光学素子設計製造支援システム
【課題】 光学素子製造において、光学素子製品の低コスト、短納期を実現可能とする光学素子設計製造支援システム、および光学素子計測システムを提供する。
【解決手段】 光学有効面設計形状を定義する数式情報を記録したデータと、光学素子全体形状を記録した３ＤＣＡＤデータと、光学素子形状計測に用いる測定治具、雇設計形状を記録した３ＤＣＡＤデータを関連付けて一元管理する。本発明による光学素子設計製造支援システムは、これら設計情報のデータ管理システムと、光学素子や測定治具、雇設計時に実施する設計制約条件自動判定演算手段と、判定結果に基づいた設計製造ワークフロー制御機能を備える。これより、人手が介在することによるデータ処理ミス、および設計制約条件に起因した再設計や再測定といった製造工程の戻りが解消可能となる。
【解決手段】 光学有効面設計形状を定義する数式情報を記録したデータと、光学素子全体形状を記録した３ＤＣＡＤデータと、光学素子形状計測に用いる測定治具、雇設計形状を記録した３ＤＣＡＤデータを関連付けて一元管理する。本発明による光学素子設計製造支援システムは、これら設計情報のデータ管理システムと、光学素子や測定治具、雇設計時に実施する設計制約条件自動判定演算手段と、判定結果に基づいた設計製造ワークフロー制御機能を備える。これより、人手が介在することによるデータ処理ミス、および設計制約条件に起因した再設計や再測定といった製造工程の戻りが解消可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子および光学素子成形用金型を高精度に製造する技術に関するものであり、光学素子設計製造を支援するシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、撮像カメラをはじめレーザビームプリンタ、複写機、半導体露光装置など各種光学装置の性能向上に伴い、これらの光学装置に組み込まれるレンズ、ミラー、プリズムなどの光学素子の形状精度への要求が高度化してきている。具体的には、光学素子の形状は従来の平面、球面、あるいは軸対称非球面から自由曲面へと複雑化しており、形状が複雑化するほど要求される光学面形状精度も厳しくなっている。さらに、製品サイクル短縮や低コスト競争に伴うコストダウンを達成させるために、製品製造リードタイム短縮が光学素子製造においても要求されている。
【０００３】
近年、光学素子製造分野に限らず、一般的な部品製造分野においても高品質、低コスト、短納期の要求から、部品製造工程において様々な製造支援システムが運用されている。特に一般構造体成形用金型の製造分野においては、ＣＡＤ／ＣＡＭの導入が急速に進んでいる。ここで、金型製造におけるＣＡＤ／ＣＡＭを中心とした製造システムの従来技術について、図８および図９を用いて説明する。
【０００４】
図８は金型製造工程を説明するためのフローチャートである。図８において、製造工程開始後、まずステップＳ２０１にて金型設計を行う。金型設計は３ＤＣＡＤソフトウェアを用いて行われ、設計図は３ＤＣＡＤデータとして保存される。ステップＳ２０１にて出力された金型設計図３ＤＣＡＤデータをもとに、ステップＳ２０２において金型の加工工程設計が行われる。
【０００５】
ステップＳ２０３では、ステップＳ２０２において設計された加工工程に基づき、加工装置制御に必要となるＮＣデータを生成する。具体的には、ステップＳ２０１にて出力された３ＤＣＡＤデータおよび前記加工工程を表す詳細な加工条件（装置制御パラメータ）を入力とし、ＣＡＭソフトウェアを用いてＮＣデータを生成する。
【０００６】
金型加工に使用する加工装置は、前記ＮＣデータがあれば装置制御が可能となり、金型加工が実施できる状態となる。しかしながら、ステップＳ２０３で生成されたＮＣデータには、加工雇との工具干渉有無などは考慮されていない。そのため、金型加工における加工ミスを回避するためには、事前に工具干渉の有無などを確認しておく必要がある。これより、ステップＳ２０４では工具干渉の有無などを検証する加工シミュレーションを実施し、確実に加工が行えるようにＮＣデータを修正する。
【０００７】
加工ミスが発生することなく確実に加工可能なＮＣデータをステップＳ２０４にて生成後、ステップＳ２０５において金型加工が行われる。ここでは、加工作業者が熟練者ノウハウ、スキルを加工条件に反映し、加工シミュレーションでは反映できなかった詳細な加工条件を修正する場合がある。金型加工終了後、加工作業者が修正し実際の金型加工に使用したＮＣデータなどの加工情報を、加工実績データベースに登録し（ステップＳ２０６）、金型製造工程は終了となる。
【０００８】
金型製造工程を支援する製造システムとしては、図８のステップＳ２０２からＳ２０４までのデータ処理を自動化し、人手を介さずにＮＣデータを生成可能なＣＡＤ／ＣＡＭシステムが実用展開されている。ここで、前記データ処理の自動化について、図９を用いて具体的に説明する。
【０００９】
図９は、図８のステップＳ２０２に示す加工工程設計において使用する工程設計ツールを説明するための図である。加工工程の自動設計ソフトウェアである工程設計ツール２１３は、加工装置データベース２１１と加工実績データベース２１２に、コンピュータネットワークシステムを介して接続されている。加工装置データベース２１１は、金型加工に使用する加工装置の機能、性能、使用制約条件などをまとめた装置仕様情報が保存されているデータベースである。加工実績データベース２１２は、図８のステップＳ２０６で登録する加工実績情報が保存されているデータベースである。工程設計ツール２１３は、これらのデータベースから工程設計を行う上で必要となる装置情報、過去の加工実績情報を自動取得し、加工装置制約条件および加工実績に基づいた加工条件を自動決定する。
【００１０】
さらに図８において、ステップＳ２０２で図９に示すシステム構成により自動生成された加工工程情報に基づき、ステップＳ２０３にてＮＣデータ生成、ステップＳ２０４にて加工シミュレーションを順次自動処理する。このように、ステップＳ２０１においてＣＡＤデータ作成後、ステップＳ２０５の金型加工に至るまでのＮＣデータ生成に関するＣＡＤ／ＣＡＭデータ処理を自動化したシステムとしては、たとえば特開２００６−９８２５１（特許文献１）や非特許文献１に開示されているようなシステムが挙げられる。非特許文献１に開示されているシステムでは、Ｗｅｂサービスを活用したサーバ・クライアント型ネットワークアプリケーションとしてシステムが構築されていることを特徴とする。
【特許文献１】特開２００６−９８２５１号公報
【非特許文献１】「Ｗｅｂ分散処理を活用したＣＡＭ自動化統合加工システム」、２００４年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集、２００４年、ｐ．５１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
前記した従来の金型製造システムと同様な製造システムを光学素子製造工程に適用する場合、以下に記す課題があるため適用困難である。
【００１２】
（１）ＣＡＤデータの計算精度不足
光学素子製造では一般的な部品製造とは異なり、光学面に関してはｎｍオーダーの形状精度が要求される。特に半導体露光装置などに搭載される光学素子は、１ｎｍ以下のより高精度な光学面形状が求められている。一方、一般的な市販３ＤＣＡＤソフトウェアが保証している計算精度は現状μｍオーダー程度であり、光学面形状の要求精度に対しては計算精度が不足する。
【００１３】
光学素子製造においても、光学装置に対する光学素子取り付け基準面や光学面外周形状など、一般的な製造部品と同様な形状精度で取り扱い可能な部分を設計するために、３ＤＣＡＤデータが必要となる。同時に、ｎｍオーダーの形状精度が必要となる光学面形状を設計する際には、数式を定義したデータと同データから形状計算を行う光学面形状計算ツール（ソフトウェア）が別途必要となる。これより光学素子製造においては、光学素子設計形状を表すデータとして、前記数式定義データと３ＤＣＡＤデータを組み合わせて用いることにより製造工程を実現している。
【００１４】
一方、前記したとおり光学素子製造においても、一般構造体を対象とした金型製造分野に導入されているような、ＣＡＤ／ＣＡＭデータ処理を中心とした製造システムの導入が求められている。しかしながら、光学素子設計形状データを３ＤＣＡＤデータのみで管理することができないことから、金型製造分野で実用化されている従来の製造システムを適用することが困難であるという課題がある。
【００１５】
（２）ｎｍオーダーの光学面形状精度を測定可能な形状測定装置に起因する設計制約
要求される形状測定精度がμｍオーダーの一般的な製造部品を対象とした形状測定には、接触式タッチプローブを備えた三次元座標測定装置が通常用いられる。一方、光学素子製造における光学面形状計測工程では、ｎｍオーダーの測定精度を有する高精度三次元形状測定装置が用いられる。しかしながら、μｍオーダーの測定精度を有するタッチプローブ式三次元座標測定に比べ、ｎｍオーダーの測定精度を有する高精度三次元形状測定装置は、測定対象となる製造部品の形状に制約が設けられる。具体的には、プローブ接触方向に対する被測定面の傾斜角度や、被測定面の局所的な曲率などが、形状制約条件として挙げられる。
【００１６】
たとえば、光学面形状測定に使用可能な高精度三次元形状測定装置の装置仕様として、測定可能な被測定面傾斜角度が６０度だったとする。このとき、連続した面形状として測定する一光学面の形状は、面形状を保証する必要がある領域内において傾斜角度が±６０度以内に収まる形状になっていないと、前記形状測定装置では測定不可能となる。光学素子製造において光学面形状の高精度形状測定工程は、形状創成および品質保証を行う上で必須である。したがって、光学素子製造を成立させるためには、前記した光学面の傾斜角度に関する制約を満足するような光学設計がなされていなければならない。
【００１７】
また、光学素子の光学面形状測定を行う場合、通常形状測定装置に対し被測定物である光学素子を取り付ける際に、測定治具や測定雇を介してセットされる。形状測定装置の装置制約である測定可能傾斜角度範囲は、装置に対する被測定面の取り付け姿勢について考慮しなければならない。したがって、光学設計において被測定面となる光学面の傾斜角度に関する制約を満足しているだけでなく、測定治具、雇を介して形状測定装置に取り付けた際にも傾斜角度制約を満たすように、測定治具および雇についても設計されていなければならない。
【００１８】
一方、従来の一般構造体を対象とした金型製造に導入されている金型製造システムでは、形状計測工程に起因する形状制約を金型設計に反映させるような機能を備えていない。光学素子製造においては、素子設計段階および測定治具、雇設計段階における形状制約条件の判定が必須であるため、金型製造分野で実用化されている従来の製造システムを適用することは困難であるという課題があった。
【００１９】
上記の（１）ＣＡＤデータの計算精度不足、（２）ｎｍオーダーの光学面形状精度を測定可能な形状測定装置に起因する設計制約という問題から、従来の金型製造システムと同様な製造システムを光学素子製造に適用することは困難である。（１）に関しては、光学素子設計形状に関するデータ処理を自動化できないため、人手を介し手動で処理する必要がある。このため、人為的なデータ入力ミスなどが原因で光学素子製造工程に戻りが発生する可能性が高く、その場合には製造納期が遅延してしまうという課題がある。また（２）については、設計段階において後工程である形状計測工程における装置制約条件を考慮できていない場合に、形状計測工程において計測不能となってしまう。また、形状測定装置故障を引き起こす可能性もある。その結果、光学素子製造において、失敗コストや製造納期遅延が発生してしまうという課題がある。
【００２０】
本発明は、上記従来技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであり、前記（１）および（２）の課題を解決するデータ管理方法と光学素子設計製造支援システムを提供する。これらのシステムを光学素子製造に適用することで、従来実現不可能であった光学素子製品の低コスト、短納期を実現可能とすることが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記課題を解決するための、本発明の光学素子設計製造支援システムは、コンピュータネットワークシステムに接続されたネットワークアプリケーションとして構築されている光学素子設計製造支援システムにおいて、光学素子の設計形状データを記録する光学素子設計形状データベースと、測定治具および測定雇の設計形状データを記録する測定治具、測定雇データベースと、光学素子形状測定に使用する形状計測装置の装置制約条件データベースと、前記各データベースに記録されているデータをもとに、光学素子並びに光学素子測定治具および測定雇の、形状計測装置の測定精度に基づく設計制約条件を自動判定する演算手段と、該演算手段による演算結果の出力手段とを備えている光学素子設計製造支援システムを提供することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、光学素子設計形状情報を保持する数式定義データと３ＤＣＡＤデータを、データ管理システムにより関連付けて一括管理することにより、光学素子製造における形状計測工程のデータ処理を自動化する。その結果、従来発生していたデータ入力ミスに起因した測定ミス、再測定による戻りを解消し、光学素子の低コスト、短納期を実現できる点において効果的である。また、設計制約情報を参照可能な光学素子設計環境、光学素子測定治具および雇設計環境をネットワークアプリケーションとして提供することにより、設計段階で装置制約条件を確実に満足させることが可能となる。その結果、制約条件を満たすための再設計による工程の戻りを解消でき、光学素子の低コストおよび短納期を実現できる点において効果的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第一の実施形態による光学素子設計製造支援システムのシステム構成を説明するためのブロック図である。本発明で提供する光学素子設計製造支援システムの詳細は、図１に示すとおり光学素子設計製造情報統合システム５０、設計形状データ管理システム５１、３ＤＣＡＤツール５２、制約条件判定ツール５３からなる。従来技術の金型製造システムなどと同様に、各サブシステム、ツールはコンピュータネットワークシステムを介して接続されており、いわゆるサーバ・クライアント型のネットワークアプリケーションとして構築されている。
【００２５】
光学素子設計製造情報統合システム５０はユーザインタフェース機能を備えており、ユーザはこのシステムを介して光学素子設計製造に必要となる各種データの入出力を行う。また、光学素子設計製造情報統合システム５０は、図１、に示すサブシステムおよびツールを連携させる機能を備えている。たとえば、３ＤＣＡＤツール５２で光学素子設計形状３ＤＣＡＤデータに対しデータ処理を行う場合、３ＤＣＡＤツール５２への３ＤＣＡＤデータ入出力は光学素子設計製造システム５０を介して行われる。
【００２６】
