JP2014149247A - Measurement method, determination method, and measurement instrument - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、測定方法、決定方法および測定装置に関する。 The present invention relates to a measurement method, a determination method, and a measurement apparatus.
レンズ、ミラー、プリズム、およびそれらの金型などの表面形状を、プローブの先端を被検面(表面)に接触させながら測定する接触式の測定装置が知られている。接触式の測定装置は、プローブの先端を被検面に接触させた状態でプローブを被検面に対して相対的に走査させ、その際におけるプローブの変位をレーザー測長器などによって検出することにより被検面の形状を測定することができる。 2. Description of the Related Art Contact-type measuring devices that measure the surface shapes of lenses, mirrors, prisms, and their molds while bringing the tip of a probe into contact with a test surface (surface) are known. The contact-type measuring device scans the probe relative to the surface to be measured while the tip of the probe is in contact with the surface to be detected, and detects the displacement of the probe at that time by a laser length measuring device or the like. Thus, the shape of the test surface can be measured.
このような接触式の測定装置では、プローブによって被検面を走査する複数の経路を、被検面の頂点を含む経路に対して対称になるように設定することが求められている。そのため、被検面の形状を測定する際に、被検面における頂点の位置を求めることが必要である。そこで、接触式の測定装置において、被検面の頂点の位置を求める方法が、特許文献1に提案されている。特許文献1では、プローブにより被検面を走査する複数の経路を、それらが平行になるように被検面上に設定し、各経路に沿ってプローブを走査させることにより各経路における曲率半径が決定される。そして、各経路において決定された曲率半径に基づいて被検面における頂点の位置を求める。
In such a contact-type measuring apparatus, it is required to set a plurality of paths for scanning the test surface with the probe so as to be symmetric with respect to the path including the vertex of the test surface. Therefore, when measuring the shape of the test surface, it is necessary to obtain the position of the vertex on the test surface. In view of this,
特許文献1に記載された測定装置では、プローブを被検面に接触させる工程と、プローブを被検面に接触させた状態で走査させる工程とを繰り返すことにより、被検面における頂点の位置を求めている。そのため、被検面における頂点の位置を求めるまでに相応の時間が掛ってしまう。特に、プローブを被検面に接触させる際には、プローブの破損や被検面の損傷などを防ぐため、緩やかな接触動作が求められており、プローブを被検面に接触させる工程を繰り返すことは、その分だけ時間が掛ってしまうこととなる。
In the measuring apparatus described in
そこで、本発明は、被検面の形状を測定する際に、被検面における頂点を求める上で有利な技術を提供することを例示的目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a technique that is advantageous in obtaining the apex on the test surface when measuring the shape of the test surface.
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての測定方法は、プローブの先端を被検面に接触させた状態で前記プローブを前記被検面に対して相対的に走査させ、前記被検面の形状を測定する測定方法であって、前記プローブの先端を前記被検面に接触させる接触工程と、前記プローブの先端を前記被検面に接触させた際に当該先端が前記被検面上で動いた経路を含む線を、前記プローブを前記被検面に対して相対的に走査させるときの走査経路として設定する設定工程と、前記走査経路に沿って前記プローブを走査させ、前記走査経路上における複数の測定箇所で位置情報を取得する取得工程と、前記走査経路上における前記位置情報に基づいて前記被検面の形状を決定する決定工程と、を含む、ことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a measurement method according to one aspect of the present invention is configured to scan the probe relative to the test surface in a state where the tip of the probe is in contact with the test surface. A measuring method for measuring a shape of a test surface, wherein a contact step of bringing the tip of the probe into contact with the test surface, and the tip of the probe being brought into contact with the test surface when the tip of the probe is brought into contact with the test surface A setting step of setting a line including a path moved on a surface as a scanning path when the probe is scanned relative to the test surface; and scanning the probe along the scanning path; An acquisition step of acquiring position information at a plurality of measurement points on the scanning path; and a determination step of determining the shape of the test surface based on the position information on the scanning path. .
本発明によれば、例えば、被検面の形状を測定する際に、被検面における頂点を求める上で有利な技術を提供することができる。 According to the present invention, for example, when measuring the shape of the test surface, it is possible to provide a technique that is advantageous in obtaining the vertex on the test surface.
