JPH071166B2 - Shape measuring device - Google Patents
Shape measuring deviceInfo
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- JPH071166B2 JPH071166B2 JP60237575A JP23757585A JPH071166B2 JP H071166 B2 JPH071166 B2 JP H071166B2 JP 60237575 A JP60237575 A JP 60237575A JP 23757585 A JP23757585 A JP 23757585A JP H071166 B2 JPH071166 B2 JP H071166B2
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- inspected
- interferometer
- rotary
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- Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、形状測定方法及び装置、特に非球面レンズや
金型などの表面形状を高精度に測定する装置に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a shape measuring method and apparatus, and more particularly to an apparatus for highly accurately measuring the surface shape of an aspherical lens or a mold.
〔従来の技術〕 この種従来の形状測定装置は、接触式の測定子を用いて
この測定子の動きを電気的にあるいは干渉計測により測
定するものが主であるが、被検面を損傷したり、測定圧
による被検面の変形のため正確な測定ができなかったり
する欠点があった。特にこれらの点は、被検面として金
型やプラスチックレンズが選ばれる場合には大きな問題
となっていた。このため光を用いた干渉計測による非接
触の測定子が発表されている。この一例の概要を第５図
（ａ）に示す。これは、Appl.Opt.20（19）,1981 pp.33
67〜3377“Aspheric Surface Calibrator（非球面測定
機）”に記載されているもので、たて型の干渉測定系と
なっている。図示されていない干渉計からの光ビーム１
は、長焦点のレンズ２により鏡３を経て、回転軸受４に
水平に固定されたワーク５の被検面６上に集束する。鏡
３は、その反射面上の一点Ｏを通る紙面に垂直な軸のま
わりに矢印Ａのように回転できるようになっている。ワ
ーク５は、回転軸受４に水平に固定されており、その回
転対称軸のまわりに矢印Ｂのように回転できるようにな
っている。レンズ２の焦点距離は、平行に入射した光ビ
ームが被検面６上に焦点を結ぶように選ばれている。被
検面６の頂点をＰとすると、光ビーム１の収束点は鏡３
の回転と共に点Ｏを中心とする半径▲▼の円周上を
動く。距離▲▼は被検面６の近似曲率半径に選ばれ
ており、被検面６の形状はたとえば距離▲▼からの
変化として干渉計測される。またワーク５の回転と鏡３
の回転とを組合わせることにより被検面６の全面を光ビ
ームで走査することが可能となり、被検面６の全面の形
状測定が非接触式に行われる。この方式の欠点は、その
系の構成から凸面は測定できず、凹面専用となっている
ことである。これは光ビーム１の収束点の軌跡が点Ｏを
中心として▲▼を半径とする凸面を形成しているこ
とから、（入射光ビームが再び平行光として図示されて
いない干渉計の方に戻るためには）被検面６が▲▼
を近似曲率半径とする凹面に限られるためである。[Prior Art] This type of conventional shape measuring apparatus mainly uses a contact type measuring element to measure the movement of the measuring element electrically or by interferometric measurement, but does not damage the surface to be inspected. In addition, there is a drawback that accurate measurement cannot be performed due to the deformation of the surface to be measured due to the measurement pressure. In particular, these points have been a serious problem when a mold or a plastic lens is selected as the surface to be inspected. For this reason, a non-contact measuring element has been announced by interferometric measurement using light. An outline of this example is shown in FIG. This is Appl.Opt.20 (19), 1981 pp.33
It is described in 67-3377 "Aspheric Surface Calibrator", and it is a vertical interferometry system. Light beam 1 from an interferometer not shown
Is focused by a long-focus lens 2 via a mirror 3 on a surface 6 to be inspected of a work 5 horizontally fixed to a rotary bearing 4. The mirror 3 can be rotated as shown by an arrow A about an axis perpendicular to the plane of the paper passing through a point O on the reflecting surface. The work 5 is horizontally fixed to the rotary bearing 4 and can rotate about its rotational symmetry axis as indicated by an arrow B. The focal length of the lens 2 is selected so that the parallel incident light beam is focused on the surface 6 to be inspected. Assuming that the vertex of the surface 6 to be inspected is P, the convergence point of the light beam 1 is the mirror 3
It moves on the circumference of a radius ▲ ▼ centered on the point O with the rotation of. The distance ▲ ▼ is selected as the approximate radius of curvature of the test surface 6, and the shape of the test surface 6 is interferometrically measured as a change from the distance ▼. The rotation of the work 5 and the mirror 3
It becomes possible to scan the entire surface of the surface 6 to be inspected with the light beam by combining with the rotation of 1. and the shape of the entire surface of the surface 6 to be inspected is measured in a non-contact manner. The disadvantage of this method is that the convex surface cannot be measured because of the configuration of the system, and it is exclusively for the concave surface. This is because the locus of the converging point of the light beam 1 forms a convex surface with a radius of ▲ ▼ centered on the point O ((incident light beam returns to parallel interferometer not shown as parallel light). To do this) The surface to be inspected 6 is ▲ ▼
This is because it is limited to a concave surface having an approximate radius of curvature of.
