JPH10253331A - Method and device for measuring surface shape - Google Patents

Method and device for measuring surface shape

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JPH10253331A
JPH10253331A JP6909497A JP6909497A JPH10253331A JP H10253331 A JPH10253331 A JP H10253331A JP 6909497 A JP6909497 A JP 6909497A JP 6909497 A JP6909497 A JP 6909497A JP H10253331 A JPH10253331 A JP H10253331A
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lens group
curvature
radius
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measured
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Tsunehiko Sonoda
恒彦 園田
Makoto Iki
誠 壹岐
Masao Sadanao
雅生 定直
Moriyasu Shirayanagi
守康 白柳
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Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface shape measuring device wherein a radius of curvature and surface power is measured with precision and a surface accuracy is accurately measured even when surface shape is complex. SOLUTION: A measurement optical system 10 which uses an interferometer, an opening member 20 to which an inspection surface La which is to be measured contacts, a movement means 101 which changes relative interval, along optical axis direction, between the first lens group 16 and the second lens group 17 in the measurement optical system 10, a movement amount measuring means 102 which measures a relative movement amount due to the movement means 101, an image input means 103 which takes in such interference fringe generated by interference in the measurement optical system as a picture information, and a calculation means 110 which calculates a shape of the inspection surface La based on the outputs of the movement amount measuring means 102 and the image input means 103, are provided.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、レンズやミラー
等の光学素子の面パワーやその分布、あるいは、面の非
点収差等の面性能を光学的に測定する面形状測定装置に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface shape measuring device for optically measuring the surface power and distribution of optical elements such as lenses and mirrors, or the surface performance such as surface astigmatism.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の面形状測定装置としては、例えば
特開昭63−47607号公報に開示される装置が知ら
れている。この公報に開示される装置は、図9に示され
るように、ハーフミラー1を透過したレーザービームを
コンデンサーレンズ2により一旦集光させ、この光束を
対物レンズ3により被検面5に入射させる。被検面から
の反射光は、対物レンズ3、コンデンサーレンズ2を透
過した後、ハーフミラー1で反射され、スクリーン6上
に達する。なお、図中の符号7は開口径を決定する部
材、8は偏光板、9はλ/4板である。
2. Description of the Related Art As a conventional surface shape measuring apparatus, for example, an apparatus disclosed in JP-A-63-47607 is known. In the apparatus disclosed in this publication, as shown in FIG. 9, a laser beam transmitted through a half mirror 1 is once condensed by a condenser lens 2, and this light beam is made incident on a test surface 5 by an objective lens 3. The reflected light from the surface to be measured passes through the objective lens 3 and the condenser lens 2, is reflected by the half mirror 1, and reaches the screen 6. In the drawing, reference numeral 7 denotes a member for determining the aperture diameter, 8 denotes a polarizing plate, and 9 denotes a λ / 4 plate.

【0003】対物レンズ3の物側焦点F21と被検面5と
が一致する状態を保ちつつ、コンデンサレンズ2と対物
レンズ3との間隔を変更することにより、光束を被検面
に対してオートコリメーションさせ、コンデンサレンズ
2による結像位置P0とオートコリメーション状態での
対物レンズの像側焦点F22との距離Δxから被検面の曲
率半径rtを求める。また、スクリーン6上に形成され
た像から面の精度を確認できる。なお、物側焦点とは、
各レンズの被検面側に位置する焦点、像側焦点とは、各
レンズの光源側、あるいは観測面側に位置する焦点をそ
れぞれ言うこととする。
By changing the distance between the condenser lens 2 and the objective lens 3 while keeping the object-side focal point F21 of the objective lens 3 coincident with the surface 5 to be inspected, the luminous flux is automatically adjusted with respect to the surface to be inspected. Collimation is performed, and the radius of curvature rt of the surface to be measured is obtained from the distance Δx between the image forming position P0 of the condenser lens 2 and the image-side focal point F22 of the objective lens in the auto-collimation state. Further, the accuracy of the surface can be confirmed from the image formed on the screen 6. The object-side focus is
The focal point and the image-side focal point of each lens located on the test surface side refer to the focal point of each lens located on the light source side or the observation surface side, respectively.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の面形状測定装置では、スクリーン上の像を目視
することにより面精度を測定しているため、面精度を客
観的に数値的に評価することができず、特に累進多焦点
レンズのような複雑な面形状を測定する場合に誤差を生
じやすいという問題がある。
However, in the above-described conventional surface shape measuring apparatus, since the surface accuracy is measured by visually observing an image on a screen, the surface accuracy is objectively evaluated numerically. In particular, there is a problem that an error is likely to occur when measuring a complicated surface shape such as a progressive multifocal lens.

