JP3178059B2 - 形状測定法および形状測定システム - Google Patents
形状測定法および形状測定システムInfo
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Description
【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。
定法および形状測定システムに関するものである。
【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／１０
からλ／２０（Ｈｅ−Ｎｅレ−ザの場合、λ＝６３３ｎ
ｍ）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。
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／１０
からλ／２０（Ｈｅ−Ｎｅレ−ザの場合、λ＝６３３ｎ
ｍ）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。
【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。
すものがある。
【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
Ｌ，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。
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
Ｌ，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。
【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。
Ｏｐｔｉｃｓの収差は、ゼロとしている。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【００１１】他のコリメ−ティングレンズＭ１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。
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。
【００１２】
【数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。
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。
【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。
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。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】上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。
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。
【００１６】他の従来の技術においては、平均化するデ
ータの非一様性が必ず必要である。
ータの非一様性が必ず必要である。
【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システムを提供することであ
る。
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システムを提供することであ
る。
【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。その手順は、 （１）前記測定対象物の、回転軸に関する回転平均形状
を求めること、 （２）前記測定対象物からの反射波面と、前記基準面に
よる参照波面とを干渉させた第１の干渉縞パターンを求
めること、 （３）前記回転平均形状と、前記第１の干渉縞パターン
とより、第１の形状誤差を求めること、 （４）前記測定対象物を変位させてから、前記変位させ
た測定対象物からの反射波面と、前記基準面による参照
波面とを干渉させた第２の干渉縞パターンを求めるこ
と、 （５）前記回転平均形状と前記第２の干渉縞パターンと
より、第２の形状誤差を求めること、 （６）前記第１の形状誤差と前記第２の形状誤差とよ
り、回転対称成分を求めること、 （７）前記第１の形状誤差と前記回転対称成分とより、
前記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。
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。その手順は、 （１）前記測定対象物の、回転軸に関する回転平均形状
を求めること、 （２）前記測定対象物からの反射波面と、前記基準面に
よる参照波面とを干渉させた第１の干渉縞パターンを求
めること、 （３）前記回転平均形状と、前記第１の干渉縞パターン
とより、第１の形状誤差を求めること、 （４）前記測定対象物を変位させてから、前記変位させ
た測定対象物からの反射波面と、前記基準面による参照
波面とを干渉させた第２の干渉縞パターンを求めるこ
と、 （５）前記回転平均形状と前記第２の干渉縞パターンと
より、第２の形状誤差を求めること、 （６）前記第１の形状誤差と前記第２の形状誤差とよ
り、回転対称成分を求めること、 （７）前記第１の形状誤差と前記回転対称成分とより、
前記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。
【００１９】
【作用】本発明は、以下に定義する真の回転対称成分
（Ｒ１）、非回転対称成分（Ａ）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
（Ｒ１）、非回転対称成分（Ａ）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、コリメ−ティン
グレンズの形状誤差を含まない、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Ｒ１で示す真の回転対称成分であ
る。Ａで示す非回転対称成分は、Ｈ−Ｒ１で定義され
る。
（Ｒ１）、非回転対称成分（Ａ）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
（Ｒ１）、非回転対称成分（Ａ）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、コリメ−ティン
グレンズの形状誤差を含まない、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Ｒ１で示す真の回転対称成分であ
る。Ａで示す非回転対称成分は、Ｈ−Ｒ１で定義され
る。
【００２０】形状誤差Ｈを求める手順は、以下の通りで
ある。
ある。
【００２１】（１）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、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Ｆと真の回転対称成分Ｒ１の
