JPH0587542A - Method and device for measuring curved surface - Google Patents

Method and device for measuring curved surface

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JPH0587542A
JPH0587542A JP25131591A JP25131591A JPH0587542A JP H0587542 A JPH0587542 A JP H0587542A JP 25131591 A JP25131591 A JP 25131591A JP 25131591 A JP25131591 A JP 25131591A JP H0587542 A JPH0587542 A JP H0587542A
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JP
Japan
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measured
interference fringes
measuring
objective lens
scanning
Prior art date
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Application number
JP25131591A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Susumu Tsuyusaki
晋 露崎
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain the method and device capable of measurement of surface precision and surface shape on an aspheric surface having various revolving shafts, not to mention BTS type and KTS type toroidal faces. CONSTITUTION:The device consists of a light source 1, an objective lens 6, a face to be measured 7a formed to rotate an arbitrary curve AB around a revolving shaft 12, a reference face 6a and an advance base 13 scanning the measurement face to be measured 7a in paralell to the revolving shaft 12, the coherent light of the light source 1 is applied to be converged on the revolving shaft 12 through the objective lens 6 and an image of interference fringes is formed on an area sensor 10. Furthermore the face to be measured 7a is scanned in paralell to the revolving shaft 12 and the aperture of the objective lens without eclipsing circumferential light is found from the trace of an interference fringes found on the whole face.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、トロイダル面、シリン
ドリカル面、円錐面等の、一般的には回転軸を持つ非球
面(共軸、非共軸の両方を含む)の面形状や面精度を測
定する技術に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a toroidal surface, a cylindrical surface, a conical surface or the like, which is generally an aspherical surface (including both coaxial and non-coaxial) having an axis of rotation. It is related to the technology of measuring.

【0002】[0002]

【従来の技術】レーザビームプリンタやレーザファクシ
ミリ等の用いられる光走査光学系は、一般にポリゴンミ
ラーの面倒れ補正を行うために、シリンドリカルレンズ
や、トロイダルレンズ等を用いたアナモフィックな光学
系で構成される。なお、シリンドリカル面は、特殊なト
ロイダル面と考えることができるので、本明細書におい
てトロイダル面という場合、特に区別しない限りシリン
ドリカル面も含むものとする。
2. Description of the Related Art An optical scanning optical system used in a laser beam printer, a laser facsimile or the like is generally composed of an anamorphic optical system using a cylindrical lens, a toroidal lens or the like in order to correct a surface tilt of a polygon mirror. It Since the cylindrical surface can be considered as a special toroidal surface, the term "toroidal surface" in this specification includes a cylindrical surface unless otherwise specified.

【0003】これらのレンズは、感光体上の形成ドット
の高密度化や均一化の要求から、0.1μm程度の面精
度が必要とされる。こうした背景から、トロイダル面等
を波長以下の高精度で測定する必要が生じている。
These lenses are required to have a surface accuracy of about 0.1 μm in order to increase the density and uniformity of the dots formed on the photoconductor. From such a background, it is necessary to measure the toroidal surface or the like with high accuracy below the wavelength.

【0004】一般に、面を高精度で測定するものとして
は、レーザ干渉計が広く知られているが、この干渉計
は、平面または球面の測定はできるが、トロイダル面等
のような、非球面については測定できない。
In general, a laser interferometer is widely known as a device for measuring a surface with high accuracy. This interferometer can measure a plane or a spherical surface, but an aspherical surface such as a toroidal surface. Can't be measured.

【0005】そこで、本発明の出願人は、特願平2−1
26659号において、図11(a),(b) に示すトロイ
ダル面の測定方法を提案している。
Therefore, the applicant of the present invention is the Japanese Patent Application No. 2-1.
No. 26659 proposes a method of measuring the toroidal surface shown in FIGS. 11 (a) and 11 (b).

【0006】同図において、1は光源で、可干渉性の高
いガスレーザ又は半導体レーザ等が使用される。2a,
2bはビームエクスパンダで、光源1からの狭い光束を
適当な大きさの拡げるためのものである。3は空間フィ
ルタで、ゴースト光や反射光等の不要な光をカットす
る。4は光アイソレータでビームスプリッタ4a、λ/
4板4b及び反射面4cを有する。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a light source, which is a gas laser or semiconductor laser having high coherence. 2a,
Reference numeral 2b is a beam expander for expanding a narrow luminous flux from the light source 1 to an appropriate size. 3 is a spatial filter, which cuts off unnecessary light such as ghost light and reflected light. An optical isolator 4 is a beam splitter 4a, λ /
It has four plates 4b and a reflecting surface 4c.

【0007】ビームエクスパンダ2a,2bで拡大され
た光束は、対物レンズ6を経て、被検体7の被測定面と
してのトロイダル面7aに達する。このトロイダル面7
aは、頂点で直交する主径線AB,CDを有するが、こ
のうち一方の主径線CDを母線とし、これを他方の主径
線ABに沿って回転して形成したもので、以後母線CD
のことをG主径線、これと直交する主径線ABのことを
R主径線ということにする。
The light beams expanded by the beam expanders 2a and 2b reach the toroidal surface 7a as the surface to be measured of the subject 7 through the objective lens 6. This toroidal surface 7
Although a has main radial lines AB and CD orthogonal to each other at the apex, one of these main radial lines CD is used as a generatrix, and this is formed by rotating this along the other main radial line AB. CD
That is, the G main diameter line is referred to as a G main diameter line, and the main diameter line AB orthogonal to the G main diameter line is referred to as an R main diameter line.

【0008】対物レンズ6の最終面は、半透鏡としての
参照面6aとなっており、その曲率中心は、トロイダル
面7aのG主径線(CD)の仕上がり曲率中心とほぼ一
致する位置に配置される。また、この参照面6a又はト
ロイダル面7aは、X−Z断面内で若干シフト及び/又
はチルト可能に配置される。
The final surface of the objective lens 6 is a reference surface 6a as a semi-transparent mirror, and the center of curvature thereof is arranged at a position substantially coincident with the finished curvature center of the G main diameter line (CD) of the toroidal surface 7a. To be done. Further, the reference surface 6a or the toroidal surface 7a is arranged so as to be slightly shiftable and / or tiltable in the XZ cross section.

【0009】そして、この参照面6aで対物レンズ6に
入射する光の一部が反射され、残りが透過してトロイダ
ル面7aを照射し、反射される。
Then, a part of the light incident on the objective lens 6 is reflected by the reference surface 6a, and the rest of the light is transmitted to irradiate the toroidal surface 7a and is reflected.

【0010】8は被検体7を固定する回転台で、トロイ
ダル面7aのR主径線(AB)の曲率中心と一致した回
転軸を有し、図示しないDCサーボモータやステッピン
グモータ等によって駆動され、被測定面であるトロイダ
ル面7a上をR主径線に沿って走査可能になっている。
Reference numeral 8 denotes a rotary base for fixing the subject 7, which has a rotary shaft that coincides with the center of curvature of the R main diameter line (AB) of the toroidal surface 7a, and is driven by a DC servo motor or stepping motor (not shown). The toroidal surface 7a, which is the surface to be measured, can be scanned along the R main radius line.

