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JP2002122423A - 3D measurement method - Google Patents

3D measurement method

Info

Publication number
JP2002122423A
JP2002122423A JP2000312372A JP2000312372A JP2002122423A JP 2002122423 A JP2002122423 A JP 2002122423A JP 2000312372 A JP2000312372 A JP 2000312372A JP 2000312372 A JP2000312372 A JP 2000312372A JP 2002122423 A JP2002122423 A JP 2002122423A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
measured
value
spherical surface
spherical
calculating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2000312372A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Norio Kimura
紀夫 木村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2000312372A priority Critical patent/JP2002122423A/en
Publication of JP2002122423A publication Critical patent/JP2002122423A/en
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】凹凸面を有する被測定物の設計値に対する修正
部分を精度よく特定できる三次元測定方法を提供する。 【解決手段】 球面を有する被測定物の表面の任意の領
域のX、Y、Z座標値を測定する測定工程(S2、S
3)と、測定したX、Y、Z座標値から球面状の表面の
中心座標を近似演算する第1の演算工程(S4)と、被
測定物の設計値による球面が被測定物の測定値である球
面に重畳する位置となるように、設計値による球面の中
心を第1の演算工程において求めた中心座標から移動さ
せる移動工程(S7)と、移動工程により重畳された設
計値による球面と被測定物の測定値との差分を演算する
第2の演算工程(S8)と、移動工程により重畳された
設計値による球面と被測定物の測定値である球面との重
畳割合を演算する第3の演算工程(S9)と、第1乃至
第3の演算工程において得られた演算結果を表示する表
示工程とを具備する。
[PROBLEMS] To provide a three-dimensional measuring method capable of accurately specifying a correction portion of a measured object having a concave-convex surface with respect to a design value. SOLUTION: A measuring step (S2, S2) for measuring X, Y, Z coordinate values of an arbitrary region on the surface of the object having a spherical surface.
3), a first calculation step (S4) of approximating the center coordinates of the spherical surface from the measured X, Y, and Z coordinate values, and the spherical surface based on the design value of the measured object is the measured value of the measured object. A moving step (S7) of moving the center of the spherical surface based on the design value from the center coordinates obtained in the first calculation step so that the spherical surface is superimposed on the spherical surface based on the designed value. A second calculating step (S8) of calculating a difference between the measured value of the device under test and a second calculating step (S8) of calculating a superimposition ratio of the spherical surface based on the design value superimposed by the moving process and the spherical surface which is the measured value of the device under test. 3 (S9) and a display step of displaying the calculation results obtained in the first to third calculation steps.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、凹凸面を有する連
続した球面形状を有する被測定物の表面を三次元座標測
定した場合の、測定データと被測定物の設計値から演算
される形状との差(誤差形状)を求めるための三次元測
定方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a shape calculated from measured data and a design value of a measured object when the surface of the measured object having a continuous spherical shape having an uneven surface is measured in three-dimensional coordinates. The present invention relates to a three-dimensional measurement method for obtaining a difference (error shape) between the two.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、レンズ加工における研磨工程
では、球面レンズあるいは非球面レンズである被測定物
の表面形状を三次元的に測定する三次元測定装置とし
て、接触式あるいは非接触式による装置が用いられ、被
測定物の設計値と測定形状との誤差形状を算出し、設計
値からの誤差分を修正するという加工が行われている。
鏡面を有するレンズの場合、その被測定物の球面の中心
点の測定位置における座標は比較的高精度に知りうるこ
とができるため、設計値との誤差形状の精度は、被測定
物の三次元測定装置への取り付け誤差に依存する。そこ
で、鏡面状の非球面を有する被測定物に対して、特開平
11−173835号公報では、被測定物の取り付け位
置を示す球面を3ヶ所設け、その球面の中心点を測定す
ることにより、装置座標系で測定した測定点群を被測定
物座標系での位置の表現に変換する座標変換行列を求め
座標を変換している。即ち被測定物の取り付け誤差を計
算し、取り付け誤差を考慮して、被測定物の設計値と測
定データとから精度の高い誤差形状を演算する方法が開
示されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a polishing step in lens processing, a contact type or non-contact type apparatus is used as a three-dimensional measuring apparatus for three-dimensionally measuring the surface shape of an object to be measured, which is a spherical lens or an aspherical lens. Is used to calculate an error shape between a design value and a measured shape of an object to be measured, and to correct an error from the design value.
In the case of a lens having a mirror surface, the coordinates of the center point of the spherical surface of the DUT at the measurement position can be known with relatively high accuracy, so the accuracy of the error shape from the design value is three-dimensional. It depends on the mounting error on the measuring device. Therefore, with respect to an object to be measured having a mirror-like aspherical surface, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-173835 discloses a method in which three spherical surfaces indicating the mounting position of the object to be measured are provided, and the center point of the spherical surface is measured. A coordinate transformation matrix for transforming a group of measurement points measured in the apparatus coordinate system into a representation of a position in the coordinate system of the measured object is obtained and the coordinates are converted. That is, there is disclosed a method of calculating a mounting error of an object to be measured and calculating a highly accurate error shape from a design value of the object to be measured and measurement data in consideration of the mounting error.

【0003】また、三次元測定装置を用いて凹凸を有す
る被測定物の直径値を算出する方法として、特開平08
−01881号公報では、測定した円断面データから最
小二乗法により平均円の直径を求め、その中心点を挟ん
で互いに対向する位置に配置された測定点からの和を直
径値とし、これを測定データすべてに行って各直径値の
比較により、異常値を検出し異常値を除いて平均した直
径値を算出する方法が開示されている。
As a method of calculating the diameter value of an object having irregularities using a three-dimensional measuring device, Japanese Patent Laid-Open No.
In Japanese Patent No. 01881, the diameter of an average circle is obtained from the measured circular cross-sectional data by the least squares method, and the sum of measurement points arranged at positions facing each other across the center point is defined as a diameter value, which is measured. A method is disclosed in which an abnormal value is detected by comparing all the diameter values for all data, and an average diameter value is calculated excluding the abnormal value.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
前者のように非球面を対象とした従来例では、鏡面を対
象としており、凹凸面を有する球面レンズのような鏡面
を有しない被測定物の場合、その球面の中心座標を高精
度に知りうることができず、設計値との差が大きいた
め、誤差形状による表面形状評価ができず、加工におけ
る修正部分を特定できないといった問題があった。
However, in the above-mentioned conventional example in which an aspherical surface is used as in the former case, a mirror surface is used, and an object to be measured having no mirror surface such as a spherical lens having an uneven surface is used. In this case, there is a problem that the center coordinates of the spherical surface cannot be known with high accuracy and the difference from the design value is large, so that the surface shape cannot be evaluated based on the error shape, and the corrected portion in the processing cannot be specified.