和である。
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、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Ｆと真の回転対称成分Ｒ１の
和である。
【００２２】（２）第１の表面形状検出手段は、第１の
干渉縞パタ−ン（これは、コリメ−ティングレンズの形
状誤差Ｆ、真の回転対称成分Ｒ１、非回転対称成分Ａの
和である）と回転対称成分とより、コリメーティングレ
ンズの形状誤差を含まない、第１の表面形状を求める。
これは、非回転対称成分Ａのみを有する。
干渉縞パタ−ン（これは、コリメ−ティングレンズの形
状誤差Ｆ、真の回転対称成分Ｒ１、非回転対称成分Ａの
和である）と回転対称成分とより、コリメーティングレ
ンズの形状誤差を含まない、第１の表面形状を求める。
これは、非回転対称成分Ａのみを有する。
【００２３】（３）変位手段により、第１の測定対象物
を変位させる。第２の表面形状検出手段は、第２の干渉
縞パタ−ン（これは、コリメ−ティングレンズの形状誤
差Ｆ、真の回転対称成分Ｒ１´、非回転対称成分Ａ´の
和である）と回転対称成分とより、コリメーティングレ
ンズの形状誤差を含まない、第２の表面形状を求める。
これは、非回転対称成分Ａ´および真の回転対称成分Ｒ
１´の和と真の回転対称成分Ｒ１との差である。
を変位させる。第２の表面形状検出手段は、第２の干渉
縞パタ−ン（これは、コリメ−ティングレンズの形状誤
差Ｆ、真の回転対称成分Ｒ１´、非回転対称成分Ａ´の
和である）と回転対称成分とより、コリメーティングレ
ンズの形状誤差を含まない、第２の表面形状を求める。
これは、非回転対称成分Ａ´および真の回転対称成分Ｒ
１´の和と真の回転対称成分Ｒ１との差である。
【００２４】（４）真の回転対称成分検出手段は、第２
の表面形状に対して、実効的に（３）と逆の変位を与え
たものと、第１の表面形状とより、コリメーティングレ
ンズの形状誤差を含まない真の回転対称成分Ｒ１を求め
る。
の表面形状に対して、実効的に（３）と逆の変位を与え
たものと、第１の表面形状とより、コリメーティングレ
ンズの形状誤差を含まない真の回転対称成分Ｒ１を求め
る。
【００２５】（５）形状誤差検出手段は、真の回転対称
成分Ｒ１と、回転対称成分とより、コリメーティングレ
ンズの形状誤差Ｆを求める。
成分Ｒ１と、回転対称成分とより、コリメーティングレ
ンズの形状誤差Ｆを求める。
【００２６】（６）第１の算出手段は、第１の干渉縞パ
ターンと、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形状誤差Ｈを算出する。
ターンと、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形状誤差Ｈを算出する。
【００２７】
【実施例】図１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
θステ−ジ１８およびベアリング１４と、αステ−ジ７
とを有する。Ｘステ−ジ４と、Ｙステ−ジ５と、Ｚステ
−ジ６と、αステ−ジ７とは、変位手段である。
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
θステ−ジ１８およびベアリング１４と、αステ−ジ７
とを有する。Ｘステ−ジ４と、Ｙステ−ジ５と、Ｚステ
−ジ６と、αステ−ジ７とは、変位手段である。
【００２８】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６に示すように、回転対称成分検
出手段８１と、メモリに格納された干渉縞パタ−ン８
６、９１と、第１の表面形状検出手段８２と、第２の表
面形状検出手段９０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（図示しない）と、ＣＰＵと（図示しない）と
を有する。
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６に示すように、回転対称成分検
出手段８１と、メモリに格納された干渉縞パタ−ン８
６、９１と、第１の表面形状検出手段８２と、第２の表
面形状検出手段９０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（図示しない）と、ＣＰＵと（図示しない）と
を有する。
【００２９】ＣＰＵと、メモリとは、図６に示す、回転
対称成分検出手段８１と、メモリに格納された干渉縞パ
タ−ン８６、９１と、第１の表面形状検出手段８２と、
第２の表面形状検出手段９０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の機能を実行する。
対称成分検出手段８１と、メモリに格納された干渉縞パ
タ−ン８６、９１と、第１の表面形状検出手段８２と、
第２の表面形状検出手段９０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の機能を実行する。
【００３０】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。変位手段であるαス
テ−ジ１８と、Ｘステ−ジ４と、Ｙステ−ジ５と、Ｚス
テ−ジ６とは、被検レンズ１０の基準軸を回転中心９回
りに回転させることと、回転後も曲率中心１７（コリメ
ーティングレンズＭ１、と被検レンズ１０の曲率中心で
ある）を中心とした同一の球面上に被検レンズ１０があ
るように、３軸方向の移動を行なう。
ンズ１０を光軸回りに回転させる。変位手段であるαス
テ−ジ１８と、Ｘステ−ジ４と、Ｙステ−ジ５と、Ｚス
テ−ジ６とは、被検レンズ１０の基準軸を回転中心９回
りに回転させることと、回転後も曲率中心１７（コリメ
ーティングレンズＭ１、と被検レンズ１０の曲率中心で
ある）を中心とした同一の球面上に被検レンズ１０があ
るように、３軸方向の移動を行なう。
【００３１】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。
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。
【００３２】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。
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。
【００３３】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。
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。
【００３４】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、明である位置の形
状誤差と隣の明である位置の形状誤差とが丁度レーザ光
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。
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、明である位置の形