【0011】参照面6a及びトロイダル面7aで反射さ
れた可干渉光は、来た光路を戻り重畳され、参照面6a
の球面とトロイダル面7aとがほぼ平行と見なせるG主
径線に平行な図12に示すスリット状の測定部分ないし
測定断面について干渉を起こし、干渉縞11が光アイソ
レータ4の反射面4cを介して集束レンズ9によってイ
メージセンサ10上に結像される。
The coherent light beams reflected by the reference surface 6a and the toroidal surface 7a are returned and superposed on the incoming optical path, and the reference surface 6a.
The spherical surface and the toroidal surface 7a cause interference with the slit-shaped measurement portion or the measurement cross section shown in FIG. 12 which is parallel to the G main diameter line which can be regarded as substantially parallel, and the interference fringes 11 pass through the reflection surface 4c of the optical isolator 4. An image is formed on the image sensor 10 by the focusing lens 9.

【0012】回転台8を、R主径線に沿って回動する
と、トロイダル面7a全体について面形状及び面精度の
測定ができることになる。
When the rotary table 8 is rotated along the R main radius line, the surface shape and surface accuracy of the entire toroidal surface 7a can be measured.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】ところで、トロイダル
面には、上記のように母線(G主径線)が短く、これと
直交するR主径線の長い、いわゆるドーナツ型もしくは
ノーマル型(以後この型を「NTS」という。)の他
に、母線が長くR主径線の短い樽型(以後「BTS」と
いう。)または鞍型(以後「KTS」という。)があ
る。
By the way, as described above, the toroidal surface has a short bus bar (G main diameter line) and a long R main diameter line orthogonal to the so-called donut type or normal type (hereinafter referred to as In addition to the type "NTS", there is a barrel type (hereinafter referred to as "BTS") or a saddle type (hereinafter referred to as "KTS") having a long main line and a short R main diameter line.

【0014】そして、上記の測定方法を、BTS型やK
TS型のトロイダル面に適用すると、参照面6aの直径
を母線(G主径線)に合わせて大きくする必要があり、
干渉光学系が非常に高価になってしまう。そこで、トロ
イダル面7aを90°回転して横向きに置き、干渉縞を
R主径線と平行に生じさせ、G主径線に沿って走査させ
る方法が考えられる。こうすれば、参照面6aの直径を
大きくしなくてもよくなる。しかし、G主径線に沿って
測定部分を走査すると、測定断面の曲率半径が変化走査
に伴って変化するので、単純には適用できない。また、
円錐曲面その他の種々の回転軸を持つ非球面の測定につ
いても、同様のことが言える。
Then, the above measuring method is applied to the BTS type and the K type.
When applied to the TS type toroidal surface, it is necessary to increase the diameter of the reference surface 6a in accordance with the busbar (G main diameter line),
The interference optical system becomes very expensive. Therefore, a method is conceivable in which the toroidal surface 7a is rotated by 90 ° and is placed sideways so that interference fringes are generated in parallel with the R main diameter line and scanning is performed along the G main diameter line. By doing so, it is not necessary to increase the diameter of the reference surface 6a. However, when the measurement portion is scanned along the G main radius line, the radius of curvature of the measurement cross section changes with the change scan, and therefore cannot be simply applied. Also,
The same applies to the measurement of conical surfaces and other aspherical surfaces having various axes of rotation.

【0015】本発明は、この問題の解決を図ったもの
で、BTS型やKTS型のトロイダル面はもちろん、種
々の回転軸を持つ非球面について、面精度、面形状の測
定ができる方法及び装置を提案することを目的としてい
る。
The present invention is intended to solve this problem, and it is possible to measure the surface accuracy and surface shape of not only BTS type and KTS type toroidal surfaces but also aspherical surfaces having various rotation axes. The purpose is to propose.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、同一光源からの可干渉光を被測定面と基
準になる参照面とに照射し、これら両面から反射される
参照波と被検波とを重畳して干渉縞を作り面精度を測定
する方法において、任意の曲線を回転軸の周りに回転し
て形成した被測定面に、前記可干渉光を対物レンズによ
って該回転軸上に集束するように照射して、干渉縞を形
成する工程と、可干渉光の集束点が前記回転軸に沿って
移動するように、光源と被測定面との間に相対的な走査
をさせ、被測定面全体について、次々と干渉縞を形成す
る工程と、対物レンズの結像面における干渉縞の軌跡を
求め、該軌跡から対物レンズの所要の入射瞳径を求める
工程とからなる構成としている。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention irradiates coherent light from the same light source on a surface to be measured and a reference surface which is a reference, and a reference reflected from both surfaces. In a method for measuring surface accuracy by superimposing a wave and a test wave to form interference fringes, the coherent light is rotated by an objective lens on a measured surface formed by rotating an arbitrary curve around a rotation axis. A process of forming an interference fringe by irradiating so as to focus on the axis, and a relative scanning between the light source and the surface to be measured so that the focusing point of the coherent light moves along the rotation axis. And a step of sequentially forming interference fringes on the entire surface to be measured, and a step of obtaining a locus of the interference fringes on the image plane of the objective lens and obtaining a required entrance pupil diameter of the objective lens from the locus. It is configured.

【0017】前記被測定面がトロイダル面であって、前
記入射瞳径を求める工程が、対物レンズの結像面におけ
る干渉縞の最大長さ(dMAX )と光軸からの最大移動距
離(HMAX )とを求め、次式 D≧{(2HMAX )2+dMAX 2 1/2 から所要の結像面の直径Dを算出し、これから、対物レ
ンズの所要の入射瞳径D N を求める構成としてもよい。
The measured surface is a toroidal surface,
Note that the process of obtaining the entrance pupil diameter should be done on the image plane of the objective lens.
Maximum length of interference fringes (dMAX) And the maximum distance from the optical axis
Separation (HMAX) And the following equation D ≧ {(2HMAX)2+ DMAX 2}1/2 Calculate the required diameter D of the image plane from the
Required entrance pupil diameter D NMay be obtained.

【0018】また、前記任意の曲線の方程式と、前記走
査による回転軸上の併進量(h)とから、干渉縞の光軸
からの移動距離(H)を算出する工程と、こうして算出
された移動距離(H)に合わせて結像面に設けたライン
センサを移動する工程とからなる構成とするか、又は、
前記ラインセンサに代えてエリアセンサを設け、該エリ
アセンサ上に結像する干渉縞の位置を算出し、該算出位
置に沿って干渉縞のデータを取り込む構成とすることが
望ましい。
Further, a step of calculating the moving distance (H) of the interference fringes from the optical axis from the equation of the arbitrary curve and the translation amount (h) on the rotation axis due to the scanning, and thus calculated. Or a step of moving the line sensor provided on the image plane according to the moving distance (H), or
It is preferable that an area sensor is provided in place of the line sensor, the position of the interference fringe imaged on the area sensor is calculated, and the data of the interference fringe is taken in along the calculated position.

