JP2001147174A - Interference measuring apparatus - Google Patents

Interference measuring apparatus

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JP2001147174A
JP2001147174A JP32956399A JP32956399A JP2001147174A JP 2001147174 A JP2001147174 A JP 2001147174A JP 32956399 A JP32956399 A JP 32956399A JP 32956399 A JP32956399 A JP 32956399A JP 2001147174 A JP2001147174 A JP 2001147174A
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JP
Japan
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eccentricity
lens
measured
interferometer
plane
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JP32956399A
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Japanese (ja)
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Kimihiko Nishioka
公彦 西岡
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Olympus Corp
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Olympus Optical Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a measuring apparatus capable of measuring geometric information and optical information on eccentricity or the like of a combination lens or the like including an aspherical surface, in a non-destructive, contactless manner after the assembly of a lens system or the like. SOLUTION: Eccentricity of the i-surface of a tested object 1 placed in an optical path of an interferometer is obtained from the interference fringe of the optical path including the i-surface obtained by passing luminous flux through the tested object 1, and data on eccentricity obtained by calculation.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、干渉測定機に関
し、特に、被検物に光を入射し、得られた干渉縞から被
検物の幾何学的あるいは光学的情報を求める方法、その
ための装置、及び、測定された物に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an interferometer and, more particularly, to a method for irradiating light to a test object and obtaining geometrical or optical information of the test object from the obtained interference fringes. It concerns the device and the measured object.

【0002】[0002]

【従来の技術】本発明は、カメラ、デジタルカメラ、顕
微鏡、内視鏡、バーコードリーダ、光ディスクピックア
ップ等の各種光学製品に用いられるレンズ、反射鏡等の
光学素子、あるいは、組合せレンズ、組合せミラー等の
光学系の測定、検査、評価に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to lenses used for various optical products such as cameras, digital cameras, microscopes, endoscopes, bar code readers, optical disk pickups, and the like, optical elements such as reflecting mirrors, combined lenses, and combined mirrors. Etc. relates to measurement, inspection, and evaluation of optical systems.

【0003】組合せレンズよりなる光学系の非接触、非
破壊検査法としては、レンズの偏心を測定する目的で
は、図10に示すような組上がり偏心測定機が提案され
ている(OPTRONICS(1995)No3,p.
120〜121)。
As a non-contact, non-destructive inspection method for an optical system composed of a combination lens, an assembling eccentricity measuring machine as shown in FIG. 10 has been proposed for the purpose of measuring the eccentricity of a lens (OPTRONICS (1995)). No. 3, p.
120-121).

【0004】この偏心測定機を簡単に説明すると、光源
である半導体レーザー201からのレーザー光を測定用
光学系202、ビームスプリッタ204を介して被測定
レンズ203の各面の曲率中心に対して順々に投射し、
この反射光によるスポット像をCCD207でとらえ、
演算処理部210で画像処理して位置検出することによ
り偏心を測定する。この際、被測定レンズ203を回転
させないため、ビームスプリッタ204で分けられた測
定用光学系202の光軸の延長上にイメージローテータ
205を用いた基準軸設定用光学系206を設け、イメ
ージローテータ205を回転させると、基準軸設定用光
学系206を往復してきた光束のスポット像は、CCD
207の像面上で回転する。この回転中心が偏心の基準
となり、像面上で回転するスポット像を回転軌跡上の4
点で画像取り込みをしてこれらの位置を求め、これから
回転の基準位置を求め、この基準位置に対する被測定レ
ンズ203各面の球心像の振れ量を求めることにより、
組上がり偏心データが求められる。
[0004] The eccentricity measuring machine will be briefly described. Laser light from a semiconductor laser 201 as a light source is sequentially transmitted to a center of curvature of each surface of a lens 203 to be measured via a measuring optical system 202 and a beam splitter 204. Projecting
The spot image due to the reflected light is captured by the CCD 207,
The eccentricity is measured by performing image processing in the arithmetic processing unit 210 and detecting the position. At this time, in order not to rotate the lens 203 to be measured, a reference axis setting optical system 206 using an image rotator 205 is provided on the extension of the optical axis of the measuring optical system 202 divided by the beam splitter 204. Is rotated, the spot image of the luminous flux reciprocating in the reference axis setting optical system 206 is
207 rotates on the image plane. The center of rotation serves as a reference for the eccentricity, and the spot image rotating on the image plane is moved along the rotation locus.
By capturing images at points and determining these positions, determining the reference position of rotation from this, and determining the shake amount of the spherical image of each surface of the lens 203 to be measured with respect to this reference position,
Assembled eccentricity data is required.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図10
に示すような組上がり偏心測定機は、精度がやや悪いこ
と、非球面を含むレンズ系の各レンズの偏心がこの測定
機単独では求まらないこと等の欠点があった。
However, FIG.
However, the assembled eccentricity measuring instrument as shown in (1) has disadvantages such as that the accuracy is slightly poor, and that the eccentricity of each lens of the lens system including the aspherical surface cannot be determined by this measuring instrument alone.

【0006】本発明は従来技術のこのような問題点に鑑
みげなされたものであり、その目的は、例えば非球面を
含む組合せレンズの幾何学的情報、例えば偏心を、レン
ズ系の組上がり後に、非破壊、非接触で測定できる測定
機を提供するものである。また、例えば屈折率等の光学
的情報を測定できる測定機を提供することを目的とする
ものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide, for example, geometric information of a combination lens including an aspherical surface, for example, eccentricity after assembly of a lens system. It is intended to provide a measuring instrument capable of non-destructive, non-contact measurement. It is another object of the present invention to provide a measuring instrument capable of measuring optical information such as a refractive index.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の干渉測定機は、干渉計光路中に置かれた被検物に光
束を通し得られたi面を含む光路の干渉縞と、計算で求
めた偏心に関するデータとから被検物のi面の偏心を求
めることを特徴とするものである。
According to the present invention, there is provided an interferometer for achieving the above object, comprising: an interference fringe in an optical path including an i-plane obtained by passing a light beam through a test object placed in an interferometer optical path; The eccentricity of the i-plane of the test object is obtained from the data on the eccentricity obtained by the calculation.

【0008】本発明によれば、干渉計光路中に置かれた
被検物に光束を通し得られたi面を含む光路の干渉縞
と、計算で求めた偏心に関するデータとから被検物のi
面の偏心を求めるので、高精度の干渉測定が可能とな
る。そして、この干渉測定機は光学系の面形状、面間
隔、偏心等の幾何学的情報あるいは光学的情報の何れか
1つ以上を精度良く測定できる点で優れている。
According to the present invention, the interference pattern of the optical path including the i-plane obtained by passing the light beam through the test object placed in the optical path of the interferometer and the data relating to the eccentricity obtained by calculation are used. i
Since the eccentricity of the surface is obtained, highly accurate interference measurement can be performed. This interferometer is excellent in that it can accurately measure any one or more of geometric information or optical information such as a surface shape, a surface interval, and eccentricity of an optical system.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明の干渉測定機とそれ
を用いた測定方法の実施例について説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the interferometer of the present invention and a measuring method using the same will be described.

【0010】〔第1実施例〕図1は、本発明によるる干
渉測定機の1例の構成を示す図であり、非球面レンズを
含む組合せレンズ系1の各レンズ面の偏心を測定する偏
心測定機2の例である。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an example of an interferometer according to the present invention, and shows eccentricity for measuring the eccentricity of each lens surface of a combined lens system 1 including an aspherical lens. It is an example of the measuring device 2.

【0011】低コヒーレンス光源3から出た光は、レン
ズ4で略平行な光束になり、ビームスプリッタ5に入
る。ビームスプリッタ5で分けられた一方の光束lは、
参照ミラー6に入射し、反射してビームスプリッタ5に
入射する。参照ミラー6は図のx方向に移動できる。ビ
ームスプリッタ5で下方に反射したもう1つの光束m
は、レンズ7、8と開口可変絞り9を経由して、被検レ
ンズ系1に入射する。このとき、レンズ7、8の少なく
とも一方の位置を変化させることによって、被検レンズ
系1の今測定をしたい面iの略球心に光束が入射するよ
うにする。
The light emitted from the low coherence light source 3 is converted into a substantially parallel light beam by the lens 4 and enters the beam splitter 5. One light flux l split by the beam splitter 5 is
The light enters the reference mirror 6, is reflected and enters the beam splitter 5. The reference mirror 6 can move in the x direction in the figure. Another light beam m reflected downward by the beam splitter 5
Enters the lens system 1 to be measured via the lenses 7 and 8 and the variable aperture stop 9. At this time, by changing the position of at least one of the lenses 7 and 8, the light beam is made to enter the approximate spherical center of the surface i of the lens system 1 to be measured now.

【0012】面iで反射した光束は、開口可変絞り9、
レンズ8、7を経由して、ビームスプリッタ5で光束l
と重ね合わされ、撮像素子10に入射する。
The light beam reflected by the surface i is transmitted through a variable aperture stop 9
The light flux l is passed through the lenses 8 and 7 by the beam splitter 5.
And is incident on the image sensor 10.

【0013】撮像素子10からの情報は、電子回路1
1、パソコン12、ディスプレー13からなるデータ処
理装置で処理される。
The information from the image sensor 10 is transmitted to the electronic circuit 1
1, a personal computer 12 and a display 13 for processing.

【0014】ビームスプリッタ5の中心から測った光束
lの空気換算長をLl 、ビームスプリッタ5の中心から
測った光束mの空気換算長をLm とする。Lm を計算す
るときは、図1の例では、レンズ8、7、a、bそれぞ
れの中心厚tにそれぞれの材料の群屈折率ng を掛けて
和をとり、さらに、空気間隔の和を加えてLm とすれば
よい。
The air-converted length of the light beam 1 measured from the center of the beam splitter 5 is L l , and the air-converted length of the light beam m measured from the center of the beam splitter 5 is L m . When calculating L m in the example of FIG. 1, a lens 8, 7, a, is multiplied by the group index n g of each material to b each center thickness t sums, further, the sum of the air gap the may be the L m in addition.

【0015】光源3からの光のコヒーレンス長をSとす
ると、Sは半値全幅で測るとして、 Ll −2S≦Lm ≦Ll +2S ・・・(1) のとき、2つの光束は干渉し、干渉縞が撮像素子10上
に形成される。
Assuming that the coherence length of the light from the light source 3 is S, S is measured by the full width at half maximum. When L 1 −2S ≦ L m ≦ L 1 + 2S (1), the two light beams interfere with each other. , Interference fringes are formed on the image sensor 10.

