JP3887075B2 - 面検査具 - Google Patents
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Description
【発明が属する技術分野】
本発明は、被検査面と基準面との近接または相対的傾斜に起因して生じる干渉縞の状態に基づいて、被検査面の基準面に対する誤差を検査するための面検査具に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、レンズ,プリズム等の光学部材の表面が所望の形状に加工されているかどうか(即ち、当該表面が平面である場合には設計値通りの平面度が出ているかされているか否か,当該表面が球面である場合には設計値通りの真球度及び曲率半径が出ているか否か)を検査する場合には、ニュートンゲージや干渉計が用いられていた。
【0003】
ニュートンゲージは、所定の曲率半径を有する真球面に形成された基準面,及びこの基準面の反対側に形成された平面を有する光学部材である。このニュートンゲージによる検査は、その基準面を被検査面に押し当てることによって行われる。そして、被検査面が基準面と同一の曲率半径及び真球度を有している場合には、基準面での内面反射光と被検査面での外面反射光とが位相差なく同一の進路に沿って進むので互いに干渉はするが、それ故に、平面側から干渉縞が見えない。なお、この状態において基準面の片側を若干持ち上げると、被検査面に対する相対的傾斜方向及び相対傾斜角度が基準面の全域にわたり均一になるので、直線状の干渉縞が見えるようになる。これに対して、被検査面の真球度又は曲率半径が基準面のものと合致していない場合には、被検査面に対する相対的傾斜方向及び相対傾斜角度に分布が生じるので、この分布に従って干渉縞が湾曲して見えるようになる。なお、この干渉縞は、基準面の持ち上げ量を変化させると、曲率半径の過不足に応じた方向に移動する。従って、検査者は、ニュートンゲージの平面から見える干渉縞(ニュートンリング)の湾曲量及び移動方向を見ることにより、被検査面の基準面に対する誤差を知ることができるのである。
【0004】
一方、干渉計は、所定の曲率半径を有する真球面として形成された基準面(凹面)の内側から測定光を透過させて、この基準面の曲率中心に向けてこの測定光を収束させるとともに、基準面での内面反射光と被検査面での反射光との干渉により生じた干渉縞を撮像する構成を有している。このような干渉計による検査は、基準面の曲率中心と被検査面の設計上の曲率中心とが合致する位置に被検査面を配置し(被検査面が凹面である場合には、基準面から出射した測定光の収束点の後方に被検査面を配置する)、測定光をこの被検査面にて外面反射させた後に基準面を再透過させることによって行われる。そして、被検査面が設計値と同一の曲率半径及び真球度を有している場合には、基準面での内面反射光と被検査面での外面反射光とが同一の進路に沿って進むので、干渉縞が撮像されることはない。これに対して、被検査面の真球度又は曲率半径が設計値のものと合致していない場合には、各反射光の相対角度にズレが生じて各反射光同士が干渉するので、干渉縞が撮像される。従って、検査者は、撮像された干渉縞をモニタ上にて観察することにより、被検査面の設計値に対する誤差を知ることができるのである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したニュートンゲージ及び干渉計には、夫々、以下に示す問題があり、広範囲に用いられるものではなかった。
【0006】
即ち、ニュートンゲージは、一個の光学部材のみから構成される故に、研磨装置に装着されて研磨工程中にある被検査面をも容易に検査できる利点を有する反面、その基準面を被検査面に面接触させねばならない故に、被検査面を傷付け易いという問題を有している。即ち、基準面と被検査面とを密着させるには、被検査面全域を検査前に拭ってゴミや埃等を拭わねばならないので、この際に、被検査面を傷付けてしまう虞があるのである。この問題は、被検査面が蛍石や異常分散ガラスのように柔らかい光学ガラスで形成されている場合に特に深刻であり、被検査面に品質上のダメージを与えてしまっていた。
【0007】
一方、干渉計によると、被検査面に対して非接触にて検査を行うことができる故に、被検査面を傷つける虞はないが、検査可能な凸面の被検査面の曲率半径が基準面の曲率半径以下に限られてしまうので、それより大きい曲率半径の被検査面を検査することができなかった。また、凹面を検査する場合には、被検査面の曲率半径に対する制限はないが、基準面から被検査面までの距離を基準面の曲率半径と被検査面の曲率半径との和だけ確保しなければならないので、大きな曲率半径の被検査面を検査しようとする場合には装置全体が巨大化してしまう問題があった。しかも、干渉計はニュートンゲージと異なり容易に移動できるものではないので、研磨装置に装着されたままの光学部材の面を検査するのは、不可能であった。
【0008】