【0019】さらに、被測定面がトロイダル面である場
合、前記走査工程における異なる2以上の位置(h1,
h2,…)について干渉縞の像をスクリーン上に結像
し、該干渉縞像の長さ(d)とその光軸からの距離
(H)を求め、次式 H=fh/{h2 +(R−ro)2 1/2 d=fW/[R−{h2 +(R−ro)2 1/2 ] ここに、 f:対物レンズの焦点距離 W:被測定面の副走査方向に沿った測定幅 からトロイダル面における主走査方向の曲率半径(R)
と、副走査方向の曲率半径(ro )を算出する構成や、
前記走査工程によって形成される各干渉縞を重ね合わせ
てできる形状をモニターし、理論的な形状と比較するこ
とによってセッティングずれを修正する構成とすること
もできる。
Further, when the surface to be measured is a toroidal surface, two or more different positions (h1,
h2, ...), an image of the interference fringes is formed on the screen, the length (d) of the interference fringe image and the distance (H) from the optical axis thereof are obtained, and the following equation H = fh / {h 2 + (R-ro) 2 } 1/2 d = fW / [R- {h 2 + (R-ro) 2 } 1/2 ] where: f: focal length of objective lens W: sub-scan of measured surface Radius of curvature (R) in the main scanning direction from the measurement width along the direction to the toroidal surface
And a configuration for calculating the radius of curvature (ro) in the sub-scanning direction,
It is also possible to monitor the shape formed by superimposing the interference fringes formed by the scanning step and to compare with the theoretical shape to correct the setting deviation.

【0020】[0020]

【実施例】以下に本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。図1(a) (b) に本発明の装置を示すが、全体として
従来例に示したものと同様の構成であるから、相違する
点を中心に構成の説明をする。先ず、本発明が測定対象
とする被測定面7aは、任意の曲線(直線を含む)を回
転軸12の周りに回転して形成したもので、BTS又は
KTSのトロイダル面に限らず、円錐面、瓢箪型の面、
等々を含むものであるが、図1にはBTSトロイダル面
を例示している。この例に示す被測定面7aは、任意の
曲線として円弧(G主径線)を回転軸12の周りに回転
して形成したものである。図11の従来例の被検体7と
は、G,R主径線が反転していることに注意されたい。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The apparatus of the present invention is shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), but since it has the same configuration as that shown in the conventional example as a whole, the configuration will be described focusing on the differences. First, the measured surface 7a to be measured by the present invention is formed by rotating an arbitrary curve (including a straight line) around the rotation axis 12, and is not limited to the toroidal surface of BTS or KTS, but a conical surface. , Gourd-shaped surface,
FIG. 1 illustrates the BTS toroidal surface, although it includes the like. The measured surface 7a shown in this example is formed by rotating an arc (G main diameter line) around the rotation axis 12 as an arbitrary curve. It should be noted that the G and R main diameter lines are reversed from those of the subject 7 of the conventional example in FIG.

【0021】次の相違点として、従来例で使用していた
回転台8がなく、代わりに併進台13が設けられてい
る。この併進台13は、被検体7を把持すると共に回転
軸12と平行に走査するものである。この併進台13
は、図示しないDCサーボモータやステッピングモータ
等によって駆動される。なお、結像位置検出装置14及
び演算装置15については、後述する。
The next difference is that the rotary table 8 used in the conventional example is not provided, and a translation table 13 is provided instead. The translation table 13 holds the subject 7 and scans it in parallel with the rotary shaft 12. This translation table 13
Are driven by a DC servo motor, a stepping motor, or the like (not shown). The image formation position detection device 14 and the calculation device 15 will be described later.

【0022】図2は、BTSのトロイダル面7aと参照
面6a及び回転軸12との相互関係を示す図で、Oは被
検体7の中心と回転軸12との交点、O′はG主径線の
曲率中心を示している。併進台13の移動によって、参
照面6aはトロイダル面7aに対して移動するが、その
移動する状態を上中下の三箇所で例示的に示している。
また、参照面6aの曲率中心O″は常に回転軸12上に
重なり、さらに、対物レンズ6から射出された可干渉光
も、この点O″に集束するように照射される。
FIG. 2 is a diagram showing the interrelationship between the toroidal surface 7a of the BTS, the reference surface 6a and the rotary shaft 12, where O is the intersection of the center of the subject 7 and the rotary shaft 12, and O'is the G main diameter. The center of curvature of the line is shown. The reference surface 6a moves with respect to the toroidal surface 7a due to the movement of the translation table 13, but the moving state is exemplarily shown at three positions, namely, upper, middle, and lower.
Further, the center of curvature O ″ of the reference surface 6a always overlaps the rotation axis 12, and the coherent light emitted from the objective lens 6 is also irradiated so as to be focused on this point O ″.

【0023】前記の先願例と同様に、光源1からの可干
渉光は、参照面6aと被測定面7aとで反射されるが、
被測定面7aで反射された可干渉光の内、干渉縞の形成
に関与する光線は入射光路と反射光路とが重なる光線で
あり、図2の三箇所それぞれに矢印を付して示したよう
にG主径線の曲率中心としての点O′に向かう光線であ
る。この光線は、参照面6aの光軸が点Oを通る位置に
あるときは、対物レンズ6の光軸と一致するが、参照面
6aが点Oからhだけ走査すると、この光線も対物レン
ズ6の光軸からH′だけ移動することになる。
Similar to the previous application, the coherent light from the light source 1 is reflected by the reference surface 6a and the measured surface 7a,
Of the coherent light reflected by the surface 7a to be measured, the light rays involved in the formation of the interference fringes are the light rays in which the incident light path and the reflected light path overlap, and as shown by the arrows at the three positions in FIG. Is a ray heading for a point O'as the center of curvature of the G main radius line. This light ray coincides with the optical axis of the objective lens 6 when the optical axis of the reference surface 6a passes through the point O, but when the reference surface 6a scans from the point O to h, this light ray will also be reflected. It will be moved by H'from the optical axis of.

【0024】参照面6aと被測定面7aとで反射された
参照波と被検波は重畳され、前述したようにR主径線と
平行な測定断面について干渉を起こし、集束レンズ9に
より干渉縞をエリアセンサ10上に結像する。この測定
断面を回転軸12の方向に走査するのであるが、図2に
示すように集束点は常に回転軸12上にあるから、常に
ピントの合った状態で走査できることになる。
The reference wave reflected by the reference surface 6a and the measured surface 7a and the detected wave are superimposed on each other, causing interference on the measurement section parallel to the R main diameter line as described above, and the interference fringes are generated by the focusing lens 9. An image is formed on the area sensor 10. This measurement cross section is scanned in the direction of the rotation axis 12, but since the focus point is always on the rotation axis 12 as shown in FIG. 2, it is possible to always perform scanning in a focused state.

