知的精密測定法による次世代高精度マイクロ非球面形状の精密ナノ計測

使用智能精密测量方法对下一代高精度微型非球面形状进行精确纳米测量

• 批准号: 08J01982
• 负责人: 渋谷 篤史
• 金额: $ 0.38万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J01982/
• 关键词: 形状計測; マイクロ非球面レンズ; 接触式変位計; スタイラス; スティックスリップ

マイクロ非球面レンズは内視鏡を用いた低侵襲治療や光ファイバを用いての光通信技術の重要な構成要素の1つである.マイクロ非球面レンズは100nmより高い形状精度が求められており,その形状精度を達成するためには±10nmの形状計測精度が必要となる.本研究課題の目標達成のために本年度は主に以下の2点について研究を行った.1.マイクロスタイラスの開発:一般に接触式変位計のスタイラス先端には球が取り付けられており,球を測定対象に押し付け変位を測定することで形状を得ている.現在市販されているスタイラスで先端球の直径が最も小さいものは直径が300μmほどで,直径が1mm程度のマイクロ非球面形状を計測するためには先端球直径が大きすぎる.本研究では,真球度が高い直径100μmのマイクロガラス球とガラスチューブを用いたマイクロスタイラスを開発した.マイクロスタイラスは100mN以上の接着強度をもち,非常に安価であるといった特長をもっている.2.タッピング型マイクロスタイラスの開発:先端の細いマイクロスタイラスは測定対象表面との摩擦力による影響を受けやすい.摩擦力の影響を低減するためスタイラス先端を高周波で感度方向に振動させることで接触時間を短縮しスタイラスの曲がりやスティックスリップの影響を低減するタッピング型マイクロスタイラスを開発した.タッピング型マイクロスタイラスを用いることで,スティックスリップ等の影響を低減し,計測の繰り返し性を10倍向上させることができた.

微型非球面透镜是使用内窥镜和使用光纤的光通信技术的微创治疗的重要组成部分之一，微型非球面透镜需要具有高于100nm的形状精度，为了达到该形状精度，需要进行形状测量。要求精度达到±10 nm。为了实现本课题的目标，今年我们主要进行了以下两点的研究。1微型触针的研制：一般在接触式位移计的触针尖端附有一个球，通过将球压在被测物体上并测量位移而获得形状，最小直径约为300。 μm，且尖端球面直径太大，无法测量直径约 1 mm 的微型非球面形状。本研究我们开发了一种使用直径为100μm的微型玻璃泡和高球形度玻璃管的微型手写笔。该微型手写笔的粘合强度超过100mN，并且非常便宜。2.攻丝式微型手写笔的开发：尖端较细的微型触针很容易受到与待测表面摩擦力的影响。为了减少摩擦力的影响，我们开发了一种敲击式微触针，通过在高频下沿灵敏度方向振动触针尖端来缩短接触时间，并减少触针弯曲和粘滑的影响。敲击型微笔因此，我们能够减少粘滑等影响，并将测量重复性提高10倍。

项目成果

Online Measurement of Micro-Aspheric Surface with Compensation of Scanning Error

扫描误差补偿的微非球面在线测量

• 发表时间: 2008
• 作者: Y. Arai; A. Shibuya; Y. Yoshikawa; W. Gao
• 通讯作者: W. Gao

極低測定力エアベアリング変位計を用いた三次元微細形状測定に関する研究-非干渉振動スキャニングマイクロスタイラス-

超低测力气浮位移计三维微观形状测量研究-无干扰振动扫描微触针-

• 发表时间: 2009
• 作者: 荒井義和

タッピング型スタイラス及び接触式変位センサ

攻丝触针和接触式位移传感器

• 发表时间: 2008

マイクロ非球面の精密ナノ計測

微型非球面的精确纳米测量

• 发表时间: 2008
• 作者: 荒井義和; 澁谷篤史; 高偉
• 通讯作者: 高偉

PROFILE MEASUREMENT OF MICRO-ASPHERIC SURFACE BY A SMALL-SCALE MEASURING INSTRUMENT

小型测量仪对微小非球面的轮廓测量

• 发表时间: 2008
• 作者: A. Shibuya