JP2756715B2 - ダハ反射鏡成形金型の検査方法 - Google Patents

ダハ反射鏡成形金型の検査方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば一眼レフカメラのファインダ光学
系などに用いられるダハ反射鏡を成形するためのダハ反
射鏡成形金型の検査方法に関する。
〔従来の技術〕
一眼レフカメラのファインダ光学系に従来一般的に用
いられていたペンタプリズムに代わって、最近は、プラ
スチック製のルーフ(屋根形)ミラーが用いられるよう
になり、大幅な軽量化とコストダウンがはかられてい
る。このようなルーフミラーは90度の挟角を有する内面
鏡(以下「ダハ反射鏡」という)であり、反射像をダハ
反射面で左右反転させる機能を有する。
ダハ反射鏡では、挟角に角度誤差があると反射像が2
重像になってしまうため、その直角度を非常に高精度に
製造する必要がある。また、頂角部の稜線にダレがある
と像にちらつきが発生し、反射面の面精度が悪いと像に
歪みが生じるから、稜線のダレ及び面精度などについて
も高精度に製造しなければならない。具体的には、例え
ば角度は秒オーダーの精度が求められ、稜線の太さはサ
ブミクロンオーダーの範囲に入れる必要がある。
したがって、そのようなルーフミラーをプラスチック
成形するための金型には、ダハ部分の角度、面精度及び
稜線ダレ等について、それ以上の精度が必要となり、こ
れらについて精密に検査測定する必要がある。
ダハ反射面の測定について、ペンタプリズムなどのよ
うに透明体に形成された内面鏡の場合には、ペンタプリ
ズム内に光を通すことによって、干渉計を利用して比較
的容易に検査測定を行うことができる。しかし、ルーフ
ミラー成形金型のように不透明体材料に突設されたダハ
面を検査測定する場合には、干渉計による測定は困難と
されていた。
そこで従来は、ダハ面の挟角の角度(以下単に「角
度」という)θを測定するには、例えば第11図に示され
るように、分光計101を回転させ、分光計101からの出射
光がダハ面102a,102b各面に対して垂直になる位置をチ
ェックして、その間の分光計101の回転角度αからダハ
面の角度θを測定していた。
また、面精度及び稜線のダレを検査するには、例えば
第12図に示されるように、金型表面に面精度の高い平行
平面ガラス板(ニュートン板)103などを密着させて、
その時に発生する干渉縞や干渉計により観測される干渉
縞から面精度と稜線のダレを見ていた。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、上述のような従来の検査方法では、角度測定
の精度が低くて、ルーフミラーに要求されるだけの高精
度の測定結果を得ることができない場合があった。ま
た、角度検査とその他の検査とを別々の装置で別々に行
わなければならないため、検査作業がはなはだ繁雑なも
のとなっていた。
この発明は、そのような従来の欠点を解消し、ダハ面
の角度を正確に検査測定することができ、角度検査と同
時に同じ装置で、面精度及び稜線ダハの等も測定するこ
とができるダハ反射鏡成形金型検査方法を提供すること
を目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記の目的を達成するため、本発明のダハ反射鏡成形
金型の検査方法は、あい対向して平行に設置された一対
の平らな反射面の間に90度の頂角を有する被検面を配置
して、上記一対の反射面の法線に垂直でかつ被検面の頂
角の略2等分線の方向から上記被検面にコヒーレント光
を照射し、上記被検面で両側に反射された後上記各反射
面で反射されさらに上記被検面で再び反射されて元の方
向へ戻される反射光を参照光と干渉させて干渉縞を発生
させ、その干渉縞の状態から上記被検面の状態を検査す
ることを特徴とする。
〔作用〕 90度の頂角を有する被検面に照射されたコヒーレント
