JP2002286440A - 高傾斜角形状測定方法および測定用プローブ - Google Patents
高傾斜角形状測定方法および測定用プローブInfo
- Publication number
- JP2002286440A JP2002286440A JP2001086506A JP2001086506A JP2002286440A JP 2002286440 A JP2002286440 A JP 2002286440A JP 2001086506 A JP2001086506 A JP 2001086506A JP 2001086506 A JP2001086506 A JP 2001086506A JP 2002286440 A JP2002286440 A JP 2002286440A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- probe
- measuring
- measurement
- shape
- tip
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 コバ面が存在する急傾斜角のレンズや、鏡筒
に入った急傾斜角のレンズを有効径いっぱいまで測定評
価できる高傾斜角形状測定方法を提供することを目的と
する。 【解決手段】 回転軸対称形で傾斜角度６０度以上のス
タイラス先端を有し、そのスタイラス先端は５μｍ以下
の曲率半径であり、スタイラス先端の曲率部の真球度が
傾斜角度６０度まで０．１μｍ以下にした測定用プロー
ブを使用して、被測定物の表面を倣って測定する。
に入った急傾斜角のレンズを有効径いっぱいまで測定評
価できる高傾斜角形状測定方法を提供することを目的と
する。 【解決手段】 回転軸対称形で傾斜角度６０度以上のス
タイラス先端を有し、そのスタイラス先端は５μｍ以下
の曲率半径であり、スタイラス先端の曲率部の真球度が
傾斜角度６０度まで０．１μｍ以下にした測定用プロー
ブを使用して、被測定物の表面を倣って測定する。
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ＸまたはＹ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
および測定用プローブに関する。
ブをＸまたはＹ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
および測定用プローブに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、レンズや半導体ウェーハ等の基幹
部品の形状測定には２次元粗さ測定機がよく使われてい
る。粗さ測定機は、プローブの走査方向（Ｘ方向とす
る）と垂直方向（Ｚ方向とする）の２次元で形状測定す
るため、プローブ走査方向に対して直角方向（Ｙ方向）
の形状測定はできない。
部品の形状測定には２次元粗さ測定機がよく使われてい
る。粗さ測定機は、プローブの走査方向（Ｘ方向とす
る）と垂直方向（Ｚ方向とする）の２次元で形状測定す
るため、プローブ走査方向に対して直角方向（Ｙ方向）
の形状測定はできない。
【０００３】具体的には、粗さ測定機のプローブ先端の
スタイラス部は、図９（ｂ）に示すように、ＸＺ面内で
は三角形状であるが、ＹＺ面内では図９（ａ）に示すよ
うに四角形状になっているものが多い。この理由は、プ
ローブ先端のスタイラス部が測定物であるここではレン
ズ２３に接触して測定するときに、測定圧が１ｍＮ〜数
１０ｍＮ（０．１ｇｆ〜数ｇｆ）オーダであり測定物に
傷をつけるため、傷の深さを極力小さくなるようスタイ
ラス先端の接触面積を大きくしている。
スタイラス部は、図９（ｂ）に示すように、ＸＺ面内で
は三角形状であるが、ＹＺ面内では図９（ａ）に示すよ
うに四角形状になっているものが多い。この理由は、プ
ローブ先端のスタイラス部が測定物であるここではレン
ズ２３に接触して測定するときに、測定圧が１ｍＮ〜数
１０ｍＮ（０．１ｇｆ〜数ｇｆ）オーダであり測定物に
傷をつけるため、傷の深さを極力小さくなるようスタイ
ラス先端の接触面積を大きくしている。
【０００４】しかし、このようにＹＺ面内に四角形状に
すると、スタイラスのＹ方向のどこで測定物に接触して
いるか分からないという問題がある。一方、本発明者ら
が先に特開平６−２６５３４０号公報などで提案してい
るプローブを使用した超高精度三次元測定機は、測定面
上を０．５ｍＮ（５０ｍｇｆ）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。
すると、スタイラスのＹ方向のどこで測定物に接触して
いるか分からないという問題がある。一方、本発明者ら
