JP3225612B2 - 干渉計装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レンズ等の被検物体の
表面状態をレーザ干渉計を用いて検査するための干渉計
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】レンズその他の被検物体の仕上げ精度の
検査は、通常、ニュートンゲージ（乃至ニュートン原
器）を用い、このニュートンゲージを通して被検物体、
例えばレンズに光を照射し、ニュートンゲージにおける
基準面からの反射光と、被検物体からの反射光とにより
生じる干渉縞の本数（通常、ニュートン本数と呼ばれ
る）を測定することにより行われる。ここで、検査の対
象となる被検レンズにニュートンゲージを直接重ね合わ
せて、このニュートンゲージに照明光を照射し、ニュー
トンゲージの基準面からの反射光と、被検レンズの被検
面からの反射光との間で発生する干渉縞を肉眼で観察す
るのが最も簡易な検査方式である。しかしながら、検査
時において、ニュートンゲージが被検レンズに接触させ
るようにしているので、その取り扱いを慎重に行わない
と、両者に傷等が発生するおそれがある。特に、ニュー
トンゲージは繰り返し使用されることから、極めて早期
に全面にわたって傷が累積することになり、ニュートン
ゲージを頻繁に交換する必要がある。また、両者の重ね
合わせ部に塵埃その他の異物が入り込むと、干渉縞の観
察を正確に行えなくなり、このために、検査前に必ず両
者の重ね合わせ面をクリーニングする必要があり、この
作業が極めて面倒である等といった種々の問題点があ
る。

【０００３】そこで、レーザ干渉計を用いることによっ
て、被検レンズとを非接触状態にして検査するようにし
たものも知られている。即ち、レーザ発振器からレーザ
光を出射して、このレーザ光を導光用光学系を通して基
準レンズに照射し、この基準レンズの基準面において一
部を反射させると共に、透過光の一部を基準レンズに対
面する状態に装着した被検レンズの被検面で反射させ、
これら両反射光の間に生じる干渉縞を干渉縞観察手段に
より観察するように構成したものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、レー
ザ干渉計を用いれば、被検レンズを基準レンズと非接触
で検査できるので、ニュートンゲージを直接被検レンズ
と重ね合わせる方式に比較して、被検レンズにも、また
基準レンズにも傷が発生する不都合等を確実に防止され
る。しかしながら、前述した従来技術のものにあって
は、レーザ発振器，導光用光学系，基準レンズ及び干渉
縞観察手段からなる干渉計本体は筐体内に装着されてい
るが、被検レンズは着脱可能としなければならない関係
から、開放空間に配置され、しかも被検レンズの焦点距
離等の関係で、干渉計本体と被検レンズとの間の間隔は
ある程度長くなってしまう。

【０００５】通常、レンズの検査が行われるのは、レン
ズの製造現場であり、このレンズの製造現場は必ずしも
レーザ光を用いた検査装置を配置するのに適した環境と
は言えない。即ち、製造現場は開放空間である以上、当
然に雰囲気中に空気流が存在し、特に、空調設備その他
空気流が生じる設備が設けられている場合には、空気流
が激しくなる。従って、この周囲の空気流の影響で、干
渉計本体と被検レンズとの間の光路中でレーザ光のゆら
ぎが発生することがある。このようなゆらぎが発生する
と、観察される干渉縞が安定せず、特にコンピュータを
用いた画像処理装置によって干渉縞を解析する等によっ
て被検レンズの仕上げ精度を検出する場合等において、
安定した干渉縞の測定を行うことができず、測定誤差が
生じる等といった欠点がある。

【０００６】本発明は以上のような従来技術の課題を解
決するためになされたものであって、その目的とすると
ころは、外乱要因の影響で干渉縞情報が不安定になるの
を確実に防止できるようにした干渉計装置を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明は、少なくともレーザ発振器と、このレ
ーザ発振器からのレーザ光の導光用光学系と、この導光
用光学系から導かれたレーザ光の一部を反射させ、一部
を透過させる基準部材と、干渉縞観察手段とを備えた干
渉計本体を、前記基準部材の透過光が通過する開口が形
成され、この開口以外は、風等のレーザ光のゆらぎの原
因を遮断する遮断部材によって区画形成されたハウジン
グ内に装着し、この開口の外面に被検物体を所定の位置
に位置決め可能な被検物体マウント部を設ける構成とし
たことをその特徴とするものである。