状誤差と隣の明である位置の形状誤差とが丁度レーザ光
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。
【００３５】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。
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。
【００３６】測定は以下の手順で行なわれる。図７に撮
像素子２であるＣＣＤによりえられる像を示す。
像素子２であるＣＣＤによりえられる像を示す。
【００３７】（１）コリメ−ティングレンズＬ，Ｍ１の
光軸とθステ−ジ１８の回転軸を一致させた状態で第１
の干渉縞パタ−ンを求める。これは、コリメ−ティング
レンズＭ１の参照面１６の形状誤差Ｆ、回転対称成分Ｒ
１、非回転対称成分Ａの和である。図７（ａ）にえられ
る像を示す。円は、測定可能領域（干渉可能領域であ
り、フィゾ−有効と呼ぶ）である。ハッチング部分は、
後の処理で使われる部分であり、ＦＵは、参照面の形状
誤差Ｆの内のハッチング部分、Ｒ１Ｕは、回転対称成分
Ｒ１の内のハッチング部分、ＡＵは、非回転対称成分Ａ
の内のハッチング部分である。
光軸とθステ−ジ１８の回転軸を一致させた状態で第１
の干渉縞パタ−ンを求める。これは、コリメ−ティング
レンズＭ１の参照面１６の形状誤差Ｆ、回転対称成分Ｒ
１、非回転対称成分Ａの和である。図７（ａ）にえられ
る像を示す。円は、測定可能領域（干渉可能領域であ
り、フィゾ−有効と呼ぶ）である。ハッチング部分は、
後の処理で使われる部分であり、ＦＵは、参照面の形状
誤差Ｆの内のハッチング部分、Ｒ１Ｕは、回転対称成分
Ｒ１の内のハッチング部分、ＡＵは、非回転対称成分Ａ
の内のハッチング部分である。
【００３８】（２）次に、θステ−ジ１８と、ベアリン
グ１４により、被検レンズ１０を１回転させながら、表
面形状デ−タを取る。第１の回転対称成分検出手段８１
は、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、回転対称成分を求める。これは、参照面１６
の形状誤差Ｆと真の回転対称成分Ｒ１の和である。図７
（ｂ）にえられる像を示す。円は、測定可能領域（干渉
可能領域であり、フィゾ−有効と呼ぶ）である。ハッチ
ング部分は、後の処理で使われる部分であり、ＦＤは、
参照面の形状誤差Ｆの内の下部のハッチング部分、Ｒ１
Ｄは、回転対称成分Ｒ１の内の下部のハッチング部分で
ある。
グ１４により、被検レンズ１０を１回転させながら、表
面形状デ−タを取る。第１の回転対称成分検出手段８１
は、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、回転対称成分を求める。これは、参照面１６
の形状誤差Ｆと真の回転対称成分Ｒ１の和である。図７
（ｂ）にえられる像を示す。円は、測定可能領域（干渉
可能領域であり、フィゾ−有効と呼ぶ）である。ハッチ
ング部分は、後の処理で使われる部分であり、ＦＤは、
参照面の形状誤差Ｆの内の下部のハッチング部分、Ｒ１
Ｄは、回転対称成分Ｒ１の内の下部のハッチング部分で
ある。
【００３９】（３）αステ−ジ７により、θステ−ジ１
８の回転軸を下方に回転させる。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１
０の被検面の曲率中心とコリメ−ティングレンズＬ，Ｍ
１の焦点位置が一致するように３次元移動も行なう。こ
の状態で測定を行ない、第２の干渉縞パタ−ンを得る。
これは、コリメ−ティングレンズＭ１の参照面１６の形
状誤差Ｆ、真の回転対称成分Ｒ１、非回転対称成分Ａの
和である。図７（ｃ）にえられる像を示す。２点鎖線で
示す円は、測定可能領域（干渉可能領域であり、フィゾ
−有効と呼ぶ）である。実線で示す円は、被検レンズ１
０からの反射波がＣＣＤに入射する位置を示す。ハッチ
ング部分は、干渉が起こる部分であり、後の処理で使わ
れる部分である。ＦＤは、参照面の形状誤差Ｆの内のハ
ッチング部分、Ｒ１Ｕは、真の回転対称成分Ｒ１の内の
ハッチング部分、ＡＵは、非回転対称成分Ａの内のハッ
チング部分である。
８の回転軸を下方に回転させる。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１
０の被検面の曲率中心とコリメ−ティングレンズＬ，Ｍ
１の焦点位置が一致するように３次元移動も行なう。こ
の状態で測定を行ない、第２の干渉縞パタ−ンを得る。
これは、コリメ−ティングレンズＭ１の参照面１６の形
状誤差Ｆ、真の回転対称成分Ｒ１、非回転対称成分Ａの
和である。図７（ｃ）にえられる像を示す。２点鎖線で
示す円は、測定可能領域（干渉可能領域であり、フィゾ
−有効と呼ぶ）である。実線で示す円は、被検レンズ１
０からの反射波がＣＣＤに入射する位置を示す。ハッチ
ング部分は、干渉が起こる部分であり、後の処理で使わ
れる部分である。ＦＤは、参照面の形状誤差Ｆの内のハ
ッチング部分、Ｒ１Ｕは、真の回転対称成分Ｒ１の内の
ハッチング部分、ＡＵは、非回転対称成分Ａの内のハッ
チング部分である。
【００４０】（４）第１の表面形状検出手段８２は、第
１の干渉縞パタ−ン８６から回転対称成分を減算するこ
とにより、コリメーティングレンズＭ１の形状誤差Ｆを
含まない、被検レンズ１０の第１の表面形状を求める。
これは、非回転対称成分Ａである。図７（ｄ）に得られ
る像を示す。円は、測定可能領域である。ハッチング部
分は、後の処理で使われる部分であり、ＡＵは、非回転
対称成分Ａの内のハッチング部分である。
１の干渉縞パタ−ン８６から回転対称成分を減算するこ
とにより、コリメーティングレンズＭ１の形状誤差Ｆを
含まない、被検レンズ１０の第１の表面形状を求める。
これは、非回転対称成分Ａである。図７（ｄ）に得られ
る像を示す。円は、測定可能領域である。ハッチング部
分は、後の処理で使われる部分であり、ＡＵは、非回転
対称成分Ａの内のハッチング部分である。
【００４１】（５）第２の表面形状検出手段９０は、第
２の干渉縞パタ−ン９１から回転対称成分を減算するこ
とにより、コリメーティングレンズＭ１の形状誤差を含
まない、被検レンズ１０の第２の表面形状を求める。こ
れは、非回転対称成分ＡＵと回転対称成分Ｒ１Ｕの和と
回転対称成分Ｒ１Ｄの差である。コリメ−ティングレン
ズＬ，Ｍ１の光軸とθステ−ジ１８の回転軸はずれてい
るために、干渉縞は図７（ｅ）に示す部分のみである。
２点鎖線で示す円は、測定可能領域（干渉可能領域であ
り、フィゾ−有効と呼ぶ）である。実線で示す円は、被
検レンズ１０からの反射波がＣＣＤに入射する位置を示
す。ハッチング部分は、干渉が起こった部分である。
２の干渉縞パタ−ン９１から回転対称成分を減算するこ
とにより、コリメーティングレンズＭ１の形状誤差を含
まない、被検レンズ１０の第２の表面形状を求める。こ
れは、非回転対称成分ＡＵと回転対称成分Ｒ１Ｕの和と
回転対称成分Ｒ１Ｄの差である。コリメ−ティングレン
ズＬ，Ｍ１の光軸とθステ−ジ１８の回転軸はずれてい
るために、干渉縞は図７（ｅ）に示す部分のみである。
２点鎖線で示す円は、測定可能領域（干渉可能領域であ
り、フィゾ−有効と呼ぶ）である。実線で示す円は、被
検レンズ１０からの反射波がＣＣＤに入射する位置を示
