JP2000227322A - Method and system for measuring radius of curvature - Google Patents
Method and system for measuring radius of curvatureInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、変位センサーを用
いて球面レンズの高精度な曲率半径の測定を行う曲率半
径測定装置及び曲率半径測定方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a radius of curvature measuring apparatus and a radius of curvature measuring method for measuring a radius of curvature of a spherical lens with high accuracy using a displacement sensor.
【０００２】[0002]
【従来の技術】曲率半径を測定する方法として、リング
スフェロメーター法、直径法、オートコリメーション
法、干渉計法等がある。リングスフェロメーター法はリ
ングを被検面に当て、リングの中央部の高さをダイヤル
ゲージ等で読みとり、リングの直径と測定値から被検面
の曲率半径を計算する方法である。直径法は過半球形状
の直径を測定し、被検面の曲率半径を計算する方法であ
る。オートコリメーション法はオートコリメーション顕
微鏡光学系で球心反射の位置と頂点反射の位置決めを行
い、その移動距離をレーザー測長機等で読みとり、被検
面の曲率半径を測定する方法である。干渉計法はオート
コリメーション法の顕微鏡光学系の代わりにフィゾー型
干渉計を用いる方法である。ＪＩＳ Ｂ ７４３３−１
９８９にはニュートンゲージの曲率半径を測定する方法
として、直径法、オートコリメーション法、干渉計法が
規定されている。2. Description of the Related Art As a method of measuring a radius of curvature, there are a ring spherometer method, a diameter method, an autocollimation method, an interferometer method and the like. The ring spherometer method is a method in which a ring is applied to a surface to be inspected, the height of the center of the ring is read with a dial gauge or the like, and the radius of curvature of the surface to be inspected is calculated from the diameter and measured values of the ring. The diameter method is a method of measuring a diameter of a hemispherical shape and calculating a radius of curvature of a surface to be measured. The autocollimation method is a method in which the position of the spherical center reflection and the position of the vertex reflection are determined by an optical system of an autocollimation microscope, the movement distance is read by a laser length measuring device or the like, and the radius of curvature of the surface to be measured is measured. The interferometer method is a method using a Fizeau interferometer instead of the microscope optical system of the autocollimation method. JIS B 7433-1
989 specifies a diameter method, an autocollimation method, and an interferometer method as a method for measuring the radius of curvature of a Newton gauge.
【０００３】レンズの製造現場では通常ニュートンゲー
ジを用いるニュートンリングによる方法が用いられてい
る。[0003] In a lens manufacturing site, a method using a Newton ring using a Newton gauge is usually used.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上述の測定法の内、直
径法は半球以上の凸面にしか適用できない。オートコリ
メーション法、干渉計法では、図３（ａ），（ｂ）に示
すように、対物レンズ８ａの集光点、又は参照レンズ８
ｂの集光点を被検レンズ１の測定面の曲率中心（球
心）、次いで頂点に合わせ、この時の被検レンズの移動
量を測長機構１１によって測長し、曲率中心とレンズ頂
点の距離を求める方法である。このため、曲率半径が大
きい被検面の場合、被検面の移動距離が長くなり、測定
光学系が長いため、空気揺らぎの影響が大きくなり誤差
になりやすいこと、また装置が巨大化する等の欠点があ
る。更に、測定装置とのアライメントに手間がかかり操
作性にも問題がある。従って、製造現場では使用できな
い。操作性を考えるとニュートンリングによる方法では
操作性はよいが、精度はあまり良くない。上記ＪＩＳに
よるとニュートンゲージには校正用、基本、常用の３種
類があり、常用ニュートンゲージが製品の製作、検査に
使用するもので、基本ニュートンゲージを基準に製作、
検査される。基本ニュートンゲージは校正用ニュートン
ゲージとの比較によって測定される。校正用ニュートン
ゲージは上記のＪＩＳに規定されている方法で測定され
る。したがって、製品測定時も含めて数回の比較測定の
誤差が累積されていることになる。また、この方法は接
触式であるため、被検面に傷が入る可能性もある。高精
度な面を必要とする光学部品の検査法としては不向きで
ある。Among the above-mentioned measuring methods, the diameter method can be applied only to a convex surface having a hemisphere or more. In the auto-collimation method and the interferometer method, as shown in FIGS. 3A and 3B, the focal point of the objective lens 8a or the reference lens 8
The focal point of b is adjusted to the center of curvature (spherical center) of the measurement surface of the lens 1 to be measured, and then to the vertex. The amount of movement of the lens to be measured at this time is measured by the length measuring mechanism 11, and the center of curvature and the vertex of the lens are measured. This is a method of obtaining the distance. Therefore, in the case of a surface to be measured having a large radius of curvature, the moving distance of the surface to be measured is long, and the measurement optical system is long, so that the influence of air fluctuations is large and errors are liable to occur, and the apparatus is enlarged. There are disadvantages. Further, alignment with the measuring device is troublesome, and there is a problem in operability. Therefore, it cannot be used on a manufacturing site. Considering the operability, the method using Newton's ring has good operability, but the accuracy is not very good. According to the above JIS, there are three types of Newton gauges for calibration, basic, and regular. The regular Newton gauge is used for manufacturing and inspection of products.
