(57)【要約】 【課題】  レンズ等の光学素子に対して、その両面形状をより簡単かつ高精度に測定することができ、さらに装置自体の構成を簡易かつ小型にすることができる形状測定機を提供すること。【解決手段】  測定対象である光学素子Ｗに、該光学素子Ｗの光軸Ｍに交差する方向に延びるプローブセンサ１０を該プローブセンサ１０の先端に向けて付勢させながら接触させて、前記光学素子Ｗの形状を測定する形状測定機であって、前記光学素子Ｗをその光軸Ｍを中心として回転させる回転機構２９と、前記プローブセンサ１０を前記光学素子Ｗに対して前記光軸Ｍ方向に沿って相対的に移動させる相対移動機構２５と、を備えることを特徴とする。【選択図】    図１
2005337908.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象である光学素子に、該光学素子の光軸に交差する方向に延びるプローブセンサを該プローブセンサの先端に向けて付勢させながら接触させて、該接触させた状態で前記プローブセンサおよび光学素子を相対的に走査させることにより、前記光学素子の形状を測定する形状測定機であって、
前記光学素子をその光軸を中心として回転させる回転機構と、
前記プローブセンサと前記光学素子とが前記光軸の方向に沿って相対的に移動するように前記プローブセンサおよび前記光学素子の少なくとも一方を移動させる相対移動機構と、を備えることを特徴とする形状測定機。
【請求項２】
前記光学素子の表裏面を突出させた状態で前記光学素子を支持する光学素子支持手段と、
前記相対移動機構の駆動により前記プローブセンサと前記光学素子とが前記光軸の方向に沿って相対的に移動させられるとき、前記プローブセンサが前記光学素子支持手段に触れないように、両者を互いに離間させる方向にその両者の少なくとも一方を移動させる離間手段と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の形状測定機。
【請求項３】
前記光学素子の測定結果に基づいて、前記光学素子の表裏面の偏心量を算出する演算部を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の形状測定機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接触式プローブを有する形状測定機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、カメラ、顕微鏡等の様々な光学機器が提供されており、それに応じて、種々の大きさ・形状のレンズが使用されてきている。これらレンズの表面形状の測定に関して、レンズの表裏面の形状を一緒に測定すべき要請がある。例えば、両凸形状のレンズに対して片面ごとの形状を個別に評価するだけでなく、両面の形状に係る光学的・幾何学的数値が求められる場合がある。両面形状間の偏心量がその代表的なものである。
従来より、レンズ等の光学素子に対して両面形状を評価する方法として、２本の接触式プローブを用いてレンズを両面から挟み込み、それらを接触させた状態で、プローブとレンズを相対的に移動させ、この移動の間におけるプローブの軸方向の変位量を求めることによって、レンズの両面形状を測定するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
また、一本のプローブを用いて一方の面を測定した後に、レンズを反転させて他方の面を改めて測定するものも紹介されている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開平１１−１６００３８号公報
