JP3348447B2 - 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。即ち、レー
ザ光源からのレーザ光の光路に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、被検レンズ
の検査を正確に行うには、干渉計本体の基準レンズと被
検レンズとの間の相対位置を調整する必要がある。この
位置調整は、両者の光軸を一致させると共に、被検レン
ズの種類等に応じて被検レンズと基準レンズとの間の間
隔を変化させることにより行われるものである。従来技
術においては、この位置調整機構としては、光軸方向ま
たは光軸と直交する方向の位置調整のうち、少なくとも
一方は被検レンズがセットされるマウント部の側で行う
ようにしていた。しかしながら、このようにマウント部
側を動かすようにすると、被検レンズがセットされる位
置が一定しないことになり、このために被検レンズがセ
ットされる位置が変化してしまう。

【０００４】而して、近年においては、干渉計を用いた
検査の自動化に対する要請が強くなってきている。然る
に、前述したように、被検物体がセットされるマウント
部の位置が変化すると、その都度被検物体のマウント部
へのセット及びそれから取り出し位置を調整する必要が
あり、しかもこの被検物体を厳格に位置決めしなければ
ならないので、この位置の調整は極めて面倒である。ま
た、被検物体をハンドリングする部材にセンサ等を装着
して、このセンサによってマウント部の位置を確認した
上で、被検物体をセットすることも可能ではあるが、ハ
ンドリング部材の構成が極めて複雑となってしまうと共
に、動作の高速性を確保できず、また誤動作のおそれも
ある等といった問題点がある。このために、従来は、被
検物体のセット及び取り外し作業の自動化は困難である
とされていた。

【０００５】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、基準レンズと被検物
体との間の位置調整を行うに当って、被検物体のマウン
ト部を動かす必要がないようにすることにある。

【０００６】

【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、干渉計本体における基準レンズから
の反射光と、被検物体からの反射光との間で干渉縞を発
生させることにより被検物体の表面状態の検査を行うも
のであり、この被検物の被検面は球面形状を有するもの
であり、被検面の曲率半径が異なる複数種類の被検物の
検査を行えるようにした装置において、複数種類の被検
物体が着脱可能にセットされるマウント部は所定の位置
に固定的に設置し、干渉計本体は、その基準レンズをマ
ウント部に近接・離間する方向に位置調整を行う光軸方
向位置調整機構と、光軸と直交する方向に位置調整を行
う光軸ずれ調整機構とからなる調整手段に支承させて設
ける構成としたことをその特徴とするものである。

【０００７】

【作用】以上のように、基準レンズと被検物体との間の
位置調整を、光軸方向及び光軸と直交する方向の全てを
基準レンズが装着されている干渉計本体側で行うように
することによって、被検物体がセットされるマウント部
の位置を固定できる。従って、被検物体をセットした
り、また取り外したりする位置が常に一定となり、この
作業の自動化を円滑かつ容易に図ることができ、被検物
体の検査の全工程を自動化が可能となる。

【０００８】自動機により被検物体をセットするに当っ
て、マウント部を水平方向に配置して、その上に被検物
体を載せるようにするのが最も合理的である。このため
には、定盤を水平方向に配設し、この定盤の上面側にマ
ウント部を設けると共に、下面には調整手段を装着し、
この調整手段に干渉計本体を取り付けて、それを光軸方
向、即ち上下方向と、光軸と直交する方向、即ち水平方
向に位置調整を行うようにする。これによって、被検物
体のハンドリング手段は、ローダ部から被検物体を取り
出して、水平方向に移動させることによりマウント部の
上部位置に変位させた後に下降させると、この被検物体
はマウント部の上に位置させることができる。この状態
で、ハンドリング手段による被検物体のハンドリングを
解除すれば、被検物体はマウント部に正確にセットされ
る。また、被検物体の検査を行った後のマウント部から
の取り外しも容易に行うことができる。

【０００９】

【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のケーシングは本体ケーシング１
ａと、この本体ケーシング１ａの上面に立設した筒体部
１ｂとを有する。本体ケーシング１ａには、筒体部１ｂ
と平行にＨｅ−Ｎｅレーザ等からなるレーザ発振器２が
取り付けられる構成となっている。本体ハウジング１ａ
内には、反射ミラー３及びエクスパンダやダイバージャ
等を備えたレーザ光導光用光学系４が設けられている。
レーザ発振器２からのレーザ光は、反射ミラー３によっ
て９０°曲折せしめられて、レーザ光導光用光学系４を
介することによってそのスポット径を広げながら、ビー
ムスプリッタ５に反射して再び９０°方向を転換して、
筒体部１ｂの軸線方向に沿ってレーザ発振器２から出射
方向とは反対方向に向けて進行し、コリメータレンズ６
により平行光となされて、その前方に設けた基準レンズ
７に入射される。

