JP3146590B2 - Shape measuring method and shape measuring system - Google Patents
Shape measuring method and shape measuring systemInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、光学レンズ等の形状測
定法および形状測定システムに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and a system for measuring a shape of an optical lens or the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】干渉計によって光学的な面の形状誤差を
測定する場合、基準面との相対測定を行うのが一般的で
ある。基準面の面精度(PVとする)は、PV=λ/1
0からλ/20(例えば、干渉計用として良く使われる
He−Neレ−ザ−の場合、λ=633nm)が多く、
それより高精度な測定を行なうには絶対形状の測定が必
要となる。2. Description of the Related Art When an optical surface shape error is measured by an interferometer, a relative measurement with a reference surface is generally performed. The surface accuracy (referred to as PV) of the reference surface is PV = λ / 1.
0 to λ / 20 (for example, λ = 633 nm in the case of a He-Ne laser often used for an interferometer),
In order to perform a measurement with higher accuracy than that, it is necessary to measure an absolute shape.
【0003】従来のこの種の測定法としては、以下に示
すものがある。[0003] As a conventional measuring method of this kind, there is the following method.
【0004】1つの方法は、図2,3に示すものであ
る。第1の測定対象物である被検レンズM2の表面形状
を求める、この形状測定システムは、レ−ザ光源1と、
撮像素子2と、半透鏡3と、コリメ−ティングレンズ
(フィゾ−レンズ)L,M1とを有する。そして、被検
レンズM2による反射波面と、コリメーティングレンズ
M1による参照波面とを干渉させ、その干渉縞パターン
により、被検レンズM2の形状誤差を測定するものであ
る。測定は以下の手順で行なわれる。One method is shown in FIGS. This shape measuring system for determining the surface shape of a lens to be measured M2, which is a first object to be measured, comprises a laser light source 1;
It has an image sensor 2, a semi-transparent mirror 3, and collimating lenses (Fizeo lenses) L and M1. Then, the wavefront reflected by the test lens M2 and the reference wavefront by the collimating lens M1 interfere with each other, and the shape error of the test lens M2 is measured based on the interference fringe pattern. The measurement is performed according to the following procedure.
【0005】なお、説明の簡略化のために、Front
Opticsの収差は、ゼロとしている。[0005] For simplicity of description, Front
The optics aberration is assumed to be zero.
【0006】(1)図2(a)に示す状態で測定を行な
う。この時のコリメ−ティングレンズ(フィゾ−レン
ズ)L,M1、被検レンズM2の回転位置を0°とす
る。この時に測定される形状誤差は、F0(0°におけ
るコリメ−ティングレンズM1の形状誤差)+H0(0
°における被検レンズM2の形状誤差)である。(1) Measurement is performed in the state shown in FIG. At this time, the rotational positions of the collimating lenses (Fizeo lenses) L and M1 and the test lens M2 are set to 0 °. The shape error measured at this time is F0 (shape error of collimating lens M1 at 0 °) + H0 (0
(Shape error of the test lens M2 in °).
【0007】(2)図2(b)に示す状態(被検レンズ
のみを光軸の回りに180°回転させた状態)で測定を
行なう。この時のコリメ−ティングレンズL,M1の回
転位置は0°である。この時に測定される形状誤差は、
F0(0°におけるコリメ−ティングレンズM1の形状
誤差)+H180(180°における被検レンズM2の
形状誤差)である。このデ−タを計算により、180°
回転させることにより、F180(180°におけるコ
リメ−ティングレンズM1の形状誤差)+H0(0°に
おける被検レンズM2の形状誤差)を得る。(2) Measurement is performed in the state shown in FIG. 2B (only the lens to be tested is rotated by 180 ° around the optical axis). At this time, the rotational positions of the collimating lenses L and M1 are 0 °. The shape error measured at this time is
F0 (shape error of collimating lens M1 at 0 °) + H180 (shape error of test lens M2 at 180 °). This data is calculated by 180 °
By rotating, F180 (the shape error of the collimating lens M1 at 180 °) + H0 (the shape error of the test lens M2 at 0 °) is obtained.
【0008】(3)図3に示す状態(被検レンズM2を
外し、コリメ−ティングレンズL,M1の焦点位置にミ
ラ−4を置いた状態)で測定を行なう。この時のコリメ
−ティングレンズL,M1の回転位置は0°である。こ
の時に測定される形状誤差は、コリメ−ティングレンズ
M1の形状誤差のみであり、F0(0°におけるコリメ
−ティングレンズM1の形状誤差)+F180(180
°におけるコリメ−ティングレンズM1の形状誤差)で
ある。(3) The measurement is performed in the state shown in FIG. 3 (the lens M2 is removed and the mirror-4 is placed at the focal position of the collimating lenses L and M1). At this time, the rotational positions of the collimating lenses L and M1 are 0 °. The shape error measured at this time is only the shape error of the collimating lens M1, and F0 (shape error of the collimating lens M1 at 0 °) + F180 (180
(Shape error of the collimating lens M1 in °).
【0009】(4)(1)と(2)のデ−タの差を求め
ることにより、F0(0°におけるコリメ−ティングレ
ンズM1の形状誤差)−F180(180°におけるコ
リメ−ティングレンズM1の形状誤差)を得る。この結
果と、(3)のデ−タとを加えることにより、F0を得
る。このF0を(1)の結果と引き算をすることによ
り、H0(0°における被検レンズM2の形状誤差)を
得る。(4) By calculating the difference between the data of (1) and (2), F0 (the shape error of the collimating lens M1 at 0 °) −F180 (the error of the collimating lens M1 at 180 °) Shape error). By adding this result and the data of (3), F0 is obtained. By subtracting this F0 from the result of (1), H0 (shape error of the test lens M2 at 0 °) is obtained.
【0010】この方法の問題点は、システム全体のアラ
イメントを正確に維持したまま、被検レンズを正確に1
80°回転させることと、ミラ−を設置しなければなら
ないことである。The problem with this method is that the lens to be inspected can be precisely adjusted while maintaining the alignment of the entire system accurately.
That is, it must be turned 80 ° and a mirror must be installed.
【0011】他のコリメ−ティングレンズの形状誤差を
求める方法として「波面平均化法」がある。この測定法
は明るいFナンバーの被検レンズ42を使用し、コリメ
−ティングレンズ41は変えずに被測定領域を変位させ
て波面測定を複数回行なう。測定データを平均化するこ
とにより、被検レンズ42の形状誤差による測定への影
響を減少させコリメ−ティングレンズ41の面形状を求
めることができる。この方法は、被検レンズ42の形状
誤差がランダムであることを仮定している。図4は、こ
の測定法の原理を表す図である。測定データWKを平均
すると式1のようになる。Another method for determining the shape error of the collimating lens is the "wavefront averaging method". In this measurement method, a wavefront measurement is performed a plurality of times while displacing the measurement area without changing the collimating lens 41 while using the lens 42 having a bright F number. By averaging the measurement data, it is possible to reduce the influence of the shape error of the test lens 42 on the measurement and obtain the surface shape of the collimating lens 41. This method assumes that the shape error of the test lens 42 is random. FIG. 4 is a diagram illustrating the principle of this measurement method. Equation 1 is obtained by averaging the measurement data WK.
【0012】[0012]
【数1】 (Equation 1)
【0013】被検レンズ42の面形状WTKを変化させ
ながら、測定回数nを増やしてゆくと式1の右辺第2項
は零に近づくので、コリメ−ティングレンズ41の面形
状WRが求められる。When the number of measurements n is increased while changing the surface shape WTK of the lens 42 to be inspected, the second term on the right side of the equation 1 approaches zero, so the surface shape WR of the collimating lens 41 is obtained.
【0014】この方法は、コリメーティングレンズ41
のNAより大きいNAの被検レンズ42を準備し、その
被検レンズ42を光軸に対して横ずらしさせる事によ
り、波面を平均化させ、コリメーティングレンズ41が
有する参照球面の形状誤差を求めていた。This method uses a collimating lens 41.
By preparing a test lens 42 having a larger NA than that of the above, and shifting the test lens 42 laterally with respect to the optical axis, the wavefront is averaged, and the shape error of the reference spherical surface of the collimating lens 41 is reduced. I was asking.
【0015】[0015]
【発明が解決しようとする課題】前記の如き従来の技術
においては、測定対象物の形状が制限されるという問題
点があった。In the above-mentioned prior art, there is a problem that the shape of the object to be measured is limited.