【0016】そこで、参照ミラー6をx方向に動かし、
式(1)を満たすようにすれば、面iからの反射光によ
る干渉縞を撮像素子10で受光できるのである。そし
て、L m =Ll のとき、干渉縞強度はピークとなる。こ
のときの参照ミラー6の位置からどの面で光が反射して
いるかを知ることができる。そして、各面の干渉縞強度
がピークになる参照ミラー6の位置を知ることで、レン
ズ面間隔、レンズ厚等の光学系の面間隔を知ることもで
きる。
Then, the reference mirror 6 is moved in the x direction,
By satisfying the expression (1), the reflected light from the surface i
The interference fringes can be received by the image sensor 10. Soshi
And L m= LlAt this time, the intensity of the interference fringes reaches a peak. This
From which surface the light is reflected from the position of the reference mirror 6
Can be known. And the interference fringe intensity of each surface
Knowing the position of the reference mirror 6 where
It is also possible to know the surface spacing of the optical system such as
Wear.

【0017】撮像素子10の信号は電子回路11で処理
されパソコン12に取り込まれる。このときの波面の波
面収差をWi 0 とする。この波面収差をWi 0 の0は、
被検レンズ系1のz軸回りの方位角を表し、上付きの添
字であり、ベキ乗を表すものではない。
The signal of the image pickup device 10 is processed by the electronic circuit 11 and taken into the personal computer 12. The wavefront aberration of the wavefront at this time is defined as W i 0 . 0 of the wavefront aberration W i 0 is,
It represents the azimuth of the lens system 1 around the z-axis, and is a superscript and does not represent a power.

【0018】次に、被検レンズ系1を180度z軸(光
軸に略等しい。)について回転させて、同様に干渉縞を
取り込み、その波面収差をWi 180 とする。
Next, the test lens system 1 is rotated by 180 degrees about the z-axis (substantially equal to the optical axis), and the interference fringes are similarly captured, and the wavefront aberration is set to Wi 180 .

【0019】 ΔWi =(Wi 0 −Wi 180 )/2 ・・・(2) でΔWi を定義する。ΔW i = (W i 0 −W i 180 ) / 2 (2) defines ΔW i .

【0020】z軸回りの面iの偏心を、非球面の場合も
含めて、εi 、δi で定義する。ε i は非球面軸の傾き
角で、x成分をεxi、y成分をεyiを持つ。δi は非球
面軸のシフト(平行移動)で、X成分δxi、y成分δyi
を持つ。図2に、δyi、εyiの定義を示した。
The eccentricity of the surface i around the z-axis can be determined by the
Including εi, ΔiDefined by ε iIs the inclination of the aspheric axis
In the angle, the x component is εxi, Y componentyihave. δiIs a non-sphere
The shift (translation) of the plane axis gives the X component δxi, Y component δyi
have. FIG.yi, ΕyiThe definition was given.

【0021】なお、被検レンズ系1の面は、例えば平面
又は球面あるいは軸対称非球面であるものとするが、こ
れらに限定されるものではない。
The surface of the lens system 1 to be measured is, for example, a flat surface, a spherical surface, or an axisymmetric aspheric surface, but is not limited thereto.

【0022】まず、i=1の場合を考える。ΔW1 は、
z軸(この例では、被検レンズ系1の回転軸と一致す
る。)に対する面1の偏心によって生ずる、波面収差を
表わしている。もし、面1についてε1 =0、δ1 =0
であるならば、ΔW1 =0となる。
First, consider the case where i = 1. ΔW 1 is
The wavefront aberration caused by the eccentricity of the surface 1 with respect to the z-axis (in this example, coincides with the rotation axis of the lens system 1 to be measured) is shown. If ε 1 = 0, δ 1 = 0 for surface 1
If so, ΔW 1 = 0.

【0023】したがって、光線追跡プログラム等で波面
収差のシミュレーションを行い、ΔW1 と比較すること
で、面1のε1 とδ1 を求めることができる。
[0023] Therefore, a simulation of the wavefront aberration by ray tracing program such as, by comparison with [Delta] W 1, can be obtained in the epsilon 1 and [delta] 1 surface 1.

【0024】例えば、具体的には、シミュレーションで
求めたk項目のツェルニケ収差のε x1、δx1、εy1、δ
y1に対する変化率を、 ∂Zk /∂εx1、∂Zk /∂δx1、∂Zk /∂εy1、∂
k /∂δy1 と表せば、 ΔW1k=∂Zk /∂εx1×εx1+∂Zk /∂δx1×δx1 +∂Zk /∂εy1×εy1+∂Zk /∂δy1×δy1・・・(3) となる。ここで、ΔW1kは、ΔW1 をツェルニケ収差に
展開したときのk項目の成分を表わす。
For example, specifically, in a simulation
Ε of k-item Zernike aberration obtained x1, Δx1, Εy1, Δ
y1変 化 Zk/ ∂εx1, ∂Zk/ ∂δx1, ∂Zk/ ∂εy1, ∂
Zk/ ∂δy1 Then, ΔW1k= ∂Zk/ ∂εx1× εx1+ ∂Zk/ ∂δx1× δx1 + ∂Zk/ ∂εy1× εy1+ ∂Zk/ ∂δy1× δy1... (3) Where ΔW1kIs ΔW1To Zernike aberrations
Represents the components of k items when expanded.

【0025】つまり、 である。That is, It is.

【0026】ここで、kは9、16、25、37の何れ
かを選べぶことが多い。
Here, in many cases, k can be selected from 9, 16, 25, and 37.

【0027】Zk はツェルニケ収差のk項目の成分を表
わす。ツェルニケ収差の各項の定義については例えば表
1を参照のこと。 表1 項 FRINGEツェルニケ多項式 1 1 2 Rcos(A) 3 Rsin(A) 4 2R2-1 5 R2cos(2A) 6 R2sin(2A) 7 (3R3-2R)cos(A) 8 (3R3-2R)sin(A) 9 6R4-6R2+1 10 R3cos(3A) 11 R3sin(3A) 12 (4R4-3R2)cos(2A) 13 (4R4-3R2)sin(2A) 14 (10R5-12R3+3R)cos(A) 15 (10R5-12R3+3R)sin(A) 16 20R6-30R4+12R2-1 17 R4cos(4A) 18 R4sin(4A) 19 (5R5-4R3)cos(3A) 20 (5R5-4R3)sin(3A) 21 (15R6-20R4+6R2)cos(2A) 22 (15R6-20R4+6R2)sin(2A) 23 (35R7-60R5+30R3-4R)cos(A) 24 (35R7-60R5+30R3-4R)sin(A) 25 70R8-140R6+90R4-20R2+1 26 R5cos(5A) 27 R5sin(5A) 28 (6R6-5R4)cos(4A) 29 (6R6-5R4)sin(4A) 30 (21R7-30R5+10R3)cos(3A) 31 (21R7-30R5+10R3)sin(3A) 32 (56R8-105R6+60R4-10R2)cos(2A) 33 (56R8-105R6+60R4-10R2)sin(2A) 34 (126R9-280R7+210R5-60R3+5R)cos(A) 35 (126R9-280R7+210R5-60R3+5R)sin(A) 36 252R10-630R8+560R6-210R4+30R2-1 37 924R12-2772R10+3150R8-1680R6+420R4-42R2+1 。
Z k represents a component of the Z term of the Zernike aberration. See, for example, Table 1 for the definition of each term of Zernike aberration. Table 1 Term FRINGE Zernike Polynomial 1 1 2 Rcos (A) 3 Rsin (A) 4 2R 2 -1 5 R 2 cos (2A) 6 R 2 sin (2A) 7 (3R 3 -2R) cos (A) 8 ( 3R 3 -2R) sin (A) 9 6R 4- 6R 2 +1 10 R 3 cos (3A) 11 R 3 sin (3A) 12 (4R 4 -3R 2) cos (2A) 13 (4R 4 -3R 2 ) sin (2A) 14 (10R 5 -12R 3 + 3R) cos (A) 15 (10R 5 -12R 3 + 3R) sin (A) 16 20R 6 -30R 4 + 12R 2 -1 17 R 4 cos (4A ) 18 R 4 sin (4A) 19 (5R 5 -4R 3 ) cos (3A) 20 (5R 5 -4R 3 ) sin (3A) 21 (15R 6 -20R 4 + 6R 2 ) cos (2A) 22 (15R 6 -20R 4 + 6R 2) sin (2A) 23 (35R 7 -60R 5 + 30R 3 -4R) cos (A) 24 (35R 7 -60R 5 + 30R 3 -4R) sin (A) 25 70R 8 - 140R 6 + 90R 4 -20R 2 +1 26 R 5 cos (5A) 27 R 5 sin (5A) 28 (6R 6 -5R 4 ) cos (4A) 29 (6R 6 -5R 4 ) sin (4A) 30 ( 21R 7 -30R 5 + 10R 3 ) cos (3A) 31 (21R 7 -30R 5 + 10R 3 ) sin (3A) 32 (56R 8 -105R 6 + 60R 4 -10R 2 ) cos (2A) 33 (56R 8 -105R 6 + 60R 4 -10R 2 ) sin (2A) 34 (126R 9 -280R 7 + 210R 5 -60R 3 + 5R) cos (A) 35 (126R 9 -280R 7 + 210R 5 -60R 3 + 5R) sin (A) 36 252R 10 -630R 8 + 560R 6 -210R 4 + 30R 2 -1 37 924R 12 -2772R 10 + 3150R 8 -1680R 6 + 420R 4 -42R 2 +1 .

【0028】したがって、4つのkについて合計4個の
式(3)を連立方程式として解けば、εx1、εy1
δx1、δy1が求まるのである。
Therefore, by solving a total of four equations (3) for the four k's as simultaneous equations, ε x1 , ε y1 ,
δ x1 and δ y1 are obtained.

【0029】k>4以上であれば、最小二乗法等を用い
てさらに良い精度でε1 、δ1 を求めることができる。
If k> 4 or more, ε 1 and δ 1 can be obtained with better accuracy by using the least squares method or the like.

【0030】kの選び方としては、ツェルニケ収差のt
ilt項とcoma項を選ぶのがよく、それぞれ k=2、3 ・・・tilt項 k=7、8 ・・・coma項 になる。
As a method for selecting k, t of Zernike aberration
It is preferable to select an ilt term and a comma term, and k = 2, 3,..., tilt term k = 7, 8,.

【0031】次に、面2の偏心ε2 、δ2 を求める。被
検レンズ系1のz軸回りの方位角が0°、180°のと
き、面2の球心に向かって光束を入射するとき、面1を
通り面2で反射する光束の波面収差をそれぞれW12 0
12 180 で表わす。
Next, the eccentricities ε 2 and δ 2 of the surface 2 are obtained. When the azimuths of the lens system 1 around the z axis are 0 ° and 180 °, when the light beam is incident on the spherical center of the surface 2, the wavefront aberration of the light beam passing through the surface 1 and reflected by the surface 2 is reduced. W 12 0 ,
Expressed as W 12 180 .