【0005】この発明は、上述した従来技術の課題に鑑
みてなされたものであり、面精度を客観的に評価するこ
とができると共に、面形状が複雑な場合にも正確に面精
度を測定することができる面形状測定装置の提供を目的
とする。
[0005] The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and can objectively evaluate surface accuracy and accurately measure surface accuracy even when the surface shape is complicated. It is an object of the present invention to provide a surface shape measuring device which can perform the measurement.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この発明にかかる面形状
測定装置は、上記の目的を達成させるため、コヒーレン
トな光源から発する光束を一旦集光させる第1レンズ
群、および第1レンズ群からの光束を被検面に入射させ
る第2レンズ群を有すると共に、被検面からの反射光
と、第1、第2レンズ群に入射せずに参照面で反射され
た反射光とを干渉させる測定光学系と、第1レンズ群と
第2レンズ群との光軸方向に沿った相対間隔を変化させ
る移動手段と、移動手段による相対移動量を測定する移
動量測定手段と、測定光学系内での干渉により発生する
干渉縞を画像情報として取り込む画像入力手段と、移動
量測定手段および画像入力手段の出力に基づき、被検面
の形状を演算する演算手段とを備えることを特徴とす
る。
In order to achieve the above object, a surface shape measuring apparatus according to the present invention has a first lens group for temporarily condensing a light beam emitted from a coherent light source, and a light beam from the first lens group. A second lens group that causes a light beam to enter the surface to be inspected, and a measurement that causes reflected light from the surface to interfere with light reflected by the reference surface without being incident on the first and second lens groups. An optical system; moving means for changing a relative distance between the first lens group and the second lens group along the optical axis direction; moving amount measuring means for measuring a relative moving amount by the moving means; Image input means for capturing the interference fringes generated by the interference as image information, and arithmetic means for calculating the shape of the surface to be inspected based on the outputs of the moving amount measuring means and the image input means.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下、この発明にかかる面形状測
定装置の実施形態を説明する。図1は、この発明にかか
る面形状測定装置の実施形態を概念的に示す説明図であ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a surface shape measuring apparatus according to the present invention will be described below. FIG. 1 is an explanatory view conceptually showing an embodiment of a surface shape measuring apparatus according to the present invention.

【0008】実施形態の装置は、フィゾー型干渉計を利
用した測定光学系10と、測定対象である被検物Lが当
て付けられる開口部材20と、測定光学系10内の第1
レンズ群16と第2レンズ群17との光軸方向に沿った
相対間隔を変化させる移動手段101と、移動手段10
1による相対移動量を測定する移動量測定手段102
と、測定光学系内での干渉により発生する干渉縞を画像
情報として取り込む画像入力手段103と、移動量測定
手段102および画像入力手段103の出力に基づいて
被検面Laの形状を演算する演算手段110とを備え
る。
The apparatus according to the embodiment includes a measurement optical system 10 using a Fizeau interferometer, an opening member 20 to which an object L to be measured is applied, and a first optical system 10 in the measurement optical system 10.
Moving means 101 for changing the relative distance between the lens group 16 and the second lens group 17 along the optical axis direction;
Moving amount measuring means 102 for measuring the relative moving amount by
An image input unit 103 for capturing, as image information, interference fringes generated by interference in the measurement optical system; and a calculation for calculating the shape of the surface La to be detected based on the outputs of the movement amount measurement unit 102 and the image input unit 103 Means 110.

【0009】測定光学系10は、He−Neレーザー等
のコヒーレントな光源11から発する平行光束を一旦集
光させる第1レンズ群16、および第1レンズ群からの
光束を被検面Laに入射させる第2レンズ群17を有
し、被検面Laからの反射光と、第1、第2レンズ群に
入射せずに参照面である参照平面板15で反射された反
射光とを干渉させ、レンズ19を介してCCDカメラ3
0の撮像面30a上に干渉縞を形成する。
The measuring optical system 10 firstly collects a parallel light beam emitted from a coherent light source 11 such as a He-Ne laser, and makes the light beam from the first lens group incident on the surface to be measured La. A second lens group 17 that causes the reflected light from the test surface La to interfere with the reflected light reflected by the reference plane plate 15 that is the reference surface without entering the first and second lens groups; CCD camera 3 via lens 19
An interference fringe is formed on the 0 imaging plane 30a.

