CN100510674C - 干涉仪的被测透镜支撑装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种干涉仪的被测透镜支撑装置。本发明在下台座、上台座的内周侧分别旋转自由地安装旋转环。在旋转环上用支轴，按照对中心轴成对称的方式轴附着三个透镜支撑臂。在透镜支撑臂的前端设置透镜支撑构件、后端设置凸轮从动件。由操作轴的转动操作，旋转环在中心轴的周围转动。与中心轴大致直交的面内透镜支撑臂转动，在支轴的周围摆动。透镜支撑构件与中心轴维持着一定的距离而移动，被调整至适合于被测透镜被测面外径的位置上。以相同的做法，可以使透镜下压臂变位，设置在其前端的透镜下压构件移动至适合于被测透镜外径的位置。这样，本发明即使被测透镜或被测面的外径改变，也可以在调芯的状态下简便地安装在干涉仪中。

Description

干涉仪的被测透镜支撑装置

技术领域

本发明涉及一种被测透镜支撑装置，该被测透镜支撑装置利用于干涉仪，该干涉仪测定由对基准面和被测透镜的被测面双方照射测定光而从各面反射的反射光的干涉而产生的干涉条纹。

背景技术

为了评价透镜面的精加工精度而广泛利用干涉仪。例如，在将激光利用为测定光的斐索(Fizeau)型干涉仪中，利用基准透镜对被测透镜照射激光，使从基准透镜的基准面反射的反射光和从被测透镜的被测面反射的反射光相干涉，基于在此发生的干涉条纹的数量和形状，可以确认被测面的精加工程度。

利用这样干涉仪评价被测透镜的被测面时，使基准面的曲率中心和被测面的曲率中心以测定光轴上的一点一致是必不可少的。一般，基准透镜在干涉仪的光学系统内精度优良地决定了位置，因此没有任何问题，但是，由于被测透镜在干涉仪的支架部每次都重新安装，因此，多么简便正确地进行其定位成为重点。由于这些背景，一般采用如下方法：例如从专利文献1可知，将被测透镜的被测面以对测定光轴成旋转对称的三点托住，将被测透镜利用其自重而定位。

【专利文献1】日本专利公报第3328960号

如同上述透镜支撑装置，将被测透镜利用其自重以三点支撑时，尽可能将被测面稳定地支撑的同时，使透镜支撑部在被测面的外周缘附近托住被测面，以使选取的测定范围变宽。如此，将被测面以三点托住而支撑被测透镜，则可以不依靠被测面的曲率半径而简便且正确地定位。

但是，在专利文献1所记载的被测透镜支撑装置中，由于将被测面以三点托住的各透镜支撑部在被测面的外周缘附近被固定，因此随着被测透镜的外径的改变而被侧面的外径也改变了的时候，就不能以原状利用。因此，根据被测透镜的种类，必须准备各种透镜支撑装置，且对新的被测透镜，须安装新的透镜支撑装置，从而在即应性方面不太充分。

发明内容

本发明鉴于上述问题，其目的在于提供一种干涉仪的被测透镜支撑装置，该装置即使被测透镜的外径改变，也可以及时应付。

本发明为了达到上述目的，在台座上附着三个透镜支撑臂，所述台座上形成有设置在干涉仪的基准台上使测定光通过的开口，且使这些透镜支撑臂变位而各前端部在与测定光的光轴大致直交的面内出入上述开口。在透镜支撑臂的前端部设置有向上方突出的透镜支撑构件，将从上方载置的被侧透镜的被测面，以与测定光的光轴大致直交的平面内的三点，在几乎没有摩擦的状态下支撑。因此，被测面为球面时，被测透镜由于其自重而只在被测面面内变位的方向变位，以规定姿势定位，在被测面对测定光的光轴正面对向的测定位置上被定位。如此将被测面以三点支撑，则被测面的面内变位量本身对测定无任何影响，总是可以在将被测面的曲率中心对准测定光的光轴的状态下，将被测透镜定位。且，严格地讲，透镜支撑构件不在于与测定光的光轴直交的同一面内也可以，但若是要不依靠外径使被测面的测定选取范围变宽，则将透镜支撑构件尽可能沿着与测定光的光轴直交的面内移动为宜，以便将被测面的外周缘附近可以用透镜支撑构件支撑。

