(57)【要約】      （修正有）【課題】部品コストまたは、部品の寸法若しくはレイアウトの自由度の制約が少なく、計測環境の温度が変化することでレンズの保持精度が低下することを抑えた保持装置を提供する。【解決手段】鏡筒３１の内面には、第１ねじ部３１ｄが形成され、押え部材３２の外面には第１ねじ部３１ｄと螺合する第２ねじ部３２ｄが形成され、押え部材３２は、径方向に所定の厚みを有する基部３２ｂと、径方向に所定の厚み以上の厚みをもち、周縁部に接触する接触部３２ｃと、を有し、光軸方向において押え部材３２の接触部３２ｃが設けられた側と反対側に、径方向に所定の厚みと異なる厚みをもつ引っ掛け部３２ａが複数設けられ、引っ掛け部３２ａを介して、第１ねじ部３１ｄと第２ねじ部３２ｄとが螺合する力を与えて鏡筒３１と押え部材３２とを締結することにより、接触部３２ｃをレンズの周縁部に接触させてレンズの周縁部を光軸方向に押える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズを収容する鏡筒と、前記レンズの周縁部を前記レンズの光軸方向に押える環状の押え部材と、を有する前記レンズを保持する保持装置であって、
前記鏡筒の内面には、第１ねじ部が形成され、前記押え部材の外面には前記第１ねじ部と螺合する第２ねじ部が形成され、
前記押え部材は、径方向に所定の厚みを有する基部と、前記径方向に前記基部の厚み以上の厚みをもち、前記周縁部に接触する接触部と、を有し、
前記光軸方向において前記押え部材の前記接触部が設けられた側と反対側に、前記径方向に前記基部の厚みと異なる厚みをもつ引っ掛け部が設けられ、
前記引っ掛け部を介して、前記第１ねじ部と前記第２ねじ部とが螺合する力を与えて前記鏡筒と前記押え部材とを締結することにより、前記接触部を前記レンズの周縁部に接触させて前記レンズの周縁部を前記光軸方向に押えることを特徴とする保持装置。
【請求項２】
前記接触部は、弾性材料により形成されることを特徴とする請求項１に記載の保持装置。
【請求項３】
前記引っ掛け部は、前記レンズの光軸について対称に複数個配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の保持装置。
【請求項４】
前記引っ掛け部の前記径方向の厚みは、前記基部の厚みよりも厚いことを特徴とする請求項３に記載の保持装置。
【請求項５】
複数の前記引っ掛け部の前記周方向の長さの合計が前記基部の前記周方向の長さに対して２．８％以上、１４．１％以下であることを特徴とする請求項４に記載の保持装置。
【請求項６】
前記レンズの光軸に垂直な平面内において、１つの前記引っ掛け部の前記周方向の両端を規定する２つの線分の前記レンズの光軸側の端点のそれぞれと前記レンズの光軸が通る点とを結んだ直線がなす角度を、複数の前記引っ掛け部について合計した値が１０．１度以上、５０．７度以下であることを特徴とする請求項４に記載の保持装置。
【請求項７】
前記引っ掛け部が２つ配置されている場合に、１つの前記引っ掛け部の前記周方向の長さが前記基部の前記周方向の長さに対して１．４％以上、７．０％以下であることを特徴とする請求項４に記載の保持装置。
【請求項８】
前記引っ掛け部が２つ配置されている場合に、前記レンズの光軸に垂直な平面内において、１つの前記引っ掛け部の前記周方向の両端を規定する２つの線分の前記レンズの光軸側の端点のそれぞれと前記レンズの光軸が通る点とを結んだ直線がなす角度が、５．１度以上、２５．４度以下であることを特徴とする請求項４に記載の保持装置。
【請求項９】
前記接触部の前記径方向の厚みは、前記基部の厚みよりも厚いことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の保持装置。
【請求項１０】
前記引っ掛け部のそれぞれの前記径方向の厚みは、前記接触部の前記径方向の厚みと等しいことを特徴とする請求項７に記載の保持装置。
【請求項１１】
前記引っ掛け部は、前記径方向に前記基部の厚みよりも薄いことを特徴とする請求項３に記載の保持装置。