また、設計形状データ管理システム５１は光学素子設計製造情報統合システム５０のサブシステムとして表している。設計形状データ管理システム５１では、光学素子設計形状３ＤＣＡＤデータベース（光学素子設計形状データベース）１０、光学素子設計形状数式定義データベース１１、測定治具、雇設計形状３ＤＣＡＤデータベース測定治具、（測定治具、測定雇データベース）１２を管理する。特に、光学素子の設計形状情報を保持する光学素子設計形状３ＤＣＡＤデータ、および光学有効面形状を定義する数式定義データを一元管理することが本発明の特徴である。前記３つのデータベースに保存された各種設計形状データは、後述する設計形状管理Ｎｏ．によりリレーションが取られる構成となっている。すなわち、設計形状管理Ｎｏ．に対し該当する光学素子の光学素子設計形状３ＤＣＡＤデータと、光学素子設計形状数式定義データが特定される。
【００２７】
制約条件判定ツール５３は、形状測定装置制約条件データベース１３とコンピュータネットワークシステムを介して直接つながっている。また、光学素子設計製造情報統合システム５０、設計形状データ管理システム５１を介して各種設計形状データを取得可能なシステム構成となっている。
【００２８】
図１において光学素子計測システム５４は、測定条件データベース１４、光学素子測定実績データベース１５、および測定治具三次元座標測定データベース１６とコンピュータネットワークシステムを介して直接つながっている。測定治具三次元座標測定データベース１６の設計形状３ＤＣＡＤデータは、前述の設計形状データ管理システム５１で管理されている。
【００２９】
次に、図２に示した本発明の光学素子設計製造支援システムによる、光学素子設計製造工程の概要を説明する。
【００３０】
図２は、本発明の一実施形態による光学素子設計製造工程を説明するためのフローチャートである。本発明による光学素子設計製造工程においては、はじめにステップＳ１で光学設計を行う。ステップＳ１では、製造対象となる光学素子が所望の光学性能を発揮するための光学有効面形状を、光学ＣＡＤツールを用いて設計する。
【００３１】
次にステップＳ２において、ステップＳ１で決定した光学有効面形状に対し、光学有効面形状に関する設計制約条件を満足しているかを、後述するチェックツールを用い確認する。ここでいう設計制約条件とは、具体的には後述するステップＳ１０で実施する光学素子形状計測工程において使用する、形状測定装置の装置仕様に依存した装置制約条件である。
【００３２】
ステップＳ３において、ステップＳ１で設計した光学有効面形状が前記設計制約条件をクリアしている場合には、Ｙｅｓで示すフローに従い次工程である光学素子設計（ステップＳ４）に工程を進める。制約条件を満たせなかった場合には、Ｎｏで示すフローをたどりステップＳ１の光学設計に戻る。この場合、前記設計制約条件を満たすべく光学設計を再度行い、光学有効面形状を再設計する。
【００３３】
ステップＳ４では、ステップＳ１で設計した光学有効面の周辺形状や、光学素子を光学装置に搭載する際に取り付け部分となる形状など、光学有効面以外の形状について３ＤＣＡＤツールを用いて設計する。３ＤＣＡＤツールに関する詳細については後述するが、市販の３ＤＣＡＤソフトウェアに対し、本発明で提供する機能が追加されていることを特徴とする光学素子設計ツールである。
【００３４】
ステップＳ５ではステップＳ２と同様、ステップＳ４で設計した光学素子形状に対し、光学素子形状に関する設計制約条件を満足しているかを、後述するチェックツールを用いて確認する。ここでの設計制約条件もステップＳ２同様、光学素子形状計測工程において使用する形状測定装置の装置制約条件である。
【００３５】
ステップＳ３の分岐と同様にステップＳ６においても、ステップＳ５で設計した光学素子形状が前記設計制約条件をクリアしている場合には、Ｙｅｓで示すフローに従い工程を進める。すなわち、測定治具、雇設計（ステップＳ７）および光学素子製作（ステップＳ８）に工程は進められる。一方、制約条件をクリアできなかった場合には、Ｎｏで示すフローをたどりステップＳ４の光学素子設計に工程は戻る。この場合、前記設計制約条件をクリアするように、光学有効面形状以外の光学素子形状について再設計を行う。
【００３６】
ステップＳ８の光学素子製作では、前工程で決定された光学有効面形状および光学有効面以外の部分を含む光学素子形状の設計値をもとに、光学素子を製作する。具体的な製作方法としては、たとえば光学素子成形用金型を用いた成形加工による方法であってもよい。あるいは、硝材などを材質とする光学素子材料を直接加工し形状創成する方法であっても良い。本発明ではこれら光学素子製作方法を限定しない。
【００３７】
ステップＳ７では、前工程で決定された光学素子設計形状に従い、後述するステップＳ１０で実施する光学素子形状計測工程において使用する測定治具、および測定雇を設計する。その際、ステップＳ４と同様に３ＤＣＡＤツールが用いられるが、ここでの３ＤＣＡＤツールもステップＳ４で使用するツール同様、市販の３ＤＣＡＤソフトウェアに対し後述する本発明の提供機能が追加されていることを特徴とする。
【００３８】
測定治具および測定雇の設計が完了すると、ステップＳ２およびステップＳ５と同様、ステップＳ７で設計した測定治具、雇形状に対し設計制約条件を満足しているかを、後述するチェックツールを用いて確認する（ステップＳ９）。なおここでの設計制約条件も、光学素子形状計測工程において使用する形状測定装置の装置制約条件である。
【００３９】
ステップＳ１０の分岐において、ステップＳ７で設計した測定治具、雇形状が前記設計制約条件をクリアしている場合には、Ｙｅｓで示すフローに従い工程を進める。すなわち、測定治具、雇製作（ステップＳ１１）および測定入力データ作成（ステップＳ１２）に工程は進められる。一方、制約条件を満たせなかった場合には、Ｎｏで示すフローをたどりステップＳ７の測定治具、雇設計工程に戻る。この場合、前記設計制約条件をクリアすべく、測定治具および測定雇を再設計する。
【００４０】
ステップＳ１１では、前工程で決定された測定治具および測定雇の設計形状をもとに、測定治具、測定雇をそれぞれ製作する。ここで、測定治具および測定雇の設計形状は、前記３ＤＣＡＤツールを用いて設計した結果出力された３ＤＣＡＤデータとしてファイル保存されている。これらＣＡＤデータファイルを入力とし市販ＣＡＭツールを使用し、測定治具および測定雇を加工製作する。
【００４１】
ステップＳ１１と並行してステップＳ１２では、後工程であるステップＳ１３の光学素子形状計測工程で必要となる測定入力データを作成する。ここでのデータ作成作業は、具体的には本発明が提供する光学素子計測システムの一機能である測定準備ツールを用いて行われる。光学素子計測システムならびに測定準備ツールの詳細については、後述する実施例の中で説明する。
【００４２】
ステップＳ８の光学素子製作、ステップＳ１１の測定治具、雇製作、およびステップＳ１２の測定入力データ作成が全て完了した後に、最後にステップＳ１３において光学素子形状計測を行う。具体的には、光学有効面形状に対しｎｍオーダーの測定精度を有する高精度三次元形状測定装置が用い、高精度三次元面形状計測を行う。ここでの面形状計測は、光学素子製造工程においては不可欠である光学面形状評価、および面形状補正を行う場合の形状修正データを取得することを目的とするものである。
【００４３】
本発明に係る光学素子製造工程は、ステップＳ１３の光学素子形状計測が完了をもって終了となる。
【００４４】
次に、図２に示した光学素子設計製造フローにおける各設計工程の詳細を説明する。
【００４５】
図２のステップＳ１で行う光学設計では、光学ＣＡＤツールを用い光学有効面形状について設計を行う。一般的に光学有効面の設計形状は何らかの連続関数で定義される。すなわち、光学有効面の光軸方向をＺ軸とし、Ｚ軸に直行する二軸をＸ軸、Ｙ軸とする直交三軸座標系（右手系）を設定した場合、光学有効面形状は連続関数ｚ＝ｆ（ｘ，ｙ）の形式で定義される。ここで、光学有効面形状は必ずしも単純な一関数ｚ＝ｆ（ｘ，ｙ）で表されるとは限らない。たとえば、ベース面形状を定義するｚ＝ｂ（ｘ，ｙ）と、ベース面形状の上に形状修飾される微細構造を定義するｚ＝ｃ（ｘ，ｙ）を加算した形状ｚ＝ｂ（ｘ，ｙ）＋ｃ（ｘ，ｙ）で表される場合もある。さらに、光学有効面形状を定義する前記三軸座標系において、ＸＹ領域によって形状定義関数が異なる場合もある。すなわち、一光学有効面内のある領域についてはその形状がｚ＝ｓ（ｘ，ｙ）で定義され、隣接する別の領域ではｚ＝ｔ（ｘ，ｙ）で定義される場合もある。本発明ではこれらの形状定義方法を特に限定しない。光学有効面形状が、前記直交三軸座標系において横座標（ｘ，ｙ）の何らかの関数として数式定義されていればよい。
【００４６】
ステップＳ１において設計した光学有効面形状の設計情報は、上記の光学有効面形状の数式定義ｚ＝ｆ（ｘ，ｙ）を表す情報をデータファイルとして出力する。光学ＣＡＤツールが出力する光学有効面設計形状情報は、一般に数式を定義するための多項式係数に関する情報や、数式を定義する座標系の座標変換情報などで構成される。本発明では、光学面設計形状データとして、光学ＣＡＤツールが出力するような数式定義情報および座標変換情報などから構成されるデータファイルを取り扱うことを特徴とする。具体的には図３に示すように、光学有効面設計形状を定義する数式内のある項の係数を表すタグ２０に対し、その係数の値がパラメータ２１として設定されるようなデータファイルである。この光学有効面設計形状数式定義データファイルの形式は、たとえばＸＭＬを用いたタグ、パラメータ構造データファイルなどが好ましいが、本発明ではこのデータファイル形式を特に限定しない。本発明で提供する光学素子設計製造支援システムでは、特定の一形式で統一されたデータファイル形式により光学有効面設計形状数式情報をデータ管理することを特徴とする。
【００４７】
ステップＳ１で出力される前記光学面設計形状数式定義データファイルは、図１に示す光学素子設計製造情報統合システム５０を介し、設計形状データ管理システム５１を経由して光学素子設計形状数式定義データベース１１にデータ出力される。システムユーザとなる光学設計者は、図２に示すとおり光学設計製造支援システム５０に対し入力することで、光学素子設計形状数式定義データを、光学有効面設計形状を定義する数式の係数情報および座標変換情報を記録したデータ形式として出力（保存）することになる。
【００４８】
光学素子設計形状数式定義データベース１１のデータ形式については、一般的なリレーショナルデータベースの内部データ管理による方法、あるいはファイル管理による方法であってもよく、本発明ではこれらのデータベース形式を限定しない。リレーショナルデータベースによる方法の場合、光学素子設計製造情報統合システム５０から入力された光学有効面設計形状数式定義データファイルに対し、設計形状データ管理システム５１に備えられたデータ管理機能により内部データ解析が行われる。データ解析結果に基づき、光学素子設計形状数式定義データベースの内部データにそれぞれデータ出力される。
【００４９】
一方、ファイル管理による方法を採用する場合、設計形状データ管理システム５１では光学素子に対する光学有効面の関係などから決定するファイル管理ルールが定義されている。このファイル管理ルールに基づき、光学素子設計製造情報統合システム５０から入力された光学有効面設計形状数式定義データファイルは、設計形状データ管理システム５１を介して光学素子設計形状数式定義データベース１１にファイルに出力される。
【００５０】
次にステップＳ２で行う光学有効面形状に関する設計制約条件チェックは、図１に示す光学素子設計形状数式定義データベース１１に保存された光学有効面形状の設計情報と、形状装置制約条件データベース１３に格納された情報をもとに行われる。
【００５１】
システムユーザである光学設計者は、光学素子設計製造情報統合システム５０をユーザインタフェースとして制約条件判定ツール５３を起動し、ステップＳ１で設計した光学有効面設計形状に対し制約条件の確認を行う。このとき制約条件判定ツール５３は、判定に必要となる形状測定装置の装置制約条件に関する情報を、形状計測装置制約条件データベース１３から抽出する。判定対象となる光学有効面設計形状情報については、設計形状データ管理システム５１を介して光学素子設計形状数式定義データベース１１より取得する。制約条件判定ツール５３には、光学素子設計形状数式定義データベース１１から入力される光学有効面設計形状情報に対し、光学有効面形状を計算する演算手段を備えている。光学有効面形状演算手段により算出された光学有効面設計形状において、たとえば光学有効面内の最大傾斜角度について、形状計測装置制約条件データベース１３から抽出した装置制約条件のデータを参照し、測定可能な傾斜角度範囲内であるかを判定する。制約条件判定ツール５３より出力される判定結果は、光学素子設計製造情報統合システム５０を介してシステムアプリケーションの画面に出力される。同時に判定結果は光学素子設計製造情報統合システム５０内で管理する内部データとしても出力され、判定結果ＮＧの場合には、ステップＳ４の光学素子設計に処理を進められないようになっている。つまり、本発明で提供する光学素子設計製造情報統合システム５０は、制約条件判定ツール５３の判定結果出力に基づき、図２に示すワークフロー（工程）を制御する機能を備えていることを特徴とする。
【００５２】
ステップＳ３における設計制約条件判定は、判定結果をもとに光学素子設計製造情報統合システム５０がワークフロー制御を行う。
【００５３】
次にステップＳ４で行う光学素子設計では、図１に示す３ＤＣＡＤツール５２を用い、光学有効面以外の光学素子形状について設計を行う。光学素子設計情報として出力される３ＤＣＡＤデータファイルは、光学素子設計製造情報統合システム５０を介し、設計形状データ管理システム５１を経由して光学素子設計形状３ＤＣＡＤデータベース１０に、３ＤＣＡＤデータ形式でデータ出力される。システムユーザとなる光学素子設計者は、光学素子設計製造情報統合システム５０をユーザインタフェースとして３ＤＣＡＤツール５２を起動し、設計および設計情報（３ＤＣＡＤデータ）を出力する形式であってもよい。あるいは、光学素子設計製造支援システムに接続された３ＤＣＡＤツールを直接起動し、３ＤＣＡＤツールに備えられた設計形状データ管理システムにリンクされているコマンドを直接操作して、設計情報（３ＤＣＡＤデータ）をデータ出力する形態であってもよい。本発明では、３ＤＣＡＤツールが出力する３ＤＣＡＤデータファイルが、光学素子設計製造情報統合システム５０を介して設計情報データ管理システム５１で管理された光学素子設計形状３ＤＣＡＤデータベース１０にデータ保存されることを特徴とする。
【００５４】
次に、ステップＳ５で行う光学素子形状に関する設計制約条件チェックは、光学素子設計形状３ＤＣＡＤデータベース１０に保存された光学素子形状の設計情報と、形状装置制約条件データベース１３に格納された情報をもとに行われる。前記したステップＳ２およびステップＳ３で行う設計制約条件チェック同様、システムユーザである光学素子設計者は、光学素子設計製造情報統合システム５０をユーザインタフェースとし、制約条件判定ツール５３を用いて判定を行う。このとき、設計情報として光学素子設計形状３ＤＣＡＤデータベース１０から取得した素子設計情報３ＤＣＡＤデータを用いる点が、前記ステップＳ２、ステップＳ３における工程と異なる。
【００５５】
ステップＳ７で実施する測定治具、雇設計についても、ステップＳ４と同様に設計情報である３ＤＣＡＤデータを作成し、図１測定治具、雇設計形状３ＤＣＡＤデータベース１２にデータ出力する。ここで使用する３ＤＣＡＤツールの詳細は、前記した光学素子設計で用いる３ＤＣＡＤツールと、ツールに備えられた機能が一部異なるが、設計完了後にデータ出力する際の形態はステップＳ４と同じである。３ＤＣＡＤツールの機能詳細については、図５を用いて後述する。
【００５６】
