JP2983673B2 - Method and apparatus for measuring radius of curvature - Google Patents

Method and apparatus for measuring radius of curvature

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JP2983673B2
JP2983673B2 JP3069570A JP6957091A JP2983673B2 JP 2983673 B2 JP2983673 B2 JP 2983673B2 JP 3069570 A JP3069570 A JP 3069570A JP 6957091 A JP6957091 A JP 6957091A JP 2983673 B2 JP2983673 B2 JP 2983673B2
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converging optical
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、レンズ面等の球面形状
を有する鏡面の曲率半径の測定方法および測定装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for measuring a radius of curvature of a mirror surface having a spherical shape such as a lens surface.

【0002】[0002]

【従来の技術】このような測定装置としては、特開昭6
4−28534号公報記載のものがある。図14および
図15〜16で示される構成のものが開示、提案されて
いる。すなわち、図14において、レーザ光源21の光
束を拡大光学系22で拡大したのち収束光学系24で収
束するようになっている。被測定物29は載物台26に
載せてあり、この載物台26は光学ベンチ25において
光軸方向に移動自在に支持されている。載物台26の移
動量は測長機30により読み取る。記憶手段31は収束
光学系24の光束射出側のレンズ最後面24aから光束
収束点Pまでの距離L(バックフォーカス距離)を記
憶する。演算部32は被測定物の被測定球面29aの移
動距離S’と前記距離Lを用いて数1により被測定球面
29aの曲率半径rを演算する。
2. Description of the Related Art Such a measuring device is disclosed in
There is one described in JP-A-4-28534. The structure shown in FIG. 14 and FIGS. 15 to 16 is disclosed and proposed. That is, in FIG. 14, the light beam of the laser light source 21 is expanded by the expansion optical system 22 and then converged by the converging optical system 24. The DUT 29 is placed on a stage 26, and the stage 26 is supported on the optical bench 25 movably in the optical axis direction. The movement amount of the mounting table 26 is read by the length measuring device 30. Storage means 31 stores the distances L (back focal length) from the light beam irradiation side of the lens last surface 24a of the focusing optics 24 and the light beam converging point P 3. The calculating unit 32 calculates the radius of curvature r of the measured spherical surface 29a by using the moving distance S 'of the measured surface of the measured spherical surface 29a and the distance L according to Equation 1.

【0003】[0003]

【数1】 (Equation 1)

【0004】ここで移動距離S′とは、図15あるいは
図16で示すように、被測定物29の被測定球面29a
が前記光束収束点Pにある時の位置CPと、被測定
球面29aが収束光学系24に近づいて収束光束が収束
前に被測定球面29aで反射して折りかえされ光束収束
点Pが収束光学系24の光束射出側のレンズ面24a
にある時の位置CPとの間の移動距離である。以上の
ことから移動距離S’とバックフォーカス距離Lを求
め、前記曲率半径rを求める式(数1)に代入すること
により、曲率半径を求めることができると記載されてい
る。なお、図14において、37はレンズ、27はカメ
ラ、28はモニターであり、光束収束点の位置を観察す
るためのものである。また、33,34はレンズ、35
はハーフミラーであって拡大光学系22を構成してお
り、23は光束の一部を反射する平面反射板である。ま
た、36はコーナーキューブであって、載物台26に取
り付けられ、レーザ光源38からの光を処理部39に導
いて、載物台26の移動距離を演算するようにして周知
の測長器を構成している。
Here, the moving distance S 'is, as shown in FIG. 15 or 16, the spherical surface 29a of the object 29 to be measured.
And position CP 1 when but in the light beam converging point P 3, is folded back convergent light beam by the spherical surface to be measured 29a is close to the focusing optics 24 is reflected by the spherical surface to be measured 29a before converging light beam converging point P 4 Is the lens surface 24a on the light beam exit side of the converging optical system 24
A moving distance between the position CP 2 when in the. From the above description, it is described that the radius of curvature can be obtained by calculating the moving distance S ′ and the back focus distance L and substituting into the equation (Formula 1) for calculating the radius of curvature r. In FIG. 14, reference numeral 37 denotes a lens, 27 denotes a camera, and 28 denotes a monitor for observing the position of the light beam convergence point. 33 and 34 are lenses, 35
Is a half mirror, which constitutes the magnifying optical system 22, and 23 is a flat reflector that reflects a part of the light beam. Reference numeral 36 denotes a corner cube, which is attached to the stage 26 and guides light from the laser light source 38 to the processing unit 39 to calculate the moving distance of the stage 26, and is a well-known length measuring device. Is composed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】図17を用いて従来技
術として記載された数1の式の欠点を説明する。なお、
従来技術の欠点の説明は、従来技術に記載された式によ
り得られる曲率半径と、本願発明により得られる真の値
(即ち真値)の曲率半径と、から両者の差を測定誤差ε
として求め、その測定誤差εが存在することによって行
うものである。図17において、O点は収束光学系の光
束射出側のレンズ最後面の半軸上における点、A点は被
測定物の被測定球面の光軸上における点、O’点は前記
収束光学系の有効射出角θの射出光線と光軸とが交叉
する点、C点は前記収束光学系からの射出光線と被測定
球面との交点Pにおける法線と光軸とが交叉する点であ
る。有効射出角θはθとiとにより定まってθ=θ
−iであり、θとθとは一義的な関係にあって、θは
θによりその角度が定まる。
The disadvantage of the equation (1) described as the prior art will be described with reference to FIG. In addition,
The explanation of the disadvantages of the prior art is that the difference between the radius of curvature obtained by the equation described in the prior art and the radius of curvature of the true value (that is, the true value) obtained by the present invention is determined by the measurement error ε.
And the measurement is performed when the measurement error ε exists. In FIG. 17, point O is a point on the half axis of the rear surface of the lens on the light beam exit side of the converging optical system, point A is a point on the optical axis of the spherical surface of the measured object, and point O 'is the converging optical system. The point C where the exit ray of the effective exit angle θ 0 intersects with the optical axis, and the point C is the point where the normal and the optical axis intersect at the intersection P of the exit ray from the converging optical system and the spherical surface to be measured. . The effective injection angle θ 0 is determined by θ and i, and θ = θ 0
−i, θ 0 and θ are in a unique relationship, and the angle of θ is determined by θ 0 .

【0006】△POCについて正弦法則を適用すること
により、数2が得られる。
[0006] By applying the sine law to △ POC, Equation 2 is obtained.

【0007】[0007]

【数2】 (Equation 2)

【0008】余弦法則を適用することにより、数3とな
る。
[0008] By applying the cosine law, Equation 3 is obtained.

【0009】[0009]

【数3】 (Equation 3)

【0010】△PO′Cについて正弦法則を適用するこ
とにより、数4となる。
[0010] By applying the sine law to △ PO'C, Equation 4 is obtained.

【0011】[0011]

【数4】 (Equation 4)

【0012】余弦法則を適用することにより、数5とな
る。
By applying the cosine law, Equation 5 is obtained.

