JP2003097939A - Device and method for shape measuring, computer program and storage medium storing computer program for shape measuring, shape correcting process method, type, mold goods and optical system for shape copying - Google Patents

Device and method for shape measuring, computer program and storage medium storing computer program for shape measuring, shape correcting process method, type, mold goods and optical system for shape copying

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JP2003097939A
JP2003097939A JP2001289785A JP2001289785A JP2003097939A JP 2003097939 A JP2003097939 A JP 2003097939A JP 2001289785 A JP2001289785 A JP 2001289785A JP 2001289785 A JP2001289785 A JP 2001289785A JP 2003097939 A JP2003097939 A JP 2003097939A
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JP
Japan
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shape
probe
measured
position information
measuring
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Application number
JP2001289785A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshiyuki Izeki
敏之 井関
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device and a method for accurately measuring an intended area on a surface to be measured and improving measurement accuracy. SOLUTION: The method first measures a fine displacement of a contact type probe 101 to be controlled by a shape measuring device measuring a shape of the surface to be measured 102, uses operation processing of a processor to obtain the positional information offset by the top diameter length of the probe 101 from a target junction point LM in the normal line direction of the surface 102, and then drives and controls a move mechanism relatively transferring both the probe 101 and the surface 102 so as to locate the center of the top diameter for the probe 101 on the position specified by the positional information resulting from the operation processing. Thus the intended area on the surface 102 can correctly be measured.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、接触式プローブを
用いて、物体の形状を高精度に測定する形状測定装置、
形状測定方法、形状測定用コンピュータプログラムを記
憶する記憶媒体及び形状測定用コンピュータプログラム
に関する。本発明は、また、形状測定方法を利用した形
状修正加工方法、形状転写用の型、この型を利用した成
型品及びこの成型品を用いた光学システムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a shape measuring device for measuring the shape of an object with high accuracy using a contact probe.
The present invention relates to a shape measuring method, a storage medium storing a shape measuring computer program, and a shape measuring computer program. The present invention also relates to a shape correction processing method using a shape measuring method, a shape transfer mold, a molded product using this mold, and an optical system using this molded product.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、レーザプリンタやデジタル複写機
の分野において、画質に対する要求が年々厳しさを増し
ており、それにつれて、レンズやミラー等の光学素子の
品質、特に形状精度への要求が高度化してきている。一
方で、コスト目標も同時に満足する必要があることか
ら、安価で高精度なプラスチック光学素子への期待が高
まっている。このような安価で高精度なプラスチック光
学素子の製作に当たっては、プラスチック光学素子の形
状を正確に測定する工程と、測定した形状情報を基にし
たプラスチック成型用型の形状修正工程とが実施され
る。
2. Description of the Related Art In recent years, in the fields of laser printers and digital copying machines, the demand for image quality has become more and more strict year by year, and along with this, the demand for quality of optical elements such as lenses and mirrors, especially for shape precision, is high. It is becoming more common. On the other hand, since it is necessary to satisfy the cost target at the same time, expectations for inexpensive and highly accurate plastic optical elements are increasing. In manufacturing such an inexpensive and highly accurate plastic optical element, a step of accurately measuring the shape of the plastic optical element and a step of correcting the shape of the plastic molding die based on the measured shape information are carried out. .

【0003】ここで、形状測定工程においては、自由曲
面のような複雑な形状の測定が可能で、しかも急峻な勾
配をもつ面形状が測定可能であるという理由から、接触
式プローブを用いた形状測定装置が広く用いられてい
る。
Here, in the shape measuring step, since a complicated shape such as a free-form surface can be measured and a surface shape having a steep gradient can be measured, a shape using a contact probe is used. Measuring devices are widely used.

【0004】プラスチック成型用型の形状修正工程を実
施するには、一般に、高い加工精度を得るためにNC旋
盤等の数値制御による自動工作機械(以下、型加工機と
いう)が用いられる。一例として、図11に示される型
加工機では、Y軸回りに一定速度で回転する工具スピン
ドル1の外周面に単結晶ダイヤモンド工具2が保持され
ており、また、型部材3は図示しない移動ステージによ
ってX、Y、Zの3軸方向に移動可能となっている。型
部材3が型加工機の所定位置にセットされると、図示し
ない制御装置の指示に従い工具スピンドル1が一定速度
で回転し、単結晶ダイヤモンド工具2によって、まず、
XZ同時2軸制御により最初の加工ライン4に沿った切
削加工が行われる。最初の加工ライン4の加工が終了す
ると、次に型部材をY方向に一定ピッチだけ移動させて
次の加工ラインの加工を行なう。このような動作を繰り
返すことにより、設定された表面形状が型部材表面に形
成されることになる。
In order to carry out the shape correction process of the plastic molding die, an automatic machine tool (hereinafter referred to as a die processing machine) by numerical control such as an NC lathe is generally used in order to obtain high processing accuracy. As an example, in the die-machining machine shown in FIG. 11, the single crystal diamond tool 2 is held on the outer peripheral surface of the tool spindle 1 rotating around the Y axis at a constant speed, and the die member 3 is a moving stage (not shown). It is possible to move in the X, Y, and Z axis directions. When the mold member 3 is set at a predetermined position of the mold processing machine, the tool spindle 1 rotates at a constant speed according to an instruction from a controller (not shown), and the single crystal diamond tool 2 first
The cutting process along the first machining line 4 is performed by the XZ simultaneous two-axis control. When the machining of the first machining line 4 is completed, the die member is then moved in the Y direction by a constant pitch to machine the next machining line. By repeating such an operation, the set surface shape is formed on the surface of the mold member.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】図12は、接触式プロ
ーブを用いた形状測定装置におけるプローブと被測定面
との関係を示す模式図である。
FIG. 12 is a schematic diagram showing a relationship between a probe and a surface to be measured in a shape measuring apparatus using a contact type probe.

【0006】接触式プローブを用いた形状測定装置は、
プローブの先端が有限の曲率を持つことから、リニアエ
ンコーダ等の測長器によって測定されるプローブ中心座
標と、実際の接触点とが一致しないため、狙いの測定位
置を正確に測定できないという問題がある。例えば、図
12において、被測定物11の頂点Xaを通るY方向断
面を狙いの測定断面とした場合には、プローブ12の中
心を含む駆動経路のX座標についてはXaでよいが、X
b断面を狙いの測定断面としてプローブ12の中心を含
む駆動経路のX座標をXbとしてしまうと、実際にはX
b’断面が測定されてしまうという問題がある。
A shape measuring device using a contact type probe is
Since the probe tip has a finite curvature, the probe center coordinates measured by a length measuring device such as a linear encoder and the actual contact point do not match, so the target measurement position cannot be measured accurately. is there. For example, in FIG. 12, when the target measurement section is a section in the Y direction passing through the vertex Xa of the DUT 11, the X coordinate of the drive path including the center of the probe 12 may be Xa.
If the X coordinate of the drive path including the center of the probe 12 is taken as Xb as a measurement section aimed at section b, then X is actually X.
There is a problem that the b ′ cross section is measured.

【0007】このため、プラスチック成型用型の誤差形
状を相殺するように形状修正を行う際、図12に示す加
工ライン4に沿った形状測定データに基づいて型の誤差
形状を求めたいという要求があるのに対して、狙いの測
定位置を正確に測定することができないことから、型の
正確な誤差形状を求めることができないという問題があ
る。
Therefore, when shape correction is performed so as to cancel the error shape of the plastic molding die, there is a demand for obtaining the error shape of the die based on the shape measurement data along the processing line 4 shown in FIG. On the other hand, since the target measurement position cannot be measured accurately, there is a problem that an accurate error shape of the mold cannot be obtained.

【0008】本発明の目的は、被測定面における狙いの
個所を正確に測定し、測定精度を向上させることであ
る。
An object of the present invention is to accurately measure a target point on the surface to be measured and improve the measurement accuracy.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
接触式のプローブの微小変位を測定して被測定面の形状
を測定する形状測定装置において、前記プローブと前記
被測定面とを相対的に移動させる移動機構と、目標接触
点から前記被測定面の法線方向に前記プローブの先端径
の長さだけオフセットさせた位置情報をプロセッサの演
算処理により求める位置情報算出手段と、前記位置情報
算出手段の演算処理によって求めた前記位置情報によっ
て特定される位置に前記プローブの先端径の中心を位置
決めするように前記移動機構を駆動制御する位置決め制
御手段と、を具備する。
The invention according to claim 1 is
In a shape measuring apparatus for measuring a minute displacement of a contact type probe to measure a shape of a surface to be measured, a moving mechanism for relatively moving the probe and the surface to be measured, and the surface to be measured from a target contact point. Is specified by position information calculation means for calculating position information offset by the length of the tip diameter of the probe in the normal direction of the probe by calculation processing of the processor, and the position information calculated by calculation processing of the position information calculation means. Positioning control means for driving and controlling the moving mechanism so as to position the center of the tip diameter of the probe at a position.

【0010】したがって、被測定面の法線方向を考慮し
てプローブの走査経路が定められるので、被測定面にお
ける狙いの個所の正確な測定が可能となる。
Therefore, since the scanning path of the probe is determined in consideration of the normal direction of the surface to be measured, it is possible to accurately measure the target position on the surface to be measured.

【0011】請求項2記載の発明は、請求項1記載の形
状測定装置において、前記位置情報算出手段によって求
めた前記位置情報を記憶部に記憶し、前記位置決め制御
手段は、前記記憶部に記憶された前記位置情報に基づい
て前記プローブの先端径の中心を位置決めするように前
記移動機構を駆動制御する。
According to a second aspect of the present invention, in the shape measuring apparatus according to the first aspect, the position information obtained by the position information calculating means is stored in a storage section, and the positioning control means is stored in the storage section. The moving mechanism is drive-controlled so as to position the center of the tip diameter of the probe based on the obtained position information.

【0012】したがって、記憶部に記憶された位置情報
に基づいてプローブの先端径の中心が位置決めされるの
で、処理速度の向上が図られる。
Therefore, the center of the tip diameter of the probe is positioned based on the position information stored in the storage unit, so that the processing speed can be improved.

【0013】請求項3記載の発明は、請求項1又は2記
載の形状測定装置において、前記プローブの接触荷重が
一定になるように制御する荷重制御手段を備える。
According to a third aspect of the present invention, in the shape measuring apparatus according to the first or second aspect, there is provided load control means for controlling the contact load of the probe to be constant.

【0014】したがって、プローブの被測定面に対する
接触力を一定に維持しながら、Z方向に広い測定レンジ
が確保されるので、Z方向への湾曲度が大きな被測定面
の測定が可能となる。
Therefore, while maintaining a constant contact force of the probe with respect to the surface to be measured, a wide measurement range is secured in the Z direction, so that the surface to be measured having a large curvature in the Z direction can be measured.

【0015】請求項4記載の発明は、請求項1、2又は
3記載の形状測定装置において、前記プローブの先端形
状は、円弧断面形状である。
According to a fourth aspect of the present invention, in the shape measuring apparatus according to the first, second or third aspect, the tip shape of the probe is a circular arc sectional shape.

【0016】したがって、狙いの測定経路を測定するた
めのプローブの走査経路を簡単な式によって求めること
が可能となる。
Therefore, the scanning path of the probe for measuring the target measurement path can be obtained by a simple formula.

