(57)【要約】【課題】  孔部が形成された成形型の表面形状を測定可能な形状測定方法及び測定装置を提供する。【解決手段】  物体の表面形状を測定する針状の測定子２１と、該測定子２１を移動させる駆動部２２と、該駆動部２２に設けられ物体接面方向への移動を制限するストッパ２２ａとを有する形状測定装置２によって、ガス抜き用の孔部１７を有する凹型の成形型１の表面形状を測定する成形型１の形状測定方法であって、  上記駆動部２２が上記測定子２１を移動させて上記成形型１の表面を沿わせることで形状を測定し、孔部１７の位置においては上記ストッパ２２ａによって上記駆動部２２の移動を制限することで上記測定子２１の接面方向への移動を上記成形型１の孔部１７の開口部１7ａの位置近傍で停止させる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体の表面形状を測定する針状の測定子と、該測定子を移動させる駆動部と、該駆動部に設けられ物体接面方向への移動を制限するストッパと、上記測定子によって測定した表面形状のデータを処理するデータ処理部とを有する形状測定装置によって、ガス抜き用の孔部を有する凹型の成形型の表面形状を測定する成形型の形状測定方法であって、
上記駆動部が上記測定子を移動させて上記成形型の表面を沿わせることで形状を測定し、孔部の位置においては上記ストッパによって上記駆動部の移動を制限することで上記測定子の接面方向への移動を上記成形型の孔部の開口部の位置近傍で停止させ、
上記データ処理部が上記成形型の表面形状を測定して得られた測定データのうち孔部の位置に対応するデータを除去し、上記成形型の設計値と孔部の位置に対応するデータを除去した上記測定データとの誤差を求めることを特徴とする成形型の形状測定方法。
【請求項２】
物体の表面形状を測定する針状の測定子と、該測定子を移動させる駆動部と、プログラムに基づいて上記駆動部の動作を制御する制御部と、上記測定子によって測定した表面形状のデータを処理するデータ処理部とを有する形状測定装置によって、ガス抜き用の孔部を有する凹型の成形型の表面形状を測定する成形型の形状測定方法であって、
上記制御部が駆動部を介して上記測定子に上記成形型の表面を沿わせることで形状を測定し、孔部の位置においては上記駆動部の成形型接面方向への移動を制限するプログラムに基づいて駆動部の制御を行うことで、上記測定子の接面方向への移動を上記成形型の孔部の開口部の位置近傍で停止させ、
上記データ処理部が上記成形型の表面形状を測定して得られた測定データのうち孔部の位置に対応するデータを除去し、上記成形型の設計値と孔部の位置に対応するデータを除去した上記測定データとの誤差を求めることを特徴とする成形型の形状測定方法。
【請求項３】
上記制御部は上記測定子の移動限界位置が設計値上の上記成形型の孔部の開口部の位置となるように上記駆動部の接面方向への移動を停止するプログラムに基づいて駆動部の制御を行い、孔部の位置において上記測定子の接面方向への移動を上記成形型の孔部の開口部の位置近傍で停止させることを特徴とする請求項２記載の成形型の形状測定方法。
【請求項４】
上記制御部は上記測定子に備え付けられた荷重負荷センサによって成形型の表面から測定子にかかる荷重負荷を測定しながら上記測定子を移動させ、
また上記制御部は上記荷重負荷センサが測定する荷重負荷が所定値以下になり、かつ上記測定子の先端が設計値上の上記成形型の表面位置に対して所定幅以上の位置に移動したときに、駆動部の接面方向への移動を停止するプログラムに基づいて駆動部の制御を行うことで、上記測定子の接面方向への移動を上記成形型の孔部の開口部の位置近傍で停止させることを特徴とする請求項２記載の成形型の形状測定方法。
【請求項５】
上記制御部は上記測定子に備え付けられた荷重負荷センサによって成形型の表面から測定子にかかる荷重負荷を測定しながら上記測定子を移動させ、
また上記制御部は上記荷重負荷センサが測定する荷重負荷が所定値以下になると駆動部の接面方向への移動を停止すると共に、上記測定子の先端の位置が設計値上の上記成形型の孔部の開口部の位置から測定子の先端の曲率半径の半分以内となるように駆動部を介して測定子を引き戻すプログラムに基づいて駆動部の制御を行うことで、上記測定子の接面方向への移動を上記成形型の孔部の開口部の位置近傍で停止させることを特徴とする請求項２記載の成形型の形状測定方法。
【請求項６】
物体の表面形状を測定する針状の測定子と、該測定子を移動させる駆動部と、上記測定子によって測定した表面形状のデータを処理するデータ処理部とを有する形状測定装置によって、ガス抜き用の孔部を有する凹型の成形型の表面形状を測定する成形型の形状測定方法であって、
上記成形型の孔部に詰物を充填して表面を略面一状としてから、上記駆動部によって上記測定子を移動させて上記成形型の表面を沿わせて形状を測定し、
上記データ処理部が上記成形型の表面形状を測定して得られた測定データのうち孔部の位置に対応するデータを除去し、上記成形型の設計値と孔部の位置に対応するデータを除去した上記測定データとの誤差を求めることを特徴とする成形型の形状測定方法。
【請求項７】
物体の表面形状を測定する針状の測定子と、該測定子を移動させる駆動部と、上記測定子によって測定した表面形状のデータを処理するデータ処理部とを有し、ガス抜き用の孔部を有する凹型の成形型の表面形状を測定する形状測定装置であって、
上記駆動部は成形型接面方向への移動を制限するストッパを有し、上記測定子は上記ストッパによる駆動部の移動制限により接面方向への移動限界位置を上記成形型の設計値上の孔部の開口部の位置としてなり、
上記データ処理部は上記成形型の表面形状を測定して得られた測定データのうち、孔部の位置に対応するデータを除去すると共に、上記成形型の設計値と孔部の位置に対応するデータを除去した上記測定データとの誤差を求めることを特徴とする成形型の形状測定装置。
【請求項８】