【0016】更に、平均化するデータの非一様性が必ず
必要である。Further, non-uniformity of data to be averaged is always required.
【0017】本発明の目的は、波面の平均化を一定パタ
ーン創成に用い、そのパターンを抽出すること(波面創
成抽出法)により、被検レンズの平均化の制限を緩和す
ることができる形状測定法およびシステムを提供するこ
とである。An object of the present invention is to use a wavefront averaging for generating a constant pattern and extract the pattern (wavefront generation extraction method), thereby alleviating the restriction on the averaging of the lens to be measured. To provide a law and system.
【0018】[0018]
【課題を解決するための手段】本発明は、測定対象物か
らの反射波面と、基準面による参照波面とを干渉させ、
その干渉縞パターンにより、前記測定対象物の形状誤差
を求める形状測定法であって、 測定対象物の、回転軸に
関する回転平均形状を求めること、 前記測定対象物から
の反射波面と、基準面による参照波面とを干渉させた干
渉縞パターンを求めること、 前記回転平均形状と、前記
干渉縞パターンとより、前記測定対象物の形状誤差のう
ち非回転対称成分を求めることよりなることを特徴とす
る。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a method for measuring an object to be measured.
These reflected wavefronts interfere with the reference wavefront by the reference plane,
Due to the interference fringe pattern, the shape error of the measurement object
A shape measurement method for obtaining a measurement object, the rotational axis
Determining the rotational average shape related to , from the measurement object
Interference between the reflected wavefront of the
Finding the interference fringe pattern, the rotational average shape,
From the interference fringe pattern, the shape error of the measurement object
Characterized by determining a non-rotationally symmetric component.
You.
【0019】[0019]
【作用】本発明は、以下に定義する真の回転対称成分
(RS)、非回転対称成分(AS)により、第1の測定
対象物の形状誤差を求めるものである。真の回転対称成
分(RS)、非回転対称成分(AS)の定義を図5の模
式図により説明する。図5において、Hは、求める第1
の測定対象物の形状誤差の分布図を示す。第1の測定対
象物を回転させながら、第1の測定対象物上の各点での
測定値を求め、それらを平均したものがRSで示す回転
対称成分である。ASで示す非回転対称成分は、H−R
Sで定義される。According to the present invention, a shape error of a first object to be measured is obtained from a true rotationally symmetric component (RS) and a non-rotationally symmetric component (AS) defined below. The definition of the true rotationally symmetric component (RS) and the non-rotationally symmetric component (AS) will be described with reference to the schematic diagram of FIG. In FIG. 5, H is the first value to be obtained.
3 shows a distribution diagram of the shape error of the object to be measured. While rotating the first measurement object, measurement values at each point on the first measurement object are obtained, and the average of the measured values is a rotationally symmetric component indicated by RS. The non-rotationally symmetric component denoted by AS is HR
Defined by S.
【0020】形状誤差Hを求める手順は、以下の通りで
ある。The procedure for obtaining the shape error H is as follows.
【0021】(1)干渉縞パタ−ンORを求める。これ
は、コリメ−ティングレンズの形状誤差F0、真の回転
対称成分RS、非回転対称成分ASの和である。(1) Obtain an interference fringe pattern OR. This is the sum of the shape error F0 of the collimating lens, the true rotationally symmetric component RS, and the non-rotationally symmetric component AS.
【0022】(2)第1の回転対称成分検出手段は、回
転手段により回転させながら測定して得られた表面形状
デ−タを平均して、第1の回転対称成分を求める。これ
は、コリメ−ティングレンズの形状誤差F0と回転対称
成分(RS1とする)の和である。(2) The first rotationally symmetric component detecting means obtains a first rotationally symmetric component by averaging the surface shape data obtained by measuring while rotating the rotating means. This is the sum of the shape error F0 of the collimating lens and the rotationally symmetric component (referred to as RS1).
【0023】(3)変位手段により、第1の回転軸を変
位させる。第2の回転対称成分検出手段は、第1の測定
対象物または第2の測定対象物を変位後の第1の回転軸
回りに、少なくとも1回転させながら、測定して得られ
た表面形状デ−タを平均して第2の回転対称成分を求め
る。これは、コリメ−ティングレンズの形状誤差F0と
回転対称成分(RS2とする)の和である。(3) The first rotating shaft is displaced by the displacement means. The second rotationally symmetric component detecting means is configured to rotate the first measurement object or the second measurement object about at least one rotation about the displaced first rotation axis, and obtain the surface shape data obtained by the measurement. The second rotationally symmetric component is obtained by averaging the data. This is the sum of the shape error F0 of the collimating lens and the rotationally symmetric component (referred to as RS2).
【0024】(4)真の回転対称成分検出手段は、第1
の回転対称成分と第2の回転対称成分より、コリメーテ
ィングレンズの形状誤差を含まない回転対称成分(これ
を真の回転対称成分と呼び、これは、RS1またはRS
2である)を、第1の回転対称成分または第2の回転対
称成分について求める。(4) The true rotationally symmetric component detecting means includes:
From the rotationally symmetric component and the second rotationally symmetric component, a rotationally symmetric component that does not include a shape error of the collimating lens (this is called a true rotationally symmetric component, which is RS1 or RS1)
2) for the first rotationally symmetric component or the second rotationally symmetric component.
【0025】(5)形状誤差検出手段は、(2),
(3)で求めた真の回転対称成分と、第1の回転対称成
分または第2の回転対称成分のうち少なくとも一方とよ
り、コリメーティングレンズの形状誤差を求める。(5) The shape error detecting means includes (2),
The shape error of the collimating lens is obtained from the true rotational symmetric component obtained in (3) and at least one of the first rotational symmetric component and the second rotational symmetric component.
【0026】(6)第1の算出手段は、(1)で求めた
干渉縞パターンと、(5)で求めたコリメーティングレ
ンズの形状誤差の差を求めて、第1の測定対象物の真の
表面形状Hを算出する。(6) The first calculating means obtains a difference between the interference fringe pattern obtained in (1) and the shape error of the collimating lens obtained in (5), and The true surface shape H is calculated.
【0027】[0027]
【実施例】図6に本発明に係わる形状測定システムであ
るフィゾ−型干渉計システムを示す。本フィゾ−型干渉
計システムは、制御部8と、処理部15と、レ−ザ光源
1と、撮像素子2と、半透鏡3と、コリメ−ティングレ
ンズ(フィゾ−レンズ)L,M1と、測定対象物である
被検レンズ10の3軸方向の位置ぎめを行なうXステ−
ジ4、Yステ−ジ5、Zステ−ジ6と、回転手段である
ベアリング14と、移動手段であるαステ−ジ7とを有
する。制御部8は、撮像素子2とレ−ザ光源1の制御、
および処理部15とのデ−タのやり取りを行なう。処理
部15は、図1に示すように、第1の回転対称成分検出
手段81と、第2の回転対称成分検出手段82と、真の
回転対称成分検出手段83と、形状誤差検出手段84
と、第1の算出手段85と、メモリ86に格納された干
渉縞パタ−ンとを有する。処理部15は、プログラム及
びデ−タを記憶するメモリ86と、CPUと(図示しな
い)とを有する。FIG. 6 shows a Fizeau-type interferometer system which is a shape measuring system according to the present invention. This Fizeau-type interferometer system comprises a control unit 8, a processing unit 15, a laser light source 1, an image pickup device 2, a semi-transparent mirror 3, collimating lenses (Fizeo lenses) L and M1, X stage for positioning the test lens 10 to be measured in three axial directions
It has a stage 4, a Y stage 5, a Z stage 6, a bearing 14 as rotating means, and an α stage 7 as moving means. The control unit 8 controls the image pickup device 2 and the laser light source 1,
And exchange data with the processing unit 15. As shown in FIG. 1, the processing unit 15 includes a first rotationally symmetric component detecting unit 81, a second rotationally symmetric component detecting unit 82, a true rotationally symmetric component detecting unit 83, and a shape error detecting unit 84.
And a first calculating means 85 and an interference fringe pattern stored in a memory 86. The processing unit 15 has a memory 86 for storing programs and data, a CPU, and a CPU (not shown).
