JP2877935B2 - Surface accuracy measuring method and measuring device - Google Patents

Surface accuracy measuring method and measuring device

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JP2877935B2
JP2877935B2 JP26829290A JP26829290A JP2877935B2 JP 2877935 B2 JP2877935 B2 JP 2877935B2 JP 26829290 A JP26829290 A JP 26829290A JP 26829290 A JP26829290 A JP 26829290A JP 2877935 B2 JP2877935 B2 JP 2877935B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光の干渉作用を用いて曲面の状態を測定する
場合、参照面と被測定面の位置決めが容易にできる技術
に関するものである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a technique for easily positioning a reference surface and a measured surface when measuring the state of a curved surface using light interference.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

レーザビームプリンタやレーザファクシミリ等に用い
られる光走査光学系は、一般にポリゴンミラーの面倒れ
補正を行うために、シリンドリカルレンズやトロイダル
レンズ等を用いたアナモフィックな光学系で構成され
る。なお、シリンドリカル面は、トロイダル面において
一方の曲率半径が無限大の場合と考えることができるの
で、本明細書においてトロイダル面という場合は特に区
別しない限りシリンドリカル面も含むものとする。
An optical scanning optical system used in a laser beam printer, a laser facsimile, or the like is generally formed of an anamorphic optical system using a cylindrical lens, a toroidal lens, or the like, in order to correct a tilt of a polygon mirror. Note that the cylindrical surface can be considered to be a case where one of the radii of curvature is infinite on the toroidal surface. Therefore, in this specification, the toroidal surface includes the cylindrical surface unless otherwise specified.

これらのレンズは、感光体上の形成ドットの高密度化
や均一化の要求から、0.1μm程度の面精度が必要とさ
れる。こうした背景から、トロイダル面を波長λ以下の
高精度で測定する必要が生じている。
These lenses are required to have a surface accuracy of about 0.1 μm in order to increase the density and uniformity of dots formed on the photoconductor. From such a background, it is necessary to measure the toroidal surface with a high accuracy of the wavelength λ or less.

一般に、面を高精度で測定するものとしては、レーザ
干渉計が広く知られているが、この干渉計は、平面また
は球面の測定はできるが、トロイダル面等のように、面
内の直交する主径線の曲率中心が異なる曲面については
測定できない。
In general, a laser interferometer is widely known as a device for measuring a surface with high accuracy. This interferometer can measure a flat surface or a spherical surface, but can intersect at right angles in a plane such as a toroidal surface. It is not possible to measure a curved surface with a different center of curvature of the main diameter wire.

そのため、従来このようなトロイダル面を高精度に測
定する方法としては、ダイヤモンドやルビー等の接触
針を被測定面に当接して走査させる「接触針方式」や、
光を微小スポットとして被測定面に照射し、このスポ
ットを被測定面全体に走査させる「光プローブ方式」等
があった。
Therefore, as a conventional method for measuring such a toroidal surface with high accuracy, a "contact needle method" in which a contact needle such as diamond or ruby is brought into contact with a surface to be measured and scanned,
There has been an “optical probe method” or the like in which light is applied to a surface to be measured as a minute spot and the spot is scanned over the entire surface to be measured.

しかし、の「接触針方式」では、硬い針を被測定面
に当接させるので、被測定面を傷付けたり、汚したりす
るという問題があった。また、の「光プローブ方式」
では、被測定面を傷付けたり、汚したりするという問題
はないが、点で被測定面を走査していくために、測定に
長時間かかるという問題があった。
However, in the “contact needle method”, a hard needle is brought into contact with the surface to be measured, so that there is a problem that the surface to be measured is damaged or soiled. Also, the “optical probe method”
Thus, there is no problem that the surface to be measured is damaged or soiled, but there is a problem that it takes a long time to perform the measurement because the surface to be measured is scanned at points.

この問題を解決するものとして、出願人は、特願平2
−126659号において、第8図(a),(b)に示すよう
なトロイダル面測定装置を提案している。
In order to solve this problem, the applicant has filed Japanese Patent Application No.
No. 126659 proposes a toroidal surface measuring device as shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b).

