JP2005156260A - Centering method, centering mechanism, and apparatus for measuring aspherical surface eccentricity provided with the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は心出し方法、心出し機構及びそれを備えた非球面偏心測定装置に関するものである。 The present invention relates to a centering method, a centering mechanism, and an aspherical eccentricity measuring apparatus including the centering mechanism.
一方の面が非球面からなる片面非球面レンズの場合、光軸は、球面の曲率中心と非球面の近軸曲率中心(非球面の対称軸付近の球面と見なせる部分の曲率中心)とを結ぶ軸である。また、非球面軸は、近軸曲率中心と非球面面頂とを結ぶ軸である。一方、両方の面が非球面からなるレンズの場合には、光軸は、近軸曲率中心同士を結んだ軸である。また、非球面軸は、近軸曲率中心と非球面面頂とを結んだ軸である。 In the case of a single-sided aspherical lens whose one surface is an aspherical surface, the optical axis connects the center of curvature of the spherical surface and the center of curvature of the aspherical surface (the center of curvature of the portion that can be regarded as a sphere near the symmetry axis of the aspherical surface). Is the axis. The aspheric axis is an axis connecting the paraxial center of curvature and the top of the aspheric surface. On the other hand, in the case of a lens in which both surfaces are aspherical surfaces, the optical axis is an axis connecting the paraxial curvature centers. The aspheric axis is an axis connecting the paraxial center of curvature and the aspheric surface apex.
レンズが設計どおりに製作されていれば、片面が非球面の場合には、光軸と非球面軸とは完全に一致する。両面が非球面の場合には、2本の非球面軸のそれぞれが光軸と一致する。 If the lens is manufactured as designed, when one side is aspherical, the optical axis and aspherical axis are completely coincident. When both surfaces are aspheric, each of the two aspheric axes coincides with the optical axis.
しかし、実際には、そのようなレンズを製造することは困難である。そのため、光軸と非球面軸との間には、わずかなずれが生じる。このずれを非球面偏心量とすると、非球面偏心量は、光軸に対する非球面軸との傾き(チルト)と、光軸から非球面面頂までの距離(シフト)で表すことができる。そこで、非球面レンズを製造した場合には、できあがったレンズについて、非球面偏心量を測定することが重要となる。 In practice, however, it is difficult to manufacture such a lens. For this reason, a slight deviation occurs between the optical axis and the aspherical axis. If this deviation is defined as an aspherical eccentricity, the aspherical eccentricity can be expressed by a tilt (tilt) of the optical axis with respect to the aspherical axis and a distance (shift) from the optical axis to the top of the aspherical surface. Therefore, when an aspherical lens is manufactured, it is important to measure the amount of aspherical eccentricity of the completed lens.
このような要請から、従来から幾つかの非球面レンズ偏心測定装置が提案されている。例えば、特開平6−258182号公報は、図17に示すような非球面レンズ偏心測定装置を開示している。ここでは、一面のみが非球面である被検レンズが、被検物101として測定されている。
In order to meet such demands, several aspheric lens decentration measuring apparatuses have been proposed. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-258182 discloses an aspherical lens eccentricity measuring apparatus as shown in FIG. Here, a test lens having only one aspheric surface is measured as the
この装置において、非球面偏心量の測定は以下の手順で行われる。まず、被検物101を、その光軸とほぼ一致する回転軸回りに回転させる。そして、この状態で、該被検物101に回転軸方向から光を照射する。照射された光は、被検物101で反射される。そこで、この反射光を、光学系の結像面にスポット像として結像させる。ここで、被検物101が回転しているので、スポット像も円を描くように移動する。このスポット像が描く円の大きさから、光軸と回転軸とのずれを検出する。ここで、被検物101の外周に基準位置を定め、該基準位置と被検物101の回転中心とを結ぶ線(基準線)を設定する。スポット像と被検物101の回転中心とを結ぶ線と基準線がなす角度から、スポットのずれの方向を求める。
In this apparatus, the measurement of the aspheric eccentricity is performed according to the following procedure. First, the
続いて、被検物101の回転に伴う非球面の光軸方向の面のふれを実測する。そして、前記円の大きさと方向から前記ぶれの補正値を算出する。そして、該補正値を前記実測したぶれから差し引いて光軸と非球面軸との傾きを求める。
Subsequently, the deflection of the surface of the aspheric surface in the optical axis direction accompanying the rotation of the
上記装置には、アクチュエータ114が配置されている。このアクチュエータ114は、被検物101に対して、光軸とほぼ垂直な方向に外力を加えるために用いられる。角度センサ104及びスポット位置検知手段108は、被検物101のセッティングずれα[分]と方向β[度]を算出するためのものである。駆動手段103は、被検物101を回転駆動するものである。垂直変位測定手段115は、被検物101の垂直変位を測定するためのものである。演算手段110はコンピュータ等で構成され、種々の制御を行う部分である。
In the above apparatus, an actuator 114 is arranged. The actuator 114 is used to apply an external force to the
図18は、被検物101、スポット位置検知手段108の結像面108a、被検物101の光軸111、スピンドルの回転軸112及び非球面軸113との関係を示す概念図である。図18において、回転軸112と結像面108aとの交点をOとし、光軸111と結像面108aとの交点をPとする。また、非球面軸113と結像面108aとの交点をQとする。また、結像面108aに図示のように直交するx、y軸を取る。光軸111とスピンドル回転軸112とのなす角度αが、セッティングずれによる誤差の大きさを示し、線分OPとx軸とのなす角度βが、前記誤差の大きさを示す。
FIG. 18 is a conceptual diagram showing the relationship among the
演算手段110は上記αの値から光軸に垂直方向のセッティングずれを算出し、これらに応じて駆動手段103に指示を出し、角度センサ104により回転角がβになったことが検出されるまで被検物101を回動する。次に、回転角βの位置から、アクチュエータ114と垂直変位測定手段105とからなるフィードバック系により、被検物101を指定量だけ光軸に垂直な方向に移動させる。
特開平6−258182号公報では、α[分]に基づいて、アクチュエータ114を光軸と垂直な方向に移動させるとあるが、αと移動量(心出し調整量)の関係が示されていない。そのため、αから心出し調整量を求めることができなければ、適切な心出しができないと考えられる。 Japanese Patent Laid-Open No. 6-258182 discloses that the actuator 114 is moved in a direction perpendicular to the optical axis based on α [minute], but the relationship between α and the moving amount (centering adjustment amount) is not shown. . Therefore, it is considered that proper centering cannot be performed unless the centering adjustment amount can be obtained from α.
また、被検物101のレンズ面が被検物101を保持するホルダと接触する部分において、接触部におけるレンズ面の法線の角度が回転軸に対して45度よりも大きい場合、被検物101を光軸に垂直な方向に押しても、被検物101が光軸に垂直な方向にはスムーズには動かない。そのため、非球面の近軸曲率中心を回転軸に合わせるという調整が困難になる。
When the lens surface of the
また、被検物101は片側非球面レンズに限定されており、球面側で被検物101を支える構造となっている。背景技術に示される非球面レンズ偏心測定装置によれば、被検物101が両面非球面レンズであっても測定を行う事は可能と思われる。この場合、両面非球面レンズを測定する場合には、被検物を非球面で支える事となる。ここで、背景技術の装置は、球面側の球心が回転軸上に存在すると言う前提に立って非球面偏心量を求めている。しかしながら、支持された面の近軸曲率中心は必ずしも回転軸上には存在しないので、非球面偏心の検出精度は低下してしまう事になる。
Further, the
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、被検物の形状によらず、心出しを精度良く行うことができる心出し方法、心出し機構及びそれを備えた非球面偏心測定装置を提供することにある。 The present invention has been made paying attention to such a problem, and a centering method, a centering mechanism, and an aspherical eccentric provided with the centering method capable of accurately centering regardless of the shape of the test object. It is to provide a measuring device.
上記の目的を達成するために、第1の発明は、心出し機構であって、被検物を保持する保持ユニットと、前記保持ユニットを回転させる回転ユニットと、前記回転ユニットの回転軸上に配置された測定ユニットと、前記被検物と接触する接触部材と、前記接触部材を移動させる移動部材とを備え、前記回転軸と直交する方向に配置された心出しユニットと、を具備し、前記移動部材は、前記接触部材を前記回転軸に沿う第1の方向と、該第1の方向と直交する第2の方向に移動させる移動機構を備える。 In order to achieve the above object, a first invention is a centering mechanism, which is a holding unit that holds a test object, a rotating unit that rotates the holding unit, and a rotating shaft of the rotating unit. A measuring unit disposed; a contact member that contacts the test object; a moving member that moves the contact member; and a centering unit that is disposed in a direction perpendicular to the rotation axis. The moving member includes a moving mechanism that moves the contact member in a first direction along the rotation axis and in a second direction orthogonal to the first direction.
また、第2の発明は、第1の発明に係る心出し機構において、前記接触部材は、前記第1の方向に形成された球面部と、前記第2の方向に形成された平面部とを有する。 According to a second aspect of the present invention, in the centering mechanism according to the first aspect, the contact member includes a spherical surface portion formed in the first direction and a flat surface portion formed in the second direction. Have.
また、第3の発明は、第1の発明に係る心出し機構において、前記移動機構は、前記接触部材を前記第1の方向に移動する移動手段と、前記接触部材を前記第2の方向へ移動する移動手段を備える。 According to a third aspect of the present invention, in the centering mechanism according to the first aspect, the moving mechanism includes a moving means for moving the contact member in the first direction, and the contact member in the second direction. A moving means for moving is provided.
また、第4の発明は、第1の発明に係る心出し機構において、前記接触部材は、先端部材と、該先端部材を支持するための本体部と、前記先端部材と前記本体部とを連結する連結部とを備え、前記先端部材は、前記第1の方向に形成された球面部を有する第1要素と、前記第2の方向に形成された平面部を有する第2要素と、前記第1要素と前記第2要素の間に設けられ、前記被検物への接触を検出するセンサとを備える。 According to a fourth aspect of the present invention, in the centering mechanism according to the first aspect, the contact member includes a tip member, a main body portion for supporting the tip member, and the tip member and the main body portion connected to each other. The tip member includes a first element having a spherical portion formed in the first direction, a second element having a planar portion formed in the second direction, and the first member. A sensor provided between the first element and the second element for detecting contact with the test object;
また、第5の発明は、第1の発明に係る心出し機構において、前記接触部材は、先端部と、該先端部を支持するための本体部と、前記先端部と前記本体部とを連結する連結部とを備え、前記連結部には前記接触部材の前記被検物への接触を検出するセンサが設けられている。 According to a fifth aspect of the present invention, in the centering mechanism according to the first aspect, the contact member includes a tip portion, a body portion for supporting the tip portion, and the tip portion and the body portion connected to each other. And a sensor for detecting contact of the contact member with the test object.
また、第6の発明は、第1の発明に係る心出し機構において、前記接触部材は先端部を備え、前記先端部が前記被検物に当接する部分の向きを任意の方向に設定可能である。 According to a sixth aspect of the present invention, in the centering mechanism according to the first aspect, the contact member includes a tip portion, and the direction of the portion where the tip portion abuts on the test object can be set in any direction. is there.
