JP3288906B2 - 球面形状定圧測定装置 - Google Patents

球面形状定圧測定装置

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芳徳 村杉
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、凹球面または凸球
面を有する光学レンズ等の被測定物の球面形状の測定に
用いる球面形状定圧測定装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、凹球面または凸球面を有する光学
レンズ等の被測定物の球面形状の測定には、次に説明す
る簡易球面計が用いられている。
【0003】図7に示すように、簡易球面計100は、
一端側に開放部101aを有する円筒状のリング101
と、リング101の底壁部101bに固定部材104を
介して取付けられたダイヤルゲージ102と、軸方向に
移動自在な測定子103を備えている。
【0004】この簡易球面計100の測定原理を、凸球
面を有する被測定物の球面形状を測定する場合を例に挙
げて説明する。
【0005】 先ず、図7の(a)に示すように、マ
スターゲージとなる球面原器W0 に簡易球面計100の
リング101の開放部101aの内周縁部および測定子
103を押し当てて、ダイヤルゲージ102の目盛りの
0点調整を行なう。
【0006】 上記ののち、図7の(b)に示すよ
うに、球面原器W0 にかわって被測定物W1 に目盛りの
0点調整を行なった簡易球面計100のリング101の
開放部101aの内周縁部および測定子103を押し当
てて、ダイヤルゲージ102の目盛りを読み取る。
【0007】つまり、被測定物W1 とリング101との
接触点107で形成される円断面に対する被測定物W1
の頂点と測定子103との接触点108の高さYと、球
面原器W0 の頂点とリング101との接触点105で形
成された円断面に対する球面原器W0 と測定子103と
の接触点106の高さXとの差Zがダイヤルゲージ10
2の目盛りに表われる。
【0008】ここで、Y−X=+Zの場合は、凸球面形
状が小さいことを示す。Y−X=−Zの場合は、凸球面
形状が大きいことを示す。
【0009】なお、凹球面の場合は、リング101の開
放部101aの外周縁部が、前記凹球面に当接される点
が、上述した凸球面の場合と異なるだけであるので、そ
の説明は省略する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の技術では、簡易球面計を一方の手で把持するとともに
被測定物を他方の手に把持して両者を互に押し付けて測
定を行なうため、次に記載するような問題点があった。
【0011】測定を繰り返すたびに、リングと被測定物
とを互に押し付ける力、つまり測定圧が変動することが
避けられず、この測定圧の変動に起因して、リングまた
は被測定物の変形量が変動して測定値にバラツキが発生
する。また、被測定物の表面には微小な凹凸があるが、
上述した測定圧の変動に起因して、リングと被測定物と
の接触点における被測定物表面の損傷程度が変動して測
定値にバラツキが発生する。加えて、測定作業者が異な
る場合には、前記測定圧には個人差が生じるために測定
値に個人差が生じる。このような測定圧の変動や個人差
による測定値のバラツキは、0.5〜1.0μmとな
り、0.3μm程度の高い精度が要求される光学レンズ
加工時等における球面形状の測定には用いることができ
ない。
【0012】本発明は上記従来の技術の有する問題点に
鑑みてなされたものであって、測定圧を一定にして測定
値のバラツキの発生を防止し、高精度な球面形状の測定
ができる球面形状定圧測定装置を実現することを目的と
するものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の球面形状定圧測定装置は、被測定物の球
面に当接される開放部を上向きにして配設されたリング
と、前記リングの下方部位に配設された前記リングの下
面側から前記開放部へ向って突出する軸方向へ移動自在
な測定子を備えた微小変位計と、前記リングの上方部位
に上下方向へ移動自在に配設された加圧手段を備え、前
記加圧手段には前記リング上に載置された前記被測定物
に一定の測定圧を加えるための重りが交換自在に取付け
られていることを特徴とするものである。
【0014】また、微小変位計が、上下方向へ移動自在
な位置決め手段によって支持されており、測定子の上下
方向の位置を被測定物の球面形状に対応するように変更
できるようにしたり、重りが、重量の異なる複数の重り
からなり、重りを交換することで被測定物に加えられる
測定圧を変化させるようにするとよい。
【0015】さらに、加圧手段が、ボールスプラインを
介して上下動自在に支持されたスライド軸と、前記スラ
イド軸の下端に一体的に設けられた加圧ヘッドを備えた
ものとしたり、加圧手段に、自然落下を防止するための
ロック手段を設けると効果的である。
【0016】
【作用】開放部を上向きにして配設されたリング上に球
面を下向きにして載置した被測定物に対し、重りを取付
けた加圧手段による重力で被加工物を押圧する。その結
果、前記重りの重量によって定まる一定の測定圧を加え
