JPH08233688A - Eccentricity measuring device - Google Patents
Eccentricity measuring deviceInfo
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- JPH08233688A JPH08233688A JP7037337A JP3733795A JPH08233688A JP H08233688 A JPH08233688 A JP H08233688A JP 7037337 A JP7037337 A JP 7037337A JP 3733795 A JP3733795 A JP 3733795A JP H08233688 A JPH08233688 A JP H08233688A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、非球面レンズの偏心測
定装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an eccentricity measuring device for an aspherical lens.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般的に、球面レンズの偏心を高精度に
測定する場合は、レンズに光を入射させた状態でレンズ
を外径規準で回転させ、レンズの各面からの反射光の振
れを測定することにより、レンズ外径の中心軸とレンズ
光軸(各球面の球心を通る直線)のズレ、即ち、偏心を
求めていた。2. Description of the Related Art Generally, when measuring the eccentricity of a spherical lens with high accuracy, the lens is rotated by an outer diameter standard while the light is incident on the lens, and the reflected light from each surface of the lens shakes. The deviation between the center axis of the lens outer diameter and the lens optical axis (the straight line passing through the spherical center of each spherical surface), that is, the eccentricity was obtained by measuring
【0003】また、レンズの外径、若しくは、レンズホ
ルダーの外径を旋盤型の加工機で加工する場合も、同様
にレンズ光軸を測定し、ワーク回転軸と合致させてい
た。一方、非球面レンズの偏心を測定する場合も、同様
にレンズを回転させ、レンズの各面からの反射光の振れ
を測定することにより、レンズ外径の中心軸とレンズ規
準軸(一面側の「非球面中心部の曲率中心」と、二面側
の「非球面中心部の曲率中心」若しくは「球面の曲率中
心」で規定される軸)とのズレ、及び、レンズ規準軸と
非球面軸との傾きを求めていた。Further, when the outer diameter of the lens or the outer diameter of the lens holder is processed by a lathe type processing machine, the optical axis of the lens is similarly measured and matched with the rotation axis of the work. On the other hand, when measuring the eccentricity of an aspherical lens, the lens is similarly rotated and the deflection of the reflected light from each surface of the lens is measured to determine the center axis of the lens outer diameter and the lens reference axis (one surface side). Deviation between the "center of curvature of the central part of the aspherical surface" and the axis defined by the "center of curvature of the central part of the aspherical surface" or the "center of curvature of the spherical surface" on the two sides, and the lens reference axis and the aspherical surface axis I was looking for the inclination.
【0004】この、回転を利用した従来の偏心測定装置
の場合、高精度の回転機構が必要となるため、被検レン
ズをホルダに対して、例えば、真空吸着により保持し、
ホルダをエアースピンドルにより回転させていた。ま
た、非球面レンズの外径加工も、球面と同様の考え方で
実現が可能である。このように、ワークの回転を利用し
た偏心測定装置は、オプションを追加することにより外
径加工機にも拡張が可能となる利点を有する。In the case of this conventional eccentricity measuring device utilizing rotation, since a highly accurate rotation mechanism is required, the lens to be inspected is held on the holder by, for example, vacuum suction,
The holder was rotated by the air spindle. Further, the outer diameter processing of the aspherical lens can be realized by the same idea as that of the spherical surface. As described above, the eccentricity measuring device using the rotation of the work has an advantage that it can be expanded to the outer diameter processing machine by adding an option.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、回転を
利用した従来の偏心測定装置の場合、被検面のフレを測
定する際は、被検面の一部の面情報を利用しているに過
ぎなかった。従って、被検面の面精度が悪い場合には、
その面情報を補正のために入力しないと、正確な偏心測
定ができないと言う問題点があった。However, in the case of the conventional eccentricity measuring device utilizing rotation, when measuring the shake of the surface to be inspected, only partial surface information of the surface to be inspected is used. There wasn't. Therefore, if the surface accuracy of the surface to be inspected is poor,
There is a problem that accurate eccentricity measurement cannot be performed unless the surface information is input for correction.
【0006】本発明は上記従来技術の欠点に鑑みなされ
たもので、2次非球面レンズの偏心を非球面の全面情報
を利用して測定することが可能な偏心測定装置の提供を
目的とする。The present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks of the prior art, and an object of the present invention is to provide an eccentricity measuring device capable of measuring the eccentricity of a secondary aspherical lens by using the entire surface information of the aspherical surface. .
【0007】[0007]
【課題を解決する為の手段】上記問題点の解決のため
に、本発明は、「干渉計本体と、該干渉計本体から射出
される平面波を球面波に変換するための集光レンズと、
被検レンズを構成する2次非球面の焦点を該集光レンズ
の結像点に合致させるように該被検レンズを保持調整す
るための第一の保持調整機構と、該2次非球面からの反
射光である平面波、若しくは球面波を反射させるための
折返しミラーと、該折返しミラーからの反射光が再び該
結像点に再結像するように該折返しミラーを保持調整す
るための第二の保持調整機構と、該被検レンズの裏面側
から干渉計測するための干渉計測系と、『該干渉計測系
を測定光軸方向に移動させるための移動機構、若しくは
該被検レンズを測定光軸周りに回転させるための回転機
構』と、該干渉計本体、及び該干渉計測系の測定データ
を演算処理するための演算装置とからなることを特徴と
する偏心測定装置」を提供する。In order to solve the above problems, the present invention provides an "interferometer main body, and a condenser lens for converting a plane wave emitted from the interferometer main body into a spherical wave.
From the secondary aspherical surface, there is provided a first holding adjustment mechanism for holding and adjusting the secondary aspherical surface forming the lens to be inspected so that the focal point of the secondary aspherical surface coincides with the image forming point of the condenser lens. A reflection mirror for reflecting a plane wave or a spherical wave that is reflected light of the second reflection mirror, and a second mirror for holding and adjusting the reflection mirror so that the reflection light from the reflection mirror re-images at the image formation point. Holding adjustment mechanism, an interference measurement system for performing interference measurement from the rear surface side of the lens to be inspected, and a moving mechanism for moving the interference measurement system in the measurement optical axis direction, or the measurement light to the lens to be inspected. An eccentricity measuring device including a rotating mechanism for rotating about an axis, an interferometer main body, and an arithmetic device for arithmetically processing measurement data of the interferometric measurement system ".
