JP2003294428A

JP2003294428A - 圧子形状測定器

Info

Publication number: JP2003294428A
Application number: JP2002102784A
Authority: JP
Inventors: Masaru Kawazoe; 勝川添
Original assignee: Akashi Corp
Current assignee: Akashi Corp
Priority date: 2002-04-04
Filing date: 2002-04-04
Publication date: 2003-10-15
Anticipated expiration: 2022-04-04
Also published as: JP3916991B2

Abstract

(57)【要約】【課題】測定をより容易にできると共に、光学系の構
成を簡素化できる圧子形状測定器を提供する。【解決手段】圧子が理想形状にあるか否かを測定する
圧子形状測定器１であって、入射する光波から、前記圧
子の理想形状の立体形状を映す理想形状波Ｐを再生する
ホログラム１３を有し、圧子の立体形状を反映する光波
である被測定波Ｑと、ホログラム１３から再生される理
想形状波Ｐである参照波Ｒと、を同一方向に再生させる
光波形成手段２０とを備えて圧子形状測定器１を構成す
る。そして、光波形成手段２０によって再生される被測
定波Ｑと参照波Ｒとが干渉縞を生じるか否かを観察する
ためのスクリーン１６とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧子が理想形状に
あるか否かを測定する圧子形状測定器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、圧子により試料表面に荷重を負荷
して圧痕を形成させることに基づいて、試料の材料特性
を評価する試験機として硬さ試験機が知られている。

【０００３】この硬さ試験において、試料の硬さを正確
に測定するには、それぞれの圧子について定められる規
格通りの形状（以下「理想形状」と称す）にある圧子を
用いることが重要である。例えば、硬さ試験を繰り返す
ことによって圧子が磨耗する等の理由から、理想形状と
異なる形状にある圧子によって測定すると、硬さが真の
値からずれてしまい正確な測定の支障となる。また、圧
子製造において、製造された圧子がどの程度正確な形状
をなしているか知ることや、研究において、圧子の理想
形状とのずれがどの程度であるか知ることは非常に重要
である。

【０００４】そこで、圧子が理想形状にあるか否かを把
握する必要があり、この圧子の形状を測定する装置とし
て圧子形状測定器が知られている。従来の圧子形状測定
器としては、例えば、いわゆるリニック型干渉計を適用
したものが知られている。この圧子形状測定器１００
は、図５に示すように、レーザ発振装置１０１と、対物
レンズ１０２と、コリメータレンズ１０３と、ビームス
プリッタ１０４と、レンズ１０５、１０６と、スクリー
ン１０７等から概略構成される。

【０００５】なお、圧子形状測定器１００は、ここでは
いわゆるロックウェル圧子１１０を測定する場合を例示
する。ロックウェル圧子１１０は、その下端部が円錐状
に形成された円錐部１１０ａを備えており、この円錐部
１１０ａの先端には球面状に形成された先端球部１１０
ｂを備える。

【０００６】この圧子形状測定器１００では、ロックウ
ェル圧子１１０と、このロックウェル圧子１１０の比較
対象となるリファレンス１２０とから得られる反射光を
スクリーン１０７に投影し、これら反射光から干渉縞が
生じるか否かを観察する。これにより、ロックウェル圧
子１１０とリファレンス１２０との形状差を、以下の通
りにして測定する。即ち、レーザ発振装置１０１より再
生されるレーザビームは、対物レンズ１０２によって球
面波に変換される。この球面波は、コリメータレンズ１
０３によって必要な幅をもつ平面波に広げられ、ビーム
スプリッタ１０４に導かれる。こうしてビームスプリッ
タ１０４に導かれた光波は、ビームスプリッタ１０４か
らロックウェル圧子１１０に至る光路上に設けられるレ
ンズ１０５と、ビームスプリッタ１０４からリファレン
ス１２０に至る光路上に設けられるレンズ１０６に導か
れる。これらレンズ１０５、１０６は、その光学的な性
質（例えば、焦点距離、収差等）が同一のものが選択さ
れており、ロックウェル圧子１１０およびリファレンス
１２０のそれぞれの表面に光波を集光させる。こうして
ロックウェル圧子１１０から反射された光波（図５に実
線により図示）と、リファレンス１２０から反射された
光波（図５に点線により図示）とがスクリーン１０７に
投影される。このスクリーン１０７上に干渉縞が生じる
か否かを観察することによって、ロックウェル圧子１１
０の形状が理想形状にあるか否かを測定する。