【0005】また凹凸面の欠陥は、点としてではなく面
形状であり連続しているため、上記円断面を対象とした
後者の従来例のように点を演算で検出し除去する方法で
は、凹凸面の欠落を含めた平均球面と実際の形状との誤
差形状が演算され、精度の良い表面形状評価ができな
い。
[0005] Further, since the defect of the uneven surface is not a point but a surface shape and is continuous, the method of detecting and removing the point by calculation as in the latter conventional example of the above-mentioned circular cross section is not used. The error shape between the average spherical surface including the missing surface and the actual shape is calculated, and accurate surface shape evaluation cannot be performed.

【0006】従って、本発明は上述した課題に鑑みてな
されたものであり、その目的は、凹凸面を有する被測定
物の設計値に対する修正部分を精度よく特定できる三次
元測定方法を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a three-dimensional measuring method capable of accurately specifying a correction portion for a design value of an object having an uneven surface with respect to a design value. It is.

【0007】また、本発明の他の目的は、凹凸面を有す
る被測定物の形状を精度よく測定できる三次元測定方法
を提供することである。
Another object of the present invention is to provide a three-dimensional measuring method capable of accurately measuring the shape of an object having an uneven surface.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
目的を達成するために、本発明に係わる三次元測定方法
は、球面を有する被測定物の表面の形状の設計値からの
ズレを測定するための三次元測定方法において、前記表
面の任意の領域のX、Y、Z座標値を測定する測定工程
と、該測定工程において測定したX、Y、Z座標値から
球面状の前記表面の中心座標を近似演算する第1の演算
工程と、前記被測定物の設計値による球面が前記被測定
物の測定値である球面に重畳する位置となるように、前
記設計値による球面の中心を前記第1の演算工程におい
て求めた中心座標から移動させる移動工程と、前記移動
工程により重畳された設計値による球面と前記被測定物
の測定値との差分を演算する第2の演算工程と、前記移
動工程により重畳された設計値による球面と前記被測定
物の測定値である球面との重畳割合を演算する第3の演
算工程と、前記第1乃至第3の演算工程において得られ
た演算結果を表示する表示工程とを具備する。
Means for Solving the Problems The above-mentioned problems are solved,
In order to achieve the object, a three-dimensional measurement method according to the present invention is a three-dimensional measurement method for measuring a deviation from a design value of a shape of a surface of an object to be measured having a spherical surface. A measuring step of measuring the X, Y, and Z coordinate values of the above, a first calculating step of approximating the center coordinates of the spherical surface from the X, Y, and Z coordinate values measured in the measuring step; Movement of moving the center of the spherical surface by the design value from the center coordinates obtained in the first calculation step so that the spherical surface by the designed value of the measured object is a position that overlaps the spherical surface that is the measured value of the measured object. A second calculating step of calculating a difference between the measured value of the object and the spherical surface based on the design value superimposed by the moving step, and the spherical surface based on the designed value superimposed by the moving step and the measured object Is a measurement of an object And a display step of displaying a third calculation step of calculating a superimpose ratio between the surface, the calculation results obtained in the first to third operation step.

【0009】また、この発明に係わる三次元測定方法に
おいて、前記被測定物の測定値である球面の近似演算さ
れた中心座標のX、Y座標値に、前記被測定物の設計値
による球面の中心座標のX、Y座標値を一致させた状態
で、前記設計値による球面の中心座標をZ方向にずらす
ことにより、前記被測定物の測定値である球面に前記設
計値による球面を重畳させることを特徴としている。
Further, in the three-dimensional measuring method according to the present invention, the X and Y coordinate values of the approximate center coordinates of the spherical surface, which are the measured values of the measured object, are added to the spherical and spherical coordinates based on the design value of the measured object. While the X and Y coordinate values of the center coordinates are matched, the center coordinates of the sphere according to the design value are shifted in the Z direction, so that the sphere according to the design value is superimposed on the sphere that is the measurement value of the object to be measured. It is characterized by:

【0010】また、この発明に係わる三次元測定方法に
おいて、前記被測定物の設計値による球面と前記被測定
物の測定値である球面の位置関係を、前記被測定物の測
定値である球面の中心近傍を通るZ軸に平行な二次元断
面として表示することを特徴としている。
In the three-dimensional measuring method according to the present invention, the positional relationship between the spherical surface according to the design value of the object to be measured and the spherical surface which is the measured value of the object to be measured is changed to the spherical surface which is the measured value of the object to be measured. Is displayed as a two-dimensional section parallel to the Z-axis passing near the center of.

【0011】また、この発明に係わる三次元測定方法に
おいて、前記設計値による球面と前記被測定物の測定値
である球面の重畳割合は、前記測定値である球面を基準
として、前記設計値による球面のZ座標値がプラス方向
となる割合、または前記設計値による球面のZ座標値が
マイナス方向となる割合、またはプラス方向とマイナス
方向の数の比率であることを特徴としている。
Further, in the three-dimensional measuring method according to the present invention, a superimposition ratio of the spherical surface as the measured value and the spherical surface as the measured value of the object to be measured is based on the designed value with reference to the spherical surface as the measured value. It is characterized in that the ratio of the Z coordinate value of the spherical surface in the plus direction, the ratio of the Z coordinate value of the spherical surface in the minus direction according to the design value, or the ratio of the numbers in the plus direction and the minus direction.

【0012】また、本発明に係わる三次元測定方法は、
球面を有する被測定物の表面の形状の設計値からのズレ
を測定するための三次元測定方法において、前記表面の
任意の領域のX、Y、Z座標値を測定する測定工程と、
測定したX、Y、Z座標値から第1の近似球面式を演算
する第1の演算工程と、前記第1の球面近似式から算出
されたZ座標値と前記測定工程で測定されたZ座標値と
の差分である誤差形状を演算し、三次元表示する第2の
演算工程と、三次元表示された前記誤差形状から不要な
領域を特定する特定工程と、特定された不要領域を前記
測定工程で測定されたX、Y、Z座標値データから除去
して、第2の球面近似式を演算する第3の演算工程と、
前記第2の球面近似式から算出されたZ座標値と前記不
要領域を除去する前の測定されたZ座標値との差分を演
算し、三次元表示する第4の演算工程とを具備すること
を特徴としている。
Further, the three-dimensional measuring method according to the present invention comprises:
In a three-dimensional measurement method for measuring the deviation from the design value of the shape of the surface of the measurement object having a spherical surface, the measurement step of measuring the X, Y, Z coordinate values of any area of the surface,
A first calculating step of calculating a first approximate spherical equation from the measured X, Y, and Z coordinate values; a Z coordinate value calculated from the first spherical approximate equation; and a Z coordinate measured in the measuring step A second calculation step of calculating an error shape that is a difference between the error shape and the three-dimensional display, a specifying step of specifying an unnecessary area from the three-dimensionally displayed error shape, and measuring the specified unnecessary area. A third calculation step of removing the X, Y, and Z coordinate value data measured in the step to calculate a second spherical approximation equation;
A fourth calculating step of calculating a difference between the Z coordinate value calculated from the second spherical approximation formula and the Z coordinate value measured before removing the unnecessary area and displaying the difference in three dimensions. It is characterized by.

