JP2002071344A - 形状測定方法及び装置 - Google Patents
形状測定方法及び装置Info
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- JP2002071344A JP2002071344A JP2000256904A JP2000256904A JP2002071344A JP 2002071344 A JP2002071344 A JP 2002071344A JP 2000256904 A JP2000256904 A JP 2000256904A JP 2000256904 A JP2000256904 A JP 2000256904A JP 2002071344 A JP2002071344 A JP 2002071344A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来、レンズの裏面または外径を基準とした
レンズ表面の傾き及び偏心を高精度に測定評価する形状
測定方法及び測定装置がなかった。 【解決手段】 3個の位置決め球11aが表裏から飛び
出した状態で固定されレンズの表面1aとレンズ裏面1
bが見える状態で支持する治具11により構成され、レ
ンズ表面側において、測定用プローブによるXY座標方
向への走査により測定し、この各位置決め球11aの頂
点座標を算出したのちに、各頂点座標で形成される平面
と各2つの頂点座標の垂直2等分線に基づいて治具を基
準とするレンズ表面の傾き及び偏心を算出し、同様にレ
ンズ裏面側においても治具を基準とするレンズ裏面の傾
き及び偏心を算出し、レンズの表面と裏面の相対的位置
関係(光軸ずれ)を算出する。
レンズ表面の傾き及び偏心を高精度に測定評価する形状
測定方法及び測定装置がなかった。 【解決手段】 3個の位置決め球11aが表裏から飛び
出した状態で固定されレンズの表面1aとレンズ裏面1
bが見える状態で支持する治具11により構成され、レ
ンズ表面側において、測定用プローブによるXY座標方
向への走査により測定し、この各位置決め球11aの頂
点座標を算出したのちに、各頂点座標で形成される平面
と各2つの頂点座標の垂直2等分線に基づいて治具を基
準とするレンズ表面の傾き及び偏心を算出し、同様にレ
ンズ裏面側においても治具を基準とするレンズ裏面の傾
き及び偏心を算出し、レンズの表面と裏面の相対的位置
関係(光軸ずれ)を算出する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、測定面上でプロー
ブをXY座標方向に走査することにより、プローブのX
Y座標位置でのZ座標データの列を求め、このZ座標デ
ータの列に基づいて測定面の形状測定を行う方法及びそ
の装置に関するものであり、特にレンズの表面と裏面の
相対的位置や、レンズの外径基準に対するレンズ形状を
測定することに関する。
ブをXY座標方向に走査することにより、プローブのX
Y座標位置でのZ座標データの列を求め、このZ座標デ
ータの列に基づいて測定面の形状測定を行う方法及びそ
の装置に関するものであり、特にレンズの表面と裏面の
相対的位置や、レンズの外径基準に対するレンズ形状を
測定することに関する。
【0002】
【従来の技術】本発明者らが先に開発した超高精度三次
元測定機は、測定面上を0.5mN以下の弱い測定圧の
プローブをXY座標方向に走査することにより、プロー
ブのXY座標位置でのZ座標の列を求め、測定面の形状
が設計式からどれだけずれているかを、このZ座標デー
タの列から直接的に測定するものである。具体的には、
測定対象であるレンズやミラーの表面形状は、一般式で
Z=f(X,Y)という設計式で表わされ、測定点のX
Y座標におけるZ測定値からこの設計式の値を差し引い
て誤差を算出している。
元測定機は、測定面上を0.5mN以下の弱い測定圧の
プローブをXY座標方向に走査することにより、プロー
ブのXY座標位置でのZ座標の列を求め、測定面の形状
が設計式からどれだけずれているかを、このZ座標デー
タの列から直接的に測定するものである。具体的には、
測定対象であるレンズやミラーの表面形状は、一般式で
Z=f(X,Y)という設計式で表わされ、測定点のX
Y座標におけるZ測定値からこの設計式の値を差し引い
て誤差を算出している。
【0003】ここで、測定圧を0.5mN以下としたの
は、10nm程度の高精度測定が必要であり、測定面に