Will be inspected. The basic Newton gauge is measured by comparison with a calibration Newton gauge. The Newton gauge for calibration is measured by the method specified in the above JIS. Therefore, errors of several comparison measurements including the time of product measurement are accumulated. Further, since this method is a contact type, there is a possibility that the surface to be inspected may be damaged. It is not suitable as an inspection method for an optical component requiring a high-precision surface.
【０００５】次に、リングスフェロメーターを用いた測
定法を図４を用いて説明する。被検レンズ１の測定面に
リングスフェロメータのリング１３を軽く当て、触針１
４を押し下げて測定面にあて、ダイヤルゲージ１２の指
示を読み取ると曲率半径が得られるものである。しかし
ながら、この測定装置の精度は装置を構成するリング１
３の製作精度、触針１４の移動方向精度及びダイヤルゲ
ージの測定精度といった機械的な精度によって決まり、
精密な測定値を必要とする測定には問題があった。Next, a measuring method using a ring spherometer will be described with reference to FIG. Lightly touch the ring 13 of the ring spherometer to the measurement surface of the lens 1 to be inspected,
When the user depresses 4 and touches the measurement surface to read the indication of the dial gauge 12, the radius of curvature can be obtained. However, the accuracy of this measuring device depends on the ring 1 that makes up the device.
3 is determined by mechanical accuracy such as manufacturing accuracy, moving direction accuracy of the stylus 14 and measuring accuracy of the dial gauge,
Measurements that require precise measurements have been problematic.
【０００６】本発明は上記の問題点に対してなされたも
のであり、生産現場で使用に適した、操作性が良く、非
接触で被検レンズに傷を与えず、高精度な測定を可能に
する測定法及び測定装置を提供することを目的にしてい
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has high operability suitable for use in a production site, has good operability, does not damage the lens to be inspected in a non-contact manner, and enables high-precision measurement. It is an object of the present invention to provide a measuring method and a measuring device which are described below.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明では前記課題を解
決するために以下のような手段を用いた。第１の手段と
して、曲率半径を計測する時に、被検レンズをホルダー
部に保持し、保持された被検レンズの被検面の一点の位
置座標を変位センサーにより測定し、該測定値と被検面
がホルダー部と接触する点の座標とから被検面の曲率半
径を計算することとした。 これにより、測定具の精度
に依存しない、高精度な測定を走査性よく実施できる。In the present invention, the following means are used to solve the above-mentioned problems. As a first means, when measuring the radius of curvature, the lens to be measured is held in a holder, and the position coordinates of one point on the surface of the held lens to be measured are measured by a displacement sensor. The radius of curvature of the test surface is calculated from the coordinates of the point where the test surface contacts the holder. This makes it possible to perform high-accuracy measurement with good scanability without depending on the accuracy of the measuring tool.
【０００８】第２の手段として、曲率半径を測定する際
に、曲率半径が既知のマスターをホルダーに保持し、保
持されたマスターの校正面の一点の位置座標を変位セン
サーにより測定し、次いで被検レンズをホルダー部に保
持し、保持された被検レンズの被検面の一点の位置座標
を変位センサーにより測定し、ふたつの測定値の差から
被検面の曲率半径を求めることとした。 これによっ
て、より高精度な測定が可能になる。 尚、この手段に
おいては、マスターと被検レンズの測定の順序を変えて
行うことも含まれることは言うまでもない。As a second means, when measuring the radius of curvature, a master having a known radius of curvature is held in a holder, the position coordinates of one point on the calibration surface of the held master are measured by a displacement sensor, and then the object is measured. The test lens was held in the holder, the position coordinates of one point on the test surface of the test lens held by the displacement sensor were measured, and the radius of curvature of the test surface was determined from the difference between the two measured values. This enables more accurate measurement. Needless to say, this means includes changing the order of measurement of the master and the lens to be measured.
【０００９】第３の手段として、上記第１又は第２の手
段を実施する際に、被検面を、３つの球を接点に有する
ホルダーによって保持することとした。これによって、
ホルダーと被検面の接触点の座標が容易に、精度良く求
められ、従って、測定自体も容易に、精度良く行われ
る。第４の手段として、上記第１、２、３の手段を実施
する際に、被検レンズの頂点を変位センサーにより測定
することとした。これによって、被検面の曲率半径が容
易に、より精度良く求められる。As a third means, when the above first or second means is carried out, the surface to be inspected is held by a holder having three spheres at the contact points. by this,
The coordinates of the contact point between the holder and the test surface can be easily and accurately obtained, and therefore, the measurement itself can be easily and accurately performed. As a fourth means, when implementing the first, second and third means, the vertex of the lens to be measured is measured by a displacement sensor. Thus, the radius of curvature of the surface to be measured can be easily and more accurately obtained.
