JPH0313811A - 曲率半径測定方法 - Google Patents

曲率半径測定方法

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JPH0313811A
JPH0313811A JP14671189A JP14671189A JPH0313811A JP H0313811 A JPH0313811 A JP H0313811A JP 14671189 A JP14671189 A JP 14671189A JP 14671189 A JP14671189 A JP 14671189A JP H0313811 A JPH0313811 A JP H0313811A
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JP
Japan
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axis
stage
curvature
measured
radius
Prior art date
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Pending
Application number
JP14671189A
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English (en)
Inventor
Yasuji Hattori
服部 保次
Susumu Inoue
享 井上
Masaichi Mobara
政一 茂原
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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  • Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分計〉 本発明は、レンズの曲率半径を高精度で測定できる曲率
半径測定装置に関する。
〈従来の技術〉 従来、レンズの曲率半径を測定するための技術としては
、ニュートンゲージ法が知られている。この方法では、
第3図に示すように、被測定球面31上に、曲率半径R
0のニュートンゲージ32を重ね合せ、この上から光を
照射するようにする。このとき、被測定球面31とニュ
ートンゲージ32との間に生じたすきI!I33内の空
気の層により干渉現象が生じ、被測定球面31の面形状
に応じた干渉縞が観察できろ、これにより、被測定球面
31の曲率半径Rとニュートンゲージ32の曲率半径R
0との相違を知り、被測定球面31の曲率半径R4!求
めることができる。
〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、前述した二、−トンゲージ法によると、
ニュートンゲージ32の曲率半径R0は被測定球面31
の曲率半径に近くなければならず、且つ高精度でなけれ
ばならない。
したがって、任意の曲率半径を有する被検体を容易に測
定することはできない。
また、得られる信号が干渉縞であり、ある程度の幅を有
するため、その干渉縞の中心を求める等の画像処理が必
要となる。
さらに、ニュートンゲージ32と被検体の被測定球面3
1とは線接触することとなるため、被測定球面31に黴
細な傷が生じる可能性がある。
本発明はこのような事情に鑑み、任意の曲率半径を有す
る被測定球面の曲率半径を高精度で容易に測定しうろ曲
率半径測定装置を提供することを目的とする。
<!lI題を解決するための手段〉 前記目的を達成する本発明に係る曲率半径測定方法は、
特定軸と直交する特定断面の外縁形状が該特定軸と該特
定断面との交点を中心とする円又は円の一部となる被検
体を回転ステージ上にその回転軸と当該特定軸とが平行
となるように搭載し、この回転ステージの回転軸と直交
する一方向におけろ上記被検体の外縁形状の位置を当該
回転ステージを回転しながら測定し、このときの各回転
位置における測定点が一定になるよう当該被検体を回転
ステージ上で平行移動させて当該回転ステージの回転軸
と上記特定軸とを一致させることにより上記特定断面の
曲率半径を測定することを特徴とする。
〈作   用〉 特定軸と直交する特定断面の外縁形状が該特定軸と該特
定断面との交点を中心とする円又は円の一部となる被検
体を回転ステージ上にその回転軸と当該特定軸とが平行
となるように搭載すると、回転軸と特定軸とはずれてい
る。よって、回転ステージを回転しながら回転軸と直交
する一方向においての上記特定断面の外縁形状の位置を
測定すると、各回転位置毎の測定点が異なる。この測定
点のずれを補正して常に測定点が一致するように被検体
を平行移動したときに、その特定軸は回転軸に一致する
ことになる。このときの測定点と回転軸との距離が当該
特定断面の曲率半径となる。
上述したような特定断面を有する被検体としては球若し
くはその一部を切りとったもの又は円筒若しくはその一
部を切りとったものを代表として挙げることができる。
これら被検体をその特定軸と回転軸とが平行となるよう
に回転ステージに搭載するには、球若しくはその一部を
切りとったものの場合には特にその向きは限定されない
が、円筒若しくはその一部を切りとったものの場合には
その軸と回転軸とが平行となるようにする必要がある。
また、被検体が球若しくはその一部を切りとったものの
場合、その球の曲率半径を求めるには、上述した特定断
面の曲率半径の測定を、さらに当該被検体を回転軸(特
定軸)方向に亘って移動させながら行い、その最大値を
求める必要がある。
く実 施 例〉 以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
第1図には本実施例のための曲率半径測定装置の構成を
示す。同図に示すように、架台1に上下方向移動自在に
設けられた第1のステージ2には回転ステージ3が設け
られている。この回転ステージ3の回転軸は第1のステ
ージ2の上下移動方向と平行となり、その回転位置はロ
ータリーエンコーダ4により正確に計測できろようにな
っている。この回転ステージ3上にはその回転軸と直交
する方向移動自在となる直進ステージ5aとこの直進ス
テージ5aの移動方向とは直交する移動方向を有する直
進ステージ5bとが組合さってなる2軸直進ステージ5
が搭載され、各ステージ5 a、 5 bの位置はリニ
アエンコーダ6 a。
6bにより正確に計測されるようになっている。そして
、この2軸直進ステージ5の上に被検体7が搭載される
ようになっており、この被検体7は回転軸を中心に回転
移動されると共にその回転軸に直交する一平面内で任意
に移動されろ。
一方、第1のステージ2の上方には第2のステージ8が