光は、上記被検面で両側に反射されて両側の平行反射面
に当たる。そしてその反射面で反射されて再び被検面で
反射され、元の方向へ戻って参照光と干渉する。その結
果、被検面の状態に対応した干渉縞が発生し、その干渉
縞の状態から被検面の角度、面精度及び稜線ダレなどを
検査測定することができる。
〔実施例〕
図面を参照して実施例を説明する。
第1図において、1は被測定物であるルーフミラー成
形金型1であり、90度の頂角を有する2平面(ダハ面)
10a,10bを有している。2a及び2bは、あい対向して設置
された一対の平行平面反射鏡。3は、公知のフィゾー型
の干渉計である。干渉計としては他のタイプのものを用
いてもよい。
一対の反射鏡2a,2bは反射面の法線が干渉計の光軸30
と略垂直に設置され、それら反射鏡2a,2bの間にルーフ
ミラー成形金型1が配置されている。
ルーフミラー成形金型1は、ダハ面10a,10bの稜線11
を干渉計3の方に向け、各ダハ面10a,10bが干渉計3の
光軸30に対して略45度をなすように配置されている。ま
た、ルーフミラー成形金型1は、矢印Aで示されるよう
に、干渉計3の光軸30に対して、紙面と平行の面内で回
転自在(即ち、干渉計3の光軸30及び反射鏡2a,2bの反
射面の法線に垂直な略中心に回転自在)である。また、
矢印Bで示されるように、紙面と垂直方向の面内で回転
して(即ち、干渉計3の光軸30の光軸に垂直でかつ反射
鏡2a,2bの反射面の法線に平行な軸中心に回転して)反
射波面にティルトを与えることができるように設置され
ている。
また、本実施例においては、一対の反射鏡2a,2bのう
ち一方の反射鏡2bは半透鏡になっている。これは、この
一対の反射鏡2a,2bを完全に平行な状態に調整するため
であり、例えば第2図に示されるように、公知のオート
コリメータ4などによって半透鏡2bの裏側から光を入
れ、2つの反射鏡2a,2bによって形成される反射像が合
致するように、反射鏡2a,2bの傾きを調整することによ
って、一対の反射鏡2a,2bをほぼ完全に平行な状態にす
ることができる。またオートコリメータ4の代わりに干
渉計を利用して、半透鏡2b、反射鏡2aからの反射光によ
ってできる干渉縞より、二つの反射鏡2a,2bの平行を調
整してもよい。
なお、この一対の反射鏡2a,2bをその他の方法で完全
に平行に設置できるのであれば、一方を半透鏡にする必
要はない。
第1図の干渉計3中において、レーザ光源31から出射
されたレーザビームはビームエキスパンダ32で拡げら
れ、半透鏡33を通過してコリメートレンズ34で平行光に
なる。そして、その平行光束が干渉原器35を通過して、
被検面であるダハ面10a,10bに照射される。
干渉原器35は、被検面側の面、即ちレーザ光源31から
見て裏側の面が参照面35aとなっており、高精度に製作
されている。そして、レーザ光源31から出射されて参照
面35aで反射される反射光が参照光となる。
半透鏡33は、被検面方向から戻ってくる反射光と参照
光とを側方に反射する。36は、半透鏡33によって側方に
反射された後の光路中に配置された観測レンズであり、
稜線11の像をスクリーン37に投影する。したがって、ル
ーフミラー成形金型1の頂角の稜線11とスクリーン37面
とは光学的に共役の位置にある。
このように配置された装置において、被検面であるル
ーフミラー成形金型1のダハ面10a,10b及び稜線11の検
査測定を行う際には、レーザ光源31から出射されたレー
ザ光束を干渉計3から被検面に照射する。すると、その
照射光はダハ面10a,10bで両側に向けて反射されて一対
の平行平面反射鏡2a,2bに当たる。そしてその反射鏡2a,
2bで反射されて再びダハ面10a,10bで反射されて元の方
向、即ち干渉計3の方向に戻る。
その反射光が干渉原器35を通過すると、レーザ光源3
から出射されて干渉原器35の参照面35aで直接反射され
