JPH0534120A - 面形状測定方法及び装置 - Google Patents
面形状測定方法及び装置Info
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- JPH0534120A JPH0534120A JP21790791A JP21790791A JPH0534120A JP H0534120 A JPH0534120 A JP H0534120A JP 21790791 A JP21790791 A JP 21790791A JP 21790791 A JP21790791 A JP 21790791A JP H0534120 A JPH0534120 A JP H0534120A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 レンズなどの面形状を精度良く測定する。
【構成】 任意に与えた点を座標点とする極座標系ｒ−
θを設定し、被検面をθ方向に走査する機構と、被検面
を光軸中心付近で回転させる回転機構２と、被検面の近
軸曲率中心のずれを検出する光学検出器３と、被検面を
極座標原点を中心に回転させる機構４と、この回転によ
る回転角θを検出する回転角検出器５と、ｒ方向の相対
位置の変化Δｒを検出する光学測長器６と、被検面上の
任意の点における法線の該点と前記極座標原点を通る直
線に対する傾き角βを測定する傾き角検出器７と、任意
のｒと測定値Δｒ，θ，βとから被検面の形状を算出す
る演算部８から構成する。
θを設定し、被検面をθ方向に走査する機構と、被検面
を光軸中心付近で回転させる回転機構２と、被検面の近
軸曲率中心のずれを検出する光学検出器３と、被検面を
極座標原点を中心に回転させる機構４と、この回転によ
る回転角θを検出する回転角検出器５と、ｒ方向の相対
位置の変化Δｒを検出する光学測長器６と、被検面上の
任意の点における法線の該点と前記極座標原点を通る直
線に対する傾き角βを測定する傾き角検出器７と、任意
のｒと測定値Δｒ，θ，βとから被検面の形状を算出す
る演算部８から構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はレンズ等の面形状を非接
触で測定する測定方法および装置に関する。
触で測定する測定方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図９は非接触で面形状を測定する従来の
方法を示す。測長系の光源９１と測角系の光源９２とに
より、被検物９０に対し光束を照射するものであり、測
長系の光束の光路にはコリメータレンズ９３，光束縮小
光学系９４，ハーフミラープリズム９５が設けられ、測
角系の光束の光路にはコリメータレンズ９３，光束縮小
光学系９４が設けられている。これら測長系および測角
系の光束は１／４波長板９６および対物レンズ９７を共
通としており、被検物９０の同一ポイントを測定するよ
うになっている。また、それぞれの測定を行うため、各
反射光束の光路上にはＣＣＤからなる測長系センサー９
８，ＰＳＤからなる測角系センサー９９が設けられてい
る。
方法を示す。測長系の光源９１と測角系の光源９２とに
より、被検物９０に対し光束を照射するものであり、測
長系の光束の光路にはコリメータレンズ９３，光束縮小
光学系９４，ハーフミラープリズム９５が設けられ、測
角系の光束の光路にはコリメータレンズ９３，光束縮小
光学系９４が設けられている。これら測長系および測角
系の光束は１／４波長板９６および対物レンズ９７を共
通としており、被検物９０の同一ポイントを測定するよ
うになっている。また、それぞれの測定を行うため、各
反射光束の光路上にはＣＣＤからなる測長系センサー９
８，ＰＳＤからなる測角系センサー９９が設けられてい
る。
【０００３】上記構成において、測長系の光束は、対物
レンズ９７に軸外入射し、共役点に配置されたＣＣＤ９
８上で、フォーカス方向に対し、反射光束がおのおの左
右に横ずれを生じる。このスポット像の重心ずれを検知
する。ＣＣＤ中心の不感帯位置を共役点に一致させ、左
側にある信号量の積分値と右側のそれとを比較する。
レンズ９７に軸外入射し、共役点に配置されたＣＣＤ９
８上で、フォーカス方向に対し、反射光束がおのおの左
右に横ずれを生じる。このスポット像の重心ずれを検知
する。ＣＣＤ中心の不感帯位置を共役点に一致させ、左
側にある信号量の積分値と右側のそれとを比較する。
【０００４】従って、左右積分値の差信号はフォーカス
点でゼロクロスするＳ字型信号が得られる。測角系の検