【0017】請求項5記載の発明は、接触式のプローブ
の微小変位を測定して被測定面の形状を測定する形状測
定方法において、目標接触点から前記被測定面の法線方
向に前記プローブの先端径の長さだけオフセットさせた
位置情報をプロセッサの演算処理により求める位置情報
算出ステップと、前記位置情報算出手段の演算処理によ
って求めた前記位置情報によって特定される位置に前記
プローブの先端径の中心を位置決めするように、前記プ
ローブと前記被測定面とを相対的に移動させる移動機構
を駆動制御する位置決め制御ステップと、を具備する。
According to a fifth aspect of the present invention, in a shape measuring method for measuring a minute displacement of a contact type probe to measure a shape of a surface to be measured, the probe is measured in a direction normal to the surface to be measured from a target contact point. Position information calculation step of obtaining position information offset by the length of the tip diameter of the probe by a calculation process of a processor, and a tip diameter of the probe at a position specified by the position information obtained by the calculation process of the position information calculation means. A positioning control step of driving and controlling a moving mechanism that relatively moves the probe and the surface to be measured so as to position the center of the.

【0018】したがって、被測定面の法線方向を考慮し
てプローブの走査経路が定められるので、被測定面にお
ける狙いの個所の正確な測定が可能となる。
Therefore, since the scanning path of the probe is determined in consideration of the normal line direction of the surface to be measured, it is possible to accurately measure the target portion on the surface to be measured.

【0019】請求項6記載の発明は、請求項5記載の形
状測定方法において、前記位置情報算出ステップによっ
て求めた前記位置情報を記憶部に記憶し、前記位置決め
制御ステップは、前記記憶部に記憶された前記位置情報
に基づいて前記プローブの先端径の中心を位置決めする
ように前記移動機構を駆動制御する。
According to a sixth aspect of the present invention, in the shape measuring method according to the fifth aspect, the position information obtained in the position information calculating step is stored in a storage section, and the positioning control step is stored in the storage section. The moving mechanism is drive-controlled so as to position the center of the tip diameter of the probe based on the obtained position information.

【0020】したがって、記憶部に記憶された位置情報
に基づいてプローブの先端径の中心が位置決めされるの
で、処理速度の向上が図られる。
Therefore, the center of the tip diameter of the probe is positioned based on the position information stored in the storage unit, so that the processing speed can be improved.

【0021】請求項7記載の発明は、請求項5又は6記
載の形状測定方法において、前記プローブの接触荷重が
一定になるように制御する。
According to a seventh aspect of the invention, in the shape measuring method according to the fifth or sixth aspect, the contact load of the probe is controlled to be constant.

【0022】したがって、プローブの被測定面に対する
接触力を一定に維持しながら、Z方向に広い測定レンジ
が確保されるので、Z方向への湾曲度が大きな被測定面
の測定が可能となる。
Therefore, while maintaining a constant contact force of the probe with respect to the surface to be measured, a wide measurement range is secured in the Z direction, so that the surface to be measured having a large degree of curvature in the Z direction can be measured.

【0023】請求項8記載の発明は、請求項5、6又は
7記載の形状測定方法において、前記プローブの先端形
状は、円弧断面形状である。
According to an eighth aspect of the present invention, in the shape measuring method according to the fifth, sixth or seventh aspect, the tip shape of the probe is a circular arc sectional shape.

【0024】したがって、狙いの測定経路を測定するた
めのプローブの走査経路を簡単な式によって求めること
が可能となる。
Therefore, the scanning path of the probe for measuring the target measuring path can be obtained by a simple formula.

【0025】請求項9記載の発明は、接触式のプローブ
の微小変位を測定して被測定面の形状を測定する形状測
定装置を制御するコンピュータにインストールされる形
状測定用コンピュータプログラムを記憶する記憶媒体で
あって、前記形状測定用コンピュータプログラムは、前
記コンピュータに、目標接触点から前記被測定面の法線
方向に前記プローブの先端径の長さだけオフセットさせ
た位置情報をプロセッサの演算処理により求める位置情
報算出機能と、前記位置情報算出手段の演算処理によっ
て求めた前記位置情報によって特定される位置に前記プ
ローブの先端径の中心を位置決めするように前記移動機
構を駆動制御する信号を出力する位置決め制御機能と、
を実行させる。
According to a ninth aspect of the present invention, a memory for storing a shape measuring computer program installed in a computer for controlling a shape measuring device for measuring a minute displacement of a contact type probe to measure a shape of a surface to be measured. In the medium, the shape measuring computer program causes the computer to calculate position information obtained by offsetting a position of a tip diameter of the probe from a target contact point in a direction normal to the surface to be measured by a processor. Outputs a signal for driving and controlling the moving mechanism so as to position the center of the tip diameter of the probe at a position specified by the position information calculation function to be obtained and the position information obtained by the calculation processing of the position information calculation means. Positioning control function,
To execute.

【0026】したがって、被測定面の法線方向を考慮し
てプローブの走査経路が定められるので、被測定面にお
ける狙いの個所の正確な測定が可能となる。
Therefore, since the scanning path of the probe is determined in consideration of the normal direction of the surface to be measured, it is possible to accurately measure the target point on the surface to be measured.

【0027】請求項10記載の発明は、請求項9記載の
形状測定用コンピュータプログラムを記憶する記憶媒体
において、前記位置情報算出機能によって求めた前記位
置情報を記憶部に記憶し、前記位置決め制御機能は、前
記記憶部に記憶された前記位置情報に基づいて前記プロ
ーブの先端径の中心を位置決めするように前記移動機構
を駆動制御する信号を出力する。
According to a tenth aspect of the present invention, in the storage medium for storing the shape measuring computer program according to the ninth aspect, the position information obtained by the position information calculating function is stored in a storage section, and the positioning control function is provided. Outputs a signal for driving and controlling the moving mechanism so as to position the center of the tip diameter of the probe based on the position information stored in the storage unit.

【0028】したがって、記憶部に記憶された位置情報
に基づいてプローブの先端径の中心が位置決めされるの
で、処理速度の向上が図られる。
Therefore, the center of the tip diameter of the probe is positioned based on the position information stored in the storage unit, so that the processing speed can be improved.

【0029】請求項11記載の発明は、請求項9又は1
0記載の形状測定用コンピュータプログラムを記憶する
記憶媒体において、前記コンピュータが制御する前記形
状測定装置における前記プローブの先端形状は円弧断面
形状である。
The invention according to claim 11 is the invention according to claim 9 or 1.
In the storage medium storing the shape measuring computer program described in 0, the tip shape of the probe in the shape measuring device controlled by the computer is an arc cross-sectional shape.

【0030】したがって、狙いの測定経路を測定するた
めのプローブの走査経路を簡単な式によって求めること
が可能となる。
Therefore, the scanning path of the probe for measuring the target measurement path can be obtained by a simple equation.

【0031】請求項12記載の発明は、接触式のプロー
ブの微小変位を測定して被測定面の形状を測定する形状
測定装置を制御するコンピュータにインストールされる
形状測定用コンピュータプログラムであって、この形状
測定用コンピュータプログラムは、前記コンピュータ
に、目標接触点から前記被測定面の法線方向に前記プロ
ーブの先端径の長さだけオフセットさせた位置情報をプ
ロセッサの演算処理により求める位置情報算出機能と、
前記位置情報算出手段の演算処理によって求めた前記位
置情報によって特定される位置に前記プローブの先端径
の中心を位置決めするように前記移動機構を駆動制御す
る信号を出力する位置決め制御機能と、を実行させる。
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a shape measuring computer program installed in a computer for controlling a shape measuring device for measuring a minute displacement of a contact probe to measure a shape of a surface to be measured. This shape-measuring computer program is a position information calculation function for obtaining, in the computer, position information obtained by offsetting a length of a tip diameter of the probe from a target contact point in a direction normal to the surface to be measured by a calculation process of a processor. When,
And a positioning control function for outputting a signal for driving and controlling the moving mechanism so as to position the center of the tip diameter of the probe at a position specified by the position information obtained by the calculation processing of the position information calculation means. Let

【0032】したがって、被測定面の法線方向を考慮し
てプローブの走査経路が定められるので、被測定面にお
ける狙いの個所の正確な測定が可能となる。
Therefore, since the scanning path of the probe is determined in consideration of the normal direction of the surface to be measured, it is possible to accurately measure the target portion on the surface to be measured.

【0033】請求項13記載の発明は、請求項12記載
の形状測定用コンピュータプログラムにおいて、前記位
置情報算出機能によって求めた前記位置情報を記憶部に
記憶し、前記位置決め制御機能は、前記記憶部に記憶さ
れた前記位置情報に基づいて前記プローブの先端径の中
心を位置決めするように前記移動機構を駆動制御する信
号を出力する。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the shape measuring computer program according to the twelfth aspect, the position information obtained by the position information calculating function is stored in a storage section, and the positioning control function is performed by the storage section. A signal for driving and controlling the moving mechanism is output so as to position the center of the tip diameter of the probe based on the position information stored in.

【0034】したがって、記憶部に記憶された位置情報
に基づいてプローブの先端径の中心が位置決めされるの
で、処理速度の向上が図られる。
Therefore, the center of the tip diameter of the probe is positioned based on the position information stored in the storage unit, so that the processing speed can be improved.

【0035】請求項14記載の発明は、請求項12又は
13記載の形状測定用コンピュータプログラムにおい
て、前記コンピュータが制御する前記形状測定装置にお
ける前記プローブの先端形状は円弧断面形状である。
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the shape measuring computer program according to the twelfth or thirteenth aspect, the tip shape of the probe in the shape measuring apparatus controlled by the computer is a circular arc sectional shape.

【0036】したがって、狙いの測定経路を測定するた
めのプローブの走査経路を簡単な式によって求めること
が可能となる。
Therefore, the scanning path of the probe for measuring the target measuring path can be obtained by a simple equation.

【0037】請求項15記載の形状修正加工方法の発明
は、請求項1、2、3又は4記載の形状測定装置を用い
て被測定面の形状を測定し形状誤差を求めるステップ
と、形状誤差を低減するように前記被測定面の形状を修
正加工するステップと、を具備する。
According to a fifteenth aspect of the present invention, there is provided a step of measuring a shape of a surface to be measured using the shape measuring apparatus according to the first aspect, obtaining a shape error, and a shape error. And modifying the shape of the surface to be measured so as to reduce

【0038】したがって、狙いの測定経路で測定された
データを用いて被測定面が修正加工されるので、被測定
面に高精度な面形状が得られる。しかも、成型品の形状
精度を確保するために、成型条件設定に膨大な時間と労
力をかけるのでなく、型形状を修正加工してこれを達成
するので、生産の効率化、省力化につながる。
Therefore, since the surface to be measured is corrected and processed by using the data measured in the target measuring path, a highly accurate surface shape can be obtained on the surface to be measured. Moreover, in order to ensure the shape accuracy of the molded product, rather than spending an enormous amount of time and labor in setting the molding conditions, the mold shape is corrected and processed to achieve this, which leads to the efficiency and labor saving of production.

【0039】請求項16記載の形状修正加工方法の発明
は、請求項1、2、3又は4記載の形状測定装置を用い
て被測定面の形状を測定し形状誤差を求めるステップ
と、形状誤差を低減するように前記被測定面の創生に用
いた形状転写用の型の形状を修正加工するステップと、
を具備する。
According to a sixteenth aspect of the present invention, there is provided a step of measuring a shape of a surface to be measured using the shape measuring apparatus according to the first aspect, obtaining a shape error, and a shape error. A step of correcting the shape of the mold for shape transfer used to create the measured surface so as to reduce
It is equipped with.

【0040】したがって、狙いの測定経路で測定された
データを用いて被測定面が修正加工されるので、被測定
面に高精度な面形状が得られる。しかも、成型品の形状
精度を確保するために、成型条件設定に膨大な時間と労
力をかけるのでなく、型形状を修正加工してこれを達成
するので、生産の効率化、省力化につながる。
Therefore, since the surface to be measured is corrected and processed using the data measured in the target measuring path, a highly accurate surface shape can be obtained on the surface to be measured. Moreover, in order to ensure the shape accuracy of the molded product, rather than spending an enormous amount of time and labor in setting the molding conditions, the mold shape is corrected and processed to achieve this, which leads to the efficiency and labor saving of production.