【請求項１２】
複数の前記引っ掛け部の前記周方向の長さの合計が前記基部の前記周方向の長さに対して１．４％以上、４．２％以下であることを特徴とする請求項１１に記載の保持装置。
【請求項１３】
前記レンズの光軸に垂直な平面内において、１つの前記引っ掛け部の前記周方向の両端を規定する２つの線分の前記レンズの光軸側の端点のそれぞれと前記レンズの光軸が通る点とを結んだ直線がなす角度を、複数の前記引っ掛け部について合計した値が５．１度以上、１５．２度以下であることを特徴とする請求項１１記載の保持装置。
【請求項１４】
前記引っ掛け部が２つ配置されている場合に、１つの前記引っ掛け部の前記周方向の長さが前記基部の前記周方向の長さに対して０．７％以上、２．１％以下であることを特徴とする請求項１１に記載の保持装置。
【請求項１５】
前記引っ掛け部が２つ配置されている場合に、前記レンズの光軸に垂直な平面内において、１つの前記引っ掛け部の前記周方向の両端を規定する２つの線分の前記レンズの光軸側の端点のそれぞれと前記レンズの光軸が通る点とを結んだ直線がなす角度が、２．５度以上、７．６度以下であることを特徴とする請求項１１に記載の保持装置。
【請求項１６】
レンズの周縁部を前記レンズの光軸方向に押える環状の押え環であって、
径方向に所定の厚みを有する基部と、前記径方向に前記基部の厚み以上の厚みをもち、前記周縁部に接触する接触部と、を有し、
前記光軸方において前記接触部が設けられた側と反対側に、前記径方向に前記所定の厚みと異なる厚みをもつ引っ掛け部が設けられていることを特徴とする押え環。
【請求項１７】
請求項１乃至１５のうちいずれか１項に記載の保持装置で保持されるレンズを含む光学系を有する投影装置または撮像装置を備え、
前記撮像装置は、前記投影装置によりパターン光が投影された被検物を撮像することを特徴とする計測装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の計測装置と、
前記被検物を保持して移動させるロボットと、を有し、
前記計測装置から出力された前記被検物の位置および姿勢に基づいて、前記ロボットが前記被検物を保持する、ことを特徴とするシステム。
【請求項１９】
請求項１７に記載の計測装置を用いて前記被検物を計測する工程と、
該計測結果に基づいて前記被検物を加工することにより物品を製造する工程と、を有することを特徴とする物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保持装置、押え環、計測装置、システム、および物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、これまで人間が行っていた複雑なタスク（工業製品の組立て等）をロボットが代わりに行うようになりつつある。物体の把持等を行うロボットハンドの制御は、例えば、ロボットハンドに支持された計測装置による物体の配置（例えば、位置及び姿勢）の計測に基づいて行われる。計測装置は、例えば、投影装置および撮像装置を含み、各装置には、レンズを保持する保持装置が備えられ得る。
【０００３】
保持装置は、例えば、鏡筒および押え環を含み、鏡筒に設けられた胴付と押え環とでレンズを挟み込むことでレンズを保持する。鏡筒および押え環と、レンズとは一般的に線膨張係数の差が大きく、温度変化に対する変形量の差も大きい。したがって、例えば、計測環境の温度変化によってレンズの保持精度が低下し得る。保持精度が低下すると、計測装置の計測精度および、ロボットの制御精度が低下する。レンズの保持精度の低下を抑える装置として、押え環やレンズの材料の線膨張係数を揃えた装置（特許文献１）、線膨張係数を考慮してレンズ枠等の寸法を調整した装置（特許文献２）および、レンズと押え環との間に弾性部材を挟んだ装置（特許文献３）がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１０７９５４号公報
【特許文献２】特開平１１−２７１５８６号公報