また、第7の発明は、第6の発明に係る心出し機構において、前記接触部材は先端部を備え、前記先端部には前記被検物への接触を検出するセンサが設けられている。 According to a seventh aspect of the invention, in the centering mechanism according to the sixth aspect of the invention, the contact member includes a tip portion, and the tip portion is provided with a sensor that detects contact with the test object.
また、第8の発明は、第1または第7の発明に係る心出し機構において、前記接触部材は、先端部と、該先端部を支持するための本体部と、前記先端部と前記本体部とを連結する連結部とを備え、前記先端部は前記第2の方向に形成された前記被検物の外径よりも大きな円弧を有する。 According to an eighth aspect of the present invention, in the centering mechanism according to the first or seventh aspect, the contact member includes a tip portion, a body portion for supporting the tip portion, the tip portion, and the body portion. And the tip has an arc larger than the outer diameter of the test object formed in the second direction.
また、第9の発明は、第1乃至第8のいずれか1つの発明に係る心出し機構において、前記接触部材は、先端部と、該先端部を支持するための本体部と、前記先端部と前記本体部とを連結する連結部とを備え、前記先端部は、前記第1の方向に形成された円錐部を有する。 According to a ninth invention, in the centering mechanism according to any one of the first to eighth inventions, the contact member includes a tip portion, a main body portion for supporting the tip portion, and the tip portion. And a connecting portion that connects the main body portion, and the tip portion has a conical portion formed in the first direction.
また、第10の発明は、非球面偏心測定装置であって、第1乃至第9のいずれか1つの発明に記載の心出し機構を備える。 A tenth aspect of the invention is an aspheric surface eccentricity measuring apparatus comprising the centering mechanism according to any one of the first to ninth aspects.
また、第11の発明は、第10の発明に係る非球面偏心測定装置において、前記非球面偏心測定装置は、前記被検物の両側の面の振れ量を計測するセンサを有する。 According to an eleventh aspect of the present invention, in the aspheric eccentricity measuring apparatus according to the tenth aspect of the invention, the aspherical eccentricity measuring apparatus has a sensor for measuring a shake amount of both surfaces of the test object.
また、第12の発明は、第1乃至第9のいずれか1つの発明に係る心出し機構を用いて心出しを行う心出し方法であって、前記被検物を回転させながら、前記測定ユニットにより測定を行う第1ステップと、前記第1ステップで取得した測定データから、前記被検物の一方の被検面の近軸曲率中心の位置を算出する第2ステップと、前記第2ステップで算出した位置データと前記被検物の設計データとに基づいて、心出しユニットの移動量を算出する第3ステップと、前記第2ステップで算出した位置データと前記被検物の設計データとに基づいて、前記被検物の回転量を算出する第4ステップと、前記被検レンズを回転させて調整方向位置に設定する第5ステップと、前記心出しユニットが前記被検物に当接したことを検出する第6ステップと、前記被検物の一方の被検面の近軸曲率中心の位置を前記心出しユニットにより移動させる第7ステップと、を具備する。 A twelfth aspect of the invention is a centering method for performing centering using the centering mechanism according to any one of the first to ninth aspects, wherein the measuring unit is rotated while rotating the test object. In the first step of measuring by the above, the second step of calculating the position of the paraxial curvature center of one test surface of the test object from the measurement data acquired in the first step, and the second step Based on the calculated position data and the design data of the test object, the third step of calculating the movement amount of the centering unit, the position data calculated in the second step, and the design data of the test object Based on the fourth step of calculating the amount of rotation of the test object, the fifth step of rotating the test lens and setting it to the adjustment direction position, and the centering unit abutted against the test object The sixth step to detect When, comprising a, a seventh step of moving the position of the paraxial curvature center of one of the test surface of the test object the centering unit.
また、第13の発明は、第12の発明に係る心出し方法において、前記第3ステップで用いる被検物の位置データが、他の測定装置での測定値である。 According to a thirteenth aspect, in the centering method according to the twelfth aspect, the position data of the test object used in the third step is a measurement value obtained by another measuring device.
また、第14の発明は、第12の発明に係る心出し方法において、前記第7ステップでの前記近軸曲率中心の位置の移動量は、前記第3ステップで算出された前記心出しユニットの移動量よりも小さい。 According to a fourteenth aspect of the present invention, in the centering method according to the twelfth aspect, the amount of movement of the position of the paraxial curvature center in the seventh step is calculated by the centering unit calculated in the third step. It is smaller than the amount of movement.
また、第15の発明は、第14の発明に係る心出し方法において、前記第7ステップでの前記近軸曲率中心の位置の移動量は、前記第3ステップで算出された前記心出しユニットの移動量よりも一定量だけ小さい。 The fifteenth aspect of the invention is the centering method according to the fourteenth aspect of the invention, wherein the movement amount of the position of the paraxial center of curvature in the seventh step is the value of the centering unit calculated in the third step. It is smaller than the movement amount by a certain amount.
また、第16の発明は、第14の発明に係る心出し方法において、前記第7ステップでの前記近軸曲率中心の位置の移動量は、前記第3ステップで算出された前記心出しユニットの移動量よりも一定割合だけ小さい。 According to a sixteenth aspect of the present invention, in the centering method according to the fourteenth aspect, the amount of movement of the position of the paraxial curvature center in the seventh step is calculated by the centering unit calculated in the third step. It is smaller than the amount of movement by a certain percentage.
また、第17の発明は、第12乃至第16のいずれか1つの発明に係る心出し方法において、前記第7ステップで前記心出しユニットにより前記被検物の一方の被検面の近軸曲率中心の位置を移動した後に、前記近軸曲率中心の位置と目標位置との距離を求める工程を有し、求められた距離が予め設定した値以上の場合には、該距離により調整量を算出し、前記心出しユニットにより再度調整を行い、前記距離が設定値以下になるまで心出しを繰り返す。 According to a seventeenth aspect of the present invention, in the centering method according to any one of the twelfth to sixteenth aspects, a paraxial curvature of one test surface of the test object by the centering unit in the seventh step. After moving the center position, the method has a step of calculating the distance between the position of the paraxial center of curvature and the target position. If the calculated distance is greater than or equal to a preset value, the adjustment amount is calculated based on the distance. Then, the adjustment is performed again by the centering unit, and the centering is repeated until the distance becomes a set value or less.
また、第18の発明は、第11乃至第16のいずれか1つの発明に係る心出し方法において、前記第7ステップで前記被検物の一方の被検面の近軸曲率中心位置が移動したことに基づいて、前記心出しユニットが前記被検物に当接したことを前記測定ユニットにより検出する。 The eighteenth invention is the centering method according to any one of the eleventh to sixteenth inventions, wherein the paraxial curvature center position of one test surface of the test object is moved in the seventh step. Based on this, it is detected by the measurement unit that the centering unit is in contact with the test object.
本発明によれば、被検物の形状によらず、心出しを精度良く行うことができる心出し方法、心出し機構及びそれを備えた非球面偏心測定装置が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the centering method and centering mechanism which can perform centering with high precision irrespective of the shape of to-be-tested object, and an aspheric surface eccentricity measuring apparatus provided with the same are provided.
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1実施形態]
図1は本発明の第1実施形態に係る非球面偏心測定装置の構成を概略的に示す図である。図1におけるxyz座標系は図中左上に示すとおりである。ここで、y方向が紙面に垂直な方向で、紙面の手前から奥に進む方向を正としている。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of an aspheric eccentricity measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention. The xyz coordinate system in FIG. 1 is as shown in the upper left in the figure. Here, the y direction is a direction perpendicular to the paper surface, and the direction from the front of the paper surface to the back is positive.
図1に示すように、非球面レンズ偏心測定装置16は、レンズホルダ2、エアスピンドル3、モータ4、ロータリーエンコーダ5、心出し部材6、移動テーブル7、スポット軌跡検出手段8、顕微鏡移動テーブル9、接触式測長器10、移動テーブル11、接触式測長器12、移動テーブル13、演算手段14及びモニタ15を備えている。
As shown in FIG. 1, the aspherical lens
ここで、両面非球面レンズ1は被検物である。また、レンズホルダ2は保持ユニットである。このレンズホルダ2により、両面非球面レンズ1を保持する。エアスピンドル3は、回転軸17を中心として、レンズホルダ2を回転させる。モータ4は、エアスピンドル3を回転させる。なお、エアスピンドル3とモータ4とで、回転ユニットを構成している。ロータリーエンコーダ5は測定ユニットである。このロータリーエンコーダ5により、エアスピンドル3の回転角を検出する。
Here, the double-