【0008】[0008]
【作用】図1(a)は、被検レンズ1が、2次非球面1
aと球面1bで構成されている場合の、2次非球面1a
に対する球面1bの偏心を測定するための偏心測定装置
の原理図である。2次非球面の一例として、2次非球面
1aが双曲面の場合の、折返し測定になっている。干渉
計本体2としては、フィゾー型干渉計を使用している
が、トワイマングリーン型干渉計等であっても差し支え
ない。In FIG. 1A, the lens 1 to be inspected has the secondary aspherical surface 1
secondary aspherical surface 1a when it is composed of a and spherical surface 1b
It is a principle view of an eccentricity measuring device for measuring the eccentricity of the spherical surface 1b with respect to. As an example of the quadratic aspherical surface, folding measurement is performed when the quadratic aspherical surface 1a is a hyperboloid. Although a Fizeau interferometer is used as the interferometer main body 2, a Twyman-Green interferometer or the like may be used.
【0009】図1(a)では、先ず、干渉計本体2から
射出された平面波(通常はHe−Neレーザ光)を第一
のフィゾーレンズ3(射出側の最終面であるフィゾー面
3aの曲率中心がレンズの結像点と一致しているレン
ズ)に導き、球面波に変換する。そして、その球面波の
球心、即ち、第一のフィゾーレンズの結像点(原点Oと
する)と双曲面1aの第一焦点を一致させてアライメン
トすることにより、原点Oから発散した球面波は、双曲
面1aで反射され再び球面波に変換される。この球面波
は、双曲面1aの第二焦点から等価的に発散するため、
球面の折返しミラー4の球心(点Aとする)をこの第二
焦点に一致させてアライメントすることにより、この球
面波を折返しミラー4に垂直に入射させることが可能で
ある。従って、この測定光束である球面波は、今来たパ
スを逆戻りし、往路にてフィゾー面3aで反射された光
束と、復路にてフィゾー面3aを透過する光束が干渉縞
を形成することになる。この状態で、各光学面が理想形
状であり、測定光束の波面も無収差の状態であれば、ア
ライメントが理想的に行なわれている限り、所謂「縞一
色」の干渉縞が得られる。In FIG. 1A, first, a plane wave (usually a He-Ne laser beam) emitted from the interferometer main body 2 is irradiated with a curvature of a first Fizeau lens 3 (a Fizeau surface 3a which is a final surface on the emission side). The lens is centered on the image forming point of the lens) and is converted into a spherical wave. Then, the spherical center of the spherical wave, that is, the imaging point of the first Fizeau lens (origin O) and the first focal point of the hyperboloid 1a are aligned and aligned, so that the spherical wave diverging from the origin O Is reflected by the hyperboloid 1a and converted into a spherical wave again. Since this spherical wave diverges equivalently from the second focus of the hyperboloid 1a,
By aligning the spherical center of the folding mirror 4 (designated as point A) with the second focal point, it is possible to make the spherical wave enter the folding mirror 4 vertically. Therefore, the spherical wave, which is this measurement light flux, returns to the path that has just arrived, and the light flux reflected by the Fizeau surface 3a on the forward path and the light flux that has transmitted through the Fizeau surface 3a on the return path form interference fringes. Become. In this state, if each optical surface has an ideal shape and the wavefront of the measurement light beam is in an aberration-free state, so-called "stripe monochromatic" interference fringes can be obtained as long as the alignment is performed ideally.
【0010】なお、被検レンズ1、及び、折返しミラー
4は、図示しない保持調整機構により、干渉縞が形成さ
れるようにアライメントが行われる。また、集光レンズ
(フィゾーレンズ)3のフィゾー面3aからの球面波は
理想的な状態であると仮定して説明するが、収差が乗る
場合には、高精度参照面をレフとした、所謂「レフ減
算」を施せばよい。The lens 1 to be inspected and the folding mirror 4 are aligned by a holding adjustment mechanism (not shown) so that interference fringes are formed. Further, the spherical wave from the Fizeau surface 3a of the condenser lens (Fizeau lens) 3 is assumed to be in an ideal state, but when aberration occurs, a so-called high-precision reference surface is used as a reflector. “Ref subtraction” should be applied.
【0011】さらに、2次非球面測定の折返しミラー4
等に形状誤差が乗っている場合、及び、アライメントが
理想状態で無い場合には、その補正が必要となる。例え
ば、折返しミラー4の形状誤差の補正は、座標の整合性
も含めて、本願と同時出願の『折返し干渉計測装置』で
開示している。また、アライメント誤差補正に関して
は、特願平7−32579で開示している。Further, the folding mirror 4 for secondary aspherical surface measurement
If there is a shape error in the above, or if the alignment is not in the ideal state, the correction is necessary. For example, the correction of the shape error of the folding mirror 4 is disclosed in “Folding interference measuring apparatus” of the present application and the simultaneous application, including the coordinate matching. Further, Japanese Patent Application No. 7-32579 discloses the alignment error correction.
【0012】アライメント誤差補正の結果は、非球面軸
の測定にフィードバックさせる必要がある。以下の議論
は、取りあえず上記理想状態を前提に行なう。この場
合、双曲面1aの非球面軸は、第1のフィゾーレンズ3
のフィゾー面3aの球心Oと折返しミラー4の球心Aを
結ぶ直線で定義できる。この時、「被検レンズ1の非球
面1aの反対面である球面1b」の球心Bから、直線O
Aに下ろした垂線の長さと方向を、非球面レンズの偏心
量と定義する。The result of the alignment error correction needs to be fed back to the measurement of the aspherical axis. The following discussion is based on the above ideal state for the time being. In this case, the aspherical axis of the hyperboloid 1a is determined by the first Fizeau lens 3
It can be defined by a straight line connecting the ball center O of the Fizeau surface 3a and the ball center A of the folding mirror 4. At this time, a straight line O is drawn from the spherical center B of the "spherical surface 1b opposite to the aspherical surface 1a of the lens 1 to be tested".