【0010】開口部材20は、光軸に沿った中心に開口
が設けられた筒状の部材であり、被検面Laを第2レン
ズ群17の物側焦点位置に一致させるよう第2レンズ群
との距離が常に一定となるように設けられている。
The opening member 20 is a cylindrical member having an opening at the center along the optical axis, and the second lens group is set so that the surface to be inspected La coincides with the object-side focal position of the second lens group 17. Is always provided to be constant.

【0011】CCDカメラ30の出力は、画像処理装置
である画像入力手段103に入力され、その出力がコン
ピュータである演算手段110に入力される。演算手段
110は、この例では、画像入力手段103の出力に基
づいて被検面の面精度、非点収差等を演算する面精度演
算手段111と、移動量測定手段102により測定され
た移動量と第2レンズ群17の焦点距離とに基づいて被
検面Laの曲率若しくは曲率半径を演算する曲率半径演
算手段113と、求められた曲率若しくは曲率半径を面
精度演算手段111の出力に応じて補正する補正手段1
12とを備えている。なお、被検面が完全な球面でない
場合には、ここでいう曲率若しくは曲率半径は、被検面
の被測定領域内での平均的な値を意味するものとする。
The output of the CCD camera 30 is input to image input means 103 which is an image processing device, and the output is input to arithmetic means 110 which is a computer. In this example, the calculating means 110 includes a surface accuracy calculating means 111 for calculating the surface accuracy, astigmatism, etc. of the test surface based on the output of the image input means 103, and a movement amount measured by the movement amount measuring means 102 A curvature radius calculator 113 for calculating the curvature or radius of curvature of the surface La to be detected based on the focal length of the second lens group 17 and the calculated curvature or radius of curvature in accordance with the output of the surface accuracy calculator 111 Correction means 1 for correction
12 are provided. If the surface to be measured is not a perfect spherical surface, the curvature or radius of curvature here means an average value of the surface to be measured in the measurement area.

【0012】面精度演算手段111は、測定位置が正確
にオートコリメーションとなる位置に一致しない場合
に、この誤差を画像入力手段103の出力に基づいてデ
ィフォーカスとして検出し、補正手段112は、検出さ
れたディフォーカスに基づいて曲率半径演算手段により
演算された曲率若しくは曲率半径を補正する機能を有す
る。
When the measured position does not exactly match the position where auto-collimation is performed, the surface accuracy calculating means 111 detects this error as defocus based on the output of the image input means 103, and the correcting means 112 And a function of correcting the curvature or the radius of curvature calculated by the radius of curvature calculation means based on the obtained defocus.

【0013】表示手段120は、演算手段により求めら
れた各種のデータを数値情報として、あるいはグラフ等
の表示形式で表示する。
The display means 120 displays various data obtained by the arithmetic means as numerical information or in a display format such as a graph.

【0014】なお、この例では、移動手段101は、光
源11から第1レンズ群16までの光学素子と、CCD
カメラ30とが設けられたフレーム10aが光軸方向に
沿って移動可能であり、移動量測定手段102は、その
移動量を検出する。ただし、第1、第2レンズ群の相対
間隔を変化させるためには、第1レンズ群16側を固定
し、第2レンズ群と開口部材20および被検物Lとを一
体に移動させる構成としてもよい。第1レンズ群16の
物側焦点から第2レンズ群までの距離に応じて第2レン
ズ群17から射出される光束の波面の曲率半径が変化す
る。光源11がこの例のように平行光束を発する場合に
は、光源11は移動するフレーム10aの外に固定され
ていてもよい。他方、光源から発する光束が平行光束で
ない場合には、光源と第1レンズ群との間隔は一定であ
る必要があり、参集面は光源に対してオートコリメーシ
ョン状態となる曲率を有し、かつ、基準位置x0では第
1レンズ群から射出した光束の集光位置と第2レンズ群
の物側焦点とが一致するよう配置されなければならな
い。
In this example, the moving means 101 includes an optical element from the light source 11 to the first lens group 16 and a CCD.
The frame 10a provided with the camera 30 is movable along the optical axis direction, and the movement amount measuring means 102 detects the movement amount. However, in order to change the relative distance between the first and second lens groups, the first lens group 16 is fixed, and the second lens group, the aperture member 20, and the test object L are integrally moved. Is also good. The radius of curvature of the wavefront of the light beam emitted from the second lens group 17 changes according to the distance from the object-side focal point of the first lens group 16 to the second lens group. When the light source 11 emits a parallel light beam as in this example, the light source 11 may be fixed outside the moving frame 10a. On the other hand, when the light beam emitted from the light source is not a parallel light beam, the distance between the light source and the first lens group needs to be constant, the gathering surface has a curvature that is in an auto-collimated state with respect to the light source, and At the reference position x0, it must be arranged so that the light-converging position of the light beam emitted from the first lens group coincides with the object-side focal point of the second lens group.