心出し部材6は接触部材である。この心出し部材6により、両面非球面レンズ1を所定の方向に押す。所定の方向とは、回転軸17に沿う方向、または回転軸17と垂直な方向、あるいはこの2つの方向ある。この心出し部材6により、両面非球面レンズ1を移動させ、被検面1Aの近軸曲率中心OA の位置調整(心出し調整)を行うことができる。移動テーブル7は移動部材である。移動テーブル7は、回転軸17に沿う方向(x軸方向)、または回転軸17と垂直な方向(z軸方向)に、心出し部材6を移動させる。これにより、両面非球面レンズ1の心出し調整を行うことができる。なお、心出し部材6と材移動テーブル7とで、心出しユニットを構成している。
The centering
スポット軌跡検出手段8は、両面非球面レンズ1の各被検面1A,1Bに光を照射し、反射した光のスポットの軌跡を検出する。顕微鏡移動テーブル9は、x軸またはy軸方向のどちらかに、スポット軌跡検出手段8を移動させる。顕微鏡移動テーブル9により、スポット軌跡検出手段8は、第1の位置と第2の位置の間で移動可能になる。ここで、第1の位置は、測定光軸とエアスピンドル3の回転軸17とが一致する位置である。また、第2の位置は、被検面1A,1Bの測定を妨げることがない非干渉位置である。測定時、スポット軌跡検出手段8は、第2の位置に退避する。
The spot trajectory detection means 8 irradiates each
接触式測長器10は、プローブ10−1を有する。プローブ10−1は、両面非球面レンズ1の被検面1Aの三次元形状を測定する。移動テーブル11には、接触式測長器10が搭載されている。この移動テーブル11は、xyz軸方向に、接触式測長器10を移動させる。よって、接触式測長器10は、測定位置及び退避位置に移動可能になっている。接触式測長器12は、プローブ12−1を有する。プローブ12−1は、両面非球面レンズ1の被検面1Bの三次元形状を測定する。移動テーブル13には、接触式測長器12が搭載されている。この移動テーブル13は、xyz軸方向に、接触式測長器12を移動させる。よって、接触式測長器12は、測定位置及び退避位置に移動可能になっている。なお、プローブ10−1及びプローブ12−1は、球状の接触子である。
The contact-type
演算手段14は、次のような処理あるいは演算を行う。(1)各移動テーブルの制御。(2)スポット軌跡検出手段8とロータリーエンコーダ5とから得られる情報の処理。(3)回転軸17から被検面1Aの近軸曲率中心OA までの距離から得られる心出し調整量の算出。(4)上側接触式測長器10または下側接触式測長器12とロータリーエンコーダ5とで得られる情報の処理、(5)非球面偏心の計算。モニタ15は、測定結果等を表示する。
The calculation means 14 performs the following processing or calculation. (1) Control of each moving table. (2) Processing of information obtained from the spot
上記スポット軌跡検出手段8は、光源8aと、コリメートレンズ8bと、ハーフミラー8cと、結像光学系8d及び8fと、撮像素子8eとを含んでいる。光源8aは、例えばランプである。
The spot locus detection means 8 includes a
図2は、心出し部材6の構成を示す図である。心出し部材6はz軸方向に形成された棒状心押し部20−1と、x軸方向に形成された本体20−2とから構成されている。棒状心押し部20−1の先端は球面になっている。そして、この球面部分にて、両面非球面レンズ1の被検面を押圧する。例えば、被検面1Aを押圧して、両面非球面レンズ1を移動させる。これにより、被検面1Aの近軸曲率中心OA を回転軸17に一致させる操作、すなわち心出し調整を行うことができる。
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the centering
本体20−2の先端である20−2aは平面となっている。そこで、この平面部20−2aにて、両面非球面レンズ1の外形部分を押圧する。外径部分を押圧することにより、両面非球面レンズ1を移動させることができる。これにより、被検面1Aの近軸曲率中心OA を回転軸17に一致させる操作、すなわち心出し調整を行うことができる。
20-2a which is the front-end | tip of the main body 20-2 is a plane. Therefore, the outer portion of the double-sided
心出し調整において、棒状心押し部20−1または平面部20−2aのどちらを使用してもよい。どちらを用いるかは、所定の位置(点)における被検面の法線と回転軸17とのなす角度(以下、接触角度とする。)が、45度よりも大きいか否かで判断する。この所定の位置は、レンズホルダ2と被検面1Bの接触する位置(点)である。その際、被検面の設計データとレンズホルダ2の形状データを、予め演算手段に入力しておけば、所定の位置における角度は計算できる。よって、上記判断を演算手段14で行うこともできる。
In the centering adjustment, either the rod-shaped center pushing part 20-1 or the flat part 20-2a may be used. Which one is used is determined based on whether or not an angle (hereinafter referred to as a contact angle) between the normal line of the test surface and the
接触角度が45度よりも小さい場合は、接触点における被検面1Bの傾斜が緩やかであるということになる。よって、平面部20−2aを使って、回転軸17に垂直な方向に、両面非球面レンズ1を押す。これにより、レンズホルダ2上で、両面非球面レンズ1をスムーズに動かすことができる。その際、両面非球面レンズ1は、被検面1Bの近軸曲率中心OBを支点としてほぼ回動しているとみなすことができる。よって、上記操作により、被検面1Aの近軸曲率中心OA の位置を調整することが可能である。
When the contact angle is smaller than 45 degrees, the inclination of the
一方、接触角度が45度よりも大きい場合には、接触点における被検面1Bの傾斜が急であるということになる。よって、回転軸17に垂直な方向に、両面非球面レンズ1押しても、レンズホルダ2上で、両面非球面レンズ1はスムーズに動かない。そのため、両面非球面レンズ1は、被検面1Bの近軸曲率中心OB を支点として回動しない。
On the other hand, when the contact angle is larger than 45 degrees, the inclination of the
そこで、棒状心押し部20−1を使って、回転軸17に沿う方向に、両面非球面レンズ1を押す。これにより、これにより、レンズホルダ2上で、両面非球面レンズ1をスムーズに動かすことができる。その結果、被検面1Aの近軸曲率中心OA の位置調整を行うことができる。
Therefore, the double-sided
実際の心出し調整の動作では、レンズホルダ2と被検面が接触する部分の形状や、レンズホルダ2の材質により摩擦が異なる。そのため、回転軸17に垂直な方向及び回転軸17に沿う方向の両方向に両面非球面レンズ1を動かす。そして、よりスムーズに両面非球面レンズ1が回動する方向を見極めてから、どちらかの方向で心出し調整を行うかを決定しても良い。
In the actual centering adjustment operation, the friction varies depending on the shape of the portion where the
レンズホルダ2は円筒形状をしている。図1にはレンズホルダ2の断面が示されている。レンズホルダ2の上側の端面は輪帯形状を有している。この端面は、レンズホルダ2の中心軸に直交している。レンズホルダ2は、内側の接触部と外側の接触部を有している。内側の接触部は、上側端面と内周面の境界である円形のエッジからなる。また、外側の接触部は、上側端面と外周面の境界である円形のエッジからなる。また、両者の円形接触部の中心点は、エアスピンドル3の回転軸17上にある。
The
接触式測長器10及び12は、エアスピンドル3の回転軸17からy軸の負の方向に特定の距離だけ離れた位置で被検面1Aまたは1Bに接触するように配置される。測定位置において、プローブ10−1は被検面1Aに、プローブ12−1は被検面1Bに接触している。この状態で、接触式測長器10はz軸方向(回転軸17に沿う方向)に関する位置を測定する。また、接触式測長器12は、12−1のz軸方向(回転軸17に沿う方向)に関する位置を測定する。そして、接触式測長器10及び12は、各々の位置情報を、演算手段14に送る。なお、回転軸17からプローブ10−1、または回転軸17から12−1までの方向については、y方向の負の値だけに限定されるものではない。
The contact-type
また、測定にあたっては、両面非球面レンズ1は、回転軸17を中心に回転している。このときの、回転各は、ロータリーエンコーダ5で測定されている。そこで、演算手段14は、接触式測長器10及び12から送られてきた位置の情報を、ロータリーエンコーダ5で測定された回転角に同期させて取得する。これにより演算手段14では、被検面1A,1Bの三次元形状データが。輪帯状に取得できる。
In the measurement, the double-sided
スポット軌跡検出手段8内には、ハーフミラー8cが設けられている。このハーフミラー8cは、光源8aから発せられた光を両面非球面レンズ1に向けて透過するとともに、被検面1Aからの戻り光を撮像素子8eへ向けて反射させる。つまり、ハーフミラー8cは、両面非球面レンズ1に向かう光と両面非球面レンズ1から戻る光とを分離する分離光学素子を構成している。このような分離光学系は、ハーフミラーに限定されるものではない。例えば、ハーフミラーの代わりにプリズムで構成されても良い。
A
図1では、結像光学系8dは一枚のレンズで描かれている。しかしながら、結像光学系8dは、通常は、複数のレンズ群(複数のレンズであっても良い。)で構成されている。また、複数のレンズ群の一部は、光軸に沿って移動可能であってもよい。このようにすれば、レンズ群の位置を調整することにより、光源8aからの光を所望の点に収束させることができる。レンズ群の位置調整を行うには、モータ等を利用したステージを用いればよい。その際、ステージの制御を演算手段14で行えば、遠隔操作によりレンズ群の移動を行うことが可能となる。
In FIG. 1, the imaging
光源8aから発せられた光は、コリメートレンズ8bとハーフミラー8cと結像光学素子8dとを経て、両面非球面レンズ1に到達する。そして、面非球面レンズ1の被検面の近軸曲率中心に収束する。逆にいうと、スポット軌跡検出手段8の光学系は、面非球面レンズ1の被検面の近軸曲率中心に収束するように構成されている。図1では、被検面1Aの近軸曲率中心OA または、被検面1Bの近軸曲率中心OB に収束するように、光源8aから発せられた光が照射される。そして、被検面1Aまたは1Bで反射された光は、結像光学系8d、ハーフミラー8c、結像光学系8fを経て撮像素子8eに収束され、スポット像を形成する。
The light emitted from the
ここで、被検面1Aの近軸曲率中心OA が回転軸17上に位置していないとする。この場合、スポット像は両面非球面レンズ1の回転に応じて結像面上で円を描く。すなわち、スポット像の「振れ回り」が生じる。
Here, the paraxial curvature center O A of the
スポット軌跡検出手段8により検出されたスポット像の位置は、演算手段14に送られる。また、「振れ回り」と両面非球面レンズ1の回転とを関連付けるために、ロータリーエンコーダ出力(両面非球面レンズ1の回転角度)も演算手段14に送られる。それらの情報を基にして、演算手段14は、被検面1Aの近軸曲率中心OA の回転軸17からの位置とその方向を算出する。心出し調整においては、回転軸17に対する被検面1Aの近軸曲率中心OA の距離とその方向により、両面非球面レンズ1の回転位置と調整量を算出することになる。
The position of the spot image detected by the spot trajectory detection means 8 is sent to the calculation means 14. In addition, the rotary encoder output (the rotation angle of the double-sided aspherical lens 1) is also sent to the computing means 14 in order to associate “swinging” with the rotation of the double-sided
次に、演算手段14で行われる心出し部材6による調整量の算出について説明する。この算出には、被検面1Aの近軸曲率中心OA と回転軸17までの距離が用いられる。まず、接触角度が45度よりも大きい場合について説明する。この場合は、回転軸17に沿う方向に、両面非球面レンズ1を押して心出し調整を行う。この際の調整量の算出について、図3に基づき説明する。
Next, calculation of the adjustment amount by the centering
両面非球面レンズ1のデータを、
被検面1Aの近軸曲率:RA [mm]
被検面1Bの近軸曲率:RB [mm]
肉厚:d[mm]
とする。
The data of the double-
Paraxial curvature of
Paraxial curvature of
Thickness: d [mm]
And
被検面1Aの近軸曲率中心OA の回転軸17からの距離がLA [mm]であった場合について、調整量LP [mm]を求める。ここで、調整量LP [mm]は、図3のように近軸曲率中心OA が存在するxz平面の距離とする。また、計算の簡略化のためと調整量が微小領域であるとして、以下のように考える。
When the distance from the
まず、被検面1Bの非球面軸は、回転軸17と一致しているとする。また、心出しのために、両面非球面レンズ1の位置が変化しても、被検面1Bの非球面軸は回転軸17(z軸)と一致したままとする。心出し部材6で被検面1Aを回転軸17に沿う方向に押すと、レンズホルダ2で支えられている被検面1Bの近軸曲率中心OB を中心として、両面非球面レンズ1は回動を行うものとする。
First, it is assumed that the aspheric axis of the
上記の前提にて調整量LP [mm]を算出する。回転軸17から心出し部材6により、一方の被検面1Aを押す点Bまでの距離をrADJ [mm]とする。被検面1Aが回転軸17と交差する点をA(0,0)とする。
The adjustment amount L P [mm] is calculated based on the above assumption. Let r ADJ [mm] be the distance from the rotating
心出し部材6が被検面1Aを押す点をB(x2,z2)とし、心出し部材6を回転軸17に沿う方向にLP [mm]押した時に、点OB を中心としてθだけ回転移動した時の点をD(x4,z4)とし、点OB と点Dを通過する直線が、点Bを通過するz軸に対して垂直な直線と交わる点をC(x3,z3)とする。点Aから近軸曲率中心OB までの距離はRA [mm]である。そうすると、点OB から点OA までの距離R1 は以下の式で近似できる。
被検面1Aの近軸曲率中心OA をLA [mm]だけ移動させると、その時に発生する角度変化θ[度]は以下の式で近似できる。
When the paraxial curvature center O A of the
点OA は点OB を中心として回動するために、厳密には回転軸17の方向にも変化する。しかしながら、調整量が微小であるとして、回転軸17に沿う方向の移動量については、ここでは考慮しない。
次に、一方の被検面1Aの非球面式から、点Bの座標(x2,z2)を求める。
Next, the coordinates (x2, z2) of the point B are obtained from the aspherical expression of the one
x2=rADJ
z2=ASPA (rADJ ) …(3)
(3)式のASPA (x)は、被検面1Aの非球面式を表している。
x2 = r ADJ
z2 = ASP A (r ADJ ) (3)
ASP A (x) in the expression (3) represents an aspheric expression of the
直線OB −Bと回転軸17(z軸)とのなす角度α[度]を求めると以下のようになる。
点OB と点Cとを通過する直線が回転軸17とのなす角度は(α+θ)[度]となるので、次式が導き出せる。
∴x3=−(RA +Z2)×tan(α+θ) …(5)
点OB と点Cとを通過する直線の式は次式で与えられる。
Equation of a straight line passing through the point O B and the point C is given by the following equation.