【0032】このとき、第2面の偏心は0と見做し、第
1面の偏心は既知の値、例えば式(3)を解いて求めた
ε1 、δ1 を用い、光学設計プログラム等のシミュレー
ションでW12 0 、W12 180 を求める。
At this time, the eccentricity of the second surface is considered to be 0, and the eccentricity of the first surface is determined by using a known value, for example, ε 1 and δ 1 obtained by solving equation (3). W 12 0 and W 12 180 are obtained by the simulation of.

【0033】 ΔW12=(W12 0 −W12 180 )/2 ・・・(5) と定義し、次式でΔW2 * ΔW2 * =ΔW2 −ΔW12 ・・・(6) を求める。なお、ΔW2 は式(2)でi=2と置いたも
のである。
ΔW 12 = (W 12 0 −W 12 180 ) / 2 (5), and ΔW 2 * ΔW 2 * = ΔW 2 −ΔW 12 (6) is obtained by the following equation. . Note that ΔW 2 is obtained by setting i = 2 in the equation (2).

【0034】次に、 と、ツェルニケ関数ΔW2kに展開する。ΔW2kはk項目
のツェルニケ関数の基底関数に係数を掛けたものであ
る。
Next, To the Zernike function ΔW 2k . ΔW 2k is obtained by multiplying the basis function of the k-item Zernike function by a coefficient.

【0035】 ΔW2k=∂Zk /∂εx2×εx2+∂Zk /∂δx2×δx2 +∂Zk /∂εy2×εy2+∂Zk /∂δy2×δy2・・・(8) が成り立つ。ΔW 2k = ∂Z k / ∂ε x2 × ε x2 + ∂Z k / ∂δ x2 × δ x2 + ∂Z k / ∂ε y2 × ε y2 + ∂Z k / ∂δ y2 × δ y2 ·・ ・ (8) holds.

【0036】ここで、∂Zk /∂εx2は、εx2が変化し
たときZk の増加率である。他の微分量の定義も同様で
ある。
Here, ∂Z k / ∂ε x2 is the rate of increase of Z k when ε x2 changes. The same applies to the definitions of other differential quantities.

【0037】これら式(8)の4つの微分量はシミュレ
ーション等により求めておく。第1面の偏心を求めたの
と同様に、4つ以上のkについて連立させて式(7)を
解くことで、ε2 、δ2 が求まる。k=2、3、7、8
を含むようにkを選ぶとよい。
The four differential amounts of the equation (8) are obtained by simulation or the like. Similarly to the case of obtaining the eccentricity of the first surface, ε 2 and δ 2 are obtained by solving equation (7) by simultaneously setting four or more k's. k = 2, 3, 7, 8
It is advisable to choose k to include.

【0038】同様にして、i面の偏心εi 、δi を以下
のように求めることができる。
Similarly, the eccentricities ε i and δ i of the i-plane can be obtained as follows.

【0039】Wi-1,i 0 :方位角0°、i面の球心に向
かって光束を入射し、1面〜i−1面を通り、i面で反
射する光束の波面収差のシミュレーション値。このと
き、1面〜i−1面の偏心は既知とし、シミュレーショ
ン時に考慮しておく。
W i-1, i 0 : Simulation of wavefront aberration of a light beam incident on a spherical center of the i-plane at an azimuth angle of 0 °, passing through the 1st to i-1 planes, and reflected by the i-plane. value. At this time, the eccentricity of the 1st to i-1th planes is assumed to be known and is considered at the time of simulation.

【0040】Wi-1,i 180 :方位角180°、i面の球
心に向かって光束を入射し、1面〜i−1面を通り、i
面で反射する光束の波面収差のシミュレーション値。こ
のとき、1面〜i−1面の偏心は既知とし、シミュレー
ション時に考慮しておく。
W i-1, i 180 : A luminous flux is incident on the spherical center of the i-plane at an azimuth of 180 °, passes through the 1st to i-1 planes, and
Simulation value of wavefront aberration of the light beam reflected by the surface. At this time, the eccentricity of the 1st to i-1th planes is assumed to be known and is considered at the time of simulation.

【0041】 ΔWi-1,i =(Wi-1,i 0 −Wi-1,i 180 )/2 ・・・(9) ΔWi * =ΔWi −ΔWi-1,i ・・・(10) ΔWikは、ΔWi * をツェルニケ収差に展開したときの
k項目の成分を表わす。
ΔW i−1, i = (W i−1, i 0 −W i−1, i 180 ) / 2 (9) ΔW i * = ΔW i −ΔW i−1, i.・ (10) ΔW ik represents a component of k items when ΔW i * is expanded to Zernike aberration.

【0042】 ΔWik=∂Zk /∂εxi×εxi+∂Zk /∂δxi×δxi +∂Zk /∂εyi×εyi+∂Zk /∂δyi×δyi・・(12) ∂Zk /∂εxi:εxiが変化したときZk の増加率で、
シミュレーション等により求めておく。
ΔW ik = ∂Z k / ∂ε xi × ε xi + ∂Z k / ∂δ xi × δ xi + ∂Z k / ∂ε yi × ε yi + ∂Z k / ∂δ yi × δ yi · (12) ∂Z k / ∂ε xi : the rate of increase of Z k when ε xi changes,
It is determined by simulation or the like.

【0043】∂Zk /∂δxi:δxiが変化したときZk
の増加率で、シミュレーション等により求めておく。
∂Z k / ∂δ xi : When δ xi changes, Z k
Is calculated by simulation or the like.

【0044】∂Zk /∂εyi:εyiが変化したときZk
の増加率で、シミュレーション等により求めておく。
∂Z k / ∂ε yi : Z k when ε yi changes
Is calculated by simulation or the like.

【0045】∂Zk /∂δyi:δyiが変化したときZk
の増加率で、シミュレーション等により求めておく。
∂Z k / ∂δ yi : Z k when δ yi changes
Is calculated by simulation or the like.

【0046】1面、2面の場合と同様に、4つ以上のk
について、式(12)を連立させて解くことで、εi
δi が求まる。k=2、3、7、8を含むようにkを選
ぶとよい。
As in the case of one surface and two surfaces, four or more k
By solving equations (12) simultaneously, ε i ,
δ i is obtained. It is preferable to select k so as to include k = 2, 3, 7, and 8.

【0047】〔第2実施例〕この実施例は被検物が回転
非対称面でも適用できる。この実施例も図1を用いて説
明するが、被検レンズ系1がz軸の回りに回転しないた
め、被検物の保持が簡単な点で図1の例より優れてい
る。及び、解折法が上記した場合とは異なる。
[Second Embodiment] This embodiment can also be applied to a case where the test object is a rotationally asymmetric surface. Although this embodiment is also described with reference to FIG. 1, the test lens system 1 does not rotate around the z-axis, and therefore is superior to the example of FIG. 1 in that the test object is easily held. And the folding method is different from the case described above.

【0048】文字、式の定義は上記した通りである。ま
ず、第1面の偏心を求める。
The definitions of characters and expressions are as described above. First, the eccentricity of the first surface is determined.

【0049】 ここで、W1kは、W1 0をツェルニケ収差に展開したとき
の成分である。
[0049] Here, W 1k is a component when the expansion of W 1 0 to Zernike aberrations.

【0050】式(3)によって、ε1 、δ1 を求める。Ε 1 and δ 1 are obtained by the equation (3).

【0051】次に、i面の偏心の求め方を述べる。方位
角0°のとき、i面の球心に向かって光束を入射すると
きの第1面から第i面で生ずる波面収差の値をWi-1,i
0 で表わす。
Next, how to determine the eccentricity of the i-plane will be described. When the azimuth angle is 0 °, the value of the wavefront aberration generated from the first surface to the i-th surface when the light beam is incident toward the spherical center of the i-th surface is W i−1, i
Expressed as 0 .

【0052】Wi-1,i 0 は、第1面からi−1面の既知
の偏心を考慮し、シミュレーションで求める。このと
き、第1面の偏心は0と見放しておく。光束は第i面で
反射すると考える。そして、 ΔWi 0 =Wi 0 −Wi-1,i 0 ・・・(14) と置く。もし、第i面が偏心していなければ、ΔWi 0
は0になる。ΔWi 0 をツェルニケ係数に展開する、 そして、シミュレーションで次の微分量を求める。
W i−1, i 0 is obtained by simulation in consideration of the known eccentricity of the first to i−1 planes. At this time, the eccentricity of the first surface is left as 0. The light beam is considered to be reflected on the i-th surface. Then, ΔW i 0 = W i 0 −W i-1, i 0 (14) is set. If the i-th surface is not eccentric, ΔW i 0
Becomes 0. Expand ΔW i 0 into Zernike coefficients, Then, the next derivative is obtained by simulation.

【0053】∂ΔWik 0 /∂εxi,∂ΔWik 0 /∂
δxi,∂ΔWik 0 /∂εyi,∂ΔWik 0 /∂δyi そして、εxi、δxi、εyi、δyiを未知数として、次の
連立方程式を解く。
[0053] ∂ΔW ik 0 / ∂ε xi, ∂ΔW ik 0 / ∂
δ xi , ∂ΔW ik 0 / ∂ε yi , ∂ΔW ik 0 / ∂δ yi, and ε xi , δ xi , ε yi , δ yi are used as unknowns to solve the following simultaneous equations.

【0054】 ΔWik 0 =∂ΔWik 0 /∂εxi×εxi+∂ΔWik 0 /∂δxi×δxi +∂ΔWik 0 /∂εyi×εyi+∂ΔWik 0 /∂δyi×δyi ・・・(16) ここで、kの値は異なる4つ以上を必要とする。第1面
のとき同様に、k=2、3、7、8の4つを選ぶとよ
い。
[0054] ΔW ik 0 = ∂ΔW ik 0 / ∂ε xi × ε xi + ∂ΔW ik 0 / ∂δ xi × δ xi + ∂ΔW ik 0 / ∂ε yi × ε yi + ∂ΔW ik 0 / ∂δ yi × δyi (16) Here, four or more different values of k are required. Similarly, in the case of the first surface, it is preferable to select four of k = 2, 3, 7, and 8.

【0055】4つ又は4つ以上のkについて連立させて
式(16)を解くことで、あるいは、最小二乗法等で、 εxi、εyi、δxi、δyi が求まる。
Ε xi , ε yi , δ xi , δ yi can be obtained by solving equation (16) by simultaneously setting four or more than four k's, or by the method of least squares.