【００１０】第５の手段として、上記第３又は４の手段
を実施する際に、３つの球が円周３等分の配置になって
ホルダーを使用することとした。 これによって、より
再現性良く、安定した測定特性が得られる。第６の手段
として、上記第１、２、３、４、５の手段を実施する際
に、少なくともホルダー部と変位センサーの固定部が低
膨張合金またはセラミックからなるものを使用すること
とした。これによって、温度変化に対しても安定した、
正確な測定値が得られることになる。As a fifth means, when carrying out the third or fourth means, the holder is used in such a manner that three spheres are arranged on the circumference of three equal parts. As a result, more stable and reproducible measurement characteristics can be obtained. As a sixth means, when implementing the first, second, third, fourth and fifth means, at least the holder and the fixing part of the displacement sensor are made of a low expansion alloy or ceramic. This makes it stable against temperature changes,
Accurate measurements will be obtained.
【００１１】第７の手段として、上記第１、２、３、
４、５、６の手段を実施する際に、被検レンズの外径に
応じて位置決め部材によって決まる円の直径を変化さ
せ、被検面の有効径に応じて支持部材によって決まる円
の直径を変化させ、被検面のサグ量に応じて変位センサ
ーの高さを変化させることとした。これによって、測定
可能な、被検レンズの曲率半径の幅が広がる事になる。
尚、位置決め部材によって決まる円とは、位置決め部材
をその円周上に有する円のことである。同様に、支持部
材によって決まる円とは、支持部材をその円周上に有す
る円のことである。As a seventh means, the first, second, third,
When implementing the means of 4, 5, and 6, the diameter of the circle determined by the positioning member is changed according to the outer diameter of the lens to be measured, and the diameter of the circle determined by the support member is changed according to the effective diameter of the surface to be measured. The height of the displacement sensor was changed according to the sag amount of the surface to be measured. As a result, the width of the radius of curvature of the test lens that can be measured is increased.
Note that the circle determined by the positioning member is a circle having the positioning member on its circumference. Similarly, the circle determined by the support member is a circle having the support member on its circumference.
【００１２】第８の手段として、被検レンズを支持する
ホルダー部と、被検レンズの位置決めを行う位置決め部
材と、被検面の位置を測定する変位センサーと、該変位
センサーを固定する部材と、該変位センサーよりの測定
値と該変位センサーの座標及び被検面がホルダー部と接
触する点の座標とから被検面の曲率半径を計算する計算
装置を有する曲率半径測定装置を用いることとした。こ
れにより、測定具の精度に依存しない、高精度な測定を
操作性よく実施できる。Eighth means includes a holder for supporting the lens to be inspected, a positioning member for positioning the lens to be inspected, a displacement sensor for measuring the position of the surface to be inspected, and a member for fixing the displacement sensor. Using a radius of curvature measuring device having a calculator for calculating the radius of curvature of the surface to be measured from the measured values from the displacement sensor, the coordinates of the position sensor, and the coordinates of the point where the surface to be measured contacts the holder. did. Thereby, highly accurate measurement which does not depend on the accuracy of the measuring instrument can be performed with good operability.
【００１３】第９の手段として、被検レンズを支持する
ホルダー部と、被検レンズの位置決めを行う位置決め部
材と、被検面の位置を測定する変位センサーと、該変位
センサーを固定する部材と、曲率半径が既知であるマス
ターの校正面の位置と被検面の位置の差から被検面の曲
率半径を計算する計算装置を有する曲率半径測定装置を
用いることとした。これによって、より高精度な測定が
可能になる。As ninth means, a holder for supporting the lens to be inspected, a positioning member for positioning the lens to be inspected, a displacement sensor for measuring the position of the surface to be inspected, and a member for fixing the displacement sensor In addition, a radius of curvature measuring device having a calculator for calculating the radius of curvature of the surface to be measured from the difference between the position of the calibration surface of the master having a known radius of curvature and the position of the surface to be measured is used. This enables more accurate measurement.
【００１４】第１０の手段として、前記第８、９の測定
装置に対して、被検面を保持するホルダー部が３つの球
で構成されることとした。これによって、ホルダーと被
検面の接触点の座標が容易に、精度良く求められ、従っ
て、測定自体も容易に、精度良く行われる。第１１の手
段として、前記第８、９、１０の手段に対して、被検面
の頂点を測定するように変位センサーを配することとし
た。これによって、被検面の曲率半径が容易に、より精
度良く求められる。As a tenth means, in the eighth and ninth measuring devices, the holder for holding the surface to be inspected is constituted by three spheres. As a result, the coordinates of the contact point between the holder and the surface to be inspected can be easily and accurately obtained, and thus the measurement itself can be easily and accurately performed. As an eleventh means, a displacement sensor is provided for the eighth, ninth, and tenth means so as to measure a vertex of a test surface. Thus, the radius of curvature of the surface to be measured can be easily and more accurately obtained.