【０００８】

【作用】レーザ光が外乱要因の影響で不安定になるのを
防止するためにハウジングを設け、このハウジング内に
干渉計本体を設ける構成とした。一方、被検物体である
被検レンズ等のマウント部もハウジング内の密閉空間に
設けるように構成すると、この被検物体の着脱が著しく
困難で、面倒なものとなる。そこで、ハウジングにレー
ザ光を通過させる開口を形成し、この開口の外側に被検
物体を所定の位置に位置決め可能な被検物体マウント部
を設けるようにした。これによって、開口は被検物体で
閉鎖されるようになる。また、被検物体がハウジングの
外に配置されることから、その装着及び取り出しを容易
に行うことができる。なお、ここで被検物体マウント部
に被検物体を装着した時に、この被検物体マウント部と
被検物体との間に隙間があると、この隙間を介してハウ
ジング内に空気流が発生するおそれがある。この場合に
は、被検物体マウント部を囲繞するように簡易な密閉部
材を設けて覆わせるようにすれば良い。

【０００９】而して、被検物体としてレンズの加工精度
を検査する場合には、レンズの種類やＦ値等に応じて、
このレンズと干渉計本体との間の位置調整を行う必要が
ある。また、レンズと干渉計本体との間の相対位置をキ
ャッツアイポイントと干渉縞観察位置との間に変位させ
るように構成すれば、レンズの曲率半径の測定が可能と
なる等の点から有利である。このためには、ハウジング
を構成する壁面にガイド手段を設け、このガイド手段に
干渉計本体を装着すると共に、適宜の移動手段によっ
て、干渉計本体を、その光軸方向に往復移動可能な構成
とすれば良い。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。まず、図１において、１は干渉計本体を示
し、この干渉計本体１は本体ハウジング２内に装着され
ている。この本体ハウジング２はボックス形状となって
おり、その１つの壁部２０ａにレーザ光導光用の開口２
１が形成されている以外は密閉された空間となってい
る。そして、この壁部２０ａの外側面には、被検物体と
しての被検レンズ３を着脱可能に装着されるレンズマウ
ント部４が設けられている。また、本体ハウジング２の
内部には、干渉計本体１の移動手段５が設けられてい
る。

【００１１】干渉計本体１の一例を図２に示す。この図
に示されているのは、所謂フィゾー型の干渉計である
が、本発明で用いられる干渉計としては、このタイプの
ものに限定されないことはいうまでもない。而して、同
図において、１０はＨｅ−Ｎｅレーザ等からなるレーザ
発振器１０であって、このレーザ発振器１０から出力さ
れたレーザ光はビーム発散用の発散レンズ１１によっ
て、一度集光させた後に、発散させる。そして、この発
散レンズ１１の集光位置にはピンホール１２が配設され
ており、これによって集光した光以外を光路からカット
するようにしている。ピンホール１２を通過した光はビ
ームスプリッタ１３の反射面１３ａに反射せしめられ
る。このビームスプリッタ１３での反射光は１／４波長
板１４を介してコリメータレンズ１５によって平行光と
なされ、この平行光は基準レンズ１６に入射されるよう
になっている。基準レンズ１６の入射面１６ａは反射防
止コーティングが施されており、またこの入射面１６ａ
とは反対側の面は基準面１６ｂで、この基準面１６ｂか
らの反射光は、被検面３ａからの反射光である測定波面
に対し、参照光として基準波面を形成する。

【００１２】レンズマウント部４に被検レンズ３が装着
されると、レーザ発振器１０からレーザ導光用光学系を
構成する発散レンズ１１，ピンホール１２，ビームスプ
リッタ１３及びコリメータレンズ１５を経て基準レンズ
１６に入射され、その一部はこの基準レンズ１６の基準
面１６ａで反射し、他は被検レンズ３に入射されて、こ
の被検レンズ３の被検面３ａで反射する。基準レンズ１
６の基準面１６ａ及び被検レンズ３の被検面３ａからの
反射光はコリメータレンズ１５により収束せしめられな
がら、１／４波長板１４を経てビームスプリッタ１３に
戻される。ここで、この戻り光はビームスプリッタ１３
の反射面１３ａを透過する。そして、このビームスプリ
ッタ１３の透過光の光路には、絞り１７及び結像レンズ
１８が設けられており、この結像レンズ１８の結像位置
に、基準面１６ａからの反射光と被検面３ａからの反射
光との間の干渉作用によって、干渉縞が結像される。こ
の結像位置にＣＣＤ等からなる撮像手段１９が設けられ
ており、この撮像手段１９で干渉縞が撮影される。そし
て、この撮像手段１９の画像は、本体ハウジング２の外
部に設けた画像処理手段６に伝送し、この画像処理手段
６で所定の信号処理を行った上で、モニタ装置７上で干
渉縞の映像を表示できるようになっている。また、この
画像処理手段６に干渉縞解析機能を持たせれば、撮像手
段１９で得た画像信号から干渉縞の数及び形状等を自動
計測することもできる。

