JP3320877B2 - 被測定物の面形状測定方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光学素子であるレンズ
などの面形状を測定する測定装置、特に非球面の測定を
簡便に評価できる被測定物の面形状測定方法およびその
測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、カメラ等に使用される光学系の軽
量化、高性能化が進むにつれて、非球面レンズを用いた
光学系の必要性が高まってきている。このような非球面
レンズの製造を可能にする背景には、ダイヤモンドバイ
トを用いたＣＮＣ超精密旋盤による光学素子あるいは光
学素子成形用金型などの製造技術、または精密加工され
た金型を用いて直接ガラスをモールドする技術、さらに
精密プラスチック成形技術など、飛躍的に向上された加
工技術が存在する。一方、上述する加工技術で加工され
たレンズの面形状が設計値通りの形状に仕上げられてい
るか否かを評価する必要がある。

【０００３】従来、製造されたレンズなどの光学素子の
面形状を評価する測定装置としては、ニュートンゲージ
法およびレーザ干渉計を用いる方法がある。ニュートン
ゲージ法は、図１０（ａ）に示すように被測定物である
被検レンズ１の球状凹面に対応する球状凸面のニュート
ンゲージ２を予め用意し、このニュートンゲージ２の凸
面を被検レンズ１の凹面に係合し、ニュートンゲージ２
の上面側から光を照射したときにニュートンゲージ２の
参照面２ａで反射する反射光と、被検レンズ１の被検面
１ａで反射する反射光との重ね合わせによって生じる干
渉縞から被検レンズ１の被検面１ａの形状を評価するも
のである。

【０００４】このようなニュートンゲージ法において、
被検面１ａの形状に問題がなく、被検面１ａの曲率半径
がニュートンゲージ２の参照面２ａの曲率半径より小さ
く、両者の面間に図１０（ａ）に示すような空隙３が生
じた場合は、図１０（ｂ）に示すような同心円状の干渉
縞が生じる。また、被検面１ａの曲率半径とニュートン
ゲージ１の曲率半径が等しくなって空隙３が一定になっ
た場合は、干渉縞はなくなり、ワンカラーの状態とな
る。さらに、図１０（ａ）の状態から図１０（ｃ）に示
すように被検面１ａと参照面２ａの一端を接触させ、他
端側を離間させると、図１０（ｄ）に示す等高線状の干
渉縞が形成される。このとき、被検面１ａに形状上の欠
陥があれば、欠陥部分の等高線にゆがみが生じることに
なる。これによって面形状の欠陥の有無を判断できる。

【０００５】一方、図１１は、球面を測定するフィゾー
タイプのレーザ干渉計の要部を示すもので、複数枚のレ
ンズから構成された球面原器４を有し、この球面原器４
の最終面４ａは、集光点Ｏを曲率半径の中心とする参照
面を有する。この参照面からの反射光は入射光と同一経
路を戻り、参照波面を形成する。一方、球面原器４を透
過した光束は、集光点Ｏを曲率中心に合致させるように
配置された被検面に入射し、ここで反射された光束は、
もと来た経路をたどり、被検波面を形成する。ここで、
前記参照波面は被検波面と重なって干渉縞を形成する。
すなわち、球面原器４の最終面４ａで反射された反射光
と被検面５で反射された反射光との光路長の差により干
渉縞が形成される。よって、この干渉縞から図８と同様
に被検面５の形状を評価することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記ニュー
トンゲージ法においては、被測定対象である被検面が球
面（または平面）の場合、これに対応するニュートンゲ
ージをガラスから製作することは比較的容易であるが、
被測定対象である被検面が非球面である場合には、これ
らの非球面原器をガラスから正確に製作することは極め
て困難であり、実用性に乏しい。

