JP2686146B2 - 干渉計 - Google Patents

干渉計

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JP2686146B2 JP15719689A JP15719689A JP2686146B2 JP 2686146 B2 JP2686146 B2 JP 2686146B2 JP 15719689 A JP15719689 A JP 15719689A JP 15719689 A JP15719689 A JP 15719689A JP 2686146 B2 JP2686146 B2 JP 2686146B2
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 (従来の技術) 本発明はレンズやミラーの球面精度、特に、面精度と
ともに曲率半径を測定するための干渉計に関するもので
ある。
この種面精度および曲率半径を測定する従来の技術を
示す第4図は、フィゾー型干渉計において、被検レンズ
の中心の光軸方向の位置を検出するために別の検出光学
系を用いたものである。
フィゾー型干渉計はレーザ光源31、集光レンズ32、半
透鏡33、コリメートレンズ34、参照レンズ35、観察系36
から構成される。検出光学系は光源37、照明レンズ38、
結像レンズ39、位置検出素子40から構成される。レーザ
光源31から出射されたレーザ光は集光レンズ32およびコ
リメートレンズ34で拡大され、半透鏡33で偏向され、参
照レンズ35の参照面35aと被検レンズ41の被検面41aとで
反射される。これらの光は半透鏡33を透過し、干渉して
観察系36で干渉縞が観察される。一方、光源37からの出
射光は照明レンズ38で被検レンズ41の被検面41a上に集
光され、これを結像レンズ39により位置検出素子40上に
結像させることにより被検レンズのフィゾー型干渉計の
光軸方向の位置が検出される。
この場合、フィゾー型干渉計の干渉縞形状および光軸
方向位置検出光学系による位置から演算した値を、事前
に測定した曲率半径が既知のマスターレンズ42の値と曲
率半径に対して比較することにより相対的に被検レンズ
の曲率半径を測定することができる。
換言すると、上記のように調整された干渉計をもちい
ることにより、事前に測定した曲率半径が既知のマスタ
ーレンズ42によって曲率半径の基準位置を検出し、次い
でマスターレンズ42を被検レンズ41に置換し、この被検
レンズ41を光軸方向にて微動させてこの被検レンズ41の
結像点を前記基準位置に合致させることによりフィゾー
型干渉計の観察光学系にて観察される干渉縞の本数にて
測定対象の被球面度を知ることができる。
また、事前に測定した曲率半径が既知のマスターレン
ズ42によってフィゾー干渉計の観察系36にワンカラーの
干渉縞が観察された位置により曲率半径の基準位置を検
出し、次いで、マスターレンズを被検レンズに置換し、
この被検レンズを光軸方向にて微動させて、この被検レ
ンズにより観察系41にてワンカラーの干渉縞が観測され
た結像点を検出し、基準位置と結像点とのずれ量から曲
率半径のずれ量を知ることができる。即ち、マスターレ
ンズの基準位置と被検レンズの結像点において、両者を
合致せしめたときは、面精度を知ることができ、また、
観察系で観測されるワンカラーの干渉縞の出現における
両者の基準位置と結像点とのずれ量にて曲率半径のずれ
量を知ることができる。
(発明が解決しようとする課題) 上記の従来技術での面精度および曲率半径の測定は、
それ以前に干渉計単体で行われていた球心反射光と面頂
反射光との間の移動距離で測定する方法に比べ、測定時
間が大幅に短縮される利点はあるが、位置検出光学系が
必要であるために高価になること、および、干渉縞形状
値と光軸方向位置検出値のどちらかを基準値に合わせる
ために、レンズを光軸方向に移動させる必要があるた
め、多少の時間がかかることなどの欠点がある。
本発明は上記の欠点を解決するために安価で迅速に面
精度と曲率半径とを測定し得る干渉計を提供することを
目的とする。
(問題点を解決する手段および作用) 本発明は反射により被検体の光学面の形状を測定する
フィゾー型干渉計において、被検体の被検面を機械的に