【００１５】第１２の手段として、前記第１０または１
１の手段に対して、３つの球が円周３等分の配置になる
こととした。これによって、より再現性良く、安定した
測定特性が得られる。第１３の手段として、前記第８、
９、１０、１１、１２の手段に対して、少なくともホル
ダー部とセンサー固定部が低膨張合金またはセラミック
からなることとした。これによって、温度変化に対して
も安定した、正確な測定値が得られることになる。As a twelfth means, the tenth or the first
For one unit, three spheres are arranged in three equal circles. As a result, more stable and reproducible measurement characteristics can be obtained. As a thirteenth means, the eighth,
With respect to the means of 9, 10, 11, and 12, at least the holder section and the sensor fixing section are made of a low expansion alloy or ceramic. As a result, accurate and stable measurement values can be obtained even with temperature changes.
【００１６】第１４の手段として、前記第８、９、１
０、１１、１２、１３の手段に対して、位置決め機構に
よって決まる円の直径が可変である機構と、支持位置に
よって決まる円の直径が可変である機構と、被検面のサ
グ量に応じて変位センサーの高さが可変である機構を持
つこととした。 これによって、測定可能な、被検レン
ズの曲率半径の幅が広がる事になる。As a fourteenth means, the eighth, ninth, and one
With respect to the means of 0, 11, 12, and 13, depending on the mechanism in which the diameter of the circle determined by the positioning mechanism is variable, the mechanism in which the diameter of the circle determined by the support position is variable, and the sag amount of the surface to be inspected. It has a mechanism to change the height of the displacement sensor. As a result, the width of the radius of curvature of the test lens that can be measured is increased.
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】本発明における基本的な技術思想
は、曲率半径を測定する際に、被検面を例えば３点支持
によって保持し、この支持点の３次元座標と、変位セン
サーにより計測された被検面の頂点の３次元座標とから
被検面の曲率半径を求めることである。これによってリ
ングの製作誤差の影響を回避し、測定の再現性を得て高
い精度の測定を非接触で実施できる。さらに、測定の再
現性が優れているので、マスターとの比較測定が容易に
なり、これにより更に高い測定精度が可能になる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The basic technical idea of the present invention is that, when measuring a radius of curvature, a surface to be inspected is held by, for example, three points, and the three-dimensional coordinates of the points and the displacement sensor are used. That is, the radius of curvature of the test surface is determined from the obtained three-dimensional coordinates of the vertex of the test surface. As a result, the influence of the ring manufacturing error can be avoided, and high-precision measurement can be performed without contact by obtaining reproducibility of measurement. Further, since the reproducibility of the measurement is excellent, the comparison measurement with the master is facilitated, thereby enabling higher measurement accuracy.
【００１８】[0018]
【実施例】図１は本発明の実施例である。被検レンズ１
はホルダー２の球２ａに被検面１ａを接し、位置決め機
構１５により位置決めされる。位置決め機構１５はマイ
クロねじによって移動し、被検体１を外周部から軽く押
圧して位置決めする。この移動の際にはリニアエンコー
ダにより移動量が計測され、移動量の調整が可能になっ
ている。球２ａは被検面の有効径外の円周の３等分の位
置で支柱２ｂに固定されている。ホルダー２はベース部
４に設置され、被検面の有効径に応じて図２に示すよう
な移動機構により円周３等分の関係は変えずに円（３つ
の球２ａを通る円）の直径を変化させることができる。
移動機構は渦巻きねじ１８が切られた回転円盤１６と支
柱２ｂの下面に切られたねじ１９からなる。図示しない
回転具によって回転円盤１６を回転させると支柱２ｂは
ベース４に作られた移動ガイド溝１７に沿ってベース４
の半径方向に移動する。このガイドを３列、半径方向に
設け、これらに支柱４をはめ合わせ、回転円盤との位置
調整を行うと、球２ａは円周３等分の関係を変えずに、
半径を変化することになる。尚、この動作原理は旋盤の
３爪スクロールチャックの動作機構と同じである。次
に、被検面の頂点の高さを測定するために、被検レンズ
１の外径中心軸と変位センサー３の測定方向が一致する
ように変位センサー３がセンサーホルダー３ａに設置さ
れている。センサーホルダー３ａはベース部４に設置さ
れ、被検面１ａの曲率半径と球２ａとの接触点の位置に
よって変わる被検面の頂点の高さに応じてセンサーの高
さを変える調節機構３ｂを有している。この調節機構３
ｂはセンサーホルダー３ａにマイクロねじが切られたも
ので、同じくマイクロねじが切られたベース部とのねじ
接合によって高さの調節が可能になっている。この調節
機構にはリニアエンコーダが付設され、センサーの高さ
の測定が可能になっている。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. Test lens 1
The test surface 1a contacts the ball 2a of the holder 2 and is positioned by the positioning mechanism 15. The positioning mechanism 15 is moved by the micro-screw and lightly presses the subject 1 from the outer periphery to position the subject. During this movement, the movement amount is measured by the linear encoder, and the movement amount can be adjusted. The sphere 2a is fixed to the column 2b at a position equivalent to three equal parts of the circumference outside the effective diameter of the test surface. The holder 2 is installed on the base portion 4 and is formed into a circle (a circle passing through three spheres 2a) without changing the relation of three equal parts by a moving mechanism as shown in FIG. 2 according to the effective diameter of the surface to be inspected. The diameter can be varied.