傷をつけてはいけないからである。このような高精度を
実現するため、我々は原子間力プローブ(特開平6−2
65340号公報に記載)を開発しており、Z方向にフ
ォーカスサーボをかけてXY方向にプローブを乗せたX
Yステージを移動させると、プローブは測定物との測定
圧を常に一定に保ちながら三次元形状に沿って移動す
る。
は、10nm程度の高精度測定が必要であり、測定面に
傷をつけてはいけないからである。このような高精度を
実現するため、我々は原子間力プローブ(特開平6−2
65340号公報に記載)を開発しており、Z方向にフ
ォーカスサーボをかけてXY方向にプローブを乗せたX
Yステージを移動させると、プローブは測定物との測定
圧を常に一定に保ちながら三次元形状に沿って移動す
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】レンズは2つの金型
(表用、裏用)により転写させて製造するが、金型の転
写面そのものの加工精度は許容範囲内にあったとして
も、金型の転写面に傾きまたは偏心がある場合は2つの
金型の位置関係がずれ、その結果レンズの表面と裏面の
光軸がずれるため、所望の光学特性を満たせない場合が
ある。
(表用、裏用)により転写させて製造するが、金型の転
写面そのものの加工精度は許容範囲内にあったとして
も、金型の転写面に傾きまたは偏心がある場合は2つの
金型の位置関係がずれ、その結果レンズの表面と裏面の
光軸がずれるため、所望の光学特性を満たせない場合が
ある。
【0005】本発明者らは、先にレンズ金型の傾きおよ
び偏心の測定方法(特願平11−312368)につい
て発明しているが、成形後のレンズについての形状確認
もできるようにすることがレンズ製作には必要である。
び偏心の測定方法(特願平11−312368)につい
て発明しているが、成形後のレンズについての形状確認
もできるようにすることがレンズ製作には必要である。
【0006】この測定機は、設計式の存在する測定面の
設計式からのずれ量は高精度に測定評価できるが、レン
ズの表面と裏面の光軸ずれを評価する方法がなく、ま
た、レンズの外径と底面を基準とするレンズの光軸ずれ
を評価する方法がないという欠点があった。
設計式からのずれ量は高精度に測定評価できるが、レン
ズの表面と裏面の光軸ずれを評価する方法がなく、ま
た、レンズの外径と底面を基準とするレンズの光軸ずれ
を評価する方法がないという欠点があった。
【0007】本発明は上記問題点に鑑み、特に、レンズ
の表面と裏面の相対的傾き、または偏心を測定できる形
状測定方法及びその装置を提供することを目的とする。
また、レンズの外径と底面を基準とするレンズ面の傾
き、または偏心を測定できる形状測定方法及びその装置
を提供することを目的とする。
の表面と裏面の相対的傾き、または偏心を測定できる形
状測定方法及びその装置を提供することを目的とする。
また、レンズの外径と底面を基準とするレンズ面の傾
き、または偏心を測定できる形状測定方法及びその装置
を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、位置情報が既知な3点がなす平面の表面
からXY方向に走査して、対象物のZ方向のデータ列を
求めてこの対象物の表面側形状を測定し、この測定した
前記対象物の表面側形状データと設計形状データとか
ら、前記平面と前記3点から求めた基準点からの前記対
象物の表面側形状のずれ量を算出し、裏面からXY方向
に走査してZ方向のデータ列を求めて前記対象物の裏面
側形状を測定し、この測定した前記対象物の裏面側形状
データと設計形状データとから、前記平面と前記基準点
からの前記対象物の裏面側形状のずれ量を算出し、前記
表面側形状のずれ量と前記裏面側形状のずれ量から、前
記対象物の表面側と裏面側の相対位置関係を算出する構
成としたものである。
に、本発明は、位置情報が既知な3点がなす平面の表面
からXY方向に走査して、対象物のZ方向のデータ列を
求めてこの対象物の表面側形状を測定し、この測定した
前記対象物の表面側形状データと設計形状データとか
ら、前記平面と前記3点から求めた基準点からの前記対
象物の表面側形状のずれ量を算出し、裏面からXY方向
に走査してZ方向のデータ列を求めて前記対象物の裏面
側形状を測定し、この測定した前記対象物の裏面側形状
データと設計形状データとから、前記平面と前記基準点