【0028】CPUと、メモリ86とは、図1に示す第
1の回転対称成分検出手段81と、第2の回転対称成分
検出手段82と、真の回転対称成分検出手段83と、形
状誤差検出手段84と、第1の算出手段85との機能を
実行する。The CPU and the memory 86 include a first rotationally symmetric component detecting means 81, a second rotationally symmetric component detecting means 82, a true rotationally symmetric component detecting means 83, and a shape error detecting means shown in FIG. The functions of the means 84 and the first calculating means 85 are executed.
【0029】回転手段であるベアリング14は、被検レ
ンズ10を光軸回りに回転させる。移動手段であるαス
テ−ジ7は、被検レンズ10の光軸を回転中心9回りに
回転させる。The bearing 14, which is a rotating means, rotates the test lens 10 around the optical axis. The α stage 7 serving as a moving unit rotates the optical axis of the lens 10 to be measured around the rotation center 9.
【0030】そして、測定対象である被検レンズ10に
よる反射波面と、コリメーティングレンズM1による参
照波面とを干渉させ、その干渉縞パターンにより、被検
レンズ10の形状誤差を測定するものである。Then, the reflected wavefront of the lens 10 to be measured and the reference wavefront of the collimating lens M1 are caused to interfere with each other, and the shape error of the lens 10 is measured based on the interference fringe pattern. .
【0031】上記構成において、レーザ1から出射した
光は、半透鏡3に入射する。この光のうち、1部は、フ
ィゾ−レンズL,M1の基準面16で反射されて、半透
鏡3に戻り上方に直進する。こうして撮像素子2に入射
する。In the above configuration, the light emitted from the laser 1 enters the semi-transparent mirror 3. A part of this light is reflected by the reference surface 16 of the Fizeau lenses L and M1, returns to the semi-transparent mirror 3, and goes straight upward. Thus, the light enters the image sensor 2.
【0032】一方、フィゾ−レンズL,M1に入射した
光のうち、1部はフィゾ−レンズL,M1によって適当
な球面波とされて被検レンズ10に入射する。そして、
ここで反射されて再びフィゾ−レンズL,M1を通り、
半透鏡3に戻り、上方に折り曲げられて撮像素子2に入
射する。On the other hand, a part of the light incident on the Fizeo lenses L and M1 is converted into an appropriate spherical wave by the Fizeo lenses L and M1 and is incident on the lens 10 to be measured. And
Here, the light is reflected again and passes through the Fizeau lenses L and M1,
After returning to the semi-transparent mirror 3, it is bent upward and enters the image sensor 2.
【0033】このとき、被検レンズ10の位置が調整さ
れて被検レンズ10の形状とフィゾ−レンズL,M1が
作り出す球面波との形状が概略一致していれば、撮像素
子2上には充分な粗さの干渉縞が観測される。観測され
た干渉縞は被検レンズ10の形状と球面波との形状のズ
レ即ち波面収差の情報を与えており、縞1本が丁度レー
ザ光源1からの光の波長λの半分のズレに等しくなって
いる。At this time, if the position of the test lens 10 is adjusted and the shape of the test lens 10 and the shape of the spherical waves generated by the Fizeo lenses L and M1 substantially match, the image pickup element 2 is displayed. Interference fringes of sufficient roughness are observed. The observed interference fringe gives information on the deviation between the shape of the lens 10 to be measured and the shape of the spherical wave, that is, information on the wavefront aberration, and one fringe is exactly equal to the deviation of half the wavelength λ of the light from the laser light source 1. Has become.
【0034】従って、被検レンズ10の形状が球面に近
い場合は、全体にわたって干渉縞の粗さが適当なものと
なって干渉縞パターンを解析する事により被検レンズ1
0の全体形状を一括で測定できる。[0034] Therefore, if the shape of the lens 10 is close to the spherical surface, subject by analyzing the interference fringe pattern roughness of the interference fringes become as appropriate over the entire lens 1
0 can be measured at once.
【0035】測定は以下の手順で行なわれる。The measurement is performed according to the following procedure.
【0036】(1)コリメ−ティングレンズL,M1の
光軸と被検レンズ10の中心軸(第1の回転軸)を一致
させた状態で干渉縞パタ−ンORを求める。これは、コ
リメ−ティングレンズL,M1の形状誤差F0、回転対
称成分RS1、非回転対称成分ASの和である。(1) An interference fringe pattern OR is obtained in a state where the optical axes of the collimating lenses L and M1 and the central axis (first rotation axis) of the lens 10 to be measured coincide with each other. This is the sum of the shape error F0 of the collimating lenses L and M1, the rotationally symmetric component RS1, and the non-rotationally symmetric component AS.
【0037】(2)次に、ベアリング14により、被検
レンズ10を1回転させながら、図7に示す表面形状デ
−タを取る。第1の回転対称成分検出手段81は、ベア
リング14により回転させながら測定して得られた表面
形状デ−タを平均して、第1の回転対称成分を求める。
これは、コリメ−ティングレンズM1の形状誤差F0と
回転対称成分RS1の和である。(2) Next, the surface shape data shown in FIG. The first rotationally symmetric component detecting means 81 obtains a first rotationally symmetric component by averaging the surface shape data obtained by measurement while rotating the bearing 14.
This is the sum of the shape error F0 of the collimating lens M1 and the rotationally symmetric component RS1.
【0038】(3)被検レンズ10の中心軸を移動させ
るαステ−ジ7により、被検レンズ10の中心軸を移動
させる。同時に、Xステ−ジ4、Yステ−ジ5、Zステ
−ジ6により、被検レンズ10の被検面の曲率中心とコ
リメ−ティングレンズL,M1の焦点位置が一致するよ
うに3次元移動も行なう。第2の回転対称成分検出手段
82は、被検レンズ10を移動後の中心軸回りに、1回
転させながら、測定して得られた表面形状デ−タを平均
して第2の回転対称成分を求める。これは、コリメ−テ
ィングレンズM1の形状誤差F0と回転対称成分(RS
2とする)の和である。コリメ−ティングレンズL,M
1の光軸と被検レンズ10の中心軸はずれているため
に、干渉縞は図8に示す部分のみで測定される。(3) The central axis of the lens 10 is moved by the α stage 7 for moving the central axis of the lens 10 to be examined. At the same time, the X stage 4, the Y stage 5, and the Z stage 6 allow the center of curvature of the test surface of the test lens 10 to coincide with the focal position of the collimating lenses L and M1. Also move. The second rotationally symmetric component detecting means 82 averages the surface shape data obtained by the measurement while rotating the test lens 10 about the center axis after the movement, and obtains the second rotationally symmetric component. Ask for. This is because the shape error F0 of the collimating lens M1 and the rotationally symmetric component (RS
2). Collimating lenses L, M
Since the optical axis 1 and the central axis of the test lens 10 are shifted, the interference fringe is measured only at the portion shown in FIG.
【0039】(4)真の回転対称成分検出手段83は、
第1の回転対称成分と第2の回転対称成分より、コリメ
ーティングレンズM1の形状誤差を含まない回転対称成
分(これを真の回転対称成分と呼び、RS1またはRS
2である)を、第1の回転対称成分について求める。こ
れを図9により説明する。図7、図8に示す各リング上
で回転対称成分は、同一の値を取るので、それを図9に
示すようにRS1A+F0(コリメーティングレンズM
1の形状誤差),RS1B+F0,RS2A+F0,R
S2B+F0とする。第1の回転対称成分と第2の回転
対称成分の差を取ると、コリメーティングレンズM1の
形状誤差は、消えて、交点A,B,C,Dの値は、図9
に示すようになる。中心Oにおける第2の回転対称成分
の値を基準にすると、弧OE上の値は定数RS2Aとい
う共通部分を含むため、第1の回転対称成分の値がすべ
て決定する。(4) The true rotationally symmetric component detecting means 83
From the first rotationally symmetric component and the second rotationally symmetric component, a rotationally symmetric component that does not include a shape error of the collimating lens M1 (this is called a true rotationally symmetric component, RS1 or RS1)
2) for the first rotationally symmetric component. This will be described with reference to FIG. Since the rotationally symmetric component on each ring shown in FIGS. 7 and 8 has the same value, as shown in FIG. 9, the rotationally symmetric component is RS1A + F0 (the collimating lens M
1), RS1B + F0, RS2A + F0, R
S2B + F0. When the difference between the first rotationally symmetric component and the second rotationally symmetric component is calculated, the shape error of the collimating lens M1 disappears, and the values of the intersections A, B, C, and D become the values shown in FIG.
