KR101066449B1

KR101066449B1 - Shape measuring method

Info

Publication number: KR101066449B1
Application number: KR1020080133198A
Authority: KR
Inventors: 히로유키 타케우치
Original assignee: 파나소닉 주식회사
Priority date: 2008-01-11
Filing date: 2008-12-24
Publication date: 2011-09-23
Also published as: TW200930976A; CN101482397B; KR20090077673A; TWI396827B; CN101482397A; JP2009168475A; JP4480769B2

Abstract

본 발명의 형상 측정 방법에 의하면, 접촉식 또는 비접촉식 프로브를 갖는 3차원 형상 측정기를 사용하여 경통에 대응하는 렌즈 외주부의 원통면을 기준으로 해서 렌즈면의 광축의 경사량, 편심량을 구하는 것; 렌즈 외주부의 원통면을 기준으로 해서 렌즈의 모든 면(표면, 이면, 측면)의 형상을 전방향에 걸쳐 구하는 것; 렌즈의 표면측(또는 이면측)의 광축을 기준으로 해서 렌즈 이면측(또는 표면측)의 광축의 편심, 높이 차, 경사를 산출하는 것이 가능하다.According to the shape measuring method of the present invention, the inclination amount and the eccentricity of the optical axis of the lens surface are determined on the basis of the cylindrical surface of the lens outer peripheral portion corresponding to the barrel using a three-dimensional shape measuring instrument having a contact or non-contact probe; Determining the shape of all surfaces (surface, rear surface, side surface) of the lens over the entire direction based on the cylindrical surface of the lens outer peripheral portion; It is possible to calculate the eccentricity, height difference, and inclination of the optical axis on the lens back side (or surface side) on the basis of the optical axis on the front side (or back side) of the lens.

형상 측정 방법 Shape measuring method

Description

형상 측정 방법{SHAPE MEASURING METHOD}Shape measuring method {SHAPE MEASURING METHOD}

본 발명은 형상 측정 방법에 관한 것이고, 특히 원주 형상 또는 다각 기둥 형상의 외주면과 그 외주면에 수직인 평면상의 곡면을 갖는 구조체의 형상 측정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a shape measuring method, and more particularly, to a shape measuring method of a structure having a circumferential or polygonal outer peripheral surface and a planar curved surface perpendicular to the outer peripheral surface.

최근, 휴대 전화나 디지털 카메라 등에 사용되고 있는 비구면 렌즈는 원통형의 경통에 렌즈 외형을 연하게 하여 고정되는 경우가 많다. 따라서, 상품의 수율을 향상시키기 위해서 렌즈가 경통에 삽입될 때와 같은 조건으로 원통을 기준으로 했을 때의 렌즈 광축의 경사나 편심량을 구하는 것이 광학 분야에서의 과제로 되어 있다.In recent years, aspherical lenses used in mobile phones, digital cameras, and the like are often fixed in a cylindrical barrel with a lighter lens appearance. Therefore, in order to improve the yield of a product, it is a problem in the optics field to obtain the inclination or the amount of eccentricity of the lens optical axis when the cylinder is used as a reference under the same conditions as when the lens is inserted into the barrel.

종래에는 렌즈의 외형을 기준으로 해서 렌즈 광축의 경사나 편심량을 산출하고 있다. 일본 특허 공개 2002-71344호 공보에 기재된 방법은 렌즈의 외주부에 3개의 구형물을 접촉시켜서 각 구형물의 중심을 지나가는 원을 구함으로써 렌즈 외형을 구한다. 렌즈의 외주부가 이상적인 원통면(즉, 원주 형상의 외주면)이고, 또한 렌즈의 저면이 평면인 경우에 구한 렌즈의 외형 및 저면을 기준으로 해서 광축의 경사, 편심량을 구하는 것이 가능하다.Conventionally, the inclination and the amount of eccentricity of a lens optical axis are calculated based on the external appearance of a lens. The method described in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-71344 obtains a lens outline by contacting three spherical objects with the outer peripheral portion of the lens to find a circle passing through the center of each spherical body. The inclination and eccentricity of the optical axis can be obtained on the basis of the outer shape and the bottom of the lens obtained when the outer peripheral part of the lens is an ideal cylindrical surface (that is, a cylindrical outer peripheral surface) and the bottom surface of the lens is flat.

이 형상 측정 방법에 사용되는 형상 측정기는 프로브를 피측정물에 접촉시킨 상태에서 XY 방향으로 상대 이동시키고, 프로브가 피측정면의 형상에 추종해서 Z 방향으로 이동할 때의 각 XY 좌표 위치에서의 Z 좌표 데이터의 열을 구하고, 그 XYZ 좌표 데이터 열에 의거해서 피측정면의 형상 측정을 행한다. 여기서, XYZ는 서로 수직인 방향이다.The shape measuring device used in this shape measuring method moves the probe relative to the XY direction while the probe is in contact with the object under test, and the Z at each XY coordinate position when the probe follows the shape of the surface to be measured and moves in the Z direction. The column of coordinate data is calculated | required and shape measurement of a to-be-measured surface is performed based on the XYZ coordinate data column. Here, XYZ is a direction perpendicular to each other.

원통면과 곡면을 갖는 렌즈이면, 그 w축(원통면으로부터 거의 등거리에 있는 중심축)이 측정기의 Z축과 평행해지도록 설치하고, 프로브를 상기한 바와 같이 Z 방향으로만 서보를 건다. 그러나, 이 방법에서는 XY 평면에 대한 렌즈의 측정 부위의 경사 각도(θ)가 커질수록 서보의 추종이 어렵게 되고, 측정 정밀도가 나빠지고, 측정 가능한 최대의 경사 각도(θ)는 XY 평면에 대하여 75° 근방이 한계이다.In the case of a lens having a cylindrical surface and a curved surface, the w-axis (center axis almost equidistant from the cylindrical surface) is provided so as to be parallel to the Z axis of the measuring instrument, and the probe is servoped only in the Z direction as described above. However, in this method, the larger the inclination angle (θ) of the measurement portion of the lens with respect to the XY plane, the more difficult the tracking of the servo is, the worse the measurement accuracy, and the maximum measurable inclination angle (θ) is 75 with respect to the XY plane. ° is the limit.

이것은 프로브를 구성하고 있는 에어 슬라이드는 XY 방향의 강성이 높고 Z 방향으로만 가동이며, 예를 들면 0.3mN(=30mgf)의 힘이 가해질 때에는 프로브의 선단의 스타일러스(stylus)의 경사량은 ㎚ 오더이기 때문이다. 따라서, 경사 각도 75°까지는 ㎚ 오더의 고정밀도로 측정할 수 있지만, 원통면은 경사 각도(θ)가 90°가기 때문에 Z 방향의 서보에서는 추종할 수 없고, 측정할 수 없다. 이러한 측정의 제약을 없애기 위해서 상술한 렌즈의 외주부에 3개의 구형물을 접촉시키는 측정 방법이 제안되어 있다.This is because the air slide constituting the probe has high rigidity in the XY direction and is movable only in the Z direction. For example, when 0.3 mN (= 30 mgf) of force is applied, the amount of inclination of the stylus at the tip of the probe is in nm order. Because it is. Therefore, although it can measure to the inclination-angle 75 degree with the high precision of nm order, since a cylindrical surface has the inclination-angle (theta) 90 degrees, it cannot follow with the servo of a Z direction, and cannot measure it. In order to remove the limitation of such measurement, a measuring method is proposed in which three spheres are brought into contact with the outer peripheral portion of the lens described above.

일본 특허 공개 2007-155628호 공보에 기재된 방법에서는 3개의 구형부를 갖는 측정용의 지그(jig)에, 비구면 렌즈(렌즈 제 1 면, 렌즈 제 2 면을 유지함)의 외주부의 삼차원 형상을 측정하기 위한 측정 공간을 형성하고 있다. 이 지그에 비 구면 렌즈를 유지하고, 그 렌즈 제 1 면 및 렌즈 제 2 면의 표면 형상을 프로브에 의해 주사해서 3구형부를 기준으로 한 좌표의 점열 데이터를 얻고, 더욱이 프로브에 의해 렌즈의 외주부에 있는, 기준으로 하는 원통면과 3구형부를 주사해서 3구형부를 기준으로 한 좌표의 점군 데이터를 얻고, 이들 데이터로부터 원통면과 렌즈 제 1 면 및 렌즈 제 2 면의 상대 위치를 구한다.In the method described in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-155628, a measuring jig having three spherical portions is used to measure the three-dimensional shape of the outer peripheral portion of the aspherical lens (holding the lens first surface and the lens second surface). It forms a measurement space. The aspherical lens was held in this jig, and the surface shapes of the lens first surface and the lens second surface were scanned by a probe to obtain point sequence data of coordinates based on the three spherical portions, and further, by the probe The reference cylindrical surface and the three spherical portion are scanned to obtain point group data of coordinates based on the three spherical portion, and the relative positions of the cylindrical surface, the lens first surface, and the lens second surface are obtained from these data.

일본 특허 제3827493호 공보는 전사면을 단부에 갖는 축부가 베이스상에 세워진 렌즈 금형에 대한 형상 측정 방법을 개시하고 있다. 이 방법에서는 3개의 구의 각각의 직경을 트레이스어빌러티(traceability)가 취해진 다른 측정기로 미리 측정해 두고, 축부의 원통면과 베이스 상면의 쌍방에 3구를 접촉시킨 상태에서 3구와 전사면을 프로브로 추종해서 데이터 열을 구하고, 이에 따라 3구의 정점을 지나는 원을 구하고, 베이스의 상면 및 축부의 원통면을 기준으로 해서 전사면의 광축의 경사, 편심량을 구한다.Japanese Patent No. 3827493 discloses a shape measuring method for a lens mold in which an axial portion having a transfer surface at its end is erected on a base. In this method, the diameter of each of the three spheres is measured in advance by another measuring instrument with traceability, and the three spheres and the transfer surface are probed with the three spheres in contact with both the cylindrical surface of the shaft and the upper surface of the base. Following this, a data string is obtained, a circle passing through three vertices is obtained, and the inclination and eccentricity of the optical axis of the transfer surface are obtained based on the cylindrical surface of the upper surface and the shaft portion of the base.

그러나 상술한 일본 특허 공개 2002-71344호 공보에 기재된 방법에서는 렌즈 외형의 진원도가 왜곡되어 있거나, 표면 거칠기가 거친 경우에 위치 결정 지그인 구형물의 렌즈 외형으로의 접촉 위치가 조금 벗어나면 렌즈 외형을 기준으로 한 광축의 경사, 편심량의 재현성이 나빠지고, 요망되는 정밀도를 만족시킬 수 없다는 문제가 있다. 예를 들면, 렌즈 광축의 편심량의 요망 정밀도가 1㎛ 이하인 경우, 렌즈 외형의 형상 정밀도 또는 표면 거칠기가 1㎛ 이상이면 이 측정 방법을 사용할 수 없다.However, in the method described in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-71344, when the roundness of the lens outline is distorted or the surface of the lens is slightly out of contact with the lens outline in the case of rough surface roughness, the lens outline is referred to. There is a problem that the inclination of the optical axis and the reproducibility of the amount of eccentricity are deteriorated, and the desired precision cannot be satisfied. For example, when the desired precision of the eccentricity of the lens optical axis is 1 µm or less, this measurement method cannot be used if the shape accuracy or surface roughness of the lens outline is 1 µm or more.

또한, 일본 특허 공개 2007-155628호 공보에 기재된 방법에서는, 상기한 바 와 같이, 측정 공간을 지그에 형성하고, 기준으로 하는 원통면의 삼차원 형상을 측정하도록 하고 있지만, 일본 특허 공개 2002-71344호 공보에 기재된 방법과 마찬가지의 문제가 있다. 또한, 이 방법에서는 렌즈 제 1 면을 측정할 때에는 Z 방향의 한방향에 대하여 측정 가능한 표면 형상 측정 장치를 사용해서 상방으로부터 렌즈 제 1 면과 3구를 주사하고, 원통면을 측정할 때에는 상방으로부터도 횡으로부터도 프로브가 어프로치할 수 있는 일반적인 삼차원 측정기를 사용해서 측방으로부터 원통면을 주사하고, 상방으로부터 3구를 주사하는 것이지만, 일반적인 삼차원 측정기의 정밀도는 ㎛ 오더이며, 렌즈에 요구되는 0.1㎛ 오더의 정밀도로 측정할 수는 없다는 문제가 있다.In addition, in the method described in JP-A-2007-155628, as described above, the measurement space is formed in a jig and the three-dimensional shape of the cylindrical surface as a reference is measured, but JP-A-2002-71344 There is a problem similar to the method described in the publication. In this method, the lens first surface and the three holes are scanned from above using a surface shape measuring device that can be measured in one direction in the Z direction when measuring the lens first surface, and from above when the cylindrical surface is measured. Although the cylindrical surface is scanned from the side and the three holes are scanned from the upper side using a general three-dimensional measuring instrument which can be probed from the horizontal side, the accuracy of the general three-dimensional measuring instrument is a µm order, and the 0.1 µm order required for the lens is measured. The problem is that it cannot be measured with precision.

또한, 렌즈의 표면, 이면, 측면을 포함하는 전방향의 면을 0.1㎛ 레벨의 정밀도로 측정 평가할 수 있으면 렌즈 형상의 정밀도 평가에 관한 문제는 거의 해결하는 것이지만 측정기 자체의 정밀도 부족이나 프로브 등의 측정 방식의 제한 때문에 이러한 측정 평가를 행할 수 없는 것이 현재 상태이다.In addition, if the surface of the lens including the front, rear, and side surfaces of the lens can be measured and evaluated with a precision of 0.1 µm level, problems related to the evaluation of the accuracy of the lens shape are almost solved. It is presently impossible to make such measurement evaluation due to the limitation of the method.

일본 특허 제3827493호 공보에 기재된 방법에서는 렌즈 금형의 축부의 원통도 및 진원도가 왜곡되어 있거나, 표면 거칠기가 거친 경우에 축부의 원통면에 대한, 위치 결정 지그인 구의 접촉 위치가 조금 벗어나면 축부의 원통면을 기준으로 한 전사면의 광축의 경사, 편심량의 재현성이 나빠지고, 요망되는 정밀도를 만족시키지 않는다는 문제가 있다. 예를 들면, 전사면의 광축의 편심량의 요망 정밀도가 0.5㎛ 이하인 경우, 축부의 형상 정밀도 또는 표면 거칠기가 0.5㎛를 초과하면, 이 측정 방법을 사용할 수 없다. 일본 특허 공개 2002-71344호 공보에 기재된 방법에 대해서 기술한 것과 마찬가지의 문제이다. 일반적으로 금형은 렌즈에 비해 고정밀도가 요구되는 경향이 있다.In the method described in Japanese Patent No. 3827493, the cylindrical portion and the roundness of the shaft portion of the lens die are distorted, or when the contact position of the positioning jig sphere with respect to the cylindrical surface of the shaft portion is slightly off when the surface roughness is rough, There is a problem that the inclination of the optical axis of the transfer surface relative to the cylindrical surface and the reproducibility of the amount of eccentricity are worsened, and the desired precision is not satisfied. For example, when the desired precision of the eccentricity of the optical axis of a transfer surface is 0.5 micrometer or less, when the shape precision or surface roughness of an axial part exceeds 0.5 micrometer, this measuring method cannot be used. This is the same problem as described for the method described in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-71344. In general, molds tend to require higher precision than lenses.