The moving mechanism comprises a rotating disk 16 with a spiral screw 18 cut and a screw 19 cut on the lower surface of the column 2b. When the rotating disk 16 is rotated by a rotating tool (not shown), the column 2 b moves along the movement guide groove 17 formed in the base 4.
Move in the radial direction. When this guide is provided in three rows in the radial direction, the support 4 is fitted to these guides, and the position of the guide is adjusted with respect to the rotating disk, the sphere 2a does not change its relation to the circumference of three parts.
The radius will change. The operation principle is the same as the operation mechanism of the three-jaw scroll chuck of the lathe. Next, in order to measure the height of the vertex of the surface to be measured, the displacement sensor 3 is installed on the sensor holder 3a so that the center axis of the outer diameter of the lens 1 to be measured coincides with the measurement direction of the displacement sensor 3. . The sensor holder 3a is installed on the base unit 4 and includes an adjusting mechanism 3b that changes the height of the sensor according to the height of the apex of the test surface, which varies depending on the radius of curvature of the test surface 1a and the position of the contact point with the sphere 2a. Have. This adjustment mechanism 3
b is a micro-thread of the sensor holder 3a, the height of which can be adjusted by screw connection with the micro-threaded base. A linear encoder is attached to this adjustment mechanism, and the height of the sensor can be measured.
【００１９】変位センサー３にはアンプ５と測定値から
曲率半径を計算するための計算機６が接続されている。
測定法は以下の通りである。被検レンズ１をホルダーに
のせ、レンズの中心が変位センサーの中心と合うように
位置決め機構１６によって調整する。この状態にて変位
センサー３によって被検レンズ面のの頂点位置を求め
る。被検面は球面の一部であり、球面は中心を表す３つ
の未知数と半径の４つのパラメータで表示される。従っ
て、ホルダーの球との接触点の３つの座標及び測定され
た頂点位置より曲率半径が求められる。また、別の測定
法法としては、マスター（原器）を準備し、マスターの
曲率半径は予め測定しておく。被検面の曲率半径、有効
径に応じて、ホルダーの径及び変位センサーの高さを調
整する。マスターをホルダーに載せ、変位センサーの測
定範囲内になるように変位センサーの高さの微調整を行
う。この時の変位センサーの値を読みとり、記録する。
次に、被検レンズをホルダーに載せ、変位センサーの値
を読みとり、マスター測定時の変位センサーの値との差
から被検面の曲率半径を計算する。The displacement sensor 3 is connected to an amplifier 5 and a calculator 6 for calculating a radius of curvature from measured values.
The measuring method is as follows. The test lens 1 is placed on a holder and adjusted by the positioning mechanism 16 so that the center of the lens is aligned with the center of the displacement sensor. In this state, the vertex position of the lens surface to be measured is obtained by the displacement sensor 3. The test surface is a part of a spherical surface, and the spherical surface is represented by three parameters representing the center and four parameters of the radius. Therefore, the radius of curvature is determined from the three coordinates of the contact point of the holder with the sphere and the measured vertex position. As another measuring method, a master (prototype) is prepared, and the radius of curvature of the master is measured in advance. The diameter of the holder and the height of the displacement sensor are adjusted according to the radius of curvature and the effective diameter of the test surface. Place the master on the holder and fine-tune the height of the displacement sensor so that it is within the measurement range of the displacement sensor. The value of the displacement sensor at this time is read and recorded.
Next, the test lens is placed on the holder, the value of the displacement sensor is read, and the radius of curvature of the test surface is calculated from the difference from the value of the displacement sensor during master measurement.