【特許文献２】特開２００２−７１３４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、２本のプローブを用いて両面を測定するものでは、高精度プローブセンサを２本用意しなければならないため、装置自体の構成が複雑かつ大掛かりなものとなってしまう。さらに、各プローブごとの誤差が生じてしまい、測定精度が得られないという問題がある。そのため、２本のプローブを使って測定するためには、各プローブの相関データを予め取得しておき、測定値について校正等の補正を施す必要があるため、測定に関する処理手順が複雑になってしまう。すなわち、各プローブセンサには真直度や剛性・振動等の誤差要因が含まれているため、両面形状の関連付けを行うための補正処理が必要となる。
また、レンズを反転させて１本のプローブによって両面の形状を測定するものでは、レンズを反転させたときに回転系の誤差が生じてしまうため、正確な測定ができないという問題がある。そのため、これらを正確に測定するためには、基準面等を用いて両面の位置関連付けを行う必要があり、上記と同様に、処理手順が複雑になってしまう。
さらにこれら両装置では、両面形状データの位置関係を補正によって評価するものであるため、補正処理によって補正しきれない誤差はそのまま測定誤差として残ってしまうことになる。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、レンズ等の光学素子に対して、その両面形状をより簡単かつ高精度に測定することができ、さらに装置自体の構成を簡易かつ小型にすることができる形状測定機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供する。
請求項１に係る発明は、測定対象である光学素子に、該光学素子の光軸に交差する方向に延びるプローブセンサを該プローブセンサの先端に向けて付勢させながら接触させて、該接触させた状態で前記プローブセンサおよび光学素子を相対的に走査させることにより、前記光学素子の形状を測定する形状測定機であって、前記光学素子をその光軸を中心として回転させる回転機構と、前記プローブセンサと前記光学素子とが前記光軸の方向に沿って相対的に移動するように前記プローブセンサおよび前記光学素子の少なくとも一方を移動させる相対移動機構と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
この発明に係る形状測定機によれば、回転機構により測定対象である光学素子が光軸を中心として回転させられ、この回転させられた状態で、光学素子の光軸に交差する方向に延ばされたプローブセンサが、光学素子の表面に接触させられる。そして、相対移動機構を駆動することにより、プローブセンサが上記接触させられた状態で光学素子の裏面側に向けて光軸方向に沿って相対的に移動させられる。このとき、プローブセンサは、先端に向けて付勢されていることから、光学素子の表面形状にならって、光軸に交差する方向にも移動させられる。さらに相対移動機構によりプローブセンサが光学素子に対し光軸方向に沿って相対的に移動させられると、プローブセンサは、光学素子の裏面に到達し、その裏面形状にならって光軸に交差する方向に移動させられる。
これにより、光学素子の表裏面にわたる、光軸に交差する方向のプローブセンサの移動量が求められ、その光学素子の表裏面の形状が測定される。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の形状測定機において、前記光学素子の表裏面を突出させた状態で前記光学素子を支持する光学素子支持手段と、前記相対移動機構の駆動により前記プローブセンサと前記光学素子とが前記光軸の方向に沿って相対的に移動させられるとき、前記プローブセンサが前記光学素子支持手段に触れないように、両者を互いに離間させる方向にその両者の少なくとも一方を移動させる離間手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
この発明に係る形状測定機によれば、相対移動機構の駆動によりプローブセンサが光学素子に接触した状態で光軸方向に沿って相対的に移動させられる。ここで、光学素子の表面から裏面に向かう途中位置において、プローブセンサは光学素子支持手段に接触することになる。本形状測定機では、離間手段によって、プローブセンサが光学素子支持手段に接触する前に、プローブセンサと光学素子の少なくとも一方が互いに離間する方向に移動させられる。そして、プローブセンサが光学素子支持手段を通り過ぎたところで、プローブセンサと光学素子とが互いに接近させられて、プローブセンサが光学素子の裏面に接触させられる。