The length and direction of the perpendicular drawn to A are defined as the amount of eccentricity of the aspherical lens.
【0013】球心A及び球心Bの位置の求め方を、図1
(a)、(b)で説明する。図1(b)では、被検レン
ズ1の裏面側から干渉計測するための干渉計測系とし
て、第二の干渉計本体10、第二のフィゾーレンズ6、
及び、第二のフィゾーレンズを保持調整するための図示
しない保持調整機構を採用しているが、後述の図4のよ
うに、第一の干渉計本体2からの平面波を這い回しても
良い。FIG. 1 shows how to obtain the positions of the ball center A and the ball center B.
This will be described with reference to (a) and (b). In FIG. 1B, a second interferometer main body 10, a second Fizeau lens 6, and an interferometer measuring system for interferometric measurement from the back surface side of the lens 1 to be inspected are provided.
Further, although a holding adjustment mechanism (not shown) for holding and adjusting the second Fizeau lens is adopted, the plane wave from the first interferometer main body 2 may be crawled as shown in FIG. 4 described later.
【0014】先ず、第一の干渉計本体2の光軸と、第二
の干渉計本体10の光軸を略合致させる。この光軸は平
面波の向きを表し、各々の干渉計本体内部に設けられた
規準平面ミラー2a、10aで規定されている。さら
に、各フィゾーレンズ3、6は、各々のフィゾー面3
a、6aを各干渉計本体内部の規準平面ミラー2a、1
0aと、トワイマン干渉モードでアライメントすること
により、この光軸上に各フィゾーレンズを設置してい
る。以上のアライメントは、両方の干渉計測定自身が精
度的に問題無いことを保証するために行うものであり、
これらのアライメント誤差が偏心測定の精度に与える影
響は略無視できる。First, the optical axis of the first interferometer body 2 and the optical axis of the second interferometer body 10 are substantially aligned with each other. This optical axis represents the direction of the plane wave, and is defined by the reference plane mirrors 2a and 10a provided inside each interferometer body. Furthermore, each Fizeau lens 3 and 6 has its own Fizeau surface 3
a and 6a are the reference plane mirrors 2a and 1 inside each interferometer body.
Each Fizeau lens is installed on this optical axis by aligning with 0a in the Twyman interference mode. The above alignment is performed to ensure that both interferometer measurements themselves are accurate.
The effect of these alignment errors on the accuracy of eccentricity measurement can be ignored.
【0015】この時、第一のフィゾーレンズのフィゾー
面の球心Oを通る光軸を最終的な干渉計光軸(以下、
「光軸」と称す)と定義する。第二のフィゾーレンズの
アライメントは、そのフィゾー面を第一のフィゾーレン
ズのフィゾー面と「縞一色」に干渉させることにより位
置出しする。この位置出しは、第二のフィゾーレンズを
光軸に垂直方向にシフトさせても良いし、光軸に対して
ティルトさせても良い。At this time, the optical axis passing through the spherical center O of the Fizeau surface of the first Fizeau lens is changed to the final optical axis of the interferometer (hereinafter,
It is defined as "optical axis"). The alignment of the second Fizeau lens is positioned by causing the Fizeau surface of the first Fizeau lens to interfere with the Fizeau surface of the first Fizeau lens in a “striped color”. For this positioning, the second Fizeau lens may be shifted in the direction perpendicular to the optical axis, or may be tilted with respect to the optical axis.
【0016】さらに、第二のフィゾーレンズを光軸方向
に移動させるための、図示しない移動機構の移動軸を光
軸と略平行になるように調整して置く。この移動軸上を
図示しない保持調整機構が移動する際の真直度(ヨタツ
キ)が測定精度を大きく左右するため、真直度を確保す
ることが必須となる。また、全体の偏心測定精度に対し
て充分な真直度が確保出来ない場合には、そのヨタツキ
を光学的に検出して、位置の補正を行う必要が生ずる。
図1では、移動軸と光軸とを合致させて示している。Further, a moving mechanism (not shown) for moving the second Fizeau lens in the optical axis direction is adjusted and placed so as to be substantially parallel to the optical axis. Since the straightness (wobble) when the holding adjustment mechanism (not shown) moves on this moving axis greatly affects the measurement accuracy, it is essential to secure the straightness. Further, if sufficient straightness cannot be ensured with respect to the overall eccentricity measurement accuracy, it becomes necessary to optically detect the flutter and correct the position.
In FIG. 1, the movement axis and the optical axis are shown to match each other.
【0017】以上の設定の下で、「被検レンズの非球面
の反対面である球面」の球心Bの、原点Oを通る移動軸
に対するズレ量が以下のようにして求まる。即ち、第二
のフィゾーレンズ6を光軸方向に移動させて行き、「被
検レンズの非球面の反対面である球面」の干渉計測が可
能な位置まで移動させた後、このズレ量を検出する。具
体的な検出手段としては、第二のフィゾーレンズ6のフ
ィゾー面6aと「被検レンズの非球面の反対面である球
面」1bが「縞一色」に干渉するように、図示しない保
持調整機構により第二のフィゾーレンズ6をアライメン
トし、そのアライメント量をマイクロメータ等の検出手
段により検出しても良い。また、ズレ量が小さい場合に
は、この被検レンズ1の裏面側からの干渉計測データで
あるアライメント誤差補正量そのものから換算しても良
い。Under the above settings, the amount of deviation of the spherical center B of the "spherical surface opposite to the aspherical surface of the lens to be tested" with respect to the moving axis passing through the origin O is obtained as follows. That is, the second Fizeau lens 6 is moved in the optical axis direction, and is moved to a position where "interferometric measurement of the spherical surface opposite to the aspherical surface of the lens to be measured" is possible, and then the deviation amount is detected. To do. As a specific detecting means, a holding and adjusting mechanism (not shown) is so arranged that the Fizeau surface 6a of the second Fizeau lens 6 and the "spherical surface opposite to the aspherical surface of the lens to be inspected" 1b interfere with "a single stripe". Alternatively, the second Fizeau lens 6 may be aligned, and the alignment amount may be detected by a detection means such as a micrometer. In addition, when the deviation amount is small, it may be converted from the alignment error correction amount itself which is the interference measurement data from the back surface side of the lens 1 to be inspected.