【0013】[0013]

【数5】 (Equation 5)

【0014】また、数6よりバックフォーカス距離Lが
求められる。
Further, the back focus distance L is obtained from the equation (6).

【0015】[0015]

【数6】 (Equation 6)

【0016】数2から数6により、数7となる。この数
7は、曲率半径rの真の値(真値)となるものである。
From Equations 2 to 6, Equation 7 results. Equation 7 is a true value (true value) of the radius of curvature r.

【0017】[0017]

【数7】 (Equation 7)

【0018】今、数8であるから真値である数7は真値
である数9となる。
Now, since Expression 8, Expression 7 which is a true value becomes Expression 9 which is a true value.

【0019】[0019]

【数8】 (Equation 8)

【0020】[0020]

【数9】 (Equation 9)

【0021】真値である数9においてθ=0の時の被検
面の曲率半径rの値をrとすると、即ち、収束光学系
の有効射出角θを0度として光軸上での曲率半径r
を求めると、このrは数10から求められる。
If the value of the radius of curvature r of the surface to be inspected when θ = 0 in Expression 9 which is the true value is r 0 , that is, the effective exit angle θ 0 of the converging optical system is set to 0 degree on the optical axis. Radius of curvature r 0 of
Is obtained, this r 0 is obtained from Expression 10.

【0022】[0022]

【数10】 (Equation 10)

【0023】この数10は、数1に数8を適用した式と
同じ式である。曲率半径の真値rを求めることができる
数9および光軸上で曲率半径rを求める数10によ
り、曲率半径の真値rと光軸上で求められる曲率半径r
との関係を示す数11が演算される。
The equation (10) is the same as the equation obtained by applying the equation (8) to the equation (1). From Equation 9 for finding the true value r of the radius of curvature and Equation 10 for finding the radius of curvature r 0 on the optical axis, the true value r of the radius of curvature and the radius of curvature r found on the optical axis
Equation 11 indicating the relationship with 0 is calculated.

【0024】[0024]

【数11】 [Equation 11]

【0025】今、光軸上での曲率半径rの測定値が数
10で与えられるものとすれば、真値は数9で与えられ
るから、この場合の測定誤差εは、数11と数10から
数12のようになる。
Now, assuming that the measured value of the radius of curvature r 0 on the optical axis is given by equation (10), the true value is given by equation (9). From 10 to Equation 12 is obtained.

【0026】[0026]

【数12】 (Equation 12)

【0027】数10で求められるrおよび数12で得
られるε/rについて、L(バックフォーカス距離)を
50,150,300mmと変え、またθを5°,15
°,30°と変えて図で示すと図18のようになる。こ
の図18より次のことが分かる。すなわち、Lが小さい
程に測定可能なrの範囲が小さくなり(例えばL=5
0mmの場合、Kの値が変化してもrはほぼ0となっ
ているので測定可能なrの範囲が狭くなり)、またθ
が大きい程に測定誤差も大きくなる(例えば、Kの値を
特定したときにはθ=5°よりも30°の場合には測定
誤差ε/rが大きくなる)。従って、測定可能なrの範
囲を大きくするためにはLを大きくし、誤差を小さくす
るためには収束光学系を形成するコリメータレンズの有
効射出角θを小さくして角度θを小さくしなければな
らない。なお、有効射出角は、コリメータレンズから射
出されて被検面の曲率半径の測定用に供せられる有効な
光束と光軸とがなす角度である。
With respect to r 0 obtained by Expression 10 and ε / r obtained by Expression 12, L (back focus distance) is changed to 50, 150, and 300 mm, and θ is set to 5 °, 15
FIG. 18 shows an example in which the angles are changed to 30 ° and 30 °. The following can be seen from FIG. That is, the smaller the L, the smaller the range of measurable r 0 (for example, L = 5
In the case of 0 mm, even if the value of K changes, r 0 is almost 0, so that the range of measurable r 0 becomes narrower), and θ
Is larger (for example, when the value of K is specified, the measurement error ε / r becomes larger when θ is 30 ° than 5 °). Therefore, in order to increase the range of measurable r, L must be increased, and in order to reduce the error, the effective exit angle θ 0 of the collimator lens forming the converging optical system must be reduced to reduce the angle θ. Must. The effective emission angle is an angle between an effective light beam emitted from the collimator lens and used for measuring the radius of curvature of the surface to be measured and the optical axis.

【0028】一般にθを小さくするとS′の検出精度が
悪くなり、θを大きくすると前述のように誤差が大きく
なる。この相反する2つの現象を考え合わせると同図で
知る如く高精度な測定は期待できない。
In general, when θ is reduced, the detection accuracy of S ′ is deteriorated, and when θ is increased, the error is increased as described above. Considering these two contradictory phenomena, high-accuracy measurement cannot be expected as shown in FIG.

【0029】本発明の目的は、高精度に測定することが
できる小型軽量の曲率半径測定方法および測定装置を提
供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a small and lightweight curvature radius measuring method and a measuring apparatus capable of measuring with high accuracy.

【0030】[0030]

【課題を解決するための手段および作用】即ち、本発明
の曲率半径の測定方法は、数2から数6により数13を
求める。即ち、被測定物の被測定球面が、バックフォー
カス距離Lの地点にある位置と、この位置から移動した
被測定球面で反射されて折り返された光束がコリメータ
レンズの光束射出側のレンズ面に集光するときの位置
と、の間の移動距離S’に基づいて求める。
That is, in the method of measuring the radius of curvature of the present invention, Equation 13 is obtained from Equations 2 to 6. That is, the position where the measured spherical surface of the measured object is at the point of the back focus distance L, and the light flux reflected by the measured spherical surface moved from this position and turned back are collected on the lens surface on the light emitting side of the collimator lens. It is determined based on the movement distance S ′ between the position when the light is emitted.

【0031】[0031]

【数13】 (Equation 13)

【0032】そして、数14の場合、数13は数15と
なる。
In the case of Expression 14, Expression 13 becomes Expression 15.

【0033】[0033]

【数14】 [Equation 14]

【0034】[0034]

【数15】 (Equation 15)

【0035】ここで、光束を形成する光線の一本一本に
付き、xを0〜tanθまで変化させた時に得られる各
光線の光軸との交点の光軸上の位置を合成した時のS’
の重心値をSw’とすれば(即ち、各光線の光軸との交
点の光軸上の位置がXの値により光軸上で変わることに
伴ってS’の値が変わるので、この変わるS’の光軸上
での移動距離の重心値をSw’とすれば、)Sw’は数
16から求められることができる。
Here, the position on the optical axis at the intersection of the optical axis of each light beam obtained when x is varied from 0 to tan θ per light beam forming a light beam is synthesized. S '
Is defined as Sw '(that is, the value of S' changes along with the position of the intersection of each ray with the optical axis on the optical axis depending on the value of X). Assuming that the center of gravity of the moving distance of S 'on the optical axis is Sw', Sw 'can be obtained from Expression 16.