別の例として本件出願人が先に出願した特願昭58−2055
63号（特開昭60−97205号公報参照）ではよこ型を採用
しており、その一部を第５図（ｂ）示す。これは、被検
面６をその回転対称軸のまわりに回転させると共にさら
に該被検面６の近似曲率中心Ｏを通って前記回転対称軸
に直交する軸のまわりに回転させるという被検面の走査
方式を採用している。これは、第５図（ａ）に示した被
検面６の走査方式として鏡３と被検面６とに分担させた
二つの回転を被検面６のみに負わせたものに相当する。
この方式は、原理的に凸凹両面に対応できるが、その後
の検討の結果、被検面６に二つの回転駆動を同時に施す
ことから、測定の安定性，高速性の点で不充分であるこ
とがわかった。As another example, Japanese Patent Application No. 58-2055 previously filed by the applicant
No. 63 (see Japanese Patent Laid-Open No. 60-97205) adopts a horizontal type, a part of which is shown in FIG. 5 (b). This means that the surface to be inspected 6 is rotated about its axis of rotational symmetry and is further rotated around an axis orthogonal to the axis of rotational symmetry through the approximate center of curvature O of the surface to be inspected 6. The scanning method is used. This corresponds to a method of scanning the surface to be inspected 6 shown in FIG. 5A, in which only the surface to be inspected 6 is subjected to two rotations shared by the mirror 3 and the surface to be inspected 6.
This method can be applied to both uneven surfaces in principle, but as a result of subsequent studies, it is insufficient in terms of measurement stability and high speed because the test surface 6 is subjected to two rotational drives at the same time. I understood.
本発明は、上記問題点に鑑み、種々の曲率半径の凸凹両
方の被検面に対しその前面の形状を非接触式に高精度且
つ高速に測定し得る形状測定装置を提供することを目的
とする。In view of the above problems, the present invention has an object to provide a shape measuring apparatus capable of measuring the shape of the front surface of both the uneven and uneven surfaces having various radii of curvature in a non-contact manner with high accuracy and at high speed. To do.
本発明の形状測定装置は、被検面をその対称軸のまわり
に回転可能に保持する回転軸受けと、二次元に移動・制
御が可能な移動台と、該移動台に装架され該移動方向と
直交する軸上で回転可能な回転テーブルと、該回転テー
ブルに装架された一軸スライドテーブルと、該スライド
テーブルに固定されていて非接触プローブを有する干渉
計と、該回転軸受けと干渉計とを前記二次元方向に直交
する方向で相対的に移動させる機構とで構成している。The shape measuring apparatus of the present invention comprises a rotary bearing that holds a surface to be inspected so as to be rotatable about its symmetry axis, a movable table that can be two-dimensionally moved and controlled, and a moving direction that is mounted on the movable table. A rotary table rotatable on an axis orthogonal to the rotary table, a uniaxial slide table mounted on the rotary table, an interferometer fixed to the slide table and having a non-contact probe, the rotary bearing and the interferometer Is relatively moved in a direction orthogonal to the two-dimensional direction.