【特許文献３】特開昭６１−１４９９１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記文献の技術では、計測装置の部品コストまたは、部品の寸法若しくはレイアウトの自由度の点で不利となりうる。
【０００６】
本発明は、例えば、部品コストまたは、部品の寸法若しくはレイアウトの自由度の制約が少なく、計測環境の温度が変化することでレンズの保持精度が低下することを抑えた保持装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、レンズを収容する鏡筒と、レンズの周縁部をレンズの光軸方向に押える環状の押え部材と、を有するレンズを保持する保持装置であって、鏡筒の内面には、第１ねじ部が形成され、押え部材の外面には第１ねじ部と螺合する第２ねじ部が形成され、押え部材は、径方向に所定の厚みを有する基部と、径方向に基部の厚み以上の厚みをもち、周縁部に接触する接触部と、を有し、光軸方向において押え部材の接触部が設けられた側と反対側に、径方向に基部の厚みと異なる厚みをもつ引っ掛け部が設けられ、引っ掛け部を介して、第１ねじ部と第２ねじ部とが螺合する力を与えて鏡筒と押え部材とを締結することにより、接触部をレンズの周縁部に接触させてレンズの周縁部を光軸方向に押えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、例えば、部品コストまたは、部品の寸法若しくはレイアウトの自由度の制約が少なく、計測環境の温度が変化することでレンズの保持精度が低下することを抑えた保持装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態に係る保持装置を備えた計測装置およびロボットを含むシステムを示す図である。
【図２】第１実施形態に係る計測装置の構成を示す図である。
【図３】投影レンズ保持装置の構成の特徴部分を示す断面図である。
【図４】第１実施形態の押え環の構成を示す図である。
【図５】第１実施形態の引っ掛け部の周方向の長さとレンズの拘束力の不均一性との関係を示すグラフである。
【図６】第２実施形態の押え環の構成を示す図である。
【図７】第２実施形態の引っ掛け部の周方向の長さとレンズの拘束力の不均一性との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。
【００１１】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係る保持装置を備えた計測装置１００およびロボット２００を含むシステム１を示す図である。システム１は、計測装置１００、ロボット２００、ロボット制御部３００および表示部４００を有する。なお、以下の図では、被検物３が置かれる支持台２表面をＸＹ平面とし、それに垂直な方向をＺ方向とする。計測装置１００は、例えば、ロボット２００のアーム部分に固定される。計測装置１００は、支持台２に置かれた被検物３にパターン光を投影して撮像し、画像を取得する。そして、計測装置１００の制御部が、被検物３の配置（例えば、位置及び姿勢）を求め、求められた配置の情報をロボット制御部３００に出力する。または、計測装置１００の制御部から画像データを取得したロボット制御部３００が被検物３の配置の情報を求めてもよい。
【００１２】
ロボット制御部３００は、位置および姿勢の情報に基づいて、ロボット２００に駆動指令を送ってアーム部分等を制御する。アーム部分は、先端にハンド部分を有し、被検物３を保持して、並進や回転などの移動をさせる。さらに、被検物３を他の部品に組み付けることにより、複数の部品で構成された物品、例えば電子回路基板や機械などを製造することができる。また、移動された被検物３を加工することにより、物品を製造することができる。ロボット制御部３００は、ＣＰＵなどの演算装置やメモリなどの記憶装置を有する。表示部４００は、計測装置１００により計測された計測結果（例えば、位置の情報）や取得画像を表示する。