본 발명은 상기 의 문제를 해결하는 것이며, 렌즈가 삽입되는 경통의 원통면을 기준으로 했을 때의 렌즈 광축의 경사ㆍ편심량을 고정밀도로 측정할 수 있는 형상 측정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 렌즈로 한정되지 않는 피측정물, 예를 들면 전사면을 단부에 갖는 축부가 베이스상에 세워진 렌즈 금형에 대해서 베이스의 상면 및 축부의 원통면을 기준으로 했을 때의 전사면의 광축의 경사ㆍ편심량을 산출할 수 있는 형상 측정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 렌즈의 표면, 이면, 측면을 포함하는 전방위의 면을 O.1㎛ 레벨의 정밀도로 측정 평가할 수 있는 형상 측정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 렌즈의 표면(또는 이면)의 광축을 기준으로 했을 때의 렌즈의 이면(또는 표면)의 광축의 경사ㆍ편심량을 산출할 수 있는 형상 측정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a shape measuring method which can accurately measure the amount of inclination and eccentricity of a lens optical axis when the cylindrical surface of a barrel into which a lens is inserted is referenced. The inclination and eccentricity of the optical axis of the transfer surface when the object to be measured which is not limited to the lens, for example, based on the cylindrical surface of the base and the shaft portion with respect to the lens mold on which the shaft portion having the transfer surface at the end thereof stands on the base. It is an object of the present invention to provide a shape measuring method capable of calculating. Moreover, it aims at providing the shape measuring method which can measure and evaluate the omnidirectional surface containing the front surface, back surface, and side surface of a lens with the precision of 0.1 micrometer level. Another object of the present invention is to provide a shape measuring method capable of calculating the amount of inclination and eccentricity of the optical axis of the rear surface (or the surface) of the lens when the optical axis of the surface (or the rear surface) of the lens is referred to.

상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명의 형상 측정 방법은 서로 직교하는 X축 Y축 방향으로 구동되는 이동체에 Z축 방향으로 이동 가능하게 지지된 프로브에 의해 피측정물의 측정면을 따라 주사하고, 상기 프로브를 통해서 취득되는 XYZ 좌표 데이터에 의거해서 상기 피측정물의 삼차원 형상을 측정하는 형상 측정 방법으로서: 상기 피측정물은, 원주 형상 또는 다각 기둥 형상의 외주면과, 상기 외주면에 수직인 평면상의 곡면과, 상기 외주면에 평행하고 중심 위치를 지나가는 중심축을 갖는 구조체이며, 상기 피측정물을 피측정물 고정부와 그 주위에 배치된 3개의 구상부를 갖는 지그에 동축상으로 형성하고, 상기 피측정물과 지그를 상기 X축 Y축 방향을 따라 XY 평면에 대하여 상기 중심축이 소정 각도로 경사지도록 경사지게 하고, 상기 경사진 피측정물과 지그를 상기 중심축 주변에 소정 각도씩 회전시켜, 상기 Z축 방향 위쪽에서 보아서 상기 3개의 구상부 모두가 상기 피측정물과 겹치지 않는 위치를 측정 위치로 하여, 각 측정 위치에서 상기 3개의 구상부와 피측정물의 외주면 및 그 한쪽면을 상기 프로브에 의해 소정 경로로 주사하고, 각 원형부의 측정 데이터와 피측정물의 측정 데이터군을 취득하고, 각 회전 위치에서의 상기 3개의 구상부의 중심 위치 좌표값을 측정 데이터로부터 산출하고, 최소 제곱법으로 피팅시킴으로써 전측정 위치에서의 피측정물의 측정 데이터군을 상기 3개의 구상부 기준으로 상기 중심축 주변의 전둘레에 걸쳐서 분포시켜, 상기 분포시킨 측정 데이터군으로부터 상기 피측정물의 측정면의 형상을 구하는 것을 특징으로 한다. 피측정물의 곡면은 철(凸)면 또는 요(凹)면 또는 요철(凹凸) 복합면이면 좋다. 지그의 경사 각도는 15°∼72°이면 좋다.In order to solve the above problems, the shape measuring method of the present invention scans along the measurement surface of the object to be measured by a probe movably supported in the Z-axis direction by a movable body driven in the X-axis Y-axis direction perpendicular to each other. A shape measuring method for measuring a three-dimensional shape of the object to be measured based on XYZ coordinate data obtained through: The measured object includes: an outer circumferential surface of a columnar or polygonal column shape, a planar curved surface perpendicular to the outer circumferential surface, A structure having a central axis parallel to the outer circumferential surface and passing through a central position, the measurement object being formed coaxially in a jig having a measurement object fixed part and three spherical parts arranged around the measurement object, and the measurement object and the jig Is inclined so that the central axis is inclined at a predetermined angle with respect to the XY plane along the X-axis and Y-axis directions, and the inclined measured object The water and the jig are rotated by a predetermined angle around the central axis, and the three spherical portions as the measurement positions are viewed from the upper side in the Z-axis direction so that the three spherical portions do not overlap with the measured object. The spherical portion, the outer circumferential surface of the object under test, and one surface thereof are scanned by the probe with a predetermined path, the measurement data group of each circular part and the measurement data group of the object under test are acquired, and the center positions of the three bulbous parts at each rotational position. The coordinate data is calculated from the measurement data and fitted to the least square method to distribute the measurement data group of the measurement object at all measurement positions over the entire circumference around the central axis with respect to the three spheres. The shape of the measurement surface of the measurement object is obtained from the data group. The curved surface of the object to be measured may be an iron surface, a concave surface, or a concave-convex surface. The inclination angle of the jig may be 15 ° to 72 °.

피측정물이 비구면의 광축을 가질 때에 전측정 위치에서의 피측정물의 측정 데이터군으로부터 외주면 측정 데이터군을 추출하고, 추출된 외주면 측정 데이터군으로부터 지그의 피측정물 고정부의 고정 평면에 수직이고, 또한 피측정물의 외주면에 외접하는 외접 원통면의 기준이 되는 중심축을 산출하고, 이 외접 원통면 기준의 중심축을 기준으로 했을 때의 상기 비구면의 광축의 경사ㆍ편심량을 산출하는 것을 특징으로 한다.
상기 피측정물이 비구면의 광축을 가질 때에 전측정 위치에서의 피측정물의 측정 데이터군으로부터 외주면의 한쪽면의 측정 데이터군을 추출하고, 상기 추출된 한쪽면 측정 데이터군을 비구면 데이터군과 에지부 데이터군으로 분리하고, 분리된 에지부 데이터군으로부터 에지부 평면을 구하고, 전측정 위치에서의 피측정물의 측정 데이터군으로부터 외주면 측정 데이터군을 추출하여, 상기 추출된 외주면 측정 데이터군으로부터 상기 에지부 평면에 수직이고, 또한 피측정물의 외주면에 외접하는 외접 원통면의 기준이 되는 중심축을 산출하고, 상기 외접 원통면 기준의 중심축을 기준으로 했을 때의 상기 비구면의 광축의 경사ㆍ편심량을 산출하는 것을 특징으로 한다.When the measured object has the optical axis of the aspherical surface, the outer circumferential measurement data group is extracted from the measurement data group of the measurement object at all measurement positions, and from the extracted outer circumferential surface measurement data group, it is perpendicular to the fixed plane of the measurement object fixing part of the jig. And calculating the central axis serving as a reference for the circumferential cylindrical surface circumscribed to the outer circumferential surface of the object to be measured, and calculating the amount of inclination and eccentricity of the optical axis of the aspherical surface when the central axis of the circumferential cylindrical surface reference is referenced.
When the measured object has the optical axis of the aspherical surface, the measurement data group of one side of the outer circumferential surface is extracted from the measurement data group of the object to be measured at all measurement positions, and the extracted one-sided measurement data group is converted into the aspherical data group and the edge portion. Separating the data into the data group, obtaining the edge plane from the separated edge data group, extracting the outer circumferential measurement data group from the measurement data group of the measurement object at all measurement positions, and extracting the edge portion from the extracted outer circumferential surface measurement data group. Calculating a central axis that is perpendicular to the plane and serves as a reference for the circumferential cylindrical surface circumscribed to the outer circumferential surface of the object to be measured, and calculating the amount of inclination and eccentricity of the optical axis of the aspherical surface when the central axis of the circumferential cylindrical surface is referenced as a reference; It features.

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피측정물이 비구면의 광축을 가질 때에 전측정 위치에서의 피측정물의 측정 데이터군으로부터 외주면의 한쪽면의 측정 데이터군을 추출하고, 상기 추출된 한쪽면 측정 데이터군을 비구면 데이터군과 에지부 데이터군으로 분리하고, 분리된 비구면 데이터군과 그 설계식의 차로 RMS 최소화의 좌표 변환을 행하고, 상기 피측정물의 외주면 또는 그 한쪽면에 있어서의 설계값의 3차원 공간에서의 어긋남량과 어긋남 방향을 구하는 것을 특징으로 한다.When the measured object has the optical axis of the aspherical surface, the measurement data group on one side of the outer circumferential surface is extracted from the measurement data group of the object under measurement at all measurement positions, and the extracted one-sided measurement data group is converted into the aspherical data group and the edge data. The separation is performed in groups, the coordinate transformation of the RMS minimization is performed by the difference between the separated aspherical data group and the design formula, and the shift amount and the shift direction in the three-dimensional space of the design value on the outer circumferential surface or one side of the measured object are determined. It is characterized by obtaining.

지그의 3개의 구상부의 중심을 연결하는 삼각형 영역상에 피측정물의 중심이 위치되는 것을 특징으로 한다. 지그의 피측정물 고정부는 피측정물을 에어 흡착하는 흡착부를 갖는 것을 특징으로 한다. 지그의 피측정물 고정부는 흡착부의 외주측에 피측정물 지지부를 갖는 것을 특징으로 한다.The center of the object to be measured is located on a triangular area connecting the centers of the three spheres of the jig. The measurement target fixture of the jig is characterized by having an adsorption section for air adsorption of the measurement target. The measuring object fixing part of the jig is characterized by having the measuring object support part on the outer circumferential side of the adsorption part.

피측정물의 외주면과 지그의 피측정물 고정부의 측면에 위치 맞춤용 마킹이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 피측정물 고정부의 상면에서의 측정 궤적이 원형인 것을 특징으로 한다.Positioning marking is formed on the outer peripheral surface of the object to be measured and the side of the object to be fixed of the jig. The measurement trajectory on the upper surface of the object to be measured is circular.

피측정물의 외주면과 그 양측의 면인 표면 및 이면의 경계 라인(A, B) 사이에서 둘러싸여지는 영역에 있어서, 경계 라인(A) 또는 경계 라인(B)을 따르는 측정 궤적에서 XY 방향으로 프로브에 의해 주사하는 것을 특징으로 한다.In an area enclosed between the outer circumferential surface of the object to be measured and the boundary lines A and B on both sides thereof, and by the probe in the XY direction at the measurement trajectory along the boundary line A or the boundary line B. It is characterized by scanning.

피측정물은 외주면의 양측에 위치하는 표면부 및 이면부가 각각 상기 외주면 에 수직인 평면과 곡면으로 이루어지고, 이 피측정물의 외주면과 지그의 피측정물 고정부의 외주면에 위치 맞춤용 마킹이 형성되어 있고, 상기 피측정물의 표면부에 있어서는 양쪽 마킹을 일치시켜서 상기 피측정물을 상기 지그의 피측정물 고정부상에 고정한 상태에서 상기 피측정물의 외주면과 이면부 평면을 기준으로 해서 측정 데이터군을 취득하고, 상기 피측정물의 이면부에 대해서는 양쪽 마킹을 일치시켜서 상기 피측정물을 상기 지그의 피측정물 고정부상에 고정한 상태에서 상기 피측정물의 외주면과 표면부 평면을 기준으로 해서 측정 데이터군을 취득하고, 쌍방의 측정 데이터군을 결합하여 피측정물의 전방위로부터 본 모든 측정 데이터군을 취득하는 것을 특징으로 한다.The object under test consists of a flat surface and a curved surface which are located on both sides of the outer circumferential surface, respectively, a plane and a curved surface perpendicular to the outer circumferential surface. In the surface portion of the object to be measured, both markings coincide with each other, and the measurement data group is based on the outer circumferential surface and the rear surface plane of the object to be measured while the object is fixed on the object to be fixed of the jig. The measurement data group with respect to the outer circumferential surface and the surface part plane of the measurement object while the measurement object is fixed on the measurement object fixing part of the jig by matching both markings on the back side of the measurement object. Acquiring all the measurement data groups obtained by combining the two measurement data groups from all directions of the object under test. It shall be.

이하, 본 발명의 실시의 형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described, referring drawings.

도 1은 본 발명의 형상 측정 방법에 사용하는 형상 측정기를 나타낸다. 형상 측정기의 XYZ 좌표계에 있어서, XY 방향은 베이스 정반(61)의 표면상에서 직교하는 2 방향이며, Z 방향은 XY 방향과 직교하는 방향이다. XY 스테이지(69, 70)는 XY 방향으로 구동되는 것이고, XY 스테이지(69, 70)상에 석정판(石定板)(63)이 설치되고, 석정판(63)상에 길이의 세계 표준인 발진 주파수 안정화 He-Ne 레이저(71)가 배치되어 있다. 또한, 석정판(63)에 Z 스테이지(64)가 설치되고, Z 스테이지(64)에 프로브(65)가 설치되어 있다. 또한, 나노미터 오더의 높은 평면도를 갖는 X 기준 미러(66), Y 기준 미러(67), Z 기준 미러(68)가 소정 위치에 배치되어 있다. 이에 따라, 레이저(71)로부터의 레이저 광을 X 기준 미러(66), Y 기준 미러(67), Z 기준 미러(68)에 반사시켜서 각각의 거리를 측장(測長)할 수 있다.1 shows a shape measuring instrument used in the shape measuring method of the present invention. In the XYZ coordinate system of the shape measuring device, the XY directions are two directions orthogonal to the surface of the base plate 61, and the Z direction is a direction orthogonal to the XY direction. The XY stages 69 and 70 are driven in the XY direction, and a crystal plate 63 is provided on the XY stages 69 and 70, and is a world standard of length on the stone plate 63. The oscillation frequency stabilization He-Ne laser 71 is arrange | positioned. In addition, the Z stage 64 is provided in the crystal plate 63, and the probe 65 is provided in the Z stage 64. Further, an X reference mirror 66, a Y reference mirror 67, and a Z reference mirror 68 having a high plan view of the nanometer order are disposed at a predetermined position. Thereby, the laser beam from the laser 71 can be reflected to the X reference mirror 66, the Y reference mirror 67, and the Z reference mirror 68 to measure the respective distances.