この工程で行う具体的な設計制約条件判定とは、たとえば光学素子形状計測で使用する形状測定装置の測定プローブ干渉チェックが挙げられる。制約条件判定ツール５３には、光学素子設計情報の３ＤＣＡＤデータと、形状計測装置制約条件データベース１３より提供されるプローブ形状３ＤＣＡＤデータを入力とするプローブ干渉チェック演算手段が備えられている。ここでは、被測定面となる光学有効面に隣接する光学有効面とのプローブ干渉、あるいは被測定面となる光学有効面に隣接する光学有効面周辺形状とのプローブ干渉チェックが行われる。なお、本発明では光学有効面形状計測に用いる高精度三次元形状測定装置において、同装置が備えるプローブ形式について接触式、非接触式を特に限定しない。接触式プローブを備える形状測定装置を用いる場合、プローブ形状３ＤＣＡＤデータにはプローブ形状そのものが登録されている。また非接触式プローブを備える形状測定装置を用いる場合は、プローブ形状とあわせて非接触プローブから照射される光波の行路領域を示す形状が登録されている。
【００５７】
また、ステップＳ５で行う光学素子形状に関する設計制約条件チェックでは、設計された光学素子形状の大きさに対する設計制約条件チェックなども行われる。この場合、形状装置制約条件データベース１３より取得する形状測定装置搭載可能ワークサイズに対し、測定可能な光学素子サイズに収まっているかをチェックする演算手段を制約条件判定ツール５３は備えている。
【００５８】
ステップＳ６における設計制約条件判定は、ステップＳ３と同様に、判定結果をもとに光学素子設計製造情報統合システム５０がワークフロー制御を行う。
【００５９】
次に、ステップＳ９で行う測定治具、雇に関する設計制約条件チェックに関しても、これまで説明した前工程（ステップＳ２、ステップＳ５）とほぼ同様である。制約条件判定ツール５３が入力データとする設計情報が、光学素子設計形状３ＤＣＡＤデータベース１０、光学素子設計形状数式定義データベース１１に加え、測定治具、雇設計形状３ＤＣＡＤデータベース１２からデータ取得する点が異なる。ここでは、測定治具および測定雇形状を反映させた上で、前記した前工程で実施する被測定面傾斜角度チェックや、形状測定装置搭載可能ワークサイズに対する測定治具、雇を含めたサイズチェックを行う。判定結果をもとに光学素子設計製造情報統合システム５０がワークフロー制御を行う点は、前記した前工程の制約条件判定工程と同様である。
【００６０】
次に、ステップＳ１２に示す測定入力データ作成では、２においてシステムユーザは光学素子設計製造情報統合システム５０をユーザインタフェースとし、光学素子計測システム５４を利用して光学有効面形状計測に際し必要となる測定条件を入力する。具体的には、光学素子計測システム５４の中の一機能である図示しない測定入力データ作成ツール（メニュー）から、測定領域、測定点数、プローブ走査速度などの測定条件を設定する。入力した測定条件データは、光学素子計測システム５４を経由して測定条件データベース１４に出力される。なお、基準マークを備えた測定治具を用いた光学面形状測定を実施する場合、測定に際し座標変換データを算出するために、測定治具の三次元座標測定結果が必要となる。この測定治具三次元座標測定結果は、測定治具三次元座標測定装置測定結果データベース１６に予め登録しておく。光学素子計測システム５４には、以下に示す各データベースから各種設計情報を抽出し、さらに測定治具三位次元座標測定結果を取得して、測定に必要となる座標変換情報を算出しデータ出力する演算手段が備えられている。
【００６１】
すなわち、以下の４つのデータを使って演算は実行される。なお、演算手段を用いた測定入力データ作成に関しては、後述する実施例において図７を用いて詳細を説明する。
・光学素子設計形状３ＤＣＡＤデータベース１０からの光学素子設計形状３ＤＣＡＤデータ
・光学素子設計形状数式定義データベース１１からの光学有効面設計形状数式定義データ
・測定治具、雇設計形状３ＤＣＡＤデータベース１２からの測定治具設計形状３ＤＣＡＤデータ
・測定治具三次元座標測定装置測定結果データベース１６からの測定治具三次元座標測定データ
【００６２】
次に、ステップＳ１３に示す光学素子形状計測工程では、システムユーザは光学素子計測システム５４を利用し、測定に必要となる各種測定入力データファイルを図示しない高精度三次元形状測定装置制御コンピュータにダウンロードする。ダウンロードされる情報は、主に
・光学素子設計形状数式定義データベース１１に保存された光学有効面設計形状数式定義データファイル
・測定条件データベース１４に保存された測定条件データファイル
であるが、本発明ではこれら情報を特に限定しない。
【００６３】
すなわち、図１に示す各種データベースに保存されている情報の内、ステップＳ１３における光学素子形状計測工程で必要となる情報は全てダウンロードされることを特徴とする。なお、このデータダウンロード処理は、光学素子計測システム５４に備えられたファイルダウンロード機能による形態であってもよい。あるいは、図示しない高精度三次元形状測定装置制御コンピュータにインストールされている測定プログラムによって、被測定面形状測定シーケンスに移行する前の処理として必要データをダウンロードする形態であってもよい。この場合には、前記測定プログラムは内部処理で光学素子計測システム５４に備えられた前記ファイルダウンロード機能を呼び出して処理するものとする。すなわち、本発明で提供する光学素子計測システム５４は、前記ファイルダウンロード機能を備えていることを特徴とする。
【００６４】
ステップＳ１３において光学有効面形状測定が終了すると、測定結果は図示しない高精度三次元形状測定装置制御コンピュータにデータ保存される。図１に示す光学素子計測システム５４は、前記形状測定装置制御コンピュータに保存された測定データをアップロードし、光学素子測定実績データベース１５にデータ保存する機能を有することを特徴とする。なお、この測定結果アップロード処理は前記したファイルダウンロード機能と同様、光学素子計測システム５４に備えられたファイルアップロード機能を直接利用する形態であってもよい。あるいは、前記測定プログラムの内部処理として前記ファイルアップロード機能を呼び出して処理する形態であってもよい。また、図示しない高精度三次元形状測定装置用コンピュータにインストールされている測定形状解析プログラムを測定終了後に起動し、同プログラムの内部処理として前記ファイルアップロード機能を呼び出して処理する形態であってもよい。
【実施例１】
【００６５】
本発明の実施例１は、図１に示す光学素子設計製造支援システムおよびそのサブシステムが、Ｗｅｂサービスを利用したネットワークアプリケーションシステムであることを特徴とする。以下、図４乃至図７を用いて実施例１について詳細を説明する。
【００６６】
図４は、図２のステップＳ２、ステップＳ３で行う光学有効面設計形状を対象とした設計制約条件チェックの際に使用するＷｅｂアプリケーションを説明するための図である。図４に示す光学面設計形状制約条件チェックツールＷｅｂアプリケーションは、Ｗｅｂブラウザ上で利用可能な形態となっており、図１における制約条件判定ツール５３の一アプリケーションとして提供される。本実施例では、図１における光学素子設計製造情報統合システム５０もＷｅｂアプリケーションとして提供されており、システムユーザとなる光学素子設計者は、Ｗｅｂブラウザ上で光学素子設計製造情報統合システム５０から図４に示すアプリケーションを起動する。
【００６７】
図４の光学面設計形状制約条件チェックツールＷｅｂアプリケーションを起動後、ユーザはまず設計形状データ管理Ｎｏ．１０２を入力する。この設計形状データ管理Ｎｏ．１０２により、図１に示す設計形状データ管理システム５１に接続された各データベースのデータリンクが特定される構成となっている。図１のステップＳ２、ステップＳ３の段階では、光学素子設計（ステップＳ４）や測定治具、雇設計（ステップＳ７）が未実施であるため、ここではステップＳ１で光学素子設計形状数式定義データベース１１に出力した光学有効面数式定義データのみが特定される。なお、図４では設計形状データ管理Ｎｏ．１０２を直接入力する形態を示しているが、予め設計形状データ管理システム５１に保存された管理Ｎｏ．ファイルをファイルオープンして設定する形態であってもよい。あるいは、設計形状データ管理システム５１に登録された設計形状データ管理Ｎｏ．がプルダウンメニューとして表示され、そこから選択するような形態であってもよい。
【００６８】
図４に示す形状測定装置選択１０３では、図２のステップＳ１３光学素子形状計測で使用する形状測定装置を選定する。ここでは、図１の形状計測装置制約条件データベースに予め登録されている使用可能な形状測定装置の一覧が、プルダウンメニューとして表示される。ユーザはプルダウンメニューから形状測定装置を選択する。なお、図４に示す以外の形態として、たとえば形状計測装置制約条件データベース１３に登録されている各形状測定装置別の制約条件データファイルをファイルオープンすることで、測定に使用する形状測定装置を選定する形態であってもよい。
【００６９】
設計形状データ管理Ｎｏ．１０２および形状測定装置選択１０３を設定後、ユーザは制約条件チェック１０１ボタンを押す。通常、マウスによるクリック操作でボタンは押されるが、キーボードからボタンを選択、アクティブにし実行する形態も可能となっている。この制約条件チェック１０１ボタンが押されると、本発明の一実施形態として説明した光学有効面形状に関する設計制約条件チェック（ステップＳ２、ステップＳ３）に従い、設計制約条件をクリアするかどうかが判定される。具体的には、設計形状データ管理Ｎｏ．１０２で特定した光学有効面設計形状に対し、形状測定装置選択１０３で選定した形状測定装置の装置制約条件をもとに、図１に示す制約条件判定ツール５３に備えられた演算手段により判定処理演算が行われる。制約条件判定結果は、図４に示すとおりＷｅｂアプリケーション上の画面に制約条件をクリアした場合にはＯＫ、クリアしなかった場合にはＮＧと表示される。ＮＧとなった場合には、図４に示すように具体的にどのような設計形状制約について満たすことができなかったが表示される。システムユーザである光学設計者は、このＮＧ表示内容に従い、図２において光学設計ステップＳ２に戻り光学有効面形状について再設計を行うことになる。このように本発明によれば、光学有効面形状設計段階で後工程で使用する形状測定装置に関する装置制約条件チェックが行えるため、光学素子製作後に測定できず十分な形状測定評価ができない、あるいは再設計が必要となるといったミスや戻りを事前に解消できる。さらに本実施例では、光学面設計形状制約条件チェックツールがＷｅｂアプリとして提供されるため、ユーザはコンピュータ環境を特に限定することなく、Ｗｅｂブラウザが利用可能な環境であれば使用できるようになっている。
【００７０】
図５は、図２のステップＳ４乃至ステップＳ６で行う光学素子設計および光学素子設計制約条件チェックに使用する３ＤＣＡＤツールを説明するための図である。図５に示す３ＤＣＡＤツールは、市販３ＤＣＡＤソフトウェアに対し図示する下記機能が追加されていることを特徴とする。
・設計形状データ管理Ｎｏ．１０２入力ボックス
・制約条件チェック１０１ボタン
・光学素子３ＤＣＡＤデータ登録１０４ボタン
【００７１】
システムユーザとなる光学素子設計者は、図５に示す３ＤＣＡＤツールを利用して光学素子形状を設計する。３ＤＣＡＤツールを用いた設計および設計制約条件チェックの具体的なオペレーションは、つぎのとおりである。
【００７２】
設計形状データ管理Ｎｏ．１０２については、図４を用いて説明したとおりである。設計形状データ管理Ｎｏ．１０２を設定すると、該当する光学有効面設計形状数式定義データをもとに光学有効面形状を計算し、３ＤＣＡＤデータのサーフェス３１を自動生成する機能を備えていることを特徴とする。光学有効面設計形状数式定義データには、図５に示す光学有効面の相対位置関係を規定する座標系Ｃ２、光学有効面形状を定義する座標系Ｃ３の座標変換情報が記録されている。この座標変換情報に基づき、３ＤＣＡＤデータとして図５に示すとおり座標系定義が自動設定される機能も備えている。さらに、３ＤＣＡＤツール上で座標系Ｃ２の位置を再定義した場合には、後述する光学素子３ＤＣＡＤデータ登録１０４ボタンを押した際に、前記した光学有効面設計形状数式定義データに記録された同座標変換情報が自動更新される機能を備えている。座標系Ｃ１は、光学素子の測定治具に対する取付基準を定義する座標系であり、素子設計後に定義した座標系Ｃ１に関する情報は、座標系Ｃ２、Ｃ３と同様に光学素子３ＤＣＡＤデータとして保存される。ここで保存された座標系Ｃ１と座標系Ｃ２の関係、すなわち座標変換情報は、後述する図７を用いた測定入力データ作成で使用される。
【００７３】
ユーザである光学素子設計者は、光学有効面サーフェス３１が自動生成された後、一般的な３ＤＣＡＤオペレーションにより光学素子形状３０を３ＤＣＡＤツール上で設計する。図１のステップＳ４における光学素子設計が完了すると、ユーザは図５に示す制約条件チェック１０１ボタンを押す。制約条件チェック１０１ボタンが押されると、図４に示すＷｅｂアプリケーションを利用して既に選定済みの光学有効面形状測定に使用する形状測定装置に関する装置制約条件に対しチェックが行われる。図４の制約条件チェック１０１ボタン同様、ボタンが押されると本発明の一実施形態として説明した光学素子形状に関する設計制約条件チェック（ステップＳ５）に従い、設計制約条件をクリアしているかどうかが判定される。ここでの判定処理演算は、図２に示す制約条件判定ツール５３に備えられた演算手段が３ＤＣＡＤツール５２より呼び出されて行われる。図示しない制約条件判定結果は、図５に示す３ＤＣＡＤツール画面上に表示される。あるいは、３ＤＣＡＤツール５３より呼び出される制約条件判定ツール５３内の判定演算手段が図示しないＷｅｂアプリケーションの形態となっており、同Ｗｅｂアプリケーション出力画面として表示される形態であってもよい。
【００７４】
制約条件判定結果がＮＧとなった場合には、具体的にどのような設計形状制約について満たすことができなかったが表示される。システムユーザである光学設計者は、このＮＧ表示内容に従い、図２において光学素子設計ステップＳ４に戻り光学素子形状について再設計を行うことになる。このように本発明によれば、光学素子形状設計段階で後工程で使用する形状測定装置に関する装置制約条件チェックが行えるため、光学素子製作後に測定できず十分な形状測定評価ができない、あるいは再設計が必要となるといったミスや戻りを事前に解消できる。
【００７５】
制約条件判定結果がＯＫとなった場合には、ユーザである光学素子設計者は図５に示す光学素子３ＤＣＡＤデータ登録１０４ボタンを押す。このボタンも制約条件チェック１０１ボタン同様、マウスからもキーボードからも入力可能な形態となっている。光学素子３ＤＣＡＤデータ登録１０４ボタンが押されると、設計形状データ管理Ｎｏ．１０２に指定した番号と関連付けられて、図１における設計形状データ管理システム５１を介して光学素子設計形状３ＤＣＡＤデータベース１０にデータ保存される。このとき、座標系Ｃ２を光学素子設計前の定義から再定義した場合には、光学素子設計形状数式定義データベース１１に保存されている光学有効面設計形状数式定義データに記録された同座標変換情報を自動更新することを特徴とする。
【００７６】
図６は、図２のステップＳ７、ステップＳ９およびステップＳ１０で行う測定治具、雇設計、および測定治具、雇設計制約条件チェックに使用する３ＤＣＡＤツールを説明するための図である。図６に示す３ＤＣＡＤツールは、市販３ＤＣＡＤソフトウェアに対し図示する下記機能が追加されていることを特徴とする。
