JP3237309B2 - システムエラー測定方法及びそれを用いた形状測定装置 - Google Patents

システムエラー測定方法及びそれを用いた形状測定装置

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JP3237309B2
JP3237309B2 JP13688593A JP13688593A JP3237309B2 JP 3237309 B2 JP3237309 B2 JP 3237309B2 JP 13688593 A JP13688593 A JP 13688593A JP 13688593 A JP13688593 A JP 13688593A JP 3237309 B2 JP3237309 B2 JP 3237309B2
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/255—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures for measuring radius of curvature

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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はシステムエラー測定方法
及びそれを用いた形状測定装置に関し、例えば円柱レン
ズや円筒ミラー等の表面状態（表面形状）を干渉を利用
して測定する際に、測定装置のシステム誤差（システム
エラー）を除去し、２次元的に面形状を高精度に測定す
ることのできるものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より円柱レンズや円筒ミラー等の光
学部材の光学的表面を高精度に、例えば波長の１／１０
以下で測定することのできる装置が要望されている。こ
れら光学的表面を測定する装置としては各種の干渉原理
を利用した干渉測定装置（光波干渉計）が多く用いられ
ている。特に最近は干渉性の良いレーザーの普及とエレ
クトロニクスの発展とに支えられて高精度で定量的な測
定ができる干渉測定装置が種々と用いられている。
【０００３】しかしながら干渉測定装置による測定で
は、２つの面形状の差を読み取っている為、一方の面が
理想的な面であれば良いが、そうでない場合は測定条件
を変えて何回か測定し、その結果を解析して個々の面形
状誤差を求める必要がある。
【０００４】このような光波干渉計において、干渉計を
構成する光学部品の製作誤差などに起因する干渉計自身
の固定誤差成分をシステムエラーと称して別途測定し、
被測定物であるレンズやミラーの形状測定データから差
し引くことにより、絶対精度を保証する方法が、例えば
Twyman-Green干渉計においてはJ.H.BruningによってAPP
LIED OPTICS Vol.13,No.11(1974)2693、に開示されてお
り、Fizeau干渉計においてはB.E.TruaxによってSPIE Vo
l.966(1988)130に開示されている。
【０００５】図７に典型的なTwyman-Green干渉計の概略
図を示す。
【０００６】同図において、１０１は光源であるＨｅ−
Ｎｅレーザー、１０２は入射ビームの口径を拡げるビー
ムエキスパンダ、１０３は干渉計を構成する偏光ビーム
スプリッタ、１０４ａ，１０４ｂは光が往復することに
より偏光角度が９０度回転するようにした１／４波長
板、１０５は参照ミラー、１１０は参照球面波を発生さ
せる集光レンズ、１０６は被測定物、１０７は偏光板、
１０８は干渉縞を観察するＣＣＤカメラ、１０９は干渉
縞画像を演算処理するコンピュータである。
【０００７】上記構成において、光源１０１より出射し
たコヒーレントな光はビームエキスパンダ１０２にて口
径を広げられた後、偏光ビームスプリッタ１０３に入射
し、参照ミラー１０５に進む光Ｌａと、被測定物１０６
に向かう光Ｌｂとに分割される。
【０００８】このうち参照ミラー１０５に進む光Ｌａは
１／４波長板１０４ａで円偏光となって参照ミラー１０
５で反射されて戻り、再び１／４波長板１０４ａを通っ
て行きとは９０度偏光角が回転した直線偏光となって偏
光ビームスプリッタ１０３を通過してＣＣＤカメラ１０
８に向かう。
【０００９】一方、被測定物１０６に向かう光Ｌｂは、
１／４波長板１０４ｂで円偏光となったのち集光レンズ
１１０によって球面波に変換され、球面形状をした被測
定物１０６で反射され、再び集光レンズ１１０、１／４
波長板１０４ｂを通って行きとは９０度偏光角が回転し
た直線偏光となって偏光ビームスプリッタ１０３で反射
してＣＣＤカメラ１０８に向かう。この時、二つの光Ｌ
ａ，Ｌｂは直交する直線偏光であるが、偏光板１０７の
作用で干渉し、ＣＣＤカメラ１０８上で干渉縞として観
察している。
【００１０】ここで観察された干渉縞パターンは偏光ビ
ームスプリッタ１０３で分割された光波が参照ミラー１
０５まで往復した後の波面形状と被測定物１０６まで往
復した時の波面形状の差を縞間隔が１／２波長の等高線
表示していると考えられる。
【００１１】したがって、もし参照ミラー１０５の形状
が理想平面であり、集光レンズ１１０が完全な無収差レ
ンズであればこの干渉縞パターンは、被測定物１０６の
球面誤差を表している。
【００１２】しかしながら現実には理想平面や無収差レ
ンズは製作不能であるため、観察される干渉縞パターン
には、参照ミラー１０５の平面誤差や、集光レンズ１１
０の収差が含まれている。
【００１３】そこで、この参照ミラー１０５の平面誤差
や、集光レンズ１１０の収差といった干渉計に固有の固
定誤差成分を除去する方法がBruningによって考案され
ている。
【００１４】同方法では、図８（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）
に示すような測定系１，２，３で３回の測定を行ってい
る。