【０００７】一方、レーザ干渉法により非球面を測定し
ようとした場合、次に述べる問題がある。図１２は、球
面レーザ干渉計を用いて非球面を測定した場合の例を示
すもので、非球面を有する被検面６を略オートコリメー
ション状態になるように配置した場合、即ち、球面原器
４の集光点に被検面の近似球面の曲率中心を合致させた
場合、球面原器４の集光点Ｏを曲率半径とする面に対す
る入射光とその反射光は集光点Ｏを通る同一光路となる
が、集光点Ｏを曲率半径としない面に対する入射光とそ
の反射光は同一光路を通ることがない。その結果、例え
ば、被測定対象である、非球面の被検面６を図１２
（ａ）の実線で示すディフォーカス点に配置して観測し
た場合、被検面６の中央部からの光束がもと来た光路を
戻るため、干渉縞は図１２（ｂ）に示すように中心付近
のみ生じる状態となり、また、被検面６を図１２（ａ）
の２点鎖線で示す位置に配置した場合には、図１２
（ｃ）に示すように周縁部のみに干渉縞が生じることに
なり、被検面全体をワンショットで観測することができ
ない。さらに、被検面の非球面量が多い場合には、被検
面からの反射光の一部が球面原器でけられてしまい、面
全体の測定が不能になってしまう。また、球面原器から
の射出してきた光束をそのまま観測面に導くと、被検面
の座標と観測面の座標との関係が１対１に対応しない。

【０００８】これを対応させるには、球面原器４の観測
側に結像レンズを配置し、これによって被検面と観測面
を共役関係にすればよいが、種々の非球面を有する被検
物を測定できるようにするには、結像レンズを被検面の
数だけ用意したり、あるいは結像レンズを光軸方向に大
きく移動しなければならず、測定装置が複雑化するとと
もに大型化する問題があった。本発明は、上述のような
問題を解決するものであり、被測定物の非球面形状を簡
便に測定することができるとともに、装置の小型化を可
能にした被測定物の面形状測定方法およびその測定装置
を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明は、被測定物の非球面状被検面を測
定する原器用参照面を有する参照部材を備え、前記被測
定物の被検面と前記参照部材の参照面とを向かい合わせ
た状態で前記被検面からの反射光と前記参照面からの反
射光とを重ね合わせて得られる干渉縞から被検面の形状
を測定するようにし、前記原器用参照面は前記被検面の
正規の形状と略相似な形状を有する金属面であり、前記
原器用参照面にコーティングを施すことにより該原器用
参照面の反射率を前記被検面の反射率と同等の反射率に
したことを特徴とする。請求項２の発明は、前記被測定
物は、前記被検面で形成された有効半径内領域と、該有
効半径内領域の周囲に延在する有効半径外領域とで構成
され、前記被検面と前記参照面とを向かい合わせた状態
で前記被測定物の有効半径外領域に臨む前記参照部材部
分と、前記有効半径外領域の被測定物部分のいずれか一
方に、それら参照部材部分と被測定物部分が互いに接触
しない非接触部を設けるようにしたことを特徴とする。
請求項３の発明は、被測定物の非球面形状被検面を測定
する非球面状の原器用参照面を有する参照部材と、前記
原器用参照面と前記被測定物の被検面とを向かい合わせ
た状態で前記被測定物側から照明光を照射する照明系
と、前記被検面からの反射光と前記原器用参照面からの
反射光とを重ね合わせて得られる干渉縞を観測する観測
系とを備え、前記原器用参照面は前記被検面の正規の形
状と略相似な形状を有する金属面であり、前記原器用参
照面に、前記被検面の反射率と同等の反射率にするコー
ティングが施されていることを特徴とする。請求項４の
発明は、前記被測定物の被検面と前記観測系の干渉縞結
像面を共役関係にするレンズをさらに備えたことを特徴
とする。請求項５の発明は、前記被測定物は、前記被検
面で形成された有効半径内領域と、該有効半径内領域の
周囲に延在する有効半径外領域とで構成され、前記被検
面と前記参照面とを向かい合わせた状態で前記被測定物
の有効半径外領域に臨む前記参照部材部分と、前記有効
半径外領域の被測定物部分のいずれか一方には、それら
参照部材部分と被測定物部分が互いに接触しない非接触
部が設けられていることを特徴とする。

