JP4986530B2 - Shape measuring method and measuring jig - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被測定物、例えばレンズ形状を、レンズの外形(例えば、レンズが円形の場合には外径)を基準にレンズ面の姿勢及び形状を測定する方法に関し、上面から形状測定するプローブを有する形状測定機、あるいは上面から光を当てその反射光より形状を測定する3次元形状測定装置において、昨今小型化するカメラ付携帯電話、デジタルスチルカメラ、あるいは短波長化したDVDレンズ等の製造品質管理で、被測定物、例えばレンズ面の外形あるいは裏面を基準に、レンズ面の偏心とチルトの姿勢などのレンズの形状及び姿勢を測定する、形状測定方法及び測定用治具に関するものである。 The present invention relates to a method for measuring the posture and shape of a lens surface with respect to an object to be measured, such as a lens shape, based on the outer shape of the lens (for example, the outer diameter when the lens is circular), and a probe for measuring the shape from the upper surface. Manufacturing of mobile phone with camera, digital still camera, DVD lens with shorter wavelength, etc. The present invention relates to a shape measuring method and a measuring jig for measuring the shape and posture of a lens such as the eccentricity and tilting posture of a lens surface with respect to an object to be measured, for example, the outer shape or the back surface of the lens surface, in quality control. .
従来のレンズ面の外径と裏面を基準に、レンズ面の姿勢を測定するレンズ形状の測定方法としては、頂点を半円球状に加工し、その下部の側面を円筒に、さらにその下部に平面で構成したピン(位置決め治具)を3個準備し、この3個の位置決め治具の上に測定するレンズを設置し、測定したものがあった(例えば、特許文献1参照)。図14A〜図14Dは、前記特許文献1に記載された従来のレンズ形状測定方法を示すものである。
As a method of measuring the lens shape, which measures the posture of the lens surface based on the outer diameter and back surface of the conventional lens surface, the apex is processed into a semi-spherical shape, the lower side surface is made into a cylinder, and the lower surface is flat. There are three pins (positioning jigs) configured as described above, a lens to be measured is installed on the three positioning jigs, and measurements are made (for example, see Patent Document 1). 14A to 14D show a conventional lens shape measuring method described in
図14A〜図14Dにおいて、3個の位置決め治具120により支持されたレンズ102の上面を測定し、レンズ102の設計式との比較からレンズ面のXYZ位置と、X軸を回転中心としたA軸、Y軸を回転中心としたB軸、Z軸を回転中心としたC軸、の各値すなわち姿勢を決定する。
14A to 14D, the upper surface of the
さらに3つの治具120の半球部分120aを測定し、半球部分120aのデータより予め測定された治具120の、半球面頂上と、レンズ102が接する側面位置120bまでの距離と、レンズ裏面が接する位置(レンズ裏面支持部)120cとの距離h1のパラメータを用い、レンズ側面と裏面位置を算出し、この位置に対するレンズ102の姿勢を算出していた。
Further, the
しかしながら、前記の図14A〜図14Dに示す、位置決め治具120によるレンズ102の球面102aを測定することによる従来の構成では、位置決め治具120がそれぞれ微妙に傾いた場合、レンズ側面とレンズ位置決め治具120の上側か下側かのどちらかに微小な隙間ができ、治具120の頂点の半球の位置がレンズ外径102cの位置とはずれてしまい、正しい外径位置を決定できず計測誤差を生じる。
However, in the conventional configuration shown in FIG. 14A to FIG. 14D by measuring the
また、位置決め治具120のレンズ裏面支持部102cが加工の行いやすい平面で構成されていることにより、平面部とレンズ裏面の間にミクロなゴミをはさみやすく、傾き方向の姿勢の測定で誤差が生じやすいという課題があった。
Further, since the lens back
さらに、レンズ外径102cも3mm程度と小型化することにより、支持できるレンズコバ部103も0.4mm程度と小さくなっており、裏面支持部120cと側面を支持する円筒部120bで構成されるコーナー部のR加工123も小さくすることが難しくなり、レンズコバ部103のエッジ104と干渉することにより、レンズコバ部103の裏面が裏面支持部120cで支持されることなく宙に浮き、測定誤差を生じる。
Further, by reducing the lens
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、上面からのみ測定するプローブを有する形状測定機、あるいは上面から光を当てその反射光より形状を測定する3次元形状測定装置において、被測定物の外形あるいは裏面を基準に、被測定物の姿勢などの被測定物の形状を測定する形状測定方法及び測定用治具を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and in a shape measuring machine having a probe that measures only from the upper surface, or a three-dimensional shape measuring device that measures the shape from reflected light by applying light from the upper surface, It is an object of the present invention to provide a shape measuring method and a measuring jig for measuring the shape of an object to be measured such as the posture of the object to be measured based on the outer shape or the back surface of the object.
前記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。 In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.
本発明の第1態様によれば、被測定物の外周部の外側に当接させる外形位置決め球と前記被測定物の外周部の裏面を支持する裏面支持部材とからなる保持ユニットを3つ備えた測定治具に前記被測定物を載置し、前記3つの保持ユニットの内の少なくとも1つの保持ユニットが、前記被測定物を残りの2つの保持ユニットに対して一定の力で押えるように前記被測定物を保持させ、
前記被測定物の上面と前記3つの外形位置決め球を測定して、前記被測定物の上面の位置座標と前記3つの外形位置決め球の位置座標とを求め、
予め設定された前記3つの外形位置決め球の各半径と、前記3つの外形位置決め球の位置座標のデータより、前記3つの外形位置決め球が前記被測定物に接する位置を求め、
予め設定された前記3つの保持ユニットのそれぞれの裏面支持部材と前記外形位置決め球の高さの差と、前記3つの外形位置決め球のそれぞれの位置座標のデータを用いて、前記被測定物の裏面を基準とした前記被測定物の傾きを求め、
前記3つの外形位置決め球が前記被測定物に接する位置と前記傾きと、前記被測定物の位置座標のデータより、前記被測定物の外形を基準に前記被測定物の姿勢と形状を求めることを特徴とする形状測定方法を提供する。
According to the first aspect of the present invention, there are provided three holding units comprising an outer shape positioning sphere to be brought into contact with the outer periphery of the object to be measured and a back surface supporting member for supporting the back surface of the outer periphery of the object to be measured. The measurement object is placed on a measuring jig so that at least one of the three holding units holds the measurement object against the remaining two holding units with a constant force. Holding the object to be measured;
Measuring the upper surface of the object to be measured and the three outer positioning spheres to obtain the position coordinates of the upper surface of the object to be measured and the position coordinates of the three outer positioning balls;
From the radius of each of the three contour positioning spheres set in advance and the position coordinate data of the three contour positioning spheres, the position where the three contour positioning spheres contact the object to be measured is obtained.
The back surface of the object to be measured is obtained by using the difference between the heights of the back surface supporting members of the three holding units set in advance and the heights of the outer shape positioning balls and the data of the position coordinates of the three outer shape positioning balls. Obtain the inclination of the object to be measured with reference to
The posture and shape of the object to be measured are determined based on the outer shape of the object to be measured, based on the position of the three outer shape positioning balls in contact with the object to be measured, the inclination, and the position coordinate data of the object to be measured. A shape measuring method is provided.
本発明の第2態様によれば、被測定物の外周部の外側に当接させる中央に円錐状の凹部を有する円筒型の外形位置決め体と前記被測定物の外周部の裏面を支持する裏面支持部材とからなる保持ユニットを3つ備えた測定治具に前記被測定物を載置し、前記3つの保持ユニットの内の少なくとも1つの保持ユニットが、前記被測定物を残りの2つの保持ユニットに対して一定の力で押えるように前記被測定物を保持させ、
前記被測定物の上面と前記3つの外形位置決め体の円錐状の前記凹部を上方より測定して、前記被測定物の上面の位置座標と前記3つの外形位置決め体の位置座標とを求め、
予め設定された前記3つの外形位置決め体の円筒部分の各半径と、前記3つの外形位置決め体の位置座標のデータより、前記3つの外形位置決め体が前記被測定物に接する位置を求め、
予め設定された前記3つの保持ユニットのそれぞれの裏面支持部材と前記外形位置決め体の前記凹部の高さの差と、前記3つの外形位置決め体のそれぞれの位置座標のデータを用いて、前記被測定物の裏面を基準とした前記被測定物の傾きを求め、
前記3つの外形位置決め体が前記被測定物に接する位置と前記傾きと、前記被測定物の位置座標のデータより、前記被測定物の外形を基準に前記被測定物の姿勢と形状を求めることを特徴とする形状測定方法を提供する。
According to the second aspect of the present invention, the cylindrical outer shape positioning body having a conical recess at the center to be in contact with the outer periphery of the object to be measured, and the back surface supporting the back surface of the outer periphery of the object to be measured. The object to be measured is placed on a measuring jig provided with three holding units composed of support members, and at least one of the three holding units holds the object to be measured. Hold the measured object so that it can be pressed against the unit with a certain force,
Measure the upper surface of the object to be measured and the conical recesses of the three outer shape positioning bodies from above to obtain the position coordinates of the upper surface of the object to be measured and the position coordinates of the three outer shape positioning bodies,
From the radius of the cylindrical portion of the three contour positioning bodies set in advance and the position coordinate data of the three contour positioning bodies, the position where the three contour positioning bodies contact the object to be measured is obtained.
Using the preset difference between the heights of the concave portions of the back support member and the outer shape positioning body of the three holding units and the position coordinate data of the three outer shape positioning bodies, the measured object Obtain the inclination of the measured object with respect to the back side of the object,
The posture and shape of the object to be measured are obtained based on the outer shape of the object to be measured, based on the position of the three outer shape positioning bodies in contact with the object to be measured, the inclination, and the position coordinate data of the object to be measured. A shape measuring method is provided.