【００１５】それぞれの測定系１，２，３における測定
結果Ｗ1 （ｘ，ｙ），Ｗ2 （ｘ，ｙ），Ｗ3 （ｘ，ｙ）
は、測定、参照光路における波面エラーの差と考えられ
るから、 Ｗ1 （ｘ，ｙ）＝ＷM （ｘ，ｙ）−ＷR （ｘ，ｙ） ‥‥‥（１） Ｗ2 （ｘ，ｙ）＝ＷM ′（ｘ，ｙ）−ＷR （ｘ，ｙ） ‥‥‥（２） Ｗ3 （ｘ，ｙ）＝ＷC （ｘ，ｙ）−ＷR （ｘ，ｙ） ‥‥‥（３） と、表される。
【００１６】ここで、ＷR は参照光の波面、ＷM は図８
（Ａ）において面測定位置で反射された測定光の波面、
ＷM ′は図８（Ｂ）に示すように被測定物１０６を光軸
廻りに１８０°回転して反射させた測定光の波面、ＷC
は図８（Ｃ）に示すように所謂cat's eye 反射された測
定光の波面を表し、波面収差が光波の進行に伴って変化
しないという仮定の下に、 ＷR （ｘ，ｙ）＝Ｗi （ｘ，ｙ）＋Ｗr （ｘ，ｙ） ‥‥‥（４） ＷM （ｘ，ｙ）＝Ｗi （ｘ，ｙ）＋ＷL （ｘ，ｙ）＋ＷS （ｘ，ｙ） ‥‥‥（５） ＷM ′（ｘ，ｙ）＝Ｗi （ｘ，ｙ）＋ＷL （ｘ，ｙ）＋ＷS （−ｘ，−ｙ） ‥‥‥（６） ＷC （ｘ，ｙ）＝Ｗi （ｘ，ｙ）＋｛ＷL （ｘ，ｙ） ＋ＷL （−ｘ，−ｙ）｝／２‥‥‥（７） と表される。
【００１７】但し、Ｗi （ｘ，ｙ）は光源の波面エラ
ー、Ｗr （ｘ，ｙ）は参照ミラー１０５の波面エラー
（ｘ２）、ＷL （ｘ，ｙ）は集光レンズ１１０の波面エ
ラー（ｘ２）、ＷS （ｘ，ｙ）は被測定物１０６の波面
エラー（ｘ２）である。
【００１８】（１）〜（７）式より、システムエラーを
表す式（８）が得られる。
【００１９】 ＷL （ｘ，ｙ）−Ｗr （ｘ，ｙ）＝｛Ｗ1 （ｘ，ｙ）−Ｗ2 （−ｘ，−ｙ） ＋Ｗ3 （ｘ，ｙ）＋Ｗ3 （−ｘ，−ｙ）｝／２ ‥‥‥（８） ここで、Ｗ2 （−ｘ，−ｙ）は２回目の測定データＷ2
（ｘ，ｙ）を光軸中心としてアドレスを１８０度入替え
る事を意味している。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】図７の干渉計において
球面以外の、例えば円柱レンズや円筒ミラー等の回転非
対称の被測定物の面形状を測定する場合には、集光レン
ズに円柱レンズを用いて円筒光波を発生させる必要があ
る。
【００２１】この場合、図８（Ｃ）の系においては被測
定物からの反射光は焦線を軸とする線対称な光波面とし
て集光レンズに戻ってくる。
【００２２】この為、前述の（７）式は ＷC （ｘ，ｙ）＝Ｗi （ｘ，−ｙ）＋｛ＷL （ｘ，ｙ） ＋ＷL （ｘ、−ｙ）｝／２ ‥‥‥（９） となり（８）式ではシステムエラーを表せなくなるとい
う問題点があった。
【００２３】本発明の第１の目的は、円柱レンズや円筒
ミラー等の被測定物の光学的形状を測定する際にシステ
ムエラーを測定する方法と、それを用いてシステムエラ
ーを補正し、被測定物の面形状を高精度に測定できるよ
うにしたシステムエラー測定方法及びそれを用いた形状
測定装置の提供にある。
【００２４】本発明の第２の目的は、円柱レンズや円筒
ミラー等の被測定物の光学的形状を測定する際、システ
ムエラーを補正し、被測定物の面形状を高精度に測定す
ることができるようにした円筒形状測定方法及びそれを
用いた干渉測定装置の提供にある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】（１−１） 本発明のシ
ステムエラー測定装置は集光系から出射したシリンドル
カル形状波面の光波を被測定シリンドルカル面で反射さ
せた上で干渉させる構成の干渉計を用いて円筒形状の測
定を行う装置のシステムエラー測定方法で、前記集光系
の焦線と前記被測定シリンドルカル面の曲率中心とを一
致させた状態で前記干渉計を用いて行われる第１の測定
と、前記集光系の焦線近傍に反射部材を設置して集光系
からの出射光波が該反射部材を介して前記被測定シリン
ドルカル面に入射するように配置した上で前記干渉計を
用いて行われる第２の測定と、前記集光系の焦線近傍に
前記被測定シリンドルカル面を配置した上で前記干渉計
を用いて行われる第３の測定と、前記第１，第２，第３
の測定の結果に基づいた前記装置のシステムエラーの算
出とを有することを特徴としている。
【００２６】（１−２）本発明のシステムエラー測定方
法を用いた形状測定装置は円筒形状の測定を行う装置
で、集光系を有し且つ該集光系から出射したシリンドル
カル形状波面の光波を被測定シリンドルカル面で反射さ
せた上で干渉させる干渉計と、前記干渉計による干渉の
結果、発生する干渉縞を検出する検出系と、前記検出系
の検出に基づいて前記被測定シリンドルカル面の形状を
測定する演算処理系とを有し、該演算処理系は予め、前
記集光系の焦線と前記被測定シリンドルカル面の曲率中
心とを一致させた状態で前記干渉計を用いて得られた干
渉縞を前記検出系で検出して行われる第１の測定と、前
記集光系の焦線近傍に反射部材を設置して集光系からの
出射光波が該反射部材を介して前記被測定シリンドルカ
ル面に入射するように配置した上で前記干渉計を用いて
得られた干渉縞を前記検出系で検出して行われる第２の
測定と、前記集光系の焦線近傍に前記被測定シリンドル
カル面を配置した上で前記干渉計を用いて得られた干渉
縞を前記検出系で検出して行われる第３の測定と、を行
った際の夫々の測定の結果に基づいた装置のシステムエ
ラーの算出を行い、且つ前記演算処理系は前記算出され
た装置のシステムエラーの情報を記憶すると共に該記憶
された情報に基づいてそれ以後に測定される他の被測定
シリンドルカル面の形状測定の測定結果を補正すること
を特徴としている。
【００２７】（１−３）本発明の円筒形状測定方法は、
集光レンズ系から出射した円筒光波面を被測定物に入射
させ、該円筒光波面と該被測定物の表面形状との差に基
づく干渉縞を検出手段で検出し、該検出手段からの信号
を利用して該被測定物の形状を測定する際、予め所定の
測定物に対し、前記集光レンズ系の焦線と前記所定の測
定物の焦線とを略一致させた系で第１の測定を行い、該