す。ハッチング部分は、干渉が起こった部分である。
【００４２】（６）真の回転対称成分検出手段８３は、
第２の表面形状に（３）と逆の変位を与えたものから第
１の表面形状を減算することにより（すなわち、図７
（ｄ）の円の中心７１と図７（ｅ）の円の中心７２とを
一致させて減算を行なう）、コリメーティングレンズＭ
１の形状誤差を含まない（真の回転対称成分Ｒ１Ｕ−真
の回転対称成分Ｒ１Ｄ）を求める。図７（ｆ）にえられ
る像を示す。実線で示す円は、被検レンズ１０からの反
射波がＣＣＤに入射する位置を示す。さらに、真の回転
対称成分Ｒ１をこれからもとめる方法を図８により説明
する。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８に示すようにＲ１ＵＡ，Ｒ１ＵＢ，Ｒ１
ＤＡ，Ｒ１ＤＢとする。交点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの値は、図
８に示すようになる。中心ＯにおけるＲ１Ｕの値（Ｒ１
ＵＯ）を基準にすると、弧ＯＥ上の値は定数Ｒ１ＤＡと
いう共通部分を含むため、回転対称成分Ｒ１の値がすべ
て決定する。
第２の表面形状に（３）と逆の変位を与えたものから第
１の表面形状を減算することにより（すなわち、図７
（ｄ）の円の中心７１と図７（ｅ）の円の中心７２とを
一致させて減算を行なう）、コリメーティングレンズＭ
１の形状誤差を含まない（真の回転対称成分Ｒ１Ｕ−真
の回転対称成分Ｒ１Ｄ）を求める。図７（ｆ）にえられ
る像を示す。実線で示す円は、被検レンズ１０からの反
射波がＣＣＤに入射する位置を示す。さらに、真の回転
対称成分Ｒ１をこれからもとめる方法を図８により説明
する。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８に示すようにＲ１ＵＡ，Ｒ１ＵＢ，Ｒ１
ＤＡ，Ｒ１ＤＢとする。交点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの値は、図
８に示すようになる。中心ＯにおけるＲ１Ｕの値（Ｒ１
ＵＯ）を基準にすると、弧ＯＥ上の値は定数Ｒ１ＤＡと
いう共通部分を含むため、回転対称成分Ｒ１の値がすべ
て決定する。
【００４３】また、点Ｂと点Ｃは、Ｒ１ＵＡ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、回転対称成分Ｒ１の値がもとま
る。
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、回転対称成分Ｒ１の値がもとま
る。
【００４４】さらに、別の求め方として、未知数がＲ１
ＵＡ，Ｒ１ＵＢ，Ｒ１ＤＡ，Ｒ１ＤＢ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、Ｒ１Ｕを基準としたＲ１ＵＢ，Ｒ１ＤＡ，Ｒ１
ＤＢの値を求めることもできる。
ＵＡ，Ｒ１ＵＢ，Ｒ１ＤＡ，Ｒ１ＤＢ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、Ｒ１Ｕを基準としたＲ１ＵＢ，Ｒ１ＤＡ，Ｒ１
ＤＢの値を求めることもできる。
【００４５】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。
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。
【００４６】（７）形状誤差検出手段８４は、（２）で
求めた回転対称成分から真の回転対称成分を減算するこ
とにより、コリメーティングレンズＭ１の形状誤差を求
める。
求めた回転対称成分から真の回転対称成分を減算するこ
とにより、コリメーティングレンズＭ１の形状誤差を求
める。
【００４７】（８）第１の算出手段８５は、（１）で求
めた第１の干渉縞パターンと、（７）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１０の真の表面形状Ｈを算出する。
めた第１の干渉縞パターンと、（７）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１０の真の表面形状Ｈを算出する。
【００４８】以上のように、本実施例によれば、以下の
効果がある。変位させた後で回転軸回りに回転させるこ
とにより、第２の回転対称成分を求めて、上記の回転対
称成分と減算を行なっても、図７（ｆ）と同じものが求
められるが、これに比べて、回転対称成分を求める操作
が１回で済むために、測定操作が大幅に軽減される。す
なわち、回転平均を求めるために、９０°ずつ回転をさ
せて、４回測定を行なう場合について両者の測定回数を
比較すると以下のようになる。本実施例では、回転操作
で４回、横ずらし後の干渉縞パタ−ンを求めるのに１回
必要であるが、回転対称成分を２個もとめる場合は、回
転操作で８回、必要である。
効果がある。変位させた後で回転軸回りに回転させるこ
とにより、第２の回転対称成分を求めて、上記の回転対
称成分と減算を行なっても、図７（ｆ）と同じものが求
められるが、これに比べて、回転対称成分を求める操作
が１回で済むために、測定操作が大幅に軽減される。す
なわち、回転平均を求めるために、９０°ずつ回転をさ
せて、４回測定を行なう場合について両者の測定回数を
比較すると以下のようになる。本実施例では、回転操作
で４回、横ずらし後の干渉縞パタ−ンを求めるのに１回
必要であるが、回転対称成分を２個もとめる場合は、回
転操作で８回、必要である。
【００４９】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。
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。
【００５０】本フィゾ−型干渉計システムは、制御部１
５と、処理部８７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θステ−ジ１８およびベアリング１
４と、αステ−ジ７とを有する。Ｘステ−ジ４と、Ｙス
テ−ジ５と、Ｚステ−ジ６と、αステ−ジ７とは、変位
手段である。処理部８７は、図９に示すように、回転対
称成分検出手段８１と、メモリに格納された干渉縞パタ
−ン８６、９１と、第１の表面形状検出手段８２と、第
２の表面形状検出手段９０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８９とを有する。
５と、処理部８７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θステ−ジ１８およびベアリング１
４と、αステ−ジ７とを有する。Ｘステ−ジ４と、Ｙス
テ−ジ５と、Ｚステ−ジ６と、αステ−ジ７とは、変位
手段である。処理部８７は、図９に示すように、回転対
称成分検出手段８１と、メモリに格納された干渉縞パタ
−ン８６、９１と、第１の表面形状検出手段８２と、第
２の表面形状検出手段９０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８９とを有する。
【００５１】測定は第１の実施例の測定手順のうち
（１）から（６）までは同様に行なわれるので、（７）
以降について述べる。
（１）から（６）までは同様に行なわれるので、（７）
