JP5333531B2 - 光学素子測定用治具、並びに、光学素子形状測定装置及び方法 - Google Patents
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Description
この種の接触式測定法おいては、光学素子の表面形状を測定するばかりでなく、光学素子の外形基準に対する光学面の位置ずれ、すなわち偏芯を測定することが必要となる場合がある。このような偏心の測定を可能にするものとして、例えば、治具上に位置決め治具を配置して光学素子の位置決めを行なうことにより外形を基準とする光軸ずれを測定する形状測定装置が開発されている(特許文献1参照)。
本発明の光学素子測定用治具は、前記光学素子の光軸と垂直な面に複数箇所で当接し、前記光学素子を前記基板との間に挟持して前記光学素子の光軸方向の位置規制を行う複数の挟持手段と、触針が基板の表側と裏側との両側から接触可能なように基板に設けられた球状被計測部材とを備える。なお、挟持手段について、「光軸と垂直な面に当接」とは、実施形態に示されるような光学素子のフランジに相当する外縁部のような平坦面は勿論のこと、多少の光軸と垂直な面から傾きを持って形成された面であってもよく、要は実質的に光軸方向への押圧力が最大又はこれに準じて効率的となるような面に当接するものであればよい。
また、本発明の光学素子測定用治具において、前記基板は、載置された光学素子を前記第一及び第二面のいずれの方からも触針を接触させることによって第一及び第二面を測定可能にする開口部を備えている。
また、複数の挟持手段により、光学素子を光軸方向に関しても基板上に確実に固定することができ、基板を上下反転させた計測も可能になる。
さらに、光学素子を基板に載置したまま表面側からだけでなく開口を介して裏面側からも計測することができる。このことにより、表面形状の中心と裏面形状の中心とのずれ、すなわち、表面と裏面との相対偏芯を測定することが可能となる。
0.1<F<10
を満足する。下限を下回ると光学素子の外縁部を基板に十分な力で押し付けることができないため、光学素子が不用意に移動してしまうこととなる。また、上限を上回ると、光学素子の外縁部を過剰な力で押し付けるため、光学素子が歪んで計測結果に悪影響を与えることになる。
以下の範囲
0.01<F'<1
を満足する。下限値を下回ると、外形基準検知手段と光学素子の外周部との密着度が十分に確保できず、外形を正確に測定することができない。 また、上限値を上回ると、光学素子を歪ませてしまい、同様に外形を正確に測定することができない。
以下、本発明の第1実施形態に係る光学素子測定用治具を図面を用いて説明する。図1(a)は、面形状測定用の光学素子測定用治具の平面図であり、図1(b)は、図1(a)の光学素子測定用治具のAA矢視断面図である。また、図2(a)は、図1(a)に示す治具の中央部の部分拡大平面図であり、図2(b)は、図2(a)に対応する部分拡大断面図である。
次に、ステップS11で得た表側の面頂点座標系と、ステップS18で得た表側の面頂点座標系とを比較して、表側座標系と裏側座標系との関係を算出する(ステップS19)。球状被計測部材60の計測結果を利用すると、基板20の表側座標系と裏側座標系との関係が得られる。
次に、光学素子OEの外縁部PAの中心に対応する裏面外形基準位置を算出する(ステップS20)。ここで、裏面外形基準位置は、ステップS13で得た表面外形基準位置をステップS19で得た表側座標系と裏側座標系との関係を利用して座標変換することによって得られる。
以下、第2実施形態に係る光学素子測定用治具について説明する。第2実施形態の光学素子測定用治具は、第1実施形態の治具を一部変更したものであり、特に説明しない部分は、第1実施形態の装置と共通しており、図面において共通する部分には同一の符号を付して重複説明を省略する。
また、上記実施形態では、既知の球面形状を有する複数の球面部30を光学素子OEの外縁部PAの側面に当接させ、触針を当該球面部に接触させることによって光学素子OEの外形基準を計測しているが、特に接触による測定には限定されず、光学素子OEや球面部30を撮影し、光学的な解析によって光学素子OEの偏芯を補助的に決定することもできる。
Claims (16)
- 測定対象となる光学素子を載置する、第一面及び該第一面の裏面に相当する第二面とを有する基板と、
一部が前記基板に支持され、既知の球面形状を有する球面部を前記光学素子側面部に光軸と垂直な方向から当接可能に備え、測定用の触針を前記球面部に接触可能にさせることによって前記光学素子の外形基準を与える外形基準検知手段と、