集光レンズ系の焦線近傍に配置した平面鏡で側方へ偏向
させた円筒光波面を該所定の測定物に入射させる系で第
２の測定を行い、該集光レンズの焦線近傍に該所定の測
定物を配置した系で第３の測定を行って、このとき得ら
れる干渉縞情報を用いて装置全体のシステムエラーを算
出し、該システムエラーを用いて以後の測定の誤差を補
正する補正工程を利用していることを特徴としている。
【００２８】（１−４）本発明の干渉測定装置は集光レ
ンズ系から出射した円筒光波面を被測定物に入射させ、
該円筒光波面と該被測定物の表面形状との差に基づく干
渉縞を検出手段で検出し、該検出手段からの信号を利用
して該被測定物の形状を測定する際、予め所定の測定物
に対し、光波面を入射条件を変えて、少なくとも３回の
測定を行い、このうち１回の測定は該集光レンズ系の焦
線近傍に移動可能又は着脱可能に設けた平面ミラーを利
用して該集光レンズ系からの円筒光波面を側方へ偏向さ
せて該所定の測定物に入射させて第１の測定を行い、前
記集光レンズの焦線と前記所定の測定物の曲率中心とを
略一致させた系で第２の測定を行い、該集光レンズの焦
線近傍に該所定の測定物を配置した系で第３の測定を行
い、該３回の測定で得られる干渉縞情報を用いて装置全
体のシステムエラーを算出し、該システムエラーを用い
て以後の測定の誤差を補正できるようにしていることを
特徴としている。 （１−５） 本発明のシステムエラー測定方法は集光系
から出射したシリンドルカル形状波面の光波を被測定シ
リンドルカル面で反射させた上で干渉させる構成の干渉
計を用いて円筒形状の測定を行う装置のシステムエラー
測定方法で、前記集光系の焦線と前記被測定シリンドル
カル面の曲率中心とを一致させた状態で前記干渉計を用
いて行われる第１の測定と、前記集光系の焦線近傍に反
射部材を設置して集光系からの出射光波が該反射部材を
介して前記被測定シリンドルカル面に入射するように配
置した上で前記干渉計を用いて行われる第２の測定と、
前記反射部材からの反射光が直接前記集光系に反射する
ようにした上で前記干渉計を用いて行われる第３の測定
と、前記第１，第２，第３の測定の結果に基づいた前記
装置のシステムエラーの算出とを有することを特徴とし
ている。 （１−６） 本発明の形状測定装置は円筒形状の測定を
行う装置で、集光系を有し且つ該集光系から出射したシ
リンドルカル形状波面の光波を被測定シリンドルカル面
で反射させた上で干渉させる干渉計と、前記干渉計によ
る干渉の結果、発生する干渉縞を検出する検出系と、前
記検出系の検出に基づいて前記被測定シリンドルカル面
の形状を測定する演算処理系とを有し、該演算処理系は
予め、前記集光系の焦線と前記被測定シリンドルカル面
の曲率中心とを一致させた状態で前記干渉計を用いて得
られた干渉縞を前記検出系で検出して行われる第１の測
定と、前記集光系の焦線近傍に反射部材を設置して集光
系からの出射光波が該反射部材を介して前記被測定シリ
ンドルカル面に入射するように配置した上で前記干渉計
を用いて得られた干渉縞を前記検出系で検出して行われ
る第２の測定と、前記反射部材からの反射光が直接前記
集光系に反射するようにした上で前記干渉計を用いて得
られた干渉縞を前記検出系で検出して行われる第３の測
定と、を行った際の夫々の測定の結果に基づいた装置の
システムエラーの算出を行い、且つ前記演算処理系は前
記算出された装置のシステムエラーの情報を記憶すると
共に該記憶された情報に基づいてそれ以後に測定される
他の被測定シリンドルカル面の形状測定の測定結果を補
正することを特徴としている。
【００２９】特に以下の実施例では被測定物への光の入
射方法を変えた３回の測定を行い、それぞれの測定デー
タをＷ1 （ｘ，ｙ），Ｗ2 （ｘ，ｙ），Ｗ3 （ｘ，ｙ）
とし、そのデータを ＷL （ｘ，ｙ）−Ｗr （ｘ，ｙ）＝｛Ｗ1 （ｘ，ｙ）−Ｗ2 （ｘ，−ｙ） ＋Ｗ3 （ｘ，ｙ）＋Ｗ3 （ｘ，−ｙ）｝／２ ‥‥‥（１０） と計算処理することにより円筒波面を発生させる集光レ
ンズを有する干渉計システムにおいて、システムエラー
を求めていることを特徴としている。
【００３０】
【実施例】図１は本発明の干渉測定装置をTwyman-Green
干渉計に適用したときの実施例１の要部概略図である。
【００３１】同図において、１０１は光源であるレーザ
ー、１０２は入射ビームの口径を拡げて射出させるビー
ムエキスパンダ、１０３は干渉計を構成する偏光ビーム
スプリッタ、１０４ａ，１０４ｂは各々光が往復するこ
とにより偏光角度が９０度回転するようにした１／４波
長板、１０５は参照ミラー、２１０は入射光より参照円
筒光波を射出させる集光レンズ、２０６は被測定物で、
例えば円柱レンズや円筒ミラー等の円筒の一部の形状よ
り成っている。
【００３２】２０６Ａ，２０６Ｂは被測定物２０６を保
持するジグである。又、２００は後述するミラーであ
る。
【００３３】１０７は偏光板、２１１はレンズ、１０８
は検出手段としての干渉縞を観察するＣＣＤカメラ、１
０９は干渉縞画像を演算処理するコンピュータである。
【００３４】本実施例において、光源１０１より出射し
たコヒーレント光はビームエキスパンダ１０２にて口径
を広げられた後、偏光ビームスプリッタ１０３に入射
し、参照ミラー１０５に進む光Ｌａと、被測定物２０６
に向かう光Ｌｂとに分割される。
【００３５】このうち参照ミラー１０５に進む光Ｌａは
１／４波長板１０４ａで円偏光となって参照ミラー１０
５で反射されて戻り、再び１／４波長板１０４ａを通っ
て往きとは９０度偏光角が回転した直線偏光となって偏
光ビームスプリッタ１０３を通過してＣＣＤカメラ１０
８方向に向かう。
【００３６】一方、被測定物２０６に向かう光Ｌｂは、
１／４波長板１０４ｂで円偏光となったのち集光レンズ
２１０によって円筒光波に変換され、円筒形状をした被
測定物２０６で反射され、再び集光レンズ２１０、１／
４波長板１０４ｂを通って往きとは９０度偏光角が回転
した直線偏光となって偏光ビームスプリッタ１０３で反
射してＣＣＤカメラ１０８方向に向かう。