これらの図において、1は光源で、可干渉性の高いガ
スレーザまたは半導体レーザ等が使用される。2a,2bは
ビームエクスパンダで、光源1等からの狭い光束を適当
な大きさに拡げるためのものである。3は空間フィルタ
で、迷光や反射光等の不要な光をカットする。4は光ア
イソレータでビームスプリッタ4aとλ/4板4bとで構成さ
れている。ビームエクスパンダ2a,2bで拡大された光束
は、対物レンズ6を経て、被検体7の被測定面としての
トロイダル面7aに達する。このトロイダル面7aは、頂点
に直交する主径線AB,CDを有するが、このうち一方の主
径線CDを母線とし、これを他方の主径線ABに沿って回転
して形成したもので、以後主径線CDの方をG主径線、AB
の方をR主径線ということにする。
In these figures, reference numeral 1 denotes a light source, and a gas laser or a semiconductor laser having high coherence is used. Reference numerals 2a and 2b denote beam expanders for expanding a narrow light beam from the light source 1 or the like to an appropriate size. Reference numeral 3 denotes a spatial filter that cuts off unnecessary light such as stray light and reflected light. Reference numeral 4 denotes an optical isolator, which comprises a beam splitter 4a and a λ / 4 plate 4b. The light beam expanded by the beam expanders 2a and 2b passes through the objective lens 6 and reaches a toroidal surface 7a as a measured surface of the subject 7. The toroidal surface 7a has main diameter lines AB and CD orthogonal to the vertices. Of these, one main diameter line CD is used as a generating line, and this is formed by rotating along the other main diameter line AB. , After which the main diameter CD is replaced by the G main diameter, AB
Is referred to as an R main diameter wire.

対物レンズ6の最終面は、半透鏡としての参照面6aと
なっており、予め決められた曲率半径の球面として形成
されている。即ち参照面6aの曲率中心は、トロイダル面
7aのG主径線(CD)の仕上がり曲率中心とほぼ一致する
位置に配置される。また、参照面6a又はトロイダル面7a
はX−Z断面内で若干シフト及び/又はチルト可能に配
置される。そして、この参照面6aで対物レンズ6に入射
する光の一部が反射され、残りが透過してトロイダル面
7aを照射する。
The final surface of the objective lens 6 is a reference surface 6a as a semi-transparent mirror, and is formed as a spherical surface having a predetermined radius of curvature. That is, the center of curvature of the reference surface 6a is the toroidal surface.
It is arranged at a position substantially coincident with the center of the finished curvature of the G main diameter line (CD) 7a. Also, the reference surface 6a or the toroidal surface 7a
Are arranged to be slightly shiftable and / or tiltable in the XZ section. Then, a part of the light incident on the objective lens 6 is reflected by the reference surface 6a, and the rest is transmitted and transmitted to the toroidal surface.
Irradiate 7a.

8は被検体7を固定する回転台で、トロイダル面7aの
R主径線(AB)の曲率中心と一致した回転軸を有し、図
示しないDCサーボモータやステッピングモータ等によっ
て駆動され、被測定面であるトロイダル面7a上をR主径
線に沿って走査可能になっている。
Reference numeral 8 denotes a turntable for fixing the subject 7, which has a rotation axis coinciding with the center of curvature of the R main diameter line (AB) of the toroidal surface 7a, and is driven by a DC servo motor or a stepping motor (not shown) to measure The toroidal surface 7a, which is a surface, can be scanned along the R main diameter line.

参照面6aで反射された参照光、およびトロイダル面7a
で反射された被検光は、共に来た光路を戻り重畳され
る。そして、光アイソレータ4まで戻ってくると、λ/4
板4bおよびビームスプリッタ4aの作用により、ビームス
プリッタ4aの反射面4cで全て反射され、集束レンズ9を
経てイメージセンサ10に達する。
Reference light reflected by reference surface 6a, and toroidal surface 7a
The test light reflected by is returned and superimposed on the optical path that came together. Then, when returning to the optical isolator 4, λ / 4
Due to the action of the plate 4b and the beam splitter 4a, the light is totally reflected by the reflection surface 4c of the beam splitter 4a and reaches the image sensor 10 via the focusing lens 9.

ところで、参照面6aは通常は球面であり、被測定面は
トロイダル面7aであるから、両面がほぼ平行と見なせる
G主径線に平行な細長い矩形状の測定部分について干渉
を生じる。
By the way, the reference surface 6a is usually a spherical surface, and the surface to be measured is the toroidal surface 7a. Therefore, interference occurs in an elongated rectangular measurement portion parallel to the G main diameter line whose both surfaces can be regarded as substantially parallel.