が先に特開平６−２６５３４０号公報などで提案してい
るプローブを使用した超高精度三次元測定機は、測定面
上を０．５ｍＮ（５０ｍｇｆ）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。
【０００５】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０．５ｍＮ（５０ｍｇｆ）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
傷を付けてはいけないからである。
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０．５ｍＮ（５０ｍｇｆ）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
傷を付けてはいけないからである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】近年、光ディスク装置
をはじめとする光学機器は、小型・軽量化とともに、大
容量化の要望が強く、光デバイスの開発としては短波長
化、高ＮＡ化に連動し、レンズの高精度化・急傾斜化が
要望されている。例えばＤＶＤ用レンズでは、ＮＡが
０．６〜０．７まで要求され、レンズ面の傾斜面最大と
しては６０度〜７０度の急傾斜化が進んできている。
をはじめとする光学機器は、小型・軽量化とともに、大
容量化の要望が強く、光デバイスの開発としては短波長
化、高ＮＡ化に連動し、レンズの高精度化・急傾斜化が
要望されている。例えばＤＶＤ用レンズでは、ＮＡが
０．６〜０．７まで要求され、レンズ面の傾斜面最大と
しては６０度〜７０度の急傾斜化が進んできている。
【０００７】本発明者らが先に開発した超高精度三次元
測定機には、プローブ先端に半径５００μｍのルビー球
を使用したルビースタイラスが取り付け可能になってい
る。半径５００μｍのルビー球は、ころがして研磨して
製作するため全方位から見て真球度０．１μｍ以下に製
作でき、そのルビー球を使用してルビースタイラスを製
作している。
測定機には、プローブ先端に半径５００μｍのルビー球
を使用したルビースタイラスが取り付け可能になってい
る。半径５００μｍのルビー球は、ころがして研磨して
製作するため全方位から見て真球度０．１μｍ以下に製
作でき、そのルビー球を使用してルビースタイラスを製
作している。
【０００８】（ 比 較 例 ）図１０は、図１の形状
測定機のプローブ先端に半径５００μｍのルビー球がつ
いた従来のルビースタイラスを取り付け、半径５．５５
６ｍｍで真球度０．０４μｍ以下のＳｉ3Ｎ4製の基準球
をＸ軸上測定とＹ軸上測定し、設計値との差を表示した
データである。
測定機のプローブ先端に半径５００μｍのルビー球がつ
いた従来のルビースタイラスを取り付け、半径５．５５
６ｍｍで真球度０．０４μｍ以下のＳｉ3Ｎ4製の基準球
をＸ軸上測定とＹ軸上測定し、設計値との差を表示した
データである。
【０００９】この図１０のように、半径５．５５６ｍｍ
の基準球の場合、横軸Ｒ−ＡＸＩＳで２．８ｍｍは３０
度、３．９ｍｍは４５度、４．８ｍｍは６０度の傾斜角
度に相当する。
の基準球の場合、横軸Ｒ−ＡＸＩＳで２．８ｍｍは３０
度、３．９ｍｍは４５度、４．８ｍｍは６０度の傾斜角
度に相当する。
【００１０】図１０の測定データを見ると、傾斜角度６
０度まで±０．１μｍ以内で測定できている。しかし、
半径５００μｍのルビースタイラスでは、レンズ面が急
傾斜になってくると、レンズの有効径内の形状を測定す
るときに、レンズのコバ部にルビー球が干渉し有効径い
っぱいまで測定ができなかったり、鏡筒付きのレンズを
鏡筒に干渉させずにレンズを測定できない。
０度まで±０．１μｍ以内で測定できている。しかし、
半径５００μｍのルビースタイラスでは、レンズ面が急
傾斜になってくると、レンズの有効径内の形状を測定す
るときに、レンズのコバ部にルビー球が干渉し有効径い
っぱいまで測定ができなかったり、鏡筒付きのレンズを
鏡筒に干渉させずにレンズを測定できない。
【００１１】図１１に示すように、ＤＶＤ用レンズ２３
Ａの概略の表面を半径５００μｍの球Ｂが接触して走査
するとき、レンズのコバ部２３Ｂに干渉し傾斜角度６０
度まで走査できない。この場合は半径３５０μｍの球Ｃ
であれば傾斜角度６０度まで測定できる。余裕を考えて
半径３００μｍ以下がスタイラス先端の曲率半径として
要求される。
Ａの概略の表面を半径５００μｍの球Ｂが接触して走査
するとき、レンズのコバ部２３Ｂに干渉し傾斜角度６０
度まで走査できない。この場合は半径３５０μｍの球Ｃ
であれば傾斜角度６０度まで測定できる。余裕を考えて
半径３００μｍ以下がスタイラス先端の曲率半径として
要求される。