【００２０】実施例では変位センサーを被検面の外径中
心軸上に配置しているが、光軸からずれた位置に配置し
ても、その座標を測定することにより、曲率半径の計算
が可能であるので問題は無い。以上のように、被検面の
頂点の高さは被検面の曲率半径、ホルダーとの接触点を
通る円の直径に応じて変わるため、被検面の頂点の高さ
から被検面の曲率半径を求めることが可能である。ただ
し、高精度な曲率半径の測定を行うためには、環境の温
度変化による被検面の熱変形に伴う曲率半径の変化、ま
た、同様にセンサーの座標とホルダーでの被検面の接触
点の変化、ホルダーとの接触部での被検面の変形、被検
面の自重による変形、等が誤差要因になるので十分な対
策を行うか、補正を行う必要がある。本発明では、上記
誤差要因を除くため、まず第１にホルダー部２をセラミ
ックスや低熱膨張合金で構成し、被検面とほぼ同じ曲率
半径で、予め、曲率半径を高精度に測定してあるマスタ
ーを利用し、マスターと被検面の頂点の高さの差から被
検面の曲率半径を計算する比較測定を行っている。マス
ターは被検レンズと変形の差を生じさせないために、被
検レンズと同じ形状、硝種であることが望ましい。ま
た、被検面はホルダーとの接触部での変形は避けられな
いが、測定の再現性を高めるためには再現性の良い変形
が望ましい。そこで、本発明では、被検面の支持部に３
点当たりになるように、３つの球を用いている。再現性
の良い変形であれば球に限らずにいろいろな形状が可能
である。また、３点でなくても良い。In the embodiment, the displacement sensor is arranged on the central axis of the outer diameter of the surface to be measured. However, even if the displacement sensor is arranged at a position shifted from the optical axis, the radius of curvature can be calculated by measuring its coordinates. There is no problem because it is possible. As described above, since the height of the vertex of the surface to be measured changes according to the radius of curvature of the surface to be measured and the diameter of the circle passing through the point of contact with the holder, the height of the vertex of the surface to be measured is determined from the height of the vertex of the surface to be measured. It is possible to determine the radius of curvature. However, in order to measure the radius of curvature with high accuracy, it is necessary to change the radius of curvature due to the thermal deformation of the surface to be measured due to the temperature change of the environment. Change, deformation of the surface to be inspected at the contact portion with the holder, deformation of the surface to be inspected due to its own weight, and the like become error factors. Therefore, it is necessary to take sufficient measures or make corrections. In the present invention, in order to eliminate the above-mentioned error factors, first, the holder 2 is made of ceramics or a low thermal expansion alloy, and the radius of curvature is measured with high precision in advance with a radius of curvature substantially the same as the surface to be measured. Using a master, a comparative measurement is performed in which the radius of curvature of the surface to be measured is calculated from the difference in height between the master and the vertex of the surface to be tested. The master is desirably the same shape and glass type as the lens to be inspected so as not to cause a difference in deformation from the lens to be inspected. In addition, deformation of the surface to be inspected at the contact portion with the holder is inevitable, but deformation with good reproducibility is desirable in order to increase reproducibility of measurement. Therefore, in the present invention, 3
Three spheres are used so as to hit the point. As long as the deformation has good reproducibility, various shapes are possible without being limited to the spherical shape. Also, the number of points need not be three.
【００２１】本発明では、被検面の曲率半径、外径に応
じてセンサーの高さ、ホルダーの径を変えて種々の被検
面に対応できるようにしているが、被検面に応じてセン
サーの高さ、ホルダーの径を固定にして専用の装置を製
作することも可能である。尚、本発明に使用する変位セ
ンサーとしては静電容量型のもの、電気マイクロや三角
測量法を利用した光センサー、更に簡単なものとして
は、反射面の変位による反射光のズレを測量する素子
（顕微鏡のオートフォース素子）でも良い。いずれも、
非接触で測定が可能である。In the present invention, the height of the sensor and the diameter of the holder are changed in accordance with the radius of curvature and the outer diameter of the surface to be tested so that various surfaces can be supported. It is also possible to manufacture a dedicated device by fixing the height of the sensor and the diameter of the holder. The displacement sensor used in the present invention is a capacitance type sensor, an optical sensor using an electric micro or triangulation method, and more simply, an element for measuring a deviation of reflected light due to a displacement of a reflecting surface. (An auto-force element of a microscope) may be used. In each case,
Non-contact measurement is possible.
【００２２】[0022]
【発明・考案の効果】以上の様に本発明に係る曲率半径
測定システムを採用すれば、操作性を損なうことなく、
非接触で高精度な曲率半径の測定が可能となる。変位セ
ンサーを用いることにより、得られたデータの処理が迅
速になされるという利点を有している。As described above, if the radius of curvature measuring system according to the present invention is adopted, the operability is not impaired.
Non-contact and highly accurate measurement of the radius of curvature becomes possible. The use of the displacement sensor has the advantage that the obtained data can be processed quickly.
【図１】 本発明に係わる第１の実施例FIG. 1 shows a first embodiment according to the present invention.
【図２】 本発明の実施例、回転機構FIG. 2 shows an embodiment of the present invention, a rotation mechanism.
