JP3068694B2 - ダハ面の形状測定方法 - Google Patents
ダハ面の形状測定方法Info
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- JP3068694B2 JP3068694B2 JP3349296A JP34929691A JP3068694B2 JP 3068694 B2 JP3068694 B2 JP 3068694B2 JP 3349296 A JP3349296 A JP 3349296A JP 34929691 A JP34929691 A JP 34929691A JP 3068694 B2 JP3068694 B2 JP 3068694B2
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- roof
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、直角プリズムや、２
枚のミラー等の面をほぼ垂直に組み合せて構成される光
学部品のダハ面の形状を測定する方法に関する。
枚のミラー等の面をほぼ垂直に組み合せて構成される光
学部品のダハ面の形状を測定する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近時、軽量型の一眼レフカメラには、フ
ァインダー系のペンタプリズムの代わりにミラーを組合
わせたペンタミラーを用いたものがある。ダハミラー
は、このようなペンタミラーの一部を構成する。
ァインダー系のペンタプリズムの代わりにミラーを組合
わせたペンタミラーを用いたものがある。ダハミラー
は、このようなペンタミラーの一部を構成する。
【０００３】精度のよいペンタミラーを構成するために
は、ダハミラーの稜線が幅を持たないことと、２枚のミ
ラー面のなす角度が正確に９０°となることとが要求さ
れる。ペンタプリズム等のガラス研磨によって作られる
ダハプリズムは、ダハ面の平面性が広い領域で保証され
るので、この広い領域での角度を測定することにより、
ダハ面の角度と近似する事ができるので、このダハミラ
ーのミラー面のなす平均的な角度（ダハ角）は、オート
コリメーターを利用して測定されている。
は、ダハミラーの稜線が幅を持たないことと、２枚のミ
ラー面のなす角度が正確に９０°となることとが要求さ
れる。ペンタプリズム等のガラス研磨によって作られる
ダハプリズムは、ダハ面の平面性が広い領域で保証され
るので、この広い領域での角度を測定することにより、
ダハ面の角度と近似する事ができるので、このダハミラ
ーのミラー面のなす平均的な角度（ダハ角）は、オート
コリメーターを利用して測定されている。
【０００４】また、ダハミラーを射出成形等によりプラ
スチックで作製する場合には、成形時の局所的な歪みに
よりミラー面に不均一な湾曲やダレが生じる場合がある
ため、干渉計、ニュートン板等を使用して面の平面性を
測定する必要がある。なお、干渉計等を利用してダハ面
を測定するためには、稜線の位置を正確に検出する必要
がある。なお、成形品としてのダハミラーでは、反射面
の湾曲が不規則に生じるため、この稜線位置の検出が特
に重要である。
スチックで作製する場合には、成形時の局所的な歪みに
よりミラー面に不均一な湾曲やダレが生じる場合がある
ため、干渉計、ニュートン板等を使用して面の平面性を
測定する必要がある。なお、干渉計等を利用してダハ面
を測定するためには、稜線の位置を正確に検出する必要
がある。なお、成形品としてのダハミラーでは、反射面
の湾曲が不規則に生じるため、この稜線位置の検出が特
に重要である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、稜線の
位置はダハ面が正確であるほど、すなわち稜線が直線に
近く幅を持たないほど検出が困難であり、上述した従来
の測定方法では稜線を正確に検出することが困難である
という問題がある。
位置はダハ面が正確であるほど、すなわち稜線が直線に
近く幅を持たないほど検出が困難であり、上述した従来
の測定方法では稜線を正確に検出することが困難である
という問題がある。
【０００６】
【発明の目的】この発明は、上述した従来技術の課題に
鑑みてなされたものであり、ダハ面の測定にあたって稜
線の位置を正確に検出することができるダハ面の形状測
定方法を提供することを目的とする。
鑑みてなされたものであり、ダハ面の測定にあたって稜
線の位置を正確に検出することができるダハ面の形状測
定方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明にかかるダハ面
の形状測定方法は、上記の目的を達成させるため、２枚
の面がほぼ垂直に組み合わされたダハ面に照明光を入射