【０００７】この際のリファレンス１２０としては、ロ
ックウェル圧子１１０の測定しようとする部分の形状に
合わせて、球面リファレンスと平面リファレンスの何れ
か一方を選択して用いる。この球面リファレンスは、極
めて真球に近い形状に加工されており、その反射光は真
球を反映した光波となるので、ロックウェル圧子１１０
の球状の部分を測定する際に用いる。また、平面リファ
レンスは、限りなく平面に近くなるように加工された鏡
が用いられ、ロックウェル圧子１１０の円錐の部分を測
定する際に用いる。

【０００８】次に、この圧子形状測定器１００によるロ
ックウェル圧子１１０の形状測定について説明する。図
５は、ロックウェル圧子１１０の先端球部１１０ｂを測
定している様子である。図５（ａ）に示すように、この
先端球部１１０ｂの表面が、レンズ１０５によって集光
されるようにロックウェル圧子１１０を配置し、リファ
レンス１２０として球面リファレンス（上述）を選択す
る。この球面リファレンスは、ロックウェル圧子１１０
の先端球部１１０ｂと同一の曲率をもつものを選択す
る。この場合には、先端球部１１０ｂが理想形状であれ
ば、先端球部１１０ｂから反射された光波（図５（ａ）
に実線により図示）と、リファレンス１２０から反射さ
れた光波とは、互いに強め合うのみであり、スクリーン
１０７上には干渉縞が生じない。対して、先端球部１１
０ｂが理想形状からずれている場合には、スクリーン１
０７上に干渉縞が生じる。なお、図５（ｂ）では、先端
球部１１０ｂが理想形状にあり、スクリーン１０７上で
両者から反射された光波が互いに強め合って照光される
様子を模式的に示している。

【０００９】一方、図６は、ロックウェル圧子１１０の
円錐部１１０ａを測定している様子である。図６（ａ）
に示すように、ロックウェル圧子１１０を回転させて、
円錐部１１０ａが水平となるように配置する。これによ
り、円錐部１１０ａがレンズ１０５によって集光され
る。また、リファレンス１２０としては平面リファレン
ス（上述）を選択する。この場合には、円錐部１１０ａ
の表面で反射する光波は、ロックウェル圧子１１０の中
心軸からの距離によって異なる距離をたどる。また、平
面リファレンスの表面で反射する光波がたどる距離は一
定である。この結果、円錐部１１０ａから反射する光波
と、平面リファレンスから反射する光波とに光路差が生
じる。従って、円錐部１１０ａが理想形状であれば、図
６（ｂ）に示すように、スクリーン１０７上には、円錐
部１１０ａと平面リファレンスとの形状差を反映した同
心円状の干渉縞が明瞭に生じる。対して、円錐部１１０
ａが理想形状からずれている場合には、同心円状の干渉
縞が不明瞭に現れる。従って、圧子形状測定器１００に
よりロックウェル圧子１１０が理想形状にあるか否かの
測定が可能となっている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
圧子形状測定器１００では以下のような問題があった。
先ず、従来の圧子形状測定器１００では、圧子１１０の
形状測定のために、平面リファレンスと球面リファレン
スの２種類のリファレンス１２０が必要となってしま
い、一度の測定ではこれらのうち何れか一方だけしか用
いられなかった。このように、ロックウェル圧子１１０
の測定には、平面リファレンスと球面リファレンスの交
換が必要になり測定作業が煩雑であった。また、ロック
ウェル圧子１１０側とリファレンス１２０側とに、同一
の性質のレンズ１０５、１０６を設けることが必要であ
り、これらレンズ１０５、１０６の性質に差があると、
その差がそのまま測定誤差となってしまう。以上から、
圧子形状測定器１１０の光学系は、高精度な構成が必要
となると共に、簡素化が図りにくかった。また、ロック
ウェル圧子１１０の測定精度はリファレンス１２０の形
状精度に依存するが、高精度なリファレンス１２０を製
造するには高度な加工技術が必要となり、高精度なリフ
ァレンス１２０の複製が困難であった。