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材ないし要素については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, in each figure, the same reference number is attached | subjected about the same member thru | or element, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
<第1実施形態>
本発明の第1実施形態の測定装置1について、図1を参照しながら説明する。図1は、第1実施形態の測定装置1を示す図である。第1実施形態の測定装置1は、プローブ4と、プローブ4を弾性支持するプローブハウジング6と、プローブハウジング6を駆動する駆動部13とを含む。また、測定装置1は、プローブ4の移動を制御するとともに、被検面の形状の測定を制御する制御部14を含む。そして、測定装置1は、プローブ4の先端を被検面に接触させた状態でプローブ4を被検面に対して相対的に走査させ、被検面の形状を測定することができる。
<First Embodiment>
A
プローブ4は、プローブ球2とプローブシャフト3とを含む。プローブ球2は、プローブシャフト3の被検面側の先端に備えらた真球度の高い精密球であり、被検面の形状を測定する際に被検面に接触させる部分である。プローブ4は、プローブハウジング6により弾性支持部材5を介して弾性支持されている。プローブハウジング6は、第1検出部7xと第2検出部7yとを有している。第1検出部7xは、プローブ4の先端(プローブ球2)が被検面に接触した際にプローブ4がX方向(第1方向)に傾いた量である第1傾き量を検出する。また、第2検出部7yは、プローブ球2が被検面に接触した際にプローブ4がY方向(第2方向)に傾いた量である第2傾き量を検出する。
The
第1検出部7xは、プローブハウジング6内のX方向側に配置され、例えば、Z方向に離れて配置された複数の変位計(第1実施形態では2つの変位計(7x1および7x2))を含む。そして、第1検出部7xは、変位計7x1により検出されたプローブ4のX方向への変位量と、変位計7x2により検出されたプローブ4のX方向への変位量とに基づいてプローブ4の第1傾き量を検出することができる。変位計7x1および7x2は、例えば静電容量センサをそれぞれ含むように構成されており、プローブ4と変位計7x1との間の容量変化、およびプローブ4と変位計7x2との間の容量変化をそれぞれ計測する。これにより、変位計7x1および7x2は、プローブ4のX方向への変位量をそれぞれ検出することができる。第1実施形態の変位計7x1および7x2では、静電容量センサを含むように構成されているが、それに限定されるものではなく、プローブ4の変位量を高精度に検出できるように構成されていればよい。
同様に、第2検出部7yは、プローブハウジング6のY方向側に配置され、例えば、Z方向に離れて配置された複数の変位計(第1実施形態では2つの変位計(7y1および7y2))を含む。そして、第2検出部7yは、変位計7y1により検出されたプローブのY方向への変位量と、変位計7y2により検出されたプローブ4のY方向への変位量とに基づいてプローブ4の第2傾き量を検出することができる。変位計7y1および7y2は、例えば静電容量センサをそれぞれ含むように構成されており、プローブと変位計7y1との間の容量変化、およびプローブと変位計7y2との間の容量変化をそれぞれ計測する。これにより、変位計7y1および7y2は、プローブ4のY方向への変位量をそれぞれ検出することができる。
Similarly, the
また、プローブハウジング6は、プローブ4のZ方向の変位を検出する第3検出部7zを有している。第3検出部7zは、プローブハウジング6のZ方向側の面に配置された変位計を含む。変位計は、例えば静電容量センサを含み、プローブと変位計との間の容量変化を計測することによってプローブ4のZ方向への変位量を検出することができる。ここで、第1検出部7x、第2検出部7yおよび第3検出部7zに含まれる変位計は、静電容量センサを含むように構成されているが、それに限定されるものではなく、プローブ4の変位量を高精度に検出できるように構成されていればよい。
In addition, the
駆動部13は、ベース16上に配置されており、プローブハウジング6を駆動するために設けられている。駆動部13は、例えば、プローブハウジング6を支持する天板13aと、天板13aをZ方向に駆動するZ軸ステージ13bと、天板13aをY方向に駆動するY軸ステージ13cと、天板13aをX方向に駆動するX軸ステージ13dによって構成されている。これにより、プローブハウジング6を3軸方向(3次元的)に移動可能となり、プローブハウジング6により弾性支持されたプローブ4を、ベース16上に配置された被検物Wの被検面に接触させた状態で、被検面に対して相対的に走査させることができる。
The
プローブハウジング6には、プローブハウジング6のX方向の位置を計測するための干渉計9x1および9x2が備えられている。干渉計9x1および9x2はそれぞれ、例えば、ベース16に接続された構造体17により支持されたX基準ミラー10に向けてレーザー光を照射し、X基準ミラー10で反射されたレーザー光によりプローブハウジング6における基準位置からの変位を検出する。これにより、X基準ミラー10とプローブハウジング6との距離、即ち、プローブハウジング6のX方向の位置を計測することができる。同様に、プローブハウジング6には、プローブハウジング6のY方向の位置を計測するための干渉計9y1および9y2(不図示)、プローブハウジング6のZ方向の位置を計測するための干渉計9zが備えられている。干渉計9y1および9y2はそれぞれ、例えば、ベース16に接続された構造体17により支持されたY基準ミラー(不図示)に向けてレーザー光を照射し、Y基準ミラーで反射されたレーザー光によりプローブハウジング6における基準位置からの変位を検出する。これにより、Y基準ミラーとプローブハウジング6との距離、即ち、プローブハウジング6のY方向の位置を計測することができる。干渉計9zは、例えば、ベース16に接続された構造体17により支持されたZ基準ミラー12に向けてレーザー光を照射し、Z基準ミラー12で反射されたレーザー光によりプローブハウジング6における基準位置からの変位を検出する。これにより、Z基準ミラー12とプローブハウジング6との距離、即ち、プローブハウジング6のZ方向の位置を計測することができる。
