JP4504224B2

JP4504224B2 - ホルダー評価装置

Info

Publication number: JP4504224B2
Application number: JP2005047349A
Authority: JP
Inventors: 雄一小▲高▼
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2005-02-23
Filing date: 2005-02-23
Publication date: 2010-07-14
Anticipated expiration: 2025-02-23
Also published as: JP2006234488A

Description

本発明は、ホルダー評価技術に関し、特に、光学素子等のワークの研磨工程等に用いられるホルダーの剛性の評価等に適用して有効な技術に関する。

従来、レンズ等の光学素子のホルダーの評価装置としては、特許文献１に開示された技術が知られている。すなわち、真空排気可能なハウジングの開口部に、評価対象のベース（ホルダー）を、レンズを保持した状態で密閉状態に装着し、吸引装置によるハウジング内の真空排気によって、ベースおよびレンズに大気圧を作用させて変形を与え、この時のレンズの変形をレーザー干渉計で測定するものである。

すなわち、吸引装置によりハウジング内部を減圧することによって、大気圧をレンズ表面に印加する圧力源とする。この様に印加される圧力に対して生じるレンズの変形量を測定することで、そのベースの荷重に対するレンズの保持能力を間接的に試験および評価することができる。

しかしながら、従来技術には以下のような技術的課題がある。ベースに接触させた状態のレンズに大気圧を作用させてレンズの変形量を計測することでベースの保持能力を判断するためレンズ面全体が光軸方向に平行移動しているか評価することができない。すなわち、ハウジング内部を減圧することによって生じるハウジング内部とレンズ表面との圧力差を利用しているため、レンズ全面に大気圧が均一に印加されているかを確認することはできない。レンズ面に均一な圧力が印加されていない場合、ベースの性能に関係の無い変形がレンズ面に生じてしまうことになり、ベースの正しい性能評価が行えなくなる。

また、圧力源は大気圧であるために１ｋｇ／ｃｍ²以上の加圧による評価ができないという技術的課題もある。
さらに、測定対象のベースの形状は、ハウジングとともに真空室を構成可能な形状に制約される、という技術的課題もある。
特開平５−１８７８１８号公報

本発明の目的は、光学素子等のホルダーの光軸方向に対する正確な保持性能評価を行うことが可能なホルダー評価技術を提供することにある。
本発明の他の目的は、任意の圧力に対するホルダーの保持性能評価を実現することが可能なホルダー評価技術を提供することにある。

本発明の他の目的は、光学素子を保持する多様な形状のホルダーにおいて、任意の圧力に応じた光学素子の光軸方向に対する保持能力の評価を実現することにある。

本発明の第１の観点は、ワークを保持するホルダーの保持性能を評価するホルダー評価装置であって、
前記ホルダーに保持された前記ワークの被測定面に対応する形状を有し、前記ワークを支持する環状の支持台と、
前記ワークが保持された前記ホルダーを前記支持台に向けて加圧する加圧機構と、
前記ワークの被測定面に対向する位置に配置された干渉計と、
を具備するホルダー評価装置を提供する。

本発明によれば、光学素子等のホルダーの光軸方向に対する正確な保持性能評価を行うことが可能となる。
また、任意の圧力に対するホルダーの保持性能評価を実現することが可能となる。

また、光学素子を保持する多様な形状のホルダーにおいて、任意の圧力に応じた光学素子の光軸方向に対する保持能力の評価を実現することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態であるホルダー評価装置の動作原理を示す原理図であり、図２は、本発明の一実施の形態であるホルダー評価装置の構成の一例を示す断面図である。

本実施の形態のホルダー評価装置は、評価対象のホルダー６に保持されたレンズ１に対向するように、環状支持台２を配置している。ホルダー６の背面側には、加圧機構３が配置され、ホルダー６の中央部を、背後から任意の圧力Ｐ₀で押圧する構成となっている。

環状支持台２は、レンズ１のレンズ測定面１ａに対して凹凸が逆に構成されており、レンズ１の周辺部に密着して当該レンズ１を支持する。
ホルダー６に保持されたレンズ１に対向する位置には、レーザー干渉計４が配置されている。このレーザー干渉計４からレーザー光線１０をレンズ１のレンズ測定面１ａに照射して、レンズ１の変形量を測定する。

また、測定の際、レーザー干渉計４のレーザー光線１０に対してレンズ１の光軸を合わせるために、レーザー干渉計４はＸＹＺの３軸方向に動かせるように固定されていない。もちろん、環状支持台２がＸＹＺの３軸方向に相対的に可動であっても構わない。