知方式も基本的には測長系と同じである。異なる点はセ
ンサーにＰＳＤ９９を使用して測角範囲を拡大すると共
に、このセンサーを対物レンズの瞳位置を測定できるよ
うに配置し、光束が面傾斜に依存して移動するようにし
ている点である。
点でゼロクロスするＳ字型信号が得られる。測角系の検
知方式も基本的には測長系と同じである。異なる点はセ
ンサーにＰＳＤ９９を使用して測角範囲を拡大すると共
に、このセンサーを対物レンズの瞳位置を測定できるよ
うに配置し、光束が面傾斜に依存して移動するようにし
ている点である。
【０００５】これに対し、測長系光束は、面傾斜に対し
変動しないようになっている。測定時においては、被検
物９０は旋回軸を中心に参照球上を回転する。そして形
状は、参照球上をゼロとし、格子干渉測長器の読みとＡ
Ｆ差信号の和として与えられる。また、傾斜角は、被検
物を自転軸のまわりに自転させることにより行われる。
変動しないようになっている。測定時においては、被検
物９０は旋回軸を中心に参照球上を回転する。そして形
状は、参照球上をゼロとし、格子干渉測長器の読みとＡ
Ｆ差信号の和として与えられる。また、傾斜角は、被検
物を自転軸のまわりに自転させることにより行われる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来技術
においては、被検物の面形状から任意に与えた中心を座
標原点として極座標系ｒ−θを設定して、任意のｒから
相対位置の変化Δｒからのふれ量より形状を求めると
き、被検物と設計値とのずれとセッティング誤差より実
際のｒと任意のｒとの違いが生じる、このため測定値Δ
ｒとｒより面形状を産出するときに誤差を生じてくると
いう問題点があり、面形状測定手段として満足できるも
のではなかった。
においては、被検物の面形状から任意に与えた中心を座
標原点として極座標系ｒ−θを設定して、任意のｒから
相対位置の変化Δｒからのふれ量より形状を求めると
き、被検物と設計値とのずれとセッティング誤差より実
際のｒと任意のｒとの違いが生じる、このため測定値Δ
ｒとｒより面形状を産出するときに誤差を生じてくると
いう問題点があり、面形状測定手段として満足できるも
のではなかった。
【０００７】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて
なされたものでり、上述したような誤差を生じることの
ない面形状測定方法及び装置を提供することを目的とす
る。
なされたものでり、上述したような誤差を生じることの
ない面形状測定方法及び装置を提供することを目的とす
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段および作用】図１〜図３
は、本発明の基本的構成（概念図）を示す説明図であ
る。図１は、面形状測定装置１の全体構成図である。１
７は被検物であり、この被検物１７の被検面より任意の
与えた中心を座標原点とする極座標系ｒ−θを設定す
る。
は、本発明の基本的構成（概念図）を示す説明図であ
る。図１は、面形状測定装置１の全体構成図である。１
７は被検物であり、この被検物１７の被検面より任意の
与えた中心を座標原点とする極座標系ｒ−θを設定す
る。
【０００９】２は被検物１７の被検面を光軸中心付近で
回転させる回転機構で、３は被検面の近軸曲率中心のず
れを検出する光学検出器であり、ビームスプリッタ３６
を有している。４は被検面の極座標原点を中心に回転さ
せる機構であり、５はこの回転角θを検出する回転角検
出器である。６はｒ方向の相対位置の変化Δｒを検出す
るレーザ測長器などの光学測長器である。
回転させる回転機構で、３は被検面の近軸曲率中心のず
れを検出する光学検出器であり、ビームスプリッタ３６
を有している。４は被検面の極座標原点を中心に回転さ
せる機構であり、５はこの回転角θを検出する回転角検
出器である。６はｒ方向の相対位置の変化Δｒを検出す
るレーザ測長器などの光学測長器である。
【００１０】７は被検面上の任意の点における法線の該
点と前記座標原点を通る直線に対する傾き角βを測定す
る傾き角検出器である。８は任意のｒ，測定値Δｒ，
θ，βから被検面の形状を算出する演算部である。９は
Δｒの信号、１０はβの信号、１１はθの信号である。
点と前記座標原点を通る直線に対する傾き角βを測定す
る傾き角検出器である。８は任意のｒ，測定値Δｒ，
θ，βから被検面の形状を算出する演算部である。９は
Δｒの信号、１０はβの信号、１１はθの信号である。