本発明の課題は、このような問題に鑑み、被検査面を傷つける虞が少なく、容易に移動可能な形態が実現可能であって、研磨工程中にある被検査面をも検査することも可能となる面検査具を、提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
各請求項記載の発明は、上記課題を解決するためになされたものである。請求項1記載の発明は、被検査面に基準面が近接した時に、被検査面で反射した光と前記基準面での反射光との干渉に因る干渉縞を生じさせる面検査具であって、前記基準面がその一端面に形成された透明部材からなる基準ゲージと、前記基準面と略同心且つ略同曲率半径の凹面にほぼ近い円錐面である被検査面側端面及び前記被検査面側端面と略平行な円錐面である他端面と、前記他端面から前記被検査面側端面に向けて貫通しており、前記被検査面側端面における開口がテーパー状に窄まっている少なくとも二つのネジ孔とを、有し、前記基準ゲージを保持する枠と、前記開口の内径よりも大径な球体であり、前記ネジ孔内に夫々収容される隔離手段と、前記ネジ孔にねじ込まれて前記球体の前記ネジ孔内への没入を規制するネジである突出量可変手段とを備えたことを特徴とする。
【0010】
このように構成されれば、被検査面と基準面との間は、少なくととも二箇所に配置された隔離手段によって隔離されているので、少なくとも被検査面と基準面とがその全面にわたって面接触することはない。従って、被検査面上における他の部材,即ち、各隔離手段や基準面と接触する領域の面積は、非常に小さい。そのため、検査に先立って被検査面の全域を拭う必要がないので、被検査面を傷付ける可能性が非常に低い。また、最小限の構成として基準ゲージと少なくとも二箇所に配置された隔離手段から面検査具を構成することができるので、面検査具全体をコンパクト且つ軽量に構成することができる。従って、面検査具を容易に移動させることができるので、例えば、研磨装置に装着されたままの被検査物に対しても、被検査面の検査を行うことができる。
【0021】
請求項2記載の発明は、被検査面に基準面が近接した時に、被検査面で反射した光と前記基準面での反射光との干渉に因る干渉縞を生じさせる面検査具であって、前記基準面がその一端面に形成された透明部材からなる基準ゲージと、前記基準面と略同心且つ略同曲率半径の凹面にほぼ近い円錐面である被検査面側端面及び前記被検査面側端面と略平行な円錐面である他端面と、前記他端面から前記被検査面側端面に向けて貫通しており、前記被検査面側端面における開口が窄まっている少なくとも二つのネジ孔とを、有し、前記基準ゲージを保持する枠と、前記開口の内径よりも小径であってこの開口から枠外に突出する先端部と前記開口の内径よりも大径な基部とを一体に有してなる接触子であり、前記ネジ孔内に夫々収容される隔離手段と、前記ネジ孔にねじ込まれて前記先端部の前記ネジ孔内への没入を規制するネジである突出量可変手段とを備えたことを特徴とする。
【0022】
請求項3記載の発明は、請求項2の接触子とネジとの間に変形材が介在していることで、特定したものである。
【0023】
請求項4記載の発明は、請求項2又は3に記載の接触子の前記先端部の先端面が半球面として形成されていることで、特定したものである。
【0024】
【本発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。
【0025】
【実施形態1】
本発明による面検査具の第1の実施の形態は、被検査物(被検査面を有するレンズ)よりも小径の基準ゲージ(基準面を有する光学部材)を内蔵していることを特徴とする。
<面検査具の構成>
図1は、本第1実施形態の面検査具1を用いて被検査物である両凸レンズ(以下、「被検査レンズ」という)Lの検査を行っている状態を示す平面図であり、図2は、図1のII−II線に沿った縦断面図である。
【0026】
これら各図に示すように、面検査具1は、略円筒状の枠11,この枠11に填め込まれた基準ゲージ12,この基準ゲージ12を枠11に固定するための押え環13,及び、枠11内に内蔵された3個の真球型接触子14を、主たる構成要素として有している。以下、これらの構成を、更に詳細に説明する。
【0027】
先ず、基準ゲージ12は、従来のニュートンゲージと同じく、真球面(凹面)である基準面12a及び平面である観察面12bを有する平凹レンズ状の透明部材(ガラス)であり、その光軸(基準面12aの曲率中心を通り観察面12bに直交する線)lを中心として隅取りがなされている。なお、この基準ゲージ12の外周面12cは、その基準面12a側において一段小径に形成されている。また、基準面12aの曲率半径は、加工目標とする被検査面の曲率半径(合格とすべき曲率半径)よりも1mm程度大きく形成されている。
【0028】
枠11には、基準ゲージ12の外周面12cの外径と同じ内径を有する貫通孔11cが形成されている。この貫通孔11cには、基準ゲージ12が、その基準面12aを先頭として填め込まれる。そのため、この貫通孔11cの先端(図2における下端)には、基準ゲージ12の小径部分と嵌り合うことによってこの基準ゲージ12の位置決めを行う小径部11dが形成されている。なお、この貫通孔11cの基端(図2における上端)には、雌ねじが切られている。この雌ねじには、小径部11dによって貫通孔11c内に位置決めされた基準ゲージ12を固定するために、その外周に雄ねじが切られた環状の押え環13が、ねじ込まれている。