三个透镜支撑构件，最好是构成为，在对测定光的光轴成旋转对称的位置上附着在上述台座上，且使这些一齐出入上述开口内，以使离上述光轴的距离相同。使三个透镜支撑臂如同上述变位的连动机构构成为，使设置于透镜支撑臂后端的凸轮从动件与形成在台座的凸轮卡合，并且，在旋转自由地附着在台座上的旋转环上，使透镜支撑臂的中间部旋转自由地轴支撑。并且，在透镜支撑臂的上方设置与透镜支撑臂相同变位的三个透镜下压臂，在该透镜下压臂的前端部以与光轴相平行地向下方延长地突出设置外周下压构件。通过预先使透镜下压臂变位到适当的位置，从而即使被测透镜沿着被测面在透镜支撑构件上下滑，由于被测透镜的外周面由上述外周下压构件托住，所以可以防止由于不小心从透镜支撑构件掉落被测透镜的事故。

随着使三个透镜支撑臂变位，设置在各前端部的透镜支撑构件进入台座的开口内，可以使被测透镜的被测面维持着面内变位自由的状态而可以以三点支撑，所以，即使是外径不同的被测透镜，只要调整透镜支撑臂，就可以将被测透镜由其自重而调芯的同时，正确地在测定位置上定位。尤其，并用使上述三个透镜支撑臂同时变位，维持各透镜支撑构件距测定光的光轴为等距离的关系而移动的连动机构，则即使被测面的外径改变，也可以即应其外径的变化，在被测面的外周缘附近简便地支撑被测透镜，且可以进行测定范围宽的高效的测定。而且并设与透镜支撑臂相同地变位的三个透镜下压臂，同时，在其前端部设置透镜下压构件，从而可以避免由于不小心掉落由透镜支撑构件支撑的被测透镜的事故。

附图说明

图1为干涉仪的概略图。

图2为利用本发明的透镜支撑装置的外观图。

图3为透镜支撑装置的分解立体图。

图4为透镜支撑装置的概略截面图。

图5为透镜支撑装置的作用说明图。

图中：2—光学单元；4—支架；5—透镜支撑装置；30—下台座；31—上台座；32—盖板；40、41—旋转环；43—操作轴；50—透镜支撑臂；51—凸轮从动件；52—凸轮沟槽；55—透镜支撑构件；60—透镜下压臂；65—透镜下压构件。

具体实施方式

以下，详细说明本发明的具体实施方式。

表示干涉仪的概略构成的图1中，为了防止周围的振动或空气流等外乱的影响，光学系统单元2被密封收容在具有防振功能的框体3中。光学系统单元2在框体3内向图中的上下方向移动自由，并根据基准透镜及被测透镜的曲率半径而被调整移动。在框体3的顶板设有成为用于设置后述的透镜支撑装置5的基准台的支架4，将适用本发明的透镜支撑装置5以高精度定位而保持。且使支架4具有XY平台功能，使透镜支撑装置5可以在与纸面垂直的面内移动调节为宜。

光学系统单元2，例如由斐索型干涉仪构成，具有作为测定光例如输出He-Ne激光的激光发振器8。从激光发振器8发射的测定光通过由凸透镜构成的发散透镜9在针孔10的位置上一旦被集光后，入射到光束分离器12中，在半透明反射镜(half mirror)12a反射。在半透明反射镜12a反射的测定光，沿着铅锤的测定光轴S通过1/4波长板14由准直透镜15成为平行光而入射到基准透镜16中。

基准透镜16朝向上方的面成为基准面16a，以测定光的反射面所利用。且由于从基准透镜16的朝向下方的面反射的反射光成为噪波，所以在该光入射面施加防反射涂层。从基准面16a反射的反射光经由准直透镜15、1/4波长板14入射到光束分离器12中。之后，透过半透明反射镜12a后通过光圈18入射到结像透镜19中，到达设置在该结像位置上的CCD图像传感器等摄像手段20中。

在安装在支架4上的透镜支撑装置5上，使被测面24a朝向下方地设置被测透镜24时，若被测面24a的曲率中心与位于测定光轴S上的基准面16a的曲率中心重合，则从被测面24a反射的测定光沿着与从基准面16a反射的测定光光学性等价的光程到达摄像手段20。且这些反射光中从基准面16a反射的反射光成为参照光、从被测面24a反射的反射光成为物体光而相干涉，从而在摄像手段20的受光面上产生干涉条纹，拍摄该干涉纹而可以评价被测面24a的精加工程度。