【００１１】図２は前記光学測長器６および傾き角検出
器７の配置を示し、同図において１８は被検物１７から
の反射光線を平行光束するレンズ、２７はレンズ１８か
らの光束を光学位置検出器１９側に切り換えるビームス
プリッタである。
器７の配置を示し、同図において１８は被検物１７から
の反射光線を平行光束するレンズ、２７はレンズ１８か
らの光束を光学位置検出器１９側に切り換えるビームス
プリッタである。
【００１２】図３は、演算部８の処理工程を示し、任意
のｒと測定値Δｒ，θ，βを入力する工程（ステップＳ
１）と、測定値Δｒ，任意のｒ，θから被検面上の任意
の点における法線の該点と前記極座標原点を通る直線に
対する傾き角β１を算出する工程（ステップＳ２）と、
測定値βとβ１との比較工程（ステップＳ３）と、比較
の結果、任意のｒが適当であるか適当でないかを判定
し、適当でない場合ｒの値を変化させてステップＳ２に
もどす工程（ステップＳ４）と、ステップＳ１からＳ４
までの工程で算出されたｒとΔｒとθから面形状を算出
する工程（ステップＳ５）とを備えている。
のｒと測定値Δｒ，θ，βを入力する工程（ステップＳ
１）と、測定値Δｒ，任意のｒ，θから被検面上の任意
の点における法線の該点と前記極座標原点を通る直線に
対する傾き角β１を算出する工程（ステップＳ２）と、
測定値βとβ１との比較工程（ステップＳ３）と、比較
の結果、任意のｒが適当であるか適当でないかを判定
し、適当でない場合ｒの値を変化させてステップＳ２に
もどす工程（ステップＳ４）と、ステップＳ１からＳ４
までの工程で算出されたｒとΔｒとθから面形状を算出
する工程（ステップＳ５）とを備えている。
【００１３】上記構成において、面形状の測定に際し
て、被検物１７の被検面より任意に与えた中心を座標原
点とする極座標系ｒ−θを設定し、任意のｒを決めてお
く。
て、被検物１７の被検面より任意に与えた中心を座標原
点とする極座標系ｒ−θを設定し、任意のｒを決めてお
く。
【００１４】まず、被検物の被検面を回転機構２により
光軸中心付近で回転させながら、被検面の近軸曲率中心
のずれを検出する光学検出器３を使い被検面の光軸を回
転軸に合わせるように、被検物１７を調整する。この
時、回転軸と光軸が合ったところが面頂となる。ここで
回転機構２の回転を止め、この位置を光学測長器６の値
を測長器の原点とする。
光軸中心付近で回転させながら、被検面の近軸曲率中心
のずれを検出する光学検出器３を使い被検面の光軸を回
転軸に合わせるように、被検物１７を調整する。この
時、回転軸と光軸が合ったところが面頂となる。ここで
回転機構２の回転を止め、この位置を光学測長器６の値
を測長器の原点とする。
【００１５】次に極座標原点を中心に回転させる機構４
を稼動させ被検物の回転させる。このとき光学測長器６
と傾き角βを測定する傾き角検出器７と回転角θを検出
する回転角検出器５より、測定値Δｒ，θ，βを得る。
Δｒの信号９，βの信号１０，θの信号１１，任意のｒ
から被検面の形状を算出する演算部８より被検面の形状
を算出する。
を稼動させ被検物の回転させる。このとき光学測長器６
と傾き角βを測定する傾き角検出器７と回転角θを検出
する回転角検出器５より、測定値Δｒ，θ，βを得る。
Δｒの信号９，βの信号１０，θの信号１１，任意のｒ
から被検面の形状を算出する演算部８より被検面の形状
を算出する。
【００１６】このとき、図２の構成では、レンズ１８に
より被検物１７からの反射光線は平行になり、ビームス
プリッタ２７で反射光線を光学位置検出器１９側に切り
換える、そして、光学位置検出器１９で反射光線の光学
位置の検出をする。演算部８では図３に示すように、任
意のｒと測定値Δｒ，θ，βを入力（ステップＳ１）、
測定値Δｒ，任意のｒ，θから被検面上の任意の点にお
ける法線の該点と前記極座標原点を通る直線に対する傾
き角β１を算出し（ステップＳ２）、測定値のβとβ１
との比較の後（ステップＳ３）、任意のｒが適当である
か適当でないかを判定し、適当でない場合、ｒの場合の
値を変化させてステップＳ２に戻す（ステップＳ４）。
そしてステップＳ１からＳ５まで工程で算出されたｒと
Δｒとθから面形状を算出する（ステップＳ５）。
より被検物１７からの反射光線は平行になり、ビームス
プリッタ２７で反射光線を光学位置検出器１９側に切り
換える、そして、光学位置検出器１９で反射光線の光学
位置の検出をする。演算部８では図３に示すように、任
意のｒと測定値Δｒ，θ，βを入力（ステップＳ１）、
測定値Δｒ，任意のｒ，θから被検面上の任意の点にお