本発明の第3態様によれば、前記被測定物の形状測定を行なった後、前記被測定物を前記保持ユニットに対して所定の角度で回転させて前記被測定物の支持位置を変更した後、再度、前記被測定物の形状測定を行なうことを特徴とする、第1又は2の態様に記載の形状測定方法を提供する。 According to the third aspect of the present invention, after measuring the shape of the object to be measured, the position to be measured is changed by rotating the object to be measured at a predetermined angle with respect to the holding unit. Then, the shape measurement method according to the first or second aspect is provided, wherein the shape measurement of the object to be measured is performed again.
本発明の第4態様によれば、前記測定治具は、表面と裏面よりそれぞれ位置座標が測定できる位置に3つの偏心位置測定用基準球が設置されており、前記被測定物の表面側より前記被測定物の表面の形状と前記3つの偏心位置測定用基準球の中心座標と傾きとを測定したのち、前記被測定物の裏面側より前記被測定物の裏面の形状と前記3つの偏心位置測定用基準球の中心座標と傾きとを測定し、前記被測定物の表面と裏面の座標のずれを求めて前記被測定物の形状を求めることを特徴とする、第1から3のいずれか1つの態様に記載の形状測定方法を提供する。 According to the fourth aspect of the present invention, the measurement jig is provided with three eccentric position measurement reference spheres at positions where the position coordinates can be measured from the front surface and the back surface, respectively, from the surface side of the object to be measured. After measuring the shape of the surface of the object to be measured and the central coordinates and inclination of the three eccentric position measurement reference spheres, the shape of the back surface of the object to be measured and the three eccentricities from the back surface side of the object to be measured. Any one of the first to third aspects is characterized in that a center coordinate and an inclination of a reference sphere for position measurement are measured, and a deviation in coordinates between the front surface and the back surface of the object to be measured is obtained to obtain the shape of the object to be measured. A shape measuring method according to one embodiment is provided.
本発明の第5態様によれば、被測定物の外周部の外側に当接する外形位置決め球と、
前記被測定物の外周部の裏面を支持する裏面支持部材とからなる保持ユニットを3つ備え、
前記3つの保持ユニットの内の少なくとも1つの保持ユニットが、前記被測定物を残りの2つの保持ユニットに対して一定の力で押える押圧手段を備えた測定用治具を提供する。
According to the fifth aspect of the present invention, the outer shape positioning sphere that contacts the outside of the outer periphery of the object to be measured;
Three holding units composed of a back surface supporting member that supports the back surface of the outer peripheral portion of the object to be measured are provided,
At least one holding unit among the three holding units provides a measuring jig provided with pressing means for pressing the object to be measured against the remaining two holding units with a constant force.
本発明の第6態様によれば、被測定物の外周部の外側に当接する中央に円錐状の凹部を有する円筒型の外形位置決め体と、
前記被測定物の外周部の裏面を支持する裏面支持部材とからなる保持ユニットを3つ備え、
前記3つの保持ユニットの内の少なくとも1つの保持ユニットが、前記被測定物を残りの2つの保持ユニットに対して一定の力で押える押圧手段を備えた測定用治具を提供する。
According to the sixth aspect of the present invention, a cylindrical outer shape positioning body having a conical recess at the center contacting the outside of the outer peripheral portion of the object to be measured;
Three holding units composed of a back surface supporting member that supports the back surface of the outer peripheral portion of the object to be measured are provided,
At least one holding unit among the three holding units provides a measuring jig provided with pressing means for pressing the object to be measured against the remaining two holding units with a constant force.
本発明の第7態様によれば、前記測定治具は、表面と裏面よりそれぞれ位置座標が測定できる位置に3つの偏心位置測定用基準球をさらに備えた、第5又は6の態様に記載の測定用治具を提供する。 According to a seventh aspect of the present invention, in the fifth or sixth aspect, the measurement jig further includes three eccentric position measurement reference spheres at positions where position coordinates can be measured from the front surface and the back surface, respectively. Provide measurement jigs.
以上のように、本発明の形状測定方法及び測定用治具によれば、被測定物の側面の垂直な面、あるいは被測定物裏面を直接測定できない場合でも、被測定物の外周部の外側に当接された3つの保持ユニットのそれぞれの、外形位置決め球又は外形位置決め体と、被測定物の外周部の裏面を支持する円筒形などの裏面支持部材により、被測定物面の外形を基準に、被測定物面の姿勢と形状の測定を高精度に行うことが出来る。 As described above, according to the shape measuring method and the measuring jig of the present invention, even when the surface perpendicular to the side surface of the object to be measured or the back surface of the object to be measured cannot be directly measured, the outer side of the outer periphery of the object to be measured The outer shape of the object to be measured is determined by the outer shape positioning ball or the outer shape positioning body of each of the three holding units in contact with the outer surface and the cylindrical back surface supporting member that supports the rear surface of the outer periphery of the object to be measured. In addition, the posture and shape of the surface to be measured can be measured with high accuracy.
また、被測定物の外周部の外側に配置された3つの円筒型の外形位置決め体と、前記外形位置決め体の中央に開けられた測定用の円錐状の凹部を、円筒型の外形位置決め体の側面の被測定物外形の支持高さに近い位置に設置するようにすれば、外形位置決め体が多少傾いてもXY方向の誤差を最小として被測定物の姿勢と形状を測定することができる。 Further, three cylindrical outer shape positioning bodies arranged outside the outer peripheral portion of the object to be measured, and a conical concave portion for measurement opened in the center of the outer shape positioning body are provided in the cylindrical outer shape positioning body. If it is installed at a position close to the support height of the outer shape of the object to be measured on the side surface, the posture and shape of the object to be measured can be measured with a minimum error in the XY directions even if the outer shape positioning body is slightly inclined.
