JP3068695B2 - ダハ面測定装置 - Google Patents
ダハ面測定装置Info
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- JP3068695B2 JP3068695B2 JP3349297A JP34929791A JP3068695B2 JP 3068695 B2 JP3068695 B2 JP 3068695B2 JP 3349297 A JP3349297 A JP 3349297A JP 34929791 A JP34929791 A JP 34929791A JP 3068695 B2 JP3068695 B2 JP 3068695B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【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
学部品のダハ面の精度を測定するダハ面測定装置に関す
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
学部品のダハ面の精度を測定するダハ面測定装置に関す
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。
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。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の測定方法では、ダハミラーのダハ角と稜線近傍
での面のダレとの区別が難しく、ダハ面のダハ角とダレ
とを別個の装置で測定しなければならず、測定が煩雑で
ある上、高い精度で測定することが困難であり、加工へ
のフィードバックが難しいという問題がある。
た従来の測定方法では、ダハミラーのダハ角と稜線近傍
での面のダレとの区別が難しく、ダハ面のダハ角とダレ
とを別個の装置で測定しなければならず、測定が煩雑で
ある上、高い精度で測定することが困難であり、加工へ
のフィードバックが難しいという問題がある。
【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、一度の測定でダハ面のダハ
角とダレとを正確に測定することができ、しかも、干渉
計に対するダハ面のアライメントが不正確な場合にも測
定が可能な装置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、一度の測定でダハ面のダハ
角とダレとを正確に測定することができ、しかも、干渉
計に対するダハ面のアライメントが不正確な場合にも測
定が可能な装置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
測定装置は、上記の目的を達成させるため、照明光源か
ら発して参照面で反射された参照波面と、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干渉計と、干
渉波面の測定領域の各位置における位相量を求める位相
量検出手段と、検出された位相量を前記ダハ面の稜線を
境とする対称位置どうしで足し合わせて平均する平均手
段と、干渉波面内において前記稜線と垂直な方向に沿っ
た座標と該座標における平均された位相量とを連続的な
曲線を示す関数に近似させる近似手段と、関数を解析す
ることによりダハ面のなす角度を解析する解析手段とを
備えることを特徴とする。
測定装置は、上記の目的を達成させるため、照明光源か
ら発して参照面で反射された参照波面と、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干渉計と、干
渉波面の測定領域の各位置における位相量を求める位相
量検出手段と、検出された位相量を前記ダハ面の稜線を
境とする対称位置どうしで足し合わせて平均する平均手
段と、干渉波面内において前記稜線と垂直な方向に沿っ
た座標と該座標における平均された位相量とを連続的な
曲線を示す関数に近似させる近似手段と、関数を解析す
ることによりダハ面のなす角度を解析する解析手段とを
備え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５は、この発明の一実施例を示している。
ら図５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、平均手
段２２、近似手段２３、解析手段２４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、平均手
段２２、近似手段２３、解析手段２４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
線である稜線部分と受像素子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
線である稜線部分と受像素子１５とは、観測レンズ１６
により共役関係となっている。
【００１２】測定された干渉縞の濃淡のデータは、画像
処理回路１７により干渉観測用モニター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測定領域内の各位置における位相量
が求められる。
処理回路１７により干渉観測用モニター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測定領域内の各位置における位相量
が求められる。
【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３０の稜線に関してほぼ対称となるように粗
くアライメントする。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３０の稜線に関してほぼ対称となるように粗
くアライメントする。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】図２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。
【００１５】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。
【００１６】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。
【００１７】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３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３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。
【００１８】ダハ面に入射する光束に対し、参照面１４
ａが図１の紙面に垂直な軸回りの傾きがない場合には、
ダハ面３０からの被検波と参照面からの参照波とにより
生じる干渉縞の位相量は図３（ａ）に示すようにダハ面
の稜線（ｘ＝０で表される）に関して対称となる。一
方、参照面１４ａが紙面に垂直な軸回りに傾いた場合に
は、図３（ｂ）に示すようにアライメント角度の誤差に
より位相量にティルト成分が含まれ、稜線に関して非対
称となる。
ａが図１の紙面に垂直な軸回りの傾きがない場合には、
ダハ面３０からの被検波と参照面からの参照波とにより
生じる干渉縞の位相量は図３（ａ）に示すようにダハ面
の稜線（ｘ＝０で表される）に関して対称となる。一
方、参照面１４ａが紙面に垂直な軸回りに傾いた場合に
は、図３（ｂ）に示すようにアライメント角度の誤差に
より位相量にティルト成分が含まれ、稜線に関して非対
称となる。
【００１９】平均手段２２は、稜線を境とする両側の位
相量の値を足し合わせて平均する。ティルト成分は稜線
を境とする対称位置で逆符号の同量となるため、これら
対称位置のデータを足し合わせることによりティルト成
分を除去することができる。これにより、稜線を境とす
る片側の位相量のみを解析することによってダハ面のな
す角度を検出することができる。
相量の値を足し合わせて平均する。ティルト成分は稜線
を境とする対称位置で逆符号の同量となるため、これら
対称位置のデータを足し合わせることによりティルト成