本実施の形態のホルダー評価装置では、環状支持台２にレンズ１およびホルダー６を設置した状態で、ホルダー６の上部から加圧機構３により圧力Ｐ₀を作用させることができる。これによりレンズ１には加圧機構３によって生じた圧力Ｐ₀の全てがホルダー６を介して加わり変形が生じる。この状態でレンズ測定面１ａに対向する位置に設置されたレーザー干渉計４が、レーザー光線１０により環状支持台２の環内部におけるレンズ１の形状変化を測定する。また、本実施の形態のホルダー評価装置では、ホルダー６に圧力Ｐ₀を作用させる加圧機構３はホルダー上部に設置されているため、任意の圧力で同様な測定を行うことができる。

上述のような原理の本実施の形態のホルダー評価装置の構成をより詳細に説明する。
図２は本実施の形態を示す部分断面図である。ワークとしてのレンズ１と凹凸逆形状に構成された環状支持台２に、レンズ１とホルダー６がレンズ１の光軸方向に重なるように設置されている。レンズ１の光軸方向とは図２に示すＺ軸方向と一致している。ホルダー６のレンズ１に接する側の主面には発泡ポリウレタン製の保護シートのような緩衝材５が接着剤で貼りつけられている。環状支持台２はレンズ１の緩衝材と接している面と反対側のレンズ測定面１ａの形状と凹凸が逆の形状であり、加圧機構としてのウェイト９の荷重によって変形が生じない材料であれば、たとえば金属でもガラスであっても構わない。

ホルダー６には硬球７および支持軸８およびウェイト台１１を介してウェイト９がＺ軸方向に乗せられている。ウェイト台１１はベアリング１２を介して支柱１３に沿ってスムーズにＺ軸方向の移動が常に可能となっている。環状支持台２と支持軸８は同軸上に配置されており、さらにウェイト９およびウェイト台１１の重心位置も環状支持台２および支持軸８と同じＺ軸上に設置されている。硬球７はウェイト９の重量をＺ軸方向の圧力としてホルダー６に均等に伝わらせるために用いるものである。

ウェイト９は任意の圧力Ｐ₀を得るためのものであり、分銅などのおもりであっても、圧縮空気の流量調整によって出力調整が可能なエアシリンダーを軸方向に取り付けてももちろん構わない。

また、レンズ１が緩衝材５と接している面と反対側の面である被測定面としてのレンズ測定面１ａと対向する側にはレーザー光線１０の干渉性により面の形状精度を比較測定するレーザー干渉計４が設置されている。レーザー干渉計４は、ＸＹＺテーブル４ａに載置されており、レンズ１の光軸とレーザー光線１０とを一致させるためにＸＹＺの３軸方向に調整可能となっている。

以上の構成からなる本実施の形態のホルダー評価装置は、ウェイト台１１にウェイト９を乗せることにより、支持軸８にはウェイト台１１とウェイト９の重量が作用する。続いて支持軸８に作用する圧力は硬球７によってホルダー６を均一に加圧する。さらにホルダー６に作用する圧力はホルダー６に貼りつけられた緩衝材５を介してレンズ１に印加される。レンズ１は環状支持台２に支持されているため、ウェイト９によって印加された圧力と環状支持台２との接触面からの反力によってレンズ１には変形が生じる。

環状支持台２は環状に構成されているため、レンズ１の外周部のみが環状支持台２と接している。これは研磨工程における被研磨レンズ３０（レンズ１）と研磨工具２０が「外アタリ」の状態にあるときと同じ支持状態である。ここで図３Ａおよび図３Ｂを用いて被研磨レンズ３０と研磨工具２０の「外アタリ」の状態を説明する。

図３Ａに示す被研磨レンズ３０が凹形状の場合、研磨工具２０の曲率半径Ｒｔに対して被研磨レンズ３０の曲率半径Ｒｗが小さく、一方、図３Ｂに示す被研磨レンズ３０が凸形状の場合、研磨工具２０の曲率半径Ｒｔに対して被研磨レンズ３０の曲率半径Ｒｗが大きい状態のとき、被研磨レンズ３０と研磨工具２０の曲率半径の差からレンズ１の外周部のみが研磨工具２０と接することになる。

この状態を被研磨レンズ３０と研磨工具２０とが「外アタリ」の状態にあると呼ぶ。一般的に、形状精度の調整や確認を行いやすくするために、研磨工程に投入される被研磨レンズ３０は最終目標形状に仕上げられた研磨工具２０に対して外アタリするように工程設定がなされている。すなわち、環状支持台２で支持されたレンズ１は、前工程から投入された被研磨レンズ３０をレンズ保持具であるホルダー６にセットして研磨工具２０に設置した状態と同じ荷重の負荷状態となっている。また、ウェイト９の重量を任意の値に変更することにより、ホルダー６に作用させる圧力を任意に調整することが可能である。さらに、レンズ１の測定面に対向する位置に設置されたレーザー干渉計４により、圧力によって変形したレンズ測定面１ａの形状変化を正確に測定することができる。