【００１１】本発明の課題は、測定をより容易にできる
と共に、光学系の構成を簡素化できる圧子形状測定器を
提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、例えば、図１から図４に示
すように、圧子（例えば、ロックウェル圧子１７）が理
想形状にあるか否かを測定する圧子形状測定器１であっ
て、入射する光波から、前記圧子の理想形状の立体像を
映す理想形状波Ｐを再生する回折光学素子（例えば、ホ
ログラム１３）を有し、前記圧子の立体形状を反映する
光波である被測定波Ｑと、前記回折光学素子から再生さ
れる理想形状波である参照波Ｒと、を同一方向に再生さ
せる光波形成手段２０と、該光波形成手段によって再生
される前記被測定波と前記参照波とが干渉縞を生じるか
否かを観察するための観察手段（例えば、スクリーン１
６）と、を備えることを特徴とする。

【００１３】請求項１記載の発明によれば、回折光学素
子に入射する光波から、圧子の理想形状の立体像を映す
理想形状波が得られる。そして、光波形成手段が、この
理想形状波を参照波として、圧子の立体形状を反映する
光波である被測定波と同一方向に再生させる。そして、
観察手段によって、被測定波と参照波とに干渉縞が生じ
るか否かを観察することで、圧子の形状を一度で容易に
測定できる。また、圧子の形状を測定するに際して、高
精度に加工されたレンズやリファレンスを要することが
ないので、圧子形状測定器の光学系の構成を大幅に簡素
化できる。

【００１４】請求項２記載の発明は、請求項１記載の圧
子形状測定器において、例えば、図１から図４に示すよ
うに、前記光波形成手段は、前記回折光学素子を透過す
る光波を反射させて当該回折光学素子に再度入射させる
反射鏡１４を備え、前記被測定波は、前記回折光学素子
から再生された理想形状波を圧子に反射させることによ
って、当該圧子の形状を反映させた光波であり、前記参
照波は、前記回折光学素子を透過した光波を前記反射鏡
に反射させて当該回折光学素子に再度入射させることに
よって、前記被測定波と同一方向に再生される理想形状
波であることを特徴とする。

【００１５】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の発明と同様の効果を奏することができると共に、回
折光学素子を透過する光波が反射鏡に反射し、当該回折
光学素子に再度入射することによって、参照波となる理
想形状波が再生されるので、一つの光源を用いるだけで
済む。

【００１６】請求項３記載の発明は、請求項２記載の圧
子形状測定器において、例えば、図４に示すように、前
記回折光学素子は、異なる角度から入射する光波に対応
して、それぞれ異なる理想形状波を再生するように構成
されていることを特徴とする。

【００１７】請求項３記載の発明によれば、請求項２記
載の発明と同様の効果を奏することができると共に、回
折光学素子に異なる角度から光波を入射させることによ
って、異なる理想形状波を再生するので、一つの回折光
学素子によって、異なる種類の圧子の形状測定が可能と
なる。

【００１８】請求項４記載の発明は、請求項３記載の圧
子形状測定器において、例えば、図４に示すように、前
記回折光学素子は、異なる角度から入射する光波に対応
して、ロックウェル圧子もしくはブリネル圧子の理想形
状波を再生するように構成されていることを特徴とす
る。

【００１９】請求項４記載の発明によれば、請求項３記
載の発明と同様の効果を奏することができると共に、一
つの回折光学素子でロックウェル圧子とブリネル圧子の
測定が可能となる。

【００２０】請求項５記載の発明は、請求項１から４の
何れか一つに記載の圧子形状測定器において、例えば、
図１から図４に示すように、前記回折光学素子は、ホロ
グラムであることを特徴とする。

【００２１】ここで、ホログラムとは、所定波長の光波
と、この光波を理想形状にある圧子に照射して得られる
反射光との干渉縞パターンを記録した回折光学素子であ
る。

【００２２】請求項５記載の発明によれば、ホログラム
に、記録時に用いた光波と同波長の光波を入射すると、
この入射光から生じる回折光によって、圧子の理想形状
を反映した理想形状波が再生されるので、請求項１から
４の何れか一つに記載の発明と同様の効果を奏すること
ができる。

【００２３】請求項６記載の発明は、請求項１から５の
何れか一つに記載の圧子形状測定器において、例えば、
図１から図４に示すように、前記観察手段は、前記光波
形成手段によって再生される被測定波と参照波の干渉像
を結像させる結像部を備えることを特徴とする。