したがって、対物レンズ6および集束レンズ9を光軸
方向に移動させることによって、第9図に示すようにイ
メージセンサ10上に干渉縞の像11を結像することがで
き、これによって、測定部分11′の面形状や面精度を測
定することができる。
Therefore, by moving the objective lens 6 and the focusing lens 9 in the direction of the optical axis, an image 11 of interference fringes can be formed on the image sensor 10 as shown in FIG. ′ Can be measured.

さらに、回転台8を、R主径線に沿って回動すること
によって、トロイダル面7a全体についての面形状及び面
の粗さや面のうねりといった面精度の観測ができること
になる。
Further, by rotating the turntable 8 along the R main diameter line, it is possible to observe the surface shape, surface roughness, and surface accuracy such as surface undulation of the entire toroidal surface 7a.

なお、上記の例はフィゾー型干渉計であるが、その他
の干渉計、たとえば、マイケルソン干渉計等であっても
同様に適用できるものである。
Although the above example is a Fizeau interferometer, other interferometers such as a Michelson interferometer can be similarly applied.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

上記の測定方法にあっては、イメージセンサ10上に干
渉縞を結像させるために、被測定面7aを所定の位置にセ
ッティングする必要がある。すなわち、R主径線の曲率
中心を回転台8の回転中心に、またG主径線の曲率中心
を参照面6aの曲率中心にそれぞれ一致させなければなら
ない。
In the above measurement method, it is necessary to set the measured surface 7a at a predetermined position in order to form an interference fringe on the image sensor 10. That is, the center of curvature of the R main radius line must coincide with the center of rotation of the turntable 8, and the center of curvature of the G main radius line must coincide with the center of curvature of the reference surface 6a.

しかし、この調整は非常に微妙で難しく、ずれ量が大
きいと、各測定断面で、デフォーカスやコントラストの
低下をまねいたり、干渉縞を生じなくなったりしてしま
う。
However, this adjustment is very delicate and difficult, and if the amount of deviation is large, defocusing or reduction in contrast or interference fringes will not occur at each measurement section.

本発明は上記問題の解決を図ったもので、参照面と被
測定面との位置決めが容易にできる面精度の測定方法お
よび測定装置を提供することを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problem, and has as its object to provide a surface accuracy measuring method and a measuring device which can easily position a reference surface and a measured surface.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記の目的を達成するために本発明は、同一光源から
の可干渉光を被測定面と基準になる参照面とに照射し、
参照面から反射された参照光と被測定面から反射された
被検光とを重畳して干渉縞を作り、該干渉縞の像を集束
レンズでイメーセンサ上に結像して面精度を測定する方
法において、 前記参照光の集束点またはビームウェストの近傍にス
リーンを置き、該スクリーン上に参照光の像と被検光の
像を写し、双方の像が重なり合うように被測定面の位置
決めをする構成を採用している。
In order to achieve the above object, the present invention is to irradiate coherent light from the same light source to the surface to be measured and a reference surface to be a reference,
The reference light reflected from the reference surface and the test light reflected from the surface to be measured are superimposed to form an interference fringe, and an image of the interference fringe is formed on the image sensor with a focusing lens to measure surface accuracy. In the method, a screen is placed near a focus point or a beam waist of the reference light, an image of the reference light and an image of the test light are taken on the screen, and the surface to be measured is positioned so that both images overlap. The configuration is adopted.

また、スクリーンにアパーチャを設けた構成や、スク
リーン上に写された被検光の像の位置を像検知手段で検
知する構成とすることもできる。
In addition, a configuration in which an aperture is provided on the screen, or a configuration in which the position of the image of the test light captured on the screen is detected by the image detection unit can be adopted.

本発明の装置としては、同一光源からの可干渉光を被
測定面と基準になる参照面とに照射し、参照面から反射
された参照光と被測定面から反射された被検光とを重畳
して干渉縞を作り、該干渉縞の像を集束レンズでイメー
ジセンサ上に結像して面精度を測定する装置において、 前記参照光の集束点またはビームウェストの近傍にス
クリーンを設けた構成を採用している。
As an apparatus of the present invention, the coherent light from the same light source is irradiated to the measured surface and a reference surface serving as a reference, and the reference light reflected from the reference surface and the test light reflected from the measured surface are compared. An apparatus for measuring the surface accuracy by superimposing to form an interference fringe and forming an image of the interference fringe on an image sensor with a focusing lens, wherein a screen is provided in the vicinity of a focus point or a beam waist of the reference light. Is adopted.