若要恰当使用干涉仪，如同上述，须将基准面16a的曲率中心和被测面24a的曲率中心以1点X重合，将此作为前提。基准透镜16侧可以在光学单元2高精度定位，但与此相比，被测透镜24侧由于每次测定时都得设置在透镜支撑装置5上，所以透镜支撑装置5须有高精密度的调芯功能。被测面24a的曲率中心在与纸面垂直的面内平行地偏离的时候，利用支架4的XY平台的调整而可以应付，另外，被测面24a的曲率中心仅在光轴S方向发生偏离时，通过升降光学单元2可以应付，但向被测面24a倾斜，即被测面24a整体地倾斜而其曲率中心从测定光轴S脱离时，其调整将会非常复杂且需要一定时间。

所以，透镜支撑装置5必须有使被测透镜24的被测面24a不倾斜而正面对向测定光轴S的功能。该功能，如专利文献1所述，可以对以铅锤方向形成的测定光轴S最好以成为旋转对称的三点支撑被测面24a，利用由被测透镜24的自重的调芯作用而简单地实现，但是，如上所述，一般在被测透镜24的外径改变，且随之被测面24a的外径改变了的时候就不能应付。如下所述，本发明的透镜支撑装置5对这些问题也可以简便地应付。

如图2、图3及图4所示，透镜支撑装置5具有分别成为环状的下台座30、上台座31及盖板32，下台座30与上台座31由三个小螺钉34连结，盖板32由固定螺钉(省略图示)固定在上台座31上。在各台座30、31及盖板32上分别形成有圆形开口30a、31a、32a，从上方设置被测透镜24，且从下方产生的测定光可以到达被测面24a。如图4所示，在下台座30的底面侧以高精度切削加工有根据支架4底座侧的形状的定位用段差35，只要载置，该透镜支撑装置5就可以在成为基准平台的支架4上以高精度被定位，各开口30a、31a的中心轴K与测定光轴一致。

在下台座30及上台座31的底面侧内周分别形成有段差，由这些段差支撑旋转环40、41。旋转环40、41的外周面与下台座30、上台座31的内周面相接，这些旋转环40、41在中心轴K的周围旋转自由。在旋转环40上调整用操作轴43的前端由螺钉44被固定，同时，在下台座30上设有凹洞部45，其可以使操作轴43在中心轴K的周围转动。因此，将设置在操作轴43的另一端侧手把46向图3的方向标P方向操作，从而可以使旋转环40在中心轴K的周围转动。

而且，将手把46相对于操作轴43旋转操作，则手把46按照操作轴43的螺纹在轴方向进退。由于拧紧手把46则其前端面被压接于下台座30的外周面，所以可以在调整位置上以该状态固定操作轴43。而且拧开手把46解除其固定，则可以在中心轴K的周围转动操作操作轴43。在上台座31上也设有完全相同的操作轴，通过该手把47的操作可以在中心轴K的周围转动旋转环41，且旋转操作手把47本身，可以在任意的调整位置上固定或解除。

在旋转环40的上面，对中心轴K成120°旋转对称的位置上，由支轴50a摆动自由地分别轴附着有透镜支撑臂50a。在透镜支撑臂50的后端部固定有凸轮从动件51，其与形成在下台座30的凸轮沟槽52卡合。在透镜支撑臂50的前端部固定有向上方突出的透镜支撑构件55。透镜支撑构件55的上端形成为托住被测透镜24被测面24a时以点接触而几乎不产生摩擦阻力的球状，由此被测透镜24只在被测面24a面内变位的方向移动自由地被支撑。

拧开手把46后，将操作轴43向逆时针方向转动，则旋转环40也向相同方向转动。且构成为将螺栓34拧紧使旋转环40在下台座30和上台座31之间夹持的结构时，须在转动操作轴43之前拧开螺栓34，在所希望的位置上转动旋转环40之后拧紧螺栓34，但要在所希望的调整位置上可靠地固定透镜支撑臂50，则给螺栓34赋予上述功能为宜。