・設計形状データ管理Ｎｏ．１０２入力ボックス
・制約条件チェック１０１ボタン
・測定治具、雇３ＤＣＡＤデータ登録１０５ボタン
【００７７】
システムユーザとなる測定治具、雇設計者は、図６に示す３ＤＣＡＤツールを利用して測定治具形状および測定雇形状を設計する。３ＤＣＡＤツールを用いた設計および設計制約条件チェックの具体的なオペレーションは、次のとおりである。
【００７８】
設計形状データ管理Ｎｏ．１０２については、図４、図５を用いて説明したとおりである。設計形状データ管理Ｎｏ．１０２を設定すると、該当する光学有効面設計形状数式定義データと光学素子設計形状３ＤＣＡＤデータが、図２に示す設計形状データ管理システム５１を介して特定される。特に光学素子設計形状３ＤＣＡＤデータについては、図２において設計形状データ管理システム５１を介して光学素子設計形状３ＤＣＡＤデータベース１０から該当データファイルが図６に示す３ＤＣＡＤツールにダウンロードされる。ダウンロードされた既に設計済みの光学素子形状３０は、図６に示すとおり３ＤＣＡＤツール画面上に表示される。
【００７９】
画面表示された光学素子形状３０をもとに、測定治具、雇設計者は一般的な３ＤＣＡＤオペレーションにより測定治具３２、および測定雇３３を３ＤＣＡＤツール上で設計する。過去に設計済みの測定治具および測定雇を流用設計する場合は、図示しない市販３ＤＣＡＤソフトウェアの機能として提供されるファイルオープン機能を用い、流用する測定治具、雇の設計形状３ＤＣＡＤデータを読み込むことができる。
【００８０】
図２のステップＳ７における測定治具および測定雇設計の際には、図６に示すように形状測定装置座標系Ｃｍを定義する。さらに、基準マークを備えた測定治具を用いた光学面形状測定を実施する場合には、図６に示すとおり基準マークで規定される測定治具座標系Ｃ０を同様に定義する。なお、基準マークを備えた測定治具を用いた光学面形状測定では、測定治具座標系Ｃ０と光学素子取付基準座標系Ｃ１との座標変換情報は、厳密には前記した測定治具の三次元座標測定結果から算出される。したがって、図６の３ＤＣＡＤツールを用いた座標系Ｃ０の定義は、その他の座標系との関係を視覚的に捉えやすくするための情報として設定しているにすぎない。
【００８１】
図２のステップＳ７における測定治具、雇設計が完了すると、ユーザは図６に示す制約条件チェック１０１ボタンを押す。制約条件チェック１０１ボタンが押されると、図５に示す３ＤＣＡＤツールと同様に、既に選定済みの光学有効面形状測定に使用する形状測定装置に関する装置制約条件に対しチェックが行われる。図４、図５の制約条件チェック１０１ボタン同様、ボタンが押されると本発明の一実施形態として説明した測定治具、雇形状に関する設計制約条件チェック（ステップＳ９、ステップＳ１０）に従い、設計制約条件をクリアしているかどうかが判定される。ここでの判定処理演算も図５に示す３ＤＣＡＤツール同様、図１に示す制約条件判定ツール５３に備えられた演算手段が３ＤＣＡＤツール５２より呼び出されて行われる。
【００８２】
図６中の被測定面３１を対象とした被測定面傾斜角度チェックの演算処理においては、測定装置座標系Ｃｍに対する測定治具３２に取り付けられた光学素子３０の傾斜角度θについて、被測定面３１の光学有効面設計形状数式定義データに自動反映させる。すなわち、図６に示す３ＤＣＡＤツールは、測定装置座標系Ｃｍと光学素子取付基準座標系Ｃ１の関係を、前記光学有効面設計形状数式定義データ内の座標変換情報として自動更新する機能を備えていることを特徴とする。これより、図１に示す制約条件判定ツール５３に備えられた設計制約条件判定処理演算手段は、更新された座標変換情報を反映させて被測定面３１の光学有効面形状を装置座標系Ｃｍで現される座標として算出し、被測定面傾斜角度チェックを行う。
【００８３】
その他の設計制約条件判定処理は、図５に示す３ＤＣＡＤツールで行われる処理と同様である。図６に示す３ＤＣＡＤツールにおいても、図示しない測定プローブ干渉チェックや、測定治具サイズについて形状測定装置に搭載可能なサイズになってるかなどが同時に判定演算処理される。
【００８４】
図示しない制約条件判定結果は、図６に示す３ＤＣＡＤツール画面上に表示される。あるいは、３ＤＣＡＤツール５３より呼び出される制約条件判定ツール５３内の判定演算手段が図示しないＷｅｂアプリケーションの形態となっており、同Ｗｅｂアプリケーション出力画面として表示される形態であってもよい。
【００８５】
制約条件判定結果がＮＧとなった場合には、具体的にどのような設計形状制約について満たすことができなかったが表示される。システムユーザである光学設計者は、このＮＧ表示内容に従い、図２において測定治具、雇設計ステップＳ７に戻り、測定治具および測定雇形状について再設計を行うことになる。このように本発明によれば、測定治具、雇設計段階で、後工程で使用する形状測定装置に関する装置制約条件チェックが行える。したがって、測定治具や測定雇を製作後に測定できず十分な形状測定評価ができない、あるいは再設計が必要となるといったミスや戻りを事前に解消できる。
【００８６】
制約条件判定結果がＯＫとなった場合には、ユーザである測定治具、雇設計者は図６に示す測定治具、雇３ＤＣＡＤデータ登録１０５ボタンを押す。このボタンも制約条件チェック１０１ボタン同様、マウスからもキーボードからも入力可能な形態となっている。測定治具、雇３ＤＣＡＤデータ登録１０４ボタンが押されると、設計形状データ管理Ｎｏ．１０２に指定した番号と関連付けられて、図１における設計形状データ管理システム５１を介して測定治具、雇設計形状３ＤＣＡＤデータベース１２にデータ保存される。
【００８７】
図７は、図１のステップＳ１２で行う測定入力データ作成の際に使用するＷｅｂアプリケーションを説明するための図である。図７に示す光学素子計測システム測定準備メニューＷｅｂアプリケーションは、Ｗｅｂブラウザ上で利用可能な形態となっており、光学素子計測システム５４のアプリケーションとして提供される。システムユーザは、Ｗｅｂブラウザ上で光学素子設計製造情報統合システム５０を経由して光学素子計測システム５４を呼び出し、その中の一メニューとして提供される図７に示すアプリケーションを起動する。
【００８８】
図７の測定準備メニューＷｅｂアプリケーションを起動すると、計測工程管理Ｎｏ．１０６が自動設定される。この管理Ｎｏ．は１０２に示す光学素子計測システム５４により管理される番号であり、以下に示すデータを関連付けることを特徴とする。
・光学素子形状計測の対象となる被測定物および測定治具、雇の設計形状情報を一元管理する前記設計形状データ管理Ｎｏ．
・測定条件データベース１４に保存される測定条件データ
・光学素子測定実績データベース１５に保存される測定実績データ
【００８９】
設計形状データ管理Ｎｏ．１０２については、図４乃至図６を用いて説明したとおりである。設計形状データ管理Ｎｏ．１０２を設定すると、該当する光学有効面設計形状数式定義データと光学素子設計形状３ＤＣＡＤデータ、および測定治具、雇設計形状３ＤＣＡＤデータが、図１に示す設計形状データ管理システム５１を介して特定される。
【００９０】
図７の測定準備メニューＷｅｂアプリケーションに対し、ユーザは測定条件設定１０８ボタンを押し、図示しない測定条件設定画面上で各種測定条件を入力設定する。また、解析条件設定１０９ボタンを押し、図示しない解析条件設定画面上で各種測定形状解析条件を入力設定する。さらに、特開平１１−１４９０６に開示されているような基準マークを備えた測定治具を用いた光学面形状測定を実施する場合には、測定治具三次元座標測定結果ファイルオープン１０７ボタンを押し、測定治具三次元座標測定結果ファイルを読み込む。測定治具三次元座標測定結果ファイルオープン１０７ボタンは、図１に示す光学素子計測システム５４を介して測定治具三次元座標測定装置即手結果データベース１６にアクセス可能な構成となっている。
【００９１】
測定条件設定１０８、解析条件設定１０９などに条件入力設定後、ユーザは測定準備（測定装置入力ファイルアップロード）１１０ボタンを押す。ボタンが押されると、本発明の一実施形態として説明した図１のステップＳ１２における測定入力データ作成に従い、設定した測定条件、解析条件などの情報を図示しない高精度三次元形状測定装置制御コンピュータにファイル出力する。
【００９２】
ここで、特基準マークを備えた測定治具を用いた光学面形状測定を実施する場合には、図６におけるＣ０座標系からＣ２座標系への座標変換行列を自動算出する。詳細には、前記測定治具三次元座標測定結果ファイルに記録されたデータを用い、図６におけるＣ０座標系からＣ１座標系への座標変換行列を算出する。Ｃ１座標系からＣ２座標系への座標変換情報は、図５に示す３ＤＣＡＤツールを用いて既に設定済みである。したがって、これら二つの座標変換情報をもとにＣ０座標系からＣ２座標系への座標変換行列は算出可能である。算出した座標変換情報に基づき、設計形状データ管理Ｎｏ．１０２で関連付けされた光学有効面設計形状数式定義データ内の座標変換情報は更新された後に、図示しない高精度三次元形状測定装置制御コンピュータにファイル出力される。このように、図７の測定準備メニューＷｅｂアプリケーションには、測定の際に必要となる座標変換情報を測定治具三次元座標測定結果を取得した上で自動算出し、データ出力する演算手段が備えられていることを特徴とする。
【実施例２】
【００９３】
本発明の実施例２は、図１に示す光学素子設計製造支援システムおよびそのサブシステムが、Ｗｅｂサービスを利用しないネットワークアプリケーションシステムであることを特徴とする。本実施例では、図４および図６に示すＧＵＩアプリケーションはＷｅｂブラウザを介して利用可能なＷｅｂアプリケーションの形態ではなく、同アプリケーションがインストールされているコンピュータ環境に依存したアプリケーションである。この場合、本発明の一番目の実施例と比較して、Ｗｅｂサービスを利用していないため、図１に示す各システムを動作させるためのＷｅｂサーバを必要としないことが特徴として挙げられる。その他の実施形態およびその実施形態から得られる効果については同様である。
【００９４】
（その他の実施例）
本発明のその他の実施例として、光学素子成形用金型に適用した実施形態を説明する。これまで本発明の実施例として、図２に示す工程に従い光学素子設計製造を対象とした例を説明してきたが、本発明は設計製造対象を光学素子成形用金型とした場合にも実施可能である。図２のステップＳ８における光学素子製作において、光学素子成形用金型を用いた成形加工による素子製造を行う場合、光学素子成形用金型についても光学素子と同様に高精度三次元形状測定装置による光学有効面形状測定が必須となる。この場合、図２に示す各工程（ステップ）における処理対象を光学素子成形用金型に置き換えるだけで、図１に示す各種システム、ツール、データベースが適用可能である。
【００９５】
本発明で提供する光学素子設計製造支援システムおよび光学素子計測システムは、設計製造対象を光学素子成形用金型とした場合についても運用可能な構成であることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】第１の実施の形態における光学素子設計製造支援システムを示すブロック図
【図２】第１の実施の形態における光学素子設計製造工程を説明するフローチャート
【図３】第１の実施の形態における光学有効面設計形状数式定義データファイルの模式図
【図４】第１の実施例における光学面設計形状制約条件チェックツールＷｅｂアプリケーションの模式図
【図５】第１の実施例における光学素子設計用３ＤＣＡＤツールの模式図
【図６】第１の実施例における測定治具、雇設計用３ＤＣＡＤツールの模式図
【図７】第１の実施例における測定入力データ作成Ｗｅｂアプリケーションの模式図
【図８】従来技術における金型製造方法を説明するためのフローチャート
【図９】従来技術における金型製造支援システム構成の説明図
【符号の説明】
【００９７】
１０ 光学素子設計形状３ＤＣＡＤデータベース
１１ 光学素子設計形状数式定義データベース
１２ 測定治具、雇設計形状３ＤＣＡＤデータベース
１３ 形状測定装置制約条件データベース
１４ 測定条件データベース
１５ 光学素子測定実績データベース
１６ 測定治具三次元座標測定装置測定結果データベース
２０ タグ
２１ パラメータ
３０ 光学素子形状
３１ 被測定面
３２ 測定治具
３３ 測定雇
５０ 光学素子設計製造情報統合システム
５１ 設計形状データ管理システム
５２ ３ＤＣＡＤツール
５３ 制約条件判定ツール
５４ 光学素子計測システム
１０１ 制約条件チェックボタン
１０２ 設計形状データ管理Ｎｏ．設定ボックス
１０３ 形状測定装置選択プルダウンメニュー
１０４ 光学素子３ＤＣＡＤデータ登録ボタン
１０５ 測定治具、雇３ＤＣＡＤデータ登録ボタン
１０６ 計測工程管理Ｎｏ．設定ボックス
１０７ 測定治具三次元座標測定結果ファイルオープンボタン
１０８ 測定条件設定ボタン
１０９ 解析条件設定ボタン
１１０ 測定準備（測定装置入力ファイルアップロード）ボタン
２１１ 加工装置データベース
２１２ 加工実績データベース
２１３ 工程設計ツール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子および光学素子成形用金型を高精度に製造する技術に関するものであり、光学素子設計製造を支援するシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、撮像カメラをはじめレーザビームプリンタ、複写機、半導体露光装置など各種光学装置の性能向上に伴い、これらの光学装置に組み込まれるレンズ、ミラー、プリズムなどの光学素子の形状精度への要求が高度化してきている。具体的には、光学素子の形状は従来の平面、球面、あるいは軸対称非球面から自由曲面へと複雑化しており、形状が複雑化するほど要求される光学面形状精度も厳しくなっている。さらに、製品サイクル短縮や低コスト競争に伴うコストダウンを達成させるために、製品製造リードタイム短縮が光学素子製造においても要求されている。
【０００３】
近年、光学素子製造分野に限らず、一般的な部品製造分野においても高品質、低コスト、短納期の要求から、部品製造工程において様々な製造支援システムが運用されている。特に一般構造体成形用金型の製造分野においては、ＣＡＤ／ＣＡＭの導入が急速に進んでいる。ここで、金型製造におけるＣＡＤ／ＣＡＭを中心とした製造システムの従来技術について、図８および図９を用いて説明する。
【０００４】
図８は金型製造工程を説明するためのフローチャートである。図８において、製造工程開始後、まずステップＳ２０１にて金型設計を行う。金型設計は３ＤＣＡＤソフトウェアを用いて行われ、設計図は３ＤＣＡＤデータとして保存される。ステップＳ２０１にて出力された金型設計図３ＤＣＡＤデータをもとに、ステップＳ２０２において金型の加工工程設計が行われる。
【０００５】
ステップＳ２０３では、ステップＳ２０２において設計された加工工程に基づき、加工装置制御に必要となるＮＣデータを生成する。具体的には、ステップＳ２０１にて出力された３ＤＣＡＤデータおよび前記加工工程を表す詳細な加工条件（装置制御パラメータ）を入力とし、ＣＡＭソフトウェアを用いてＮＣデータを生成する。
【０００６】