【0029】
このようにして貫通孔11c内に固定された基準ゲージ12の基準面12aと同方向に存する枠11の底面11a(被検査面側端面に相当)は、この基準面12aと同心且つ同曲率半径の凹面にほぼ近い円錐面として形成されている。また、基準ゲージ12の観察面12bと同方向に存する枠11の上面11b(他端面に相当)は、底面11aとほぼ平行な円錐面面として形成されているが、その内縁近傍のみは、光軸lに直交する平面として形成されている。この枠11の上面11bにおける光軸lを中心として等距離且つ等角度間隔(120°)をおいた3箇所には、夫々、上面11bから底面11aに直交するように向かう(即ち、基準面12aの曲率中心へ向かった)ネジ孔111が形成されている。各ネジ孔111の先端は、そのネジ孔111の中心軸nに対して略30度の角度をなして窄まるテーパー面111aとして形成され、底面11aに貫通している。なお、各ネジ孔111(テーパー面111a)の底面11aにおける開口の内径は、上面11bにおける開口の内径の60%程度である。
【0030】
各ネジ孔111内には、そのネジ孔111(テーパー面111a)の底面11aにおける開口よりも若干大径の球体である真球型接触子14が、夫々収容されている。隔離手段としての各真球型接触子14は、金属や工業プラスティックのような硬質部材から構成されている。また、各真球型接触子14は、ネジ孔111にねじ込まれた固定ネジ15によって脱落防止されている。突出量可変手段としての各固定ネジ15は、円錐台状に窄まった先端を有しており、その先端面15aは、ネジ孔111の中心軸nに直交する平面となっている。そして、その先端面15aは、図4に示すように、枠11の底面11aからの真球型接触子14の最小突出量を規制する。従って、その先端面15aによって規制される真球型接触子14の再小突出量が、加工目標とする被検査面の曲率半径と基準面12aの曲率半径との差分に等しくなるように、各固定ネジ15のネジ孔111に対するねじ込み量が調整される。
<面検査具の使用手順>
次に、以上のように構成された面検査具1を用いて実際に被検査物Lの被検査面Laを検査するための手順を、説明する。
【0031】
まず、検査者は、被検査物Lに対する検査に先立って、加工目標とする真球度及び曲率半径を有する端面が加工されているマスターレンズ(図示略)の当該端面に、基準ゲージ12の基準面12aを対向させて、面検査具1を押し当てる。この時点では、枠11の底面11aから適当量だけ真球型接触子14が突出するように調整されているので、基準ゲージ12の基準面12aは、マスターレンズには接触しない。そして、検査者は、基準ゲージ12の観察面12bを介して観察される干渉縞(基準面12aでの内面反射光及びマスターレンズの上記端面での外面反射光の干渉によって生じたニュートンリング)が理想状態(基準面12a及び上記端面が同心となった故に、両反射光が同一方向に進行して干渉した結果、干渉縞が消滅する状態)に最も近づくように、各固定ネジ15のねじ込み量を調整する。この場合、各固定ネジ15のねじ込み量は、各真球型接触子14の突出量が等しくなるように調整されるが、各固定ネジ15のねじ込み量を不均等にして、直線状の干渉縞が観察される状態(基準ゲージ12の光軸とマスターレンズの光軸とが互いに傾斜する故に、基準面と上記端面との相対傾斜方向及び相対角度が基準面12aの全域にわたって均等となった状態)となる様に調整されても良い。また、検査者は、以上のような調整が完了した時点で観察される干渉縞の状態(理想状態に最も近い状態)を記憶し、これを「基準状態」とする。
【0032】
つぎに、検査者は、被検査物Lの被検査面Laに基準面12aを対向させて、面検査具1を被検査物Lに押し当てる。この時点では、枠11の底面11aからの真球型接触子14の突出量が適切に調整されているので、やはり、基準ゲージ12の基準面12aは、被検査面Laに接触しない。
【0033】
そして、検査者は、基準ゲージ12の観察面12bを介して観察される干渉縞(基準面12aでの内面反射光及び被検査面Laでの外面反射光の干渉によって生じたニュートンリング)を観察し、この干渉縞の状態が基準状態と一致しているか否かに基づいて、加工目標とする真球度及び曲率半径をこの被検査面Laが有しているか否かを判断するとともに、この干渉縞の状態が基準状態と一致していない場合には、両状態のズレ(干渉縞の湾曲量)に基づいて、加工目標とする真球度及び曲率半径と被検査面Laの真球度及び曲率半径との誤差を認識する。
【0034】
