JP4053156B2

JP4053156B2 - 光学素子の面間の位置関係を測定する装置に用いる光学素子を保持する保持具

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Publication number: JP4053156B2
Application number: JP26830998A
Authority: JP
Inventors: 俊樹熊谷
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1998-09-22
Filing date: 1998-09-22
Publication date: 2008-02-27
Anticipated expiration: 2018-09-22
Also published as: JP2000097684A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学素子の面間の位置関係を測定する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平７−２２９８１１号は、非球面レンズの対向する二面の位置関係を測定し得る装置の一例を開示している。この装置は、互いに直交する３軸方向に関する位置を測定し得る３次元形状測定機と、非球面レンズを支持する非球面レンズ支持器と、コンピュータとを有しており、被検体である非球面レンズの一方の面を非球面レンズ支持器に当て付け、３次元形状測定機により、非球面レンズ支持器と、被検非球面レンズのもう一方の面とを測定している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した装置では、基準軸に同心的に形成された真円の非球面レンズ支持器に被検非球面レンズを当て付けることにより、基準軸と被検非球面レンズの一方の面の光軸との軸合わせを行なっている。
【０００４】
従って、同装置は、光軸に対して回転対称性を持つ光学素子に対しては有効であるが、光軸に対して回転対称性を持たない面を持つ光学素子に対しては適用できない。本明細書では、光軸に対して回転対称性を持たない面を自由曲面と呼ぶことにする。
【０００５】
近年では、小型化や光学特性向上を図るため、二以上の機能を併せ持つ光学素子の使用が増えている。プリズムの機能とレンズの機能を持つ光学素子はその一例である。
【０００６】
このような光学素子は、光軸に対して回転対称性を持たない面つまり自由曲面を持つものが多い。このような光学素子を用いた装置では、その光学特性の向上を図るためにも、その複数の面の相互の位置関係を知ることが望まれている。
【０００７】
しかし、現在のところ、自由曲面を持つ光学素子の複数の面の間の位置関係を測定する好適な手法は未だ提供されていない。
本発明は、このような現状に応えるために成されたものであり、その目的は、光学素子の面間の位置関係を測定する好適な技術を提供することであり、特には、自由曲面を持つ光学素子の複数の面の相互の相対的な位置関係を測定し得る技術を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による少なくとも第１の面と第２の面を持つ光学素子を保持する保持具は、前記光学素子を保持する治具と、該治具を支持する補助治具とを有しており、前記補助治具は、第１の姿勢及び第２の姿勢で治具治具を支持可能であり、前記治具は、第１及び第２の基準座標系を定義するための基準座標系定義部を有し、前記第１の姿勢は、３次元形状測定機により前記第１の面を測定するときの姿勢であり、前記第２の姿勢は、前記３次元形状測定機により前記第２の面を測定するときの姿勢であり、前記第１の基準座標系は、前記第１の面の測定の際の基準となる座標系であり、前記第２の基準座標系は、前記第２の面の測定の際の基準となる座標系であり、前記基準座標系定義部は、少なくとも３つの球体、あるいは１つの基準面と２つの球体、あるいは２つの基準面と１つの球体であって、前記基準座標系定義部は、前記第１の面側からみた配置関係と、前記第２の面側からみた配置関係とがお互いに異なるように各々が配置されてなる。
【０００９】