【００１３】
図２は、本実施形態に係る計測装置１００の構成を示す図である。計測装置１００は、投影装置１１０および撮像装置１２０を含む計測ヘッドと処理部１３０とを有する。計測装置１００は、パターン投影法を用いて、被検面に配置された被検物３の形状（例えば、３次元形状、２次元形状、位置及び姿勢など）を計測する装置である。
【００１４】
投影装置１１０は、光源部１１１、パターン生成部１１２および投影レンズ保持装置１１３を有する。投影装置１１０は、所定のパターンを被検物３に投影する。光源部１１１は、例えば、ＬＥＤを光源として含み、パターン生成部１１２で生成されたパターンを均一に照明する（例えば、ケーラー照明）。本実施形態では、パターン生成部１１２として任意のパターンを生成可能なＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）を用いる。その他、ＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）、ガラス基板をクロムめっきすることによってパターンが形成されたマスク等を用い得る。投影レンズ保持装置１１３は、パターン生成部１１２で生成されたパターンを被検物３に投影する光学系である。
【００１５】
撮像装置１２０は、イメージセンサ１２１および撮像レンズ保持装置１２２を含む。イメージセンサ１２１としては、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサを用い得る。イメージセンサ１２１は、カラーフィルタを有する撮像素子でもよいし、モノクロの撮像素子でもよい。撮像レンズ保持装置１２２は、被検物３に投影されたパターン光をイメージセンサ１２１に結像するための結像光学系である。撮像レンズ保持装置１２２に保持された撮像レンズは、イメージセンサ１２１に被検物３の像を結像する。
【００１６】
処理部１３０は、例えば、ＣＰＵ（処理部）やメモリなどを含む制御回路であり、撮像装置１２０が撮像した画像から、三角測量の原理に基づいて被検物３までの距離情報を算出する。処理部１３０は、制御部１３１および演算部１３２を含む。制御部１３１は、投影装置１１０が投影するパターン光の形状および線幅等の生成、投影装置１１０の投影タイミングと撮像装置１２０の撮像タイミングとの同期を行う。演算部１３２は、取得した画像から輝度分布を求め、距離情報の算出を行う。なお、輝度分布は、撮像装置１２０が求めてもよい。本実施形態では、空間符号化法により被検物３の距離情報を算出するが、その他、位相シフト法や光切断法等を用いてもよい。
【００１７】
図３は、投影レンズ保持装置１１３の構成の特徴部分を示す断面図である。撮像レンズ保持装置１２２も同様の構成を備える。投影レンズ保持装置１１３（以下、保持装置１１３という）は、鏡筒３１、環状の押え部材（即ち、押え環）３２およびスペーサ３３を有する。本実施形態では、３枚のレンズＬ１、Ｌ２およびＬ３が保持装置１１３によって保持されている。また、本実施形態では、各レンズに共通する光軸方向をＺ軸と同じ方向とし、各レンズの径方向をＸ方向と同じ方向とする。
【００１８】
鏡筒３１の内面に形成された第１ねじ部３１ｄと螺合する第２ねじ部３２ｄが押え環３２の外面に形成されている。各ねじ部が螺合することで押え環３２が鏡筒３１に締結され、押え環３２は、レンズＬ１を光軸方向に押える。レンズＬ１、Ｌ２、スペーサ３３の外径は、鏡筒３１の第１内径３１ａよりも１０〜２０μｍ小さい。また、レンズＬ３の外径は、鏡筒の第２内径３１ｂより１０〜２０μｍ小さい。これにより、鏡筒３１内にレンズＬ１〜Ｌ３、スペーサを収容することができる。なお、保持するレンズの枚数等によっては、スペーサ３３は必ずしも必須ではない。
【００１９】
径方向は、レンズＬ１〜Ｌ３、スペーサ３３と、鏡筒３１との嵌め合いにより拘束される。また、光軸方向について、レンズＬ１は、押え環３２とスペーサ３３との間に挟まれ、レンズＬ２は、レンズＬ３の周縁部とスペーサ３３との間に挟まれて拘束される。レンズＬ３は、レンズＬ２と鏡筒３１の胴付き３１ｃとで挟まれて拘束される。押え環３２を鏡筒３１に締結して、押え環３２がレンズＬ１の周縁部を光軸方向に押すことでレンズＬ１〜Ｌ３を拘束する力が発生する。