【００１２】さらに、ホログラムレンズでは凹部に先端
が入っていかないため正確な測定ができない。特に、ホ
ログラムに対応するためにはμｍオーダーの曲率のスタ
イラス先端が要求される。半径２μｍであれば現状では
測定できる。
が入っていかないため正確な測定ができない。特に、ホ
ログラムに対応するためにはμｍオーダーの曲率のスタ
イラス先端が要求される。半径２μｍであれば現状では
測定できる。
【００１３】上記のルビースタイラスを超高精度三次元
測定機に使用すると傾斜角度６０度近辺まで±０．１μ
ｍ程度までの高精度で測定ができるが、図１２（ａ）に
示すようにレンズ１３のレンズ面が急傾斜になってくる
と、レンズの有効径内の形状を測定するに当たり、レン
ズ１３のコバ部１３ａにルビー球１２ａが干渉し有効径
いっぱいまで測定ができないという問題がある。
測定機に使用すると傾斜角度６０度近辺まで±０．１μ
ｍ程度までの高精度で測定ができるが、図１２（ａ）に
示すようにレンズ１３のレンズ面が急傾斜になってくる
と、レンズの有効径内の形状を測定するに当たり、レン
ズ１３のコバ部１３ａにルビー球１２ａが干渉し有効径
いっぱいまで測定ができないという問題がある。
【００１４】通信用レンズの分野では、レンズ径はφ１
ｍｍ程度と小さくＮＡ０．８程度で傾斜角度４５度程度
の高精度レンズが図１２（ｂ）に示すように鏡筒１４ａ
と一体で製作されるものがある。このように鏡筒１４ａ
の方がレンズ１４のレンズ面より突出した構造の場合
は、鏡筒１４ａに干渉させずに測定する必要があるが、
半径５００μｍのルビー球１２ａでは鏡筒に干渉すると
いう問題がある。
ｍｍ程度と小さくＮＡ０．８程度で傾斜角度４５度程度
の高精度レンズが図１２（ｂ）に示すように鏡筒１４ａ
と一体で製作されるものがある。このように鏡筒１４ａ
の方がレンズ１４のレンズ面より突出した構造の場合
は、鏡筒１４ａに干渉させずに測定する必要があるが、
半径５００μｍのルビー球１２ａでは鏡筒に干渉すると
いう問題がある。
【００１５】さらに、図１２（ｃ）に示すように表面に
凹凸のあるホログラムレンズ１５等を測定したい場合、
半径５００μｍのルビースタイラスでは凹部に先端が入
っていかず、正確な測定ができない。仮に、２次元の粗
さ測定機で測定するとしても、プローブ先端に使用して
いるダイヤスタイラスの形状が回転軸対称形でないた
め、一方向には測定できても、その方向と直角方向（水
平面内において）のどこがサンプルに接触しているかわ
からないので正確な測定ができない。
凹凸のあるホログラムレンズ１５等を測定したい場合、
半径５００μｍのルビースタイラスでは凹部に先端が入
っていかず、正確な測定ができない。仮に、２次元の粗
さ測定機で測定するとしても、プローブ先端に使用して
いるダイヤスタイラスの形状が回転軸対称形でないた
め、一方向には測定できても、その方向と直角方向（水
平面内において）のどこがサンプルに接触しているかわ
からないので正確な測定ができない。
【００１６】本発明は上記問題点に鑑み、特に、小径レ
ンズで傾斜角が３０度〜７０度程度のレンズやそれらの
レンズが鏡筒に装着されている状態で測定できる高傾斜
角形状測定方法および測定用プローブを提供することを
目的とする。
ンズで傾斜角が３０度〜７０度程度のレンズやそれらの
レンズが鏡筒に装着されている状態で測定できる高傾斜
角形状測定方法および測定用プローブを提供することを
目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
高傾斜角形状測定方法は、測定用プローブの先端を被測
定物の表面に当接させてＸまたはＹ座標方向に走査し、
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
状測定を行うに際し、回転軸対称形で傾斜角度が６０度
以上でかつ半径が３００μｍ以下の球面の一部であるス
タイラス先端を有する前記測定用プローブを、被測定物
の表面に当接させて測定面の形状測定を行うことを特徴
とする。
高傾斜角形状測定方法は、測定用プローブの先端を被測
定物の表面に当接させてＸまたはＹ座標方向に走査し、
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
状測定を行うに際し、回転軸対称形で傾斜角度が６０度
以上でかつ半径が３００μｍ以下の球面の一部であるス
タイラス先端を有する前記測定用プローブを、被測定物
の表面に当接させて測定面の形状測定を行うことを特徴
とする。
【００１８】本発明の請求項２記載の高傾斜角形状測定
方法は、請求項１において、測定用プローブとして、ス
タイラス先端に傾斜角度６０度まで真球度０．１μｍ以
下の球面の一部を有しているものを使用することを特徴
とする。