以降について述べる。
【００５２】（７）非回転回転対称成分検出手段８９
は、第１の干渉縞パターン８６（Ｆ，Ｒ１，Ａの和であ
る）と、回転対称成分（Ｆ，Ｒ１の和である）との差よ
り、非回転対称成分Ａを求める。
は、第１の干渉縞パターン８６（Ｆ，Ｒ１，Ａの和であ
る）と、回転対称成分（Ｆ，Ｒ１の和である）との差よ
り、非回転対称成分Ａを求める。
【００５３】（８）第２の算出手段８８は、真の回転対
称成分Ｒ１と、非回転対称成分Ａの和を求めて、被検レ
ンズ１０の真の表面形状Ｈを算出する。
称成分Ｒ１と、非回転対称成分Ａの和を求めて、被検レ
ンズ１０の真の表面形状Ｈを算出する。
【００５４】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１０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。
ＮＡより小さい被検レンズ１０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。
【００５５】なお、以上の実施例においては、回転対称
成分は、被検レンズを回転させることによりえていた
が、被検レンズ以外の他のレンズを用いても同様に測定
をすることができる。これを図１０により示す。
成分は、被検レンズを回転させることによりえていた
が、被検レンズ以外の他のレンズを用いても同様に測定
をすることができる。これを図１０により示す。
【００５６】（１）被検レンズ１０以外の他のレンズ１
０１をθステ−ジ１８に取付けて、θステ−ジ１８と、
ベアリング１４により、レンズ１０１を１回転させなが
ら、表面形状デ−タを取る。第１の回転対称成分検出手
段８１は、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、回転対称成分を求める。これは、参照
面１６の形状誤差Ｆと回転対称成分ＲＲの和である。図
１０（ｂ）にえられる像を示す。円は、測定可能領域
（干渉可能領域であり、フィゾ−有効と呼ぶ）である。
ハッチング部分は、後の処理で使われる部分であり、Ｆ
Ｄは、参照面の形状誤差Ｆの内の下部のハッチング部
分、ＲＲＤは、回転対称成分ＲＲの内の下部のハッチン
グ部分である。
０１をθステ−ジ１８に取付けて、θステ−ジ１８と、
ベアリング１４により、レンズ１０１を１回転させなが
ら、表面形状デ−タを取る。第１の回転対称成分検出手
段８１は、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、回転対称成分を求める。これは、参照
面１６の形状誤差Ｆと回転対称成分ＲＲの和である。図
１０（ｂ）にえられる像を示す。円は、測定可能領域
（干渉可能領域であり、フィゾ−有効と呼ぶ）である。
ハッチング部分は、後の処理で使われる部分であり、Ｆ
Ｄは、参照面の形状誤差Ｆの内の下部のハッチング部
分、ＲＲＤは、回転対称成分ＲＲの内の下部のハッチン
グ部分である。
【００５７】（２）次に、コリメ−ティングレンズＬ，
Ｍ１の光軸とθステ−ジ１８の回転軸を一致させた状態
で第１の干渉縞パタ−ンを被検レンズ１０について求め
る。これは、コリメ−ティングレンズＭ１の参照面１６
の形状誤差Ｆ、回転対称成分Ｒ１、非回転対称成分Ａの
和である。図１０（ａ）にえられる像を示す。円は、測
定可能領域（干渉可能領域であり、フィゾ−有効と呼
ぶ）である。ハッチング部分は、後の処理で使われる部
分であり、ＦＵは、参照面の形状誤差Ｆの内のハッチン
グ部分、Ｒ１Ｕは、回転対称成分Ｒ１の内のハッチング
部分、ＡＵは、非回転対称成分Ａの内のハッチング部分
である。
Ｍ１の光軸とθステ−ジ１８の回転軸を一致させた状態
で第１の干渉縞パタ−ンを被検レンズ１０について求め
る。これは、コリメ−ティングレンズＭ１の参照面１６
の形状誤差Ｆ、回転対称成分Ｒ１、非回転対称成分Ａの
和である。図１０（ａ）にえられる像を示す。円は、測
定可能領域（干渉可能領域であり、フィゾ−有効と呼
ぶ）である。ハッチング部分は、後の処理で使われる部
分であり、ＦＵは、参照面の形状誤差Ｆの内のハッチン
グ部分、Ｒ１Ｕは、回転対称成分Ｒ１の内のハッチング
部分、ＡＵは、非回転対称成分Ａの内のハッチング部分
である。
【００５８】（３）αステ−ジ７により、θステ−ジ１
８の回転軸を下方に回転させる。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１
０の被検面の曲率中心とコリメ−ティングレンズＬ，Ｍ
１の焦点位置が一致するように３次元移動も行なう。こ
の状態で測定を行ない、第２の干渉縞パタ−ンを被検レ
ンズ１０について得る。これは、コリメ−ティングレン
ズＭ１の参照面１６の形状誤差Ｆ、真の回転対称成分Ｒ
１、非回転対称成分Ａの和である。図１０（ｃ）にえら
れる像を示す。２点鎖線で示す円は、測定可能領域（干
渉可能領域であり、フィゾ−有効と呼ぶ）である。実線
で示す円は、被検レンズ１０からの反射波がＣＣＤに入
射する位置を示す。ハッチング部分は、干渉が起こる部
分であり、後の処理で使われる部分である。ＦＤは、参
照面の形状誤差Ｆの内のハッチング部分、Ｒ１Ｕは、真
の回転対称成分Ｒ１の内のハッチング部分、ＡＵは、非
回転対称成分Ａの内のハッチング部分である。
８の回転軸を下方に回転させる。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１
０の被検面の曲率中心とコリメ−ティングレンズＬ，Ｍ
１の焦点位置が一致するように３次元移動も行なう。こ
の状態で測定を行ない、第２の干渉縞パタ−ンを被検レ
ンズ１０について得る。これは、コリメ−ティングレン
ズＭ１の参照面１６の形状誤差Ｆ、真の回転対称成分Ｒ
１、非回転対称成分Ａの和である。図１０（ｃ）にえら
れる像を示す。２点鎖線で示す円は、測定可能領域（干
渉可能領域であり、フィゾ−有効と呼ぶ）である。実線
で示す円は、被検レンズ１０からの反射波がＣＣＤに入
射する位置を示す。ハッチング部分は、干渉が起こる部
分であり、後の処理で使われる部分である。ＦＤは、参
照面の形状誤差Ｆの内のハッチング部分、Ｒ１Ｕは、真
の回転対称成分Ｒ１の内のハッチング部分、ＡＵは、非
回転対称成分Ａの内のハッチング部分である。
【００５９】（４）第１の表面形状検出手段８２は、第
１の干渉縞パタ−ン８６から図１０（ｂ）に示す回転対
称成分を減算することにより、コリメーティングレンズ
Ｍ１の形状誤差Ｆを含まない、被検レンズ１０の第１の
表面形状を求める。図１０（ｄ）に得られる像を示す。
円は、測定可能領域である。ハッチング部分は、後の処
理で使われる部分であり、ＡＵは、非回転対称成分Ａの
内のハッチング部分である。
１の干渉縞パタ−ン８６から図１０（ｂ）に示す回転対
称成分を減算することにより、コリメーティングレンズ
Ｍ１の形状誤差Ｆを含まない、被検レンズ１０の第１の
表面形状を求める。図１０（ｄ）に得られる像を示す。
円は、測定可能領域である。ハッチング部分は、後の処
理で使われる部分であり、ＡＵは、非回転対称成分Ａの
内のハッチング部分である。
【００６０】（５）第２の表面形状検出手段９０は、第
２の干渉縞パタ−ン９１から回転対称成分を減算するこ
とにより、コリメーティングレンズＭ１の形状誤差を含
まない、第２の表面形状を求める。これは、非回転対称