本実施の形態によれば、ホルダー６の形状によらず任意の圧力をレンズ１の光軸方向に作用させることが可能である。また研磨工程の初期状態と同じレンズ１の保持状態を得ることが可能である。

これにより、ホルダー６の形状の違いによるレンズ１の変形量の差を研磨初期の状態で比較測定することができる。
この結果、レンズ１等の光学素子のホルダー６の光軸方向に対する正確な保持性能評価を行うことが可能となる。

また、任意の圧力に対するホルダー６のレンズ１の保持性能評価を実現することが可能となる。
また、レンズ１等の光学素子を保持する多様な形状のホルダー６において、任意の圧力に応じたレンズ１の光軸方向に対する保持能力の評価を実現することができる。
（第２実施の形態）
図４は、本発明の他の実施の形態であるホルダー評価装置の構成を示す略断面図である。なお、この図４において上述の第１実施の形態と同一部材、同一形状および同一構成については、同一符号としその説明は省略する。

本第２実施の形態と、上述の第１実施の形態との構成上の相違点は加圧機構の構成が異なる点である。すなわち第１実施の形態では支持軸８と硬球７を介してウェイト９によって生じた軸方向の圧力がホルダー６に印加されているのに対して、本第２実施の形態ではウェイト９と支持軸８の間に、圧力センサー１４を介在させている。圧力センサー１４は、例えば、ひずみゲージやロードセルであり、支持軸８の軸方向に印加されている圧縮力の計測が可能である。さらに、圧力センサー１４はアンプ１５に接続されており、測定値の読み取りが可能となっている。また、圧力センサー１４を介在させる位置は、硬球７と支持軸８の間であっても、もちろん構わない。

以上の構成からなる装置を用いることにより、ウェイト９によって生じた軸方向の圧力を計測することが可能となる。
本第２実施の形態によれば、ウェイト９等からなる加圧機構によって軸方向に生じるホルダー６を加圧する力の計測を行いながら、ホルダー６に圧力を印加することが可能である。これにより、ホルダー６に印加されている実荷重とレンズ１の変形量とを同時に測定することができる。

この結果、レンズ１等の光学素子のホルダー６の光軸方向に対する正確な保持性能評価を行うことが可能となる。
また、任意の圧力に対するホルダー６のレンズ１の保持性能評価を実現することが可能となる。

また、レンズ１等の光学素子を保持する多様な形状のホルダー６において、任意の圧力に応じたレンズ１の光軸方向に対する保持能力の評価を実現することができる。
以上説明したように、本発明の各実施の形態によれば、いかなる形状のホルダー６でも任意の圧力に応じたレンズ１の光軸方向に対する保持能力の評価を行うことが可能となる。この結果、適切な保持性能、すなわち剛性を有するホルダー６を用いたレンズ１の高精度の研磨を行うことができる。

なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。たとえば、光学素子としては、レンズに限らず、プリズム等でもよい。

本発明の一実施の形態であるホルダー評価装置の動作原理を示す原理図である。本発明の一実施の形態であるホルダー評価装置の構成の一例を示す断面図である。本発明の一実施の形態であるホルダー評価装置における環状支持台の作用を説明する概念図である。本発明の一実施の形態であるホルダー評価装置における環状支持台の作用を説明する概念図である。本発明の他の実施の形態であるホルダー評価装置の構成を示す略断面図である。

符号の説明

１レンズ
１ａレンズ測定面
２環状支持台
３加圧機構
４レーザー干渉計
４ａＸＹＺテーブル
５緩衝材
６ホルダー
７硬球
８支持軸
９ウェイト
１０レーザー光線
１１ウェイト台
１２ベアリング
１３支柱
１４圧力センサー
１５アンプ
２０研磨工具
３０被研磨レンズ
Ｐ₀ 圧力
Ｒｔ曲率半径
Ｒｗ曲率半径

Claims

ワークを保持するホルダーの保持性能を評価するホルダー評価装置であって、
前記ホルダーに保持された前記ワークの被測定面に対応する形状を有し、前記ワークを支持する環状の支持台と、
前記ワークが保持された前記ホルダーを前記支持台に向けて加圧する加圧機構と、
前記ワークの被測定面に対向する位置に配置された干渉計と、
を具備したことを特徴とするホルダー評価装置。