ける法線の該点と前記極座標原点を通る直線に対する傾
き角β１を算出し（ステップＳ２）、測定値のβとβ１
との比較の後（ステップＳ３）、任意のｒが適当である
か適当でないかを判定し、適当でない場合、ｒの場合の
値を変化させてステップＳ２に戻す（ステップＳ４）。
そしてステップＳ１からＳ５まで工程で算出されたｒと
Δｒとθから面形状を算出する（ステップＳ５）。
【００１７】
【実施例１】図４，図５，図６，図７は、本発明に係る
面形状測定装置１の実施例１を示す構成説明図であり、
図１〜図３に示す要素と同一の符号により対応させてあ
る。図４において、２は被検物１７の被検面を光軸中心
付近で回転させる回転機構としてのスピンドルである。
面形状測定装置１の実施例１を示す構成説明図であり、
図１〜図３に示す要素と同一の符号により対応させてあ
る。図４において、２は被検物１７の被検面を光軸中心
付近で回転させる回転機構としてのスピンドルである。
【００１８】３は被検面の近軸曲率中心のずれを検出す
る検出器で、ビームスプリッタ３６が配置してある。４
は被検面の曲率中心を極座標原点を中心に回転させるエ
アスピンドル、５はこの回転角θを検出するエンコー
ダ、６はｒ方向の相対対位置の変化Δｒを検出するレー
ザ測長器などの光学測長器、７は被検面上の任意の点に
おける法線の該点と前記極座標原点を通る直線に対する
傾き角βを測定する傾き角検出器（図６参照）、２７は
被検物１７を左右に移動させる精密ステージ、２８は被
検物１７を上下に移動させる精密ステージ、３０はｒに
ついての調整を行う精密ステージ、８は演算部としての
マイクロコンピュータである。
る検出器で、ビームスプリッタ３６が配置してある。４
は被検面の曲率中心を極座標原点を中心に回転させるエ
アスピンドル、５はこの回転角θを検出するエンコー
ダ、６はｒ方向の相対対位置の変化Δｒを検出するレー
ザ測長器などの光学測長器、７は被検面上の任意の点に
おける法線の該点と前記極座標原点を通る直線に対する
傾き角βを測定する傾き角検出器（図６参照）、２７は
被検物１７を左右に移動させる精密ステージ、２８は被
検物１７を上下に移動させる精密ステージ、３０はｒに
ついての調整を行う精密ステージ、８は演算部としての
マイクロコンピュータである。
【００１９】このマイクロコンピュータ８は被検物１７
の被検面の設計値から測定に際して任意のｒを算出した
り、ステージ２７，２８を制御したり、任意のｒと測定
値Δｒ，θ，βから被検面の形状を算出するように作用
する。
の被検面の設計値から測定に際して任意のｒを算出した
り、ステージ２７，２８を制御したり、任意のｒと測定
値Δｒ，θ，βから被検面の形状を算出するように作用
する。
【００２０】２９はモニターで検出器３による情報を映
し出す。なお、９はΔｒの信号、１０はβの信号、１１
はθの信号、２３は検出器３の情報としての被検面の近
軸曲率中心のずれの値の信号で、２４，２５はそれぞれ
ステージ２７，２８の信号である。
し出す。なお、９はΔｒの信号、１０はβの信号、１１
はθの信号、２３は検出器３の情報としての被検面の近
軸曲率中心のずれの値の信号で、２４，２５はそれぞれ
ステージ２７，２８の信号である。
【００２１】図５は検出器の構成を示し、光源ａ，ビー
ムスプリッタｂ，集光レンズｃ，被検物ｄ，拡大レンズ
ｅ，光位置検出素子ｆ，アンプｇ，および前記モニター
２９を備えている。
ムスプリッタｂ，集光レンズｃ，被検物ｄ，拡大レンズ
ｅ，光位置検出素子ｆ，アンプｇ，および前記モニター
２９を備えている。
【００２２】図６は傾き角βを測定するための傾き角検
出器７の構成を示し、被検物１７から反射光線を平行に
するレンズ１８と、光学位置検出器としてのポジション
センサー１９と、ポジションセンサー１９側に反射光線
を切り替えるためのビームスプリッタ２７と、反射光線
のずれが大きい時に光学測長器に入る光線を補正するた
めの移動直角プリズム２０と、光線を折り曲げるための
固定プリズム２１，２２とを備え、移動直角プリズム２
０が光線のずれにあわせて上下動するようになってい
る。
出器７の構成を示し、被検物１７から反射光線を平行に
するレンズ１８と、光学位置検出器としてのポジション
センサー１９と、ポジションセンサー１９側に反射光線
を切り替えるためのビームスプリッタ２７と、反射光線
のずれが大きい時に光学測長器に入る光線を補正するた
めの移動直角プリズム２０と、光線を折り曲げるための
固定プリズム２１，２２とを備え、移動直角プリズム２
０が光線のずれにあわせて上下動するようになってい
る。
