JP3282229B2 - 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、レンズ等の精密光学製
品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】精密光学製品として、例えばレンズの仕
上げ精度の検査を行うためにレーザ干渉計を用いるよう
に構成したものは、従来から知られている。例えば、フ
ィゾー型の干渉計は、レーザ光源からのレーザ光の光路
に被検体としてのレンズの基準となる基準レンズを配設
すると共に、この光路における基準レンズの延長線上の
位置に被検レンズを配設し、基準レンズの基準面からの
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
測定することによって、このレンズの表面状態を検査す
るようにしたものである。このように、レーザ干渉計を
用いると、被検レンズを非接触で検査できることから、
基準レンズにも、また被検レンズにも損傷を来すことな
く精密に検査できるので極めて都合が良い。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、干渉計を用
いて被検物体を検査するに当っては、被検物体の種類に
応じて基準レンズのＦ値を変えなければならない。この
基準レンズの交換作業は著しく面倒であり、しかも交換
後に光軸の調整を行う作業を必要とすることからも、全
体として基準レンズの交換作業は極めて煩わしいもので
ある。また、曲率半径等の異なる被検物体を検査する場
合には、この被検物体と基準レンズとの間の位置調整を
行わなければならないが、この基準レンズ側を動かして
位置調整を行う場合には、この基準レンズを含めた干渉
計本体の全体を動かさなければならず、この干渉計本体
は重量物であることから、その位置決めを厳格に行うの
は困難であるという問題点もある。

【０００４】本発明は以上の点に鑑みてなされたもので
あって、その目的とするところは、被検物体の曲率半径
に応じて基準レンズの位置調整を容易に行うことができ
るようにすることにある。

【０００５】

【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、レーザ光源から出射されるレーザ光
をコリメータレンズによって平行光束とした状態で、基
準レンズを介して、被検物体に照射するようにした干渉
計装置であって、前記レーザ光源及び前記コリメータレ
ンズを含む干渉計本体の本体部と、前記本体部に対して
光軸方向に移動可能となし、前記基準レンズを装着した
基準レンズ装着部と、前記干渉計本体の光軸上に配置さ
れ、被検物体が着脱可能にセットされるマウント部とか
らなり、前記マウント部は前記光軸方向には固定的に配
置され、前記基準レンズ装着部は位置調整機構に装着さ
れて、この位置調整機構により前記基準レンズを前記マ
ウント部にセットされる被検物体の曲率半径に対応する
位置となるように位置調整する構成としたことをその特
徴とするものである。

【０００６】

【作用】ところで、干渉計のうち、基準レンズに照射さ
れるレーザ光をコリメータレンズを介することにより平
行光として照射する場合には、基準レンズは光軸上に臨
んでいなければならないことは当然としても、光軸方向
の位置は限定されない。従って、この基準レンズを光軸
方向の位置さえ厳格に位置決めしておけば、基準レンズ
を光軸方向または光軸と直交する方向に移動させる可動
レンズとして構成できる。

【０００７】以上の点から、基準レンズを干渉計本体か
ら切り離して、この基準レンズを単独で被検物体に対応
する位置に位置決めするように構成した。このように、
基準レンズを光軸方向に移動させるようにすると、干渉
計本体全体を光軸方向に移動させることなく、基準レン
ズのみを光軸方向に位置調整するだけで、基準レンズと
被検物体との間の間隔の調整が可能となる。また、Ｆ値
の異なる複数の基準レンズを光軸と直交する方向に回転
したりスライドしたりする部材に装着して、この部材を
移動させるようにすると、異なる種類の基準レンズを交
換して用いることができることになる。

【０００８】

【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は本体部１ａと、この本体部１ａ
における光軸方向に移動可能となった基準レンズ装着部
１ｂとから構成され、この基準レンズ装着部１ｂに基準
レンズ２が装着されている。干渉計本体１は、レーザ発
振器３を有し、このレーザ発振器３から出射されるレー
ザ光は、発散レンズ４に入射される。発散レンズ４はレ
ーザ光を被検レンズ２の検査を行うのに必要な程度にま
でビーム径を拡大するためのものであって、この発散レ
ンズ４を通過したレーザ光は一度集光された後に発散さ
れるようになっている。そして、この集光位置には、絞
り５が配設されている。絞り５を通過した光は発散しな
がら、ビームスプリッタ６に入射されて、その反射面６
ａに反射して、９０°光路が曲折される。このビームス
プリッタ６で反射した光は所定のビーム径となった位置
でコリメータレンズ７により平行光となされる。