本発明による少なくとも第１の面と第２の面を持つ光学素子を保持する別の保持具は、該保持具は前記光学素子を保持する治具と、該治具を支持する補助治具とを有しており、前記補助治具は、第１の姿勢及び第２の姿勢で前記治具を支持可能であり、前記治具は、第１及び第２の基準座標系を定義するための基準座標系定義部を有し、記第１の姿勢は、３次元形状測定機により前記第１の面を測定するときの姿勢であり、前記第２の姿勢は、前記３次元形状測定機により前記第２の面を測定するときの姿勢であり、前記第１の基準座標系は、前記第１の面の測定の際の基準となる座標系であり、前記第２の基準座標系は、前記第２の面の測定の際の基準となる座標系であり、前記基準座標系定義部は、少なくとも３つの球体で構成され、前記少なくとも３つの球体のうち、３つの球体の各々の大きさが異なる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
第一の実施の形態
本発明の実施の形態による光学素子の光学面の位置関係の測定に用いる装置１０の全体構成を図１に示す。同装置は、被検ワークである光学素子５０を保持する保持具１００と、３次元形状測定機３０と、測定データを処理するコンピュータ２０とを有している。
【００１２】
３次元形状測定機３０は、基台３２に立てられた一対の脚部３６に支持されたガイドレール３８と、ガイドレール３８に支持されたスライダ４０と、スライダ４０に支持された接触プローブ４２とを備えている。ガイドレール３８は一対の脚部３６に対して上下方向および前後方向に移動可能であり、スライダ４０はガイドレール３８に対して左右方向に移動可能である。従って、接触プローブ４２は、基台３２の上面に平行なＸＹ方向と、基台３２の上面に直交するＺ方向に移動し得る。
【００１３】
３次元形状測定機は、接触プローブ４２の接触部４４を測定対象物に接触させ、両者の接触を保ったまま接触プローブ４２をＸＹＺ方向に移動させることによって、測定対象物の表面形状をＸＹＺ方向に関する座標の集合として計測する。
【００１４】
本実施の形態の説明では、３次元形状測定機として、接触プローブを備える装置を例示的にあげているが、本発明に適用可能な３次元形状測定機は、このタイプに限定されない。本発明の３次元形状測定機には、測定対象物の表面形状を三次元座標の集合として測定し得るあらゆる装置が適用可能である。
【００１５】
図１に示した保持具１００の詳細な構成を図２に示す。保持具１００は、３次元形状測定機３０の基台３２の上に置かれる補助治具１１０と、その上に載置される治具２００とで構成されている。治具２００はコの字形状をしており、被検ワークである光学素子５０を両側から支持し得る。補助治具１１０は、治具２００に保持された光学素子５０と干渉しないように、治具２００の形状に対応してコの字形状をしている。
【００１６】
治具２００はコの字形状である必要はない。被検ワーク５０を適切に保持できさえすれば、どのような形状であっても一向に構わない。また、補助治具１１０もコの字形状である必要はない。被検ワーク５０と干渉することなく、治具２００を適切に支持できさえすれば、どのような形状であっても一向に構わない。
【００１７】
被検ワーク５０は両側に突出した一対のみみ５２を有している。みみ５２は、後述するように、治具２００への固定に利用される。みみ５２は、好ましくは、治具２００への固定のためだけでなく、装置への取り付けをも考慮して設けられている。
【００１８】
また被検ワーク５０は面間の位置関係の測定対象である二つの光学面５０ａと５０ｂを有している。本明細書において、「光学面」という用語は、光が透過又は回折又は反射することを想定して設計された面を指し、入射した光に対して光学的な作用を及ぼす面および単に光を通過させるだけで何ら光学的な作用を及ぼさない面の両方を含む。例えば、プリズムの機能とレンズの機能を持つ光学素子においては、光を屈折させたり集光させたり発散又は回折又は反射させたりする面および単に光を通過させる面の両方を指す。
【００１９】
治具２００は、コの字形状の板材からなる基板２１０と、被検ワーク５０のみみ５２を押さえるための押さえ部材２２０と、これを締め付けるためのねじ２２２とを有している。図４に示されるように、被検ワーク５０のみみ５２を基板２１０と押さえ部材２２０の間に配置してねじ２２２を締めることにより、基板２１０と押さえ部材２２０とで被検ワーク５０のみみ５２を狭持することで、被検ワーク５０は治具２００に固定される。