金型加工に使用する加工装置は、前記ＮＣデータがあれば装置制御が可能となり、金型加工が実施できる状態となる。しかしながら、ステップＳ２０３で生成されたＮＣデータには、加工雇との工具干渉有無などは考慮されていない。そのため、金型加工における加工ミスを回避するためには、事前に工具干渉の有無などを確認しておく必要がある。これより、ステップＳ２０４では工具干渉の有無などを検証する加工シミュレーションを実施し、確実に加工が行えるようにＮＣデータを修正する。
【０００７】
加工ミスが発生することなく確実に加工可能なＮＣデータをステップＳ２０４にて生成後、ステップＳ２０５において金型加工が行われる。ここでは、加工作業者が熟練者ノウハウ、スキルを加工条件に反映し、加工シミュレーションでは反映できなかった詳細な加工条件を修正する場合がある。金型加工終了後、加工作業者が修正し実際の金型加工に使用したＮＣデータなどの加工情報を、加工実績データベースに登録し（ステップＳ２０６）、金型製造工程は終了となる。
【０００８】
金型製造工程を支援する製造システムとしては、図８のステップＳ２０２からＳ２０４までのデータ処理を自動化し、人手を介さずにＮＣデータを生成可能なＣＡＤ／ＣＡＭシステムが実用展開されている。ここで、前記データ処理の自動化について、図９を用いて具体的に説明する。
【０００９】
図９は、図８のステップＳ２０２に示す加工工程設計において使用する工程設計ツールを説明するための図である。加工工程の自動設計ソフトウェアである工程設計ツール２１３は、加工装置データベース２１１と加工実績データベース２１２に、コンピュータネットワークシステムを介して接続されている。加工装置データベース２１１は、金型加工に使用する加工装置の機能、性能、使用制約条件などをまとめた装置仕様情報が保存されているデータベースである。加工実績データベース２１２は、図８のステップＳ２０６で登録する加工実績情報が保存されているデータベースである。工程設計ツール２１３は、これらのデータベースから工程設計を行う上で必要となる装置情報、過去の加工実績情報を自動取得し、加工装置制約条件および加工実績に基づいた加工条件を自動決定する。
【００１０】
さらに図８において、ステップＳ２０２で図９に示すシステム構成により自動生成された加工工程情報に基づき、ステップＳ２０３にてＮＣデータ生成、ステップＳ２０４にて加工シミュレーションを順次自動処理する。このように、ステップＳ２０１においてＣＡＤデータ作成後、ステップＳ２０５の金型加工に至るまでのＮＣデータ生成に関するＣＡＤ／ＣＡＭデータ処理を自動化したシステムとしては、たとえば特開２００６−９８２５１（特許文献１）や非特許文献１に開示されているようなシステムが挙げられる。非特許文献１に開示されているシステムでは、Ｗｅｂサービスを活用したサーバ・クライアント型ネットワークアプリケーションとしてシステムが構築されていることを特徴とする。
【特許文献１】特開２００６−９８２５１号公報
【非特許文献１】「Ｗｅｂ分散処理を活用したＣＡＭ自動化統合加工システム」、２００４年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集、２００４年、ｐ．５１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
前記した従来の金型製造システムと同様な製造システムを光学素子製造工程に適用する場合、以下に記す課題があるため適用困難である。
【００１２】
（１）ＣＡＤデータの計算精度不足
光学素子製造では一般的な部品製造とは異なり、光学面に関してはｎｍオーダーの形状精度が要求される。特に半導体露光装置などに搭載される光学素子は、１ｎｍ以下のより高精度な光学面形状が求められている。一方、一般的な市販３ＤＣＡＤソフトウェアが保証している計算精度は現状μｍオーダー程度であり、光学面形状の要求精度に対しては計算精度が不足する。
【００１３】
光学素子製造においても、光学装置に対する光学素子取り付け基準面や光学面外周形状など、一般的な製造部品と同様な形状精度で取り扱い可能な部分を設計するために、３ＤＣＡＤデータが必要となる。同時に、ｎｍオーダーの形状精度が必要となる光学面形状を設計する際には、数式を定義したデータと同データから形状計算を行う光学面形状計算ツール（ソフトウェア）が別途必要となる。これより光学素子製造においては、光学素子設計形状を表すデータとして、前記数式定義データと３ＤＣＡＤデータを組み合わせて用いることにより製造工程を実現している。
【００１４】
一方、前記したとおり光学素子製造においても、一般構造体を対象とした金型製造分野に導入されているような、ＣＡＤ／ＣＡＭデータ処理を中心とした製造システムの導入が求められている。しかしながら、光学素子設計形状データを３ＤＣＡＤデータのみで管理することができないことから、金型製造分野で実用化されている従来の製造システムを適用することが困難であるという課題がある。
【００１５】
（２）ｎｍオーダーの光学面形状精度を測定可能な形状測定装置に起因する設計制約
要求される形状測定精度がμｍオーダーの一般的な製造部品を対象とした形状測定には、接触式タッチプローブを備えた三次元座標測定装置が通常用いられる。一方、光学素子製造における光学面形状計測工程では、ｎｍオーダーの測定精度を有する高精度三次元形状測定装置が用いられる。しかしながら、μｍオーダーの測定精度を有するタッチプローブ式三次元座標測定に比べ、ｎｍオーダーの測定精度を有する高精度三次元形状測定装置は、測定対象となる製造部品の形状に制約が設けられる。具体的には、プローブ接触方向に対する被測定面の傾斜角度や、被測定面の局所的な曲率などが、形状制約条件として挙げられる。
【００１６】
たとえば、光学面形状測定に使用可能な高精度三次元形状測定装置の装置仕様として、測定可能な被測定面傾斜角度が６０度だったとする。このとき、連続した面形状として測定する一光学面の形状は、面形状を保証する必要がある領域内において傾斜角度が±６０度以内に収まる形状になっていないと、前記形状測定装置では測定不可能となる。光学素子製造において光学面形状の高精度形状測定工程は、形状創成および品質保証を行う上で必須である。したがって、光学素子製造を成立させるためには、前記した光学面の傾斜角度に関する制約を満足するような光学設計がなされていなければならない。
【００１７】
また、光学素子の光学面形状測定を行う場合、通常形状測定装置に対し被測定物である光学素子を取り付ける際に、測定治具や測定雇を介してセットされる。形状測定装置の装置制約である測定可能傾斜角度範囲は、装置に対する被測定面の取り付け姿勢について考慮しなければならない。したがって、光学設計において被測定面となる光学面の傾斜角度に関する制約を満足しているだけでなく、測定治具、雇を介して形状測定装置に取り付けた際にも傾斜角度制約を満たすように、測定治具および雇についても設計されていなければならない。
【００１８】
一方、従来の一般構造体を対象とした金型製造に導入されている金型製造システムでは、形状計測工程に起因する形状制約を金型設計に反映させるような機能を備えていない。光学素子製造においては、素子設計段階および測定治具、雇設計段階における形状制約条件の判定が必須であるため、金型製造分野で実用化されている従来の製造システムを適用することは困難であるという課題があった。
【００１９】
上記の（１）ＣＡＤデータの計算精度不足、（２）ｎｍオーダーの光学面形状精度を測定可能な形状測定装置に起因する設計制約という問題から、従来の金型製造システムと同様な製造システムを光学素子製造に適用することは困難である。（１）に関しては、光学素子設計形状に関するデータ処理を自動化できないため、人手を介し手動で処理する必要がある。このため、人為的なデータ入力ミスなどが原因で光学素子製造工程に戻りが発生する可能性が高く、その場合には製造納期が遅延してしまうという課題がある。また（２）については、設計段階において後工程である形状計測工程における装置制約条件を考慮できていない場合に、形状計測工程において計測不能となってしまう。また、形状測定装置故障を引き起こす可能性もある。その結果、光学素子製造において、失敗コストや製造納期遅延が発生してしまうという課題がある。
【００２０】
本発明は、上記従来技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであり、前記（１）および（２）の課題を解決するデータ管理方法と光学素子設計製造支援システムを提供する。これらのシステムを光学素子製造に適用することで、従来実現不可能であった光学素子製品の低コスト、短納期を実現可能とすることが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記課題を解決するための、本発明の光学素子設計製造支援システムは、コンピュータネットワークシステムに接続されたネットワークアプリケーションとして構築されている光学素子設計製造支援システムにおいて、光学素子の設計形状データを記録する光学素子設計形状データベースと、測定治具および測定雇の設計形状データを記録する測定治具、測定雇データベースと、光学素子形状測定に使用する形状計測装置の装置制約条件データベースと、前記各データベースに記録されているデータをもとに、光学素子並びに光学素子測定治具および測定雇の、形状計測装置の測定精度に基づく設計制約条件を自動判定する演算手段と、該演算手段による演算結果の出力手段とを備えている光学素子設計製造支援システムを提供することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、光学素子設計形状情報を保持する数式定義データと３ＤＣＡＤデータを、データ管理システムにより関連付けて一括管理することにより、光学素子製造における形状計測工程のデータ処理を自動化する。その結果、従来発生していたデータ入力ミスに起因した測定ミス、再測定による戻りを解消し、光学素子の低コスト、短納期を実現できる点において効果的である。また、設計制約情報を参照可能な光学素子設計環境、光学素子測定治具および雇設計環境をネットワークアプリケーションとして提供することにより、設計段階で装置制約条件を確実に満足させることが可能となる。その結果、制約条件を満たすための再設計による工程の戻りを解消でき、光学素子の低コストおよび短納期を実現できる点において効果的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第一の実施形態による光学素子設計製造支援システムのシステム構成を説明するためのブロック図である。本発明で提供する光学素子設計製造支援システムの詳細は、図１に示すとおり光学素子設計製造情報統合システム５０、設計形状データ管理システム５１、３ＤＣＡＤツール５２、制約条件判定ツール５３からなる。従来技術の金型製造システムなどと同様に、各サブシステム、ツールはコンピュータネットワークシステムを介して接続されており、いわゆるサーバ・クライアント型のネットワークアプリケーションとして構築されている。
【００２５】
光学素子設計製造情報統合システム５０はユーザインタフェース機能を備えており、ユーザはこのシステムを介して光学素子設計製造に必要となる各種データの入出力を行う。また、光学素子設計製造情報統合システム５０は、図１、に示すサブシステムおよびツールを連携させる機能を備えている。たとえば、３ＤＣＡＤツール５２で光学素子設計形状３ＤＣＡＤデータに対しデータ処理を行う場合、３ＤＣＡＤツール５２への３ＤＣＡＤデータ入出力は光学素子設計製造システム５０を介して行われる。
【００２６】
また、設計形状データ管理システム５１は光学素子設計製造情報統合システム５０のサブシステムとして表している。設計形状データ管理システム５１では、光学素子設計形状３ＤＣＡＤデータベース（光学素子設計形状データベース）１０、光学素子設計形状数式定義データベース１１、測定治具、雇設計形状３ＤＣＡＤデータベース測定治具、（測定治具、測定雇データベース）１２を管理する。特に、光学素子の設計形状情報を保持する光学素子設計形状３ＤＣＡＤデータ、および光学有効面形状を定義する数式定義データを一元管理することが本発明の特徴である。前記３つのデータベースに保存された各種設計形状データは、後述する設計形状管理Ｎｏ．によりリレーションが取られる構成となっている。すなわち、設計形状管理Ｎｏ．に対し該当する光学素子の光学素子設計形状３ＤＣＡＤデータと、光学素子設計形状数式定義データが特定される。
【００２７】
制約条件判定ツール５３は、形状測定装置制約条件データベース１３とコンピュータネットワークシステムを介して直接つながっている。また、光学素子設計製造情報統合システム５０、設計形状データ管理システム５１を介して各種設計形状データを取得可能なシステム構成となっている。
【００２８】
図１において光学素子計測システム５４は、測定条件データベース１４、光学素子測定実績データベース１５、および測定治具三次元座標測定データベース１６とコンピュータネットワークシステムを介して直接つながっている。測定治具三次元座標測定データベース１６の設計形状３ＤＣＡＤデータは、前述の設計形状データ管理システム５１で管理されている。
【００２９】
次に、図２に示した本発明の光学素子設計製造支援システムによる、光学素子設計製造工程の概要を説明する。
【００３０】
図２は、本発明の一実施形態による光学素子設計製造工程を説明するためのフローチャートである。本発明による光学素子設計製造工程においては、はじめにステップＳ１で光学設計を行う。ステップＳ１では、製造対象となる光学素子が所望の光学性能を発揮するための光学有効面形状を、光学ＣＡＤツールを用いて設計する。
【００３１】
次にステップＳ２において、ステップＳ１で決定した光学有効面形状に対し、光学有効面形状に関する設計制約条件を満足しているかを、後述するチェックツールを用い確認する。ここでいう設計制約条件とは、具体的には後述するステップＳ１０で実施する光学素子形状計測工程において使用する、形状測定装置の装置仕様に依存した装置制約条件である。
【００３２】
ステップＳ３において、ステップＳ１で設計した光学有効面形状が前記設計制約条件をクリアしている場合には、Ｙｅｓで示すフローに従い次工程である光学素子設計（ステップＳ４）に工程を進める。制約条件を満たせなかった場合には、Ｎｏで示すフローをたどりステップＳ１の光学設計に戻る。この場合、前記設計制約条件を満たすべく光学設計を再度行い、光学有効面形状を再設計する。
【００３３】
ステップＳ４では、ステップＳ１で設計した光学有効面の周辺形状や、光学素子を光学装置に搭載する際に取り付け部分となる形状など、光学有効面以外の形状について３ＤＣＡＤツールを用いて設計する。３ＤＣＡＤツールに関する詳細については後述するが、市販の３ＤＣＡＤソフトウェアに対し、本発明で提供する機能が追加されていることを特徴とする光学素子設計ツールである。
【００３４】
ステップＳ５ではステップＳ２と同様、ステップＳ４で設計した光学素子形状に対し、光学素子形状に関する設計制約条件を満足しているかを、後述するチェックツールを用いて確認する。ここでの設計制約条件もステップＳ２同様、光学素子形状計測工程において使用する形状測定装置の装置制約条件である。
【００３５】
ステップＳ３の分岐と同様にステップＳ６においても、ステップＳ５で設計した光学素子形状が前記設計制約条件をクリアしている場合には、Ｙｅｓで示すフローに従い工程を進める。すなわち、測定治具、雇設計（ステップＳ７）および光学素子製作（ステップＳ８）に工程は進められる。一方、制約条件をクリアできなかった場合には、Ｎｏで示すフローをたどりステップＳ４の光学素子設計に工程は戻る。この場合、前記設計制約条件をクリアするように、光学有効面形状以外の光学素子形状について再設計を行う。