【0018】折返し球面ミラーの球心Aの位置も同様に
求めることが可能である(その際、被検レンズを取り除
く必要がある)。以上のようにして、原点Oを通る移動
軸を規準とした球心A、Bの位置が確定するから、前述
のように定義した偏心量が求まる。The position of the spherical center A of the folded spherical mirror can be similarly obtained (at that time, the lens to be inspected needs to be removed). As described above, the positions of the spherical centers A and B with respect to the moving axis passing through the origin O are determined, and thus the eccentricity amount defined as described above is obtained.
【0019】[0019]
【実施例】作用で述べた測定例は、本発明の第1の実施
例であり、第二のフィゾーレンズの位置出しに、第一の
フィゾーレンズの結像点、即ち、原点Oを利用すること
が可能な場合である。さらに換言すれば、「被検レンズ
の非球面の反対面である球面」、及び、折返しミラー
と、第2のフィゾーレンズのフィゾー面との干渉状態
が、図示しない保持調整機構の移動軸上の移動範囲内
で、点O、A、Bの様な結像点を介して実現できる場合
である。EXAMPLE The measurement example described in the operation is the first example of the present invention, and the image forming point of the first Fizeau lens, that is, the origin O is used to position the second Fizeau lens. It is possible. In other words, the "spherical surface opposite to the aspherical surface of the lens to be inspected", and the interference state between the folding mirror and the Fizeau surface of the second Fizeau lens are on the moving axis of the holding adjustment mechanism (not shown). This is a case where it can be realized within the moving range via imaging points such as points O, A, and B.
【0020】測定装置としては球心A、Bの、光軸(正
確には移動軸)からのズレを検出するための手段が必要
となる。偏心精度、及び、測定のNA(ニューメリカル
アパーチャ)にもよるが、偏心量の少ないレンズを高精
度に測定するためには、アライメント時の位置出し機構
としてはピエゾ素子の使用が望ましい。また、偏心量を
高精度に演算する場合には、点O、A、Bの光軸方向の
位置関係も必要となるため、スケール、若しくは、レー
ザ測長器等の移動距離検出手段(図示しない)が必要と
なる。通常の測定においては、点O、A、Bの光軸方向
の位置関係は、設計値から算出するだけで充分である。As the measuring device, means for detecting the deviation of the ball centers A and B from the optical axis (more precisely, the moving axis) is required. Although it depends on the eccentricity accuracy and the measurement NA (Numerical Aperture), it is desirable to use a piezo element as a positioning mechanism for alignment in order to measure a lens with a small eccentricity with high accuracy. Further, in order to calculate the eccentricity amount with high accuracy, a positional relationship between the points O, A, and B in the optical axis direction is also required, and therefore, a scale, or a moving distance detecting means (not shown) such as a laser length measuring device. )Is required. In ordinary measurement, it is sufficient to calculate the positional relationship between the points O, A, and B in the optical axis direction from the design value.
【0021】図示しない演算装置は、被検面の情報が予
め入力され、演算に必要な係数を測定に先立って演算し
記憶しておく機能と、干渉計本体内の干渉縞撮像手段
(CCDカメラ)からの画像情報を光路差データに変換
する機能と、前記係数を基に光路差データを解析処理
し、被検面の形状誤差を算出する機能と、測定結果を表
示する機能とを有す。An arithmetic unit (not shown) has a function of preliminarily inputting information about the surface to be inspected, calculating and storing coefficients required for the arithmetic operation prior to measurement, and an interference fringe image pickup means (CCD camera) in the interferometer main body. ) Has the function of converting the image information from the optical path difference data into the optical path difference data, the function of analyzing the optical path difference data based on the coefficient to calculate the shape error of the surface to be inspected, and the function of displaying the measurement result. .
【0022】被検レンズ1、折返しミラー4、及び第二
のフィゾーレンズ6は、被検面と基準参照面からの反射
光が干渉縞を形成するように、図示しない保持調整機構
によりアライメントが行われる。アライメントは干渉縞
撮像手段からの信号を図示しないモニタに送り、モニタ
上の干渉縞を見ながら行われる。図2(a)は、本発明
の第一の実施例の第一の変形例であり、「被検レンズの
非球面の反対面である球面」、及び、若しくは、折返し
ミラーと、第二のフィゾーレンズのフィゾー面との干渉
状態を、図示しない保持調整機構の移動軸上の移動範囲
内で実現する際に、第二のフィゾーレンズが発散型(フ
ィゾーレンズから射出される光束が集光しない)である
ため、原点Oを介した第二のフィゾーレンズの位置出し
が不可能な場合である。The lens 1, the folding mirror 4 and the second Fizeau lens 6 are aligned by a holding and adjusting mechanism (not shown) so that the reflected light from the surface to be inspected and the reference reference surface form interference fringes. Be seen. The alignment is performed while sending a signal from the interference fringe image pickup means to a monitor (not shown) and observing the interference fringes on the monitor. FIG. 2A is a first modification of the first embodiment of the present invention, which is a “spherical surface opposite to the aspherical surface of the lens to be tested” and / or a folding mirror and a second mirror. When the interference state with the Fizeau surface of the Fizeau lens is realized within the movement range on the movement axis of the holding adjustment mechanism (not shown), the second Fizeau lens is a diverging type (the light beam emitted from the Fizeau lens does not converge). In this case, it is impossible to position the second Fizeau lens via the origin O.
【0023】この場合は、第二のフィゾーレンズ61の
位置出しは、第一のフィゾーレンズ3と同様に、干渉計
本体内部の規準ミラー10aに対してトワイマン干渉モ
ードで行わざるを得ない。これは、フィゾーレンズの軸
を光軸に対して平行に調整するための一手段に過ぎず、
原点Oに対する軸出しは、例えば、図2(b)の様にフ
ィゾー面61aでのキャッツアイ反射を利用する等の手
法も使用可能である。In this case, the positioning of the second Fizeau lens 61 must be performed in the Twyman interference mode with respect to the reference mirror 10a inside the interferometer main body, as in the case of the first Fizeau lens 3. This is just one means to adjust the axis of the Fizeau lens parallel to the optical axis,
For the axis alignment with respect to the origin O, for example, a method of utilizing cat's eye reflection on the Fizeau surface 61a as shown in FIG. 2B can be used.