【００２０】
治具２００は、基準座標系を定めるための基準座標系定義部として機能する三つの球体２３０を備えている。図３に示されるように、球体２３０は基板２１０の外周面に接着剤２３２により固定されている。球体２３０は基板２１０の外周部に固定されているので、基板２１０の両面に露出している。従って、図２に示されるように、基板２１０の第一面２１０ａを上にして補助治具１１０の上に載置した場合にも、図５に示されるように、基板２１０の第二面２１０ｂを上にして補助治具１１０の上に載置した場合にも、３次元形状測定機３０により測定可能である。
【００２１】
続いて、被検ワーク５０の光学面５０ａと光学面５０ｂの相互の位置関係（面間の位置関係）の測定について説明する。以下では、まず基準座標系定義部すなわち三つの球体２３０に基づいた基準座標系の求め方について説明し、その後で被検ワークの面間の位置関係の求め方について述べる。
【００２２】
基準座標系の求め方
１．図１に示す３次元形状測定機３０のプローブ４２により、基準座標系定義部すなわち三つの球体２３０をそれぞれ走査して、各球体２３０の形状データを求める。
２．図１に示すコンピュータ２０により、各球体２３０の形状データからそれぞれの中心座標を計算し、それぞれ中心１、中心２、中心３とする。
３．中心１と中心２を結ぶ直線に、中心３から垂線を下した交点を原点とする。４．中心１から中心２へ向かうベクトルをＸの方向ベクトルとする。
５．原点から中心３へ向かうベクトルをＹの方向ベクトルとする。
６．Ｘの方向ベクトルとＹの方向ベクトルの外積をＺの方向ベクトルとする。
７．３〜６で定義されるＸ，Ｙ，Ｚの方向ベクトルにより決まる座標系を基準座標系とする。
【００２３】
面間の位置関係の求め方
１．図２に示されるように、光学面５０ａを測定できる姿勢に治具２００を補助治具１１０の上に置く。
２．図１で示した３次元形状測定機３０のプローブ４２により、光学面５０ａを走査測定し、光学面５０ａの形状データを得る。
３．上述した手順に従って、基準座標系定義部すなわち三つの球体２３０に基づいて基準座標系を求める。
４．治具２００を裏返して、図５に示されるように、光学面５０ｂが測定できる姿勢に治具２００を補助治具１１０の上に置く。
５．図１で示した３次元形状測定機３０のプローブ４２により、光学面５０ｂを走査測定し、光学面５０ｂの形状データを得る。
６．上述した手順に従って、基準座標系定義部すなわち三つの球体２３０に基づいて基準座標系を求める。
７．図１に示したコンピュータ２０により、３と６で求めた基準座標系を元に、光学面５０ａの形状データと、光学面５０ｂの形状データを同じ座標系に変換する。
８．コンピュータ２０により、光学面５０ａの形状データを設計式とフィッティングし、つまり両者の差が最も少ない姿勢に合わせ、光学面５０ａの面座標を求める。ここで、面座標は、光学面５０ａの種類に応じて異なり、光学面５０ａが球面の場合には中心点の座標であり、非球面の場合には原点の座標と軸の式（あるいは方向ベクトル）、自由曲面の場合には座標面を決めるためには原点と直交する２つの方向ベクトルが必要になるが、後処理を容易にするために、原点と互いに直交する３つの方向ベクトル、つまり原点の座標とＺベクトル（軸の方向ベクトル）とＸ方向ベクトル（軸に直交するベクトル）とＹ方向ベクトル（Ｚ，Ｘ方向ベクトルの外積）をとることが多い。
９．光学面５０ｂに対しても同じ処理を行ない、光学面５０ｂの面座標を求める。
１０．コンピュータ２０により、８と９で求めた面座標に基づいて、光学面５０ａと光学面５０ｂの位置関係を求める。
【００２４】
図２と図５から分かるように、三つの球体２３０は、好ましくは、治具２００に非対称に配置されており、従って、第一面２１０ａの側から見た球体２３０の配置関係と第二面２１０ｂの側から見た球体２３０の配置関係は互いに異なっている。球体２３０のこのような配置関係は、治具２００のどちら側（第一面２１０ａの側と第二面２１０ｂの側のいずれ）から測ったかを測定データから判断することを可能にする。
【００２５】
三つの球体２３０は、非対称に配置する代わりに、その各々の大きさを異ならせてもよい。あるいは、両側の球体２３０の一方の大きさを異ならせてるだけであってもよい。このように大きさの異なる球体２３０の組み合わせは、これらが対称的な位置関係にあっても、治具２００のどちら側から測ったかを測定データから判断することを可能にする。