【0036】[0036]

【数16】 (Equation 16)

【0037】数15および数16により数17を求め、
この数17を変形することにより数18を求める。
Expression 17 is obtained from Expression 15 and Expression 16, and
Equation 18 is obtained by transforming Equation 17.

【0038】[0038]

【数17】 [Equation 17]

【0039】[0039]

【数18】 (Equation 18)

【0040】数18において両辺を2乗して整理するこ
とにより、数19が与えられる。
By squaring and rearranging both sides in Equation 18, Equation 19 is given.

【0041】[0041]

【数19】 [Equation 19]

【0042】この数19で与えられる高次方程式を演算
することによりrを求めることができる。なお、数19
においてθ=0の時のSw’およびrをそれぞれS’
およびrとすれば数19の両辺を(r+L
割ることができ数20を得る。
By calculating the higher-order equation given by Expression 19, r can be obtained. In addition, Equation 19
Sw ′ and r at θ = 0 are represented by S ′
And r 0 , both sides of Equation 19 can be divided by (r 2 + L 2 ) 3 to obtain Equation 20.

【0043】[0043]

【数20】 (Equation 20)

【0044】この数20が数10に一致することは当然
である。
It goes without saying that equation (20) coincides with equation (10).

【0045】以上はθ以下の(即ち、角度が0〜θまで
の)全光束を用いた場合の正確なrを求める方法である
が、θのみの光束すなわち、極めて細いθの輪帯光束を
用いた場合の正確なrは数7においてS’=Sw’とし
た数21により求めることができる。
The above is a method for obtaining an accurate r when all the luminous fluxes smaller than θ (that is, angles from 0 to θ) are used. The exact r when used can be obtained by Equation 21 where S ′ = Sw ′ in Equation 7.

【0046】[0046]

【数21】 (Equation 21)

【0047】図1は本発明の構成を示す概念図、図2お
よび図3はその要部を示す拡大図である。図1において
101は点光源、102はビームスプリッタ、103は
収束光学系を形成するコリメータレンズ、104は被検
物で、これらは図に示すように同一光軸上に配置され
る。105は被検物104を保持するための被検物保持
部で、該被検物保持部105は移動ステージ106上を
前記光軸と平行方向に移動可能となっている。107は
前記被検物104による反射光束がビームスプリッター
102で反射して形成される点像位置を前記点光源10
1の共役位置に合致させるための合焦検出部である。1
08は前記被検物保持部105に保持された被検物10
4の移動距離S’を、被検物104の収束点の重心値に
基づいて移動距離Sw’として測定するための測長部、
109はこの重心値に基づいて測定した移動距離S
w’、バックフォーカス距離Lおよび有効射出角θ
より定まる角度θ(Lおよびθは光学構成により定ま
る定数)を、これらの値を関数とする数19または数2
1に代入して前記被検物としての被検レンズ104の曲
率半径rを算出するための演算部、110は算出したr
を表示するための表示部である。なおここでは被検物保
持部としての載物台105は移動できるようにしてある
が、この代わりに点光源101,ビームスプリッタ10
2,コリメータレンズ103および合焦検出部107を
1体として光軸方向に移動できるようにしても良い。こ
の場合にはこれらの移動量を測定することになる。な
お、103aはコリメータレンズ103の被検面側の
面、104aは被検物104の被検面である。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing the configuration of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are enlarged views showing the main parts. In FIG. 1, 101 is a point light source, 102 is a beam splitter, 103 is a collimator lens forming a converging optical system, and 104 is a test object, which are arranged on the same optical axis as shown in the figure. Reference numeral 105 denotes an object holding unit for holding the object 104, and the object holding unit 105 is movable on a moving stage 106 in a direction parallel to the optical axis. Reference numeral 107 denotes a point image position at which a light beam reflected by the object 104 is reflected by the beam splitter 102 and is formed by the point light source 10.
It is a focus detection unit for matching the conjugate position of No. 1. 1
08 denotes the test object 10 held by the test object holding unit 105.
A length measuring unit for measuring the moving distance S ′ of No. 4 as the moving distance Sw ′ based on the center of gravity value of the convergence point of the test object 104;
Reference numeral 109 denotes a moving distance S measured based on the value of the center of gravity.
w ', the back focus distance L and the effective exit angle theta 0 by determined angle theta of (L and theta 0 is a constant determined by the optical arrangement), the number 19 or number and these values the function 2
The arithmetic unit for calculating the radius of curvature r of the test lens 104 as the test object by substituting into 1
Is a display unit for displaying. Here, the stage 105 serving as the object holding unit is movable, but instead, the point light source 101 and the beam splitter 10 are used.
2. The collimator lens 103 and the focus detection unit 107 may be configured to be movable as one body in the optical axis direction. In this case, these movement amounts are measured. Reference numeral 103a denotes a surface of the collimator lens 103 on the surface to be inspected, and reference numeral 104a denotes a surface to be inspected of the object 104.

【0048】作用については従来技術と同様の方法で移
動して被検物保持部105の重心値となる移動距離S
w’(図2,図3参照)を測長部108にて検出し、演
算部109にて点光源101とコリメーターレンズ10
3により定まるバックフォーカス距離Lおよび有効射出
角θにより定まる角度θと前記移動距離Sw’を、こ
れらの値を関数とする数19または数21に代入して被
検物104の被検面104aの曲率半径rを算出し、こ
れを表示部110に表示する。ここでコリメータレンズ
103の有効射出角θ以下の均一な射出光束即ち、有
効射出角θの角度範囲で均一な射出光束の場合は数1
9を用い、また有効射出角θの極めて細い輪帯射出光
束の場合は数21を用いるものである。
The operation is performed in the same manner as in the prior art, and the moving distance S, which becomes the value of the center of gravity of the test object holder 105, is obtained.
w ′ (see FIGS. 2 and 3) is detected by the length measuring unit 108, and the point light source 101 and the collimator lens 10 are detected by the calculating unit 109.
The back focus distance L determined by 3 and the angle θ determined by the effective emission angle θ 0 and the moving distance Sw ′ are substituted into Equations 19 and 21 having these values as functions, and the surface 104a of the object 104 to be measured 104a. Is calculated, and this is displayed on the display unit 110. Here, in the case of a uniform emitted light beam of an effective emission angle θ 0 or less of the collimator lens 103, that is, a uniform emitted light beam in the angle range of the effective emission angle θ 0 , Equation 1 is given.
9, and in the case of a very narrow annular luminous flux having an effective emission angle θ 0 , Equation 21 is used.