【００２３】次に、上記構成に基づき被検物１７の被検
面の形状を測定する場合について説明する。
面の形状を測定する場合について説明する。
【００２４】まず、マイクロコンピュータ８により被検
物１７の被検面の設計より任意のｒを算出し、それに基
づいて精密ステージ３０を動かし被検面の面頂とエアス
ピンドル４の回転軸の間を任意のｒの長さに合わせる。
スピンドル２を回転させ光学検出器３の情報を映し出す
モニター２９を見ながら精密ステージ２８と２７を動か
しマイクロコンピュータ８で制御し情報が撮り易くなる
ように調整する。
物１７の被検面の設計より任意のｒを算出し、それに基
づいて精密ステージ３０を動かし被検面の面頂とエアス
ピンドル４の回転軸の間を任意のｒの長さに合わせる。
スピンドル２を回転させ光学検出器３の情報を映し出す
モニター２９を見ながら精密ステージ２８と２７を動か
しマイクロコンピュータ８で制御し情報が撮り易くなる
ように調整する。
【００２５】調整し終わったところで、ステージ２７を
マイクロコンピュータ８で制御し光学検出器３の情報が
最小になるように動かす。この光学検出器３の情報が最
小になった時がスピンドル２の回転軸に被検面の光軸が
ほぼ合ったことになり、ここでスピンドル２の回転を止
め、この時、光学測長器６の原点を合わせる。次に、エ
アスピンドル４を回転させるとともに、エンコーダー５
によりθ信号を、光学測長器６によりΔｒ信号を、傾き
角検出器７によりβ信号を出力させマイクロコンピュー
タ８にこれらの信号を入力する。
マイクロコンピュータ８で制御し光学検出器３の情報が
最小になるように動かす。この光学検出器３の情報が最
小になった時がスピンドル２の回転軸に被検面の光軸が
ほぼ合ったことになり、ここでスピンドル２の回転を止
め、この時、光学測長器６の原点を合わせる。次に、エ
アスピンドル４を回転させるとともに、エンコーダー５
によりθ信号を、光学測長器６によりΔｒ信号を、傾き
角検出器７によりβ信号を出力させマイクロコンピュー
タ８にこれらの信号を入力する。
【００２６】この場合、光学検出器３の作用は図５に示
すように、光源ａからの光がレンズを介して、被検レン
ズｄの被検面に垂直に入射される。被検面で反射した光
は、元の光路を逆に戻り、ビームスプリッタｂで反射さ
れ、集光レンズｃにより集光されスポット像となる。こ
のスポット像を拡大レンズｅで拡大した像の位置を光位
置検出素子ｆで光電変換する。これをアンプｇを通しモ
ニター２９で観察する。
すように、光源ａからの光がレンズを介して、被検レン
ズｄの被検面に垂直に入射される。被検面で反射した光
は、元の光路を逆に戻り、ビームスプリッタｂで反射さ
れ、集光レンズｃにより集光されスポット像となる。こ
のスポット像を拡大レンズｅで拡大した像の位置を光位
置検出素子ｆで光電変換する。これをアンプｇを通しモ
ニター２９で観察する。
【００２７】一方、傾き角検出器７の作用は図６に示す
ように、光学測長器６より出た光線を被検面１７に照射
し、反射光線をレンズ１８により平行に戻しビームスプ
リッタ２７でポジションセンサー１９側に反射光線を切
り替える。そして、ポジションセンサー１９で光線位置
を測定し、これにより傾き角βが得られる。なお、この
とき、反射光線の反射角度が大きく光学測長器に戻る光
線がずれ過ぎる時、直角プリズム２０で光線のずれを補
正する。
ように、光学測長器６より出た光線を被検面１７に照射
し、反射光線をレンズ１８により平行に戻しビームスプ
リッタ２７でポジションセンサー１９側に反射光線を切
り替える。そして、ポジションセンサー１９で光線位置
を測定し、これにより傾き角βが得られる。なお、この
とき、反射光線の反射角度が大きく光学測長器に戻る光
線がずれ過ぎる時、直角プリズム２０で光線のずれを補
正する。
【００２８】図７は、マイクロコンピュータ８が被検面
の形状を算出する処理工程を示す。任意のｒと測定値Δ
ｒ，θ，βを入力する工程（ステップＳ１）と、任意の
ｒと測定値Δｒの値を極座標から直交座標に変換し
（ｙ，ｚ）とする工程（ステップＳ３１）と、補正され
たデータを多項式近似して形状の多項式を最小二乗法で
算出する工程（ステップＳ３２）と、多項式から微分式
をつくり微分値ｄｚ／ｄｙを算出する工程（ステップＳ
３３）と、β１＝ａｔｎ（ｙ／（ｒ−ｚ））−ａｔｎ
（ｄｚ／ｄｙ）の式より、被検面上の任意の点における
法線の該点と前記極座標原点を通る直線に対する傾き角
β１を求める工程（ステップＳ３４）と、測定値のβの
計算値のβ１より最小二乗和ｊ＝Σ（β−β１）＾２を