【0041】請求項17記載の発明は、被測定面の創生
に用いる形状転写用の型において、請求項1、2、3又
は4記載の形状測定装置を用いて被測定面の形状を測定
し形状誤差を求めるステップと、形状誤差を低減するよ
うに前記被測定面の創生に用いた形状転写用の型の形状
を修正加工するステップと、を経て修正加工されてい
る。
According to a seventeenth aspect of the present invention, in a shape transfer mold used for creating a surface to be measured, the shape of the surface to be measured is measured by using the shape measuring apparatus according to the first, second, third or fourth aspect. Then, correction processing is performed through a step of obtaining a shape error and a step of correcting the shape of the shape transfer mold used for creating the surface to be measured so as to reduce the shape error.

【0042】したがって、狙いの測定経路で測定された
データを用いて被測定面が修正加工されるので、被測定
面に高精度な面形状が得られる。しかも、成型品の形状
精度を確保するために、成型条件設定に膨大な時間と労
力をかけるのでなく、型形状を修正加工してこれを達成
するので、生産の効率化、省力化につながる。
Therefore, the surface to be measured is corrected and processed by using the data measured in the target measuring path, so that a highly accurate surface shape can be obtained on the surface to be measured. Moreover, in order to ensure the shape accuracy of the molded product, rather than spending an enormous amount of time and labor in setting the molding conditions, the mold shape is corrected and processed to achieve this, which leads to the efficiency and labor saving of production.

【0043】請求項18記載の成型品の発明は、請求項
17記載の形状転写用の型を用い、その型が備えるキャ
ビティ側の表面形状を成型素材に転写して成型されてい
る。
According to the invention of claim 18, the shape transfer mold according to claim 17 is used, and the surface shape on the cavity side of the mold is transferred to a molding material for molding.

【0044】したがって、狙いの測定経路で測定された
データを用いて修正加工された被測定面がキャビティ側
の表面形状となることから、この表面形状を成型素材に
転写されて形成された成型品について、高精度な面形状
が得られる。しかも、成型品の形状精度を確保するため
に、成型条件設定に膨大な時間と労力をかけるのでな
く、型形状を修正加工してこれを達成するので、生産の
効率化、省力化につながる。
Therefore, since the surface to be measured, which has been corrected and processed using the data measured in the intended measurement path, becomes the surface shape on the cavity side, a molded product formed by transferring this surface shape to the molding material. With respect to, a highly accurate surface shape can be obtained. Moreover, in order to ensure the shape accuracy of the molded product, rather than spending an enormous amount of time and labor in setting the molding conditions, the mold shape is corrected and processed to achieve this, which leads to the efficiency and labor saving of production.

【0045】請求項19記載の発明は、請求項18記載
の成型品において、成型品は光学素子である。
According to a nineteenth aspect of the present invention, in the molded product according to the eighteenth aspect, the molded product is an optical element.

【0046】したがって、狙いの測定経路で測定された
データを用いて修正加工された被測定面がキャビティ側
の表面形状となることから、この表面形状を成型素材に
転写されて形成された成型品である光学素子について、
高精度な面形状が得られる。しかも、成型品である光学
素子の形状精度を確保するために、成型条件設定に膨大
な時間と労力をかけるのでなく、型形状を修正加工して
これを達成するので、生産の効率化、省力化につなが
る。
Therefore, since the surface to be measured, which has been corrected and processed using the data measured in the intended measuring path, becomes the surface shape on the cavity side, a molded product formed by transferring this surface shape to the molding material. For the optical element that is
A highly accurate surface shape can be obtained. Moreover, in order to ensure the accuracy of the shape of the optical element that is a molded product, rather than spending enormous time and effort in setting the molding conditions, the shape of the mold is corrected and processed to achieve this, which improves the efficiency of production and saves labor. Lead to

【0047】請求項20記載の光学システムの発明は、
光源からの光を走査対象物に対して走査する光走査系を
含む光学システムにおいて、前記光源からの光を所定の
角度範囲内で偏向する偏向手段と、前記偏向手段から前
記走査対象物に至る光路上に配置された請求項19記載
の成型品である光学素子を含む光学系と、を具備する。
According to the invention of an optical system described in Item 20,
In an optical system including an optical scanning system that scans light from a light source onto an object to be scanned, a deflection unit that deflects the light from the light source within a predetermined angle range, and the deflection unit to the object to be scanned An optical system including an optical element, which is the molded product according to claim 19, disposed on the optical path.

【0048】したがって、光学システムの光学系を構成
する光学素子が高精度に構成されているので、高精度な
光学走査が行なわれる。
Therefore, since the optical elements forming the optical system of the optical system are formed with high precision, high precision optical scanning is performed.

【0049】請求項21記載の発明は、請求項20記載
の光学システムにおいて、光に反応して静電潜像を形成
する像担持体に前記偏向手段及び前記光学系を介して前
記光源からの光を照射して静電潜像を形成し、この静電
潜像を現像して転写紙に転写するようにした。
According to a twenty-first aspect of the present invention, in the optical system according to the twentieth aspect, an image carrier which forms an electrostatic latent image in response to light is transmitted from the light source through the deflecting means and the optical system. Light was irradiated to form an electrostatic latent image, and the electrostatic latent image was developed and transferred to a transfer paper.

【0050】したがって、光学システムの光学系を構成
する光学素子が高精度に構成されているので、光学シス
テムが適用されるレーザプリンタやデジタル複写機等に
おいて、高品位な出力画像が得られる。
Therefore, since the optical elements constituting the optical system of the optical system are configured with high accuracy, a high quality output image can be obtained in a laser printer, a digital copying machine or the like to which the optical system is applied.

【0051】[0051]

【発明の実施の形態】本発明の第一の実施の形態を図1
ないし図6に基づいて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
Or, it demonstrates based on FIG.

【0052】図1は、接触式プローブを用いた形状測定
装置の概要を示す模式図である。図中、矢印で示す方向
をそれぞれX軸、Z軸とし、紙面と垂直方向をY軸とす
る。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of a shape measuring apparatus using a contact type probe. In the figure, the directions indicated by arrows are the X axis and the Z axis, respectively, and the direction perpendicular to the plane of the drawing is the Y axis.

【0053】接触式のプローブ101は、被測定面10
2との間で、X、Y、Zの各方向に相対的に移動自在に
支持されている。そのための構造として、X軸ステージ
103、Y軸ステージ104及びZ軸ステージ105が
それぞれ設けられている(移動機構)。各軸ステージ1
03、104、105は、それぞれ、駆動用モータ10
6、107、108によって駆動され、プローブ101
と被測定面102とをX、Y、Z方向に相対移動させ
る。また、X、Y、Z軸ステージ103、104、10
5には、それぞれ、X軸ステージ103、Y軸ステージ
104及びZ軸ステージ105のそれぞれの移動軌跡を
検出するためのリニアエンコーダ109、110、11
1が設けられている。
The contact-type probe 101 has a surface 10 to be measured.
It is supported so as to be relatively movable in the X, Y, and Z directions between the two. As a structure therefor, an X-axis stage 103, a Y-axis stage 104 and a Z-axis stage 105 are provided (moving mechanism). Each axis stage 1
03, 104, and 105 are drive motors 10, respectively.
Driven by 6, 107, 108, the probe 101
And the surface to be measured 102 are relatively moved in the X, Y, and Z directions. In addition, the X, Y, and Z axis stages 103, 104, 10
5 are linear encoders 109, 110, 11 for detecting the movement loci of the X-axis stage 103, the Y-axis stage 104, and the Z-axis stage 105, respectively.
1 is provided.

【0054】このような形状測定装置では、各駆動用モ
ータ106、107、108に対して、それぞれの駆動
装置、つまり、XY軸駆動装置112及びZ軸駆動装置
113から駆動制御信号に基づく電力供給がなされるこ
とで、各駆動用モータ106、107、108が駆動さ
れる。そして、XY軸駆動装置112及びZ軸駆動装置
113は、制御/解析用コンピュータ114からの駆動
制御信号に応じて動作する。
In such a shape measuring apparatus, electric power is supplied to each of the drive motors 106, 107, 108 from each drive device, that is, the XY-axis drive device 112 and the Z-axis drive device 113 based on the drive control signal. By doing so, the drive motors 106, 107, 108 are driven. Then, the XY-axis driving device 112 and the Z-axis driving device 113 operate according to a driving control signal from the control / analysis computer 114.

【0055】制御/解析用コンピュータ114は、マイ
クロコンピュータであり、CPU、ROM、RAM(全
て図示せず)等を主体として構成されるプロセッサ11
5と、HDDやその他の記憶手段等によって構成される
記憶部116とによって構築される。このような制御/
解析用コンピュータ114には、形状測定用コンピュー
タプログラムがインストールされており、この形状測定
用コンピュータプログラムに従いプローブ101を用い
た形状測定のための各種の処理を実行する。このような
形状測定用コンピュータプログラムは、プロセッサ11
5が内蔵する図示しないROMに格納されて使用されて
も、記憶部116に記憶されて必要に応じてプロセッサ
115が内蔵する図示しないRAMに書き込まれて使用
されても、いずれでも良い。また、形状測定用コンピュ
ータプログラムが記憶部116に記憶されているとする
と、この記憶部116に記憶される前の形状測定用コン
ピュータプログラムは、例えばCD−ROMやDV−R
OM、DVD−RAM等のような光学的な記憶媒体、磁
気テープのような磁気的な記憶媒体等、可搬性を有する
記憶媒体に保存しておき、必要に応じて記憶部116に
インストールするような形態をとることが可能である。
The control / analysis computer 114 is a microcomputer, and is a processor 11 mainly composed of a CPU, a ROM, a RAM (all not shown) and the like.
5 and a storage unit 116 including an HDD and other storage means. Such control /
A shape measurement computer program is installed in the analysis computer 114, and various processes for shape measurement using the probe 101 are executed in accordance with the shape measurement computer program. Such a shape measuring computer program is executed by the processor 11
5 may be stored in a ROM (not shown) included in the storage unit 5 or may be stored in the storage unit 116 and written in a RAM (not shown) included in the processor 115 as needed and used. If the shape measuring computer program is stored in the storage unit 116, the shape measuring computer program before being stored in the storage unit 116 is, for example, a CD-ROM or a DV-R.
It should be stored in a portable storage medium such as an optical storage medium such as OM and DVD-RAM, a magnetic storage medium such as a magnetic tape, and installed in the storage unit 116 as needed. It can take various forms.