固定されておゆ、このステージ8の下面に設けらえtこ
直進ステージ9には微小変位を測定する光触針計10が
搭載されている。この光触針計10により変位が測定で
きろ方向は上記回転ステージ3の回転軸と直交するよう
になっており、まtこ、直進ステージ9の移動方向もこ
れと一致している。なお、この直進ステージ9の位置は
リニアエンコーダー11により正確に計測されるように
なっている。
ここで、光触針計10としては、臨界角プリズムを用い
たもの、非点収差を利用したものなどを用いればよく、
これらは−収約には分割検出器よりの出力の差信号が変
位量に対してリニア傾向を示す特性を示すので、この出
力信号レベルにより、被検体70表面の位置を知ること
ができるものである。なお、光触針計10の動作範囲は
限定される(例えば臨界角プリズムを用いた方法を採っ
た場合の動作範囲に±1μm程度である)ため、被検体
7の表面の位置が大きく変動した場合に追従するために
、光触針計10を直進ステージ9上に搭載しである。す
なわち、この直進ステージ9により被検体7の表面位置
が光触針計10の動作範囲内となるようにし、表面位置
をリニアエンコーダ11の出力と光触針計10の出力と
の和として求めるようにしている。
このような装置を用いて曲率半径を測定するには、まず
、被検体7を2軸直進ステージ5上に固定する。被検体
7としては、特定軸と直交する特定断面の外縁形状が該
特定軸と該特定断面との交点を中心とする円又は円の一
部となるもの、具体的には例えば球又は円筒の一部を切
り取ったレンズ等を挙げることができろ。なお球体の一
部をなす被検体の場合には固定する方向は特に限定され
ず、測定したい表面を光触針計10の方向に向ければよ
い。また円筒の一部をなす被検体の場合には該円筒の軸
が回転ステージ3の回転軸と平行になるよう固定する必
要がある。
次に、回転ステージ3の回転軸と被検体7の上記特定軸
とを一致させるように、直進ステージ5a、5bを移動
する。この調整は次のようにして行う。
第1図の■−■矢視図である第2図に示すように、回転
ステージの回転軸をPo、被検体7の特定断面の曲率中
心をOとした場合、0を原点としたときのP。の座標(
ΔZ、ΔX)は、(rocmθ。、 r0imθ。)で
表される。なお、roはOとPoとの距離、θ。はOP
とZ軸とのなす角である。
ここで、回転ステージ3をPoを中心に回転したときに
光触針計10により測定される被検体7表面の各測定点
P(のは、回転軸P0との関係より近似的に、 P(θ)=ΔZ+R−ΔZ−cmθ−ΔX−041Nθ
1.、■で表される。ここでRはθ=OのときP(θ)
を示す。また、 P(−〇)=ΔZ+R−ΔZ−(ト)θ+△X・ρ−θ
 ■となる。しt二がって、 となる。すなわち、回転ステージ3のロータリーエンコ
ーダ4の出力が−θ、0.θの場合におけろ被検体7の
表面の各測定点P(−の。
p(o)、p(θ)を、それぞれ先触針計10及びリニ
アエンコーダ9の出力の和として求めることにより、Δ
X、ΔZを求めることができろ。
このΔX、ΔZに応じて直進ステージ5a。
5bを移動することにより被検体7の特定断面の曲率中
心Oを回転軸P0に一致させることができ、このときの
測定点P(0)とPoとの距離が当該特定断面の曲率半
径となる。
但し、上記■、■式は近似式であるため、上述した操作
を1回行っても、曲率中心0と回転軸Pとは完全には一
致しないので、P(−の。
p(o)、p(θ)の測定並びにこれによろΔX、ΔZ
の値に応じたステージ5a、5bの移動を複数回繰り返
す必要がある。
以上の操作で特定断面の曲率半径は測定できるが、被検
体7が球又はその一部を切りとっtこレンズなどの場合
には、特定断面がその球の中心を通らないと球の曲率半
径は測定できない。このような場合には、ステージ2を
上下方向(回転軸方向)に移動しながら各移動位置にお
ける特定断面の曲率半径を測定し、その最大値を求めれ
ばよい。
以上述べた方法によれば、従来のニュートンゲージのよ
うな基準ゲージを用いろことなく、任意の曲率半径を有
する被検体の曲率半径を精度よく測定することが可能で
ある。
ここで、上記実施例の装置における測定精度について検
討すると、この精度を決定する主な要因には次の3点を
挙げろことができる。
■ 回転ステージ3の回転時の軸ぷれ精度■ 先触針計
10の感度 ■ リニアエンコーダ11の精度 したがって、測定精度を向上させろためにはこれら3点
の精度を向上させればよいことになる。
すなわち、■の精度を向上させるためには例えばエアベ
アリングを採用すればよく、市販のエアベアリングにお
いては回転軸精度0.05μmが保証されているものが
ある。また、■の点については、例えば臨界角プリズム
を用いた光触針計を用いればよ(、これによりlnm8
度の検出感度が得られろ。また、■の点については、例
えばレーザリニアエンコーダを用いればよく、これによ
り読取り分屏能Q、O1μm、Xトローク150mmに
おけろ絶対精度±0.3μm8達成することが可能であ
る。
さら(こ、これらとは別に、測定値の絶対較正を行うた
めに、予め外径寸法が既知のマスターを準備してその外
径を水袋Jで上述したように測定し、測定値の値づけを
行うのが好ましい。この場合、マスターとしては、例え
ば市販の真円度測定器のチエツク用として利用されてい
る超精密基準球(マスターボール)を用ればよい。
なお、上記実施例では、微小変位を測定するものとして
光触針計を用いたが、被検体が導体や半導体のものであ
れば静電容量センサなどを用いろことができる。また、
接触式の触針計、例えばダイヤモンド触針を用いる触針
計を用いてもよいが、この場合には触針が被検体表面に
微細な傷をつけろ可能性があるので片息が必要である。
〈発明の効果〉 以上述べたように本発明方法によると、任意の曲率半径
を有する被検体の曲率半径を高精度に測定することが可
能である。
特に被検体がレンズの場合には実施例のような非接触の
光触針計を用いることによりレンズ表面に傷をつけろお
それもなく、又、リニアエンコーダを併用する場合、読
取り分解能0.01μm1有効長200mm程度のリニ
アエンコーダが入手可能であるので、実用上はとんどの
レンズについて測定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に用いる曲率半径制定装置の
構成図、第2図はそのI−IT斜視図、第3図は従来技
術に係るニューI−ンゲージ法を示す説明図である。 図 面 中、 1は架台、 2は第1のステー ジ、 3(よ回転ステージ、 4はロータリーエンコーダ、 5a、5bは直進ステージ、 fia、6hはリニアエンコーダ、 7は被検体、 8は第2のステージ、 9(よ直進ステージ・ 10は光触針計、 1 1はリニアエンコーダである。 特 許 出 願 人 住友電気工業株式会社 代 理 人