求める工程（ステップＳ３）と、ｊが最小であるか判定
し、最小でないとき任意のｒを変化させ、ステップ３１
まで戻す工程（ステップＳ４）と、算出された任意のｒ
と測定値Δｒとθを極座標から直交座標へ交換し（ｙ，
Ｚ）とし、傾き補正により（ｙ，ｚ）のデータをｚ軸に
ついて線対称になるように補正し、形状を求める工程
（ステップＳ５）とからなる。
の形状を算出する処理工程を示す。任意のｒと測定値Δ
ｒ，θ，βを入力する工程（ステップＳ１）と、任意の
ｒと測定値Δｒの値を極座標から直交座標に変換し
（ｙ，ｚ）とする工程（ステップＳ３１）と、補正され
たデータを多項式近似して形状の多項式を最小二乗法で
算出する工程（ステップＳ３２）と、多項式から微分式
をつくり微分値ｄｚ／ｄｙを算出する工程（ステップＳ
３３）と、β１＝ａｔｎ（ｙ／（ｒ−ｚ））−ａｔｎ
（ｄｚ／ｄｙ）の式より、被検面上の任意の点における
法線の該点と前記極座標原点を通る直線に対する傾き角
β１を求める工程（ステップＳ３４）と、測定値のβの
計算値のβ１より最小二乗和ｊ＝Σ（β−β１）＾２を
求める工程（ステップＳ３）と、ｊが最小であるか判定
し、最小でないとき任意のｒを変化させ、ステップ３１
まで戻す工程（ステップＳ４）と、算出された任意のｒ
と測定値Δｒとθを極座標から直交座標へ交換し（ｙ，
Ｚ）とし、傾き補正により（ｙ，ｚ）のデータをｚ軸に
ついて線対称になるように補正し、形状を求める工程
（ステップＳ５）とからなる。
【００２９】ここでの作用は、任意のｒと測定値Δｒ，
θ，βを入力し（ステップＳ１）、任意のｒと測定値Δ
ｒの値を極座標から直交座標に交換し（ｙ，ｚ）とし
（ステップＳ３１）、補正されたデータを多項式近似し
て形状の多項式を最小二乗法で算出する（ステップＳ３
１）。そして、多項式から微分式をつくり微分値ｄｚ／
ｄを算出し（ステップＳ３３）、β１＝ａｔｎ（ｙ／
（ｒ−ｚ））−ａｔｎ（ｄｚ／ｄｙ）の式より、被検面
上の任意の点における法線の該点と前記極座標原点を通
る直線に対する傾き角β１を求め（ステップ３４）、測
定値のβと計算値β１より最小二乗和ｊ＝Σ（β−β
１）＾２を求め（ステップＳ３）、このｊが最小である
か判定し、最小でないとき任意のｒを変化させ、ステッ
プＳ３１の工程までもどす（ステップＳ４）。
θ，βを入力し（ステップＳ１）、任意のｒと測定値Δ
ｒの値を極座標から直交座標に交換し（ｙ，ｚ）とし
（ステップＳ３１）、補正されたデータを多項式近似し
て形状の多項式を最小二乗法で算出する（ステップＳ３
１）。そして、多項式から微分式をつくり微分値ｄｚ／
ｄを算出し（ステップＳ３３）、β１＝ａｔｎ（ｙ／
（ｒ−ｚ））−ａｔｎ（ｄｚ／ｄｙ）の式より、被検面
上の任意の点における法線の該点と前記極座標原点を通
る直線に対する傾き角β１を求め（ステップ３４）、測
定値のβと計算値β１より最小二乗和ｊ＝Σ（β−β
１）＾２を求め（ステップＳ３）、このｊが最小である
か判定し、最小でないとき任意のｒを変化させ、ステッ
プＳ３１の工程までもどす（ステップＳ４）。
【００３０】そして、ステップＳ１からステップＳ４ま
での工程で算出されたｒと測定値Δｒとθを極座標から
直交座標へ変換し（ｙ，ｚ）とし、傾き補正により
（ｙ，ｚ）のデータをｚ軸について線対称になるように
補正し、形状を求める。（ステップＳ５）。
での工程で算出されたｒと測定値Δｒとθを極座標から
直交座標へ変換し（ｙ，ｚ）とし、傾き補正により
（ｙ，ｚ）のデータをｚ軸について線対称になるように
補正し、形状を求める。（ステップＳ５）。
【００３１】このような実施例１では精密ステージ２
７，２８，３０を付加したため、被検物１７を精度よく
測定できると共に、プリズム２０，２１，２２を付加し
て被検物１７の被検面の傾きが大きすぎるときに光線を
補正できるようにしたため任意のｒと比べて傾きがきつ
い面でも測定することができる。
７，２８，３０を付加したため、被検物１７を精度よく
測定できると共に、プリズム２０，２１，２２を付加し
て被検物１７の被検面の傾きが大きすぎるときに光線を
補正できるようにしたため任意のｒと比べて傾きがきつ
い面でも測定することができる。
【００３２】
【実施例２】図８は本発明に係る面形状測定装置の実施
例２を示す。この実施例２では、実施例１（図４参照）
の構成に加えて、検出器３を上下にスライドさせるステ
ージ３５を付加している。
例２を示す。この実施例２では、実施例１（図４参照）
の構成に加えて、検出器３を上下にスライドさせるステ
ージ３５を付加している。