位置決めするホルダーと、該ホルダーおよび参照面の距
離を検出する手段と、縞走査法により干渉縞のデフォー
カス成分を検出する解析装置と、これにより被検面の曲
率半径および面精度を算出する演算装置とを具えること
を特徴とする。
第1図に示すように、本発明干渉計は、レーザー光源
1と、集光レンズ2と、半透鏡3と、コリメートレンズ
4と、参照レンズ5とからフィゾー型干渉計を、撮像装
置6と、処理装置7と、微動装置8と、入出力装置9と
から解析装置を夫々構成し、被検レンズ11をレンズ台10
により保持するものである。
微動装置8にて一定量ずつ微動させるフィゾー型干渉
計の参照レンズ5と、レンズ台10上で位置が決められ固
定された被検レンズ11とから縞走査を行って干渉縞を
得、この得られた干渉縞を撮像装置6で処理装置7に取
込む。この縞走査を行った干渉縞から被検レンズ11の形
状及びアライメント誤差を処理装置7にて計算する。ア
ライメント誤差のうちデフォーカス分と参照レンズ5と
レンズ台10との距離から被検レンズ11の曲率半径を計算
する。また、面精度は計算した被検レンズ11の形状から
レンズ面の各位置における最大値および最小値の差で計
算する。これらを入出力装置9の表示部に表示する。
(第1実施例) 第2図は本発明干渉計の第1実施例を示す。本例で
は、レーザ光源14と、集光レンズ15と、半透鏡16と、コ
リメートレンズ17と、参照レンズ18とからフィゾー型干
渉計19を構成する。解析装置20は、TVカメラ21と、マイ
クロコンピュータ22と、ピエゾ駆動回路23と、例えば、
制御卓30を有するCTRのターミナル24とから構成する。
レンズ台はガイドレール50上にあらかじめ位置が決めら
れたうえ、スライダー51に固定されたレンズホルダ25
と、ピエゾ素子53により駆動される参照レンズ18の保持
用下側スライダー52と、上側スライダー51と、下側スラ
イダー52の距離を測定するスケール26から構成する。上
側スライダー51と下側スライダー52には夫々基準目盛を
刻設する。干渉計19の支持枠に固定されたガイドレール
50と、下側スライダー52との間にはピエゾ素子53を介在
させ、ピエゾ素子53によって下側スライダー52を移動し
得るようにする。ピエゾ素子53はピエゾ駆動回路23にて
駆動制御する。フィゾー型干渉計19は、レーザー光源14
から出射されたレーザー光を集光レンズ15およびコリメ
ートレンズ17により拡大し、半透鏡16で偏向し、参照レ
ンズ18と被検レンズ27とで反射された光は半透鏡16を透
過して、干渉縞を形成する。
解析装置20は、マイクロコンピュータ22によりピエゾ
駆動回路23を介してピエゾ素子53を例えばN=4として
1/〔2N〕波長分動かすようにする。これにより下側スラ
イダー52に取付けられた参照レンズ18も動き、従って光
路長が変動する。この状態でフィゾー型干渉計19で形成
された干渉縞をTVカメラ21で撮像し、マイクロコンピュ
ータ22上のメモリの一部に記憶する。この間の縞の形を
第5図に示す。これをN回行う。このようにして取込ま
れたN個の画像jの各画素(x,y)の強度Iを次式によ
りマイクロコンピュータで計算し、波面h(x,y)を求
める。
この後この波面を次式のツェルニケ多項式で解析す
る。
W=C1+C2ρcosθ+C3ρsinθ+C4(2ρ−1) +C5ρ2cos2θ+C6ρ2sin2θ+C7(3ρ−2)ρcos
θ +C8(3ρ−2)ρsinθ+C9(6ρ−6ρ
1) この式の各係数からアライメント誤差のチルト、デフ
ォーカスと球面誤差のアス、コマ、球面収差を求める。
この中のデフォーカス成分とTVカメラ21で得られた被検
レンズ27の直径と、スケール26で得られた参照レンズ18
と被検レンズ27の距離から被検レンズの曲率半径をマイ
クロコンピュータ22で演算し、その結果をCRTターミナ
ル表示することで被検レンズの曲率半径を測定する。面
精度は波面の形状から最大値と最小値との差であるP−
V値や偏差のRMS値を計算する。この後前記の面形状誤
差のアス、コマ、球面収差などの値をCRTターミナルに
表示する。
本実施例では、参照レンズ18と被検レンズ27との距離
はレンズホルダー25に被検レンズ27を当てつけてスケー