点OB が中心で、点Bを通過する円は次式で得られる。 Point O B is at the center, a circle passing through the point B is obtained by the following equation.
x2 +(z−z1)2 =(−RA −Z2)2 +rADJ 2 …(7)
点Dは上記(7)式で表せる円弧上の点であるので、点D(x4,z4)は(6)式と(7)式により求めることができる。
x 2 + (z−z1) 2 = (− R A −Z2) 2 + r ADJ 2 (7)
Since the point D is a point on the arc that can be expressed by the above equation (7), the point D (x4, z4) can be obtained by the equations (6) and (7).
上記の結果より、調整量LP は次式により求めることができる。 From the above result, the adjustment amount L P can be obtained by the following equation.
LP =z2−z4[mm] …(8)
上記説明では、両面非球面レンズ1のデータとして設計値を用いるが、別の測定装置での測定値を使用しても良い。実際の両面非球面レンズ1に近い数値を用いて調整量を計算することにより、より正確な調整量を算出することが可能となる。
L P = z2−z4 [mm] (8)
In the above description, the design value is used as the data of the double-
次に、接触角度が45度よりも小さい場合について説明する。この場合、回転軸17と垂直な方向に、両面非球面レンズ1を押して心出しを行うことになる。その際の調整量の算出について、図4に基づき説明する。
Next, a case where the contact angle is smaller than 45 degrees will be described. In this case, centering is performed by pushing the double-sided
両面非球面レンズ1のデータとして
被検面1Aの近軸曲率:RA [mm]
被検面1Bの近軸曲率:RB [mm]
肉厚:d[mm]
とする。(各データは先と同様に設計値または、別の測定装置での測定値を用いる)
被検面1Aの近軸曲率中心OA の回転軸17からの距離がLA [mm]であった場合の調整量LP [mm]を求める。ここで、調整量LP [mm]は、図4のように近軸曲率中心OA が存在するxz平面で考える。また、計算の簡略化のためと調整量が微小領域であるとして、以下のように考える。
As data of the double-sided
Paraxial curvature of
Thickness: d [mm]
And (Each data uses design values as before, or measured values from other measuring devices)
An adjustment amount L P [mm] when the distance from the
まず、被検面1Bの非球面軸は、回転軸17(z軸)と一致しているとする。また、心出しのために、両面非球面レンズ1の位置が変化しても、被検面1Bの非球面軸は回転軸17(z軸)と一致したままとする。心出し部材6で両面非球面レンズ1の外周部を回転軸17に垂直な方向に押すと、レンズホルダ2で支えられている被検面1Bの近軸曲率中心OB を中心として、両面非球面レンズ1は回動するものとする。位置調整部材6で押す位置は、被検面1Bの面頂位置A(0,0)からHの位置であるとする。
First, it is assumed that the aspheric axis of the
このとき、被検面1Aの近軸曲率中心OA をLA [mm]だけ移動させると、その時の角度変化θ[度]は以下の式で近似できる。
At this time, if the paraxial curvature center O A of the
点OA は点OB を中心として回動するために、厳密には回転軸17の方向にも変化する。しかしながら、調整量が微小であるとして、回転軸17の方向の移動量については、ここでは考慮しない。
点OB と点OA を通過する直線と、心出し部材6で押す位置の点Hを通過し回転軸17(z軸)と垂直な直線との交点をBとすると同様にθは次式で表せる。
(10)、(11)式より、LP は次のようになる。
調整量を求めることができたので、演算手段14にて次に調整の方向について両面非球面レンズ1のデータに基づいて求める。
Since the adjustment amount can be obtained, the calculation means 14 obtains the next adjustment direction based on the data of the double-
まず、接触角度が45度よりも大きい場合における調整方向の算出について、図5に基づき説明する。 First, calculation of the adjustment direction when the contact angle is greater than 45 degrees will be described with reference to FIG.
図1に示すように、心出し部材6は回転軸17に対して、x軸の正の方向に離れた位置にある。そこで、両面非球面レンズ1を回転させて、被検面1Aの近軸曲率中心OA の位置をx軸上の正の方向、または負の方向に設定すれば良い。
As shown in FIG. 1, the centering
被検面1Bの近軸曲率中心OB を支点として心出し部材6で押す位置と、被検面1Aの近軸曲率中心OA の位置関係より、次のようになる。
And a position pressed by the centering
[A] 点OA が点OB よりも下にあり、x軸の正の位置で一方の被検面1Aを下側に押す場合(図5(a))。この場合、回転軸17に沿う方向に、両面非球面レンズ1を押し下げると、x軸の負の方向に近軸曲率中心OA が移動する。
[A] point O A is below than the point O B, if pressing one of the
[B] 点OA が点OB よりも上にあり、x軸の正の位置で一方の被検面1Aを下側に押す場合(図5(b))。この場合、回転軸17に沿う方向に、両面非球面レンズ1を押し下げると、x軸の正の方向に近軸曲率中心OA が移動する。
When [B] point O A is located above the point O B, pressing one of the
同様に、接触角度が45度よりも小さい場合における調整方向の算出について、図6に基づき説明する。 Similarly, calculation of the adjustment direction when the contact angle is smaller than 45 degrees will be described with reference to FIG.
図1に示すように、心出し部材6は回転軸17に対して、x軸の正の方向に離れた位置にある。そこで、両面非球面レンズ1を回転させて、被検面1Aの近軸曲率中心OA の位置をx軸上の正の方向、または負の方向に設定すれば良い。
As shown in FIG. 1, the centering
被検面1Bの近軸曲率中心OB を支点として心出し部材6で押す位置と、被検面1Aの近軸曲率中心OA の位置関係より、次のようになる。
And a position pressed by the centering
[C] 点OA が点OB よりも下にあり、x軸の正の位置で両面非球面レンズ1をx軸の負の方向に押す場合(図6(a))。この場合、x軸の負の方向に、両面非球面レンズ1を押すと、x軸の負の方向に近軸曲率中心OA が移動する。
[C] point O A is below than the point O B, when pressing the double-sided
[D] 点OA が点OB よりも上にあり、x軸の正の位置で両面非球面レンズ1をx軸の負の方向に押す場合(図6(b))。この場合、x軸の負の方向に、両面非球面レンズ1を押すと、x軸の正の方向に近軸曲率中心OA が移動する。
[D] point O A located above the the point O B, when pressing the double-sided
心出し部材6の移動方向と、被検面1Aの近軸曲率中心OA の動く方向が上記[A]から[D]で求められる。そこで、被検面1Aの近軸曲率中心OA をx軸上の正の方向、負の方向位置のどちらかに設定すれば良い。よって、両面非球面レンズ1を何度回転すれば良いかが明らかになる。
The moving direction of the centering
次に、心出し調整の手順について図7(a)〜(f)に基づき説明する。まず、接触角度が45度よりも大きい場合について説明する。これは、回転軸17に沿う方向に、両面非球面レンズ1を押して心出し調整を行う場合である。(OB とOA の位置関係が先に説明した[A]に相当する両面非球面レンズとする)
[a] 回転軸17を中心として、両面非球面レンズ1を回転させる。ここで、θOAを、被検面1Aの近軸曲率中心OA と点Oとを結ぶ線がx軸となす角度とする。なお、この角度θOAはxy平面上における角度である。角度θOAに応じて、両面非球面レンズ1を回転させて、近軸曲率中心OA をx軸に一致させる。図7(a)に示すOA は、近軸曲率中心OAのスポット像を表している。また、OA を通過する円は、両面非球面レンズ1を回転させたときに、スポット像が描く移動軌跡である。また、一点鎖線の横軸はx軸、縦軸はy軸を示している。図7(a)において、x軸とy軸の交点Oが、回転軸17の位置を示している。よって、心出しは、近軸曲率中心OA を点Oに一致または近づける調整ということになる。
Next, the centering adjustment procedure will be described with reference to FIGS. First, a case where the contact angle is larger than 45 degrees will be described. This is a case where centering adjustment is performed by pushing the double-sided
[A] The double-sided
ここでは、点OA は点OB よりも下にあり、かつx軸の正の位置にて両面非球面レンズ1を回転軸17に沿って押す場合に該当する。よって、心出しの方向は、両面非球面レンズ1を回転軸17に沿って押し下げる方向になる。
Here, the point O A located below the point O B, and corresponds to the case to push along the double-sided
そこで、図7(b)に示すように、一方の被検面1Aの近軸曲率中心OA がx軸の正の方向と一致した状態になるように、両面非球面レンズ1を回転移動させる。そして、一致したところで、両面非球面レンズ1を停止させる。
Therefore, as shown in FIG. 7B, the double-sided
[b] 心出し部材6の位置を、初期位置から調整開始位置に移動させる。この移動は、移動テーブル7により行う。図7(c)に示すように、調整位置は、回転軸17から設定距離だけ離れており、一方の被検面1Aに接触しない位置である。
[B] The position of the centering
[c] 心出し部材6を、両面非球面レンズ1に当接させる。これは、移動テーブル7により、心出し部材6を、徐々に回転軸17に沿う方向に移動させる。この時、同時にスポット像を、スポット軌跡検出手段8により観察する。心出し部材6の先端部20−1が被検面1Aに接触すると、近軸曲率中心OA のスポットがある量だけ動く。よって、その動きにより、先端部20−1の当接を検知することができる。
[C] The centering
ここでは、スポット軌跡検出手段8でスポット像の位置を取り込み、その映像出力を画像処理により解析して当接を判断する。よって、当接を検出するのために、別のセンサを装置に付加する必要がないので、装置構成が複雑にならない。また、当接により両面非球面レンズ1の姿勢が多少変化する。そこで、近軸曲率中心OA と点Oとの距離を再度求めなおして、その距離分に基づき、新たな調整量を求める。
Here, the spot trajectory detection means 8 captures the position of the spot image, and the video output is analyzed by image processing to determine contact. Therefore, since it is not necessary to add another sensor to the apparatus in order to detect contact, the apparatus configuration is not complicated. Further, the posture of the double-sided
[d] 演算手段14で求めた調整量に基づき、両面非球面レンズ1の心出し調整を実施する。演算手段14で求めた調整量により、心出し部材6を、回転軸17に沿う方向の下側に移動させる。計算により求めた距離をLP [mm]とすると、心出し調整方法として以下の[1]、[2]、[3]のいずれかの方法にて行うことができる。
[D] The centering adjustment of the double-sided
[1] 心出し部材6を、LP [mm]だけ押し下げる。心出し部材6をLP [mm]移動させた後で、xy平面における近軸曲率中心OA と点Oとの距離LA [mm]を、スポット軌跡検出手段8により測定(確認)する。ここで、LA の値がある距離LB (あらかじめ設定しておく)[mm]よりも大きかったとする。この場合には、心出し部材6を一旦両面非球面レンズ1からはずして、(a)から(d)を繰り返して、設定したLB [mm]よりも小さくなるように心出し調整を繰り返して行う。
[1] The centering