前記光学素子の光軸と垂直な面に複数箇所で当接し、前記光学素子を前記基板との間に挟持して前記光学素子の光軸方向の位置規制を行う複数の挟持手段と、
前記触針が前記基板の表側と裏側との両側から接触可能なように前記基板に設けられた球状被計測部材と、
を有する光学素子測定用治具であって、
前記外形基準検知手段は、当接した球面部を測定することにより前記光学素子の外形基準が把握できるよう前記基板の複数位置に配置され、その内の少なくとも一つは、前記光学素子を押圧するような付勢力を以って当接可能に構成されているとともに、
前記基板は、載置された光学素子を前記第一及び第二面のいずれの方からも前記触針を接触させることによって前記第一及び第二面を測定可能にする開口を備えた
ことを特徴とする光学素子測定用治具。 - 前記挟持手段は、少なくとも3つ以上備えられることを特徴とする請求項1に記載の光学素子測定用治具。
- 前記挟持手段が前記光学素子と当接する接触部は、球状に構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の光学素子測定用治具。
- 前記光学素子に対して、前記外形基準検知手段と前記挟持手段とが当接する各位置は、前記光学素子の光軸方向から見て互いに異なる位置に交互に配置されるように構成したことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の光学素子測定用治具。
- 前記光学素子を押圧するよう付勢力を以って挟持する前記挟持手段は、前記光学素子を押圧する押圧力をF(N)とするとき、
以下の範囲
0.1<F<10
を満足することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の光学素子測定用治具。 - 前記複数の外形基準検知手段の各球面部は、前記光学素子に対し、前記光学素子の外周を等分割する位置でそれぞれ当接するように配置されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の光学素子測定用治具。
- 前記複数の外形基準検知手段の内、前記光学素子を押圧するような付勢力を以って当接する外形基準検知手段は、
前記基板に支持された支持部と前記球面部との間に弾性部材を有するとともに、前記弾性部材と球面部との間であって前記弾性部材による前記光学素子に対する付勢力を調整可能な調整手段
を有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の光学素子測定用治具。 - 前記複数の外形基準検知手段のうち2つの外形基準検知手段の球面部は、前記基板に載置される光学素子の光軸方向からみた外形形状の一辺に対応する位置の側面部に当接するよう構成されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一つに記載の光学素子測定用治具。
- 前記複数の外形基準検知手段のうち2つの外形基準検知手段の球面部は、当接する側面部の当接箇所間に、前記光学素子の突起部が配置されるよう構成されていることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一つに記載の光学素子測定用治具。
- 前記光学素子を押圧するよう付勢力を以って当接する前記外形基準検知手段は、前記光学素子を押圧する押圧力をF'(N)とするとき、
以下の範囲
0.01<F'<1
を満足することを特徴とする請求項1〜9のいずれか一つに記載の光学素子測定用治具。 - 請求項1〜10のいずれか一つに記載の光学素子測定用治具を備えた光学素子形状測定装置。
- 前記光学素子形状測定装置は、前記基板の第一面と第二面とを反転可能に保持する保持部を備えることを特徴とする請求項11に記載の光学素子形状測定装置。
- 請求項1〜10のいずれか一つに記載の光学素子測定用治具を用いた光学素子形状測定方法。
- 請求項11に記載の光学素子形状測定装置を用いた光学素子形状測定方法。
- 請求項12に記載の光学素子形状測定装置を用い、前記基板の第一面側から載置された光学素子の面形状を測定した後、前記基板を反転させ、前記基板の第二面側から前記光学素子の面形状を測定することを特徴とする光学素子形状測定方法。
- 請求項13に記載の光学素子形状測定方法であって、ゲートカット部を有する外形を有する光学素子は、前記光学素子の光軸方向からみて前記挟持手段の当接位置と前記ゲートカット部とがオーバーラップする位置に配置されることを特徴とする光学素子形状測定方法。
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