これにより、測定結果から光学素子支持手段の表面形状を取り除く補正をすることなく、より高精度に測定することが可能になる。また、支持手段に接触することによるプローブセンサの破損、摩耗を防止することができる。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の形状測定機において、前記光学素子の測定結果に基づいて、前記光学素子の表裏面の偏心量を算出する演算部を備えることを特徴とする。
この発明に係る形状測定機によれば、演算部により、光学素子の表裏面形状の測定結果に基づいて、表裏面の偏心量が算出される。
これにより、簡単かつ高精度に偏心量を測定することが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、１つのプローブセンサだけで、かつ光学素子を反転させることも無く、簡単かつ高精度に光学素子の表裏面を測定することが可能になる。また、プローブセンサを複数本用意する必要がないため、装置自体の構成を簡易かつ小型にすることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（実施例１）
以下、本発明の第１実施例に係る形状測定機について、図面を参照して説明する。
図２は、本発明の第１実施例としての形状測定機に、被測定物であって、例えば両面凸レンズからなるワーク（光学素子）を取り付けた様子を示したものである。
図２において、符号１は形状測定機、符号Wはワークを示している。
形状測定機１は、被測定物の測定を行う測定部２と、被測定物を支持する支持部３とを備えており、両者が基台４の上に対向して配置されている。
【００１２】
支持部３は、支持部本体としてのワーク治具２７を備えており、このワーク治具２７の上部に直方体形状の保持壁部２８が固定されている。保持壁部２８の上面２８ａには、ワークＷが取り付けられるワーク回転機構（回転機構）２９が設けられている。ワーク回転機構２９は、図５に示すように、円環状に形成されるとともにその円環の中心点Ｐを中心として回転可能な回転部２９ａ（光学素子支持手段）と、この回転部２９ａを回転可能に支持する回転機構軸受２９ｂとを備えている。回転部２９ａは、図３に示すように、その中央の中空部分が後述するエアスライド軸８の軸線Ｌに直交する方向に向けられて配置されている。
【００１３】
また、回転部２９ａは、図４に示すように、半径方向に貫通する雌ネジ部（光学素子支持手段）２９ｃが設けられており、この雌ネジ部２９ｃが回転部２９ａの周方向に均等間隔に３つ形成されている。そして、ワークＷを回転部２９ａの中空部分にあてがい、各雌ネジ部２９ｃに半径方向外方からイモネジ（光学素子支持手段）４０を螺合させて、中空部分にイモネジ４０の先端を突出させることにより、ワークＷの外周面にイモネジ４０の先端が接触するようになっている。これにより、回転部２９ａは、ワークＷの厚さ方向の中央において、すなわちワークＷの表裏面を突出させた状態で、かつ図３に示すワークＷの光軸Ｍが軸線Ｌと直交する方向に向けられた状態でワークＷを保持するようになっている。また、イモネジ４０の他端は、先端がワークＷの外周面に接触した状態では雌ネジ部２９ｃ内に埋没しており、回転部２９ａの外部には露出しない。さらに、回転部２９ａは、ワークＷを上記のように保持した状態で、回転制御部３０からの指示により、所定の角度θだけ回転させられるようになっており、その回転により、ワークＷも回転させられるようになっている。
回転制御部３０は、回転部２９ａに回転角度を指示するとともに、その指示値を回転角度情報として、後述する演算部２６に出力するようになっている。
【００１４】