【0025】図3は、被測定面7aがBTSトロイダル
面の場合のエリアセンサ10上に結像した干渉縞11を
示す。ここで、参照面6aの光軸と被検体7の中心とが
一致した場合の干渉縞を11a、参照面6aが点Oから
距離hだけ走査した場合の干渉縞を11bとする。BT
Sの場合、測定断面の曲率半径は被検体7の中央部で最
も大きく、両端側に行くほど小さくなるので、参照面6
aと平行になる円弧の中心角は両端側に行くほど大きく
なり、その結果、干渉縞の像の長さは、中央部で最も短
く、両端側に行くほど長くなる。そこで、中央部におけ
る干渉縞11aの長さをdo とし、走査量がhのときの
11bの長さをdとする。一方、干渉縞11aの光軸か
らの移動量は0であり、11bの移動量は、前記図2の
H′に対応したHとなる。前述した図1の結像位置検出
手段14は、2次元CCDからなり、各素子の出力を測
定することにより、各干渉縞について、d,Hの値を検
出できるものである。
FIG. 3 shows the interference fringes 11 formed on the area sensor 10 when the measured surface 7a is a BTS toroidal surface. Here, an interference fringe when the optical axis of the reference surface 6a and the center of the subject 7 coincide with each other is 11a, and an interference fringe when the reference surface 6a scans from the point O by a distance h is 11b. BT
In the case of S, the radius of curvature of the measurement cross section is the largest at the center of the subject 7 and becomes smaller toward both ends, so that the reference surface 6
The central angle of the arc parallel to a becomes larger toward both ends, and as a result, the length of the image of the interference fringe is shortest at the central portion and becomes longer toward both ends. Therefore, the length of the interference fringe 11a at the central portion is set to do, and the length of 11b when the scanning amount is h is set to d. On the other hand, the amount of movement of the interference fringe 11a from the optical axis is 0, and the amount of movement of 11b is H corresponding to H'in FIG. The image forming position detecting means 14 of FIG. 1 described above is composed of a two-dimensional CCD, and can detect the values of d and H for each interference fringe by measuring the output of each element.

【0026】図4は、図3と同じくエリアセンサ10上
の干渉縞11であるが、図1において、併進台13を回
転軸12に沿って、被測定面7aの両端hMAX まで走査
したときの、被測定面7aの両端で形成される干渉縞を
示している。これら両端における干渉縞の長さが最大長
さdMAX となる。またこのときの光軸からの移動量は、
MAX である。
FIG. 4 shows the interference fringes 11 on the area sensor 10 as in FIG. 3, but in FIG. 1, when the translation table 13 is scanned along the rotation axis 12 to both ends h MAX of the surface 7a to be measured. The interference fringes formed at both ends of the measured surface 7a are shown. The length of the interference fringes at these ends is the maximum length d MAX . The amount of movement from the optical axis at this time is
It is H MAX .

【0027】走査量が0からhMAX に達するまでに描く
干渉縞の軌跡は、図4の2HMAX ×dMAX で囲まれる矩
形内に入る。したがって、被測定面全体についての干渉
縞を結像するために必要なエリアセンサの直径Dは、次
式、 D≧{(2HMAX )2+dMAX 2 1/2 ……(1) から求めることができる。
The locus of the interference fringe drawn until the scanning amount reaches from 0 to h MAX falls within the rectangle surrounded by 2H MAX × d MAX in FIG. Therefore, the diameter D of the area sensor required to form the interference fringes on the entire surface to be measured is obtained from the following equation: D ≧ {(2H MAX ) 2 + d MAX 2 } 1/2 (1) be able to.

【0028】そして、このDの値と、計測光学系の諸条
件とから、周辺光がケラレることのない所望の入射瞳の
径DN を算出することができる。以上の(1) の式による
演算及びDからDN を求める演算は、前述した図1の演
算装置15で行われる。
Then, from the value of D and various conditions of the measurement optical system, it is possible to calculate the desired diameter D N of the entrance pupil without vignetting of ambient light. The calculation by the equation (1) and the calculation of D N from D are performed by the calculation device 15 of FIG. 1 described above.

【0029】被測定面7aが、トロイダル面以外の任意
の曲線を回転軸12の周りに回転して形成した面の場
合、上記と同様に併進台13を走査し、エリアセンサ1
0上に描かれる干渉縞11の軌跡を求め、該軌跡からD
及びDN を求めればよい。なお、何れの場合も、エリア
センサ10の代わりにスクリーンを設け、スクリーン上
の干渉縞を実際に計測することによって上記のDN を算
出可能である。
When the surface 7a to be measured is a surface formed by rotating an arbitrary curve other than the toroidal surface around the rotation axis 12, the translating table 13 is scanned and the area sensor 1 is scanned as described above.
The locus of the interference fringe 11 drawn on 0 is obtained, and D is calculated from the locus.
And D N can be obtained. In any case, a screen is provided instead of the area sensor 10 and the above-mentioned D N can be calculated by actually measuring the interference fringes on the screen.

【0030】ところで、干渉縞の像11の測定は、その
明暗の縞に沿った長手方向についてのみの測定ができれ
ば良いので、エリアセンサ10をラインセンサに置き代
えることも可能である。ただし、その場合、幅の細いラ
インセンサ上に走査によって移動する干渉縞を常に結像
させ続けなければならない。
By the way, the measurement of the image 11 of the interference fringes only needs to be possible in the longitudinal direction along the bright and dark fringes, so that the area sensor 10 can be replaced by a line sensor. However, in that case, the interference fringes that move by scanning must be constantly imaged on the narrow line sensor.

【0031】図5に示す装置は、この観点からなされた
実施例で、ラインセンサ101を干渉縞の動きと同期し
て移動できる装置である。これは、図1に示す装置に、
ラインセンサ101をZ軸方向に進退できる駆動装置1
6、走査量hから干渉縞の移動量(H)を算出する移動
距離演算装置17、及び併進台13の走査量hを検出す
る走査量検出装置18を付加したものである。
The device shown in FIG. 5 is an embodiment made from this point of view, and is a device capable of moving the line sensor 101 in synchronization with the movement of the interference fringes. This is similar to the device shown in FIG.
Drive device 1 capable of moving the line sensor 101 back and forth in the Z-axis direction
6, a moving distance calculating device 17 for calculating the moving amount (H) of the interference fringes from the scanning amount h, and a scanning amount detecting device 18 for detecting the scanning amount h of the translation table 13 are added.