프로브(1)의 선단은 X축 레이저 측장(62a), Y축 레이저 측장(62b), Z축 레이저 측장(62c)의 연장상에 거의 위치되도록 구성되어 있고, 측정중에 이동대가 만곡되어 있어도 그 영향을 거의 무시할 수 있다. 프로브(1)의 선단이 X 방향으로 Lx 이동한 경우로 고려하면 프로브(1)를 지지하고 있는 Z 스테이지(64) 및 석정판(63)이 X 방향으로 Lx 이동하고, X축 레이저 측장(62a)의 값도 Lx 변화하고, 이 때의 측장값은 나노미터 오더의 측정 정밀도를 갖는다. Y 방향, Z 방향도 마찬가지로 측장할 수 있다. 이들에 의해 나노미터 오더의 초고정밀도로 XYZ 좌표를 측정할 수 있다. 도시되지 않았지만 이 형상 측정기에는 각 부재의 구동을 제어함과 아울러 측정 데이터를 기억 연산하는 컴퓨터가 구비되어 있다.The tip of the probe 1 is configured to be positioned substantially on the extension of the X-axis laser length 62a, Y-axis laser length 62b, and Z-axis laser length 62c. Can almost be ignored. Considering the case where the tip of the probe 1 has moved Lx in the X direction, the Z stage 64 and the crystal plate 63 supporting the probe 1 move Lx in the X direction, and the X-axis laser length measurement 62a. ) Also Lx, and the measured value at this time has the measurement accuracy of nanometer order. The Y direction and the Z direction can also be measured similarly. As a result, the XYZ coordinates can be measured with ultra high precision of nanometer order. Although not shown, this shape measuring device is equipped with the computer which controls the drive of each member, and also memorizes and computes measurement data.

형상 측정시에는 XY 스테이지(69, 70)를 피측정물(200)에 대하여 상대적으로 이동시키고, 프로브(1)에 의해 피측정물(200)의 피측정면(S)을 따라 주사한다. 그리고, 프로브(1)가 피측정면(S)의 형상에 추종해서 Z 방향으로 이동할 때의 각 XY 좌표 위치에서의 Z 좌표 데이터의 열을 구하고, 이 XYZ 좌표 데이터 열에 의거해서 피측정물(200)의 삼차원 형상을 측정한다.In the shape measurement, the XY stages 69 and 70 are moved relative to the measurement object 200 and scanned along the measurement surface S of the measurement object 200 by the probe 1. Then, the probe 1 obtains a column of Z coordinate data at each XY coordinate position when the probe 1 follows the shape of the measurement target surface S and moves in the Z direction, and the measured object 200 is based on the XYZ coordinate data column. Measure the three-dimensional shape.

이하, 피측정물(200)이 렌즈인 경우의 형상 측정의 플로우를 도 2에 의거하여 도 1, 도 3∼도 20을 참조하면서 설명한다.Hereinafter, the flow of shape measurement when the object to be measured 200 is a lens will be described with reference to FIGS. 1 and 3 to 20 based on FIG. 2.

<스텝 S1><Step S1>

도 3(a)(b)는 렌즈를 설치하기 위한 지그의 평면도 및 단면도이다.3 (a) and 3 (b) are a plan view and a sectional view of a jig for installing a lens.

지그(3)는 거의 원반상이며, 도 3(a)에 도시된 바와 같이, 상면에 동 직경의 3개의 구(3a∼3c)가 거의 정삼각형이 되도록 배치되고, 그 중심에 원통형의 렌즈 흡착부(3d)가 배치되어 있다. 렌즈 흡착부(3d)의 상면에는 흡착 구멍을 둘러싸는 3개소에 철상(凸狀)의 렌즈 3점 지지부(3d2)가 반경 방향으로 연장되어 있고, 이 렌즈 3점 지지부(3d2)상에 렌즈(도시되지 않음)를 탑재하여 에어 흡착하도록 되어 있다.The jig 3 is almost disk-shaped, and as shown in Fig. 3 (a), three spheres 3a to 3c of the same diameter are arranged on the upper surface so as to become substantially equilateral triangles, and a cylindrical lens adsorption portion is formed at the center thereof. 3d is disposed. On the upper surface of the lens adsorption portion 3d, iron-like lens three-point support portions 3d2 extend radially in three places surrounding the adsorption holes, and on the lens three-point support portions 3d2 the lens ( (Not shown) is mounted to allow air suction.

이 지그(3)를, 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 렌즈 흡착부(3d)가 측정기 XYZ 좌표계의 Z+ 방향을 향하도록 대(3j)에 설치한다. 렌즈 3점 지지부(3d2)의 상면이 측정기 XYZ 좌표계에 있어서의 XY 평면과 거의 수평이 되고, 또한 구(3a)의 중심(3a1)과 렌즈 흡착부(3d)의 중심을 이은 직선이 X축으로 평행하게 되는 방향이기도하다. Y- 방향(측정기의 작업자측)으로부터 렌즈 흡착부(3d)의 측면에 형성된 마킹(m2)을 볼 수 있다. 이 마킹(m2)은 후술하지만, 렌즈를 흡착할 때에 그 광축 주변의 위치 결정에 사용된다. 3e는 렌즈 흡착부(3d)의 배면측에 설치된 지그 회동부, 3h는 에어 튜브이다.This jig 3 is attached to the base 3j so that the lens adsorption part 3d may face the Z + direction of the measuring device XYZ coordinate system, as shown to FIG. 3 (b). The upper surface of the three-point lens support 3d2 is substantially horizontal to the XY plane in the measuring instrument XYZ coordinate system, and a straight line connecting the center 3a1 of the sphere 3a and the center of the lens adsorption portion 3d is the X axis. It is also the direction in which they are parallel. The marking m2 formed on the side of the lens adsorption portion 3d can be seen from the Y-direction (the operator side of the measuring instrument). This marking m2 will be described later, but it is used for positioning around the optical axis when the lens is attracted. 3e is a jig rotating part provided on the back side of the lens adsorption part 3d, and 3h is an air tube.

<스텝 S2><Step S2>

도 3에 도시된 상태에서 지그(3)의 구(3a∼3c)와 렌즈 3점 지지부(3d2)의 상면(평탄부)을 측정한다.In the state shown in Fig. 3, the spheres 3a to 3c of the jig 3 and the upper surface (flat portion) of the lens three point support 3d2 are measured.

렌즈 흡착부(3d)는, 상기한 바와 같이, 원통형이기 때문에, 모식적으로 도시된 바와 같이, 측정 데이터(7)의 위치가 XY 평면에 있어서 복수의 원궤적이 되도록 측정한다. 여기서, 구(3a∼3c)의 각각의 중심(3a1∼3c1)으로 구성되는 평면상에 있어서 중심(3a1, 3c1)을 지나가는 축인 Xs축과, 상기 평면 및 Xs축에 수직축인 Zs축 과, Xs축 및 Zs축과 직교하는 축인 Ys축으로 이루어진 좌표계를 3구 기준 XsYsZs 좌표계로 정의한다.Since the lens adsorption part 3d is cylindrical as mentioned above, as shown typically, the position of the measurement data 7 is measured so that it may be a plurality of circular loci in an XY plane. Here, in the plane composed of the centers 3a1 to 3c1 of the spheres 3a to 3c, the Xs axis, which is an axis passing through the centers 3a1 and 3c1, the Zs axis perpendicular to the plane and the Xs axis, and Xs A coordinate system consisting of the Ys axis, which is an axis perpendicular to the axis and the Zs axis, is defined as a three-ball reference XsYsZs coordinate system.

또한, 렌즈 3점 지지부(3d2)가 렌즈 흡착부(3d)의 상면으로부터 돌출되는 높이는 렌즈 흡착부(3d)의 상면을 측정할 때의 프로브(1)의 선단의 스타일러스 반경의 반 이하일 필요가 있어서 그렇게 설계되어 있다. 그 이유는 평행 단차의 수직 방향 단차, 즉 렌즈 3점 지지부(3d2)의 돌출 높이를 h, 프로브(1)의 선단 반경을 Pr, 프로브(1)가 저위의 면으로부터 고위의 면에 접촉하면서 올라갈 경우의 최대 경사 각도를 θ로 하면, 다음식의 관계에 있기 때문이다. 예를 들면, Pr=0.5㎜, θ=60°인 경우는 h=0.25㎜가 된다.In addition, the height at which the three-point lens support 3d2 protrudes from the upper surface of the lens suction portion 3d needs to be equal to or less than half the stylus radius of the tip of the probe 1 when measuring the upper surface of the lens suction portion 3d. It is so designed. The reason is that the vertical step of the parallel step, i.e., the height of the projection of the three-point support part 3d2 of the lens h, the tip radius of the probe 1, Pr, and the probe 1 are raised while the probe 1 contacts the high plane from the low plane. This is because the maximum inclination angle in this case is θ, which is in the following equation. For example, when Pr = 0.5 mm and θ = 60 °, h = 0.25 mm.

Prㆍ(1-cosθ)=hPr · (1-cosθ) = h

<스텝 S3><Step S3>

3구 기준 XsYsZs 좌표계에 있어서의 렌즈 3점 지지부(3d2) 상면의 평면의 식을 산출한다.The formula of the plane of the lens 3-point support part 3d2 upper surface in a three ball | bowl reference XsYsZs coordinate system is computed.

이를 위해, 우선, 생각하기 쉽도록 3구 기준 XsYsZs 좌표계의 XsYs 평면에 있어서, 구(3a)의 중심(3a1)으로부터 구(3a)의 중심(3a1)∼구(3c)의 중심(3c1)에 의해 구한 중심의 위치까지를 잇는 직선(Xs')을 측정기의 X축과 일치시키고, 또한 Zs축을 Z축과 일치시키도록 렌즈 흡착부(3d)상의 측정 데이터(7)를 좌표 변환한다. 이때의 좌표 변환량은 후의 스텝 에서도 사용하므로 컴퓨터에 보존해 둔다.For this purpose, first of all, from the center 3a1 of the sphere 3a to the center 3c1 of the sphere 3a to the center 3c1 of the sphere 3a in the XsYs plane of the three-sphere reference XsYsZs coordinate system for easy thinking. The measurement data 7 on the lens adsorption part 3d is coordinate-converted so that the straight line Xs' connecting up to the position of the center determined by this coincides with the X-axis of the measuring instrument and the Zs-axis coincides with the Z-axis. The coordinate conversion amount at this time is used in a later step, so it is stored in the computer.

그리고, 렌즈 흡착부(3d)상의 측정 데이터(7)로부터 렌즈 3점 지지부(3d2)상의 측정 데이터, 즉 단차의 높이(h)만큼만 높아져 있는 측정 데이터를 추출한다. 추출된 렌즈 3점 지지부(3d2)상의 측정 데이터로부터 최소 제곱법에 의해 평면의 식을 산출한다.From the measurement data 7 on the lens adsorption section 3d, the measurement data on the lens three-point support section 3d2, that is, the measurement data that is increased by only the height h of the step is extracted. The equation of the plane is calculated by the least square method from the measured data on the extracted lens three point support 3d2.

이 경우, 다음식으로 제시되는 렌즈 3점 지지부의 법선 벡터가 얻어진다.In this case, the normal vector of the lens three-point support shown by the following equation is obtained.

평면의 식상에 대표가 되는 점a(Xa,Ya,Za)를 결정함으로써 렌즈 흡착부(3d)상의 임의의 점P(X,Y,Z) 사이에 다음 관계식이 성립된다.By determining the points a (Xa, Ya, Za) representative of the plane equation, the following relational expression is established between any point P (X, Y, Z) on the lens adsorption portion 3d.

이것이 3구 기준 XsYsZs 좌표계(측정기 XYZ 좌표계로 좌표 변환후)에 있어서의 렌즈 흡착부(3d)상의 측정 데이터(7)로부터 산출된 렌즈 3점 지지부(3d2)상의 평면의 식 7a이다. 이 관계를 도 4에 도시한다.This is equation 7a of the plane on the lens three-point support part 3d2 calculated from the measurement data 7 on the lens adsorption part 3d in the three-ball reference XsYsZs coordinate system (after coordinate conversion to the measuring instrument XYZ coordinate system). This relationship is shown in FIG.

또한, 렌즈 3점 지지부(3d2)는 반드시 상면이 평면일 필요는 없고, 3개의 구로 구성해도 좋다. 예를 들면, 3개의 동 직경의 구를 렌즈 흡착부(3d) 상면에 매립하고, 3개의 구의 각 정점의 3차원 좌표값을 계측하고, 이들 3정점의 3차원 좌표값으로부터 산출할 수 있는 평면의 식을 렌즈 흡착부(3d) 상면의 평면의 식으로 해도 좋다.In addition, the lens three-point support part 3d2 does not necessarily need to be an image plane, but may comprise three spheres. For example, a plane in which three copper diameter spheres are embedded in the upper surface of the lens adsorption unit 3d, the three-dimensional coordinate values of each vertex of the three spheres can be measured, and calculated from the three-dimensional coordinate values of these three vertices. May be a formula of the plane of the upper surface of the lens adsorption section 3d.

<스텝 S4><Step S4>

도 5(a)(b)에 도시된 바와 같이, 지그(3) 중심의 렌즈 흡착부(3d)에 렌즈(4) 를 에어 흡착하고, 렌즈(4)의 중심축(w축)이 측정기 XY 평면에 대하여 θ(15°∼72°) 경사지도록 지그(3)를 경사지게 한다.As shown in Fig. 5 (a) (b), the lens 4 is air-adsorbed to the lens adsorption portion 3d at the center of the jig 3, and the central axis (w-axis) of the lens 4 is the measuring instrument XY. The jig 3 is inclined so as to be inclined θ (15 ° to 72 °) with respect to the plane.