【００１０】

【実施例】以下、本発明測定方法および装置の実施例を
図面に基づいて説明する。図１および図２は、近軸の曲
率半径が比較的緩く非球面量が少ない凸状及び凹状の被
検面を有する被測定物の非球面形状を測定するときの構
成図である。図１により、本発明方法の第１の実施例に
ついて述べる。図１において、１０はガラスやプラスチ
ック等からなるレンズその他の面形状測定対象物である
被測定物であり、この被測定物１０は凸状の非球面を持
つ被検面１０ａを有する。また、１１は被測定物１０の
被検面１０ａを測定するための参照部材であり、この参
照部材１１は被検面１０ａの正規の形状と略相似な凹状
の原器用参照面１１ａを有し、被測定物１０の被検面１
０ａを成形する金型か、またはこれと同様に加工機で製
作されたものが利用される。ここで、被検面１０ａの正
規の形状と略相似な原器用参照面１１ａの形状とは、被
検面１０ａと原器用参照面１１ａを互いに近接させて配
置した状態において、該被検面１０ａからの反射光と原
器用参照面１１ａからの反射光による干渉縞が、ヌルフ
リンジ、即ち両反射光による波面間に位相差がない条件
を満たす形状のことを言う。従って、前記被検面１０ａ
と原器用参照面１１ａが密着した場合は、該原器用参照
面１１ａは前記被検面１０ａと全くの同一形状であるこ
ととなる。

【００１１】このような参照部材１１は金属であるた
め、その参照面１１ａの反射率は被測定物１０の被検面
１０ａの反射率より通常で１０倍以上あるため、このま
までは観測される干渉縞のコントラストは低い。例え
ば、樹脂レンズ成形等の金型に用いられている無電解Ｎ
ｉ面では、反射率が５０％、樹脂レンズは約４％で、こ
の時の干渉縞のコントラストは約０．５と低い。干渉縞
のコントラストは、通常０．９以上あれば十分観測可能
で、そのためには両者の反射率の比が同等（１：１〜
１：２程度）であることが望ましい。そこで参照面１１
ａに、その反射率を被検面１０ａの反射率と同等にする
ために、例えば図３（ｂ）に示す屈折率ｎおよび消衰係
数ｋを有する３つの物質をそれぞれ所定の厚さで積層コ
ーティングする。その結果、図３（ａ）に示すような反
射率特性が得られ、これにより観測される干渉縞のコン
トラストを向上させることができる。観測される干渉縞
により非球面形状の測定を容易に行なえる。

【００１２】上述のように構成された面形状測定装置に
おいて、被測定物１０の被検面１０ａを測定する場合
は、凸状の被検面１０ａと参照部材１１の参照面１１ａ
とを向い合わせ、この状態で光源からの光束を被測定物
１０の上面側から照射すると、光源からの光束は被測定
物１０に入射され、その一部の光１３は被測定物１０の
被検面１０ａで反射されて、被測定物１０から観測部で
ある人の眼１４側に向け出射される。また、被測定物１
０を透過した光源からの光束は参照部材１１の参照面１
１ａに向け照射され、その減反射膜で反射された光１５
は被測定物１０を通して眼１４側へ出射する。従って、
眼１４によって、被検面１０ａからの反射光１３と参照
面１１ａからの反射光１５との光路長差により生じる干
渉縞が観測される。この干渉縞を観測することで被検面
１０ａの形状を測定し、かつ被検面１０ａの良否を評価
することができる。

【００１３】このような第１の実施例においては、ニュ
ートンゲージと同様な方法で被測定物１０の非球面形状
全体をワンショットで簡便に測定し評価することができ
る。この場合は、人間の眼が被検面と観測面とを結像す
る役割を持ち、特別な結像レンズが不要になり、観測系
が簡単になる。また、金属材からなる参照部材１１は、
被測定物１０を成形する金型と同様に正確に加工できる
から、参照面１１ａの非球面加工も容易となり、種々の
被検面に対応する原器用の参照部材を容易に提供でき
る。さらにまた、参照部材１１の参照面１１ａにコーテ
ィングを施すことにより、参照面１１ａの反射率が被検
面１０ａの反射率と同等になるから、干渉縞のコントラ
ストが向上し、非球面形状の測定が容易になる。また、
参照部材１１が被測定物１０を成形するための金型であ
れば、被検面１０ａの金型からの転写性が瞬時に測定で
きる。