させ、ダハ面で反射された光束を観察しつつ、光路中に
ダハ面の稜線を斜めに横切る遮蔽板を挿入し、稜線の位
置を検出することを特徴とする。
の形状測定方法は、上記の目的を達成させるため、２枚
の面がほぼ垂直に組み合わされたダハ面に照明光を入射
させ、ダハ面で反射された光束を観察しつつ、光路中に
ダハ面の稜線を斜めに横切る遮蔽板を挿入し、稜線の位
置を検出することを特徴とする。
【０００８】
【実施例】以下、この発明の実施例を説明する。図１か
ら図７は、この発明の一実施例を示している。
ら図７は、この発明の一実施例を示している。
【０００９】実施例のダハ面測定装置は、図１に示され
るようにＨｅ−Ｎｅレーザー、半導体レーザー等に代表
されるコヒーレントな照明光源１１、ビームエキスパン
ダー１２、ハーフミラー１３、原器１４、観測レンズ１
６、そして受像素子１５とから構成されるいわゆるフィ
ゾータイプの干渉計１０と、位相検出手段２１、近似手
段２２、解析手段２３とから構成される測定手段２０
と、画像処理回路１７及び干渉縞観察用モニター１８と
を備えている。なお、本願発明の適用される干渉計は実
施例のタイプに限定されない。
るようにＨｅ−Ｎｅレーザー、半導体レーザー等に代表
されるコヒーレントな照明光源１１、ビームエキスパン
ダー１２、ハーフミラー１３、原器１４、観測レンズ１
６、そして受像素子１５とから構成されるいわゆるフィ
ゾータイプの干渉計１０と、位相検出手段２１、近似手
段２２、解析手段２３とから構成される測定手段２０
と、画像処理回路１７及び干渉縞観察用モニター１８と
を備えている。なお、本願発明の適用される干渉計は実
施例のタイプに限定されない。
【００１０】干渉計１０は、検出された干渉縞をデジタ
ルで処理できるデジタル干渉計である。測定には公知の
フリンジスキャン法などの技術を用いる。
ルで処理できるデジタル干渉計である。測定には公知の
フリンジスキャン法などの技術を用いる。
【００１１】照明光源１１から発したコヒーレントな平
行光束は、ビームエキスパンダー１２により拡径され、
ハーフミラー１３で反射されて一部が原器１４のうち参
照面を兼用する面１４ａで反射して参照波となり、残り
が測定対象としてのダハ面３０で反射されて被検波とな
る。これらの波面が干渉して発生する干渉縞は、観測レ
ンズ１６を経て受像素子１５により検出され、干渉縞の
濃淡を示す電気信号に変換される。なお、ダハ面の交差
線である稜線３１と受像素子１５とは、観測レンズ１６
により共役関係となっている。
行光束は、ビームエキスパンダー１２により拡径され、
ハーフミラー１３で反射されて一部が原器１４のうち参
照面を兼用する面１４ａで反射して参照波となり、残り
が測定対象としてのダハ面３０で反射されて被検波とな
る。これらの波面が干渉して発生する干渉縞は、観測レ
ンズ１６を経て受像素子１５により検出され、干渉縞の
濃淡を示す電気信号に変換される。なお、ダハ面の交差
線である稜線３１と受像素子１５とは、観測レンズ１６
により共役関係となっている。
【００１２】受像素子１５から出力された干渉縞の濃淡
のデータは、画像処理回路１７により干渉縞観察用モニ
ター１８に表示されると共に、画像処理回路１７から位
相検出手段２１に入力されて干渉波面の単位測定領域毎
の位相差が検出される。
のデータは、画像処理回路１７により干渉縞観察用モニ
ター１８に表示されると共に、画像処理回路１７から位
相検出手段２１に入力されて干渉波面の単位測定領域毎
の位相差が検出される。
【００１３】測定にあたっては、ダハ面３０からの被検
波と原器１４の参照面からの参照波とにより生じる干渉
縞がダハ面の稜線に関して対称となるようにアライメン
トする。ここでのアライメントは、干渉計１０に対して
その光軸に垂直な平面方向と、稜線回りの回転方向とへ
のダハ面３０の相対的な位置調整である。
波と原器１４の参照面からの参照波とにより生じる干渉
縞がダハ面の稜線に関して対称となるようにアライメン
トする。ここでのアライメントは、干渉計１０に対して
その光軸に垂直な平面方向と、稜線回りの回転方向とへ
のダハ面３０の相対的な位置調整である。
【００１４】このように稜線を基準とする測定を行なう
ため、アライメントに際しては稜線の位置を正確に検出
する必要がある。
ため、アライメントに際しては稜線の位置を正確に検出
する必要がある。
【００１５】稜線の精度が悪い場合には、干渉縞が不連
続な部分を稜線の位置として判定することができるが、
稜線が直線に近くなり、かつ、ダハ面の湾曲が少ない場
合には、干渉縞から稜線位置を検出することが困難とな
ある。そこで、図２に示すように、干渉計１０にセット
されたダハ面３０の稜線３１を斜めに横切るように遮蔽
板４０をダハ面３０と原器１４との間の光路中に挿入す
る。
続な部分を稜線の位置として判定することができるが、