【0032】以下に本装置の作用を説明する。被測定面
7aの中央部で干渉縞を形成するまでは、前述の実施例
と同様である。その後、先ず、併進台13を駆動して距
離hだけ主走査方向(回転軸12の方向)に走査する。
走査量検出装置18は、この走査による走査量hを求
め、移動距離演算装置17に入力する。移動距離演算装
置17は、このhの値と、予め記憶しているG,R主径
線の曲率半径R,r0 とから干渉縞像11の結像面内に
おける移動量Hを次式によって算出する。 H=fh/{h2 +(R−ro)2 1/2 ……(2) ここに f : 対物レンズの焦点距離 このHの値を駆動装置16に入力し、該駆動装置16
は、このHの分だけラインセンサ101をz軸方向に移
動する。こうして干渉縞11を常にラインセンサ上に結
像させることができる。
The operation of this apparatus will be described below. The procedure until the formation of the interference fringes at the center of the surface 7a to be measured is the same as in the above-described embodiment. After that, first, the translation table 13 is driven to scan the distance h in the main scanning direction (direction of the rotary shaft 12).
The scanning amount detecting device 18 obtains the scanning amount h by this scanning and inputs it to the moving distance calculating device 17. The moving distance calculation device 17 calculates the moving amount H in the image plane of the interference fringe image 11 from the value of h and the radii of curvature R and r 0 of the G and R main diameter lines stored in advance by the following equation. calculate. H = fh / {h 2 + (R-ro) 2} 1/2 ...... (2) Here f: Enter a focal length value of the H of the objective lens driving device 16, the drive unit 16
Moves the line sensor 101 in the z-axis direction by the amount of H. In this way, the interference fringes 11 can always be imaged on the line sensor.

【0033】上記の(2) 式は、BTSのトロイダル面に
ついてであるが、任意の曲線(直線を含む)を回転軸1
2の周りに回転して得られる曲面についても、当該任意
の曲線の式から、上記の(2) 式に該当する式を導き出す
ことによって、同様に適用できる。
The above equation (2) is for the toroidal surface of the BTS, but an arbitrary curve (including a straight line) can be applied to the rotary shaft 1
A curved surface obtained by rotating around 2 can be similarly applied by deriving an expression corresponding to the above expression (2) from the expression of the arbitrary curve.

【0034】一方、ラインセンサ101の代わりに、図
6(a) に示すような干渉縞の移動する全範囲をカバーす
る二次元CCDからなるエリアセンサを使用した場合、
干渉縞11の移動の影響を受けずに測定できるが、1測
定断面ごとにA1,A2,A3……Anの全てのライン
についてデータを取り込む必要があり、測定に時間がか
かることになる。
On the other hand, instead of the line sensor 101, when an area sensor composed of a two-dimensional CCD that covers the entire moving range of interference fringes as shown in FIG. 6A is used,
Measurement can be performed without being affected by the movement of the interference fringes 11, but it is necessary to capture data for all lines of A1, A2, A3 ...

【0035】そこで、上記の(2) 式からHを求めて干渉
縞が結像される位置を、例えば、図6(b) に示すように
Axのラインであると算出し、1軸ドライブ手段を制御
する図5の駆動装置16の代わり、読み取り位置の制御
装置を設けて(図示を省略)でAxのラインの読み取り
を指示すればよい。
Therefore, H is obtained from the above equation (2), and the position where the interference fringes are imaged is calculated to be, for example, the line of Ax as shown in FIG. Instead of the driving device 16 of FIG. 5 for controlling the scanning position, a reading position control device may be provided (not shown) to instruct reading of the Ax line.

【0036】図7(a) ,(b) は、トロイダル面の測定に
おいて、G,R主径線の未知の曲率半径を求める方法を
説明する図である。符号19は曲率半径演算装置、20
は干渉縞を写すディスプレイを示す。可干渉光を被測定
面上に走査させるとき、適当に2以上の走査量h1,h
2をとり、結像位置検出装置14によってそのときの各
干渉縞の長さd1,d2と、光軸からの移動量H1,H
2を求める。この値を前記曲率半径演算装置19に入力
すると、該装置は、これらの値を次式(2) ,(3) 、 H=fh/{h2 +(R−ro)2 1/2 ……(2) d=fW/[R−{h2 +(R−ro)2 1/2 ] ……(3) ここに W :被測定面のZ軸方向の幅(図1) に代入し、連立方程式を解いて、R,ro を求める。
FIGS. 7 (a) and 7 (b) are diagrams for explaining a method of obtaining an unknown radius of curvature of the G and R main diameter lines in the measurement of the toroidal surface. Reference numeral 19 is a curvature radius calculation device, 20
Indicates a display that displays interference fringes. When scanning the surface to be measured with coherent light, the scanning amount h1, h of 2 or more is appropriately set.
2, the image forming position detecting device 14 measures the lengths d1 and d2 of the interference fringes at that time and the moving amounts H1 and H from the optical axis.
Ask for 2. When this value is input to the radius-of-curvature calculation device 19, the device calculates these values by the following equations (2) and (3), H = fh / {h 2 + (R-ro) 2 } 1/2 ... … (2) d = fW / [R- {h 2 + (R-ro) 2 } 1/2 ] …… (3) where W: Substitute for the width of the measured surface in the Z-axis direction (Fig. 1). Then, the simultaneous equations are solved to obtain R and ro.

【0037】本発明の測定方法においては、回転軸12
と走査方向の平行がとれていることが重要である。も
し、図8に示すように、被検体7の回転軸と走査方向と
が平行でなく、Δαの角度ずれがある場合は、被測定面
7aが理想状態に近いトロイダル面であれば、干渉縞は
図9(a) ,(b) のようにできることになる。つまり、対
物レンズ6が図8の上方に描かれた位置に来た場合、参
照面6aと被測定面7aとは平行な場合の間隔よりも離
れるので、干渉縞は図9(a) のように、点線で示す正規
の位置に結像せずに、実線で示すように正規の像より長
く、しかも光軸から離れた像として結像する。一方、対
物レンズ6が図8の下方に描かれた位置に来た場合、参
照面6aと被測定面7aとは平行な場合の間隔よりも近
づくので、干渉縞は図9(b) のように、点線で示す正規
の位置ではなく、実線で示す短くて光軸に近づいた像と
なる。
In the measuring method of the present invention, the rotary shaft 12
It is important that the scanning direction is parallel to the scanning direction. If the rotation axis of the subject 7 is not parallel to the scanning direction and there is an angular deviation of Δα as shown in FIG. 8, if the measured surface 7a is a toroidal surface close to an ideal state, then interference fringes will occur. Can be done as shown in Figs. 9 (a) and 9 (b). That is, when the objective lens 6 reaches the position shown in the upper part of FIG. 8, the reference surface 6a and the measured surface 7a are farther than the parallel distance, and the interference fringes are as shown in FIG. 9 (a). In addition, the image is not formed at the regular position indicated by the dotted line, but is formed as an image longer than the regular image and further away from the optical axis as indicated by the solid line. On the other hand, when the objective lens 6 comes to the position shown in the lower part of FIG. 8, the reference surface 6a and the measured surface 7a are closer than the distance in the case of being parallel, so the interference fringes are as shown in FIG. In addition, the image is not a regular position indicated by a dotted line but a short image approaching the optical axis indicated by a solid line.