【0056】なお、全ての実施例にも共通して言えるこ
とであるが、i面が球面の場合は、εとδとがε=δ/
i の関係で結び付けられるので、2つ又は2つ以上の
kについて連立させて式(12)又は(16)を解けば
よい。ここで、Ri はi面の曲率半径である。
It should be noted that, as is common to all the embodiments, when the i-plane is a spherical surface, ε and δ become ε = δ /
Since they are linked by the relationship of R i , it is only necessary to solve equations (12) or (16) by simultaneously setting two or two or more k. Here, R i is the radius of curvature of the i-plane.

【0057】第1実施例に比べて、この例では、被検レ
ンズと偏心測定機の回転による相対的な位置変化がない
ため、被検物の変形等の影響が少なく、より高精度の測
定ができる。
Compared to the first embodiment, in this example, since there is no relative position change due to the rotation of the lens to be inspected and the eccentricity measuring machine, the influence of deformation of the object to be inspected is small, and a more accurate measurement is possible. Can be.

【0058】〔第3実施例〕本発明の第3実施例につい
て説明する。測定機の構成は例えば図1あるいは第2実
施例と同じである。
[Third Embodiment] A third embodiment of the present invention will be described. The configuration of the measuring instrument is the same as, for example, FIG. 1 or the second embodiment.

【0059】まず、第1面の偏心を求める。ΔW1 (又
は、W1 0)にシミュレーションで求めた波面収差を合わ
せるべく、ε1 、δ1 を選択する。ε1 、δ1 を変数と
して、最小二乗法等を用いて観測されたΔW1 (又は、
1 0)に波面が一致するようにシミュレーションを繰り
返し、ε1 、δ1 を決定する。
First, the eccentricity of the first surface is determined. [Delta] W 1 (or, W 1 0) to match the wavefront aberration calculated in simulation, epsilon 1, selects the [delta] 1. Using ε 1 and δ 1 as variables, ΔW 1 (or,
W 1 0) to repeat the simulation so wavefronts match, epsilon 1, determines a [delta] 1.

【0060】次に、第i面の偏心εi 、δi の求め方を
説明すると、i−1面までの偏心ε j 、εj は既知とし
て(j=1,2,・・・,i−1)、εi 、δi を変数
として、観測されたΔW1 (又は、W1 0)にシミュレー
ションで求めた波面収差を合わせる。合った時のεi
δi をもってi面の偏心とする。このとき、i−1面ま
での各面の偏心は既に設定済みなので、シミュレーショ
ン時はその値を用いる。
Next, the eccentricity ε of the i-th surfacei, ΔiHow to find
To explain, the eccentricity ε up to the i-1 plane j, ΕjIs known
(J = 1, 2,..., I−1), εi, ΔiThe variable
And the observed ΔW1(Or W1 0) To simulate
Adjust the wavefront aberration obtained in the section. Ε when combinedi,
δiIs the eccentricity of the i-plane. At this time, the i-1 plane
Since the eccentricity of each surface at has already been set,
Use that value when

【0061】このプロセスを繰り返せば、全ての面の偏
心が求められる。図3に上記手順に当てはまるフローチ
ャートを示す。すなわち、ステップST1で、i面を含
む被検レンズ系1の干渉縞を測定する。他方、ステップ
ST2で、1面からi−1面までの偏心データを用いて
i面の干渉縞をεi 、δi を変数としてシミュレーショ
ンする。ステップST3で、ステップST1で測定した
干渉縞と、ステップST2のシミュレーションで求めた
干渉縞を比較し、両干渉縞が一致したときは、そのとき
のεi 、δi をi面の偏心とする(ステップST5)。
ステップST3で両干渉縞が一致しないときは、ステッ
プST2に戻ってεi 、δi を変えてシミュレーション
し、ステップST3で両干渉縞が一致するまで続ける。
ステップST1〜ST4で特定のi面の偏心を求めた
後、ステップST5で全ての面の偏心を求めたか否かを
検証し、完了するまでステップST1〜ST5を続け
る。
By repeating this process, the eccentricity of all surfaces is obtained. FIG. 3 shows a flowchart applicable to the above procedure. That is, in step ST1, the interference fringes of the lens system 1 to be measured including the i-plane are measured. On the other hand, in step ST2, the interference fringes on the i-th surface are simulated using the eccentricity data from the first surface to the i-1th surface with ε i and δ i as variables. In step ST3, the interference fringes measured in step ST1 are compared with the interference fringes obtained in the simulation in step ST2, and when both the interference fringes match, ε i and δ i at that time are regarded as the eccentricity of the i-plane. (Step ST5).
If the two interference fringes do not match in step ST3, the process returns to step ST2 to perform simulation by changing ε i and δ i, and continues until both interference fringes match in step ST3.
After calculating the eccentricity of the specific i-plane in steps ST1 to ST4, it is verified whether or not the eccentricity of all the planes has been calculated in step ST5, and the steps ST1 to ST5 are continued until completion.

【0062】なお、εj 、δj をシミュレーションで求
めるとき、第1、第2実施例の方法で求めた(つまり、
∂ΔWik 0 /∂εxi等の微分量を用いて、連立法的式を
解くことで求めた)εi 、δi をシミュレーションスタ
ート時のデータとして用い、さらに、εi 、δi を少し
変化させて波面のシミュレーションを行い、観測された
波面を再現するようにεi 、δi を決定してもよい。
When ε j and δ j are obtained by simulation, they are obtained by the methods of the first and second embodiments (that is,
Ε i , δ i were obtained by solving simultaneous equations using differential quantities such as ∂ΔW ik 0 / ∂ε xi, etc.), and ε i , δ i were slightly reduced. The wavefront may be simulated while being changed, and ε i and δ i may be determined so as to reproduce the observed wavefront.

【0063】あるいは、ΔWj (又は、Wj 0 )にシミ
ュレーションで求めた波面が一致するように同時にj個
のεi 、δi (i=1,2,・・・,j)を最適化して
もよい。
Alternatively, j ε i , δ i (i = 1, 2,..., J) are simultaneously optimized so that the wavefront obtained by the simulation matches ΔW j (or W j 0 ). You may.

【0064】図4は、マッハツェンダー型干渉計50の
光路中に、自由曲面プリズム51を被検物として置いた
例を示す図である。符号52、53、54、55はミラ
ーであり、光源にレーザ16を用いている。その他の符
号は図1と同じである。マッハツェンダー型干渉計50
で得られる透過波面をWT とする。自由曲面プリズム5
1の各面の偏心(設計値からの各面の横ズレと傾き誤
差)を変数として透過波面のシミュレーションを行い、
T に近づけることで、各面の偏心を求めることができ
る。
FIG. 4 is a view showing an example in which a free-form surface prism 51 is placed in the optical path of a Mach-Zehnder interferometer 50 as a test object. Reference numerals 52, 53, 54 and 55 are mirrors, and use the laser 16 as a light source. Other symbols are the same as those in FIG. Mach-Zehnder interferometer 50
Let W T be the transmitted wavefront obtained in. Free-form surface prism 5
Simulation of the transmitted wavefront is performed using the eccentricity of each surface (lateral deviation and inclination error of each surface from the design value) as a variable,
By approaching W T , the eccentricity of each surface can be obtained.

【0065】i面が球面の場合には、偏心の自由度は前
述のように1面につき2つであるから、εi 、δi の中
何れか一方を求めればよい。
In the case where the i-plane is a spherical surface, the degree of freedom of eccentricity is two per plane as described above, so one of ε i and δ i may be obtained.

【0066】以上、4つの解析方法を述べたが、これら
は併用してもよい。つまり、例えば、i面までは1つ目
の実施例の方法で求め、i+1面からj面までは2つ目
の実施例の方法で求め、j+1面からn面までは3つ目
の実施例の方法で求めてもよい。さらに、4つ目の実施
例の方法を併用してもよい。
Although the four analysis methods have been described above, they may be used in combination. That is, for example, the i-th plane is obtained by the method of the first embodiment, the i + 1-th plane to the j-th plane is obtained by the method of the second embodiment, and the j + 1-th plane to the n-th plane is obtained by the third embodiment. The method may be used. Further, the method of the fourth embodiment may be used in combination.

【0067】何らかの方法でいくつかの面の偏心が分か
っている場合には、偏心が未知の面についてのみ、本発
明の方法を適用すればよい。
If the eccentricity of some surfaces is known by some method, the method of the present invention may be applied only to the surface of which eccentricity is unknown.

【0068】これまでに述べた実施例に共通して言える
ことであるが、光源3としてレーザ光源を用いてもよ
い。なぜなら、被検レンズ系1の異なる面の干渉縞が同
時に見えて障害とならないこともあるからである。
As can be said in common with the embodiments described above, a laser light source may be used as the light source 3. This is because interference fringes on different surfaces of the test lens system 1 may be seen at the same time and may not be an obstacle.

【0069】また、光源3のコヒーレンス長が長けれ
ば、参照ミラー6は固定ミラーとしてもよい。コヒーレ
ンス長が長いので、参照ミラー6が固定でも干渉縞が見
えるからである。
If the coherence length of the light source 3 is long, the reference mirror 6 may be a fixed mirror. Because the coherence length is long, interference fringes can be seen even when the reference mirror 6 is fixed.

【0070】光源3が半導体レーザの場合、非点収差の
補正のために、図1に示すように、光源3とレンズ4の
間あるいはレンズ4後にシリンドリカル14を設けても
よい。
When the light source 3 is a semiconductor laser, a cylindrical member 14 may be provided between the light source 3 and the lens 4 or after the lens 4 to correct astigmatism, as shown in FIG.

【0071】また、レンズ7、8の少なくとも一方を動
かす代わりに、可変焦点レンズで置き換え、入射光を各
面の球心に入射させるようにしてもよい。この可変焦点
レンズとしては、液晶を用いたものあるいは空間変調器
を用いたもの等が利用できる。機械的可動部がないの
で、精度が向上するメリットがある。
Instead of moving at least one of the lenses 7 and 8, it may be replaced with a variable focus lens and the incident light may be made incident on the spherical center of each surface. As the varifocal lens, a lens using liquid crystal, a lens using a spatial modulator, or the like can be used. Since there is no mechanically movable part, there is a merit that accuracy is improved.

【0072】また、光源3として低コヒーレンス光源を
用いる場合、具体的には、SLD(スーパールミネッセ
ントダイオード)、LED、ハロゲンランプ等の光源に
帯域制限フィルターを組み合わせたもの等を用いればよ
い。
When a low coherence light source is used as the light source 3, specifically, a light source such as an SLD (super luminescent diode), an LED, a halogen lamp, or the like combined with a band-limiting filter may be used.