【0013】また、この発明に係わる三次元測定方法に
おいて、前記第1の近似球面式は低精度の方法により算
出し、前記第2の近似球面式は高精度の方法により算出
することを特徴としている。
Further, in the three-dimensional measuring method according to the present invention, the first approximate spherical equation is calculated by a low-precision method, and the second approximate spherical equation is calculated by a high-precision method. I have.

【0014】また、この発明に係わる三次元測定方法に
おいて、前記第1および第2の近似球面式を共に高精度
の方法により算出することを特徴としている。
Further, in the three-dimensional measuring method according to the present invention, the first and second approximate spherical expressions are both calculated by a highly accurate method.

【0015】また、この発明に係わる三次元測定方法に
おいて、前記不要な領域の特定は、前記第2の演算工程
で表示された映像を確認しながら映像上にマークするこ
とにより行なうことを特徴としている。
Further, in the three-dimensional measuring method according to the present invention, the unnecessary area is specified by marking on the image while checking the image displayed in the second calculation step. I have.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明の三次元測定方法の
好適な実施形態について添付図面を参照して説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the three-dimensional measuring method according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0017】(第1の実施形態)図1は、第1の実施形
態の三次元測定装置の概略構成を示す図である。
(First Embodiment) FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a three-dimensional measuring apparatus according to a first embodiment.

【0018】図1において、ベース1上には、図示され
ていないモータによりX、Y各方向に微動駆動されるX
ステージ2及びYステージ3が載置されており、Yステ
ージ3上には球面レンズである被測定物4が固定され
る。測定部6の下部にはZ座標を測定するためのレーザ
ー等を利用した非接触プローブ5が設置され、測定部6
はベース1に立設された支柱7に対して上下移動自在か
つ固定可能に設置されている。Xステージ2及びYステ
ージ3の図示されていない駆動モータは、制御演算を司
るコンピュータ10に信号線8によって接続され、コン
ピュータ10からの制御信号によって駆動される。測定
部6は、信号線9によりコンピュータ10と接続され、
コンピュータ10からの制御信号により、非接触プロー
ブ5の照射するレーザー光のフォーカシングを行って座
標を検出し、そのデータをコンピュータ10に送出す
る。コンピュータ10は、キーボード12から入力され
た司令により、内蔵している図示されていないハードデ
ィスクドライブ等からプログラムを読み出し、そのプロ
グラムに沿って制御及び演算を行い、表示部11に結果
を表示する。
In FIG. 1, a motor (not shown) finely drives the base 1 in X and Y directions.
A stage 2 and a Y stage 3 are mounted, and an object to be measured 4 which is a spherical lens is fixed on the Y stage 3. A non-contact probe 5 using a laser or the like for measuring the Z coordinate is installed below the measuring unit 6.
Is mounted so as to be movable up and down and fixed to a column 7 erected on the base 1. The drive motors (not shown) of the X stage 2 and the Y stage 3 are connected by a signal line 8 to a computer 10 that performs control calculations, and are driven by control signals from the computer 10. The measuring unit 6 is connected to a computer 10 by a signal line 9,
In accordance with a control signal from the computer 10, the laser beam emitted from the non-contact probe 5 is focused to detect coordinates, and the data is sent to the computer 10. The computer 10 reads a program from a built-in hard disk drive or the like (not shown) in accordance with a command input from the keyboard 12, performs control and calculation according to the program, and displays the result on the display unit 11.

【0019】次に、このように構成された本システムの
動作について説明する。
Next, the operation of the present system configured as described above will be described.

【0020】図2は測定の具体例を示す図、図3は測定
データと設計値との関係を示す図、図4は測定処理表示
の具体例を示す図、図5は本システムを実現するための
手順を示すフローチャートである。
FIG. 2 is a diagram showing a specific example of measurement, FIG. 3 is a diagram showing a relationship between measured data and design values, FIG. 4 is a diagram showing a specific example of measurement processing display, and FIG. 5 realizes the present system. Is a flowchart showing a procedure for performing the above.

【0021】まず、被測定物4を適切な方法によりYス
テージ3に固定し、キーボード12からXステージ2及
びYステージ3を測定開始位置へ移動する司令を与え
る。コンピュータ10は、この司令によりXステージ2
及びYステージ3の駆動モータへ制御信号を送出し、駆
動モータはこの制御信号を受けて、Xステージ2及びY
ステージ3を測定開始位置へ駆動する。
First, the DUT 4 is fixed to the Y stage 3 by an appropriate method, and a command to move the X stage 2 and the Y stage 3 to the measurement start position from the keyboard 12 is given. By this command, the computer 10 is in the X stage 2
And a control signal is sent to the drive motor of the Y stage 3, and the drive motor receives the control signal and
The stage 3 is driven to the measurement start position.

【0022】駆動は、非接触プローブ5から照射される
レーザー光が、図2に示されるように被測定物4の測定
開始位置L0にくるまで、キーボード12から司令を与
えることにより行われ、且つコンピュータ10はこの司
令により、信号線9を介し、非接触プローブ5の照射す
るレーザー光のフォーカシング位置(Z方向)に測定部
6を移動させる(S1)。
The driving is performed by giving a command from the keyboard 12 until the laser beam emitted from the non-contact probe 5 reaches the measurement start position L0 of the DUT 4 as shown in FIG. The computer 10 moves the measuring unit 6 to the focusing position (Z direction) of the laser beam irradiated by the non-contact probe 5 via the signal line 9 by the command (S1).

【0023】次に、プログラム及びキーボード12から
与えられたパラメータに従い、Xステージ2が一定間隔
ピッチの微動を行い、測定開始位置L0から測定を開始
する。測定は、図2に示すように、Xステージ2を測定
開始位置L0からL1に向かって駆動させ、前記一定間
隔ピッチの各点において、非接触プローブ5からのレー
ザー光を測定部6がフォーカシングし、そのフォーカシ
ング移動量によりZ座標値を検出する。このZ座標値
は、信号線9を介しコンピュータ10に送出される。こ
の時点で、コンピュータ10は、Z座標値と測定開始位
置L0から移動させたXステージ2及びYステージ3の
移動量を計算し、測定点での測定値(X1i,Y1i,Z1
i)として図示されていないコンピュータ10内のメモ
リに蓄積する。
Next, in accordance with the program and parameters given from the keyboard 12, the X stage 2 performs fine movement at a constant pitch, and starts measurement from the measurement start position L0. In the measurement, as shown in FIG. 2, the X stage 2 is driven from the measurement start position L0 to the measurement start position L1, and the measuring unit 6 focuses the laser light from the non-contact probe 5 at each point of the constant pitch. , The Z coordinate value is detected from the focusing movement amount. The Z coordinate value is sent to the computer 10 via the signal line 9. At this time, the computer 10 calculates the Z coordinate value and the amount of movement of the X stage 2 and the Y stage 3 moved from the measurement start position L0, and calculates the measured values (X1i, Y1i, Z1) at the measurement points.
i) is stored in a memory of the computer 10 not shown.