【0049】なお点光源は一般には半導体レーザの発光
点として与えられるがHe−Neレーザにレンズを付加
しても得られる。また通常の白色ランプを用いる場合に
は小さな視野絞りを付加しても得られる。また点光源1
01と合焦検出部107の基準合焦点は共役関係にある
のでこれを入れ替えても何ら問題はない。
The point light source is generally given as a light emitting point of a semiconductor laser, but can also be obtained by adding a lens to a He-Ne laser. When a normal white lamp is used, it can be obtained even when a small field stop is added. Point light source 1
Since 01 and the reference focus of the focus detection unit 107 are in a conjugate relationship, there is no problem if they are interchanged.

【0050】[0050]

【実施例1】図4は本発明による実施例1を示す図であ
る。図4において113は本体であり、レーザダイオー
ド111、ハーフプリズム112、リレーレンズ11
4、図5又は図6に示すような瞳4分割プリズム11
5、テレビカメラ116により、図4に示すように配置
構成されている。前記プリズム115は、同形状の各プ
リズム要素115a〜115f、115e〜115hを
組み合わせて構成されている。この本体113は移動ス
テージ106上を、被検物104の光軸方向に進退自在
に移動できるようになっている。117はテレビカメラ
116の出力を処理するための画像計測部で演算部を内
蔵している。118はモニタであり119は載物台で高
さ方向及び光軸と直角となる水平方向に移動できるよう
になっている(図示省略)。他は図1と同様なので同一
の番号で示してある。
Embodiment 1 FIG. 4 is a view showing Embodiment 1 according to the present invention. In FIG. 4, reference numeral 113 denotes a main body, which includes a laser diode 111, a half prism 112, and a relay lens 11.
4, a pupil quadrant prism 11 as shown in FIG. 5 or FIG.
5. The television camera 116 is arranged and configured as shown in FIG. The prism 115 is configured by combining prism elements 115a to 115f and 115e to 115h having the same shape. The main body 113 can move on the moving stage 106 so as to be able to advance and retreat in the optical axis direction of the test object 104. An image measuring unit 117 for processing the output of the television camera 116 has a built-in arithmetic unit. Reference numeral 118 denotes a monitor, and reference numeral 119 denotes a mounting table which can be moved in a height direction and a horizontal direction perpendicular to the optical axis (not shown). Other parts are the same as those in FIG. 1 and are indicated by the same numbers.

【0051】なお本体113に含まれるレンズの各面は
コリメータレンズ103の被検物側の面103a以外は
全て反射防止膜を施すことが望ましい。次にこの作用を
説明する。レーザダイオード111から発した発散光束
はハーフプリズム112を透過し、コリメータレンズ1
03によって、該コリメータレンズ103から一定の距
離だけ離れた光軸上の位置に集光する。そして前述の移
動によってこの集光点を被検物104の被検面104a
付近に位置させることができる。この時、被検面104
aからの反射光束は再びコリメータレンズ103を透過
しハーフプリズム112により一部の光束が反射し、レ
ーザダイオード111の発光点と共役なる点付近に再び
集光する。ここで光路中の瞳4分割プリズム115で光
束の傾きが4方向に分散するので、図5で示す瞳4分割
プリズム115の場合における前記集光点は図7にて示
すような4個の点像となり、テレビカメラ116の撮像
面付近に結像する。この結像状態をモニタ118上で観
察できる。この4個の点像を2値化処理をした後の各点
像の面積を計算しこれが全て等しくなるように載物台1
19を移動調整する。また、この時の4個の点像の重心
座標(x,y)、(x,y)、(x,y
及び(x,y)を画像計測部117で計測し、内蔵
されている演算部で(x−x)−(y−y)を
演算し、この値と比例した量を前記モニタ118上に前
記4個の点像と共に表示する。そして前式(x
)−(y−y)は合焦ずれ量と比例しているの
で、この表示値が0になるように、前述の移動を行うこ
とにより、レーザダイオード111の共役点に正確に結
像することができる。この状態の時に被検面104aの
表面上に正確に結像していることが保証できる。
It is desirable that all surfaces of the lens included in the main body 113 be coated with an antireflection film except for the surface 103a of the collimator lens 103 on the object side. Next, this operation will be described. The divergent light beam emitted from the laser diode 111 passes through the half prism 112 and
The light is condensed at a position on the optical axis that is separated from the collimator lens 103 by a certain distance. Then, by the above-described movement, the focal point is changed to the surface 104a of the object
It can be located nearby. At this time, the test surface 104
The reflected light beam from a is transmitted through the collimator lens 103 again, part of the light beam is reflected by the half prism 112, and is condensed again near a point conjugate with the light emitting point of the laser diode 111. Here, since the inclination of the light beam is dispersed in four directions by the pupil four-splitting prism 115 in the optical path, the condensing points in the case of the pupil four-splitting prism 115 shown in FIG. 5 are four points as shown in FIG. An image is formed near the imaging surface of the television camera 116. This image formation state can be observed on the monitor 118. The area of each point image after binarizing the four point images is calculated, and the stage 1 is set so that all of the areas become equal.
19 is moved and adjusted. Also, the barycentric coordinates (x 1 , y 1 ), (x 2 , y 2 ), (x 3 , y 3 ) of the four point images at this time
And (x 4 , y 4 ) are measured by the image measurement unit 117, and (x 2 −x 4 ) − (y 1 −y 3 ) is calculated by the built-in calculation unit, and an amount proportional to this value is calculated. The image is displayed on the monitor 118 together with the four point images. And the previous equation (x 2
Since x 4 ) − (y 1 −y 3 ) is proportional to the amount of defocus, the above-described movement is performed so that this display value becomes 0, so that the conjugate point of the laser diode 111 can be accurately determined. An image can be formed. In this state, it can be guaranteed that an image is accurately formed on the surface of the test surface 104a.

【0052】次に、再び本体113を移動ステージ10
6上で、被検レンズ104に近づく方向に移動すると、
前述の点像が消え、新たな点像が観察される。この状態
で、前述の(x−x)−(y−y)の表示値が
0となるように本体113を微動する。この状態の時に
コリメータレンズ103の射出側のレンズ面上に正確に
結像していることが保証できる。そして前者の状態から
後者の状態に至るまでの前記本体113の移動量Sw’
(本体113の移動方向の重心値が得られる位置の差即
ち、移動距離)を測長部108にて検出し、演算部10
9でこの移動量Sw’と前記コリメータレンズにより定
まるバックフォーカス距離Lと前記コリメータレンズ又
は被検レンズにより定まる前記コリメータレンズの有効
射出角θで定まる角度θとから、これらの値を関数と
する数19を用いて曲率半径rを演算で求め、このrの
値を表示部110にて表示するものである。
Next, the main body 113 is again moved to the moving stage 10.
6 and move in a direction approaching the lens 104 to be inspected,
The aforementioned point image disappears and a new point image is observed. In this state, the main body 113 is slightly moved so that the display value of (x 2 −x 4 ) − (y 1 −y 3 ) becomes 0. In this state, it can be guaranteed that an image is accurately formed on the exit-side lens surface of the collimator lens 103. Then, the movement amount Sw 'of the main body 113 from the former state to the latter state.
(The difference between the positions at which the center of gravity value of the main body 113 in the moving direction is obtained, that is, the moving distance) is detected by the length measuring unit 108, and the calculation unit 10
From this amount of movement Sw 'and the angle determined by the effective exit angle theta 0 of the collimator lens defined by a back focus distance L between the collimator lens or the sample lens determined by the collimator lens theta at 9, and these values functions The curvature radius r is obtained by calculation using Equation 19, and the value of this r is displayed on the display unit 110.