本発明の装置における形状測定方式の概念を第１図で説
明する。本方式では、たとえばよこ型とし、ワーク11を
その回転対称軸のまわり（Ｃ方向）に回転させる。一
方、非接触プローブ13を備えた干渉計14をワーク11の被
検面12の近似曲率中心Ｏを中心として上記回転対称軸を
含む平面内で矢印Ｄのように回転させる。第１図（ａ）
は凸面の測定の場合を第１図（ｂ）は凹面の測定の場合
を夫々示す。被検面12の形状は近似曲率中心Ｏを中心と
する理想球面からのずれとして干渉計測される。干渉計
14の図示されていない回転駆動系はワーク11の回転軸と
平行な方向（Ｘ方向）に移動できる機構を具備している
ものとし、また該干渉系14と該回転駆動系との相対的位
置関係を変化させ得る機構を具備しているものとする。
これら二つの機構により種々の曲率半径の凸凹両方の被
検面に対応できることが示される。たとえば第１図
（ａ）に於て、図示された凸面より大なる曲率半径を有
する被検面12を測定する場合は、干渉計14を図示されて
いない回転駆動系に対して左方いいかえると被検面12か
ら遠ざかる方向に移動した後、ワーク11を測定しようと
する被検面12を備えたワーク11に交換し、該回転駆動系
の回転軸が被検面12の近似曲率中心Ｏに一致するように
移動し、最後に干渉計14を右方いいかえると該回転駆動
系に対して被検面12に近づく方向に移動し、非接触プロ
ーブ13の先端が被検面12上にくるようにする。これで測
定の準備が完了する。同様に第１図（ｂ）の場合のよう
に種々の曲率半径の凹面にも対応できることが理解され
る。The concept of the shape measuring method in the apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. In this method, for example, a horizontal type is used, and the work 11 is rotated around its rotational symmetry axis (direction C). On the other hand, the interferometer 14 provided with the non-contact probe 13 is rotated about the approximate center of curvature O of the surface 12 to be inspected of the work 11 as shown by an arrow D in a plane including the rotational symmetry axis. Fig. 1 (a)
Shows the case of measuring a convex surface, and FIG. 1 (b) shows the case of measuring a concave surface. The shape of the surface 12 to be inspected is interferometrically measured as a deviation from an ideal spherical surface centered on the approximate center of curvature O. Interferometer
The rotary drive system (not shown) of 14 is provided with a mechanism capable of moving in a direction parallel to the rotation axis of the work 11 (X direction), and the relative position of the interference system 14 and the rotary drive system. It shall have a mechanism that can change the relationship.
It is shown that these two mechanisms can deal with both uneven and uneven surfaces having various radii of curvature. For example, in FIG. 1 (a), when measuring a surface 12 to be inspected having a larger radius of curvature than the convex surface shown in the figure, the interferometer 14 can be moved to the left with respect to a rotary drive system (not shown). After moving in the direction away from the surface 12 to be inspected, the work 11 is replaced with the work 11 having the surface to be inspected 12 to be measured, and the rotation axis of the rotary drive system becomes the approximate center of curvature O of the surface to be inspected 12. When the interferometer 14 is moved to match, the interferometer 14 is moved rightward at the end so that the interferometer 14 moves toward the surface 12 to be inspected with respect to the rotary drive system so that the tip of the non-contact probe 13 comes to the surface 12 to be inspected. To This completes the preparation for measurement. Similarly, it is understood that concave surfaces having various radii of curvature can be applied as in the case of FIG. 1 (b).
この方式では、被検面12はその回転対称軸のまわりの回
転のみを行えばよいため安定な回転が保証される。これ
は測定精度の向上に重要な役割を果たす。In this method, the surface 12 to be inspected only needs to rotate around its rotational symmetry axis, so that stable rotation is guaranteed. This plays an important role in improving the measurement accuracy.
干渉計14の回転駆動系は、ワーク11の回転軸と平行な方
向だけでなく、これと直交する紙面内の方向（Ｙ方向）
にも変化できる機構を具備しているものとする。これは
干渉計14の回転駆動系の回転軸とワーク回転軸との間の
軸ずれ補正するものである。軸ずれがあると測定値に系
統的誤差が生じ特に小口径で曲率半径の小さい被検面で
はより大きい誤差となり問題となるが、従来この影響に
対する積極的補正はなされていない。The rotation drive system of the interferometer 14 is not only in a direction parallel to the rotation axis of the work 11 but also in a direction orthogonal to the rotation axis (Y direction).