【００２４】請求項６記載の発明によれば、請求項１か
ら５の何れか一つに記載の発明と同様の効果を奏するこ
とができると共に、結像部により被測定波と参照波とが
結像されるので、被測定波と参照波による干渉縞が生じ
るか否かを容易に把握できる。即ち、結像部として、例
えば、スクリーンに直接結像させたり、或いは結像レン
ズによりＣＣＤ（Charge Coupled Device）のような
光電検出器に結像させた後、画像表示装置等に表示させ
ることによって干渉縞が生じるか否かを容易に把握でき
る。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、図１から図４を参照して、
本発明の実施の形態の圧子形状測定器１を詳細に説明す
る。この圧子形状測定器１は、図１に示すように、レー
ザ発振装置１０と、対物レンズ１１と、コリメータレン
ズ１２と、ホログラム（回折光学素子）１３と、参照鏡
１４と、コリメータレンズ１５と、スクリーン（観察手
段）１６等から概略構成される。なお、以下の説明で
は、圧子がロックウェル圧子である場合を主体に説明す
る。

【００２６】ホログラム１３は、ガラス板等の基板の表
面に感光剤を塗布してなる記録面を備えた写真乾板から
なり、この記録面に、圧子の理想形状の立体形状を映す
理想形状波Ｐが記録されている。

【００２７】例えば、ロックウェル圧子は、その下端部
に１２０°程度の頂角をもつ円錐部を備えており、この
円錐部の先端は０．２ｍｍ程度の球面状に形成された先
端球部を備える。このロックウェル圧子に光波を照射す
ると、図１に示すように、ロックウェル圧子１７の円錐
部で反射する円錐面波Ｐ１と、ロックウェル圧子１７の
先端球面部で反射する球面波Ｐ２とが生じる。この円錐
面波Ｐ１と球面波Ｐ２との合成波が、ロックウェル圧子
１７の「理想形状波Ｐ」となる。

【００２８】このホログラム１３には、以下の通りにし
て理想形状波Ｐが記録される。即ち、圧子の理想形状波
Ｐと、参照光となる所定の光波とを、レンズ等の光学系
を用いて、ホログラム１３の記録面上に導く。これによ
り、ホログラム１３の記録面上に、理想形状波Ｐと参照
光とから生じる干渉縞パターンが露光される。この記録
面を現像処理することによって、記録面の感光剤に干渉
縞パターンを記録してホログラム１３が作成される。

【００２９】このように作成されたホログラム１３に、
干渉縞パターンの記録に用いた所定の光波と同波長の光
波が入射すると、このホログラム１３から生じる回折光
によって「理想形状波Ｐ」が再生される。この「理想形
状波Ｐ」は、理想形状にある圧子の反射光の空間的な位
相分布および強度分布を共に再生した光波となり、あた
かもその場所に圧子があるかのように見える。このよう
にロックウェル圧子１７の空間的な位相分布および強度
分布を再現した理想形状波Ｐが得られるので、ロックウ
ェル圧子１７の形状測定を高精度に行うことができる。

【００３０】また、ホログラム１３は以下の通りにして
も作成できる。即ち、コンピュータ等の計算機シミュレ
ーションによって上記干渉縞パターンを算出し、半導体
プロセスで用いられる微細パターン描画装置を使用し
て、ホログラム１３の記録面に理想形状波Ｐを記録す
る。より具体的には、計算機シミュレーションにより得
られた干渉縞パターンの干渉強度分布に基づいて、記録
面上で電子線を走査する。次いで、この記録面の現像処
理を経ることによって、ホログラム１３の記録面上に干
渉縞パターンが記録される（「計算機ホログラム」と称
す）。

【００３１】このようにホログラム１３は、その記録面
に干渉縞パターンを記録できるので、ある理想形状波Ｐ
を記録したホログラム１３と同一の複製品を製造するこ
とも容易である。このように複製が容易であるために、
圧子形状測定器１を使用する多くのユーザに、精度の良
いリファレンスを提供することが可能となる。