からの前記対象物の裏面側形状のずれ量を算出し、前記
表面側形状のずれ量と前記裏面側形状のずれ量から、前
記対象物の表面側と裏面側の相対位置関係を算出する構
成としたものである。
【0009】また、本発明は、対象物の外形と密着さ
せ、治具に設けられた形状が既知な3個の位置決め体
を、XY方向に走査してZ方向のデータ列を求めて前記
3個の位置決め体の形状を測定し、この測定した位置決
め体の形状データと既知形状データとから3個の位置決
め体の特徴点の座標を算出し、この算出した3個の位置
決め体の特徴点から形成される第3の平面と前記対象物
の外形の中心点を算出し、前記対象物をXY方向に走査
してZ方向のデータ列を求めてこの対象物の形状を測定
し、この測定した前記対象物の形状データと設計形状デ
ータとから前記算出した第3の平面と対象物の外形の中
心点からの前記対象物の形状のずれ量を算出する構成と
したものである。
せ、治具に設けられた形状が既知な3個の位置決め体
を、XY方向に走査してZ方向のデータ列を求めて前記
3個の位置決め体の形状を測定し、この測定した位置決
め体の形状データと既知形状データとから3個の位置決
め体の特徴点の座標を算出し、この算出した3個の位置
決め体の特徴点から形成される第3の平面と前記対象物
の外形の中心点を算出し、前記対象物をXY方向に走査
してZ方向のデータ列を求めてこの対象物の形状を測定
し、この測定した前記対象物の形状データと設計形状デ
ータとから前記算出した第3の平面と対象物の外形の中
心点からの前記対象物の形状のずれ量を算出する構成と
したものである。
【0010】これにより、レンズ裏面を基準としたレン
ズ表面の傾き及び偏心を測定評価すること及び、レンズ
の裏面と外径を基準としたレンズ表面の傾き及び偏心を
測定評価することが可能となった。
ズ表面の傾き及び偏心を測定評価すること及び、レンズ
の裏面と外径を基準としたレンズ表面の傾き及び偏心を
測定評価することが可能となった。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
面を参照しながら説明する。
面を参照しながら説明する。
【0012】図1は、本発明の第1の実施の形態にかか
る形状測定機の概略構成を示す斜視図で、図1におい
て、レーザ測長光学系2およびプローブ3を搭載した移
動体4はXステージ7及びYステージ8によりXY座標
方向に移動し、プローブ3は定盤9上に固定した測定物
10の測定面10aに沿ってZ座標方向に移動するよう
になっている。レーザ測長光学系2は、周知の光干渉法
などによりプローブ3のZ座標方向の移動量を測定する
ものである。したがって、この形状測定機は、測定面1
0a上で測定プローブ3をXY座標方向に走査すること
により、測定用プローブ3のXY座標位置でのZ座標デ
ータの列を求め、このZ座標データの列に基づいて測定
面10aの形状測定を行う。
る形状測定機の概略構成を示す斜視図で、図1におい
て、レーザ測長光学系2およびプローブ3を搭載した移
動体4はXステージ7及びYステージ8によりXY座標
方向に移動し、プローブ3は定盤9上に固定した測定物
10の測定面10aに沿ってZ座標方向に移動するよう
になっている。レーザ測長光学系2は、周知の光干渉法
などによりプローブ3のZ座標方向の移動量を測定する
ものである。したがって、この形状測定機は、測定面1
0a上で測定プローブ3をXY座標方向に走査すること
により、測定用プローブ3のXY座標位置でのZ座標デ
ータの列を求め、このZ座標データの列に基づいて測定
面10aの形状測定を行う。
【0013】次に、図2のレンズの表面と裏面の相対的
位置関係を測定評価するためのレンズと測定治具の構成
を示す図を参照しながら、図3を用いて、全体の測定フ
ロー(アルゴリズム)を説明する。 <測定フロー> (1)3つの位置決め球11aが飛び出した構成の治具
11にレンズ1の表面1aと裏面1bが見える構成で支
持し、レンズ表面1a側を上にして設置する。このと
き、3点支持体11bで支えるようにすれば、位置決め
球11aが傷つくのを避けることができる。また、治具
11の2つの辺が治具位置規制治具12に接触させるよ
うにすれば、治具11の設置位置を常に一定にすること
ができる。 (2)3つの位置決め球11aを順次センタリングと形
状測定を行い、(X,Y,Z)データを取得する。 (3)各位置決め球11aにおいて、測定データZを設