または、スクリーンにアパーチャを設けた構成とした
り、スクリーン上における被検光の像の位置を検知する
像検知手段を設けた構成とすることが望ましい。
Alternatively, it is desirable to adopt a configuration in which an aperture is provided on the screen, or a configuration in which an image detecting means for detecting the position of the image of the test light on the screen is provided.

〔作 用〕(Operation)

参照面で反射された参照光は、集束部で小円形の像を
結像し、他方の被測定面で反射された被検光は、干渉縞
と直交する方向にスリット状の像を形成する。そして参
照光の小円形の像と被検光のスリット状の像とが重なり
合った部分で干渉縞が形成されることになる。
The reference light reflected on the reference surface forms a small circular image at the focusing unit, and the test light reflected on the other measurement surface forms a slit-shaped image in a direction orthogonal to the interference fringes. . Then, an interference fringe is formed at a portion where the small circular image of the reference light and the slit-like image of the test light overlap.

そこで、参照光の集束部またはビームウェスト近傍に
スクリーンを設け、参照光の小円形の像と被検光のスリ
ット上の像を写し出し、スクリーン上で両方の像が重な
るように被測定面を設置する。
Therefore, a screen is provided near the focusing part or beam waist of the reference light, the small circular image of the reference light and the image of the test light on the slit are projected, and the surface to be measured is set so that both images overlap on the screen. I do.

スクリーンにアパーチャを形成し、上記の小円形の像
が通過できるようにスクリーンの位置決めをしてから、
スリット状の像を重ね合わせるように被測定面を設置す
ることにより、参照光と被検光のうち干渉に必要かつ十
分なものだけがアパーチャを通過し、迷光、反射光等の
ノイズ成分を除去できる。
After forming an aperture on the screen and positioning the screen so that the above small circular image can pass,
By setting the surface to be measured so that the slit-shaped images overlap each other, only the reference light and the test light that are necessary and sufficient for interference pass through the aperture and remove noise components such as stray light and reflected light. it can.

〔実施例〕〔Example〕

以下に本発明の実施例を図面によって説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は、本発明のトロイダル面測定装置である。前
述の第4図とほぼ同じ構成であるが、参照光の集束点P
の近傍にスクリーン12を設け、このスクリーン12に円孔
のアパーチャ12aを穿設した点が相違している。なお、
スクリーン12は、集束点近傍の代わりにビームウェスト
の近傍に設けてもよい。
FIG. 1 shows a toroidal surface measuring apparatus according to the present invention. The structure is almost the same as that of FIG.
Is provided in the vicinity of the screen 12, and a circular aperture 12a is formed in the screen 12. In addition,
The screen 12 may be provided near the beam waist instead of near the focusing point.

第2図(a)は、このスクリーン12上に参照光との像
13と被検光の像14が結像される状態を示す。参照面は円
形であるから、参照光は小円形の像13を結像する。これ
に対し、被測定面7aはR主径線方向(干渉縞と直交する
方向)に沿って広く照射されるので、被検光は、楕円状
ないしスリット状の像14を結像する。本発明は、この二
つの像をスクリーン上でモニターし、被検体7を動かし
ながら二つの像13,14がスクリーン12上で重なり合うよ
うに被検体7を設置し、干渉縞を形成する光束だけがア
パーチャ12aを通過するようにしようとするものであ
る。
FIG. 2A shows an image on the screen 12 with the reference light.
13 shows a state in which the image 13 and the image 14 of the test light are formed. Since the reference surface is circular, the reference light forms a small circular image 13. On the other hand, since the surface to be measured 7a is widely irradiated along the R main radial direction (the direction orthogonal to the interference fringes), the test light forms an elliptical or slit image 14. According to the present invention, the two images are monitored on a screen, the object 7 is set so that the two images 13 and 14 overlap on the screen 12 while moving the object 7, and only the luminous flux forming interference fringes is detected. It is intended to pass through the aperture 12a.