【００１０】基準レンズ７は、その入射面７ａとは反対
面が基準面７ｂとなっており、入射面７ａは反射防止コ
ーティングが施されている。基準レンズ７に入射された
レーザ光はその基準面７ｂで一部が反射し、大部分はこ
の基準レンズ７を透過してその前方位置にセットされて
いる被検物体としての被検レンズ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、
この被検面８ａからの反射光と基準レンズ７の基準面７
ｂからの反射光とが干渉し合って干渉縞が生じる。この
ように干渉縞を有する反射光はコリメータレンズ６及び
ビームスプリッタ５を透過して、スクリーン９及び干渉
縞結像用レンズ１０を介して撮像手段１１に入射され、
この撮像手段１１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できるようになってい
る。

【００１１】次に、図２において、２０は干渉計装置の
本体機枠を示し、この本体機枠２０の上部には定盤２１
が装着されており、この定盤２１と本体機枠２０との間
には防振部材２２が介装されている。そして、定盤２１
の下面には調整手段２３が垂設されている。干渉計本体
１はこの調整手段２３に昇降可能に装着されている。調
整手段２３は、干渉計本体１を、その基準レンズ７を被
検レンズ８に対して位置調整するためのものである。こ
の位置調整は、光軸方向及び光軸と直交する方向におい
て行われる。

【００１２】而して、図３からも明らかなように、定盤
２１の下面には、ボルト等の手段でプレート２１ａを固
定し、このプレート２１ａには、干渉計本体１を光軸と
直交する方向の位置調整機構を構成するＸＹステージ２
４が設けられている。このＸＹステージ２４は、プレー
ト２１ａの下面にＸ軸方向に延設した一対のＸ軸ガイド
２５にＸ軸テーブル２６を摺動可能に連結し、このＸ軸
テーブル２６にＹ軸方向に延在させて設けた一対のＹ軸
ガイド２７にＹ軸テーブル２８を摺動可能に連結するこ
とにより構成される。このＹ軸テーブル２８には干渉計
本体１を光軸方向に変位させる光軸方向位置調整機構２
９が設けられている。この光軸方向位置調整機構２９
は、Ｙ軸テーブル２８に垂設した支持部材３０にＺ軸ガ
イド３１を設け、このＺ軸ガイド３１に昇降ブロック３
２を摺動可能に連結してなるものである。そして、この
昇降ブロック３２に干渉計本体１が取り付けられてい
る。

【００１３】以上のように、干渉計本体１を光軸方向位
置調整機構２９に連結し、またこの光軸方向位置調整機
構２９を光軸と直交する方向の位置調整機構を構成する
ＸＹステージ２４に連結することによって、干渉計本体
１は光軸方向にも、また光軸と直交する方向にも位置調
整できるようになる。しかも、この位置調整は全て自動
的に行われるように構成されている。このために、Ｘ軸
テーブル２６及びＹ軸テーブル２８を変位させる機構と
して、図４に示した構成のものが用いられる。なお、Ｘ
軸テーブル２６の変位機構と、Ｙ軸テーブル２８の変位
機構とは実質的に同じ構成のものであるから、図にはＸ
軸テーブル２６の変位機構を示し、Ｙ軸テーブル２８の
変位機構については、図示及び説明は省略する。

【００１４】而して、図４において、３３は進退軸であ
り、この進退軸３３はプレート２１ａに設けた取付板３
４に回転自在に挿通されている。そして、進退軸３３の
先端はＸ軸テーブル２６に当接しており、また図示しな
いばね等の付勢手段によってＸ軸テーブル２６は進退軸
３３に当接する方向に付勢されている。また、進退軸３
３は、ステッピングモータ３５により回転駆動されるも
のである。このために進退軸３３は、先端にＸ軸テーブ
ル２６に当接する頭部３３ａが形成され、中間部には取
付板３４に螺挿したねじ部３３ｂが形成され、また基端
側の部位にはスプライン部３３ｃとなっている。そし
て、プーリ３６はこのスプライン部３３ｃにその軸線方
向に変位可能に嵌合されており、またステッピングモー
タ３５の出力軸３５ａにもプーリ３７が取り付けられ
て、両プーリ３６，３７間にはタイミングベルト３８が
巻回して設けられている。従って、ステッピングモータ
３５を駆動すると、プーリ３６が回転して、進退軸３２
が進退せしめられて、Ｘ軸テーブル２６がＸ軸ガイド２
５に沿って摺動せしめられる。