計値Z’に置き換えた(X,Y,Z’)データを算出す
る。 (4)測定データZから設計値Z’を引いたZdを算出
する。 (5)位置決め球11aの測定データの二乗平均値RM
S(Root MeanSquare)を(数1)にし
たがって算出する。
位置関係を測定評価するためのレンズと測定治具の構成
を示す図を参照しながら、図3を用いて、全体の測定フ
ロー(アルゴリズム)を説明する。 <測定フロー> (1)3つの位置決め球11aが飛び出した構成の治具
11にレンズ1の表面1aと裏面1bが見える構成で支
持し、レンズ表面1a側を上にして設置する。このと
き、3点支持体11bで支えるようにすれば、位置決め
球11aが傷つくのを避けることができる。また、治具
11の2つの辺が治具位置規制治具12に接触させるよ
うにすれば、治具11の設置位置を常に一定にすること
ができる。 (2)3つの位置決め球11aを順次センタリングと形
状測定を行い、(X,Y,Z)データを取得する。 (3)各位置決め球11aにおいて、測定データZを設
計値Z’に置き換えた(X,Y,Z’)データを算出す
る。 (4)測定データZから設計値Z’を引いたZdを算出
する。 (5)位置決め球11aの測定データの二乗平均値RM
S(Root MeanSquare)を(数1)にし
たがって算出する。
【0014】
【数1】
【0015】(6)RMSが小さくなるように(X,
Y,Z)データを平行移動及び回転方向に座標変換す
る。図4に示すように、座標変換の方向は計6自由度あ
る。 (7)この(4)〜(6)はRMSが最小になるよう
に、つまり、RMSの変化量が所定範囲内になるまで繰
り返される。 (8)これら(2)〜(7)の処理を3個の位置決め球
11aすべてにおいて実行する。 (9)3つの位置決め球11aの各頂点座標を算出す
る。 (10)(9)の3つの頂点座標を含む平面の算出と、
3つの頂点のうち各2頂点の垂直2等分線の交点で求ま
る治具11の基準位置を算出する。 (11)レンズ表面1aのセンタリングと形状測定を行
い、(X,Y,Z)データを取得する。 (12)測定データZを設計値Z’に置き換えた(X,
Y,Z’)データを算出する。 (13)測定データZから設計値Z’を引いたZdを算
出する。 (14)二乗平均値RMSを(数1)にしたがって算出
する。 (15)RMSが小さくなるように(X,Y,Z)デー
タを平行移動及び回転方向に座標変換する。 (16)この(13)〜(15)はRMSが最小になる
ように、つまり、RMSの変化量が所定範囲内になるま
で繰り返される。 (17)レンズ表面1aの形状測定結果を取得し、デー
タ保存する。 (18)治具を180度回転させて、レンズ裏面1bを
上にして設置する。 (19)治具11裏面において(2)から(17)と同
一手順で、位置決め球11aとレンズ裏面1bの形状を
測定し、レンズ裏面1bの形状測定結果を取得し、デー
タ保存する。 (20)(17)と(19)で保存した2つのデータよ
りレンズ表面と裏面の相対的位置ずれ(光軸ずれ)を算
出する。
Y,Z)データを平行移動及び回転方向に座標変換す
る。図4に示すように、座標変換の方向は計6自由度あ
る。 (7)この(4)〜(6)はRMSが最小になるよう
に、つまり、RMSの変化量が所定範囲内になるまで繰
り返される。 (8)これら(2)〜(7)の処理を3個の位置決め球
11aすべてにおいて実行する。 (9)3つの位置決め球11aの各頂点座標を算出す
る。 (10)(9)の3つの頂点座標を含む平面の算出と、
3つの頂点のうち各2頂点の垂直2等分線の交点で求ま
る治具11の基準位置を算出する。 (11)レンズ表面1aのセンタリングと形状測定を行
い、(X,Y,Z)データを取得する。 (12)測定データZを設計値Z’に置き換えた(X,
Y,Z’)データを算出する。 (13)測定データZから設計値Z’を引いたZdを算
出する。 (14)二乗平均値RMSを(数1)にしたがって算出
する。 (15)RMSが小さくなるように(X,Y,Z)デー
タを平行移動及び回転方向に座標変換する。 (16)この(13)〜(15)はRMSが最小になる
ように、つまり、RMSの変化量が所定範囲内になるま
で繰り返される。 (17)レンズ表面1aの形状測定結果を取得し、デー
タ保存する。 (18)治具を180度回転させて、レンズ裏面1bを
上にして設置する。 (19)治具11裏面において(2)から(17)と同