【0056】図1に示すように、接触式のプローブ10
1は、被測定面102との接触力を検出する機能を有
し、接触力の大きさに応じた接触力信号が出力される。
接触力信号は、制御/解析用コンピュータ114に取り
込まれる。そして、制御/解析用コンピュータ114で
は、接触力信号を常に一定に保つような駆動信号を生成
し、これをZ軸駆動装置113へ送る。これにより、Z
軸駆動装置113から駆動用モータ108に駆動電力が
供給され、この駆動用モータ108によってZ軸ステー
ジ105が駆動されてプローブ101と被測定面102
との接触力を一定に維持する。また、制御/解析用コン
ピュータ114は、内部の記憶部116に記憶するX、
Y座標に基づく駆動信号をXY軸駆動装置112へ送
る。これにより、XY軸駆動装置112から駆動用モー
タ106、107に駆動電力が供給され、これらの駆動
用モータ106、107によってX軸ステージ103及
びY軸ステージ104が駆動されてプローブ101と被
測定面102とがX、Y方向に位置制御される。
As shown in FIG. 1, a contact type probe 10 is provided.
1 has a function of detecting a contact force with the surface to be measured 102, and a contact force signal corresponding to the magnitude of the contact force is output.
The contact force signal is captured by the control / analysis computer 114. Then, the control / analysis computer 114 generates a drive signal that keeps the contact force signal constant and sends it to the Z-axis drive device 113. This gives Z
Driving power is supplied from the axis driving device 113 to the driving motor 108, and the Z axis stage 105 is driven by the driving motor 108 to drive the probe 101 and the surface 102 to be measured.
Maintain constant contact force with. Further, the control / analysis computer 114 stores X stored in the internal storage unit 116,
A drive signal based on the Y coordinate is sent to the XY axis drive unit 112. As a result, drive power is supplied from the XY-axis drive device 112 to the drive motors 106 and 107, and the X-axis stage 103 and the Y-axis stage 104 are driven by these drive motors 106 and 107, and the probe 101 and the surface to be measured. 102 and 102 are position-controlled in the X and Y directions.

【0057】こうして、予め設定された経路に従い、被
測定面102の表面が走査される。走査中、各軸ステー
ジ103、104、105に備えられたリニアエンコー
ダ109、110、111の信号は、制御/解析用コン
ピュータ114によって適切なサンプリング間隔で逐次
測定され、被測定面102の表面形状データがX、Y、
Z座標点群データとして取得される。さらに詳しくは、
取得されたX、Y、Zに対して後述するデータ処理を施
して表面形状データとする。
In this way, the surface of the measured surface 102 is scanned according to the preset path. During scanning, the signals of the linear encoders 109, 110, 111 provided on the respective axis stages 103, 104, 105 are sequentially measured by the control / analysis computer 114 at appropriate sampling intervals, and the surface shape data of the surface to be measured 102 is measured. Is X, Y,
It is acquired as Z coordinate point cloud data. For more details,
The acquired X, Y, and Z are subjected to data processing described below to obtain surface shape data.

【0058】図2は、接触式のプローブ101の縦断側
面図である。プローブ101は、先端部に先端球117
を備える直動スライダ118をハウジング119に収納
し、その直動スライダ118を静圧空気軸受120によ
って非接触状態で支持する構造を有する。これにより、
直動スライダ118の水平方向の運動が拘束され、直動
スライダ118は上下方向に摺動抵抗なく運動する。ま
た、直動スライダ118の荷重は、ハウジング119内
でコイルばね121によって受けられている。このよう
な基本構造のもと、ハウジング119内には、直動スラ
イダ118の後端に対面させて変位計122が備えられ
ており、この変位計122の出力によって直動スライダ
118の変位を検出し、これによって被測定面102を
トレースする先端球117の変位を検出するものであ
る。この際、形状測定の際の動作としては、先端球11
7が被測定面102に押しつけられると、コイルばね1
21が変形し、変位計122の出力が変化する。そこ
で、Z軸ステージ111を駆動して変位計122の出力
が一定になるように制御することにより、先端球117
の接触荷重を一定に保つ。このような接触荷重制御を行
なうことで、Z軸方向に大きく湾曲した被測定面102
の面も測定が可能となる。
FIG. 2 is a vertical sectional side view of the contact type probe 101. The probe 101 has a tip ball 117 at the tip.
The linear motion slider 118 including the above is housed in the housing 119, and the linear motion slider 118 is supported by the static pressure air bearing 120 in a non-contact state. This allows
The horizontal movement of the linear motion slider 118 is restricted, and the linear motion slider 118 moves vertically without sliding resistance. Further, the load of the linear motion slider 118 is received by the coil spring 121 inside the housing 119. Based on such a basic structure, a displacement gauge 122 is provided inside the housing 119 so as to face the rear end of the linear movement slider 118, and the displacement of the linear movement slider 118 is detected by the output of the displacement gauge 122. Then, the displacement of the tip sphere 117 tracing the measured surface 102 is detected by this. At this time, the operation of the shape measurement includes the tip sphere 11
When 7 is pressed against the surface 102 to be measured, the coil spring 1
21 is deformed, and the output of the displacement meter 122 is changed. Therefore, by driving the Z-axis stage 111 and controlling the output of the displacement meter 122 to be constant, the tip sphere 117
Keep the contact load of the constant. By performing such contact load control, the surface to be measured 102 that is largely curved in the Z-axis direction.
The surface can be measured.

【0059】図3は、接触式のプローブ101の先端球
117と曲面形状を有する被測定面102との接触の様
子を示す模式図である。図3に示すように、接触式のプ
ローブ101は、その先端に半径Rの先端球117を有
している。このため、図1に示すリニアエンコーダ10
9、110、111で測定される量は、プローブ101
の先端に位置する先端球117の中心座標の移動量と考
えることができる。これに対して、被測定面102に対
するプローブ101の実際の接触点は、図3より明らか
なように、プローブ101の中心座標からRだけオフセ
ットした位置に存在するので、制御/解析用コンピュー
タ114を使ってプローブ中心座標から接触点座標を求
める。具体的には、リニアエンコーダ109、110、
111で測定されたX、Y、Z座標点群データを使っ
て、制御/解析用コンピュータ114の内部で法線方向
が計算され、法線方向に半径R分オフセットさせて新た
に得られる座標点群データX’Y’Z’をもって、実際
の接触点座標の近似値とする。
FIG. 3 is a schematic view showing how the tip sphere 117 of the contact type probe 101 and the surface to be measured 102 having a curved shape are in contact with each other. As shown in FIG. 3, the contact type probe 101 has a tip sphere 117 having a radius R at its tip. Therefore, the linear encoder 10 shown in FIG.
The quantities measured at 9, 110 and 111 are
It can be considered as the amount of movement of the center coordinates of the tip sphere 117 located at the tip of. On the other hand, the actual contact point of the probe 101 with respect to the measured surface 102 exists at a position offset by R from the center coordinates of the probe 101, as is apparent from FIG. Use the probe center coordinates to find the contact point coordinates. Specifically, the linear encoders 109, 110,
Using the X, Y, and Z coordinate point group data measured by 111, the normal direction is calculated inside the control / analysis computer 114, and the coordinate point newly obtained by offsetting the radius R in the normal direction. The group data X'Y'Z 'is used as an approximate value of the actual contact point coordinates.

【0060】図4は、接触式のプローブ101の先端球
117と曲面形状を有する被測定面102とのと接触の
様子を示す斜視図である。図4において、Z=f(X,
Y)は被測定面102の理論形状を与える理論式、Lm
は被測定面102に設定された狙いの測定経路、Sはプ
ローブ101の先端球117を示している。またLp
は、測定経路Lm上の座標点を、個々の座標点における
法線方向にプローブ101の先端半径の分だけオフセッ
トさせたときのプローブ走査経路を表す。
FIG. 4 is a perspective view showing a state of contact between the tip sphere 117 of the contact type probe 101 and the curved surface to be measured 102. In FIG. 4, Z = f (X,
Y) is a theoretical formula that gives the theoretical shape of the measured surface 102, Lm
Is a target measurement path set on the surface 102 to be measured, and S is a tip sphere 117 of the probe 101. See also Lp
Represents the probe scanning path when the coordinate points on the measurement path Lm are offset by the radius of the tip of the probe 101 in the normal direction at each coordinate point.

【外1】 [Outer 1]

【0061】被測定面102の測定に際しては、図4に
示すように、プローブ101の先端球117の中心を、
上記手順で求めたプローブ走査経路Lpに沿って走査
し、所定のサンプリング間隔でプローブ101の先端球
117の中心座標を測定する。次に、図示しない第2の
走査経路に沿って走査し、所定のサンプリング間隔でプ
ローブ101の先端球117の中心座標を測定する。こ
の動作を繰り返すことによって、被測定面102である
Z=f(X,Y)の全体を、法線方向にオフセットした面
の点群データとして測定することができる。
When measuring the surface 102 to be measured, as shown in FIG. 4, the center of the tip sphere 117 of the probe 101 is
The probe is scanned along the probe scanning path Lp obtained by the above procedure, and the center coordinates of the tip sphere 117 of the probe 101 are measured at predetermined sampling intervals. Next, scanning is performed along a second scanning path (not shown), and the center coordinates of the tip sphere 117 of the probe 101 are measured at predetermined sampling intervals. By repeating this operation, it is possible to measure the entire Z = f (X, Y) that is the measured surface 102 as point cloud data of the surface offset in the normal direction.

【0062】次に、測定された点群データから、実際の
接触点の点群データを推定する手順を、図6に示すフロ
ーチャートを参照しながら説明する。
Next, the procedure for estimating the point cloud data of the actual contact point from the measured point cloud data will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

【0063】初めに、ステップS201において、測定
された点群データを、XYに関するM×n次多項式であ
First, in step S201, the measured point group data is an M × n-degree polynomial for XY.

【外2】 に最小自乗近似する。[Outside 2] Least-squares approximation to.

【0064】次に、ステップS202において、ステッ
プS201で求めたm×n次近似多項式から、偏微分
値、TX、TYを、次式(5)及び(6)より求める。
但し、TX、TYは、それぞれ、X、Yについての偏微
分を表す。
Next, in step S202, partial differential values, TX and TY are obtained from the following equations (5) and (6) from the m × n-degree approximate polynomial obtained in step S201.
However, TX and TY represent partial differentiation with respect to X and Y, respectively.

【外3】 [Outside 3]

【0065】[0065]

【外4】 [Outside 4]

【0066】ここに、位置情報算出手段(位置情報算出
ステップ)の機能(位置情報算出機能)が実行される。
Here, the function (position information calculation function) of the position information calculation means (position information calculation step) is executed.

【0067】ここで、本実施の形態では、制御/解析用
コンピュータ114が備える記憶部116に、図5のフ
ローチャートで例示する手順によって求められたプロー
ブ走査経路Lp上の座標群を記憶する。XY軸駆動装置
112は、記憶部116に記憶された座標群に従って、
X軸ステージ103用の駆動用モータ106及びY軸ス
テージ104用の駆動用モータ107を駆動する。そし
て、プローブ101の走査中、所定のサンプリング間隔
でプローブ101の先端球117の中心座標を測定し、
その測定後、図6のフローチャートに例示する手順で求
められたプローブ接触点の座標を求めることによって、
被測定面102の形状が測定される。
Here, in this embodiment, the coordinate group on the probe scanning path Lp obtained by the procedure illustrated in the flowchart of FIG. 5 is stored in the storage unit 116 of the control / analysis computer 114. The XY axis drive device 112 follows the coordinate group stored in the storage unit 116 according to
The driving motor 106 for the X-axis stage 103 and the driving motor 107 for the Y-axis stage 104 are driven. Then, during scanning of the probe 101, the center coordinates of the tip sphere 117 of the probe 101 are measured at predetermined sampling intervals,
After the measurement, by obtaining the coordinates of the probe contact point obtained by the procedure illustrated in the flowchart of FIG. 6,
The shape of the measured surface 102 is measured.