【0038】図10(a) は、図8(a) から(b) にかけて
の各干渉縞を図7(b) のディスプレイ20上に重ねて干
渉縞11の軌跡を示した図である。干渉縞の軌跡は、Z
軸に対して非対称になっている。以上のことから、回転
軸12と走査方向とが平行でなく、Δαの角度ずれがあ
ると、被測定面7aが歪んでいると誤認してしまうこと
になる。そこで、この非対称の状態をディスプレイ20
上でモニタして、図10(b) のように対称になるように
被検体6の位置を修正すれば、Δαの補正を行うことが
できる。
FIG. 10A is a diagram showing the loci of the interference fringes 11 by superimposing the interference fringes from FIGS. 8A to 8B on the display 20 of FIG. 7B. The locus of the interference fringe is Z
It is asymmetric with respect to the axis. From the above, if the rotation axis 12 and the scanning direction are not parallel and there is an angle deviation of Δα, it will be mistakenly recognized that the measured surface 7a is distorted. Therefore, this asymmetric state is displayed on the display 20.
By monitoring the above and correcting the position of the subject 6 so as to be symmetrical as shown in FIG. 10B, Δα can be corrected.

【0039】以上の補正は、走査量hが等しい両側の2
点について、干渉縞の長さd,光軸からの移動量Hを検
出し、これらが等しくなるように併進台13上の被検体
7の位置を修正してやればよい。なお、被測定面7aが
任意の曲線を回転軸の周りに回転して創成した面であっ
て、しかもトロイダル面のように対称ではない場合であ
っても、その任意の曲線の方程式が既知であれば、走査
量hに対応したHやdを予め求めておくことができるの
で、この値と実際の干渉縞の軌跡とを比較することによ
って、Δαの補正が可能となる。
The above correction is performed on both sides of the same scanning amount h.
For the point, the length d of the interference fringe and the movement amount H from the optical axis may be detected, and the position of the subject 7 on the translation table 13 may be corrected so that they are equal. Even if the measured surface 7a is a surface created by rotating an arbitrary curve around the rotation axis and is not symmetrical like a toroidal surface, the equation of the arbitrary curve is known. If so, H and d corresponding to the scanning amount h can be obtained in advance, so that Δα can be corrected by comparing this value with the actual locus of the interference fringes.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上説明したように、トロイダル面、シ
リンドリカル面、円錐面等の、一般的には回転軸を持つ
非球面(共軸、非共軸の両方を含む)の面形状や面精度
を測定する場合、請求項1,2又は7の発明によれば、
併進によって変化する干渉縞の位置と大きさを測定する
ことによって、入射瞳の径、延いては対物レンズの必要
な口径を知ることができ、干渉縞を結像する際の周辺光
のケラレを防止することができる。
As described above, the surface shape and surface accuracy of an aspherical surface (including both coaxial and non-coaxial) generally having a rotation axis, such as a toroidal surface, a cylindrical surface, and a conical surface. According to the invention of claim 1, 2 or 7,
By measuring the position and size of the interference fringes that change with translation, it is possible to know the diameter of the entrance pupil and thus the necessary aperture of the objective lens, and to avoid vignetting of ambient light when forming the interference fringes. Can be prevented.

【0041】請求項3,4又は8,9の発明によれば、
ラインセンサを常に干渉縞の結像位置に合わせたり、二
次元CCDセンサの読み取りラインの位置を予め知るこ
とができるので、測定時間の短縮を図ることができる。
請求項5,10の発明によれば、被測定面がトロイダル
面の場合には、G,R主径線の曲率半径を求めることが
できる。請求項6,11記載の発明によれば、被測定面
の創成に使用された回転軸と併進方向との平行度のずれ
を簡単に修正することができる。
According to the invention of claims 3, 4 or 8 and 9,
Since the line sensor can always be aligned with the image formation position of the interference fringes and the position of the reading line of the two-dimensional CCD sensor can be known in advance, the measurement time can be shortened.
According to the inventions of claims 5 and 10, when the surface to be measured is a toroidal surface, the radii of curvature of the G and R main radial lines can be obtained. According to the inventions of claims 6 and 11, it is possible to easily correct the deviation of the parallelism between the rotation axis used to create the surface to be measured and the translation direction.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の測定装置の構成を示す図で、(a) はx
−y面図、(b) はx−z面図である。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a measuring apparatus of the present invention, in which (a) is x
-Y plane view, (b) are xz plane views.

【図2】BTS面の測定において、併進台による走査に
よって、干渉縞を形成する光線が参照面の光軸からずれ
る状態を説明する図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a state where a light beam forming an interference fringe is deviated from an optical axis of a reference surface by scanning with a translation table in the measurement of the BTS surface.

【図3】スクリーン上に結像する干渉縞を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing interference fringes formed on a screen.

【図4】必要な入射瞳径を求めるために干渉縞の移動す
る範囲を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a range of movement of interference fringes for obtaining a required entrance pupil diameter.

【図5】ラインセンサを干渉縞の検出器として用いた実
施例のx−y面図である。
FIG. 5 is an xy plan view of an example in which a line sensor is used as a detector for interference fringes.

【図6】2次元CCD上で干渉縞を検出する場合のデー
タの取り込みを示す図で、(a)は毎回全体のデータを取
り込む場合、(b) は走査量hから移動量Hを算出して干
渉縞の位置を知り、そのラインのデータだけを取り込む
場合を示す。
FIG. 6 is a diagram showing data acquisition when detecting interference fringes on a two-dimensional CCD. (A) is the case where the entire data is acquired each time, and (b) is the movement amount H calculated from the scanning amount h. The case where the position of the interference fringe is known and only the data of that line is captured is shown.

【図7】(a) は被測定面上を走査することにより、トロ
イダル面のG,R主径線の曲率半径を求める方法を説明
する図で、(b) はG,R主径線の曲率半径を求める装置
のブロック図である。
FIG. 7A is a diagram illustrating a method of obtaining a radius of curvature of a G, R main diameter line of a toroidal surface by scanning a surface to be measured, and FIG. It is a block diagram of the apparatus which calculates | requires a radius of curvature.

【図8】併進台の走査方向と回転軸との間にΔαのずれ
がある状態を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a state where there is a deviation of Δα between the scanning direction of the translation table and the rotation axis.

【図9】(a) ,(b) は、上記のΔαのずれがある場合の
干渉縞の結像状態を説明する図である。
9 (a) and 9 (b) are diagrams for explaining the image formation state of interference fringes when there is a deviation of Δα.

【図10】併進台による走査によって動く干渉縞の軌跡
を示す図で、(a) は被測定面にセッティングずれのある
場合、(b) はセッティングずれのない場合を示す図であ
る。
FIG. 10 is a diagram showing a locus of interference fringes that move by scanning with a translation table, where (a) shows a case where there is a setting deviation on the surface to be measured, and (b) shows a case where there is no setting deviation.

【図11】先願に記載のトロイダル面を測定する装置の
構成図で、(a) はx−y面図、(b) はx−z面図であ
る。
FIG. 11 is a configuration diagram of an apparatus for measuring a toroidal surface described in the prior application, (a) is an xy plane view, and (b) is an xz plane view.