一手順で、位置決め球11aとレンズ裏面1bの形状を
測定し、レンズ裏面1bの形状測定結果を取得し、デー
タ保存する。 (20)(17)と(19)で保存した2つのデータよ
りレンズ表面と裏面の相対的位置ずれ(光軸ずれ)を算
出する。
【0016】なお、上記各ステップ(2)〜(20)を
実行する各手段は、例えば図1で示す形状測定機に搭載
された制御用コンピュータ(不図示)のメモリに構築さ
れた実行形式のプログラムにより具体化される。
実行する各手段は、例えば図1で示す形状測定機に搭載
された制御用コンピュータ(不図示)のメモリに構築さ
れた実行形式のプログラムにより具体化される。
【0017】次に、本発明の第2の実施の形態にかかる
形状測定を、図5のレンズ底面基準のレンズ表面の傾き
と、レンズ外径基準のレンズ表面の偏心を測定評価する
ためのレンズと治具との概略構成を示す図を参照しなが
ら、図6を用いて、全体の測定フロー(アルゴリズム)
を説明する。 <測定フロー> (1)裏面が平坦であるレンズ1に対して、レンズ裏面
1bとレンズ外径1cが、3個の同一形状の位置決め治
具20の治具ベース面20cと治具側面20bに密着状
態になるように支持する。位置決め治具20の頂上は球
面20aになっている。位置決め治具20の底面20d
は3点支持になっている。 (2)3つの位置決め治具20の球面20aを順次セン
タリングと形状測定を行い、(X,Y,Z)データを取
得する。 (3)各位置決め球20aにおいて、測定データZを設
計値Z’に置き換えた(X,Y,Z’)データを算出す
る。 (4)測定データZから設計値Z’を引いたZdを算出
する。 (5)位置決め球20aの測定データの二乗平均値RM
Sを(数1)に基づいて算出する。 (6)RMSが小さくなるように(X,Y,Z)データ
を平行移動及び回転方向に座標変換する。図4で示すよ
うに座標変換の方向は計6自由度ある。 (7)この(4)〜(6)はRMSが最小になるよう
に、つまり、RMSの変化量が所定範囲内になるまで繰
り返される。 (8)これら(2)〜(7)の処理を3個の位置決め球
20aすべてにおいて実行する。 (9)3つの位置決め球20aの各頂点座標を算出す
る。 (10)(9)の3つの頂点座標を含む平面の算出と、
3つの頂点のうち各2頂点の垂直2等分線の交点で求ま
る治具の基準位置を算出する。 (11)レンズ表面1aのセンタリングと形状測定を行
い、(X,Y,Z)データを取得する。 (12)測定データZを設計値Z’に置き換えた(X,
Y,Z’)データを算出する。 (13)測定データZから設計値Z’を引いたZdを算
出する。 (14)二乗平均値RMSを(数1)に基づいて算出す
る。 (15)RMSが小さくなるように(X,Y,Z)デー
タを平行移動及び回転方向に座標変換する。 (16)この(13)〜(15)はRMSが最小になる
ように、つまり、RMSの変化量が所定範囲内になるま
で繰り返される。 (17)レンズ表面1aの形状測定結果を取得し、デー
タ保存する。 (18)(10)で求めた平面と治具の基準位置より、
レンズの裏面及び外径を基準とする光軸ずれを算出す
る。
形状測定を、図5のレンズ底面基準のレンズ表面の傾き
と、レンズ外径基準のレンズ表面の偏心を測定評価する
ためのレンズと治具との概略構成を示す図を参照しなが
ら、図6を用いて、全体の測定フロー(アルゴリズム)
を説明する。 <測定フロー> (1)裏面が平坦であるレンズ1に対して、レンズ裏面
1bとレンズ外径1cが、3個の同一形状の位置決め治
具20の治具ベース面20cと治具側面20bに密着状
態になるように支持する。位置決め治具20の頂上は球
面20aになっている。位置決め治具20の底面20d
は3点支持になっている。 (2)3つの位置決め治具20の球面20aを順次セン
タリングと形状測定を行い、(X,Y,Z)データを取
得する。 (3)各位置決め球20aにおいて、測定データZを設
計値Z’に置き換えた(X,Y,Z’)データを算出す
る。 (4)測定データZから設計値Z’を引いたZdを算出
する。 (5)位置決め球20aの測定データの二乗平均値RM
Sを(数1)に基づいて算出する。 (6)RMSが小さくなるように(X,Y,Z)データ
を平行移動及び回転方向に座標変換する。図4で示すよ
うに座標変換の方向は計6自由度ある。 (7)この(4)〜(6)はRMSが最小になるよう
に、つまり、RMSの変化量が所定範囲内になるまで繰