【0015】次に、上記の装置を用いた被検面の形状測
定方法について説明する。干渉縞の解析により求められ
る面精度としては、ティルト、ディフォーカス、非点収
差、コマ、球面収差等があり、これらは干渉縞の画像を
ツェルニケ、ザイデルの多項式近似等を用いて縞解析す
ることにより求められる。これにより、面精度を客観的
に数値情報として検知することができ、従来と比べて正
確な測定が可能となる。ここでは、被検面Laの曲率半
径、および曲率の測定方法について説明する。
Next, a method of measuring the shape of the surface to be inspected using the above-described apparatus will be described. The surface accuracy required by the analysis of interference fringes includes tilt, defocus, astigmatism, coma, spherical aberration, etc. These are fringe analysis of interference fringe images using Zernike, Seidel polynomial approximation, etc. Required by Thus, the surface accuracy can be objectively detected as numerical information, and more accurate measurement can be performed as compared with the related art. Here, a method of measuring the radius of curvature and the curvature of the test surface La will be described.

【0016】図2は、測定位置にオートコリメーション
状態となる位置からの誤差がない場合の曲率半径の基本
的な測定方法を示すフローチャートである。この方法
は、従来技術として挙げた特開昭63−47607号公
報に開示される方法とほぼ同一であり、図1の補正手段
112の機能は不要となる。
FIG. 2 is a flowchart showing a basic method of measuring the radius of curvature when there is no error from the position where the auto-collimation state occurs at the measurement position. This method is almost the same as the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-47607 as a prior art, and the function of the correction means 112 in FIG. 1 becomes unnecessary.

【0017】第1段階として、第2レンズ群17のほぼ
物側焦点F21の位置に原器である平面ミラーを配置し、
フレーム10aを移動させて光束が原器に対してオート
コリメーション状態となる位置を移動手段101の基準
位置x0として検出する。
As a first step, a plane mirror, which is a prototype, is arranged at a position substantially at the object side focal point F21 of the second lens group 17,
By moving the frame 10a, the position where the light beam enters the autocollimation state with respect to the prototype is detected as the reference position x0 of the moving means 101.

【0018】基準位置x0は、第2レンズ群17の像側
焦点が第1レンズ群による光束の集光点(この例では焦
点に一致)に一致して第2レンズ群17からの射出波面
が平面となる位置、すなわち射出光が平行光束となる位
置である。基準位置x0は、開口部材20の位置に原器
である平面ミラーを置いてフレーム10aを移動させ、
CCDカメラ30の撮像面30a上での干渉縞が直線状
または一様になるする位置として検出することができ
る。
At the reference position x0, the image-side focal point of the second lens group 17 coincides with the focal point (in this example, coincident with the focal point) of the light beam by the first lens group, and the wavefront exiting from the second lens group 17 is shifted. This is a position where the light becomes a plane, that is, a position where the emitted light becomes a parallel light flux. The reference position x0 moves the frame 10a by placing a plane mirror as a prototype at the position of the opening member 20,
It can be detected as a position where the interference fringes on the imaging surface 30a of the CCD camera 30 are linear or uniform.

【0019】基準位置x0が求められた後、原器に代え
て被検物Lを配置し、フレーム10aを移動させて光束
が被検面Laに対してオートコリメーション状態となる
位置を移動手段101の測定位置x1として検出する。
After the reference position x0 is determined, the test object L is disposed in place of the prototype, and the frame 10a is moved to determine the position where the light beam is in an auto-collimated state with respect to the test surface La by the moving means 101. Is detected as the measurement position x1.