そのため、スクリーン12は、図示しない移動手段に支
持され、X,Y,Z方向に移動自在になっている。また、ス
クリーン12に穿設されるアパーチャ12aの径は、迷光や
反射光を除くことができるように、参照光の小円形の像
13の径とほぼ同じにしている。なお、ビームスプリッタ
4bから射出される光束の径は、ビームエクスパンダ2bの
NAで決まるため、被測定面7aに無関係に一定となる。
Therefore, the screen 12 is supported by moving means (not shown), and is movable in the X, Y, and Z directions. In addition, the diameter of the aperture 12a formed in the screen 12 has a small circular image of the reference light so that stray light and reflected light can be excluded.
It has almost the same diameter as 13. Note that the beam splitter
The diameter of the luminous flux emitted from 4b is equal to that of beam expander 2b.
Since it is determined by NA, it becomes constant regardless of the surface 7a to be measured.

小円形の像13とスプリット状の像14との重ね合わせ
は、回転台8を回転してスクリーン12上に写るスリット
状の像14の移動状態から判断して調整する。
The superposition of the small circular image 13 and the split image 14 is adjusted by rotating the turntable 8 by judging from the moving state of the slit image 14 shown on the screen 12.

第2図(b)において、参照面6aと被測定面7aの中心
軸が実線のように一致していれば、参照光の小円形の像
13と被検光のスリット状の像14とはスクリーン12上で重
なり合う。しかし、被測定面7aが点線のように上方にず
れると、被検光の像14は、反対に点線に示すように下方
にずれることになる。すなわち、像のずれと反対に被検
体7を移動すればよい。
In FIG. 2 (b), if the central axes of the reference surface 6a and the surface 7a to be measured coincide with each other as indicated by a solid line, a small circular image of the reference light is obtained.
13 and a slit-shaped image 14 of the test light overlap on the screen 12. However, when the surface 7a to be measured is shifted upward as indicated by the dotted line, the image 14 of the test light is shifted downward as indicated by the dotted line. That is, the subject 7 may be moved in the opposite direction to the image shift.

第3図(a)から(c)のようにスリット状の像14が
下から上へと移動する場合は、被検体7の参照面6aの光
軸まわりに回転していることを意味する(以下この回転
を「γ回転」という。)。
When the slit-shaped image 14 moves from bottom to top as shown in FIGS. 3A to 3C, it means that the image is rotating around the optical axis of the reference surface 6a of the subject 7 ( Hereinafter, this rotation is referred to as “γ rotation”.)

また、第4図(a)から(c)のようにスリット状の
像14が小円形の像13の下から上に行き、再び下に戻る移
動をする場合は、被検体7が第1図のY軸まわりに回転
していることを示す(以下この回転を「β回転」とい
う。)。
When the slit-shaped image 14 moves upward from below the small circular image 13 and moves downward again as shown in FIGS. 4 (a) to 4 (c), the subject 7 moves to the position shown in FIG. (Hereinafter, this rotation is referred to as “β rotation”).

第5図のようにデフォーカスを生じている場合は、ス
リット状の像14が広がりを持つので、被検体7を光軸方
向に移動してピントを合わせる。
When the defocus occurs as shown in FIG. 5, the subject 7 is moved in the optical axis direction and focused because the slit-shaped image 14 has a spread.

以上、第2図から第5図に示した像の動きと被検体7
の設置状態によって、回転台8および被検体7を設置
し、R主径線の曲率中心を回転台8の回転中心に、また
G主径線の曲率中心を参照面6aの曲率中心にそれぞれ一
致させる。
As described above, the movement of the image shown in FIGS.
Depending on the installation state, the turntable 8 and the subject 7 are set, and the center of curvature of the R main radius line coincides with the rotation center of the turntable 8 and the center of curvature of the G main radius line coincides with the center of curvature of the reference surface 6a. Let it.

なお、被測定面7aが球面の場合は、被検光のスリット
状の像14はスリット状にはならず、参照光の像と同様に
小円形の像となるが、重ね合わせ方法は同様である。
When the surface 7a to be measured is spherical, the slit-shaped image 14 of the test light does not have a slit shape, but is a small circular image like the image of the reference light, but the superposition method is the same. is there.

次に、スクリーン12のモニター方法の別の実施例を説
明する。
Next, another embodiment of the method of monitoring the screen 12 will be described.