The probe housing 6, the interferometer 9x 1 and 9x 2 for measuring the X position of the
このように構成された測定装置1では、被測定物の形状によってはプローブによって被検面を走査する複数の経路を、被検面の頂点を含む経路に対して対称になるように設定することが求められている。例えば、凸レンズなど頂点を中心とした回転対称の被検物を測定する際には、被検面の頂点の位置を求めることが必要である。そのため、被検面の頂点を含むようにプローブの走査経路を設定することが必要である。そこで、制御部14は、プローブ4の先端(プローブ球2)を被検面に接触させた際に当該先端が被検面上で動いた経路を含む線を、プローブ4を被検面に対して相対的に走査させるときの走査経路として設定する。例えば、被検面上において傾斜を有している部分にプローブ球2を接触させた場合、プローブ球2は当該傾斜に応じて動き、プローブ4は弾性支持部材5を支点として傾く。このようにプローブ球2が被検面の傾斜に応じて動いたとき、プローブ球2が動いた方向と反対側の方向(プローブ4(プローブシャフト3)が傾いた方向)に被検面の頂点が位置することとなる。そのため、プローブ球2が被検面上で動いた経路を含む線をプローブの走査経路として設定すると、当該走査経路に被検面の頂点を含ませることができる。即ち、被検面の頂点を通るようにプローブ4を走査させることができる。また、制御部14は、設定した走査経路上における複数の測定箇所で位置情報を取得し、取得した位置情報に基づいて被検面の形状を決定する。
In the measuring
ここで、プローブ4を被検物Wの被検面に接触させた際にプローブ4が傾く原理について、図2を参照しながら説明する。図2(a)は、被検面において傾斜を有している部分pにプローブ球2を接触させた際における、プローブ球2に加わる力とプローブシャフト3に加わる力との関係を表した図である。プローブ球2を被検面上の部分pに接触させると、プローブシャフト3における点qには、弾性支持部材5の剛性により、プローブシャフト3を−Z方向に向けて押す力(Z軸針圧)Fzと、プローブシャフト3を拘束させる力(拘束力)Frとが発生する。そのため、プローブシャフト3における点qには、Z軸針圧Fzと拘束力Frとを合成した力である合力Fbが生じる。プローブ球2には、Z軸針圧Fzにより、部分pから垂直抗力Fnと、被検面とプローブ球2との間の摩擦力Fxとが発生する。そのため、プローブ球2には、部分pから、垂直抗力Fnと摩擦力Fxとを合成した力である合力Faが生じる。この合力Faは、例えば光学レンズや金型など、プローブ球2と被検面との摩擦が小さい場合、摩擦力Fxが小さくなるため、推力抗力Fnとほぼ同じ方向および大きさとなり、合力Fbと反対の方向となる。また、合力Fbは、合力Faから見て左側にオフセットした(ずれた)位置関係にあるため、プローブ球2には、反時計回りの方向にモーメントNが発生する。プローブ4は、プローブ球2に発生するモーメントNの影響を受けて、点qを支点として、プローブ球2がX方向に動くように傾く。
Here, the principle that the
被検物Wが、図2(b)に示すように、頂点Oを中心とした回転対称である場合、上述したZ軸針圧Fz、拘束力Fr、垂直抗力Fnおよび摩擦力Fxは、被検面の頂点Oを含む面P上で発生する。したがって、合力Faおよび合力Fbも面P上で生じるため、プローブ球2は面Pに沿って動き、プローブ4は面Pに沿って傾くこととなる。即ち、プローブ球2を被検面上の部分pに接触させた際にプローブ球2が動いた経路を含む被検面上の線は、被検面と面Pとが交わる線21となる。そして、線21をプローブ4の走査経路として設定することにより、プローブ4を被検面の頂点を通るように走査させることができる。このような走査経路は、上述したように、プローブハウジング6に備えられた第1検出部7xにより検出されたプローブ4の第1傾き量と、第2検出部7yにより検出されたプローブ4の第2傾き量とに基づいて制御部14により決定される。
When the test object W is rotationally symmetric about the vertex O as shown in FIG. 2B, the Z-axis needle pressure Fz, the restraining force Fr, the vertical drag Fn, and the friction force Fx described above are It occurs on the surface P including the vertex O of the inspection surface. Therefore, since the resultant force Fa and the resultant force Fb are also generated on the surface P, the
次に、第1傾き量および第2傾き量により走査経路を決定する方法について、図1および図3を参照しながら説明する。図3(a)は、プローブ球2が被検面に接触してプローブ4が傾いている状態におけるプローブハウジング6の内部をZ方向から見たときの図である。上述したように、プローブハウジング6は、第1検出部7xと第2検出部7yとを含んでいる。そして、第1検出部7xはZ方向に離れて配置された変位計7x1および変位計7x2を、第2検出部7yはZ方向に離れて配置された変位計7y1および変位計7y2をそれぞれ含む。