以上のように、面検査具1は、3個の真球型接触子14を介してのみ被検査面Laに点接触する。従って、被検査面La上の埃や汚れは、これら3個の真球型接触子14が接触する3点においてのみ、拭われれば十分である。従って、被検査面Laを傷付ける可能性が最小限に抑えられる。また、被検査レンズLの被検査面Laは、その曲率半径が基準面12aの曲率半径よりも小さく、且つ、基準面12aとの曲率半径同士の差分が真球型接触子14の下面11aからの最大突出量以下である限り、真球型接触子14の突出量を調整することにより、基準面12aと同心になる様に配置され得る。従って、単独の面検査具1を用いて、種々の曲率半径を有する被検査面Laの検査を行うことができる。
【0035】
【変形例1】
上述した第1実施形態において、真球型接触子14を、図5に示すような鋲型接触子24(隔離手段に相当)に変更しても良い。この鋲型接触子24は、具体的には、ネジ孔111の内径よりも少しだけ小径の円柱状形状を有する基部24a,及び、この基部24aよりも小径の円柱状外周面と半球面状先端面とを有する突出部24bを、一体成形して構成されている。この鋲型接触子24を収容するネジ孔111の先端には、上述した第1実施形態におけるテーパー面111aの代わりに、ネジ孔111の内周面に対して垂直に突出した内方フランジ111bが形成されている。この内方フランジ111bの内径は、鋲型接触子24の突出部24bの外径よりも僅かに大きく基部24aの外径よりも小さい。従って、鋲型接触子24は、基部24aとネジ孔111との嵌合及び突出部24bと内方フランジ111bとの嵌合により、突出部24bの先端が枠11の底面11aから常時突出するように、保持されている。また、基部24aの上面と接する固定ネジ15のねじ込み量を調整することにより、突出部24bの最大突出量が規制される。
【0036】
以上のように構成されても、枠11の底面11aから突出している突出部24bの先端面は、真球型接触子14と同じ球面状であるので、上述した第1実施形態の場合と同様にして被検査面Laと点接触する。従って、上述した第1実施形態の面検査具と全く同じようにして使用することができる。
【0037】
【変形例2】
本第1実施形態の第2変形例は、上述した第1変形例に比べて、鋲型接触子34(隔離手段に相当)の突出部34bの先端形状のみが異なる。即ち、この鋲型接触子34は、金属,工業プラスティック,無機物等の硬質部材からなり、図6に示すように、ネジ孔111の内径よりも少しだけ小径の円柱状形状を有する基部34a,及び、この基部34aよりも小径の円柱状外周面と円錐台状先端とを有する突出部34bを、一体に有している。従って、突出部34bの先端面は、ネジ孔111の中心軸nに直交する平面であるので、被検査面Laと面接触する。
【0038】
以上のように構成されると、上述の第1実施形態と比較して被検査面Laとの接触面積が若干大きくなるが、従来のニュートンゲージの場合と比較すれば依然として接触面積が小さいので、非検査面Laを傷付ける可能性は低い。
【0039】
【変形例3】
本第1実施形態の第3変形例は、上述した第1変形例に比べて、図7に示したように、基部44aが若干短寸であることを除いて第1変形例の鋲型接触子34と同型状且つ同材質の鋲型接触子44(隔離手段に相当)と固定ネジ15(突出量可変手段に相当)との間に、樹脂,有機物,等の軟質部材からなる円柱状の変形材45を介在させたことのみが異なる。
【0040】
以上のように構成されると、鋲型接触子44の突出部44bの先端が被検査面Laに接触している状態から、更に、面検査具1を被検査面Laに押し付けると、各変形材45が圧縮されるので、突出部44bが枠11内に押し込められて、基準面12aと被検査面Laとの間隔が狭まる。従って、検査者は、鋲型接触子44の突出部44bの先端が被検査面Laに接触している状態において干渉縞の状態が基準状態からずれている場合に、更に、面検査具1を被検査面Laに押し付けることによって、被検査面Laの曲率半径が設計値よりも短いかどうかを判定することができる。即ち、面検査具1を被検査面Laに押し付けた時に干渉縞の状態が基準状態に近づけば、被検査面Laの曲率半径が加工目標よりも長いと判定することができる。逆に、面検査具1を被検査面Laに押し付けた時に干渉縞の状態が基準状態から更にずれるようであれば、被検査面Laの曲率半径が加工目標よりも短いと判定することができる。このような判定方法は、変形材45のような軟質部材を介在させない場合でも、押し付け力がある程度あれば可能である。しかしながら、これでは、被検査レンズLが特に柔らかい光学ガラスの場合には傷の発生する虞があるので、好ましくない。本変形例では、軟質部材(変形材45)を介在させることによって応力を吸収し、各接触点間に押し付け力を分散させる効果があるので、これにより、傷の発生を低減させることができる。
【0041】
【変形例4】
本第1実施形態における真球型接触子14自体を樹脂,有機物,等の軟質部材から構成しても、上述した第3変形例の場合と同様の効果を得ることができる。
【0042】
【変形例5】
上述した第1変形例における鋲型接触子24自体を樹脂,有機物,等の軟質部材から構成しても、上述した第3変形例の場合と同様の効果を得ることができる。