【0024】測定はL0からL1へ行い、L1に達した
ならばYステージ3をL2に移動させる。移動後、Xス
テージ2をL3に向かって前記一定間隔ピッチで微動さ
せて行き、前記同様各点における測定値をメモリに蓄積
する(S2)。このようにして、被測定物4の全面が終
了するまで測定を繰り返す(S3)。測定が終了したな
らば、前記測定値を蓄積したメモリからデータを順次取
り出し近似計算を行う。
The measurement is performed from L0 to L1, and when L1 is reached, the Y stage 3 is moved to L2. After the movement, the X stage 2 is finely moved toward the L3 at the constant pitch, and the measured values at the respective points are stored in the memory in the same manner as described above (S2). In this way, the measurement is repeated until the entire surface of the DUT 4 is completed (S3). When the measurement is completed, data is sequentially taken out of the memory storing the measured values and an approximate calculation is performed.

【0025】この近似計算は、大まかな被測定物の中心
座標を取得するためであるから、精度はそれほど必要と
せず高速であることが望ましい。例えば、球面式(X−
x0)2+(Y−y0)2+(Z−z0)2=R2について最
小二乗法を用いて展開し、2x0X+2y0Y+2z0Z
+(R2−x02−y02−z02)=X2+Y2+Z2として正
規方程式Y=AXを立ててx0、y0、z0、Rについて
解く。解いたx0、y0、z0が被測定物の近似中心座標
となる(S4)。
This approximation calculation is for obtaining rough center coordinates of the object to be measured, and therefore it is desirable that the accuracy is not so high and the speed is high. For example, the spherical formula (X−
x0) 2 + (Y-y0 ) 2 + (Z-z0) 2 = R 2 by using the least squares method for deploy, 2x0X + 2y0Y + 2z0Z
+ (R 2 -x0 2 -y0 2 -z0 2) = make a normal equation Y = AX as X 2 + Y 2 + Z 2 solved for x0, y0, z0, R. The solved x0, y0, z0 become the approximate center coordinates of the measured object (S4).

【0026】次に、解いたx0、y0、z0を設計値の中
心座標とした設計値球面式に、前記測定値を蓄積したメ
モリからX1i、Y1iの座標値を順次代入してZ2i値を求
め、別途メモリに蓄積する(S5)。
Next, the coordinate values of X1i and Y1i are sequentially substituted from the memory in which the measured values are stored into the design value spherical equation using the solved x0, y0, and z0 as the center coordinates of the design value to obtain the Z2i value. Are separately stored in a memory (S5).

【0027】続いて、測定値のZ1iとそれに対応する設
計値式からのZ2iを順次比較し、設計値による球面が測
定値の球面と重畳するか調べる(S6)。重畳していな
い場合は、設計値の中心座標をZ軸方向に移動し、設計
値による球面が測定値の球面に重畳するように繰り返す
(S6,S7)。
Subsequently, the measured value Z1i and the corresponding Z2i from the design value equation are sequentially compared, and it is checked whether or not the spherical surface according to the designed value overlaps with the spherical surface of the measured value (S6). If not, the center coordinate of the design value is moved in the Z-axis direction, and the process is repeated so that the spherical surface according to the design value is superimposed on the spherical surface of the measured value (S6, S7).

【0028】図3は、設計値による球面が測定値の球面
に重畳するようにするための説明図であり、わかりやす
くするために断面形状として測定値の曲率半径が設計値
よりも小さい場合で説明する。
FIG. 3 is an explanatory view for making the spherical surface according to the design value overlap the spherical surface of the measured value. For the sake of simplicity, it is assumed that the radius of curvature of the measured value is smaller than the designed value as the cross-sectional shape. explain.

【0029】図3で、20は被測定物4の近似球面の断
面であり、中心のZ座標がZ0で曲率半径Rを有してい
る。21は設計値から得られた球面の断面であり、中心
のZ座標がZ2で曲率半径R2を有している。(a)にお
いては、設計値から得られた球面21が被測定物4の表
面より上方にあり、測定値球面に重畳していない。そこ
で、球面21の中心座標Z2を下方に移動して行き、
(b)で示すように、測定値の球面に重畳するようにす
る。球面21が被測定物4の表面の下方にあった場合は
この逆を行えば良い。ここでは、測定値の曲率半径が設
計値よりも小さい場合で説明したが、大きい場合も同様
である。
In FIG. 3, reference numeral 20 denotes a cross section of an approximate spherical surface of the DUT 4 having a center Z coordinate Z0 and a radius of curvature R. Reference numeral 21 denotes a cross section of a spherical surface obtained from design values, the center Z coordinate of which is Z2 and a radius of curvature R2. In (a), the spherical surface 21 obtained from the design value is above the surface of the DUT 4 and does not overlap the measured value spherical surface. Then, the center coordinate Z2 of the spherical surface 21 is moved downward,
As shown in (b), the measured value is superimposed on the spherical surface. When the spherical surface 21 is located below the surface of the DUT 4, the reverse may be performed. Here, the case where the radius of curvature of the measured value is smaller than the design value has been described.

【0030】設計値から得られた球面が測定値の球面に
重畳したところを基準として、その時点での測定値と設
計値との差分(誤差形状)を測定値全データについて計
算する(S8)。また、測定値のZ座標値に対応する設
計値のZ座標値が測定値のZ座標値より大きいかどうか
を全データについて調べ、測定値より大きい値の数と測
定値より小さい値の数を割合として算出する(S9)。
なお、この割合としては、測定値より大きい値の数の全
体に対する割合、あるいは測定値より小さい値の数の全
体に対する割合、あるいは測定値より大きい値の数と測
定値より小さい値の数の比率等が考えられる。求められ
た割合は、前記誤差形状とともにモニタ11に表示す
る。この際、測定値の球面の中心を通るXZ座標平面に
もっとも近い測定値とそこでの設計値を重ねあわせ、ま
たXZ座標平面に対し直交しかつ測定値の球面の中心を
通るYZ座標平面にもっとも近い測定値とそこでの設計
値を重ねあわせて各々表示する(S10)。
The difference (error shape) between the measured value at that time and the designed value is calculated for all the measured value data with reference to the point where the spherical surface obtained from the designed value is superimposed on the spherical surface of the measured value (S8). . Further, it is checked for all data whether the Z coordinate value of the design value corresponding to the Z coordinate value of the measured value is greater than the Z coordinate value of the measured value, and the number of values larger than the measured value and the number of values smaller than the measured value are determined. It is calculated as a ratio (S9).
In addition, as this ratio, the ratio of the number of values larger than the measured value to the whole, the ratio of the number of values smaller than the measured value to the whole, or the ratio of the number of values larger than the measured value and the number of values smaller than the measured value And so on. The obtained ratio is displayed on the monitor 11 together with the error shape. At this time, the measured value closest to the XZ coordinate plane passing through the center of the spherical surface of the measured value is superimposed on the design value there, and the YZ coordinate plane orthogonal to the XZ coordinate plane and passing through the center of the measured spherical surface is The near measured value and the design value there are superimposed and displayed (S10).