物体の表面形状を測定する針状の測定子と、該測定子を移動させる駆動部と、プログラムに基づいて上記駆動部の動作を制御する制御部と、上記測定子によって測定した表面形状のデータを処理するデータ処理部とを有し、ガス抜き用の孔部を有する凹型の成形型の表面形状を測定する形状測定装置であって、
上記制御部は上記駆動部の成形型接面方向への移動を制限するプログラムを記憶し、該プログラムに基づいて駆動部の制御を行って上記測定子の接面方向への移動を上記成形型の孔部の開口部の位置近傍で停止させ、
上記データ処理部は上記成形型の表面形状を測定して得られた測定データのうち、孔部の位置に対応するデータを除去すると共に、上記成形型の設計値と孔部の位置に対応するデータを除去した上記測定データとの誤差を求めることを特徴とする成形型の形状測定装置。
【請求項９】
上記制御部は上記駆動部を介した測定子の接面方向への移動限界位置を設計値上の上記成形型の孔部の開口部の位置とするプログラムを記憶してなることを特徴とする請求項８記載の成形型の形状測定装置。
【請求項１０】
上記測定子は上記成形型の表面から測定子にかかる荷重負荷を測定する荷重負荷センサを有し、上記制御部は上記荷重負荷センサが測定する荷重負荷が所定値以下になり、かつ上記測定子の先端が設計値上の上記成形型の表面位置に対して所定幅以上の位置に移動したときに駆動部の接面方向への移動を停止するプログラムを記憶してなることを特徴とする請求項８記載の成形型の形状測定装置。
【請求項１１】
上記測定子は上記成形型の表面から測定子にかかる荷重負荷を測定する荷重負荷センサを有し、上記制御部は上記荷重負荷センサが測定する荷重負荷が所定値以下になると駆動部の接面方向への移動を停止すると共に、上記測定子の先端の位置が設計値上の上記成形型の孔部の開口部の位置から測定子の先端の曲率半径の半分以内となるように駆動部を介して測定子を引き戻すプログラムを記憶してなることを特徴とする請求項８記載の成形型の形状測定装置。
【請求項１２】
物体の表面形状を測定する針状の測定子を有し、該測定子によってガス抜き用の孔部を有する凹型の成形型の表面形状を測定する形状測定装置にであって、
上記測定子の先端の曲率半径は上記成形型の孔部の半径よりも大きいことを特徴とする形状測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学素子を成形する成形型の表面形状を測定する形状測定方法及びそれに用いる装置に関し、より詳細には孔部が形成された成形型の表面形状を測定する形状測定方法及びそれに用いる装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
普通、レンズなどの光学素子は、成形型にガラスなどの光学材料を注入し、射出成形することにより製造されるが、従来の製造方法では、射出成形する際に上下の成形型によって形成されるキャビティ部に、空気や光学材料の揮発成分などのガスが残留することが問題となっていた。このようにキャビティ部にガスが残留すると、ガスが残留している部分に光学材料が行き渡らず、成形した光学素子の光学面に異形部が生じてしまうからである。
そこでこのような問題を解決するため、例えば特許文献１に記載されているように、成形型に対して貫通孔を穿設したり、あるいは成形型の全体または一部を多孔質材で形成したりして、成形型にガス抜き用の孔部を形成している。これにより光学素子を成形する際にキャビティ部内のガスが孔部から外部に排出され、成形精度の高い光学素子を製造することが可能となる。
【０００３】
ところで、成形型を作成したとき、あるいは成形型のメンテナンスのときには、その表面が必要な形状精度を有しているか、すなわち表面の形状が設計値から許容誤差範囲内に納まっているかどうかを調べるために、表面の形状測定を行う。形状測定は例えば特許文献２に示すように、成形型の表面に対して、先端に高精度の半球形状に形成されたダイヤモンドやルビーを有する測定子を直径方向に沿わせて行う。そして測定結果から設計値に対する形状誤差を算出する。
【特許文献１】特開平３−１３１５３７号公報
【特許文献２】特開平５−２２３５６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような成形型の形状測定方法は、孔部を有していない成形型の場合はなんら問題は発生しなかった。しかし、この従来の形状測定方法によって孔部を有する成形型の表面形状を測定しようとした場合、測定子の先端が孔部に落ち込んでしまうという問題が生じる。そして、孔部に落ち込んだ測定子がそのまま移動することによって、測定子が孔部の周縁部とぶつかり、測定子の先端が破損してしまうとう事態が生じることとなる。
【０００５】
本発明は以上の問題点を鑑みてなされたものであり、孔部が形成された成形型の表面形状を測定可能な形状測定方法及び測定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】
【０００６】
上記の課題を解決するため本発明は、物体の表面形状を測定する針状の測定子と、該測定子を移動させる駆動部と、該駆動部に設けられ物体接面方向への移動を制限するストッパと、上記測定子によって測定した表面形状のデータを処理するデータ処理部とを有する形状測定装置によって、ガス抜き用の孔部を有する凹型の成形型の表面形状を測定する成形型の形状測定方法であって、上記駆動部が上記測定子を移動させて上記成形型の表面を沿わせることで形状を測定し、孔部の位置においては上記ストッパによって上記駆動部の移動を制限することで上記測定子の接面方向への移動を上記成形型の孔部の開口部の位置近傍で停止させ、上記データ処理部が上記成形型の表面形状を測定して得られた測定データのうち孔部の位置に対応するデータを除去し、上記成形型の設計値と孔部の位置に対応するデータを除去した上記測定データとの誤差を求めることを特徴として構成されている。
【０００７】