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態における被測定物例えば測定用治具の構成図である。図2Aは、本発明の第1実施形態における測定用治具をその上面から見た平面図であり、3個の保持爪でレンズの外周部の3方向より支持されている図である。図3及び図4Aは、それぞれ、前記1つの保持爪の概略構成の斜視図及び拡大断面側面図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a configuration diagram of an object to be measured, for example, a measurement jig, according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2A is a plan view of the measurement jig according to the first embodiment of the present invention as viewed from above, and is supported by three holding claws from three directions on the outer peripheral portion of the lens. 3 and 4A are a perspective view and an enlarged cross-sectional side view of the schematic configuration of the one holding claw, respectively.
図1において、1は測定物であるレンズ(例えば、直径3〜7mmの円形の球面又は非球面のレンズ)、2は公知の3次元形状測定装置70に連結されかつレンズ1の上方よりXY方向(上下方向と直交する横方向沿いでかつ互いに直交する2つの方向)に走査し、Z方向(上下方向)にフォーカスがかかりレンズ1のレンズ面1a等の形状を測定するスタイラス、3は横方向沿いに被測定物に当接するように配置された被測定物のレンズ1の周囲に等間隔で配置され(例えば3個配置される場合には、120度間隔でそれぞれ配置され)かつレンズ1の外周部の側面(レンズコバ部7が有る場合にはレンズコバ部7の側面、レンズコバ部7が無い場合にはレンズ自体の外周部の側面)とレンズ1の外周部の裏面をそれぞれ支持する、保持ユニットの一例としての、保持爪であり、4は保持爪3の一部を構成しかつ横方向に対して斜めに(例えば20°〜45°の傾斜角度で)レンズ載置位置A0側に突出した外径位置基準球支持部材4Aの先端の円錐部4bに支持された、外形位置決め球の一例としての、外径位置基準球で、これらの3個の外径位置基準球4のそれぞれの球面の側面をレンズ1の外周部の側面に接触してレンズ1の外周部の側面を支持することにより、3個の外径位置基準球4のそれぞれの球面の、レンズ1の外周部の側面に対する姿勢が変わっても、レンズ1の径方向の位置を3個の外径位置基準球4により精確に支持することができる。3個の外径位置基準球4は同一の直径を有している。
In FIG. 1,
3個の保持爪3は、3本の外径位置基準球支持部材4Aでそれぞれ1つずつ支持された合計3個の外径位置基準球4の他に、レンズ1の外周部の裏面を支持する裏面支持部材の一例として機能する3本の円筒横方向ピン5を備えて構成している。3本の円筒横方向ピン5は、同一の直径を有し、それぞれレンズ載置位置A0側に向けて横方向沿いに突出しており、レンズ1のレンズ1の外周部の裏面を3本の円筒横方向ピン5のそれぞれの先端の円筒面で支持することにより、平面でレンズ1の外周部の裏面を支持する場合に比べて、レンズ1と円筒横方向ピン5との間の接触面積が少なくなり、レンズ1の外周部の裏面と円筒横方向ピン5との間にごみ等が挟みにくくなり、レンズ1の外周部のレンズ裏面の位置をダイレクトに支持することができる。
The three holding
さらに、保持爪3には長さ調整機構6を備えて、長さ調整機構6により、レンズ載置位置A0側に向けてそれぞれ突出した外径位置基準球支持部材4A及び円筒横方向ピン5の突出量を、それぞれ独立して調整できるようにしている。具体的には、外径位置基準球支持部材4Aは、横方向に対して斜めにレンズ載置位置A0側に突出可能に、長さ調整機構用ケーシング6cの第1貫通穴6dに進退自在に挿入され、長さ調整機構用ケーシング6cにねじ込まれている第1調整ねじ6aをねじ込むことにより、第1調整ねじ6aの内側端部が第1貫通穴6d内の外径位置基準球支持部材4Aの側面に接触して押圧し、外径位置基準球支持部材4Aを第1貫通穴6d内で固定するようにしている。逆に、第1調整ねじ6aを長さ調整機構用ケーシング6cに対して緩めれば、長さ調整機構用ケーシング6cの第1貫通穴6d内で外径位置基準球支持部材4Aを進退させて長さ調整(突出量調整)を行なうことができる。この結果、外径位置基準球支持部材4Aの先端に固定された外径位置基準球4はXZ面で斜めに位置を自在に調整することが可能で、レンズ1の外周部の側面の支持高さをレンズコバ部7の高さ寸法に応じて、レンズ形状測定前に好適な支持位置に調整することが可能である。
Further, the holding
また、長さ調整機構6により、レンズ載置位置A0側に向けてそれぞれ突出した外径位置基準球支持部材4A及び円筒横方向ピン5の突出量を、それぞれ独立して調整できるようにしている。具体的には、円筒横方向ピン5は、横方向にレンズ載置位置A0側に突出可能に、長さ調整機構用ケーシング6cの第2貫通穴6eに進退自在に挿入され、長さ調整機構用ケーシング6cにねじ込まれている第2調整ねじ6bをねじ込むことにより、第2調整ねじ6bの内側端部が第2貫通穴6e内の円筒横方向ピン5の側面に接触して押圧し、円筒横方向ピン5を第2貫通穴6e内で固定するようにしている。逆に、第2調整ねじ6bを長さ調整機構用ケーシング6cに対して緩めれば、長さ調整機構用ケーシング6cの第2貫通穴6e内で円筒横方向ピン5を進退させて長さ調整(突出量調整)を行なうことができる。この結果、円筒横方向ピン5の先端の位置は横方向沿いにXY平面内での位置を自在に調整することが可能で、レンズ1の外周部のレンズコバ部7の幅に合わせて、レンズ形状測定前に好適な支持位置に調整することが可能である。なお、さらに具体的な長さ調整の手順については、後述する。
Further, the
また、各保持爪3は、各保持爪3の上部に外径位置基準球支持部材4Aの軸方向沿いに延びたレンズ押さえばね8を備えて、レンズ押さえばね8にて、レンズコバ部7の上面を支持し、レンズ1がガタつかない様に支持する。図2Bに示すように、レンズ押さえばね8のレンズ側の先端には、円形の貫通穴8aを有して、貫通穴8a内に外径基準球4が位置して、図1のA1及びA2の位置に示すように、貫通穴8aの上方からスタイラス2の先端が貫通穴8a内に挿入されてスタイラス2の下端が外径基準球4に接触して、スタイラス2に連結された3次元形状測定装置70で外径位置基準球4の位置座標をそれぞれ測定できるようにしている。このとき、レンズ押さえばね8の付勢力でレンズ1を歪ませないようにするため、各円筒横方向ピン5の上方の位置で、レンズコバ部7の上方よりレンズコバ部7をレンズ押さえばね8の先端が支持するようにしている。
Each holding
各保持爪3は、レンズ1の外周部の側面を支持する3個の外径基準球4と、レンズ1の外周部の裏面を先端でそれぞれ支持する3個の円筒横方向ピン5と、3個のレンズ押さえばね8とより構成されて、これらの部材を一体的にレンズ1の径方向沿いに進退させることができる。
Each holding
11は押圧手段の一例としての保持爪予圧付勢ばねであり、3個ある保持爪3のうちの1つの保持爪3(例えば図2Aでは右下の保持爪3)を、保持爪予圧付勢ばね11の付勢力によりレンズ1の中心方向(左上向きの矢印11A沿い)に一定の力でレンズ1の外周部の側面に対して押さえ付けて、保持爪予圧付勢ばね11の付勢力により一定力で与圧を付勢し、3つの保持爪3の均等な力でレンズ1の外周部の側面を押えて支持する。
なお、一例として、外径位置基準球4の直径は1mmであり、その加工精度は0.1μm以下の精度(例えば50nm以下の精度)の真球度を有するものであり、レンズコバ部7の幅は0.4mm〜0.5mm程度である。
As an example, the diameter of the outer diameter
前記したように、測定用治具は、3個の保持爪3と、1つの保持爪予圧付勢ばね11と、支持プレート10とより大略構成している。
As described above, the measuring jig generally includes three holding
図2Aにおいて、9は、前記測定用治具において、レンズ1の表裏の偏心位置を測定するときに使用する治具であって、上面と下面より測定可能な3つの偏心位置測定用基準球であり、レンズ1の表裏の偏心位置を測定する際に使用する。10は、前記測定用治具の一部を構成する支持プレートであり、この支持プレート10に前記3個の保持爪3等及び偏心位置測定用基準球9を設置する。偏心位置測定用基準球9は支持プレート10の貫通穴10b内に支持されており、支持プレート10の両面に偏心位置測定用基準球9が露出して、支持プレート10の表裏両面側からスタイラス2が接触可能としている。支持プレート10の中央には貫通穴10aが形成されており、後述する、円筒横方向ピン5の長さ調整と外径位置基準球支持部材4Aの長さ調整をそれぞれ行なう図12A、図12Bに示す長さ調整用治具60を嵌合可能としている。11は、前記したように、保持爪3をレンズ中心方向に一定力で与圧を付勢し、3つの保持爪3で均等な力でレンズ1を押えるための、保持爪与圧付勢ばねである。
In FIG. 2A, 9 is a jig used for measuring the eccentric positions of the front and back surfaces of the
なお、図4Aに示すように、レンズコバ部7のエッジの先端は、斜めに支持された外径基準球4と円筒横方向ピン5の間には隙間50があるので、外径基準球4と円筒横方向ピン5とが機械的に互いに干渉することがなく、レンズ1を安定して設置することが可能である。
As shown in FIG. 4A, the tip of the edge of the
前記構造を有する前記レンズ形状測定治具を使用して実施するレンズ形状測定動作の手順を、図4B及び図4Cを用いて説明する。 The procedure of the lens shape measurement operation performed using the lens shape measurement jig having the structure will be described with reference to FIGS. 4B and 4C.
レンズ1の外周部の側面が、3個の保持爪3のうちの2個の保持爪3の外径位置基準球4にそれぞれ接触するように、支持プレート10の中央のレンズ載置位置A0にレンズ1を載置したのち、残りの1個の保持爪3の外径位置基準球4を与圧付勢ばね11の付勢力によりレンズ1の外周部の側面に接触させて、3個の保持爪3により、レンズ1をその外周より一定力で押えてレンズ載置位置A0に保持する。
At the lens mounting position A0 at the center of the
この状態で、まず、3次元形状測定装置70の記憶部71から3つの外径位置基準球4のXYZ位置座標を取得する(ステップS1)。
In this state, first, the XYZ position coordinates of the three outer diameter
次いで、取得されたXYZ位置座標を基に、3次元形状測定装置70のスタイラス2を移動させて、スタイラス2を、3個の保持爪3の先端の3つの外径位置基準球4のうちの1つの外径位置基準球4に接触させて(図1のA1又はA2の位置に示すスタイラス2を参照。)、外径位置基準球4のXYZ位置座標をスタイラス2に連結された3次元形状測定装置70により測定して、測定結果を3次元形状測定装置70の記憶部71に記憶する。
Next, based on the acquired XYZ position coordinates, the
この測定は、外径位置基準球4の上面の頂点を中心として、XY面内で同心円状にスタイラス2を走査することにより、外径位置基準球4の上面の頂点付近のXYZ位置座標が3次元形状測定装置70により測定され、事前に求めておいた外径位置基準球4の半径を用いて、外径位置基準球4の円弧中心及び外径位置基準球4のZ位置高さを、それぞれ、3次元形状測定装置70に接続された演算部72で算出し(ステップS2)、当該外径位置基準球4のXYZ位置を決定する。これにより、1つ目の外径位置基準球4のXYZデータ(XYZ位置座標データ)(X1,Y1,Z1)を算出して、算出結果を3次元形状測定装置70の記憶部71に記憶する(ステップS3)。
This measurement is performed by scanning the
次いで、残りの2個の外径位置基準球4も順次同様に測定して、3個の外径位置基準球4のすべてのXYZ位置座標をそれぞれ測定して算出し、3個の外径位置基準球4のXYZデータ(XYZ位置座標データ)(X1,Y1,Z1)、(X2,Y2,Z2)、(X3,Y3,Z3)をそれぞれ得て、記憶部71に記憶する(ステップS4)。
Next, the remaining two outer diameter