【００３２】また、ホログラム１３は、光波を異なる角
度から入射することによって、別の異なる理想形状波Ｐ
を再生するように設計できる。この結果、ロックウェル
圧子、ブリネル圧子等の種類に対応した異なる理想形状
波Ｐを、１つのホログラム１３に含めることができる。
このようなホログラム１３を備えることによって、異な
る種類の圧子を測定するための原器を集約できる。さら
に、従来の圧子形状測定器１００で用いられていた高精
度な加工が必要である平面リファレンスや球面リファレ
ンスが不要となる。この結果、圧子形状測定器１は光学
系の構成を極めて簡素化できる。さらに、圧子形状測定
器１には平面リファレンスと球面リファレンスとを切り
替える機構も不要となる。

【００３３】また、本実施の形態の圧子形状測定器１で
は、ホログラム１３は、レーザ発信装置１０の光軸と異
なる角度で交差する複数の位置に配置できるように構成
される。それぞれの位置に対応して、ホログラム１３は
異なる種類の圧子の理想形状波Ｐを再生する。本実施の
形態では、ホログラム１３は、レーザ発振装置１０の光
軸と直交する向きに配置した場合に、ロックウェル圧子
１７の理想形状波Ｐを再生し、レーザ発振装置１０の光
軸から角度θだけ傾斜して配置した場合（図４参照）
に、ブリネル圧子の理想形状波を再生するように作成さ
れている。

【００３４】次に、この圧子形状測定器１を用いて、具
体的に圧子が理想形状にあるか否かを測定する動作を、
圧子がロックウェル圧子１７の場合を例として説明す
る。先ず、図１に示すように、ホログラム１３をレーザ
発振装置１０の光軸と直交するように配置し、ロックウ
ェル圧子１７を図示しない試験台に設置する。この試験
台は、ホログラム１３から理想形状波Ｐが再生される際
に、この理想形状波Ｐに含まれる球面波の焦点に位置す
るように設計される。

【００３５】次いで、レーザ発振装置１０から、平面波
であるレーザビームを発振する。このレーザビームの波
長は、ホログラム１３に理想形状波Ｐの干渉縞パターン
を記録する時に用いた光波の波長と同一の波長に設定さ
れる。

【００３６】こうしてレーザ発振装置１０から発振され
るレーザビームは、対物レンズ１１に入射し、この対物
レンズ１１によって球面波に変換される。次いで、この
球面波がコリメータレンズ１２に入射して平面波に変換
される。この結果、レーザ発振装置１０から発振される
レーザビームの光波が、測定に必要な面積を持つように
広げられる。

【００３７】こうして広げられた光波がホログラム１３
に入射する。図２に示すように、これによりホログラム
１３の後方には、回折光によってロックウェル圧子１７
の理想形状波Ｐが再生される。この理想形状波Ｐは、試
料台に載置されるロックウェル圧子１７で反射し、その
反射光が逆方向に進む。こうして得られる反射光は、試
料台に載置されている圧子に光波を照射して得られる反
射光の、空間的な位相分布および強度分布を共に反映し
た光波となる（被測定波Ｑ）。なお、図２では、被測定
波Ｑが再生される様子を実線によって示している。

【００３８】この「被測定波Ｑ」は、試料台に載置され
ているロックウェル圧子１７が理想形状である場合に
は、ホログラム１３から再生した理想形状波Ｐから変化
しないが、試料台に載置されているロックウェル圧子１
７が理想形状とは異なる場合には、この「被測定波Ｑ」
はその形状を反映して空間的な位相分布および強度分布
をもつ光波に変化する。

【００３９】こうしてホログラム１３に入射した光波か
ら「被測定波Ｑ」が生成すると共に、図３に示すよう
に、コリメータレンズ１２によって広げられた光波の一
部がホログラム１３を透過する。この透過光は、参照鏡
１４によって反射されて再びホログラム１３に入射す
る。これによりホログラム１３の前方に理想形状波Ｐが
再生される（参照波Ｒ）。なお、図３では、参照波Ｒが
再生される様子を点線によって示している。

【００４０】こうして、図１に示すように、「被測定波
Ｑ」（実線により図示）と「参照波Ｒ」（点線により図
示）とが同一の方向に生成され、スクリーン１６に投影
される。即ち、本実施の形態では、レーザ発振装置１０
と、対物レンズ１１と、コリメータレンズ１２と、ホロ
グラム１３と、反射鏡１４とから光波形成手段２０が構
成される。