また本発明は、物体の表面形状を測定する針状の測定子と、該測定子を移動させる駆動部と、プログラムに基づいて上記駆動部の動作を制御する制御部と、上記測定子によって測定した表面形状のデータを処理するデータ処理部とを有する形状測定装置によって、ガス抜き用の孔部を有する凹型の成形型の表面形状を測定する成形型の形状測定方法であって、上記制御部が駆動部を介して上記測定子に上記成形型の表面を沿わせることで形状を測定し、孔部の位置においては上記駆動部の成形型接面方向への移動を制限するプログラムに基づいて駆動部の制御を行うことで、上記測定子の接面方向への移動を上記成形型の孔部の開口部の位置近傍で停止させ、上記データ処理部が上記成形型の表面形状を測定して得られた測定データのうち孔部の位置に対応するデータを除去し、上記成形型の設計値と孔部の位置に対応するデータを除去した上記測定データとの誤差を求めることを特徴として構成されている。
【０００８】
また本発明は、上記制御部は上記測定子の移動限界位置が設計値上の上記成形型の孔部の開口部の位置となるように上記駆動部の接面方向への移動を停止するプログラムに基づいて駆動部の制御を行い、孔部の位置において上記測定子の接面方向への移動を上記成形型の孔部の開口部の位置近傍で停止させることを特徴として構成されている。
【０００９】
また本発明は、上記制御部は上記測定子に備え付けられた荷重負荷センサによって成形型の表面から測定子にかかる荷重負荷を測定しながら上記測定子を移動させ、また上記制御部は上記荷重負荷センサが測定する荷重負荷が所定値以下になり、かつ上記測定子の先端が設計値上の上記成形型の表面位置に対して所定幅以上の位置に移動したときに、駆動部の接面方向への移動を停止するプログラムに基づいて駆動部の制御を行うことで、上記測定子の接面方向への移動を上記成形型の孔部の開口部の位置近傍で停止させることを特徴として構成されている。
【００１０】
また本発明は、上記制御部は上記測定子に備え付けられた荷重負荷センサによって成形型の表面から測定子にかかる荷重負荷を測定しながら上記測定子を移動させ、また上記制御部は上記荷重負荷センサが測定する荷重負荷が所定値以下になると駆動部の接面方向への移動を停止すると共に、上記測定子の先端の位置が設計値上の上記成形型の孔部の開口部の位置から測定子の先端の曲率半径の半分以内となるように駆動部を介して測定子を引き戻すプログラムに基づいて駆動部の制御を行うことで、上記測定子の接面方向への移動を上記成形型の孔部の開口部の位置近傍で停止させることを特徴として構成されている。
【００１１】
また本発明は、物体の表面形状を測定する針状の測定子と、該測定子を移動させる駆動部と、上記測定子によって測定した表面形状のデータを処理するデータ処理部とを有する形状測定装置によって、ガス抜き用の孔部を有する凹型の成形型の表面形状を測定する成形型の形状測定方法であって、上記成形型の孔部に詰物を充填して表面を略面一状としてから、上記駆動部によって上記測定子を移動させて上記成形型の表面を沿わせて形状を測定し、上記データ処理部が上記成形型の表面形状を測定して得られた測定データのうち孔部の位置に対応するデータを除去し、上記成形型の設計値と孔部の位置に対応するデータを除去した上記測定データとの誤差を求めることを特徴として構成されている。
【００１２】
また本発明は、物体の表面形状を測定する針状の測定子と、該測定子を移動させる駆動部と、上記測定子によって測定した表面形状のデータを処理するデータ処理部とを有し、ガス抜き用の孔部を有する凹型の成形型の表面形状を測定する形状測定装置であって、上記駆動部は成形型接面方向への移動を制限するストッパを有し、上記測定子は上記ストッパによる駆動部の移動制限により接面方向への移動限界位置を上記成形型の設計値上の孔部の開口部の位置としてなり、上記データ処理部は上記成形型の表面形状を測定して得られた測定データのうち、孔部の位置に対応するデータを除去すると共に、上記成形型の設計値と孔部の位置に対応するデータを除去した上記測定データとの誤差を求めることを特徴として構成されている。
【００１３】
また本発明は、物体の表面形状を測定する針状の測定子と、該測定子を移動させる駆動部と、プログラムに基づいて上記駆動部の動作を制御する制御部と、上記測定子によって測定した表面形状のデータを処理するデータ処理部とを有し、ガス抜き用の孔部を有する凹型の成形型の表面形状を測定する形状測定装置であって、上記制御部は上記駆動部の成形型接面方向への移動を制限するプログラムを記憶し、該プログラムに基づいて駆動部の制御を行って上記測定子の接面方向への移動を上記成形型の孔部の開口部の位置近傍で停止させ、上記データ処理部は上記成形型の表面形状を測定して得られた測定データのうち、孔部の位置に対応するデータを除去すると共に、上記成形型の設計値と孔部の位置に対応するデータを除去した上記測定データとの誤差を求めることを特徴として構成されている。
【００１４】
また本発明は、上記制御部は上記駆動部を介した測定子の接面方向への移動限界位置を設計値上の上記成形型の孔部の開口部の位置とするプログラムを記憶してなることを特徴として構成されている。
【００１５】
また本発明は、上記測定子は上記成形型の表面から測定子にかかる荷重負荷を測定する荷重負荷センサを有し、上記制御部は上記荷重負荷センサが測定する荷重負荷が所定値以下になり、かつ上記測定子の先端が設計値上の上記成形型の表面位置に対して所定幅以上の位置に移動したときに駆動部の接面方向への移動を停止するプログラムを記憶してなることを特徴として構成されている。
【００１６】
また本発明は、上記測定子は上記成形型の表面から測定子にかかる荷重負荷を測定する荷重負荷センサを有し、上記制御部は上記荷重負荷センサが測定する荷重負荷が所定値以下になると駆動部の接面方向への移動を停止すると共に、上記測定子の先端の位置が設計値上の上記成形型の孔部の開口部の位置から測定子の先端の曲率半径の半分以内となるように駆動部を介して測定子を引き戻すプログラムを記憶してなることを特徴として構成されている。