その後、レンズ1のレンズ面1aをスタイラス2でXY軸上に走査してXYZ位置座標を3次元形状測定装置70で測定し(図1のA3の位置に示すスタイラス2を参照。)、レンズ測定中心を演算部72で求めて、記憶部71に記憶する(ステップS5)。レンズ1を3次元形状測定装置70に対して、サブミクロン以下の精度で例えば水平に取り付けることは不可能であり、斜めに取り付けられたレンズ1では、頂点がレンズ1の中心にはならない。そこで、XY軸上に複数点のデータ測定を行い、レンズ1が非球面の場合、この測定データからレンズ1の傾き、レンズ1の傾いた状態でのレンズ1の中心位置を計算で求めることができる。具体的には、設計式と測定データの差の2乗の和が最小になるように、XY位置、XY軸まわりの傾き、Z位置を変化させて、レンズ1の姿勢を求めることができる。
Thereafter, the
次いで、この測定中心を測定座標の開始点とし、レンズ面1aを同心円状にレンズ面1aの全面のXYZ位置座標を測定して、レンズ1の形状データを取得して記憶部71に記憶する(ステップS6)。
Next, using this measurement center as the start point of the measurement coordinates, the XYZ position coordinates of the
次いで、演算部72により、測定した形状データと測定対象のレンズ1の設計式との差を求め、その差の2乗和が最小になるように、設計座標(設計式で定義されたレンズ面上のXYZ座標、又は、レンズ1の形状を定義する設計座標)を、XYZ方向に平行移動あるいは、XYZ軸まわりの回転方向であるA、B、C方向にそれぞれ回転させ、最小となった値を3次元形状測定装置70の座標を基準としたアライメント量(Xa,Ya,Za,Aa,Ba,Ca)として算出して記憶部71に記憶する(ステップS7)。
Next, the
その後、3個の外径位置基準球4の測定で得られた、3個の外径位置基準球4のXYZデータと、予め測定された3個の外径位置基準球4の中心と円筒方向のピン上面のそれぞれの高さ(外径位置基準球4のZ位置高さ)h1、h2、h3を用いて、演算部72により、3個の外径位置基準球4における、レンズ1の裏面が円筒横方向ピン5に接している治具面高さZ1j=Z1−h1、Z2j=Z2−h2、Z3j=Z3−h3を算出して、記憶部71に記憶する(ステップS8)。
Thereafter, the XYZ data of the three outer diameter
次いで、3個の外径位置基準球4のレンズ外径と接する位置での治具面高さZ1j、Z2j、Z3jの3点の位置座標(X1,Y1,Z1j)、(X2,Y2,Z2j)、(X3,Y3,Z3j)を通る平面の方程式P1を算出する(ステップS9)。
Next, position coordinates (X 1 , Y 1 , Z 1j ) of three points of jig surface heights Z 1j , Z 2j , Z 3j at positions where they contact the lens outer diameter of the three outer diameter
次いで、この平面の方程式P1とX、Y各軸のなす角、すなわちレンズ1の外周部の裏面のチルト角Ap、Bpを演算部72で算出して、記憶部71に記憶する(ステップS10)。平面の方程式より、平面の法線ベクトルは容易に求まり、求められた法線ベクトルのXZ面、YZ面で見たベクトルも容易に求まることから、この2つのベクトルと、Z軸のなす角(チルト角Ap、Bp)を内積から求めることができる。
Next, the angle formed by the plane equation P1 and the X and Y axes, that is, the tilt angles A p and B p of the back surface of the outer peripheral portion of the
次いで、レンズ1の外形形状が円形でない場合は、レンズ1の外周部の側面のうちのレンズ基準側面と定義された部分に設置された、1個目と2個目の外径位置基準球4の位置座標とX軸のなす角Cpをスタイラス2で求め、レンズ1の外周部の側面のチルト角を演算部72で求めて記憶部71に記憶する(ステップS11)。ただし、レンズ1の外形形状が円形である場合には、このステップS11は省略する。
Next, when the outer shape of the
その後、予め測定された3個の外径位置基準球4の半径R1,R2,R3と、先に求めた3個の外径位置基準球4のXY座標を中心とし、前記半径で描かれた3つの円に内接する円の中心座標Xc、Ycを演算部72で算出する(ステップS12)。
Thereafter, the radii R 1 , R 2 , R 3 of the three outer diameter
次いで、このXc、Ycの値を、先に求めた平面の方程式P1に、前記Xc,Ycを代入し、レンズ1の外周部の側面に対する中心位置での基準高さZcを演算部72で算出する(ステップS13)。
Then, the X c, the value of Y c, the plane equation P1 previously obtained, the X c, by substituting Y c, the reference height Z c at the center position with respect to the side surface of the outer peripheral portion of the
次いで、前記アライメント量(Xa,Ya,Za,Aa,Ba,Ca)と、前記レンズ1の外周部の裏面のチルト角Ap、Bp及び中心位置との差を演算部72で求めることにより、レンズ1の外周部基準(言い換えれば外形基準)での偏心量dX=Xa−Xc,dY=Ya−Yc,dZ=Za−Zcと、チルト量dA=Aa−Ap,dB=Ba−Bp,dC=Ca−Cpをそれぞれ算出して、記憶部71に記憶する(ステップS14)。なお、レンズ1の外形形状が円形である場合には、dC=Ca−Cpは算出しない。
Next, the difference between the alignment amount (X a , Y a , Z a , A a , B a , C a ) and the tilt angles A p , B p on the back surface of the outer periphery of the
この結果、算出されたレンズ1の外周部基準(言い換えれば外形基準)での偏心量とチルト量を基に、前記レンズ1の姿勢を演算部72で求めることにより、前記レンズの形状を測定することができる。
As a result, the shape of the
前記第1実施形態にかかる形状測定方法及び測定用治具によれば、レンズ1の外周部の側面、あるいはレンズ1の裏面を直接測定できない場合でも、レンズ1の外周部の外側に配置された3つの外径位置基準球4と、レンズ1の外周部の3カ所に設けられた前記レンズ1の裏面を支持する円筒横方向ピン5とにより、レンズ1の外径あるいは裏面を基準に、レンズ1の姿勢の測定、従って、レンズ形状測定を高精度に行うことが出来る。
According to the shape measurement method and the measurement jig according to the first embodiment, even when the side surface of the outer peripheral portion of the
さらに、3つの外径位置基準球4が外径位置基準球支持部材4Aにより横方向に対して斜め方向からレンズ1の外周部の側面を支持し、外径位置基準球4の高さと、外径位置基準球4の半径位置を長さ調整機構6でそれぞれ可変とし、3つの円筒横方向ピン5の半径方向の位置を長さ調整機構6でそれぞれ可変とし、前記外径位置基準球4と前記円筒横方向ピン5を、1つの保持ユニットの一例としての保持爪3として構成し、かつ、3つの保持ユニットで前記測定用治具を構成することにより、前記保持爪3の保持ユニットをレンズ寸法個々に応じて作り替えることなく測定を行うことが出来る。
Further, the three outer diameter
以下に、円筒横方向ピン5の長さ調整と外径位置基準球支持部材4Aの長さ調整について詳述する。
The length adjustment of the cylindrical
図12Aに、3個の保持爪3のそれぞれの円筒横方向ピン5の長さ調整と外径位置基準球支持部材4Aの長さ調整をそれぞれ行なう長さ調整用治具60の構成を示す。長さ調整用治具60は、1段目の小さい方の円筒部60aと、2段目の大きい方の円筒部60bとよりなる2段の円筒形状より構成されている。1段目の小さい方の円筒部60aの外径は、レンズ1のレンズコバ部7の裏面側の内径と同じ大きさで、円筒横方向ピン5の先端の直径と同程度の厚さで作成する。さらに、測定するレンズ1の外周部の側面基準のレンズコバ部7の外径と同じになるように、レンズコバ部7のコバ幅ddだけ大きくした円筒で2段目の大きい方の円筒部60bを、レンズコバ部7の厚さと同程度の厚さで作成する。
FIG. 12A shows the configuration of a
この長さ調整用治具60の小さい方の円筒部60aを図12Bに示すように、前記測定用治具の支持プレート10の中央の貫通穴10aにはめ込むように取り付ける。次いで、長さ調整機構6で、斜めに外径位置基準球支持部材4Aに支持された外径位置基準球4が長さ調整用治具60の2段目の円筒部60bのほぼ中央に来るように長さ調整する。具体的には、第1調整ねじ6aを緩めて長さ調整機構用ケース6cに対する外径位置基準球支持部材4Aの位置調整を行なったのち、第1調整ねじ6aを締めてその位置で外径位置基準球支持部材4Aを固定する。また、円筒横方向ピン5の位置を、長さ調整用治具60の1段目の円筒部60aの側面位置に接触するように長さ調整する。具体的には、第2調整ねじ6bを緩めて長さ調整機構用ケース6cに対する円筒横方向ピン5の位置調整を行なったのち、第2調整ねじ6bを締めてその位置で円筒横方向ピン5を固定する。
As shown in FIG. 12B, the smaller cylindrical portion 60a of the
このような図12Aに示す長さ調整用治具60を用いることにより、レンズコバ部7が0.4mm程度と小さくても、円筒横方向ピン5の位置を容易に調整することができる。
By using such a
また、このように、3個の保持爪3の位置をそれぞれ調整可能とする(言い換えれば、外径位置基準球支持部材4Aに支持された外径位置基準球4の位置調整可能及び円筒横方向ピン5の位置調整可能とする)ことで、高精度な加工が必要な、外径位置基準球4を、測定するレンズ1の形状に応じて設計・製作する必要がなく、測定対象であるレンズ1の機種切り替え時にも、前記長さ調整用治具60により、又は、図11に示す簡便な治具60Cにより、低コストで行うことができる。
In addition, the positions of the three holding
図11に示す簡便な治具60Cは、例えば、厚さが既知の円柱状のブロックゲージ60Cで構成されており、3つの外径位置基準球4と円筒横方向ピン5の高さ測定を行なうものである。このブロックゲージ60Cは、以下のようにして使用する。
A
まず、ブロックゲージ60Cを使用する前に、3本の円筒横方向ピン5の位置調整を行なうために、長さ調整用治具60の1段目の小さい方の円筒部60aのみを使用する。具体的には、例えば、円筒部60aを、前記測定用治具の支持プレート10の中央の貫通穴10aに図12Bにおける上方から下方にはめ込んで、円筒部60aの側面に3本の円筒横方向ピン5の先端を接触させて、3本の円筒横方向ピン5の位置調整を行なう。
First, in order to adjust the positions of the three cylindrical lateral pins 5 before using the
次いで、長さ調整用治具60の円筒部60aを支持プレート10の中央の貫通穴10aから取り外したのち、図11に示すように、校正用ブロックゲージ60Cを3本の円筒横方向ピン5で支持するように載置する。
Next, after removing the cylindrical portion 60 a of the
次いで、図11にA4で示すように、ブロックゲージ60Cの上面をスタイラス2が走査して上面を測定し、スタイラス2に連結された3次元形状測定装置70でブロックゲージ60Cの上面の位置座標を求めて、求められた位置座標を3次元形状測定装置70の記憶部71に記憶する。
Next, as indicated by A4 in FIG. 11, the
次いで、図11にA5及びA6で示すように、スタイラス2に連結された3次元形状測定装置70で3つの外径位置基準球4を順次走査して、それらの位置座標をそれぞれ測定して、それぞれの頂点座標を演算部72で算出して、算出結果を3次元形状測定装置70の記憶部71に記憶する。
Next, as shown by A5 and A6 in FIG. 11, the three-dimensional
次いで、ブロックゲージ60Cの上面の位置座標の測定データより求めた平面より、ブロックゲージ60Cの厚さを引いた平面の方程式に、3つの外径位置基準球4の頂点座標であるXY位置座標を代入し、このときの3つの外径位置基準球4のZ位置と3つの外径位置基準球4の各頂点高さとの差Z1d、Z2d、Z3dを校正パラメータとして演算部72で算出する。