【００３７】この時、二つの光Ｌａ，Ｌｂは互いに直交
する直線偏光であるが、偏光板１０７の作用で偏光方向
をそろえて互いに干渉するようにしてレンズ２１１を介
してＣＣＤカメラ１０８上で干渉縞を形成するようにし
ている。
【００３８】ＣＣＤカメラ１０８に形成した干渉縞はコ
ンピュータ１０９で演算処理によりＣＣＤピクセル単位
で位相差を補間計算している。
【００３９】本実施例ではこのような装置により後述す
る方法により被測定物２０６の面形状を測定している。
【００４０】図２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は本実施例に
おいて被測定物２０６の面形状を測定する際の集光レン
ズ２１０と被測定物２０６との関係を示す測定系１，
２，３の説明図である。
【００４１】図中、２００は移動可能又は着脱可能な平
面ミラーであり、集光レンズ２１０の焦線近傍に配置し
ている。
【００４２】本実施例では図２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）
に示す測定系１，２，３で各々測定を行い、全体として
３回の測定結果よりシステムエラーを測定している。そ
して該システムエラーを用いて被測定物２０６の面形状
誤差を補正している。
【００４３】図２（Ａ）は集光レンズ２１０の焦線とジ
グ２０６Ａで支持した被測定物２０６の焦線とを略一致
させた測定系１であり、このときＣＣＤカメラ１０８で
得られる測定データをＷ１ （ｘ，ｙ）としている。
【００４４】図２（Ｂ）は集光レンズ２１０の焦線近傍
に配置した平面ミラー２００で入射光を略９０度方向に
反射偏向させてジグ２０６Ｂで支持した被測定物２０６
に入射させた測定系２であり、このときＣＣＤカメラ１
０８で得られる測定データをＷ２ （ｘ，ｙ）としてい
る。
【００４５】図２（Ｃ）は集光レンズ２１０の焦線近傍
にジグ２０６Ａで支持した被測定物２０６を配置した、
所謂cat's eye反射させた測定系３であり、このときＣ
ＣＤカメラ１０８で得られる測定データをＷ3 （ｘ，
ｙ）としている。尚、被測定物２０６につけた三角印は
被測定物の方向を示している。
【００４６】本実施例において測定系１，２，３で得ら
れるそれぞれの測定結果は、測定、参照光路における波
面エラーの差と考えられるから Ｗ1 （ｘ，ｙ）＝ＷM （ｘ，ｙ）−ＷR （ｘ，ｙ） ‥‥‥（１１） Ｗ2 （ｘ，ｙ）＝ＷM ′（ｘ，ｙ）−ＷR （ｘ，ｙ） ‥‥‥（１２） Ｗ3 （ｘ，ｙ）＝ＷC （ｘ，ｙ）−ＷR （ｘ，ｙ） ‥‥‥（１３） と、表される。
【００４７】ここで、ＷR は参照光の波面、ＷM は測定
系１における被測定物の面測定位置で反射された測定光
の波面、ＷM ′は測定系２における同被測定物を焦線に
配置した平面ミラーで略９０度折り曲げて被測定物に当
てて反射させた測定光の波面、ＷC は測定系３における
cat's eye 反射された測定光の波面を表している。
【００４８】そして波面収差が光波の進行に伴って変化
しないという仮定の下に、 ＷR （ｘ，ｙ）＝Ｗi （ｘ，ｙ）＋Ｗr （ｘ，ｙ） ‥‥‥（１４） ＷM （ｘ，ｙ）＝Ｗi （ｘ，ｙ）＋ＷL （ｘ，ｙ）＋ＷS （ｘ，ｙ） ‥‥‥（１５） ＷM ′（ｘ，ｙ）＝Ｗi （ｘ，ｙ）＋ＷL （ｘ，ｙ）＋ＷS （ｘ，−ｙ） ‥‥‥（１６） ＷC （ｘ，ｙ）＝Ｗi （ｘ，ｙ）＋｛ＷL （ｘ，ｙ） ＋ＷL （ｘ，−ｙ）｝／２‥‥（１７） と表される。
【００４９】但し、Ｗi （ｘ，ｙ）は光源の波面エラ
ー、Ｗr （ｘ，ｙ）は参照ミラー１０５の波面エラー
（ｘ２）、ＷL （ｘ，ｙ）は集光レンズ２１０の波面エ
ラー（ｘ２）、ＷS （ｘ，ｙ）は被測定物の波面エラー
（ｘ２）である。
【００５０】（１１）〜（１７）式より装置全体のシス
テムエラー［ＷL （ｘ，ｙ）−Ｗr（ｘ，ｙ）］を表す
式（１８）を得ている。
【００５１】 ＷL （ｘ，ｙ）−Ｗr （ｘ，ｙ）＝｛Ｗ1 （ｘ，ｙ）−Ｗ2 （ｘ，−ｙ） ＋Ｗ3 （ｘ，ｙ）＋Ｗ3 （ｘ，−ｙ）｝／２ ‥‥（１８） 本実施例では、このときの式（１８）で示すシステムエ
ラーを算出し、記憶手段を兼ねるコンピュータ１０９に
記憶している。そして種々な被測定物を測定する際に、
該記憶手段に記憶したシステムエラーを用いて測定誤差
（例えば測定値からこの誤差分を引算する等して）を補
正している。これにより高精度の面形状の測定を行って
いる。
【００５２】尚、本実施例においてシステムエラーを算
出する際には被測定物２０６の代わりに円筒形状を有す
る所定の他の測定物を用いて求めるようにしても良い。
【００５３】又、記憶手段にシステムエラーを記憶せ
ず、測定の際、その都度システムエラーを求めて測定値
の補正を行うようにしても良い。
【００５４】このように本実施例においては全体として
３回の測定を行い、それぞれの測定で得られたデータを
計算処理することにより、干渉計システムに存在する固
定エラー成分をシステムエラーとして認識し、これによ
り以降測定するデータより該システムエラーを補正し、
面形状を高精度に測定している。
【００５５】図３は本発明の干渉測定装置をＦｉｚｅａ
ｕ干渉計に適用したときの実施例２の要部概略図であ
る。
【００５６】同図において、一部説明が重複するが１０
１は光源であるレーザー、３０２はレーザー１０１から
のレーザービームを拡げる拡散レンズ、３０３はハーフ
ミラー、３１０は入射光より参照円筒光波を射出させる
集光レンズ、３１１は参照面となる集光レンズ３１０の
最終レンズ面、２０６は円筒の一部の形状を有する被測
定物、３１２はレンズ、１０８は干渉縞を観察するＣＣ
Ｄカメラ、１０９は干渉縞画像を演算処理するコンピュ
ータである。
【００５７】本実施例において、光源１０１より出射し
たコヒーレント光は拡散レンズ３０２にて拡散光となっ
た後、ハーフミラー３０３を透過して集光レンズ３１０
によって円筒光波に変換され集光レンズ３１０の最終レ
ンズ面３１１にて反射される光Ｌａと、透過して被測定
物へ向かう光Ｌｂとに分割される。