【0068】また、本実施の形態では、図5のフローチ
ャートに例示する手順で走査経路Lp上の座標群を求め
る際に、専用の演算装置を使用するのではなく、形状測
定装置が内蔵する制御/解析用コンピュータ114が備
えるプロセッサ115を利用する。この際、記憶部11
6に、プローブ先端径R、測定経路の座標群、被測定面
102の理論形状情報を予め記憶しておく。プロセッサ
115は、これらの記憶情報に基づいて、図5のフロー
チャートに従いプローブ走査経路を計算する。そして、
プロセッサ115は、計算したプローブ走査経路の座標
群を再び記憶部116に記憶し、この情報に基づいてX
軸ステージ103及びY軸ステージ104を駆動させる
信号を駆動用モータ106、107に出力し、これによ
ってプローブ101をX、Y方向に移動させる。ここ
に、位置決め制御手段(位置決め制御方法)の機能(位
置決め制御機能)が実行され。
Further, in the present embodiment, when the coordinate group on the scanning path Lp is obtained by the procedure illustrated in the flowchart of FIG. 5, a dedicated arithmetic unit is not used, but a control built in the shape measuring apparatus is used. / Use the processor 115 included in the analysis computer 114. At this time, the storage unit 11
In FIG. 6, the probe tip diameter R, the coordinate group of the measurement path, and the theoretical shape information of the measured surface 102 are stored in advance. The processor 115 calculates the probe scanning path according to the flowchart of FIG. 5 based on the stored information. And
The processor 115 stores the calculated coordinate group of the probe scanning path in the storage unit 116 again, and based on this information, X
A signal for driving the axis stage 103 and the Y-axis stage 104 is output to the drive motors 106 and 107, which moves the probe 101 in the X and Y directions. Here, the function (positioning control function) of the positioning control means (positioning control method) is executed.

【0069】次いで、本発明の第二の実施の形態を説明
する。第一の実施の形態と同一部分は同一符号で示し説
明も省略する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0070】第一の実施の形態では、プローブ101を
構成する直動スライダ118の先端に球面形状を有する
先端球117が設けられている一例を示したが、要求さ
れる測定精度に対して先端の球面形状誤差が大きなプロ
ーブ101で被測定面102を測定する場合、すなわ
ち、プローブ先端形状をもはや球形とみなすことができ
ないために、真球度誤差の補正が必要な場合であって
も、本発明の適用は可能である。このことを、以下に説
明する。
In the first embodiment, an example in which the tip of the linear slider 118 constituting the probe 101 is provided with the tip sphere 117 having a spherical shape is shown. When measuring the surface to be measured 102 with the probe 101 having a large spherical shape error, that is, even if correction of the sphericity error is necessary because the probe tip shape can no longer be regarded as a spherical shape, The invention can be applied. This will be described below.

【外5】 [Outside 5]

【0071】次に、測定された点群データから、実際の
接触点の点群データを推定する手順を説明する。プロー
ブ101の先端部形状を球面とみなすことができる場合
は、図6のフローチャートのステップS204におい
て、式(10)を適用したのに対して、真球度誤差の補
正が必要な場合には、式(12)を適用する。この点の
みが異なる点である。
Next, the procedure for estimating the point cloud data of the actual contact point from the measured point cloud data will be described. When the shape of the tip of the probe 101 can be regarded as a spherical surface, while the equation (10) is applied in step S204 of the flowchart of FIG. 6, when correction of the sphericity error is necessary, Equation (12) is applied. Only this point is different.

【外6】 [Outside 6]

【0072】本実施の形態の形状測定装置、形状測定方
法及び形状測定用コンピュータプログラムを利用する形
状修正加工方法及び形状転写用の型について次に説明す
る。
The shape measuring apparatus, the shape measuring method and the shape correction processing method using the shape measuring computer program and the shape transferring die of the present embodiment will be described below.

【0073】被測定面102の形状誤差を相殺するよう
に被測定面102自体、あるいは被測定面102に形状
を転写するための型を修正加工する際、まず、加工ライ
ン上の座標群を定め、それらの座標群を狙いの測定経路
Lmとみなして本実施の形態の測定方法を実施すること
で、加工ラインに沿った形状を正確に測定することが可
能となる。そこで、そのような測定結果を利用し、被測
定面102あるいは被測定面102に形状を転写するた
めの型の修正加工を実施する。
When correcting the surface to be measured 102 itself or the mold for transferring the shape to the surface to be measured 102 so as to cancel the shape error of the surface to be measured 102, first, a coordinate group on the processing line is determined. By carrying out the measurement method of the present embodiment by regarding these coordinate groups as the target measurement path Lm, it is possible to accurately measure the shape along the processing line. Therefore, using such a measurement result, the correction surface of the measured surface 102 or the mold for transferring the shape to the measured surface 102 is performed.

【0074】ここで、成型用型の修正加工方法の一例を
説明する。ここでは、修正加工量が小さい場合に適した
加工工具として、図7に例示するような研磨工具301
を用いた金型加工機による修正加工について説明する。
Here, an example of a method of correcting the molding die will be described. Here, as a processing tool suitable for a case where the correction processing amount is small, a polishing tool 301 as illustrated in FIG.
A description will be given of the correction processing by the mold processing machine using.

【0075】まず、本実施の形態の形状測定装置(形状
測定方法)による測定値に基づいて修正量を算出し、こ
の修正量をXY平面内の高さデータZXY(Zマップ)
302に変換する。ここで、添え字のXYは、X軸方向
及びY軸方向の加工位置をそれぞれ示している。
First, a correction amount is calculated based on a measurement value obtained by the shape measuring apparatus (shape measuring method) of this embodiment, and the correction amount is calculated as height data Z XY (Z map) in the XY plane.
Convert to 302. Here, the subscript XY indicates the processing positions in the X-axis direction and the Y-axis direction, respectively.

【0076】次いで、図8に示すように、こうして得た
高さデータZXY(Zマップ)302を研磨工具301
の滞留時間WXY(Wマップ)303に変換する。ここ
での変換は、同一条件(金型の材質、研磨工具301の
種類、研磨工具301の回転数等)のもとでの実測デー
タに基づいて作成された変換テーブルを参照しながら行
なわれる。これは、研磨工具301による研磨量が研磨
時間、すなわち研磨工具301の滞留時間WXYに関係
しているという知見に基づいている。
Then, as shown in FIG. 8, the height data Z XY (Z map) 302 thus obtained is used as the polishing tool 301.
The retention time W XY (W map) 303 is converted. The conversion here is performed with reference to a conversion table created based on actual measurement data under the same conditions (material of the mold, type of polishing tool 301, number of rotations of the polishing tool 301, etc.). This is based on the finding that the amount of polishing by the polishing tool 301 is related to the polishing time, that is, the residence time W XY of the polishing tool 301.

【0077】次に、型部材が金型加工機の所定に位置に
セットされると、図9に示すように、回転している研磨
工具301を型部材の最初の加工位置P11に点接触さ
せる。ここでの研磨工具301の滞留時間がW11にな
ると、図9に示すように、研磨工具301の接触位置が
12になるように研磨工具301又は型部材を移動さ
せ、その位置に時間W12だけ滞留させる。このように
して、全ての位置についてWマップ303に基づいて滞
留時間を変えながら加工を行なうことで、研磨工具30
1による修正加工が完了する。なお、加工位置は、X方
向及びY方向ともに等間隔(0.1mm〜0.2mm)
に規定されている。
Next, when the mold member is set at a predetermined position of the mold processing machine, as shown in FIG. 9, the rotating polishing tool 301 is brought into point contact with the first processing position P 11 of the mold member. Let When the residence time of the polishing tool 301 here becomes W 11 , as shown in FIG. 9, the polishing tool 301 or the mold member is moved so that the contact position of the polishing tool 301 becomes P 12 , and the time W is reached at that position. Hold only 12 . In this way, the polishing tool 30 is processed by changing the residence time based on the W map 303 for all positions.
The correction processing by 1 is completed. The processing positions are equally spaced in both the X and Y directions (0.1 mm to 0.2 mm).
Stipulated in.

【0078】こうして形状修正された型は、成型に際し
て成型品の形状誤差を減少させることが可能な成型用型
となる。つまり、本実施形態の型形状修正方法によれ
ば、形状精度に優れた成型品を成型するのに好適な型を
製作することが可能となる。
The mold whose shape has been modified in this way becomes a molding mold capable of reducing the shape error of the molded product during molding. That is, according to the mold shape correction method of the present embodiment, it is possible to manufacture a mold suitable for molding a molded product having excellent shape accuracy.

【0079】本実施の形態の形状測定装置、形状測定方
法及び形状測定用コンピュータプログラムを利用する形
状修正加工方法及び形状転写用の型に基づく成型品及び
光学システムについて次に説明する。
Next, a shape measuring apparatus, a shape measuring method, a shape correction processing method using a shape measuring computer program, a molded product based on a shape transfer mold, and an optical system will be described below.

【0080】図10は、本実施の形態の光学システムの
概略構成を示す斜視図である。この光学システムは、光
源としての半導体レーザ401、この半導体レーザ40
1からの光を等角速度的に偏向する偏向手段としての回
転多面鏡402、この回転多面鏡402で偏向された光
を等速度的な光に変換するためのレーザ走査光学系40
3、このレーザ走査光学系403からの光を反射して走
査対象である感光体404に入射させるための折り返し
ミラー405等を備えている。レーザ走査光学系403
は、前述した成型用型によって成型された光学素子とし
てのレンズ403a、403bによって構成されてい
る。
FIG. 10 is a perspective view showing a schematic configuration of the optical system of this embodiment. This optical system includes a semiconductor laser 401 as a light source and a semiconductor laser 40.
A rotary polygon mirror 402 as a deflecting means for deflecting the light from 1 at a constant angular velocity, and a laser scanning optical system 40 for converting the light deflected by the rotary polygon mirror 402 into a constant velocity light.
3. A folding mirror 405 for reflecting the light from the laser scanning optical system 403 and making it incident on the photoconductor 404 to be scanned is provided. Laser scanning optical system 403
Is composed of lenses 403a and 403b as optical elements molded by the above-mentioned molding die.

【0081】本実施の形態に係る光学システムが例えば
デジタル複写機に使用された場合には、半導体レーザ4
01から照射された光が複写画像に対応する画像情報に
よって強度変調されて感光体404に照射され、感光体
404上に静電潜像が形成される。この場合、レーザ走
査光学系403における光走査の等速性などの走査精度
が複写品質に大きな影響を与えることから、各レンズ4
03a、403bの形状精度が複写品質に大きな影響を
与える。
When the optical system according to this embodiment is used in, for example, a digital copying machine, the semiconductor laser 4
The light emitted from 01 is intensity-modulated by the image information corresponding to the copy image and is applied to the photoconductor 404, and an electrostatic latent image is formed on the photoconductor 404. In this case, since the scanning accuracy such as the constant speed of optical scanning in the laser scanning optical system 403 has a great influence on the copy quality, each lens 4
The shape accuracy of 03a and 403b has a great influence on the copy quality.

【0082】これに対して、本実施の形態に係る光学シ
ステムでは、各レンズ403a、403bは、前述した
成型用型に基づいて、例えば射出成型により成型されて
いるため、形状精度に優れており、回転多面鏡402に
よって等角速度的に偏向された光を精度良く等速度的な
走査光に変換することができるため、複写すべき情報を
正確に再現することができる。
On the other hand, in the optical system according to the present embodiment, each lens 403a, 403b is molded by, for example, injection molding based on the above-described molding die, and therefore has excellent shape accuracy. Since the light deflected at a constant angular velocity by the rotary polygon mirror 402 can be accurately converted into scanning light at a constant velocity, it is possible to accurately reproduce the information to be copied.