【００４１】ここでロックウェル圧子１７が理想形状と
異なっている場合には、「被測定波Ｑ」はその形状を反
映して「参照波Ｒ」とは空間的な位相分布が異なってい
るために、「参照波Ｒ」と干渉してスクリーン１６上に
干渉縞が生じる。対して、ロックウェル圧子１７が理想
形状にある場合には、「被測定波Ｑ」はホログラム１３
から再生される理想形状波Ｐのままの光波であり、「参
照波Ｒ」との空間的な位相分布には差がない。つまり、
「被測定波Ｑ」と「参照波Ｒ」とは、互いに強め合うだ
けであり干渉縞は生じない。なお、図１（ｂ）では、ロ
ックウェル圧子１７が理想形状にあり、スクリーン１６
上で両者から反射された光波が互いに強め合って照光さ
れる様子を平面視して模式的に示している。

【００４２】こうしてユーザは、スクリーン１６に投影
される「被測定波Ｑ」と「参照波Ｒ」とに干渉縞が生じ
るか否かを観察するだけで、ロックウェル圧子１７が理
想形状にあるか否かを容易に測定できる。

【００４３】また、本実施の形態の圧子形状測定器１で
は「被測定波」と「参照波」とは、コリメータレンズ１
５によって発散波から平面波に変換されてスクリーン１
６に投影される。このように平面波に変換することによ
って、「被測定波」と「参照波」は一定の幅で進むよう
になる。従って、スクリーン１６はコリメータレンズ１
５からの距離を何れの位置に配置しても、スクリーン１
６には一定の像が投影されるので設計の自由度が高ま
る。

【００４４】また、この圧子測定器１によってブリネル
圧子１８を測定するには、図４に示すように、コリメー
タレンズ１２から出射する平面波に対して、ホログラム
１３を所定角度θだけ傾斜させる。これにより、ホログ
ラム１３には角度θ方向から平面波が入射し、このホロ
グラム１３の後方にブリネル圧子１８の理想形状波が再
生される。この結果、ユーザは、ホログラム１３を傾斜
させてスクリーン１６上に投影される像を観察すること
によって、ブリネル圧子１８についても理想形状にある
か否かを測定できる。

【００４５】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
るものではない。例えば、本実施の形態では、被測定波
と参照波とをスクリーン１６に投影したが、これらの光
波がＣＣＤ（charge coupled device）カメラに導かれ
るように構成しても良い。この場合には、コリメータレ
ンズ１５よりＣＣＤカメラ側にレンズを設け、このレン
ズによって被測定波と参照波とを小領域に集光させる。
また、ＣＣＤカメラにモニタを接続し、このモニタにＣ
ＣＤカメラが受光した映像を表示するように構成しても
良い。この場合には、ＣＣＤカメラと、レンズと、モニ
タとから観察手段が構成される。これによりユーザは上
記モニタに表示される映像から圧子が理想形状にあるか
否かを測定できる。また、本実施の形態では、圧子とし
てロックウェル圧子およびブリネル圧子を例示したが、
ビッカース圧子等その他の圧子の理想形状波についても
同様に、一つのホログラム１３に含めることができる。
その他、圧子形状測定器１の具体的な細部構成について
も、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、適宜に変
更可能であることは勿論である。

【００４６】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、回折光学
素子に入射する光波から、圧子の理想形状の立体形状を
映す理想形状波が得られる。この理想形状波を参照波と
し、圧子の立体形状を反映する光波である被測定波と同
一方向に再生させて、観察手段によって、被測定波と参
照波とに干渉縞が生じるか否かを観察することで、圧子
の形状を一度で容易に測定できる。また、回折光学素子
に入射する光波から、圧子の理想形状を反映した光波で
ある理想形状波が得られるので、高精度に加工されたレ
ンズやリファレンスを要することなく、圧子形状測定器
の光学系の構成を大幅に簡素化できる。

【００４７】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の発明と同様の効果を奏することができると共に、回
折光学素子を透過する光波を、反射鏡に反射させて回折
光学素子に再度入射させることによって、参照波となる
理想形状波が再生されるので、一つの光源を用いるだけ
で済む。

【００４８】請求項３記載の発明によれば、請求項２記
載の発明と同様の効果を奏することができると共に、一
つの回折光学素子によって、異なる種類の圧子の形状測
定が可能となる。