It shall be equipped with a mechanism that can be changed. This is for correcting the axis deviation between the rotation axis of the rotary drive system of the interferometer 14 and the work rotation axis. If there is an axis deviation, a systematic error will occur in the measured value, and a large error will occur, especially on the surface to be inspected with a small diameter and a small radius of curvature, which is a problem, but conventionally this effect has not been positively corrected.
例えば第１図（ｃ）に示すように被検面12の近似曲率中
心をＯとし、図示されていない干渉計の回転軸をＯ′を
通る紙面に垂直な軸とすると、ＯとＯ′の間の距離Ｅが
二つの回転軸間の軸ずれとなる。尚、図ではわかりやす
くなるために、軸ずれＥは誇張してかかれている。For example, assuming that the approximate center of curvature of the surface 12 to be inspected is O and the rotation axis of the interferometer (not shown) is an axis perpendicular to the paper plane passing through O'as shown in FIG. The distance E between them is the axial offset between the two rotary shafts. Note that the axis deviation E is exaggerated in the drawing for the sake of clarity.
干渉計のＯ′のまわりの回転角をθとし、被検面上の一
点をＰとするとき、測定値には概略▲▼−▲
▼の系統的測定誤差が生ずる。いいかえると約Esinθの
誤差が生ずる。Ｅをたとえば５μｍとしθを45゜とする
と、θ＝45゜のところで約3.5μｍの系統的誤差を生ず
る。これは測定の正確さの点で問題となる。しかし、通
常軸ずれＥを数ミクロン以内に収めるのは困難で、測定
値から軸ずれＥを算出し、干渉計の回転駆動系をＥだけ
機械的に補正するか又は計算で測定値を補正するかの手
法がとられる。後者の場合でも軸ずれＥができるだけ小
さい方が補正の精度は良いので、できるだけ機械的に補
正することが望ましく、リアルタイムで容易に行えるこ
とが必要となる。第１図（ａ），（ｂ）に於て干渉計14
の回転駆動系がこの種の移動制御機構を具備しているこ
とが必要であるのはこのためである。Let θ be the rotation angle of the interferometer around O ′ and P be one point on the surface to be inspected.
A systematic measurement error of ▼ occurs. In other words, an error of about Esinθ occurs. If E is 5 μm and θ is 45 °, a systematic error of about 3.5 μm occurs at θ = 45 °. This is a problem in terms of measurement accuracy. However, it is usually difficult to keep the axis deviation E within several microns, and the axis deviation E is calculated from the measured value and the rotational drive system of the interferometer is mechanically corrected by E or the measured value is corrected by calculation. That approach is taken. Even in the latter case, the accuracy of the correction is better when the axis deviation E is as small as possible. Therefore, it is desirable to perform the mechanical correction as much as possible, and it is necessary to easily perform the correction in real time. Interferometer 14 in FIGS. 1 (a) and 1 (b)
This is why it is necessary that the rotary drive system of (1) has a movement control mechanism of this kind.
また、第１図（ｃ）に於いて干渉計の回転中心軸Ｏ″と
さらに被検面12の回転対称軸に平行に だけずれた場合にはこれに対応する系統的誤差が生ずる
が、このこの補正は前記干渉計14の回転駆動系のワーク
回転軸に平行な移動機構で行うことができる。In addition, in FIG. 1 (c), the axis of rotation O ″ of the interferometer is parallel to the axis of rotational symmetry of the surface 12 to be measured. If there is a deviation, a systematic error corresponding to this occurs, but this correction can be performed by a moving mechanism parallel to the work rotation axis of the rotary drive system of the interferometer 14.
第２図に本発明の形状測装置の一実施例を示す。ワーク
11は図示されていない測定装置本体に装架された回転軸
受15に取付けられている。非接触プローブ13を備えた干
渉計14は一軸スライドテーブル16に固定され、該一軸ス
ライドテーブル16はロータリーテーブル17に装架されて
いる。また該ロータリーテーブル17は二次元に移動・制
御可能なNCテーブル18に装架されている。該NCテーブル
18は図示されていない測定装置本体に装架されている。FIG. 2 shows an embodiment of the shape measuring apparatus of the present invention. work
Reference numeral 11 is attached to a rotary bearing 15 mounted on a measuring device body (not shown). An interferometer 14 having a non-contact probe 13 is fixed to a uniaxial slide table 16, and the uniaxial slide table 16 is mounted on a rotary table 17. The rotary table 17 is mounted on an NC table 18 which can be moved and controlled in two dimensions. The NC table
The reference numeral 18 is mounted on a measuring device main body (not shown).