【0020】そして、第2レンズ群17の焦点距離f
と、移動量測定手段102により検出される基準位置x
0から測定位置x1までの移動量Δx=(x1−x0)とに基
づいて、以下の式(1)により被検面の曲率Ct若しくは
曲率半径rtが求められる。 Ct=1/rt = Δx/f2 …(1)
The focal length f of the second lens group 17
And the reference position x detected by the movement amount measuring means 102
Based on the movement amount Δx from 0 to the measurement position x1 = (x1−x0), the curvature Ct or the curvature radius rt of the surface to be measured is obtained by the following equation (1). Ct = 1 / rt = Δx / f 2 (1)

【0021】ただし、Δxの符号は、第1レンズ群16
と第2レンズ群17との間隔が広がる方向への移動を正
とし、被検面Laの曲率半径rtの符号は、図1のよう
に左側(測定光学系側)に凹の場合を負とする。
However, the sign of Δx is the first lens group 16
The movement in the direction in which the distance between the lens and the second lens group 17 increases is defined as positive, and the sign of the radius of curvature rt of the test surface La is defined as negative if it is concave on the left side (measuring optical system side) as shown in FIG. I do.

【0022】図3は、光束の被検面Laに対するオート
コリメーション状態を示す説明図である。被検面Laで
の反射光路を展開して得られる第2レンズ群17の仮想
物点をOとすると、物側焦点F21と物点Oとの間隔は被
検面の曲率半径rtに一致する。さらに、像側焦点F22
と第1レンズ群16の物側焦点F11との距離は、移動量
Δxに一致する。したがって、第2レンズ群17の焦点
距離をfとして、ニュートンの結像公式rt・Δx=f2
が適用でき、上記の式(1)が導かれる。
FIG. 3 is an explanatory view showing a state in which the light beam is autocollimated with respect to the surface La to be detected. Assuming that the virtual object point of the second lens group 17 obtained by developing the reflected light path on the test surface La is O, the interval between the object side focal point F21 and the object point O matches the curvature radius rt of the test surface. . Further, the image-side focal point F22
The distance between the first lens group 16 and the object-side focal point F11 is equal to the moving amount Δx. Therefore, assuming that the focal length of the second lens group 17 is f, Newton's imaging formula rt · Δx = f 2
Can be applied, and the above equation (1) is derived.

【0023】以上は、原器として平面ミラーを用い、式
(1)により曲率Ct若しくは曲率半径rtを求める方法に
ついて説明したが、被検面の曲率半径がある程度予測で
きる場合には、被検面の曲率半径に近い曲率半径を有す
る原器を用いることがより好ましい。このような場合に
ついて以下に説明する。
In the above, a plane mirror is used as a prototype, and
(1) The method of obtaining the curvature Ct or the curvature radius rt has been described. However, when the curvature radius of the surface to be measured can be predicted to some extent, it is preferable to use a prototype having a curvature radius close to the curvature radius of the surface to be measured. More preferred. Such a case will be described below.

【0024】まず、曲率C0の原器に対してオートコリ
メーションとなるようフレーム10aを移動させて基準
位置x0を検出する。次に、被検面に対してオートコリ
メーションとなるようフレーム10aを移動させて測定
位置x1を検出する。第2レンズ群17の焦点距離fと
移動量Δx=x1−x0とに基づいて以下の式(2)により
被検面の曲率Ct若しくは曲率半径rtが求められる。 Ct=1/rt=C0 + (Δx/f2) …(2)
First, the frame 10a is moved so as to perform auto-collimation with respect to the prototype having the curvature C0, and the reference position x0 is detected. Next, the measurement position x1 is detected by moving the frame 10a so as to perform auto-collimation with respect to the test surface. Based on the focal length f of the second lens group 17 and the moving amount Δx = x1−x0, the curvature Ct or the curvature radius rt of the surface to be measured is obtained by the following equation (2). Ct = 1 / rt = C0 + (Δx / f 2 ) (2)