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 特定軸と直交する特定断面の外縁形状が該特定軸と該特
    定断面との交点を中心とする円又は円の一部となる被検
    体を回転ステージ上にその回転軸と当該特定軸とが平行
    となるように搭載し、この回転ステージの回転軸と直交
    する一方向における上記被検体の外縁形状の位置を当該
    回転ステージを回転しながら測定し、このときの各回転
    位置における測定点が一定になるよう当該被検体を回転
    ステージ上で平行移動させて当該回転ステージの回転軸
    と上記特定軸とを一致させることにより上記特定断面の
    曲率半径を測定することを特徴とする曲率半径測定方法
JP14671189A 1989-06-12 1989-06-12 曲率半径測定方法 Pending JPH0313811A (ja)

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JP14671189A JPH0313811A (ja) 1989-06-12 1989-06-12 曲率半径測定方法

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JPH0313811A true JPH0313811A (ja) 1991-01-22

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1892522A2 (de) * 2006-08-25 2008-02-27 Carl Zeiss MicroImaging GmbH Drehvorrichtung für einen optischen Tomographen und optischer Tomograph mit einer Drehvorrichtung

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5135358A (en) * 1974-09-20 1976-03-25 Nippon Seiko Kk Hisokuteibutsunoen oyobi enkotonokeijoosokuteisuruhoho oyobi sochi
JPS589012A (ja) * 1981-07-08 1983-01-19 Tokyo Seimitsu Co Ltd 円弧形状測定装置

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