り返される。 (8)これら(2)〜(7)の処理を3個の位置決め球
20aすべてにおいて実行する。 (9)3つの位置決め球20aの各頂点座標を算出す
る。 (10)(9)の3つの頂点座標を含む平面の算出と、
3つの頂点のうち各2頂点の垂直2等分線の交点で求ま
る治具の基準位置を算出する。 (11)レンズ表面1aのセンタリングと形状測定を行
い、(X,Y,Z)データを取得する。 (12)測定データZを設計値Z’に置き換えた(X,
Y,Z’)データを算出する。 (13)測定データZから設計値Z’を引いたZdを算
出する。 (14)二乗平均値RMSを(数1)に基づいて算出す
る。 (15)RMSが小さくなるように(X,Y,Z)デー
タを平行移動及び回転方向に座標変換する。 (16)この(13)〜(15)はRMSが最小になる
ように、つまり、RMSの変化量が所定範囲内になるま
で繰り返される。 (17)レンズ表面1aの形状測定結果を取得し、デー
タ保存する。 (18)(10)で求めた平面と治具の基準位置より、
レンズの裏面及び外径を基準とする光軸ずれを算出す
る。
【0018】なお、上記各ステップ(2)〜(18)を
実行する各手段は、例えば図1で示す形状測定機に搭載
された制御用コンピュータ(不図示)のメモリに構築さ
れた実行形式のプログラムにより具体化される。
実行する各手段は、例えば図1で示す形状測定機に搭載
された制御用コンピュータ(不図示)のメモリに構築さ
れた実行形式のプログラムにより具体化される。
【0019】
【発明の効果】本発明により、従来レンズの片面単体の
測定評価しかできなかったものが、レンズ裏面を基準と
したレンズ表面の傾き及び偏心を測定評価することが可
能になった。また、レンズの裏面と外径を基準としたレ
ンズ表面の傾き及び偏心を測定評価することが可能にな
った。
測定評価しかできなかったものが、レンズ裏面を基準と
したレンズ表面の傾き及び偏心を測定評価することが可
能になった。また、レンズの裏面と外径を基準としたレ
ンズ表面の傾き及び偏心を測定評価することが可能にな
った。
【図1】本発明を具現化する形状測定機の概略構成を示
す斜視図
す斜視図
【図2】本発明の第1の実施の形態にかかるレンズの表
面と裏面の相対的位置関係を測定評価するためのレンズ
と測定治具の構成を示す図
面と裏面の相対的位置関係を測定評価するためのレンズ
と測定治具の構成を示す図
【図3】本発明の第1の実施の形態にかかる形状測定方
法の概略構成を示すフロー図
法の概略構成を示すフロー図
【図4】座標変換するときの各座標軸の方向を示す図
【図5】本発明の第2の実施の形態にかかるレンズ底面
基準のレンズ表面の傾きと、レンズ外径基準のレンズ表
面の偏心を測定評価するためのレンズと治具との概略構
成を示す図
基準のレンズ表面の傾きと、レンズ外径基準のレンズ表
面の偏心を測定評価するためのレンズと治具との概略構
成を示す図
【図6】本発明の第2の実施の形態にかかる形状測定方
法の概略構成を示すフロー図
法の概略構成を示すフロー図
1 レンズ(対象物) 1a レンズ表面 1b レンズ裏面 1c レンズ外径 3 プローブ 11 治具 11a 位置決め球 11b 3点支持体 20 位置決め治具 21 治具ホルダー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 半田 宏治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 吉住 恵一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 2F069 AA06 AA66 BB40 GG04 GG07 HH30 JJ08 NN00 NN26 2G086 FF01 FF04
Claims (10)
- 【請求項1】 位置情報が既知な3点がなす平面の片面
(以下表面と記す)からこの平面に平行な方向(以下X
Y方向と記す)に走査して、対象物のこの平面に垂直な
方向(以下Z方向と記す)のデータ列を求めてこの対象
物の表面側形状を測定する工程と、この測定した前記対
象物の表面側形状データと設計形状データとから、前記
平面と前記3点から求めた基準点からの前記対象物の表
面側形状のずれ量を算出する工程と、前記表面と反対の
面(以下裏面と記す)からXY方向に走査してZ方向の
データ列を求めて前記対象物の裏面側形状を測定する工