【0083】[0083]

【発明の効果】請求項1記載の発明は、接触式のプロー
ブの微小変位を測定して被測定面の形状を測定する形状
測定装置において、前記プローブと前記被測定面とを相
対的に移動させる移動機構と、目標接触点から前記被測
定面の法線方向に前記プローブの先端径の長さだけオフ
セットさせた位置情報をプロセッサの演算処理により求
める位置情報算出手段と、前記位置情報算出手段の演算
処理によって求めた前記位置情報によって特定される位
置に前記プローブの先端径の中心を位置決めするように
前記移動機構を駆動制御する位置決め制御手段と、を具
備するので、被測定面の法線方向を考慮してプローブの
走査経路が定められることから、被測定面における狙い
の個所を正確に測定することができる。
According to the first aspect of the present invention, in a shape measuring device for measuring a micro displacement of a contact type probe to measure a shape of a surface to be measured, the probe and the surface to be measured are relatively moved. A moving mechanism for moving the position information, a position information calculating unit for calculating position information offset from the target contact point in the normal direction of the measured surface by the length of the tip diameter of the probe, and the position information calculating unit. Positioning control means for driving and controlling the moving mechanism so as to position the center of the tip diameter of the probe at the position specified by the position information obtained by the arithmetic processing of 1. Since the scanning path of the probe is determined in consideration of the direction, it is possible to accurately measure the target point on the surface to be measured.

【0084】請求項2記載の発明は、請求項1記載の形
状測定装置において、前記位置情報算出手段によって求
めた前記位置情報を記憶部に記憶し、前記位置決め制御
手段は、前記記憶部に記憶された前記位置情報に基づい
て前記プローブの先端径の中心を位置決めするように前
記移動機構を駆動制御するので、記憶部に記憶された位
置情報に基づいてプローブの先端径の中心が位置決めさ
れることから、処理速度の向上を図ることができる。
According to a second aspect of the present invention, in the shape measuring apparatus according to the first aspect, the position information obtained by the position information calculating means is stored in a storage section, and the positioning control means is stored in the storage section. Since the drive mechanism is driven and controlled so as to position the center of the tip diameter of the probe based on the position information obtained, the center of the tip diameter of the probe is positioned based on the position information stored in the storage unit. Therefore, the processing speed can be improved.

【0085】請求項3記載の発明は、請求項1又は2記
載の形状測定装置において、前記プローブの接触荷重が
一定になるように制御する荷重制御手段を備えるので、
プローブの被測定面に対する接触力を一定に維持しなが
ら、Z方向に広い測定レンジを確保することができ、し
たがって、Z方向への湾曲度が大きな被測定面の測定を
容易に行なうことができる。
According to a third aspect of the present invention, in the shape measuring apparatus according to the first or second aspect, a load control means for controlling the contact load of the probe to be constant is provided.
It is possible to secure a wide measurement range in the Z direction while maintaining a constant contact force of the probe with respect to the measured surface, and therefore it is possible to easily measure the measured surface having a large curvature in the Z direction. .

【0086】請求項4記載の発明は、請求項1、2又は
3記載の形状測定装置において、前記プローブの先端形
状は、円弧断面形状であるので、狙いの測定経路を測定
するためのプローブの走査経路を簡単な式によって求め
ることができる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the shape measuring apparatus according to the first, second or third aspect, since the tip shape of the probe is a circular arc sectional shape, a probe for measuring a target measurement path is provided. The scan path can be determined by a simple equation.

【0087】請求項5記載の発明は、接触式のプローブ
の微小変位を測定して被測定面の形状を測定する形状測
定方法において、目標接触点から前記被測定面の法線方
向に前記プローブの先端径の長さだけオフセットさせた
位置情報をプロセッサの演算処理により求める位置情報
算出ステップと、前記位置情報算出手段の演算処理によ
って求めた前記位置情報によって特定される位置に前記
プローブの先端径の中心を位置決めするように、前記プ
ローブと前記被測定面とを相対的に移動させる移動機構
を駆動制御する位置決め制御ステップと、を具備するの
で、被測定面の法線方向を考慮してプローブの走査経路
が定められることから、被測定面における狙いの個所を
正確に測定することができる。
According to a fifth aspect of the present invention, in a shape measuring method for measuring a minute displacement of a contact type probe to measure a shape of a surface to be measured, the probe is arranged in a direction normal to the surface to be measured from a target contact point. Position information calculation step of obtaining position information offset by the length of the tip diameter of the probe by a calculation process of a processor, and a tip diameter of the probe at a position specified by the position information obtained by the calculation process of the position information calculation means. A positioning control step of driving and controlling a moving mechanism that relatively moves the probe and the surface to be measured so as to position the center of the probe. Since the scanning path is determined, it is possible to accurately measure the target point on the surface to be measured.

【0088】請求項6記載の発明は、請求項5記載の形
状測定方法において、前記位置情報算出ステップによっ
て求めた前記位置情報を記憶部に記憶し、前記位置決め
制御ステップは、前記記憶部に記憶された前記位置情報
に基づいて前記プローブの先端径の中心を位置決めする
ように前記移動機構を駆動制御するので、記憶部に記憶
された位置情報に基づいてプローブの先端径の中心が位
置決めされることから、処理速度の向上を図ることがで
きる。
According to a sixth aspect of the present invention, in the shape measuring method according to the fifth aspect, the position information obtained in the position information calculating step is stored in a storage section, and the positioning control step is stored in the storage section. Since the drive mechanism is driven and controlled so as to position the center of the tip diameter of the probe based on the position information obtained, the center of the tip diameter of the probe is positioned based on the position information stored in the storage unit. Therefore, the processing speed can be improved.

【0089】請求項7記載の発明は、請求項5又は6記
載の形状測定方法において、前記プローブの接触荷重が
一定になるように制御するので、プローブの被測定面に
対する接触力を一定に維持しながら、Z方向に広い測定
レンジを確保することができ、したがって、Z方向への
湾曲度が大きな被測定面の測定を容易に行なうことがで
きる。
According to the invention of claim 7, in the shape measuring method according to claim 5 or 6, since the contact load of the probe is controlled to be constant, the contact force of the probe with respect to the surface to be measured is maintained constant. However, it is possible to secure a wide measurement range in the Z direction, and therefore it is possible to easily measure the surface to be measured having a large degree of curvature in the Z direction.

【0090】請求項8記載の発明は、請求項5、6又は
7記載の形状測定方法において、前記プローブの先端形
状は、円弧断面形状であるので、狙いの測定経路を測定
するためのプローブの走査経路を簡単な式によって求め
ることができる。
According to an eighth aspect of the present invention, in the shape measuring method according to the fifth, sixth or seventh aspect, since the tip shape of the probe is a circular arc sectional shape, a probe for measuring a target measurement path is provided. The scan path can be determined by a simple equation.

【0091】請求項9記載の発明は、接触式のプローブ
の微小変位を測定して被測定面の形状を測定する形状測
定装置を制御するコンピュータにインストールされる形
状測定用コンピュータプログラムを記憶する記憶媒体で
あって、前記形状測定用コンピュータプログラムは、前
記コンピュータに、目標接触点から前記被測定面の法線
方向に前記プローブの先端径の長さだけオフセットさせ
た位置情報をプロセッサの演算処理により求める位置情
報算出機能と、前記位置情報算出手段の演算処理によっ
て求めた前記位置情報によって特定される位置に前記プ
ローブの先端径の中心を位置決めするように前記移動機
構を駆動制御する信号を出力する位置決め制御機能と、
を実行させるので、被測定面の法線方向を考慮してプロ
ーブの走査経路が定められることから、被測定面におけ
る狙いの個所を正確に測定することができる。
According to a ninth aspect of the present invention, a memory for storing a shape measuring computer program installed in a computer for controlling a shape measuring device for measuring a minute displacement of a contact type probe to measure a shape of a surface to be measured. In the medium, the shape measuring computer program causes the computer to calculate position information obtained by offsetting a position of a tip diameter of the probe from a target contact point in a direction normal to the surface to be measured by a processor. Outputs a signal for driving and controlling the moving mechanism so as to position the center of the tip diameter of the probe at a position specified by the position information calculation function to be obtained and the position information obtained by the calculation processing of the position information calculation means. Positioning control function,
Since the scanning path of the probe is determined in consideration of the normal direction of the surface to be measured, the target position on the surface to be measured can be accurately measured.

【0092】請求項10記載の発明は、請求項9記載の
形状測定用コンピュータプログラムを記憶する記憶媒体
において、前記位置情報算出機能によって求めた前記位
置情報を記憶部に記憶し、前記位置決め制御機能は、前
記記憶部に記憶された前記位置情報に基づいて前記プロ
ーブの先端径の中心を位置決めするように前記移動機構
を駆動制御する信号を出力するので、記憶部に記憶され
た位置情報に基づいてプローブの先端径の中心が位置決
めされることから、処理速度の向上を図ることができ
る。
According to a tenth aspect of the present invention, in the storage medium for storing the shape measuring computer program according to the ninth aspect, the position information obtained by the position information calculating function is stored in a storage section, and the positioning control function is provided. Outputs a signal for driving and controlling the moving mechanism so as to position the center of the tip diameter of the probe on the basis of the position information stored in the storage unit. Therefore, based on the position information stored in the storage unit, Since the center of the tip diameter of the probe is positioned by means of the probe, the processing speed can be improved.

【0093】請求項11記載の発明は、請求項9又は1
0記載の形状測定用コンピュータプログラムを記憶する
記憶媒体において、前記コンピュータが制御する前記形
状測定装置における前記プローブの先端形状は円弧断面
形状であるので、狙いの測定経路を測定するためのプロ
ーブの走査経路を簡単な式によって求めることができ
る。
The invention according to claim 11 is the invention according to claim 9 or 1.
In the storage medium storing the shape measuring computer program described in 0, since the tip shape of the probe in the shape measuring device controlled by the computer is an arc cross-sectional shape, scanning of the probe for measuring a target measurement path. The route can be obtained by a simple formula.

【0094】請求項12記載の発明は、接触式のプロー
ブの微小変位を測定して被測定面の形状を測定する形状
測定装置を制御するコンピュータにインストールされる
形状測定用コンピュータプログラムであって、この形状
測定用コンピュータプログラムは、前記コンピュータ
に、目標接触点から前記被測定面の法線方向に前記プロ
ーブの先端径の長さだけオフセットさせた位置情報をプ
ロセッサの演算処理により求める位置情報算出機能と、
前記位置情報算出手段の演算処理によって求めた前記位
置情報によって特定される位置に前記プローブの先端径
の中心を位置決めするように前記移動機構を駆動制御す
る信号を出力する位置決め制御機能と、を実行させるの
で、被測定面の法線方向を考慮してプローブの走査経路
が定められることから、被測定面における狙いの個所を
正確に測定することができる。
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a shape measuring computer program installed in a computer for controlling a shape measuring device for measuring a minute displacement of a contact type probe to measure a shape of a surface to be measured. This shape-measuring computer program is a position information calculation function for obtaining, in the computer, position information obtained by offsetting a length of a tip diameter of the probe from a target contact point in a direction normal to the surface to be measured by a calculation process of a processor. When,
And a positioning control function for outputting a signal for driving and controlling the moving mechanism so as to position the center of the tip diameter of the probe at a position specified by the position information obtained by the calculation processing of the position information calculation means. Therefore, since the scanning path of the probe is determined in consideration of the normal direction of the surface to be measured, the target position on the surface to be measured can be accurately measured.

【0095】請求項13記載の発明は、請求項12記載
の形状測定用コンピュータプログラムにおいて、前記位
置情報算出機能によって求めた前記位置情報を記憶部に
記憶し、前記位置決め制御機能は、前記記憶部に記憶さ
れた前記位置情報に基づいて前記プローブの先端径の中
心を位置決めするように前記移動機構を駆動制御する信
号を出力するので、記憶部に記憶された位置情報に基づ
いてプローブの先端径の中心が位置決めされることか
ら、処理速度の向上を図ることができる。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the computer program for shape measurement according to the twelfth aspect, the position information obtained by the position information calculating function is stored in a storage section, and the positioning control function is performed by the storage section. Since the signal for driving and controlling the moving mechanism is output so as to position the center of the tip diameter of the probe based on the position information stored in, the tip diameter of the probe based on the position information stored in the storage unit. Since the center of the is positioned, the processing speed can be improved.