【図12】イメージセンサ上に結像された干渉縞を示す
図である。
FIG. 12 is a diagram showing interference fringes formed on an image sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源 6 対物レンズ 6a 参照面 7 被検体 7a 被測定面 11 干渉縞 12 回転軸 13 併進台 14 結像位置検出装置 15 演算装置 16 駆動装置 17 移動距離演算装置 18 走査量検出装置 19 曲率半径演算装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 light source 6 objective lens 6a reference surface 7 subject 7a measured surface 11 interference fringes 12 rotation axis 13 translation table 14 imaging position detection device 15 calculation device 16 drive device 17 moving distance calculation device 18 scanning amount detection device 19 curvature radius calculation apparatus

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 同一光源からの可干渉光を被測定面と基
準になる参照面とに照射し、これら両面から反射される
参照波と被検波とを重畳して干渉縞を作り面精度を測定
する方法において、 任意の曲線を回転軸の周りに回転して形成した被測定面
に、前記可干渉光を対物レンズによって該回転軸上に集
束するように照射して、干渉縞を形成する工程と、 可干渉光の集束点が前記回転軸に沿って移動するよう
に、光源と被測定面との間に相対的な走査をさせ、被測
定面全体について、次々と干渉縞を形成する工程と、 対物レンズの結像面における干渉縞の軌跡を求め、該軌
跡から対物レンズの所要の入射瞳径を求める工程とから
なることを特徴とする曲面の測定方法。
1. Coherent light from the same light source is applied to a surface to be measured and a reference surface as a reference, and a reference wave and a test wave reflected from both surfaces are superposed to form interference fringes to improve surface accuracy. In the measuring method, an interference fringe is formed by irradiating the surface to be measured formed by rotating an arbitrary curve around a rotation axis so that the coherent light is focused on the rotation axis by an objective lens. Steps: Relative scanning is performed between the light source and the surface to be measured so that the focal point of the coherent light moves along the rotation axis, and interference fringes are sequentially formed on the entire surface to be measured. A method of measuring a curved surface, comprising: a step of obtaining a locus of interference fringes on an image plane of an objective lens; and a step of obtaining a required entrance pupil diameter of the objective lens from the locus.
【請求項2】前記被測定面がトロイダル面であって、前
記入射瞳径を求める工程が、 対物レンズの結像面における干渉縞の最大長さ
(dMAX )と光軸からの最大移動距離(HMAX )とを求
め、 次式 D≧{(2HMAX )2+dMAX 2 1/2 から所要の結像面の直径Dを算出し、これから、対物レ
ンズの所要の入射瞳径D N を求める工程であることを特
徴とする請求項1記載の曲面の測定方法。
2. The surface to be measured is a toroidal surface,
The step of finding the entrance pupil diameter is the maximum length of the interference fringes on the image plane of the objective lens.
(DMAX) And the maximum movement distance from the optical axis (HMAX) And
Therefore, the following equation D ≧ {(2HMAX)2+ DMAX 2}1/2 Calculate the required diameter D of the image plane from the
Required entrance pupil diameter D NIs a process that requires
The method for measuring a curved surface according to claim 1, which is a characteristic.
【請求項3】 同一光源からの可干渉光を被測定面と基
準になる参照面とに照射し、これら両面から反射される
参照波と被検波とを重畳して干渉縞を形成して曲面の測
定をする方法において、 任意の曲線を回転軸の周りに回転してできる被測定面
に、前記可干渉光を対物レンズを介して該回転軸上に集
束するように照射し、参照波と被検波とを重畳して形成
した干渉縞をラインセンサ上に結像させる工程と、 可干渉光の集束点を前記回転軸に沿って走査させ、被測
定面全体について次々と干渉縞を形成する工程と、 前記任意の曲線の方程式と、前記走査による回転軸上の
併進量(h)とから、干渉縞の光軸からの移動距離
(H)を算出する工程と、 こうして算出された移動距離(H)に合わせて前記ライ
ンセンサを移動する工程とからなることを特徴とする曲
面の測定方法。
3. Coherent light from the same light source is applied to a surface to be measured and a reference surface as a reference, and a reference wave and a test wave reflected from both surfaces are superposed to form interference fringes to form a curved surface. In the method for measuring, a surface to be measured formed by rotating an arbitrary curve around a rotation axis is irradiated with the coherent light so as to be focused on the rotation axis via an objective lens, Forming an image of interference fringes formed by superimposing the wave to be detected on the line sensor, and scanning the focal point of the coherent light along the rotation axis to sequentially form interference fringes on the entire surface to be measured. A step of calculating the moving distance (H) of the interference fringe from the optical axis from the equation of the arbitrary curve and the translation amount (h) on the rotation axis by the scanning, and the moving distance thus calculated. (H) and moving the line sensor. Curved measurement methods characterized by and.
【請求項4】 前記ラインセンサに代えてエリアセンサ
を設け、前記移動距離(H)からエリアセンサ上に結像
する干渉縞の位置を算出し、該算出位置に沿って干渉縞
のデータを取り込むことを特徴とする請求項3記載の曲
面の測定方法。
4. An area sensor is provided instead of the line sensor, the position of an interference fringe imaged on the area sensor is calculated from the moving distance (H), and the data of the interference fringe is fetched along the calculated position. The curved surface measuring method according to claim 3, wherein
【請求項5】 被測定面がトロイダル面である場合、前
記走査工程における異なる2以上の位置(h1,h2,
…)についての干渉縞の像をスクリーン上に結像し、該
干渉縞像の長さ(d)とその光軸からの距離(H)を求
め、次式 H=fh/{h2 +(R−ro)2 1/2 d=fW/[R−{h2 +(R−ro)2 1/2 ] ここに、 f:対物レンズの焦点距離 W:被測定面の副走査方向に沿った測定幅 からトロイダル面における主走査方向の曲率半径(R)
と、副走査方向の曲率半径(ro )を算出することを特
徴とする請求項1記載の曲面の測定方法。
5. When the surface to be measured is a toroidal surface, two or more different positions (h1, h2, and h2) in the scanning step.
The image of the interference fringes of (...) is formed on the screen, the length (d) of the interference fringes image and the distance (H) from the optical axis thereof are obtained, and the following equation H = fh / {h 2 + ( R-ro) 2 } 1/2 d = fW / [R- {h 2 + (R-ro) 2 } 1/2 ] where f: focal length of objective lens W: sub-scanning direction of measured surface Radius of curvature (R) in the main scanning direction from the measurement width along the toroidal surface
And a radius of curvature (ro) in the sub-scanning direction is calculated.
【請求項6】 前記走査工程によって形成される各干渉
縞を重ね合わせてできる干渉縞の軌跡をモニターし、理
論的な形状と比較することによってセッティングずれを
修正する工程をさらに含むことを特徴とする請求項1か
ら4の何れかに記載の曲面の測定方法。
6. The method further comprises the step of monitoring the trajectory of the interference fringes formed by superimposing the interference fringes formed by the scanning step and comparing them with a theoretical shape to correct the setting deviation. The method for measuring a curved surface according to any one of claims 1 to 4.
【請求項7】 同一光源からの可干渉光を被測定面と基
準になる参照面とに照射し、これら両面から反射される
参照波と被検波とを重畳し、干渉縞を形成して曲面の測
定をする装置において、 被測定面としてのトロイダル面を把持し、該被測定面を
その創成に使用された回転軸と平行に走査する併進台
と、 前記回転軸上に可干渉光が集束するように照射する対物
レンズと、 干渉縞の像の結像位置に設けられたエリアセンサと、 該エリアセンサ上の干渉縞について、光軸からの移動距