Next, the XY position coordinates which are the vertex coordinates of the three outer diameter
最後に、算出されたデータを記憶部71に記憶する。
Finally, the calculated data is stored in the
このようにして、記憶部71に記憶された校正パラメータを、レンズ形状測定時の校正パラメータとして使用する(治具面高さZ1j、Z2j、Z3j(予め測定された3個の外径位置基準球4の中心と円筒方向のピン上面のそれぞれの高さh1、h2、h3に相当)と同様に扱う)。
In this way, the calibration parameters stored in the
(第2実施形態)
図5A及び図5Bは、本発明の第2実施形態における測定用治具の別の例にかかる保持爪3Aの詳細図である。第1実施形態と異なるのは、円筒横方向ピン5に代えて、先端形状が球面の球状横方向ピン13を使用する点である。
(Second Embodiment)
5A and 5B are detailed views of a holding
図5A及び図5Bで、レンズ1Aの外周部の裏面でレンズ1Aの外周部のエッジ近傍まで、レンズ面が加工されている場合(言い換えれば、レンズコバ部が無い場合)、エッジ近傍の支持位置でのレンズ1Aの外周部の裏面は傾斜面となり、先端形状が球面13aの球状横方向ピン13にて支持する。この3つの球状横方向ピン13を、予め外径位置基準球4と球状横方向ピン13の頂点位置のXYZ位置座標を事前にスタイラス2を走査して3次元形状測定装置70で測定し、3つの保持爪3での各隣接する2つの外径位置基準球4間の距離を演算部72で算出しておく。さらに、レンズ1Aの設計式より支持点近傍のレンズ中心方向への傾きの正接を演算部72で求めておく。この傾きと1つの保持爪3を基準とし、2つの保持爪3の中心方向への距離の差を前記正接に掛けた値を、レンズ裏面支持位置の高さhとして用いる。
5A and 5B, when the lens surface is processed to the vicinity of the edge of the outer peripheral portion of the
なお、一例として、外径位置基準球4で支持するレンズ1Aの外周部の側面の位置である高さ(レンズ裏面支持位置の高さ)hは1mm程度、球状横方向ピン13の球面13aによりレンズ1Aの裏面を支持する位置は、レンズ1Aの外周部のエッジから大略1mm内側の位置である。
As an example, the height h (the height of the lens back surface support position) h which is the position of the side surface of the outer peripheral portion of the
前記第2実施形態によれば、第1実施形態の円筒横方向ピン5に代えて、レンズ1Aの裏面に接する面が球面13aの球状横方向ピン13を使用するようにしたので、円筒横方向ピン5で支持する場合よりも、レンズ1Aの裏面が平面のレンズコバ部7を有しておらず傾斜したレンズ1Aの裏面を高い精度で支持することができて、好適なレンズ形状測定を行うことができる。
According to the second embodiment, instead of the cylindrical
(第3実施形態)
図6は、本発明の第3実施形態における測定用治具の別の例の保持爪3Bの詳細図である。第1実施形態と異なるのは、外径位置基準球4の代わりに、凹形状の円錐面14aを中央に有する円筒型の(外形位置決め体の一例としての)凹円錐位置決めピン14を外径位置基準球支持部材4Aの先端に固定する点である。
(Third embodiment)
FIG. 6 is a detailed view of a holding claw 3B as another example of the measurement jig according to the third embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment is that instead of the outer diameter
図6において、レンズ1の外周部の側面に接触する、凹円錐位置決めピン14の側面が円筒形に構成され、円筒型の凹円錐位置決めピン14がレンズ1の外周部の側面に接触する部分の高さと同じ高さに、凹形状の円錐面14aが凹円錐位置決めピン14の内部に設けられたものである。また、各凹円錐位置決めピン14の円錐面14aのテーパ角と凹円錐位置決めピン14の外径は、予め別途測定しておくものとする。一例として、凹円錐位置決めピン14は外径1mmとし、凹形状の円錐面14aの精度は1μm以下とする。一例として、凹形状の円錐面14aは、厚さ0.5mm〜1.0mmに対して0.3mm凹ませた形状とする。
In FIG. 6, the side surface of the concave
図6の凹円錐位置決めピン14を用いた第3実施形態における測定用治具におけるレンズ形状測定の手順を、図7A及び図7Bを用いて説明する。
The procedure for measuring the lens shape of the measurement jig in the third embodiment using the concave
レンズ1を図6の形態でそれぞれ構成された3個の保持爪3Bを、図2と同じ上面からの構成の測定用治具の支持プレート10に設置し、レンズ1の外周部より一定力でレンズ1を3個の保持爪3Bで押えて支持する。
The three holding claws 3B each having the
この状態で、まず、3次元形状測定装置70の記憶部71から3本の凹円錐位置決めピン14のXYZ位置座標を取得する(ステップS21)。
In this state, first, the XYZ position coordinates of the three concave cone positioning pins 14 are acquired from the
次いで、取得されたXYZ位置座標を基に、3次元形状測定装置70のスタイラス2を移動させて、スタイラス2を、3個の保持爪3の先端の3本の凹円錐位置決めピン14のうちの1本の凹円錐位置決めピン14にスタイラス2を接触させて(図1のA1又はA2の位置に示すスタイラス2を参照。)、凹円錐位置決めピン14のXYZ位置座標をスタイラス2に連結された3次元形状測定装置70により測定して、測定結果を3次元形状測定装置70の記憶部71に記憶する。
Next, based on the acquired XYZ position coordinates, the
この測定は、凹円錐位置決めピン14の円錐面14aで円錐の頂点を中心として、XY面内で同心円状にスタイラス2を走査することにより、凹円錐位置決めピン14の上面の頂点付近のXYZ位置座標が3次元形状測定装置70により測定され、事前に求めておいた凹円錐位置決めピン14のテーパ角(傾斜角)を用いて、凹円錐位置決めピン14の円弧中心及び凹円錐位置決めピン14のZ位置高さを、それぞれ、3次元形状測定装置70に接続された演算部72で算出し(ステップS22)、当該凹円錐位置決めピン14のXYZ位置を決定する。これにより、1本目の凹円錐位置決めピン14のXYZデータ(XYZ位置座標データ)(X1,Y1,Z1)を算出して、算出結果を3次元形状測定装置70の記憶部71に記憶する(ステップS23)。
This measurement is performed by scanning the
次いで、残りの2本の凹円錐位置決めピン14も順次同様に測定して、3本の凹円錐位置決めピン14のすべてのXYZ位置座標をそれぞれ測定して算出し、3本の凹円錐位置決めピン14のXYZデータ(XYZ位置座標データ)(X1,Y1,Z1)、(X2,Y2,Z2)、(X3,Y3,Z3)をそれぞれ得て、記憶部71に記憶する(ステップS24)。
Next, the remaining two concave cone positioning pins 14 are similarly measured sequentially, and all the XYZ position coordinates of the three concave cone positioning pins 14 are respectively measured and calculated, and the three concave cone positioning pins 14 are calculated. XYZ data (XYZ position coordinate data) (X 1 , Y 1 , Z 1 ), (X 2 , Y 2 , Z 2 ), (X 3 , Y 3 , Z 3 ) are obtained and stored in the
その後、レンズ1のレンズ面1aをスタイラス2でXY軸上に走査してXYZ位置座標を3次元形状測定装置70で測定し(図1のA3の位置に示すスタイラス2を参照。)、レンズ測定中心を演算部72で求めて、記憶部71に記憶する(ステップS25)。レンズ1を3次元形状測定装置70に対して、サブミクロン以下の精度で例えば水平に取り付けることは不可能であり、斜めに取り付けられたレンズ1では、頂点がレンズ1の中心にはならない。そこで、XY軸上に複数点のデータ測定を行い、レンズ1が非球面の場合、この測定データからレンズ1の傾き、レンズ1の傾いた状態でのレンズ1の中心位置を計算で求めることができる。具体的には、設計式と測定データの差の2乗の和が最小になるように、XY位置、XY軸まわりの傾き、Z位置を変化させて、レンズ1の姿勢を求めることができる。
Thereafter, the
次いで、この測定中心を測定座標の開始点とし、レンズ面1aを同心円状にレンズ面1aの全面のXYZ位置座標を測定して、レンズ1の形状データを取得して記憶部71に記憶する(ステップS26)。
Next, using this measurement center as the start point of the measurement coordinates, the XYZ position coordinates of the
次いで、演算部72により、測定した形状データと測定対象のレンズ1の設計式との差を求め、その差の2乗和が最小になるように、設計座標(設計式で定義されたレンズ面上のXYZ座標、又は、レンズ1の形状を定義する設計座標)を、XYZ方向に平行移動あるいは、XYZ軸まわりの回転方向であるA、B、C方向に回転させ、最小となった値を3次元形状測定装置70の座標を基準としたアライメント量(Xa,Ya,Za,Aa,Ba,Ca)として算出して記憶部71に記憶する(ステップS27)。
Next, the
その後、3本の凹円錐位置決めピン14の測定で得られた、3本の凹円錐位置決めピン14のXYZデータと、予め測定された3本の凹円錐位置決めピン14のそれぞれのテーパ高さ(凹円錐位置決めピン14のZ位置高さ)h1、h2、h3を用いて、演算部72により、3本の凹円錐位置決めピン14における、レンズ1の裏面が円筒横方向ピン5に接している治具面高さZ1j=Z1−h1、Z2j=Z2−h2、Z3j=Z3−h3を算出して、記憶部71に記憶する(ステップS28)。
Thereafter, the XYZ data of the three concave cone positioning pins 14 obtained by the measurement of the three concave cone positioning pins 14 and the taper height (recessed) of each of the three concave cone positioning pins 14 measured in advance. Using the
次いで、3本の凹円錐位置決めピン14のレンズ外径と接する位置での治具面高さZ1j、Z2j、Z3jの3点の位置座標(X1,Y1,Z1j)、(X2,Y2,Z2j)、(X3,Y3,Z3j)を通る平面の方程式P1を算出する(ステップS29)。 Next, the position coordinates (X 1 , Y 1 , Z 1j ) of the three points of the jig surface heights Z 1j , Z 2j , and Z 3j at the positions in contact with the lens outer diameter of the three concave cone positioning pins 14, ( X 2 , Y 2 , Z 2j ), (X 3 , Y 3 , Z 3j ) is calculated as a plane equation P1 (step S29).
