JP2002236013A - 測定器、その測定器を用いた光学系の製造方法および載物台 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明では、被検物の持ち方や運び方、そし
て、載物台の載せ方等に完全な再現性を求めなくとも、
被検物の形状又は寸法などの得られる測定結果につい
て、再現性よく得られるようにすることを目的とする。 【解決手段】 上記課題を解決するために、本発明で
は、形状あるいは寸法を測定する被検物８を載物台５上
に置いて測定する測定器において、前記載物台５は、測
定を行う前に前記被検物８を空圧により浮上させる浮上
手段（７，６）を有することを特徴とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被検物の形状ある
いは寸法を測定することを目的とする測定器、その測定
器を用いた光学系の製造方法および載物台に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】形状や寸法を測定する測定器において
は、被検物をなるべく変形させずに支持することは、高
精度な測定を実現するために重要な技術である。そのた
め、従来の技術では、被検物を搭載する載物台の面は非
常に高精度な面に加工されていたり、安定性が良く再現
性の高い支持を実現するため、３点あるいは多点式によ
る被検物の支持方法が多く用いられてきた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、被検物
を載物台に載せ終わるまるでに、被検物の持ち方や載物
台への置き方などにより、被検物には微小ながら様々な
変形が生じる。被検物を載物台に載せ終わるまでに生じ
た変形は、載物台の支持点において、被検物と支持部材
の間に摩擦が大小を問わず存在するので、解消されずに
残る。

【０００４】このため、被検物を載せる度に、被検物の
持ち方や載物台の載せ方を高精度に再現性を保たせない
と、被検物の変形状態に違いが出て、測定器による形状
あるいは寸法の測定結果の再現性を悪化させていた。し
たがって、本発明では、被検物の持ち方や運び方、そし
て、載物台の載せ方等に完全な再現性を求めなくとも、
被検物の形状又は寸法などの得られる測定結果につい
て、再現性よく得られるようにすることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで、上記課題を解決
するために、本発明では、形状あるいは寸法を測定する
被検物を載物台上に置いて測定する測定器において、前
記載物台は、測定を行う前に前記被検物を空圧により浮
上させる浮上手段を有することを特徴とした（請求項１
に記載の発明）。

【０００６】搬送中や載置時に、載物台に載置された物
体に歪みが生じたとしても、載物台に載置された物体を
一旦浮上させるので、物体は均等な空気層で支持される
と同時に、殆ど摩擦の無い面に載せられた状態になり、
物体に生じた歪みが解消される。したがって、載置時に
与えられる歪みが解消されるので、載置時に完全な再現
性を求めなくとも、物体の計測は再現性良くデータが得
られる。

【０００７】更に、本発明では、前記測定する被検物の
形状又は寸法を検出する検出部と、前記載物台と前記検
出部とを相対的に移動させる移動機構を備えたことを特
徴した（請求項２に記載の発明）。本発明は、測定器と
しては、被検物の形状又は寸法を検出する検出部を備
え、移動機構により検出部の検出位置を変えながら、被
検物の形状や寸法を計測するときに請求項１に記載の発
明を測定器に用いることで、再現性よく形状寸法を得る
ことができる。したがって、測定器の使用者が物体の形
状や寸法に良否判断を下す際にも、物体の置き方や持ち
方によらず同じ計測データが得やすくなるので、効率の
良く形状又は寸法データを得ることができる。

【０００８】なお、本発明による測定器には、移動機構
に、少なくともある平面上で載物台を回転する回転移動
機構を有することが好ましい（請求項３に記載の発
明）。回転移動機構を用いて物体を回転させながら計測
する真円度測定に好適な構成を得ることができる。

【０００９】また、本発明は、光学素子を支持する枠体
を請求項１に記載の測定器で測定する工程と、前記測定
する工程で良品か否か判定する工程と、前記判定する工
程で良品と判定された枠体を用いて前記光学素子を鏡筒
内部に固定する工程とを経て製造されることを特徴とす
る（請求項４に記載の発明）。

【００１０】特に、光学素子を支持する枠体の形状誤差
は、光学特性に大きく影響するを与える。したがって、
枠体を再現性良く形状測定できないと、どのデータが検
討に値すべきデータかわからなくなってしまう。また、
測定時だけ生じていた誤差成分を含んだ形状データを真
のデータと思い、枠体を修正加工した場合、所望の形状
とはかけ離れた形状にしてしまうことがある。このよう
なことを本発明では解消することができる。更に、本発
明は、物体を載置する載物台において、載置された物体
を空圧により浮上させる浮上手段を有したことを特徴と
する（請求項５に記載の発明）。この様に空圧によって
浮上させているので、請求項１に記載の発明と同等の作
用が得られ、載置時に再現性欲物体の形状が現れる。つ
ぎに、本発明の実施の形態に例示して、更に本発明を詳
しく説明する。しかしながら、本発明はこれに限られる
ものではない。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態である
載物台を用いた形状測定器について、説明する。なお、
この形状測定器は、特に光学素子を支持固定する枠体の
真円度測定器として説明する。なお、本発明は真円度測
定器に限られるものではない。