ル26で測定することと、被検レンズ27により得られた干
渉縞を解析装置でデフォーカス成分を分離するために測
定時に被検レンズを移動させることとが不要であり曲率
の迅速な測定が可能となる効果がある。
(第2実施例) 第3図は本発明干渉計の第2実施例を示す。フィゾー
型干渉計と、解析装置とは第1実施例と同様に構成す
る。本例では、レンズ台は基準レンズ用レンズホルダ25
aと、被検レンズ用レンズホルダ25bとを保持して、夫々
を光軸上に移動できる回転テーブル28とガイドレール50
上でピエゾ素子53により駆動され、参照レンズ18の保持
用のスライダ54が構成される。
レンズホルダー25aに嵌装された基準レンズ29のフィ
ゾー型干渉計による干渉縞は、解析装置によりそのデフ
ォーカス成分を求める。その後回転テーブル28を180゜
回転し、レンズホルダー25bに嵌装された被検レンズ27
をフィゾー型干渉計の光軸上に移動し、同様にデフォー
カス成分を求める。基準レンズの曲率半径は、制御卓30
を経てCRTターミナル24から入力し、それぞれのデフォ
ーカス成分と演算することにより被検レンズ27の曲率が
測定される。面精度は被検レンズ27を光軸上に移動した
ときに第1実施例の場合と同様にして測定する。そのと
き曲率半径と面精度とをCRTターミナルに表示する。
本実施例では、参照レンズ18と被検レンズ27の距離を
基準レンズを使用し、間接的に求めることにより、スケ
ールが不要となるので安価になる効果がある。
(発明の効果) 本発明による干渉計によれば、被検レンズの位置を参
照レンズとの距離が判っているレンズホルダーにより、
機械的に決めて、ツェルニケ多項式解析のデフォーカス
成分との演算により測定するので、被検レンズを基準位
置へその都度動かすことが無く迅速な測定が可能にな
る。また、レンズ位置をその都度測定する装置が不要と
なるので安価になる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明干渉計の原理を示す構成説明図、 第2図は本発明干渉計の第1実施例を示す構成説明図、 第3図は本発明干渉計の第2実施例を示す構成説明図、 第4図は従来の干渉計の構成を示す説明図、 第5図は本発明干渉計による干渉縞の形状を示す説明図
である。 1、14……レーザ光源 2、15……集光レンズ、3、16……半透鏡 4、17……コリメートレンズ 5、18……参照レンズ 6、21……撮像装置(TVカメラ) 7……処理装置、8……微動装置 9……入出力装置、10……レンズ台 20……解析装置 22……マイクロコンピュータ 23……ピエゾ素子駆動回路 24……CRTターミナル 25……レンズホルダー、26……スケール 27……コリメートレンズ 28……回転テーブル、29……基準レンズ 30……制御卓、50……ガイドレール 51……上側スライダー 52……下側スライダー 53……ピエゾ素子、54……ストッパ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】反射により被検体の光学面の形状を測定す
    るフィゾー型干渉計において、被検体の被検面を機械的
    に位置決めするホルダーと、該ホルダーおよび参照面の
    距離を検出する手段と、縞走査法により干渉縞のデフォ
    ーカス成分を検出する解析装置と、これにより被検面の
    曲率半径および面精度を算出する演算装置とを具えるこ
    とを特徴とする干渉計。
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RU2744847C1 (ru) * 2020-07-28 2021-03-16 АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "Научно-исследовательский институт оптико-электронного приборостроения" (АО "НИИ ОЭП") Интерферометр с функцией дифференциальных измерений

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