次いで、この平面の方程式P1とX、Y各軸のなす角、すなわちレンズ1の外周部の裏面のチルト角Ap、Bpを演算部72で算出して、記憶部71に記憶する(ステップS30)。平面の方程式より、平面の法線ベクトルは容易に求まり、求められた法線ベクトルのXZ面、YZ面で見たベクトルも容易に求まることから、この2つのベクトルと、Z軸のなす角(チルト角Ap、Bp)を内積から求めることができる。
Next, the angle formed by the plane equation P1 and the X and Y axes, that is, the tilt angles A p and B p of the back surface of the outer peripheral portion of the
次いで、レンズ1の外形が円形でない場合は、レンズ1の外周部の側面のうちのレンズ基準側面と定義された部分に設置された、1本目と2本目の凹円錐位置決めピン14の位置座標とX軸のなす角Cpをスタイラス2で求め、レンズ1の外周部の側面のチルト角を演算部72で求めて記憶部71に記憶する(ステップS31)。ただし、レンズ1の外形形状が円形である場合には、このステップS11は省略する。
Next, when the outer shape of the
その後、予め測定された3本の凹円錐位置決めピン14のレンズ1に接する位置の半径R1,R2,R3と、先に求めた3本の凹円錐位置決めピン14のXY座標を中心とし、前記半径で描かれた3つの円に内接する円の中心座標Xc、Ycを演算部72で算出する(ステップS32)。
Thereafter, the radii R 1 , R 2 , R 3 of the positions of the three concave cone positioning pins 14 that are in contact with the
次いで、このXc、Ycの値を、先に求めた平面の方程式P1に、前記Xc,Ycを代入し、レンズ1の外周部の側面に対する中心位置での基準高さZcを演算部72で算出する(ステップS33)。
Then, the X c, the value of Y c, the plane equation P1 previously obtained, the X c, by substituting Y c, the reference height Z c at the center position with respect to the side surface of the outer peripheral portion of the
次いで、前記アライメント量(Xa,Ya,Za,Aa,Ba,Ca)と、前記レンズ1の外周部の裏面のチルト角Ap、Bp及び中心位置との差を演算部72で求めることにより、レンズ1の外周部基準(言い換えれば外形基準)での偏心量dX=Xa−Xc,dY=Ya−Yc,dZ=Za−Zcと、チルト量dA=Aa−Ap,dB=Ba−Bp,dC=Ca−Cpをそれぞれ算出して、記憶部71に記憶する(ステップS34)。なお、レンズ1の外形形状が円形である場合には、dC=Ca−Cpは算出しない。
Next, the difference between the alignment amount (X a , Y a , Z a , A a , B a , C a ) and the tilt angles A p , B p on the back surface of the outer periphery of the
この結果、算出されたレンズ1の外周部基準(言い換えれば外形基準)での偏心量とチルト量を基に、前記レンズ1の姿勢を演算部72で求めることにより、前記レンズの形状を測定することができる。
As a result, the shape of the
前記第3実施形態にかかる形状測定方法及び測定用治具によれば、レンズ1の外周部の外側に配置された3本の円筒型の位置決め体の一例である凹円錐位置決めピン14と、前記凹円錐位置決めピン14の中央に開けられた測定用の凹形状の円錐面14aを、凹円錐位置決めピン14の側面のレンズ1の外周部の側面の支持高さに近い位置に設置することにより、凹円錐位置決めピン14が多少傾いてもXY方向の誤差が最小になり、高い精度でレンズ形状測定を行なうことができる。
According to the shape measuring method and the measuring jig according to the third embodiment, the concave
(第4実施形態)
図8は、本発明の第4実施形態における測定用治具のさらに別の例の保持爪3Cの詳細図である。第3実施形態と異なるのは、凹形状の円錐面14aを有する円筒型の凹円錐位置決めピン14の代わりに、凹形状の円錐面15aを中央に有する球形の(外形位置決め体の別の例としての)凹円錐位置決めピン15を外径位置基準球支持部材4Aの先端に固定する点である。
(Fourth embodiment)
FIG. 8 is a detailed view of a holding
図8において、凹円錐位置決めピン15の、レンズ1の外周部の側面部分に接触する部分が球形で形成され、レンズ1の外周部の側面に接触する部分の高さと同じ高さに設けられた、凹形状の円錐面15aを有するように、凹円錐位置決めピン15が構成されている。また、各凹円錐位置決めピン15のテーパ角と外径は予め別途測定しておくものとする。
In FIG. 8, the portion of the concave
図8の凹円錐位置決めピン15を用いた測定用治具における測定の手順は図6の測定用治具と同様である。
The measurement procedure in the measurement jig using the concave
第4実施形態によれば、凹円錐位置決めピン15の外形部分を球形に構成することにより、レンズ1の外周部の側面に接触する部分の加工精度をより高めることができて、より高精度にレンズ形状測定を行なうことができる。
According to the fourth embodiment, by forming the outer shape portion of the concave
(第5実施形態)
本発明の第5実施形態における測定用治具として、図9A〜図9Cに、それぞれ、レンズ1の外周部の裏面を支持する円筒横方向ピン5の先端上に設けられた裏面支持部材の3つの例を示す。
(Fifth embodiment)
As measurement jigs in the fifth embodiment of the present invention, FIGS. 9A to 9C each show a
まず、図9A及び図9Bは三角錐状に加工した、裏面支持部材5A,5Bにてレンズ1の外周部のレンズコバ部7の裏面をそれぞれ支持するものである。裏面支持部材5Aは、斜辺が斜め右上方向沿いに向けられた直角三角形の側面を有するのに対して、裏面支持部材5Bは斜辺が円筒横方向ピン5の先端に固定された直角三角形の側面を有するものである点で異なるが、いずれも、裏面支持部材5A,5Bの三角錐の上端の頂点でレンズ1の外周部のレンズコバ部7の裏面を支持する。
First, FIG. 9A and FIG. 9B each support the back surface of the
図9Cは四角錐状に加工した裏面支持部材5Cの四角錐の上端の頂点でレンズ1の外周部のレンズコバ部7の裏面を支持する。
9C supports the back surface of the
前記第5実施形態における測定用治具は以下のようにして使用される。例えば、前記第1実施形態にかかる前記測定用治具において、図1で、裏面を支持する円筒横方向ピン5を、図9Aに示すように先端に裏面支持部材5Aが固定された円筒横方向ピン5に変更した場合、裏面支持部材5Aの三角錐尖った頂点の上端のレンズ裏面支持高さを、予め外径位置基準球4の頂点位置と裏面支持部材5Aの頂点位置のXYZ位置座標を事前にスタイラス2で走査して3次元形状測定装置70で測定し、3つの保持爪3での各Z位置高さの距離を算出しておき、裏面支持位置のZ位置高さとして用いればよい。
The measurement jig in the fifth embodiment is used as follows. For example, in the measurement jig according to the first embodiment, in FIG. 1, the cylindrical
この構成により、レンズ1の底面部分にゴミ等が付着していても、尖った形状の裏面支持部材5Aにより支持することにより、ゴミ等を跳ね除け、レンズ面を直接支持することが可能で、レンズ1を傾けることなく支持することが可能となり、高精度な測定を行うことが可能となる。
With this configuration, even if dust or the like adheres to the bottom surface portion of the
(第6実施形態)
本発明の第6実施形態における測定用治具を使用しての形状測定方法において、図10A〜図10Dに、前記測定用治具上に設けられた、3個の表裏偏心位置測定用基準球9を用い、レンズ1の表面に対するレンズ1の裏面のレンズ1の偏心量とチルト量で表されるレンズ1の姿勢の測定フローを示す。
(Sixth embodiment)
In the shape measuring method using the measuring jig in the sixth embodiment of the present invention, three reference spheres for measuring the front and back eccentric positions provided on the measuring jig are shown in FIGS. 10A to 10D. 9 shows a measurement flow of the posture of the
図10A及び図10Bのフローはレンズ外径基準での測定方法で、前記図7A及び図7Bと同じ手順で測定する。すなわち、図10A及び図10BのフローにおけるステップS41〜S54での動作は、図7A及び図7BのフローにおけるステップS21〜S34での動作と同一である。 The flow in FIGS. 10A and 10B is a measurement method based on the lens outer diameter, and the measurement is performed in the same procedure as in FIGS. 7A and 7B. That is, the operations in steps S41 to S54 in the flows of FIGS. 10A and 10B are the same as the operations in steps S21 to S34 in the flows of FIGS. 7A and 7B.
ステップS54の後、レンズ1の表面側から、3つの偏心位置測定用基準球9(ただし、図10C〜図10Dでは単に「基準3球」と称する。)を測定する(ステップS55)。このステップS55は基準3球の測定を1つずつ順次行うことを意味しており、具体的には、以下のステップS56〜S59の測定動作を行なうことを意味する。 After step S54, three eccentric position measurement reference spheres 9 (referred to simply as “reference three spheres” in FIGS. 10C to 10D) are measured from the surface side of the lens 1 (step S55). This step S55 means that the measurement of the three reference balls is sequentially performed one by one, and specifically, the measurement operation of the following steps S56 to S59 is performed.
