表面の傾き
と、レンズ外径基準のレンズ表面の偏心を測定評価する
ためのレンズと治具との概略構成を示す図を参照しなが
ら、図６を用いて、全体の測定フロー（アルゴリズム）
を説明する。 ＜測定フロー＞ （１）裏面が平坦であるレンズ１に対して、レンズ裏面
１ｂとレンズ外径１ｃが、３個の同一形状の位置決め治
具２０の治具ベース面２０ｃと治具側面２０ｂに密着状
態になるように支持する。位置決め治具２０の頂上は球
面２０ａになっている。位置決め治具２０の底面２０ｄ
は３点支持になっている。 （２）３つの位置決め治具２０の球面２０ａを順次セン
タリングと形状測定を行い、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）データを取
得する。 （３）各位置決め球２０ａにおいて、測定データＺを設
計値Ｚ’に置き換えた（Ｘ，Ｙ，Ｚ’）データを算出す
る。 （４）測定データＺから設計値Ｚ’を引いたＺｄを算出
する。 （５）位置決め球２０ａの測定データの二乗平均値ＲＭ
Ｓを（数１）に基づいて算出する。 （６）ＲＭＳが小さくなるように（Ｘ，Ｙ，Ｚ）データ
を平行移動及び回転方向に座標変換する。図４で示すよ
うに座標変換の方向は計６自由度ある。 （７）この（４）〜（６）はＲＭＳが最小になるよう
に、つまり、ＲＭＳの変化量が所定範囲内になるまで繰
り返される。 （８）これら（２）〜（７）の処理を３個の位置決め球
２０ａすべてにおいて実行する。 （９）３つの位置決め球２０ａの各頂点座標を算出す
る。 （１０）（９）の３つの頂点座標を含む平面の算出と、
３つの頂点のうち各２頂点の垂直２等分線の交点で求ま
る治具の基準位置を算出する。 （１１）レンズ表面１ａのセンタリングと形状測定を行
い、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）データを取得する。 （１２）測定データＺを設計値Ｚ’に置き換えた（Ｘ，
Ｙ，Ｚ’）データを算出する。 （１３）測定データＺから設計値Ｚ’を引いたＺｄを算
出する。 （１４）二乗平均値ＲＭＳを（数１）に基づいて算出す
る。 （１５）ＲＭＳが小さくなるように（Ｘ，Ｙ，Ｚ）デー
タを平行移動及び回転方向に座標変換する。 （１６）この（１３）〜（１５）はＲＭＳが最小になる
ように、つまり、ＲＭＳの変化量が所定範囲内になるま
で繰り返される。 （１７）レンズ表面１ａの形状測定結果を取得し、デー
タ保存する。 （１８）（１０）で求めた平面と治具の基準位置より、
レンズの裏面及び外径を基準とする光軸ずれを算出す
る。
【００１８】なお、上記各ステップ（２）〜（１８）を
実行する各手段は、例えば図１で示す形状測定機に搭載
された制御用コンピュータ（不図示）のメモリに構築さ
れた実行形式のプログラムにより具体化される。
実行する各手段は、例えば図１で示す形状測定機に搭載
された制御用コンピュータ（不図示）のメモリに構築さ
れた実行形式のプログラムにより具体化される。
【００１９】
【発明の効果】本発明により、従来レンズの片面単体の
測定評価しかできなかったものが、レンズ裏面を基準と
したレンズ表面の傾き及び偏心を測定評価することが可
能になった。また、レンズの裏面と外径を基準としたレ
ンズ表面の傾き及び偏心を測定評価することが可能にな
った。
測定評価しかできなかったものが、レンズ裏面を基準と
したレンズ表面の傾き及び偏心を測定評価することが可
能になった。また、レンズの裏面と外径を基準としたレ
ンズ表面の傾き及び偏心を測定評価することが可能にな
った。
【図１】本発明を具現化する形状測定機の概略構成を示
す斜視図
す斜視図
【図２】本発明の第１の実施の形態にかかるレンズの表
面と裏面の相対的位置関係を測定評価するためのレンズ
と測定治具の構成を示す図
面と裏面の相対的位置関係を測定評価するためのレンズ
と測定治具の構成を示す図
【図３】本発明の第１の実施の形態にかかる形状測定方
法の概略構成を示すフロー図
法の概略構成を示すフロー図
【図４】座標変換するときの各座標軸の方向を示す図
【図５】本発明の第２の実施の形態にかかるレンズ底面
基準のレンズ表面の傾きと、レンズ外径基準のレンズ表
面の偏心を測定評価するためのレンズと治具との概略構
成を示す図
基準のレンズ表面の傾きと、レンズ外径基準のレンズ表
面の偏心を測定評価するためのレンズと治具との概略構
成を示す図
【図６】本発明の第２の実施の形態にかかる形状測定方
法の概略構成を示すフロー図
法の概略構成を示すフロー図
１ レンズ（対象物） １ａ レンズ表面 １ｂ レンズ裏面 １ｃ レンズ外径 ３ プローブ １１ 治具 １１ａ 位置決め球 １１ｂ ３点支持体 ２０ 位置決め治具 ２１ 治具ホルダー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 半田 宏治 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） 2F069 AA06 AA66 BB40 GG04 GG07 HH30 JJ08 NN00 NN26 2G086 FF01 FF04