た状態で被加工物の球面形状を測定することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。
【0018】本発明に係る球面形状定圧測定装置の一実
施例について説明する。
【0019】図1および図2に示すように、ベース19
上には下部支柱15が立設されており、下部支柱15の
上端には側方へ突出する支持台10が一体的に設けられ
ている。支持台10の自由端近傍に形成された取付孔1
0aには、リング取付台9の小径部が着脱自在に嵌挿さ
れており、取付台10の先端面に螺合されたセットネジ
17の先端をリング取付台9の小径部の凹所9cの底面
に当接することにより固定されている。
【0020】リング取付台9は、後述する電気マイクロ
13の測定子13aが遊嵌される中心孔9aを有し、そ
の上端面には、リング8が被加工物Wの球面が当接され
る開放部を上向きにして、リング取付台9の雄ネジ部9
bにリング8の雌ネジ部8bを螺合することにより着脱
自在に固着されている。
【0021】リング8の下方部位の下部支柱15の側面
には、スライドテーブル12が図示しないガイドを介し
て上下動自在に配設されており、スライドテーブル12
に突設されたホルダ11には、リング8の下面側から開
放部へ向って突出する軸方向へ移動自在な測定子13a
を備えた電気マイクロ13が支持されている。また、ス
ライドテーブル12の側面には当接部材12aが突設さ
れており、この当接部材12aの下面には下部支柱15
に突設されたブラケット15aに支持されたマイクロメ
ータ14の軸部材14aの先端面が当接されている。こ
れにより、図3に示すように、マイクロメータ14の軸
部材14aを伸縮させてスライドテーブル12を上下方
向へ移動し、リング8上に載置される被測定物Wが凸球
面L1 を有する場合には実線で示す位置へ、また被測定
物Wが凹球面L2 を有する場合には破線で示す位置へ電
気マイクロ13の測定子13aを所定の高さに位置決め
することができるように構成されている。つまり、微小
変位計である測定子13aを有する電気マイクロ13は
上下方向へ移動自在な位置決め手段によって支持されて
おり、測定子13aの上下方向の位置を被測定物Wの球
面形状に対応して変更できるように構成されている。
【0022】支持台10上に立設された上部支柱7に
は、支持台10から上方へ所定の間隔をおいた部位に加
圧手段Pを上下動自在に支持するためのスライド軸支持
部材4が支持台10とほぼ平行して突設されている。
【0023】本実施例における加圧手段Pは、スライド
軸支持部材4の自由端近傍部位に摩擦抵抗が微小である
ボールスプライン4aを介して上下動自在に支持された
スライド軸3と、スライド軸3の下端に一体的に設けら
れた下端面から突出する小径の当接部5aを有する加圧
ヘッド5を備えるとともに、スライド軸3の上部に一体
的に設けられた頭部部材2の上面から上方へ突出する小
径部3aには、リング状の重り1が交換自在に嵌挿され
ている。なお、リング状の重りは、複数個の重量の異な
る重りを準備しておき、被測定物に対応する重量の重り
を選択して、加圧手段に取付けることにより、一定の押
圧力(測定圧)を得ることができる。
【0024】さらに、本実施例の加圧手段Pには、頭部
部材2に枢軸16aを介して回動自在に枢支された棒状
のストッパ16を設け、スライド軸3を上方位置に引き
上げてストッパ16を図1に示すように直立(スライド
軸3と平行)させると、ストッパ16の自由端(下端
面)がスライド軸支持部材4の上面に当接し、スライド
軸3が自然落下しないようにロックするロック手段が設
けられている。
【0025】次に、上記実施例の球面形状定圧測定装置
を用いて凸球面を有する被測定物の球面を測定する手順
について説明する。
【0026】 図4の(a)に示すように、加圧ヘッ
ド5に突設されたハンドル6を把持して加圧手段Pを上
方へ引き上げ、ストッパ16を直立させて加圧手段Pが
落下しないようにロックし、小径部3aに所定の重量を
有するリング状の重り1を嵌挿して取付ける(図2参
照)。
【0027】 上記ののち、図4の(b)に示すよ
うに、球面原器W0 をその凸球面を下向きにしてリング
8上に載置する。
【0028】 上記ののち、ストッパ16を枢軸1
6aを支点として回動させてロックを解除し、図4の
(c)に示すように、ハンドル6を把持して加圧手段P
を下降させ、加圧ヘッド5の当接部5aの下端面を球面
原器W0 の裏面に当接させてハンドル6より手を離す。
これにより、重り1の重量によって定まる一定の押圧力
(測定圧)によって球面原器W0 がリング8に押し付け
られ、球面原器W0 は第1の接触点T1 でリング8に当
接するとともに、第2の接触点T2 で測定子13aに当
接する。
【0029】そして、上記従来の簡易球面計と同様に、
第1の接触点T1 で形成される円断面に対する第2の接
触点T2 の高さXに対する電気マイクロ13の電気配線
18で接続された表示部(不図示)の目盛りの0点調整
を行なう。
【0030】 上記ののち、ハンドル6を把持して
加圧手段Pを上方へ引き上げるとともに、ストッパ16
を直立状態にして加圧手段Pが落下しないようにロック
し(図2参照)、ついで図5の(a)に示すようにリン