る参照光と重なり合って干渉し、スクリーン37上に干渉
縞が観測される。
本発明は、この干渉縞によってルーフミラー成形金型
1のダハ面10a,10bの角度(挟角)と面精度及び稜線11
のダレ等を同時に検査測定しようとするものであり、以
下それについてさらに詳述する。
まず角度測定について説明する。この場合、ダハ面10
a,10bの面形状は高精度に加工されているものとする。
第3図は、ダハ面10a,10bの角度が正確に90度であ
り、設置も正しく行われている場合を略示しており、こ
の場合には稜線11の左右両側とも、干渉計3へ戻る反射
光の向きは入射光及び参照光の向きと完全に合致してお
り、後述するティルトをかけなければ干渉縞はワンカラ
ー状態となる。
第4図は、ダハ面10a,10bの角度が90度に対してΔθ
ずれている場合を示している。この時、稜線11の左側の
面10aを正しく45度の向きに設置して、左側の面10aへ入
射していく光束とその面10aで再び反射して戻ってくる
光束とが同じ経路をたどるようにしたとすると、稜線11
の右側では、ダハ面10bで2回の反射をして干渉計へ戻
る反射光は入射時の経路を戻らずΔθの4倍の角度傾
く。したがって、稜線11の右側の波面は参照光の波面に
対して4Δθ傾き、位相差kλが発生する。ただし、λ
は測定光の波長、kは発生する縞の本数である。また、
図中のLは、ダハ面を干渉計3の光軸側に投影したとき
の長さである。
ここで 4L・Δθ=kλゆえ Δθ=kλ/4Lとなり、干渉縞の状態からダハ面10a,10b
の角度誤差を測定することができる。しかも、ダハ面の
Δθの角度誤差が反射波面では4倍の角度に増幅される
ので、従来の測定法に比べて4倍の精度で測定すること
ができる。
例えばL=20mm、λ=0.6328μm、k=1本とする
と、 Δθ=0.6328×103/80 ≒8×10-6rad. ≒1.6″ となる。
第5図は、上述の角度誤差検出時に、スクリーン37上
に観測される干渉縞の状態を示しており、ルーフミラー
成形金型1を第1図の矢印B方向に回転させない場合
(即ち、一対の反射鏡2a,2b面の法線まわりに回転させ
ない場合)には、この第5図に示されるように、稜線位
置11′より左側の部分の干渉縞はワンカラー状態とな
り、稜線位置11′より右側の部分には稜線方向と平行な
干渉縞が発生する。
このようにして観測される干渉縞の本数が上述したk
となり、これによって角度誤差を検出することができる
が、この場合には、観測される干渉縞の本数が1本以下
のときは角度誤差の検出は不能となる。
そこで、ルーフミラー成形金型1を第1図の矢印B方
向に回転(即ち、一対の反射鏡2a,2b面の法線まわりに
回転)させて反射光の波面にティルトを与えると、第6
図に示されるように、稜線位置11′より左側の部分には
稜線方向と直角方向の干渉縞が観測され、稜線位置11′
より右側には、左側に対して傾いた干渉縞が観測され
る。この場合、第6図に示されるように、縞の1ピッチ
pに対しての縞の曲がり量Δpの割り合いΔp/pがkと
なる。
このようにティルトを与えると干渉縞のずれ量がわか
り易くなり、ずれ量が1本以下(即ちk≦1)であって
もずれ量kを検出して角度誤差を測定することができ
る。また、角度誤差が正か負かも判断することができ
る。
第7図は、ルーフミラー成形金型1の設置状態が傾い
ている場合を示しており、この場合には、稜線11の左右
両側で同じように干渉縞の状態が変化するので、ダハ面
の角度誤差とは混同されない。
また第8図は干渉計3の光軸30が傾いている場合を示
しているが、この場合には干渉計3の傾き角θの半分の
角度θ/2だけルーフミラー成形金型1の方を傾けてやれ
ば、ダハ面10a,10bに入射した光束は、各反射面2a,2b,1
0a,10bで反射されて、元きた経路を戻るので、上述した
正常な測定状態と同じ測定状態となる。したがって干渉