【００５８】被測定物２０６へ向かう光Ｌｂは、円筒形
状をした被測定物２０６で反射され、再び集光レンズ３
１０を通って先の集光レンズ３１０の最終レンズ面で反
射された光Ｌａと共に、ハーフミラー３０３で反射さ
れ、レンズ３１２を介してＣＣＤカメラ１０８上で干渉
縞を形成するようにしている。ＣＣＤカメラ１０８に形
成した干渉縞はコンピュータ１０９の演算処理によりＣ
ＣＤピクセル単位で位相差を補間計算している。
【００５９】本実施例においても図２（Ａ），（Ｂ），
（Ｃ）に示す測定系１，２，３と同様にしてシステムエ
ラーを測定している。
【００６０】図２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）の測定系１，
２，３において得られる測定データを実施例１と同様に
Ｗ1 （ｘ，ｙ），Ｗ2 （ｘ，ｙ），Ｗ3 （ｘ，ｙ）とす
る。
【００６１】本実施例において測定系１，２，３で得ら
れるそれぞれの測定結果は、測定、参照光路における波
面エラーの差と考えられるから Ｗ1 （ｘ，ｙ）＝ＷM （ｘ，ｙ）−ＷR （ｘ，ｙ） ‥‥‥（１９） Ｗ2 （ｘ，ｙ）＝ＷM ′（ｘ，ｙ）−ＷR （ｘ，ｙ） ‥‥‥（２０） Ｗ3 （ｘ，ｙ）＝ＷC （ｘ，ｙ）−ＷR （ｘ，ｙ） ‥‥‥（２１） と表される。
【００６２】ここで、ＷR は参照光の波面、ＷM は測定
系１における被測定物の面測定位置で反射された測定光
の波面、ＷM ′は測定系２における同被測定物を焦線に
配置した平面ミラーで略９０度折り曲げて被測定物に当
てて反射させた測定光の波面、ＷC は測定系３における
cat's eye 反射された測定光の波面を表し、波面収差が
光波の進行に伴って変化しないという仮定の下に ＷR （ｘ，ｙ）＝Ｗi （ｘ，ｙ）＋ＷL （ｘ，ｙ）＋ｎ・Ｗr （ｘ，ｙ） ‥‥‥（２２） ＷM （ｘ，ｙ）＝Ｗi （ｘ，ｙ）＋ＷL （ｘ，ｙ） ＋（ｎ−１）・Ｗr （ｘ，ｙ） ＋ＷS （ｘ，ｙ） ‥‥‥（２３） ＷM ′（ｘ，ｙ）＝Ｗi （ｘ，ｙ）＋ＷL （ｘ，ｙ） ＋（ｎ−１）・Ｗr （ｘ，ｙ） ＋ＷS （ｘ，−ｙ） ‥‥‥（２４） ＷC （ｘ，ｙ）＝Ｗi （ｘ，ｙ）＋｛ＷL （ｘ，ｙ） ＋（ｎ−１）・Ｗr （ｘ，ｙ） ＋（ｎ−１）・Ｗr （ｘ，−ｙ） ＋ＷL （ｘ，−ｙ）｝／２ ‥‥（２５） と表される。
【００６３】但し、Ｗi （ｘ，ｙ）は光源の波面エラ
ー、Ｗr （ｘ，ｙ）は参照面の波面エラー（ｘ２）、Ｗ
L （ｘ，ｙ）は最終レンズ面３１１を除く集光レンズ３
１０の波面エラー（ｘ２）、ＷS （ｘ，ｙ）は被測定物
の波面エラー（ｘ２）、ｎは最終レンズの屈折率であ
る。
【００６４】（１９）〜（２５）式より本実施例のシス
テムエラー［−Ｗr （ｘ，ｙ）］を表す式（２６）を得
ている。
【００６５】 −Ｗr （ｘ，ｙ）＝｛Ｗ1 （ｘ，ｙ）−Ｗ2 （ｘ，−ｙ）＋Ｗ3 （ｘ，ｙ） ＋Ｗ3 （ｘ，−ｙ）｝／２‥‥（２６） （２６）式は（１８）式と同じ形であり、本発明によれ
ばFizeau干渉計システムにおいてもTwyman-Green干渉計
システムと全く同じ扱いでシステムエラーを求めること
ができる。
【００６６】以下に述べる実施例の円筒形状測定装置
は、集光レンズ系から出射した円筒光波面を被測定物に
入射させ、該円筒光波面と該被測定物の表面形状との差
に基づく干渉縞を検出手段で検出し、該検出手段からの
信号を利用して該被測定物の形状を測定する際、予め所
定の測定物に対し、前記集光レンズ系の焦線と前記所定
の測定物の曲率中心とを略一致させた系で第１の測定を
行い、該集光レンズ系の焦線近傍に配置した平面鏡で側
方へ偏向させた円筒光波面を該所定の測定物に入射させ
る系で第２の測定を行い、該集光レンズの焦線近傍に配
置した該平面鏡からの反射光が直接集光レンズ系に反射
するようにした系で第３の測定を行って、このとき得ら
れる干渉縞情報を用いて装置全体のシステムエラーを算
出し、該システムエラーを用いて以後の測定の誤差を補
正するようにしていることを特徴としている。
【００６７】図４は本発明の干渉測定装置をTwyman-Gre
en干渉計に適用したときの実施例３の要部概略図であ
る。本実施例は焦線近傍に配置した平面ミラーによる波
面エラーも無視できない場合に有効である。
【００６８】同図において、１０１は光源であるレーザ
ー、１０２は入射ビームの口径を拡げて射出させるビー
ムエキスパンダ、１０３は干渉計を構成する偏光ビーム
スプリッタ、１０４ａ，１０４ｂは各々光が往復するこ
とにより偏光角度が９０度回転するようにした１／４波
長板、１０５は参照ミラー、２１０は入射光より参照円
筒光波を射出させる集光レンズ、２０６は被測定物で、
例えば円柱レンズや円筒ミラー等の円筒の一部の形状よ
り成っている。
【００６９】２０６Ａ，２０６Ｂは被測定物を保持する
ジグである。２００は後述する平面ミラーである。
【００７０】１０７は偏光板、２１１はレンズ、１０８
は検出手段としての干渉縞を観察するＣＣＤカメラ、１
０９は干渉縞画像を演算処理するコンピュータである。
【００７１】本実施例において、光源１０１より出射し
たコヒーレント光はビームエキスパンダ１０２にて口径
を広げられた後、偏光ビームスプリッタ１０３に入射
し、参照ミラー１０５に進む光Ｌａと、被測定物２０６
に向かう光Ｌｂとに分割される。
【００７２】このうち参照ミラー１０５に進む光Ｌａは
１／４波長板１０４ａで円偏光となって参照ミラー１０
５で反射されて戻り、再び１／４波長板１０４ａを通っ
て往きとは９０度偏光角が回転した直線偏光となって偏
光ビームスプリッタ１０３を通過してＣＣＤカメラ１０
８方向に向かう。
【００７３】一方、被測定物２０６に向かう光Ｌｂは、
１／４波長板１０４ｂで円偏光となったのち集光レンズ
２１０によって円筒光波に変換され、円筒形状をした被
測定物２０６で反射され、再び集光レンズ２１０、１／
４波長板１０４ｂを通って往きとは９０度偏光角が回転
した直線偏光となって偏光ビームスプリッタ１０３で反
射してＣＣＤカメラ１０８方向に向かう。