また、測定部２は、ワークWを実際に測定する測定ユニット５と、測定ユニット５が載せられる測定機板６と、測定機板６が載せられる測定機台（相対移動機構）７とを備えている。
測定機板６は、その長さ方向の両端に配されるｚ駆動軸２４ａ，ｂを介して測定機台７に固定されており、測定機台７は、支持部３より遠い方に配置される後方側のｚ駆動軸２４ｂが不図示の駆動部により駆動させられることにより、測定機板６を支持部３側に向けて傾斜させるようになっている。さらに、測定機台７は、図３に示すように、不図示の駆動部によって、ｘ駆動軸（相対移動機構）２５を介してワークWの光軸Ｍ方向に沿って往復移動可能になっている。この測定機台７の動きを、図２に示すように、支持部３の近傍に設けられたｘ軸測長器４１が検出し、この検出結果を駆動軸の稼動距離情報として、後述する演算部２６に向けて逐一出力するようになっている。
【００１５】
また、測定ユニット５は、柱状に形成されたエアスライド軸８と、略直方体形状のエアスライド軸受（離間手段）９と、測定時にワークＷに接触させるプローブ（プローブセンサ）１０と、プローブ１０の変位量を測定するためのプローブ軸測長器２０とを備えている。
エアスライド軸受９は、不図示の駆動部により、支持部３に対して接近離間する方向に、すなわち軸線Ｌ方向に往復移動可能な状態で、測定機板６の上に設置されている。また、エアスライド軸受９は、軸線Ｌ方向に貫通する貫通孔（不図示）が形成されており、その貫通孔が図３に示す光軸Ｍに直交する方向に向けられた状態になっている。
【００１６】
そして、この貫通孔の中をエアスライド軸８が通されることにより、エアスライド軸８は光軸Ｍに直交する方向に延ばされた状態になっている。貫通孔内の内壁面には、複数の吹出孔（不図示）が形成され、エアスライド軸８と上記内壁面との間には、圧縮したクリーンでドライな圧縮空気を吹出孔から噴出させることにより、数μｍの微小な隙間を生じさせるようになっている。すなわち、これら空気の噴出により、エアスライド軸８は、エアスライド軸受９の内壁面とは接触していない、浮いた状態になっている。これにより、エアスライド軸８は、支持部３に対して接近離間する方向に、すなわち軸線Ｌ方向に往復移動可能に支持されている。
【００１７】
エアスライド軸８の先端部には、プローブ１０が設けられており、このプローブ１０の先端には、例えば精密ルビー球からなる球状部１０ａが設けられている。
一方、エアスライド軸８の後端部には、段差部２１が形成され、この段差部２１を介して、プローブ軸測長器２０が取り付けられている。
プローブ軸測長器２０は、板状部材からなるガラススケール２０ｂと、ガラススケールヘッド２０ａとを備えている。ガラススケール２０ｂは、その一端が段差部２１にネジ止めされることにより、軸線Ｌ方向に沿って取り付けられている。ガラススケールヘッド２０ａには、ガラススケール２０ｂが往復移動可能に挿通され、ガラススケール２０ｂの移動がガラススケールヘッド２０ａにより逐次検出され、この検出結果をプローブ位置情報として、演算部２６に出力するようになっている。
【００１８】
さらに、エアスライド軸８の段差部２１の近傍には、軸線Ｌに直交する方向に延びる棒状のストッパハネ２２が固定されている。ストッパハネ２２は、図３に示すように、その長さ寸法がエアスライド軸８の幅寸法より長くなるように形成され、エアスライド軸８に固定された状態では、ストッパハネ２２の両端がエアスライド軸８からその幅方向に沿って突出するようになっている。
また、ストッパハネ２２の近傍には、図２に示すコの字状のストッパ２３が、エアスライド軸８に隣接されて配置されている。ストッパ２３は、図３に示すように、コの字状の底面部が軸線Ｌに平行になるように、かつ突出したストッパハネ２２の一端が、コの字状のストッパ２３の両内側壁２３ａの間に位置するように、エアスライド軸受９から延びる取付部９ａに取り付けられている。そのため、エアスライド軸受９の軸線Ｌ方向の往復移動に伴って、ストッパ２３も移動するようになっている。さらに、エアスライド軸８の往復移動に伴って、ストッパハネ２２はストッパ２３の両内側壁２３ａの間を往復移動するようになっており、エアスライド軸８が所定範囲の距離以上移動しようとしても、ストッパハネ２２が一方の内側壁２３ａに接触することになり、これによりエアスライド軸８の軸線Ｌ方向の移動を制限するようになっている。また、エアスライド軸８の移動が制限されることにより、エアスライド軸８がエアスライド軸受９から抜け出すのを防止するようになっている。
