JP2003097939A - 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、形状修正加工方法、形状転写用の型、成型品及び光学システム - Google Patents
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、形状修正加工方法、形状転写用の型、成型品及び光学システムInfo
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Abstract
し、測定精度を向上させる。 【解決手段】 接触式のプローブ101の微小変位を測
定して被測定面102の形状を測定する形状測定装置に
おける制御として、目標接触点LMから被測定面102
の法線方向にプローブ101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、その演算処理によって求めた位置情報によって特定
される位置にプローブ101の先端径の中心を位置決め
するようにプローブ101と被測定面102とを相対的
に移動させる移動機構を駆動制御する。これにより、被
測定面102における狙いの個所を正確に測定すること
ができる。
Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
個所を正確に測定し、測定精度を向上させることであ
る。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
の成型品において、成型品は光学素子である。
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。
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。
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。
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。
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。
ないし図6に基づいて説明する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
された点群データを、XYに関するM×n次多項式であ
る
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。
ステップ)の機能(位置情報算出機能)が実行される。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
P12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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
ーブを用いた形状測定装置の概要を示す模式図である。
被測定物とのと接触の様子を示す模式図である。
被測定物とのと接触の様子を示す斜視図である。
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。
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。
の一例を示す斜視図である。
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。
の移動軌跡を示す模式図である。
る。
るプローブと被測定面との関係を示す模式図である。
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
Claims (21)
- 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001289785A JP2003097939A (ja) | 2001-09-21 | 2001-09-21 | 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、形状修正加工方法、形状転写用の型、成型品及び光学システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001289785A JP2003097939A (ja) | 2001-09-21 | 2001-09-21 | 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、形状修正加工方法、形状転写用の型、成型品及び光学システム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003097939A true JP2003097939A (ja) | 2003-04-03 |
Family
ID=19112230
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003097939A (ja) |
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- 2001-09-21 JP JP2001289785A patent/JP2003097939A/ja active Pending
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