若旋转环40向逆时针方向转动，则各透镜支撑臂50的支轴50a也向相同方向转动，且通过凸轮从动件51和凸轮沟槽52的卡合，三个透镜支撑臂50以支轴50a为中心沿着与中心轴K直交的面内一齐向顺时针方向摆动。结果，透镜支撑臂50的前端部的透镜支撑构件55进入开口30a内，以使透镜支撑构件55接近中心轴K。并且使旋转环40向顺时针方向转动时，三个透镜支撑臂50也向相同方向转动，且透镜支撑构件55以各支轴50a为中心一齐向逆时针方向摆动，以使透镜支撑构件55与中心轴K远离。因此，轴附着有透镜支撑臂50的旋转环40、凸轮从动件51及形成在下台座30的凸轮沟槽52起着作为连动机构一齐摆动三个透镜支撑臂50的作用。

相同地，在旋转自由地安装在上台座31上的旋转环41上，在对中心轴K成120°旋转对称的位置上通过支轴60a摆动自由地轴附着有透镜下压臂60。在透镜下压臂60的后端部固定有凸轮从动件61，其与形成在上台座31的凸轮沟槽62卡合。在透镜下压臂60的前端部固定有与中心轴K平行地向下方延长的圆柱状透镜下压构件65。

这些轴附着有透镜下压臂60的旋转环41、凸轮从动件61及形成在上台座31上的凸轮沟槽62起着作为连动机构一齐摆动三个透镜下压臂60的作用，操作手把47使旋转环41向逆时针方向转动，则透镜下压臂60的前端部的透镜下压构件65沿着与中心轴K直交的面内一齐进入开口31a内，以使透镜下压构件65与中心轴K接近。当然，各透镜下压构件65与中心轴K总是维持等距离的位置。

通过使这些透镜支撑臂50及透镜下压臂60摆动，如图5所示，可以根据外径支撑被测透镜24。透镜支撑构件55由于成球状的突端，在对光轴S成120°旋转对称的位置上将被测面24以几乎无摩擦阻力的点接触支撑。由于对透镜支撑构件55均匀地加上被测透镜24的自重，所以例如在被测透镜有倾斜时也可以自动地定位，以使曲率中心位于光轴S上。且若被测面24a为球面，则无论其为凸面还是凹面都可以进行被测透镜24的定位，以使被测面24a正面对向测定光轴S。且由于手把46的调整位置和透镜支撑构件55的位置一对一相对应，所以如图2所示，在手把46的附近贴上标志46a，则可以以该标志46a为基准根据被测面24的外径在适当的位置移动透镜支撑构件55，从而可以提高操作性。当然，对另一侧的手把47也预先设置相同的标志为宜。

而且，要将被测透镜24以三点支撑，且要使被测面24的评价对向范围变宽，则在接近于被测透镜24外周面的位置上支撑被测透镜24为宜，但将被测透镜24载置在透镜支撑构件55之上时的位置偏离量大时，被测透镜24有可能从透镜支撑构件55下滑。即使是这样的情况，也只要将透镜下压臂60预先设置在适当的位置上，则假使被测透镜24从透镜支撑构件55下滑，由于至少有2个透镜下压构件65支撑被测透镜24的外周面，所以可以可靠防止由于不小心掉落被测透镜24的事故。且如同上述，即使被测透镜24从透镜支撑构件55上偏离，只要透镜支撑构件55以三点支撑被测面24a，被测面24a的曲率中心就绝对不会从图1的点X偏离，所以可以以此状态进行被测面24a的测定。

如同上述，被测透镜24的自重通过透镜支撑构件55加在透镜支撑臂50的前端部，但是透镜支撑臂50，不是其后端部而是中间部轴附着在旋转环40上，且用于摆动的凸轮槽未设置在透镜支撑臂50本身上，由这些构成上的特点可以确保充分的强度。而且由于透镜支撑臂50的上面在上台座31的底面受控制，所以没有在上下方向移动或倾斜的可能性，且若将透镜支撑臂50以高刚性的材料制作，则无因被测透镜24的自重而前端侧弯曲的现象，且可以将被测透镜24在与测定光轴S直交的几乎同一的平面内正确地支撑。