【0024】この第二のフィゾーレンズ61の位置出し
精度が全体の偏心測定精度に大きく効くと同時に、第一
の実施例では必要の無かった、光軸及び第一のフィゾー
レンズ3の高精度なアライメントも、全体の偏心精度を
確保する上で必要となってくる。さらに、「被検レンズ
の非球面の反対面である球面」と「縞一色」で干渉させ
る場合と、折返し球面ミラーと「縞一色」で干渉させ場
合とで、第二のフィゾーレンズを交換する必要がある場
合、フィゾーレンズの交換による位置出しの誤差を抑え
る必要がある。The positioning accuracy of the second Fizeau lens 61 has a great effect on the overall eccentricity measurement accuracy, and at the same time, the high accuracy of the optical axis and the first Fizeau lens 3 which is not necessary in the first embodiment. Alignment is also necessary to ensure the accuracy of the overall eccentricity. Further, the second Fizeau lens is exchanged depending on whether the "spherical surface opposite to the aspherical surface of the lens to be inspected" interferes with "one stripe color" or when the interference is caused with the folding spherical mirror using "one stripe color". If necessary, it is necessary to suppress the positioning error due to replacement of the Fizeau lens.
【0025】図3(a)は、本発明の第一の実施例の第
二の変形例であり、被検レンズ11が放物面11aと球
面11bで構成されたレンズの場合である。この場合
は、折返しミラー41としては平面を使用するため、本
質的に、原点Oを介した第二のフィゾーレンズ6の位置
出しが不可能である。従って、この場合も、折返しミラ
ー41のアライメントは光軸に対して行わざるを得ない
ため、第一の変形例で述べた、事前の光軸出しに加え
て、図3(b)に示すような、第二のフィゾーレンズの
交換が必要となる。FIG. 3A shows a second modification of the first embodiment of the present invention, in which the lens 11 to be inspected is composed of a parabolic surface 11a and a spherical surface 11b. In this case, since a plane is used as the folding mirror 41, it is essentially impossible to position the second Fizeau lens 6 via the origin O. Therefore, also in this case, since the folding mirror 41 must be aligned with respect to the optical axis, as shown in FIG. 3B in addition to the advance optical axis alignment described in the first modification. The second Fizeau lens needs to be replaced.
【0026】これは、収束型、または、発散型の第二の
フィゾーレンズ6、61から平面型の第二のフィゾーレ
ンズ62への交換であり、事前の光軸出しを崩さないた
めにも、平面型フィゾーレンズ62は平行平面板が望ま
しい。この時、3光束干渉(フィゾー面と平行平面の、
3面からの反射光の干渉)を避けるために、フィゾー面
62aの反対面には反射防止膜を施す必要がある。This is a replacement of the convergent or divergent second Fizeau lenses 6 and 61 with the flat second Fizeau lens 62, and in order to prevent the optical axis from being broken in advance, The plane type Fizeau lens 62 is preferably a plane parallel plate. At this time, three-beam interference (a plane parallel to the Fizeau surface,
In order to avoid interference of reflected light from the three surfaces, it is necessary to apply an antireflection film on the surface opposite to the Fizeau surface 62a.
【0027】また、以上の実施例は、一面が2次非球面
で構成されている被検レンズの場合の偏心測定例である
が、両面共2次非球面の被検レンズの場合にも、同様に
適用可能である。本発明の第2の実施例として、図4の
ように、第二のフィゾーレンズを移動させる代わりに、
被検レンズを光軸周りに回転させるための回転機構を設
けた装置を説明する。Further, although the above-mentioned embodiment is an example of decentering measurement in the case of a test lens whose one surface is composed of a secondary aspherical surface, in the case of a test lens having a secondary aspherical surface on both sides, It is applicable as well. As a second embodiment of the present invention, as shown in FIG. 4, instead of moving the second Fizeau lens,
A device provided with a rotation mechanism for rotating the lens under test around the optical axis will be described.
【0028】図4(a)では、被検レンズ1の片面の双
曲面1aを、「縞一色」で折返し測定している。この状
態で、裏面の球面1bと、裏面からの干渉計測系を校正
する第二のフィゾーレンズ6のフィゾー面6aとが、
「縞一色」状態になるように、図示しない保持調整機構
により第二のフィゾーレンズ6をアライメントする。図
4(b)では、被検レンズ1を回転機構9を用いて光軸
周りに180度回転させ、双曲面1aを同様に「縞一
色」の干渉状態に再度アライメントする。この時、第二
のフィゾーレンズ6を動かさずに、裏面の干渉縞データ
を解析すると、得られるデータは所望の偏心量の2倍の
誤差を表している。In FIG. 4 (a), the hyperboloid 1a on one surface of the lens 1 to be inspected is measured by folding back in "one color of stripe". In this state, the spherical surface 1b on the back surface and the Fizeau surface 6a of the second Fizeau lens 6 for calibrating the interference measurement system from the back surface are
The second Fizeau lens 6 is aligned by a holding adjustment mechanism (not shown) so as to be in the “one-color stripe” state. In FIG. 4B, the lens 1 to be inspected is rotated by 180 degrees around the optical axis by using the rotation mechanism 9, and the hyperboloid 1a is similarly aligned again in the interference state of “stripe color”. At this time, when the interference fringe data on the back surface is analyzed without moving the second Fizeau lens 6, the obtained data shows an error of twice the desired eccentricity amount.