方法は、請求項１において、測定用プローブとして、ス
タイラス先端に傾斜角度６０度まで真球度０．１μｍ以
下の球面の一部を有しているものを使用することを特徴
とする。
【００１９】本発明の請求項３記載の測定用プローブ
は、被測定物に当接させて表面を倣う測定用プローブで
あって、回転軸対称形で傾斜角度が６０度以上でかつ半
径が３００μｍ以下の球面の一部のスタイラス先端を有
する形状に仕上げられたことを特徴とする。
は、被測定物に当接させて表面を倣う測定用プローブで
あって、回転軸対称形で傾斜角度が６０度以上でかつ半
径が３００μｍ以下の球面の一部のスタイラス先端を有
する形状に仕上げられたことを特徴とする。
【００２０】本発明の請求項４記載の測定用プローブ
は、請求項３において、スタイラス先端に傾斜角度６０
度まで真球度０．１μｍ以下の球面の一部を有している
ことを特徴とする。
は、請求項３において、スタイラス先端に傾斜角度６０
度まで真球度０．１μｍ以下の球面の一部を有している
ことを特徴とする。
【００２１】本発明の請求項５記載の高傾斜角形状測定
装置は、測定用プローブの先端を被測定物の表面に当接
させてＸまたはＹ座標方向に走査し、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高傾
斜角形状測定装置において、前記測定プローブとして請
求項３または請求項４に記載の形状の測定用プローブを
設けたことを特徴とする。
装置は、測定用プローブの先端を被測定物の表面に当接
させてＸまたはＹ座標方向に走査し、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高傾
斜角形状測定装置において、前記測定プローブとして請
求項３または請求項４に記載の形状の測定用プローブを
設けたことを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の高傾斜角形状測定
方法を具体的な実施の形態に基づいて、従来の構成の前
記（比較例）と比較して説明する。
方法を具体的な実施の形態に基づいて、従来の構成の前
記（比較例）と比較して説明する。
【００２３】図１は本発明を具現化する形状測定機を示
す。レーザ測長光学系２および測定プローブ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Ｘ
Ｙ座標方向に移動し、測定プローブ３は定盤９上に固定
した被測定物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。
す。レーザ測長光学系２および測定プローブ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Ｘ
Ｙ座標方向に移動し、測定プローブ３は定盤９上に固定
した被測定物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。
【００２４】レーザ測長光学系２は、周知の光干渉法な
どにより測定プローブ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
１０ａ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。
どにより測定プローブ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
１０ａ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。
【００２５】さらに詳しくは、測定対象であるレンズや
ミラー１０の測定面１０ａの形状は、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
おける測定値からこの設計式の値を差し引いた形状誤差
データを算出して、その形状誤差データに基づいて測定
物の良否を評価している。
ミラー１０の測定面１０ａの形状は、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
おける測定値からこの設計式の値を差し引いた形状誤差
データを算出して、その形状誤差データに基づいて測定
物の良否を評価している。
【００２６】この超高精度三次元測定装置は、プローブ
３が測定面１０ａの上に沿って走査されることにより、
プローブ３が測定圧で測定面１０ａに追従しながらＺ軸
方向に駆動される。レーザ測長光学系２は、プローブ３
などと共に移動体４上に固定的に設けられて、周知の光
干渉法によりＺ参照ミラー３１を基準としたプローブ３
のＺ座標を測長する。同様に、レーザ測長光学系２は、
Ｘ参照ミラー３２およびＹ参照ミラー３３をそれぞれ基
準としたプローブ３のＸ座標およびＹ座標を測長する。