Next, a method for determining a scanning path based on the first inclination amount and the second inclination amount will be described with reference to FIGS. 1 and 3. FIG. 3A is a diagram when the inside of the
変位計7x1は、変位計7x1が配置されているZ方向の位置において、変位計7x1とプローブ4(プローブシャフト3)とのX方向の距離px1を計測する。例えば、変位計7x1は、プローブ球2を被検面に接触させない状態(非接触状態)のときのプローブ4のX方向の位置に対する、プローブ球2を被検面に接触させた状態(接触状態)のときのプローブ4のX方向の変位量を計測する。この変位量を、非接触状態のときにおける変位計7x1とプローブ4とのX方向の距離(基準距離)に加えることにより、接触状態のときにおける変位計7x1とプローブ4とのX方向の距離px1を計測することができる。同様にして、変位計7x2は、変位計7x2が配置されているZ方向の位置において、接触状態のときにおける変位計7x2とプローブ4とのX方向の距離px2を計測することができる。これにより、第1検出部7xは、プローブ4がX方向(第1方向)に傾いた量である第1傾き量を検出することができる。
変位計7y1は、変位計7y1が配置されているZ方向の位置において、変位計7y1とプローブ4とのY方向の距離py1を計測する。例えば、変位計7y1は、非接触状態のときのプローブ4のY方向の位置に対する、接触状態のときのプローブ4のY方向の変位量を計測する。この変位量を、非接触状態のときにおける変位計7y1とプローブ4とのY方向の距離(基準距離)に加えることにより、接触状態のときにおける変位計7y1とプローブとのY方向の距離py1を計測することができる。同様にして、変位計7y2は、変位計7y2が配置されているZ方向の位置において、接触状態のときにおける変位計7y2とプローブ4とのY方向の距離py2を計測することができる。これにより、第2検出部7yは、プローブ4がY方向(第2方向)に傾いた量である第2傾き量を検出することができる。
制御部14は、第1検出部により検出された第1傾き量と、第2検出部により検出された第2傾き量とに基づいて、プローブ球2を被検面に接触させた際にプローブ4が傾いた方向A(プローブ球2が動いた方向と反対の方向)を式(1)により求める。そして、制御部14は、この方向Aに基づいて、プローブ4が被検面に対して相対的に走査させるときの走査経路を決定する。これにより、決定した走査経路を、被検面の頂点を含むようにすることができる。ここで、第1実施形態の測定装置1では、変位計7x1と変位計7y1とは、Z方向における同じ位置に配置されており、変位計7x2と変位計7y2とは、Z方向における同じ位置に配置されているものとする。本実施形態では、図3(a)に示すように、第1検出部7xおよび第2検出部7yがプローブハウジング6に備えられているものについて説明した。しかし、図3(b)に示すように、第1検出部7xおよび第2検出部7yを構造体17に備えてもよい。
A=[(px1−px2),(py1−py2)] ・・・(1)
Based on the first tilt amount detected by the first detection unit and the second tilt amount detected by the second detection unit, the
A = [(px1-px2), (py1-py2)] (1)
このように構成された測定装置1において被検面の形状を計測する方法を、図4および図5を参照しながら説明する。図4は、第1実施形態の測定装置1において被検面の形状を計測する方法を示すフローチャートであり、図5は、被検面上におけるプローブ4の走査経路を示す図である。ここでは、被検物Wとして凸レンズを想定する。
A method of measuring the shape of the test surface in the measuring
まず、図4に示すフローチャートを開始する前に、測定装置1の電源を入れるとともに装置のシステムを立ち上げ、被検物Wを測定装置内(ベース16上)に配置する。電源を入れた直後は装置内の温度等の変動が大きく、測定精度等に影響を及ぼす恐れがあるため、電源を入れてから一定時間が経過した後に測定を開始するとよい。また、測定を開始する前に、被検物Wの情報や測定したい部分に応じて、測定箇所などの測定シーケンスが設定される。S1では、制御部14は、駆動部13を制御して、プローブ4を退避位置から被検物Wの上方に移動させる。S2では、制御部14は、測定を開始する指令が供給されるまで待機する。測定を開始する指令が供給された場合は、S3に進む。S3では、制御部14は、駆動部13を制御することによりプローブ4を−Z方向に移動させ、プローブ4の先端(プローブ球2)を被検面に接触させる。このとき、例えば、図5(a)に示すように、被検面の頂点から離れた位置にあり、かつ傾斜を有している被検面上の部分pにプローブ球2を接触させる。例えば、曲率が大きい被検面上の部分pにプローブ球2を接触させるとよい。このように傾斜を有する部分pにプローブ球2を接触させた場合、プローブ4は大きく傾くため、プローブ4が傾いた方向を検出してプローブ4の走査経路を設定することが容易になる。一方で、被検面の頂点Oなど、傾斜が少ない被検面上の部分にプローブを接触させた場合、プローブ4はほとんど傾かないため、プローブ4の走査経路を設定することが困難になってしまいうる。
First, before starting the flowchart shown in FIG. 4, the