離(H)と長さ(d)を測定する結像位置検出装置と、 該結像位置検出装置によって、対物レンズの結像面にお
ける干渉縞の最大長さ(dMAX )と光軸からの最大移動
距離(HMAX )とを求め、 次式 D≧{(2HMAX )2+dMAX 2 1/2 から所要の結像面の直径Dを算出し、これから、対物レ
ンズの所要の入射瞳径D N を算出する演算装置とからな
ることを特徴とする曲面の測定装置。
7. Coherent light from the same light source is used as a base surface for measurement.
It irradiates the reference surface and the reflection surface from both sides.
Superimpose the reference wave and the test wave to form interference fringes and measure the curved surface.
In the measuring device, hold the toroidal surface as the measured surface, and
Translation table that scans in parallel with the rotation axis used for its creation
And an objective for irradiating the rotating shaft so that the coherent light is focused.
The lens, the area sensor provided at the position where the image of the interference fringes is formed, and the distance of movement of the interference fringes on the area sensor from the optical axis.
An image forming position detecting device for measuring the distance (H) and the length (d), and an image forming position detecting device for detecting the image forming position of the objective lens.
Maximum length of interference fringe (dMAX) And maximum movement from the optical axis
Distance (HMAX) And the following equation D ≧ {(2HMAX)2+ DMAX 2}1/2 Calculate the required diameter D of the image plane from the
Required entrance pupil diameter D NAnd a computing device that calculates
A curved surface measuring device characterized in that
【請求項8】 同一光源からの可干渉光を被測定面と基
準になる参照面とに照射し、これら両面から反射される
参照波と被検波とを重畳して干渉縞を形成して曲面の測
定をする装置において、 被測定面としてのトロイダル面を把持し、該被測定面を
その創成に使用された回転軸と平行に走査する併進台
と、 該併進台による併進量(h)を検出する走査量検出装置
と、 被測定面の回転軸上に可干渉光が集束するように照射す
る対物レンズと、 干渉縞の結像位置に設けられたラインセンサと、 前記任意の曲線の方程式と、前記併進量(h)とから、
干渉縞の光軸からの移動距離(H)を算出する移動距離
演算装置と、 該算出距離(H)に合わせて前記ラインセンサを移動す
る駆動装置とからなることを特徴とする曲面の測定装
置。
8. A curved surface by irradiating coherent light from the same light source on a surface to be measured and a reference surface as a reference, and superimposing a reference wave and a detected wave reflected from these both surfaces to form interference fringes. In a device for measuring, the toroidal surface as the surface to be measured is grasped, and the translation table for scanning the surface to be measured in parallel with the rotation axis used for its creation, and the translation amount (h) by the translation table. A scanning amount detection device for detecting, an objective lens for irradiating the rotation axis of the surface to be measured so that the coherent light is focused, a line sensor provided at the image forming position of the interference fringes, and an equation for the arbitrary curve And the translation amount (h),
A curved surface measuring device comprising a moving distance calculating device for calculating a moving distance (H) of the interference fringe from the optical axis and a driving device for moving the line sensor in accordance with the calculated distance (H). ..
【請求項9】 前記ラインセンサに代えてエリアセンサ
を設け、前記ラインセンサを移動する駆動手段の代わり
に、前記干渉縞像の移動距離(H)に応じてエリアセン
サの読み取り位置を指示する制御装置を設けたことを特
徴とする請求項8記載の曲面の測定装置。
9. A control for providing an area sensor in place of the line sensor, and for instructing a reading position of the area sensor according to a moving distance (H) of the interference fringe image instead of a driving means for moving the line sensor. The curved surface measuring apparatus according to claim 8, further comprising a device.
【請求項10】 同一光源からの可干渉光を被測定面と
基準になる参照面とに照射し、これら両面から反射され
る参照波と被検波とを重畳して干渉縞を形成して曲面の
測定をする装置において、 被測定面としてのトロイダル面を把持し、該被測定面を
その創成に使用された回転軸と平行に走査する併進台
と、 被測定面の回転軸上に可干渉光が集束するように照射す
る対物レンズと、 干渉縞の結像位置に設けられたエリアセンサと、 該エリアセンサ上の干渉縞について、光軸からの移動距
離(H)と長さ(d)を測定する結像位置検出装置と、 前記走査工程における異なる2以上の位置(h1,h
2,…)について、各干渉縞の長さ(d)とその光軸か
らの距離(H)から、次式 H=fh/{h2 +(R−ro)2 1/2 d=fW/[R−{h2 +(R−ro)2 1/2 ] ここに、 f:対物レンズの焦点距離 W:被測定面の副走査方向に沿った測定幅 によってトロイダル面における主走査方向の曲率半径
(R)と、副走査方向の曲率半径(ro )を算出する曲
率半径演算装置とからなることを特徴とする曲面の測定
装置。
10. Coherent light from the same light source is applied to a measured surface and a reference surface serving as a reference, and the reference wave and the detected wave reflected from both surfaces are superposed to form interference fringes to form a curved surface. In the device for measuring, the toroidal surface as the surface to be measured is grasped and the translation table that scans the surface to be measured in parallel with the rotation axis used to create it, and the axis of rotation of the surface to be measured causes interference. The objective lens that irradiates the light so that it converges, the area sensor that is provided at the imaging position of the interference fringes, and the movement distance (H) and the length (d) from the optical axis of the interference fringes on the area sensor. And an image forming position detecting device for measuring the position, and two or more different positions (h1, h) in the scanning process.
2, ...) from the length (d) of each interference fringe and its distance from the optical axis (H), the following equation H = fh / {h 2 + (R-ro) 2 } 1/2 d = fW / [R- {h 2 + (R-ro) 2 } 1/2 ] where, f: focal length of the objective lens, W: main scanning direction on the toroidal surface depending on the measurement width along the sub-scanning direction of the surface to be measured. Curvature radius (R) and a curvature radius calculation device for calculating a curvature radius (ro) in the sub-scanning direction.
【請求項11】 前記走査工程によって形成される干渉
縞の軌跡を表示する画面をさらに有することを特徴とす
る請求項7から10の何れかに記載の曲面の測定装置。
11. The curved surface measuring apparatus according to claim 7, further comprising a screen displaying a locus of interference fringes formed by the scanning step.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009128340A (en) * 2007-11-28 2009-06-11 Shimadzu Corp Method for evaluating troidal plane
KR100925719B1 (en) * 2007-08-29 2009-11-10 연세대학교 산학협력단 System For Measuring Optics Using Member With Pin-Hole and Method Of Measuring the The Same
JP2010145185A (en) * 2008-12-17 2010-07-01 Canon Inc Measuring method and measuring device
KR20150129747A (en) * 2013-03-07 2015-11-20 케이엘에이-텐코 코포레이션 System and method for reviewing a curved sample edge

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