【0073】以下、測定機の構成について述べる。Hereinafter, the configuration of the measuring instrument will be described.

【0074】図5は、本発明の一例でフィゾー型干渉計
を用いた偏心測定機15の構成を示す図である。レーザ
16から出た光は、ビームエキスパンダー17で拡げら
れ、ビームスプリッタ5に入る。
FIG. 5 is a diagram showing the configuration of an eccentricity measuring device 15 using a Fizeau interferometer according to an example of the present invention. Light emitted from the laser 16 is expanded by the beam expander 17 and enters the beam splitter 5.

【0075】ビームスプリッタ5で下方に向けられた光
束は、一部分は参照面18で反射し、参照光として上方
へ向かう。参照面18を通過した光束は、イメージロー
テータ19に入り、レンズ7を経て被検レンズ系1に入
射する。被検レンズ系1のi面で反射した光束は逆の光
路で進み、ビームスプリッタ5を通過したところで参照
光と干渉し、レンズ20を通って撮像素子10に干渉縞
を結像する。
The light beam directed downward by the beam splitter 5 is partially reflected by the reference surface 18 and travels upward as reference light. The light beam having passed through the reference surface 18 enters the image rotator 19, and enters the lens system 1 via the lens 7. The light beam reflected by the i-plane of the test lens system 1 travels in the opposite optical path, interferes with the reference light when passing through the beam splitter 5, and forms an interference fringe on the image sensor 10 through the lens 20.

【0076】位相シフト法を用いて干渉縞から波面を求
め、それらからεi 、δi を求める方法は以上に述べた
方法を用いればよいが、被検レンズ系1を回転させる代
わりに、イメージローテータ19を回転させる点が異な
り、被検レンズ系1を回転させない分、精度の良い測定
ができる。あるいは、イメージローテータ19を取り除
いて、第2又は第4の実施例の解析方法を用いてもよ
い。
The wavefront is obtained from the interference fringes by using the phase shift method, and ε i and δ i are obtained therefrom by using the above-described method. The difference is that the rotator 19 is rotated, and accurate measurement can be performed because the lens system 1 is not rotated. Alternatively, the image rotator 19 may be removed, and the analysis method of the second or fourth embodiment may be used.

【0077】なお、これまで述べた例に共通して言える
ことだが、レンズ7、8を移動させる代わりに、被検レ
ンズ系1をz方向に前後させて、各面の球心又は近似球
心に光が入射するようにしてもよい。図4の8、図5の
7として、可変焦点レンズ21を用いてもよい。
As can be said in common with the examples described above, instead of moving the lenses 7 and 8, the lens system 1 to be inspected is moved back and forth in the z direction, and the spherical center or approximate spherical center of each surface is moved. May be made to enter light. A variable focus lens 21 may be used as 8 in FIG. 4 and 7 in FIG.

【0078】図6は、さらに別の本発明の測定機の一例
で、図1の構成のレンズ7、8の何れかを移動させる代
わりに、空間光変調器21を利用した可変焦点レンズを
用いた偏心測定機23である。
FIG. 6 shows still another example of the measuring instrument of the present invention, in which a variable focus lens using a spatial light modulator 21 is used instead of moving one of the lenses 7 and 8 having the structure of FIG. The eccentricity measuring machine 23 was used.

【0079】空間光変調器21は、例えば図7に平面図
を示すように、マトリックス状に光を透過、あるいは不
透過にできる素子を並べたもので、パソコン12により
コントロールされる。そして、図7に図示したように、
フレネルゾーンプレートのような同心円状に白黒パター
ンを作ることで、レンズとして作用させることができ
る。その白黒パターンのピッチを細かくすれば、パワー
の強いレンズとして作用し、パターンのピッチを粗くす
れば、パワーの弱いレンズとして作用する。可変焦点レ
ンズとして液晶レンズ等を用いてもよい。
The spatial light modulator 21 is, for example, as shown in a plan view of FIG. 7, in which elements capable of transmitting or not transmitting light are arranged in a matrix and is controlled by the personal computer 12. And, as shown in FIG.
By forming a concentric black and white pattern such as a Fresnel zone plate, it can function as a lens. If the pitch of the black-and-white pattern is made fine, it acts as a lens with high power, and if the pitch of the pattern is made coarse, it acts as a lens with low power. A liquid crystal lens or the like may be used as the varifocal lens.

【0080】図1の例に比べて可動部が少ないので、測
定精度が向上するメリットがある。光源3としてレーザ
等のコヒーレンス長の長い光源を用いた場合は、さらに
参照ミラー6も固定とすることができ、精度が向上す
る。なお、被検レンズ系1はz軸回りに回転させても回
転させなくてもよい。
Since there are fewer movable parts than in the example of FIG. 1, there is a merit that measurement accuracy is improved. When a light source having a long coherence length, such as a laser, is used as the light source 3, the reference mirror 6 can be further fixed, thereby improving the accuracy. In addition, the test lens system 1 may or may not be rotated around the z-axis.

【0081】回転させない場合の方が、被検レンズ系の
ゆがみ等が少なく精度の良い測定ができてよい。
When the lens is not rotated, distortion of the lens system to be inspected can be reduced and accurate measurement can be performed.

【0082】図5、図6の実施例で、干渉縞から各面の
偏心を求めるには、本発明の第1から第4の実施例の方
法の何れか1つ、あるいは2つ以上を併用すればよい。
In the embodiments of FIGS. 5 and 6, to determine the eccentricity of each surface from the interference fringes, one of the methods of the first to fourth embodiments of the present invention, or a combination of two or more of them. do it.

【0083】また、これまでに述べた実施例に共通して
言えることであるが、被検レンズ系1への入射光は、各
面の干渉縞が観測できれば必ずしも各面の球心に入射さ
せなくともよい。光線の経路が分かっていれば、シミュ
レーション等でεi 、δi を求めることが可能だからで
ある。可変焦点レンズ21は参照光路lの側に設けても
よい。あるいは、l,mの両光路に設けてもよい。
Also, as can be said in common with the embodiments described above, the incident light to the lens system 1 to be inspected is always incident on the spherical center of each surface if interference fringes on each surface can be observed. It is not necessary. This is because ε i and δ i can be obtained by simulation or the like if the path of the light ray is known. The varifocal lens 21 may be provided on the side of the reference optical path l. Alternatively, it may be provided on both the optical paths l and m.

【0084】図8は、本発明の別の実施例の測定機で、
非球面測定機70の例である。フィゾー型干渉計で、同
軸で、被測定非球面71と参照球面73の距離が測定で
きるように、第1実施例に示した低コヒーレンス干渉を
用いた非接触測長装置が組み込まれている。この測長光
学系は、別の測長系(例えば、ガラススケール、マグネ
スケール等)で置き換えてもよい。
FIG. 8 shows a measuring instrument according to another embodiment of the present invention.
It is an example of an aspherical surface measuring device 70. The non-contact length measuring device using low coherence interference shown in the first embodiment is incorporated in the Fizeau interferometer so that the distance between the measured aspheric surface 71 and the reference spherical surface 73 can be measured coaxially. This length measuring optical system may be replaced with another length measuring system (for example, a glass scale, a magne scale, etc.).

【0085】図中、符号74は画素数の多い固体撮像素
子である。レーザ16から出た光は、ビームエキスパン
ダー17で拡げられ、ハーフミラー75で反射し、レン
ズ76、参照球面73を経由して、サンプルレンズ72
の被測定非球面71に入射する。被測定非球面71で反
射した光束は、レンズ76、ハーフミラー75、77、
撮影レンズ20を通り、参照球面73で反射した光束と
干渉して干渉縞を固体撮像素子74に形成する。
In the figure, reference numeral 74 denotes a solid-state image sensor having a large number of pixels. The light emitted from the laser 16 is expanded by the beam expander 17, reflected by the half mirror 75, passes through the lens 76 and the reference spherical surface 73, and passes through the sample lens 72.
Is incident on the aspheric surface 71 to be measured. The luminous flux reflected by the measured aspheric surface 71 is divided into a lens 76, half mirrors 75 and 77,
The light passes through the imaging lens 20 and interferes with the light beam reflected by the reference spherical surface 73 to form an interference fringe on the solid-state imaging device 74.

【0086】位相シフト法を用いて干渉縞から位相をパ
ソコン78で求め、ディスプレー79に結果を表示す
る。
The phase is obtained from the interference fringes by the personal computer 78 using the phase shift method, and the result is displayed on the display 79.

【0087】測長光学系は、光源3を用い、光源3とし
ては、コヒーレンス長の短いSLD、LED、ハロゲン
ランプ等を用いる。光源3からの光束はレンズ4を通
り、ビームスプリッタ5で2つに分かれ、一方は参照光
として参照ミラー6へ入射し、反射されて撮像素子10
に入射する。
The light source 3 is used for the length measuring optical system. As the light source 3, an SLD, LED, halogen lamp or the like having a short coherence length is used. A light beam from a light source 3 passes through a lens 4 and is split into two by a beam splitter 5, one of which is incident on a reference mirror 6 as reference light, is reflected, and is reflected by an image pickup device 10
Incident on.

【0088】ビームスプリッタ5で図の左方へ進む光は
測定光として、レンズ7、ハーフミラー77、75、レ
ンズ76、参照球面73を通り、被測定非球面71で反
射され、逆の光路を通り、ビームスプリッタ5で反射さ
れ参照光と干渉し、撮像素子10に干渉縞を作る。
The light traveling to the left in the figure by the beam splitter 5 passes through the lens 7, the half mirrors 77 and 75, the lens 76, the reference spherical surface 73 as the measuring light, is reflected by the aspheric surface 71 to be measured, and passes through the opposite optical path. As described above, the light is reflected by the beam splitter 5 and interferes with the reference light to form an interference fringe on the image sensor 10.

【0089】被測定非球面71からビームスプリッタ5
の中心までの光路長をLm 、参照ミラー6からビームス
プリッタ5の中心までの光路長をLl とすると、式
(1)を満たすときに撮像素子10に干渉縞が観測さ
れ、Lm =Llのとき、干渉縞の強度がピークとなる。
From the measured aspheric surface 71 to the beam splitter 5
The optical path length L m to the center of the optical path length from the reference mirror 6 to the center of the beam splitter 5 and L l, the interference fringes are observed on the imaging device 10 when satisfying the formula (1), L m = At L 1 , the intensity of the interference fringes peaks.