上面，按照附图说明了本发明，但本发明也可以构成为如下结构，即，例如可以对使透镜下压臂60变位的操作轴，旋转操作手把47而固定在上台座31上，对使透镜支撑臂50变位的操作轴43，省略由手把46的旋转操作的固定功能，而利用摩擦等使其保持在调节位置上也可以。此时，由于透镜支撑构件55必位于比透镜下压构件65更内侧，所以使透镜支撑臂50的一部分从内侧与透镜下压臂60或透镜下压构件65相接而进行定位也可以。且，透镜支撑臂50或透镜下压臂60，可以不使三个必须同时连动，可以个别地调整移动。

而且，在上述实施方式中，将透镜支撑臂50或透镜下压臂60在对中心轴K成120°旋转对称的位置上附着，以使透镜支撑构件55或透镜下压构件65对中心轴K成120°旋转对称，且使离中心轴K的距离相同地移动，但若是透镜支撑构件55或透镜下压构件65沿着与中心轴K直交的面内出入开口30a、31a的构成，则透镜支撑臂50或透镜下压臂60不须旋转对称地附着在各台座30、31上也可以，透镜支撑构件55或透镜下压构件65对中心轴K不形成旋转对称或离中心轴K不总为等距离也可以。

且省略透镜下压臂60，在透镜支撑臂50的前端侧设置透镜下压构件65也可以。此时，相对于中心轴K，将透镜下压构件65配置在透镜支撑构件55的外侧即可。且若将各透镜下压构件65和各透镜支撑构件55的间隔可调整地设定，则即使被测面24a的外周缘和被测透镜24的外周面的间隔改变也可以简便地应付。

Claims (5)

1.一种干涉仪的被测透镜支撑装置，利用于干涉仪，所述干涉仪测定由对基准面和被测透镜的被测面双方照射测定光而从各面反射的反射光的干涉而产生的干涉条纹，所述被测透镜支撑装置支撑被测透镜，以使所述被测面相对于所述测定光的光轴正面对向，其特征在于，包括：

台座，由上台座和下台座构成，设置在干涉仪的基准台上，形成有使所述测定光通过的开口；

三个透镜支撑臂，在所述下台座上变位自由地安装，随着该变位，前端部在与所述光轴大致直交的面内出入所述开口；

透镜支撑构件，分别设置在所述透镜支撑臂的前端部，将从透镜支撑臂的上方载置的被测透镜的被测面，变位自由地托住；

三个透镜下压臂，在所述上台座上变位自由地安装，且在比所述透镜支撑臂更上方，前端部在与所述光轴大致直交的面内对所述开口出入自由；及

外周下压构件，在所述透镜下压臂的各前端部，按照与所述光轴平行地向下方延长的方式突出设置，托住由所述透镜支撑构件支撑被测面的被测透镜的外周面。

2.如权利要求1所述的干涉仪的被测透镜支撑装置，其特征在于，

所述三个透镜支撑臂包括一连动机构，该连动机构在对所述光轴成旋转对称的位置上附着在所述下台座上，同时，使这些三个透镜支撑臂同时变位，而使所述透镜支撑构件一齐出入所述开口，以使离所述光轴的距离相同。

3.如权利要求2所述的干涉仪的被测透镜支撑装置，其特征在于，

所述连动机构由凸轮从动件和旋转环构成，该凸轮从动件设置在透镜支撑臂的后端，与形成在所述下台座上的凸轮卡合，所述旋转环旋转自由地支撑透镜支撑臂的中间部，同时以所述光轴为中心旋转自由地附着在所述下台座上；且所述连动机构旋转所述旋转环，从而各透镜支撑臂变位，以使所述透镜支撑构件出入所述开口内。

4.如权利要求1所述的干涉仪的被测透镜支撑装置，其特征在于，

所述三个透镜下压臂包括第二连动机构，该第二连动机构在对所述光轴成旋转对称的位置上附着在所述上台座上，同时，使这些三个透镜下压臂同时变位，而使所述透镜下压构件一齐出入所述开口，以使离所述光轴的距离相同。

5.如权利要求4所述的干涉仪的被测透镜支撑装置，其特征在于，

所述第二连动机构由凸轮从动件和旋转环构成，所述凸轮从动件设置在所述透镜下压臂的后端，与形成在所述上台座的凸轮卡合，所述旋转环旋转自由地支撑透镜下压臂的中间部，同时以所述光轴为中心旋转自由地附着在所述上台座上；且所述第二连动机构旋转所述旋转环，从而各透镜下压臂被变位，以使所述透镜下压构件出入所述开口内。

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