【0031】図4は誤差形状、前記割合、前記XZ座標
平面での測定値と設計値とを重ねあわせた図、及び前記
YZ座標平面での測定値と設計値とを重ねあわせた図を
それぞれ、モニタ11に表示した表示画面である。ここ
で、25は誤差形状、26は前記割合、27は前記XZ
座標平面での重ね合わせ、28はYZ座標平面での重ね
合わせを示す。
FIG. 4 is a diagram in which the error shape, the ratio, the measured value on the XZ coordinate plane and the design value are superimposed, and the diagram in which the measured value on the YZ coordinate plane is superimposed on the design value, respectively. , A display screen displayed on the monitor 11. Here, 25 is the error shape, 26 is the ratio, and 27 is the XZ
Reference numeral 28 denotes superposition on a coordinate plane, and reference numeral 28 denotes superposition on a YZ coordinate plane.

【0032】図4において、XZ座標平面での重ね合わ
せ27及びYZ座標平面での重ね合わせ28とから、測
定値に対して設計値がどの程度ずれた位置にいるのかを
確認し、その割合がどの程度かを割合数値26で確認す
る。その時点での誤差形状25により、測定値と設計値
との関係を判断する(S11)。もし、測定値と設計値
との重なり具合が十分でない場合は、更に設計値による
球面を移動する(S12)。この移動には、キーボード
12のキー、例えば「→」「←」「↑」「↓」を用い、
上下左右方向に移動を行なわせ、測定値と設計値の重な
り具合が良い状態になるまで繰り返す。
In FIG. 4, it is confirmed from the superposition 27 on the XZ coordinate plane and the superposition 28 on the YZ coordinate plane how much the design value is shifted from the measured value. The degree is confirmed by the ratio value 26. The relationship between the measured value and the design value is determined based on the error shape 25 at that time (S11). If the degree of overlap between the measured value and the design value is not sufficient, the spherical surface is further moved according to the design value (S12). For this movement, use the keys of the keyboard 12, for example, "→""←""↑""↓"
The movement is performed in up, down, left, and right directions, and the measurement is repeated until the degree of overlap between the measured value and the design value is good.

【0033】なお、ステップS4において、最小二乗法
による近似計算を行ったが、より高精度の近似計算を行
っても良く、また本実施形態に掲げた以外の近似計算を
用いても良いのはもちろんである。
In step S4, the approximation calculation by the least squares method was performed. However, the approximation calculation with higher accuracy may be performed, and the approximation calculation other than that described in the present embodiment may be used. Of course.

【0034】また、レーザー光を用いた非接触プローブ
の三次元測定装置で説明したが、X、Y、Z座標を測定
できる装置であれば、レーザー光以外の非接触プローブ
を用いることはもちろん、接触プローブを用いた装置を
使用しても良い。
Although the description has been given of the non-contact probe three-dimensional measuring device using laser light, a non-contact probe other than laser light can be used as long as the device can measure X, Y, and Z coordinates. An apparatus using a contact probe may be used.

【0035】また、図2で示す方向で測定を行ったが、
X、Y、Z座標値を取得できるのであれば、測定の方向
性は問題とならず、測定領域も必要に応じ、部分的ある
いは全面でもよい。
The measurement was performed in the direction shown in FIG.
As long as the X, Y, and Z coordinate values can be obtained, the directionality of the measurement does not matter, and the measurement area may be partial or full as needed.

【0036】また、設計値と測定値との関係を簡易に確
認するために直交したXZ座標平面、YZ座標平面を用
いたが、更に細かく分割し精度を上げても良い。
Although the XZ coordinate plane and the YZ coordinate plane which are orthogonal to each other are used to easily confirm the relationship between the design value and the measured value, the accuracy may be increased by further dividing the plane.

【0037】以上説明したように、上記の実施形態によ
れば、設計値の中心座標を測定データからの近似球面の
中心座標を基準として、設計値の形状を測定データに重
畳するようにしてその断面形状を表示するようにしたの
で、測定データと設計値との重畳関係と誤差形状とを認
識可能となり、設計値に対する被測定物の修正部特定が
簡易にでき、また設計値の中心座標を自在に移動可能と
したので、設計値に対する被測定物の効率の良い修正部
分の特定が簡易にできる。
As described above, according to the above-described embodiment, the shape of the design value is superimposed on the measurement data with reference to the center coordinate of the design value based on the center coordinate of the approximate spherical surface from the measurement data. Since the cross-sectional shape is displayed, it is possible to recognize the superimposed relationship between the measurement data and the design value and the error shape, to easily specify the correction part of the measured object with respect to the design value, and to set the center coordinates of the design value. Since the movable part can be freely moved, it is possible to easily specify an efficient correction portion of the measured object with respect to the design value.

【0038】(第2の実施形態)この第2の実施形態で
は、装置の構成は図1に示した第1の実施形態と同様で
ある。ただし、この第2の実施形態では、コンピュータ
10に接続されたマウス13により、表示部11に表示
された被測定物の形状に除去範囲等を示すための指示を
与える。
(Second Embodiment) In the second embodiment, the configuration of the apparatus is the same as that of the first embodiment shown in FIG. However, in the second embodiment, the mouse 13 connected to the computer 10 gives an instruction to indicate the removal range and the like on the shape of the DUT displayed on the display unit 11.

【0039】次に、このように構成された第2の実施形
態のシステムの動作について説明する。図2及び図6は
測定の具体例を示す図であり、図7は本システムを実現
するための手順を示すフローチャートである。
Next, the operation of the system thus configured according to the second embodiment will be described. 2 and 6 are diagrams showing specific examples of measurement, and FIG. 7 is a flowchart showing a procedure for realizing the present system.

【0040】まず、被測定物4を適切な方法によりYス
テージ3に固定し、キーボード12からXステージ2及
びYステージ3を測定開始位置へ移動する司令を与え
る。コンピュータ10は、この司令によりXステージ2
及びYステージ3の駆動モータへ制御信号を送出し、駆
動モータはこの制御信号を受けて、Xステージ2及びY
ステージ3を測定開始位置へ駆動する。
First, the DUT 4 is fixed to the Y stage 3 by an appropriate method, and a command to move the X stage 2 and the Y stage 3 to the measurement start position is given from the keyboard 12. By this command, the computer 10 is in the X stage 2
And a control signal is sent to the drive motor of the Y stage 3, and the drive motor receives the control signal and
The stage 3 is driven to the measurement start position.