第6図は、スクリーン12を撮影できるモニターカメラ
15を用いた場合である。第7図はモニターカメラ15の画
面16を示すが、このカメラの結像面には被検光の像14と
交叉する方向にイメージセンサ等を利用した像検知手段
17を設けている。像検知手段17上をスリット状の像14が
結像するので、像検知手段17の出力を検知すれば、スリ
ット状の像14の位置を知ることができる。また、回転台
8の回転によるスリット状の像14の変化により、γ回転
であるかβ回転であるかも知ることができる。一方、像
検知手段17とアパーチャ12aの位置関係は既知であり、
予めアパーチャ12aと参照光の小円形の像13との位置を
一致させておけば、被検体7をどのように動かせば良い
かがわかる。
FIG. 6 shows a monitor camera capable of photographing the screen 12.
15 is used. FIG. 7 shows a screen 16 of the monitor camera 15. An image detecting means using an image sensor or the like in a direction crossing the image 14 of the test light is formed on the image forming surface of the camera.
17 are provided. Since the slit-shaped image 14 is formed on the image detecting means 17, if the output of the image detecting means 17 is detected, the position of the slit-shaped image 14 can be known. Further, it is possible to know whether the rotation is the γ rotation or the β rotation based on the change of the slit image 14 due to the rotation of the turntable 8. On the other hand, the positional relationship between the image detecting means 17 and the aperture 12a is known,
If the positions of the aperture 12a and the small circular image 13 of the reference light are matched in advance, it is possible to know how to move the subject 7.

上記像検知手段17は、モニターカメラ15に備える以外
に、スクリーン12に直接取り付けることもできることは
自明であろう。
It is obvious that the image detecting means 17 can be directly attached to the screen 12 in addition to being provided in the monitor camera 15.

以上により参照光の像13と被検光の像14を重ねると、
第6図の実線で示すように重なって干渉を起こす光束だ
けがアパーチャ12aを通過するようになり、点線で示す
干渉光学系内で発生する迷光、反射光等を効果的にカッ
トでき、ノイズの少ない、しかもコントラストの明確な
干渉縞を得ることができ、正確な面形状や面精度の測定
ができるようになる。
As described above, when the image 13 of the reference light and the image 14 of the test light are overlapped,
As shown by the solid line in FIG. 6, only the light beams that overlap and cause interference pass through the aperture 12a, so that stray light and reflected light generated in the interference optical system shown by the dotted line can be effectively cut, and noise Interference fringes with small and clear contrast can be obtained, and accurate measurement of surface shape and surface accuracy can be performed.

また、本発明において、スクリーン12にアパーチャ12
aを設けない構成としても、被検体7を正規の位置に設
置する目的は達成できる。
In the present invention, the aperture 12 is provided on the screen 12.
Even with a configuration in which a is not provided, the purpose of placing the subject 7 at a regular position can be achieved.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上に説明したように、本発明によれば、面形状や面
精度を測定する装置において、干渉縞を形成するため
に、参照面に対して被測定面を正確に設置することが容
易にできるようになる。
As described above, according to the present invention, in a device for measuring a surface shape or surface accuracy, it is easy to accurately set a measured surface with respect to a reference surface in order to form interference fringes. Become like

また、スクリーンにアパーチャを形成すれば、迷光や
反射光をを効果的に除去することもでき、コントラスト
の強く、ノイズのない干渉縞を得ることができ、正確な
測定が可能になる。
Further, if an aperture is formed on the screen, stray light and reflected light can be effectively removed, interference fringes with high contrast and no noise can be obtained, and accurate measurement can be performed.