【0029】裏面の干渉縞は、縞本数が少ない場合に
は、フリンジ走査等の手段により高精度に解析可能であ
る。縞本数が多すぎてフリンジ走査等が不可能な場合に
は、干渉計の所謂「ポイントモード」を使用するか、若
しくは、赤外干渉計を使用することにより、偏心測定の
ダイナミックレンジを広げることで対処可能である。ま
た、図4(a)で裏面側からの干渉計測系は、必ずしも
「縞一色」状態にする必要は無い。即ち、第二のフィゾ
ーレンズ6を2次非球面側の干渉計測系に対して動かさ
ない限り、図4(a)(b)の2個の干渉縞データの減
算から、同様に、所望の偏心量の2倍の誤差が演算可能
となる。If the number of stripes is small, the interference fringes on the back surface can be analyzed with high precision by means such as fringe scanning. If fringe scanning is not possible due to too many stripes, use the so-called "point mode" of an interferometer or use an infrared interferometer to expand the dynamic range of eccentricity measurement. Can be dealt with. Further, in FIG. 4A, the interference measurement system from the back surface side does not necessarily have to be in the "one-color stripe" state. That is, unless the second Fizeau lens 6 is moved with respect to the interferometric measurement system on the secondary aspherical surface side, the desired eccentricity is similarly obtained from the subtraction of the two pieces of the interference fringe data shown in FIGS. An error twice the amount can be calculated.
【0030】図5は、本発明の第3の実施例であり、偏
心と併せて、2次非球面のパワー成分である、κ、Rも
同時に測定するための装置である。詳細は、本願と同時
出願の『干渉計測装置』に開示している。以下に簡単に
説明する。具体的な配置としては、1個の干渉計本体2
と4個の偏向ミラー5を組合せ、第一の偏向ミラー5a
の挿脱により、測定光束を二者択一している。即ち、第
一の偏向ミラー5aを挿入しない場合には、測定光束は
第四の偏向ミラー5dにより第一のフィゾーレンズ3を
経て被検レンズ1の2次非球面1aに入射し、2次非球
面の折返し干渉計測を可能にする。また、第一の偏向ミ
ラー5aを挿入した時には、測定光束は第二、第三の偏
向ミラー5b、5cにより第二のフィゾーレンズ6を経
て被検レンズ1の裏面側から入射し、被検レンズ1の裏
面側からの干渉計測を可能にする。FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention, which is an apparatus for simultaneously measuring eccentricity and κ and R, which are power components of the secondary aspherical surface. Details are disclosed in "Interference measuring device", which is filed concurrently with the present application. A brief description will be given below. As a specific arrangement, one interferometer body 2
And four deflection mirrors 5 are combined to form a first deflection mirror 5a.
The measurement light flux is selected by inserting or removing. That is, when the first deflecting mirror 5a is not inserted, the measuring light beam is incident on the secondary aspherical surface 1a of the lens 1 under test through the first Fizeau lens 3 by the fourth deflecting mirror 5d. Enables fold-back interferometry of spherical surfaces. Further, when the first deflection mirror 5a is inserted, the measurement light beam enters from the back surface side of the lens 1 to be measured through the second Fizeau lens 6 by the second and third deflection mirrors 5b and 5c, and the lens to be measured is Enables interference measurement from the back side of 1.
【0031】なお、2個の干渉計本体を用いて、被検レ
ンズ1の表裏両側から同時に測定可能な構成を採っても
差し支えない。また、第二のフィゾーレンズ6を用い
て、被検レンズ1の裏面側からの測定を行う理由は、折
返しミラーの正確なアライメントや、放物面以外の2次
非球面の焦点距離測定、さらには、中心厚測定等に利用
するためである。It should be noted that it is possible to use two interferometer bodies so as to simultaneously measure from both front and back sides of the lens 1 to be tested. Further, the reason for performing the measurement from the back surface side of the lens 1 to be inspected using the second Fizeau lens 6 is that the folding mirror is accurately aligned, the focal length of the secondary aspheric surface other than the paraboloid is measured, and Is for use in center thickness measurement and the like.
【0032】この実施例では、第二のフィゾーレンズ6
を光軸から取外し、被検レンズ1の裏側の光軸上にコー
ナーキューブ7bを設置できる機構を採用している。レ
ーザ測長器7aの測定光は、図2(a)のように第二の
偏向ミラー5bに設けた開口部を通過させてコーナーキ
ューブ7bに入射させている。第二のフィゾーレンズ6
を使用する際に測長用のレーザ光を遮断するために、シ
ャッタ機構8がレーザ測長器7aの直前に設けてある
が、これは、第二の偏向ミラー5bの挿脱の切替えでも
良い。また、開口部、及び、ミラーの挿脱は、第二の偏
向ミラー5bに限定する必要は全く無い。In this embodiment, the second Fizeau lens 6
Is removed from the optical axis, and the corner cube 7b is installed on the optical axis on the back side of the lens 1 to be inspected. The measurement light of the laser length measuring device 7a passes through the opening provided in the second deflection mirror 5b as shown in FIG. 2 (a) and is incident on the corner cube 7b. Second Fizeau lens 6
A shutter mechanism 8 is provided immediately in front of the laser length-measuring device 7a in order to block the laser beam for length-measuring when the is used. However, this may be switching between insertion and removal of the second deflection mirror 5b. . Further, the insertion and removal of the opening and the mirror need not be limited to the second deflecting mirror 5b.
【0033】なお、コーナーキューブ7bの設置を光軸
上とせず、光軸の軸対称位置の最低2ヵ所で測長する機
構を採用し、その平均値で光軸上の値の代用をすれば、
第二のフィゾーレンズ6の取外しは不要のままで、アッ
ベ誤差を緩和することが可能となる。さて、図5(b)
では、被検レンズ1を図示しない移動機構により、被検
レンズ1が第一のフィゾーレンズ3に対して頂点反射を
形成する位置まで、移動させているが、被検レンズ1の
代わりに第一のフィゾーレンズ3、及び、第二のフィゾ
ーレンズ6の少なくとも一方を移動させ、フィゾーレン
ズの移動量を検出手段7により検出することにより、2
次非球面1aの焦点距離を計測してもよい。この時、上
記の平均方法を採用すれば、レーザ測長器7aとコーナ
ーキューブ7bの組合せでも容易に測長の配置が取れ
る。If the corner cube 7b is not installed on the optical axis, but a mechanism for measuring the length at at least two positions symmetrical with respect to the optical axis is adopted, and the average value is used to substitute the value on the optical axis. ,
It is possible to reduce the Abbe error without removing the second Fizeau lens 6. Now, Fig. 5 (b)
Then, the lens to be inspected 1 is moved to a position where the lens to be inspected 1 forms apex reflection with respect to the first Fizeau lens 3 by a moving mechanism (not shown). By moving at least one of the Fizeau lens 3 and the second Fizeau lens 6 and detecting the moving amount of the Fizeau lens by the detecting means 7.