程と、この測定した前記対象物の裏面側形状データと設
計形状データとから、前記平面と前記基準点からの前記
対象物の裏面側形状のずれ量を算出する工程と、前記表
面側形状のずれ量と前記裏面側形状のずれ量から、前記
対象物の表面側と裏面側の相対位置関係を算出する工程
とを備えたことを特徴とする形状測定方法。 - 【請求項2】 前記対象物を反転させて、この対象物の
裏面側形状を測定することを特徴とする請求項1記載の
形状測定方法。 - 【請求項3】 対象物を保持する治具に設けられ、形状
が既知な3個の位置決め体を、片面(以下表面と記す)
からこの表面に平行な方向(以下XY方向と記す)に走
査して、この面に垂直な方向(以下Z方向と記す)のデ
ータ列を求めて前記3個の位置決め体の表面側形状を測
定する工程と、この測定した位置決め体の表面側形状デ
ータと既知形状データとから3個の位置決め体の表面側
の特徴点の座標を算出する工程と、この算出した3個の
位置決め体の表面側の特徴点から形成される第1の平面
と前記治具の第1の基準点を算出する工程と、前記対象
物を前記表面からXY方向に走査してZ方向のデータ列
を求めてこの対象物の表面側形状を測定する工程と、こ
の測定した前記対象物の表面側形状データと設計形状デ
ータとから前記算出した第1の平面と前記治具の第1の
基準点からの前記対象物の表面側形状のずれ量を算出す
る工程と、前記表面と反対の面(以下裏面と記す)から
XY方向に走査してZ方向のデータ列を求めて前記3個
の位置決め体の裏面側形状を測定する工程と、この測定
した位置決め体の裏面側形状データと既知形状データと
から3個の位置決め体の裏面側の特徴点の座標を算出す
る工程と、この算出した3個の位置決め体の裏面側の特
徴点から形成される第2の平面と前記治具の第2の基準
点を算出する工程と、前記対象物を前記裏面からXY方
向に走査してZ方向のデータ列を求めてこの対象物の裏
面側形状を測定する工程と、この測定した前記対象物の
裏面側形状データと設計形状データとから前記算出した
第2の平面と治具の第2の基準点からの前記対象物の裏
面側形状のずれ量を算出する工程と、前記対象物の表面
側と裏面側の相対位置関係を算出する工程とを備えたこ
とを特徴とする形状測定方法。 - 【請求項4】 前記位置決め体の表面側の特徴点の座標
を算出する工程は、測定した位置決め体の表面側形状デ
ータと既知形状データとの差の二乗平均値が最小となる
ように、前記測定した位置決め体の表面側形状データを
座標変換して算出することを特徴とし、前記第1の平面
と治具の第1の基準点からの前記対象物の表面側形状の
ずれ量を算出する工程は、測定した前記対象物の表面側
形状データと設計形状データとの差の二乗平均値が最小
となるように、前記測定した対象物の表面側形状データ
を座標変換して算出することを特徴とし、前記位置決め
体の裏面側の特徴点の座標を算出する工程は、測定した
位置決め体の裏面側形状データと既知形状データとの差
の二乗平均値が最小となるように、前記測定した位置決
め体の裏面側形状データを座標変換して算出することを
特徴とし、前記算出した第2の平面と治具の第2の基準
点からの前記対象物の裏面側形状のずれを算出する工程
は、測定した前記対象物の裏面側形状データと設計形状
データとの差の二乗平均値が最小となるように、前記測
定した対象物の裏面側形状データを座標変換して算出す
ることを特徴とする請求項3記載の形状測定方法。 - 【請求項5】 対象物の外形と密着させ、治具に設けら
れた形状が既知な3個の位置決め体を、XY方向に走査
してZ方向のデータ列を求めて前記3個の位置決め体の
形状を測定する工程と、この測定した位置決め体の形状
データと既知形状データとから3個の位置決め体の特徴
点の座標を算出する工程と、この算出した3個の位置決
め体の特徴点から形成される第3の平面と前記対象物の
外形の中心点を算出する工程と、前記対象物をXY方向
に走査してZ方向のデータ列を求めてこの対象物の形状
を測定する工程と、この測定した前記対象物の形状デー
タと設計形状データとから前記算出した第3の平面と対
象物の外形の中心点からの前記対象物の形状のずれ量を
算出する工程とを備えたことを特徴とする形状測定方
法。 - 【請求項6】 前記位置決め体の特徴点の座標を算出す
る工程は、測定した位置決め体の形状データと既知形状
データとの差の二乗平均値が最小となるように、前記測
定した位置決め体の形状データを座標変換して算出する