【００１９】
さらに、本実施例における形状測定機１は、演算部２６を備えており、ガラススケールヘッド２０ａ、ｘ軸測長器４１および回転制御部３０からの出力情報に基づいて、後述する所定の演算を行うことにより、ワークＷの表裏面形状およびその偏心量が算出されるようになっている。
このような構成のもと、測定ユニット５を測定機板６の上に設置し、駆動部を駆動すると、ｚ駆動軸２４ｂが駆動させられて、測定機板６が支持部３側に向けた傾斜を生じさせ、これによりエアスライド軸受９も傾き、エアスライド軸８は、エアスライド軸８を含む部材の自重の軸方向成分のみによって、軸方向先端に向けて移動させられるようになっている。そのため、プローブ１０は、上記自重の軸方向成分のみによる、極めて微弱な付勢力によって軸方向先端に向けて付勢されるようになっている。
【００２０】
次に、このように構成された本実施例における形状測定機１の作用について説明する。
最初に、ワークＷの表裏面形状を測定するための作用について説明する。
まず、図４に示すように、イモネジ４０を雌ネジ部２９ｃに螺合させることにより、測定しようとするワークＷを回転部２９ａに取り付ける。すると、図３に示すように、光軸Ｍと軸線Ｌとが直交するようにして、ワークＷとエアスライド軸８が配置される。そして、回転制御部３０に指示を出し回転部２９ａを回転させることにより、ワークＷを光軸Ｍを中心として回転させる。
【００２１】
さらに、エアスライド軸受９を、測定機板６上において、最大ストローク前進させた位置に配するように、すなわちワークＷと最も接近するように移動させる。この状態で、駆動部を駆動すると、ｚ駆動軸２４ｂが駆動させられ、測定機板６が支持部３に向けて傾斜させられると同時に、測定ユニット５もプローブ１０側の先端が斜め下方に、プローブ軸測長器２０側の後端が斜め上方を向くように傾けられる。そのため、エアスライド軸８が軸方向に沿ってプローブ１０側に移動させられると同時に、ストッパハネ２２もストッパ２３の両内側壁２３ａの間を移動させられる。
【００２２】
そして、ストッパハネ２２がプローブ１０側の内側壁２３ａに接触すると、エアスライド軸８の移動が止められる。この位置は、プローブ１０が、図１に示すワークＷの表面Ｗaに最初に接触する初期接触ポイントから、水平方向、すなわち光軸Ｍ方向に沿って所定の距離だけ離された地点となる。さらに、この状態では、プローブ１０は、その先端が表面Ｗaの最突出部から測定ユニット５側にわずかに寄った位置に配される。そして、この位置から、測定機台７が、光軸Ｍ方向に沿ってワークＷの裏面Ｗb側に向けて水平移動を開始する。測定機台７は、一定の距離を高速移動し、所定の地点から低速移動に切り替えられて、さらに、プローブ１０が上記初期接触ポイントに向かうよう水平移動しつづける。
【００２３】
その結果、プローブ１０の球状部１０ａが、あるタイミングで表面Ｗaの初期接触ポインに接触する。そして、接触後は、表面Ｗaのなめらかな突出面にならってプローブ１０がエアスライド軸受９側に移動させられる。このプローブ１０の移動に合わせて両者の接触ポイントが連続的に移動させられる。そして球状部１０ａが所定の地点に到達すると、プローブ軸測長器２０によって測定が開始される。さらなる測定機台７の移動により、球状部１０ａは接触した状態のまま表面Ｗaの最突出部分を通過し、やがてはワーク回転機構２９の手前まで到達する。そして所定の位置までくると、一旦、測定が中断されて、駆動部の駆動により、エアスライド軸受９がワークＷと離間する方向に軸線Ｌ上を移動させられる。このエアスライド軸受９の移動に合わせて、図３に示すストッパ２３も移動させられる。そして、ストッパ２３の移動により、ストッパハネ２２がエアスライド軸受９に近い方の内側壁２３ａに支持されて、図１に示すように、エアスライド軸８を介して、プローブ１０が測定部２側に引き戻される。さらに、エアスライド軸受９の上記離間する方向への移動により、球状部１０ａがワーク回転機構２９に接触しない位置にまで充分引き戻される。