【０００９】基準レンズ装着部１ｂに設けた基準レンズ
２は、コリメータレンズ７の前方位置に配置されてお
り、その入射面２ａは反射防止コーティングが施されて
おり、反対側の面は基準面２ｂとなっている。基準レン
ズ２の前方位置には被検物体としての被検レンズ８が配
置されており、基準レンズ２を透過した光はこの被検レ
ンズ８の被検面８ａに入射され、その一部がこの被検面
８ａで反射する。そして、被検面８ａからの反射光と基
準レンズ２の基準面２ｂからの反射光とが干渉し合って
干渉縞が生じる。この反射光はコリメータレンズ７及び
ビームスプリッタ６を透過して、干渉縞結像用レンズ９
を介して撮像手段１０に入射され、この撮像手段１０に
より干渉縞の撮影が行われ、その映像が図示しないモニ
タ装置に表示されるようになっている。

【００１０】ここで、被検レンズ８は、球面レンズであ
り、しかも所定のＦ値の基準レンズで測定できる限り
は、基準レンズ２を交換する必要はないが、被検レンズ
８の曲率半径に応じて、被検レンズ８と基準レンズ２と
の間の間隔を変化させる必要がある。一方、多数の被検
レンズ８を検査する場合には、被検レンズ８は常に一定
の位置にセットされるようになっている方が、この被検
レンズ８の着脱作業を自動化する等の点から好ましい。
このために、被検レンズ８がセットされるレンズマウン
ト部１１は一定の位置に固定されている。これに対し
て、干渉計本体１全体を動かすようにすると、この干渉
計本体１はかなりの重量があるために、位置決めを極め
て高精度に行うのは困難となる。以上の点から、干渉計
本体１を２つの部位に分けて、基準レンズ２が装着され
ている基準レンズ装着部１ｂのみを光軸方向に移動させ
るように構成している。

【００１１】そこで、図２及び図３に基準レンズ装着部
１ｂの位置調整機構を示す。図中において、１２は可動
プレートであって、この可動プレート１２に基準レンズ
２が装着される基準レンズ保持部１３が取り付けられて
いる。従って、これら可動プレート１２と基準レンズ保
持部１３とで基準レンズ装着部１ｂが構成される。そし
て、本体部１ａには３本のガイドロッド１４が立設され
ており、可動プレート１２はこのガイドロッド１４にス
ライド可能に支承されている。ここで、ガイドロッド１
４は干渉計本体１からのレーザ光の光路と平行な方向に
設けられている。また、１５はねじ軸であって、このね
じ軸１５には可動プレート１２に装着したナット部材１
６が螺挿されており、ねじ軸１５の先端には歯車１７が
連結されている。そして、この歯車１７には駆動歯車１
８が噛合しており、この駆動歯車１８は入力軸１９を手
動操作またはモータ等の駆動手段によって回転させるこ
とができるようになっている。

【００１２】以上のように構成することによって、被検
レンズ８をセットするレンズマウント部１１を固定し、
また干渉計本体１における本体部１ａを固定した状態に
して、入力軸１９を操作して、駆動歯車１８を回転させ
ると、これに追従してねじ軸１５に連結した歯車１７が
回転し、可動プレート１２はガイドロッド１４に沿って
変位する。ここで、ガイドロッド１４は干渉計本体１か
ら被検レンズ８に至る物体光の光路と平行な方向に設け
られているから、可動プレート１２に設けられている基
準レンズ２は光軸に沿って被検レンズ８に対して近接・
離間する方向に位置調整が行われる。

【００１３】ここで、干渉計本体１の本体部１ａから出
る光は、コリメータレンズ７によって平行光となされて
いるので、この平行光の光路に置かれている限りは、基
準レンズ２は光軸方向のどの位置に配置しても、光学的
には格別差異はない。従って、基準レンズ２のみを移動
させることによって、被検レンズ８との間の位置調整を
行うようにすれば、比較的重量のある干渉計本体１全体
を動かす場合よりも位置決め精度が向上する。ただし、
この基準レンズ２の光軸は干渉計本体１の本体部１ａと
も、また被検レンズ８とも一致させなければならない。
本体部１ａ及び被検レンズ８がセットされるレンズマウ
ント部１１は共に固定されており、組み付け時にこれら
本体部１ａとレンズマウント部１１との間の光軸は正確
に一致させておけば、両者間の光軸にずれが生じるおそ
れはない。従って、基準レンズ装着部１ｂを本体部１ａ
に支承させて設け、この本体部１ａに突設したガイドロ
ッド１４にガイドさせて変位させるようにしているか
ら、このガイドロッド１４を正確に光軸と平行な方向に
延在させておくことによって、基準レンズ２が光軸から
ずれるおそれはない。