稜線が直線に近くなり、かつ、ダハ面の湾曲が少ない場
合には、干渉縞から稜線位置を検出することが困難とな
ある。そこで、図２に示すように、干渉計１０にセット
されたダハ面３０の稜線３１を斜めに横切るように遮蔽
板４０をダハ面３０と原器１４との間の光路中に挿入す
る。
【００１６】ダハ面に入射した光束は、２つの面で合計
２回反射されて干渉計側に戻るため、遮蔽板を挿入する
と遮蔽板の影が稜線に対して対称に表れる。図３は、遮
蔽板４０を挿入したときに干渉縞観察用モニター１８上
に表示される画像を示したものである。この例では、画
像処理回路１７が受像素子の像とモニター上での表示と
が倒立像関係となるよう信号を処理しているが、これを
正立関係となるよう設定することもできる。図中の記号
Ｈが遮蔽板の影、Ｉが干渉縞を示す。したがって、斜線
で示した遮蔽板の影がなす鋭角の二等分線Ｐが稜線の位
置を示すこととなる。
２回反射されて干渉計側に戻るため、遮蔽板を挿入する
と遮蔽板の影が稜線に対して対称に表れる。図３は、遮
蔽板４０を挿入したときに干渉縞観察用モニター１８上
に表示される画像を示したものである。この例では、画
像処理回路１７が受像素子の像とモニター上での表示と
が倒立像関係となるよう信号を処理しているが、これを
正立関係となるよう設定することもできる。図中の記号
Ｈが遮蔽板の影、Ｉが干渉縞を示す。したがって、斜線
で示した遮蔽板の影がなす鋭角の二等分線Ｐが稜線の位
置を示すこととなる。
【００１７】なお、この例では、遮蔽板として長方形の
板を用い、稜線３１を直線的に横切るよう設定している
が、稜線を曲線で横切る遮蔽板を用いることもできる。
この場合には、遮蔽板を移動させて稜線３１と遮蔽板の
曲線との交点を２箇所で求め、２つの交点を結ぶ直線を
稜線位置として検出できる。
板を用い、稜線３１を直線的に横切るよう設定している
が、稜線を曲線で横切る遮蔽板を用いることもできる。
この場合には、遮蔽板を移動させて稜線３１と遮蔽板の
曲線との交点を２箇所で求め、２つの交点を結ぶ直線を
稜線位置として検出できる。
【００１８】遮蔽板４０を挿入した状態でモニター上に
表れる影を観察しつつ稜線を基準としてダハ面を干渉計
に対してアライメントし、ダハ面を構成する２つの面の
干渉計１０の光軸に対する角度が同一となるよう設定す
る。その結果、アライメント後の干渉縞は稜線を境とし
て対称に現れ、測定は稜線を境とする一方の領域のみで
足りることとなる。
表れる影を観察しつつ稜線を基準としてダハ面を干渉計
に対してアライメントし、ダハ面を構成する２つの面の
干渉計１０の光軸に対する角度が同一となるよう設定す
る。その結果、アライメント後の干渉縞は稜線を境とし
て対称に現れ、測定は稜線を境とする一方の領域のみで
足りることとなる。
【００１９】次に、アライメントされたダハ面のダハ角
とダレとの測定について説明する。
とダレとの測定について説明する。
【００２０】図４は、受像素子により受像された干渉縞
を格子で示される受像素子１５の単位測定領域と共に表
示したものである。ここで、受像素子１５上で稜線と垂
直な方向をｘ軸、稜線の延びる方向をｙ軸と定義する。
受像素子１５の単位測定領域は、ｘ軸方向については稜
線位置から図中上側へは１，２，３，…、下側へは−
１，−２，…、ｙ軸方向については図中右側に向けて
１，２，３，…で示される二次元座標で表される。
を格子で示される受像素子１５の単位測定領域と共に表
示したものである。ここで、受像素子１５上で稜線と垂
直な方向をｘ軸、稜線の延びる方向をｙ軸と定義する。
受像素子１５の単位測定領域は、ｘ軸方向については稜
線位置から図中上側へは１，２，３，…、下側へは−
１，−２，…、ｙ軸方向については図中右側に向けて
１，２，３，…で示される二次元座標で表される。
【００２１】ｘ軸方向の稜線を境とする一方の測定領域
の幅Ｌは、ダハミラーの評価上必要な大きさに設定され
ている。この例では、数ｍｍ程度に設定されている。
の幅Ｌは、ダハミラーの評価上必要な大きさに設定され
ている。この例では、数ｍｍ程度に設定されている。
【００２２】このように稜線部分から比較的狭い範囲の
みを測定領域として設定しているのは、ダハミラーを用
いたペンタミラーを通して像を観察する場合、稜線近傍
を通過する光線が観察像の良否に大きく影響するためで
ある。
みを測定領域として設定しているのは、ダハミラーを用
いたペンタミラーを通して像を観察する場合、稜線近傍
を通過する光線が観察像の良否に大きく影響するためで
ある。
【００２３】受像素子１５からの干渉縞データは、位相
検出手段２１により受像素子の単位測定領域のｙ座標毎
に位相量が検出される。図５は、ｙ＝１となる単位測定
領域、すなわち（ｘ，ｙ）＝（−６，１）〜（６，１）
の１２の領域の位相量を１列のデータとしてグラフに示