心出しの完了後は心出し部材6を初期位置に戻す。この方法で行えば、両面非球面レンズ1のデータが実際のレンズ形状と合っていて、近軸曲率中心OA から点Oまでの距離が厳密に求められていると、心出し調整量LP [mm]により一度で心出し動作が完了する。
After the centering is completed, the centering
[2] 心出し部材6を、LP [mm]よりも一定値少ない距離だけ押し下げる。例えば、LP [mm]の移動量に対して、ある一定距離LC (あらかじめ設定しておく)[mm]を差し引いた値だけ心出し部材6を移動させる。すなわち、回転軸17に沿う方向にLP −LC [mm]だけ、心出し部材6を押し下げる。
[2] The centering
心出し部材6の移動後に、近軸曲率中心OA と点Oとの距離LA [mm]を、スポット軌跡検出手段8により確認する。そして、LA [mm]が設定値LB [mm]よりも小さくなった時点で、心出し調整を終了させる。距離LC [mm]については、点Oと近軸曲率中心OA との距離LA [mm]がLB [mm]以下になると心出し調整を終了させるように設定しているとすれば、LC [mm]はLB [mm]よりも小さな値とする必要がある。
After the centering
この方法で行えば、心出し動作により近軸曲率中心OA が点Oを通過することが無い。よって、両面非球面レンズ1の回転軸17に対する回転位置を変えて、心出し動作のやり直しを行うことが無い。すなわち、一旦心出し部材6を両面非球面レンズ1からはずす必要がないので、確実に短い時間にて正確に心出し調整を行うことが可能である。
With this method, the paraxial curvature center O A does not pass through the point O due to the centering operation. Therefore, the centering operation is not performed again by changing the rotational position of the double-
[3] 心出し部材6を、LP [mm]の一定割合の距離だけ押し下げる。例えば、LP [mm]の移動量に対して、ある一定割合LD (あらかじめ設定しておく)だけ小さい距離だけ心出し部材6を移動させる。(ここでLD <1.0である。)すなわち、LP ×LD [mm]だけ回転軸17に沿う方向に押し下げる。その後の動作については上記の[2]と同様である。
[3] The centering
心出し部材6の移動後に、近軸曲率中心OA と点Oとの距離LA [mm]をスポット軌跡検出手段8により確認する。そして、LA [mm]が設定値LB [mm]よりも小さくなった時点で心出し調整を終了させる。この方法で行っても先の[2]と同様に、心出し動作により近軸曲率中心OA が点Oを通過することが無い。よって、両面非球面レンズ1の回転軸17に対する回転位置を変えて、心出し動作のやり直しを行うことがない。すなわち、心出し部材6を両面非球面レンズ1からはずす必要がないので、確実に短い時間にて正確に心出し調整を行うことが可能である。
After movement of the centering
次に、接触角度が45度よりも小さい場合について、図8を参照して説明する。これは、回転軸17に垂直な方向に、両面非球面レンズ1を押して心だし調整を行う場合である。(OB とOA の位置関係が、先に説明した[C]に相当する両面非球面レンズとする)
[a] 回転軸17を中心として、両面非球面レンズ1を回転させる。ここで、θOAを、被検面1Aの近軸曲率中心OA と点Oとを結ぶ線がx軸となす角度とする。なお、この角度θOAはxy平面上における角度である。角度θOAに応じて、両面非球面レンズ1を回転させて、近軸曲率中心OA をx軸に一致させる。図8(a)に示すOA は、近軸曲率中心OA のスポット像を表している。また、OA を通過する円は、両面非球面レンズ1を回転させたときに、スポット像が描く移動軌跡である。また、一点鎖線の横軸はx軸、縦軸はy軸を示している。図8(a)において、x軸とy軸の交点Oが、回転軸17の位置を示している。よって、心出しは、近軸曲率中心OA を点Oに一致または近づける調整ということになる。
Next, a case where the contact angle is smaller than 45 degrees will be described with reference to FIG. This is a case where centering adjustment is performed by pushing the double-sided
[A] The double-sided
ここでは、点OA は点OB よりも下にあり、かつx軸の正の位置にて両面非球面レンズ1を回転軸17に垂直な方向に押す場合に該当する。よって、心出しの方向は、両面非球面レンズ1をx軸に沿って左に押す方向(負の方向)になる。
Here, the point O A located below the point O B, and corresponds to the case where pressing the double-sided
そこで、図8(b)に示すように、一方の被検面1Aの近軸曲率中心OA がx軸の正の方向と一致した状態になるように、両面非球面レンズ1を回転移動させる。そして、一致したところで、両面非球面レンズ1を停止させる。
Therefore, as shown in FIG. 8B, the double-sided
[b] 心出し部材6の位置を、初期位置から調整開始位置に移動させる。この移動は、移動テーブル7により行う。調整開始位置のうち、回転軸17に沿う方向の位置は、両面非球面レンズ1の外周部と略一致する高さである。また、調整開始位置のうち、回転軸17と直交する方向の位置は、被検面1Aに対して任意の距離だけ離れた位置である。
[B] The position of the centering
[c] 心出し部材6を、両面非球面レンズ1に接近させる。これは、移動テーブル7により、心出し部材6を、徐々に回転軸17と直交する方向に移動させる。この時、移動テーブル7により、心出し部材6を所定位置LE (あらかじめ設定しておく)[mm]に移動させる。ここでLE [mm]の値は、両面非球面レンズ1の外周の半径と外径偏心の分を考慮して、両者の和よりも少し余裕をもって大きな値に設定されている。すなわち、心出し部材の平面部20−2aが、両面非球面レンズ1の外周を押さない位置とする。よって、所定位置LEまでは、心出し部材6を高速で移動させることができる。
[C] The centering
[d] 心出し部材6を、両面非球面レンズ1に接触させる。移動テーブル7により、心出し部材6を、徐々に回転軸17と直交する方向に移動させる。この時、同時にスポット像を、スポット軌跡検出手段8により観察する。心出し部材6の平面部20−2aが両面非球面レンズ1の外周部に接触すると、近軸曲率中心OA のスポットがある量だけ動く。よって、その動きにより、平面部20−2aの当接を検知することができる。
[D] The centering
ここでは、スポット軌跡検出手段8でスポット像の位置を取り込み、その映像出力を画像処理により解析して当接を判断する。よって、当接を検出するのために、別のセンサを装置に付加する必要がないので、装置構成が複雑にならない。また、当接により両面非球面レンズ1の姿勢が多少変化する。そこで、近軸曲率中心OA と点Oとの距離を再度求めなおして、その距離分に基づき、新たな調整量を求める。
Here, the spot trajectory detection means 8 captures the position of the spot image, and the video output is analyzed by image processing to determine contact. Therefore, since it is not necessary to add another sensor to the apparatus in order to detect contact, the apparatus configuration is not complicated. Further, the posture of the double-sided
[e] 演算手段14で求めた調整量に基づき、両面非球面レンズ1の心出し調整を実施する。演算手段14で求めた調整量により、心出し部材6を、回転軸17と直交する方向にLP [mm]移動させて心出しを行う。計算により求めた距離をLP [mm]とすると、心出し調整方法として以下の[1]、[2]、[3]のいずれかの方法にて行うことができる。
[E] Centering adjustment of the double-sided
[1] 心出し部材6を、LP [mm]だけ回転軸17に垂直な方向に近づける。心出し部材6をLP [mm]だけ移動させた後で、近軸曲率中心OA と点Oとの距離LA [mm]を、スポット軌跡検出手段8により測定(確認)する。ここで、LA の値がある距離LB (あらかじめ設定しておく)[mm]よりも大きかったとする。この場合には、心出し部材6を一旦両面非球面レンズ1からはずして、(a)から(f)を繰り返して、設定したLB [mm]よりも小さくなるように心出し調整を繰り返して行う。
[1] The centering
心出し完了後は心出し部材6を初期位置に戻す。この方法で行えば、両面非球面レンズ1のデータが実際のレンズ形状と合っていて、近軸曲率中心OA と点Oまでの距離が厳密に求められていると、心出し調整量LP [mm]により一度で心出し動作が完了する。
After the centering is completed, the centering
[2] 心出し部材6を、LP [mm]よりも一定値少ない距離だけ、回転軸17に近づける。例えば、LP [mm]の移動量に対して、ある一定距離LC (あらかじめ設定しておく)[mm]を差し引いた値だけ心出し部材6を移動させる。すなわち、回転軸17に垂直な方向にLP −LC [mm]だけ、心出し部材6を移動させる。
[2] The centering
心出し部材6の移動後に、近軸曲率中心OA と点Oとの距離LA [mm]を、スポット軌跡検出手段8により確認する。そしてLA [mm]が設定値LB [mm]よりも小さくなった時点で、心出し調整を終了させる。距離LC [mm]については、点Oと近軸曲率中心OA との距離LA [mm]がLB [mm]以下になると心出し調整を終了させるように設定しているとすれば、L C [mm]はLB [mm]よりも小さな値とする必要がある。
After the centering
この方法で行えば、心出し時に近軸曲率中心OA が点Oを通過することが無い。よって、両面非球面レンズ1の回転軸17に対する回転位置を変えて、心出し動作を行うことが無い。すなわち、一旦心出し部材6を両面非球面レンズ1からはずさすことがないので、確実に短い時間にて高精度に心出し調整を行うことが可能である。
With this method, the paraxial center of curvature O A does not pass through the point O during centering. Therefore, the centering operation is not performed by changing the rotational position of the double-
[3] 心出し部材6を、LP [mm]の一定割合の距離だけ回転軸に近づける。例えば、LP [mm]の移動量に対して、ある一定割合LD (あらかじめ設定しておく)だけ小さい距離だけ心出し部材6を移動させる。(ここでLD <1.0である。)すなわち、LP ×LD [mm]だけ回転軸17に垂直な方向に移動させる。その後の動作については上記の[2]と同様である。
[3] The centering
心出し部材6の移動後に、近軸曲率中心OA と点Oとの距離LA [mm]をスポット軌跡検出手段8により確認する。そして、LA [mm]が設定値LB [mm]よりも小さくなった時点で心出し調整を終了させる。この方法で行っても先の[2]と同様に、心出し時に近軸曲率中心OA が点Oを通過することが無い。よって、両面非球面レンズ1の回転軸17に対する回転位置を変えて、心出し調整の動作のやり直しを行うことがない。すなわち、心出し部材6を両面非球面レンズ1からはずす必要がないので、確実に短い時間にて高精度に心出し調整を行うことが可能である。
After movement of the centering
上記のような心出し調整を行えば、レンズホルダ2と直接接触する被検面1Bの形状によらず、被検面1Aの近軸曲率中心OA を回転軸17に一致または、数μm程度に調整することが可能となる。
If the centering adjustment as described above is performed, the paraxial curvature center O A of the
心出し調整の後に、両面非球面レンズ1の非球面偏心を測定する。その手順について図9、図10(a)、(b)さらに図11(a)、(b)を参照して説明する。
After the centering adjustment, the aspheric eccentricity of the double-
[A] 近軸曲率中心の測定工程
両面非球面レンズ1の近軸曲率中心を測定する様子を、図9に示す。移動テーブル9により、測定位置に、スポット軌跡検出手段8を移動させる。ここで、測定位置は、スポット軌跡検出手段8の光軸が、エアスピンドル3の回転軸17に略一致する位置である。スポット軌跡検出手段8のレンズ8dの位置を調整し、測定光束を、被検面1Aに入射させる。この時、測定光束は、被検面1Aの対称軸付近の近軸球面に対して垂直に入射させる。これは、被検面1Aの近軸曲率中心OAに、測定光束が収束することと同じである。
[A] Paraxial center of curvature measurement process FIG. 9 shows how the center of paraxial curvature of the double-sided
ここで、被検面1Aが、回転軸17に対してシフト及びチルトが無い理想的な状態であったとする。この状態においては、被検面1Aに垂直に入射した測定光束は、垂直に反射して同じ光路を戻る。この光束は、結像光学系8dを通過し、ハーフミラー8cにより反射される。そして、結像光学系8fにより撮像素子8e上に結像し、スポット像を形成する。そこで、エアスピンドル3をモータ4にて回転させる。この場合、スポット像は、常に一定の位置にある。
Here, it is assumed that the