【００２６】
なお、この実施の形態の各構成は、当然、様々な変形や変更が可能である。
変形例のひとつを図６に示す。この変形例では、基準座標系定義部すなわち三つの球体２３０が、接着や一体成形などにより、被検ワーク５０に直接設けられている。面間の位置関係は同様の測定を行なうことで求められる。
【００２７】
この変形例では、被検ワークを保持する構造体には、上述した特殊な保持具１００を用いる必要はなく、被検ワーク５０を安定に保持し得るものであれば、どのようなものを用いても構わない。
【００２８】
別の変形例を図７に示す。この変形例では、基板２１０に外周部に五つの球体２３０が設けられている。面間の位置関係は、五つの球体２３０の任意の三つに対して、同様の測定を行なうことで求められる。また、五つの球体２３０のすべてを基準座標系定義部に利用することで、面間の位置関係をより高い精度で求めることも可能である。
【００２９】
この変形例では、図７に示されるように、射出成形において被検ワーク５０の製作時に出来るゲート５４などが、その下方に位置する球体２３０を３次元形状測定機３０が測定するのを邪魔する場合であっても、これを除く他の四つの球体２３０を基準座標系定義部として用いることで、面間の位置関係を求めることができる。
【００３０】
また、この構成は非常に長い被検ワークの面間の位置関係の測定に対して有用である。つまり、非常に長い被検ワークに対しては、面間の位置関係はいくつかの部分に分けて測定するが、それぞれの測定部分の近くに少なくとも三つの球体を配することで、所要時間が短く精度の高い好適な測定を提供する。
【００３１】
第二の実施の形態
第二の実施の形態による治具３００を図８に示す。治具３００は、図９と図１０と図１１に示されるように、測定する面に応じて、それぞれ、異なる補助治具１２０と１３０と１４０と組み合わされて、図１に示される３次元形状測定機３０の基台３２の上に載置される。
【００３２】
治具３００は、コの字形状の板材からなる基板３１０と、被検ワーク６０のみみ６２を押さえるための押さえ部材３２０と、これを締め付けるためのねじ３２２とを有している。治具２００と同様に、ねじ３２２を締め付けて被検ワーク６０のみみ６２を基板３１０と押さえ部材３２０で狭持することによって、被検ワーク６０は治具３００に固定される。
【００３３】
治具３００は、基準座標系を定めるための基準座標系定義部として機能する二つの球体３３０とひとつの基準面３１０ａを有している。基準面３１０ａとその反対側の面３１０ｂは共に高い平面度を有し、両者は高い精度で平行となっている。球体３３０は基板３１０の外周部に接着により固定されている。
【００３４】
図８において、被検ワーク６０は、面間の位置関係の測定対象である三つの光学面６０ａと６０ｂと６０ｃを有している。
光学面６０ａの測定に対しては、治具３００は、図９に示されるように、補助治具１２０の斜面１２４の上に載せられる。治具３００は、補助治具１２０の斜面１２４に設けられた二本の位置決めピン１２２によって支持され、また斜面１２４に面接触することで向きが安定化される。この状態で、被検ワーク６０の光学面６０ａは上を向き、図１に示される３次元形状測定機３０によって測定することが可能である。勿論、球体３３０も３次元形状測定機３０で測定可能である。
【００３５】
光学面６０ｂの測定に対しては、治具３００は、図１０に示されるように、補助治具１３０の斜面１３４の上に載せられる。治具３００は、補助治具１３０の斜面１３４に設けられた二本の位置決めピン１３２によって支持され、また斜面１３４に面接触することで向きが安定化される。この状態で、被検ワーク６０の光学面６０ｂは上を向き、図１に示される３次元形状測定機３０によって測定することが可能である。勿論、球体３３０も３次元形状測定機３０で測定可能である。
【００３６】
光学面６０ｃの測定に対しては、治具３００は、図１１に示されるように、補助治具１４０の斜面１４４の上に載せられる。治具３００は、補助治具１４０の斜面１４４に設けられた二本の位置決めピン１４２によって支持され、また斜面１４４に面接触することで向きが安定化される。この状態で、被検ワーク６０の光学面６０ｃは上を向き、図１に示される３次元形状測定機３０によって測定することが可能である。勿論、球体３３０も３次元形状測定機３０で測定可能である。