【００３３】その他の構成は実施例１と同様であるの
で、同一の要素には同一符合を付してその説明を省略す
る。また、本実施例では、検出器３の構成と、傾き角検
出器７とマイクロコンピュータ８の被検面の形状を算出
する処理工程についても、それぞれ図５，図６，図７と
同様となっている。
で、同一の要素には同一符合を付してその説明を省略す
る。また、本実施例では、検出器３の構成と、傾き角検
出器７とマイクロコンピュータ８の被検面の形状を算出
する処理工程についても、それぞれ図５，図６，図７と
同様となっている。
【００３４】かかる本実施例の作用は、実施例１とほぼ
同様である。即ち、マイクロコンピュータ８により被検
物１７の被検面の設計より任意のｒを算出し、それに基
づいて精密ステージ３０を動かし被検面の面頂とエアス
ピンドル４の回転軸の間を任意のｒの長さに合わせる。
スピンドル２を回転させ光学検出器３の情報を映し出す
モニター２９を見ながら精密ステージ２８と２７を動か
しマイクロコンピュータ８で制御し情報が撮り易くなる
ように調整する。
同様である。即ち、マイクロコンピュータ８により被検
物１７の被検面の設計より任意のｒを算出し、それに基
づいて精密ステージ３０を動かし被検面の面頂とエアス
ピンドル４の回転軸の間を任意のｒの長さに合わせる。
スピンドル２を回転させ光学検出器３の情報を映し出す
モニター２９を見ながら精密ステージ２８と２７を動か
しマイクロコンピュータ８で制御し情報が撮り易くなる
ように調整する。
【００３５】調整し終わったところで、ステージ２７を
マイクロコンピュータ８で制御し光学検出器３の情報が
最小になるように動かす。光学検出器３の情報が最小に
なった時が、スピンドル２の回転軸に被検面の光軸がほ
ぼ一致する。
マイクロコンピュータ８で制御し光学検出器３の情報が
最小になるように動かす。光学検出器３の情報が最小に
なった時が、スピンドル２の回転軸に被検面の光軸がほ
ぼ一致する。
【００３６】そして、スピンドル２の回転を止め、ステ
ージ３５をスライドさせ光学検出器３を光学測長器６と
傾き角検出器７の測定軸上からはずし、精密ステージ２
８を、スライドさせて光学測長器６と傾き角検出器７に
近ずける。この時、光学測長器６の原点を合わせる。
ージ３５をスライドさせ光学検出器３を光学測長器６と
傾き角検出器７の測定軸上からはずし、精密ステージ２
８を、スライドさせて光学測長器６と傾き角検出器７に
近ずける。この時、光学測長器６の原点を合わせる。
【００３７】次に、エアスピンドル４を回転させるとと
もに、エンコーダー５によりθ信号を、光学測長器６に
よりΔｒ信号を、傾き角検出器７によりβ信号を出力さ
せマイクロコンピュータ８にこの信号を入力する。マイ
クロコンピュータ８はこの測定値より形状を算出する。
もに、エンコーダー５によりθ信号を、光学測長器６に
よりΔｒ信号を、傾き角検出器７によりβ信号を出力さ
せマイクロコンピュータ８にこの信号を入力する。マイ
クロコンピュータ８はこの測定値より形状を算出する。
【００３８】本実施例によれば、被検面と角度検出器７
の距離が短くなるため、実施例１の光学検出器３の傾き
角測定レンジと比べて、レンジが広くなるメリットがあ
る。
の距離が短くなるため、実施例１の光学検出器３の傾き
角測定レンジと比べて、レンジが広くなるメリットがあ
る。
【００３９】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、被検物と
設計値とのずれとセッティング誤差より実際のｒと任意
のｒとの違いが生じる場合においても、面形状の測定精
度の向上が図れる。
設計値とのずれとセッティング誤差より実際のｒと任意
のｒとの違いが生じる場合においても、面形状の測定精
度の向上が図れる。
【図１】本発明の基本構成を示す側面図。
【図２】光学測長器と傾き角検出器を示す側面図。
【図３】演算部の処理を示すフローチャート。
【図４】本発明の実施例１を示す側面図。
【図５】光学検出器を示す側面図。
【図６】傾き角検出器を示す側面図。
【図７】マイクロコンピュータの処理を示すフローチャ
ート。
ート。
【図８】本発明の実施例２を示す側面図。
【図９】従来法を示す側面図。
１ 面形状測定装置
２ 回転機構
３ 光学検出器
５ 回転角検出器
６ 光学測長器
７ 傾き角検出器
８ 演算部
Claims (2)
- 【請求項１】 任意に与えた点を座標原点とする極座標
系ｒ−θを設定し、被検面をθ方向に走査し、被検面に
対するｒ方向の相対位置の変化Δｒを検出することによ
り被検面の面形状を測定する面形状測定方法において、