【００２０】
本実施形態では、例えば、鏡筒３１および押え環３２には、線膨張率２３ｐｐｍ（μｍ／ｍ℃）のアルミニウムを用いる。これは、ガラス材のレンズの線膨張率７ｐｐｍ（μｍ／ｍ℃）に対して、約３倍大きい。
【００２１】
レンズＬ１〜Ｌ３のコバ（レンズ外径部の厚み）の合計は、６ｍｍである。レンズＬ１〜Ｌ３がすべて平行平板だとみなした場合でも、光軸方向（＝Ｚ方向）にみて、胴付３１ｃ、レンズＬ１〜Ｌ３、スペーサ３３および押え環３２の間で、１℃あたり（２３μｍ／ｍ℃−７μｍ／ｍ℃）×０．００６ｍ≒０．１μｍの熱膨張差が発生する。なお、説明の簡単のためスペーサ３３は変形しないものとして計算している。レンズＬ１〜Ｌ３の曲率を考慮すると、径方向の膨張差による光軸方向の熱膨張差０．１μｍも上記熱膨張差に追加される。
【００２２】
したがって、１℃あたり０．２μｍの光軸方向の熱膨張差が発生する。例えば、保持装置１１３を、２０℃で組み立てた後に、６０℃の環境に置くと、４０℃の温度差が発生する。これにより、光軸方向の熱膨張差が８μｍ発生する。一方、保持装置１１３を、２０℃で組み立てた後に、−２０℃の環境に置くと、―４０℃の温度差が発生する。これにより、光軸方向の熱収縮差が８μｍ発生する。
【００２３】
８μｍの熱膨張差または熱収縮差があると、レンズＬ１〜Ｌ３の拘束力が不十分となりうる。本実施形態の計測装置１００は、高速で動くロボット３００のアーム部分に固定されるため、レンズＬ１〜Ｌ３には大きな外力が加わり得る。拘束力が不十分だと、例えば、レンズＬ１〜Ｌ３が径方向にずれて（即ち、偏芯して）しまう。または、レンズＬ１〜Ｌ３が変形して収差が悪化する。これらは、数十ｍｍの投影位置、撮像位置のずれにつながり、被検物３の計測精度が低下する。また、被検物３の表面の微小な特徴点を計測する場合等において計測が困難となる。
【００２４】
本実施形態では、押え環３２にばねとしての十分な性能を与え、熱膨張差または熱収縮差を吸収する。図４は、本実施形態の押え環３２の構成を示す図である。押え環３２は、引っ掛け部３２ａ、基部３２ｂ、接触部３２ｃおよび第２ねじ部３２ｄを有する。押え環３２の外面に形成された第２ねじ部３２ｄは、呼び径２４ｍｍ、ピッチ０．５ｍｍの極細目メートルネジである。押え環３２は、弾性部材であり、初期変形を与えられることで、熱膨張差または熱収縮差を吸収する。押え環３２は、接触部３２ｃから光軸方向に伝わる力で、図４で示す円筒からすり鉢状へと弾性変形する。
【００２５】
引っ掛け部３２ａは、基部３２ｂの径方向の厚み０．８ｍｍよりも厚く１．６ｍｍである。引っ掛け部３２ａは、複数個配置されうる。本実施形態では、図４に示すとおり、接触部３２ｃが設けられている側と反対側において、互いに対向する位置、すなわち、レンズＬ１の光軸について対称な位置に一つずつ設けられている。引っ掛け部３２ａに工具などを引っ掛けることで押え環３２を回転させて押え環３２を鏡筒３１に締結し、押え環３２に初期変形を与える。引っ掛け部３２ａの押え環３２の周方向の長さは、２ｍｍとする。引っ掛け部３２ａの径方向の厚み、周方向の長さ、個数および配置は、押え環３２のレンズＬ１の拘束力の均一性、押え環３２のばね剛性、および引っ掛け部３２ａにより押え環３２を回転させる回転力に対して押え環３２が必要とする剛性に基づいて決定される。拘束力が不均一になると、レンズを均一に保持することが困難となる。押え環３２のばね剛性が大きくなると、熱膨張差を吸収できなくなる。また、引っ掛け部３２ａの剛性が不足すると、回転力を加えることが困難となる。
【００２６】