成分ＡＵと回転対称成分Ｒ１Ｕの和と回転対称成分ＲＲ
Ｄの差である。コリメ−ティングレンズＬ，Ｍ１の光軸
とθステ−ジ１８の回転軸はずれているために、干渉縞
は図１０（ｃ）に示す部分のみである。２点鎖線で示す
円は、測定可能領域（干渉可能領域であり、フィゾ−有
効と呼ぶ）である。実線で示す円は、被検レンズ１０か
らの反射波がＣＣＤに入射する位置を示す。ハッチング
部分は、干渉が起こった部分である。
２の干渉縞パタ−ン９１から回転対称成分を減算するこ
とにより、コリメーティングレンズＭ１の形状誤差を含
まない、第２の表面形状を求める。これは、非回転対称
成分ＡＵと回転対称成分Ｒ１Ｕの和と回転対称成分ＲＲ
Ｄの差である。コリメ−ティングレンズＬ，Ｍ１の光軸
とθステ−ジ１８の回転軸はずれているために、干渉縞
は図１０（ｃ）に示す部分のみである。２点鎖線で示す
円は、測定可能領域（干渉可能領域であり、フィゾ−有
効と呼ぶ）である。実線で示す円は、被検レンズ１０か
らの反射波がＣＣＤに入射する位置を示す。ハッチング
部分は、干渉が起こった部分である。
【００６１】（６）真の回転対称成分検出手段８３は、
第２の表面形状に（３）と逆の変位を与えたものから第
１の表面形状を減算することにより（すなわち、図１０
（ｄ）の円の中心７１と図１０（ｅ）の円の中心７２と
を一致させて減算を行なう）、コリメーティングレンズ
Ｍ１の形状誤差を含まない（真の回転対称成分ＲＲＵ−
真の回転対称成分ＲＲＤ）を求める。図１０（ｆ）にえ
られる像を示す。実線で示す円は、被検レンズ１０から
の反射波がＣＣＤに入射する位置を示す。
第２の表面形状に（３）と逆の変位を与えたものから第
１の表面形状を減算することにより（すなわち、図１０
（ｄ）の円の中心７１と図１０（ｅ）の円の中心７２と
を一致させて減算を行なう）、コリメーティングレンズ
Ｍ１の形状誤差を含まない（真の回転対称成分ＲＲＵ−
真の回転対称成分ＲＲＤ）を求める。図１０（ｆ）にえ
られる像を示す。実線で示す円は、被検レンズ１０から
の反射波がＣＣＤに入射する位置を示す。
【００６２】この後の、真の回転対称成分ＲＲをこれか
らもとめる方法および被検レンズ１０の真の形状誤差を
求める方法は既に述べた通りである。
らもとめる方法および被検レンズ１０の真の形状誤差を
求める方法は既に述べた通りである。
【００６３】なお、以上の実施例においては、回転対称
成分は、レンズをθステ−ジの回転軸回りに回転させる
ことによりえていたが、他の軸回りに回転させても可能
である。さらに、変位は、横ずらしに限るものではな
く、回転でも可能である。これを図１１，１２により示
す。
成分は、レンズをθステ−ジの回転軸回りに回転させる
ことによりえていたが、他の軸回りに回転させても可能
である。さらに、変位は、横ずらしに限るものではな
く、回転でも可能である。これを図１１，１２により示
す。
【００６４】（１）被検レンズ１０以外の他のレンズ１
０２を図１１に示すような回転手段２１に取付けて、第
１の回転軸回りに、レンズ１０２を１回転させながら、
表面形状デ−タを取る。第１の回転対称成分検出手段８
１は、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、回転対称成分を求める。これは、参照面１
６の形状誤差Ｆと真の回転対称成分ＲＲ１の和である。
図１２（ｂ）にえられる像を示す。円は、測定可能領域
である。Ｆは、参照面の形状誤差、ＲＲ１は、真の回転
対称成分である。
０２を図１１に示すような回転手段２１に取付けて、第
１の回転軸回りに、レンズ１０２を１回転させながら、
表面形状デ−タを取る。第１の回転対称成分検出手段８
１は、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、回転対称成分を求める。これは、参照面１
６の形状誤差Ｆと真の回転対称成分ＲＲ１の和である。
図１２（ｂ）にえられる像を示す。円は、測定可能領域
である。Ｆは、参照面の形状誤差、ＲＲ１は、真の回転
対称成分である。
【００６５】（２）次に、コリメ−ティングレンズＬ，
Ｍ１の光軸とθステ−ジ１８の回転軸を一致させた状態
で被検レンズ１０について、第１の干渉縞パタ−ンを求
める。これは、コリメ−ティングレンズＭ１の参照面１
６の形状誤差Ｆ、回転対称成分Ｒ１、非回転対称成分Ａ
の和である。図１２（ａ）にえられる像を示す。円は、
測定可能領域である。ＦＵは、参照面の形状誤差、Ｒ１
Ｕは、回転対称成分Ｒ１、ＡＵは、非回転対称成分であ
る。
Ｍ１の光軸とθステ−ジ１８の回転軸を一致させた状態
で被検レンズ１０について、第１の干渉縞パタ−ンを求
める。これは、コリメ−ティングレンズＭ１の参照面１
６の形状誤差Ｆ、回転対称成分Ｒ１、非回転対称成分Ａ
の和である。図１２（ａ）にえられる像を示す。円は、
測定可能領域である。ＦＵは、参照面の形状誤差、Ｒ１
Ｕは、回転対称成分Ｒ１、ＡＵは、非回転対称成分であ
る。
【００６６】（３）θステ−ジ１８により、９０°回転
させる。この状態で測定を行ない、第２の干渉縞パタ−
ンを得る。これは、コリメ−ティングレンズＭ１の参照
面１６の形状誤差Ｆ、真の回転対称成分Ｒ１Ｖ、非回転
対称成分ＡＶの和である。図１２（ｃ）にえられる像を
示す。円は、測定可能領域である。
させる。この状態で測定を行ない、第２の干渉縞パタ−
ンを得る。これは、コリメ−ティングレンズＭ１の参照
面１６の形状誤差Ｆ、真の回転対称成分Ｒ１Ｖ、非回転
対称成分ＡＶの和である。図１２（ｃ）にえられる像を
示す。円は、測定可能領域である。
【００６７】（４）第１の表面形状検出手段８２は、第
１の干渉縞パタ−ン８６から図１２（ｂ）に示す回転対
称成分を減算することにより、コリメーティングレンズ
Ｍ１の形状誤差Ｆを含まない、被検レンズ１０の第１の
表面形状を求める。図１２（ｄ）に得られる像を示す。
円は、測定可能領域である。
１の干渉縞パタ−ン８６から図１２（ｂ）に示す回転対
称成分を減算することにより、コリメーティングレンズ
Ｍ１の形状誤差Ｆを含まない、被検レンズ１０の第１の
表面形状を求める。図１２（ｄ）に得られる像を示す。
円は、測定可能領域である。
【００６８】（５）第２の表面形状検出手段９０は、第
２の干渉縞パタ−ン９１から回転対称成分を減算するこ
とにより、コリメーティングレンズＭ１の形状誤差を含
まない、第２の表面形状を求める。これは、非回転対称
成分ＡＶと回転対称成分Ｒ１Ｖの和と回転対称成分ＲＲ
１の差である。
２の干渉縞パタ−ン９１から回転対称成分を減算するこ
とにより、コリメーティングレンズＭ１の形状誤差を含
まない、第２の表面形状を求める。これは、非回転対称
成分ＡＶと回転対称成分Ｒ１Ｖの和と回転対称成分ＲＲ
１の差である。
【００６９】（６）真の回転対称成分検出手段１８３
は、第２の表面形状に（３）と逆に９０°回転させたも
のから第１の表面形状を減算することにより、コリメー
ティングレンズＭ１の形状誤差を含まない（真の回転対
称成分ＲＲ１Ｖ−真の回転対称成分ＲＲ１）を求める。
図１２（ｆ）にえられる像を示す。
は、第２の表面形状に（３）と逆に９０°回転させたも
のから第１の表面形状を減算することにより、コリメー
ティングレンズＭ１の形状誤差を含まない（真の回転対
称成分ＲＲ１Ｖ−真の回転対称成分ＲＲ１）を求める。
図１２（ｆ）にえられる像を示す。