【００１７】
また本発明は、物体の表面形状を測定する針状の測定子を有し、該測定子によってガス抜き用の孔部を有する凹型の成形型の表面形状を測定する形状測定装置にであって、
上記測定子の先端の曲率半径は上記成形型の孔部の半径よりも大きいことを特徴として構成されている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、駆動部に対してストッパにより移動制限を加えて測定子が孔部に落ち込まないようにしているため、測定子が孔部の周縁部にぶつかって破損するといった事態を防ぐことができる。また、測定データのうち孔部の位置に対応するデータを除去することで、実際の誤差とは関係ない孔部の部分のデータが排除され、測定データの正確性を高めることができる。
【００１９】
また本発明によれば、駆動部に対してプログラム制御により移動制限を加えて測定子が孔部に落ち込まないようにしているため、測定子が孔部の周縁部にぶつかって破損するといった事態を防ぐことができる。
【００２０】
また本発明によれば、荷重負荷センサ及び測定子の移動幅という二つの測定項目によって測定子が孔部に落ち込んだか否かを判別するので、測定子が孔部に落ち込んだ際に即座に判別でき、測定子が孔部に落ち込み始める段階で停止させることができる。
【００２１】
また本発明によれば、測定子が孔部に落ち込んでも一定範囲内で停止させ、測定子の先端の位置が設計値上の孔部の開口部の位置からの０．５Ｒ以内となるように測定子を引き戻すことで、測定子の先端は周縁部に接した後も破損することなくそのまま周縁部上をなめらかに移動し、孔部から成形面へ乗り上がることができる。
【００２２】
また本発明によれば、孔部の半径よりも大きい曲率半径を有する測定子を使用することにより、測定子の先端全体が孔部に落ち込むのを防ぐことができ、測定子が破損するのを防ぐことができる。
【００２３】
また本発明によれば、孔部に詰物を施すことによって、孔部を有していない通常の成形型に対する形状測定方法と同様の方法で測定することが可能となり、形状測定が非常に容易になると共に、作業コストを低下させることが可能となる。また、測定子が孔部に落ち込むということがないので、測定子の破損を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。まず、第一の実施形態について説明する。図１は成形型の拡大断面図、図２は第一の実施形態における形状測定装置の概略構成図、図３は第一の実施形態における成形型と測定子の拡大図、図４は形状測定結果と設計値との誤差を表すグラフである。
まず形状測定の対象である成形型について説明する。ここでは両面凸状のレンズを射出成形するための成形型であって、ガス抜き用の孔部として貫通孔を有するものを例に挙げて説明する。
成形型１は図１に示すように、それぞれ凸レンズ面とは反対の形状となる凹型の成形面１４、１５を有する上型１１、下型１２、及びレンズの周面を成形するための側型からなる。上型１１、下型１２、側型１３を合わせると、その間にはレンズの形状と同形状のキャビティ部１８が形成される。
【００２５】
また、上型１１の成形面１４の中央には、成形面１４の面積に比べて十分に小さい半径数十μｍ程度の開口面積の貫通孔１６が穿設されている。同様に下型１２の成形面１５の中央にも、貫通孔１７が穿設されている。これら貫通孔１６、１７はレンズを射出成形する際にキャビティ部１８に残留する空気や、加熱され軟化した光学材料の揮発成分などのガスを排出するためのものである。この貫通孔１６、１７を設けることにより、ガスの影響で凸レンズ面に異形部が生じてしまうという不具合の発生を防いでいる。なお、この貫通孔１６、１７には多孔質材を詰めるようにしてもよい。
本発明は、このような貫通孔１６、１７を有する上型１１、下型１２の成形面１４、１５が、設計値から許容範囲内の形状誤差で製作されているかを測定するためのものである。なお、以下の説明では下型１２の成形面１５の形状を測定する場合を例に挙げて説明する。
【００２６】
次に、この成形型１の成形面１５の形状を測定する形状測定装置について説明する。形状測定装置２は図２に示すように、成形型１の成形面１５の形状を測定する針状の測定子２１と、この測定子２１を成形型１の成形面１５と近づく方向である接面方向、すなわち本実施形態では垂直方向（Ｚ軸方向）下向きに付勢しながら移動させると共に水平方向（Ｘ軸、Ｙ軸方向）に走査させる駆動部２２と、駆動部２２を介して測定子２１の水平方向の位置及び垂直方向の位置を読み取るための読み取り部２３と、駆動部２２を制御するための制御部として機能すると共に、読み取り部２３から測定子２１の水平、垂直方向の位置データを読み込んで表面形状の設計値との誤差を演算するデータ処理部としても機能する演算部３０と、演算されグラフ化されたデータを表示する表示部４１と、このデータを印刷するプリンタ４２と、命令や数値を入力するためのキーボード４３を有する。
なお、ここでは図２に示すように、成形型１は成形面１５が上向きとなるように配置することを前提として、測定子２１は水平方向（Ｘ軸、Ｙ軸方向）に走査され、垂直方向（Ｚ軸方向）下向きに付勢されることとして説明している。しかし、これらの方向については特に限定されるものではなく、成形面１５が下向き、あるいは横向きとなるように成形型１を配置する構成とし、測定子２１の走査、付勢方向をこれに応じた方向とするようにしてもよい。また、ここでは測定子２１をＸ軸、Ｙ軸方向の二方向に走査することとしたが、成形型１の成形面１５上の測定位置を形状測定装置２のＸ軸あるいはＹ軸と重ねることにより、測定子２１を一方向にのみ走査すればよいようにすることも可能である。
【００２７】