【００３６】
ステップＳ８の光学素子製作では、前工程で決定された光学有効面形状および光学有効面以外の部分を含む光学素子形状の設計値をもとに、光学素子を製作する。具体的な製作方法としては、たとえば光学素子成形用金型を用いた成形加工による方法であってもよい。あるいは、硝材などを材質とする光学素子材料を直接加工し形状創成する方法であっても良い。本発明ではこれら光学素子製作方法を限定しない。
【００３７】
ステップＳ７では、前工程で決定された光学素子設計形状に従い、後述するステップＳ１０で実施する光学素子形状計測工程において使用する測定治具、および測定雇を設計する。その際、ステップＳ４と同様に３ＤＣＡＤツールが用いられるが、ここでの３ＤＣＡＤツールもステップＳ４で使用するツール同様、市販の３ＤＣＡＤソフトウェアに対し後述する本発明の提供機能が追加されていることを特徴とする。
【００３８】
測定治具および測定雇の設計が完了すると、ステップＳ２およびステップＳ５と同様、ステップＳ７で設計した測定治具、雇形状に対し設計制約条件を満足しているかを、後述するチェックツールを用いて確認する（ステップＳ９）。なおここでの設計制約条件も、光学素子形状計測工程において使用する形状測定装置の装置制約条件である。
【００３９】
ステップＳ１０の分岐において、ステップＳ７で設計した測定治具、雇形状が前記設計制約条件をクリアしている場合には、Ｙｅｓで示すフローに従い工程を進める。すなわち、測定治具、雇製作（ステップＳ１１）および測定入力データ作成（ステップＳ１２）に工程は進められる。一方、制約条件を満たせなかった場合には、Ｎｏで示すフローをたどりステップＳ７の測定治具、雇設計工程に戻る。この場合、前記設計制約条件をクリアすべく、測定治具および測定雇を再設計する。
【００４０】
ステップＳ１１では、前工程で決定された測定治具および測定雇の設計形状をもとに、測定治具、測定雇をそれぞれ製作する。ここで、測定治具および測定雇の設計形状は、前記３ＤＣＡＤツールを用いて設計した結果出力された３ＤＣＡＤデータとしてファイル保存されている。これらＣＡＤデータファイルを入力とし市販ＣＡＭツールを使用し、測定治具および測定雇を加工製作する。
【００４１】
ステップＳ１１と並行してステップＳ１２では、後工程であるステップＳ１３の光学素子形状計測工程で必要となる測定入力データを作成する。ここでのデータ作成作業は、具体的には本発明が提供する光学素子計測システムの一機能である測定準備ツールを用いて行われる。光学素子計測システムならびに測定準備ツールの詳細については、後述する実施例の中で説明する。
【００４２】
ステップＳ８の光学素子製作、ステップＳ１１の測定治具、雇製作、およびステップＳ１２の測定入力データ作成が全て完了した後に、最後にステップＳ１３において光学素子形状計測を行う。具体的には、光学有効面形状に対しｎｍオーダーの測定精度を有する高精度三次元形状測定装置が用い、高精度三次元面形状計測を行う。ここでの面形状計測は、光学素子製造工程においては不可欠である光学面形状評価、および面形状補正を行う場合の形状修正データを取得することを目的とするものである。
【００４３】
本発明に係る光学素子製造工程は、ステップＳ１３の光学素子形状計測が完了をもって終了となる。
【００４４】
次に、図２に示した光学素子設計製造フローにおける各設計工程の詳細を説明する。
【００４５】
図２のステップＳ１で行う光学設計では、光学ＣＡＤツールを用い光学有効面形状について設計を行う。一般的に光学有効面の設計形状は何らかの連続関数で定義される。すなわち、光学有効面の光軸方向をＺ軸とし、Ｚ軸に直行する二軸をＸ軸、Ｙ軸とする直交三軸座標系（右手系）を設定した場合、光学有効面形状は連続関数ｚ＝ｆ（ｘ，ｙ）の形式で定義される。ここで、光学有効面形状は必ずしも単純な一関数ｚ＝ｆ（ｘ，ｙ）で表されるとは限らない。たとえば、ベース面形状を定義するｚ＝ｂ（ｘ，ｙ）と、ベース面形状の上に形状修飾される微細構造を定義するｚ＝ｃ（ｘ，ｙ）を加算した形状ｚ＝ｂ（ｘ，ｙ）＋ｃ（ｘ，ｙ）で表される場合もある。さらに、光学有効面形状を定義する前記三軸座標系において、ＸＹ領域によって形状定義関数が異なる場合もある。すなわち、一光学有効面内のある領域についてはその形状がｚ＝ｓ（ｘ，ｙ）で定義され、隣接する別の領域ではｚ＝ｔ（ｘ，ｙ）で定義される場合もある。本発明ではこれらの形状定義方法を特に限定しない。光学有効面形状が、前記直交三軸座標系において横座標（ｘ，ｙ）の何らかの関数として数式定義されていればよい。
【００４６】
ステップＳ１において設計した光学有効面形状の設計情報は、上記の光学有効面形状の数式定義ｚ＝ｆ（ｘ，ｙ）を表す情報をデータファイルとして出力する。光学ＣＡＤツールが出力する光学有効面設計形状情報は、一般に数式を定義するための多項式係数に関する情報や、数式を定義する座標系の座標変換情報などで構成される。本発明では、光学面設計形状データとして、光学ＣＡＤツールが出力するような数式定義情報および座標変換情報などから構成されるデータファイルを取り扱うことを特徴とする。具体的には図３に示すように、光学有効面設計形状を定義する数式内のある項の係数を表すタグ２０に対し、その係数の値がパラメータ２１として設定されるようなデータファイルである。この光学有効面設計形状数式定義データファイルの形式は、たとえばＸＭＬを用いたタグ、パラメータ構造データファイルなどが好ましいが、本発明ではこのデータファイル形式を特に限定しない。本発明で提供する光学素子設計製造支援システムでは、特定の一形式で統一されたデータファイル形式により光学有効面設計形状数式情報をデータ管理することを特徴とする。
【００４７】
ステップＳ１で出力される前記光学面設計形状数式定義データファイルは、図１に示す光学素子設計製造情報統合システム５０を介し、設計形状データ管理システム５１を経由して光学素子設計形状数式定義データベース１１にデータ出力される。システムユーザとなる光学設計者は、図２に示すとおり光学設計製造支援システム５０に対し入力することで、光学素子設計形状数式定義データを、光学有効面設計形状を定義する数式の係数情報および座標変換情報を記録したデータ形式として出力（保存）することになる。
【００４８】
光学素子設計形状数式定義データベース１１のデータ形式については、一般的なリレーショナルデータベースの内部データ管理による方法、あるいはファイル管理による方法であってもよく、本発明ではこれらのデータベース形式を限定しない。リレーショナルデータベースによる方法の場合、光学素子設計製造情報統合システム５０から入力された光学有効面設計形状数式定義データファイルに対し、設計形状データ管理システム５１に備えられたデータ管理機能により内部データ解析が行われる。データ解析結果に基づき、光学素子設計形状数式定義データベースの内部データにそれぞれデータ出力される。
【００４９】
一方、ファイル管理による方法を採用する場合、設計形状データ管理システム５１では光学素子に対する光学有効面の関係などから決定するファイル管理ルールが定義されている。このファイル管理ルールに基づき、光学素子設計製造情報統合システム５０から入力された光学有効面設計形状数式定義データファイルは、設計形状データ管理システム５１を介して光学素子設計形状数式定義データベース１１にファイルに出力される。
【００５０】
次にステップＳ２で行う光学有効面形状に関する設計制約条件チェックは、図１に示す光学素子設計形状数式定義データベース１１に保存された光学有効面形状の設計情報と、形状装置制約条件データベース１３に格納された情報をもとに行われる。
【００５１】
システムユーザである光学設計者は、光学素子設計製造情報統合システム５０をユーザインタフェースとして制約条件判定ツール５３を起動し、ステップＳ１で設計した光学有効面設計形状に対し制約条件の確認を行う。このとき制約条件判定ツール５３は、判定に必要となる形状測定装置の装置制約条件に関する情報を、形状計測装置制約条件データベース１３から抽出する。判定対象となる光学有効面設計形状情報については、設計形状データ管理システム５１を介して光学素子設計形状数式定義データベース１１より取得する。制約条件判定ツール５３には、光学素子設計形状数式定義データベース１１から入力される光学有効面設計形状情報に対し、光学有効面形状を計算する演算手段を備えている。光学有効面形状演算手段により算出された光学有効面設計形状において、たとえば光学有効面内の最大傾斜角度について、形状計測装置制約条件データベース１３から抽出した装置制約条件のデータを参照し、測定可能な傾斜角度範囲内であるかを判定する。制約条件判定ツール５３より出力される判定結果は、光学素子設計製造情報統合システム５０を介してシステムアプリケーションの画面に出力される。同時に判定結果は光学素子設計製造情報統合システム５０内で管理する内部データとしても出力され、判定結果ＮＧの場合には、ステップＳ４の光学素子設計に処理を進められないようになっている。つまり、本発明で提供する光学素子設計製造情報統合システム５０は、制約条件判定ツール５３の判定結果出力に基づき、図２に示すワークフロー（工程）を制御する機能を備えていることを特徴とする。
【００５２】
ステップＳ３における設計制約条件判定は、判定結果をもとに光学素子設計製造情報統合システム５０がワークフロー制御を行う。
【００５３】
次にステップＳ４で行う光学素子設計では、図１に示す３ＤＣＡＤツール５２を用い、光学有効面以外の光学素子形状について設計を行う。光学素子設計情報として出力される３ＤＣＡＤデータファイルは、光学素子設計製造情報統合システム５０を介し、設計形状データ管理システム５１を経由して光学素子設計形状３ＤＣＡＤデータベース１０に、３ＤＣＡＤデータ形式でデータ出力される。システムユーザとなる光学素子設計者は、光学素子設計製造情報統合システム５０をユーザインタフェースとして３ＤＣＡＤツール５２を起動し、設計および設計情報（３ＤＣＡＤデータ）を出力する形式であってもよい。あるいは、光学素子設計製造支援システムに接続された３ＤＣＡＤツールを直接起動し、３ＤＣＡＤツールに備えられた設計形状データ管理システムにリンクされているコマンドを直接操作して、設計情報（３ＤＣＡＤデータ）をデータ出力する形態であってもよい。本発明では、３ＤＣＡＤツールが出力する３ＤＣＡＤデータファイルが、光学素子設計製造情報統合システム５０を介して設計情報データ管理システム５１で管理された光学素子設計形状３ＤＣＡＤデータベース１０にデータ保存されることを特徴とする。
【００５４】
次に、ステップＳ５で行う光学素子形状に関する設計制約条件チェックは、光学素子設計形状３ＤＣＡＤデータベース１０に保存された光学素子形状の設計情報と、形状装置制約条件データベース１３に格納された情報をもとに行われる。前記したステップＳ２およびステップＳ３で行う設計制約条件チェック同様、システムユーザである光学素子設計者は、光学素子設計製造情報統合システム５０をユーザインタフェースとし、制約条件判定ツール５３を用いて判定を行う。このとき、設計情報として光学素子設計形状３ＤＣＡＤデータベース１０から取得した素子設計情報３ＤＣＡＤデータを用いる点が、前記ステップＳ２、ステップＳ３における工程と異なる。
【００５５】
ステップＳ７で実施する測定治具、雇設計についても、ステップＳ４と同様に設計情報である３ＤＣＡＤデータを作成し、図１測定治具、雇設計形状３ＤＣＡＤデータベース１２にデータ出力する。ここで使用する３ＤＣＡＤツールの詳細は、前記した光学素子設計で用いる３ＤＣＡＤツールと、ツールに備えられた機能が一部異なるが、設計完了後にデータ出力する際の形態はステップＳ４と同じである。３ＤＣＡＤツールの機能詳細については、図５を用いて後述する。
【００５６】
この工程で行う具体的な設計制約条件判定とは、たとえば光学素子形状計測で使用する形状測定装置の測定プローブ干渉チェックが挙げられる。制約条件判定ツール５３には、光学素子設計情報の３ＤＣＡＤデータと、形状計測装置制約条件データベース１３より提供されるプローブ形状３ＤＣＡＤデータを入力とするプローブ干渉チェック演算手段が備えられている。ここでは、被測定面となる光学有効面に隣接する光学有効面とのプローブ干渉、あるいは被測定面となる光学有効面に隣接する光学有効面周辺形状とのプローブ干渉チェックが行われる。なお、本発明では光学有効面形状計測に用いる高精度三次元形状測定装置において、同装置が備えるプローブ形式について接触式、非接触式を特に限定しない。接触式プローブを備える形状測定装置を用いる場合、プローブ形状３ＤＣＡＤデータにはプローブ形状そのものが登録されている。また非接触式プローブを備える形状測定装置を用いる場合は、プローブ形状とあわせて非接触プローブから照射される光波の行路領域を示す形状が登録されている。
【００５７】
また、ステップＳ５で行う光学素子形状に関する設計制約条件チェックでは、設計された光学素子形状の大きさに対する設計制約条件チェックなども行われる。この場合、形状装置制約条件データベース１３より取得する形状測定装置搭載可能ワークサイズに対し、測定可能な光学素子サイズに収まっているかをチェックする演算手段を制約条件判定ツール５３は備えている。
【００５８】
ステップＳ６における設計制約条件判定は、ステップＳ３と同様に、判定結果をもとに光学素子設計製造情報統合システム５０がワークフロー制御を行う。
【００５９】
次に、ステップＳ９で行う測定治具、雇に関する設計制約条件チェックに関しても、これまで説明した前工程（ステップＳ２、ステップＳ５）とほぼ同様である。制約条件判定ツール５３が入力データとする設計情報が、光学素子設計形状３ＤＣＡＤデータベース１０、光学素子設計形状数式定義データベース１１に加え、測定治具、雇設計形状３ＤＣＡＤデータベース１２からデータ取得する点が異なる。ここでは、測定治具および測定雇形状を反映させた上で、前記した前工程で実施する被測定面傾斜角度チェックや、形状測定装置搭載可能ワークサイズに対する測定治具、雇を含めたサイズチェックを行う。判定結果をもとに光学素子設計製造情報統合システム５０がワークフロー制御を行う点は、前記した前工程の制約条件判定工程と同様である。
【００６０】
次に、ステップＳ１２に示す測定入力データ作成では、２においてシステムユーザは光学素子設計製造情報統合システム５０をユーザインタフェースとし、光学素子計測システム５４を利用して光学有効面形状計測に際し必要となる測定条件を入力する。具体的には、光学素子計測システム５４の中の一機能である図示しない測定入力データ作成ツール（メニュー）から、測定領域、測定点数、プローブ走査速度などの測定条件を設定する。入力した測定条件データは、光学素子計測システム５４を経由して測定条件データベース１４に出力される。なお、基準マークを備えた測定治具を用いた光学面形状測定を実施する場合、測定に際し座標変換データを算出するために、測定治具の三次元座標測定結果が必要となる。この測定治具三次元座標測定結果は、測定治具三次元座標測定装置測定結果データベース１６に予め登録しておく。光学素子計測システム５４には、以下に示す各データベースから各種設計情報を抽出し、さらに測定治具三位次元座標測定結果を取得して、測定に必要となる座標変換情報を算出しデータ出力する演算手段が備えられている。
【００６１】
すなわち、以下の４つのデータを使って演算は実行される。なお、演算手段を用いた測定入力データ作成に関しては、後述する実施例において図７を用いて詳細を説明する。
・光学素子設計形状３ＤＣＡＤデータベース１０からの光学素子設計形状３ＤＣＡＤデータ