【００７０】この後の、真の回転対称成分ＲＲをこれか
らもとめる方法および被検レンズ１０の真の形状誤差を
求める方法は既に述べた通りである。
らもとめる方法および被検レンズ１０の真の形状誤差を
求める方法は既に述べた通りである。
【００７１】以上のように本発明によれば、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。
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。
【００７２】上記において、θステ−ジ等の回転は、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−ジ等を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。
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−ジ等を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。
【００７３】図８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ＯＥ上のデ
ータだけでなく、図８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。
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ＯＥ上のデ
ータだけでなく、図８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。
【００７４】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。
時は、逆に横ずらし量を半径以下とする事ができる。
【００７５】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、回転軸としては、平面に垂直な軸を取れば良い。
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、回転軸としては、平面に垂直な軸を取れば良い。
【００７６】以上の実施例は、回転させることにより、
平均化して、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、平均
化して、もとめることもできる。
平均化して、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、平均
化して、もとめることもできる。
【００７７】
【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形状測定システム
を提供できる。
するデータの非一様性を必要としない形状測定システム
を提供できる。
【図１】本発明に係わるフィゾ−型干渉計システムのブ
ロック図。
ロック図。
【図２】従来技術に係わる形状測定法の説明図。
【図３】従来技術に係わる形状測定法の説明図。
【図４】従来技術に係わる形状測定法の説明図。
【図５】本発明に係る形状測定法の原理図。
【図６】本発明に係る制御部のブロック図。
【図７】本発明に係る形状測定法の説明図。
【図８】本発明に係る形状測定法の説明図。
【図９】本発明に係る制御部のブロック図。
【図１０】本発明に係る形状測定法の説明図。
【図１１】本発明に係る他の実施例の構成図。
【図１２】本発明に係る形状測定法の説明図。
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…回転対称成分検出手段、８２…第１の表面
形状検出手段、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。
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…回転対称成分検出手段、８２…第１の表面
形状検出手段、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。
Claims (12)
- 【請求項１】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、 （１）前記測定対象物の、回転軸に関する回転平均形状
を求めること、 （２）前記測定対象物からの反射波面と、前記基準面に
よる参照波面とを干渉させた第１の干渉縞パターンを求
めること、 （３）前記回転平均形状と、前記第１の干渉縞パターン
とより、第１の形状誤差を求めること、 （４）前記測定対象物を変位させてから、前記変位させ
た測定対象物からの反射波面と、前記基準面による参照
波面とを干渉させた第２の干渉縞パターンを求めるこ
と、 （５）前記回転平均形状と前記第２の干渉縞パターンと
より、第２の形状誤差を求めること、 （６）前記第１の形状誤差と前記第２の形状誤差とよ
り、回転対称成分を求めること、 （７）前記第１の形状誤差と前記回転対称成分とより、
前記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。 - 【請求項２】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、 （１）第１または第２の測定対象物の、回転軸に関する
回転平均形状を求めること、 （２）前記第１または第２の測定対象物からの反射波面
と、前記基準面による参照波面とを干渉させた第１の干
渉縞パターンを求めること、 （３）前記回転平均形状と前記第１の干渉縞パターンと
より、第１の形状誤差を求めること、 （４）前記第１または第２の測定対象物を変位させてか
ら、前記変位させた測定対象物からの反射波面と、前記
基準面による参照波面とを干渉させた第２の干渉縞パタ
ーンを求めること、 （５）前記回転平均形状と前記第２の干渉縞パターンと
より、第２の形状誤差を求めること、 （６）前記第１の形状誤差と前記第２の形状誤差とよ
り、回転対称成分を求めること、 （７）前記回転平均形状と、前記回転対称成分とより、
前記基準面の形状誤差を求めること、 （８）前記第１の干渉縞パターンと前記基準面の形状誤
差とより、前記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。 - 【請求項３】請求項１および２のいずれか一項に記載の
形状測定法において、 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。 - 【請求項４】請求項１および２のいずれか一項に記載の
形状測定法において、 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。 - 【請求項５】請求項１から４のいずれか一項に記載の形
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。 - 【請求項６】請求項１から４のいずれか一項に記載の形
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、表面形状データを時間積分し、 前記時間積分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。 - 【請求項７】請求項１から６のいずれか一項に記載の形