次いで、3次元形状測定装置70の記憶部71から3つの偏心位置測定用基準球9のXYZ位置座標を取得する(ステップS56)。
Next, the XYZ position coordinates of the three eccentric position
次いで、取得されたXYZ位置座標を基に、3次元形状測定装置70のスタイラス2を移動させて、スタイラス2を、3個の偏心位置測定用基準球9のうちの1つ目の偏心位置測定用基準球9の頂点近くの部分に接触させてXY軸上を走査して、前記1つ目の偏心位置測定用基準球9のXYZ位置座標をスタイラス2に連結された3次元形状測定装置70により測定して、測定結果を3次元形状測定装置70の記憶部71に記憶する(ステップS57)。
Next, based on the acquired XYZ position coordinates, the
次いで、前記1つ目の偏心位置測定用基準球9の頂点を基準にXY軸上あるいは同心円状にスタイラス2で前記1つ目の偏心位置測定用基準球9を走査して、前記1つ目の偏心位置測定用基準球9の上面の頂点付近のXYZ位置座標を3次元形状測定装置70により測定し、予め測定していた前記1つ目の偏心位置測定用基準球9の半径を用いて、レンズ1の表面側より測定した前記1つ目の偏心位置測定用基準球9の中心のXYZデータ(XYZ位置座標データ)、すなわち、1球目の偏心位置測定用基準球9のXYZ位置座標:(X1f,Y1f,Z1f)を算出して、算出結果を3次元形状測定装置70の記憶部71に記憶する(ステップS58)。
Next, the first eccentric position measuring
次いで、残りの2個の偏心位置測定用基準球9も順次同様に測定して、3個の偏心位置測定用基準球9のすべてのXYZ位置座標をそれぞれ測定して算出し、3個の偏心位置測定用基準球9のXYZデータ(XYZ位置座標データ)(X1f,Y1f,Z1f)、(X2f,Y2f,Z2f)、(X3f,Y3f,Z3f)をそれぞれ得て、記憶部71に記憶する(ステップS59)。
Next, the remaining two eccentric position
次に、前記測定用治具ごと、レンズ1を表裏反転させ(言い換えれば、前記測定用治具にレンズ1を保持した状態のまま、前記測定用治具を表裏反転させ)、図7A及び図7Bと同様の手順で、裏面側のレンズ1の裏面をXY軸上に測定して測定中心を算出する(ステップS60)。
Next, for each of the measurement jigs, the
次いで、レンズ1の裏面上を測定して、レンズ1の裏面の形状データを取得する(ステップS61)。
Next, the back surface of the
次いで、予め記憶部71に記憶されたレンズ1の裏面形状の設計式と、測定データとの差が最小になるように、設計座標(設計式で定義されたレンズ面上のXYZ座標、又は、レンズ1の形状を定義する設計座標)を、XYZ方向に平行移動あるいは、XYZ軸まわりの回転方向であるA、B、C方向に回転させ、各測定点での差の2乗和が最小となった値を3次元形状測定装置70の座標を基準としたアライメント量(Xab,Yab,Zab,Aab,Bab,Cab)として算出して記憶部71に記憶する(ステップS62)。
Next, design coordinates (XYZ coordinates on the lens surface defined by the design formula, or so as to minimize the difference between the design formula of the back surface shape of the
その後、前記測定用治具の位置をずらせることなく、レンズ1の裏面側より、表裏偏心位置測定用基準球9を前記と同様の手法で測定する。すなわち、まず、レンズ1の裏面側から、3つの偏心位置測定用基準球9を測定する(ステップS63)。このステップS63は基準3球の測定を1つずつ順次行うことを意味しており、具体的には、以下のステップS64〜S67の測定動作を行なうことを意味する。
Thereafter, the front and back eccentric position
次いで、3次元形状測定装置70の記憶部71から3つの偏心位置測定用基準球9のXYZ位置座標を取得する(ステップS64)。
Next, the XYZ position coordinates of the three eccentric position
次いで、取得されたXYZ位置座標を基に、3次元形状測定装置70のスタイラス2を移動させて、スタイラス2を、3個の偏心位置測定用基準球9のうちの1つ目の偏心位置測定用基準球9の頂点近くの部分に接触させてXY軸上を走査して、前記1つ目の偏心位置測定用基準球9のXYZ位置座標をスタイラス2に連結された3次元形状測定装置70により測定して、測定結果を3次元形状測定装置70の記憶部71に記憶する(ステップS65)。
Next, based on the acquired XYZ position coordinates, the
次いで、前記1つ目の偏心位置測定用基準球9の頂点を基準にXY軸上あるいは同心円状にスタイラス2で前記1つ目の偏心位置測定用基準球9を走査して、前記1つ目の偏心位置測定用基準球9の上面の頂点付近のXYZ位置座標を3次元形状測定装置70により測定し、予め測定していた前記1つ目の偏心位置測定用基準球9の半径を用いて、レンズ1の裏面側より測定した前記1つ目の偏心位置測定用基準球9の中心のXYZデータ(XYZ位置座標データ)、すなわち、1球目の偏心位置測定用基準球9のXYZ位置座標:(X1b,Y1b,Z1b)を算出して、算出結果を3次元形状測定装置70の記憶部71に記憶する(ステップS66)。
Next, the first eccentric position measuring
次いで、残りの2個の偏心位置測定用基準球9も順次同様に測定して、3個の偏心位置測定用基準球9のすべてのXYZ位置座標をそれぞれ測定して算出し、3個の偏心位置測定用基準球9のXYZデータ(XYZ位置座標データ)(X1b,Y1b,Z1b)、(X2b,Y2b,Z2b)、(X3b,Y3b,Z3b)をそれぞれ得て、記憶部71に記憶する(ステップS67)。
Next, the remaining two eccentric position
この後、前記、レンズ1の表面側から測定した3つの偏心位置測定用基準球9を基準にレンズ1の表面の位置座標を決定し、さらに、レンズ1の裏面側から測定した3つの偏心位置測定用基準球9を基準にレンズ1の裏面の位置座標を決定し、各偏心位置測定用基準球9の中心は同一であることから、レンズ1の裏面の座標変換を行い、レンズ1の表面基準でレンズ1の裏面の偏心量、チルト量の算出を行うことにより、レンズ1の表面に対する裏面のレンズ1の偏心量とチルト量で表されるレンズ1の姿勢の算出を行う(ステップS68)。この算出方法は公知であり、例えば、特開2000−71344号公報の[0013]以降などに記載されている。
Thereafter, the position coordinates of the surface of the
この構成により、レンズ1の外形基準での偏心とチルトの姿勢のみならず、レンズの表面に対する裏面の偏心とチルトの姿勢も測定が可能となる。
With this configuration, it is possible to measure not only the eccentricity and tilt attitude of the
(第7実施形態)
本発明の第7実施形態における測定用治具を使用しての形状測定方法における、前記測定用治具の校正手順を図11に示す。図11において、保持爪3は、斜めに外径位置基準球支持部材4Aで支持された外径位置基準球4と、円筒横方向ピン5とにより構成されている第1実施形態の例で説明するが、第2〜5実施形態などにかかる図5A及び図5B、図6、図8、図9A〜図9Cの構成の保持爪3A,3B,3Cなどでも、ほぼ同様の校正手順で前記測定用治具の校正(3つの外径位置基準球4の位置調整)を行なうことができる。
(Seventh embodiment)
FIG. 11 shows a calibration procedure of the measuring jig in the shape measuring method using the measuring jig in the seventh embodiment of the present invention. In FIG. 11, the holding
保持爪3の3本の円筒横方向ピン5で、厚さが既知の円柱状のブロックゲージ60Cを支持するように3本の円筒横方向ピン5の上に載置する。
The three cylindrical lateral pins 5 of the holding
次いで、図11にA4で示すように、ブロックゲージ60Cの上面をスタイラス2が走査して上面を測定し、スタイラス2に連結された3次元形状測定装置70でブロックゲージ60Cの上面の位置座標を求めて、この求められた位置座標のデータより平面の方程式P2を3次元形状測定装置70の演算部72で算出して、3次元形状測定装置70の記憶部71に記憶する。
Next, as indicated by A4 in FIG. 11, the
次いで、図11にA5及びA6で示すように、スタイラス2に連結された3次元形状測定装置70で3つの外径位置基準球4を順次走査して、それらの位置座標をそれぞれ測定して、それぞれの頂点座標を演算部72で算出して、算出結果を記憶部71に記憶する。
Next, as shown by A5 and A6 in FIG. 11, the three-dimensional
次いで、ブロックゲージ60Cの上面の位置座標の測定データより求めた平面に関する前記平面の方程式P2より、ブロックゲージ60Cの厚さを引いた平面の方程式P3に、3つの外径位置基準球4の頂点座標であるXY位置座標を代入し、この時の3つの外径位置基準球4のZ位置と3つの外径位置基準球4の各頂点高さの差Z1d、Z2d、Z3dを校正パラメータとして演算部72で算出し、記憶部71へ記憶して、レンズ形状測定時の校正パラメータとする。
Next, the vertex P of the three outer diameter
このように、ブロックゲージ60Cを基準に、第1実施形態で説明したような前記手法でこれらのパラメータを校正することにより、ナノメートルオーダでの3つの外径位置基準球4の高さ位置の校正が可能となる。
Thus, by calibrating these parameters with the above-described method as described in the first embodiment on the basis of the
(第8実施形態)
本発明の第8実施形態における測定用治具を使用しての形状測定方法において、前記測定用治具に対してレンズ1を回転させ、それぞれレンズ面と3つの外径位置決め体を測定することにより、より高精度に外径基準でのレンズ1の姿勢を測定する方法を、図13に基づいて説明する。
(Eighth embodiment)
In the shape measuring method using the measuring jig according to the eighth embodiment of the present invention, the
前記測定用治具に対し、レンズ1を、前記レンズ1の外形を支持する保持爪3に対し所定の角度(例えば90°〜180°)で回転させ、各回転角での姿勢データを元の位置へ回転座標変換し、姿勢データの平均を求めることにより、高精度な測定を行うことが可能となる。例えば、前記測定でレンズ1を前記測定用治具に対して、レンズ1の上面より、0°位置から90°ずつ回転した4つの位置(0°位置、90°位置、180°位置、270°位置)でそれぞれレンズ1の姿勢を測定し、それぞれの回転位置での姿勢データを元の0°位置へ回転座標変換し、姿勢データの平均を求める。また、別の例では、レンズ1の上面より、0°位置から180°ずつ回転した2つの位置(0°位置、180°位置)でそれぞれレンズ1の姿勢を測定し、それぞれの回転位置での姿勢データを元の0°位置へ回転座標変換し、姿勢データの平均を求める。具体的には、それぞれ測定した、0°位置での偏心量dX0、dY0、チルトdA0、dB0、90°位置での偏心量dX90、dY90、チルトdA90、dB90、180°位置での偏心量dX180、dY180、チルトdA180、dB180、270°位置での偏心量dX270、dY270、チルトdA270、dB270、とすると、レンズの平均の偏心dXaは、dXa=(dX0+dX90+dX180+dX270)/4で求められる。同様に、偏心dYa=(dY0+dY90+dY180+dY270)/4、チルトdAa=(dA0+dA90+dA180+dA270)/4、チルトdBa=(dB0+dB90+dB180+dB270)/4、として求めることができる。
The
第8実施形態によれば、前記測定でレンズ1を治具に対して、レンズ1の上面より、0°位置と、前記0°位置からレンズ1を180°回転した180°位置とで、それぞれのレンズ1の姿勢を測定し、前記180°の位置での姿勢を座標変換し、前記0°位置での姿勢と比較して、姿勢データの平均を求めることにより、より高精度な測定を行うことが出来る。
According to the eighth embodiment, the
なお、前記0°位置は、プラスチックの成形品レンズの場合、成型時に発生するプラスチックの流し込み部があり、レンズの回転方向を一意に決めることができる。この場合、レンズの設計座標と、3次元形状測定装置の座標系が一致するレンズの方向を0度としてマークすることができる。一方、レンズがガラスの成形品の場合、レンズは見た目は回転対象に成型されている。この場合、回転方向の位置をレンズの形状のみでは特定できないため、評価のために、簡易的にマジックインキ等で回転方向の位置を指定し、このマジックインキで指定された位置を基準に、例えば、0°位置はマークが手前、90°位置はマークが右などと指定し、レンズを回転させることができる。 In the case of a plastic molded lens, the 0 ° position has a plastic pouring portion that is generated during molding, and can uniquely determine the rotation direction of the lens. In this case, the direction of the lens in which the design coordinates of the lens coincide with the coordinate system of the three-dimensional shape measuring apparatus can be marked as 0 degrees. On the other hand, when the lens is a molded product of glass, the lens is molded to be rotated. In this case, since the position in the rotation direction cannot be specified only by the shape of the lens, for evaluation, the position in the rotation direction is simply designated with magic ink or the like, and the position designated with this magic ink is used as a reference, for example. The 0 ° position can be designated as the front of the mark, the 90 ° position can be designated as the right of the mark, and the lens can be rotated.