・光学素子設計形状数式定義データベース１１からの光学有効面設計形状数式定義データ
・測定治具、雇設計形状３ＤＣＡＤデータベース１２からの測定治具設計形状３ＤＣＡＤデータ
・測定治具三次元座標測定装置測定結果データベース１６からの測定治具三次元座標測定データ
【００６２】
次に、ステップＳ１３に示す光学素子形状計測工程では、システムユーザは光学素子計測システム５４を利用し、測定に必要となる各種測定入力データファイルを図示しない高精度三次元形状測定装置制御コンピュータにダウンロードする。ダウンロードされる情報は、主に
・光学素子設計形状数式定義データベース１１に保存された光学有効面設計形状数式定義データファイル
・測定条件データベース１４に保存された測定条件データファイル
であるが、本発明ではこれら情報を特に限定しない。
【００６３】
すなわち、図１に示す各種データベースに保存されている情報の内、ステップＳ１３における光学素子形状計測工程で必要となる情報は全てダウンロードされることを特徴とする。なお、このデータダウンロード処理は、光学素子計測システム５４に備えられたファイルダウンロード機能による形態であってもよい。あるいは、図示しない高精度三次元形状測定装置制御コンピュータにインストールされている測定プログラムによって、被測定面形状測定シーケンスに移行する前の処理として必要データをダウンロードする形態であってもよい。この場合には、前記測定プログラムは内部処理で光学素子計測システム５４に備えられた前記ファイルダウンロード機能を呼び出して処理するものとする。すなわち、本発明で提供する光学素子計測システム５４は、前記ファイルダウンロード機能を備えていることを特徴とする。
【００６４】
ステップＳ１３において光学有効面形状測定が終了すると、測定結果は図示しない高精度三次元形状測定装置制御コンピュータにデータ保存される。図１に示す光学素子計測システム５４は、前記形状測定装置制御コンピュータに保存された測定データをアップロードし、光学素子測定実績データベース１５にデータ保存する機能を有することを特徴とする。なお、この測定結果アップロード処理は前記したファイルダウンロード機能と同様、光学素子計測システム５４に備えられたファイルアップロード機能を直接利用する形態であってもよい。あるいは、前記測定プログラムの内部処理として前記ファイルアップロード機能を呼び出して処理する形態であってもよい。また、図示しない高精度三次元形状測定装置用コンピュータにインストールされている測定形状解析プログラムを測定終了後に起動し、同プログラムの内部処理として前記ファイルアップロード機能を呼び出して処理する形態であってもよい。
【実施例１】
【００６５】
本発明の実施例１は、図１に示す光学素子設計製造支援システムおよびそのサブシステムが、Ｗｅｂサービスを利用したネットワークアプリケーションシステムであることを特徴とする。以下、図４乃至図７を用いて実施例１について詳細を説明する。
【００６６】
図４は、図２のステップＳ２、ステップＳ３で行う光学有効面設計形状を対象とした設計制約条件チェックの際に使用するＷｅｂアプリケーションを説明するための図である。図４に示す光学面設計形状制約条件チェックツールＷｅｂアプリケーションは、Ｗｅｂブラウザ上で利用可能な形態となっており、図１における制約条件判定ツール５３の一アプリケーションとして提供される。本実施例では、図１における光学素子設計製造情報統合システム５０もＷｅｂアプリケーションとして提供されており、システムユーザとなる光学素子設計者は、Ｗｅｂブラウザ上で光学素子設計製造情報統合システム５０から図４に示すアプリケーションを起動する。
【００６７】
図４の光学面設計形状制約条件チェックツールＷｅｂアプリケーションを起動後、ユーザはまず設計形状データ管理Ｎｏ．１０２を入力する。この設計形状データ管理Ｎｏ．１０２により、図１に示す設計形状データ管理システム５１に接続された各データベースのデータリンクが特定される構成となっている。図１のステップＳ２、ステップＳ３の段階では、光学素子設計（ステップＳ４）や測定治具、雇設計（ステップＳ７）が未実施であるため、ここではステップＳ１で光学素子設計形状数式定義データベース１１に出力した光学有効面数式定義データのみが特定される。なお、図４では設計形状データ管理Ｎｏ．１０２を直接入力する形態を示しているが、予め設計形状データ管理システム５１に保存された管理Ｎｏ．ファイルをファイルオープンして設定する形態であってもよい。あるいは、設計形状データ管理システム５１に登録された設計形状データ管理Ｎｏ．がプルダウンメニューとして表示され、そこから選択するような形態であってもよい。
【００６８】
図４に示す形状測定装置選択１０３では、図２のステップＳ１３光学素子形状計測で使用する形状測定装置を選定する。ここでは、図１の形状計測装置制約条件データベースに予め登録されている使用可能な形状測定装置の一覧が、プルダウンメニューとして表示される。ユーザはプルダウンメニューから形状測定装置を選択する。なお、図４に示す以外の形態として、たとえば形状計測装置制約条件データベース１３に登録されている各形状測定装置別の制約条件データファイルをファイルオープンすることで、測定に使用する形状測定装置を選定する形態であってもよい。
【００６９】
設計形状データ管理Ｎｏ．１０２および形状測定装置選択１０３を設定後、ユーザは制約条件チェック１０１ボタンを押す。通常、マウスによるクリック操作でボタンは押されるが、キーボードからボタンを選択、アクティブにし実行する形態も可能となっている。この制約条件チェック１０１ボタンが押されると、本発明の一実施形態として説明した光学有効面形状に関する設計制約条件チェック（ステップＳ２、ステップＳ３）に従い、設計制約条件をクリアするかどうかが判定される。具体的には、設計形状データ管理Ｎｏ．１０２で特定した光学有効面設計形状に対し、形状測定装置選択１０３で選定した形状測定装置の装置制約条件をもとに、図１に示す制約条件判定ツール５３に備えられた演算手段により判定処理演算が行われる。制約条件判定結果は、図４に示すとおりＷｅｂアプリケーション上の画面に制約条件をクリアした場合にはＯＫ、クリアしなかった場合にはＮＧと表示される。ＮＧとなった場合には、図４に示すように具体的にどのような設計形状制約について満たすことができなかったが表示される。システムユーザである光学設計者は、このＮＧ表示内容に従い、図２において光学設計ステップＳ２に戻り光学有効面形状について再設計を行うことになる。このように本発明によれば、光学有効面形状設計段階で後工程で使用する形状測定装置に関する装置制約条件チェックが行えるため、光学素子製作後に測定できず十分な形状測定評価ができない、あるいは再設計が必要となるといったミスや戻りを事前に解消できる。さらに本実施例では、光学面設計形状制約条件チェックツールがＷｅｂアプリとして提供されるため、ユーザはコンピュータ環境を特に限定することなく、Ｗｅｂブラウザが利用可能な環境であれば使用できるようになっている。
【００７０】
図５は、図２のステップＳ４乃至ステップＳ６で行う光学素子設計および光学素子設計制約条件チェックに使用する３ＤＣＡＤツールを説明するための図である。図５に示す３ＤＣＡＤツールは、市販３ＤＣＡＤソフトウェアに対し図示する下記機能が追加されていることを特徴とする。
・設計形状データ管理Ｎｏ．１０２入力ボックス
・制約条件チェック１０１ボタン
・光学素子３ＤＣＡＤデータ登録１０４ボタン
【００７１】
システムユーザとなる光学素子設計者は、図５に示す３ＤＣＡＤツールを利用して光学素子形状を設計する。３ＤＣＡＤツールを用いた設計および設計制約条件チェックの具体的なオペレーションは、つぎのとおりである。
【００７２】
設計形状データ管理Ｎｏ．１０２については、図４を用いて説明したとおりである。設計形状データ管理Ｎｏ．１０２を設定すると、該当する光学有効面設計形状数式定義データをもとに光学有効面形状を計算し、３ＤＣＡＤデータのサーフェス３１を自動生成する機能を備えていることを特徴とする。光学有効面設計形状数式定義データには、図５に示す光学有効面の相対位置関係を規定する座標系Ｃ２、光学有効面形状を定義する座標系Ｃ３の座標変換情報が記録されている。この座標変換情報に基づき、３ＤＣＡＤデータとして図５に示すとおり座標系定義が自動設定される機能も備えている。さらに、３ＤＣＡＤツール上で座標系Ｃ２の位置を再定義した場合には、後述する光学素子３ＤＣＡＤデータ登録１０４ボタンを押した際に、前記した光学有効面設計形状数式定義データに記録された同座標変換情報が自動更新される機能を備えている。座標系Ｃ１は、光学素子の測定治具に対する取付基準を定義する座標系であり、素子設計後に定義した座標系Ｃ１に関する情報は、座標系Ｃ２、Ｃ３と同様に光学素子３ＤＣＡＤデータとして保存される。ここで保存された座標系Ｃ１と座標系Ｃ２の関係、すなわち座標変換情報は、後述する図７を用いた測定入力データ作成で使用される。
【００７３】
ユーザである光学素子設計者は、光学有効面サーフェス３１が自動生成された後、一般的な３ＤＣＡＤオペレーションにより光学素子形状３０を３ＤＣＡＤツール上で設計する。図１のステップＳ４における光学素子設計が完了すると、ユーザは図５に示す制約条件チェック１０１ボタンを押す。制約条件チェック１０１ボタンが押されると、図４に示すＷｅｂアプリケーションを利用して既に選定済みの光学有効面形状測定に使用する形状測定装置に関する装置制約条件に対しチェックが行われる。図４の制約条件チェック１０１ボタン同様、ボタンが押されると本発明の一実施形態として説明した光学素子形状に関する設計制約条件チェック（ステップＳ５）に従い、設計制約条件をクリアしているかどうかが判定される。ここでの判定処理演算は、図２に示す制約条件判定ツール５３に備えられた演算手段が３ＤＣＡＤツール５２より呼び出されて行われる。図示しない制約条件判定結果は、図５に示す３ＤＣＡＤツール画面上に表示される。あるいは、３ＤＣＡＤツール５３より呼び出される制約条件判定ツール５３内の判定演算手段が図示しないＷｅｂアプリケーションの形態となっており、同Ｗｅｂアプリケーション出力画面として表示される形態であってもよい。
【００７４】
制約条件判定結果がＮＧとなった場合には、具体的にどのような設計形状制約について満たすことができなかったが表示される。システムユーザである光学設計者は、このＮＧ表示内容に従い、図２において光学素子設計ステップＳ４に戻り光学素子形状について再設計を行うことになる。このように本発明によれば、光学素子形状設計段階で後工程で使用する形状測定装置に関する装置制約条件チェックが行えるため、光学素子製作後に測定できず十分な形状測定評価ができない、あるいは再設計が必要となるといったミスや戻りを事前に解消できる。
【００７５】
制約条件判定結果がＯＫとなった場合には、ユーザである光学素子設計者は図５に示す光学素子３ＤＣＡＤデータ登録１０４ボタンを押す。このボタンも制約条件チェック１０１ボタン同様、マウスからもキーボードからも入力可能な形態となっている。光学素子３ＤＣＡＤデータ登録１０４ボタンが押されると、設計形状データ管理Ｎｏ．１０２に指定した番号と関連付けられて、図１における設計形状データ管理システム５１を介して光学素子設計形状３ＤＣＡＤデータベース１０にデータ保存される。このとき、座標系Ｃ２を光学素子設計前の定義から再定義した場合には、光学素子設計形状数式定義データベース１１に保存されている光学有効面設計形状数式定義データに記録された同座標変換情報を自動更新することを特徴とする。
【００７６】
図６は、図２のステップＳ７、ステップＳ９およびステップＳ１０で行う測定治具、雇設計、および測定治具、雇設計制約条件チェックに使用する３ＤＣＡＤツールを説明するための図である。図６に示す３ＤＣＡＤツールは、市販３ＤＣＡＤソフトウェアに対し図示する下記機能が追加されていることを特徴とする。
・設計形状データ管理Ｎｏ．１０２入力ボックス
・制約条件チェック１０１ボタン
・測定治具、雇３ＤＣＡＤデータ登録１０５ボタン
【００７７】
システムユーザとなる測定治具、雇設計者は、図６に示す３ＤＣＡＤツールを利用して測定治具形状および測定雇形状を設計する。３ＤＣＡＤツールを用いた設計および設計制約条件チェックの具体的なオペレーションは、次のとおりである。
【００７８】
設計形状データ管理Ｎｏ．１０２については、図４、図５を用いて説明したとおりである。設計形状データ管理Ｎｏ．１０２を設定すると、該当する光学有効面設計形状数式定義データと光学素子設計形状３ＤＣＡＤデータが、図２に示す設計形状データ管理システム５１を介して特定される。特に光学素子設計形状３ＤＣＡＤデータについては、図２において設計形状データ管理システム５１を介して光学素子設計形状３ＤＣＡＤデータベース１０から該当データファイルが図６に示す３ＤＣＡＤツールにダウンロードされる。ダウンロードされた既に設計済みの光学素子形状３０は、図６に示すとおり３ＤＣＡＤツール画面上に表示される。
【００７９】
画面表示された光学素子形状３０をもとに、測定治具、雇設計者は一般的な３ＤＣＡＤオペレーションにより測定治具３２、および測定雇３３を３ＤＣＡＤツール上で設計する。過去に設計済みの測定治具および測定雇を流用設計する場合は、図示しない市販３ＤＣＡＤソフトウェアの機能として提供されるファイルオープン機能を用い、流用する測定治具、雇の設計形状３ＤＣＡＤデータを読み込むことができる。
【００８０】
図２のステップＳ７における測定治具および測定雇設計の際には、図６に示すように形状測定装置座標系Ｃｍを定義する。さらに、基準マークを備えた測定治具を用いた光学面形状測定を実施する場合には、図６に示すとおり基準マークで規定される測定治具座標系Ｃ０を同様に定義する。なお、基準マークを備えた測定治具を用いた光学面形状測定では、測定治具座標系Ｃ０と光学素子取付基準座標系Ｃ１との座標変換情報は、厳密には前記した測定治具の三次元座標測定結果から算出される。したがって、図６の３ＤＣＡＤツールを用いた座標系Ｃ０の定義は、その他の座標系との関係を視覚的に捉えやすくするための情報として設定しているにすぎない。
【００８１】
図２のステップＳ７における測定治具、雇設計が完了すると、ユーザは図６に示す制約条件チェック１０１ボタンを押す。制約条件チェック１０１ボタンが押されると、図５に示す３ＤＣＡＤツールと同様に、既に選定済みの光学有効面形状測定に使用する形状測定装置に関する装置制約条件に対しチェックが行われる。図４、図５の制約条件チェック１０１ボタン同様、ボタンが押されると本発明の一実施形態として説明した測定治具、雇形状に関する設計制約条件チェック（ステップＳ９、ステップＳ１０）に従い、設計制約条件をクリアしているかどうかが判定される。ここでの判定処理演算も図５に示す３ＤＣＡＤツール同様、図１に示す制約条件判定ツール５３に備えられた演算手段が３ＤＣＡＤツール５２より呼び出されて行われる。
【００８２】
図６中の被測定面３１を対象とした被測定面傾斜角度チェックの演算処理においては、測定装置座標系Ｃｍに対する測定治具３２に取り付けられた光学素子３０の傾斜角度θについて、被測定面３１の光学有効面設計形状数式定義データに自動反映させる。すなわち、図６に示す３ＤＣＡＤツールは、測定装置座標系Ｃｍと光学素子取付基準座標系Ｃ１の関係を、前記光学有効面設計形状数式定義データ内の座標変換情報として自動更新する機能を備えていることを特徴とする。これより、図１に示す制約条件判定ツール５３に備えられた設計制約条件判定処理演算手段は、更新された座標変換情報を反映させて被測定面３１の光学有効面形状を装置座標系Ｃｍで現される座標として算出し、被測定面傾斜角度チェックを行う。