【0041】駆動は、非接触プローブ5から照射される
レーザー光が、図2に示されるように被測定物4の測定
開始位置L0にくるまで、キーボード12から司令を与
えることにより行われ、且つコンピュータ10はこの司
令により、信号線9を介し、非接触プローブ5の照射す
るレーザー光のフォーカシング位置(Z方向)に測定部
6を移動させる(S31)。
Driving is performed by giving a command from the keyboard 12 until the laser beam emitted from the non-contact probe 5 reaches the measurement start position L0 of the DUT 4 as shown in FIG. The computer 10 moves the measuring unit 6 to the focusing position (Z direction) of the laser beam irradiated by the non-contact probe 5 via the signal line 9 according to the command (S31).

【0042】次に、プログラム及びキーボード12から
与えられたパラメータに従い、Xステージ2が一定間隔
ピッチの微動を行い、測定開始位置L0から測定を開始
する。測定は、図2に示すように、Xステージ2を測定
開始位置L0からL1に向かって駆動させ、前記一定間
隔ピッチの各点において、非接触プローブ5からのレー
ザー光を測定部6がフォーカシングし、そのフォーカシ
ング移動量によりZ座標値を検出する。このZ座標値
は、信号線9を介しコンピュータ10に送出される。こ
の時点で、コンピュータ10は、Z座標値と測定開始位
置L0から移動させたXステージ2及びYステージ3の
移動量を計算し、測定点での測定値(X,Y,Z)とし
て図示されていないコンピュータ10内のメモリに蓄積
する。
Next, according to the program and parameters given from the keyboard 12, the X stage 2 performs fine movement at a constant pitch, and starts measurement from the measurement start position L0. In the measurement, as shown in FIG. 2, the X stage 2 is driven from the measurement start position L0 to the measurement start position L1, and the measuring unit 6 focuses the laser light from the non-contact probe 5 at each point of the constant pitch. , The Z coordinate value is detected from the focusing movement amount. The Z coordinate value is sent to the computer 10 via the signal line 9. At this point, the computer 10 calculates the Z coordinate value and the amount of movement of the X stage 2 and the Y stage 3 moved from the measurement start position L0, and displays them as the measured values (X, Y, Z) at the measurement points. Is stored in the memory of the computer 10 which is not in use.

【0043】測定はL0からL1へ行い、L1に達した
ならばYステージ3をL2に移動させる。移動後、Xス
テージをL3に向かって前記一定間隔ピッチで微動させ
て行き、前記同様各点における測定値をメモリに蓄積す
る(S32)。このようにして、被測定物4の全面が終
了するまで測定を繰り返す(S33)。測定が終了した
ならば、前記測定値を蓄積したメモリからデータを順次
取り出し近似計算を行う。
The measurement is performed from L0 to L1, and when L1 is reached, the Y stage 3 is moved to L2. After the movement, the X stage is finely moved toward the L3 at the constant pitch, and the measured value at each point is stored in the memory in the same manner as described above (S32). In this way, the measurement is repeated until the entire surface of the DUT 4 is completed (S33). When the measurement is completed, data is sequentially taken out of the memory storing the measured values and an approximate calculation is performed.

【0044】この近似計算は、不要な凹凸面を顕著にし
て特定しやすいようにするためであるから、精度はそれ
ほど必要とせず高速であることが望ましい。例えば、球
面式(X−x0)2+(Y−y0)2+(Z−z0)2=R2
について最小二乗法を用い、前記球面式を展開し、2x
0X+2y0Y+2z0Z+(R2−x02−y02−z02)=
2+Y2+Z2として正規方程式Y=AXを立ててx0、
y0、z0、Rについて解く。解いたx0、y0、z0、R
を球面式の定数として被測定物の近似球面式とする(S
34)。
This approximation calculation is intended to make unnecessary uneven surfaces noticeable and easy to specify, and therefore it is desirable that the accuracy is not so high and the speed is high. For example, a spherical formula (X-x0) 2 + ( Y-y0) 2 + (Z-z0) 2 = R 2
The least squares method is used to expand the spherical equation, and 2x
0X + 2y0Y + 2z0Z + (R 2 -x0 2 -y0 2 -z0 2) =
By setting a normal equation Y = AX as X 2 + Y 2 + Z 2 , x 0,
Solve for y0, z0, R. Solved x0, y0, z0, R
Is a constant of the spherical equation, and is set as an approximate spherical equation of the measured object (S
34).

【0045】次に、前記測定値を蓄積したメモリから
X、Yの座標値を前記球面式に代入してZ値を求める。
求められたZ値と、測定値のZ座標値との差分を計算
し、別途メモリに蓄積する。これを全データについて行
い誤差データを求める(S35)。コンピュータ10
は、この誤差データと前記X及びY座標とにより、誤差
形状を三次元形状として表示部11に表示する(S3
6)。
Next, the Z value is obtained by substituting the X and Y coordinate values into the spherical equation from the memory storing the measured values.
The difference between the determined Z value and the Z coordinate value of the measured value is calculated and separately stored in a memory. This is performed for all data to obtain error data (S35). Computer 10
Displays the error shape as a three-dimensional shape on the display unit 11 using the error data and the X and Y coordinates (S3).
6).

【0046】本実施形態の被測定物のような球面レンズ
の測定データの三次元形状は、図6(a)に示すように
当然ながら球面形状を呈している。これを三次元表示し
ない場合には、被測定物の凹凸面は曲率の関係により極
めて捜しにくい。そこで、本実施形態では、前記誤差形
状を三次元形状として表示し、例えば図6(a)の一部
50を見てみると、図6(b)に示すごとく、平面的形
状に凹凸面51が点在していることがわかる(S3
6)。
The three-dimensional shape of the measurement data of the spherical lens such as the object to be measured in the present embodiment naturally has a spherical shape as shown in FIG. When this is not displayed three-dimensionally, the uneven surface of the object to be measured is extremely difficult to find due to the relationship of curvature. Therefore, in the present embodiment, the error shape is displayed as a three-dimensional shape. For example, when looking at a part 50 in FIG. 6A, as shown in FIG. Are scattered (S3
6).

【0047】このような誤差形状表示において、マウス
13を用い、除去したい不要な凹凸面51にマーク52
をして特定する(S37)。全面に対して不要凹凸面を
特定したならば、測定データからその特定した座標
(X,Y,Z)を除去し、一時的メモリTempに格納
する(S38)。
In such an error shape display, the mouse 13 is used to mark unnecessary unnecessary uneven surfaces 51 to be removed.
To specify (S37). When the unnecessary uneven surface is specified for the entire surface, the specified coordinates (X, Y, Z) are removed from the measurement data and stored in the temporary memory Temp (S38).