【００３７】
本実施の形態では、基準面３１０ａと二つの球体３３０に基づいて基準座標系を設定する。以下、まず基準面３１０ａの測定方法について説明し、続いて基準座標系の求め方について述べる。
【００３８】
基準面の測定方法
１．図９に示されるように、基準面３１０ａが上側にある場合は、そのまま基準面３１０ａを３次元形状測定機３０で測定する。
２．図１１に示されるように、基準面３１０ａが下側にある場合は、基準面３１０ａに平行な裏面３１０ｂを３次元形状測定機３０で測定することで、間接的に基準面３１０ａを測定する。
３．図１０に示されるように、３次元形状測定機３０で基準面３１０ａまたは裏面３１０ｂを直接測定できない場合は、基準面３１０ａまたは裏面３１０ｂに面接触している斜面１３４に対して既知の角度θだけ傾斜して上を向いている測定面１３６を３次元形状測定機３０で測定することにより、間接的に基準面３１０ａを測定する。
【００３９】
基準座標系の求め方
１．図１に示すプローブ４４により、基準座標系定義部すなわち基準面３１０ａと二つの球体３３０をそれぞれ走査測定し、形状データを求める。
２．図１に示すコンピュータ２０により、二つの球体３３０の形状データからそれぞれの中心座標を計算する。
３．図１に示すコンピュータ２０により、基準面３１０ａの形状データから基準面３１０ａの法線ベクトルを求める。
４．一方の球体３３０の中心を原点とする。
５．一方の球体３３０の中心から他方の球体３３０の中心へ向かうベクトルをＸの方向ベクトルとする。
６．Ｘの方向ベクトルと基準面３１０ａの法線ベクトルの外積をＹの方向ベクトルとする。
７．Ｘの方向ベクトルとＹの方向ベクトルの外積をＺの方向ベクトルとする。
８．４〜７で定義される座標系を基準座標系とする。
【００４０】
任意の二つの光学面の間の位置関係は、対象の二つの光学面に対して、第一の実施の形態で説明した「面間の位置関係の求め方」をそのまま適用することで求められる。
【００４１】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で行なわれるすべての実施を含む。
実施の形態では、基準座標系定義部として、三つの球体の例と、二つの球体と一つの基準面の例を挙げたが、本発明はこれに限らない。基準座標系定義部は、座標系を定義し得るものでありさえすれば、その形状や形態は問わない。例えば、基準座標系定義部は一つの球体と二つの基準面とで構成されてもよい。このような構成もまた本発明の範囲内にある。
【００４２】
この構成による治具は、具体的には、例えば、被検ワークを保持し得る機構を持つ基板と、この基板の外周部に固定された球体とを備えており、基板は、一方の側に異なる面方向を持つ二つの基準面を有し、反対側にこれらの二つの基準面に対して既知の位置関係にある二つの測定面を有している。
【００４３】
このような治具やこれを用いて光学素子の面間の位置関係を求める装置や方法は、当然、本発明に含まれる。
本明細書には以下の各項に記す発明が含まれる。
（１）３次元形状測定機を用いて光学素子の面間の位置関係を求める方法であって、
前記３次元形状測定機を用いて前記光学素子の第１の面の形状を測定する第１の面形状測定工程と、
前記第１の面形状測定工程における第１の基準座標系を測定する第１の基準座標系測定工程と、
前記３次元形状測定機を用いて前記光学素子の第２の面の形状を測定する第２の面形状測定工程と、
前記第２の面形状測定工程における第２の基準座標系を測定する第２の基準座標系測定工程と、
前記第１及び第２の面形状と前記第１及び第２の基準座標系に基づいて前記第１の面と前記第２の面の位置関係を演算により求める演算工程とを有している、光学素子の面間の位置関係を求める方法。
（２）上記（１）項において、前記３次元形状測定機による測定の際、前記光学素子は保持具によって保持され、この保持具は第１及び第２の基準座標系を定義するための複数の基準座標系定義部を有しており、
前記第１及び第２の基準座標系測定工程は、前記基準座標系定義部の形状を前記３次元形状測定機で測定する工程を含んでいる、光学素子の面間の位置関係を求める方法。