計3の光軸30に対する対向面2a,2bの法線は略垂直に設
置されていればよい。
ダハ面10a,10bの面精度の検査については、上述した
角度検査測定の際に観測される干渉縞の歪みなどから、
ダハ面10a,10bの歪みを検出することができる。
稜線11のダレについては、スクリーン37が稜線11と光
学的に共役となっていることによって容易に検出するこ
とができる。即ち、稜線11にダレなどが存在すると、そ
の状態は、例えば第9図に示されるように、稜線位置1
1′における干渉縞の曲がりとしてスクリーン37上に明
瞭に観測される。もし、スクリーン37と稜線11とが共役
でなければ、例えば第10図に示されるように、稜線11の
ダレの状態は干渉縞には明瞭には現れない。
ところで、スクリーン37上に観測される干渉縞は、コ
ントラストが高いほど観測が容易である。最も高コント
ラストが得られるのは、干渉原器35で反射される参照光
の強度と、ダハ面10a,10bから干渉計3に戻される反射
光の強度とが等しいときである。
したがって、平行な反射鏡2a,2bの反射率をR、干渉
原器35の反射率をRr、ダハ面10a,10bの反射率をRtとす
ると、ガラスの吸収等が無いものとすれば、 Rr=(1−Rr)・Rt・R・Rt・(1−Rt)だから R=Rr/(1−Rr)2・Rt2)となり、この条件に合致す
るように反射鏡2a,2bの反射率を選択すれば、最もコン
トラストの高い状態で干渉縞を観測して、ルーフミラー
成形金型1のダハ面の検査測定を良好な状態で行うこと
ができる。
なお、上記実施例においては、ルーフミラー成形金型
のダハ面の検査測定について説明したが、本発明はそれ
に限定されるものではなく、2平面が直角に凸状に交わ
る物体の検査測定に広く適用することができる。
〔発明の効果〕
本発明のダハ反射鏡成形金型の検査方法によれば、ダ
ハ反射鏡成形金型のダハ面の角度(挟角)誤差を干渉計
を用いて、誤差を4倍に増幅して高精度で検査測定する
ことができ、しかも面精度と稜線のダレなども、同じ装
置で同時に容易に検査測定することができる優れた効果
を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のダハ反射鏡成形金型の検査方法を行う
ための装置を示す正面図、 第2図はその一対の反射面を平行に調整するための調整
状態を示す略示図、 第3図及び第4図はダハ面の角度測定状態を示す部分正
面図、 第5図及び第6図は角度測定時に観測される干渉縞の例
を示す略示図、 第7図及び第8図は角度測定状態を示す部分正面図、 第9図及び第10図は干渉縞に現れる稜線部の状態を示す
略示図、 第11図及び第12図は従来のダハ反射鏡成形金型の検査方
法を示す略示図である。 1…ルーフミラー成形金型、2a,2b…一対の平行な反射
鏡、3…干渉計、10a,10b…ダハ面、11…稜線、35…干
渉原器、37…スクリーン。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】あい対向して平行に設置された一対の平ら
    な反射面の間に90度の頂角を有する被検面を配置して、
    上記一対の反射面の法線に垂直でかつ被検面の頂角の略
    2等分線の方向から上記被検面にコヒーレント光を照射
    し、上記被検面で両側に反射された後上記各反射面で反
    射されさらに上記被検面で再び反射されて元の方向へ戻
    される反射光を参照光と干渉させて干渉縞を発生させ、
    その干渉縞の状態から上記被検面の状態を検査すること
    を特徴とするダハ反射鏡成形金型の検査方法。
  2. 【請求項2】上記一対の反射面のうちの少なくとも一方
    が半透鏡である請求項1記載のダハ反射鏡成形金型の検
    査方法。
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