【００１２】図１は、本発明の実施形態である形状測定
器の概略図である。本図の形状測定器は、架台部１、支
柱部２、検出器３、スピンドル４、載物台５、エアーパ
ッド６、圧縮空気供給部７から構成されている。そし
て、図１は、被検物８の外周面に検出器３を当てて被検
物８の外周部の真円度形状を測定している状態を表す。

【００１３】ところで、形状測定器は、架台部１上にス
ピンドル４が設けられている。このスピンドル４の上に
は、載物台５が設けられている。載物台５の載置面は、
高精度に平面度を有した面形状となっている。なお、ス
ピンドル４が回転すると、同様に載物台５も回転するよ
うになっている。そして、スピンドル４には図示されて
いないエンコーダが設けられているので、スピンドル４
の回転角がわかるようになっている。

【００１４】ところで、載物台５の内部は、中空導管が
形成されている。この中空導管は、載物台５の載置面ま
で通じている。さらに、中空導管は、載置面でエアーパ
ッド６に通じている。一方、中空導管は、圧縮空気供給
部７にも通じており、圧縮空気供給部７は、図示されな
いエアーコンプレッサーと圧力調整装置１０に接続され
ている。

【００１５】また、真円度測定器の検出器３は、架台部
１に設置された支柱部２に設置されている。そして、検
出器３には、被検物８と接触し被検物８の各計測点での
高さを検出するプローブと、プローブの相対的な変位を
検出するエンコーダにより構成されている。

【００１６】なお、このプローブおよびエンコーダは、
周知の三次元形状測定器と同じものを使用しており、当
業者周知の事項なので、ここでの説明は省略する。この
ようにして、スピンドル４を回転させながら、被検物８
の側面や上面にプローブを接触させ、プローブの変位と
スピンドル４の回転角を検出しながら、被検物８の真円
度を検出する測定器である。

【００１７】ところで、載物台５の上に被検物８を載せ
る際、通常は人手によって被検物８を持ち上げる。この
とき、被検物８は荷重を受けて変形する。載物台５の載
置面に被検物８を降ろすと、被検物の底面８ａは載物台
上面と接触状態を一瞬のうちに変化させながら、変形状
態を維持して支持される。

【００１８】つぎに、圧縮空気供給部７に圧縮空気を供
給すると、載物台５の載置面に内蔵されたエアーパッド
６に圧縮空気が供給される。すると、エアーパッド６か
ら放出された空気圧により被検物８の底面８ａが微小量
浮上する。ゆえに被検物８は圧縮空気層でほぼ均等に支
持されると同時に、殆ど摩擦の無い面に載せられた状態
になる。

【００１９】このように浮上した状態では、載置時に生
じた変形状態が解消され、被検物８の底面８ａを極めて
均等な接触圧力で支持した状態となる。つぎに圧力調整
装置１０により圧縮空気供給部７へ供給されている圧縮
空気の圧力を徐々に下げてゆく。供給される圧縮空気の
圧力の低下にしたがって、浮上していた被検物８は再び
載物台５の上面に載置される。

【００２０】人手によって被検物８を載せる場合は、載
せる度毎に支持された変形状態がちがうものになり、載
せ直す度に測定結果に違いが生じていた。しかしなが
ら、本発明の実施の形態のように、圧縮空気で被検物８
を浮上させることにより、人手により被検物８を載せる
時に生じた変形が一旦解消され、被検物８の変形状態に
再現性が得られる。

【００２１】そのため、一旦浮上することで被検物８
が、圧縮空気の圧力低下にしたがって、載物台５の載置
面に完全に支持されるまでの接触状態の変化は、人手で
被検物８を載物台５に載せた場合と違い、極めて再現性
の良いものとなる。ところで、本発明者らは、この様な
測定器を光学素子の製造方法に用いている。通常複数の
レンズを用いて光学系を組む場合、複数のレンズは一本
の鏡筒の中に収められている。この鏡筒にレンズを組み
込む際、個々のレンズは、図１の被検物８と類似の形状
を持つレンズ室と呼ばれる枠体に組み込まれて、次に鏡
筒に組み込まれる。ここで鏡筒に組み込まれたレンズの
光軸が、同一直線上になるように組み込まれていない
と、その光学系は所望の光学特性を発揮することができ
ない。