렌즈(4)는 도 6(a)에 도시된 형상의 구조체이며, 원통면(4a)과 그것에 수직인 면(4a1)과 그 위에 돌출된 곡면(4b)을 갖고 있다. 원통면(4a)으로부터 거의 등거리에 있는 중심축인 w축과, 해당 w축과 곡면(4b)의 교점을 원점으로 해서 w축과 직교하는 방향으로 연장된 u축 및 v축에 의해 측정물 uvw 좌표계가 정의된다.The lens 4 is a structure of the shape shown in Fig. 6A, and has a cylindrical surface 4a, a surface 4a1 perpendicular to it, and a curved surface 4b protruding thereon. Measurement object uvw by the w-axis which is a central axis which is substantially equidistant from the cylindrical surface 4a, and the u-axis and v-axis which extend in the direction orthogonal to the w-axis, making the intersection of this w-axis and the curved surface 4b into an origin. The coordinate system is defined.

이 렌즈(4)를, 도 6(b)에 확대해서 도시된 바와 같이, w축을 렌즈 흡착부(3d)의 중심축에 일치시키고, 또한 원통면(4a)에 형성된 마킹(m1)을 렌즈 흡착부(3d)의 마킹(m2)에 일치시켜서 지그(3)상에 설치하는 것이다. 그리고, 지그(3)를 측정기 XYZ 좌표계에 있어서의 XY 평면에 대하여 지그 경사 각도(θ)가 15°∼72°가 되도록 설계된 경사대(3i)에 설치하는 것이다. 도면 중의 θ_LT는 렌즈 정점에서의 Z축에 대한 경사 각도, θ_LY는 렌즈 유효 반경 위치에서의 X축에 대한 경사 각도를 나타낸다.As shown in the enlarged view of the lens 4 in FIG. 6 (b), the w-axis is aligned with the central axis of the lens adsorption portion 3d, and the marking m1 formed on the cylindrical surface 4a is absorbed by the lens. It is provided on the jig 3 in accordance with the marking m2 of the part 3d. And the jig | tool 3 is provided in the inclination stand 3i designed so that jig inclination-angle (theta) may be 15 degrees-72 degrees with respect to the XY plane in a measuring instrument XYZ coordinate system. Θ _LT in the figure represents the inclination angle with respect to the Z axis at the lens vertex, and θ _LY represents the inclination angle with respect to the X axis at the lens effective radial position.

지그 경사 각도(θ)를 15°∼72°로 한 이유를 설명한다. 도 7은 렌즈(4)의 원통면 측정시의 Z축과 원통면 법선 방향이 이루는 각도(ψ)를 구하는 개념도이다. 도 7(a)는 측정물 uvw 좌표계의 w축이 측정기 XYZ 좌표계의 XY 평면에 평행할 경우 [지그 경사 각도(θ)=0], 도 7(b)는 측정물 uvw 좌표계의 w축이 측정기 XYZ 좌표계의 XY 평면에 대하여 경사져 있을 경우[지그 경사 각도(θ)≠0]를 나타내고 있다.The reason for setting the jig inclination angle θ to 15 ° to 72 ° will be described. FIG. 7 is a conceptual diagram for obtaining an angle? Formed between the Z axis and the cylindrical surface normal direction at the time of measuring the cylindrical surface of the lens 4. 7 (a) shows that the w axis of the workpiece uvw coordinate system is parallel to the XY plane of the measuring instrument XYZ coordinate system [jig inclination angle (θ) = 0], and FIG. When inclining with respect to the XY plane of an XYZ coordinate system (jig inclination-angle (theta) ≠ 0) is shown.

프로브(1)의 축방향의 법선 벡터(ns)는 다음식으로 표시된다.The axial normal vector ns of the probe 1 is represented by the following equation.

프로브 접촉면의 법선 벡터(nt)[지그 경사 각도(θ)=0°]와, 프로브 접촉면의 법선 벡터(nu)[지그 경사 각도(θ)≠0°]에 대해서는 도 7에 의해 이하의 관계식이 성립된다.For the normal vector nt of the probe contact surface (the jig inclination angle θ = 0 °) and the normal vector nu of the probe contact surface (the jig inclination angle θ 0 °), Is established.

프로브(1)의 축방향의 법선 벡터(ns)와, 프로브 접촉면의 법선 벡터(nu)[지그 경사 각도(θ)≠0°]가 이루는 각(ψ)이 XY 평면에 대한 원통면의 최대 경사 각도가 된다. 지그 경사 각도(θ)에 있어서, XY 평면에 대한 원통면의 최대 경사 각도인 법선 벡터(ns)와 법선 벡터(nu)가 이루는 각(ψ)과, 렌즈 정점에서의 경사 각도(θ_LT)의 2종의 각도 모두가 본 측정 방법으로 사용하는 측정 장치의 XY 평면에 대한 최대 경사 각도 75° 이내에 들어가도록 설정하면 좋다.The maximum inclination of the cylindrical surface with respect to the XY plane is the angle between the axial normal vector ns of the probe 1 and the normal vector nu of the probe contact surface (the jig inclination angle? 0 °). Angle. In the jig inclination angle θ, the angle ψ formed by the normal vector ns, which is the maximum inclination angle of the cylindrical surface with respect to the XY plane, and the normal vector nu, and the inclination angle θ _LT at the lens vertex. What is necessary is just to set so that both types of angle may fall within 75 degrees of maximum inclination angles with respect to the XY plane of the measuring apparatus used by this measuring method.

또한, 렌즈(4)의 마킹(m1)[도 6(b) 참조]은 원통면(4a)에 대하여 웅덩이 형상으로 되어 있고, 버(burr) 등이 돌출되지 않은 가공 형상이 되어 있다. 마킹(m1)의 일부라도 원통면(4a)의 외주측으로 돌출되어 있으면 렌즈(4)를 렌즈 경통(도시되지 않음)에 삽입했을 때에 마킹(m1)의 버 등에 의해 렌즈(4)에 편심 차이가 발생하기 때문이다.The marking m1 (see Fig. 6 (b)) of the lens 4 has a puddle shape with respect to the cylindrical surface 4a, and has a processed shape in which burrs and the like do not protrude. If any part of the marking m1 protrudes to the outer circumferential side of the cylindrical surface 4a, when the lens 4 is inserted into the lens barrel (not shown), an eccentric difference is caused by the burrs of the marking m1, etc. due to the burrs of the marking m1. Because it occurs.

렌즈(4)의 고정에는 상술한 에어 흡착 이외에도 렌즈 외주부의 원통면(4a)을 점토 또는 왁스로 3점 고정하는 방법이나, 용수철로 3점 고정하는 방법 등이 고려된다. 그 경우는 렌즈(4)의 원통면(4a)보다 외측으로 돌출된 점토 등의 영역은 측정 데이터로서 취득하지 않도록 한다. 원통면(4a)의 측정 데이터로부터 외접 원통을 계산함으로써 구하는 방법을 후술하지만, 그 계산시에 점토 등에 의해 원통면(4a) 부분이 본래의 형상보다도 팽창되는 것이 원인이며, 본래 렌즈의 형상과는 다른 산출 결과가 되기 때문이다.In addition to the above-mentioned air adsorption, the fixing of the lens 4 includes a method of fixing the cylindrical surface 4a of the lens outer peripheral portion by three points of clay or wax, a method of fixing three points by a spring, and the like. In that case, the area | region, such as clay which protruded outward from the cylindrical surface 4a of the lens 4, is not acquired as measurement data. Although the method of obtaining by calculating the circumferential cylinder from the measurement data of the cylindrical surface 4a will be described later, the reason is that the cylindrical surface 4a portion is expanded from the original shape by clay or the like during the calculation, and is different from the original lens shape. This is because different calculation results.

<스텝 S5><Step S5>

이상과 같이, 설치한 지그(3)의 구(3a∼3c)와 렌즈(4)의 원통면(4a)의 일부, 표면의 일부를 측정한다.As described above, the spheres 3a to 3c of the jig 3 provided, a part of the cylindrical surface 4a of the lens 4, and a part of the surface thereof are measured.

다시 도 5 및 도 6을 참조한다. 우선, 구(3a)에 프로브(1)를 포커스 서보를 걸고 센터링(centering)함으로써 임시의 정점 산출을 행하고, X축 측정 및 Y축 측정을 행한다. 그 후, 측정 데이터와 구(3a)의 설계값으로 최소 제곱법에 의해 XYZ 방향으로 피팅시켜서 그 때의 XYZ 좌표 변환량으로부터 진정한 정점 위치를 산출한다. 구(3a)는 사전에 트레이스어빌러티로 되어 있는 다른 두께 측정기에 의해 직경을 측정해 둠으로써 먼저 산출한 진정한 정점 위치로부터 구(3a)의 중심 위치 좌표값(Xa,Ya,Za)을 산출할 수 있다. 다른 방법으로서는 측정기에 표준으로 장착하고 있는 반경이 기지의 기준구를 측정함으로써 프로브 선단 반경의 값을 O.O1㎛ 오더까지 교정해 두고, 그 프로브 반경값을 사용하여 상기 구(3a)를 측정했을 때의 측정 데이터와 설계 반경을 변화시킨 베스트 핏(best fit)(R)의 RMS가 최소가 되도록 베스트 핏(R)을 산출함으로써 구(3a)의 진정한 반경을 산출할 수 있다. 측정이 종료되면 프로브(1)를 구(3a)로부터 포커스오프시켜서 Z 상방으로 퇴피시킨다. 구(3b), 구(3c)에 대해서도 마찬가지 방법에 의해 중심 위치 좌표값(Xb,Yb,Zb), (Xc,Yc,Zc)을 산출할 수 있다.Reference is again made to FIGS. 5 and 6. First, the temporary vertex calculation is performed by centering the probe 1 on the sphere 3a with the focus servo, and the X-axis measurement and the Y-axis measurement are performed. Thereafter, the measurement data and the design value of the sphere 3a are fitted in the XYZ direction by the least square method to calculate the true vertex position from the XYZ coordinate conversion amount at that time. The sphere 3a is used to calculate the diameter of the sphere 3a by calculating the diameter of the sphere 3a from the first vertex position calculated first by measuring the diameter by another thickness measuring device that is previously traceable. Can be. As another method, the radius mounted on the measuring device as a standard measures a known reference sphere, so that the value of the probe tip radius is corrected to an order of 0.1 占 퐉, and the sphere 3a is measured using the probe radius value. The true radius of the sphere 3a can be calculated by calculating the best fit R such that the RMS of the best fit R having changed the measurement data and the design radius of time is minimized. When the measurement is completed, the probe 1 is focused off from the sphere 3a and evacuated above Z. The center position coordinate values (Xb, Yb, Zb) and (Xc, Yc, Zc) can be calculated also by the same method with respect to the sphere 3b and the sphere 3c.

렌즈 표면에 대해서도 렌즈(4)의 원통면 중심축(w축), 즉 렌즈 흡착부(3d)의 중심축 주변에서 회전하는 방향으로 프로브(1)에 의해 XY 방향으로 주사한다. 이에 따라, 프로브(1)가 렌즈 표면의 형상을 따라 Z 방향으로 추종하고, 측정 데이터가 취득된다. 도면 중의 2a는 측정 영역, φ_A는 중심축(W축) 주변의 원통면 측정 각도를 나타낸다.The lens surface is also scanned in the XY direction by the probe 1 in the direction of rotation about the cylindrical central axis (w axis) of the lens 4, that is, around the central axis of the lens adsorption portion 3d. Thereby, the probe 1 follows the Z direction along the shape of the lens surface, and the measurement data is acquired. In the figure, 2a represents a measurement area, and _A represents a cylindrical measurement angle around the central axis (W axis).

도 8에 렌즈(4)의 측정 궤적을 확대 도시한다. 렌즈(4)의 중심축 방향으로부터 렌즈 정점을 보았을 때에 φ_A의 각도로 끼워지는 영역이 측정 영역이다. Z+ 방향으로부터 렌즈(4)를 보았을 때에 그 원통면(4a)과 렌즈 표면의 경계 라인(4e), 및 원통면(4a)과 렌즈 이면의 경계 라인(4f)으로 둘러싸여지는 영역에 있어서, 경계 라인(4e) 또는 경계 라인(4f)을 따르는 측정 궤적(2), 즉 원통면(4a)의 원주 방향을 따르는 측정 궤적(측면측)(2')이 되도록 프로브(1)에 의해 XY 방향으로 주사한다. 이어서, 경계 라인(4e)으로부터 향해서 우측 렌즈 표면의 영역을 측정 궤적(렌즈면측)(2'')이 되도록 프로브(1)에 의해 XY 방향으로 주사한다. 이 Z+ 방향으로부터 보았을 때의 측정 궤적(측면측)(2'), 측정 궤적(렌즈면측)(2'')의 각라인은 어느 것도 타원의 일부이며, 전체에서는 거의 부채 형상이 된다. 이와 같이, XY 방향으로 주사하는 사이에 렌즈(4)의 형상을 따라 프로브(1)가 Z 방향으로 추종하고, 측정 데이터가 취득된다.8 shows an enlarged measurement trajectory of the lens 4. When the lens vertex is viewed from the direction of the center axis of the lens 4, the region to be fitted at an angle of φ _A is the measurement region. Boundary line in the area surrounded by the cylindrical line 4a and the boundary line 4e between the cylindrical surface 4a and the lens surface when the lens 4 is viewed from the Z + direction, and the boundary line 4f between the cylindrical surface 4a and the lens back surface. Scan in the XY direction by the probe 1 to be the measurement trajectory 2 along the boundary line 4f or 4e or the measurement trajectory (side surface side) 2 'along the circumferential direction of the cylindrical surface 4a. do. Subsequently, the area of the right lens surface toward the boundary line 4e is scanned by the probe 1 in the XY direction so as to be the measurement locus (lens surface side) 2 ''. Each line of the measurement trajectory (side surface side) 2 'and the measurement trajectory (lens surface side) 2 "as viewed from this Z + direction is a part of ellipse, and the whole becomes almost fan shape. In this manner, the probe 1 follows the Z direction along the shape of the lens 4 during scanning in the XY direction, and measurement data is acquired.

<스텝 S6><Step S6>

지그(3)를 렌즈(4)의 원통면 중심축(w축) 주변에 회전 각도(φ)만큼 회전시켜서, 스텝 S5의 동작을 반복한다.The jig 3 is rotated by the rotation angle φ around the cylindrical surface central axis (w-axis) of the lens 4, and the operation of step S5 is repeated.

도 9(a)(a') 및 (b)(b')는 렌즈(4)의 원통면 중심축(w축) 주변의 회전 각도(φ)와 원통면 측정 각도(φ_A)의 관계를 나타낸다. φ_A=±60°(120°측정)로 하고 있다. 지그 회전 각도(φ)가 φ₀°, φ₁₂₀°, φ₂₄₀°가 되는 3회의 회전으로 전둘레의 측정 데이터가 얻어진다.9 (a) (a ') and (b) (b') show the relationship between the rotation angle φ around the cylindrical center axis (w axis) of the lens 4 and the cylindrical measurement angle φ _A. Indicates. φ _A = ± 60 ° (120 ° measurement). Measurement data of the entire circumference is obtained by three rotations in which the jig rotation angle φ becomes φ ₀ °, φ ₁₂₀ °, and φ ₂₄₀ °.