It becomes as shown in. On the basis of the value of the second rotationally symmetric component at the center O, since the value on the arc OE includes a common part of a constant RS2A, all the values of the first rotationally symmetric component are determined.
【0040】また、点Bと点Cは、第1の回転対称成分
の値が同じであることを利用すると、弧OEの代わりに
弧OB、弧CF上の値を使っても、第1の回転対称成分
の値がもとまる。Further, by utilizing the fact that the values of the first rotationally symmetric components are the same, the point B and the point C can be obtained by using the values on the arcs OB and CF instead of the arc OE. The value of the rotationally symmetric component is obtained.
【0041】さらに、別の求め方として、未知数がRS
1A,RS1B,RS2A,RS2Bの4個、方程式が
A,B,C,Dの値について、実質3個できることを利
用して、RS1Aを基準としたRS1B,RS2A,R
S2Bの値を求めることもできる。Further, as another method for obtaining the unknown value, RS
1A, RS1B, RS2A, RS2B, and RS3B, RS2A, R based on RS1A, utilizing the fact that there are substantially 3 equations for A, B, C, D values.
The value of S2B can also be determined.
【0042】こうして、形状誤差の回転対称成分が確定
する。この操作を被検レンズ10全体について、行なえ
ば良い。Thus, the rotationally symmetric component of the shape error is determined. This operation may be performed for the entire test lens 10.
【0043】(5)形状誤差検出手段84は、(2)で
求めた第1の回転対称成分と真の回転対称成分より、コ
リメーティングレンズM1の形状誤差を求める。(5) The shape error detecting means 84 calculates the shape error of the collimating lens M1 from the first rotationally symmetric component and the true rotationally symmetric component obtained in (2).
【0044】(6)第1の算出手段85は、(1)で求
めた干渉縞パターンと、(5)で求めたコリメーティン
グレンズM1の形状誤差の差を求めて、被検レンズの真
の表面形状Hを算出する。(6) The first calculating means 85 calculates the difference between the interference fringe pattern determined in (1) and the shape error of the collimating lens M1 determined in (5), and calculates the trueness of the lens to be measured. Is calculated.
【0045】次に、第2の実施例として、コリメーティ
ングレンズM1の形状誤差を求めないで、直接、被検レ
ンズの真の表面形状Hを算出する方法について述べる。Next, as a second embodiment, a method for directly calculating the true surface shape H of the lens to be inspected without finding the shape error of the collimating lens M1 will be described.
【0046】本フィゾ−型干渉計システムは、制御部8
7と、レ−ザ光源1と、撮像素子2と、半透鏡3と、コ
リメ−ティングレンズ(フィゾ−レンズ)L,M1と、
被検レンズ10の3軸方向の位置ぎめを行なうXステ−
ジ4、Yステ−ジ5、Zステ−ジ6と、回転手段である
ベアリング14と、移動手段であるαステ−ジ7とを有
する。すなわち、図6の処理部15の代わりに処理部8
7を備えたものである。制御部87は、図1に示すよう
に、第1の回転対称成分検出手段81と、第2の回転対
称成分検出手段82と、真の回転対称成分検出手段83
と、第2の算出手段88と、非回転対称成分検出手段8
9と、メモリ86に格納された干渉縞パタ−ンとを有す
る。The Fizeau-type interferometer system includes a control unit 8
7, a laser light source 1, an imaging device 2, a semi-transparent mirror 3, collimating lenses (Fizeo lenses) L and M1,
X stage for positioning the test lens 10 in three axial directions
It has a stage 4, a Y stage 5, a Z stage 6, a bearing 14 as rotating means, and an α stage 7 as moving means. That is, instead of the processing unit 15 in FIG.
7 is provided. As shown in FIG. 1, the control unit 87 includes a first rotationally symmetric component detecting unit 81, a second rotationally symmetric component detecting unit 82, and a true rotationally symmetric component detecting unit 83.
And second calculation means 88 and non-rotationally symmetric component detection means 8
9 and an interference fringe pattern stored in the memory 86.
【0047】回転手段であるベアリング14は、被検レ
ンズ10を光軸回りに回転させる。移動手段であるαス
テ−ジ7は、被検レンズ10の光軸を回転中心9回りに
回転させる。The bearing 14, which is a rotating means, rotates the test lens 10 around the optical axis. The α stage 7 serving as a moving unit rotates the optical axis of the lens 10 to be measured around the rotation center 9.
【0048】そして、測定対象である被検レンズ10に
よる反射波面と、コリメーティングレンズM1による参
照波面とを干渉させ、その干渉縞パターンにより、被検
レンズ10の形状誤差を測定するものである。The reflected wavefront of the lens 10 to be measured and the reference wavefront of the collimating lens M1 are caused to interfere with each other, and the shape error of the lens 10 is measured based on the interference fringe pattern. .
【0049】測定は以下の手順で行なわれる。The measurement is performed in the following procedure.
【0050】(1)コリメ−ティングレンズL,M1の
光軸と被検レンズ10の中心軸を一致させた状態で干渉
縞パタ−ンORを求める。これは、コリメ−ティングレ
ンズL,M1の形状誤差F0、回転対称成分RS1、非
回転対称成分ASの和である。(1) An interference fringe pattern OR is obtained in a state where the optical axes of the collimating lenses L and M1 and the center axis of the lens 10 to be measured coincide with each other. This is the sum of the shape error F0 of the collimating lenses L and M1, the rotationally symmetric component RS1, and the non-rotationally symmetric component AS.
【0051】(2)次に、ベアリング14により、被検
レンズ10を1回転させながら、図7に示す表面形状デ
−タを取る。第1の回転対称成分検出手段81は、ベア
リング14により回転させながら測定して得られた表面
形状デ−タを平均して、第1の回転対称成分を求める。
これは、コリメ−ティングレンズL,M1の形状誤差F
0と回転対称成分RS1の和である。(2) Next, the surface shape data shown in FIG. 7 is obtained while the test lens 10 is rotated once by the bearing 14. The first rotationally symmetric component detecting means 81 obtains a first rotationally symmetric component by averaging the surface shape data obtained by measurement while rotating the bearing 14.
This is because of the shape error F of the collimating lenses L and M1.
It is the sum of 0 and the rotationally symmetric component RS1.
【0052】(3)被検レンズ10の中心軸を移動させ
るαステ−ジ7により、被検レンズ10の中心軸を移動
させる。同時に、Xステ−ジ4、Yステ−ジ5、Zステ
−ジ6により、被検レンズ10の被検面の曲率中心とコ
リメ−ティングレンズL,M1の焦点位置が一致するよ
うに3次元移動も行なう。第2の回転対称成分検出手段
82は、被検レンズ10を移動後の中心軸回りに、少な
くとも1回転させながら、測定して得られた表面形状デ
−タを平均して第2の回転対称成分を求める。これは、
コリメ−ティングレンズM1の形状誤差F0と回転対称
成分RS2の和である。コリメ−ティングレンズL,M
1の光軸と被検レンズ10の光中心軸はずれているため
に、干渉縞は図8に示す部分のみで測定される。(3) The central axis of the lens 10 is moved by the α stage 7 for moving the central axis of the lens 10 to be examined. At the same time, the X stage 4, the Y stage 5, and the Z stage 6 allow the center of curvature of the test surface of the test lens 10 to coincide with the focal position of the collimating lenses L and M1. Also move. The second rotationally symmetric component detecting means 82 averages the surface shape data obtained by the measurement while rotating the test lens 10 at least one rotation around the central axis after the movement, and obtains the second rotationally symmetric component. Find the components. this is,
This is the sum of the shape error F0 of the collimating lens M1 and the rotationally symmetric component RS2. Collimating lenses L, M
Since the optical axis 1 and the optical center axis of the test lens 10 are shifted, the interference fringe is measured only at the portion shown in FIG.