【0048】次に、Temp内のデータを用いて再度球
面式を計算する。この場合の近似方法は、精度を要し単
純な最小二乗法でなく、例えばGauss-Newton法や最急降
下法の組み合わせによるハイブリッド法などの高精度近
似法を用いて行い、x0、y0、Rを算出する(S3
9)。
Next, the spherical equation is calculated again using the data in Temp. The approximation method in this case requires accuracy and is not a simple least square method, but is performed using a high accuracy approximation method such as a hybrid method based on a combination of the Gauss-Newton method or the steepest descent method, and x0, y0, R are calculated. Calculate (S3
9).

【0049】続いて、前記近似計算により算出した近似
球面式に、測定データのX及びY座標値を代入してZ値
を算出する。この算出したZ値と、対応する測定データ
のZ座標値との差分を求め、誤差形状計算を全データに
ついて行う(S40)。誤差形状計算終了後、表示部1
1に表示する(S41)。
Then, the Z value is calculated by substituting the X and Y coordinate values of the measured data into the approximate spherical equation calculated by the approximate calculation. The difference between the calculated Z value and the Z coordinate value of the corresponding measurement data is determined, and error shape calculation is performed for all data (S40). After the error shape calculation is completed, the display unit 1
1 (S41).

【0050】なお、上記のステップS4において、最小
二乗法による近似計算を行ったが、これは(ステップS
39)のような高精度の近似計算を行っても良く、また
本実施形態に掲げた以外の近似計算を用いても良いのは
もちろんである。
In the above step S4, the approximate calculation by the least squares method was performed.
It is needless to say that a high-precision approximation calculation such as 39) may be performed, and an approximation calculation other than that described in the present embodiment may be used.

【0051】同様に、(ステップS39)の近似計算は
高精度であれば、本実施形態以外の近似計算を用いても
良いのはもちろんである。
Similarly, if the approximation calculation in (Step S39) is highly accurate, it goes without saying that an approximation calculation other than that of the present embodiment may be used.

【0052】また、レーザー光を用いた非接触プローブ
の三次元測定装置で説明したが、X、Y、Z座標を測定
できる装置であれば、レーザー光以外の非接触プローブ
を用いることはもちろん、接触プローブを用いた装置を
使用しても良い。
Although the description has been given of the non-contact probe three-dimensional measuring device using laser light, a non-contact probe other than laser light can be used as long as the device can measure X, Y, and Z coordinates. An apparatus using a contact probe may be used.

【0053】また、図2で示す方向で測定を行ったが、
X、Y、Z座標値を取得できるのであれば、測定の方向
性は問題とならず、測定領域も必要に応じ、部分的或い
は全面でも良い。
The measurement was performed in the direction shown in FIG.
As long as the X, Y, and Z coordinate values can be obtained, the directionality of the measurement does not matter, and the measurement area may be partial or full as needed.

【0054】また、本実施形態では、図6のように、マ
ークを円で説明したが、凹凸面を特定できればどのよう
な形状でも良く、あるいは彩色によってもよい。
In this embodiment, the marks are described as circles as shown in FIG. 6. However, any shape or color may be used as long as the uneven surface can be specified.

【0055】以上説明したように、第2の実施形態によ
れば、被測定物の測定データから近似球面を演算して該
測定データとの差により被測定物の誤差形状を算出表示
し、この誤差形状から不要な凹凸面の三次元座標を特定
して、特定された三次元座標を前記測定データから除去
し、残りの測定データから近似球面を演算し、測定デー
タとの差により被測定物の誤差形状を算出表示すること
により、被測定物に凹凸面が存在しても、本来の球面形
状に近い面に対し、被測定物の表面形状の状態を高精度
に評価できるという効果を奏ことができる。
As described above, according to the second embodiment, an approximate spherical surface is calculated from measured data of an object to be measured, and an error shape of the object to be measured is calculated and displayed based on a difference from the measured data. The three-dimensional coordinates of the unnecessary uneven surface are specified from the error shape, the specified three-dimensional coordinates are removed from the measurement data, an approximate spherical surface is calculated from the remaining measurement data, and the measured object is calculated based on a difference from the measurement data. By calculating and displaying the error shape of the object, even if the object to be measured has an uneven surface, the surface shape of the object to be measured can be evaluated with high accuracy against a surface close to the original spherical shape. be able to.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
凹凸面を有する被測定物の設計値に対する修正部分を精
度よく特定することができる。
As described above, according to the present invention,
It is possible to accurately specify a correction portion for the design value of the DUT having the uneven surface.

【0057】また、凹凸面を有する被測定物の形状を精
度よく測定することができる。
Further, it is possible to accurately measure the shape of the object having the uneven surface.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施形態の三次元測定装置の概略構成を示す図
である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a three-dimensional measuring apparatus according to an embodiment.

【図2】三次元測定装置により測定する方向を示す図で
ある。
FIG. 2 is a diagram showing directions measured by a three-dimensional measuring device.

【図3】測定値と設計値との関係を説明するための図で
ある。
FIG. 3 is a diagram for explaining the relationship between measured values and design values.

【図4】測定結果の表示状態を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a display state of a measurement result.

【図5】第1の実施形態の測定手順を示すフローチャー
トである。
FIG. 5 is a flowchart illustrating a measurement procedure according to the first embodiment.

【図6】第2の実施形態で測定された誤差形状を説明す
るための図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining an error shape measured in the second embodiment.

【図7】第2の実施形態の測定手順を示すフローチャー
トである。
FIG. 7 is a flowchart illustrating a measurement procedure according to the second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ベース 2 Xステージ 3 Yステージ 4 被測定物 5 非接触プローブ 6 測定部 7 支柱 8,9 信号線 10 コンピュータ 11 表示部 12 キーボード 20 近似球面 21 設計値球面 25 誤差形状 26 割合 27 XZ座標形状 50 測定形状 51 凹凸面 52 凹凸面を特定するマーク DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base 2 X stage 3 Y stage 4 DUT 5 Non-contact probe 6 Measuring part 7 Prop 8, 9 Signal line 10 Computer 11 Display part 12 Keyboard 20 Approximate spherical surface 21 Design spherical surface 25 Error shape 26 Ratio 27 XZ coordinate shape 50 Measurement shape 51 Uneven surface 52 Mark for identifying uneven surface

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F065 AA04 AA46 AA54 BB05 BB28 DD03 FF10 FF61 GG04 MM03 PP12 QQ17 QQ21 QQ24 QQ32 SS02 SS13 2F069 AA04 AA13 AA66 CC08 GG04 GG07 GG71 JJ19 MM24 MM34 NN17  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2F065 AA04 AA46 AA54 BB05 BB28 DD03 FF10 FF61 GG04 MM03 PP12 QQ17 QQ21 QQ24 QQ32 SS02 SS13 2F069 AA04 AA13 AA66 CC08 GG04 GG07 GG71 JJ19 MM24 MM34 MM34