이 경우, 120°씩 회전시켜도 구(3a∼3c)의 위치가 순서대로 교체되는 것만으로 Z+ 방향으로부터 보았을 때의 구(3a∼3c)와 렌즈(4)의 관계는 변경되지 않기 때문에 측정시의 구(3a∼3c), 및 렌즈(4)로의 프로브(1)의 어프로치는 완전히 동일해서 좋다. 구(3a∼3c) 또는 렌즈(4) 중 어느 하나의 측정중에 프로브(1)가 그 측정 시점에서의 측정 대상물 이외의 것과 간섭할 일은 없다.In this case, the relationship between the spheres 3a to 3c and the lens 4 when viewed from the Z + direction does not change only when the positions of the spheres 3a to 3c are changed in sequence even when rotated by 120 °. The spheres 3a to 3c and the approach of the probe 1 to the lens 4 may be exactly the same. During the measurement of either the spheres 3a to 3c or the lens 4, the probe 1 does not interfere with anything other than the measurement object at the measurement point.

도 9에 도시된 바와 같이, 원통면 측정 각도(φ_A)=±60°(120°측정)로 할 경우As shown in Fig. 9, when the cylindrical measurement angle φ _A = ± 60 ° (120 ° measurement)

(a) 지그 경사 각도(θ)=15°일 때(a) Jig tilt angle (θ) = 15 °

렌즈 원통면에서의 최대 경사 각도인 ns와 nu가 이루는 각(ψ)=61.1°, 렌즈 정점에서의 경사 각도(θ_LT)=75°가 된다.The angle (psi) = 61.1 degrees formed by ns and nu, which are the maximum tilt angles on the lens cylindrical surface, and the tilt angle (θ _LT ) at the lens apex are 75 degrees.

(b) 지그 경사 각도(θ)=58°일 때(b) Jig tilt angle (θ) = 58 °

렌즈 원통면에서의 최대 경사 각도인 ns와 nu가 이루는 각(ψ)=74.6°, 렌즈 정점에서의 경사 각도(θ_LT)=32°가 된다.The angle (psi) = 74.6 degrees formed by ns and nu, which are the maximum tilt angles on the lens cylindrical surface, and the tilt angle (θ _LT ) at the lens peak are 32 degrees.

즉, 지그 경사 각도(θ)는 15°∼58°의 범위에서 측정 가능하다.That is, the jig inclination angle θ can be measured in the range of 15 ° to 58 °.

도 10(a)(a') 및 (b)(b')는 렌즈(4)의 원통면 중심축(w축) 주변의 회전 각도(φ)와 원통면 측정 각도(φ_A)의 관계를 나타낸다. φ_A=±30°(60°측정)로 하고 있다. 지그 회전 각도(φ)가 φ₀°, φ₆₀°, φ₁₂₀°, φ₁₈₀°, φ₂₄₀°, φ₃₀₀°가 되는 6회의 회전으로 전둘레의 측정 데이터가 얻어진다. 상기 도 9의 지그(3)와 비교하여 렌즈 흡착부(3d)의 중심축과 구(3a∼3c)의 간격을 크게 취하고, 어느 지그 회전 각도(φ)일 때라도 Z+ 방향으로부터 보았을 경우에 렌즈(4)와 구(3a∼3c)가 겹치지 않도록 하고 있다.10 (a), 10 (b) and 10 (b) show a relationship between the rotation angle φ around the cylindrical center axis (w axis) of the lens 4 and the cylindrical measurement angle φ _A. Indicates. φ _A = ± 30 ° (60 ° measurement). The measurement data of the entire circumference is obtained by six rotations in which the jig rotation angle φ becomes φ ₀ °, φ ₆₀ °, φ ₁₂₀ °, φ ₁₈₀ °, φ ₂₄₀ °, and φ ₃₀₀ °. Compared with the jig 3 of FIG. 9, the distance between the center axis of the lens adsorption portion 3d and the spheres 3a to 3c is increased, and when viewed from the Z + direction at any jig rotation angle φ, 4) and the spheres 3a to 3c do not overlap.

도 10의 지그(3)에서도 도 9의 지그(3)와 마찬가지로 구(3a∼3c) 또는 렌즈(4) 중 어느 하나의 측정중에 프로브(1)가 그 측정 시점에서의 측정 대상물 이외의 것과 간섭할 일은 없다. 한편, 도 9의 지그(3)와는 달리 60°씩 회전할 때마다 Z+ 방향으로부터 보았을 때의 구(3a∼3c)의 배치가 변화되기 때문에 이에 따라 구(3a∼3c)로의 프로브(1)의 어프로치 위치를 변경할 필요가 있다.Similar to the jig 3 of FIG. 9, the jig 3 of FIG. 10 also interferes with the probe 1 during the measurement of any of the spheres 3a to 3c or the lens 4 with anything other than the measurement object at the measurement point. There is nothing to do. On the other hand, unlike the jig 3 of Fig. 9, the arrangement of the spheres 3a to 3c as viewed from the Z + direction changes every time they are rotated by 60 °, so that the probe 1 to the spheres 3a to 3c is changed accordingly. You need to change the approach position.

도 10에 도시된 바와 같이, 원통면 측정 각도(φA)=±30°(60°측정)로 할 경우As shown in Fig. 10, when the cylindrical surface measuring angle φ A = ± 30 ° (60 ° measurement)

(a) 지그 경사 각도(θ)=15°일 때(a) Jig tilt angle (θ) = 15 °

렌즈 원통면에서의 최대 경사 각도인 ns와 nu가 이루는 각(ψ)=33.2°, 렌즈 정점에서의 경사 각도(θ_LT)=75°가 된다.The angle [psi] = 33.2 [deg.] Formed by ns and nu, which are the maximum inclination angles on the lens cylindrical surface, and the inclination angle [theta] _LT at the lens peak are 75 degrees.

(b) 지그 경사 각도(θ)=72°일 때(b) Jig tilt angle (θ) = 72 °

렌즈 원통면에서의 최대 경사 각도인 ns와 nu가 이루는 각(ψ)=74.5°, 렌즈 정점에서의 경사 각도(θ_LT)=18°가 된다.The angle [psi] = 74.5 degrees formed by ns and nu which are the maximum inclination angles on the lens cylindrical surface and the inclination angle [theta] _LT at the lens apex = 18 degrees.

즉, 지그 경사 각도(θ)는 15°∼72°의 범위에서 측정 가능하다.That is, the jig inclination angle θ can be measured in the range of 15 ° to 72 °.

원통면 측정 각도(φ_A)=±30°(60°측정)보다도 더욱 각도를 작게 하면, 측정 회수가 증가하고, 측정 시간이 증가하므로 이러한 각도는 채용하지 않는것이 바람직하다.If the angle is made smaller than the cylindrical surface measurement angle φ _A = ± 30 ° (60 ° measurement), it is preferable not to adopt such an angle because the number of measurements increases and the measurement time increases.

이후는 원통면 측정 각도(φ_A)가 ±60°(120°측정)인 경우(도 9 참조)를 예로 들어서 설명한다.Hereinafter, the case where the cylindrical surface measurement angle φ _A is ± 60 ° (120 ° measurement) (see FIG. 9) will be described as an example.

<스텝 S7><Step S7>

도 11(a)(b)에 도시된 바와 같이, 스텝 S6에서 측정한 모든 측정 데이터를 3구 중심 위치를 일치시킴으로써 결합시켜서 렌즈(4)의 원통면 중심축(w축) 주변에 360° 전둘레의 원통면(4a) 및 표면의 데이터를 취득한다.As shown in Fig. 11 (a) (b), all the measurement data measured in step S6 are combined by matching the three ball center positions so as to be 360 ° around the cylindrical center axis (w-axis) of the lens 4. Data on the circumferential cylindrical surface 4a and the surface are acquired.

구체적으로는, 상술한 φ₀°, φ₁₂₀°, φ₂₄₀°의 각 회전 각도에서의 렌즈(4)의 측정 데이터를 3구 기준 XsYsZs 좌표계를 기준으로 해서 배치한다. 이에 따라, 렌즈(4)의 원통면(4a) 및 표면의 측정 데이터가 360° 전둘레에 걸쳐 결합된다. 2b는 측정 데이터 결합 영역을 나타낸다.Specifically, the measurement data of the lens 4 at each rotation angle of φ ₀ °, φ ₁₂₀ °, and φ ₂₄₀ ° described above is arranged based on the three-ball reference XsYsZs coordinate system. As a result, the measurement data of the cylindrical surface 4a and the surface of the lens 4 are combined over the entire 360 °. 2b represents the measurement data combining region.

이 시점에서, 스텝 S3에서 구한 직선(Xs')[즉, 3구 기준 XsYsZs 좌표계에 있어서의 XsYs 평면에서 구(3a)의 중심(3a1)으로부터 중심 위치까지를 이은 직선(Xs')]을 측정기의 X축과 일치시킨다. 또한, Zs축을 Z축과 일치시키도록 렌즈 흡착부(3d)상의 측정 데이터(7)를 좌표 변환했을 때의 좌표 변환량을 사용하여 여기에서 얻어진 360° 전둘레의 렌즈(4)의 원통면(4a) 및 표면의 측정 데이터를 좌표 변환한다.At this point in time, a straight line Xs 'obtained at step S3 (that is, a straight line Xs' from the center 3a1 of the sphere 3a to the center position in the XsYs plane in the three-ball reference XsYsZs coordinate system) is measured. Match the X axis of. In addition, the cylindrical surface of the lens 4 of 360 ° perimeter obtained here is obtained by using the coordinate conversion amount when the measurement data 7 on the lens adsorption portion 3d is coordinate-converted so that the Zs axis coincides with the Z axis. 4a) and coordinate measurement data of the surface.

<스텝 S8><Step S8>

도 12(a)∼(d)에 모식적으로 나타내도록 하여 스텝 S7에서 얻은 렌즈(4)의 원통면(4a) 및 표면의 합성 데이터로부터 원통면 데이터군(8)을 추출하고, 외접 원통(A6)을 산출하고, 그 중심축인 Zg축을 설계상의 Z축에 일치시키도록 측정 데이터를 좌표 변환한다.12A to 12D, the cylindrical surface data group 8 is extracted from the composite data of the cylindrical surface 4a and the surface of the lens 4 obtained in step S7, and the external cylinder ( A6) is calculated and the measurement data is coordinate-converted so that its Zg axis, which is its central axis, matches the Z axis in the design.

도 12(a)는 스텝 S7에서 얻은 렌즈(4)의 원통면(4a) 및 표면의 합성 데이터의 분포를 나타낸다. 원통면 측정 데이터군(8)과, Z+ 방향으로부터 보이는 표면 측정 데이터군(9)으로 구성되어 있다. 원통면 측정 데이터군(8)에 대해서는 원주 방향의 데이터의 리스트는 후술하는 최소 제곱법에 의한 계산 처리를 고려해서 충분히 많은 데이터수로 할 필요가 있다. 예를 들면, 원주 1주에 대하여 1°씩의 정도, 즉 1주 360 분할 정도의 데이터 취득이 바람직하다.Fig. 12A shows the distribution of the composite data of the cylindrical surface 4a and the surface of the lens 4 obtained in step S7. The cylindrical surface measurement data group 8 and the surface measurement data group 9 seen from the Z + direction are comprised. For the cylindrical surface measurement data group 8, the list of data in the circumferential direction needs to be a sufficiently large number of data in consideration of calculation processing by the least square method described later. For example, it is preferable to acquire data at an angle of 1 ° with respect to one circumference, that is, about 360 divisions per week.

도 12(b)는 도 12(a)의 합성 데이터의 분포를 Y- 방향으로부터 본 도면이다. 원통면 측정 데이터군(8)과 표면 측정 데이터군(9)뿐만 아니라 스텝 S3에서 구한 렌즈 3점 지지부(3d2)의 평면의 식 7a도 나타내고 있다. 이 때의 평면의 식 7a는 다음식으로 표시된다.FIG. 12B is a view of the distribution of the composite data of FIG. 12A as seen from the Y-direction. In addition to the cylindrical surface measurement data group 8 and the surface measurement data group 9, the equation 7a of the plane of the lens three point support part 3d2 obtained in step S3 is also shown. Equation 7a of the plane at this time is expressed by the following equation.

도 12(b)의 합성 데이터를, 도 12(c)에 도시된 바와 같이, 렌즈 3점 지지부(3d2)의 평면의 식 7a를 측정기 XYZ 좌표계의 XY 평면(즉, Z=0의 평면)에 일치시키도록 좌표 변환한다. 이 때의 평면의 식 7a1은 다음식으로 표시된다. 이에 따라, 렌즈 3점 지지부 기준으로 렌즈(4)의 합성 데이터를 처리하는 것이 가능하게 된다.As shown in FIG. 12 (c), the composite data of FIG. Convert coordinates to match. The equation 7a1 of the plane at this time is expressed by the following equation. This makes it possible to process the composite data of the lens 4 on the basis of the lens three point support.

이와 같이, 좌표 변환한 합성 데이터로부터 원통면 측정 데이터군(8)을 추출한다. 적절한 R1의 값을 결정하고, 다음식을 만족할 때의 측정 데이터(X,Y,Z)를 선택함으로써 원통면 측정 데이터군(8)을 추출할 수 있다.In this way, the cylindrical surface measurement data group 8 is extracted from the coordinate-converted composite data. The cylindrical surface measurement data group 8 can be extracted by determining the appropriate value of R1 and selecting the measurement data (X, Y, Z) when the following equation is satisfied.

또한, R1은 표면 측정 데이터군(9)의 에지부(평면부)상의 최외주의 원형 데이터의 반경보다 크고, 원통면 측정 데이터(8)의 반경보다 작은 값을 선택한다. 에지부(평면부)상의 최외주의 원 데이터의 개략 반경은 도 6에 도시되는, 렌즈(4)가 중심축의 경사(θ_LT)일 때의 측정 궤적(2)의 NC 정보로부터 계산할 수 있다. 또한, 원통면부의 데이터의 개략 반경은 렌즈 원통면의 설계값으로부터 계산할 수 있다.Further, R1 selects a value larger than the radius of the outermost circumferential circular data on the edge portion (plane portion) of the surface measurement data group 9 and smaller than the radius of the cylindrical surface measurement data 8. The schematic radius of the outermost circumferential circle data on the edge portion (plane portion) can be calculated from the NC information of the measurement trajectory 2 when the lens 4 is the inclination θ _LT of the central axis, shown in FIG. 6. In addition, the outline radius of the data of a cylindrical surface part can be calculated from the design value of a lens cylindrical surface.