【００１４】図２は、本発明方法の第２の実施例を示す
構成図である。この第２の実施例において、第１の実施
例と異なる点は、凹状の被検面１６ａを有する被測定物
１６を測定できるようにしたところにある。このため
に、前記参照部材１７の原器用参照面１７ａは、被検面
１６ａの正規の形状と略相似な非球面を有する凸形状に
形成され、この参照面１７ａの表面には、その反射率を
被検面１６ａの反射率と同等にするコーティングが施さ
れている。このような第２の実施例においても第１の実
施例と同様な作用効果が得られる。

【００１５】図４により、本発明方法の第３の実施例に
ついて述べる。図４は、近軸の曲率半径が比較的きつい
場合の凸状の被検面を有する被測定物の非球面形状を測
定するときの構成図である。図４において、被測定物１
８と原器用参照部材１９とは、それぞれの被検面１８ａ
と参照面１９ａとが密接する状態に重ね合わされ、この
被測定物１８への平行光２０の入射側には補助レンズ２
１を配置する。この補助レンズ２１により、入射されて
くる平行光２０を被検面１８ａおよび参照面１９ａに対
しほぼ垂直に照射されるように発散させ、被検面１８ａ
および参照面１９ａでそれぞれ反射させる反射光を観測
点に導く。この補助レンズ２１は、被検面１８ａ及び参
照面１９ａからの反射光を入射光束側に戻す働きをすれ
ばよく、従来の干渉計で使われている球面原器の如く収
差を良好に補正する必要はない。従って通常１〜２枚の
レンズで構成され、観側面側から見た被検面１８ａの位
置はだいたい同じ位置にあり、観側面と被検面１８ａの
共役関係は満たしやすい。

【００１６】このような第３の実施例においては、第１
の実施例と同様な効果が得られるほか、種々の非球面に
対して何時でも共役条件が満たされるため、眼から見た
被検面の位置を常に同じにすることができ、これに伴い
観測系の構成を変えることなく種々の被検面の非球面形
状を測定することができるとともに、観測系がシンプル
になり、測定装置を小型化できる。

【００１７】次に、図５により本発明方法の第４の実施
例について述べる。この図５は、被測定物の被検面が近
軸の曲率半径が比較的きつい場合の凹状の被検面を有す
る被測定物の非球面形状を測定するときの構成図であ
る。図５において、被測定物２２と参照部材２３とは、
それぞれの被検面２２ａと参照面２３ａとが密接する状
態に重ね合わされ、この被測定物２２への観測用平行光
２４の入射側には集光型の補助レンズ２５，２６を配置
し、この補助レンズ２５，２６により、入射されてくる
平行光２４を被検面２２ａおよび参照面２３ａに対しほ
ぼ垂直に照射されるように集光させ、被検面２２ａおよ
び参照面２３ａでそれぞれ反射されるように導く。ここ
で用いた補助レンズ２５，２６も第３の実施例と同じよ
うな目的で使われている。このような第４の実施例にお
いても第３の実施例と同様な効果を得ることができる。

【００１８】次に、本発明方法を適用した面形状測定装
置の第１の実施例を図６に基づいて説明する。図６は、
凸状の被検面を有する被測定物（凸状の非球面レンズ）
を測定する場合の実施例を示すもので、図４に示す場合
と同様に、被測定物１８の被検面１８ａが参照面１９ａ
に密接状態に向い合わされる原器用の参照部材１９と、
被測定物１８の平行に入射側に配置した補助レンズ２１
を備えるとともに、補助レンズ２１に隣接して配置した
コリメータレンズ３０を備える。３１はＨｅ−Ｎｅレー
ザ等からなる照明光源であり、この照明光源３１とコリ
メータレンズ３０間には、ビームエキスパンダー３２，
３４、反射ミラー３３、対物レンズ３５および対物レン
ズ３５を透過した光をコリメータレンズ３０側へ曲げる
とともに被測定物１８の被検面１８ａおよび参照部材１
９の参照面１９ａから反射される光を透過するハーフミ
ラー３６が配置されている。また、ハーフミラー３６の
光透過側には、適当な倍率で被検面１８ａを共役関係で
観測面に結像させるための撮像レンズ３７、および観測
面としてのＣＣＤ等からなる撮像素子３８がそれぞれ配
置され、この撮像レンズ３７および撮像素子３８は被測
定物１８の面形状を観測する観測系を構成する。