S4では、制御部14は、プローブ球2を被検面に接触させた際にプローブ球2が被検面上で動いた経路を含むように、プローブ4を被検面に対して相対的に走査させるときの走査経路m1を設定する。プローブ4の走査経路m1は、上述したように、プローブ球2を被検面に接触させた際にプローブ4が傾いた方向(プローブ球2が動いた方向と反対方向)に向かって当該プローブ4を走査させるように設定される。そして、プローブ4が傾いた方向は、上述したように、第1検出部7xにより検出された第1傾き量(プローブがX方向に傾いた量)と、第2検出部7yにより検出された第2傾き量(プローブがY方向に傾いた量)とに基づいて求められる。このようにプローブ4の走査経路m1を設定することにより、プローブの走査経路m1は、図5(a)および図5(b)に示すように被検面の頂点Oを含むため、被検面の頂点Oを通るようにプローブ4を走査させることができる。ここで、図2(b)に示すように、頂点Oおよび走査経路m1を含む面PをXZ平面とする。
In S4, the
S5では、制御部14は、駆動部13を制御することにより、S4で設定された走査経路m1に沿ってプローブ4を走査させ、走査経路m1上における複数の測定箇所で位置情報を取得する。第1実施形態では、制御部14は、例えば、図5(c)の破線矢印51で示すように、走査経路m1に沿ってプローブ4を往復走査させる。このように往復走査させることにより、例えば、被検面上の部分pから一定方向(例えば−X方向)のみにプローブ4を走査させたときに生じうるプローブ4が通らない走査経路m1上の領域52を小さくすることができる。往復走査させることにより、被検面上の同じ場所を2回計測することができる。ここで、第1実施形態の測定装置1では、プローブ4を走査経路m1に沿って往復走査(2回走査)させたが、それに限られるものではなく、例えば、プローブ4を走査経路m1に沿って複数回(3回以上)にわたって走査させてもよい。
In S5, the
制御部14は、まず、プローブ4が傾いた方向に向けて、即ち、被検面上の部分pから頂点Oに向かう方向(−X方向)にプローブ4を走査させる(領域53)。プローブ球2が頂点Oを通過するとプローブ4が傾く方向が反対方向になるが、制御部14は、プローブ球2が頂点Oを通過した際においても、領域53においてプローブを走査させた方向と同じ方向(−X方向)にプローブ4を走査させる(領域54)。そして、制御部14は、プローブ球2のZ方向の位置が頂点OのZ方向の位置より距離aだけ低くなるまで走査経路m1に沿って−X方向にプローブ4を走査させる。プローブ球2のZ方向の位置が頂点OのZ方向の位置より距離aだけ低くなったとき、制御部14は、プローブ4を走査させる方向を反対方向(X方向)にし、再度、走査経路m1に沿って(頂点Oに向けて)プローブ4を走査させる(領域54)。プローブ球2が頂点Oを通過するとプローブ4が傾く方向が反対方向(−X方向)になるが、制御部14は、プローブ球2が頂点Oを通過した際においても、領域54においてプローブを走査させた方向と同じ方向(X方向)にプローブ4を走査させる(領域53)。そして、制御部14は、プローブ球2のZ方向の位置が頂点OのZ方向の位置より距離bだけ低くなるまで走査経路m1に沿ってX方向にプローブ4を走査させる。プローブ球2のZ方向の位置が頂点Oの位置より距離bだけ低くなったとき、制御部14は、プローブを走査させる方向を反対方向(−X方向)にし、再度、走査経路m1に沿って(頂点Oに向けて)プローブ4を走査させる(領域53(領域52))。そして、プローブ球2が部分pにきたときに測定が終了する。ここで、第1実施形態では、制御部14は、被検面上の部分pからプローブ4が傾いた方向に向けてプローブ4を走査させたが、例えば、被検面上の部分pからプローブ4が傾いた方向と反対の方向に向けてプローブ4を走査させてもよい。このように、被検面上の部分pからどの方向にプローブ4を走査させるかなどの測定シーケンスは、上述したように、被検面の測定を開始する前に設定される。測定シーケンスでは、プローブ4を走査させる方向の他に、例えば、走査経路m1に沿ってプローブ4を走査させる回数、距離aや距離bなどが設定されうる。
The
このようにプローブ4を走査経路m1に沿って走査させている際に、制御部14は、走査経路m1上における複数の測定箇所で位置情報を取得する。例えば、制御部14は、各測定箇所において、プローブ4の変位量を各検出部(7x、7yおよび7z)に、プローブハウジング6の位置を各干渉計(9x、9yおよび9z)にそれぞれ計測させる。そして、制御部14は、各検出部により検出されたプローブ4の変位量、および各干渉計により計測されたプローブハウジング6の位置に基づいてプローブ球2の位置を取得することができる。制御部14は、このプローブ球2の位置に基づいて、走査経路m1上における各測定箇所での位置情報、即ち、位置座標を取得することができる。ここで、プローブ球2の位置から各測定箇所の位置情報を取得する際、プローブ4は、当該測定箇所における傾斜に応じて傾いた状態である。この状態では、被検面とプローブ球2とが接触する被検面上の部分pと、プローブ球2の中心との間に位置ずれがあるため、各測定箇所の位置情報に誤差が生じうる。そのため、制御部14において、第1検出部7xにより検出された第1傾き量と、第2検出部7yにより検出された第2傾き量とに基づいてプローブ4が傾いた角度を決定し、その角度に基づいて各測定箇所の位置情報を補正してもよい。また、プローブ4を走査経路m1に沿って複数回にわたって相対的に走査させる場合には、各測定箇所における位置情報を複数取得し、当該測定箇所で取得された複数の位置情報の平均値を、当該測定箇所の位置情報としてもよい。例えば、図5(c)において、測定箇所55ではプローブ4が2回通過するため、2回にわたって位置情報が取得される。この場合、測定箇所55において2回にわたって取得された位置情報の平均値が、当該測定箇所55における位置情報とされる。
Thus, when the