【0043】
【変形例6】
上述した第2変形例における鋲型接触子34自体を樹脂,有機物,等の軟質部材から構成しても、上述した第3変形例の場合と同様の効果を得ることができる。
【0044】
【変形例7】
本第1実施形態の第7変形例は、上述した第1変形例に比べて、図8に示したように、鋲型接触子24と固定ネジ15とを一体成形したのと等価な構成からなるネジ型接触子54(隔離手段に相当)を有する点が、異なる。即ち、このネジ型接触子54は、金属,工業プラスティック,無機物等の硬質部材からなり、ネジ孔111に螺合する雄ねじ部54a(突出量可変手段に相当),及び、この雄ねじ部54aよりも小径の円柱状外周面と半球面状先端面とを有する突出部54b(隔離手段に相当)を、一体に有している。このネジ部材54を収容するネジ孔111は、その先端が窄まることなく、枠11の底面11aに貫通している。
【0045】
以上のように構成されても、枠11の底面11aに突出しているネジ型接触子54の突出部54bの先端面は、真球型接触子14と同じ球面状であるので、上述した第1実施形態の場合と同様にして被検査面Laと点接触する。従って、上述した第1実施形態の面検査具1と全く同じようにして使用することができる。
【0046】
【変形例8】
上述した本第1実施形態において、枠11に各ネジ孔111を形成することなく、図9に示すように、枠11の底面11aにおける光軸lを中心として等距離且つ等角度間隔(120°)をおいた3箇所に、夫々、半球状の突起部材64(隔離手段,スペーサに相当)を固着しても良い。この突起部材64は、金属,工業プラスティック,無機物等の硬質部材,又は、樹脂,有機物等の軟質部材から構成されており、接着,ねじ込み,圧入,コーティング等の手段によって、枠11の底面11aに固着されている。
【0047】
以上のように構成されても、枠11の底面11aから突出している突起部材64は、真球型接触子14と同じ球面状であるので、上述した第1実施形態の場合と同様にして被検査面Laと点接触する。従って、突起部材64の突出量調整ができない点を除いて、上述した第1実施形態の面検査具1と全く同じようにして使用することができる。
【0048】
【変形例9】
本第1実施形態の第9変形例は、上述した第8変形例の更なる変形例である。即ち、上述した第8変形例では、突起部材64を枠11の下面11aに固着していたが、本第9変形例では、図10に示すように、基準ゲージ12の基準面12aにおける光軸lを中心として等距離且つ等角度間隔(120°)をおいた3箇所に、半球状の突起部材74(隔離手段,スペーサに相当)を接着している。従って、本第9変形例においては、枠11及び押え環13,並びに、基準ゲージ12の外周面12cにおける大径部分は不要となっている。なお、各突起部材74は、金属,工業プラスティック,無機物等の硬質部材又は樹脂,有機物等の軟質部材から構成されている。
【0049】
以上のように構成されても、基準ゲージ12の基準面12aから突出している突起部材74は、真球型接触子14と同じ球面状であるので、上述した第1実施形態の場合と同様にして被検査面Laと点接触する。従って、突起部材74の突出量調整ができない点を除いて、上述した第1実施形態の面検査具1と全く同じようにして使用することができる。
【0050】
【変形例10】
本第1実施形態の第10変形例は、上述した第9変形例の更なる変形例である。即ち、本第10変形例では、図11に示すように、基準面12aにおける光軸lを中心として等距離且つ等角度間隔(120°づつ)の3箇所に、基準面12aに沿った曲面状の突起部材84を、コーティングによって形成している。
【0051】
以上のように構成されると、基準ゲージ12の基準面12aから突出している突起部材84は、基準面12aに沿った曲面状であるので、上述した第1実施形態の変形例2の場合と同様にして被検査面Laと点接触する。従って、突起部材84の突出量調整ができない点を除いて、上述した第1実施形態の面検査具1と全く同じようにして使用することができる。
【0052】
【変形例11】
本第1実施形態の第11変形例は、上述した本第1実施形態による面検査具1を、凹面である被検査面La’の検査に適した形態へ変形させたものである。即ち、本第11変形例は、図12に示すように、基準ゲージ12’の基準面12a’が凸面(真球面)として形成されているとともに、枠11’の下面11a’が基準面12aと同心且つ同曲率半径の凸面にほぼ近い円錐面として形成され、基準面12aの曲率半径が加工目標としての被検査面La’の曲率半径よりも1mm程度短く形成されている点のみが、上述した本第1実施形態のものと異なり、それ以外の全構成を共通としている。
【0053】
従って、本第11変形例による面検査具1’は、被検査面La’が凹面であることを除き、本第1実施形態による面検査具1と全く同じように使用することができる。
【0054】
【変形例12】