【００７４】この時、二つの光Ｌａ，Ｌｂは互いに直交
する直線偏光であるが、偏光板１０７の作用で偏光方向
をそろえて互いに干渉するようにしてレンズ２１１を介
してＣＣＤカメラ１０８上で干渉縞を形成するようにし
ている。
【００７５】ＣＣＤカメラ１０８に形成した干渉縞はコ
ンピュータ１０９で演算処理によりＣＣＤピクセル単位
で位相差を補間計算している。
【００７６】本実施例ではこのような装置により後述す
る方法により被測定物２０６の面形状を測定している。
【００７７】図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は本実施例に
おいて被測定物２０６の面形状を測定する際の集光レン
ズ２１０と被測定物２０６との関係を示す測定系１，
２，３の説明図である。
【００７８】図中、２００は移動可能又は着脱可能かつ
回動可能な平面ミラーであり、集光レンズ２１０の焦線
近傍に配置している。
【００７９】本実施例では図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）
に示す測定系１，２，３で各々測定を行い、全体として
３回の測定結果よりシステムエラーを測定している。そ
して該システムエラーを用いて被測定物２０６の面形状
誤差を補正している。
【００８０】図５（Ａ）は集光レンズ２１０の焦線とジ
グ２０６Ａに支持された被測定物２０６の焦線とを略一
致させた測定系１であり、このときＣＣＤカメラ１０８
で得られる測定データをＷ１ （ｘ，ｙ）としている。
【００８１】図５（Ｂ）は集光レンズ２１０の焦線近傍
に配置した平面ミラー２００で入射光を略９０度方向に
反射偏向させてジグ２０６Ｂに支持された被測定物２０
６に入射させた測定系２であり、このときＣＣＤカメラ
１０８で得られる測定データをＷ２ （ｘ，ｙ）として
いる。
【００８２】図５（Ｃ）は集光レンズ２１０の焦線近傍
の平面ミラー２００からの反射光が直接集光レンズ２１
０に反射するように配置した、所謂ｃａｔ’ｓ ｅｙｅ
反射させた測定系３であり、このときＣＣＤカメラ１
０８で得られる測定データをＷ３ （ｘ，ｙ）としてい
る。尚、平面ミラー２００につけた三角印は被測定物の
方向を示している。
【００８３】本実施例において測定系１，２，３で得ら
れるそれぞれの測定結果は、測定、参照光路における波
面エラーの差と考えられるから Ｗ1 （ｘ，ｙ）＝ＷM （ｘ，ｙ）−ＷR （ｘ，ｙ） ‥‥‥（２７） Ｗ2 （ｘ，ｙ）＝ＷM ′（ｘ，ｙ）−ＷR （ｘ，ｙ） ‥‥‥（２８） Ｗ3 （ｘ，ｙ）＝ＷC （ｘ，ｙ）−ＷR （ｘ，ｙ） ‥‥‥（２９） と、表される。
【００８４】ここで、ＷR は参照光の波面、ＷM は測定
系１における被測定物の面測定位置で反射された測定光
の波面、ＷM ′は測定系２における同被測定物を焦線に
配置した平面ミラーで略９０度折り曲げて被測定物に当
てて反射させた測定光の波面、ＷC は測定系３における
cat's eye 反射された測定光の波面を表している。
【００８５】そして波面収差が光波の進行に伴って変化
しないという仮定の下に、 ＷR （ｘ，ｙ）＝Ｗi （ｘ，ｙ）＋Ｗr （ｘ，ｙ） ‥‥‥（３０） ＷM （ｘ，ｙ）＝Ｗi （ｘ，ｙ）＋ＷL （ｘ，ｙ）＋ＷS （ｘ，ｙ） ‥‥‥（３１） ＷM ′（ｘ，ｙ）＝Ｗi （ｘ，ｙ）＋ＷL （ｘ，ｙ）＋Ｗb （ｘ，ｙ） ＋ＷS （ｘ，−ｙ） ‥‥‥（３２） ＷC （ｘ，ｙ）＝Ｗi （ｘ，−ｙ）＋｛ＷL （ｘ，ｙ）＋ＷL （ｘ，−ｙ） ＋Ｗb （ｘ，ｙ）｝／２ ‥‥（３３） と表される。
【００８６】但し、Ｗi （ｘ，ｙ）は光源の波面エラ
ー、Ｗr （ｘ，ｙ）は参照ミラー１０５の波面エラー
（ｘ２）、ＷL （ｘ，ｙ）は集光レンズ２１０の波面エ
ラー（ｘ２）、ＷS （ｘ，ｙ）は被測定物の波面エラー
（ｘ２）、Ｗb は折り曲げ平面ミラーの波面エラー（ｘ
２）である。
【００８７】（２７）〜（３３）式より装置全体のシス
テムエラー［ＷL （ｘ，ｙ）−Ｗr（ｘ，ｙ）］を表す
式（３４）を得ている。
【００８８】 ｛Ｗ1 （ｘ，ｙ）−Ｗ2 （ｘ，ｙ）＋Ｗ3 （ｘ，ｙ）＋Ｗ3 （ｘ，ｙ）｝／２ ＝ＷL （ｘ，ｙ）−Ｗr （ｘ，ｙ）−Ｗb （ｘ，−ｙ）／２ ＋｛Ｗb （ｘ，ｙ）＋Ｗb （ｘ，−ｙ）｝／４‥‥‥（３４） ここで折り曲げ用の平面ミラーの波面エラーＷb はｙ方
向に非常に狭い範囲で反射されることを考慮するとＷb
（ｘ，ｙ）＝Ｗb （ｘ，−ｙ）とできるので ｛Ｗ1(ｘ，ｙ)-Ｗ2(ｘ，- ｙ)+Ｗ3(ｘ，ｙ)+Ｗ3(ｘ，- ｙ) ｝／２ ＝ＷL （ｘ，ｙ）−Ｗr （ｘ，ｙ） ‥‥‥（３５） 本実施例では、このときの式（３５）で示すシステムエ
ラーを算出し、記憶手段を兼ねるコンピュータ１０９に
記憶している。そして種々な被測定物を測定する際に、
該記憶手段に記憶したシステムエラーを用いて測定誤差
（例えば測定値からこの誤差分を引算する等して）を補
正している。これにより高精度の面形状の測定を行って
いる。
【００８９】尚、本実施例においてシステムエラーを算
出する際には被測定物２０６の代わりに円筒形状を有す
る所定の他の測定物を用いて求めるようにしても良い。
【００９０】又、記憶手段にシステムエラーを記憶せ
ず、測定の際、その都度システムエラーを求めて測定値
の補正を行うようにしても良い。
【００９１】このように本実施例においては全体として
３回の測定を行い、それぞれの測定で得られたデータを
計算処理することにより、干渉計システムに存在する固
定エラー成分をシステムエラーとして認識し、これによ
り以降測定するデータより該システムエラーを補正し、
面形状を高精度に測定している。
【００９２】図６は本発明の干渉測定装置をFizeau干渉
計に適用したときの実施例４の要部概略図である。
【００９３】同図において、１０１は光源であるレーザ
ー、３０２はレーザー１０１からのレーザービームを拡
げる拡散レンズ、３０３はハーフミラー、３１０は入射
光より参照円筒光波を射出させる集光レンズ、３１１は