分を除去することができる。これにより、稜線を境とす
る片側の位相量のみを解析することによってダハ面のな
す角度を検出することができる。
【００２０】平均された位相量は、近似手段２３によっ
て関数に近似される。近似手段２３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４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。
て関数に近似される。近似手段２３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４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。
【００２１】ダハ面の形状を解析する解析手段２４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関数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関数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。
【００２２】
【式１】Ｔ＝ｋｆ’（０）
【００２３】また、解析手段２４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。
【００２４】
【式２】Ｓ＝｛ｋｆ（１）−ｋｆ（０）｝／（１−０）
【００２５】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。
【００２６】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。
【００２７】図５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５に実線で示した例のように
すべて許容範囲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５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５に実線で示した例のように
すべて許容範囲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５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。
【００２８】なお、稜線部分については、測定対象から
除外してもよいし、測定後、解析の対象から除いてもよ
い。
除外してもよいし、測定後、解析の対象から除いてもよ
い。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ダハ面のダハ角とダレとを明確に分離して測定でき
るため、加工行程へのフィードバックが容易となる。ま
た、稜線に対象な位置の位相量を足し合わせて平均する
ことにより、不正確なアライメントによる干渉縞のティ
ルト成分を除去することができ、測定の作業性を向上さ
せることができる。
ば、ダハ面のダハ角とダレとを明確に分離して測定でき
るため、加工行程へのフィードバックが容易となる。ま
た、稜線に対象な位置の位相量を足し合わせて平均する
ことにより、不正確なアライメントによる干渉縞のティ
ルト成分を除去することができ、測定の作業性を向上さ
せることができる。
【図１】 この発明にかかるダハ面測定装置の一実施例
を示す装置の概略図である。
を示す装置の概略図である。
【図２】 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３】 （ａ）はティルト成分を含まない場合、
（ｂ）はティルト成分を含む場合の単位測定領域と位相
量との相関を示すグラフである。
（ｂ）はティルト成分を含む場合の単位測定領域と位相
量との相関を示すグラフである。
【図４】 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５】 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。
１０…干渉計 ２１…位相検出手段 ２２…平均手段 ２３…近似手段 ２４…解析手段
───────────────────────────────────────────────────── 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３−130603（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−18207（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30
Claims (5)
- 【請求項１】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
させて観察する干渉計と、 干渉波面の測定領域の各位置における位相量を求める位
相量検出手段と、 検出された位相量を前記ダハ面の稜線を境とする対称位
置どうしで足し合わせて平均する平均手段と、 前記干渉波面内において前記稜線と垂直な方向に沿った
座標と該座標における前記平均された位相量とを連続的
な曲線を示す関数に近似させる近似手段と、 前記関数を解析することにより前記ダハ面のなす角度を
解析する解析手段とを備えることを特徴とするダハ面測
定装置。 - 【請求項２】前記近似手段は、稜線部分の検出値を除外
して近似させることを特徴とする請求項１に記載のダハ
面測定装置。 - 【請求項３】前記位相量検出手段は、稜線部分を除外し
て位相量を検出することを特徴とする請求項１に記載の
ダハ面測定装置。 - 【請求項４】前記解析手段は、前記関数を微分し、その
微分関数に前記稜線部分の座標を代入して稜線上でダハ
面のなす角度を求めることを特徴とする請求項１に記載
のダハ面測定装置。 - 【請求項５】前記解析手段は、前記関数を微分し、その
微分関数に測定領域の端部から前記稜線部分の座標を代
入してダハ面のなす角度の平均値を解析することを特徴
とする請求項１に記載のダハ面測定装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3349297A JP3068695B2 (ja) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | ダハ面測定装置 |
| 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 |
|---|---|---|---|
| JP3349297A JP3068695B2 (ja) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | ダハ面測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05231845A JPH05231845A (ja) | 1993-09-07 |
| JP3068695B2 true JP3068695B2 (ja) | 2000-07-24 |
Family
ID=18402815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3349297A Expired - Fee Related JP3068695B2 (ja) | 1991-10-24 | 1991-10-31 | ダハ面測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3068695B2 (ja) |
-
1991
- 1991-10-31 JP JP3349297A patent/JP3068695B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05231845A (ja) | 1993-09-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090519 Year of fee payment: 9 |
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