一方、被検面1Aにシフト及びチルトが存在したとする。なお、正確には、スポット軌跡検出手段8は、ほぼ球面とみなせる近軸曲率の範囲に測定光束を照射している。よって、非球面でのみ発生するチルトの項目について考慮する必要はなく、シフトのみを考慮すれば良い。
On the other hand, it is assumed that there is a shift and a tilt on the
被検面1Aにシフト及びチルトが存在した場合、スポット像は、撮像素子8e上で円を描くように回転する。この時の円(振れ回り)の半径は、被検面1Aの近軸曲率中心のシフト量に、スポット軌跡検出手段8の観察光学倍率を乗じた量でとなる。
When shift and tilt are present on the
エアスピンドル3をモータ4で回転させながら、撮像素子8eの出力と、ロータリーエンコーダ5の出力を演算手段14に入力する。演算手段14は、被検面1Aの近軸曲率中心OA のシフト量と方向を算出する。この算出にあたっては、スポット像の振れ回りの半径及び、振れ回り中心から各点での両面非球面レンズ1の回転位置が用いられる。
While the
次に、スポット軌跡検出手段8の光学系の構成を変化させる。これにより、測定光束は、被検面1Aの近軸曲率中心OA に向かって収束しない状態になる。すなわち、この測定光束は、被検面1Bの対称軸付近の近軸球面に対して垂直に入射する。これは、被検面1Bの近軸曲率中心OB に、測定光束が収束する状態と同じである。被検面1Bで反射した測定光束は、結像光学系8dを通過し、ハーフミラー8cにより反射される。そして、結像光学系8fにより撮像素子8e上に結像し、スポット像を形成する。
Next, the configuration of the optical system of the spot
この状態のまま、エアスピンドル3をモータ4にて回転させる。すると、スポット像は、被検面1Bの近軸曲率中心OB の動きに応じて回転する。この時、スポット像の動きは、被検面1Aの近軸曲率中心OA のシフトの影響をうけている。
In this state, the
エアスピンドル3をモータ4で回転させながら、撮像素子8eの出力と、ロータリーエンコーダ5の出力を演算手段14に入力する。演算手段14は、被検面1Bの近軸曲率中心OB のシフト量と方向を演算手段14にて算出する。この算出にあたっては、スポット像の振れ回りの半径、振れ回り中心から各点での両面非球面レンズ1の回転位置の情報、及び先に求めた被検面1Aの近軸曲率中心OA のシフト量と方向、被検面1Aと被検面1Bの近軸曲率半径、肉厚及び屈折率とが用いられる。
While the
この算出にあたっては、被検面1Aの近軸曲率中心OA のシフト量が小さい方が、被検面1Bの近軸曲率中心OB のシフト量とその方向を正確に求めることができる。そのため、被検面1Aの心出し調整は重要である。
This calculation when the person shift amount of paraxial curvature center O A of the
本実施形態により、被検面1Aを心出し調整すれば、近軸曲率中心OA を、短い時間で正確に回転軸17に一致または略一致させることができる。例えば、近軸曲率中心OA を、数μm以内の誤差で、回転軸17に一致させることができる。その結果、被検面1Bの近軸曲率中心OB の位置を正確に求めることが可能となる。
According to the present embodiment, if the
[B] 三次元形状測定工程(被検面1A側)
被検面1Aの三次元形状を測定する様子を、図10(a)及び(b)に示す。まず、移動テーブル9により、スポット軌跡検出手段8を退避位置に移動させる。この位置は、図10(a)に示すように、回転軸17から大きく離れた位置で、接触式測長器10による形状測定の邪魔にならない位置である。次に、接触式測長器10で測定するための準備に入る。図10(b)に示すように、移動テーブル11により、接触式測長器10のプローブ10−1を、被検面1A上に移動させる。この時、プローブ10−1は、両面非球面レンズ1の外周部(回転軸17からの距離が所望の位置)に位置している。図10では、プローブ10−1は、y軸の負の方向の位置にある。そして、プローブ10−1を下方に移動させて、被検面1Aにプローブ10−1を接触させる。
[B] Three-dimensional shape measurement process (
FIGS. 10A and 10B show how the three-dimensional shape of the
その状態のまま、エアスピンドル3をモータ4により回転させる。そして、接触式測長器10により、被検面1Aの測長を行う。同時に、ロータリーエンコーダ5により、両面非球面レンズ1の回転位置を検出する。そして、測長値と回転位置を演算手段14に入力し、被検面1Aの三次元形状データを得る。この時に得られるデータは、輪帯状のデータである。
In this state, the
[C] 三次元形状測定工程(被検面1B側)(図11(a)、(b)参照)
被検面1Aの三次元形状を測定する様子を、図11(a)、及び(b)に示す。移動テーブル11により、接触式測長器10のプローブ10−1を、被検面1Aから離す。そして、接触式測長器10を、退避位置に移動させる。続いて、接触式測長器12で測定するための準備に入る。移動テーブル13により、退避位置にあった接触式測長器12を、測定位置に移動させる。図11(b)に示すように、移動テーブル13により、接触式測長器12のプローブ12−1を、被検面1Bの下方に移動させる。この時、プローブ12−1は、両面非球面レンズ1の外周部(回転軸17からの距離が所望の位置)に位置している。図11では、プローブ12−1は、y軸の負の方向の位置にある。そして、プローブ12−1を上方に移動させて、被検面1Bにプローブ12−1を接触させる。
[C] Three-dimensional shape measurement process (test
FIGS. 11A and 11B show how the three-dimensional shape of the
その状態のまま、エアスピンドル3をモータ4により回転させる。そして、接触式測長器12により、被検面1Bの測長を行う。同時に、ロータリーエンコーダ5により、両面非球面レンズ1の回転位置を検出する。そして、測長値と回転位置を演算手段14に入力し、被検面1Bの三次元形状データを得る。この時に得られるデータは、輪帯状のデータである。
In this state, the
[D] 非球面偏心計算工程
この工程では、それぞれの被検面について、非球面偏心量及びその方向を演算手段14により算出する。そして、演算結果をモニタ15に表示する。非球面偏心量及びその方向の算出にあたっては、被検面1Aの近軸曲率中心OAのシフト量及びその方向、被検面1Aの三次元形状データ、被検面1Bの近軸曲率中心OBのシフト量及びその方向と、被検面1Bの三次元形状データの測定結果と、両被検面の近軸曲率半径及び肉厚とを用いて、これらから求める。なお、各被検面の近軸曲率中心のシフト量及びその方向は、エアスピンドル3の回転軸17を基準としている。また、各被検面のは三次元形状データは、輪帯状のデータである。
[D] Aspheric Decentration Calculation Step In this step, the calculation means 14 calculates the amount of aspheric eccentricity and its direction for each test surface. Then, the calculation result is displayed on the
本実施形態により、被検面1Aを心出し調整すれば、近軸曲率中心OA を、短い時間で正確に回転軸17に一致または略一致させることができる。例えば、近軸曲率中心OA を、数μm以内の誤差で、回転軸17に一致させることができる。その結果、被検面1Bの近軸曲率中心OB の位置を正確に求めることが可能となる。即ち、両方の被検面について、それぞれ近軸曲率中心の位置を高精度に求めることができる、本実施形態では、両者を結んだ光軸の位置と傾きを正確に求めることが可能となる。
According to the present embodiment, if the
(第2実施形態)
図12(a)、(b)は本発明の第2実施形態に係る心出し部材6の構成を示す図である。図12(a)は心出し部材6の側面から見た図であり、図12(b)は下から見た図である。心出し部材6は、先端部材24−1と、ベース部(本体部)24−2及び連結部材24−3とよりなる。ベース部(本体部)24−2は、該先端部材24−1を支える部材である。連結部材24−3は、先端部材24−1とベース部24−2とを連結するための棒状の部材である。先端部材24−1は、第1要素20−1と、第2要素24−1a及び歪みセンサ22とを備える。第1要素20−1は、z軸方向に形成された球面部を有し、棒状心押し部として機能する。第2要素24−1aは、x軸方向に形成された平面部を有する。歪みセンサ22は、第1要素20−1と第2要素24−1aとの間に設けられている。さらに、連結部材24−3にも歪みセンサ23が設けられている。
(Second Embodiment)
FIGS. 12A and 12B are views showing the configuration of the centering
上記した構成において、両面非球面レンズ1を、第1要素(棒状心押し部)20−1または第2要素(平面部)24−1aにて押圧して、心出し調整を行う。心出し調整の動作を行う場合の作用や動作は、第1実施形態と同様であるので省略する。
In the above-described configuration, the double-
また、歪みセンサ22により、心出し部材6の棒状心押し部20−1が両面非球面レンズ1の面に接触したことを検知する。また、歪みセンサ23により、先端部材24−1の平面部24−1aが両面非球面レンズ1の外周部に接触したことを検知する。このようにすれば、スポット軌跡検出手段8の映像で当接を判断するよりも、高速で、当接の判断が可能となる。よって、当接までの時間を短縮することが可能となる。また、本実施形態では、棒状の連結部24−3に歪みセンサ23を配置している。そのため、回転軸17と直交する向に両面非球面レンズ1を押す場合でも、両面非球面レンズ1との当接を感知することが可能となる。また、この構成であれば、ベース部24−2に歪みセンサ23を配するよりも、高精度に両面非球面レンズ1との当接を感知することが可能となる。
In addition, the
(第3実施形態)
図13は本発明の第3実施形態に係る心出し部材6の構成を示す図である。心出し部材6は、棒状心押し部20−1とリンク機構部21から構成されている。リンク機構部21は、回転部21−1及び21−4とリンク21−2及び21−3からなる。回転部21−4をモータ(図示せず)によって回転させることにより、リンク21−2及び21−3を通じて回転部21−1が回転する。その結果、回転部21−1にある棒状心押し部20−1の向きを変えることが可能である。
(Third embodiment)
FIG. 13 is a diagram showing the configuration of the centering
前述のように、両面非球面レンズ1の押圧の方向には、回転軸17に沿う方向と回転軸17と直交する方向がある。本実施形態では、図13(a)、(b)に示すように、いずれの方向においても、同じ棒状心押し部20−1により両面非球面レンズ1を押すことが可能である。すなわち、押圧する方向が変化しても、同じ棒状心押し部20−1により押圧ができる。
As described above, the pressing direction of the double-
また図14(a)に示すように、レンズホルダ2と被検面1Bの接触部における被検面1Bの法線に対して、棒状心押し部20−1の向きを垂直な方向に向かせることもできる。この設定により、レンズホルダ2と接触面との摩擦の影響が最も小さくなるので、効率よく両面非球面レンズ1を押圧することが可能となる。
Further, as shown in FIG. 14A, the direction of the rod-shaped center pushing portion 20-1 is made to be perpendicular to the normal line of the
また図14(b)に示すように、棒状心押し部20−1に歪みセンサ22を設けてもよい。このようにすれば、どの方向に両面非球面レンズ1を押圧する場合でも、歪みセンサ22が1個で済む。よって、装置の電気配線が簡単になり信頼性が向上する。
Moreover, as shown in FIG.14 (b), you may provide the
(第4実施形態)
図15は本発明の第4実施形態に係る心出し部材6の構成を示す図である。図15は心押し部材6と両面非球面レンズ1を真上からみた図である。心出し部材6の本体20−2の一端には、両面非球面レンズ1の外周部を押す押圧部分20−3が形成されている。この押圧部分20−3の形状は、円弧状である。また、この円弧の半径は、両面非球面レンズ1の外径の半径よりも大きい。よって、心出し部材6が両面非球面レンズ1の外周部に当接した時に、両面非球面レンズ1が図のy軸方向にずれることがない。
(Fourth embodiment)
FIG. 15 is a view showing a configuration of a centering
(第5実施形態)
図16は本発明の第5実施形態に係る心出し部材6の構成を示す図である。ここでの心出し部材6は、棒状心押し部20−1と本体20−2とからなる。本実施形態では、棒状心押し部20−1の先端部の形状が球ではなく、円錐形状をしている。
(Fifth embodiment)
FIG. 16 is a view showing a configuration of a centering
本実施形態では、棒状心押し部が円錐形状を有しているために、被検面の傾きが大きい場合でも、接触部に角が存在することになる。よって、摩擦力が大きくなってすべることがなくなり、高精度な心出し調整が可能となる。 In this embodiment, since the rod-shaped center pushing portion has a conical shape, even if the inclination of the test surface is large, an angle exists in the contact portion. Therefore, the frictional force does not slip and the centering adjustment can be performed with high accuracy.