【００１４】次に、図４及び図５は本発明の第２の実施
例を示すものであって、本実施例においては、基準レン
ズを光軸と直交する方向に変位可能としたものが示され
ている。而して、図中２０は基準レンズ装着部としての
回転円板を示し、この回転円板２０には同心円上の位置
に５種類の基準レンズ２１ａ〜２１ｅが装着されてい
る。そして、回転円板２０は、軸２２に回転自在に装着
されており、この軸２２が干渉計本体１の本体部１ａに
固定して設けられている。また、回転円板２０の外周面
にはねじ部２３が形成され、このねじ部２３には駆動歯
車２４が噛合しており、この駆動歯車２４には入力軸２
５が連結されている。従って、この入力軸２５を操作す
ることにより駆動歯車２４を回転させれば、基準レンズ
２１ａ〜２１ｅのいずれかを光路に臨ませることができ
る。

【００１５】ここで、回転円板２０に装着される基準レ
ンズ２１ａ〜２１ｅとしては、Ｆ値の異なるものや、基
準面の形状が異なるもの等、それぞれ異なる種類のレン
ズを設けておく。これにより、検査の種類や、被検レン
ズを変える際には、入力軸２５を操作することによっ
て、極めて容易に基準レンズの交換を行うことができ
る。異なる種類の基準レンズでは、その厚みが異なる場
合等もあるが、本体部１ａから出る光は平行光となって
いるので、光軸を一致させておきさえすれば、その基準
面の光軸方向の位置が変化しても格別問題となることは
ない。そして、各基準レンズ２１ａ〜２１ｅが光路に臨
んだ時に、それが光軸に対して傾いたり、また光軸がず
れたりしないように保持しなければならないが、回転円
板２０の軸２２に対する連結部の機械的精度を十分なも
のとしておけば、光軸に対する傾きやずれを防止でき
る。

【００１６】次に、図６は本発明の第３の実施例を示す
ものであって、本実施例においては、複数の基準レンズ
を交換可能とした点では、前述した第２の実施例と同様
であるが、交換するための手段としてスライド板３０を
用いたものが示されている。このスライド板３０には、
３個の基準レンズ３１ａ〜３１ｃが設けられており、ガ
イドロッド３２に沿って光軸と直交する方向にスライド
変位させることができる構成となっている。そして、ス
ライド板３０を変位させるために、モータ３３が設けら
れており、このモータ３３によってスライド板３０に挿
通したねじ軸３４を回転させることにより、３個の基準
レンズ３１ａ〜３１ｃのいずれかを選択的に光路に臨ま
せることができるようになる。

【００１７】さらに、図７に本発明の第４の実施例を示
す。この実施例においては、第３の実施例と同様に、ス
ライド板４０に３個の基準レンズ４１ａ〜４１ｃを装着
して、このスライド板４０をガイドロッド４２に沿って
光軸と直交する方向に変位可能となし、またモータ４３
に接続したねじ軸４４により駆動されて、基準レンズ４
１ａ〜４１ｃのいずれかを選択的に光路に臨ませること
ができる構成となっている。しかも、これに加えて、ガ
イドロッド４２及びねじ軸４４が連結されている両端の
ブラケット４５を昇降ブロック４６の固定して設け、こ
の昇降ブロック４６をガイドロッド４７に沿って光軸方
向に移動可能となし、またねじ軸４８を昇降ブロック４
６に挿通させて、このねじ軸４８にモータ４９を連結す
ることによって、スライド板４０を光軸方向にも変位可
能な構成としている。

【００１８】この第４の実施例のように構成すれば、被
検レンズに応じて基準レンズの交換及び被検レンズと基
準レンズとの間隔の調整を、このスライド板４０の移動
のみにより行わせることができ、しかもこのスライド板
４０の移動もモータ４３，４９の作動により行わせるこ
とができるので、被検レンズに応じた基準レンズの選択
及び位置調整を全て自動化できる。