前記被検面を光軸中心付近で回転させながら被検面の近
軸曲率中心のずれを検出して被検面の光軸を回転軸に合
わせると共に、面頂を前記極座標の原点に合わせて、極
座標原点を中心に回転させ、この回転角θを検出すると
同時に、ｒ方向の相対位置の変化Δｒを検出し、被検面
上の任意の点における法線の該点と前記極座標原点を通
る直線に対する頂き角βを検出し、任意のｒと測定値Δ
ｒ，θ，βとから被検面の形状を算出することを特徴と
する面形状測定方法。 - 【請求項２】 任意に与えた点を座標原点とする極座標
系ｒ−θを設定し、被検面をθ方向に走査する機構と、
被検面を光軸中心付近で回転させる回転機構と、被検面
の近軸曲率中心のずれを検出する光学検出器と、被検面
を極座標原点を中心に回転させる機構と、この回転によ
り回転角θを検出する回転角検出器と、ｒ方向の相対位
置の変化Δｒを検出する光学測長器と、被検面上の任意
の点における法線の該点と前記極座標原点を通る直線に
対する傾き角βを測定する傾き角検出器と、任意のｒと
測定値Δｒ，θ，βとから被検面の形状を算出する演算
部からなることを特徴とする面形状測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21790791A JPH0534120A (ja) | 1991-08-02 | 1991-08-02 | 面形状測定方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21790791A JPH0534120A (ja) | 1991-08-02 | 1991-08-02 | 面形状測定方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0534120A true JPH0534120A (ja) | 1993-02-09 |
Family
ID=16711622
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21790791A Withdrawn JPH0534120A (ja) | 1991-08-02 | 1991-08-02 | 面形状測定方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0534120A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9863814B2 (en) | 2013-11-26 | 2018-01-09 | Korea Research Institute Of Standards And Science | Correction of rotational inaccuracy in lateral shearing interferometry |
| JP2018197688A (ja) * | 2017-05-23 | 2018-12-13 | 株式会社ニコン | 形状測定装置、形状測定プログラム及び形状測定方法 |
| WO2019180899A1 (ja) * | 2018-03-23 | 2019-09-26 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 外観検査装置 |
-
1991
- 1991-08-02 JP JP21790791A patent/JPH0534120A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9863814B2 (en) | 2013-11-26 | 2018-01-09 | Korea Research Institute Of Standards And Science | Correction of rotational inaccuracy in lateral shearing interferometry |
| JP2018197688A (ja) * | 2017-05-23 | 2018-12-13 | 株式会社ニコン | 形状測定装置、形状測定プログラム及び形状測定方法 |
| WO2019180899A1 (ja) * | 2018-03-23 | 2019-09-26 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 外観検査装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981112 |