Claims (10)
- 【請求項１】 位置情報が既知な３点がなす平面の片面
（以下表面と記す）からこの平面に平行な方向（以下Ｘ
Ｙ方向と記す）に走査して、対象物のこの平面に垂直な
方向（以下Ｚ方向と記す）のデータ列を求めてこの対象
物の表面側形状を測定する工程と、この測定した前記対
象物の表面側形状データと設計形状データとから、前記
平面と前記３点から求めた基準点からの前記対象物の表
面側形状のずれ量を算出する工程と、前記表面と反対の
面（以下裏面と記す）からＸＹ方向に走査してＺ方向の
データ列を求めて前記対象物の裏面側形状を測定する工
程と、この測定した前記対象物の裏面側形状データと設
計形状データとから、前記平面と前記基準点からの前記
対象物の裏面側形状のずれ量を算出する工程と、前記表
面側形状のずれ量と前記裏面側形状のずれ量から、前記
対象物の表面側と裏面側の相対位置関係を算出する工程
とを備えたことを特徴とする形状測定方法。 - 【請求項２】 前記対象物を反転させて、この対象物の
裏面側形状を測定することを特徴とする請求項１記載の
形状測定方法。 - 【請求項３】 対象物を保持する治具に設けられ、形状
が既知な３個の位置決め体を、片面（以下表面と記す）
からこの表面に平行な方向（以下ＸＹ方向と記す）に走
査して、この面に垂直な方向（以下Ｚ方向と記す）のデ
ータ列を求めて前記３個の位置決め体の表面側形状を測
定する工程と、この測定した位置決め体の表面側形状デ
ータと既知形状データとから３個の位置決め体の表面側
の特徴点の座標を算出する工程と、この算出した３個の
位置決め体の表面側の特徴点から形成される第１の平面
と前記治具の第１の基準点を算出する工程と、前記対象
物を前記表面からＸＹ方向に走査してＺ方向のデータ列
を求めてこの対象物の表面側形状を測定する工程と、こ
の測定した前記対象物の表面側形状データと設計形状デ
ータとから前記算出した第１の平面と前記治具の第１の
基準点からの前記対象物の表面側形状のずれ量を算出す
る工程と、前記表面と反対の面（以下裏面と記す）から
ＸＹ方向に走査してＺ方向のデータ列を求めて前記３個
の位置決め体の裏面側形状を測定する工程と、この測定
した位置決め体の裏面側形状データと既知形状データと
から３個の位置決め体の裏面側の特徴点の座標を算出す
る工程と、この算出した３個の位置決め体の裏面側の特
徴点から形成される第２の平面と前記治具の第２の基準
点を算出する工程と、前記対象物を前記裏面からＸＹ方
向に走査してＺ方向のデータ列を求めてこの対象物の裏
面側形状を測定する工程と、この測定した前記対象物の
裏面側形状データと設計形状データとから前記算出した
第２の平面と治具の第２の基準点からの前記対象物の裏
面側形状のずれ量を算出する工程と、前記対象物の表面
側と裏面側の相対位置関係を算出する工程とを備えたこ
とを特徴とする形状測定方法。 - 【請求項４】 前記位置決め体の表面側の特徴点の座標
を算出する工程は、測定した位置決め体の表面側形状デ
ータと既知形状データとの差の二乗平均値が最小となる
ように、前記測定した位置決め体の表面側形状データを
座標変換して算出することを特徴とし、前記第１の平面
と治具の第１の基準点からの前記対象物の表面側形状の
ずれ量を算出する工程は、測定した前記対象物の表面側
形状データと設計形状データとの差の二乗平均値が最小
となるように、前記測定した対象物の表面側形状データ
を座標変換して算出することを特徴とし、前記位置決め
体の裏面側の特徴点の座標を算出する工程は、測定した
位置決め体の裏面側形状データと既知形状データとの差
の二乗平均値が最小となるように、前記測定した位置決
め体の裏面側形状データを座標変換して算出することを
特徴とし、前記算出した第２の平面と治具の第２の基準
点からの前記対象物の裏面側形状のずれを算出する工程
は、測定した前記対象物の裏面側形状データと設計形状
データとの差の二乗平均値が最小となるように、前記測
定した対象物の裏面側形状データを座標変換して算出す
ることを特徴とする請求項３記載の形状測定方法。 - 【請求項５】 対象物の外形と密着させ、治具に設けら
れた形状が既知な３個の位置決め体を、ＸＹ方向に走査
してＺ方向のデータ列を求めて前記３個の位置決め体の
形状を測定する工程と、この測定した位置決め体の形状
データと既知形状データとから３個の位置決め体の特徴
点の座標を算出する工程と、この算出した３個の位置決
め体の特徴点から形成される第３の平面と前記対象物の
外形の中心点を算出する工程と、前記対象物をＸＹ方向
に走査してＺ方向のデータ列を求めてこの対象物の形状
を測定する工程と、この測定した前記対象物の形状デー
タと設計形状データとから前記算出した第３の平面と対
象物の外形の中心点からの前記対象物の形状のずれ量を