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２の形状誤差を求めた領域において用いることを
特徴とする形状測定法。 - 【請求項８】請求項７に記載の形状測定法において、 前記回転対称成分を求めるに際し、前記領域における前
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。 - 【請求項９】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システムで
あって、 （１）前記測定対象物の、回転軸に関する回転平均形状
を求める手段と、 （２）前記測定対象物からの反射波面と、前記基準面に
よる参照波面とを干渉させた第１の干渉縞パターンを求
める手段と、 （３）前記回転平均形状と、前記第１の干渉縞パターン
とより、第１の形状誤差を求める手段と、 （４）前記測定対象物を変位させてから、前記変位させ
た測定対象物からの反射波面と、前記基準面による参照
波面とを干渉させた第２の干渉縞パターンを求める手段
と、 （５）前記回転平均形状と前記第２の干渉縞パターンと
より、第２の形状誤差を求める手段と、 （６）前記第１の形状誤差と前記第２の形状誤差とよ
り、回転対称成分を求める手段と、 （７）前記第１の形状誤差と前記回転対称成分とより、
前記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。 - 【請求項１０】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システ
ムであって、 （１）第１または第２の測定対象物の、回転軸に関する
回転平均形状を求める手段と、 （２）前記第１または第２の測定対象物からの反射波面
と、前記基準面による参照波面とを干渉させた第１の干
渉縞パターンを求める手段と、 （３）前記回転平均形状と前記第１の干渉縞パターンと
より、第１の形状誤差を求める手段と、 （４）前記第１または第２の測定対象物を変位させてか
ら、前記変位させた測定対象物からの反射波面と、前記
基準面による参照波面とを干渉させた第２の干渉縞パタ
ーンを求める手段と、 （５）前記回転平均形状と前記第２の干渉縞パターンと
より、第２の形状誤差を求める手段と、 （６）前記第１の形状誤差と前記第２の形状誤差とよ
り、回転対称成分を求める手段と、 （７）前記回転平均形状と、前記回転対称成分とより、
前記基準面の形状誤差を求める手段と、 （８）前記第１の干渉縞パターンと前記基準面の形状誤
差より、前記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。 - 【請求項１１】測定対象物の表面形状の誤差を情報処理
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、 （１）前記測定対象物の、回転軸に関する回転平均形状
を求める処理と、 （２）前記測定対象物からの反射波面と、前記基準面に
よる参照波面とを干渉させた第１の干渉縞パターンを求
める処理と、 （３）前記回転平均形状と、前記第１の干渉縞パターン
とより、第１の形状誤差を求める処理と、 （４）前記測定対象物を変位させてから、前記変位させ
た測定対象物からの反射波面と、前記基準面による参照
波面とを干渉させた第２の干渉縞パターンを求める処理
と、 （５）前記回転平均形状と前記第２の干渉縞パターンと
より、第２の形状誤差を求める処理と、 （６）前記第１の形状誤差と前記第２の形状誤差とよ
り、回転対称成分を求める処理と、 （７）前記第１の形状誤差と前記回転対称成分とより、
前記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。 - 【請求項１２】測定対象物の表面形状の誤差を情報処理
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、 （１）第１または第２の測定対象物の、回転軸に関する
回転平均形状を求める処理と、 （２）前記第１または第２の測定対象物からの反射波面
と、前記基準面による参照波面とを干渉させた第１の干
渉縞パターンを求める処理と、 （３）前記回転平均形状と前記第１の干渉縞パターンと
より、第１の形状誤差を求める処理と、 （４）前記第１または第２の測定対象物を変位させてか
ら、前記変位させた測定対象物からの反射波面と、前記
基準面による参照波面とを干渉させた第２の干渉縞パタ
ーンを求める処理と、 （５）前記回転平均形状と前記第２の干渉縞パターンと
より、第２の形状誤差を求める処理と、 （６）前記第１の形状誤差と前記第２の形状誤差とよ
り、回転対称成分を求める処理と、 （７）前記回転平均形状と、前記回転対称成分とより、
前記基準面の形状誤差を求める処理と、 （８）前記第１の干渉縞パターンと前記基準面の形状誤
差より、前記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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02711692A JP3178059B2 (ja) | 1992-02-14 | 1992-02-14 | 形状測定法および形状測定システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02711692A JP3178059B2 (ja) | 1992-02-14 | 1992-02-14 | 形状測定法および形状測定システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05223542A JPH05223542A (ja) | 1993-08-31 |
| JP3178059B2 true JP3178059B2 (ja) | 2001-06-18 |
Family
ID=12212099
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02711692A Expired - Fee Related JP3178059B2 (ja) | 1992-02-14 | 1992-02-14 | 形状測定法および形状測定システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3178059B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4950783B2 (ja) * | 2007-07-05 | 2012-06-13 | キヤノン株式会社 | 被検面の形状を測定する方法及び装置 |
-
1992
- 1992-02-14 JP JP02711692A patent/JP3178059B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05223542A (ja) | 1993-08-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |