[发明专利]形状测量装置以及形状测量方法

说明书

提供形状测量装置等，能够在利用光以非接触的方式测量呈球面状的被测量面的形状时，减小与测长距离对应的误差而进行高精度的形状测量。形状测量装置(1)具有：保持件(12)，其保持测量对象物(20)；传感器(7)，其对被测量面(21)照射光并以非接触的方式测量与该被测量面(21)之间的距离；编码器(5)，其使传感器(7)绕中心轴(R1)旋转；滑轨(4)和杆(6)，它们是使传感器(7)在与中心轴(R1)垂直的轴(R2)上移动的传感器移动机构，且能够使传感器(7)跨越与中心轴(R1)的交点的两侧而移动；XYZ载物台，其使保持件(12)沿着Z轴移动并在XY面内移动；以及控制装置(14)，其根据从传感器(7)输出的测量值来计算被测量面(21)的球心的位置，并进行使该球心的位置与传感器(7)的旋转中心(C)一致的控制。

技术领域

本发明涉及以非接触的方式测量具有呈球面状的曲面的球面形状部件中的该曲面的形状的形状测量装置和形状测量方法。

背景技术

作为具有呈球面状的曲面的球面形状部件，可代表性地举出光学镜头或加工光学镜头的加工皿。以往，作为测量这种球面形状部件中的曲面的形状的技术，已知有使接触式的探针与测量对象物接触而进行测量的接触式的形状测量技术。

此外，近年来，还已知有通过激光位移计等使用了光的距离测量器来测量到被测量面的距离，由此测量被测量面的形状的非接触式的形状测量技术(例如参照专利文献1、2)。在非接触式的形状测量技术中，由于无需使探针与被测量物接触，所以不会对被测量面造成损伤，此外，即使测量对象面为粗糙面或断续的面，也能够高精度地进行测量。并且，非接触式的测量技术与以往的接触式的测量技术相比具有能够以较短时间进行测量的优点。

另一方面，在使用了光的距离测量器中，存在以下问题：距离的测量精度根据照射光向测量对象物的照射角度，即照射光的光轴相对于测量点处的切面的斜率而发生变化。具体而言，照射光相对于切面的照射角度离90°的偏差越大，测量精度越下降。为了解决这种问题，在专利文献1中，通过运算来校正由于倾斜照射引起的测量误差。此外，在专利文献2中，通过将各种载物台和固定器具设定为基于固定的算法的关系，缩小了由被测量物的缘部的急剧的面反射的光的反射角度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平9-178439号公报

专利文献2：日本特开2002-257511号公报

发明内容

发明所要解决的问题

但是，在使用了光的距离测量器中，除了由于上述照射角度引起的误差以外，还存在由于测长距离、即从测量器的端面到被测量面之间的距离引起的固有的误差。在如上述专利文献1、2那样对呈球面状的被测量面照射光的情况下，即使以被测量面的球心为基准而改变了光的照射方向，只要被测量面不是正球形，逻辑上就无法使测长距离固定。但是，在上述专利文献1、2中的任意一个中都没有公开涉及与测长距离对应的误差的减小的技术。

本发明就是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够在利用光以非接触的方式测量呈球面状的被测量面的形状时，减小与测长距离对应的误差而进行高精度的形状测量的形状测量装置和形状测量方法。

用于解决问题的手段