【００１９】上記のように構成された干渉計タイプの面
形状測定装置において、照明光源３１から発生する光ビ
ームは、ビームエキスパンダー３２，３４、反射ミラー
３３、および対物レンズ３５を通過した後、ハーフミラ
ー３６へ向けられるとともに、このハーフミラー３６に
よりコリメータレンズ３０側へ曲げられる。このように
曲げられた光ビームは、さらにコリメータレンズ３０を
透過することにより平行光に変換された後、補助レンズ
２１により発散されて被測定物１８および参照部材１９
に向け照射される。ここで、被測定物１８の被検面１８
ａで反射される反射光と、コーティングを施した参照部
材１９の参照面１９ａで反射される反射光は、もと来た
経路を戻り観測系の撮像レンズ３７により撮像素子３８
上に結像され、干渉縞が形成される。撮像素子３８で
は、これから発生する画像信号をモニタ（不図示）に加
えることにより、被検面１８ａからの反射光と参照面１
９ａからの反射光とを重ね合わせることにより形成され
る干渉縞の画像をモニタに表示し、この干渉縞画像から
被測定物１８の非球面形状を評価する。

【００２０】このような面形状測定装置においては、被
測定物の非球面形状をニュートンゲージ法と同様に被測
定物を参照部材に密接状態に係合させるだけで簡便に測
定し評価することができる。

【００２１】図７により、本発明方法を適用した面形状
測定装置の第２の実施例について述べる。図７は、凹状
の被検面を有する被測定物（凹状の非球面レンズ）を測
定する場合の実施例を示すもので、図５に示す場合と同
様に、被測定物２２の被検面２２ａが参照面２３ａに密
接状態に係合される原器用の参照部材２３と、被測定物
２２の被検面２２ａに入射光が略オートコリメートする
ように設計された補助レンズ２５，２６を備えるととも
に、補助レンズ２５，２６に隣接して配置したコリメー
タレンズ３０を備える。３１はＨｅ−Ｎｅレーザ等から
なる照明光源であり、この照明光源３１とコリメータレ
ンズ３０間には、ビームエキスパンダー３２，３４、反
射ミラー３３、対物レンズ３５および対物レンズ３５を
透過した光をコリメータレンズ３０側へ曲げるとともに
被測定物２２の被検面２２ａおよび参照部材２３の参照
面２３ａから反射される光を透過するハーフミラー３６
が配置されている。また、ハーフミラー３６の光透過側
には、適当な倍率で被検面１８ａを共役関係で観測面に
結像させるための撮像レンズ３７、および観測面として
のＣＣＤ等からなる撮像素子３８がそれぞれ配置され、
この撮像レンズ３７および撮像素子３８は被測定物２２
の面形状を観測する観測系を構成する。

【００２２】上記のように構成された干渉計タイプの面
形状測定装置において、照明光源３１から発生する光ビ
ームは、ビームエキスパンダー３２，３４、反射ミラー
３３、および対物レンズ３５を通過した後、ハーフミラ
ー３６に向けられるとともに、このハーフミラー３６に
よりコリメータレンズ３０側へ曲げられる。このように
曲げられた光ビームは、さらにコリメータレンズ３０を
透過することにより平行光に変換された後、補助レンズ
２５，２６により集光されて被測定物２２および参照部
材２３に向け照射される。ここで、被測定物２２の被検
面２２ａで反射される反射光と、コーティングを施した
参照部材２３の参照面２３ａで反射される反射光は、図
７の破線に示す光路で観測系の撮像レンズ３７により撮
像素子３８上に結像され、干渉縞が形成される。撮像素
子３８では、これから発生する画像信号をモニタ（不図
示）に加えることにより、被検面２２ａからの反射光と
参照面２３ａからの反射光とを重ね合わせることにより
形成される干渉縞の画像をモニタに表示し、この干渉縞
画像から被測定物２２の非球面形状を評価する。このよ
うな面形状測定装置においても上記第１の実施例と同様
な効果が得られる。