上記したように、本発明によれば、被検物が片面非球面のレンズであっても、両面非球面のレンズであっても、高精度で心出しが可能である。また、被検物の支持する面が上であっても下であっても、その向きも問わない。 As described above, according to the present invention, centering can be performed with high accuracy regardless of whether the test object is a single-sided aspherical lens or a double-sided aspherical lens. Further, the direction of the test object is not limited, regardless of whether the surface supported by the test object is up or down.
また、接触角度が45度よりも大きい場合でも、被検面の近軸曲率中心または曲率中心を、回転軸に一致または近づけることができる。すなわち、心出し調整を精度良く行うことが可能になる。 Further, even when the contact angle is greater than 45 degrees, the paraxial curvature center or the curvature center of the test surface can coincide with or approach the rotation axis. That is, the centering adjustment can be performed with high accuracy.
なお、前記した第1から第5の全ての実施形態においては、回転軸17に沿う方向の心出し調整においては、心出し部材6により両面非球面レンズ1を上から押し下げるように記載したが、これに限定されない。例えば、反対に、両面非球面レンズ1を下から押し上げるように、心出し調整を行っても良い。
In all of the first to fifth embodiments described above, in the centering adjustment in the direction along the
(付記)
上記した具体的な実施形態から以下のような構成をもつ発明が抽出される。
(Appendix)
The invention having the following configuration is extracted from the specific embodiment described above.
1.被検物を保持する保持ユニットと、
前記保持ユニットを回転させる回転ユニットと、
前記回転ユニットの回転軸上に配置された測定ユニットと、
前記被検物と接触する接触部材と、前記接触部材を移動させる移動部材とを備え、前記回転軸と直交する方向に配置された心出しユニットと、
を具備し、
前記移動部材は、前記接触部材を前記回転軸に沿う第1の方向と、該第1の方向と直交する第2の方向に移動させる移動機構を備えることを特徴とする心出し機構。
1. A holding unit for holding the test object;
A rotating unit for rotating the holding unit;
A measuring unit disposed on a rotating shaft of the rotating unit;
A centering unit provided with a contact member that contacts the test object, and a moving member that moves the contact member, and is arranged in a direction perpendicular to the rotation axis;
Comprising
The centering mechanism, wherein the moving member includes a moving mechanism that moves the contact member in a first direction along the rotation axis and in a second direction orthogonal to the first direction.
(効果)
被検物の形状によらず、心出しを精度良く行うことが可能となる。
(effect)
Centering can be performed with high accuracy regardless of the shape of the test object.
2.前記接触部材は、前記第1の方向に形成された球面部と、前記第2の方向に形成された平面部とを有することを特徴とする1に記載の心出し機構。 2. 2. The centering mechanism according to 1, wherein the contact member has a spherical portion formed in the first direction and a flat portion formed in the second direction.
(効果)
被検物の形状に応じて、適切な心出し部を使い分けることにより、心出しを確実に行うことが可能となる。
(effect)
By properly using an appropriate centering portion in accordance with the shape of the test object, centering can be reliably performed.
3.前記移動機構は、前記接触部材を前記第1の方向に移動する移動手段と、前記接触部材を前記第2の方向へ移動する移動手段を備えることを特徴とする1に記載の心出し機構。 3. 2. The centering mechanism according to 1, wherein the moving mechanism includes a moving unit that moves the contact member in the first direction and a moving unit that moves the contact member in the second direction.
(効果)
被検物の形状によって、心出し部材の移動方向を変えることにより、心出しを確実に行うことが可能となる。
(effect)
By changing the moving direction of the centering member depending on the shape of the test object, the centering can be reliably performed.
4.前記接触部材は、先端部材と、該先端部材を支持するための本体部と、前記先端部材と前記本体部とを連結する連結部とを備え、
前記先端部材は、前記第1の方向に形成された球面部を有する第1要素と、前記第2の方向に形成された平面部を有する第2要素と、前記第1要素と前記第2要素の間に設けられ、前記被検物への接触を検出するセンサとを備えることを特徴とする1に記載の心出し機構。
4). The contact member includes a tip member, a main body portion for supporting the tip member, and a connecting portion for connecting the tip member and the main body portion,
The tip member includes a first element having a spherical portion formed in the first direction, a second element having a planar portion formed in the second direction, the first element, and the second element. The centering mechanism according to 1, wherein the centering mechanism is provided with a sensor that detects contact with the test object.
(効果)
心出し部材と被検物とが当接したことをセンサで検知することにより、当接の判断が高速で可能となり、心出し部材と被検物とが当接するまでの時間を短縮することが可能となる。
(effect)
By detecting that the centering member and the test object are in contact with each other by using a sensor, it is possible to determine the contact at a high speed and to shorten the time until the centering member and the test object are in contact with each other. It becomes possible.
5.前記接触部材は、先端部と、該先端部を支持するための本体部と、前記先端部と前記本体部とを連結する連結部とを備え、前記連結部には前記接触部材の前記被検物への接触を検出するセンサが設けられていることを特徴とする1に記載の心出し機構。 5). The contact member includes a distal end portion, a main body portion for supporting the distal end portion, and a connecting portion that connects the distal end portion and the main body portion, and the test portion of the contact member is included in the connecting portion. 2. The centering mechanism according to 1, wherein a sensor for detecting contact with an object is provided.
(効果)
心出し部材と被検物とが当接したことをセンサで検知することにより、当接の判断が高速で可能となり、心出し部材と被検物とが当接するまでの時間を短縮することが可能となる。
(effect)
By detecting that the centering member and the test object are in contact with each other by using a sensor, it is possible to determine the contact at a high speed and to shorten the time until the centering member and the test object are in contact with each other. It becomes possible.
6.前記接触部材は先端部を備え、前記先端部が前記被検物に当接する部分の向きを任意の方向に設定可能であることを特徴とする1に記載の心出し機構。 6). 2. The centering mechanism according to 1, wherein the contact member includes a tip portion, and a direction of a portion where the tip portion abuts on the test object can be set in an arbitrary direction.
(効果)
被検物の心出しの際に、被検面の角度に応じて被検物に当接する部分の向きを最適な方向に変更することにより、保持ユニットと被検物の接触面との摩擦の影響が最も小さくなり効率よく被検物を押すことが可能となる。
(effect)
When centering the test object, the direction of the portion that contacts the test object is changed to the optimum direction according to the angle of the test surface, so that the friction between the holding unit and the contact surface of the test object is reduced. The influence is minimized and the test object can be pushed efficiently.
7.前記接触部材は先端部を備え、前記先端部には前記被検物への接触を検出するセンサが設けられていることを特徴とする6に記載の心出し機構。
7). 7. The centering mechanism according to
(効果)
心出し部材の心出し方向にかかわらず、センサが一つで被検物との当接を判断可能となる。
(effect)
Regardless of the centering direction of the centering member, it is possible to determine contact with the test object with a single sensor.
8.前記接触部材は、先端部と、該先端部を支持するための本体部と、前記先端部と前記本体部とを連結する連結部とを備え、前記先端部は前記第2の方向に形成された前記被検物の外径よりも大きな円弧を有することを特徴とする1又は7に記載の心出し機構。 8). The contact member includes a front end portion, a main body portion for supporting the front end portion, and a connecting portion that connects the front end portion and the main body portion, and the front end portion is formed in the second direction. 8. The centering mechanism according to 1 or 7, wherein the centering mechanism has an arc larger than an outer diameter of the test object.
(効果)
円弧の部分で被検物の外周部を押すことにより、被検物が押した方向以外に横ずれしない。
(effect)
By pressing the outer peripheral part of the test object at the arc part, the test object is not laterally shifted except in the direction in which the test object is pressed.
9.前記接触部材は、先端部と、該先端部を支持するための本体部と、前記先端部と前記本体部とを連結する連結部とを備え、前記先端部は、前記第1の方向に形成された円錐部を有することを特徴とする1乃至8のいずれか1つに記載の心出し機構。 9. The contact member includes a front end portion, a main body portion for supporting the front end portion, and a connecting portion that connects the front end portion and the main body portion, and the front end portion is formed in the first direction. The centering mechanism according to any one of 1 to 8, wherein the centering mechanism has a conical portion.
(効果)
被検物を心出し部材で押す部分の面の傾きが急である場合でも、円錐部の角で押すことにより、心出し時に被検物が滑らないので、確実に心出し調整が行える。
(effect)
Even if the inclination of the surface of the portion where the test object is pushed by the centering member is steep, by pushing at the corner of the conical portion, the test object does not slip during centering, so that the centering adjustment can be performed reliably.
10.1乃至9のいずれか1つに記載の心出し機構を備えたことを特徴とする非球面偏心測定装置。 10. An aspherical eccentricity measuring device comprising the centering mechanism according to any one of 10.1 to 9.