【００１５】次に、光軸方向位置調整機構２９の駆動機
構としては、ねじ軸３９を有し、このねじ軸３９は支持
部材３０の上下に設けた支承板３０ａ，３０ｂ間に架設
されている。そして、このねじ軸３９にはナット部材４
０が嵌合されており、このナット部材４０は昇降ブロッ
ク３２に連結されている。そして、このねじ軸３９の下
端部にはプーリ４１が連結されており、また支持部材３
０にはステッピングモータ４２が設置されており、この
ステッピングモータ４２の出力軸４２ａにはプーリ４３
が取り付けられており、このプーリ４３とねじ軸３９の
プーリ４１との間にはタイミングベルト４４が巻回して
設けられている。従って、ステッピングモータ４２を正
逆回転させることによって、干渉計本体１が昇降駆動さ
れるようになっている。

【００１６】一方、定盤２１の上面には、被検レンズ８
をセットするためのレンズマウント部４５が設けられて
おり、このレンズマウント部４５の上面には、被検レン
ズ８を位置決めするための突起４６が設けられている。
ここで、被検レンズ８が球面レンズである場合には、突
起４６は１２０°毎に３箇所設けられる。また、定盤２
１には、干渉計本体１と被検レンズ８との間に光路を確
保するための導光用透孔２１ｂが開設されている。

【００１７】ここで、前述したＸＹステージ２４及び光
軸方向位置調整機構２９からなる調整手段２３により、
干渉計本体１の光路を、その光軸と直交する方向及び光
軸方向の位置調整を行うことができるようになっている
が、光軸の傾き調整機構は備えていない。被検レンズ８
の種類等に応じて、基準レンズ７と被検レンズ８との間
の光軸方向と光軸と直交する方向に位置調整する必要は
あるが、傾き方向は初期的に調整されておれば、干渉計
本体１を移動させた時に、その光軸が傾くようなことが
なければ、この傾き調整は格別必要ではない。而して、
前述した如く、調整手段２３も、また被検レンズ８がセ
ットされるレンズマウント部４５も定盤２１に取り付け
られているから、プレート２１ａを定盤２１と厳格に平
行な状態に装着されており、かつＺ軸ガイド３１が定盤
２１に対して正確に鉛直状態となるように組み付けてお
けば、干渉計本体１の位置調整を行っても、光軸に傾き
が生じるおそれはない。

【００１８】干渉計装置は以上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、被検
レンズ８のニュートン本数を測定するものとして用いる
ことができ、これによって被検レンズ８の仕上げ精度の
検査を行うことができる。しかも、図５に示したよう
に、ローダ部Ｌに多数の被検レンズ８を配置しておき、
ハンドリング部材Ｈによって、このローダ部Ｌから被検
レンズ８を１枚ずつ取り出して、レンズマウント部４５
にセットして、この被検レンズ８の検査を行い、検査が
終了すると、被検レンズ８はアンローダ部Ｕに移行させ
て、このアンローダ部Ｕにおいて、検査結果に基づいて
分類分けした状態にして収容されるようになっている。

【００１９】而して、まず被検レンズ８のニュートン本
数を測定するのに適したＦ値の基準レンズ７を干渉計本
体１に装着しておき、レンズマウント部４５は、被検レ
ンズ８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ものを定盤２１に取り付けておく。
そこで、レンズマウント部４５にニュートンゲージをセ
ットする。ここで、ニュートンゲージは、被検レンズ８
の被検面８ａの形状が理想状態に形成されいるものであ
る。ただし、その材質は必ずしも被検レンズ８と同じも
のではなくとも良い。

【００２０】この状態で、干渉計本体１とニュートンゲ
ージとの位置関係が、被検レンズ８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。この相対位置関係の調整は、調整手
段２３により行われる。即ち、干渉計本体１における基
準レンズ７と被検レンズ８との間隔、即ち光軸方向の位
置を調整するには、光軸方向位置調整機構２９を構成す
るステッピングモータ４２を作動させることによって、
昇降ブロック３２を上下動させることにより行うことが
できる。また、光軸と直交する方向に位置調整を行うに
は、ＸＹステージ２４のＸ軸テーブル２６及びＹ軸テー
ブル２８を動かすことにより行うことができる。ここ
で、これらＸ軸テーブル２６及びＹ軸テーブル２８はそ
れぞれに設けたステッピングモータ３５を作動させるこ
とにより行われる。

【００２１】以上のように、干渉計本体１の光軸方向及
び光軸と直交する方向に位置調整を行うに当って、干渉
計本体１を動かすようにしているので、レンズマウント
部４５は固定した状態に保持でき、従って被検レンズ８
をセットする位置は常に一定となる。