算出する工程とを備えたことを特徴とする形状測定方
法。 - 【請求項６】 前記位置決め体の特徴点の座標を算出す
る工程は、測定した位置決め体の形状データと既知形状
データとの差の二乗平均値が最小となるように、前記測
定した位置決め体の形状データを座標変換して算出する
ことを特徴とし、前記算出した第３の平面と対象物の外
形の中心点からの前記対象物の形状のずれ量を算出する
工程は、測定した前記対象物の形状データと設計形状デ
ータとの差の二乗平均値が最小となるように、前記測定
した対象物の形状データを座標変換して算出することを
特徴とする請求項５記載の形状測定方法。 - 【請求項７】 ３個の形状が既知な位置決め体と、この
位置決め体を設け、測定する対象物を保持した治具と、
前記位置決め体と前記対象物をＸＹ方向に走査すること
によりそれぞれの形状の測定を行う測定用プローブと、
この測定した位置決め体の形状データと既知形状データ
とから３個の位置決め体の特徴点の座標を算出する手段
と、この算出した３個の位置決め体の特徴点から形成さ
れる平面と、前記治具の基準点を算出する手段と、前記
測定した前記対象物の形状データと設計形状データとか
ら前記算出した平面と治具の基準点からの前記対象物の
形状のずれ量を算出する手段と、前記治具を測定した面
と反対の面に反転させる手段と、前記対象物の測定した
両面の相対位置関係を算出する手段とを備えたことを特
徴とする形状測定装置。 - 【請求項８】 前記位置決め体の特徴点の座標を算出す
る手段は、測定した位置決め体の形状データと既知形状
データとの差の二乗平均値が最小となるように、前記測
定した位置決め体の形状データを座標変換して算出する
ことを特徴とし、前記算出した平面と治具の基準点から
の前記対象物の形状のずれ量を算出する手段は、前記測
定した前記対象物の形状データと設計形状データとの差
の二乗平均値が最小となるように、前記測定した対象物
の形状データを座標変換して算出することを特徴とする
請求項７記載の形状測定装置。 - 【請求項９】 形状が既知で、対象物の外形と密着させ
た３個の位置決め体と、この位置決め体を設けた治具
と、前記位置決め体と前記対象物をＸＹ方向に走査する
ことによりそれぞれの形状の測定を行う測定用プローブ
と、この測定した位置決め体の形状データと既知形状デ
ータとから３個の位置決め体の特徴点の座標を算出する
手段と、この算出した３個の位置決め体の特徴点から形
成される平面と前記対象物の外形の中心点を算出する手
段と、前記測定した前記対象物の形状データと設計形状
データとから前記算出した平面と対象物の外形の中心点
からの前記対象物の形状のずれ量を算出する手段とを備
えたことを特徴とする形状測定装置。 - 【請求項１０】 前記位置決め体の特徴点の座標を算出
する手段は、測定した位置決め体の形状データと既知形
状データとの差の二乗平均値が最小となるように、前記
測定した位置決め体の形状データを座標変換して算出す
ることを特徴とし、前記算出した平面と対象物の外形の
中心点からの前記対象物の形状のずれ量を算出する手段
は、前記測定した前記対象物の形状データと設計形状デ
ータとの差の二乗平均値が最小となるように、前記測定
した対象物の形状データを座標変換して算出することを
特徴とする請求項９記載の形状測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000256904A JP2002071344A (ja) | 2000-08-28 | 2000-08-28 | 形状測定方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000256904A JP2002071344A (ja) | 2000-08-28 | 2000-08-28 | 形状測定方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002071344A true JP2002071344A (ja) | 2002-03-08 |
Family
ID=18745444
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000256904A Pending JP2002071344A (ja) | 2000-08-28 | 2000-08-28 | 形状測定方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002071344A (ja) |
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- 2000-08-28 JP JP2000256904A patent/JP2002071344A/ja active Pending
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