基部３２ｂは、内径２２．６ｍｍ、径方向の厚みは上記の通り０．８ｍｍ、光軸方向の長さは２ｍｍである。接触部３２ｃは、レンズＬ１の周縁部と接触し、光軸方向にレンズＬ１を押える。接触部３２ｃは、内径２１ｍｍ、径方向の厚み１．６ｍｍであり、図４で示すように押え環３２の全周に亘って形成されている。接触部３２ｃは、レンズＬ１から受ける力で、基部３２ｂとの接合部に対して弾性変形する弾性材料で形成される。
【００２７】
押え環３２の径方向に各部の厚みをみると、引っ掛け部３２ａと接触部３２ｃが同じ厚みで、基部３２ｂから内側に張り出している。引っ掛け部３２ａと接触部３２ｃとを同じ厚みにしたのは、加工の容易性からである。レンズに入射する光の光線有効径に合わせて外径側に退避させるなど、他の設計項目に合わせて厚みを変更し得る。例えば、引っ掛け部３２ａを接触部３２ｃよりも厚くしてもよい。また、基部３２ｂを引っ掛け部３２ａおよび接触部３２ｃよりも薄くしたのは、押え環３２のばねとしての性能を向上（例えば、ばね剛性を低減）させ、熱膨張差または熱収縮差を吸収するためである。
【００２８】
押え環３２を光軸方向にみると、引っ掛け部３２ａの長さは１ｍｍ、接触部３２ｃの長さは０．５ｍｍ、基部の長さは２ｍｍである。すなわち、引っ掛け部３２ａと接触部３２ｃとの間には０．５ｍｍの間隔がある。剛性が高くなるとばねとしての性能が不足しうるが、間隔を設けることで引っ掛け部３２ａの厚みによる基部３２ｂのばね剛性への影響を抑えることができる。以上の構成により、本実施形態の押え環３２は、ばね剛性１７Ｎ／μｍを有する。
【００２９】
引っ掛け部３２ａの周方向の長さは、レンズＬ１の拘束力の均一性に影響する。図５は、引っ掛け部３２ａの一つの周方向の長さとレンズＬ１の拘束力の不均一性との関係を示すグラフである。引っ掛け部３２ａの配置、個数、光軸方向の長さおよび径方向の厚みを上記の値として、周方向の長さのみを変化させた時の拘束力の不均一性の変化の仕方を示す。横軸が引っ掛け部３２ａの周方向の長さ（ｍｍ）、縦軸がレンズＬ１の拘束力の円周内の不均一性（％）を示す。不均一性とは、熱膨脹差、熱収縮差による弾性変形を押え環３２に発生させた場合の、レンズの拘束力の円周内平均値に対する、円周内最大値と円周内最小値の差である。値が大きいほど、拘束力が不均一となり、軸に対して非対称の変形が拘束するレンズに発生することを意味する。不均一性の許容値は、計測装置１００の計測精度により決定され、本実施形態では、１２％とする。
【００３０】
レンズの拘束力が最も均一となる場合は、引っ掛け部３２ａの周方向の長さを可能な限り長くした場合、または、引っ掛け部３２ａの周方向の長さを可能な限り短くした場合である。前者よりも後者の場合の方が押え環３２のばね剛性を低減させやすい。本実施形態では、押え環３２のばね剛性を低減させて熱膨張差または熱収縮差を吸収する目的に対応し、後者の場合を選択する。
【００３１】
しかしながら、引っ掛け部３２ａは、押え環３２を鏡筒３１に締付ける際に壊れない程度の強度が必要となるため、周方向の短さには限度がある。例えば、１Ｎｍの力を引っ掛け部３２ａに与えて締め付ける際、引っ掛け部３２ａの一つに加わるせん断力は、４４Ｎである。引っ掛け部３２ａに使用するアルミニウム（アルミ合金Ａ５０５２）の耐力は９０ＭＰａなので、安全率２倍の強度を持たせる場合、引っ掛け部３２ａの周方向の長さ（ｍｍ）は、１ｍｍ以上とすることが好ましい。
【００３２】
また、図５によれば、不均一性が１２％以下となるのは、引っ掛け部３２ａの周方向の長さがおよそ５ｍｍ以下となる場合である。すなわち、引っ掛け部３２ａのひとつの周方向の長さは、本実施形態では、１ｍｍ以上かつ、５ｍｍ以下とするのがよい。本実施形態では、上記のとおり、２ｍｍとしている。この場合、図５によれば、レンズの拘束力の円周内の不均一性は、約４％である。
【００３３】
１Ｎｍの力を引っ掛け部３２ａに与えて締め付けた場合、押え環３２は１０ｕｍの初期変形が与えられる。上記のとおり、保持装置１１３を、２０℃で組み立てた後に、６０℃の環境に置くと、光軸方向に熱膨張差が８μｍ発生するが、初期変形１０μｍはこの熱膨張差をカバーでき、レンズの拘束力の変化を抑えることができる。
【００３４】