【0053】(4)真の回転対称成分検出手段83は、
第1の回転対称成分と第2の回転対称成分より、コリメ
ーティングレンズM1の形状誤差を含まない回転対称成
分(これを真の回転対称成分と呼び、RS1またはRS
2である)を、第1の回転対称成分について求める。こ
れを図9により説明する。図7、図8に示す各リング上
で回転対称成分は、同一の値を取るので、それを図9に
示すようにRS1A,RS1B,RS2A,RS2Bと
する。第1の回転対称成分と第2の回転対称成分の差を
取ると、コリメーティングレンズM1の形状誤差は、消
えて、交点A,B,Cの値は、図9に示すようになる。
今、RS2Aの値を被検レンズの形状誤差の基準値とし
て、値を決定すると、C,B,Aの順に形状誤差の回転
対称成分が確定する。この操作を被検レンズ10全体に
ついて、順次行なえば良い。(4) The true rotationally symmetric component detecting means 83
From the first rotationally symmetric component and the second rotationally symmetric component, a rotationally symmetric component that does not include a shape error of the collimating lens M1 (this is called a true rotationally symmetric component, RS1 or RS1)
2) for the first rotationally symmetric component. This will be described with reference to FIG. Since the rotationally symmetric components on each ring shown in FIGS. 7 and 8 have the same value, they are referred to as RS1A, RS1B, RS2A, and RS2B as shown in FIG. When the difference between the first rotationally symmetric component and the second rotationally symmetric component is calculated, the shape error of the collimating lens M1 disappears, and the values of the intersections A, B, and C become as shown in FIG.
When the value of RS2A is determined as a reference value of the shape error of the lens to be measured, the rotationally symmetric component of the shape error is determined in the order of C, B, and A. This operation may be sequentially performed on the entire test lens 10.
【0054】(5)非回転対称成分検出手段89は、メ
モリ86に格納された干渉縞パターン(F0,RS1,
ASの和である)と、第1の回転対称成分(F0,RS
1の和である)との差より、非回転対称成分を求める。(5) The non-rotationally symmetric component detecting means 89 outputs the interference fringe pattern (F0, RS1,
AS) and a first rotationally symmetric component (F0, RS
(A sum of 1) is obtained.
【0055】(6)第2の算出手段88は、(4)で求
めた真の回転対称成分RSと、(5)で求めた非回転対
称成分ASの和を求めて、被検レンズの真の表面形状H
を算出する。 以上のように、コリメーティングレンズ
のNAより小さい被検レンズの測定を行なうことができ
るフィゾ−型干渉計システムを提供できる。また、従来
技術である図2、3の場合は、3点(0°、180°、
ミラ−設置)のみで測定を行なうため、アライメントの
要求が厳しいが、本発明の場合は、360°を多数に分
割するため、各々の位置でのアライメントの要求を緩和
しても、最終的な精度は、従来技術よりも改善されると
いう効果がある。(6) The second calculation means 88 calculates the sum of the true rotationally symmetric component RS obtained in (4) and the non-rotationally symmetric component AS obtained in (5), and calculates the true value of the lens to be measured. Surface shape H
Is calculated. As described above, it is possible to provide a Fizeau-type interferometer system capable of measuring a test lens smaller than the NA of the collimating lens. In addition, in the case of FIGS. 2 and 3 of the related art, three points (0 °, 180 °,
(Mirror setting) only, the alignment requirement is severe, but in the case of the present invention, since 360 ° is divided into a large number, even if the alignment requirement at each position is relaxed, the final The effect is that the accuracy is improved over the prior art.
【0056】また、この測定法によれば、被検レンズの
中心に穴があいていても、全く影響を受けない利点があ
る。According to this measuring method, there is an advantage that even if a hole is formed in the center of the lens to be inspected, it is not affected at all.
【0057】上記において、θステ−ジの回転は、被検
レンズの形状誤差の粗さに応じて、360°を何等分化
して、行なわれるが、形状誤差が大きくなると、分割を
細かくしなければならない。そのため、形状誤差が大き
いときは、分割をして、測定を繰り返すことをやめて、
θステ−ジを1回転させるあいだ中、CCDにデ−タを
蓄積させることとしても良い。これは、デ−タを時間積
分することであり、この後、平均を取ればよい。In the above description, the rotation of the θ stage is performed by dividing 360 ° in accordance with the roughness of the shape error of the lens to be inspected. However, when the shape error becomes large, the division must be made finer. Must. Therefore, when the shape error is large, divide and stop repeating the measurement,
During one rotation of the θ stage, data may be accumulated in the CCD. This is to integrate the data with time, and then an average may be taken.
【0058】図7,8,9は、横ずらし量を半径と同じ
くし、演算簡単化の為、弧OE上のデ−タに限定して、
形状誤差を求めた例を示すが、高精度化の為には、弧O
E上のデータだけでなく、図9の和集合部の全データを
順々につないでいく方法で計算に使用すれば良い。FIGS. 7, 8, and 9 show that the lateral shift amount is the same as the radius, and for simplicity of calculation, the data is limited to the data on the arc OE.
An example in which the shape error is obtained is shown below.
Not only the data on E but also all the data of the union part in FIG.
【0059】また、順々につないでいく方法で計算する
時は、逆に横ずらし量を半径以下とする事ができる。On the other hand, when the calculation is performed by a method of sequentially connecting, the amount of lateral shift can be made smaller than the radius.
【0060】更に、測定誤差(被検レンズの保持方法の
関係で、横ずらしを大きくすると被検レンズの位置がず
れる可能性があり、これに起因する誤差)を少くする為
に、横ずらしを小さくしたい場合は、例えば、図7の半
分のずらしで左右にふり分けて測定すれば、良い。横ず
らしの回数は、2倍になるが、図7と同じデ−タが得ら
れ、かつ上記の誤差が小さくなるため、高精度化が期待
できる。Further, in order to reduce the measurement error (the position of the test lens may be shifted if the lateral shift is increased due to the method of holding the test lens, an error caused by this may be reduced). If it is desired to reduce the size, for example, the measurement may be performed by dividing the measurement to the left and right by a half shift in FIG. Although the number of horizontal shifts is doubled, the same data as in FIG. 7 is obtained, and the above error is reduced, so that higher accuracy can be expected.
【0061】本実施例は、回転軸が一つの場合について
説明をしたが、本発明は、これに限られるものではな
く、回転軸が二つの場合についても同様に適用すること
ができる。これについて、図11により説明する。Although the present embodiment has been described for the case where there is one rotating shaft, the present invention is not limited to this, and can be similarly applied to the case where there are two rotating shafts. This will be described with reference to FIG.
【0062】本フィゾ−型干渉計システムは、制御部8
と、レ−ザ光源1と、撮像素子2と、半透鏡3と、コリ
メ−ティングレンズ(フィゾ−レンズ)L,M1と、被
検レンズ1110を回転させる第1の回転手段(第1の
回転軸を有する)1120と、第2の回転手段(第2の
回転軸1173を有する)であるαステ−ジ117とを
有する。制御部8は、撮像素子2とレ−ザ光源1の制
御、および処理部1115とのデ−タのやり取りを行な
う。The present Fizeau-type interferometer system has a control unit 8
Laser light source 1, imaging element 2, semi-transparent mirror 3, collimating lenses (Fizeo lenses) L and M1, and first rotating means (first rotating means) for rotating lens 1110 to be inspected. Shaft 120) and an α stage 117 as a second rotating means (having a second rotating shaft 1173). The control unit 8 controls the image sensor 2 and the laser light source 1 and exchanges data with the processing unit 1115.
【0063】第1の回転手段1120は、被検レンズ1
110を光軸に垂直な回転軸回りに回転させる。The first rotating means 1120 is connected to the lens 1 to be inspected.
110 is rotated about a rotation axis perpendicular to the optical axis.
【0064】そして、被検レンズ1110による反射波
面と、測定対象であるコリメーティングレンズM1によ
る参照波面とを干渉させ、その干渉縞パターンにより、
被検レンズ1110の形状誤差を測定するものである。Then, the reflected wavefront of the lens 1110 to be measured and the reference wavefront of the collimating lens M1 to be measured are caused to interfere with each other.
This is for measuring the shape error of the test lens 1110.
【0065】測定は、以下の手順で行なわれる。The measurement is performed according to the following procedure.
【0066】(1)コリメ−ティングレンズL,M1の
光軸と被検レンズ1110の中心軸を一致させる。この
状態で、第1の回転手段1120により、被検レンズ1
110を1回転させながら、表面形状デ−タをリング状
に取る。回転させながら測定して得られた表面形状デ−
タを平均して、第1の回転対称成分を求める。これは、
コリメ−ティングレンズM1の形状誤差F0と回転対称
成分RS1の和である。(1) The optical axes of the collimating lenses L and M1 coincide with the central axis of the lens 1110 to be measured. In this state, the lens 1 to be inspected is
The surface shape data is taken in a ring shape while rotating 110 one rotation. Surface shape data obtained by measuring while rotating
The first rotationally symmetric component is obtained by averaging the data. this is,
This is the sum of the shape error F0 of the collimating lens M1 and the rotationally symmetric component RS1.