【００２２】このようにして、干渉計本体１の位置調整
が完了すると、ニュートンゲージをレンズマウント部４
５から取り外し、ハンドリング手段Ｈを作動させて、ロ
ーダ部Ｌから被検レンズ８を１個取り出し、レンズマウ
ント部４５にセットする。そして、レーザ発振器２から
出射されるレーザ光を基準レンズ７の基準面７ｂに一部
反射させると共に、その透過光の一部を被検レンズ８の
被検面８ａに反射させて、両反射光の間に生じる干渉縞
を撮像手段１１上に結像させる。そして、この撮像手段
１１からの信号をモニタ装置に伝送して、このモニタ装
置に干渉縞画像を表示し、またこの干渉縞の本数を画像
処理に基づいて自動計測する。このようにして被検レン
ズ８の検査が終了すると、ハンドリング手段Ｈによって
測定済みの被検レンズ８がレンズマウント部４５から取
り出されて、アンローダ部Ｕに送り込まれ、干渉縞の測
定結果に基づいて分類分けされる。

【００２３】このように、被検レンズ８の自動測定を行
うに当っては、被検レンズ８をいかに正確にレンズマウ
ント部４５にセットするかが極めて重要となるが、レン
ズマウント部４５の位置が常に一定に保持されているこ
とから、ハンドリング手段Ｈのティーチングは、当初に
１回行えば、検査対象となる被検レンズ８の種類が変わ
る毎に改めて再調整する必要がなく、円滑かつ確実に、
しかも厳格に位置決めした状態で被検レンズ８のセット
を行うことができる。

【００２４】なお、前述した実施例においては、自動機
によって被検レンズ８をレンズマウント部４５にセット
するように構成したが、必ずしも自動機を用いる必要は
なく、手動で被検レンズ８のセットを行う場合にあって
も、レンズマウント部４５が固定されていると作業の効
率化が図られる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、被検面
の曲率半径が異なる被検物体が着脱可能にセットされる
マウント部を固定的に設置する一方、干渉計本体側を、
その基準レンズが被検物体に近接・離間する方向に位置
調整を行う光軸方向位置調整機構と、光軸と直交する方
向に位置調整を行う光軸ずれ調整機構とからなる調整手
段に支承させて設る構成としたので、被検面の曲率半径
が異なる多種類の被検物体をセットする位置が常に一定
となり、この被検物体のマウント部へのセット及びその
取り外しを極めて容易に、しかも正確に行うことがで
き、また被検物体のマウント部への着脱の自動化が可能
とな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】本発明の干渉計装置の全体構成を示す断面図で
ある。

【図３】調整手段の外観斜視図である。

【図４】光軸ずれ調整機構の駆動部分の構成説明図であ
る。

【図５】自動機を用いた被検レンズの検査機構の構成説
明図である。

【符号の説明】

１ 干渉計本体 ２ レーザ発振器 ７ 基準レンズ ７ｂ 基準面 ８ 被検レンズ ８ａ 被検面 ２０ 本体機枠 ２１ 定盤 ２１ａ 開口 ２２ 防振部材 ２３ 調整手段 ２４ ＸＹステージ ２６ Ｘ軸テーブル ２８ Ｙ軸テーブル ２９ 光軸方向調整機構 ３２ 昇降ブロック ３５，４２ ステッピングモータ ４５ レンズマウント部 ４６ 突起 Ｌ ローダ部 Ｈ ハンドリング手段 Ｕ アンローダ部

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 干渉計本体における基準レンズからの反
   射光と、被検物体からの反射光との間で干渉縞を発生さ
   せることにより被検物体の表面状態の検査を行うもので
   あり、この被検物の被検面は球面形状を有するものであ
   り、被検面の曲率半径が異なる複数種類の被検物の検査
   を行えるようにした装置において、 前記複数種類の被検物体が着脱可能にセットされるマウ
   ント部を所定の位置に固定的に設置し、 前記干渉計本体は、前記マウント部の下部位置に配置さ
   れ、その基準レンズを前記マウント部に近接・離間する
   方向に位置調整を行う光軸方向位置調整機構と、光軸と
   直交する方向に位置調整を行う光軸ずれ調整機構とから
   なる調整手段に支承させて設ける 構成としたことを特徴
   とする干渉計装置。
2. 【請求項２】 前記マウント部を水平方向に設けた定盤
   上面に設置し、この定盤にレーザ光を導くための開口を
   形成し、この定盤の下面に前記調整手段を装着する構成
   としたことを特徴とする請求項１記載の干渉計装置。
3. 【請求項３】 前記調整手段の光軸方向位置調整機構及
   び光軸ずれ調整機構をそれぞれモータ等の駆動手段によ
   り駆動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。