熱膨張差または熱収縮差を吸収するために必要な初期変形量、すなわち、押え環３２の鏡筒３１への締付け力は、保持するレンズの曲率、肉厚、枚数による差はあるものの、押え環３２の径に比例する傾向がある。また、締付けの際の引っ掛け部３２ａに加わるせん断力は、押え環３２の径とほぼ比例関係にある。
【００３５】
上述した引っ掛け部３２ａの周方向の長さの範囲、１〜５ｍｍを、上記比例関係を考慮して一般化すると、基部３２ｂの周方向の長さと、引っ掛け部３２ａの周方向の長さの比の範囲は、およそ１．４％以上、７．０％以下となる。また、光軸を中心とした、引っ掛け部３２ａの周方向の角度は、およそ５．１度以上、２５．４度以下となる。ここで、光軸を中心とした、引っ掛け部３２ａの周方向の角度は、レンズＬ１の光軸に垂直な平面内で引っ掛け部３２ａの周方向の両端を規定する２つの線分のレンズＬ１の光軸側の端点のそれぞれとレンズＬ１の光軸が通る点を結んだ直線がなす角度である。なお、これらの数値範囲は、引っ掛け部３２ａを設ける個数によって変化しうる。
【００３６】
なお、上述した引っ掛け部３２ａの周方向の長さを規定する数値範囲は、引っ掛け部３２ａを２つ設ける場合における１つの引っ掛け部３２ａの数値範囲である。したがって、引っ掛け部３２ａを２つ設ける本実施形態の場合、引っ掛け部３２ａの周方向の数値範囲は、上述の２倍となる。すなわち、基部３２ｂの周方向の長さと、２つの引っ掛け部３２ａの周方向の長さの合計との比の範囲は、およそ２．８％以上、１４．１％以下となる。また、光軸を中心とした、２つの引っ掛け部３２ａの周方向の角度の合計の範囲は、およそ１０．１度以上、５０．７度以下となる。この範囲で引っ掛け部３２ａの周方向の長さを決定するとよい。なお、上記数値範囲、すなわち、引っ掛け部３２ａの周方向の長さの合計値の範囲は、引っ掛け部３２ａを設ける個数によって変化しない。
【００３７】
以上のように、本実施形態の押え環３２を有する保持装置１１３を備えた計測装置１００は、計測環境の温度変化によるレンズ保持精度への影響を抑えることができる。したがって、本実施形態によれば、部品コストまたは、部品の寸法若しくはレイアウトの自由度の制約が少なく、計測環境の温度変化による影響が抑えられた保持装置１１３、計測装置１００、およびロボット３００を提供することができる。
【００３８】
（第２実施形態）
図６は、第２実施形態の押え環３２の構成を示す図である。第１実施形態と大きく異なるのは、引っ掛け部３２ａが、径方向に突き出た突起状でなく、径方向に肉薄の凹部となっている点である。本実施形態は、レンズの拘束力が最も均一となる場合のひとつである、引っ掛け部３２ａの周方向の長さを可能な限り長くした場合に相当する。本実施形態でも、ばねとしての機能を十分にもつ剛性の押え環３２を得ることができる。
【００３９】
図６で示すように、基部３２ｂは、接触部３２ｃと径方向に同じ厚みを有する。引っ掛け部３２ａは、基部３２ｂを削った肉薄の凹部であり、接触部３２ｃよりも径方向の厚みが薄い。なお、接触部３２ｃを基部３２ｂよりも厚くしてもよい。
【００４０】
図７は、引っ掛け部３２ａの一つの周方向の長さとレンズＬ１の拘束力の不均一性との関係を示すグラフである。引っ掛け部３２ａの配置、個数、光軸方向の長さおよび径方向の厚みは固定値として、周方向の長さのみを変化させた時の拘束力の均一性の変化の仕方を示す。横軸が引っ掛け部３２ａの周方向の長さ（ｍｍ）、縦軸がレンズＬ１の拘束力の円周内の不均一性（％）を示す。不均一性の許容値は、計測装置１００の計測精度により決定され、本実施形態でも１２％とする。
【００４１】
本実施形態では、ピン状の工具を引っ掛け部３２ａに引っ掛けて押え環３２を鏡筒３１に締めつける。引っ掛け部３２ａの周方向の長さは、例えば、ピン状の工具の径により決定される。第１実施形態と同様に１Ｎｍの力で締め付ける場合、引っ掛け部３２ａの一つに加わるせん断力は、４４Ｎである。ピン状の工具の材質は、例えばＳＵＳであり、耐力１７５ＭＰａなので、安全率２倍の強度を持たせる場合、ピンの径は０．５ｍｍ以上とすることが好ましい。したがって、引っ掛け部３２ａの周方向の長さの下限値は、０．５ｍｍである。