次に各部の作用を説明する。ワーク11は回転軸受15によ
りワーク回転軸19の回りに回転させることができる。回
転軸受15は高さ方向に微調整できる図示されていない機
構を具備することができる。これは、たとえば三軸制御
の可能なNC加工機のＺ軸の回転軸受15を装架することに
より可能である。非接触プローブ13はオートフォーカス
機能を有しており、常に非接触プローブ13の先端が被検
面12上にくるように自動制御されている。一軸スライド
テーブル16は干渉計14のロータリーテーブル17との相対
的位置を変化させることができる。これにより、非接触
プローブ13の可動範囲内に被検面12がくるようにでき
る。ロータリーテーブル17はロータリーテーブル回転軸
20のまわりに回転することが可能で、一軸スライドテー
ブル16を介して干渉計14を被検面12の近似曲率中心Ｏの
まわりに回転させることができる。NCテーブル18は、ロ
ータリーテーブル回転軸20を被検面の近似曲率中心Ｏの
位置に移動させる機能を有する。さらにワーク回転軸19
とロータリーテーブル回転軸20との間の紙面に直交する
方向での軸ずれを修正するために、NCテーブル18は紙面
と直交する方向の移動・制御が可能となっている。Next, the operation of each part will be described. The work 11 can be rotated around the work rotation shaft 19 by the rotary bearing 15. The rotary bearing 15 can include a mechanism (not shown) that can be finely adjusted in the height direction. This is possible by mounting the Z-axis rotary bearing 15 of an NC processing machine capable of controlling three axes, for example. The non-contact probe 13 has an autofocus function, and is automatically controlled so that the tip of the non-contact probe 13 is always on the surface 12 to be inspected. The uniaxial slide table 16 can change the relative position of the interferometer 14 and the rotary table 17. As a result, the surface 12 to be tested can be placed within the movable range of the non-contact probe 13. The rotary table 17 is a rotary table rotary shaft.
The interferometer 14 can be rotated about 20 and the interferometer 14 can be rotated about the approximate center of curvature O of the surface 12 to be measured via the uniaxial slide table 16. The NC table 18 has a function of moving the rotary table rotation shaft 20 to the position of the approximate curvature center O of the surface to be inspected. Workpiece rotation axis 19
The NC table 18 can be moved and controlled in the direction orthogonal to the paper surface in order to correct the axial deviation between the rotary table 20 and the rotary table rotary shaft 20 in the direction orthogonal to the paper surface.
回転軸受15およびロータリーテーブル17は空気軸受など
の高精度の軸受を用いることができる。非接触プローブ
13は第３図に示すように光収束性素子21を具備した可動
子22とこれを無摩擦に摺動可能に保持する軸受部23と可
動子22を駆動する駆動部24から構成されている。駆動部
24はコイルと磁石による電磁力を用いることができる。
可動子22は光ビーム25が透過しそれの被検面12での反射
光を反射する半透鏡26と焦点検出回路27とより得られる
誤差信号により駆動部24を介してワーク11に対して一定
の位置にオートフォーカスされる。これらは公知の技術
の組合せにより達成される。第２図の干渉計14として
は、通常の二光束干渉計や特開昭60−97205号公報に開
示した複合型の干渉計などを用いることができる。As the rotary bearing 15 and the rotary table 17, high precision bearings such as air bearings can be used. Non-contact probe
As shown in FIG. 3, reference numeral 13 is composed of a movable element 22 provided with a light converging element 21, a bearing section 23 for holding the movable element 22 so as to be frictionlessly slidable, and a drive section 24 for driving the movable element 22. . Drive part
For 24, an electromagnetic force generated by a coil and a magnet can be used.
The mover 22 is constant with respect to the work 11 via the drive unit 24 by an error signal obtained by the semi-transparent mirror 26 and the focus detection circuit 27, which transmits the light beam 25 and reflects the reflected light on the surface 12 to be inspected. The position is autofocused. These are achieved by a combination of known techniques. As the interferometer 14 in FIG. 2, an ordinary two-beam interferometer or a composite type interferometer disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 60-97205 can be used.