【００２２】そのため、枠体の真円度を計り、正確な形
状が形成されているか否かを計測する必要が出てくる。
そこで、上述のように、被検物８である枠体の形状を測
定する際に図１に示した形状測定器を用いることにし
た。この形状測定器は、計測の度に違った計測データが
出ることはなく計測の再現性が高いため、得られた計測
データを基に、枠体の修正加工を施しても、所望の形状
になる。また、再現性が高いために計測回数を減らして
も得られた計測データは、信頼性が高い。

【００２３】そこで、本発明の実施の形態における光学
系の製造方法では、レンズ等の光学素子を支持する枠体
の外径形状を、図１で示した測定器で測定する。次に、
測定器から得られた測定データをもとに仕様を満たした
形状になっているか、否かの判断を行う。ここで、良品
とされた枠体にレンズ等の光学素子を組み込む。そし
て、光学素子が組み込まれた枠体を鏡筒内部に組み込む
ことで、光学系が完成される。

【００２４】この様に、載物台５に空圧により被検物８
を浮上させるためのエアーパッド６中空導管および圧縮
空気供給部７を設け、圧縮空気供給部７から圧縮された
空気を供給することで、枠体は載物台５への置き方によ
らず再現性の高い計測データが得られる。ゆえに、枠体
の形状又は寸法を計測する工程に費やす時間を大幅に短
縮することができる。また、計測データは再現性が高い
ため、得られた計測データを基に修正加工した場合に、
修正後に得られる形状は所望の形状になる可能性が高く
なる。

【００２５】なお、本発明の実施の形態における形状測
定器はスピンドル４の上に設置され、載物台５を回転移
動させることが可能であるが、本発明の測定器はこれに
限らず、例えば、載物台５を３次元に移動可能とするス
テージに組み込むことでも良い。

【００２６】また、本発明の実施の形態における載物台
５は、その載物面が高精度に平面加工されたものである
が、本発明の載物台、又は測定器はこれに限られない。
他にも、載物面が被検物８を複数の位置で微小な面積で
支持する形態のものでも良い。この場合、被検物８の底
面８ａと接触する部分の中心に、エアーパッドを設け、
このエアーパッドから圧縮空気が噴出することで、被検
物８を一旦浮上させることが可能となる。

【００２７】

【発明の効果】このように、本発明による載物台を用い
れば、同じ被検物を何度載せ直しても、ほとんど同じ変
形状態で被検物を載物台上に搭載することが可能とな
る。そして、この載物台を用いた測定器は、被検物の形
状や寸法の測定結果が非常に高い再現性を有し、精密な
計測が容易になる。更に、枠体について、この測定器を
用い枠体の形状又は寸法測定を行えば、測定工程に係る
時間が低減され、更に測定結果上不合格になって、再加
工する場合にも測定工程で得られたデータを基に加工を
行えば、所望の寸法や形状が出しやすくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】：本発明の実施の形態である真円度測定器の概
略図である。

【符号の説明】

１：架台部 ２：支柱 ３：検出器 ４：スピンドル ５：載物台 ６：エアーパッド ７：圧縮空気供給部 ８：被検物 ８ａ：被検物の底面 １０：圧力調整装置

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 形状あるいは寸法を測定する被検物を載
   物台上に置いて測定する測定器において、前記載物台
   は、測定を行う前に前記被検物を空圧により浮上させる
   浮上手段を有することを特徴とする測定器。
2. 【請求項２】 更に、前記測定する被検物の形状又は寸
   法を検出する検出部と、前記載物台と前記検出部とを相
   対的に移動させる移動機構を備えたことを特徴とする請
   求項１に記載の測定器。
3. 【請求項３】 前記移動機構は、前記載物台を回転する
   回転移動機構を有することを特徴とする請求項２に記載
   の測定器。
4. 【請求項４】 光学素子を支持する枠体を請求項１に記
   載の測定器で測定する工程と、 前記測定する工程で良品か否か判定する工程と、前記判
   定する工程で良品と判定された枠体を用いて前記光学素
   子を鏡筒内部に固定する工程とを経て製造されることを
   特徴とする光学系の製造方法。
5. 【請求項５】 物体を載置する載物台において、載置さ
   れた物体を空圧により浮上させる浮上手段を有したこと
   を特徴とする載物台。