参照面となる集光レンズ３１０の最終レンズ面、２０６
は円筒の一部の形状を有する被測定物、３１２はレン
ズ、１０８は干渉縞を観察するＣＣＤカメラ、１０９は
干渉縞画像を演算処理するコンピュータである。
【００９４】本実施例において、光源１０１より出射し
たコヒーレント光は拡散レンズ３０２にて拡散光となっ
た後、ハーフミラー３０３を透過して集光レンズ３１０
によって円筒光波に変換され集光レンズ３１０の最終レ
ンズ面３１１にて反射される光Ｌａと、透過して被測定
物へ向かう光Ｌｂとに分割される。
【００９５】被測定物２０６へ向かう光Ｌｂは、円筒形
状をした被測定物２０６で反射され、再び集光レンズ３
１０を通って先の集光レンズ３１０の最終レンズ面で反
射された光Ｌａと共に、ハーフミラー３０３で反射さ
れ、レンズ３１２を介してＣＣＤカメラ１０８上で干渉
縞を形成するようにしている。ＣＣＤカメラ１０８に形
成した干渉縞はコンピュータ１０９の演算処理によりＣ
ＣＤピクセル単位で位相差を補間計算している。
【００９６】本実施例においても図５（Ａ），（Ｂ），
（Ｃ）に示す測定系１，２，３と同様にしてシステムエ
ラーを測定している。
【００９７】図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）の測定系１，
２，３において得られる測定データを実施例１と同様に
Ｗ1 （ｘ，ｙ），Ｗ2 （ｘ，ｙ），Ｗ3 （ｘ，ｙ）とす
る。
【００９８】本実施例において測定系１，２，３で得ら
れるそれぞれの測定結果は、測定、参照光路における波
面エラーの差と考えられるから Ｗ1 （ｘ，ｙ）＝ＷM （ｘ，ｙ）−ＷR （ｘ，ｙ） ‥‥‥（３６） Ｗ2 （ｘ，ｙ）＝ＷM ′（ｘ，ｙ）−ＷR （ｘ，ｙ） ‥‥‥（３７） Ｗ3 （ｘ，ｙ）＝ＷC （ｘ，ｙ）−ＷR （ｘ，ｙ） ‥‥‥（３８） と表される。
【００９９】ここで、ＷR は参照光の波面、ＷM は測定
系１における被測定物の面測定位置で反射された測定光
の波面、ＷM ′は測定系２における同被測定物を焦線に
配置した平面ミラーで略９０度折り曲げて被測定物に当
てて反射させた測定光の波面、ＷC は測定系３における
cat's eye 反射された測定光の波面を表し、波面収差が
光波の進行に伴って変化しないという仮定の下に ＷR （ｘ，ｙ）＝Ｗi （ｘ，ｙ）＋ＷL （ｘ，ｙ）＋ｎ・Ｗr （ｘ，ｙ） ‥‥‥（３９） ＷM （ｘ，ｙ）＝Ｗi （ｘ，ｙ）＋ＷL （ｘ，ｙ） ＋（ｎ−１）・Ｗr （ｘ，ｙ） ＋ＷS （ｘ，ｙ） ‥‥‥（４０） ＷM ′（ｘ，ｙ）＝Ｗi （ｘ，ｙ）＋ＷL （ｘ，ｙ） ＋（ｎ−１）・Ｗr （ｘ，ｙ） ＋ＷS （ｘ，−ｙ） ‥‥‥（４１） ＷC （ｘ，ｙ）＝Ｗi （ｘ，ｙ）＋｛ＷL （ｘ，ｙ） ＋（ｎ−１）・Ｗr （ｘ，ｙ） ＋（ｎ−１）・Ｗr （ｘ，−ｙ） ＋ＷL （ｘ，−ｙ）＋Ｗb（ｘ，ｙ）｝／２ ‥‥‥（４２） と表される。
【０１００】但し、Ｗi （ｘ，ｙ）は光源の波面エラ
ー、Ｗr （ｘ，ｙ）は参照面の波面エラー（ｘ２）、Ｗ
L （ｘ，ｙ）は最終レンズ面３１１を除く集光レンズ３
１０の波面エラー（ｘ２）、ＷS （ｘ，ｙ）は被測定物
の波面エラー（ｘ２）、ｎは最終レンズの屈折率であ
る。
【０１０１】（３６）〜（４２）式より本実施例のシス
テムエラー［−Ｗr （ｘ，ｙ）］を表す式（４３）を得
ている。
【０１０２】 −Ｗr （ｘ，ｙ）＝｛Ｗ1 （ｘ，ｙ）−Ｗ2 （ｘ，−ｙ）＋Ｗ3 （ｘ，ｙ） ＋Ｗ3 （ｘ，−ｙ）｝／２‥‥（４３） （４３）式は（３５）式と同じ形であり、本発明によれ
ばFizeau干渉計システムにおいてもTwyman-Green干渉計
システムと全く同じ扱いでシステムエラーを求めること
ができる。
【０１０３】
【発明の効果】本発明によれば以上のように円柱レンズ
や円筒ミラー等の被測定物の光学的形状を測定する際、
システムエラーを補正し、被測定物の面形状を高精度に
測定することができるようにしたシステムエラー測定方
法及びそれを用いた形状測定装置を達成することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例１の要部概略図
【図２】 図１の一部分の説明図
【図３】 本発明の実施例２の要部概略図
【図４】 本発明の実施例３の要部概略図
【図５】 図４の一部分の説明図
【図６】 本発明の実施例４の要部概略図
【図７】 従来の干渉測定装置の要部概略図
【図８】 図７の一部分の説明図
【符号の説明】
１０１ 光源 １０２ ビームエキスパンダ １０３ 偏光ビームスプリッタ １０４ａ，１０４ｂ １／４波長板 １０５ 参照ミラー ２０６ 被測定物 １０７ 偏光板 １０８ ＣＣＤカメラ １０９ コンピュータ ２００ 反射ミラー ２１０，３１０ 集光レンズ ３０３ ハーフミラー ３１１ 参照円筒面

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 集光系から出射したシリンドルカル形状
    波面の光波を被測定シリンドルカル面で反射させた上で
    干渉させる構成の干渉計を用いて円筒形状の測定を行う
    装置のシステムエラー測定方法で、前記集光系の焦線と
    前記被測定シリンドルカル面の曲率中心とを一致させた
    状態で前記干渉計を用いて行われる第１の測定と、前記
    集光系の焦線近傍に反射部材を設置して集光系からの出
    射光波が該反射部材を介して前記被測定シリンドルカル
    面に入射するように配置した上で前記干渉計を用いて行
    われる第２の測定と、前記集光系の焦線近傍に前記被測
    定シリンドルカル面を配置した上で前記干渉計を用いて
    行われる第３の測定と、前記第１，第２，第３の測定の
    結果に基づいた前記装置のシステムエラーの算出とを有
    することを特徴とするシステムエラー測定方法。
  2. 【請求項２】 円筒形状の測定を行う装置で、集光系を
    有し且つ該集光系から出射したシリンドルカル形状波面