なお、前記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。 It is to be noted that, by appropriately combining any of the various embodiments, the effects possessed by them can be produced.
本発明の形状測定方法及び測定用治具は、上面より表面形状を測定する3次元形状測定装置において、被測定物、例えば、レンズの外周部の外側に配置された3つの保持ユニットのそれぞれの外形位置決め球又は外形位置決め体と、レンズの外周部の裏面を支持する円筒形などの裏面支持部材により、レンズ面の外形(例えば外径)あるいは裏面を基準に、レンズ面の姿勢及びレンズ形状の測定を高精度に行うことが出来る。 The shape measuring method and the measuring jig of the present invention are each a three-dimensional shape measuring apparatus for measuring a surface shape from the upper surface, and each of three holding units arranged outside the outer peripheral portion of a measured object, for example, a lens. With the outer shape positioning sphere or the outer shape positioning body and the back surface supporting member such as a cylindrical shape that supports the back surface of the outer peripheral portion of the lens, the orientation of the lens surface and the lens shape of the lens surface with reference to the outer shape (for example, outer diameter) or the back surface Measurement can be performed with high accuracy.
1,1A レンズ
2 スタイラス
3,3A,3B,3C 保持爪
4 斜めに支持された外径位置基準球
4A 外径位置基準球支持部材
4b 円錐部
5 円筒横方向ピン
5A,5B,5C 裏面支持部材
6 長さ調整機構
6a 第1調整ねじ
6b 第2調整ねじ
6c 長さ調整機構用ケース
6d 第1貫通穴
6e 第2貫通穴
7 レンズコバ部
8 レンズ押さえばね
8a 貫通穴
9 偏心位置測定用基準球
10 支持プレート
10a 貫通穴
10b 貫通穴
11 与圧付勢ばね
13 球状横方向ピン
14 凹円錐位置決めピン
14a 凹形状の円錐面
50 隙間
60 長さ調整用治具
60a 小さい方の円筒部
60b 大きい方の円筒部
60C ブロックゲージ
70 3次元形状測定装置
71 記憶部
72 演算部
103 レンズコバ部裏面
120 位置決め治具
120c 裏面支持部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記被測定物の上面と前記3つの外形位置決め球を測定して、前記被測定物の上面の位置座標と前記3つの外形位置決め球の位置座標とを求め、
予め設定された前記3つの外形位置決め球の各半径と、前記3つの外形位置決め球の位置座標のデータより、前記3つの外形位置決め球が前記被測定物に接する位置を求め、
予め設定された前記3つの保持ユニットのそれぞれの裏面支持部材と前記外形位置決め球の高さの差と、前記3つの外形位置決め球のそれぞれの位置座標のデータを用いて、前記被測定物の裏面を基準とした前記被測定物の傾きを求め、
前記3つの外形位置決め球が前記被測定物に接する位置と前記傾きと、前記被測定物の位置座標のデータより、前記被測定物の外形を基準に前記被測定物の姿勢と形状を求めることを特徴とする形状測定方法。 The measurement object is placed on a measurement jig provided with three holding units each composed of an outer shape positioning sphere to be brought into contact with the outer periphery of the measurement object and a back surface support member for supporting the back surface of the outer periphery of the measurement object. And placing the object to be measured so that at least one of the three holding units presses the object to be measured against the remaining two holding units with a constant force.
Measuring the upper surface of the object to be measured and the three outer positioning spheres to obtain the position coordinates of the upper surface of the object to be measured and the position coordinates of the three outer positioning balls;
From the radius of each of the three contour positioning spheres set in advance and the position coordinate data of the three contour positioning spheres, the position where the three contour positioning spheres contact the object to be measured is obtained.
The back surface of the object to be measured is obtained by using the difference between the heights of the back surface supporting members of the three holding units set in advance and the heights of the outer shape positioning balls and the data of the position coordinates of the three outer shape positioning balls. Obtain the inclination of the object to be measured with reference to
The posture and shape of the object to be measured are determined based on the outer shape of the object to be measured, based on the position of the three outer shape positioning balls in contact with the object to be measured, the inclination, and the position coordinate data of the object to be measured. A shape measuring method characterized by the above.
前記被測定物の上面と前記3つの外形位置決め体の円錐状の前記凹部を上方より測定して、前記被測定物の上面の位置座標と前記3つの外形位置決め体の位置座標とを求め、
予め設定された前記3つの外形位置決め体の円筒部分の各半径と、前記3つの外形位置決め体の位置座標のデータより、前記3つの外形位置決め体が前記被測定物に接する位置を求め、
予め設定された前記3つの保持ユニットのそれぞれの裏面支持部材と前記外形位置決め体の前記凹部の高さの差と、前記3つの外形位置決め体のそれぞれの位置座標のデータを用いて、前記被測定物の裏面を基準とした前記被測定物の傾きを求め、
前記3つの外形位置決め体が前記被測定物に接する位置と前記傾きと、前記被測定物の位置座標のデータより、前記被測定物の外形を基準に前記被測定物の姿勢と形状を求めることを特徴とする形状測定方法。 Three holding units comprising a cylindrical outer shape positioning body having a conical recess at the center to be brought into contact with the outer periphery of the object to be measured and a back surface supporting member for supporting the back surface of the outer periphery of the object to be measured. The object to be measured is placed on a measuring jig provided, and at least one of the three holding units presses the object to be measured against the remaining two holding units with a constant force. Holding the object to be measured,
Measure the upper surface of the object to be measured and the conical recesses of the three outer shape positioning bodies from above to obtain the position coordinates of the upper surface of the object to be measured and the position coordinates of the three outer shape positioning bodies,
From the radius of the cylindrical portion of the three contour positioning bodies set in advance and the position coordinate data of the three contour positioning bodies, the position where the three contour positioning bodies contact the object to be measured is obtained.
Using the preset difference between the heights of the concave portions of the back support member and the outer shape positioning body of the three holding units and the position coordinate data of the three outer shape positioning bodies, the measured object Obtain the inclination of the measured object with respect to the back side of the object,
The posture and shape of the object to be measured are obtained based on the outer shape of the object to be measured, based on the position of the three outer shape positioning bodies in contact with the object to be measured, the inclination, and the position coordinate data of the object to be measured. A shape measuring method characterized by the above.
前記被測定物の外周部の裏面を支持する裏面支持部材とからなる保持ユニットを3つ備え、
前記3つの保持ユニットの内の少なくとも1つの保持ユニットが、前記被測定物を残りの2つの保持ユニットに対して一定の力で押える押圧手段を備えた測定用治具。 An outer positioning ball that contacts the outside of the outer periphery of the object to be measured;
Three holding units composed of a back surface supporting member that supports the back surface of the outer peripheral portion of the object to be measured are provided,
A measuring jig provided with pressing means for pressing at least one holding unit of the three holding units against the remaining two holding units with a constant force.
前記被測定物の外周部の裏面を支持する裏面支持部材とからなる保持ユニットを3つ備え、
前記3つの保持ユニットの内の少なくとも1つの保持ユニットが、前記被測定物を残りの2つの保持ユニットに対して一定の力で押える押圧手段を備えた測定用治具。 A cylindrical outer shape positioning body having a conical concave portion at the center contacting the outside of the outer peripheral portion of the object to be measured;
Three holding units composed of a back surface supporting member that supports the back surface of the outer peripheral portion of the object to be measured are provided,
A measuring jig provided with pressing means for pressing at least one holding unit of the three holding units against the remaining two holding units with a constant force.
The measurement jig according to claim 5 or 6, further comprising three eccentric position measurement reference spheres at positions where position coordinates can be measured respectively from the front surface and the back surface.
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