グ8より球面原器W0 を取り外す。
【0031】 上記ののち、被測定物Wをその凸球
面を下向きにしてリング8上に載置する。
【0032】 上記ののち、ストッパ16を枢軸1
6aを支点として回動させてロックを解除し、図5の
(c)に示すように、ハンドル6を把持して加圧手段P
を下降させ、加圧ヘッド5の当接部5aの下端面を被測
定物Wの裏面に当接させてハンドル6より手を離す。こ
れにより重り1の重量によって定まる一定の押圧力(測
定圧)によって、被測定物Wがリング8に押し付けら
れ、被測定物Wは第1の接触点T1 でリング8に当接す
るとともに、第2の接触点T2 で測定子13aに当接
し、第1の接触点T1 で形成される円断面に対する第2
の接触点T2 の高さYを測定する。この場合、上記に
よって電気マイクロ13の表示部の目盛りは0点調整さ
れているため、該表示部には上述した従来の簡易球面計
と同様にYとXとの差Zが表示される。
【0033】なお、図3に示すように、凹球面L2 を有
する被測定物の場合は、リング8の開放部の外周縁部が
凹球面L2 に当接する点のみが上述した凸球面L1 の場
合と異なるだけであるので、その説明は省略する。
【0034】図6は、本発明に係る球面形状定圧測定装
置の一変形例の模式正面図である。
【0035】本変形例は、微小変位計として上記実施例
の電気マイクロ13のかわりに、測定子30aを有する
ダイヤルゲージ30の非可動部をホルダ11に固着した
ものであって、これ以外は上記実施例と同様であるので
その説明は省略する。
【0036】
【発明の効果】本発明は上述のとおり構成されているの
で、次に記載するような効果を奏する。
【0037】重りを取付けた加圧手段の重力による測定
圧を被測定物に加えるため、一定の測定圧で測定できる
ので、測定値のバラツキが0.1μm程度になる。ま
た、測定作業者が変わっても個人差が無くなり、正確な
球面形状の測定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る球面形状定圧測定装置の一実施例
の模式正面図である。
【図2】図1に示す球面形状定圧測定装置の一部を断面
図で示す模式側面図である。
【図3】図1および図2に示す球面形状定圧測定装置に
おけるスライドテーブルに支持された電気マイクロの位
置決め操作の説明図である。
【図4】図1および図2に示す球面形状定圧測定装置に
よる球面原器の測定原理を示す説明図である。
【図5】図1および図2に示す球面形状定圧測定装置に
よる被測定物の測定原理を示す説明図である。
【図6】本発明に係る球面形状定圧測定装置の一変形例
の模式正面図である。
【図7】従来の簡易球面計の測定原理を示す説明図であ
る。
【符号の説明】
1 重り 2 頭部部材 3 スライド軸 4 スライド軸支持部材 5 加圧ヘッド 5a 当接部 6 ハンドル 7 上部支柱 8 リング 9 リング取付台 10 支持台 11 ホルダ 12 スライドテーブル 13 電気マイクロ 13a,30a 測定子 14 マイクロメータ 15 下部支柱 16 ストッパ 17 セットネジ 18 電気配線 19 ベース 30 ダイヤルゲージ
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 3/00 - 5/30 G01B 21/00 - 21/32 G01M 11/00 - 11/08

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被測定物の球面に当接される開放部を上
    向きにして配設されたリングと、前記リングの下方部位
    に配設された前記リングの下面側から前記開放部へ向っ
    て突出する軸方向へ移動自在な測定子を備えた微小変位
    計と、前記リングの上方部位に上下方向へ移動自在に配
    設された加圧手段を備え、前記加圧手段には前記リング
    上に載置された前記被測定物に一定の測定圧を加えるた
    めの重りが交換自在に取付けられていることを特徴とす
    る球面形状定圧測定装置。
  2. 【請求項2】 微小変位計が、上下方向へ移動自在な位
    置決め手段によって支持されており、測定子の上下方向
    の位置を被測定物の球面形状に対応するように変更でき
    ることを特徴とする請求項1記載の球面形状定圧測定装
    置。
  3. 【請求項3】 重りが、重量の異なる複数の重りからな
    り、重りを交換することで被測定物に加えられる測定圧
    を変化させることを特徴とする請求項1または2記載の
    球面形状定圧測定装置。
  4. 【請求項4】 加圧手段が、ボールスプラインを介して
    上下動自在に支持されたスライド軸と、前記スライド軸
    の下端に一体的に設けられた加圧ヘッドを備えたことを
    特徴とする請求項1ないし3いずれか1項記載の球面形
    状定圧測定装置。
  5. 【請求項5】 加圧手段に、自然落下を防止するための
    ロック手段を設けたことを特徴とする請求項1ないし4
    いずれか1項記載の球面形状定圧測定装置。
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