【0053】本実施例固有の効果は瞳4分割プリズムを
用いることによる感度向上のために特に高精度に測定す
ることができることである。
An advantage unique to the present embodiment is that measurement can be performed with particularly high accuracy in order to improve sensitivity by using a pupil four-segment prism.

【0054】[0054]

【実施例2】図8は実施例2を示す図である。図8にお
いて120はランプ、121はレンズであり、これらで
照明光学系122を形成する。123はチャート、12
4はハーフミラー、125は被検物チャックである。又
126は焦点板であり前記ハーフミラー124に関して
前記チャート123と共役な位置に配置されている。1
27は前記焦点板126上に結ばれた点像を観察するた
めの接眼レンズであり、他は図1、図2と同一であるの
で同一番号を付して、その説明を省略する。被検物チャ
ック125は三つ爪チャック等の求心チャックが好まし
い。又、この被検物チャック125はコリメータレンズ
103とピンホール123aとで定まる光軸方向に移動
自在となっている。なおチャート123はどのようなも
のでも良いが、一般的にはピンホールチャートや十字チ
ャートを用いるのが良い。
Second Embodiment FIG. 8 is a diagram showing a second embodiment. In FIG. 8, reference numeral 120 denotes a lamp, and 121 denotes a lens. These constitute an illumination optical system 122. 123 is a chart, 12
Reference numeral 4 denotes a half mirror, and reference numeral 125 denotes a test object chuck. Reference numeral 126 denotes a focusing screen which is arranged at a position conjugate with the chart 123 with respect to the half mirror 124. 1
Reference numeral 27 denotes an eyepiece for observing a point image formed on the focusing screen 126. The other components are the same as those shown in FIGS. 1 and 2 and are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. The test object chuck 125 is preferably a centripetal chuck such as a three-jaw chuck. The specimen chuck 125 is movable in the optical axis direction determined by the collimator lens 103 and the pinhole 123a. The chart 123 may be of any type, but generally a pinhole chart or a cross chart is preferably used.

【0055】次に、これらの構成による作用を説明す
る。照明光学系122によりチャート123が照明され
る。チャート123を発した光束はハーフミラー12
4、コリメータレンズ103を透過し、定められた位置
に結像する。この結像位置に被測定面104aを一致さ
せた時に、その反射光束は再びコリメータレンズ103
を透過し、ハーフミラー124で一部反射して焦点板1
26上に結像する。そしてこの結像状態は接眼レンズ1
27を通して目視で確認できるようになっているので、
これを見ながらピントが合うように被検物を被検物チャ
ック125ごと移動し、測長部108にてこの時の位置
を出力する。次に本体113側に被検物チャック125
を移動することにより再びチャート像が現れるのでこれ
を見ながらピントが合うように被検物を移動し、同じく
測長部108にてこの時の位置を出力する。これらの2
つの位置での出力値の差Sw’(即ち、重心値が得られ
る移動距離)を演算部109で演算し、同じく演算部1
09でこのSw’と前記コリメータレンズにより定まる
バックフォーカス距離Lと前記コリメータレンズ又は被
検レンズにより定まる前記コリメータレンズの有効射出
角θで定まる角度θとから、これらの値を関数とする
数19を用いて曲率半径rを演算で求め、このrの値を
表示部110にて表示するものである。
Next, the operation of these configurations will be described. The chart 123 is illuminated by the illumination optical system 122. The light beam emitted from the chart 123 is the half mirror 12
4. The light passes through the collimator lens 103 and forms an image at a predetermined position. When the surface to be measured 104a is made coincident with the image forming position, the reflected light flux is again reflected by the collimator lens 103a.
Through the half mirror 124 and partially reflected by the half mirror 124.
26. And this imaging state is the eyepiece 1
Since it can be visually checked through 27,
While observing this, the test object is moved together with the test object chuck 125 so as to be in focus, and the position at this time is output by the length measuring unit 108. Next, the test object chuck 125 is provided on the main body 113 side.
Then, the chart image appears again, so that the subject is moved so as to be in focus while watching the chart image, and the position at this time is output by the length measuring unit 108 in the same manner. These two
The calculation unit 109 calculates the difference Sw 'between the output values at the two positions (that is, the moving distance at which the barycenter value is obtained), and
09, this Sw ′, the back focus distance L determined by the collimator lens, and the angle θ determined by the effective exit angle θ 0 of the collimator lens or the test lens determined by the collimator lens or the lens to be inspected, are expressed by the following equation (19). Is used to calculate the radius of curvature r, and the value of this r is displayed on the display unit 110.

【0056】本実施例固有の効果は安価に構成できるこ
とである。
An advantage unique to the present embodiment is that it can be constructed at low cost.

【0057】[0057]

【実施例3】図9および図10は実施例3を示す図であ
る。図9において128は輪帯絞りであり、図10に示
す如く透明板128bに不透過膜128aを蒸着して形
成してある。他は図1〜図8と同一であるので同一番号
を付してその説明を省略する。
Third Embodiment FIGS. 9 and 10 show a third embodiment. In FIG. 9, reference numeral 128 denotes an annular stop, which is formed by depositing an impermeable film 128a on a transparent plate 128b as shown in FIG. The other parts are the same as those in FIGS. 1 to 8, and thus the same reference numerals are given and the description is omitted.