【００２３】なお、前記被測定物２２は一般に、前記被
検面２２ａで形成された有効半径内領域と、該有効半径
内領域の周囲に延在する有効半径外領域とで構成されて
おり、該有効半径外領域の形状誤差は前記有効半径内領
域の形状誤差に比べて大きいのが通常である。従って、
例えば図８に模式図で示すように、前記被測定物２２の
有効半径外領域２２ｂの面部分が、該被測定物２２の有
効半径内領域２２ｃよりもきつい曲率で形成され、該有
効半径外領域２２ｂの一部が図中想像線で示す前記被検
面２２ａの仮想延長面Ｍから突出する場合には、その突
出する有効半径外領域２２ｂ部分が前記参照部材２３に
当たり、前記参照面２３ａと被検面２２ａの間に無用の
隙間が生じて、被検面２２ａの形状測定の結果に影響が
出てしまう。

【００２４】そこで、図９に模式図で示すように、前記
被測定物２２の有効半径外領域２２ｂに臨む前記参照部
材２３部分に凹部２３ｂを形成しておけば、前記仮想延
長面Ｍから突出する前記有効半径外領域２２ｂ部分が参
照部材２３に当たることがなくなり、前記参照面２３ａ
と被検面２２ａを確実に密接させることができ、正確な
測定結果を得る上で有効である。この場合、前記凹部２
３ｂが非接触部に相当する。なお、前記非接触部は、上
述した参照部材２３の凹部２３ｂで構成するほか、被測
定物２２の有効半径外領域２２ｂに臨む前記参照部材２
３部分を全て切除して構成してもよく、或は、前記被測
定物２２の有効半径外領域２２ｂ部分に凹部を形成した
り該有効半径外領域２２ｂ部分を全て切除して前記非接
触部を構成してもよい。このように、前記有効半径外領
域の被測定物部分と、該被測定物部分に臨む参照部材部
分の一方に、それら被測定物部分と参照部材部分が互い
に接触しない非接触部を設けることは、本実施例以前に
説明した各実施例においても同様に有効である。

【００２５】なお、上記各実施例では、被測定物の被検
面と参照部材の参照面とを密接させて観測する場合につ
いて述べたが、本発明はこれに限らず、被検面と参照面
間を離してもよい。この場合、参照面の形状は間隔に応
じて相似に形成しておくことにより対処できる。また、
本発明における面形状測定装置の照明系および観測系
は、上記実施例に示す構成のものに限定されず、種々の
変形が可能である。さらにまた、本発明における原器用
の参照部材に使用される材質は金属に限らず、合成樹脂
材、セラミックスなどを用いることもできる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、原
器用の参照部材を、被測定物の被検面を成形する金型ま
たはこれと同様に高精密加工された金属等から製作でき
るから、レンズ等の被測定物の非球面形状をニュートン
ゲージと同様に取り扱って簡便に測定することができ
る。また、参照部材の参照面にコーティングを施すこと
により、参照面の反射率を被検面の反射率と同等にで
き、干渉縞のコントラストが向上し、観測される干渉縞
により非球面形状の測定が容易になる。さらにまた、被
検面と参照面が向かい合わせで近接して配置されている
ため、被検面に光を導くための補助レンズで収差を完全
に補正する必要がなくなり、したがって、この補助レン
ズを通常１〜２枚のレンズで構成することができ、ま
た、観測系から見た被検面の位置を常に同じにすること
ができ、これによって観測系をシンプルにし、装置を小
型化できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による面形状測定方法の第１の実施例を
示す概略構成図である。

【図２】本発明による面形状測定方法の第２の実施例を
示す概略構成図である。

【図３】図３（ａ）は図１に示す参照部材の参照面に施
されるコーティングの構成例を示す図、図３（ｂ）は図
３（ａ）に示す構成のコーティングの反射率特性を示す
図である。