３が測定面１０ａの上に沿って走査されることにより、
プローブ３が測定圧で測定面１０ａに追従しながらＺ軸
方向に駆動される。レーザ測長光学系２は、プローブ３
などと共に移動体４上に固定的に設けられて、周知の光
干渉法によりＺ参照ミラー３１を基準としたプローブ３
のＺ座標を測長する。同様に、レーザ測長光学系２は、
Ｘ参照ミラー３２およびＹ参照ミラー３３をそれぞれ基
準としたプローブ３のＸ座標およびＹ座標を測長する。
【００２７】上記のＸ参照ミラー３２，Ｙ参照ミラー３
３およびＺ参照ミラー３１は、支持部を介して定盤９上
に固定されている。Ｘステージ７およびＹステージ８
は、移動体４をＸ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ移動
させる。以上の構成により、プローブ３は測定物１０の
測定面１０ａの表面形状に追従しながらＸ，Ｙ軸方向に
走査されて、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。
３およびＺ参照ミラー３１は、支持部を介して定盤９上
に固定されている。Ｘステージ７およびＹステージ８
は、移動体４をＸ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ移動
させる。以上の構成により、プローブ３は測定物１０の
測定面１０ａの表面形状に追従しながらＸ，Ｙ軸方向に
走査されて、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。
【００２８】（実施の形態１）図２と図３は本発明の
（実施の形態１）を示す。図２はダイヤスタイラス先端
に使用するダイヤチップ形状を示し、ダイヤスタイラス
先端は、回転軸対称形で傾斜角度θが６０度、スタイラ
ス先端は２μｍの曲率半径、傾斜角度６０度まで真球度
０．１μｍ以下の球面の一部を有する仕様にしている。
（実施の形態１）を示す。図２はダイヤスタイラス先端
に使用するダイヤチップ形状を示し、ダイヤスタイラス
先端は、回転軸対称形で傾斜角度θが６０度、スタイラ
ス先端は２μｍの曲率半径、傾斜角度６０度まで真球度
０．１μｍ以下の球面の一部を有する仕様にしている。
【００２９】図３はこの図２に示したダイヤチップを図
１に示した形状測定機の測定プローブ３の先端に取り付
け、半径５．５５６ｍｍで真球度０．０４μｍ以下のＳ
ｉ3Ｎ4製の基準球をＸ軸上測定とＹ軸上測定し、設計値
との差を表示したデータである。
１に示した形状測定機の測定プローブ３の先端に取り付
け、半径５．５５６ｍｍで真球度０．０４μｍ以下のＳ
ｉ3Ｎ4製の基準球をＸ軸上測定とＹ軸上測定し、設計値
との差を表示したデータである。
【００３０】この図３を見ると、傾斜角度３０度までは
±０．１μｍ以内で測定できておりダイヤチップの真球
度は０．１μｍ程度でできていることがわかる。このダ
イヤスタイラスを使用すれば傾斜角度３０度までのレン
ズには対応できる。
±０．１μｍ以内で測定できておりダイヤチップの真球
度は０．１μｍ程度でできていることがわかる。このダ
イヤスタイラスを使用すれば傾斜角度３０度までのレン
ズには対応できる。
【００３１】（実施の形態２）図４〜図７は本発明の
（実施の形態２）を示す。上記（実施の形態１）の図３
に示す結果から、傾斜角度４５度ではダイヤスタイラス
の真球度は０．４μｍ程度であったが、（実施の形態
２）ではさらに（実施の形態１）を改良している。
（実施の形態２）を示す。上記（実施の形態１）の図３
に示す結果から、傾斜角度４５度ではダイヤスタイラス
の真球度は０．４μｍ程度であったが、（実施の形態
２）ではさらに（実施の形態１）を改良している。
【００３２】この（実施の形態２）のダイヤスタイラス
先端に使用するダイヤチップは、図４に示すように構成
され、そのダイヤチップ先端の拡大は図５に示すように
形成されている。
先端に使用するダイヤチップは、図４に示すように構成
され、そのダイヤチップ先端の拡大は図５に示すように
形成されている。
【００３３】図４において、ダイヤチップは回転軸対称
形でテーパ形状をしており、先端部０．０１ｍｍ程度の
円錐角は４０度になっている。これは傾斜角度に直すと
９０−４０／２＝７０度である（図５も参照）。さら
に、先端部から約０．０１ｍｍを超えた部分からは円錐
角は３５度になっており、これは傾斜角度に直すと９０
−３５／２＝７２．５度である。
形でテーパ形状をしており、先端部０．０１ｍｍ程度の
円錐角は４０度になっている。これは傾斜角度に直すと
９０−４０／２＝７０度である（図５も参照）。さら
に、先端部から約０．０１ｍｍを超えた部分からは円錐
角は３５度になっており、これは傾斜角度に直すと９０
−３５／２＝７２．５度である。