【0067】(2)αステ−ジ117により第2の回転
軸1173回りに、被検レンズ1110を少なくとも1
回転させながら、表面形状デ−タを取る。測定して得ら
れた表面形状デ−タを平均して第2の回転対称成分を求
める。これは、コリメ−ティングレンズM1の形状誤差
F0と回転対称成分RS2の和である。(2) At least one test lens 1110 is rotated around the second rotation axis 1173 by the α stage 117.
While rotating, take the surface shape data. The second rotationally symmetric component is obtained by averaging the surface shape data obtained by the measurement. This is the sum of the shape error F0 of the collimating lens M1 and the rotationally symmetric component RS2.
【0068】(3)第1の回転対称成分と第2の回転対
称成分より、コリメーティングレンズM1の形状誤差を
含まない回転対称成分(これを真の回転対称成分と呼
び、これは、RS1またはRS2である)を、第1の回
転対称成分について求める。(3) From the first rotationally symmetric component and the second rotationally symmetric component, a rotationally symmetric component that does not include a shape error of the collimating lens M1 (this is called a true rotationally symmetric component, which is RS1 Or RS2) for the first rotationally symmetric component.
【0069】こうして、形状誤差の回転対称成分が確定
する。この操作を被検レンズ1110全体について、行
なえば良い。In this way, the rotationally symmetric component of the shape error is determined. This operation may be performed for the entire test lens 1110.
【0070】(4)(1)で求めた第1の回転対称成分
と真の回転対称成分より、コリメーティングレンズM1
の形状誤差を求める。(4) From the first rotationally symmetric component and the true rotationally symmetric component obtained in (1), the collimating lens M1
Is obtained.
【0071】以上のように、本発明によれば、平均化す
るデータのランダム性を必要としないため、コリメーテ
ィングレンズのNAと被検レンズのNAの大小関係に制
限がなく、コリメーティングレンズのNAと同じでも、
または小さいもしくは大きい等のいずれの場合のNAを
有する測定対象物の測定も行なうことができる形状測定
システムを提供できる。As described above, according to the present invention, since the randomness of the data to be averaged is not required, there is no limit on the magnitude relationship between the NA of the collimating lens and the NA of the lens to be inspected. Even if it is the same as the NA of the lens,
Alternatively, it is possible to provide a shape measurement system capable of measuring a measurement object having an NA in any case of small or large.
【0072】また、本実施例は、第1、第2の回転対称
成分を一つの測定対象物を用いてもとめる場合について
説明をしたが、本発明は、これに限られるものではな
く、第1、第2の回転対称成分を二つの測定対象物(第
1の測定対象物および第2の測定対象物)を用いてそれ
ぞれもとめる場合についても同様に適用することができ
る。In this embodiment, the case where the first and second rotationally symmetric components are determined by using one object to be measured has been described. However, the present invention is not limited to this. The same applies to the case where the second rotationally symmetric component is obtained by using two measurement objects (a first measurement object and a second measurement object).
【0073】また、第2の回転対称成分を、第1の測定
対象物のみを用いてもとめる場合に、第1の回転軸と第
1の測定対象物を同時に変位させることは必ずしも必要
ではない。これを図12に示す。被検レンズ121は、
変位させずに、第1の回転軸122について、第1の回
転対称成分を求めた後に、変位後の第1の回転軸123
について、第2の回転対称成分を求めることとしても良
い。なお、変位後の第1の回転軸123を使う代わり
に、第2の回転軸を用意しておいて、第2の回転軸につ
いて、第2の回転対称成分を求めることとしても良い。
また、図12に示すように、第1の回転軸および第2の
回転軸は、必ずしも被検レンズ121の外形中心を通る
必要はない。When the second rotationally symmetric component is determined using only the first object to be measured, it is not always necessary to simultaneously displace the first rotation axis and the first object to be measured. This is shown in FIG. The test lens 121 is
After the first rotational symmetric component is obtained for the first rotation axis 122 without displacement, the first rotation axis 123 after the displacement is obtained.
May be used to obtain a second rotationally symmetric component. Instead of using the first rotation axis 123 after the displacement, a second rotation axis may be prepared, and a second rotational symmetric component may be obtained for the second rotation axis.
Further, as shown in FIG. 12, the first rotation axis and the second rotation axis do not necessarily need to pass through the center of the outer shape of the lens 121 to be measured.
【0074】さらに、本実施例は、フィゾ−型干渉計シ
ステムについて説明をしたが、本発明は、これに限られ
るものではなく、振幅分割型と呼ばれる干渉計、すなわ
ち、マイケルソン干渉計およびトワイマングリ−ン干渉
計についても同様に適用することができる。マイケルソ
ン干渉計およびトワイマングリ−ン干渉計の場合、球面
のときは、本実施例と同様に操作を行なえば良い。平面
の場合は、第1の回転軸としては、平面に垂直な軸を取
れば良い。そして、これを平行に移動させて、第2の回
転対称成分を求めれば良い。Further, although the present embodiment has described the Fizeau-type interferometer system, the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to this. The same can be applied to a mangling interferometer. In the case of a Michelson interferometer and a Twyman-Green interferometer, for a spherical surface, the same operation as in this embodiment may be performed. In the case of a plane, an axis perpendicular to the plane may be used as the first rotation axis. Then, the second rotationally symmetric component may be obtained by moving this in parallel.
【0075】以上の実施例は、回転させることにより、
形状を求めているが、本発明は、これに限られるもので
はなく、回転の代わりに揺動させて、もとめることもで
きる。In the above embodiment, by rotating
Although a shape is required, the present invention is not limited to this, and it can be determined by swinging instead of rotation.
【0076】[0076]
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、平均化
するデータの非一様性を必要としないため、コリメーテ
ィングレンズのNAと同じNAの測定対象物の測定を行
なうことができる形状測定システムを提供できる。As described above, according to the present invention, since non-uniformity of data to be averaged is not required, it is possible to measure an object to be measured having the same NA as that of the collimating lens. A possible shape measurement system can be provided.
【図1】本発明に係わる制御部のブロック図。FIG. 1 is a block diagram of a control unit according to the present invention.
【図2】従来技術に係わる真球度測定法の説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram of a sphericity measurement method according to the related art.
【図3】従来技術に係わる真球度測定法の説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram of a sphericity measurement method according to the related art.
【図4】従来技術に係わる真球度測定法の説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram of a sphericity measurement method according to the related art.
【図5】本発明に係る真球度測定法の原理図。FIG. 5 is a principle diagram of a sphericity measuring method according to the present invention.
【図6】本発明に係るフィゾ−型干渉計システムのブロ
ック図。FIG. 6 is a block diagram of a Fizeau-type interferometer system according to the present invention.
【図7】本発明に係る真球度測定法の説明図。FIG. 7 is an explanatory diagram of a sphericity measurement method according to the present invention.
【図8】本発明に係る真球度測定法の説明図。FIG. 8 is an explanatory diagram of a sphericity measurement method according to the present invention.
【図9】本発明に係る真球度測定法の説明図。FIG. 9 is an explanatory diagram of a sphericity measurement method according to the present invention.
【図10】本発明に係る制御部のブロック図。FIG. 10 is a block diagram of a control unit according to the present invention.
【図11】本発明に係るフィゾ−型干渉計システムのブ
ロック図。FIG. 11 is a block diagram of a Fizeau interferometer system according to the present invention.
【図12】本発明に係るフィゾ−型干渉計システムのブ
ロック図。FIG. 12 is a block diagram of a Fizeau-type interferometer system according to the present invention.
