産総研,簡便なレンズ表面の球面度校正法を開発

著者: sugi

産業技術総合研究所(産総研)は,不確かさ4.3nmで基準球面レンズの球面度を高精度に校正可能な技術を開発した(ニュースリリース)。

レーザー干渉計によるレンズの球面度校正装置において,レンズ二球面比較三位置法では,同Fナンバーの基準球面レンズを二つ用意する必要があった。

今回,実用的な基準球面レンズの校正法として,ランダムボール法を導入。さらに,ミスアライメントによる測定誤差を解析した不確かさの評価法を確立することで,従来と同等の不確かさで簡便に校正できるシステムを実現した。

ランダムボール法は,球の表面形状を測定し回転させることを何度も繰り返し,平均化することで,真球を使った場合と同等の結果を得る。今回開発した校正システムでは,基準球面レンズの焦点位置に中心がくるよう球を設置し,球表面における任意の部分的な面(部分球面)に対する基準球面レンズの形状の偏差を測定する。

そして,球を回転させてあらゆる部分球面形状と基準球面レンズ形状との偏差を取得し,それらの平均を求めることで,基準球面レンズの絶対形状の校正が可能となる。球は任意のFナンバーの基準球面レンズに対応できるため,高価な基準球面レンズを二つ用意する必要がない。

基準球面レンズの校正のように、光の波長を基準とした長さや幾何学形状の測定では,光学素子の固定位置の精密なアライメントが必要。ランダムボール法では球を回転させる度にアライメントをする必要があり,基準球面レンズと測定器物の共焦点位置から測定器物が横方向および縦方向にずれることがある。

そこで,ミスアライメントと測定誤差の関係を理論的に解析かつ実験的に検証し,ミスアライメントによる不確かさの評価方法を確立し,レーザー干渉計における干渉縞画像取得光学系および画像処理の座標系を考慮した理論的な解析を行なった。

その結果,ミスアライメントの影響は先行研究で考えられていたものより小さく,精密な調整が必要ないことを見いだした。一方,基準球面レンズの不完全性によりミスアライメントの影響が顕在化することも判明し,レンズごとに実験的にミスアライメントの影響を評価する必要性が示された。

これにより,例えばFナンバーが0.75の基準球面レンズを校正する際,先行研究では横方向13nm,縦方向40nmの精度で焦点位置の調整が必要だと考えられていたところ,横方向106nm,縦方向318nmの精度での調整でも,従来と同等の不確かさ4.3nmで基準球面レンズの球面度の校正が可能となった。

研究グループは,光学部品関連メーカーの高精度な光学素子の開発,製品の品質管理の高度化に貢献する成果だとしている。

キーワード:

関連記事

  • 【interOpto2025】橘光学、試作から中量産まで高精度光学部品を提供

    interOpto / 光とレーザーの科学技術フェアで、橘光学【オプティクスフェア No. A-31】は、東京都世田谷区に本社を置く精密光学部品メーカーで、長年にわたり光学素子の研磨・検査を一貫して行なってきた。試作対応…

    2025.11.12
  • 理経,レンズアダプタラネットをラネットに提供開始

    理経は,米VOYのVRヘッドセット用度数可変レンズアダプタ「VOY VRチューナブルレンズインサート」を,モバイル事業で培った通信事業を基盤に,VR事業,ネットワークカメラ事業,教育事業といった成長分野へ事業を拡大してい…

    2025.08.06
  • 総研大ら,屈折率とアッベ数の関係を破るツール開発

    総合研究大学院大学 ,JSR,東京科学大学は,機械学習と分子シミュレーションを融合した高分子材料設計ツール「SPACIER」を開発した(ニュースリリース)。 現在,計算機シミュレーションを統合した材料設計ツールが開発され…

    2025.01.30
  • 東大ら,半導体露光プロセスのみで平面レンズを作製

    東京大学とJSRは,半導体露光プロセスのみを用いて平面レンズを大量生産することが可能な手法を開発することに成功した(ニュースリリース)。 レンズは,カメラ,センサーなどあらゆる光学機器に使用される最も基本的な光学素子の一…

    2025.01.17
  • ニコン,半導体パッケージ検査に最適なレンズを発売

    ニコンは,産業用カメラレンズ「Rayfact(レイファクト) RF3-6x可変倍率レンズ」と「Rayfact RF3-6x可変倍率レンズ プリズムタイプ」を発売すると発表した(ニュースリリース)。 カメラレンズRFシリー…

    2025.01.17
  • 産総研,レーザーで高感度振動センサーを精密に校正

    産業技術総合研究所(産総研)は,世界最小の振動レベルを用いて高感度振動センサーを校正するシステムを開発した(ニュースリリース)。 このシステムは,人工衛星搭載センサーの精度向上を目指し,姿勢制御や太陽電池パネルの向き調整…

    2025.01.09
  • ニコン,車載用望遠・広角一体化レンズを開発

    ニコンはと三菱ふそうトラック・バス(MFTBC)は,望遠レンズと広角レンズを一体化し,遠方と周辺を確認できる車載カメラシステムを共創した(ニュースリリース)。 自動車業界における先進運転支援システム(ADAS)や自動運転…

    2024.12.19
  • 名大,AIで究極のX線レンズを作製する方法を開発

    名古屋大学の研究グループは,試料を面内回転させながら撮影した顕微鏡像からボケを分離して試料情報(振幅と位相)を決定できる手法を開発した(ニュースリリース)。 波長が短いにもかかわらず,X線顕微鏡の空間分解能は50~100…

    2024.12.02

新着ニュース

人気記事

新着記事

  • オプトキャリア