【0090】したがって、参照ミラー6の位置を動かし
て干渉縞のピークとなる位置を知ることで、参照球面7
3と被測定非球面71の距離を知ることができる。する
と、測定機70と被測定非球面71の間隔が分かるの
で、被測定非球面71の絶対形状を求めることが可能と
なる。
Therefore, by moving the position of the reference mirror 6 to know the position where the interference fringe peaks, the reference spherical surface 7 is obtained.
The distance between 3 and the aspheric surface 71 to be measured can be known. Then, since the distance between the measuring device 70 and the measured aspheric surface 71 is known, the absolute shape of the measured aspheric surface 71 can be obtained.

【0091】つまり、波面の2次の項まで測定可能なの
で、被測定非球面71の絶対形状が測定可能なのであ
る。これが、通常のフィゾー型干渉計に比べて本実施例
の優れている点である。
That is, since the measurement can be performed up to the second order term of the wavefront, the absolute shape of the measured aspheric surface 71 can be measured. This is an advantage of this embodiment as compared with a normal Fizeau interferometer.

【0092】非球面を測定する場合には、干渉縞に歪曲
収差が発生し、干渉縞から求めた位相と非球面形状との
対応関係が崩れることがある。この場合には、パソコン
78で歪曲収差を補正するようにするとよい。この補正
をするには、光線追跡を行って発生する歪曲収差を知
り、歪曲収差を補正すべく、干渉縞の形状を変形させれ
ばよい。
When measuring an aspherical surface, distortion may occur in the interference fringes, and the correspondence between the phase obtained from the interference fringes and the aspherical shape may be lost. In this case, the personal computer 78 may correct the distortion. In order to make this correction, it is only necessary to know the distortion generated by performing ray tracing, and to deform the shape of the interference fringe in order to correct the distortion.

【0093】なお、撮像素子10による像はおよその干
渉縞を見ることができるので、固体撮像素子74、電子
回路11としてデジタルカメラ等の動画を見られない装
置を用いる場合には、撮像素子10による像をファイン
ダーとして用いるとよい。
Since an image obtained by the image pickup device 10 can roughly see interference fringes, when a solid-state image pickup device 74 and a device such as a digital camera that cannot see moving images are used as the electronic circuit 11, the image pickup device 10 Is preferably used as a finder.

【0094】位相シフトを行うには、圧電素子等を用い
て光学系の一部を動かし光路長を変えてもよいが、デジ
タルカメラを用いる場合には、図9のように、位相をず
らしつつ複数台のデジタルカメラ80、81、82で順
次撮影を行うようにしてもよい。そのようにすれば、1
台のデジタルカメラを用いる場合に比べて、データの転
送時間が節約できるのでよい。
To perform the phase shift, a part of the optical system may be moved by using a piezoelectric element or the like to change the optical path length. However, when a digital camera is used, as shown in FIG. A plurality of digital cameras 80, 81, and 82 may be used to sequentially shoot images. By doing so, 1
Data transfer time can be saved as compared with the case where one digital camera is used.

【0095】また、サンプルレンズ72の位置を測定機
70に対して前後することで、被測定非球面71の下側
の面の干渉縞を見ることができ、第1、第2実施例の方
法で、サンプルレンズ72の各面の偏心を求めることも
できる。
By moving the position of the sample lens 72 back and forth with respect to the measuring device 70, the interference fringes on the lower surface of the aspheric surface 71 to be measured can be seen, and the method of the first and second embodiments can be seen. Thus, the eccentricity of each surface of the sample lens 72 can be obtained.

【0096】第1の実施例と同様に測長光路を用いるこ
とで、サンプルレンズ72の面間隔を測ることもでき
る。
By using the length measuring optical path as in the first embodiment, the surface interval of the sample lens 72 can be measured.

【0097】本発明の干渉を用いた測定機全般に共通し
て言えることであるが、干渉縞をとらえる固体撮像素子
10、74等は、画素数の多いものを用いるのがよい。
なぜなら、非球面レンズが測定対象の中にあると、干渉
縞のピッチが極端に細かくなり、画素数の少ない固体撮
像素子では干渉縞を正しく捉えることができないからで
ある。
As can be said to be common to all measuring apparatuses using interference of the present invention, it is preferable to use solid-state imaging devices 10, 74, etc., which capture interference fringes, having a large number of pixels.
This is because if the aspherical lens is in the object to be measured, the pitch of the interference fringes becomes extremely fine, and the solid-state imaging device with a small number of pixels cannot correctly capture the interference fringes.

【0098】具体的には、25万画素以上、できれば3
8万画素以上、あるいは50万画素以上の固体撮像素子
を用いるのがよい。ハイビジョンテレビカメラ用固体撮
像素子あるいはデジタルカメラ用固体撮像数を用いるの
もよい。これらでは、画素数が70万から100万を越
えるので、良い測定ができる。電子回路と固体撮像素子
を合わせて、ハイビジョンカメラ、デジタルカメラ自体
を流用してもよい。干渉縞をパソコンに取り込むとき
に、サンプリングする画素数も25万画素以上、できれ
ば50万画素から100万画素以上あるとよい。なお、
ここでは、BSデジタルテレビ、地上波デジタルテレビ
等、NTSC,PAL方式に比べて高精度画像の得られ
るテレビをハイビジョンテレビと呼んでいる。
Specifically, 250,000 pixels or more, preferably 3
It is preferable to use a solid-state imaging device having 80,000 pixels or more, or 500,000 pixels or more. It is also possible to use a solid-state image sensor for a high-definition television camera or the number of solid-state images for a digital camera. In these, since the number of pixels exceeds 700,000 to 1,000,000, good measurement can be performed. A high-definition camera or a digital camera itself may be used by combining the electronic circuit and the solid-state imaging device. When the interference fringes are taken into a personal computer, the number of pixels to be sampled is preferably 250,000 pixels or more, preferably 500,000 to 1,000,000 pixels. In addition,
Here, a television such as a BS digital television and a terrestrial digital television, which can obtain a higher-precision image than the NTSC and PAL systems, is called a high-vision television.

【0099】固体撮像素子10、74の画素数がNx ×
y であるとする。Nx は水平方向の画素数、Ny は垂
直方向の画素数である。干渉計を用いて非球面の測定を
行う場合を考える。測定時の光束の範囲内で考えたと
き、被測定非球面の基準面、基準面としてはベストフィ
ット基準球面あるいはベストフィット基準非球面等が用
いられるが、その基準面からの最大ズレ量をΔM で表わ
す。λを用いる光の波長、nλをλにおける被検物の屈
折率とすると、被検面で反射した光束の波面を観測する
場合には、 ΔM <2・λ/2・Nx /2 ・・・(17) ΔM <2・λ/2・Ny /2 ・・・(18) となる。なぜなら、干渉縞の本数が多いと、固体撮像素
子10、74で撮像することができないからである。
[0099] the number of pixels of the solid-state imaging device 10,74 is N x ×
Let Ny . N x is the number of pixels in the horizontal direction, N y is the number of pixels in the vertical direction. Consider a case where an aspheric surface is measured using an interferometer. When considered within the range of the luminous flux at the time of measurement, the best-fit reference spherical surface or the best-fit reference aspheric surface is used as the reference surface of the measured aspheric surface, and the maximum deviation from the reference surface is Δ. Expressed as M. the wavelength of light used for lambda, and the refractive index of the object in the n [lambda lambda, when observing the wavefront of the light beam reflected by the test surface, Δ M <2 · λ / 2 · N x / 2 · to become ·· (17) Δ M <2 · λ / 2 · N y / 2 ··· (18). This is because if the number of interference fringes is large, the solid-state imaging devices 10 and 74 cannot capture an image.

【0100】なお、透過波面の場合、ΔM は基準となる
波面(参照波面)と、被検物を通った波面との最大の波
面の差を表すものである。式(17)、(18)では多
少の余裕を見てある。
[0100] In the case of transmission wavefront, the delta M wavefront (reference wavefront) as a reference, is representative of the difference between the maximum of the wave front of the wave front passing through the test object. Equations (17) and (18) allow for some margin.

【0101】基準面としては、金属あるいはガラス等を
研削して作った基準非球面、あるいは、研磨で作った球
面等を用いることができる。
As the reference surface, a reference aspherical surface made by grinding metal or glass, or a spherical surface made by polishing can be used.

【0102】さらに、固体撮像素子10、74の撮像面
上での最も細かい干渉縞の間隔(明るい縞の隣の明るい
縞の間隔)をPF 、固体撮像素子10、74の1画素の
大きいをPx (水平方向)、Py (垂直方向)とすれ
ば、 PF ≦2Px ・・・(19) PF ≦2Py ・・・(20) を満たすことが望ましい。なぜなら、式(19)、(2
0)を満たさない場合には、固体撮像素子で干渉縞が解
像できず、モアレ縞が発生し、正確な測定ができないか
らである。
Further, the interval between the finest interference fringes (the interval between bright fringes next to the bright fringes) on the imaging surface of the solid-state imaging devices 10 and 74 is P F , and the larger one pixel of the solid-state imaging devices 10 and 74 is larger. Assuming that Px (horizontal direction) and Py (vertical direction), it is desirable that P F ≦ 2P x (19) P F ≦ 2P y (20) Equations (19) and (2)
If 0) is not satisfied, interference fringes cannot be resolved by the solid-state imaging device, moiré fringes occur, and accurate measurement cannot be performed.

【0103】また、本発明に共通して言えることである
が、図1、図5、図6、図8、図9の例では、光学系各
面の干渉縞を観測しているので、それらを解析すること
で面形状及び面の偏心を求めることができる。
As can be said in common with the present invention, in the examples of FIGS. 1, 5, 6, 8, and 9, interference fringes on each surface of the optical system are observed. Can be obtained to obtain the surface shape and the eccentricity of the surface.

【0104】さらに、図1、図6、図8、図9の例で
は、測長機能も有するので、面間隔測定もできる。さら
に、面間隔tが分かっている場合には、2つの面間の光
路長dをtで割ることにより、ng を求めることができ
る。このようにして求めた面間隔を用いて干渉縞を解析
し、面の偏心、又は、面の形状を求めれば、さらに精度
が向上するのでよい。d、ng は光学的情報の1つであ
る。t、偏心、面形状等は幾何学的情報の1つである。
Further, in the examples shown in FIGS. 1, 6, 8, and 9, since a length measuring function is also provided, a surface interval can be measured. Further, when the surface interval t is known, ng can be obtained by dividing the optical path length d between the two surfaces by t. If the interference fringes are analyzed using the thus obtained surface spacing to determine the eccentricity of the surface or the shape of the surface, the accuracy may be further improved. d and ng are one of optical information. t, eccentricity, surface shape, and the like are pieces of geometric information.