S6では、制御部14は、各測定箇所において測定された位置情報に基づいて被検面の形状を決定する。第1実施形態では、被検面の頂点Oを含む走査経路m1上でプローブを相対的に走査させただけであるため、被検面の走査経路m1上における形状(断面形状)が決定される。S7では、制御部14は、駆動部13を制御することにより、プローブ4を被検面から離し、プローブ4を被検面の上方から退避位置に移動させる。
In S6, the
上述したように、第1実施形態の測定装置1では、プローブ4を被検面に接触させた際におけるプローブ4の傾きに応じて走査経路を設定している。即ち、プローブ4の先端(プローブ球2)を被検面に接触させた際に、プローブ球2が被検面上で動いた経路を含む線をプローブ4を被検面に対して相対的に走査させるときの走査経路として設定している。このようにプローブ4の走査経路を設定することにより、当該走査経路は被検面の頂点を含むため、被検面の頂点を通るようにプローブ4を走査させることができる。
As described above, in the
<第2実施形態>
本発明の第2実施形態では、プローブ4を被検面に対して相対的に走査させるときの走査経路を複数設定する場合について、図6を参照しながら説明する。第2実施形態で用いられる測定装置は、第1実施形態の測定装置1と同様であるため、測定装置についての説明は省略する。
Second Embodiment
In the second embodiment of the present invention, a case where a plurality of scanning paths are set when the
まず、第1実施形態の図4で示したフローチャートと同様に、制御部14は、プローブ球2を被検面に接触させた際におけるプローブ4の傾きに応じて走査経路m1を設定する。即ち、プローブ球2を被検面に接触させた際にプローブ球2が被検面上で動いた経路を含む線を、プローブ4を被検面に対して相対的に走査させるときの走査経路m1として設定する。これにより、プローブ4の走査経路m1は被検面の頂点Oを含むため、被検面の頂点を通るようにプローブ4を走査させることができる。そして、制御部14は、走査経路m1上における複数の測定箇所で位置情報を取得する。
First, similarly to the flowchart shown in FIG. 4 of the first embodiment, the
次に、図6に示すように、制御部14は、被検面の頂点Oを含む走査経路m1と平行、かつ走査経路m1と距離dだけ離れた被検面上の第2走査経路m2を設定する。そして、制御部14は、第2走査経路m2に沿ってプローブ4を被検面上で走査させ、第2走査経路上における複数の測定箇所で位置情報を取得する。第2走査経路上における複数の測定箇所で位置情報を取得した後、制御部14は、第2走査経路m2と平行、かつ第2走査経路m2と距離dだけ離れた被検面上の第3走査経路m3を設定する。そして、制御部14は、第3走査経路m3に沿ってプローブ4を被検面上で走査させ、第3走査経路上における複数の測定箇所で位置情報を取得する。このように、第2実施形態では、プローブ4を走査させる走査経路を平行に距離dだけ順次ずらしながら設定し、各走査経路における複数の測定箇所で位置情報を取得する。制御部14は、各走査経路上における複数の測定箇所で取得された位置情報に基づいて被検面の形状を決定する。ここで、制御部14は、プローブを、第2走査経路m2に沿って複数回にわたって相対的に走査させてもよい。この場合、第2走査経路上の各測定箇所における位置情報を複数取得し、当該測定箇所で取得された複数の位置情報の平均値を、当該測定箇所の位置情報としてもよい。第3走査経路においても同様である。
Next, as shown in FIG. 6, the
上述したように、第2実施形態の測定装置では、第1実施形態と同様にして被検面の頂点Oを含むようにプローブ4の走査経路m1を設定した後、走査経路m1と平行な複数の走査経路(例えば走査経路m2およびm3)を設定する。そして、各走査経路上における複数の測定箇所で取得された位置情報に基づいて被検面の形状を決定する。これにより、被検面の形状を3次元的に測定することができる。
As described above, in the measuring apparatus according to the second embodiment, the scanning path m1 of the
本実施形態では、被検面の形状を三次元的に測定する方法として、プローブの走査経路m1に対して平行な複数の走査経路を設定したが、これに限られない。走査経路m1とは異なる被検面にプローブ球を接触させ、被検面の頂点Oを含む走査経路を設定する。第1実施形態で説明した方法で走査経路を設定し計測することで被検面の断面形状を計測する。このように、頂点Oから放射状に走査経路を設定して被検面の形状を計測してもよい。 In the present embodiment, a plurality of scanning paths parallel to the scanning path m1 of the probe are set as a method for measuring the shape of the test surface three-dimensionally, but the present invention is not limited to this. A probe ball is brought into contact with a test surface different from the scan path m1, and a scan path including the vertex O of the test surface is set. The cross-sectional shape of the test surface is measured by setting and measuring the scanning path by the method described in the first embodiment. In this way, the shape of the test surface may be measured by setting the scanning path radially from the vertex O.