【図４】本発明による面形状測定方法の第３の実施例を
示す概略構成図である。

【図５】本発明による面形状測定方法の第４の実施例を
示す概略構成図である。

【図６】本発明による面形状測定装置の第１の実施例を
示す構成図である。

【図７】本発明による面形状測定装置の第２の実施例を
示す構成図である。

【図８】本発明による面形状測定装置の第２の実施例で
測定する被測定物の有効半径外領域部分の面形状を示す
説明図である。

【図９】本発明による面形状測定装置の第２の実施例に
係り、図８に示す被測定物の被検面の測定に有効な参照
部材の形状を示す説明図である。

【図１０】従来のニュートンゲージ法による面形状測定
装置の説明図である。

【図１１】従来のレーザ干渉計による球面測定の説明図
である。

【図１２】従来のレーザ干渉計による非球面測定の説明
図である。

【符号の説明】

１０，１６，１８，２２ 被測定物 １０ａ，１６ａ，１８ａ，２２ａ 被検面 １１，１７，１９，２３ 参照部材 １１ａ，１７ａ，１９ａ，２３ａ 参照面 ２１，２５，２６ 補助レンズ ２２ｂ 有効半径外領域 ２２ｃ 有効半径内領域 ２３ｂ 凹部 ３０ コリメータレンズ ３１ 照明光源 ３２，３４ ビームエキスパンダー ３３ 反射ミラー ３５ 対物レンズ ３６ ハーフミラー ３７ 撮像レンズ ３８ 撮像素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 拓 東京都板橋区前野町２丁目36番９号 旭 光学工業株式会社内 (72)発明者 荒木 清 東京都板橋区前野町２丁目36番９号 旭 光学工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−249938（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−68668（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−18434（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 11/24 G01M 11/00

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定物の非球面状被検面を測定する原
   器用参照面を有する参照部材を備え、 前記被測定物の被検面と前記参照部材の参照面とを向か
   い合わせた状態で前記被検面からの反射光と前記参照面
   からの反射光とを重ね合わせて得られる干渉縞から被検
   面の形状を測定するようにし、 前記原器用参照面は前記被検面の正規の形状と略相似な
   形状を有する金属面であり、 前記原器用参照面にコーティングを施すことにより該原
   器用参照面の反射率を前記被検面の反射率と同等の反射
   率にした、 ことを特徴とする被測定物の面形状測定方法。
2. 【請求項２】 前記被測定物は、前記被検面で形成され
   た有効半径内領域と、該有効半径内領域の周囲に延在す
   る有効半径外領域とで構成され、前記被検面と前記参照
   面とを向かい合わせた状態で前記被測定物の有効半径外
   領域に臨む前記参照部材部分と、前記有効半径外領域の
   被測定物部分のいずれか一方に、それら参照部材部分と
   被測定物部分が互いに接触しない非接触部を設けるよう
   にした請求項１記載の被測定物の面形状測定方法。
3. 【請求項３】 被測定物の非球面形状被検面を測定する
   非球面状の原器用参照面を有する参照部材と、 前記原器用参照面と前記被測定物の被検面とを向かい合
   わせた状態で前記被測定物側から照明光を照射する照明
   系と、 前記被検面からの反射光と前記原器用参照面からの反射
   光とを重ね合わせて得られる干渉縞を観測する観測系と
   を備え、 前記原器用参照面は前記被検面の正規の形状と略相似な
   形状を有する金属面であり、 前記原器用参照面に、前記被検面の反射率と同等の反射
   率にするコーティングが施されている、 ことを特徴とする被測定物の面形状測定装置。
4. 【請求項４】 前記被測定物の被検面と前記観測系の干
   渉縞結像面を共役関係にするレンズをさらに備えた請求
   項３記載の被測定物の面形状測定装置。
5. 【請求項５】 前記被測定物は、前記被検面で形成され
   た有効半径内領域と、該有効半径内領域の周囲に延在す
   る有効半径外領域とで構成され、前記被検面と前記参照
   面とを向かい合わせた状態で前記被測定物の有効半径外
   領域に臨む前記参照部材部分と、前記有効半径外領域の
   被測定物部分のいずれか一方には、それら参照部材部分
   と被測定物部分が互いに接触しない非接触部が設けられ
   ている請求項３または４記載の被測定物の面形状測定装
   置。