草間企画 ジーフロイデ株式会社

東京板橋区板橋2-20-5-203

最新型非接触レンズ中心厚測定機 CT-Gauge 遂に完成!





現在映像画質は4Kから8Kに移り変わりつつあり、光学系の性能は益々厳しくなるばかりです。この様な技術的背景では面形状や偏芯精度に加え、厳密な中心厚が規定されています。

しかしながらレンズの中心厚測定はかなり難しい測定対象です。理由は測定個所がレンズ上の『1点』でしか無く、明確なその位置の特定が困難だからです。

肉厚測定は光学性能に起因する重要な要素でありながらその測定方法は確立しておらず、傷の懸念がある接触式測定は出来れば避けたいです。特に大口径レンズ(特に凹面)やホタル石などの軟硝材では材料コストが高い事から正確な測定は出来ていません。

弊社ではこれらの課題解決に向け、5年前に非接触式のレンズ中心厚測定機を開発し、この度大幅な改良を加えました。最新型の新機能は下記の6つです。

1)高速測定
2)3Dマップ表示機能
3)チルト調整機構
4)合否判定付き検査成績表自動作成機能
5)Sag 測定機能
6)大量サンプルの自動測定機能

以上、是非デモにてその実力をご確認下さい。

皆様のご来社をお待ちしております。どうぞよろしくお願いいたします。

※下記動画は大量サンプルの自動測定仕様です。専用ホルダーにΦ20サンプルを25個搭載した事例です。製品詳細は11)に記載があります。


CTgauge Language 日本語/ENGLISH/中文

非接触レンズ中心厚測定機(CTgauge)の言語、地域別に対応したサイトを用意しました。
こちらのサイトもご利用ください。




1)肉厚測定上の課題

肉厚測定では概ね下記図の通り3つの課題が存在します。

1)肉厚は全て異なり、その厚みが測定対象ごとで変動する

2)頂点位置の検出方法(どこが肉厚位置か?)

3)測定面は基本的には<曲面>である事


2)独自の肉厚解析方式(名称: HyPAS(ハイパス))で解決

この課題に対し本装置では下記の手段を取りました。

1)Z軸に光学式リニアエンコーダーとマルチカラー同軸変位計という異なる測定装置
  を2個づつ採用。これで肉厚が大きく変化しても追従が可能。

2)XYステージで指定された測定面積とスキャンピッチで全肉厚を測り
  その最大値若しくは最小値で算出。

3)サンプルに対し<傾斜測定>をしない様、傾斜調整機構と3次元マップ表示
  で光軸に対し平行測定が行える

4)採用の変位計はレンズ面の傾斜面(R面)に対して追従性を持つ。

この方式を『HyPAS(ハイパス)』と命名しました。

※HyPAS(ハイパス)とは『Hybrid Peak Analysis System』の略称です

3)基本原理について

本装置ではレンズの上下に2本の非接触変位センサーを用いて測定します。変位センサーの間隔はリニアエンコーダーで測長されています。
これら変位センサーとリニアエンコーダーの性能を合体させた構造によりサンプルの厚みが変化してもフレキシブルに対応出来ます。
さらにZ変位精度を高めるべくレーザ測長器でリニアエンコーダーの校正をかける改良を行っています。

基本的にはサンプルセット後は自動測定であり、しかも面倒なアライメント操作は不要です。
スキャンエリア角と操作線数の指定さえ行えば、あとは開始ボタンONだけで自動で中心厚を探して出力します。




そして下記が頂点検出の基本原理です。XYスキャンステージを用いて変位センサーの測定範囲内で全肉厚を測定し、測定値の最大最小値から肉厚値を検出します。スキャンエリアと測定点数はユーザー側での任意設定が可能です。
※特許出願済(特願 038472号)


4)高速自動中心厚の検出方法

肉厚値検出方法は従来式ではXYステージのステップ送りで測定していたので非常に時間がかかりました。今回はラインスキャン方式により高速で一度データを取得し、演算で指定のピッチ
間隔測定を行います。これにより従来のステップ送り方式と同様の測定を行いながらも約10倍以上の高速測定を実現しました。


5)3Dマップ表示


市販の同機能装置では測定値のみの出力機能しか持ちません。それで本当に中心厚を測れているのでしょうか?
今回の装置では測定毎に3Dマップを表示し、これが正しい中心厚測定の証となります。

※左の3Dマップは両凹レンズの上下の面形状を表示しています

6)サンプルの水平出し機構について

中心厚測定で大事な事は光軸に対し平行に測定光を入れる事で傾斜での測定は誤差の要因となります。
この調整には平行平面板を用いますが今回は調整画面にも3Dマップ表示機能を追加し、傾き調整の方向が分かるようになっています。



下図(左)が傾き調整前、右が調整後です。



7)校正方法


本方式の厚み測定方法は『エンコーダー変位+変位計測定値』で演算され様々な厚み測定に対応しています。ここの部分の校正にはブロックゲージ(左図)を使っております.

さらにこれに対し、ゲージの耐久性、信頼性及び使用頻度を勘案すべく レーザ測長器での校正を進めております。これによりZ変位精度は格段に向上します。

8)レンズ搭載ステージについて(標準仕様:型式 CT-Gauge S)

下画像が今回新規設計したレンズ保持機構です。
サンプルφは20~80までをセルフセンタリングします。保持部には樹脂を用い、カケ対策にも注意を払っております。



9)Sag測定機能

非球面レンズの凹み量を非接触で素早く測定します。成型加工機への素早いフィードバックも可能です。接触式のデプスゲージとほぼ同じ値が出ています。




10)検査成績表の自動作成機能

製造工程では検証と報告作業が伴います。
これをアシストする合否判定付きデータシートの自動作成機能を搭載し、これに依り膨大なデータ整理から解放されます。
※下左が合否判定基準入力画面、右が検査成績書です。



11)大量サンプルの自動測定機能(特別仕様:型式 CT-Gauge R)

実際の製造現場では大量のサンプルを短時間で測定する事が求められます。本装置では特別仕様として、サンプルφに応じた専用穴空きホルダーを用いる事で回転ステージと共に自動で中心厚測定が可能です。

この事例ではφ20mm、厚み2mmの凹レンズが25個搭載されています。これに対し測定開始から約7分(20秒/@)で測定が完了しました。又値のバラつきも平均で3μm以下に収まっています





      測定基本原理           10回測定データ(平均振れ幅3μ以下)


12)実測事例紹介

英国製高精度接触式測定機との比較測定事例です。
※左が接触式データ、右が本装置のデータです。ほぼ同じ測定値となっており、しかも僅か数秒の自動測定です。

φ40(両凹レンズ)



φ57(メニスカスレンズ)


13)性能諸元表

※下記は画像をクリックすると拡大します。



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