測定子２１は先端がダイヤ、ルビー、サファイア等で作られており、また曲率半径が３〜５μmの半球形となっている。この測定子２１によって測定分解能が数nmの形状測定が可能である。また、この測定子２１を付勢、走査する駆動部２２は、駆動部２２がある位置よりも下方に下降しないように制限を加えるストッパ２２ａを有している。このストッパ２２ａは垂直方向（Ｚ軸方向）に位置調整が可能なものであり、例えば図２に示すように、駆動部２２の下面と当接することで駆動部２２の下降を制限するように構成される。また、このような物理的なストッパ２２ａを設けるのではなく、プログラムによって駆動部２２の下限位置を設定し、ストッパ２２ａの代わりとすることもできる。このように、ストッパ２２ａあるいはプログラム制御で駆動部２２の下降に制限を加えることで、間接的に測定子２１の下降を制限することになる。
【００２８】
また演算部３０は、読み取り部２３とデータのやりとりを行うＩ／Ｏ３１と、制御・演算を司るＣＰＵ３２と、読み取り部２３から送られてくる測定データを一時貯えると共に、測定子２１の移動を制御するための制御プログラムや測定結果の演算を行うための演算プログラム、成形型１の設計値などが予め書き込まれた記憶部３３と、キーボード４３からの入力信号をＣＰＵ３２に伝達するＩ／Ｏ３４と、ＣＰＵ３２の演算経過と結果を表示用のデータに変換するためのＶＲＡＭ３５とその出力をビデオ信号に変換するためのインターフェイス３６と、ＣＰＵ３２の演算経過と結果を印刷のための信号に変換するインターフェイス３７を有する。
【００２９】
次に、この形状測定装置２を用いた成形型１の形状測定方法について説明する。
まず形状測定の前段階として、駆動部２２に対してストッパ２２ａが設定される。ストッパ２２ａは、測定子２１の先端の下限位置が、設計値上の成形型１の貫通孔１７の開口部１7ａとなるように設定される。
あるいは、キーボード４３から入力された下限値を用いて、プログラム制御によって駆動部２２を介した測定子２１の下限位置を設定してもよい。この場合、記憶部３３には予め、入力された下限値で測定子２１の先端が停止するように駆動部２２の垂直方向（Ｚ軸方向）下向きの動作を制限する落下回避プログラムを記憶させておく。この落下回避プログラムは、読み取り部２３が駆動部２２を介して読み取った測定子２１の先端の垂直方向（Ｚ軸方向）の位置が入力した下限値に達したときに、制御プログラムによる制御に関係なく駆動部２２の下降をそこで停止させるよう命令が組まれている。
【００３０】
そして、成形型１が図示しない定盤上の所定の位置に配置、固定され、キーボード４３のスタートキーが押されることで測定開始を指令する信号がＣＰＵ３２に入力される。ＣＰＵ３２はこの信号に基づいて記憶部３３に記憶された測定プログラムを呼び出す、また落下回避プログラムが記憶されていればこれも呼び出す。ＣＰＵ３２は測定プログラムに基づいて、駆動部２２に信号を送って測定子２１をスタート位置へ移動させたうえで、水平方向（Ｘ軸、Ｙ軸方向）に走査させ、また測定子２１の先端が成形型１の成形面１５に沿うように垂直方向（Ｚ軸方向）下向きに付勢しながら移動させ、図３に示すように成形型１の成形面１５を周縁部１５ａから貫通孔１７が設けられた面中心部１５ｂ、そして成形面１５の反対側の周縁部１５ａへと、直径方向に形状の読み取りを行う。読み取り部２３は駆動部２２を介して測定子２１の先端の水平方向（Ｘ軸、Ｙ軸方向）、垂直方向（Ｚ軸方向）の位置を読み取ってＣＰＵ３２に座標データを送り、ＣＰＵ３２はこの座標データを記憶部３３に一時保存する。
【００３１】
この成形型１の形状測定の際、測定子２１は駆動部２２によって付勢され、成形面１５に沿って周縁部１５ａから面中心部１５ｂに向かうにつれて下降するが、上述したように駆動部２２にはストッパ２２ａによって下降制限を加えており、測定前のストッパ２２ａの設定により、測定子２１は設計値上の成形型１の貫通孔１７の開口部１7ａまでしか下降しない。または、ストッパ２２ａの代わりに落下回避プログラムにより下降制限を加えており、この場合も測定子２１は予め入力された下限値、すなわち設計値上の成形型１の貫通孔１７の開口部１7ａの位置までしか下降しない。
それゆえ、測定子２１は貫通孔１７の開口部１7ａにさしかかっても、貫通孔１７には落ち込まず、駆動部２２は制御プログラムに基づくＣＰＵ３２からの信号に基づき、測定子２１を貫通孔１７の周縁部１７ｂと略同じ高さで水平方向（Ｘ軸、Ｙ軸方向）に平行移動させ、面中心部１５ｂを過ぎて貫通孔１７の反対側の周縁部１７ｂに到着した後、反対側の成形面１５に沿って上昇させる。
【００３２】
このように、駆動部２２に対してストッパ２２ａ、あるいはプログラム制御により下降制限を加えて測定子２１が貫通孔１７に落ち込まないようにしているため、測定子２１が貫通孔１７の周縁部１７ｂにぶつかって破損するといった事態を防ぐことができる。また、測定子２１が貫通孔１７に落ち込むことにより、読み取り部２３が読み取る測定子２１の垂直方向（Ｚ軸方向）の変位が急激に大きくなるといった事態を防ぐことができる。
【００３３】
このようにして成形面１５の直径方向の形状測定が終わると、ＣＰＵ３２は記憶部３３から演算プログラムと、一時保存された測定データと、成形型１の設計値データを呼び出す。そして演算プログラムに基づいて、ＣＰＵ３２は測定データのうち水平方向（Ｘ軸、Ｙ軸方向）の座標が設計値データの貫通孔１７の水平方向（Ｘ軸、Ｙ軸方向）の座標と一致する部分のデータを消去する。これにより測定データから、測定子２１を平行移動させることで実際の誤差とは関係なくなった貫通孔１７の部分のデータが排除され、測定データの正確性を高めることができる。
【００３４】
そして、成形型１の設計値データのうちの成形面１５の垂直方向（Ｚ軸方向）の座標と、貫通孔１７の部分のデータを消去した測定データとの差を求め、図４に示すような設計値と実際に製造された成形型１との誤差のグラフを作成する。図４は縦軸にＺ軸方向の誤差、横軸に直径方向の位置をとっている。なお、縦軸における上下の補助線は許容される誤差の基準を示す線である。また、横軸においては面中心部１５ｂの座標を基準座標としている。