また、被検面12として非球面レンズ面等を対象とする場
合には、第４図に示す傾き角補正機構が必要となる。こ
れは特開昭60−97205号公報に既に開示されたもので、
干渉計14,移動直角プリズム28,固定プリズム29,30,光収
束性素子21から構成されている。干渉計14から発した二
光束干渉計の参照光ビームと対をなす他方の光ビームは
移動直角プリズム28,固定プリズム29,30を経て光集束性
素子21により被検面12上に収束される。該被検面12とし
ては簡単のために平面を仮定した。実際は非球面などの
曲面であるから、この平面は曲面上のある点での接線を
表すと考えることができる。被検面12が実線で示したよ
うに入射光ビームに対し垂直であれば、反射光ビームは
入射した経路を逆行し、干渉計14で参照光ビームと重な
って干渉縞を形成する。しかし、非球面などのように入
射光ビームに対し垂直から傾いている場合には反射光ビ
ーム31のようになり、光ビーム25に対し横ずれした光ビ
ームとなる。このため参照光ビームとの重なり具合が不
良となり、良好な干渉信号が得られにくくなる。このた
め傾き角に対して補正が必要となる。この方法は移動直
角プリズム28たとえば矢印Ｆの方向に移動させることに
よって達成される。移動後の光ビーム25の経路を点線で
示すと、適当量の移動の後被検面12に垂直に入射させる
ことが可能である。この時は反射光ビーム31と光ビーム
25とは一致し、可視度のよい干渉縞が得られる。When an aspherical lens surface or the like is used as the surface 12 to be inspected, the tilt angle correction mechanism shown in FIG. 4 is required. This is already disclosed in JP-A-60-97205,
It is composed of an interferometer 14, a moving right-angle prism 28, fixed prisms 29 and 30, and a light converging element 21. The other light beam paired with the reference light beam of the two-beam interferometer emitted from the interferometer 14 passes through the moving right-angle prism 28, fixed prisms 29, 30 and is converged on the surface 12 to be inspected by the light converging element 21. . The test surface 12 is assumed to be a flat surface for simplicity. Since it is actually a curved surface such as an aspherical surface, this plane can be considered to represent a tangent line at a certain point on the curved surface. If the surface 12 to be inspected is perpendicular to the incident light beam as shown by the solid line, the reflected light beam travels backward in the incident path, and the interferometer 14 overlaps with the reference light beam to form interference fringes. However, when the light beam is tilted from the vertical with respect to the incident light beam, such as an aspherical surface, the reflected light beam 31 is formed, and the light beam is laterally offset with respect to the light beam 25. Therefore, the degree of overlapping with the reference light beam becomes poor, and it becomes difficult to obtain a good interference signal. Therefore, the tilt angle needs to be corrected. This method is accomplished by moving the moving right angle prism 28, for example in the direction of arrow F. When the path of the light beam 25 after the movement is shown by a dotted line, it is possible to make the light beam 25 incident on the surface 12 to be inspected vertically after the movement of an appropriate amount. At this time, the reflected light beam 31 and the light beam
This is in agreement with 25, and interference fringes with good visibility are obtained.
次に測定の手順を示す。第２図に於いて干渉計14を一軸
スライドテーブル16により左方に移動させておき、ワー
ク11を回転軸受15に取付け、NCテーブル18を移動させ、
ロータリーテーブル17の回転軸20を被検面12の近似曲率
中心Ｏに一致させる。次に干渉計14を一軸スライドテー
ブル16を介して被検面12の方向に移動させ、非接触プロ
ーブ13の動作範囲内に被検面12がくるようにする。これ
で測定の準備が完了する。測定の際はワーク11をワーク
回転軸19のまわりに回転させながらロータリーテーブル
17をロータリーテーブル回転軸20のまわりに回転させる
ことにより干渉計14を被検面12の近似曲率中心Ｏのまわ
りに回転させる。被検面12の形状は、第１図で説明した
ように、該被検面12の近似曲率中心Ｏを中心とする理想
球面からのずれ量として干渉計測される。Next, the measurement procedure is shown. In FIG. 2, the interferometer 14 is moved to the left by the uniaxial slide table 16, the work 11 is attached to the rotary bearing 15, and the NC table 18 is moved.