<第3実施形態>
第1実施形態および第2実施形態では、凸レンズなど、頂点Oを中心とした回転対称の被検物Wを測定する場合について説明したが、第3実施形態では、回転対称ではない被検物Wを測定する場合について説明する。第3実施形態では、被検物Wとして、シリンドリカルレンズを測定する場合について、図7を参照しながら説明する。
<Third Embodiment>
In 1st Embodiment and 2nd Embodiment, although the case where the rotationally symmetrical test object W centering on the vertex O, such as a convex lens, was measured was demonstrated, in 3rd Embodiment, the test object W which is not rotationally symmetric. The case of measuring is described. In the third embodiment, a case where a cylindrical lens is measured as the test object W will be described with reference to FIG.
図7(a)は、シリンドリカルレンズの表面における円周方向の形状を測定する方法を示す図である。プローブ球2をシリンドリカルレンズの表面の部分pに接触させた際にプローブ4が傾く方向(プローブ球2が動く方向と反対の方向)は、シリンドリカルレンズの頂上稜線Rに対して直交する。そのため、図4に示すフローチャートと同様の工程を行うことにより、制御部14は、プローブ4の走査経路m1を設定し、走査経路m1上における複数の測定箇所において位置情報を取得する。次に、制御部14は、図7(b)に示すように、走査経路m1と平行、かつ距離dだけ離れた走査経路m2を設定し、走査経路m2上における複数の測定箇所において位置情報を取得する。このように、プローブ4を走査させる走査経路を平行に距離dだけ順次ずらしながら複数本設定し、各走査経路における複数の測定箇所で位置情報を取得する。これにより、シリンドリカルレンズの形状を3次元的に測定することができる。
Fig.7 (a) is a figure which shows the method of measuring the shape of the circumferential direction in the surface of a cylindrical lens. The direction in which the
図7(c)は、シリンドリカルレンズの表面における頂上稜線Rと平行な方向の形状を測定する方法を示す図である。プローブ球2をシリンドリカルレンズの表面の部分pに接触させた際にプローブ4が傾く方向(プローブ球2が動く方向と反対の方向)は、シリンドリカルレンズの頂上稜線Rに対して直交する。そのため、制御部14は、プローブ4の走査方向が、プローブ4が傾いた方向と直交する方向になるように、即ち、頂上稜線Rと平行な方向になるようにプローブの走査経路m1を設定し、走査経路m1上における複数の測定箇所において位置情報を取得する。次に、制御部14は、図7(d)に示すように、走査経路m1と平行、かつ距離dだけ離れた走査経路m2を設定し、走査経路m2上における複数の走査箇所において位置情報を取得する。このように、プローブ4を走査させる走査経路を平行に距離dだけ順次ずらしながら複数本設定し、各走査経路における複数の測定箇所で位置情報を取得する。これにより、シリンドリカルレンズの形状を3次元的に測定することができる。ここで、第3実施形態では、隣り合う走査経路の間隔を一定とした(例えば、走査経路m1と走査経路m2との間の距離d)が、それに限られるものではない。例えば、急斜面では間隔を狭め、緩斜面では間隔を広げるといったように、必要に応じて隣り合う走査経路の間隔を任意に設定してもよい。
FIG. 7C is a diagram illustrating a method of measuring the shape in the direction parallel to the top ridge line R on the surface of the cylindrical lens. The direction in which the
上記のいずれの実施形態も被検面が凸面について説明したが、被検面は凹面であっても構わない。被検面が凹面の場合、プローブの先端を被検面に接触させた際に、プローブ球が動いた方向(プローブ4が傾いた方向と反対側の方向)に被検面の底が位置することになる。
In any of the above embodiments, the test surface has been described as a convex surface, but the test surface may be a concave surface. When the test surface is concave, the bottom of the test surface is located in the direction in which the probe ball moves when the tip of the probe is brought into contact with the test surface (the direction opposite to the direction in which the
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.