【００８３】
その他の設計制約条件判定処理は、図５に示す３ＤＣＡＤツールで行われる処理と同様である。図６に示す３ＤＣＡＤツールにおいても、図示しない測定プローブ干渉チェックや、測定治具サイズについて形状測定装置に搭載可能なサイズになってるかなどが同時に判定演算処理される。
【００８４】
図示しない制約条件判定結果は、図６に示す３ＤＣＡＤツール画面上に表示される。あるいは、３ＤＣＡＤツール５３より呼び出される制約条件判定ツール５３内の判定演算手段が図示しないＷｅｂアプリケーションの形態となっており、同Ｗｅｂアプリケーション出力画面として表示される形態であってもよい。
【００８５】
制約条件判定結果がＮＧとなった場合には、具体的にどのような設計形状制約について満たすことができなかったが表示される。システムユーザである光学設計者は、このＮＧ表示内容に従い、図２において測定治具、雇設計ステップＳ７に戻り、測定治具および測定雇形状について再設計を行うことになる。このように本発明によれば、測定治具、雇設計段階で、後工程で使用する形状測定装置に関する装置制約条件チェックが行える。したがって、測定治具や測定雇を製作後に測定できず十分な形状測定評価ができない、あるいは再設計が必要となるといったミスや戻りを事前に解消できる。
【００８６】
制約条件判定結果がＯＫとなった場合には、ユーザである測定治具、雇設計者は図６に示す測定治具、雇３ＤＣＡＤデータ登録１０５ボタンを押す。このボタンも制約条件チェック１０１ボタン同様、マウスからもキーボードからも入力可能な形態となっている。測定治具、雇３ＤＣＡＤデータ登録１０４ボタンが押されると、設計形状データ管理Ｎｏ．１０２に指定した番号と関連付けられて、図１における設計形状データ管理システム５１を介して測定治具、雇設計形状３ＤＣＡＤデータベース１２にデータ保存される。
【００８７】
図７は、図１のステップＳ１２で行う測定入力データ作成の際に使用するＷｅｂアプリケーションを説明するための図である。図７に示す光学素子計測システム測定準備メニューＷｅｂアプリケーションは、Ｗｅｂブラウザ上で利用可能な形態となっており、光学素子計測システム５４のアプリケーションとして提供される。システムユーザは、Ｗｅｂブラウザ上で光学素子設計製造情報統合システム５０を経由して光学素子計測システム５４を呼び出し、その中の一メニューとして提供される図７に示すアプリケーションを起動する。
【００８８】
図７の測定準備メニューＷｅｂアプリケーションを起動すると、計測工程管理Ｎｏ．１０６が自動設定される。この管理Ｎｏ．は１０２に示す光学素子計測システム５４により管理される番号であり、以下に示すデータを関連付けることを特徴とする。
・光学素子形状計測の対象となる被測定物および測定治具、雇の設計形状情報を一元管理する前記設計形状データ管理Ｎｏ．
・測定条件データベース１４に保存される測定条件データ
・光学素子測定実績データベース１５に保存される測定実績データ
【００８９】
設計形状データ管理Ｎｏ．１０２については、図４乃至図６を用いて説明したとおりである。設計形状データ管理Ｎｏ．１０２を設定すると、該当する光学有効面設計形状数式定義データと光学素子設計形状３ＤＣＡＤデータ、および測定治具、雇設計形状３ＤＣＡＤデータが、図１に示す設計形状データ管理システム５１を介して特定される。
【００９０】
図７の測定準備メニューＷｅｂアプリケーションに対し、ユーザは測定条件設定１０８ボタンを押し、図示しない測定条件設定画面上で各種測定条件を入力設定する。また、解析条件設定１０９ボタンを押し、図示しない解析条件設定画面上で各種測定形状解析条件を入力設定する。さらに、特開平１１−１４９０６に開示されているような基準マークを備えた測定治具を用いた光学面形状測定を実施する場合には、測定治具三次元座標測定結果ファイルオープン１０７ボタンを押し、測定治具三次元座標測定結果ファイルを読み込む。測定治具三次元座標測定結果ファイルオープン１０７ボタンは、図１に示す光学素子計測システム５４を介して測定治具三次元座標測定装置即手結果データベース１６にアクセス可能な構成となっている。
【００９１】
測定条件設定１０８、解析条件設定１０９などに条件入力設定後、ユーザは測定準備（測定装置入力ファイルアップロード）１１０ボタンを押す。ボタンが押されると、本発明の一実施形態として説明した図１のステップＳ１２における測定入力データ作成に従い、設定した測定条件、解析条件などの情報を図示しない高精度三次元形状測定装置制御コンピュータにファイル出力する。
【００９２】
ここで、特基準マークを備えた測定治具を用いた光学面形状測定を実施する場合には、図６におけるＣ０座標系からＣ２座標系への座標変換行列を自動算出する。詳細には、前記測定治具三次元座標測定結果ファイルに記録されたデータを用い、図６におけるＣ０座標系からＣ１座標系への座標変換行列を算出する。Ｃ１座標系からＣ２座標系への座標変換情報は、図５に示す３ＤＣＡＤツールを用いて既に設定済みである。したがって、これら二つの座標変換情報をもとにＣ０座標系からＣ２座標系への座標変換行列は算出可能である。算出した座標変換情報に基づき、設計形状データ管理Ｎｏ．１０２で関連付けされた光学有効面設計形状数式定義データ内の座標変換情報は更新された後に、図示しない高精度三次元形状測定装置制御コンピュータにファイル出力される。このように、図７の測定準備メニューＷｅｂアプリケーションには、測定の際に必要となる座標変換情報を測定治具三次元座標測定結果を取得した上で自動算出し、データ出力する演算手段が備えられていることを特徴とする。
【実施例２】
【００９３】
本発明の実施例２は、図１に示す光学素子設計製造支援システムおよびそのサブシステムが、Ｗｅｂサービスを利用しないネットワークアプリケーションシステムであることを特徴とする。本実施例では、図４および図６に示すＧＵＩアプリケーションはＷｅｂブラウザを介して利用可能なＷｅｂアプリケーションの形態ではなく、同アプリケーションがインストールされているコンピュータ環境に依存したアプリケーションである。この場合、本発明の一番目の実施例と比較して、Ｗｅｂサービスを利用していないため、図１に示す各システムを動作させるためのＷｅｂサーバを必要としないことが特徴として挙げられる。その他の実施形態およびその実施形態から得られる効果については同様である。
【００９４】
（その他の実施例）
本発明のその他の実施例として、光学素子成形用金型に適用した実施形態を説明する。これまで本発明の実施例として、図２に示す工程に従い光学素子設計製造を対象とした例を説明してきたが、本発明は設計製造対象を光学素子成形用金型とした場合にも実施可能である。図２のステップＳ８における光学素子製作において、光学素子成形用金型を用いた成形加工による素子製造を行う場合、光学素子成形用金型についても光学素子と同様に高精度三次元形状測定装置による光学有効面形状測定が必須となる。この場合、図２に示す各工程（ステップ）における処理対象を光学素子成形用金型に置き換えるだけで、図１に示す各種システム、ツール、データベースが適用可能である。
【００９５】
本発明で提供する光学素子設計製造支援システムおよび光学素子計測システムは、設計製造対象を光学素子成形用金型とした場合についても運用可能な構成であることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】第１の実施の形態における光学素子設計製造支援システムを示すブロック図
【図２】第１の実施の形態における光学素子設計製造工程を説明するフローチャート
【図３】第１の実施の形態における光学有効面設計形状数式定義データファイルの模式図
【図４】第１の実施例における光学面設計形状制約条件チェックツールＷｅｂアプリケーションの模式図
【図５】第１の実施例における光学素子設計用３ＤＣＡＤツールの模式図
【図６】第１の実施例における測定治具、雇設計用３ＤＣＡＤツールの模式図
【図７】第１の実施例における測定入力データ作成Ｗｅｂアプリケーションの模式図
【図８】従来技術における金型製造方法を説明するためのフローチャート
【図９】従来技術における金型製造支援システム構成の説明図
【符号の説明】
【００９７】
１０ 光学素子設計形状３ＤＣＡＤデータベース
１１ 光学素子設計形状数式定義データベース
１２ 測定治具、雇設計形状３ＤＣＡＤデータベース
１３ 形状測定装置制約条件データベース
１４ 測定条件データベース
１５ 光学素子測定実績データベース
１６ 測定治具三次元座標測定装置測定結果データベース
２０ タグ
２１ パラメータ
３０ 光学素子形状
３１ 被測定面
３２ 測定治具
３３ 測定雇
５０ 光学素子設計製造情報統合システム
５１ 設計形状データ管理システム
５２ ３ＤＣＡＤツール
５３ 制約条件判定ツール
５４ 光学素子計測システム
１０１ 制約条件チェックボタン
１０２ 設計形状データ管理Ｎｏ．設定ボックス
１０３ 形状測定装置選択プルダウンメニュー
１０４ 光学素子３ＤＣＡＤデータ登録ボタン
１０５ 測定治具、雇３ＤＣＡＤデータ登録ボタン
１０６ 計測工程管理Ｎｏ．設定ボックス
１０７ 測定治具三次元座標測定結果ファイルオープンボタン
１０８ 測定条件設定ボタン
１０９ 解析条件設定ボタン
１１０ 測定準備（測定装置入力ファイルアップロード）ボタン
２１１ 加工装置データベース
２１２ 加工実績データベース
２１３ 工程設計ツール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータネットワークシステムに接続されたネットワークアプリケーションとして構築されている光学素子設計製造支援システムにおいて、光学素子の設計形状データを記録する光学素子設計形状データベースと、測定治具および測定雇の設計形状データを記録する測定治具、測定雇データベースと、光学素子の形状をする形状計測装置の装置制約条件データベースと、前記各データベースに記録されているデータをもとに、光学素子並びに測定治具および測定雇の、形状計測装置の測定精度に基づく設計制約条件を判定する演算手段と、該演算手段による演算した結果を出力する出力手段とを備えていることを特徴とする光学素子設計製造支援システム。
【請求項２】
前記演算手段により演算した結果に基づき、光学素子設計製造工程のワークフローを制御する機能を備えていることを特徴とする請求項１に記載の光学素子設計製造支援システム。
【請求項３】
前記光学素子設計形状データベースのデータ形式は、光学有効面設計形状を定義する数式の係数情報および座標変換情報を記録したデータ形式と、光学素子の形状を記録した３ＤＣＡＤデータ形式であり、
異なる前記２つのデータ形式からなる光学素子設計形状データと、３ＤＣＡＤデータとして記録される前記測定治具および測定雇の設計形状データは、設計形状データ管理システムにより一元管理されていることを特徴とする請求項１に記載の光学素子設計製造支援システム。
【請求項４】
前記請求項３に記載の光学素子設計製造支援システムは、測定条件を記録する測定条件データベースと、光学素子の測定データを記録する光学素子測定実績データベースが接続された光学素子計測システムを有しており、
前記設計形状データ管理システムと前記光学素子計測システムからのデータに基づいて、
光学素子の設計を行う光学素子設計製造支援システム。
【請求項５】
前記光学素子計測システムには、更に、測定治具の三次元座標測定データを記録する測定治具三次元座標測定データベースが接続されており、
前記光学素子設計形状データと、前記測定治具三次元座標測定データベースとを用い、
測定治具の座標系と、光学素子の光学有効面の相対位置を定義するための座標系との座標変換行列を演算する演算手段を備えていることを特徴とする請求項４に記載の光学素子計測システム。
【請求項６】
前記光学素子設計製造支援システムが、Ｗｅｂアプリケーションとして構築されていることを特徴とする請求項１に記載の光学素子設計製造支援システム。
【請求項７】
前記設計製造対象が光学素子成形用金型であることを特徴とする請求項１乃至請求項６に記載の光学素子設計製造支援システム。
【請求項１】
コンピュータネットワークシステムに接続されたネットワークアプリケーションとして構築されている光学素子設計製造支援システムにおいて、光学素子の設計形状データを記録する光学素子設計形状データベースと、測定治具および測定雇の設計形状データを記録する測定治具、測定雇データベースと、光学素子の形状をする形状計測装置の装置制約条件データベースと、前記各データベースに記録されているデータをもとに、光学素子並びに測定治具および測定雇の、形状計測装置の測定精度に基づく設計制約条件を判定する演算手段と、該演算手段による演算した結果を出力する出力手段とを備えていることを特徴とする光学素子設計製造支援システム。
【請求項２】
前記演算手段により演算した結果に基づき、光学素子設計製造工程のワークフローを制御する機能を備えていることを特徴とする請求項１に記載の光学素子設計製造支援システム。
【請求項３】
前記光学素子設計形状データベースのデータ形式は、光学有効面設計形状を定義する数式の係数情報および座標変換情報を記録したデータ形式と、光学素子の形状を記録した３ＤＣＡＤデータ形式であり、
異なる前記２つのデータ形式からなる光学素子設計形状データと、３ＤＣＡＤデータとして記録される前記測定治具および測定雇の設計形状データは、設計形状データ管理システムにより一元管理されていることを特徴とする請求項１に記載の光学素子設計製造支援システム。
【請求項４】
前記請求項３に記載の光学素子設計製造支援システムは、測定条件を記録する測定条件データベースと、光学素子の測定データを記録する光学素子測定実績データベースが接続された光学素子計測システムを有しており、
前記設計形状データ管理システムと前記光学素子計測システムからのデータに基づいて、
光学素子の設計を行う光学素子設計製造支援システム。
【請求項５】
前記光学素子計測システムには、更に、測定治具の三次元座標測定データを記録する測定治具三次元座標測定データベースが接続されており、
前記光学素子設計形状データと、前記測定治具三次元座標測定データベースとを用い、
測定治具の座標系と、光学素子の光学有効面の相対位置を定義するための座標系との座標変換行列を演算する演算手段を備えていることを特徴とする請求項４に記載の光学素子計測システム。
【請求項６】
前記光学素子設計製造支援システムが、Ｗｅｂアプリケーションとして構築されていることを特徴とする請求項１に記載の光学素子設計製造支援システム。
【請求項７】
前記設計製造対象が光学素子成形用金型であることを特徴とする請求項１乃至請求項６に記載の光学素子設計製造支援システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−１５７１２７（Ｐ２０１０−１５７１２７Ａ）
【公開日】平成２２年７月１５日（２０１０．７．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３３５４７１（Ｐ２００８−３３５４７１）
【出願日】平成２０年１２月２７日（２００８．１２．２７）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月１５日（２０１０．７．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２７日（２００８．１２．２７）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]