したものである。
検出手段２１により受像素子の単位測定領域のｙ座標毎
に位相量が検出される。図５は、ｙ＝１となる単位測定
領域、すなわち（ｘ，ｙ）＝（−６，１）〜（６，１）
の１２の領域の位相量を１列のデータとしてグラフに示
したものである。
【００２４】稜線を境とする一方の領域の位相量は、近
似手段２２によって関数に近似される。近似手段２２
は、測定座標の稜線部分をｘ＝０、測定領域の端部をｘ
＝１となるようｘ軸方向の測定対象位置を対象領域の距
離Ｌで割って規格化し、図６に示すように規格化された
ｘ座標を変数とする連続的な曲線を示す関数ｆ（ｘ）に
近似させる。具体的には、例えば最小自乗法により多項
数近似として４次関数で近似させる。このとき、稜線部
分のデータは用いない。
似手段２２によって関数に近似される。近似手段２２
は、測定座標の稜線部分をｘ＝０、測定領域の端部をｘ
＝１となるようｘ軸方向の測定対象位置を対象領域の距
離Ｌで割って規格化し、図６に示すように規格化された
ｘ座標を変数とする連続的な曲線を示す関数ｆ（ｘ）に
近似させる。具体的には、例えば最小自乗法により多項
数近似として４次関数で近似させる。このとき、稜線部
分のデータは用いない。
【００２５】ダハ面の形状を解析する解析手段２３は、
まず、関数ｆ（Ｘ）を微分して関数ｆ’（Ｘ）を求め、
次に、式１に示されるように微分係数ｆ’（Ｘ）に稜線
部分の座標Ｘ＝０を代入して稜線部分におけるダハ面の
角度誤差Ｔを求める。なお、式中の符号ｋは、反射によ
り２倍で検出された角度を補正するための定数である。
まず、関数ｆ（Ｘ）を微分して関数ｆ’（Ｘ）を求め、
次に、式１に示されるように微分係数ｆ’（Ｘ）に稜線
部分の座標Ｘ＝０を代入して稜線部分におけるダハ面の
角度誤差Ｔを求める。なお、式中の符号ｋは、反射によ
り２倍で検出された角度を補正するための定数である。
【００２６】
【式１】Ｔ＝ｋｆ’（０）
【００２７】また、解析手段２３は、稜線に直交するＸ
軸方向の１つの線上でのダハ面の角度誤差の平均値Ｓを
求める。平均角度誤差Ｓは、隣接する単位測定領域毎に
角度誤差を測定し、その総和をとることにより求められ
るが、中間部分の値は相殺されるため、式２のように稜
線部分の座標と端部の座標とのみにより角度誤差を求め
ることができる。
軸方向の１つの線上でのダハ面の角度誤差の平均値Ｓを
求める。平均角度誤差Ｓは、隣接する単位測定領域毎に
角度誤差を測定し、その総和をとることにより求められ
るが、中間部分の値は相殺されるため、式２のように稜
線部分の座標と端部の座標とのみにより角度誤差を求め
ることができる。
【００２８】
【式２】Ｓ＝｛ｋｆ（１）−ｋｆ（０）｝／（１−０）
【００２９】ダハ面の角度誤差は、Ｓの値自体として得
られ、稜線部分とその他の部分との角度のズレ、すなわ
ち面の歪み（ダレ）はＴ−Ｓで得られる。
られ、稜線部分とその他の部分との角度のズレ、すなわ
ち面の歪み（ダレ）はＴ−Ｓで得られる。
【００３０】以上の過程でｙ座標が１である１列の単位
測定領域群によるデータが得られる。このような演算過
程をｙ座標が異なる全ての単位測定領域列について行な
うことにより、測定領域全体のデータを得ることができ
る。
測定領域群によるデータが得られる。このような演算過
程をｙ座標が異なる全ての単位測定領域列について行な
うことにより、測定領域全体のデータを得ることができ
る。
【００３１】図７は、測定された領域全体の角度誤差
Ｔ，Ｓの一例を示し、θ０が設計角度、すなわち９０
°、θ１，θ２がそれぞれ許容誤差の下限角度、上限角
度である。角度の誤差が図７に実線で示した例のように
すべて許容範囲内に入っていれば良品とし、一部でも許
容範囲から外れている場合には不良品とする。プラスチ
ックミラーの場合には、図７に示したように誤差の値が
領域によって不規則に変化する場合があるため、このよ
うな領域全体の判定が必要となる。
Ｔ，Ｓの一例を示し、θ０が設計角度、すなわち９０
°、θ１，θ２がそれぞれ許容誤差の下限角度、上限角
度である。角度の誤差が図７に実線で示した例のように
すべて許容範囲内に入っていれば良品とし、一部でも許
容範囲から外れている場合には不良品とする。プラスチ
ックミラーの場合には、図７に示したように誤差の値が
領域によって不規則に変化する場合があるため、このよ
うな領域全体の判定が必要となる。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ダハ面の測定前のアライメントに際して、稜線の位
置を簡単な手段により正確に検出できるため、稜線の精
度が高い場合にもダハ面を干渉計に対して正確にアライ
メントすることができる。
ば、ダハ面の測定前のアライメントに際して、稜線の位
置を簡単な手段により正確に検出できるため、稜線の精