The focal length of the next aspherical surface 1a may be measured. At this time, if the above-mentioned averaging method is adopted, the measurement length can be easily arranged even with the combination of the laser length measuring device 7a and the corner cube 7b.
【0034】図2(a)において、干渉計本体2の光軸
は、レーザ光の進む向きと一致し、干渉計本体2の内部
に設けられた基準ミラー2aで規定されている。第一の
フィゾーレンズ3、及び、第二のフィゾーレンズ6のア
ライメントは、この内部基準ミラー2aと各フィゾーレ
ンズのフィゾー面とを、トワイマングリーン干渉させる
ことにより行っている。In FIG. 2A, the optical axis of the interferometer body 2 coincides with the traveling direction of the laser light and is defined by the reference mirror 2a provided inside the interferometer body 2. The alignment of the first Fizeau lens 3 and the second Fizeau lens 6 is performed by causing the internal reference mirror 2a and the Fizeau surface of each Fizeau lens to interfere with each other by Twyman Green.
【0035】被検レンズ1を図1(b)の位置まで光軸
方向に移動させるための、図示しない移動機構の移動軸
の精度に関しても、前記第二のフィゾーレンズ6の移動
軸の精度と同様のことが言える。本発明の第4の実施例
として、図示はしないが、被検レンズの少なくとも一面
が高次非球面(高次の非球面成分を含む非球面)の場合
の偏心測定例が挙げられる。測定装置としては図1、若
しくは、図5の構成と同じである。非球面全面データの
測定法は、本願と同時出願の『折返し干渉装置』で開示
されている手法を適用すれば良い。Regarding the accuracy of the moving axis of the moving mechanism (not shown) for moving the lens 1 to be inspected to the position of FIG. 1B in the optical axis direction, the accuracy of the moving axis of the second Fizeau lens 6 is the same as that of the second Fizeau lens 6. The same can be said. As a fourth embodiment of the present invention, although not shown, an example of eccentricity measurement when at least one surface of the lens to be inspected is a high-order aspherical surface (aspherical surface including a high-order aspherical surface component) is given. The measuring device has the same configuration as that of FIG. 1 or FIG. As the method for measuring the aspherical whole surface data, the method disclosed in “Folding interference device” of the present application and the simultaneous application may be applied.
【0036】なお、高次非球面の非球面軸の定義の一例
としては、一旦求まった全面データを、今度は重畳部分
が無いように輪帯状に分割し、各輪帯データの最適近似
球面の球心の点列から定義する方法が考えられる。この
点列から一義的に非球面軸を算出する演算方法の検証
は、2次非球面に適用した時に、2次非球面の折返し測
定で一義的に定まる2次非球面軸との合致度を見ること
により可能となる。As an example of the definition of the aspherical surface axis of the higher-order aspherical surface, the entire surface data once obtained is divided into annular zones so that there is no overlapping portion, and the optimal approximate spherical surface of each annular zone data is calculated. A method of defining from the point sequence of the ball center can be considered. The verification of the calculation method that uniquely calculates the aspherical surface axis from this sequence of points, when applied to the secondary aspherical surface, determines the degree of agreement with the secondary aspherical surface axis that is uniquely determined by the folding measurement of the secondary aspherical surface. It becomes possible by seeing.
【0037】本発明の第5の実施例として、例えば、図
1の干渉計本体2として、赤外干渉計の使用が考えられ
る。この場合にも、2次非球面、及び、高次非球面に対
応が可能となる。さらに、被検レンズの少なくとも一面
が、例えば研削面のような表面粗さの大きい粗面である
場合にも、対応が可能となる利点を有す。例えば、片面
が高次非球面、片面が球面の高次非球面レンズの製作時
には、研磨された球面を可視干渉計によりアライメント
し、研削中の非球面側を赤外干渉計によりアライメント
すれば、容易に偏心測定が可能となる。両面共、高次非
球面、かつ、粗面であっても同様である。As a fifth embodiment of the present invention, use of an infrared interferometer as the interferometer main body 2 of FIG. 1 can be considered. Also in this case, it is possible to deal with the secondary aspherical surface and the high-order aspherical surface. Further, there is an advantage that even if at least one surface of the lens to be inspected is a rough surface having a large surface roughness such as a ground surface, it is possible to deal with it. For example, when manufacturing a high-order aspherical lens with one surface having a high-order aspherical surface and one surface having a spherical surface, the polished spherical surface is aligned with a visible interferometer, and the aspherical surface during grinding is aligned with an infrared interferometer. Eccentricity can be easily measured. The same applies to both surfaces even if they are high-order aspherical surfaces and rough surfaces.
【0038】本発明の第6の実施例として、偏心が予め
正確に測定されたRefを基準とする、所謂「レフ減
算」により、少なくとも一面が非球面の非球面レンズの
偏心を測定する場合を説明する。先ず、Refの両面に
対して干渉計測系による面精度測定を行うことにより、
その測定状態の干渉計測系の相対位置を校正する。その
後、干渉計測系を動かさずにRefを被検レンズと交換
し、被検レンズの両面の面精度測定を行うことにより、
被検レンズの両面の位置関係を特定し、被検レンズの偏
心測定を可能とするものである。As a sixth embodiment of the present invention, a case where the eccentricity of an aspherical lens having at least one aspherical surface is measured by so-called "ref subtraction" with Ref, whose eccentricity is measured accurately in advance, as a reference. explain. First, by performing surface accuracy measurement on both sides of Ref with an interferometric measurement system,
The relative position of the interferometric measurement system in that measurement state is calibrated. After that, Ref is replaced with the lens under test without moving the interferometric measurement system, and the surface accuracy of both surfaces of the lens under test is measured.
The eccentricity of the test lens can be measured by specifying the positional relationship between both surfaces of the test lens.