【0058】次に作用を説明する。レーザダイオード1
11を発した光束はハーフプリズム112を通り、コリ
メータレンズ103を通った後、一定の位置に集光する
がこの光束は輪帯絞り128により輪帯光束(即ち、有
効射出角θの極めて細い輪帯光束)となる。この集光
点に被検レンズ104の被検面104aを一致させる
と、その反射光は再度コリメータレンズ103を通り、
ハーフプリズム112で一部反射され、レーザダイオー
ド111と共役位置に集光する。この集光位置にテレビ
カメラ116の受光面を配置してあるのでその集光状態
をモニタ118にて観察できる。このモニタ118を見
ながら本体113を移動ステージ106上を移動させ、
ピントが合う位置で止め、このときの本体113の位置
を測長部108にて出力する。次に、本体113を被検
物104側に移動すると再びモニタ118に点像が観察
されるので、これにピントが合うように移動ステージ1
06上を移動し、ピントが合う状態で止め、この時の本
体113の位置を測長部108にて出力する。これらの
2つの出力値の差Sw’(即ち、重心値が得られる移動
距離)を演算部109で演算し、同じく演算部109で
このSw’と前記コリメータレンズにより定まるバック
フォーカス距離Lと前記コリメータレンズ又は被検レン
ズにより定まる前記コリメータレンズの有効射出角θ
で定まる角度θとから、これらの値を関数とする数21
を用いて曲率半径rを演算で求め、このrの値を表示部
110にて表示するものである。なお輪帯絞り128は
大きさの異なるものを複数用意して、これを交換できる
ようにしても良い。
Next, the operation will be described. Laser diode 1
The light beam emitted 11 passes through the half prism 112, after passing through the collimator lens 103, will be focused on a certain position the light beam is annular beam by annular diaphragm 128 (i.e., very fine effective exit angle theta 0 Annular light flux). When the test surface 104a of the test lens 104 is made coincident with the focus point, the reflected light passes through the collimator lens 103 again, and
The light is partially reflected by the half prism 112 and condensed at a position conjugate with the laser diode 111. Since the light receiving surface of the television camera 116 is arranged at this light condensing position, the state of light condensing can be observed on the monitor 118. The main body 113 is moved on the moving stage 106 while watching the monitor 118,
It stops at the position where focus is achieved, and the position of the main body 113 at this time is output by the length measuring unit 108. Next, when the main body 113 is moved to the test object 104 side, a point image is observed again on the monitor 118, so that the moving stage 1 is focused on the point image.
06 and stop in focus, and the position of the main body 113 at this time is output by the length measuring unit 108. The difference Sw ′ between these two output values (that is, the moving distance at which the center of gravity value is obtained) is calculated by the calculation unit 109, and the calculation unit 109 also calculates this Sw ′, the back focus distance L determined by the collimator lens, and the collimator. Effective exit angle θ 0 of the collimator lens determined by the lens or the lens to be inspected
From the angle θ determined by
Is used to calculate the radius of curvature r, and the value of this r is displayed on the display unit 110. Note that a plurality of annular diaphragms 128 having different sizes may be prepared and exchanged.

【0059】本実施例固有の効果は輪帯による感度向上
のために特に高精度な測定ができることである。
An advantage unique to the present embodiment is that particularly high-precision measurement can be performed in order to improve sensitivity by the annular zone.

【0060】[0060]

【実施例4】図11は実施例4を示す図である。図11
において、129は第2のコリメータレンズ、130は
偏光プリズム、131は1/4λ板、132は被検物保
持環部132aを有する移動枠であり、他は図1から図
9と同様であるので同一番号を付してその説明を省略す
る。
Fourth Embodiment FIG. 11 is a diagram showing a fourth embodiment. FIG.
, 129 is a second collimator lens, 130 is a polarizing prism, 131 is a 1 / 4λ plate, 132 is a moving frame having a test object holding ring 132a, and the other is the same as in FIGS. 1 to 9. The same reference numerals are given and the description is omitted.

【0061】次に作用を説明する。レーザダイオード1
11から発した光束は第2のコリメータレンズで平行光
束となり偏光プリズム130、1/4λ板131を透過
後に円偏光となりコリメータレンズ103にて集光す
る。この集光点に被検面104aを一致させると、その
反射光束は逆まわりの円偏光となり、コリメータレンズ
103を通り、さらに1/4λ板131を透過する。こ
の透過光は1/4λ板の機能によりS偏光となるので、
偏光プリズム130の反射面で全て反射する平行光束と
なる。この平行光束はリレーレンズ114でテレビカメ
ラ116上に集光する。ここで光路中の瞳4分割プリズ
ム115で光束の傾きが4方向に分散し、前記テレビカ
メラ116上には4個の点像が形成される。以下実施例
1と全く同一の作用により曲率半径の測定ができる。
Next, the operation will be described. Laser diode 1
The light beam emitted from 11 becomes a parallel light beam by the second collimator lens, becomes circularly polarized light after passing through the polarizing prism 130 and the 4λ plate 131, and is condensed by the collimator lens 103. When the test surface 104a is made to coincide with the converging point, the reflected light flux becomes a counterclockwise circularly polarized light, passes through the collimator lens 103, and further passes through the 4λ plate 131. This transmitted light becomes S-polarized light by the function of the 1 / λ plate,
It becomes a parallel light flux that is all reflected on the reflection surface of the polarizing prism 130. This parallel light beam is focused on the television camera 116 by the relay lens 114. Here, the inclination of the luminous flux is dispersed in four directions by the pupil four-splitting prism 115 in the optical path, and four point images are formed on the television camera 116. Hereinafter, the radius of curvature can be measured by exactly the same operation as in the first embodiment.

【0062】本実施例固有の効果は、被検面を下にして
置くだけで、被検物の位置決めができるので、より高精
度にして操作性の良い測定ができることである。
An advantage unique to the present embodiment is that the positioning of the test object can be performed only by placing the test surface on the lower side, so that measurement with higher accuracy and operability can be performed.

【0063】[0063]

【実施例5】図12および13は実施例5を示す図であ
る。図12において、133は虹彩絞り、134は移動
枠、135は被検物保持用アダプタで移動枠134に嵌
合することによりその中心軸がコリメータレンズ103
の光軸に一致するようになっている。136は移動枠1
34を上下動するためのパルスモータ、137は称呼の
曲率半径(即ち、被検面104aの曲率半径の設計値)
および測定のためのスタート信号を入力するための入力
部、138は移動枠134の移動条件を決定するための
演算部、139は虹彩絞りの絞り径をコントロールする
ための虹彩絞り制御部、140はパルスモータ制御部
で、入力した移動枠134の移動条件に従って、パルス
モータ136を作動したり、画像計測部117からの合
焦信号により内蔵するパルスカウンタをコントロールし
たり、このパルスカウンタの出力を画像計測部117に
出力する機能を有している。他は図1〜図11と同様な
ので同一番号を付してその説明を省略する。
Fifth Embodiment FIGS. 12 and 13 show a fifth embodiment. 12, reference numeral 133 denotes an iris diaphragm; 134, a moving frame; 135, an object holding adapter;
Of the optical axis. 136 is moving frame 1
A pulse motor 137 for moving up and down 34 has a nominal radius of curvature (that is, a design value of the radius of curvature of the surface 104a to be measured).
And an input unit for inputting a start signal for measurement, an operation unit 138 for determining a moving condition of the moving frame 134, an iris diaphragm control unit 139 for controlling an iris diaphragm diameter, and a reference numeral 140. The pulse motor control unit operates the pulse motor 136 in accordance with the input moving condition of the moving frame 134, controls a built-in pulse counter based on a focus signal from the image measuring unit 117, and outputs the output of the pulse counter to an image. It has a function of outputting to the measuring unit 117. Other parts are the same as those in FIGS. 1 to 11, and thus the same reference numerals are given and the description is omitted.