8…制御部、1…レ−ザ光源、2…撮像素子、3…半透
鏡、L,M1…コリメ−ティングレンズ(フィゾ−レン
ズ)、10…被検レンズ、4…Xステ−ジ、5…Yステ
−ジ、6…Zステ−ジ、14…ベアリング、7…αステ
−ジ、81…第1の回転対称成分検出手段、82…第2
の回転対称成分検出手段、83…真の回転対称成分検出
手段、84…形状誤差検出手段、85…第1の算出手
段。Reference numeral 8 denotes a control unit, 1 denotes a laser light source, 2 denotes an image sensor, 3 denotes a semi-transparent mirror, L and M1 denotes a collimating lens (Fizeo lens), 10 denotes a test lens, 4 denotes an X stage, and 5 denotes an X stage. ... Y stage, 6 ... Z stage, 14 ... bearing, 7 ... α stage, 81 ... first rotationally symmetric component detecting means, 82 ... second
83: true rotationally symmetric component detecting means, 84: shape error detecting means, 85: first calculating means.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−223542(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 9/00 - 11/30 102 G01M 11/00 - 11/08 ────────────────────────────────────────────────── (5) References JP-A-5-223542 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01B 9/00-11/30 102 G01M 11 / 00-11/08
Claims (14)
る参照波面とを干渉させ、その干渉縞パターンにより、
前記測定対象物の形状誤差を求める形状測定法であっ
て、 測定対象物の、回転軸に関する回転平均形状を求めるこ
と、 前記測定対象物からの反射波面と、基準面による参照波
面とを干渉させた干渉縞パターンを求めること、 前記回転平均形状と、前記干渉縞パターンとより、前記
測定対象物の形状誤差のうち非回転対称成分を求めるこ
とよりなることを特徴とする形状測定法。And reflected wavefront from 1. A measurement object, to interfere with a reference wavefront by the reference plane, by the interference fringe pattern,
A shape measurement method for obtaining a shape error of the measurement object, wherein a rotation average shape of a measurement object with respect to a rotation axis is obtained, and a reflected wavefront from the measurement object and a reference wavefront caused by a reference surface interfere with each other. was to determine the interference fringe pattern, said rotary average shape, more to the interference fringe pattern, wherein
A shape measuring method characterized by determining a non-rotationally symmetric component of a shape error of a measuring object .
面による参照波面とを干渉させ、その干渉縞パターンに
より、前記第1の測定対象物の形状誤差を求める形状測
定法であって、 第1の測定対象物の、第1の回転軸に関する第1の回転
平均形状を求めること、 前記第1の測定対象物からの反射波面と、基準面による
参照波面とを干渉させた干渉縞パターンを求めること、 前記第1の回転平均形状と、前記干渉縞パターンとよ
り、前記第1の測定対象物の形状誤差のうち非回転対称
成分を求めること、 前記第1の測定対象物または第2の測定対象物のいずれ
かの、第2の回転軸に関する第2の回転平均形状を求め
ること、 前記第1の回転平均形状と前記第2の回転平均形状とよ
り、回転対称成分を、前記第1の回転平均形状について
求めること、 前記非回転対称成分と前記回転対称成分とより、前記第
1の測定対象物の形状誤差を算出することよりなること
を特徴とする形状測定法。2. A shape measuring method for causing a reflected wavefront from a first measurement object to interfere with a reference wavefront by a reference surface and obtaining a shape error of the first measurement object from the interference fringe pattern. Determining a first rotational average shape of the first measurement object with respect to a first rotation axis; interference caused by interference between a reflected wavefront from the first measurement object and a reference wavefront by a reference surface. determining the fringe pattern, said first rotation mean shape, Ri the interference fringe pattern I <br/>, obtaining a non-rotationally symmetric element of the shape error of the first measurement object, the first Calculating a second rotational average shape of the second rotational axis with respect to the second rotational axis, either of the measurement object or the second measurement object, from the first rotational average shape and the second rotational average shape, A rotationally symmetric component is calculated for the first rotational average shape. Melco and shape measuring method in which the more the non-rotationally symmetric element and the rotationally symmetric element, characterized in that consists in calculating the shape error of the first measurement object.
面による参照波面とを干渉させ、その干渉縞パターンに
より、前記第1の測定対象物の形状誤差を求める形状測
定法であって、 第1の測定対象物の、第1の回転軸に関する第1の回転
平均形状を求めること、 前記第1の測定対象物または第2の測定対象物のいずれ
かの、第2の回転軸に関する第2の回転平均形状を求め
ること、 前記第1の回転平均形状と前記第2の回転平均形状とよ
り、回転対称成分を、前記第1の回転平均形状または前
記第2の回転平均形状について求めること、 前記回転対称成分と、前記第1の回転平均形状および前
記第2の回転平均形状のうちいずれか一方であって、前
記回転対称成分を求めることに用られた方とより、前記
基準面の形状誤差を求めること、 前記第1の測定対象物からの反射波面と、基準面による
参照波面とを干渉させた干渉縞パターン、および、前記
基準面の形状誤差より、前記第1の測定対象物の形状誤
差を算出することよりなることを特徴とする形状測定
法。3. A shape measuring method in which a reflected wavefront from a first measurement object and a reference wavefront by a reference surface interfere with each other, and a shape error of the first measurement object is determined by an interference fringe pattern. Obtaining a first rotation average shape of the first measurement object with respect to the first rotation axis; a second rotation axis of either the first measurement object or the second measurement object. Determining a second rotational average shape for the first rotational average shape or the second rotational average shape from the first rotational average shape and the second rotational average shape. It determined that, with the rotationally symmetrical component, comprising either one of said first rotation mean shape and before <br/> Symbol second rotation mean shape, before
Determining the shape error of the reference plane from the one used for determining the rotationally symmetric component; interference fringes that cause the reflected wavefront from the first measurement object to interfere with the reference wavefront due to the reference plane. A shape measuring method comprising calculating a shape error of the first measurement object from a pattern and a shape error of the reference plane.
状測定法において、 前記測定対象物は、測定対象となる球面を有し、 前記回転軸は、前記球面の曲率中心を通ることを特徴と
する形状測定法。4. The shape measuring method according to claim 1, wherein the measuring object has a spherical surface to be measured, and the rotation axis passes through a center of curvature of the spherical surface. A shape measuring method characterized in that:
状測定法において、 前記測定対象物は、測定対象となる平面を有し、 前記回転軸は、前記平面に垂直であることを特徴とする
形状測定法。5. The shape measuring method according to claim 1, wherein the measuring object has a plane to be measured, and the rotation axis is perpendicular to the plane. A shape measuring method characterized by the following.
状測定法において、 前記回転軸に関する回転平均形状を求めるに際し、 前記測定対象物を前記回転軸回りに、少なくとも1回転
させながら、表面形状データを複数の回転位置に対応し
て測定し、 前記複数の回転位置に対応して測定した表面形状データ
を平均して前記回転平均形状を求めることを特徴とする
形状測定法。6. The shape measuring method according to any one of claims 1 to 5, wherein, when obtaining a rotation average shape with respect to the rotation axis, the measurement object is rotated at least once around the rotation axis. And measuring the surface shape data corresponding to a plurality of rotation positions, and averaging the surface shape data measured corresponding to the plurality of rotation positions to obtain the rotation average shape.
状測定法において、 前記回転対称成分を求めるに際し、 前記回転対称成分が有する同心円状の等高線の性質を、
前記第1の回転平均形状が求められた領域と、前記第2
の回転平均形状が求められた領域とが重なる領域におい
て用いることを特徴とする形状測定法。7. The shape measuring method according to claim 2, wherein, when obtaining the rotationally symmetric component, a property of a concentric contour line included in the rotationally symmetric component is obtained by:
An area in which the first rotational average shape is obtained;
A shape measurement method characterized by using the rotation average shape in a region where the rotation average shape is obtained.
ける前記等高線の全データを用いることを特徴とする形
状測定法。8. The shape measuring method according to claim 7, wherein, when obtaining the rotationally symmetric component, all data of the contour lines in the overlapping area are used.
る参照波面とを干渉させ、その干渉縞パターンにより、
前記測定対象物の形状誤差を求める形状測定システムで
あって、 測定対象物の、回転軸に関する回転平均形状を求める手
段と、 前記測定対象物からの反射波面と、基準面による参照波
面とを干渉させた干渉縞パターンを求める手段と、 前記回転平均形状と、前記干渉縞パターンとより、前記
測定対象物の形状誤差のうち非回転対称成分を求める手
段とを有することを特徴とする形状測定システム。9. A wavefront reflected from an object to be measured and a reference wavefront caused by a reference plane interfere with each other.
A shape measurement system for determining a shape error of the measurement object, a unit for determining a rotation average shape of the measurement object with respect to a rotation axis, interference between a reflected wavefront from the measurement object and a reference wavefront by a reference surface. means for determining an interference fringe pattern obtained by the a rotation average shape, more to the interference fringe pattern, wherein
Means for calculating a non-rotationally symmetric component of the shape error of the measurement object .