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 球面を有する被測定物の表面の形状の設
計値からのズレを測定するための三次元測定方法におい
て、 前記表面の任意の領域のX、Y、Z座標値を測定する測
定工程と、該測定工程において測定したX、Y、Z座標
値から球面状の前記表面の中心座標を近似演算する第1
の演算工程と、 前記被測定物の設計値による球面が前記被測定物の測定
値である球面に重畳する位置となるように、前記設計値
による球面の中心を前記第1の演算工程において求めた
中心座標から移動させる移動工程と、 前記移動工程により重畳された設計値による球面と前記
被測定物の測定値との差分を演算する第2の演算工程
と、 前記移動工程により重畳された設計値による球面と前記
被測定物の測定値である球面との重畳割合を演算する第
3の演算工程と、 前記第1乃至第3の演算工程において得られた演算結果
を表示する表示工程とを具備することを特徴とする三次
元測定方法。
1. A three-dimensional measuring method for measuring a deviation of a shape of a surface of an object having a spherical surface from a design value, wherein the X, Y, and Z coordinate values of an arbitrary region of the surface are measured. And a first step of approximating the center coordinates of the spherical surface from the X, Y, and Z coordinate values measured in the measuring step.
And calculating the center of the spherical surface by the design value in the first arithmetic step so that the spherical surface by the designed value of the device to be measured is located at a position overlapping the spherical surface that is the measured value of the device to be measured. A moving step of moving from the center coordinates, a second calculating step of calculating a difference between a spherical surface based on the design value superimposed by the moving step and the measured value of the device under test, and a design superimposed by the moving step. A third calculating step of calculating a superimposition ratio of a spherical surface based on a value and a spherical surface which is a measured value of the object to be measured, and a displaying step of displaying calculation results obtained in the first to third calculating steps. A three-dimensional measuring method comprising:
【請求項2】 前記被測定物の測定値である球面の近似
演算された中心座標のX、Y座標値に、前記被測定物の
設計値による球面の中心座標のX、Y座標値を一致させ
た状態で、前記設計値による球面の中心座標をZ方向に
ずらすことにより、前記被測定物の測定値である球面に
前記設計値による球面を重畳させることを特徴とする請
求項1に記載の三次元測定方法。
2. The X, Y coordinate values of the center coordinates of the spherical surface according to the design values of the measured object coincide with the X, Y coordinate values of the approximate calculated center coordinates of the spherical surface, which are the measured values of the measured object. The spherical surface according to the design value is superimposed on a spherical surface that is a measured value of the object to be measured by shifting a center coordinate of the spherical surface according to the design value in the Z direction in a state where the spherical surface is designed. Three-dimensional measurement method.
【請求項3】 前記被測定物の設計値による球面と前記
被測定物の測定値である球面の位置関係を、前記被測定
物の測定値である球面の中心近傍を通るZ軸に平行な二
次元断面として表示することを特徴とする請求項1に記
載の三次元測定方法。
3. A positional relationship between a spherical surface according to a design value of the object to be measured and a spherical surface which is a measured value of the object to be measured is parallel to a Z axis passing near the center of the spherical surface which is a measured value of the object to be measured. The three-dimensional measurement method according to claim 1, wherein the three-dimensional measurement is displayed as a two-dimensional cross section.
【請求項4】 前記設計値による球面と前記被測定物の
測定値である球面の重畳割合は、前記測定値である球面
を基準として、前記設計値による球面のZ座標値がプラ
ス方向となる割合、または前記設計値による球面のZ座
標値がマイナス方向となる割合、またはプラス方向とマ
イナス方向の数の比率であることを特徴とする請求項1
に記載の三次元測定方法。
4. A superposition ratio of the spherical surface according to the design value and the spherical surface as the measured value of the device under test is such that the Z coordinate value of the spherical surface according to the designed value is in the plus direction with respect to the spherical surface as the measured value. The ratio, or a ratio in which the Z coordinate value of the spherical surface according to the design value is in the minus direction, or a ratio of the numbers in the plus direction and the minus direction.
3. The three-dimensional measurement method according to 1.
【請求項5】 球面を有する被測定物の表面の形状の設
計値からのズレを測定するための三次元測定方法におい
て、 前記表面の任意の領域のX、Y、Z座標値を測定する測
定工程と、 測定したX、Y、Z座標値から第1の近似球面式を演算
する第1の演算工程と、 前記第1の球面近似式から算出されたZ座標値と前記測
定工程で測定されたZ座標値との差分である誤差形状を
演算し、三次元表示する第2の演算工程と、 三次元表示された前記誤差形状から不要な領域を特定す
る特定工程と、 特定された不要領域を前記測定工程で測定されたX、
Y、Z座標値データから除去して、第2の球面近似式を
演算する第3の演算工程と、 前記第2の球面近似式から算出されたZ座標値と前記不
要領域を除去する前の測定されたZ座標値との差分を演
算し、三次元表示する第4の演算工程とを具備すること
を特徴とする三次元測定方法。
5. A three-dimensional measuring method for measuring a deviation from a design value of a shape of a surface of an object having a spherical surface from a design value, wherein the X, Y, and Z coordinate values of an arbitrary region on the surface are measured. A first calculating step of calculating a first approximate spherical equation from the measured X, Y, and Z coordinate values; and a Z coordinate value calculated from the first spherical approximate equation and measured in the measuring step. A second calculation step of calculating an error shape that is a difference from the calculated Z coordinate value and displaying the error shape three-dimensionally; a specifying step of specifying an unnecessary region from the error shape displayed three-dimensionally; X measured in the measurement step,
A third calculation step of calculating a second spherical approximation formula by removing from the Y and Z coordinate value data; and a Z coordinate value calculated from the second spherical approximation formula and the unnecessary region before removing the unnecessary region. A fourth calculation step of calculating a difference from the measured Z coordinate value and displaying the difference three-dimensionally.
【請求項6】 前記第1の近似球面式は低精度の方法に
より算出し、前記第2の近似球面式は高精度の方法によ
り算出することを特徴とする請求項5に記載の三次元測
定方法。
6. The three-dimensional measurement according to claim 5, wherein the first approximate spherical equation is calculated by a low-precision method, and the second approximate spherical equation is calculated by a high-precision method. Method.
【請求項7】 前記第1および第2の近似球面式を共に
高精度の方法により算出することを特徴とする請求項5
に記載の三次元測定方法。
7. The method according to claim 5, wherein both the first and second approximate spherical expressions are calculated by a highly accurate method.
3. The three-dimensional measurement method according to 1.
【請求項8】 前記不要な領域の特定は、前記第2の演
算工程で表示された映像を確認しながら映像上にマーク
することにより行なうことを特徴とする請求項5に記載
の三次元測定方法。
8. The three-dimensional measurement according to claim 5, wherein the identification of the unnecessary area is performed by marking on the video while checking the video displayed in the second calculation step. Method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114234887A (en) * 2021-11-17 2022-03-25 广豪(广州)光学有限公司 Free-form surface lens curvature measuring device and application thereof

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