【0039】この場合には、移動機構を必要としないこ
とに加え、Refによる校正を一旦行っておけば、同形
状の被検レンズの偏心測定が簡便に行えると言った利点
を有する反面、事前にRefを正確に測定しておくこと
が必要となることに加え、前記正確な位置関係を特定す
るために、特願平7−32579で開示したような、正
確なアライメント誤差補正手段が必須となる。In this case, in addition to the fact that a moving mechanism is not required, once the calibration by Ref is performed, the eccentricity of the lens to be inspected having the same shape can be easily measured. In addition to requiring accurate measurement of Ref, accurate alignment error correcting means as disclosed in Japanese Patent Application No. 7-32579 is indispensable in order to specify the accurate positional relationship. Become.
【0040】[0040]
【発明の効果】以上のように本発明に係る偏心測定装置
を採用すれば、2次非球面レンズの偏心を非球面の全面
情報を利用して測定することが可能となる。また、2次
非球面レンズの光軸上の移動距離測距を併用すれば、2
次非球面のパワー成分の測定も可能となる。As described above, when the eccentricity measuring device according to the present invention is adopted, the eccentricity of the secondary aspherical lens can be measured by using the entire surface information of the aspherical surface. Also, if the distance measurement on the optical axis of the secondary aspherical lens is also used,
It is also possible to measure the power component of the secondary aspherical surface.
【0041】さらに、両面共2次非球面である2次非球
面レンズの偏心測定にも容易に対応可能となる。Further, it becomes possible to easily deal with the eccentricity measurement of the secondary aspherical lens whose both surfaces are secondary aspherical surfaces.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】は、本発明に係わる原理図、第1の実施例を示
す。FIG. 1 shows a principle diagram according to the present invention, which is a first embodiment.
【図2】は、本発明に係わる第1の実施例の第1の変形
例を示す。FIG. 2 shows a first modification of the first embodiment according to the present invention.
【図3】は、本発明に係わる第1の実施例の第2の変形
例を示す。FIG. 3 shows a second modification of the first embodiment according to the present invention.
【図4】は、本発明に係わる第2の実施例を示す。FIG. 4 shows a second embodiment according to the present invention.
【図5】は、本発明に係わる第3の実施例を示す。FIG. 5 shows a third embodiment according to the present invention.
1 ・・・・被検レンズ 1a・・・・被検面(双曲面) 1b・・・・球面 2 ・・・・第一の干渉計本体 2a・・・・内部基準ミラー 3 ・・・・第一のフィゾーレンズ(集光レンズ) 3a・・・・フィゾー面 4 ・・・・折返しミラー 5 ・・・・偏向ミラー 6 ・・・・第二のフィゾーレンズ(集光レンズ) 7 ・・・・検出手段 7a・・・・レーザ測長器 7b・・・・コーナーキューブ 8 ・・・・シャッタ 9 ・・・・回転機構 10 ・・・・第二の干渉計本体 以上 1 ... Lens to be tested 1a ... Surface to be tested (hyperboloid) 1b ... Spherical surface 2 ... First interferometer body 2a ... Internal reference mirror 3 ... First Fizeau lens (condensing lens) 3a ... Fizeau surface 4 ... Folding mirror 5 ... Deflection mirror 6 ... Second Fizeau lens (condensing lens) 7 ...・ Detecting means 7a ・ ・ ・ ・ Laser measuring device 7b ・ ・ ・ ・ Corner cube 8 ・ ・ ・ ・ Shutter 9 ・ ・ ・ ・ Rotating mechanism 10 ・ ・ ・ ・ Second interferometer body
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 御菩薩池 茂男 東京都千代田区丸の内3丁目2番3号 株 式会社ニコン内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Shigeo Mihasatsuike Ike 3-3, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Nikon Corporation
Claims (1)
れる平面波を球面波に変換するための集光レンズと、被
検レンズを構成する2次非球面の焦点を該集光レンズの
結像点に合致させるように該被検レンズを保持調整する
ための第一の保持調整機構と、該2次非球面からの反射
光である平面波、若しくは球面波を反射させるための折
返しミラーと、該折返しミラーからの反射光が再び該結
像点に再結像するように該折返しミラーを保持調整する
ための第二の保持調整機構と、該被検レンズの裏面側か
ら干渉計測するための干渉計測系と、「該干渉計測系を
測定光軸方向に移動させるための移動機構、若しくは該
被検レンズを測定光軸周りに回転させるための回転機
構」と、該干渉計本体、及び該干渉計測系の測定データ
を演算処理するための演算装置とからなることを特徴と
する偏心測定装置。1. An interferometer main body, a condensing lens for converting a plane wave emitted from the interferometer main body into a spherical wave, and a focal point of a secondary aspherical surface forming a lens to be inspected. A first holding and adjusting mechanism for holding and adjusting the lens to be inspected so as to match the imaging point; and a folding mirror for reflecting a plane wave or a spherical wave which is reflected light from the secondary aspherical surface. , A second holding adjustment mechanism for holding and adjusting the folding mirror so that the reflected light from the folding mirror is imaged again at the imaging point, and for measuring interference from the back side of the lens to be tested. An interferometer measuring system, a "moving mechanism for moving the interferometric measuring system in the measurement optical axis direction, or a rotating mechanism for rotating the lens under test around the measurement optical axis", the interferometer body, and For processing the measurement data of the interferometry system An eccentricity measuring device comprising an arithmetic device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7037337A JPH08233688A (en) | 1995-02-24 | 1995-02-24 | Eccentricity measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7037337A JPH08233688A (en) | 1995-02-24 | 1995-02-24 | Eccentricity measuring device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08233688A true JPH08233688A (en) | 1996-09-13 |
Family
ID=12494810
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7037337A Pending JPH08233688A (en) | 1995-02-24 | 1995-02-24 | Eccentricity measuring device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08233688A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101379677B1 (en) * | 2007-10-04 | 2014-04-01 | 삼성전자주식회사 | Eccentricity measurement for aspheric lens using the interferometer producing spherical wave |
-
1995
- 1995-02-24 JP JP7037337A patent/JPH08233688A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101379677B1 (en) * | 2007-10-04 | 2014-04-01 | 삼성전자주식회사 | Eccentricity measurement for aspheric lens using the interferometer producing spherical wave |
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