【0064】次に作用を図13のフローに従って説明す
る。まず、被測定面の称呼の曲率半径rを入力部137
にて入力すると、コリメータレンズ103による集光点
が被検面104aに一致するための移動枠134の位置
が演算されるが、正確な被検面104aの曲率半径は不
明であるので、この分の余裕を考えてこの位置から上方
及び下方に1mm程度の位置を停止位置に設定する。次
に、被検面104aによる2状態の反射点像を検出する
に当たって、有効開口値が異ならない絞りの最大径を演
算し、この結果に基づいて虹彩絞り制御部139にて虹
彩絞り133を所望の大きさにセットする。このセット
によって、コリメータレンズ103の有効射出角θ
定まり、被検物での角度θが定まる。一方、被検物10
4を被検面104aを下にして被検物保持用アダプタ1
35の上に置く。この被検物保持用アダプタ135は、
被検物の大きさに応じて複数種用意しておき、そのうち
で、なるべく大きなものを使用する方が好ましい。被検
物のセットが完了したら、スタート信号を入力部137
により入力する。入力後の作用であるが、まず、移動枠
134を前述の演算結果に基づいてパルスモータ制御部
140で高速で位置調整する。
Next, the operation will be described with reference to the flow chart of FIG. First, the nominal radius of curvature r of the surface to be measured is input to the input unit 137.
Is input, the position of the moving frame 134 is calculated so that the focal point of the collimator lens 103 coincides with the surface 104a to be measured. However, since the exact radius of curvature of the surface 104a to be measured is unknown, The position of about 1 mm above and below this position is set as the stop position in consideration of the margin. Next, in detecting two states of reflection point images by the surface 104a to be inspected, the maximum diameter of the diaphragm having the same effective aperture value is calculated, and based on the result, the iris diaphragm control unit 139 sets the iris diaphragm 133 to a desired value. Set to the size of. With this set, the effective emission angle θ 0 of the collimator lens 103 is determined, and the angle θ at the test object is determined. On the other hand, the test object 10
4 with the test surface 104a facing down
Place on top of 35. This test object holding adapter 135 is
It is preferable to prepare a plurality of types according to the size of the test object, and use the largest one among them. When the setting of the test object is completed, the start signal is input to the input unit 137.
Enter by. Regarding the operation after the input, first, the position of the moving frame 134 is adjusted at high speed by the pulse motor control unit 140 based on the above-described calculation result.

【0065】次に、同じくパルスモータ制御部140で
移動枠134を低速で下降する。下降中は画像計測部1
17により常に合焦ずれ量が検出されているが、下降に
伴って変化してゆく。そして、この合焦ずれ量の出力値
の符号が反転したら直ちにパルスモータ制御部140に
内蔵されているパルスカウンタをリセットする。リセッ
トしたら直ちにパルスモータ制御部140で移動枠13
4を高速で下降する。次にやはり前述の設定された停止
位置の少し手前(1mm程度が良い)で低速下降とす
る。そして合焦ずれ量の検出値の符号が反転したら直ち
にパルスカウンタの値を出力する。そしてこの出力値に
より得られる重心値の移動距離Sw’と測定定数として
の前述のL及び設定した虹彩絞り133に基づく開口に
対応する前述のθより画像計測部117に内蔵される演
算部により、これらの値を関数とする数19を用いて曲
率半径rを算出し、モニタ118にてこれを表示するも
のである。
Next, the moving frame 134 is lowered at a low speed by the pulse motor control unit 140. Image measurement unit 1 during descent
Although the in-focus amount is always detected by 17, it changes as it goes down. As soon as the sign of the output value of the focus shift amount is inverted, the pulse counter built in the pulse motor control unit 140 is reset. Immediately after resetting, the moving frame 13 is
4 descends at high speed. Next, the speed is lowered at a low speed slightly before the set stop position (preferably about 1 mm). Then, the value of the pulse counter is output immediately after the sign of the detected value of the focus shift amount is inverted. Then, a calculation unit built in the image measurement unit 117 is obtained from the moving distance Sw ′ of the center of gravity value obtained from the output value, the aforementioned L as a measurement constant, and the aforementioned θ corresponding to the opening based on the set iris diaphragm 133, The radius of curvature r is calculated by using the equation (19) having these values as functions, and this is displayed on the monitor 118.

【0066】本実施例固有の効果は被検物をホルダーに
載せ、スタート信号を入れるだけで自動的に曲率半径の
高精度測定ができることである。
An advantage unique to the present embodiment is that the radius of curvature can be automatically measured with high accuracy simply by placing a test object on a holder and inputting a start signal.

【0067】[0067]

【発明の効果】本発明によれば、レンズ面等の球面形状
を有する鏡面の曲率半径を小型にて高精度に測定ができ
る。
According to the present invention, the radius of curvature of a mirror surface having a spherical shape, such as a lens surface, can be measured with high accuracy with a small size.

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

【図1】本発明の概念図。FIG. 1 is a conceptual diagram of the present invention.

【図2】同要部の拡大図。FIG. 2 is an enlarged view of the main part.

【図3】同要部の拡大図。FIG. 3 is an enlarged view of the main part.

【図4】本発明の実施例1を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図5】図4における瞳4分割プリズムの説明図。FIG. 5 is an explanatory diagram of a pupil-divided prism shown in FIG. 4;

【図6】図4における瞳4分割プリズムの説明図。FIG. 6 is an explanatory diagram of a pupil four-segment prism in FIG. 4;

【図7】図4における瞳4分割プリズムの説明図。FIG. 7 is an explanatory diagram of a pupil four-segment prism in FIG. 4;

【図8】実施例2を示す図。FIG. 8 is a diagram showing a second embodiment.

【図9】実施例3を示す図。FIG. 9 illustrates a third embodiment.

【図10】図9における輪帯絞りの説明図。FIG. 10 is an explanatory diagram of the annular stop in FIG. 9;

【図11】実施例4を示す図。FIG. 11 shows a fourth embodiment.

【図12】実施例5を示す図。FIG. 12 is a diagram showing a fifth embodiment;

【図13】実施例5を示す図。FIG. 13 shows a fifth embodiment.

【図14】従来の測定方法および装置を示す図。FIG. 14 is a view showing a conventional measuring method and apparatus.

【図15】従来の測定方法および装置を示す図。FIG. 15 is a diagram showing a conventional measuring method and apparatus.

【図16】従来の測定方法および装置を示す図。FIG. 16 is a diagram showing a conventional measuring method and apparatus.

【図17】従来の測定方法と本願発明の測定方法の概念
を説明する図。
FIG. 17 is a view for explaining the concept of a conventional measuring method and the measuring method of the present invention.