(効果)
精度の良い心出しが可能となるので、高精度な非球面偏心測定が可能となる。
(effect)
Since accurate centering is possible, highly accurate aspheric eccentricity measurement is possible.
11.前記非球面偏心測定装置は、前記被検物の両側の面の振れ量を計測するセンサを有することを特徴とする10に記載の非球面偏心測定装置。 11. 11. The aspheric eccentricity measuring apparatus according to 10, wherein the aspheric eccentricity measuring apparatus includes a sensor that measures a shake amount of both surfaces of the test object.
(効果)
被検物が例えば両面非球面レンズであっても、また片面非球面レンズにおいて非球面側を支持した状態であっても、高精度な非球面偏心測定が可能となる。
(effect)
Even if the object to be tested is, for example, a double-sided aspherical lens or a state where the single-sided aspherical lens supports the aspherical surface, highly accurate aspherical eccentricity measurement is possible.
12.1乃至9のいずれか1つに記載の心出し機構を用いて心出しを行う心出し方法であって、
前記被検物を回転させながら、前記測定ユニットにより測定を行う第1ステップと、
前記第1ステップで取得した測定データから、前記被検物の一方の被検面の近軸曲率中心の位置を算出する第2ステップと、
前記第2ステップで算出した位置データと前記被検物の設計データとに基づいて、心出しユニットの移動量を算出する第3ステップと、
前記第2ステップで算出した位置データと前記被検物の設計データとに基づいて、前記被検物の回転量を算出する第4ステップと、
前記被検物を回転させて調整方向位置に設定する第5ステップと、
前記心出しユニットが前記被検物に当接したことを検出する第6ステップと、
前記被検物の一方の被検面の近軸曲率中心の位置を前記心出しユニットにより移動させる第7ステップと、
を具備することを特徴とする心出し方法。
12. A centering method for performing centering using the centering mechanism according to any one of 12.1 to 9.
A first step of performing measurement by the measurement unit while rotating the test object;
A second step of calculating the position of the paraxial curvature center of one test surface of the test object from the measurement data acquired in the first step;
A third step of calculating a movement amount of the centering unit based on the position data calculated in the second step and the design data of the test object;
A fourth step of calculating a rotation amount of the test object based on the position data calculated in the second step and the design data of the test object;
A fifth step of setting the adjustment direction position by rotating the test object;
A sixth step of detecting that the centering unit is in contact with the object;
A seventh step of moving the position of the paraxial curvature center of one test surface of the test object by the centering unit;
A centering method comprising the steps of:
(効果)
心出しユニットの調整量を算出し、それにより被検物の心出しを行うので、一度の調整または2から3回程度の調整により精度良く心出しが可能となり、心出しに要する時間を短縮できる。
(effect)
The adjustment amount of the centering unit is calculated, and the test object is centered accordingly, so that centering can be performed accurately with one adjustment or two to three adjustments, and the time required for centering can be shortened. .
13.前記第3ステップで用いる被検物の位置データが、他の測定装置での測定値であることを特徴とする12に記載の心出し方法。 13. 13. The centering method according to 12, wherein the position data of the test object used in the third step is a measured value obtained by another measuring device.
(効果)
実際の被検物に近い数値をデータとして用いることで、調整量を正確に求めることが可能となり、より精度の高い心出しを行うことが可能となる。
(effect)
By using a numerical value close to the actual test object as data, the adjustment amount can be obtained accurately, and centering with higher accuracy can be performed.
14.前記第7ステップでの前記近軸曲率中心の位置の移動量は、前記第3ステップで算出された前記心出しユニットの移動量よりも小さいことを特徴とする12に記載の心出し方法。 14 13. The centering method according to 12, wherein a movement amount of the position of the paraxial curvature center in the seventh step is smaller than a movement amount of the centering unit calculated in the third step.
(効果)
被検物の心出し動作時に、目標位置を通り越すことが無いので、繰り返し心出し調整を行うことが無くなる。
(effect)
Since the target position is not passed during the centering operation of the test object, the centering adjustment is not repeated.
15.前記第7ステップでの前記近軸曲率中心の位置の移動量は、前記第3ステップで算出された前記心出しユニットの移動量よりも一定量だけ小さいことを特徴とする14に記載の心出し方法。
15. 15. The centering according to
(効果)
被検物の心出し動作時に、目標位置を通り越すことが無いので、繰り返し心出し調整を行うことが無くなる。
(effect)
Since the target position is not passed during the centering operation of the test object, the centering adjustment is not repeated.
16.前記第7ステップでの前記近軸曲率中心の位置の移動量は、前記第3ステップで算出された前記心出しユニットの移動量よりも一定割合だけ小さいことを特徴とする14に記載の心出し方法。
16. 15. The centering according to
(効果)
被検物の心出し動作時に、目標位置を通り越すことが無いので、繰り返し心出し調整を行うことが無くなる。
(effect)
Since the target position is not passed during the centering operation of the test object, the centering adjustment is not repeated.
17.前記第7ステップで前記心出しユニットにより前記被検物の一方の被検面の近軸曲率中心の位置を移動した後に、前記近軸曲率中心の位置と目標位置との距離を求める工程を有し、
求められた距離が予め設定した値以上の場合には、該距離により調整量を算出し、前記心出しユニットにより再度調整を行い、前記距離が設定値以下になるまで心出しを繰り返すことを特徴とする12乃至16のいずれか1つに記載の心出し方法。
17. In the seventh step, after the centering unit moves the position of the paraxial curvature center of one of the test surfaces of the test object, a step of obtaining a distance between the position of the paraxial curvature center and the target position is provided. And
When the obtained distance is greater than or equal to a preset value, an adjustment amount is calculated from the distance, the adjustment is performed again by the centering unit, and the centering is repeated until the distance becomes less than a set value. The centering method according to any one of 12 to 16.
(効果)
心出し動作を行った後に目標位置までの距離を確認するので、目標位置を通り過ぎることが無く、確実に設定値以下の距離に心出しを行うことが可能となる。
(effect)
Since the distance to the target position is confirmed after performing the centering operation, the center position can be surely centered at a distance equal to or less than the set value without passing through the target position.
18.前記第7ステップで前記被検物の一方の被検面の近軸曲率中心位置が移動したことに基づいて、前記心出しユニットが前記被検物に当接したことを前記測定ユニットにより検出することを特徴とする11乃至16のいずれか1つに記載の心出し方法。 18. Based on the fact that the paraxial curvature center position of one test surface of the test object has moved in the seventh step, the measurement unit detects that the centering unit has contacted the test object. The centering method according to any one of 11 to 16, wherein:
(効果)
特別な検出系を設けることなく、確実に心出し部材と被検物とが当接したことを検出可能であり、装置構成が簡単になる。
(effect)
Without providing a special detection system, it is possible to reliably detect the contact between the centering member and the test object, and the apparatus configuration is simplified.
1…両面非球面レンズ、1A…一方の被検面、1B…他方の被検面、2…レンズホルダ、3…エアスピンドル、4…モータ、5…ロータリーエンコーダ、6…心出し部材、7…心出し部材移動テーブル、8…スポット軌跡検出手段、9…顕微鏡移動テーブル、10,12…接触式測長器、11,13…接触式測長器移動テーブル、14…演算手段、15…モニタ、16…非球面レンズ偏心測定装置。
DESCRIPTION OF
Claims (18)
被検物を保持する保持ユニットと、
前記保持ユニットを回転させる回転ユニットと、
前記回転ユニットの回転軸上に配置された測定ユニットと、
前記被検物と接触する接触部材と、前記接触部材を移動させる移動部材とを備え、前記回転軸と直交する方向に配置された心出しユニットと、
を具備し、
前記移動部材は、前記接触部材を前記回転軸に沿う第1の方向と、該第1の方向と直交する第2の方向に移動させる移動機構を備えることを特徴とする心出し機構。 A centering mechanism,
A holding unit for holding the test object;
A rotating unit for rotating the holding unit;
A measuring unit disposed on a rotating shaft of the rotating unit;
A centering unit provided with a contact member that contacts the test object, and a moving member that moves the contact member, and is arranged in a direction perpendicular to the rotation axis;
Comprising
The centering mechanism, wherein the moving member includes a moving mechanism that moves the contact member in a first direction along the rotation axis and in a second direction orthogonal to the first direction.
前記先端部材は、前記第1の方向に形成された球面部を有する第1要素と、前記第2の方向に形成された平面部を有する第2要素と、前記第1要素と前記第2要素の間に設けられ、前記被検物への接触を検出するセンサとを備えることを特徴とする請求項1に記載の心出し機構。 The contact member includes a tip member, a main body portion for supporting the tip member, and a connecting portion for connecting the tip member and the main body portion,
The tip member includes a first element having a spherical portion formed in the first direction, a second element having a planar portion formed in the second direction, the first element, and the second element. The centering mechanism according to claim 1, further comprising a sensor that is provided between the two and detects a contact with the test object.
前記被検物を回転させながら、前記測定ユニットにより測定を行う第1ステップと、
前記第1ステップで取得した測定データから、前記被検物の一方の被検面の近軸曲率中心の位置を算出する第2ステップと、
前記第2ステップで算出した位置データと前記被検物の設計データとに基づいて、心出しユニットの移動量を算出する第3ステップと、
前記第2ステップで算出した位置データと前記被検物の設計データとに基づいて、前記被検物の回転量を算出する第4ステップと、
前記被検物を回転させて調整方向位置に設定する第5ステップと、
前記心出しユニットが前記被検物に当接したことを検出する第6ステップと、
前記被検物の一方の被検面の近軸曲率中心の位置を前記心出しユニットにより移動させる第7ステップと、
を具備することを特徴とする心出し方法。 A centering method for performing centering using the centering mechanism according to any one of claims 1 to 9,
A first step of performing measurement by the measurement unit while rotating the test object;
A second step of calculating the position of the paraxial curvature center of one test surface of the test object from the measurement data acquired in the first step;
A third step of calculating a movement amount of the centering unit based on the position data calculated in the second step and the design data of the test object;
A fourth step of calculating a rotation amount of the test object based on the position data calculated in the second step and the design data of the test object;
A fifth step of setting the adjustment direction position by rotating the test object;
A sixth step of detecting that the centering unit is in contact with the object;
A seventh step of moving the position of the paraxial curvature center of one test surface of the test object by the centering unit;
A centering method comprising the steps of:
求められた距離が予め設定した値以上の場合には、該距離により調整量を算出し、前記心出しユニットにより再度調整を行い、前記距離が設定値以下になるまで心出しを繰り返すことを特徴とする請求項12乃至16のいずれか1つに記載の心出し方法。 In the seventh step, after the centering unit moves the position of the paraxial curvature center of one of the test surfaces of the test object, a step of obtaining a distance between the position of the paraxial curvature center and the target position is provided. And
When the obtained distance is greater than or equal to a preset value, an adjustment amount is calculated from the distance, the adjustment is performed again by the centering unit, and the centering is repeated until the distance becomes less than a set value. The centering method according to any one of claims 12 to 16.
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JP2019200202A (en) * | 2018-05-14 | 2019-11-21 | カール マール ホールディング ゲーエムベーハー | Workpiece holder, measurement device, and workpiece measuring method |
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2003
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