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

第1図は本発明の測定装置の構成を示す正面図、 第2図(a)は参照光の集束点近傍においたスクリーン
上の参照光の像と被検光の像を示す図、(b)はスクリ
ーン上の像の動きと被検体の動きの関係を説明する図、 第3図(a)〜(c)は被検体がγ回転をする場合のス
クリーン上の像の動きを説明する図、 第4図(a)〜(c)は被検体がβ回転をする場合のス
クリーン上の像の動きを説明する図、 第5図はスクリーン上の被検光の像がデフォーカスを生
じている状態を示す図、 第6図はスクリーンをモニターするカメラを設けた実施
例を示す図、 第7図はモニターカメラの画面を示す図、 第8図はトロイダル面の測定装置の図で、(a)は正面
図、(b)は側面図、 第9図はイメージセンサ上に結像された干渉縞の図であ
る。 1……光源、6a……参照面、7……被検体、7a……被測
定面、8……回転台、10……イメージセンサ、11……干
渉縞、11′……測定部分、12……スクリーン、12a……
アパーチャ、13……参照光の像、14……被検光の像、17
……像検知手段、CD……トロイダル面の直交する一方の
主径線(G主径線)、AB……他方の主径線(R主径
線)。
FIG. 1 is a front view showing the configuration of a measuring apparatus according to the present invention. FIG. 2 (a) is a view showing an image of a reference light and an image of a test light on a screen near a convergence point of the reference light. ) Illustrates the relationship between the motion of the image on the screen and the motion of the subject, and FIGS. 3A to 3C illustrate the motion of the image on the screen when the subject rotates γ. 4 (a) to 4 (c) are diagrams for explaining the movement of the image on the screen when the subject makes β rotation, and FIG. 5 is a diagram in which the image of the test light on the screen is defocused. FIG. 6 is a diagram showing an embodiment in which a camera for monitoring a screen is provided, FIG. 7 is a diagram showing a screen of a monitor camera, FIG. 8 is a diagram of a toroidal surface measuring device, FIG. 9A is a front view, FIG. 9B is a side view, and FIG. 9 is a view of interference fringes formed on an image sensor. 1 light source, 6a reference surface, 7 subject, 7a measured surface, 8 turntable, 10 image sensor, 11 interference fringe, 11 'measurement part, 12 …… Screen, 12a ……
Aperture, 13 ... Reference light image, 14 ... Test light image, 17
... Image detecting means, CD: one main diameter line (G main diameter line) orthogonal to the toroidal surface, AB: the other main diameter line (R main diameter line).

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】同一光源からの可干渉光を被測定面と基準
になる参照面とに照射し、参照面から反射された参照光
と被測定面から反射された被検光とを重畳して干渉縞を
作り、該干渉縞の像を集束レンズでイメージセンサ上に
結像して面精度を測定する方法において、 前記参照光の集束点またはビームウェストの近傍にスク
リーンを置き、該スクリーン上に参照光の像と被検光の
像を写し、双方の像が重なり合うように被測定面の位置
決めをすることを特徴とする面精度の測定方法。
A coherent light from the same light source is irradiated on a surface to be measured and a reference surface serving as a reference, and the reference light reflected from the reference surface and the test light reflected from the surface to be measured are superimposed. In the method of forming an interference fringe and forming an image of the interference fringe on an image sensor with a focusing lens to measure surface accuracy, a screen is placed near a focus point or a beam waist of the reference light, and A method of measuring an accuracy of a surface, wherein an image of a reference light and an image of a test light are transferred to a target surface, and the surface to be measured is positioned so that both images overlap each other.
【請求項2】スクリーンにアパーチャを設け、参照光の
像が該アパーチャを通過するようにスクリーンの位置決
めをすることを特徴とする請求項1記載の面精度の測定
方法。
2. The method for measuring surface accuracy according to claim 1, wherein an aperture is provided on the screen, and the screen is positioned so that the image of the reference light passes through the aperture.
【請求項3】スクリーン上に写された被検光の像の位置
を像検出手段で検知することを特徴とする請求項1また
は2記載の面精度の測定方法。
3. The method for measuring surface accuracy according to claim 1, wherein the position of the image of the test light imaged on the screen is detected by an image detecting means.
【請求項4】同一光源からの可干渉光を被測定面と基準
になる参照面とに照射し、参照面から反射された参照光
と被測定面から反射された被検光とを重畳して干渉縞を
作り、該干渉縞の像を集束レンズでイメージセンサ上に
結像して面精度を測定する装置において、 前記参照光の集束点またはビームウェストの近傍にスク
リーンを設けたことを特徴とする面精度の測定装置。
4. A coherent light from the same light source is radiated to a surface to be measured and a reference surface serving as a reference, and the reference light reflected from the reference surface and the test light reflected from the surface to be measured are superimposed. An apparatus for measuring the surface accuracy by forming an interference fringe image on an image sensor with a focusing lens using an image of the interference fringe, characterized in that a screen is provided near a focus point or a beam waist of the reference light. Surface accuracy measuring device.
【請求項5】スクリーンにアパーチャを設けたことを特
徴とする請求項1記載の面精度測定装置。
5. An apparatus according to claim 1, wherein an aperture is provided on the screen.
【請求項6】スクリーン上における被検光の像の位置を
検知する像検知手段を設けたことを特徴とする面精度の
測定装置。
6. An apparatus for measuring surface accuracy, comprising image detecting means for detecting a position of an image of a test light on a screen.
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