【００１３】以上のように、干渉縞を観察することによ
って、被検レンズ３の表面状態の検査が行われるが、こ
の被検レンズ３の検査を正確に行うには、被検レンズ３
がレンズマウント部４に正確に位置決めしなければなら
ない。また、この干渉計装置によって検査される被検レ
ンズ３としては、球面レンズ，シリンドリカルレンズ
等、各種のものが用いられる。このために、レンズマウ
ント部４は、それぞれ被検レンズの種類に応じて最適な
ものを用いなければならない。このために、本体ハウジ
ング２の壁部２０ａには形成した開口２１にねじ部２１
ａが形成されており、レンズマウント部４には、図３に
示したように、筒状連結部４０とレンズセット部４１と
から構成され、筒状連結部４０の外周面にねじ部４０ａ
を形成し、このねじ部４０ａを開口２１のねじ部２１ａ
に螺合させることによって、レンズマウント部４は所定
の位置に位置決めした状態で固定される。また、レンズ
セット部４１には、被検レンズ３と当接して、被検レン
ズ３を位置決めするための複数の突起４２が設けられて
いる。例えば、被検レンズ３として球面レンズを用いる
場合には、それぞれ１２０°毎に３箇所突起４２を設け
るようにする。

【００１４】次に、被検レンズ３を検査するに当って
は、この被検レンズ３の種類やＦ値等に応じて干渉計本
体１とレンズマウント部４との間の位置調整を行う必要
があり、また干渉計本体１を被検レンズ３の干渉縞観察
位置とキャッツアイポイントとに変位させる必要もある
ことから、干渉計本体１はレンズマウント部４に近接・
離間する方向に往復変位可能な構成となされている。こ
のために、レンズマウント部４は固定しておき、干渉計
本体１を移動手段５により移動させるように構成してい
る。この移動手段５は、図１から明らかなように、本体
ハウジング２内に干渉計本体１をガイドレール５０にス
ライド可能に支承させ、この干渉計本体１にねじ軸５１
を挿通することによって、ガイドレール４に沿って往復
移動させるように構成している。そして、ねじ軸５１は
本体ハウジング２の開口２１が形成されている壁部２０
ａとは反対側の壁部２０ｂから外部に導出されて、パル
スモータ等からなる回転駆動手段５２に連結されてい
る。従って、回転駆動手段５２を駆動することによっ
て、干渉計本体１を移動させることができることにな
る。なお、このねじ軸５１は手動操作によって作動させ
て、干渉計本体１を変位させるように構成しても良い。

【００１５】本発明による干渉計装置は前述のように構
成されるものであって、この干渉計装置を用いることに
よって、最初にレンズマウント部４にニュートンゲージ
をセットし、ニュートンゲージの基準面を測定する要領
で、アライメントした後、被検レンズ３をレンズマウン
ト部４に載置変えすることで、ニュートン縞測定と同様
な測定を非接触で行う装置として利用できる。

【００１６】まず、所定のＦ値のレンズのニュートン本
数を測定するのに適した基準レンズ１６を干渉計本体１
に装着しておき、レンズマウント部４は、被検レンズ３
の外径寸法に応じて、その外周縁近傍部を支承するのに
最適な寸法のレンズセット部４１を持ったものを取り付
けておく。そして、移動手段５によって干渉計本体１
を、被検レンズ３をセットした時に、ニュートン本数の
測定を行うのに最適な相対位置関係となるように調整す
る。この状態で、被検レンズ３をレンズマウント部４に
セットして、その被検面３ａと基準レンズ１６の基準面
１６ｂとの間の干渉縞映像をモニタ装置１２に表示し、
この映像におけるニュートン本数に応じて被検レンズ３
の被検面３ａの仕上げ精度の検査を行うことができる。
しかも、このレンズマウント部４への被検レンズ３のセ
ット及びその取り外しは本体ハウジング２の外部から容
易に行うことができる。

【００１７】ところで、前述した干渉計本体１における
レーザ発振器１０から基準レンズ１６を経て被検レンズ
３に入射される光及びこの被検レンズ３からの反射光が
撮像手段１９上に結像される全光路でレーザ光にゆらぎ
がないようにしなければならない。干渉計本体１は通常
筐体内に収納されているから、外乱要因の影響を受ける
ことはない。然るに、基準レンズ１６から被検レンズ３
までの間の光路は干渉計本体１における筐体の外部に位
置するので、この部位に空気流があると、光路にゆらぎ
が発生するおそれがある。しかしながら、干渉計本体１
は本体ハウジング１の内部に設けられており、また被検
レンズ３はこの本体ハウジング１に形成されている開口
２１を閉塞させるように配置されることから、基準レン
ズ１６から被検レンズ３までの間の光路も、実質的に外
部から閉鎖された空間に位置することになる。従って、
たとえこの干渉計装置が配置されている空間に空調設備
が配置されている等の関係から、空気の流れがあったと
しても、この空気流が入り込むおそれはなく、レーザ光
のゆらぎを生じることはない。この結果、撮像手段１９
に結像される干渉縞が安定し、その正確な観察が可能に
なると共に、画像処理手段８を用いて干渉縞情報の解
析、即ち干渉縞の本数及びその形状を自動的に判断する
場合等において、その判定誤差が生じるのを防止でき
る。