The rotary shaft 20 of the rotary table 17 is made to coincide with the approximate center of curvature O of the surface 12 to be measured. Next, the interferometer 14 is moved through the uniaxial slide table 16 in the direction of the surface 12 to be inspected so that the surface 12 to be inspected is within the operating range of the non-contact probe 13. This completes the preparation for measurement. When measuring, rotate the work 11 around the work rotation axis 19
The interferometer 14 is rotated around the approximate curvature center O of the surface 12 to be measured by rotating 17 around the rotary table rotation axis 20. As described with reference to FIG. 1, the shape of the surface 12 to be inspected is interferometrically measured as an amount of deviation from an ideal spherical surface centered on the approximate center of curvature O of the surface 12 to be inspected.
この測定装置をよこ型とした利点は、第２図においてロ
ータリーテーブル17として高精度のエアー軸受けを用い
た場合、この重量はたとえば120kgとなり、これを水平
に保持し二次元に駆動する方が安定であり、低速で回転
する場合の偏荷重の点でも有利であることである。The advantage of using this measuring device as a horizontal type is that when a high precision air bearing is used as the rotary table 17 in FIG. 2, this weight is 120 kg, for example, and it is more stable to hold it horizontally and drive it two-dimensionally. That is, it is also advantageous in terms of eccentric load when rotating at a low speed.
この実施例の特徴は、 （１） 種々の曲率半径の凸凹両面に対応できる。特に
小さい曲率半径の深いＲのものに有効である。The features of this embodiment are as follows: (1) Both uneven surfaces having various radii of curvature can be dealt with. Especially, it is effective for a deep radius R having a small radius of curvature.
（２） 被検面12を走査するための二つの回転が被検面
12と干渉計14とに分担されているため、安定な回転が期
待でき、測定を安定させ且つ高速にし得る。(2) Two rotations for scanning the test surface 12 are the test surface
Since it is shared by 12 and the interferometer 14, stable rotation can be expected, and stable and high-speed measurement can be achieved.
（３） 非接触式に測定できる。このため被検面12の変
形による不正確さや測定による損傷などを防止できる。(3) Non-contact measurement is possible. Therefore, it is possible to prevent inaccuracy due to deformation of the surface 12 to be inspected or damage due to measurement.
（４） 軸ずれを修正できる。従って、測定系による系
統的誤差を軽減できる。(4) Axis deviation can be corrected. Therefore, systematic errors due to the measurement system can be reduced.
（５） よこ型の装置としているため、ロータリーテー
ブル17の安定な回転，移動が可能となっており、測定精
度が向上する。(5) Since the horizontal device is used, the rotary table 17 can be stably rotated and moved, and the measurement accuracy is improved.
以上の説明では装置をよこ型としたが、技術が進展し新
しいタイプのロータリーテーブル17などが開発されれ
ば、たて型としても可能である。いいかえると、軽量で
高精度の回転を保証するロータリーテーブル17が開発さ
れれば、第２図の配置の状態で90゜回転した状態即ちロ
ータリーテーブル17の回転軸20についていえば水平にな
った状態で垂直になったNCテーブル18に保持させること
も可能となろう。In the above description, the device is a horizontal type, but if the technology advances and a new type of rotary table 17 is developed, a vertical type is also possible. In other words, if a rotary table 17 that ensures lightweight and highly accurate rotation is developed, it will rotate 90 ° in the arrangement shown in FIG. 2, that is, the rotary shaft 20 of the rotary table 17 will be horizontal. It would also be possible to hold it on the NC table 18 which was vertical.
また第２図では回転軸受15が上下に移動可能な機構を介
して測定装置本体に保持されているとしたが、回転軸受
15は測定装置本体に直接装架して代わりに干渉計14の方
が上下移動制御可能に一軸スライドテーブル16に保持さ
れているようにしてもよいことはもちろんである。Further, in FIG. 2, the rotary bearing 15 is held in the measuring device main body through a mechanism that can move up and down.
It goes without saying that 15 may be directly mounted on the main body of the measuring device and, instead, the interferometer 14 may be held on the uniaxial slide table 16 so that vertical movement control is possible.