度が高い場合にもダハ面を干渉計に対して正確にアライ
メントすることができる。
【図１】 ダハ面測定装置の一実施例を示す装置の概略
図である。
図である。
【図２】 ダハ面と遮蔽板との位置関係を示す説明図で
ある。
ある。
【図３】 遮蔽板を光路中に挿入した際のモニター上の
表示を示す説明図である。
表示を示す説明図である。
【図４】 測定用モニター上での単位測定領域と干渉縞
との関係を示す平面図である。
との関係を示す平面図である。
【図５】 単位測定領域と位相量との相関を示すグラフ
である。
である。
【図６】 位相量を近似させた関数ｆ（ｘ）の曲線を示
すグラフである。
すグラフである。
【図７】 測定された稜線方向の各位置における角度
Ｔ，Ｓを示すグラフである。
Ｔ，Ｓを示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野口 正人 東京都板橋区前野町２丁目36番９号旭光 学工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−136007（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−130603（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30
Claims (2)
- 【請求項１】２枚の面がほぼ垂直に組み合わされたダハ
面に照明光を入射させ、該ダハ面で反射された光束を観
察しつつ、光路中にダハ面の稜線を斜めに横切る遮蔽板
を挿入し、前記稜線の位置を検出することを特徴とする
ダハ面の形状測定方法。 - 【請求項２】検出された稜線位置に基づいて前記ダハ面
をアライメントし、照明光源から発して参照面で反射さ
れた参照波面と、前記照明光源から発して２枚の面がほ
ぼ垂直に組み合わされたダハ面で反射された被検波面と
を干渉させて観察することを特徴とする請求項１に記載
のダハ面の形状測定方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3349296A JP3068694B2 (ja) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | ダハ面の形状測定方法 |
| US07/964,959 US5379105A (en) | 1991-10-24 | 1992-10-22 | Roof surface measuring apparatus |
| DE4235832A DE4235832B4 (de) | 1991-10-24 | 1992-10-23 | Vorrichtung und Verfahren zum Überprüfen eines Dachwinkels eines optischen Elements |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3349296A JP3068694B2 (ja) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | ダハ面の形状測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0642928A JPH0642928A (ja) | 1994-02-18 |
| JP3068694B2 true JP3068694B2 (ja) | 2000-07-24 |
Family
ID=18402807
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3349296A Expired - Fee Related JP3068694B2 (ja) | 1991-10-24 | 1991-10-31 | ダハ面の形状測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3068694B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08173996A (ja) * | 1994-12-19 | 1996-07-09 | Kin Eidai | 汚物脱水装置 |
-
1991
- 1991-10-31 JP JP3349296A patent/JP3068694B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0642928A (ja) | 1994-02-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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