【００２４】
このときも測定機台７は移動を続け、遂にはワーク回転機構２９を超え、それに合わせてプローブ１０もワーク回転機構２９を超えるが、球状部１０ａは充分引き戻されているため、球状部１０ａは、ワーク回転機構２９に接触しないまま、このワーク回転機構２９を通り過ぎる。そして、通り過ぎたところで、駆動部が切り換えられ、エアスライド軸受９が、再度ワークＷに接近する方向に軸線Ｌ上を移動させられる。この移動により、球状部１０ａが、ワークＷの裏面Ｗbの縁に接触させられる。この時点で測定が再開される。プローブ１０はエアスライド軸８を含む部材の自重の軸方向成分のみによってその先端側に向けて付勢されていることから、球状部１０ａは、図６に示すように、裏面Ｗbのなめらかな形状にならって、エアスライド軸受９と反対側に向けて軸線Ｌ上を移動させられる。そして、さらなる測定機台７の移動により、球状部１０ａは、裏面Ｗbの最突出部分に到達し、そこから裏面Ｗbから離される。その時点で測定が終了する。
【００２５】
その間、プローブ軸測長器２０はエアスライド軸８の位置を検出し続け、演算部２６に逐一そのプローブ位置情報が出力される。また、測定機台７の光軸Ｍに沿った移動は、ｘ軸測長器４１によりその位置が検知され、上記と同様、その情報が駆動軸の稼動距離情報として逐一演算部２６に出力される。さらに、回転制御部３０により、回転部２９ａの回転指示値が、回転角度情報として逐一演算部２６に出力される。
そしてこれらのプローブ位置情報、駆動軸の稼動距離情報および回転角度情報に基づいて、演算部２６によりワークＷの表裏面Ｗa，Ｗbの形状が算出される。
【００２６】
次いで、ワークＷの表裏面Ｗa，Ｗbの偏心量を算出するための処理について、偏心量を表すパラメータの一つであるチルトを例にとって、図７から図９を参照して説明する。
上記のように、ワークの表面Ｗaが測定され（Ｓ１）、この測定によって得られるプローブ中心軌跡について、演算部２６によって、ｚ＝ｆ（ｘ，ｙ）で与えられる表面Ｗaの設計式に対して、フィッティング解析をあてはめることにより、ｚ軸に対する表面非球面軸のチルトベクトル→ｖ１＝（ｘ１，ｙ１，ｚ１）が求められる（Ｓ２）。なお、本来記号の上部に付記するベクトル記号“→”を、ここでは記号の左側に付記するものとする。
さらに、上記のようにワークの裏面Ｗbが測定され（Ｓ３）、この測定によって得られるプローブ中心軌跡について、演算部２６によって、ｚ＝ｇ（ｘ，ｙ）で与えられる裏面Ｗbの設計式に対して、フィッティング解析をあてはめることにより、ｚ軸に対する裏面非球面軸のチルトベクトル→ｖ２＝（ｘ２，ｙ２，ｚ２）が求められる（Ｓ４）。
【００２７】
ここで、表面Ｗaと裏面Ｗbに偏心が無く、かつワークWを回転部２９ａに設置したときに、ｚ軸と表面Ｗaおよび裏面Ｗbの非球面軸とが一致していると、→ｖ１＝（０，０，１），→ｖ２＝（０，０，１）となるが、設置誤差や加工誤差によって、ｚ軸からのズレが生じるおそれがあるため、このズレ量を考慮した上で、偏心量を求める必要がある。
そこで、上記で求められた２つのベクトル→ｖ１と→ｖ２について、内積の公式を用いることにより、表面Ｗaと裏面Ｗbの非球面軸がなす角θが求められる。
すなわち、
【数１】
2005337908.tif 000003
となるから、なす角θは、
【数２】
2005337908.tif 000004
により求められる。
このなす角θが、演算部２６により算出され（Ｓ５）、ワークＷの表裏面Ｗa，Ｗbの偏心量が求められる。
【００２８】
以上より、本実施例における形状測定機１によれば、ワークＷを反転させることもなく、１つのプローブ１０だけでワークＷの表裏面Ｗa，Ｗb形状を簡単かつ高精度に測定することができる。また、表裏面Ｗa，Ｗbの偏心量も精度よく測定することができる。