【0105】また、被検物としては、レンズ面等の光学
素子の表面に限らず、固体撮像素子の表面あるいはフィ
ルムカメラのフィルム面、圧板、液晶ディスプレイ各
面、薄膜、金属、合成樹脂等、ガラスの面、動物の組織
の境界面等の傾き、面位置、面間隔、屈折率等の測定に
用いることができる。
The test object is not limited to the surface of an optical element such as a lens surface, but may be the surface of a solid-state image sensor or a film surface of a film camera, a pressure plate, each surface of a liquid crystal display, a thin film, a metal, a synthetic resin, or the like. It can be used to measure the inclination of a glass surface, the boundary surface of animal tissue, etc., surface position, surface spacing, refractive index, and the like.

【0106】以上の本発明の干渉測定機及びそれから得
られた干渉縞から被検物の幾何学的あるいは光学的情報
を求める方法、そのための装置、及び、測定された物
は、例えば次のように構成することができる。
The above-described interferometer of the present invention and a method for obtaining geometric or optical information of a test object from interference fringes obtained therefrom, an apparatus therefor, and a measured object are as follows, for example. Can be configured.

【0107】〔1〕 被検物に光を入射し、得られた干
渉縞から被検物の幾何学的あるいは光学的情報を求める
方法又は装置又は測定された物。
[1] A method or an apparatus or a measured object in which light is incident on the object and geometrical or optical information of the object is obtained from the obtained interference fringes.

【0108】〔2〕 被検物に光を入射し、得られた干
渉縞から被検物の偏心、又は面形状又は面間隔の何れか
1つ以上を求める方法又は装置又は測定された物。
〔3〕 被検物に光を入射し、得られた干渉縞から被検
物の偏心を求める方法又は装置又は測定された物。
[2] A method, apparatus, or measured object in which light is incident on the object and at least one of the eccentricity, the surface shape, and the surface interval of the object is obtained from the obtained interference fringes.
[3] A method or a device that irradiates light to a test object and determines eccentricity of the test object from the obtained interference fringes, or a measured object.

【0109】〔4〕 干渉計光路中に置かれた被検物に
光を入射し、得られた干渉縞と、計算で求めた偏心に関
するデータとから被検物の偏心を求める方法又は装置又
は測定された物。
[4] A method or an apparatus for determining the eccentricity of the test object from the interference pattern obtained by irradiating light to the test object placed in the optical path of the interferometer and the calculated eccentricity, or What was measured.

【0110】〔5〕 干渉計光路中に置かれた被検物に
光束を通し、得られた面の干渉縞と、計算で求めた偏心
に関するデータとから被検物の偏心を求める方法又は装
置又は測定された物。
[5] A method or apparatus for determining the eccentricity of the test object from the interference fringes of the obtained surface and the data relating to the eccentricity calculated by passing a light beam through the test object placed in the optical path of the interferometer Or the measured object.

【0111】〔6〕 干渉計光路中に置かれた被検物に
光束を通し得られたi面を含む光路の干渉縞と、計算で
求めた偏心に関するデータとから被検物のi面の偏心を
求める方法又は装置又は測定された物。
[6] From the interference fringe of the optical path including the i-plane obtained by passing the light beam through the test object placed in the interferometer optical path and the data on the eccentricity calculated, the i-plane of the test object is determined. A method or device for determining eccentricity or a measured object.

【0112】〔7〕 干渉計光路中に置かれた被検物に
光束を通し得られたi面を含む光路の干渉縞と、既知の
面の偏心と、計算で求めた偏心に関するデータとから被
検物のi面の偏心を求める方法又は装置又は測定された
物。
[7] From the interference fringes of the optical path including the i-plane obtained by passing the light beam through the test object placed in the interferometer optical path, the eccentricity of the known plane, and the data on the eccentricity obtained by calculation. A method or apparatus for determining the eccentricity of the i-plane of a test object or a measured object.

【0113】〔8〕 干渉計光路中に置かれた被検物に
光束を通し得られたi面を含む光路の干渉縞と、既知の
i−1面までの偏心と、計算で求めた偏心に関するデー
タとから被検物のi面の偏心を求める方法又は装置又は
測定された物。
[8] Interference fringes in the optical path including the i-plane obtained by passing a light beam through the test object placed in the interferometer optical path, eccentricity up to the known i-1 plane, and eccentricity calculated A method or apparatus for determining the eccentricity of the i-plane of the test object from the data relating to the test object or the measured object.

【0114】[0114]

〔9〕 干渉計光路中に置かれた被検物に
光束を通し、得られたi面を含む干渉縞と、偏心に関す
る微分データとから被検物のi面の偏心を求める方法又
は装置又は測定された物。
[9] A method or apparatus for passing a light beam through an object placed in the optical path of the interferometer and obtaining the eccentricity of the i-plane of the object from the obtained interference fringes including the i-plane and the differential data relating to the eccentricity; What was measured.

【0115】〔10〕 干渉計光路中に置かれた被検物
に光束を通し、得られたi面を含む干渉縞の情報と、波
面に関するシュミレーションとから被検物のi面の偏心
を求める方法又は装置又は測定された物。
[10] The luminous flux is passed through the test object placed in the optical path of the interferometer, and the eccentricity of the i-plane of the test object is obtained from the obtained information on the interference fringe including the i-plane and the simulation on the wavefront. Method or device or measured object.

【0116】〔11〕 式(4)、(7)、(11)、
(13)、(15)の何れかを用いる上記5から10の
何れか1項の偏心を求める方法又は装置又は測定された
物。
[11] Formulas (4), (7), (11),
(13) A method or apparatus for determining the eccentricity according to any one of the above (5) to (10), which uses any one of (13) and (15), or a measured object.

【0117】〔12〕 式(3)、(12)、(16)
の何れかを用いる上記5から10の何れか1項の偏心を
求める方法又は装置又は測定された物。
[12] Equations (3), (12) and (16)
11. A method, apparatus, or measured object for determining the eccentricity according to any one of the above items 5 to 10, which uses any one of the above.

【0118】〔13〕 干渉計光路中に置かれた被検物
の透過波面と、波面に関するシミュレーションとから被
検物の偏心を求める方法又は装置又は測定された物。
[13] A method, apparatus, or measured object for determining the eccentricity of a test object from a transmitted wavefront of the test object placed in the optical path of the interferometer and a simulation related to the wavefront.

【0119】〔14〕 被検物の一部が軸対称であるこ
とを特徴とする上記1から13の何れか1項の方法又は
装置又は測定された物。
[14] The method or apparatus according to any one of [1] to [13], wherein a part of the test object is axisymmetric, or a measured object.

【0120】〔15〕 被検光学系の光軸近傍に光束を
通すことを特徴とする上記1から13の何れか1項の方
法又は装置又は測定された物。
[15] The method, apparatus or measured object according to any one of the above items 1 to 13, characterized in that the light beam passes near the optical axis of the test optical system.

【0121】〔16〕 被検光学系が組合せレンズであ
ることを特徴とする上記1から13の何れか1項の方法
又は装置又は測定された物。
[16] The method or apparatus according to any one of [1] to [13], or an object measured, wherein the test optical system is a combination lens.

【0122】〔17〕 被検光学系が非球面を含むこと
を特徴とする上記1から13の何れか1項の方法又は装
置又は測定された物。
[17] The method or apparatus according to any one of [1] to [13], or a measured object, wherein the test optical system includes an aspherical surface.

【0123】〔18〕 干渉計の少なくとも一部あるい
は被検物が測定時に動く上記1から17の何れか1項の
被検物の偏心又は面形状又は面間隔の何れか1つ以上を
求める方法又は装置又は測定された物。
[18] A method for obtaining at least one of the eccentricity, the surface shape, and the surface interval of any one of the above items 1 to 17 wherein at least a part of the interferometer or the object moves during measurement. Or a device or measured object.

【0124】〔19〕 被検物と干渉計又は干渉計の一
部とが、測定時、相対的に回転しないことを特徴とする
上記1から18の何れか1項の被検物の偏心又は面形状
又は面間隔の何れか1つ以上を求める方法又は装置又は
測定された物。
[19] The eccentricity or the eccentricity of the test object according to any one of the items 1 to 18, wherein the test object and the interferometer or a part of the interferometer do not relatively rotate during measurement. A method or apparatus for determining at least one of a surface shape and a surface interval or a measured object.

【0125】〔20〕 被検物と干渉計の少なくとも一
部が測定時相対的に回転する上記1から19の何れか1
項の被検物の偏心又は面形状又は面間隔の何れか1つ以
上求める方法又は装置又は測定された物。
[20] Any one of the above items 1 to 19, wherein the test object and at least a part of the interferometer relatively rotate during measurement.
The method or apparatus for determining at least one of the eccentricity or the surface shape or the surface interval of the test object in the item, or the measured object.

【0126】〔21〕 イメージローテータを有する上
記1から20の何れか1項の被検物の幾何学的あるいは
光学的情報を求める方法又は装置又は測定された物。
[21] A method, apparatus, or measured object for obtaining geometric or optical information of the test object according to any one of the above items 1 to 20, which has an image rotator.

【0127】〔22〕 低コヒーレンス光源を用いた上
記1から20の何れか1項の被検物の幾何学的あるいは
光学的情報を求める方法又は装置又は測定された物。
[22] A method, apparatus, or measured object for obtaining geometric or optical information of the object according to any one of the above items 1 to 20, using a low coherence light source.

【0128】〔23〕 可変焦点レンズを用いた上記1
から22の何れか1項の被検物の幾何学的あるいは光学
的情報を求める方法又は装置又は測定された物。
[23] The above 1 using a variable focus lens
23. A method or apparatus for determining geometrical or optical information of a test object according to any one of to 22 or a measured object.

【0129】〔24〕 空間光変調器を用いた上記1か
ら22の何れか1項の被検物の幾何学的あるいは光学的
情報を求める方法又は装置又は測定された物。
[24] A method, apparatus, or measured object for obtaining geometric or optical information of a test object according to any one of the above items 1 to 22, using a spatial light modulator.

【0130】〔25〕 デジタルカメラを用いた上記1
から22の何れか1項の被検物の幾何学的あるいは光学
的情報を求める方法又は装置又は測定された物。
[25] The above 1 using a digital camera
23. A method or apparatus for determining geometrical or optical information of a test object according to any one of to 22 or a measured object.

【0131】〔26〕 ハイビジョン用固体撮像素子を
用いた上記1から22の何れか1項の被検物の幾何学的
あるいは光学的情報を求める方法又は装置又は測定され
た物。
[26] A method, apparatus, or measured object for obtaining geometric or optical information of a test object according to any one of the above items 1 to 22, using a high-vision solid-state imaging device.