도 12(d)는 도 12(c)에서 추출한 원통면 측정 데이터군(8)을 Z+ 방향으로부터 본 도면이다. 이 원통면 측정 데이터군(8)으로부터 최소 제곱법에 의해 원을 산출하고, 산출한 원으로부터 외측으로 이격되어 있는 점을 큰 순서대로 3개 선택하고, 그 3개의 점(A1, A2, A3)의 중심(Ga)의 위치를 구하고, 중심(Ga)을 중심으로 해서 점(A1, A2, A3)을 지나가는 외접원(A5)을 구한다. 외접원(A5)을 Z축상에 펼친 것을 외접 원통(A6), 그 중심축을 Zg축으로 정의하고, 이 Zg축을 측정기 XYZ 좌표 계의 Z축에 일치시키도록 상술한 합성 데이터를 좌표 변환한다.Fig. 12 (d) is a view of the cylindrical surface measurement data group 8 extracted in Fig. 12 (c) as seen from the Z + direction. A circle is calculated from the cylindrical surface measurement data group 8 by the least square method, three points which are spaced outward from the calculated circle are selected in large order, and the three points A1, A2, and A3. The position Ga of the center Ga is obtained, and the circumscribed circle A5 passing through the points A1, A2, A3 around the center Ga is obtained. The expansion of the circumscribed circle A5 on the Z axis is defined by the circumferential cylinder A6 and the center axis thereof as the Zg axis, and the above-described composite data is coordinate-converted so that the Zg axis coincides with the Z axis of the measuring device XYZ coordinate system.

도 13은 도 12(d)에서 좌표 변환한 합성 데이터의 분포를 Y- 방향으로부터 본 도면이다. 렌즈 3점 지지부(3d2)상의 평면의 식 7a1을 측정기 XYZ 좌표계의 XY 평면(즉, Z=0의 평면)에 일치시켜서 더욱이 중심축(Zg축)을 측정기 XYZ 좌표계의 Z축에 일치시키고 있다. 12는 설계상의 렌즈 형상을 나타낸다.FIG. 13 is a view of the distribution of the synthesized data coordinate converted in FIG. 12 (d) as seen from the Y-direction. FIG. Equation 7a1 of the plane on the lens three-point support part 3d2 is matched with the XY plane of the measuring machine XYZ coordinate system (that is, the plane of Z = 0), and the center axis (Zg axis) is further aligned with the Z axis of the measuring machine XYZ coordinate system. 12 shows a lens shape in design.

이상의 스텝 S1∼S8에 의해 렌즈 3점 지지부(3d2)와 렌즈(4)의 원통면(4a)을 기준으로 해서 3차원 공간의 X,Y,Z의 병진 방향과 α(X축 주변), β(Y축 주변), γ(Z축 주변)의 회전 방향의 6자유도 중 X, Y, Z, α, β의 5자유도를 움직여서 최소 제곱법에 의해 피팅한 것으로 된다. γ에 대해서는 렌즈(4)의 마킹(m1)과 지그(3)의 렌즈 흡착부(3d)의 마킹(m2)을 일치시켜서 세팅함으로써 ±1° 이내의 오차에 들어가게 하는 것이 충분히 가능하게 된다. 결국, 3차원 공간의 위치 맞춤에 필요한 6자유도 모두를 결정할 수 있다.By the steps S1 to S8 described above, the translation directions of X, Y, and Z in the three-dimensional space and α (periphery of the X axis), β, based on the lens three-point support part 3d2 and the cylindrical surface 4a of the lens 4 as a reference. The five degrees of freedom of X, Y, Z, α, and β of the six degrees of freedom in the rotational direction of the Y-direction (periphery of the Y-axis) and γ (periphery of the Z-axis) are moved and fitted by the least square method. For gamma, it is possible to sufficiently enter the error within ± 1 ° by setting the marking m1 of the lens 4 and the marking m2 of the lens adsorption portion 3d of the jig 3 to coincide with each other. As a result, all six degrees of freedom required for the three-dimensional space alignment can be determined.

스텝 S1∼S8에서 설명한 방법의 장점은 렌즈(4)의 원통면(4a)에 왜곡이 있어도 그 원통면(4a)의 측정 데이터로부터 산출한 외접 원통(A6)이 경통에 접촉해서 위치 결정되는 것을 상정하고 있기 때문에 재현성이 좋은 렌즈(4)의 위치 결정을 실현할 수 있다는 점이다.The advantage of the method described in steps S1 to S8 is that even if there is distortion in the cylindrical surface 4a of the lens 4, the circumferential cylinder A6 calculated from the measurement data of the cylindrical surface 4a is in contact with the barrel and positioned. It is assumed that positioning of the lens 4 with good reproducibility can be realized.

또한, 측정시에 렌즈(4)의 원통면(4a)에 먼지가 부착되어 있더라도 먼지를 원인으로 하는 것은 측정 데이터중에서 1포인트적인 노이즈 데이터가 많고, 작업자가 그 노이즈를 인식할 수 있는 경우가 많기 때문에 노이즈 데이터를 삭제함으로써 실제의 형상에 더 가까운 측정 데이터를 취득할 수 있다.In addition, even when dust adheres to the cylindrical surface 4a of the lens 4 at the time of measurement, the cause of dust is a lot of one-point noise data among the measurement data, and the operator can often recognize the noise. Therefore, by deleting the noise data, measurement data closer to the actual shape can be obtained.

<스텝 S9><Step S9>

도 14(a)(b)에 도시된 바와 같이, 스텝 S8에서 좌표 변환한 합성 데이터로부터 표면 측정 데이터군(9)을 추출하고, 이 표면 측정 데이터군(9)을 렌즈 면부 데이터군(9a)과 에지부 데이터군(9b)으로 분리하여 렌즈 면부 데이터군(9a)만 추출한다. 따라서, 예를 들면 합성 데이터(X,Y,Z)에 있어서, 적절한 Z1의 값을 결정하고, Z≥Z1이 될 때의 데이터를 선택함으로써 렌즈 면부 데이터군(9a)을 추출할 수 있다. 또한, Z1은 렌즈의 에지부(평면부)의 표면과 이면의 두께의 설계값(d)에 대하여 Z1=d+Δd의 값을 취한다. Δd를 결정하는 방법은 도 14(a)에 있어서 Z1 이하의 표면 측정 데이터군(9) 중 에지부의 데이터(9b)가 확실히 들어가도록 설정한다. 설정의 예로서는 측정기를 제어하는 컴퓨터의 모니터에 표시하고, 유저를 설정할 수 있도록 해도 좋다.As shown in Fig. 14 (a) and (b), the surface measurement data group 9 is extracted from the composite data coordinate-converted in step S8, and the surface measurement data group 9 is converted into the lens surface portion data group 9a. And the lens surface portion data group 9a are extracted by separating the data into the edge portion data group 9b. Therefore, for example, in the composite data (X, Y, Z), the lens surface data group 9a can be extracted by determining an appropriate value of Z1 and selecting data when Z≥Z1. In addition, Z1 takes the value of Z1 = d + (DELTA) d with respect to the design value (d) of the thickness of the surface and back surface of the edge part (plane part) of a lens. The method of determining Δd is set so that the data 9b of the edge portion of the surface measurement data group 9 of Z1 or smaller in Fig. 14 (a) is reliably entered. As an example of setting, it may display on the monitor of the computer which controls a measuring instrument, and can make a user set.

<스텝 S10><Step S10>

도 15에 도시된 바와 같이, 측정기 XYZ 좌표계상에서 상기 스텝 S9에서 추출된 렌즈 면부 데이터군(9a)과 설계상의 렌즈 형상(12) 사이에서 RMS가 최소가 되도록 좌표 변환한다.As shown in Fig. 15, the coordinate conversion is performed so that the RMS is minimized between the lens surface portion data group 9a extracted in step S9 and the design lens shape 12 on the measuring instrument XYZ coordinate system.

즉, 스텝 S9에서는 렌즈 3점 지지부(3d2)상에 원점이 있었지만, 생각하기 쉽도록 설계상의 렌즈 형상(12)의 정점부에 원점을 오프셋한다. RMS이 최소가 되도록 좌표 변환하면, 도시된 바와 같이, 렌즈 면부 데이터군(9a)은 그 중심축(Zp)이 경사 좌표 변환량(β)(또는 α)으로 회전 이동하고, 또한 병진 좌표 변환량(dX)(또는 dY)과 dZ으로 병진 이동한다. 이 오프셋 분은 컴퓨터에 보존해 둔 후의 계산으로 처리한다.That is, in step S9, although the origin was on the lens three point support part 3d2, an origin is offset to the vertex part of the design lens shape 12 so that it may be easy to think. When the coordinate transformation is performed so that the RMS is the minimum, as shown in the figure, the lens surface portion data group 9a has its central axis Zp rotated by the tilt coordinate transformation amount β (or α), and also the translational coordinate transformation amount. translates to (dX) (or dY) and dZ. This offset amount is processed by the calculation after saving to the computer.

<스텝 S11><Step S11>

도 16에 도시된 바와 같이, 상기 스텝 S10에서 구한 좌표 변환량에 -1을 곱하고, 설계값으로부터의 편심(dX)(또는 dY), 높이 차(dZ), 경사(β)(또는 α)를 구한다.As shown in Fig. 16, the coordinate conversion amount obtained in step S10 is multiplied by -1, and the eccentricity dX (or dY), the height difference dZ, and the slope β (or α) from the design value are calculated. Obtain

이상의 스텝 S1∼S11에 의해 렌즈 흡착부(3d)의 렌즈 지지부(3d2)의 상면의 평탄부(렌즈 이면측의 에지부에 대응하고 있음)와, 렌즈(4)의 외주부의 원통면(4a)을 기준으로 했을 때의 렌즈 표면의 광축(Zp)의 경사량, 편심량dX(또는 dY), 높이 차(dZ)를 산출할 수 있다.By the above steps S1 to S11, the flat portion (corresponding to the edge portion on the back side of the lens) of the lens support portion 3d2 of the lens adsorption portion 3d and the cylindrical surface 4a of the outer peripheral portion of the lens 4 Based on this, the inclination amount of the optical axis Zp, the eccentricity dX (or dY), and the height difference dZ of the lens surface can be calculated.

렌즈 이면에 대해서도, 마찬가지로, 즉 렌즈(4)를 그 이면이 Z+ 방향으로부터 보이는 방향에서, 그리고 그 마킹(m1)을 렌즈 흡착부의 마킹(m2)에 일치시켜서 설치하고, 스텝 S1∼S11을 경과함으로써 렌즈 흡착부(3d)의 렌즈 지지부(3d2)의 상면의 평탄부(렌즈 표면측의 에지부에 대응하고 있음)와, 렌즈(4)의 외주부의 원통면(4a)을 기준으로 했을 때의 렌즈 이면의 광축의 경사량, 편심량, 높이 차를 산출할 수 있다.Similarly with respect to the rear surface of the lens, that is, the lens 4 is installed in the direction in which the rear surface is viewed from the Z + direction, and the marking m1 is aligned with the marking m2 of the lens adsorption portion, and then the steps S1 to S11 are passed. Lens based on the flat portion (corresponding to the edge portion on the lens surface side) of the upper surface of the lens support portion 3d2 of the lens adsorption portion 3d and the cylindrical surface 4a of the outer peripheral portion of the lens 4 as a reference. The inclination amount, eccentricity amount, and height difference of the optical axis on the back surface can be calculated.

또한, 이상의 스텝 S1∼S11에서는 렌즈(4)의 외주부가 원통면(4a)인 것을 전제로 했지만 외주부가 다각 기둥상인 경우도 마찬가지로 하고, 측면의 측정 데이터로부터 외접원을 구하고, 렌즈 표면, 렌즈 이면의 광축의 경사량, 편심량을 산출할 수 있다. 렌즈(4)의 원통면(4a) 또는 렌즈 표면(및 렌즈 이면)에 있어서의 전체 데이터의 어긋남량도 설계식의 차에 의해 RMS 최소화의 좌표 변환을 함으로써 구할 수 있다.In addition, in the above steps S1 to S11, it is assumed that the outer peripheral part of the lens 4 is the cylindrical surface 4a, but the same applies to the case where the outer peripheral part is in the shape of a polygonal column. The amount of inclination and the amount of eccentricity of the optical axis can be calculated. The shift amount of the entire data on the cylindrical surface 4a of the lens 4 or the lens surface (and the rear surface of the lens) can also be obtained by performing coordinate transformation of RMS minimization by the difference in design formula.

이어서, 렌즈의 전방위로부터 본 모든 면의 형상을 구하는 순서를 도 17에 의거하여 도 18∼도 20을 참조하면서 설명한다.Next, a procedure for obtaining the shapes of all surfaces viewed from the front of the lens will be described with reference to FIGS. 18 to 20 based on FIG. 17.

<스텝 S12∼S15><Steps S12-S15>

렌즈 이면에 대하여 상술한 스텝 S1∼S7을 실시함으로써 도 18(a)에 도시된 바와 같은 중심축 주변에 360° 전둘레의 원통면 측정 데이터군(10)과, 이면 측정 데이터군(11)으로 구성된 합성 데이터를 작성한다(스텝 S12).By carrying out the above-described steps S1 to S7 on the rear surface of the lens, the cylindrical surface measurement data group 10 and the rear surface measurement data group 11 around the central axis as shown in FIG. The constructed composite data is created (step S12).

이어서, 상술한 스텝 S8, S9을 실시함으로써, 도 18(b)에 도시된 바와 같이[도 18(a)를 Y- 방향으로부터 보고 있음], 이면 측정 데이터군(11)의 렌즈 에지부의 평면의 식 11b1을 산출한다(스텝 S13).Subsequently, by performing steps S8 and S9 described above, as shown in Fig. 18B (seeing Fig. 18A from the Y-direction), the plane of the lens edge portion of the backside measurement data group 11 The expression 11b1 is calculated (step S13).

이어서, 도 18(c)에 도시된 바와 같이, 렌즈 에지부의 평면의 식 11b1을 측정기 XYZ 좌표계의 XY 평면(즉, Z=0의 평면)에 일치시키도록 좌표 변환한다. 이때의 평면의 식 11b2는 Z=0이 된다(스텝 S14).Then, as shown in Fig. 18C, equation 11b1 of the plane of the lens edge portion is coordinate-converted to match the XY plane of the measuring instrument XYZ coordinate system (i.e., the plane of Z = 0). Formula 11b2 of the plane at this time becomes Z = 0 (step S14).