【００３４】どちらも傾斜角度６０度を超えている。ま
た、先端の曲率半径は２μｍであり、真球度０．１μｍ
以下である。図６は図１の形状測定機のプローブ先端に
図４のダイヤチップで形成されたダイヤスタイラスを取
り付け、半径５．５５６ｍｍで真球度０．０４μｍ以下
のＳｉ3Ｎ4製の基準球をＸ軸上測定とＹ軸上測定し、設
計値との差を表示したデータである。
た、先端の曲率半径は２μｍであり、真球度０．１μｍ
以下である。図６は図１の形状測定機のプローブ先端に
図４のダイヤチップで形成されたダイヤスタイラスを取
り付け、半径５．５５６ｍｍで真球度０．０４μｍ以下
のＳｉ3Ｎ4製の基準球をＸ軸上測定とＹ軸上測定し、設
計値との差を表示したデータである。
【００３５】図６の横軸Ｒ−ＡＸＩＳで２．８ｍｍは３
０度、３．９ｍｍは４５度、４．８ｍｍは６０度の傾斜
角度であることから、傾斜角度６０度まで±０．１μｍ
以内で測定できていることがわかる。つまり、ダイヤス
タイラスのＸ軸上、Ｙ軸上で基準球と接触するダイヤス
タイラス先端部は傾斜角度６０度まで真球度０．１μｍ
以内でできていることがわかる。
０度、３．９ｍｍは４５度、４．８ｍｍは６０度の傾斜
角度であることから、傾斜角度６０度まで±０．１μｍ
以内で測定できていることがわかる。つまり、ダイヤス
タイラスのＸ軸上、Ｙ軸上で基準球と接触するダイヤス
タイラス先端部は傾斜角度６０度まで真球度０．１μｍ
以内でできていることがわかる。
【００３６】図７は図６と同一条件で基準球を面上測定
し、設計値との差を表示した３次元データである。この
図７より、ダイヤスタイラス先端部は全面において傾斜
角度６０度まで真球度０．１μｍ以内で正確に仕上がっ
ていることが３次元的に確認できる。
し、設計値との差を表示した３次元データである。この
図７より、ダイヤスタイラス先端部は全面において傾斜
角度６０度まで真球度０．１μｍ以内で正確に仕上がっ
ていることが３次元的に確認できる。
【００３７】これらの測定データにより、ダイヤスタイ
ラス先端のダイヤチップが図４、図５の設計値通りでき
ていることがわかる。現在、傾斜角度６０度まで０．０
１μｍの桁まで３次元的に測定できる測定機は我々の測
定機以外に存在しないことより、図４のダイヤチップ形
状を正確に測定するのは本測定機がないとできないこと
になる。
ラス先端のダイヤチップが図４、図５の設計値通りでき
ていることがわかる。現在、傾斜角度６０度まで０．０
１μｍの桁まで３次元的に測定できる測定機は我々の測
定機以外に存在しないことより、図４のダイヤチップ形
状を正確に測定するのは本測定機がないとできないこと
になる。
【００３８】図８は、様々な光学部品を半径２μｍのダ
イヤスタイラス１１または半径５００μｍのルビースタ
イラス１２で測定するときにプローブとの干渉の様子を
示した図である。
イヤスタイラス１１または半径５００μｍのルビースタ
イラス１２で測定するときにプローブとの干渉の様子を
示した図である。
【００３９】図４〜図７まで本測定機で良品と評価した
ダイヤスタイラス１１を使用すれば、図８で示す様々な
光学部品を高精度に有効径いっぱいまで精度良く測定で
きるようになる。
ダイヤスタイラス１１を使用すれば、図８で示す様々な
光学部品を高精度に有効径いっぱいまで精度良く測定で
きるようになる。
【００４０】図８（ａ）に示すＤＶＤレンズ１３のよう
に、傾斜角度６０度程度までコバ１３ａが存在するレン
ズ１３の場合、ルビースタイラス１２よりも有効径を大
きく測定できる。
に、傾斜角度６０度程度までコバ１３ａが存在するレン
ズ１３の場合、ルビースタイラス１２よりも有効径を大
きく測定できる。
【００４１】図８（ｂ）に示す通信用レンズ１４のよう
に、傾斜角度４５度程度の鏡筒１４ａが付いたレンズ１
４を測定する場合も、ルビースタイラス１２では鏡筒１
４ａに干渉するが、（実施の形態１）または（実施の形
態２）のチップを取り付けた測定用プローブ３の場合に
は、有効径を大きく測定できる。
に、傾斜角度４５度程度の鏡筒１４ａが付いたレンズ１
４を測定する場合も、ルビースタイラス１２では鏡筒１
４ａに干渉するが、（実施の形態１）または（実施の形
態２）のチップを取り付けた測定用プローブ３の場合に
は、有効径を大きく測定できる。
【００４２】図８（ｃ）に示すホログラムレンズ１５の
ように回折格子状の測定物を測定する場合、回折格子部
分の傾斜角度６０度近辺までの形状測定結果を保証でき
る。
ように回折格子状の測定物を測定する場合、回折格子部
分の傾斜角度６０度近辺までの形状測定結果を保証でき
る。
【００４３】
【発明の効果】以上のように本発明によると、従来では
有効径いっぱいまで測定できなかった測定物やホログラ
ムレンズを測定評価することが可能になった。