【図３】 （ａ）従来例 オートコリメーション法
（ｂ）従来例 干渉計法FIG. 3 (a) Conventional example Autocollimation method (b) Conventional example Interferometer method
【図４】 リングスフェロメーター法FIG. 4 Rings ferrometer method
１ ・・・被検レンズ、 １ａ・・・被検面、
２・・・ホルダー ２ａ・・・球、 ２ｂ・・・支柱
３・・・変位センサー ３ａ・・・センサーホルダー、３ｂ・・・調節機構
４ ・・・ベース部 ５・・・アンプ ６ ・・・計算機 ７ａ・・・オートコリメーション顕微鏡系 ７ｂ・・・フィゾー型干渉計、８ａ・・・対物レンズ、
８ｂ・・・参照レンズ、９・・・架台、
１０・・・ベンチ、 １１・・・測長機構、１２・・
・ダイヤルゲージ、 １３・・・リング、 １４・・
・触針 １５・・・位置決め装置 １６・・・回転円盤
１７・・・案内溝 １８・・・渦巻きねじ １９・・・ねじ1 ... lens to be inspected, 1a ... surface to be inspected,
2 Holder 2a Ball 2b Support
3 Displacement sensor 3a Sensor holder 3b Adjustment mechanism
4 Base unit 5 Amplifier 6 Computer 7a Autocollimation microscope system 7b Fizeau interferometer 8a Objective lens
8b: Reference lens, 9: Stand,
10 ... bench, 11 ... length measuring mechanism, 12 ...
・ Dial gauge, 13 ・ ・ ・ Ring, 14 ・ ・
・ Stylus 15 ・ ・ ・ Positioning device 16 ・ ・ ・ Rotating disk
17: guide groove 18: spiral screw 19: screw
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 市川 元 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 株 式会社ニコン内 (72)発明者 大竹 幸二 栃木県大田原市実取770番地 株式会社栃 木ニコン内 (72)発明者 菊池 洋二 栃木県大田原市実取770番地 株式会社栃 木ニコン内 Ｆターム(参考） 2F069 AA04 AA53 BB40 GG04 GG06 GG07 GG13 GG73 HH09 MM02 RR03 RR05 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Motoichi Ichikawa 3-2-2-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nikon Corporation (72) Inventor Koji Otake 770, Mitori, Otawara-shi, Tochigi Tochigi Nikon Corporation (72) Inventor Yoji Kikuchi 770, Mitori, Otawara-shi, Tochigi F-term in Tochigi Nikon Corporation (reference) 2F069 AA04 AA53 BB40 GG04 GG06 GG07 GG13 GG73 HH09 MM02 RR03 RR05
Claims (14)
された被検レンズの被検面上の一点の位置座標を変位セ
ンサーにより測定し、該測定値と被検面がホルダー部と
接触する複数の点の座標とから被検面の曲率半径を計算
することを特徴とする曲率半径測定方法。1. A test lens is held in a holder, and the position coordinates of one point on the test surface of the held test lens are measured by a displacement sensor, and the measured value and the test surface come into contact with the holder. A radius of curvature of the test surface is calculated from coordinates of a plurality of points to be measured.
保持し、保持されたマスターの校正面上の一点の位置座
標を変位センサーにより測定し、次いで被検レンズをホ
ルダー部に保持し、保持された被検レンズの被検面の一
点の位置座標を変位センサーにより測定し、ふたつの測
定値の差から被検面の曲率半径を計算することを特徴と
する曲率半径測定方法。2. A holder having a known curvature radius is held in a holder, a position coordinate of one point on a calibration surface of the held master is measured by a displacement sensor, and then a lens to be measured is held in the holder. A method of measuring a radius of curvature, comprising: measuring a position coordinate of one point of a surface of a test lens using a displacement sensor; and calculating a radius of curvature of the test surface from a difference between two measured values.
有するホルダーによって保持することを特徴とする請求
項１又は２記載の曲率半径測定方法。3. The curvature radius measuring method according to claim 1, wherein the surface to be measured or the calibration surface is held by a holder having three spheres at a contact point.
により測定することを特徴とする請求項１または２また
は３記載の曲率半径測定方法。4. The curvature radius measuring method according to claim 1, wherein a vertex of the test surface or the calibration surface is measured by a displacement sensor.
るホルダーを使用することを特徴とする請求項３または
４記載の曲率半径測定方法。5. The method of measuring a radius of curvature according to claim 3, wherein a holder is used in which three spheres are arranged so as to divide the circumference into three equal parts.
固定部が低膨張合金またはセラミックからなるものを使
用することを特徴とする請求項１，２，３，４，５のい
ずれか１項記載の曲率半径測定方法。6. The curvature according to claim 1, wherein at least the holder and the fixing part of the displacement sensor are made of a low expansion alloy or ceramic. Radius measurement method.
により決まる円の直径を変化させ、被検面の有効径に応
じて支持部材により決まる円の直径を変化させ、被検面
のサグ量に応じて変位センサーの高さを変化させて測定
することを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６の
内のいずれか１項記載の曲率半径測定方法。7. The sag of the surface to be measured by changing the diameter of a circle determined by the positioning member according to the outer diameter of the lens to be tested, and changing the diameter of the circle determined by the support member according to the effective diameter of the surface to be tested. 7. The radius of curvature measuring method according to claim 1, wherein the measurement is performed by changing the height of the displacement sensor according to the amount.