さらに、プローブ１０を複数用いることがないため、装置自体の構成を簡易かつ小型にすることができる。
また、プローブ１０がワーク回転機構２９に接触するのを回避することができるため、ワーク回転機構２９の表面形状を取り除く補正をすることなく、より高精度に測定することができるとともに、上記接触によるプローブ１０の破損、摩耗を防止し、プローブ１０の寿命を伸ばすことができる。
【００２９】
（実施例２）
図１０は、本発明の第２の実施例を示したものである。
図１０において、図１に記載の構成要素と同一部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
この実施例と上記第１の実施例とは基本的構成は同一であり、以下の点においてのみ相違した構成とするものである。すなわち、本実施例においては、エアスライド軸受９は、測定機板６の上に固定されており、さらに、エアスライド軸８の両側には側方ノズル（離間手段）４２が設けられている。そして、両側方ノズル４２から、図示しないポンプにより所定の圧力をもってエアスライド軸８の斜め後方に向けてエアーが噴出されるようになっている。
【００３０】
このような構成のもと、測定機台７が光軸Ｍに沿って水平移動させられ、球状部１０ａがワーク回転機構２９に接触する前の所定の位置に到達すると、両側方ノズル４２から、エアスライド軸８の斜め後方に向けてエアーが噴出され、このエアーの圧力によって、プローブ１０がエアスライド軸受９側に押し戻される。これにより、プローブ１０がワーク回転機構２９に接触するのが回避される。
以上より、エアーを利用して極めて精密にプローブ１０のワーク回転機構２９への接触を回避させることができ、さらに高精度に測定することができる。
【００３１】
（実施例３）
図１１は、本発明の第３の実施例を示したものである。
本実施例においては、プローブ１０側を移動させる代わりに、ワークＷ側を移動させる構成とするものである。すなわち、ワーク治具（離間手段）２７は、不図示の駆動部により、測定部２に対して接近離間する方向（光軸Ｍに直交する方向）に移動可能に設けられている。
このような構成のもと、測定機台７が光軸Ｍに沿って水平移動させられ、球状部１０ａがワーク回転機構２９に接触する前の所定の位置に到達すると、駆動部が駆動させられ、ワーク治具２７が、測定部２に対して離間する方向に移動させられる。ワーク治具２７の移動により、ワークＷがプローブ１０から離される。これにより、プローブ１０がワーク回転機構２９に接触するのが回避される。
以上より、上記第１の実施例と同様の効果を奏することができる。
【００３２】
なお、上記実施例においては、ワークＷの表裏面形状を測定するためにプローブ１０を光軸方向に沿って移動させる構成としたが、ワークＷを光軸方向に沿って移動させるようにしてもよい。
また、プローブ１０を球状としたが、これに限らず、例えば、先端が微小な曲率半径を有する形状のものを用いてもよい。
また、プローブ１０の材質をルビーとしたが、これに限らず、ダイヤモンド、ガラス、サファイヤ、セラミクス等であってもよい。
また、エアスライド軸受９内壁面に複数の吹出孔を形成するとしたが、これに代えて、多孔材質のものを用いてもよい。
さらに、プローブ軸測長器２０は、ガラススケール２０ｂとガラススケールヘッド２０ａとを有するとしたが、これに限らず、レーザ測長器を用いたものであってもよい。
さらに、ワークＷの表裏面を非球面形状としたが、いずれか一方または両方が球面形状であってもよい。但し、この場合は非球面のように軸が一義的に定まらないため、チルトの基準になるもの（例えばコバの傾斜）が必要になる。
【００３３】