【0096】請求項14記載の発明は、請求項12又は
13記載の形状測定用コンピュータプログラムにおい
て、前記コンピュータが制御する前記形状測定装置にお
ける前記プローブの先端形状は円弧断面形状であるの
で、狙いの測定経路を測定するためのプローブの走査経
路を簡単な式によって求めることができる。
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the shape measuring computer program according to the twelfth or thirteenth aspect, since the tip shape of the probe in the shape measuring device controlled by the computer is a circular arc sectional shape, The scanning path of the probe for measuring the measurement path can be determined by a simple formula.

【0097】請求項15記載の形状修正加工方法の発明
は、請求項1、2、3又は4記載の形状測定装置を用い
て被測定面の形状を測定し形状誤差を求めるステップ
と、形状誤差を低減するように前記被測定面の形状を修
正加工するステップと、を具備するので、被測定面に高
精度な面形状を得ることができ、しかも、成型品の形状
精度を確保するために、成型条件設定に膨大な時間と労
力をかけるのでなく、型形状を修正加工してこれを達成
するので、生産の効率化、省力化を図ることができる。
According to a fifteenth aspect of the present invention, there is provided a step of measuring a shape of a surface to be measured using the shape measuring apparatus according to the first, second, third or fourth method to obtain a shape error and a shape error. The step of correcting the shape of the surface to be measured so as to reduce the above is provided, so that it is possible to obtain a highly accurate surface shape on the surface to be measured, and to ensure the shape accuracy of the molded product. Since the mold shape is corrected and processed to achieve this without spending a huge amount of time and effort in setting the molding conditions, it is possible to improve the efficiency and labor of the production.

【0098】請求項16記載の形状修正加工方法の発明
は、請求項1、2、3又は4記載の形状測定装置を用い
て被測定面の形状を測定し形状誤差を求めるステップ
と、形状誤差を低減するように前記被測定面の創生に用
いた形状転写用の型の形状を修正加工するステップと、
を具備するので、被測定面に高精度な面形状を得ること
ができ、しかも、成型品の形状精度を確保するために、
成型条件設定に膨大な時間と労力をかけるのでなく、型
形状を修正加工してこれを達成するので、生産の効率
化、省力化を図ることができる。
The invention of the shape correction processing method according to claim 16 is the step of measuring the shape of the surface to be measured using the shape measuring device according to claim 1, 2, 3 or 4 to obtain the shape error, and the shape error. A step of correcting the shape of the mold for shape transfer used to create the measured surface so as to reduce
Since it is possible to obtain a highly precise surface shape on the surface to be measured, and to ensure the shape accuracy of the molded product,
Rather than spending an enormous amount of time and effort in setting molding conditions, the shape of the mold is modified and achieved to achieve this, so production efficiency and labor can be reduced.

【0099】請求項17記載の発明は、被測定面の創生
に用いる形状転写用の型において、請求項1、2、3又
は4記載の形状測定装置を用いて被測定面の形状を測定
し形状誤差を求めるステップと、形状誤差を低減するよ
うに前記被測定面の創生に用いた形状転写用の型の形状
を修正加工するステップと、を経て修正加工されている
ので、被測定面に高精度な面形状を得ることができ、し
かも、成型品の形状精度を確保するために、成型条件設
定に膨大な時間と労力をかけるのでなく、型形状を修正
加工してこれを達成するので、生産の効率化、省力化を
図ることができる。
According to a seventeenth aspect of the present invention, in a shape transfer mold used for creating a surface to be measured, the shape of the surface to be measured is measured using the shape measuring apparatus according to the first, second, third or fourth aspect. The shape of the mold for shape transfer used to create the surface to be measured is modified so as to reduce the shape error. High precision surface shape can be obtained on the surface, and in order to secure the shape accuracy of the molded product, rather than spending enormous time and effort on setting the molding conditions, this is achieved by modifying the mold shape. Therefore, production efficiency and labor saving can be achieved.

【0100】請求項18記載の成型品の発明は、請求項
17記載の形状転写用の型を用い、その型が備えるキャ
ビティ側の表面形状を成型素材に転写して成型されてい
るので、狙いの測定経路で測定されたデータを用いて修
正加工された被測定面がキャビティ側の表面形状となる
ことから、この表面形状を成型素材に転写されて形成さ
れた成型品について、高精度な面形状を得ることがで
き、しかも、成型品の形状精度を確保するために、成型
条件設定に膨大な時間と労力をかけるのでなく、型形状
を修正加工してこれを達成するので、生産の効率化、省
力化を図ることができる。
The invention of the molded product according to claim 18 is aimed at using the mold for shape transfer according to claim 17, which is molded by transferring the surface shape on the cavity side of the mold to a molding material. Since the surface to be measured, which has been modified using the data measured in the measurement path, becomes the surface shape on the cavity side, it is possible to obtain a highly accurate surface for the molded product formed by transferring this surface shape to the molding material. In order to obtain the shape and to ensure the shape accuracy of the molded product, rather than spending a huge amount of time and effort in setting the molding conditions, the shape of the mold is modified and achieved to achieve this. And labor saving can be achieved.

【0101】請求項19記載の発明は、請求項18記載
の成型品において、成型品は光学素子であるので、狙い
の測定経路で測定されたデータを用いて修正加工された
被測定面がキャビティ側の表面形状となることから、こ
の表面形状を成型素材に転写されて形成された成型品で
ある光学素子について、高精度な面形状を得ることがで
き、しかも、成型品である光学素子の形状精度を確保す
るために、成型条件設定に膨大な時間と労力をかけるの
でなく、型形状を修正加工してこれを達成するので、生
産の効率化、省力化を図ることができる。
According to a nineteenth aspect of the present invention, in the molded article according to the eighteenth aspect, since the molded article is an optical element, the measured surface corrected by using the data measured in the intended measurement path is a cavity. Since it becomes the surface shape on the side, it is possible to obtain a highly accurate surface shape for an optical element that is a molded product formed by transferring this surface shape to a molding material, and In order to secure the shape accuracy, rather than spending an enormous amount of time and effort in setting the molding conditions, the shape of the mold is corrected and processed to achieve this, so that production efficiency and labor saving can be achieved.

【0102】請求項20記載の光学システムの発明は、
光源からの光を走査対象物に対して走査する光走査系を
含む光学システムにおいて、前記光源からの光を所定の
角度範囲内で偏向する偏向手段と、前記偏向手段から前
記走査対象物に至る光路上に配置された請求項19記載
の成型品である光学素子を含む光学系と、を具備するの
で、光学システムの光学系を構成する光学素子が高精度
に構成されているので、高精度な光学走査を行なうこと
ができる。
The invention of the optical system described in Item 20 is as follows:
In an optical system including an optical scanning system that scans light from a light source onto an object to be scanned, a deflection unit that deflects the light from the light source within a predetermined angle range, and the deflection unit to the object to be scanned An optical system including an optical element, which is the molded product according to claim 19, disposed on the optical path, and therefore, the optical element that constitutes the optical system of the optical system is configured with high accuracy, and thus high accuracy is achieved. Optical scanning can be performed.

【0103】請求項21記載の発明は、請求項20記載
の光学システムにおいて、光に反応して静電潜像を形成
する像担持体に前記偏向手段及び前記光学系を介して前
記光源からの光を照射して静電潜像を形成し、この静電
潜像を現像して転写紙に転写するようにしたので、光学
システムの光学系を構成する光学素子が高精度に構成さ
れているので、光学システムが適用されるレーザプリン
タやデジタル複写機等において高品位な出力画像を得る
ことができる。
According to a twenty-first aspect of the present invention, in the optical system according to the twentieth aspect, an image carrier which reacts with light to form an electrostatic latent image is provided from the light source via the deflecting means and the optical system. Since the electrostatic latent image is formed by irradiating light and the electrostatic latent image is developed and transferred to the transfer paper, the optical element that constitutes the optical system of the optical system is configured with high accuracy. Therefore, a high-quality output image can be obtained in a laser printer or a digital copying machine to which the optical system is applied.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第一の実施の形態として、接触式プロ
ーブを用いた形状測定装置の概要を示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of a shape measuring apparatus using a contact probe as a first embodiment of the present invention.

【図2】接触式のプローブの縦断側面図である。FIG. 2 is a vertical sectional side view of a contact type probe.

【図3】接触式のプローブの先端球と曲面形状を有する
被測定物とのと接触の様子を示す模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing how a tip sphere of a contact type probe and an object to be measured having a curved surface are in contact with each other.

【図4】接触式のプローブの先端球と曲面形状を有する
被測定物とのと接触の様子を示す斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view showing a state of contact between a tip sphere of a contact type probe and an object to be measured having a curved shape.

【図5】狙いの測定経路上の座標点からプローブ走査経
路上の対応点を求める手順を示すフローチャートであ
る。
FIG. 5 is a flowchart showing a procedure for obtaining corresponding points on a probe scanning path from coordinate points on a target measurement path.

【図6】実際に測定された座標点の点群データから実際
の接触点の点群データを推定する手順を示すフローチャ
ートである。
FIG. 6 is a flowchart showing a procedure for estimating point cloud data of actual contact points from point cloud data of actually measured coordinate points.

【図7】成型用型の修正加工方法に用いられる加工工具
の一例を示す斜視図である。
FIG. 7 is a perspective view showing an example of a processing tool used in a method for correcting a molding die.

【図8】形状測定装置によって測定されたXY平面内の
高さデータ(Zマップ)を加工工具の滞留時間(Wマッ
プ)に変換する処理を説明するための模式図である。
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining a process of converting height data (Z map) in the XY plane measured by the shape measuring device into a residence time (W map) of a machining tool.

【図9】修正加工対象である成型用型に対する加工工具
の移動軌跡を示す模式図である。
FIG. 9 is a schematic diagram showing a movement trajectory of a processing tool with respect to a molding die that is a target for correction processing.

【図10】光学システムの一例を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing an example of an optical system.

【図11】型加工機による型加工原理を示す斜視図であ
る。
FIG. 11 is a perspective view showing the principle of mold processing by a mold processing machine.