本第1実施形態の第12変形例は、上述した本第1実施形態による面検査具1を、平面である被検査面L”の検査に適した形態へ変形させたものである。即ち、本第11変形例は、図13に示すように、基準ゲージ12”の基準面12a”及び枠11”の下面11a”が相互に平行な平面として形成されている点のみが、上述した本第1実施形態のものと異なり、それ以外の全構成を共通としている。
【0055】
従って、本第12変形例による面検査具1”は、被検査面La”が平面であることを除き、本第1実施形態による面検査具1と全く同じように使用することができる。即ち、被検査面La”が完全に平面として形成されている場合には、基準面12a”での内面反射光と被検査面11a”での外面反射光とが同じ方向に進むので干渉縞が観察されないか、または、直線状の干渉縞が見られる。これに対して、被検査面La”の平面度が十分でない場合には、被検査面La”での外面反射光の進行方向が乱れるので、被検査面11a”での平面度の乱れに応じた干渉縞が観察されるのである。
【0056】
【変形例13】
本第1実施形態において、ネジ孔111の形成箇所を、光軸lを中心として120°の角度間隔だけ離間した2箇所のみとしても良い。このように構成されると、真球型接触子14の数もまた2個のみとなるので、被検査面Laと基準面12aとが一部接触するようになる。しかしながら、この場合の接触は、点接触,若しくは極く短い線接触であるので、従来のニュートンゲージの場合と比較すれば依然として接触面積が小さいので、非検査面Laを傷付ける可能性は低い。
【0057】
【変形例14】
本第1実施形態において、基準ゲージ12と被検査物Lとの位置関係を逆にしても良い。即ち、枠11の貫通孔11a内に、被検査面Laを先頭に被検査物Lをはめ込むとともに、この被検査面Laを基準ゲージ12の基準面12aに近接させるように、構成されても良い。
【0058】
【実施形態2】
本発明による面検査具の第2の実施の形態は、基準ゲージよりも小径な被検査物を検査するのに適した形態であることを特徴とする。
<面検査具の構成>
図14は、本第2実施形態の面検査具2を用いて被検査物である負メニスカスレンズ(以下、「被検査レンズ」という)Rの凸面の検査を行っている状態を示す平面図であり、図15は、図14のXV−XV線に沿った縦断面図である。
【0059】
これら各図に示すように、面検査具2は、略円筒状の枠21,この枠21に填め込まれた基準ゲージ22,この基準ゲージ22を枠11に固定するための押え環23,及び、枠11から延びたステー25によって基準ゲージ22の基準面22a上に支持された3個の真球型スペーサ27を、主たる構成要素として有している。以下、これらの構成を、更に詳細に説明する。
【0060】
先ず、基準ゲージ22は、従来のニュートンゲージと同じく、真球面(凹面)である基準面22a及び平面である観察面22bを有する平凹レンズ状の透明部材(ガラス玉)であり、その光軸(基準面22aの曲率中心を通り観察面22bに直交する線)lを中心として隅取りがなされている。なお、この基準ゲージ22の外周面22cは、その基準面22a側において一段小径に形成されている。また、基準面22aの曲率半径は、加工目標とする被検査面の曲率半径(合格とすべき曲率半径)よりも1mm程度大きく形成されている。
【0061】
枠21には、基準ゲージ22の外周面22cの外径と同じ内径を有する貫通孔21cが形成されている。この貫通孔21cには、基準ゲージ22が、その基準面22aを先頭として填め込まれる。そのため、この貫通孔21cの先端(図15における下端)には、基準ゲージ22の小径部分と嵌り合うことによってこの基準ゲージ22の位置決めを行う小径部21dが形成されている。なお、この貫通孔21cの基端(図15における上端)には、雌ねじが切られている。この雌ねじには、小径部21dによって貫通孔21c内に位置決めされた基準ゲージ22を固定するために、その外周に雄ねじが切られた環状の押え環23が、ねじ込まれている。
【0062】
このようにして貫通孔22c内に固定された基準ゲージ22の基準面22aと同方向に存する枠21の端部21aは、この基準面22aよりも光軸l方向に若干突出している。この基準面22aよりも突出している端部21aの内周面における光軸lを中心として等角度間隔(120°)をおいた3箇所には、夫々、光軸lの方を向いた弾性部材からなるステー25が、基準面22aに沿って延びている。各ステー25の先端には、加工目標とする被検査面の曲率半径と基準面22aの曲率半径との差分と等しい直径を有する真球型スペーサ27が、接着剤26を介して接着されている。各真球状スペーサ27(隔離手段に相当)の光軸lからの距離は、全て同一であり、被検査面の半径よりも若干小さくなっている。<面検査具の使用手順>
次に、以上のように構成された面検査具2を用いて実際に被検査物Rの被検査面Raを検査するための手順を、説明する。
【0063】