【００４９】請求項４記載の発明によれば、請求項３記
載の発明と同様の効果を奏することができると共に、一
つの回折光学素子によって、圧子形状測定器でロックウ
ェル圧子とブリネル圧子の測定が可能となる。

【００５０】請求項５記載の発明によれば、ホログラム
から生じる回折光によって、圧子の理想形状を反映した
理想形状波が再生されるので、請求項１から４の何れか
一つと同様の効果を奏することができる。

【００５１】請求項６記載の発明によれば、請求項１か
ら５の何れか一つに記載の発明と同様の効果を奏するこ
とができると共に、結像部により被測定波と参照波とが
結像されるので、被測定波と参照波による干渉縞が生じ
るか否かを容易に把握できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した一実施の形態の圧子形状測定
器１を示す図であり、（ａ）は圧子形状測定器１の全体
構成を示す模式図であり、（ｂ）はスクリーン１６を平
面視した様子を示す図である。

【図２】図１の光波形成手段Ｑによって被測定波が再生
される様子を説明するための図である。

【図３】図１の光波形成手段Ｑによって参照波が再生さ
れる様子を説明するための図である。

【図４】図１の圧子形状測定器１によってブリネル圧子
１８を測定する様子を説明するための図である。

【図５】従来の圧子形状測定器１００によってロックウ
ェル圧子１１０の先端球部１１０ｂを測定する様子を説
明するための図であり、（ａ）は全体構成を示す模式図
であり、（ｂ）はスクリーン１０７を平面視した図であ
る。

【図６】従来の圧子形状測定器１００によってロックウ
ェル圧子１１０の円錐部１１０ａ測定する様子を説明す
るための図であり、（ａ）は全体構成を示す図であり、
（ｂ）はスクリーン１０７を平面視した図である。

【符号の説明】

１圧子形状測定器１０レーザ発振装置（光波形成手段の一部）１１対物レンズ（光波形成手段の一部）１２コリメータレンズ（光波形成手段の一部）１３ホログラム（回折光学素子、光波形成手段の一
部）１４参照鏡（光波形成手段の一部）１５コリメータレンズ１６スクリーン（観察手段）１７ロックウェル圧子（圧子）１８ブリネル圧子（圧子）２０光波形成手段Ｐ理想形状波Ｑ被測定波Ｒ参照波

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧子が理想形状にあるか否かを測定する
圧子形状測定器であって、入射する光波から、前記圧子の理想形状の立体像を映す
理想形状波を再生する回折光学素子を有し、前記圧子の立体形状を反映する光波である被測定波と、
前記回折光学素子から再生される理想形状波である参照
波と、を同一方向に再生させる光波形成手段と、該光波形成手段によって再生される前記被測定波と前記
参照波とが干渉縞を生じるか否かを観察するための観察
手段と、を備えることを特徴とする圧子形状測定器。
【請求項２】請求項１記載の圧子形状測定器におい
て、前記光波形成手段は、前記回折光学素子を透過する光波
を反射させて当該回折光学素子に再度入射させる反射鏡
を備え、前記被測定波は、前記回折光学素子から再生された理想
形状波を圧子に反射させることによって、当該圧子の形
状を反映させた光波であり、前記参照波は、前記回折光学素子を透過した光波を前記
反射鏡に反射させて当該回折光学素子に再度入射させる
ことによって、前記被測定波と同一方向に再生される理
想形状波であることを特徴とする圧子形状測定器。
【請求項３】請求項２記載の圧子形状測定器におい
て、前記回折光学素子は、異なる角度から入射する光波に対
応して、それぞれ異なる理想形状波を再生するように構
成されていることを特徴とする圧子形状測定器。
【請求項４】請求項３記載の圧子形状測定器におい
て、前記回折光学素子は、異なる角度から入射する光波に対
応して、ロックウェル圧子もしくはブリネル圧子の理想
形状波を再生するように構成されていることを特徴とす
る圧子形状測定器。
【請求項５】請求項１から４の何れか一つに記載の圧
子形状測定器において、前記回折光学素子は、ホログラムであることを特徴とす
る圧子形状測定器。
【請求項６】請求項１から５の何れか一つに記載の圧
子形状測定器において、前記観察手段は、前記光波形成手段によって再生される
被測定波と参照波の干渉像を結像する結像部を備えるこ
とを特徴とする圧子形状測定器。