本発明の形状測定装置によれば、非球面レンズ，金型な
どの種々の曲率半径の凸凹両面にたいしその全体の形状
を非接触式に高精度且つ高速に測定することができる。
また、被検面を走査するための二つの回転につき回転軸
間のずれ補正する機構を具備することにより、測定形系
の系統的誤差を軽減することができる。According to the shape measuring apparatus of the present invention, it is possible to measure the entire shape of both surfaces of an aspherical lens, a mold and the like having various curvature radii in a non-contact manner with high accuracy and at high speed.
Further, by providing a mechanism for correcting the deviation between the rotation axes for two rotations for scanning the surface to be inspected, it is possible to reduce a systematic error in the measuring system.
第１図は本発明の形状測定方式の概念を示す図、第２図
は本発明の形状測定装置の一実施例の概略図、第３図は
上記実施例の非接触プローブの断面図、第４図は上記実
施例の傾き角補正機構の概略図、第５図は従来の形状測
定装置の概略図である。 11……ワーク、12……被検面、13……非接触プローブ、
14……干渉計、15……回転軸受、16……一軸スライドテ
ーブル、17……ロータリーテーブル、18……NCテーブ
ル、19……ワーク回転軸、20……ロータリーテーブル回
転軸。FIG. 1 is a view showing the concept of the shape measuring system of the present invention, FIG. 2 is a schematic view of an embodiment of the shape measuring apparatus of the present invention, and FIG. 3 is a sectional view of the non-contact probe of the above embodiment. FIG. 4 is a schematic diagram of the tilt angle correction mechanism of the above-described embodiment, and FIG. 5 is a schematic diagram of a conventional shape measuring device. 11 …… Workpiece, 12 …… Inspected surface, 13 …… Non-contact probe,
14 …… Interferometer, 15 …… Rotary bearing, 16 …… Single axis slide table, 17 …… Rotary table, 18 …… NC table, 19 …… Workpiece rotary axis, 20 …… Rotary table rotary axis.
Claims (1)
能に保持する回転軸受けと、二次元に移動・制御が可能
な移動台と、該移動台に装架され該移動方向と直交する
軸上で回転可能な回転テーブルと、該回転テーブルに装
架された一軸スライドテーブルと、該スライドテーブル
に固定されていて被検面に光ビームを発射する非接触プ
ローブを有する干渉計と、該回転軸受けと干渉計とを前
記二次元方向に直交する方向で相対的に移動させる機構
とを備えていることを特徴とする形状測定装置。1. A rotary bearing for rotatably holding a surface to be inspected about its rotational symmetry axis, a movable table which can be two-dimensionally moved and controlled, and a movable table mounted on the movable table and orthogonal to the moving direction. A rotary table rotatable on an axis, a uniaxial slide table mounted on the rotary table, an interferometer having a non-contact probe fixed to the slide table and emitting a light beam to a surface to be inspected, A shape measuring device comprising: a mechanism for relatively moving the rotary bearing and an interferometer in a direction orthogonal to the two-dimensional direction.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60237575A JPH071166B2 (en) | 1985-10-25 | 1985-10-25 | Shape measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60237575A JPH071166B2 (en) | 1985-10-25 | 1985-10-25 | Shape measuring device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6298205A JPS6298205A (en) | 1987-05-07 |
| JPH071166B2 true JPH071166B2 (en) | 1995-01-11 |
Family
ID=17017346
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60237575A Expired - Fee Related JPH071166B2 (en) | 1985-10-25 | 1985-10-25 | Shape measuring device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH071166B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011033490A (en) * | 2009-08-03 | 2011-02-17 | Osaka Univ | Super-precision shape measuring method for rotation symmetrical shape and apparatus of the same |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2541966B2 (en) * | 1987-03-13 | 1996-10-09 | キヤノン株式会社 | Surface shape measuring device |
| JP2013057688A (en) * | 2012-12-25 | 2013-03-28 | Olympus Corp | Shape measurement method and shape measurement device |
-
1985
- 1985-10-25 JP JP60237575A patent/JPH071166B2/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| JP2011033490A (en) * | 2009-08-03 | 2011-02-17 | Osaka Univ | Super-precision shape measuring method for rotation symmetrical shape and apparatus of the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6298205A (en) | 1987-05-07 |
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