有効径いっぱいまで測定できなかった測定物やホログラ
ムレンズを測定評価することが可能になった。
【図１】形状測定機の概略構成を示す斜視図
【図２】本発明の（実施の形態１）の測定用プローブの
先端に取り付けて使用するチップの平面図
先端に取り付けて使用するチップの平面図
【図３】同実施の形態の測定用プローブを使用して基準
球を測定し設計値との差の測定結果データ
球を測定し設計値との差の測定結果データ
【図４】本発明の（実施の形態２）の測定用プローブの
先端に取り付けて使用するチップの拡大平面図
先端に取り付けて使用するチップの拡大平面図
【図５】同実施の形態のチップ先端の拡大図
【図６】同実施の形態の測定用プローブを使用して基準
球を測定し設計値との差の測定結果データ
球を測定し設計値との差の測定結果データ
【図７】図６と同一条件で基準球を面上測定し設計値と
の差の測定結果データ
の差の測定結果データ
【図８】様々な光学部品を本発明のダイヤスタイラスま
たはルビースタイラスで測定するときにプローブとの干
渉の様子を示した図
たはルビースタイラスで測定するときにプローブとの干
渉の様子を示した図
【図９】従来の２次元粗さ測定機のプローブ先端を示す
図
図
【図１０】半径５００μｍのルビー球がついたルビース
タイラスを使用して基準球を測定し設計値との差の測定
結果データ
タイラスを使用して基準球を測定し設計値との差の測定
結果データ
【図１１】ＤＶＤ用レンズの表面の測定状態の説明図
【図１２】様々な光学部品を従来のルビースタイラスで
測定するときにプローブとの干渉の様子を示した図
測定するときにプローブとの干渉の様子を示した図
１ ダイヤチップ ２ レーザ測長光学系 ３ プローブ ４ 移動体 ７ Ｘステージ ８ Ｙステージ ９ 定盤 １０ 被測定物 １０ａ 測定面 １１ ダイヤスタイラス １２ ルビースタイラス
───────────────────────────────────────────────────── 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 AA53 BB05 CC22 FF55 MM07 PP01 2F069 AA66 BB40 GG02 GG07 GG59 JJ08 LL02
Claims (5)
- 【請求項１】測定用プローブの先端を被測定物の表面に
当接させてＸまたはＹ座標方向に走査し、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
に際し、 回転軸対称形で傾斜角度が６０度以上でかつ半径が３０
０μｍ以下の球面の一部であるスタイラス先端を有する
前記測定用プローブを、被測定物の表面に当接させて測
定面の形状測定を行う高傾斜角形状測定方法。 - 【請求項２】測定用プローブとして、スタイラス先端に
傾斜角度６０度まで真球度０．１μｍ以下の球面の一部
を有しているものを使用する請求項１記載の高傾斜角形
状測定方法。 - 【請求項３】被測定物に当接させて表面を倣う測定用プ
ローブであって、 回転軸対称形で傾斜角度が６０度以上でかつ半径が３０
０μｍ以下の球面の一部であるスタイラス先端を有する
形状に仕上げられた測定用プローブ。 - 【請求項４】スタイラス先端に傾斜角度６０度まで真球
度０．１μｍ以下の球面の一部を有している請求項３記
載の測定用プローブ。 - 【請求項５】測定用プローブの先端を被測定物の表面に
当接させてＸまたはＹ座標方向に走査し、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
高傾斜角形状測定装置において、前記測定プローブとし
て請求項３または請求項４に記載の形状の測定用プロー
ブを設けた高傾斜角形状測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001086506A JP2002286440A (ja) | 2001-03-26 | 2001-03-26 | 高傾斜角形状測定方法および測定用プローブ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001086506A JP2002286440A (ja) | 2001-03-26 | 2001-03-26 | 高傾斜角形状測定方法および測定用プローブ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002286440A true JP2002286440A (ja) | 2002-10-03 |
Family