（３）上記（２）項において、前記基準座標系定義部は第１及び第２の面形状測定の際に前記３次元形状測定機で測定可能な形状を有しており、
前記第１及び第２の基準座標系測定工程は、前記基準座標系定義部の形状を前記３次元形状測定機で測定する工程を含んでいる、光学素子の面間の位置関係を求める方法。
（４）上記（３）項において、前記保持具は板状の支持部材を含んでおり、前記複数の基準座標系定義部は、前記支持部材の両面に露出した少なくとも３つの球形状部を含んでいる、光学素子の面間の位置関係を求める方法。
（５）上記（４）項において、前記少なくとも３つの球形状部は、前記支持部材に非対称に配置されており、従って、前記支持部材の前記両面の一方から見た球形状部の配置関係と前記両面の他方から見た球形状部の配置関係は互いに異なっている、光学素子の面間の位置関係を求める方法。
（６）上記（４）項において、前記少なくとも３つの球形状部は、４つ以上の球形状部である、光学素子の面間の位置関係を求める方法。
（７）上記（３）項において、前記保持具は、１つの基準平面を持つ支持部材を含んでおり、前記基準座標系定義部は、前記支持部材の前記１つの基準平面と、前記支持部材の両面に露出した２つの球形状部を含んでいる、光学素子の面間の位置関係を求める方法。
（８）上記（３）項において、前記保持具は、一方の側に面方向が異なる２つの基準平面を持つ支持部材を含んでおり、前記基準座標系定義部は、前記支持部材の前記２つの基準平面と、前記支持部材の両面に露出した１つの球形状部とを含んでいる、光学素子の面間の位置関係を求める方法。
（９）上記（１）項ないし（８）項のいずれかひとつにおいて、前記演算工程は、前記第１及び第２の基準座標系から前記第１及び第２の面形状を同一座標系に変換する変換工程と、
同一座標系における前記第１及び第２の面形状から前記第１及び第２の面間の位置関係を演算する第１の演算工程とを有している、光学素子の面間の位置関係を求める方法。
（１０）上記（９）において、前記演算工程は、前記前記第１及び第２の面形状をそれぞれ設計式と比較して第１及び第２の面の面座標を演算する第２の演算工程を更に有し、
前記第１の演算工程は、同一座標系における前記第１及び第２の面形状又は前記第１及び第２の面座標から前記第１及び第２の面間の位置関係を演算する工程を含んでいる、光学素子の面間の位置関係を求める方法。
（１１）３次元形状測定機により測定される少なくとも第１の面と第２の面を持つ光学素子を保持する保持具であり、
光学素子を保持する治具と、これを支持する補助治具とを有しており、
前記補助治具は、３次元形状測定機が第１の面を測定し得る第１の姿勢及び３次元形状測定機が第２の面を測定し得る第２の姿勢で前記治具を支持可能であり、
前記治具は、第１及び第２の面形状測定における第１及び第２の基準座標系を定義するための基準座標系定義部を有している、光学素子を保持する保持具。
（１２）上記（１１）項において、前記治具は、板状の基板と、この基板に光学素子を固定する固定部と、基板の外周部に設けられた３つの球形状部とを有しており、
前記基準座標系定義部は、前記３つの球形状部を含んでいる、光学素子を保持する保持具。
（１３）上記（１１）項において、前記治具は、板状の基板と、この基板に光学素子を固定する固定部と、基板の外周部に設けられた２つの球形状部とを有し、前記基板は１つの基準面を有しており、
前記基準座標系定義部は、前記１つの基準面と前記２つの球形状部を含んでいる、光学素子を保持する保持具。
（１４）上記（１１）項において、前記治具は、板状の基板と、この基板に光学素子を固定する固定部と、基板の外周部に設けられた１つの球形状部とを有し、前記基板は一方の側に面方向の異なる２つの基準面を有しており、
前記基準座標系定義部は、前記２つの基準面と前記１つの球形状部を含んでいる、光学素子を保持する保持具。
（１５）被検物の３次元形状を測定する３次元形状測定機と、
少なくとも第１の面と第２の面を持つ光学素子を、前記３次元形状測定機が前記第１の面または前記第２の面を測定し得る姿勢で保持する保持具であって、第１及び第２の面形状測定における第１及び第２の基準座標系を定義するための基準座標系定義部を有している保持具と、
前記３次元形状測定機による前記基準座標系定義部の測定データから前記第１及び第２の基準座標系を演算する第１の演算手段と、