【図18】従来の測定方法と本願発明の測定方法の差か
ら、従来技術の測定誤差を説明する図。
FIG. 18 is a view for explaining a measurement error of the conventional technique from the difference between the conventional measurement method and the measurement method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

103 コリメータレンズ 104 被検物 106 移動ステージ 108 測長部 109 演算部 110 表示部 111 レーザダイオード 112 ハーフプリズム 114 リレーレンズ 115 瞳4分割プリズム 116 テレビカメラ 117 画像計測部 118 モニタ 119 載物台 120 ランプ 121 レンズ 123 チャート 124 ハーフミラー 125 被検物チャック 126 焦点板 127 接眼レンズ 128 輪帯絞り 129 第2のコリメータレンズ 130 偏光プリズム 131 1/4λ板 132 移動枠 133 虹彩絞り 134 移動枠 135 被検物保持用アダプタ 136 パルスモータ 138 演算部 140 パルスモータ制御部 103 collimator lens 104 test object 106 moving stage 108 length measuring unit 109 calculating unit 110 display unit 111 laser diode 112 half prism 114 relay lens 115 pupil quadrant prism 116 television camera 117 image measuring unit 118 monitor 119 stage 120 lamp 121 Lens 123 Chart 124 Half mirror 125 Object chuck 126 Focusing plate 127 Eyepiece 128 Ring iris diaphragm 129 Second collimator lens 130 Polarizing prism 131 1 / 4λ plate 132 Moving frame 133 Iris diaphragm 134 Moving frame 135 Object holding Adapter 136 Pulse motor 138 Operation unit 140 Pulse motor control unit

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 光源からの光束を収束光学系により集光
して被検物の被検面に導き、被検面を光軸にそって移動
するか、もしくは前記光源と前記収束光学系を光軸にそ
って移動して、被検面が前記光束の集光する集光点にく
るようにし、 また、被検面と収束光学系との距離を変化させることに
より前記光束を前記被検面で反射させて折り返して反射
光束の集光点が収束光学系の光束射出側のレンズ面にく
るようにし、 前述の被検面が、前記光束を形成する各光線の光軸との
交点の重心位置から、前述の反射光束を形成する各光線
の光軸との交点の重心位置が光束射出側のレンズ面にな
るまでの前記収束光学系または被検物の移動距離Sw’
を求め、 前記移動距離Sw’と、前記収束光学系の光束射出側の
レンズ面から集光点までの距離と、前記収束光学系の被
検面側の有効射出角とにより前記被検物の被検面の曲率
半径を演算することを特徴とする曲率半径測定方法。
1. A light beam from a light source is condensed by a converging optical system and guided to a test surface of a test object, and the test surface is moved along an optical axis, or the light source and the converging optical system are connected to each other. The object is moved along the optical axis so that the surface to be detected comes to a converging point where the light beam is condensed, and the light beam is detected by changing the distance between the surface to be measured and the converging optical system. Reflected on the surface and turned back so that the converging point of the reflected light beam comes to the lens surface on the light beam exit side of the converging optical system, and the above-described surface to be measured is defined by the intersection of the optical axis of each light beam forming the light beam. The moving distance Sw 'of the converging optical system or the test object from the position of the center of gravity until the position of the center of gravity of the intersection of each light beam forming the reflected light beam with the optical axis becomes the lens surface on the light beam exit side.
The moving distance Sw ′, the distance from the lens surface on the light beam exit side of the converging optical system to the focal point, and the effective exit angle on the surface to be inspected of the converging optical system, A method for measuring a radius of curvature, comprising calculating a radius of curvature of a surface to be measured.
【請求項2】 前記移動距離Sw’を求めるときの重心
位置は、前記被検面で反射させた反射光束を複数の点像
に分散した後、この反射光束の点像の面積および重心座
標を演算し、演算値に差がないようにして求めることを
特徴とする請求項1記載の曲率半径測定方法。
2. The barycentric position when calculating the moving distance Sw ′ is obtained by dispersing a reflected light beam reflected on the surface to be measured into a plurality of point images, and then calculating the area and barycentric coordinates of the point image of the reflected light beam. 2. The curvature radius measuring method according to claim 1, wherein the calculation is performed such that there is no difference between the calculated values.
【請求項3】 前記光源からの光束を収束光学系により
集光して被検物の被検面に導く際に輪帯絞りを介して導
くことを特徴とする請求項1記載の曲率半径測定方法。
3. The radius of curvature measurement according to claim 1, wherein when the light beam from the light source is condensed by a converging optical system and guided to the surface of the test object, the light beam is guided through an annular stop. Method.
【請求項4】 光源と、光源からの光束を集光する収束
光学系と、 前記収束光学系で集光した光束の集光位置に被検物の被
検面が位置するように被検物と収束光学系とを相対移動
する保持構造部と、 前記被検面で反射させた反射光束を導くビームスプリッ
タを介してこの反射光束の合焦状態を検出する合焦検出
部と、 前記被検物と収束光学系との相対移動により、前記収束
光学系で集光した光束を形成する各光線の光軸との交点
の重心位置と、前記重心位置よりも移動した位置で前記
光束を被検面により反射させて折り返してこの反射光束
を形成する各光線の光軸との交点の重心位置になったと
きまでの、2重心位置における移動距離Sw’を測長す
る測長部と、 前記測長部により得られる移動距離Sw’と、前記光源
と収束光学系により得られるバックフォーカス距離と、
前記収束光学系の被検面側の有効射出角とに基づいて前
記被検面の曲率半径を演算する演算部と、 を有することを特徴とする曲率半径測定装置。
4. A light source, a converging optical system that converges a light beam from the light source, and a test object such that a test surface of the test object is located at a condensing position of the light beam condensed by the converging optical system. And a holding structure for relatively moving the converging optical system and a focusing optical system; a focus detecting unit for detecting a focus state of the reflected light flux via a beam splitter for guiding a reflected light flux reflected on the surface to be inspected; Due to the relative movement between the object and the converging optical system, the luminous flux is detected at the barycentric position of the intersection with the optical axis of each light beam forming the luminous flux condensed by the converging optical system, and at a position shifted from the barycentric position. A length measuring unit for measuring a moving distance Sw ′ at a double center position until the light beam is reflected by a surface and turned back to a barycentric position of an intersection with an optical axis of each light beam forming the reflected light flux; The moving distance Sw 'obtained by the long part, and the moving distance Sw' obtained by the light source and the focusing optical system. Back focus distance,
A calculating unit for calculating a radius of curvature of the surface to be measured based on the effective exit angle of the converging optical system on the surface to be measured.
【請求項5】 前記合焦検出部は前記ビームスプリッタ
で導かれた反射光束を複数に分散する瞳分割プリズムを
有し、この合焦検出部の後方側には前記瞳分割プリズム
で分散されて形成された前記光束の点像の面積および重
心座標を演算する画像計測部を有することを特徴とする
請求項4記載の曲率半径測定装置。
5. The focus detecting section has a pupil splitting prism for dispersing the reflected light flux guided by the beam splitter into a plurality of light beams. The curvature radius measuring device according to claim 4, further comprising an image measuring unit that calculates an area and a barycentric coordinate of the formed point image of the light flux.
【請求項6】 前記光源と前記被検物の被検面との間
に、輪帯絞りを有することを特徴とする請求項4記載の
曲率半径測定装置。
6. The curvature radius measuring apparatus according to claim 4, wherein an annular stop is provided between the light source and the surface of the test object.
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