作成したグラフは表示部４１に表示すると共に、プリンタ４２で印刷する。測定者は表示部４１に表示された、あるいはプリンタ４２で印刷されたグラフを見ることにより、成形型１が許容範囲内の誤差精度で製作されているかどうかを確認することができる。
【００３５】
以上、成形型１の形状測定方法について説明した。上記の説明では成形型１の成形面１５の一方の周縁部１５ａから面中心部１５ｂを通って反対側の周縁部１５ａまでの、一回の測定子２１の走査を説明した。この形状測定は必要に応じて、成形面１５上における測定位置を変えて複数回行ってもよい。
【００３６】
以上、本発明の第一の実施形態について説明した。次に本発明の第二の実施形態について説明する。
本実施形態で使用する形状測定装置２の構成は第一の実施形態で使用したものと略同様である。しかし、本実施形態で使用する形状測定装置２は、駆動部２２の下降を制限する機械的なストッパ２２ａは有しておらず、代わりに測定子２１に荷重負荷センサを有しているものとする。この荷重負荷センサは成形型１の成形面１５から測定子２１の先端にかかる荷重を測定するためものであり、測定結果は読み取り部２３を介してＣＰＵ３２に送られる。
【００３７】
また本実施形態においては、記憶部３３には駆動部２２の垂直方向（Ｚ軸方向）下向きの動作を制限し、測定子２１が貫通孔１７に落ち込むことを防ぐ落下回避プログラムを記憶させておく。本実施形態における落下回避プログラムの命令は具体的には次の通りである。
測定子２１が駆動部２２によって水平方向（Ｘ軸、Ｙ軸方向）に走査され、また垂直方向（Ｚ軸方向）下向きに付勢され、成形型１の成形面１５の形状の読み取りを行っている段階において、荷重負荷センサが測定した荷重負荷が所定値以下になり、かつ測定子２１の先端が設計値上の成形型１の成形面１５の垂直方向（Ｚ軸方向）の座標と比較して、垂直方向（Ｚ軸方向）に所定の幅以上移動すると、駆動部２２の下降を停止させる。すなわち、測定子２１が貫通孔１７にさしかかると、測定子２１に対する成形面１５からの荷重負荷がなくなり、また測定子２１は成形面１５の形状誤差による変位に比べて垂直方向（Ｚ軸方向）下向きの移動量が急激に大きくなることから、これらを測定して測定子２１が貫通孔１７に落ち込んだか否かを判断するものである。測定子２１の先端の位置は、駆動部２２を介して読み取り部２３によって逐次読み取っているので、ＣＰＵ３２においてはこれと記憶部３３から読み出した成形型１の設計値とを比較しながら測定を行う。通常、成形面１５の形状誤差はおおよそ±０．５μｍ以内であるので、上述の設計上の成形型１の成形面１５の座標からの所定幅は±１．０μｍ程度が適当と考えられる。
【００３８】
そして、このような落下回避プログラムが記憶部３３に記憶された形状測定装置２を用いて、成形型１の成形面１５の形状測定を行う。成形型１の測定手順は、第一の実施形態と同様に、まず成形型１が定盤上の所定の位置に配置、固定され、キーボード４３からの測定開始の信号に基づいてＣＰＵ３２が記憶部３３から制御プログラム及び落下回避プログラムを呼び出す。そして制御プログラムに基づいて駆動部２２により測定子２１を水平方向（Ｘ軸、Ｙ軸方向）に走査し、また垂直方向（Ｚ軸方向）下向きに付勢し、成形型１の成形面１５を周縁部１５ａから面中心部１５ｂ、そして成形面１５の反対側の周縁部１５ａへと、直径方向に形状の読み取りを行う。
【００３９】
測定子２１が貫通孔１７にさしかかると、ＣＰＵ３２は上述した落下回避プログラムに基づいて、荷重負荷と測定子２１の移動量から測定子２１が貫通孔１７に落ち込んだと判断し、駆動部２２に信号を送って下降を停止させ、これにより測定子２１の下降が止まる。そしてそのまま測定子２１を貫通孔１７の反対側の周縁部１７ｂまで水平方向（Ｘ軸、Ｙ軸方向）平行移動させる。ここで、測定子２１が１．０μｍ程度貫通孔１７に落ち込んだとしても、測定子２１の先端の曲率半径は３〜５μｍあるので、測定子２１の先端は周縁部１７ｂに接した後も破損することなくそのまま周縁部１７ｂ上をなめらかに移動し、貫通孔１７から成形面１５へ乗り上がる。そしてそのまま反対側の成形面１５の形状測定を行う。
そしてそのまま成形面１５の周縁部１５ａまでの形状測定が終了すると、第一の実施形態同様、演算プログラムに基づいて測定データのうち設計値データの貫通孔１７の座標と一致する座標のデータを消去し、設計値データと、貫通孔１７の部分のデータを消去した測定データとの差を求め、設計値と実際に製造された成形型１との誤差のグラフを作成する。
【００４０】
このように、荷重負荷センサ及び測定子２１の移動幅という二つの測定項目によって測定子２１が貫通孔１７に落ち込んだか否かを判別するので、測定子２１が貫通孔１７に落ち込んだ際に即座に判別でき、測定子２１が貫通孔１７に落ち込み始める段階で停止させることができる。また、測定子２１の先端は周縁部１７ｂに接した後も破損することなくそのまま周縁部１７ｂ上をなめらかに移動し、貫通孔１７から成形面１５へ乗り上がることができる。
【００４１】
以上、本発明の第二の実施形態について説明した。次に、本発明の第三の実施形態について説明する。図５は第三の実施形態における成形型の貫通孔近傍と測定子の先端の拡大図である。本実施形態で使用する形状測定装置２の構成は第二の実施形態で使用したものと略同様であり、測定子２１に荷重負荷センサを有しているものとする。
【００４２】
本実施形態においても、第二の実施形態同様、記憶部３３には駆動部２２の垂直方向（Ｚ軸方向）下向きの動作を制限し、測定子２１が貫通孔１７に深く落ち込むことを防ぐ落下回避プログラムを記憶させておく。本実施形態における落下回避プログラムの命令は具体的には次の通りである。
測定子２１が駆動部２２によって水平方向（Ｘ軸、Ｙ軸方向）に走査され、また垂直方向（Ｚ軸方向）下向きに付勢され、成形型１の成形面１５の形状の読み取りを行っている段階において、荷重負荷センサが測定した荷重負荷が所定値以下になると、駆動部２２の下降を停止させる。すなわち、測定子２１が貫通孔１７にさしかかると、測定子２１に対する成形面１５からの荷重負荷がなくなることから、これを測定して測定子２１が貫通孔１７に落ち込んだか否かを判断するものである。