【００４２】
図７のグラフにおいて、不均一性１２％に対応する、引っ掛け部３２ａの周方向の長さは、およそ１．５ｍｍである。すなわち、引っ掛け部３２ａのひとつの周方向の長さは、本実施形態では、０．５ｍｍ以上かつ、１．５ｍｍ以下とするのがよい。本実施形態では、１ｍｍとした。この場合、図７によれば、レンズの拘束力の円周内の不均一性は、約１０％である。
【００４３】
第１実施形態で述べたとおり、押え環３２の鏡筒３１への締付け力は、押え環３２の径に比例する傾向がある。また、締付けの際の引っ掛け部３２ａに加わるせん断力は、押え環３２の径とほぼ比例関係にある。
【００４４】
上述した引っ掛け部３２ａの周方向の長さの範囲、０．５〜１．５ｍｍを、上記比例関係を考慮して一般化すると、基部３２ｂの周方向の長さと、引っ掛け部３２ａの周方向の長さの比の範囲は、およそ０．７％以上、２．１％以下となる。また、光軸を中心とした、引っ掛け部３２ａの周方向の角度は、およそ２．５度以上、７．６度以下となる。ここで、光軸を中心とした、引っ掛け部３２ａの周方向の角度は、第１実施形態と同様に定義される。なお、これらの数値範囲は、引っ掛け部３２ａを設ける個数によって変化しうる。
【００４５】
なお、上述した引っ掛け部３２ａの周方向の長さを規定する数値範囲は、引っ掛け部３２ａを２つ設ける場合における１つの引っ掛け部３２ａの数値範囲である。したがって、引っ掛け部３２ａを２つ設ける本実施形態の場合、引っ掛け部３２ａの周方向の数値範囲は、上述の２倍となる。すなわち、基部３２ｂの周方向の長さと、２つの引っ掛け部３２ａの周方向の長さの合計との比の範囲は、およそ１．４％以上、４．２％以下となる。また、光軸を中心とした、２つの引っ掛け部３２ａの周方向の角度の合計の範囲は、およそ５．１度以上、１５．２度以下となる。この範囲で引っ掛け部３２ａの周方向の長さを決定するとよい。なお、上記数値範囲、すなわち、引っ掛け部３２ａの周方向の長さの合計値の範囲は、引っ掛け部３２ａを設ける個数によって変化しない。本実施形態の保持装置１１３、計測装置１００、およびロボット３００も第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００４６】
なお、上記実施形態では、３枚のレンズを保持していいたが保持枚数はこれに限られない。また、外形が円の鏡筒３１および押え環３２として説明したが、外形の形状は円に限られない。保持装置の機能はレンズを保持する機能以外の機能も有していていもよい。押え環３２を構成する要素の寸法、線膨脹係数等の具体的な設計値、温度変化の範囲±４０℃は、一例に過ぎない。第１実施形態において、ばねとしての性能の許容範囲内で引っ掛け部３２ａの個数は変更できる。引っ掛け部３２ａの２個を複数に分割して、等角度で配置すれば、押え環３２の拘束力の均一性は向上する。また、第２実施形態においても、引っ掛け部３２ａの２個を複数に分割して、等角度で配置すれば、押え環３２の拘束力の均一性は向上する。
【００４７】
（その他の実施形態）
以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明はこれらの実施の形態に限定されず、その要旨の範囲内において様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【００４８】
Ｌ１〜Ｌ３    レンズ
１００        計測装置
１１３        投影レンズ保持装置（保持装置）
３１          鏡筒
３２          押え部材
３２ａ        引っ掛け部
３２ｂ        基部
３２ｃ        接触部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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