【0132】〔27〕 画素数50万画素以上の固体撮
像素子を用いた上記1から22の何れか1項の被検物の
幾何学的あるいは光学的情報を求める方法又は装置又は
測定された物。
[27] A method or apparatus for obtaining geometric or optical information of the test object according to any one of the above items 1 to 22 using a solid-state imaging device having 500,000 or more pixels or a measured object. .

【0133】〔28〕 式(17)、(18)を満たす
画素数50枚画素以上の固体撮像素子を用いた上記1か
ら20の何れか1項の被検物の幾何学的あるいは光学的
情報を求める方法又は装置又は測定された物。
[28] The geometric or optical information of the test object according to any one of the above items 1 to 20, using a solid-state imaging device having 50 or more pixels satisfying the formulas (17) and (18). Method or device for measuring or measured object.

【0134】〔29〕 式(19)、(20)を満たす
画素数50枚画素以上の固体撮像素子を用いた上記1か
ら20の何れか1項の被検物の幾何学的あるいは光学的
情報を求める方法又は装置又は測定された物。
[29] The geometrical or optical information of the test object according to any one of the above items 1 to 20, using a solid-state imaging device having 50 or more pixels satisfying the equations (19) and (20). Method or device for measuring or measured object.

【0135】〔30〕 干渉縞の歪曲収差を計算で補正
することを特徴とする上記1から29の何れか1項の被
検物の幾何学的あるいは光学的情報を求める方法又は装
置又は測定された物。
[30] A method or apparatus for determining geometric or optical information of a test object according to any one of the above items 1 to 29, wherein the distortion of the interference fringes is corrected by calculation. Thing.

【0136】〔31〕 測長を行う系を含むことを特徴
とする上記1から30の何れか1項の被検物の幾何学的
あるいは光学的情報を求める方法又は装置又は測定され
た物。
[31] The method or apparatus for obtaining geometric or optical information of a test object or the measured object according to any one of the above items 1 to 30, which includes a system for measuring the length.

【0137】〔32〕 測長を行う光学系を含むことを
特徴とする上記1から27の何れか1項の被検物の形状
を求める方法又は装置又は測定された物。
[32] The method or apparatus for determining the shape of a test object or the measured object according to any one of the above items 1 to 27, characterized by including an optical system for length measurement.

【0138】〔33〕 少なくとも一部分、測長を行う
光学系と形状を測定する光学系とが同一の光学素子を共
有することを特徴とする上記1から27の何れか1項の
被検物の形状を求める方法又は装置又は測定された物。
[33] The object of any one of the above items 1 to 27, wherein the optical system for measuring the length and the optical system for measuring the shape at least partially share the same optical element. A method or device for determining the shape or a measured object.

【0139】〔34〕 被検物の測定時の位置を測定す
る光学系と形状を測定する光学系とが少なくとも1つの
光学面を共有することを特徴とする上記1から27の何
れか1項の被検物の形状を求める方法又は装置又は測定
された物。
[34] Any one of the above items 1 to 27, wherein the optical system for measuring the position of the test object at the time of measurement and the optical system for measuring the shape share at least one optical surface. The method or apparatus for determining the shape of the test object or the measured object.

【0140】〔35〕 干渉計光路中に置かれた偏心光
学系あるいは自由曲面光学系の透過波面あるいは反射波
面と、波面に関するシミュレーションとから被検物の偏
心を求める方法又は装置又は測定された物。
[35] A method or apparatus for measuring the eccentricity of a test object from a transmitted wavefront or a reflected wavefront of an eccentric optical system or a free-form surface optical system placed in an optical path of an interferometer and a simulation of the wavefront, or a measured object. .

【0141】〔36〕 測定して得られた被検物の面間
隔のデータを干渉縞の解析時に用いることを特徴とする
上記1から17の何れか1項の被検物の偏心又は面形状
又は面間隔の何れか1つ以上を求める方法又は装置又は
測定された物。
[36] The eccentricity or surface shape of the test object according to any one of the above items 1 to 17, wherein the data of the surface distance of the test object obtained by the measurement is used in the analysis of interference fringes. Or a method or apparatus for determining any one or more of the surface intervals or a measured object.

【0142】[0142]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高精度の干渉測定が得られる。そして、本発明の干渉測
定機は、光学系の面形状、面間隔、偏心等の幾何学的情
報あるいは光学的情報の何れか1つ以上を精度良く測定
できる点で優れている。
As described above, according to the present invention,
Highly accurate interferometry can be obtained. The interferometer according to the present invention is excellent in that it can accurately measure any one or more of geometric information or optical information such as a surface shape, a surface interval, and eccentricity of an optical system.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明によるる干渉測定機の1例の構成を示す
図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an example of an interference measuring apparatus according to the present invention.

【図2】δyi、εyiの定義を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing definitions of δ yi and ε yi .

【図3】本発明の第3実施例の面の偏心が求めるための
フローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart for determining the eccentricity of a surface according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明によるる干渉測定機をマッハツェンダー
型干渉計で構成し、自由曲面プリズムを被検物とした場
合の構成を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration in which an interferometer according to the present invention is configured by a Mach-Zehnder interferometer and a free-form surface prism is used as a test object.

【図5】本発明のフィゾー型干渉計を用いた偏心測定機
の構成を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of an eccentricity measuring machine using a Fizeau interferometer of the present invention.

【図6】本発明のさらに別の干渉測定機の構成を示す図
である。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of still another interferometer of the present invention.

【図7】図6の干渉測定機に可変焦点レンズとして用い
る空間光変調器の平面図である。
FIG. 7 is a plan view of a spatial light modulator used as a variable focus lens in the interferometer of FIG. 6;

【図8】本発明の別の実施例の非球面測定機の構成を示
す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of an aspherical surface measuring device according to another embodiment of the present invention.

【図9】図8の構成に位相シフト法のための構成を付け
加えたものの構成を示す図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration obtained by adding a configuration for a phase shift method to the configuration of FIG. 8;

【図10】従来の組上がり偏心測定機の構成を示す図で
ある。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a conventional assembled eccentricity measuring machine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

a、b、c、d、e…レンズ 1…被検レンズ系(組合せレンズ系) 2…偏心測定機 3…コヒーレンス光源 4…レンズ 5…ビームスプリッタ 6…参照ミラー 7、8…レンズ 9…開口可変絞り 10…固体撮像素子 11…情報処理電子回路 12…パソコン 13…ディスプレー 14…シリンドリカル 15…偏心測定機 16…レーザ 17…ビームエキスパンダー 18…参照面 19…イメージローテータ 20…撮影レンズ 21…空間光変調器 50…マッハツェンダー型干渉計 51…被検プリズム(自由曲面プリズム) 52、53、54、55…ミラー 70…非球面測定機 71…被測定非球面 72…サンプルレンズ 73…参照球面 74…固体撮像素子 75…ハーフミラー 76…レンズ 77…ハーフミラー 78…パソコン 79…ディスプレー 80、81、82…デジタルカメラ a, b, c, d, e: Lens 1: Test lens system (combination lens system) 2: Decentering measurement device 3: Coherence light source 4: Lens 5: Beam splitter 6: Reference mirror 7, 8, Lens 9: Opening Variable aperture 10 ... Solid-state imaging device 11 ... Information processing electronic circuit 12 ... PC 13 ... Display 14 ... Cylindrical 15 ... Eccentricity measuring machine 16 ... Laser 17 ... Beam expander 18 ... Reference plane 19 ... Image rotator 20 ... Shooting lens 21 ... Spatial light Modulator 50 ... Mach-Zehnder interferometer 51 ... Prism to be tested (free-form surface prism) 52,53,54,55 ... Mirror 70 ... Aspherical measuring machine 71 ... Aspherical to be measured 72 ... Sample lens 73 ... Reference spherical surface 74 ... Solid-state imaging device 75: half mirror 76: lens 77: half mirror 78: personal computer 79: disk Leh 80, 81, 82 ... digital camera

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F064 AA06 AA09 BB04 BB05 EE04 EE05 FF01 FF03 FF05 FF07 GG12 GG13 GG22 GG41 GG47 HH03 HH08 JJ01 2F065 AA07 AA31 AA45 AA53 BB05 CC21 CC22 FF52 GG02 GG04 GG06 GG07 HH13 JJ03 JJ09 JJ26 LL04 LL08 LL10 LL12 LL21 LL30 LL46 LL47 NN08 PP05 PP13 QQ13 QQ17 QQ18 QQ25 QQ27 2G086 FF04  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2F064 AA06 AA09 BB04 BB05 EE04 EE05 FF01 FF03 FF05 FF07 GG12 GG13 GG22 GG41 GG47 HH03 HH08 JJ01 2F065 AA07 AA31 AA45 AA53 BB05 CC21 GG02 GG04 GG02 GG05 GG05 LL10 LL12 LL21 LL30 LL46 LL47 NN08 PP05 PP13 QQ13 QQ17 QQ18 QQ25 QQ27 2G086 FF04

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 干渉計光路中に置かれた被検物に光束を
通し得られたi面を含む光路の干渉縞と、計算で求めた
偏心に関するデータとから被検物のi面の偏心を求める
ことを特徴とする干渉測定機。
1. An eccentricity of an i-plane of an object based on interference fringes of an optical path including an i-plane obtained by passing a light beam through an object placed in an interferometer optical path and data on eccentricity obtained by calculation. An interferometer that is characterized by obtaining
【請求項2】 式(17)、(18)を満たす画素数5
0枚画素以上の固体撮像素子を用いたことを特徴とする
請求項1記載の干渉測定機。 ΔM <2・λ/2・Nx /2 ・・・(17) ΔM <2・λ/2・Ny /2 ・・・(18) ただし、Nx は固体撮像素子の水平方向の画素数、Ny
は固体撮像素子の垂直方向の画素数、ΔM は被測定面の
基準面からの最大ズレ量、λは用いる光の波長、nλは
λにおける被検物の屈折率である。
2. The number of pixels satisfying the equations (17) and (18) is 5
2. The interferometer according to claim 1, wherein a solid-state imaging device having zero or more pixels is used. Δ M <2 · λ / 2 · N x / 2 (17) Δ M <2 · λ / 2 · N y / 2 (18) where N x is the horizontal direction of the solid-state imaging device. Number of pixels, N y
The number of pixels in the vertical direction of the solid-state imaging device, delta M is the maximum amount of deviation from the reference plane of the surface to be measured, the wavelength of lambda is used light, is nλ is the refractive index of the object in lambda.
【請求項3】 測長を行う光学系を含むことを特徴とす
る請求項1又は2記載の干渉測定機。
3. The interferometer according to claim 1, further comprising an optical system for measuring a length.
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