まず、検査者は、被検査物Rに対する検査に先立って、加工目標とする真球度及び曲率半径を有するように端面が加工されているマスターレンズの当該端面に、各真球型スペーサ27を当接させて、面検査具2を押し当てる。すると、ステー25の弾性に抗して各真球型スペーサ27が基準ゲージ22側に押し込められ、遂には基準面22aに接触する。このようにしてマスターレンズと基準ゲージ22との間に各真球型スペーサ27が挟み込まれた状態においては、基準ゲージ22の基準面22aは、マスターレンズには接触しない。そして、検査者は、基準ゲージ22の観察面22bを介して観察される干渉縞の状態を記憶し、これを「基準状態」とする。
【0064】
つぎに、検査者は、図17に示すように、各真球型スペーサ27を挟んで、被検査物Rの被検査面Raと基準ゲージ22の基準面22aとを対向させる。そして、この状態から、面検査具2を被検査面Raに押し当てる。すると、各真球型スペーサ27が被検査面Raに当接した後に、ステー25がそれ自身の弾性に抗して基準ゲージ22側に湾曲され、遂には、図18に示すように、各真球型スペーサ27が基準面22aにも当接する。このようにして各真球型スペーサ27が基準面22a及び被検査面Raの双方に当接した状態においては、基準ゲージ22の基準面22aは、被検査面Raには直接接触しない。
【0065】
そして、検査者は、基準ゲージ22の観察面22bを介して観察される干渉縞(基準面22aでの内面反射光及び被検査面Raでの外面反射光の干渉によって生じたニュートンリング)を観察し、この干渉縞の状態が基準状態と一致しているか否かに基づいて、加工目標とする真球度及び曲率半径をこの被検査面Raが有しているか否かを判断するとともに、この干渉縞の状態が基準状態と一致していない場合には、両状態のズレ(干渉縞の湾曲量)に基づいて、加工目標とする真球度及び曲率半径と被検査面Raの真球度及び曲率半径との誤差を認識する。
【0066】
以上のように、面検査具2は、3個の真球型スペーサ27を介してのみ被検査面Raに点接触する。従って、被検査面Ra上の埃や汚れは、これら3個の真球型スペーサ27が接触する3点においてのみ、拭われれば十分である。従って、被検査面Raを傷付ける可能性が最小限に抑えられる。
【0067】
【変形例1】
本第2実施形態による面検査具2の真球型スペーサ27を、図19に示すように、ステー25と同軸であって基準面22aにその外周面を向けた円柱型スペーサ37(隔離手段に相当)に置き換えても良い。
【0068】
以上のように構成されると、被検査面Raと円柱型スペーサ37外周面とが線接触するために、上述の第2実施形態と比較して接触面積が若干大きくなるが、従来のニュートンゲージの場合と比較すれば依然として接触面積が小さいので、非検査面Raを傷付ける可能性は低い。
【0069】
【変形例2】
本第2実施形態による面検査具2の真球型スペーサ27を、図20に示すように、基準面22aにその端面を向けた円盤型スペーサ47(隔離手段に相当)に置き換えても良い。
【0070】
以上のように構成されると、被検査面Raと円盤型スペーサ47とが面接触するために、上述の第2実施形態と比較して接触面積が若干大きくなるが、従来のニュートンゲージの場合と比較すれば依然として接触面積が小さいので、非検査面Raを傷付ける可能性は低い。
【0071】
【変形例3】
本第2実施形態による面検査具2のステー25を、図21に示すように、真球型スペーサ27の中心と交わる板状のステー35に置き換えても良い。
【0072】
【変形例4】
本第2実施形態による真球型スペーサ27を、樹脂,有機物,等の軟質部材から構成してもよい。
【0073】
このように構成されると、真球型スペーサ27が基準面22a及び被検査面Raに接触している状態から、更に、面検査具2を被検査面Raに押し付けると、真球型スペーサ27が圧縮変形されるので、基準面22aと被検査面Raとの間隔が狭まる。従って、検査者は、真球型スペーサ27が圧縮変形する前において干渉縞の状態が基準状態からずれている場合に、更に、面検査具2を被検査面Raに押し付けることによって、被検査面Raの曲率半径が設計値よりも短いかどうかを判定することができる。即ち、面検査具2を被検査面Raに押し付けた時に干渉縞の状態が基準状態に近づけば、被検査面Raの曲率半径が設計値よりも長いと判定することができる。逆に、面検査具2を被検査面Raに押し付けた時に干渉縞の状態が基準状態から更にずれるようであれば、被検査面Raの曲率半径が設計値よりも短いと判定することができる。
【0074】
【変形例5】
本第2実施形態において、枠21の内側に真球型スペーサ27をステー25によって支持する代わりに、基準面22a上における光軸lを中心とした等距離且つ等角度間隔(120°づつ)の3箇所に、夫々、半球状の突起部材を接着しても良い。各突起部材は、金属,工業プラスティック,無機物等の硬質部材又は樹脂,有機物等の軟質部材から構成することができる。
【0075】
【変形例6】
本第2実施形態の面検査具2を、凹面である被検査面の検査に適した形態へ変形させても良い。この場合、基準面22aを凸面(真球面)として形成すれば良い。
【0076】
【変形例7】
本第2実施形態の面検査具2を、平面である被検査面の検査に適した形態へ変形させても良い。この場合、基準面22aを平面として形成すれば良い。