そして駆動部２２の下降を停止させた後、成形型１の設計データと読み取り部２３から送られた測定子２１の先端の位置と比較し、測定子２１先端の曲率半径をＲとして、測定子２１の先端の位置が設計値上の貫通孔１７の開口部１7ａの高さから０．５Ｒ以内、望ましくは０．４Ｒ以内となるように駆動部２２を介して測定子２１を引き上げる。
【００４３】
そして、このような落下回避プログラムが記憶部３３に記憶された形状測定装置２を用いて、成形型１の成形面１５の形状測定を行う。成形型１の測定手順は、第一の実施形態と同様に、まず成形型１が定盤上の所定の位置に配置、固定され、キーボード４３からの測定開始の信号に基づいてＣＰＵ３２が記憶部３３から制御プログラム及び落下回避プログラムを呼び出す。そして制御プログラムに基づいて駆動部２２により測定子２１を水平方向（Ｘ軸、Ｙ軸方向）に走査し、また垂直方向（Ｚ軸方向）下向きに付勢し、成形型１の成形面１５を周縁部１５ａから面中心部１５ｂ、そして成形面１５の反対側の周縁部１５ａへと、直径方向に形状の読み取りを行う。
【００４４】
測定子２１が貫通孔１７にさしかかると、ＣＰＵ３２は上述した落下回避プログラムに基づいて、測定子２１が貫通孔１７内に落ち込み、荷重負荷が所定値以下になった段階で、測定子２１が貫通孔１７に落ち込んだと判断し、駆動部２２に信号を送って下降を停止させ、これにより測定子２１の下降が止まる。
そしてＣＰＵ３２は、記憶部３３から成形型１の設計データを呼び出して読み取り部２３から送られた測定子２１の先端の位置と比較し、駆動部２２に信号を送って測定子２１は先端が貫通孔１７の開口部１7ａの高さから０．５Ｒ以内となる位置まで引き上げる。そしてそのまま貫通孔１７の反対側の周縁部１７ｂまで平行移動させる。ここで、測定子２１の先端が図５に示すように、貫通孔１７の開口部１7ａの高さから０．５Ｒ以内となる位置にあるので、測定子２１の先端の球面が貫通孔１７の周縁部１７ｂに接触することになる。そして測定子２１の先端がこの高さにあれば、図５からもわかるように球面の接触点における接線と水平面とのなす角θが浅いので、測定子２１の先端が周縁部１７ｂに接触した際の測定子２１の先端に水平方向にかかる負荷が小さくなる。このことから、測定子２１の先端は周縁部１７ｂに接した後も破損することなくそのまま周縁部１７ｂ上をなめらかに移動し、貫通孔１７から成形面１５へ乗り上がる。そしてそのまま反対側の成形面１５の形状測定を行う。
そしてそのまま成形面１５の周縁部１５ａまでの形状測定が終了すると、第一の実施形態同様、演算プログラムに基づいて測定データのうち設計値データの貫通孔１７の座標と一致する座標のデータを消去し、設計値データと、貫通孔１７の部分のデータを消去した測定データとの差を求め、設計値と実際に製造された成形型１との誤差のグラフを作成する。
【００４５】
このように、測定子２１先端の位置が設計値上の貫通孔１７の開口部１7ａの高さから０．５Ｒ以内となるように測定子２１を引き戻すことで、測定子２１の先端は周縁部１７ｂに接した後も破損することなくそのまま周縁部１７ｂ上をなめらかに移動し、貫通孔１７から成形面１５へ乗り上がることができる。
【００４６】
以上、本発明の第三の実施形態について説明した。次に本発明の第四の実施形態について説明する。図６は第四の実施形態における成形型と測定子の拡大図である。
本実施形態で使用する形状測定装置２は第一の実施形態で説明したものと略同様のものであるが、第一の実施形態のように、駆動部２２を介した測定子２１の垂直方向（Ｚ軸方向）下向きの移動を制限するストッパ２２ａやプログラム制御は必要ない。そして、本実施形態においては、測定子２１に通常使用するものよりも太いものを使用する。標準的な測定子は曲率半径が３〜５μｍ程度であるが、ここでは曲率半径が１００〜５００μｍ程度のものを用いる。
【００４７】
そして、このような測定子２１を有する形状測定装置２を用いて、成形型１の成形面１５の形状測定を行う。成形型１の測定手順は、第一の実施形態と同様に、まず成形型１が定盤上の所定の位置に配置、固定され、キーボード４３からの測定開始の信号に基づいてＣＰＵ３２が記憶部３３から制御プログラムを呼び出す。そしてこの制御プログラムに基づいて駆動部２２により測定子２１を水平方向（Ｘ軸、Ｙ軸方向）に走査し、また垂直方向（Ｚ軸方向）下向きに付勢し、成形型１の成形面１５を周縁部１５ａから面中心部１５ｂ、そして成形面１５の反対側の周縁部１５ａへと、直径方向に形状の読み取りを行う。
【００４８】
本実施形態においては、曲率半径が１００〜５００μｍ程度の、通常に比べて太い測定子２１を使用している。ここで、貫通孔１７の開口部１7ａは通常、半径数十μｍ程度であるので、図６に示すように、測定子２１は貫通孔１７の位置にさしかかっても貫通孔１７の周縁部１７ｂに引っかかり、貫通孔１７に深く落ち込むことはなく、すぐに反対側の成形面１５に乗り上がり、そのまま反対側の成形面１５の形状測定を行う。
そしてそのまま成形面１５の周縁部１５ａまでの形状測定が終了すると、第一の実施形態同様、演算プログラムに基づいて測定データのうち設計値データの貫通孔１７の座標と一致する座標のデータを消去し、設計値データと、貫通孔１７の部分のデータを消去した測定データとの差を求め、設計値と実際に製造された成形型１との誤差のグラフを作成する。
【００４９】
このように、貫通孔１７の半径よりも十分に大きい曲率半径を有する測定子２１を使用することにより、測定子２１の先端全体が貫通孔１７に落ち込むのを防ぐことができ、測定子２１が破損するのを防ぐことができる。
【００５０】
以上、本発明の第四の実施形態について説明した。最後に本発明の第五の実施形態について説明する。図７は第五の実施形態における成形型と測定子の拡大図である。