ことを特徴とし、前記算出した第3の平面と対象物の外
形の中心点からの前記対象物の形状のずれ量を算出する
工程は、測定した前記対象物の形状データと設計形状デ
ータとの差の二乗平均値が最小となるように、前記測定
した対象物の形状データを座標変換して算出することを
特徴とする請求項5記載の形状測定方法。 - 【請求項7】 3個の形状が既知な位置決め体と、この
位置決め体を設け、測定する対象物を保持した治具と、
前記位置決め体と前記対象物をXY方向に走査すること
によりそれぞれの形状の測定を行う測定用プローブと、
この測定した位置決め体の形状データと既知形状データ
とから3個の位置決め体の特徴点の座標を算出する手段
と、この算出した3個の位置決め体の特徴点から形成さ
れる平面と、前記治具の基準点を算出する手段と、前記
測定した前記対象物の形状データと設計形状データとか
ら前記算出した平面と治具の基準点からの前記対象物の
形状のずれ量を算出する手段と、前記治具を測定した面
と反対の面に反転させる手段と、前記対象物の測定した
両面の相対位置関係を算出する手段とを備えたことを特
徴とする形状測定装置。 - 【請求項8】 前記位置決め体の特徴点の座標を算出す
る手段は、測定した位置決め体の形状データと既知形状
データとの差の二乗平均値が最小となるように、前記測
定した位置決め体の形状データを座標変換して算出する
ことを特徴とし、前記算出した平面と治具の基準点から
の前記対象物の形状のずれ量を算出する手段は、前記測
定した前記対象物の形状データと設計形状データとの差
の二乗平均値が最小となるように、前記測定した対象物
の形状データを座標変換して算出することを特徴とする
請求項7記載の形状測定装置。 - 【請求項9】 形状が既知で、対象物の外形と密着させ
た3個の位置決め体と、この位置決め体を設けた治具
と、前記位置決め体と前記対象物をXY方向に走査する
ことによりそれぞれの形状の測定を行う測定用プローブ
と、この測定した位置決め体の形状データと既知形状デ
ータとから3個の位置決め体の特徴点の座標を算出する
手段と、この算出した3個の位置決め体の特徴点から形
成される平面と前記対象物の外形の中心点を算出する手
段と、前記測定した前記対象物の形状データと設計形状
データとから前記算出した平面と対象物の外形の中心点
からの前記対象物の形状のずれ量を算出する手段とを備
えたことを特徴とする形状測定装置。 - 【請求項10】 前記位置決め体の特徴点の座標を算出
する手段は、測定した位置決め体の形状データと既知形
状データとの差の二乗平均値が最小となるように、前記
測定した位置決め体の形状データを座標変換して算出す
ることを特徴とし、前記算出した平面と対象物の外形の
中心点からの前記対象物の形状のずれ量を算出する手段
は、前記測定した前記対象物の形状データと設計形状デ
ータとの差の二乗平均値が最小となるように、前記測定
した対象物の形状データを座標変換して算出することを
特徴とする請求項9記載の形状測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000256904A JP2002071344A (ja) | 2000-08-28 | 2000-08-28 | 形状測定方法及び装置 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2000256904A JP2002071344A (ja) | 2000-08-28 | 2000-08-28 | 形状測定方法及び装置 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
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---|---|---|---|
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JP (1) | JP2002071344A (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2000-08-28 JP JP2000256904A patent/JP2002071344A/ja active Pending
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