Claims (10)
前記プローブの先端を前記被検面に接触させる接触工程と、
前記プローブの先端を前記被検面に接触させた際に当該先端が前記被検面上で動いた経路を含む線を、前記プローブを前記被検面に対して相対的に走査させるときの走査経路として設定する設定工程と、
前記走査経路に沿って前記プローブを走査させ、前記走査経路上における複数の測定箇所で位置情報を取得する取得工程と、
前記走査経路上における前記位置情報に基づいて前記被検面の形状を決定する決定工程と、
を含む、ことを特徴とする測定方法。 A measurement method for measuring the shape of the test surface by causing the probe to scan relative to the test surface with the tip of the probe in contact with the test surface,
A contact step of bringing the tip of the probe into contact with the test surface;
Scanning when the probe is scanned relative to the test surface for a line including a path along which the tip moves on the test surface when the probe tip is brought into contact with the test surface A setting process to set as a route;
An acquisition step of scanning the probe along the scanning path and acquiring position information at a plurality of measurement points on the scanning path;
A determining step of determining a shape of the test surface based on the position information on the scanning path;
A measuring method characterized by comprising.
前記決定工程は、前記走査経路上で取得された位置情報と、前記第2走査経路上で取得された位置情報とに基づいて前記被検面の形状を決定する、
ことを特徴とする請求項1乃至5のうちいずれか1項に記載の測定方法。 The acquisition step includes scanning the probe relative to the test surface along a second scan path on the test surface parallel to the scan path, and a plurality of scans on the second scan path. Obtain location information at the measurement location,
The determining step determines the shape of the test surface based on position information acquired on the scanning path and position information acquired on the second scanning path.
The measurement method according to any one of claims 1 to 5, wherein:
前記プローブの先端を前記被検面に接触させる接触工程と、
前記プローブの先端を前記被検面に接触させた際に当該先端が前記被検面上で動いた経路を含む前記被検面上の線を、前記プローブを前記被検面に対して相対的に走査させるときの走査経路として決定する決定工程と、
を含む、ことを特徴とする決定方法。 In a measurement apparatus that measures the shape of the test surface by causing the probe to scan relative to the test surface in a state where the tip of the probe is in contact with the test surface, the probe is placed on the test surface. A determination method for determining a scanning path when relatively scanning is performed,
A contact step of bringing the tip of the probe into contact with the test surface;
When the tip of the probe is brought into contact with the test surface, a line on the test surface including a path along which the tip has moved on the test surface is indicated relative to the test surface. A determination step for determining as a scanning path when scanning is performed;
A determination method characterized by comprising:
前記プローブの移動を制御するとともに、前記被検面の形状の測定を制御する制御部を含み、
前記制御部は、
前記プローブの先端を前記被検面に接触させ、
前記プローブの先端を前記被検面に接触させた際に当該先端が前記被検面上で動いた経路を含む線を、前記プローブを前記被検面に対して相対的に走査させるときの走査経路として設定し、
前記走査経路に沿って前記プローブを走査させ、前記走査経路上における複数の測定箇所で位置情報を取得し、
前記走査経路上における前記位置情報に基づいて前記被検面の形状を決定する、
ことを特徴とする測定装置。 A measuring device that measures the shape of the test surface by causing the probe to scan relative to the test surface with the tip of the probe in contact with the test surface,
A control unit for controlling the movement of the probe and controlling the measurement of the shape of the test surface;
The controller is
Bringing the tip of the probe into contact with the test surface;
Scanning when the probe is scanned relative to the test surface for a line including a path along which the tip moves on the test surface when the probe tip is brought into contact with the test surface Set as a route,
Scanning the probe along the scanning path, obtaining position information at a plurality of measurement points on the scanning path;
Determining the shape of the test surface based on the position information on the scanning path;
A measuring device.
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CN110186391A (en) * | 2019-05-22 | 2019-08-30 | 浙江大学 | A kind of threedimensional model gradient scan method |
JP2019533142A (en) * | 2016-09-09 | 2019-11-14 | レニショウ パブリック リミテッド カンパニーRenishaw Public Limited Company | Measuring method and apparatus |
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