【００１９】なお、前述した各実施例においては、フィ
ゾー型の干渉計として構成したものを示したが、要は基
準レンズに入射される光路がコリメータレンズによって
平行光となったものであれば適用でき、例えば、図８に
示したように、マイケルソン型の干渉計装置として構成
することもできる。ここで、この図８の干渉計装置で
は、レーザ発振器５０から出射されるレーザ光を発散レ
ンズ５１を介した後、コリメータレンズ５２により平行
光とした上で、ビームスプリッタ５３によって参照光と
物体光とに分けて、参照光は反射ミラー５４に反射させ
て、その反射光はビームスプリッタ５３を透過させる。
また、物体光はその光路上の所定の位置で集光した後に
発散する基準レンズ５５を介して被検レンズ５６に照射
し、この被検レンズ５６からの反射光を基準レンズ５６
によって再び平行光とした後に、ビームスプリッタ５３
に反射させて、干渉縞結像用光学系５７によって撮像手
段５８に干渉縞の結像を行わせるように構成したもので
ある。このタイプの干渉計装置においては、干渉計本体
５９のうち、基準レンズ５６以外は本体部５９ａに装着
し、基準レンズ５６は前述の各実施例に示したと同様、
光軸方向乃至光軸と直交する方向に移動可能とした基準
レンズ装着部５９ｂに装着する構成とすれば良い。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、コリメ
ータレンズによって平行光束となし、この平行光束を基
準レンズを介して被検物体に照射するに当って、この基
準レンズを干渉計本体の本体部とは独立の位置調整機構
を用いて平行光束化されたレーザ光の光路における光軸
上の任意の位置に臨ませることができる構成としたの
で、この基準レンズのみを動かすことによって、被検物
体との間の間隔を調整したり、また複数の基準レンズを
交換して光路に臨ませることができるようになり、被検
物体の種類に応じて最適な基準レンズを装着でき、かつ
その位置の調整作業を極めて容易に、しかも正確に行う
ことができる等の諸効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】レーザ干渉計の構成説明図である。

【図２】本発明の第１の実施例の基準レンズ変位機構を
示す構成説明図である。

【図３】図２の平面図である。

【図４】本発明の第２の実施例の基準レンズ変位機構を
示す構成説明図である。

【図５】図４の側面図である。

【図６】本発明の第３の実施例の基準レンズ変位機構を
示す構成説明図である。

【図７】本発明の第３の実施例の基準レンズ変位機構を
示す構成説明図である。

【図８】図１とは異なる種類のレーザ干渉計の構成説明
図である。

【符号の説明】

１，５９ 干渉計本体 １ａ，５９ａ 本体部 １ｂ，５９ｂ 基準レンズ装着部 ２，２１ａ〜２１ｅ，３１ａ〜３１ｃ，４１ａ〜４１
ｃ，５５ 基準レンズ ７，５２ コリメータレンズ １１ レンズマウント部 １２ 可動プレート １３ 基準レンズ保持部 １４，３２，４２，４７ ガイドロッド １５，２３，３４，４４，４８ ねじ軸 １７ 歯車 １８，２４ 駆動歯車 １９，２５ 入力軸 ２０ 回転円板 ３０，４０ スライド板 ３３，４３，４９ モータ ４６ 昇降ブロック

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 9/00 - 11/30 102 G01M 11/00 - 11/08

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光源から出射されるレーザ光をコ
   リメータレンズによって平行光束とした状態で、基準レ
   ンズを介して、被検物体に照射するようにした干渉計装
   置において、前記レーザ光源及び前記コリメータレンズを含む干渉計
   本体の本体部と、 前記本体部に対して光軸方向に移動可能となし、前記基
   準レンズを装着した基準レンズ装着部と、 前記干渉計本体の光軸上に配置され、被検物体が着脱可
   能にセットされるマウント部とからなり、 前記マウント部は前記光軸方向には固定的に配置され、 前記基準レンズ装着部は位置調整機構に装着されて、こ
   の位置調整機構により前記基準レンズを前記マウント部
   にセットされる被検物体の曲率半径に対応する位置とな
   るように位置調整する 構成としたことを特徴とする干渉
   計装置。
2. 【請求項２】 前記位置調整機構は、前記基準レンズ装
   着部を取り付けた可動プレートと、前記光軸と平行に設
   けられ、前記可動プレートをこの光軸方向に移動可能に
   ガイドするガイドロッドと、このガイドロッドに沿って
   前記基準レンズの位置調整を行う駆動手段とから構成し
   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】 前記基準レンズ装着部には、複数種類の
   基準レンズが装着されて、光軸と直交する方向に変位可
   能な部材で構成し、複数種類の基準レンズのうちから任
   意の基準レンズを選択的に光路に臨ませる構成としたこ
   とを特徴とする請求項１記載の干渉計装置。