이 상태에서 합성 데이터를 원통면 측정 데이터군(10)과 이면 측정 데이터군(11)으로 분리하고, 원통면 측정 데이터군(10)을 추출한다. 이에 따라, 예를 들면 측정 데이터(X,Y,Z)에 있어서, 적절한 R1의 값을 결정하고, 다음식을 충족시키는 측정 데이터를 선택함으로써 원통면 측정 데이터군(10)을 추출할 수 있다.In this state, the synthesized data is separated into the cylindrical surface measurement data group 10 and the rear surface measurement data group 11, and the cylindrical surface measurement data group 10 is extracted. Thereby, for example, in the measurement data (X, Y, Z), the cylindrical surface measurement data group 10 can be extracted by determining the appropriate value of R1 and selecting the measurement data satisfying the following equation.

R1은 이면 측정 데이터군(11)의 에지부(평면부)상의 최외주의 원형 데이터의 반경보다 크고, 원통면 측정 데이터(10)의 반경보다 작은 값을 선택한다. 에지부(평면부)상의 최외주의 원 데이터의 개략 반경은 도 6에 도시된 렌즈(4)가 중심축의 경사(θ_LT)일 때의 측정 궤적(2)의 NC 정보로부터 계산할 수 있다. 또한, 원통면부의 데이터의 개략 반경은 렌즈 원통면의 설계값으로부터 계산할 수 있다.R1 selects a value that is larger than the radius of the outermost circular circular data on the edge portion (plane portion) of the back surface measurement data group 11 and smaller than the radius of the cylindrical surface measurement data 10. The outline radius of the outermost circumferential circle data on the edge portion (plane portion) can be calculated from the NC information of the measurement trajectory 2 when the lens 4 shown in FIG. 6 is the inclination θ _LT of the central axis. In addition, the outline radius of the data of a cylindrical surface part can be calculated from the design value of a lens cylindrical surface.

이어서, 도 18(d)에 도시된 바와 같이, 추출한 원통면 측정 데이터군(10)의 외접 원통(B6)을 구하고 (Z+ 방향으로부터 보고 있음), 그 중심축인 Zg축을 측정기 XYZ 좌표계의 Z축에 일치시키도록 좌표 변환한다. 이때에는 원통면 측정 데이터군(10)으로부터 최소 제곱법에 의해 원을 산출하고, 그 원으로부터 외측으로 이격되어 있는 점을 큰 순서대로 3개 선택하고, 그 3개의 점(B1∼B3)의 중심 위치(Gb)를 구하고, 중심(Gb)을 중심으로 해서 점(B1∼B3)을 지나가는 원을 그림으로써 외접원(B5)을 구하고, 이 외접원(B5)을 Z축상에 펼쳐서 외접 원통(B6)으로 해서 그 중심축을 Zg축으로 한다(스텝 S15).Subsequently, as shown in Fig. 18D, the circumferential cylinder B6 of the extracted cylindrical surface measurement data group 10 is obtained (as seen from the Z + direction), and the Zg axis, which is its central axis, is the Z axis of the measuring instrument XYZ coordinate system. Convert coordinates to match. At this time, a circle is calculated from the cylindrical measurement data group 10 by the least square method, three points which are spaced outward from the circle are selected in a large order, and the center of the three points B1 to B3. The position Gb is obtained, and the circumscribed circle B5 is obtained by drawing a circle passing through the points B1 to B3 around the center Gb, and the circumscribed circle B5 is expanded on the Z axis to the circumferential cylinder B6. The central axis is set as the Zg axis (step S15).

<스텝 S16><Step S16>

도 19(a)는 스텝 S15에서 좌표 변환한 렌즈 이면측 데이터의 분포를 Y- 방향으로부터 본 도면이다. 렌즈 에지부[렌즈 3점 지지부(3d2)상의 평면에 대응함]의 식 11b2을 측정기 XYZ 좌표계의 XY 평면(Z=0)에 일치시켜서 중심축(Zg축)을 측정기 XYZ 좌표계의 Z축에 일치시키고 있다.Fig. 19A is a view of the distribution of the lens backside data obtained by coordinate conversion in step S15 from the Y-direction. Equation 11b2 of the lens edge portion (corresponding to the plane on the lens three-point support 3d2) matches the XY plane (Z = 0) of the measuring instrument XYZ coordinate system so that the center axis (Zg axis) coincides with the Z axis of the measuring instrument XYZ coordinate system. have.

이 렌즈 이면측의 데이터를, 도 19(b)에 도시된 바와 같이, 렌즈 이면이 Z- 방향으로 향하도록, 그리고 렌즈의 마킹(m1)(도 6 참조)이 일치하도록 180°회전 이동시킨다. 이때의 회전 중심은 마킹(m1)이 180°회전해도 변화되지 않도록 측정물 uvw 좌표계의 v축과 평행한 축을 회전 중심축으로 할 필요가 있다. 여기에서는 v축과 동방향인 Y축 주변에 180°회전 이동시키고 있고, 이에 따라 측정물 uvw 좌표계로부터 측정기 XYZ 좌표계로 좌표 변환하고 있다. 렌즈 에지부의 식 11b3은 측정기 XYZ 좌표계의 XY 평면(Z=O)에 일치하고 있다.As shown in Fig. 19B, the data on the rear surface of the lens is rotated by 180 ° so that the rear surface of the lens faces in the Z-direction and the marking m1 (see Fig. 6) of the lens coincides. At this time, it is necessary to make the rotation center axis parallel to the v axis of the workpiece uvw coordinate system so that the rotation center does not change even when the marking m1 rotates 180 °. Here, it rotates 180 degrees around the Y-axis which is the same direction as the v-axis, and, accordingly, coordinate transformation is carried out from the workpiece uvw coordinate system to the measuring instrument XYZ coordinate system. Equation 11b3 of the lens edge portion coincides with the XY plane (Z = O) of the measuring instrument XYZ coordinate system.

<스텝 S17><Step S17>

도 20(a)는 상술한 스텝 S8에서 얻은 렌즈 표면측의 데이터를 나타낸다. 원통면 측정 데이터군(8), 표면 측정 데이터군(9)은 렌즈 3점 지지부상의 평면의 식 7a1을 Z=0에 일치시켜서 Z축을 기준으로 하고 있다.Fig. 20A shows data on the lens surface side obtained in step S8 described above. The cylindrical surface measurement data group 8 and the surface measurement data group 9 are based on the Z-axis in accordance with Z = 0 in equation 7a1 of the plane on the three-point lens support.

도 20(b)는 상기 스텝 S16에서 얻은 렌즈 이면측의 데이터를 나타낸다. 원통면 측정 데이터군(10), 이면 측정 데이터군(11)은 렌즈 에지부의 평면의 식 11b3을 Z=0에 일치시킨 상태, 즉 렌즈 에지부를 렌즈 3점 지지부상의 평면의 식 7a1(Z=0)에 일치시킨 상태로 하고, 또한 Z축을 기준으로 하고 있다.Fig. 20B shows data on the lens back side obtained in step S16. The cylindrical surface measurement data group 10 and the rear surface measurement data group 11 correspond to the equation 11b3 in the plane of the lens edge portion with Z = 0, that is, the equation 7a1 (Z = in the plane on the lens three-point support portion). 0) and the Z axis.

이들 렌즈 표면측의 데이터와 렌즈 이면측의 데이터를, 도 20(c)에 도시된 바와 같이, 결합한다. 즉, 렌즈 이면의 에지부(렌즈 3점 지지부상의 평면의 식 7a1, 렌즈 에지부의 평면의 식 11b3)과 렌즈의 외주의 원통면[원통면 측정 데이터군(8), 원통면 측정 데이터군(10)]을 기준으로 해서 결합한다.The data on the lens surface side and the data on the lens back side are combined as shown in Fig. 20 (c). That is, the edge portion (Equation 7a1 of the plane on the lens three-point support portion, Equation 11b3 of the plane of the lens edge portion) on the rear surface of the lens and the cylindrical surface (cylindrical measurement data group 8, cylindrical surface measurement data group) 10)] as a reference.

이상과 같이 S12∼S17의 스텝 을 더 경과함으로써 렌즈(4)의 모든 면의 형상을 전방위에 걸쳐 구할 수 있다.As described above, by further passing the steps S12 to S17, the shape of all surfaces of the lens 4 can be obtained over the full range.

이어서, 렌즈 표면측의 광축을 기준으로 했을 때의 렌즈 이면측의 광축의 편 심(dX)(또는 dY), 높이 차(dZ), 경사(β)(또는 α)를 구하는 순서를 도 21에 의거하여 도 22을 참조해서 설명한다.Next, FIG. 21 shows a procedure for obtaining the eccentricity dX (or dY), the height difference dZ, and the inclination β (or α) of the optical axis on the rear surface of the lens when the optical axis on the lens surface side is referred to. Based on this, it demonstrates with reference to FIG.

<스텝 S18><Step S18>

상술한 스텝 S17에서 구한 전데이터 중에서, 도 22(a)에 도시된 바와 같이, 이면 측정 데이터군(11)에 대해서 렌즈 에지부 데이터를 제외한 렌즈 면부 데이터만을 추출한다.Of all the data obtained in step S17 described above, as shown in Fig. 22A, only the lens surface portion data except the lens edge portion data is extracted for the backside measurement data group 11.

이에 따라, 스텝 S9와 마찬가지로 측정 데이터(X,Y,Z)에 있어서, 적절한 Z1의 값을 결정하고, Z≤Z1이 될 때의 측정 데이터를 선택함으로써 이면 측정 데이터군(11) 중 렌즈 면부 데이터만을 추출할 수 있다. 이 경우, 렌즈 3점 지지부상의 평면의 식 7a1(즉, 렌즈 에지부부의 평면의 식 11b3)은 Z=0이기 때문에 Z1의 값은 0에 가까운 부(負)의 수로 결정하면 좋다.As a result, in the measurement data (X, Y, Z) similarly to step S9, the lens surface portion data in the back measurement data group 11 is determined by determining the appropriate value of Z1 and selecting the measurement data when Z≤Z1. Only bays can be extracted. In this case, since Equation 7a1 (that is, Equation 11b3 of the plane of the lens edge part) of the plane on the lens three-point support part is Z = 0, the value of Z1 may be determined as the number of negative parts close to zero.

<스텝 S19><Step S19>

도 22(b)에 도시된 바와 같이, 스텝 S18에서 얻은 렌즈 이면측의 렌즈 면부 데이터와 설계식 사이에서 RMS가 최소가 되도록 좌표 변환한다. 스텝 S10와 마찬가지 방법에 의한다.As shown in Fig. 22B, the coordinate transformation is performed so that the RMS becomes the minimum between the lens surface portion data on the lens back side obtained in step S18 and the design formula. It is based on the method similar to step S10.

<스텝 S20><Step S20>

스텝 S19의 좌표 변환량에 -1을 곱하고, 설계값으로부터의 편심(dX)(또는 dY), 높이 차(dZ), 경사(β)(또는 α)를 산출한다. 스텝 S11과 마찬가지 방법에 의한다.The coordinate conversion amount of step S19 is multiplied by -1, and the eccentricity dX (or dY), the height difference dZ, and the slope β (or α) from the design value are calculated. It is based on the method similar to step S11.

<스텝 S21><Step S21>

스텝 S11에서 구한 렌즈 표면측의 설계값으로부터의 차이를 기준으로 해서 스텝 S20에서 구한 렌즈 이면측의 설계값으로부터의 차이의 차분을 취하고, 렌즈 표면측의 비구면의 광축(16a)을 기준으로 했을 때의 렌즈 이면측의 비구면의 광축(16b)의 편심(dX)(또는 dY), 높이 차(dZ), 경사(β)(또는 α)를 산출한다. 19는 중심 두께, Z₀은 중심 두께의 설계값이고, dZ는 이 설계값(Z₀)으로부터의 어긋남량을 나타낸다.When taking the difference of the difference from the design value on the lens back side obtained in step S20 on the basis of the difference from the design value on the lens surface side obtained in step S11, and making reference to the optical axis 16a of the aspherical surface on the lens surface side. The eccentricity dX (or dY), the height difference dZ, and the inclination β (or α) of the aspherical optical axis 16b on the lens rear surface side of is calculated. 19 is a design value of the center thickness, Z ₀ is the center thickness, dZ represents the shift amount from the design value (Z _0).

이상과 같이 더욱 스텝 S18∼S21을 경과함으로써 렌즈의 표면측의 광축(16a)을 기준으로 했을 때의 이면측의 광축(16b)의 편심(dX)(또는 dY), 높이 차(dZ), 경사(β)(또는 α)를 산출하는 것이 가능하다. 마찬가지로 하여 이면측의 광축(16b)을 기준으로 했을 때의 표면측의 광축(16a)의 편심(dX)(또는 dY), 높이 차(dZ), 경사(β)(또는 α)를 산출하는 것이 가능하다.As described above, by further passing through steps S18 to S21, the eccentricity dX (or dY), the height difference dZ, and the inclination of the optical axis 16b on the rear surface side when the optical axis 16a on the front surface side of the lens is referred to as a reference. It is possible to calculate (β) (or α). Similarly, calculating the eccentricity dX (or dY), the height difference dZ, and the inclination β (or α) of the optical axis 16a on the front side when the optical axis 16b on the back side is a reference. It is possible.

렌즈(4)에 대신하여 스텝 S1∼S11에 의해 도시된 렌즈 금형(101)을 대상으로 해서 베이스(101a)의 표면과 축부(101b)의 원통면을 기준으로 했을 때의 전사면(101c)의 광축의 경사량, 편심량, 높이 차를 산출할 수도 있다.Instead of the lens 4, the transfer surface 101c of the lens die 101 shown in steps S1 to S11 as a reference is made based on the surface of the base 101a and the cylindrical surface of the shaft portion 101b. The amount of tilt, eccentricity, and height of the optical axis can also be calculated.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 형상 측정 방법에 의하면, 접촉식 또는 비접촉식 프로브를 갖는 3차원 형상 측정기를 사용하여 경통에 대응하는 렌즈 외주부의 원통면을 기준으로 해서 렌즈면의 광축의 경사량, 편심량을 구하는 것; 렌즈 외주부의 원통면을 기준으로 해서 렌즈의 모든 면(표면, 이면, 측면)의 형상을 전방위에 걸쳐 구하는 것; 렌즈의 표면측(또는 이면측)의 광축을 기준으로 해서 렌즈 이면측(또는 표면측)의 광축의 편심, 높이 차, 경사를 산출하는 것이 가능하다. 따라서, 휴대 전화나 디지털 카메라 등에 사용되는 비구면 렌즈의 형상 측정에 특히 유용하다. 렌즈로 한정되지 않는 피측정물에 관해서도 원통면 등의 외주면을 기준으로 해서 마찬가지로 형상 측정하는 것이 가능하다.As described above, according to the shape measuring method of the present invention, the amount of inclination and eccentricity of the optical axis of the lens surface on the basis of the cylindrical surface of the lens outer peripheral portion corresponding to the barrel using a three-dimensional shape measuring instrument having a contact or non-contact probe. To find; Determining the shape of all surfaces (surface, rear surface, side surface) of the lens on the basis of the cylindrical surface of the lens outer circumference over all directions; It is possible to calculate the eccentricity, height difference, and inclination of the optical axis on the lens back side (or surface side) on the basis of the optical axis on the front side (or back side) of the lens. Therefore, it is especially useful for measuring the shape of aspherical lenses used in mobile phones, digital cameras, and the like. The object to be measured that is not limited to the lens can be similarly measured in shape on the basis of an outer peripheral surface such as a cylindrical surface.