【0077】
【変形例8】
本第2実施形態において、真球型スペーサ27の設置位置を、光軸lを中心として120°の角度間隔だけ離間した2箇所のみとしても良い。このように構成されると、被検査面Raと基準面22aとが一部接触するようになる。しかしながら、この場合の接触は、点接触,若しくは極く短い線接触であるので、従来のニュートンゲージの場合と比較すれば依然として接触面積が小さいので、非検査面Raを傷付ける可能性は低い。
【0078】
【変形例9】
本第2実施形態において、基準ゲージ22と被検査物Rとの位置関係を逆にしても良い。即ち、枠21の貫通孔21c内に、被検査面Raを先頭に被検査物Rをはめ込むとともに、この被検査面Raを基準ゲージ22の基準面22aに当て付けるように、構成されても良い。
【0079】
【発明の効果】
以上のように構成された本発明の面検査具によれば、被検査面を傷つける虞が少なく、しかも、容易に移動可能な形態が実現可能であり、研磨中にある被検査面をも検査することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施の形態による面検査具の平面図
【図2】 図1のII−II線に沿った縦断面図
【図3】 面検査具1を被検査面に押し当てる前における真球型接触子近傍の拡大断面図
【図4】 面検査具1を被検査面に押し当てた後における真球型接触子近傍の拡大断面図
【図5】 第1実施形態の第1変形例を示す拡大断面図
【図6】 第1実施形態の第2変形例を示す拡大断面図
【図7】 第1実施形態の第3変形例を示す拡大断面図
【図8】 第1実施形態の第7変形例を示す拡大断面図
【図9】 第1実施形態の第8変形例を示す拡大断面図
【図10】 第1実施形態の第9変形例を示す拡大断面図
【図11】 第1実施形態の第10変形例を示す斜視図
【図12】 第1実施形態の第11変形例を示す断面図
【図13】 第1実施形態の第12変形例を示す断面図
【図14】 本発明の第2の実施の形態による面検査具の平面図
【図15】 図14のXV−XV線に沿った縦断面図
【図16】 図15のステー及び真球型スペーサの拡大図
【図17】 面検査具2を被検査面に押し当てる前における真球型スペーサ近傍の拡大断面図
【図18】 面検査具2を被検査面に押し当てた後における真球型スペーサ近傍の拡大断面図
【図19】 第2実施形態の第1変形例を示す拡大図
【図20】 第2実施形態の第2変形例を示す拡大図
【図21】 第2実施形態の第3変形例を示す拡大図
【符号の説明】
1,2 面検査具
11,11’、11”,21 枠
12,22 基準ゲージ
12a,22a 基準面
14 真球型接触子
24,34,44 鋲型接触子
25,35 ステー
27 真球型スペーサ
37 円柱型スペーサ
47 円盤型スペーサ
45 変形材
54 ネジ型接触子
74,84 突起部材
L,R 被検査物
La,Ra 被検査面
Claims (4)
- 被検査面に基準面が近接した時に、被検査面で反射した光と前記基準面での反射光との干渉に因る干渉縞を生じさせる面検査具であって、
前記基準面がその一端面に形成された透明部材からなる基準ゲージと、
前記基準面と略同心且つ略同曲率半径の凹面にほぼ近い円錐面である被検査面側端面及び前記被検査面側端面と略平行な円錐面である他端面と、前記他端面から前記被検査面側端面に向けて貫通しており、前記被検査面側端面における開口がテーパー状に窄まっている少なくとも二つのネジ孔とを、有し、前記基準ゲージを保持する枠と、
前記開口の内径よりも大径な球体であり、前記ネジ孔内に夫々収容される隔離手段と、
前記ネジ孔にねじ込まれて前記球体の前記ネジ孔内への没入を規制するネジである突出量可変手段と
を備えたことを特徴とする面検査具。 - 被検査面に基準面が近接した時に、被検査面で反射した光と前記基準面での反射光との干渉に因る干渉縞を生じさせる面検査具であって、
前記基準面がその一端面に形成された透明部材からなる基準ゲージと、
前記基準面と略同心且つ略同曲率半径の凹面にほぼ近い円錐面である被検査面側端面及び前記被検査面側端面と略平行な円錐面である他端面と、前記他端面から前記被検査面側端面に向けて貫通しており、前記被検査面側端面における開口が窄まっている少なくとも二つのネジ孔とを、有し、前記基準ゲージを保持する枠と、
前記開口の内径よりも小径であってこの開口から枠外に突出する先端部と前記開口の内径よりも大径な基部とを一体に有してなる接触子であり、前記ネジ孔内に夫々収容される隔離手段と、
前記ネジ孔にねじ込まれて前記先端部の前記ネジ孔内への没入を規制するネジである突出量可変手段と
を備えたことを特徴とする面検査具。 - 前記接触子と前記ネジとの間に変形材が介在している
ことを特徴とする請求項2記載の面検査具。 - 前記接触子の前記先端部の先端面は半球面として形成されている
ことを特徴とする請求項2又は3に記載の面検査具。
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