準面による参照波面とを干渉させ、その干渉縞パターン
により、前記第1の測定対象物の形状誤差を求める形状
測定システムであって、 第1の測定対象物の、第1の回転軸に関する第1の回転
平均形状を求める手段と、 前記第1の測定対象物からの反射波面と、基準面による
参照波面とを干渉させた干渉縞パターンを求める手段
と、 前記第1の回転平均形状と、前記干渉縞パターンとよ
り、前記第1の測定対象物の形状誤差のうち非回転対称
成分を求める手段と、 前記第1の測定対象物または第2の測定対象物のいずれ
かの、第2の回転軸に関する第2の回転平均形状を求め
る手段と、 前記第1の回転平均形状と前記第2の回転平均形状とよ
り、回転対称成分を、前記第1の回転平均形状について
求める手段と、 前記非回転対称成分と前記回転対称成分とより、前記第
1の測定対象物の形状誤差を算出する手段とを有するこ
とを特徴とする形状測定システム。10. A shape measuring system for causing a reflected wavefront from a first measurement object to interfere with a reference wavefront by a reference surface, and obtaining a shape error of the first measurement object based on the interference fringe pattern. Means for obtaining a first rotation average shape of the first measurement object with respect to the first rotation axis; and causing a reflected wavefront from the first measurement object to interfere with a reference wavefront by a reference surface. Means for determining interference fringe patterns
Means for obtaining a non-rotationally symmetric component of the shape error of the first measurement object , based on the first rotation average shape and the interference fringe pattern; Means for determining a second rotation average shape of the object or the second measurement object with respect to a second rotation axis; and a rotational symmetry based on the first rotation average shape and the second rotation average shape. Means for obtaining a component for the first rotational average shape; and means for calculating a shape error of the first measurement object from the non-rotationally symmetric component and the rotationally symmetric component. Shape measurement system.
準面による参照波面とを干渉させ、その干渉縞パターン
により、前記第1の測定対象物の形状誤差を求める形状
測定システムであって、 第1の測定対象物の、第1の回転軸に関する第1の回転
平均形状を求める手段と、 前記第1の測定対象物または第2の測定対象物のいずれ
かの、第2の回転軸に関する第2の回転平均形状を求め
る手段と、 前記第1の回転平均形状と前記第2の回転平均形状とよ
り、回転対称成分を、前記第1の回転平均形状または前
記第2の回転平均形状について求める手段と、 前記回転対称成分と、前記第1の回転平均形状および前
記第2の回転平均形状のうちいずれか一方であって、前
記回転対称成分を求めることに用られた方とより、前記
基準面の形状誤差を求める手段と、 前記第1の測定対象物からの反射波面と、基準面による
参照波面とを干渉させた干渉縞パターン、および、前記
基準面の形状誤差より、前記第1の測定対象物の形状誤
差を算出する手段とを有することを特徴とする形状測定
システム。11. A shape measuring system for causing a reflected wavefront from a first measurement object to interfere with a reference wavefront by a reference surface and obtaining a shape error of the first measurement object from the interference fringe pattern. Means for determining a first rotation average shape of the first measurement object with respect to the first rotation axis; and a second rotation of either the first measurement object or the second measurement object. Means for obtaining a second rotational average shape about an axis; and a rotationally symmetric component, based on the first rotational average shape and the second rotational average shape, the first rotational average shape or the second rotational average. means for determining the shape, and the rotationally symmetric element, comprising either one of said first rotation mean shape and before <br/> Symbol second rotation mean shape, before
Means for determining the shape error of the reference plane, from the one used for determining the rotationally symmetric component, and interference caused by interference between a reflected wavefront from the first measurement object and a reference wavefront by the reference plane. Means for calculating a shape error of the first measurement object from a stripe pattern and a shape error of the reference plane.
装置によって求めるためのプログラムが記憶されたメモ
リであって、 測定対象物の、回転軸に関する回転平均形状を求める処
理と、 前記測定対象物からの反射波面と、基準面による参照波
面とを干渉させた干渉縞パターンを求める処理と、 前記回転平均形状と、前記干渉縞とより、前記測定対象
物のうち非回転対称成分を求める処理と、を前記情報処
理装置によって実行するためのものであることを特徴と
するプログラムが記憶されたメモリ。12. A memory storing a program for determining an error in the surface shape of a measurement object by an information processing device, the processing for obtaining a rotation average shape of the measurement object with respect to a rotation axis; more and reflected wavefront from the object, the process of obtaining the interference fringe pattern obtained by interference with a reference wave front by the reference plane, and the rotation average shape, and the interference fringes, the measurement object
Memory storing a program, characterized in that is for executing a process of obtaining a non-rotationally symmetric element, the by the information processing apparatus among the objects.
装置によって求めるためのプログラムが記憶されたメモ
リであって、 第1の測定対象物の、第1の回転軸に関する第1の回転
平均形状を求める処理と、 前記第1の測定対象物からの反射波面と、基準面による
参照波面とを干渉させた干渉縞パターンを求める処理
と、 前記第1の回転平均形状と、前記干渉縞とより、前記第
1の測定対象物の形状誤差のうち非回転対称成分を求め
る処理と、 前記第1の測定対象物または第2の測定対象物のいずれ
かの、第2の回転軸に関する第2の回転平均形状を求め
る処理と、 前記第1の回転平均形状と前記第2の回転平均形状とよ
り、回転対称成分を、前記第1の回転平均形状について
求める処理と、 前記非回転対称成分と前記回転対称成分とより、前記第
1の測定対象物の形状誤差を算出する処理と、 を前記情報処理装置によって実行するためのものである
ことを特徴とするプログラムが記憶されたメモリ。13. A memory in which a program for obtaining an error in the surface shape of a measurement object by an information processing device is stored, wherein a first rotation average of the first measurement object with respect to a first rotation axis is provided. A process of obtaining a shape; and a process of obtaining an interference fringe pattern in which a reflected wavefront from the first measurement object interferes with a reference wavefront by a reference surface.
When, with the first rotation averaged shape, more and the interference fringes, the first
A process of obtaining a non-rotationally symmetric component of the shape error of the first measurement object; and a second rotation average shape with respect to a second rotation axis of either the first measurement object or the second measurement object. Calculating a rotationally symmetric component for the first rotational average shape from the first rotational average shape and the second rotational average shape; and calculating the non-rotational symmetric component and the rotational symmetric component. And a process for calculating a shape error of the first measurement object, and a process for executing the process by the information processing device.
装置によって求めるためのプログラムが記憶されたメモ
リであって、 第1の測定対象物の、第1の回転軸に関する第1の回転
平均形状を求める処理と、 前記第1の測定対象物または第2の測定対象物のいずれ
かの、第2の回転軸に関する第2の回転平均形状を求め
る処理と、 前記第1の回転平均形状と前記第2の回転平均形状よ
り、回転対称成分を、前記第1の回転平均形状または前
記第2の回転平均形状について求める処理と、 前記回転対称成分と、前記第1の回転平均形状および前
記第2の回転平均形状のうちいずれか一方であって、前
記回転対称成分を求めることに用られた方とより、前記
基準面の形状誤差を求める処理と、 前記第1の測定対象物からの反射波面と、基準面による
参照波面とを干渉させた干渉縞パターン、および、前記
基準面の形状誤差より、前記第1の測定対象物の形状誤
差を算出する処理と、 を前記情報処理装置によって実行するためのものである
ことを特徴とするプログラムが記憶されたメモリ。14. A memory storing a program for determining an error in the surface shape of a measurement object by an information processing device, wherein the first rotation average of the first measurement object with respect to a first rotation axis is provided. Processing for obtaining a shape; processing for obtaining a second rotational average shape for a second rotation axis of either the first measurement object or the second measurement object; than the second rotation mean shape, the rotational symmetry component, and process for obtaining the first rotation averaged shape or the second rotation averaged shape, and the rotationally symmetric element, the first rotation mean shape and before < any one of the second rotational average shapes ,
A process of obtaining a shape error of the reference plane from a method used for obtaining the rotationally symmetric component ; and an interference in which a reflected wavefront from the first measurement object interferes with a reference wavefront by the reference surface. A process of calculating a shape error of the first measurement object from the stripe pattern and a shape error of the reference surface, and a process of executing the process by the information processing device. Memory.
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