ID=18941873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001086506A Pending JP2002286440A (ja) | 2001-03-26 | 2001-03-26 | 高傾斜角形状測定方法および測定用プローブ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002286440A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110145996A (zh) * | 2018-02-12 | 2019-08-20 | 兰州兰石重型装备股份有限公司 | 球形封头曲率测量通用样板及其使用方法 |
| US10529064B2 (en) | 2014-01-09 | 2020-01-07 | Northrop Grumman Systems Corporation | Artificial vision system |
-
2001
- 2001-03-26 JP JP2001086506A patent/JP2002286440A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10529064B2 (en) | 2014-01-09 | 2020-01-07 | Northrop Grumman Systems Corporation | Artificial vision system |
| CN110145996A (zh) * | 2018-02-12 | 2019-08-20 | 兰州兰石重型装备股份有限公司 | 球形封头曲率测量通用样板及其使用方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100869110B1 (ko) | 형상 측정 장치 및 방법, 및 피측정물의 제조 방법 | |
| KR940003918B1 (ko) | 형상측정장치 | |
| US6067165A (en) | Position calibrating method for optical measuring apparatus | |
| WO2017107777A1 (zh) | 一种旋转对称未知非球面面形误差的测量方法及其测量装置 | |
| US20070247639A1 (en) | Device and Method for Optical Precision Measurement | |
| EP2138803B1 (en) | Jig for measuring an object shape and method for measuring a three-dimensional shape | |
| JP4791118B2 (ja) | 画像測定機のオフセット算出方法 | |
| US7764387B2 (en) | Apparatus and method for measuring suspension and head assemblies in a stack | |
| Ehrmann et al. | A 3D optical profilometer using a compact disc reading head | |
| JP2006119121A (ja) | 光学部材の形状測定方法及び形状測定装置 | |
| JP4033468B2 (ja) | ノズル先端位置計測装置とそれを用いたスポッティング装置 | |
| JP2002257511A (ja) | 三次元測定装置 | |
| JP2010008193A (ja) | 被測定物形状測定治具及び三次元形状測定方法 | |
| JP2002286440A (ja) | 高傾斜角形状測定方法および測定用プローブ | |
| JP5059699B2 (ja) | 被測定物形状測定治具及び三次元形状測定方法 | |
| JP4646520B2 (ja) | ３次元形状測定方法及び装置 | |
| JP3772444B2 (ja) | ステージ装置、座標測定装置および位置測定方法 | |
| JP2003220545A (ja) | 端面研磨装置及び端面研磨方法 | |
| JP5655389B2 (ja) | 校正用冶具、校正方法、及び該校正用冶具が搭載可能な形状測定装置 | |
| JP4922905B2 (ja) | 回転中心線の位置変動測定方法および装置 | |
| JP2000298011A (ja) | 形状測定方法および装置 | |
| JPH11211426A (ja) | 面形状測定装置 | |
| JP2001174217A (ja) | 光学検査装置のアライメント方法およびその機構 | |
| 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 | |
| JPH0629715B2 (ja) | 形状測定装置 |