自己校正型ロータリエンコーダを利用した大口径三次元絶対形状測定システムの開発

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17H04901
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 生産工学・加工学
• 研究機関: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 近藤 余範 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (10586316)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: ロータリエンコーダ / 自己校正法 / 形状計測 / 平面 / 球面 / 自由曲面

研究成果の概要

本研究では、測定範囲Φ800 mmで、平面から数m程度までの曲率を持つ表面形状をナノメートルレベルの絶対精度で測定できる形状測定機を世界で初めて開発に成功した。従来ライン形状に限定された測定装置に試料回転ステージを搭載し、放射状に取得した各ライン形状から三次元形状を算出するシステムを構築した。また、ペンタゴンミラーを利用して角度測定ビームを垂直入射させていた為、透明材料を測定対象とする場合、裏面からの反射ビームが測定ビームと重なってしまい、測定不能となる領域が存在する。そこで、裏面反射ビームを空間的に分離する斜入射光学系システムDual mirror pair (DMP)も開発した。

自由記述の分野

生産工学・加工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

測定範囲Φ800 mmで、平面から数m程度までの曲率を持つ表面形状（自由曲面）を±5 nm（世界最高精度）の絶対精度で三次元形状測定できる世界で初めての測定装置の開発に成功した。本提案システムの実現により、単に、三次元形状測定の高度化を達成されるだけでなく、例えば、干渉計の参照鏡を測定・校正することにより、干渉計測法の高精度化も期待できる。また、形状そのものの測定精度に加えて、横軸（走査幅）も高精度に測長することが可能である本システムの特徴を生かし、焦点距離の長い曲面の高精度絶対曲率測定などへの適用も期待できる。