を保持するホルダー部と、被検レンズの位置決めを行う
位置決め部材と、被検面の一点の位置を測定する変位セ
ンサーと、該変位センサーを固定する部材と、該変位セ
ンサーよりの測定値と被検面がホルダー部と接触する複
数の点の座標とから被検面の曲率半径を計算する計算装
置を有することを特徴とする曲率半径測定装置。8. A curvature radius measuring device, comprising: a holder for holding a lens to be inspected; a positioning member for positioning the lens to be inspected; a displacement sensor for measuring the position of one point on the surface to be inspected; A member for fixing the sensor, and a calculating device for calculating a radius of curvature of the surface to be measured from a measurement value from the displacement sensor and coordinates of a plurality of points at which the surface to be tested contacts the holder. Radius measuring device.
を保持するホルダー部と、被検レンズの位置決めを行う
位置決め部材と、被検面の位置を測定する変位センサー
と、該変位センサーを固定する部材と、曲率半径が既知
であるマスターの校正面の位置と被検面の位置の差から
被検面の曲率半径を計算する計算装置を有することを特
徴とする曲率半径測定装置。9. A curvature radius measuring apparatus, comprising: a holder for holding a lens to be inspected; a positioning member for positioning the lens to be inspected; a displacement sensor for measuring the position of the surface to be inspected; An apparatus for measuring a radius of curvature, comprising: a member to be fixed; and a calculator for calculating a radius of curvature of the surface to be measured from a difference between a position of a calibration surface of the master having a known radius of curvature and a position of the surface to be measured.
球で構成されることを特徴とする請求項８または９記載
の曲率半径測定装置。10. The curvature radius measuring device according to claim 8, wherein the holder for supporting the surface to be inspected comprises three spheres.
ンサーを配したことを特徴とする請求項８または９また
は１０記載の曲率半径測定装置。11. The curvature radius measuring device according to claim 8, wherein a displacement sensor is arranged so as to measure a vertex of the surface to be measured.
とを特徴とする請求項１０または１１記載の曲率半径測
定装置。12. The curvature radius measuring device according to claim 10, wherein the three spheres are arranged so as to divide the circumference into three equal parts.
部が低膨張合金またはセラミックからなることを特徴と
する請求項８，９，１０，１１，１２のいずれか１項記
載の曲率半径測定装置。13. The radius of curvature measuring device according to claim 8, wherein at least the holder and the sensor fixing portion are made of a low expansion alloy or ceramic.
が可変である機構と、支持位置によって決まる円の直径
が可変である機構と、被検面のサグ量に応じて変位セン
サーの高さが可変である機構を持つことを特徴とする請
求項８，９，１０，１１，１２，１３の内いずれか１項
記載の曲率半径測定装置。14. A mechanism in which the diameter of a circle determined by a positioning mechanism is variable, a mechanism in which the diameter of a circle determined by a support position is variable, and a height of a displacement sensor which is variable according to a sag amount of a surface to be inspected. 14. The curvature radius measuring device according to claim 8, wherein the curvature radius measuring device has a certain mechanism.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11029847A JP2000227322A (en) | 1999-02-08 | 1999-02-08 | Method and system for measuring radius of curvature |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP11029847A JP2000227322A (en) | 1999-02-08 | 1999-02-08 | Method and system for measuring radius of curvature |
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| JP2000227322A true JP2000227322A (en) | 2000-08-15 |
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| JP11029847A Pending JP2000227322A (en) | 1999-02-08 | 1999-02-08 | Method and system for measuring radius of curvature |
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| JP (1) | JP2000227322A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102873586A (en) * | 2012-08-28 | 2013-01-16 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | Fast on-line measuring device for curvature radius of workpiece processed in numerically controlled manner |
| JP2015172541A (en) * | 2014-03-12 | 2015-10-01 | 国立大学法人京都大学 | Surface shape measurement device |
| CN105865686A (en) * | 2016-04-20 | 2016-08-17 | 西安科技大学 | Newton ring stress measuring device |
| CN109443280A (en) * | 2018-11-30 | 2019-03-08 | 松林光电科技（湖北）有限公司 | A kind of lens detection device |
| CN109990748A (en) * | 2019-04-23 | 2019-07-09 | 辽宁科技大学 | A kind of device and detection method for on-line checking position of steel coil |
-
1999
- 1999-02-08 JP JP11029847A patent/JP2000227322A/en active Pending
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| CN102873586A (en) * | 2012-08-28 | 2013-01-16 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | Fast on-line measuring device for curvature radius of workpiece processed in numerically controlled manner |
| CN102873586B (en) * | 2012-08-28 | 2014-10-15 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | Fast on-line measuring device for curvature radius of workpiece processed in numerically controlled manner |
| JP2015172541A (en) * | 2014-03-12 | 2015-10-01 | 国立大学法人京都大学 | Surface shape measurement device |
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| CN109990748A (en) * | 2019-04-23 | 2019-07-09 | 辽宁科技大学 | A kind of device and detection method for on-line checking position of steel coil |
| CN109990748B (en) * | 2019-04-23 | 2023-12-29 | 辽宁科技大学 | Device and method for online detection of steel coil position |
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