また、プローブ１０とワーク回転機構２９との接触を回避するために、エアスライド軸８を移動させる、またはノズル４２からエアーを噴出する等としたが、これに限らず、エアスライド軸８を磁力により吸引するようにしてもよい。また、ｚ駆動軸（離間手段）２４ａを駆動することにより、測定機板６を支持部３と反対側に傾斜させ、プローブ１０を自重により引き戻すようにしてもよい。または、エアスライド軸受９の貫通孔内に、エアスライド軸８に対して垂直にエアーを噴出する吹出孔に加えて、エアスライド軸８の斜め後方に向けてエアーを噴出する他の吹出孔を設け、他の吹出孔からエアーを噴出させることにより、プローブ１０を後方に引き戻すようにしてもよい。
さらには、プローブ１０とワーク回転機構２９とを離間させる手段を設けなくてもよい。この場合、プローブ１０がワーク回転機構２９に接触してしまうため、測定結果からワーク回転機構２９の表面形状を除く補正をすることにより、ワークＷの表裏面Ｗa，Ｗbの形状を測定することができる。ただし、両者を離間させてその接触を回避させる方が、精度よく測定でき、プローブ１０の破損、摩耗を防止することができる等の点で適切であるのはいうまでもない。
【００３４】
また、演算部２６により偏心量を算出する手段はなくてもよい。ただし、ワークＷの表裏面Ｗa，Ｗb形状の測定と合わせて偏心量を高精度に算出することができることから、その手段を設けた方がよいのはいうまでもない。
また、ワークＷの測定開始位置について、プローブ１０がワークＷの表面の所定の位置に達した後、測定を開始するとしたが、これに限らず、測定機台７が裏面Ｗb側に向かって水平移動を開始すると同時に測定を始めてもよい。
なお、本発明の技術範囲は上記の実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る形状測定機の第１の実施例を示す図であって、ワークからプローブを離間させる様子を示す説明図である。
【図２】同実施例における形状測定機にワークを設置した状態を示す概略構成図である。
【図３】同実施例における形状測定機の概略上面図である。
【図４】同実施例における回転部にワークを取り付けた様子を示す説明図である。
【図５】同実施例における回転機構を示す説明図である。
【図６】同実施例における形状測定機において、ワークの表裏面にプローブを走査させる様子を示す説明図である。
【図７】同実施例において、ワーク表裏面の偏心量を示すために、ワークをｘ，ｚ軸上に配した説明図である。
【図８】同実施例において、ワーク表裏面の偏心量を示すために、ワークをｘ，ｚ軸上に配した図であって、偏心した様子を示す説明図である。
【図９】同実施例において、ワーク表裏面の偏心量を算出するための処理を示したフローチャートである。
【図１０】本発明に係る形状測定機の第２の実施例の要部を示す説明図である。
【図１１】本発明に係る形状測定機の第３の実施例の要部を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３６】
１      形状測定機
７      測定機台（相対移動機構）
９      エアスライド軸受（離間手段）
１０    プローブ（プローブセンサ）
２４ａ  ｚ駆動軸（離間手段）
２５    ｘ駆動軸（相対移動機構）
２６    演算部
２７    ワーク治具（離間手段）
２９    ワーク回転機構（回転機構）
２９ａ  回転部（光学素子支持手段）
２９ｃ  雌ネジ部（光学素子支持手段）
４０    イモネジ（光学素子支持手段）
４２    側方ノズル（離間手段）
Ｍ      光軸
Ｗ      ワーク（光学素子）
Wa      表面
Wb      裏面
【図１】
2005337908.tif 000005
【図２】
2005337908.tif 000006
【図３】
2005337908.tif 000007
【図４】
2005337908.tif 000008
【図５】
2005337908.tif 000009
【図６】
2005337908.tif 000010
【図７】
2005337908.tif 000011
【図８】
2005337908.tif 000012
【図９】
2005337908.tif 000013
【図１０】
2005337908.tif 000014
【図１１】
2005337908.tif 000015