도 1은 본 발명에 사용된 형상 측정기의 개략 구성을 나타낸 사시도이다.1 is a perspective view showing a schematic configuration of a shape measuring instrument used in the present invention.

도 2는 본 발명에 의한 렌즈의 형상 측정을 설명하는 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating the shape measurement of a lens according to the present invention.

도 3은 동 형상 측정 방법의 스텝 S1∼S2을 나타낸 도면이다.3 is a diagram showing steps S1 to S2 of the same shape measuring method.

도 4는 동 형상 측정 방법의 스텝 S3을 나타낸 도면이다.4 is a diagram showing step S3 of the same shape measuring method.

도 5는 동 형상 측정 방법의 스텝 S4∼S5을 나타낸 도면이다.5 is a diagram showing steps S4 to S5 of the same shape measuring method.

도 6은 도 5의 일부를 확대해서 나타낸 도면이다.6 is an enlarged view of a portion of FIG. 5.

도 7은 동 형상 측정 방법의 스텝 S4의 개념도이다.7 is a conceptual diagram of step S4 of the same shape measuring method.

도 8은 동 형상 측정 방법의 스텝 S5의 개념도이다.8 is a conceptual diagram of step S5 of the same shape measurement method.

도 9는 동 형상 측정 방법의 스텝 S6을 나타낸 도면이다.9 is a diagram showing step S6 of the same shape measuring method.

도 10은 동 형상 측정 방법의 스텝 S6을 나타낸 다른 도면이다.10 is another diagram illustrating step S6 of the same shape measuring method.

도 11은 동 형상 측정 방법의 스텝 S7을 나타낸 도면이다.It is a figure which shows step S7 of the same shape measuring method.

도 12는 동 형상 측정 방법의 스텝 S8을 나타낸 도면이다.It is a figure which shows step S8 of the same shape measuring method.

도 13은 동 형상 측정 방법의 스텝 S8을 나타낸 다른 도면이다.It is another figure which showed step S8 of the same shape measuring method.

도 14는 동 형상 측정 방법의 스텝 S9을 나타낸 도면이다.It is a figure which shows step S9 of the same shape measuring method.

도 15는 동 형상 측정 방법의 스텝 S10을 나타낸 도면이다.15 is a diagram showing step S10 of the same shape measuring method.

도 16은 동 형상 측정 방법의 스텝 S11을 나타낸 도면이다.It is a figure which shows step S11 of the same shape measuring method.

도 17은 동 형상 측정 방법의 도 1에 이어지는 흐름도이다.17 is a flowchart following FIG. 1 of the method for measuring the shape of copper.

도 18은 동 형상 측정 방법의 스텝 S12∼S15을 나타낸 도면이다.18 is a diagram showing steps S12 to S15 of the same shape measuring method.

도 19는 동 형상 측정 방법의 스텝 S16을 나타낸 도면이다.It is a figure which shows step S16 of the same shape measuring method.

도 20은 동 형상 측정 방법의 스텝 S17을 나타낸 도면이다.20 is a diagram showing step S17 of the same shape measuring method.

도 21은 동 형상 측정 방법의 도 14에 이어지는 흐름도이다.FIG. 21 is a flowchart following FIG. 14 of the method for measuring the shape of copper; FIG.

도 22는 동 형상 측정 방법의 스텝 S18∼S21을 나타낸 도면이다.22 is a diagram showing steps S18 to S21 of the same shape measuring method.

도 23은 본 발명에 의해 형상 측정되는 렌즈 금형을 나타낸 도면이다.It is a figure which shows the lens metal mold | die measured by the present invention.

Claims

서로 직교하는 X축 Y축 방향으로 구동되는 이동체에 Z축 방향으로 이동 가능하게 지지된 프로브에 의해 피측정물의 측정면을 따라 주사하고, 상기 프로브를 통해서 취득되는 XYZ 좌표 데이터에 의거해서 상기 피측정물의 삼차원 형상을 측정하는 형상 측정 방법으로서:The probe is scanned along the measurement surface of the object to be measured by a probe movably supported in the Z-axis direction by a movable body driven in the X-axis and Y-axis directions orthogonal to each other, and is measured based on the XYZ coordinate data acquired through the probe. As a shape measurement method for measuring the three-dimensional shape of water:

상기 피측정물은, 원주 형상 또는 다각 기둥 형상의 외주면과, 상기 외주면에 수직인 평면상의 곡면과, 상기 외주면에 평행하고 중심 위치를 지나가는 중심축을 갖는 구조체이며,The measured object is a structure having an outer circumferential surface of a columnar or polygonal column shape, a planar curved surface perpendicular to the outer circumferential surface, and a central axis parallel to the outer circumferential surface and passing through a central position,

상기 피측정물을 피측정물 고정부와 그 주위에 배치된 3개의 구상부를 갖는 지그에 동축상으로 형성하고, 상기 피측정물과 지그를 상기 X축 Y축 방향을 따라 XY 평면에 대하여 상기 중심축이 소정 각도로 경사지도록 경사지게 하고,The measurement object is formed coaxially in a jig having a measurement object fixed part and three spherical parts arranged around the measurement object, and the measurement object and the jig are formed in the center of the XY plane along the X axis Y axis direction. Incline the axis to be inclined at an angle,

상기 경사진 피측정물과 지그를 상기 중심축 주변에 소정 각도씩 회전시켜, 상기 Z축 방향 위쪽에서 보아서 상기 3개의 구상부 모두가 상기 피측정물과 겹치지 않는 위치를 측정 위치로 하여, 각 측정 위치에서 상기 3개의 구상부와 피측정물의 외주면 및 그 한쪽면을 상기 프로브에 의해 소정 경로로 주사하고, 각 원형부의 측정 데이터와 피측정물의 측정 데이터군을 취득하고,The inclined measured object and the jig are rotated by a predetermined angle around the central axis, and each measurement is made with a position where all three spheres do not overlap with the measured object as viewed from above the Z axis direction. At the position, the three spherical sections, the outer circumferential surface of the object under test and one side thereof are scanned by the probe with a predetermined path, and the measurement data group of each circular section and the measurement data group are acquired,

각 회전 위치에서의 상기 3개의 구상부의 중심 위치 좌표값을 측정 데이터로부터 산출하고, 최소 제곱법으로 피팅시킴으로써 전측정 위치에서의 피측정물의 측정 데이터군을 상기 3개의 구상부 기준으로 상기 중심축 주변의 전둘레에 걸쳐서 분포시켜,The coordinates of the center position of the three spheres at each rotational position are calculated from the measurement data and fitted to the least square method to measure the measurement data group of the measurement object at all measurement positions around the center axis with respect to the three spheres. To be distributed throughout

상기 분포시킨 측정 데이터군으로부터 상기 피측정물의 측정면의 형상을 구하는 것을 특징으로 하는 형상 측정 방법.The shape measurement method characterized by obtaining the shape of the measurement surface of the measurement object from the distributed measurement data group.

제 1 항에 있어서,The method of claim 1,

상기 피측정물이 비구면의 광축을 가질 때에When the measured object has an aspherical optical axis

전측정 위치에서의 피측정물의 측정 데이터군으로부터 외주면 측정 데이터군을 추출하고,Extract the outer circumferential surface measurement data group from the measurement data group of the measurement object at all measurement positions,

추출한 외주면 측정 데이터군으로부터 지그의 피측정물 고정부의 고정 평면에 수직이고, 또한 피측정물의 외주면에 외접하는 외접 원통면의 기준이 되는 중심축을 산출하고,From the extracted outer circumferential surface measurement data group, the central axis which is perpendicular to the fixed plane of the object to be measured of the jig and circumscribed to the outer circumferential surface of the object to be measured is calculated;

상기 외접 원통면 기준의 중심축을 기준으로 했을 때의 상기 비구면의 광축의 경사ㆍ편심량을 산출하는 것을 특징으로 하는 형상 측정 방법.A shape measurement method, characterized in that the amount of inclination and eccentricity of the optical axis of the aspherical surface is calculated based on the central axis of the circumferential cylindrical surface reference.

제 1 항에 있어서,The method of claim 1,

전측정 위치에서의 피측정물의 측정 데이터군으로부터 외주면의 한쪽면의 측정 데이터군을 추출하고,From the measurement data group of the object under measurement at all measurement positions, the measurement data group on one side of the outer peripheral surface is extracted,

상기 추출된 한쪽면 측정 데이터군을 비구면 데이터군과 에지부 데이터군으로 분리하고, 분리된 에지부 데이터군으로부터 에지부 평면을 구하고,Separating the extracted single-sided measurement data group into an aspherical data group and an edge data group, obtaining an edge plane from the separated edge data group,

전측정 위치에서의 피측정물의 측정 데이터군으로부터 외주면 측정 데이터군을 추출하여,Extract the outer circumferential surface measurement data group from the measurement data group of the measurement object at all measurement positions,

상기 추출된 외주면 측정 데이터군으로부터 상기 에지부 평면에 수직이고, 또한 피측정물의 외주면에 외접하는 외접 원통면의 기준이 되는 중심축을 산출하고,From the extracted outer circumferential surface measurement data group, a central axis that is perpendicular to the edge plane and circumscribed to the outer circumferential surface of the object to be measured is calculated;

제 1 항에 있어서,The method of claim 1,

상기 추출된 한쪽면 측정 데이터군을 비구면 데이터군과 에지부 데이터군으로 분리하고, 분리된 비구면 데이터군과 그 설계식의 차로 RMS 최소화의 좌표 변환을 행하고, 상기 피측정물의 외주면 또는 그 한쪽면에 있어서의 설계값의 3차원 공간에서의 어긋남량과 어긋남 방향을 구하는 것을 특징으로 하는 형상 측정 방법.The extracted one-sided measurement data group is separated into an aspherical data group and an edge data group, and the coordinate transformation of RMS minimization is performed by the difference between the separated aspherical data group and its design formula, and the outer peripheral surface or one side thereof is The shape measurement method characterized by calculating the deviation amount and the deviation direction in the three-dimensional space of the design value in the case.

제 1 항에 있어서,The method of claim 1,

지그 3개의 구상부의 중심을 연결하는 삼각형 영역상에 피측정물의 중심이 위치하는 것을 특징으로 하는 형상 측정 방법.The center of a measurement object is located on the triangular area which connects the center of three spheres of jig | tool, The shape measuring method characterized by the above-mentioned.

제 1 항에 있어서,The method of claim 1,

지그 피측정물 고정부는 피측정물을 에어 흡착하는 흡착부를 갖는 것을 특징 으로 하는 형상 측정 방법.The jig to-be-measured fixed part has an adsorption | suction part which air-adsorbs a to-be-measured object.

제 6 항에 있어서,The method of claim 6,

상기 지그 피측정물 고정부는 흡착부의 외주측에 피측정물 지지부를 갖는 것을 특징으로 하는 형상 측정 방법.And the jig to-be-measured part has a to-be-measured support on the outer circumferential side of the adsorption part.

제 1 항에 있어서,The method of claim 1,

상기 피측정물의 외주면과 상기 지그의 피측정물 고정부의 측면에 위치 맞춤용 마킹이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 형상 측정 방법.A shape measurement method, characterized in that the alignment marking is formed on the outer peripheral surface of the object to be measured and the side of the object to be fixed of the jig.

제 1 항에 있어서,The method of claim 1,

상기 피측정물 고정부의 상면에서의 측정 궤적이 원형인 것을 특징으로 하는 형상 측정 방법.And a measurement trajectory on the upper surface of the fixed object to be measured is circular.

제 1 항에 있어서,The method of claim 1,

상기 피측정물의 외주면과 그 양측의 면인 표면 및 이면의 경계 라인(A, B) 사이에서 둘러싸여지는 영역에 있어서, 경계 라인(A) 또는 경계 라인(B)을 따르는 측정 궤적에서 XY 방향으로 프로브에 의해 주사하는 것을 특징으로 하는 형상 측정 방법.In an area enclosed between the outer circumferential surface of the object to be measured, and the boundary lines A and B on both sides thereof and the boundary lines A and B, the measurement path along the boundary line A or boundary line B is connected to the probe in the XY direction. It scans by the shape, The shape measuring method characterized by the above-mentioned.

제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,4. The method according to any one of claims 1 to 3,

상기 피측정물은 외주면의 양측에 위치하는 표면부 및 이면부가 각각 상기 외주면에 수직인 평면과 곡면으로 이루어지고, 상기 피측정물의 외주면과 상기 지그의 피측정물 고정부의 외주면에 위치 맞춤용 마킹이 형성되어 있고,The object to be measured comprises a flat surface and a curved surface that are located on both sides of the outer circumferential surface, respectively, perpendicular to the outer circumferential surface, and are positioned for marking on the outer circumferential surface of the object to be measured and the outer circumferential surface of the fixture to be fixed of the jig. Is formed,

상기 피측정물의 표면부에 대해서는 양쪽 마킹을 일치시켜서 상기 피측정물을 상기 지그의 피측정물 고정부상에 고정한 상태에서 상기 피측정물의 외주면과 이면부 평면을 기준으로 해서 측정 데이터군을 취득하고,The measurement data group is obtained based on the outer circumferential surface and the back surface plane of the measurement object with both markings coincident with each other on the surface portion of the measurement object, while the measurement object is fixed on the measurement object fixing part of the jig.

상기 피측정물의 이면부에 대해서는 양쪽 마킹을 일치시켜서 상기 피측정물을 상기 지그의 피측정물 고정부상에 고정한 상태에서 상기 피측정물의 외주면과 표면부 평면을 기준으로 해서 측정 데이터군을 취득하고,The measurement data group is acquired on the basis of the outer circumferential surface and the surface portion plane of the measurement object with both markings coincident with each other on the back surface of the measurement object, while the measurement object is fixed on the measurement object fixing part of the jig.

쌍방의 측정 데이터군을 결합하여 상기 피측정물의 전방위로부터 본 모든 측정 데이터군을 취득하는 것을 특징으로 하는 형상 측정 방법.A shape measuring method comprising combining both measurement data groups to obtain all measurement data groups viewed from all directions of the measurement object.