前記３次元形状測定機による前記光学素子の前記第１及び第２の面の形状の測定データと、前記第１の演算手段により得られた前記第１及び第２の基準座標系とから、前記第１の面と前記第２の面の間の位置関係を演算する第２の演算手段とを有している、光学素子の面間の位置関係を測定する測定装置。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、球面や非球面などの回転対称性を持つ面を有する光学素子はもちろん、回転対称性を持たない面を有する光学素子に対しても、その面間の位置関係を測定し得る技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による光学素子の光学面の位置関係の測定に用いる装置の全体構成を示した図である。
【図２】図１に示される保持具の斜視図である。
【図３】図２に示される治具の III−III 線に沿った部分断面図である。
【図４】図２に示される治具のIV−IV線に沿った部分断面図である。
【図５】図２に示される治具が裏返された状態の保持具の斜視図である。
【図６】第一の実施の形態の変形例に基づいた基準座標系定義部を備えた被検ワークの斜視図である。
【図７】第一の実施の形態の別の変形例に基づいた多数の基準座標系定義部を備えた治具の斜視図である。
【図８】第二の実施の形態における治具と被検ワークの斜視図である。
【図９】図８に示される治具が、被検ワークのある光学面の測定のための補助治具と組み合わされた様子を示している斜視図である。
【図１０】図８に示される治具が、被検ワークの別の光学面の測定のための補助治具と組み合わされた様子を示している斜視図である。
【図１１】図８に示される治具が、被検ワークの更に別の光学面の測定のための補助治具と組み合わされた様子を示している斜視図である。
【符号の説明】
３０３次元形状測定機
５０光学素子
１００保持具
１１０補助治具
２００治具
２３０球体

Claims

少なくとも第１の面と第２の面を持つ光学素子を保持する保持具であり、
該保持具は前記光学素子を保持する治具と、該治具を支持する補助治具とを有しており、
前記補助治具は、第１の姿勢及び第２の姿勢で前記治具を支持可能であり、
前記治具は、第１及び第２の基準座標系を定義するための基準座標系定義部を有し、
前記第１の姿勢は、３次元形状測定機により前記第１の面を測定するときの姿勢であり、
前記第２の姿勢は、前記３次元形状測定機により前記第２の面を測定するときの姿勢であり、
前記第１の基準座標系は、前記第１の面の測定の際の基準となる座標系であり、
前記第２の基準座標系は、前記第２の面の測定の際の基準となる座標系であり、
前記基準座標系定義部は、少なくとも３つの球体、あるいは１つの基準面と２つの球体、あるいは２つの基準面と１つの球体であって、
前記基準座標系定義部は、前記第１の面側からみた配置関係と、前記第２の面側からみた配置関係とがお互いに異なるように各々が配置されてなることを特徴とする光学素子を保持する保持具。
前記基準座標系定義部は、１つの基準面と２つの球形状部で構成され、前記球体が設けられている面は、前記基準面と直交する面であることを特徴とする請求項１に記載の光学素子を保持する保持具。
少なくとも第１の面と第２の面を持つ光学素子を保持する保持具であり、
該保持具は前記光学素子を保持する治具と、該治具を支持する補助治具とを有しており、
前記補助治具は、第１の姿勢及び第２の姿勢で前記治具を支持可能であり、
前記治具は、第１及び第２の基準座標系を定義するための基準座標系定義部を有し、
前記第１の姿勢は、３次元形状測定機により前記第１の面を測定するときの姿勢であり、
前記第２の姿勢は、前記３次元形状測定機により前記第２の面を測定するときの姿勢であり、
前記第１の基準座標系は、前記第１の面の測定の際の基準となる座標系であり、
前記第２の基準座標系は、前記第２の面の測定の際の基準となる座標系であり、
前記基準座標系定義部は、少なくとも３つの球体で構成され、
前記少なくとも３つの球体のうち、３つの球体の各々の大きさが異なることを特徴とする光学素子を保持する保持具。
被検物の３次元形状を測定する３次元測定機と、
請求項１又は３に記載の保持具と、
前記３次元形状測定機で得た測定データに基づいて所定の処理を行うコンピュータを備えてなることを特徴とする測定装置。