    の光波を被測定シリンドルカル面で反射させた上で干渉
    させる干渉計と、前記干渉計による干渉の結果、発生す
    る干渉縞を検出する検出系と、前記検出系の検出に基づ
    いて前記被測定シリンドルカル面の形状を測定する演算
    処理系とを有し、該演算処理系は予め、前記集光系の焦
    線と前記被測定シリンドルカル面の曲率中心とを一致さ
    せた状態で前記干渉計を用いて得られた干渉縞を前記検
    出系で検出して行われる第１の測定と、前記集光系の焦
    線近傍に反射部材を設置して集光系からの出射光波が該
    反射部材を介して前記被測定シリンドルカル面に入射す
    るように配置した上で前記干渉計を用いて得られた干渉
    縞を前記検出系で検出して行われる第２の測定と、前記
    集光系の焦線近傍に前記被測定シリンドルカル面を配置
    した上で前記干渉計を用いて得られた干渉縞を前記検出
    系で検出して行われる第３の測定と、を行った際の夫々
    の測定の結果に基づいた装置のシステムエラーの算出を
    行い、且つ前記演算処理系は前記算出された装置のシス
    テムエラーの情報を記憶すると共に該記憶された情報に
    基づいてそれ以後に測定される他の被測定シリンドルカ
    ル面の形状測定の測定結果を補正することを特徴とする
    形状測定装置。
  3. 【請求項３】 集光レンズ系から出射した円筒光波面を
    被測定物に入射させ、該円筒光波面と該被測定物の表面
    形状との差に基づく干渉縞を検出手段で検出し、該検出
    手段からの信号を利用して該被測定物の形状を測定する
    際、予め所定の測定物に対し、前記集光レンズ系の焦線
    と前記所定の測定物の焦線とを略一致させた系で第１の
    測定を行い、該集光レンズ系の焦線近傍に配置した平面
    鏡で側方へ偏向させた円筒光波面を該所定の測定物に入
    射させる系で第２の測定を行い、該集光レンズの焦線近
    傍に該所定の測定物を配置した系で第３の測定を行っ
    て、このとき得られる干渉縞情報を用いて装置全体のシ
    ステムエラーを算出し、該システムエラーを用いて以後
    の測定の誤差を補正する補正工程を利用していることを
    特徴とする円筒形状測定方法。
  4. 【請求項４】 集光レンズ系から出射した円筒光波面を
    被測定物に入射させ、該円筒光波面と該被測定物の表面
    形状との差に基づく干渉縞を検出手段で検出し、該検出
    手段からの信号を利用して該被測定物の形状を測定する
    際、予め所定の測定物に対し、光波面を入射条件を変え
    て少なくとも３回の測定を行い、このうち１回の測定は
    該集光レンズ系の焦線近傍に移動可能又は着脱可能に設
    けた平面ミラーを利用して該集光レンズ系からの円筒光
    波面を側方へ偏向させて該所定の測定物に入射させて第
    １の測定を行い、前記集光レンズの焦線と前記所定の測
    定物の曲率中心とを略一致させた系で第２の測定を行
    い、該集光レンズの焦線近傍に該所定の測定物を配置し
    た系で第３の測定を行い、該３回の測定で得られる干渉
    縞情報を用いて装置全体のシステムエラーを算出し、該
    システムエラーを用いて以後の測定の誤差を補正できる
    ようにしていることを特徴とする干渉測定装置。
  5. 【請求項５】 集光系から出射したシリンドルカル形状
    波面の光波を被測定シリンドルカル面で反射させた上で
    干渉させる構成の干渉計を用いて円筒形状の測定を行う
    装置のシステムエラー測定方法で、前記集光系の焦線と
    前記被測定シリンドルカル面の曲率中心とを一致させた
    状態で前記干渉計を用いて行われる第１の測定と、前記
    集光系の焦線近傍に反射部材を設置して集光系からの出
    射光波が該反射部材を介して前記被測定シリンドルカル
    面に入射するように配置した上で前記干渉計を用いて行
    われる第２の測定と、前記反射部材からの反射光が直接
    前記集光系に反射するようにした上で前記干渉計を用い
    て行われる第３の測定と、前記第１，第２，第３の測定
    の結果に基づいた前記装置のシステムエラーの算 出とを
    有することを特徴とするシステムエラー測定方法。
  6. 【請求項６】 円筒形状の測定を行う装置で、集光系を
    有し且つ該集光系から出射したシリンドルカル形状波面
    の光波を被測定シリンドルカル面で反射させた上で干渉
    させる干渉計と、前記干渉計による干渉の結果、発生す
    る干渉縞を検出する検出系と、前記検出系の検出に基づ
    いて前記被測定シリンドルカル面の形状を測定する演算
    処理系とを有し、該演算処理系は予め、前記集光系の焦
    線と前記被測定シリンドルカル面の曲率中心とを一致さ
    せた状態で前記干渉計を用いて得られた干渉縞を前記検
    出系で検出して行われる第１の測定と、前記集光系の焦
    線近傍に反射部材を設置して集光系からの出射光波が該
    反射部材を介して前記被測定シリンドルカル面に入射す
    るように配置した上で前記干渉計を用いて得られた干渉
    縞を前記検出系で検出して行われる第２の測定と、前記
    反射部材からの反射光が直接前記集光系に反射するよう
    にした上で前記干渉計を用いて得られた干渉縞を前記検
    出系で検出して行われる第３の測定と、を行った際の夫
    々の測定の結果に基づいた装置のシステムエラーの算出
    を行い、且つ前記演算処理系は前記算出された装置のシ
    ステムエラーの情報を記憶すると共に該記憶された情報
    に基づいてそれ以後に測定される他の被測定シリンドル
    カル面の形状測定の測定結果を補正することを特徴とす
    る形状測定装置。
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