本実施形態においては、図７に示すように、形状測定に際して成形型１の貫通孔１７に詰物１９を施す。この詰物１９は例えば軟質材の金属や、硬質な有機物などである。そしてこの詰物１９によって貫通孔１７の開口部１7ａを塞ぎ、成形面１５と略面一状とする。
また、本実施形態で使用する形状測定装置２は第一の実施形態で説明したものと略同様のものであるが、第一の実施形態のように、駆動部２２を介した測定子２１の垂直方向（Ｚ軸方向）下向きの移動を制限するストッパ２２ａやプログラム制御は必要ない。
【００５１】
そして、このような形状測定装置２を用いて、貫通孔１７に詰物１９を施した成形型１の成形面１５の形状測定を行う。成形型１の測定手順は、第一の実施形態と同様に、成形型１が定盤上の所定の位置に配置、固定され、キーボード４３からの測定開始の信号に基づいてＣＰＵ３２が記憶部３３から制御プログラムを呼び出す。そしてこの制御プログラムに基づいて駆動部２２により測定子２１を水平方向（Ｘ軸、Ｙ軸方向）に走査し、また垂直方向（Ｚ軸方向）下向きに付勢し、成形型１の成形面１５を周縁部１５ａから面中心部１５ｂ、そして成形面１５の反対側の周縁部１５ａへと、直径方向に形状の読み取りを行う。
【００５２】
本実施形態においては、貫通孔１７の開口部１7ａは詰物１９によって塞がれて略面一状とされているので、測定子２１が貫通孔１７の位置にさしかかっても、そのまま詰物１９の表面を通過し、反対側の成形面１５に到着する。そしてそのまま成形面１５の周縁部１５ａまでの形状測定が終了すると、第一の実施形態同様、演算プログラムに基づいて測定データのうち設計値データの貫通孔１７の座標と一致する座標のデータを消去し、設計値データと、貫通孔１７の部分のデータを消去した測定データとの差を求め、設計値と実際に製造された成形型１との誤差のグラフを作成する。
【００５３】
このように、貫通孔１７に詰物１９を施すことによって、貫通孔１７を有していない通常の成形型に対する形状測定方法と同様の方法で測定することが可能となり、形状測定が非常に容易になると共に、作業コストを低下させることが可能となる。また、測定子２１の破損も防ぐことができる。
【００５４】
以上、本発明の実施形態について説明した。なお第一の実施形態で説明した形状測定方法で測定する場合は、駆動部２２の下限位置を設定することにより測定子２１が貫通孔１７に落ち込まないようにしているので、成形型１が成形面１５の面中心部１５ｂに貫通孔１７を有することが前提となる。しかし、上記第二〜五の実施形態における形状測定方法はそのような制限はなく、面中心部１５ｂに貫通孔１７が設けられている場合だけでなく、成形面１５の面中心部１５ｂから離れたその他の場所に貫通孔１７が設けられている場合でも成形面１５の形状を測定することが可能である。
またこのような形状測定方法によれば、図８に示すように成形型１を多孔質材で形成して微細孔からガス抜きを行うようにしている場合も、貫通孔１７が形成されている場合と同様、測定子２１が微細孔に落ち込まないようにして成形型１の成形面１５の形状を測定することが可能である。ただし第一の実施形態で説明した形状測定方法で測定する場合には、貫通孔１７を形成した場合と同様に、成形型１が成形面１５の面中心部１５ｂ近傍にのみ微細孔を有することが前提となる。従って成形型１が成形面１５の面中心部１５ｂ近傍以外にも微細孔を有する場合には、上記第二〜五の実施形態で説明した形状測定方法で測定する必要がある。
さらに上記実施形態においては、形状測定の対象として両面に凸レンズ面を有するレンズを成形する成形型を例に挙げて説明したが、測定対象は特にこれに限られるものではなく、凹型の成形面を有し、貫通孔が設けられた成形型であれば本発明によって形状測定が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】成形型の拡大断面図である。
【図２】第一の実施形態における形状測定装置の概略構成図である。
【図３】第一の実施形態における成形型と測定子の拡大図である。
【図４】形状測定結果と設計値との誤差を表すグラフである。
【図５】第三の実施形態における成形型の貫通孔近傍と測定子の先端の拡大図である。
【図６】第四の実施形態における成形型と測定子の拡大図である。
【図７】第五の実施形態における成形型と測定子の拡大図である。
【図８】多孔質材で形成した成形型の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１        成形型
２        形状測定装置
１１        上型
１２        下型
１３        側型
１４        成形面
１５        成形面
１５ａ      周縁部
１５ｂ      面中心部
１６、１７  貫通孔
１７ａ      開口部
１７ｂ      周縁部
１８        キャビティ部
１９        詰物
２１        測定子
２２        駆動部
２２ａ      ストッパ
２３        読み取り部
３０        演算部
３１        Ｉ／Ｏ
３２        ＣＰＵ
３３        記憶部
３４        Ｉ／Ｏ
３５        ＶＲＡＭ
３６        インターフェイス
３７        インターフェイス
４１        表示部
４２        プリンタ
４３        キーボード
【図１】
2005127934.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005127934.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005127934.tif 000009
【図８】
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