【００１８】ここで、被検レンズ３が球面レンズである
場合には、レンズマウント部４のレンズセット部４１
は、図示の如く、３箇所の突起４２により位置決め・支
持させるようにするのが好ましい。このように構成する
と、被検レンズ３の突起４２との当接部以外には若干の
隙間が形成されることになる。そして、この隙間を介し
て空気流が内部に入り込むおそれがある。これを防止す
るには突起４２の高さを低くする等によりある程度効果
はあるが、例えば図４に示したように、枠体６０によっ
てレンズマウント部４を囲繞させるようにすれば本体ハ
ウジング２内に空気流が生じるのを防止するのにより有
効となる。さらに、この枠体６０に開閉蓋６１を装着
し、この開閉蓋６１を開放した状態で、レンズマウント
部４に被検レンズ３をセットし、この被検レンズ３がセ
ットされた後に、開閉蓋６１を閉鎖させるようにすれ
ば、より完全に本体ハウジング２の内部に空気流が生じ
るおそれはない。

【００１９】次に、本体ハウジング２の壁部２０を上部
に配置すると、被検レンズ３は自重でレンズマウント部
４に押し付けられることから、この被検レンズ３を位置
決めする機構を設ける必要はない。しかしながら、被検
レンズ３を水平方向に配置する場合には、被検レンズ３
を所定の位置に位置決めする必要がある。このために
は、図５に示したように、内部にスポンジその他の弾性
体７０を収容させたレンズホルダ７１を用い、このレン
ズホルダ７１をガイド７２に沿って本体ハウジング２の
壁部２０に近接・離間する方向に変位可能な構成とす
る。そして、レンズホルダ７１に被検レンズ３を装着し
て、ガイド７２に変位させて、ホルダ７１の外周面を壁
部２０に当接させるようにする。この時に、弾性体７０
をある程度撓めるようにすると、この弾性体７０の弾性
力により被検レンズ３はレンズマウント部４のレンズセ
ット部４１における突起４２に当接して、それと干渉計
本体１のレーザ光の光軸との間の調芯が行われる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は干渉計本
体をハウジング内に設け、このハウジングには、干渉計
本体における基準部材の透過光が通過する開口を形成し
て、この開口の外面に被検物体を所定の位置に位置決め
可能な被検物体マウント部を設ける構成としたので、基
準部材と被検物体との間の光路にレーザ光のゆらぎが生
じることがなく、干渉縞の安定化が図られて、正確な干
渉縞情報の観測が可能となり、被検物体の検査精度及び
効率が向上する等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における干渉計装置の全体構
成を示す説明図である。

【図２】干渉計装置における光学システムの構成図であ
る。

【図３】レンズマウント部の外観図である。

【図４】レンズマウント部の遮蔽機構の構成説明図であ
る。

【図５】干渉計装置を横置きにする場合における被検物
体の位置決め機構の構成説明図である。

【符号の説明】

１ 干渉計本体 ２ 本体ハウジング ３ 被検レンズ ４ レンズマウント部 ５ 移動手段 １０ レーザ発振器 １６ 基準レンズ ２０ａ，２０ｂ 壁部 ２１ 開口 ４０ 筒状連結部 ４１ レンズセット部 ４２ 突起 ５０ ガイドレール ５１ ねじ軸 ５２ 回転駆動手段

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくともレーザ発振器と、このレーザ
   発振器からのレーザ光の導光用光学系と、この導光用光
   学系から導かれたレーザ光の一部を反射させ、一部を透
   過させる基準部材と、干渉縞観察手段とを備えた干渉計
   本体を、前記基準部材の透過光が通過する開口が形成さ
   れ、この開口以外は、風等のレーザ光のゆらぎの原因を
   遮断する遮断部材によって区画形成されたハウジング内
   に装着し、この開口の外面に被検物体を所定の位置に位
   置決め可能な被検物体マウント部を設ける構成としたこ
   とを特徴とする干渉計装置。
2. 【請求項２】 前記被検物体マウント部に被検物体を装
   着した状態で、前記開口を密閉可能な遮蔽部材を設ける
   構成としたことを特徴とする請求項１記載の干渉計装
   置。
3. 【請求項３】 前記干渉計本体を、前記被検物体マウン
   ト部に対して近接・離間する方向に変位可能な移動手段
   に装着する構成としたことを特徴とする請求項１記載の
   干渉計装置。