【図12】接触式プローブを用いた形状測定装置におけ
るプローブと被測定面との関係を示す模式図である。
FIG. 12 is a schematic diagram showing a relationship between a probe and a surface to be measured in a shape measuring apparatus using a contact probe.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 プローブ 102 被測定面 103、104、105 移動機構(X軸ステー
ジ、Y軸ステージ、Z軸ステージ) 115 プロセッサ 401 光源(半導体レーザ) 402 偏向手段(回転多面鏡) 403 光学系(レーザ走査光学系) 403a,403b 光学素子(レンズ) 404 像担持体(感光体) LM 目標接触点(狙いの測定経路) ステップS101〜103 位置情報算出手段、位
置情報算出ステップ、位置情報算出機能
101 probe 102 surface to be measured 103, 104, 105 moving mechanism (X-axis stage, Y-axis stage, Z-axis stage) 115 processor 401 light source (semiconductor laser) 402 deflecting means (rotating polygon mirror) 403 optical system (laser scanning optical system) ) 403a, 403b Optical element (lens) 404 Image carrier (photoconductor) LM Target contact point (target measurement path) Steps S101 to 103 Position information calculation means, position information calculation step, position information calculation function

Claims (21)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 接触式のプローブの微小変位を測定して
被測定面の形状を測定する形状測定装置において、 前記プローブと前記被測定面とを相対的に移動させる移
動機構と、 目標接触点から前記被測定面の法線方向に前記プローブ
の先端径の長さだけオフセットさせた位置情報をプロセ
ッサの演算処理により求める位置情報算出手段と、 前記位置情報算出手段の演算処理によって求めた前記位
置情報によって特定される位置に前記プローブの先端径
の中心を位置決めするように前記移動機構を駆動制御す
る位置決め制御手段と、を具備することを特徴とする形
状測定装置。
1. A shape measuring device for measuring a small displacement of a contact type probe to measure a shape of a surface to be measured, comprising a moving mechanism for relatively moving the probe and the surface to be measured, and a target contact point. From the position information calculation means for calculating the position information offset by the length of the tip diameter of the probe in the normal direction of the measured surface from the processor, and the position obtained by the calculation processing of the position information calculation means. A shape measuring apparatus comprising: a positioning control unit that drives and controls the moving mechanism so as to position the center of the tip diameter of the probe at a position specified by information.
【請求項2】 前記位置情報算出手段によって求めた前
記位置情報を記憶部に記憶し、前記位置決め制御手段
は、前記記憶部に記憶された前記位置情報に基づいて前
記プローブの先端径の中心を位置決めするように前記移
動機構を駆動制御することを特徴とする請求項1記載の
形状測定装置。
2. The position information obtained by the position information calculating means is stored in a storage section, and the positioning control means determines the center of the tip diameter of the probe based on the position information stored in the storage section. The shape measuring apparatus according to claim 1, wherein the movement mechanism is drive-controlled so as to be positioned.
【請求項3】 前記プローブの接触荷重が一定になるよ
うに制御する荷重制御手段を備えることを特徴とする請
求項1又は2記載の形状測定装置。
3. The shape measuring apparatus according to claim 1, further comprising a load control unit that controls the contact load of the probe to be constant.
【請求項4】 前記プローブの先端形状は、円弧断面形
状であることを特徴とする請求項1、2又は3記載の形
状測定装置。
4. The shape measuring apparatus according to claim 1, 2 or 3, wherein the tip shape of the probe has an arc cross section.
【請求項5】 接触式のプローブの微小変位を測定して
被測定面の形状を測定する形状測定方法において、 目標接触点から前記被測定面の法線方向に前記プローブ
の先端径の長さだけオフセットさせた位置情報をプロセ
ッサの演算処理により求める位置情報算出ステップと、 前記位置情報算出手段の演算処理によって求めた前記位
置情報によって特定される位置に前記プローブの先端径
の中心を位置決めするように、前記プローブと前記被測
定面とを相対的に移動させる移動機構を駆動制御する位
置決め制御ステップと、を具備することを特徴とする形
状測定方法。
5. A shape measuring method for measuring a shape of a surface to be measured by measuring a minute displacement of a contact type probe, comprising: a length of a tip diameter of the probe in a direction normal to the surface to be measured from a target contact point. A position information calculating step of calculating the position information offset only by the calculation processing of the processor, and positioning the center of the tip diameter of the probe at a position specified by the position information calculated by the calculation processing of the position information calculating means. And a positioning control step of driving and controlling a moving mechanism that relatively moves the probe and the surface to be measured.
【請求項6】 前記位置情報算出ステップによって求め
た前記位置情報を記憶部に記憶し、前記位置決め制御ス
テップは、前記記憶部に記憶された前記位置情報に基づ
いて前記プローブの先端径の中心を位置決めするように
前記移動機構を駆動制御することを特徴とする請求項5
記載の形状測定方法。
6. The position information obtained in the position information calculation step is stored in a storage unit, and the positioning control step determines a center of a tip diameter of the probe based on the position information stored in the storage unit. 6. The drive mechanism is controlled to drive the moving mechanism so as to perform positioning.
Shape measurement method described.
【請求項7】 前記プローブの接触荷重が一定になるよ
うに制御することを特徴とする請求項5又は6記載の形
状測定方法。
7. The shape measuring method according to claim 5, wherein the contact load of the probe is controlled to be constant.
【請求項8】 前記プローブの先端形状は、円弧断面形
状であることを特徴とする請求項5、6又は7記載の形
状測定方法。
8. The shape measuring method according to claim 5, 6 or 7, wherein the tip shape of the probe has an arc cross-sectional shape.
【請求項9】 接触式のプローブの微小変位を測定して
被測定面の形状を測定する形状測定装置を制御するコン
ピュータにインストールされ、このコンピュータに、 目標接触点から前記被測定面の法線方向に前記プローブ
の先端径の長さだけオフセットさせた位置情報をプロセ
ッサの演算処理により求める位置情報算出機能と、 前記位置情報算出手段の演算処理によって求めた前記位
置情報によって特定される位置に前記プローブの先端径
の中心を位置決めするように前記移動機構を駆動制御す
る信号を出力する位置決め制御機能と、を実行させる形
状測定用コンピュータプログラムを記憶する記憶媒体。
9. A computer which controls a shape measuring device for measuring a minute displacement of a contact type probe to measure a shape of a surface to be measured, and which is installed in a computer, wherein a normal line of the surface to be measured is measured from a target contact point. A position information calculation function for obtaining position information offset by the length of the tip diameter of the probe in a direction by a calculation process of a processor, and a position specified by the position information obtained by a calculation process of the position information calculation means. A storage medium for storing a shape measuring computer program for executing a positioning control function for outputting a signal for driving and controlling the moving mechanism so as to position the center of the tip diameter of the probe.
【請求項10】 前記位置情報算出機能によって求めた
前記位置情報を記憶部に記憶し、前記位置決め制御機能
は、前記記憶部に記憶された前記位置情報に基づいて前
記プローブの先端径の中心を位置決めするように前記移
動機構を駆動制御する信号を出力する請求項9記載の形
状測定用コンピュータプログラムを記憶する記憶媒体。
10. The position information obtained by the position information calculation function is stored in a storage unit, and the positioning control function determines the center of the tip diameter of the probe based on the position information stored in the storage unit. The storage medium storing the shape measuring computer program according to claim 9, which outputs a signal for driving and controlling the moving mechanism so as to perform positioning.
【請求項11】 前記コンピュータが制御する前記形状
測定装置における前記プローブの先端形状は円弧断面形
状である請求項9又は10記載の形状測定用コンピュー
タプログラムを記憶する記憶媒体。
11. A storage medium storing a computer program for shape measurement according to claim 9 or 10, wherein a tip shape of the probe in the shape measurement device controlled by the computer is an arc cross-sectional shape.
【請求項12】 接触式のプローブの微小変位を測定し
て被測定面の形状を測定する形状測定装置を制御するコ
ンピュータにインストールされ、このコンピュータに、 目標接触点から前記被測定面の法線方向に前記プローブ
の先端径の長さだけオフセットさせた位置情報をプロセ
ッサの演算処理により求める位置情報算出機能と、 前記位置情報算出手段の演算処理によって求めた前記位
置情報によって特定される位置に前記プローブの先端径
の中心を位置決めするように前記移動機構を駆動制御す
る信号を出力する位置決め制御機能と、を実行させる形
状測定用コンピュータプログラム。
12. A computer that is installed in a computer that controls a shape measuring device that measures a small displacement of a contact-type probe to measure the shape of a surface to be measured, in which the normal line from the target contact point to the surface to be measured is installed. A position information calculation function for obtaining position information offset by the length of the tip diameter of the probe in a direction by a calculation process of a processor, and a position specified by the position information obtained by a calculation process of the position information calculation means. A computer program for shape measurement for executing a positioning control function of outputting a signal for driving and controlling the moving mechanism so as to position the center of the tip diameter of the probe.
【請求項13】 前記位置情報算出機能によって求めた
前記位置情報を記憶部に記憶し、前記位置決め制御機能
は、前記記憶部に記憶された前記位置情報に基づいて前
記プローブの先端径の中心を位置決めするように前記移
動機構を駆動制御する信号を出力する請求項12記載の
形状測定用コンピュータプログラム。
13. The position information obtained by the position information calculation function is stored in a storage unit, and the positioning control function determines a center of a tip diameter of the probe based on the position information stored in the storage unit. The shape measuring computer program according to claim 12, which outputs a signal for driving and controlling the moving mechanism so as to perform positioning.
【請求項14】 前記コンピュータが制御する前記形状
測定装置における前記プローブの先端形状は円弧断面形
状である請求項12又は13記載の形状測定用コンピュ
ータプログラム。
14. The computer program for shape measurement according to claim 12, wherein the tip shape of the probe in the shape measurement device controlled by the computer is an arc cross-sectional shape.
【請求項15】 請求項1、2、3又は4記載の形状測
定装置を用いて被測定面の形状を測定し形状誤差を求め
るステップと、 形状誤差を低減するように前記被測定面の形状を修正加
工するステップと、を具備する形状修正加工方法。
15. A step of measuring a shape of a surface to be measured using the shape measuring apparatus according to claim 1, 2, 3 or 4 to obtain a shape error, and a shape of the surface to be measured so as to reduce the shape error. And a step of modifying and processing the shape.
【請求項16】 請求項1、2、3又は4記載の形状測
定装置を用いて被測定面の形状を測定し形状誤差を求め
るステップと、 形状誤差を低減するように前記被測定面の創生に用いた
形状転写用の型の形状を修正加工するステップと、を具
備する形状修正加工方法。
16. A step of measuring a shape of a surface to be measured by using the shape measuring apparatus according to claim 1, 2, 3 or 4 to obtain a shape error, and a step of creating the surface to be measured so as to reduce the shape error. And a step of correcting and processing the shape of a mold for shape transfer that has been used rawly.
【請求項17】 被測定面の創生に用いる形状転写用の
型において、請求項1、2、3又は4記載の形状測定装
置を用いて被測定面の形状を測定し形状誤差を求めるス
テップと、 形状誤差を低減するように前記被測定面の創生に用いた
形状転写用の型の形状を修正加工するステップと、を経
て修正加工されていることを特徴とする形状転写用の
型。
17. A step for measuring a shape of a surface to be measured by using the shape measuring apparatus according to claim 1, in a shape transfer mold used for creating a surface to be measured, and obtaining a shape error. And a step of correcting and processing the shape of the shape transfer mold used to create the surface to be measured so as to reduce the shape error, and the shape transfer mold is subjected to correction processing. .
【請求項18】 請求項17記載の形状転写用の型を用
い、その型が備えるキャビティ側の表面形状を成型素材
に転写して成型されていることを特徴とする成型品。
18. A molded product, which is molded by using the mold for shape transfer according to claim 17 and transferring the surface shape of the cavity side of the mold to a molding material.
【請求項19】 光学素子であることを特徴とする請求
項18記載の成型品。
19. The molded article according to claim 18, which is an optical element.
【請求項20】 光源からの光を走査対象物に対して走
査する光走査系を含む光学システムにおいて、 前記光源からの光を所定の角度範囲内で偏向する偏向手
段と、 前記偏向手段から前記走査対象物に至る光路上に配置さ
れた請求項19記載の成型品である光学素子を含む光学
系と、を具備する光学システム。
20. An optical system including an optical scanning system for scanning light from a light source onto an object to be scanned, the deflection means deflecting the light from the light source within a predetermined angle range; 20. An optical system comprising an optical element, which is the molded article according to claim 19, and is arranged on an optical path to reach a scanning object.
【請求項21】 光に反応して静電潜像を形成する像担
持体に前記偏向手段及び前記光学系を介して前記光源か
らの光を照射して静電潜像を形成し、この静電潜像を現
像して転写紙に転写するようにしたことを特徴とする請
求項20記載の光学システム。
21. An electrostatic latent image is formed by irradiating the image carrier, which forms an electrostatic latent image in response to light, with light from the light source through the deflecting unit and the optical system, and the electrostatic latent image is formed. 21. The optical system according to claim 20, wherein the electrostatic latent image is developed and transferred to a transfer paper.
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