精密な部品の生産技術を確立するためには、測定技術の開発が重要です。
CD、DVD等の光ディスク、ビデオカメラなどに使用される非球面レンズは0.1μm以下の形状精度が要求されます。 また、半導体露光装置やレーザプリンタ用、X線ミラーに使用されるレンズでは口径が200mmを越えるものもあり、要求される形状精度も±10nmと極めて高いものもあります。
当社では従来より光プローブによる超高精度三次元測定機の開発に取り組み実用化してきました。
光プローブでは測定面に対してレーザ光を常に直角に集光させることにより周辺の傾きが30゜までの非球面レンズを非接触で測定できます。しかし、表面に無反射コートを施したレンズや、最近では周辺の傾きが60゜程度の急峻な非球面レンズもあり、こうした物の測定にも対応できる測定機が要求されてきました。

超高精度三次元測定機(以後、UA3Pと呼ぶ)はこうしたニーズに応えるべく開発されました。
本測定機は、各種の非球面(回転対称面、トーリック面、シリンドリカル面など)や平面の形状測定および段差測定にも適用できます。

本機は現在、光ディスク、ビデオカメラ等の非球面レンズ、半導体露光装置用の大口径レンズ、レーザプリンタ用長尺レンズを始め、半導体やハードディスクなどの形状検査にも実用化されており、今後ますます適用範囲が広がっていくものと期待されています。

　

UA3Pでは、プローブとして原子間力プローブ(Atomic Force Probe：以後、AFPと呼ぶ)を使用します。AFPでは、測定面に対してプローブを原子間力(斥力)の作用する領域まで接近させ、この原子間力を常に一定に保ちながら最大60゜までの傾斜面の測定を行うことができます。
一方、位置検出(X,Y,Z軸)はレーザ干渉法(HeNeレーザ)により高精度平面参照ミラーを基準として、ステージの真直度の影響をキャンセルするようにデータを取り込んでいますので、広い範囲を高精度に測定する事ができます。
以上の方法により、超高精度三次元測定機として世界最高精度の測定精度を実現しています。

※	この測定精度を分かりやすく例えると、富士山の形状を測定するのに、砂粒の大きさまで測定できるのと同じことです。

従来、レンズはすべて球面であった。しかし、球面だけの光学系では枚数が多く必要で、しかもそれでも像はぼけ、ゆがむ。これに、非球面を導入すると、枚数を減らすことができ、像はシャープに絞れ,ゆがみもなくすることができ、小型低コスト化が可能になる。

(以上、吉住恵一他：原子間力プローブ搭載超高精度三次元測定機 National Technical Report Vol.39 No.5 p.116(1993)より引用)

非球面レンズは、1万分の1mmという高精度でつくらなければ性能が出ない。加工機だけでは、このような超高精度は出せないが、測定ができれば得られた結果を加工にフィードバックすることにより、必要な精度を出すことができる。 CDやビデオカメラのように非球面レンズを大量生産する場合は、型を作り、ガラスやプラスティックを成形してレンズにするが、この場合、収縮があって完全に型どおりの形状は転写されない。しかし、型と成形レンズを測定できれば、成形による収縮量を見越した型形状にすることができ、設計どおりのレンズを大量生産できる。

(以上、吉住恵一他：原子間力プローブ搭載超高精度三次元測定機　National Technical Report Vol.39 No.5 p.116(1993)より引用)