【0025】このように、被検面とほぼ同等の曲率半径
を有する原器を用いることにより、測定時の移動量Δx
を小さく抑えることができ、精度よく、かつ、短時間に
測定することができる。なお、第2レンズ群17の物側
焦点F21は常に被検面Laに一致しているので、被検面
Laと第1レンズ群16の像側焦点F12とは常に共役と
なっている。レンズ19によって第1レンズ群16の像
側焦点F12とCCDカメラ30の撮像面30aとを共役
にし、これらの位置関係を変えなければ、第1レンズ群
16と第2レンズ群17との間隔によらず、すなわち、
被検面Laの形状に拘らず、被検面Laと撮像面30a
との共役関係が保証される。また、観察される干渉縞の
領域も一定となる。
As described above, by using a prototype having a radius of curvature substantially equal to that of the surface to be measured, the amount of movement Δx
Can be reduced, and the measurement can be performed accurately and in a short time. Since the object side focal point F21 of the second lens group 17 always coincides with the surface to be measured La, the surface to be measured La and the image side focal point F12 of the first lens group 16 are always conjugate. The image side focal point F12 of the first lens group 16 and the imaging surface 30a of the CCD camera 30 are conjugated by the lens 19, and unless the positional relationship is changed, the distance between the first lens group 16 and the second lens group 17 is increased. Not in other words,
Regardless of the shape of the test surface La, the test surface La and the imaging surface 30a
The conjugate relationship with is guaranteed. The observed interference fringe region is also constant.

【0026】測定位置が正確にオートコリメーション位
置に一致する場合には、図2のフローチャートにしたが
って補正手段112を用いることなく曲率半径、あるい
は曲率を測定することができる。これに対して、測定位
置が正確にオートコリメーションとなる位置に一致せず
にディフォーカスを有する場合には、図4に示すフロー
チャートにしたがって測定することにより、このディフ
ォーカスによる影響を補正して測定することができる。
この場合、図1の補正手段112の機能が必要となる。
When the measurement position exactly matches the autocollimation position, the radius of curvature or the curvature can be measured without using the correcting means 112 according to the flowchart of FIG. On the other hand, when the measurement position does not exactly coincide with the position where auto-collimation occurs, and there is a defocus, the measurement is performed according to the flowchart shown in FIG. can do.
In this case, the function of the correction unit 112 in FIG. 1 is required.

【0027】図4の方法では、第2レンズ群17の物側
焦点F21にほぼ一致する位置に原器である平面ミラーを
配置し、フレーム10aを移動させて光束が原器に対し
てオートコリメーション状態となる位置を移動手段10
1の基準位置x0として検出する。
In the method shown in FIG. 4, a plane mirror, which is a prototype, is disposed at a position substantially coincident with the object-side focal point F21 of the second lens group 17, and the frame 10a is moved so that a light beam is automatically collimated with respect to the prototype. Movement position 10
It is detected as one reference position x0.

【0028】次に、原器に代えて被検物Lを配置し、フ
レーム10aを移動させて光束が被検面Laに対してほ
ぼオートコリメーション状態となる位置を移動手段10
1の測定位置x1として検出する。このとき、正確な位
置決めは不要であり、縞解析が可能な程度に位置決めす
れば足りる。
Next, the test object L is disposed in place of the prototype, and the frame 10a is moved to set the position where the light beam is substantially in an autocollimation state with respect to the test surface La by the moving means 10.
It is detected as one measurement position x1. At this time, accurate positioning is unnecessary, and it is sufficient to perform positioning so that fringe analysis can be performed.

【0029】そして、面精度演算手段111により干渉
縞の画像情報を解析することにより、光束が被検面La
に対してほぼオートコリメーション状態となった位置で
のディフォーカスを検出し、検出されたディフォーカス
に基づいて、移動量測定手段により測定された移動量と
第2レンズ群17の焦点距離fとに基づいて求められた
被検面Laの曲率若しくは曲率半径を補正する。
Then, by analyzing the image information of the interference fringes by the surface accuracy calculating means 111, the light flux is changed to the surface La to be detected.
Is detected at a position where the auto-collimation state is substantially reached, and based on the detected defocus, the movement amount measured by the movement amount measuring means and the focal length f of the second lens group 17 are calculated. The curvature or radius of curvature of the test surface La calculated based on the correction is corrected.

【0030】干渉縞の画像情報を解析して被検面Laの
曲率若しくは曲率半径を補正する方法について以下に説
明する。図5は、曲率半径rtの被検面Laに曲率半径
rsの球面波Sが入射している状態を示す図である。
A method for analyzing the image information of the interference fringes and correcting the curvature or radius of curvature of the surface La to be inspected will be described below. FIG. 5 is a diagram showing a state in which a spherical wave S having a radius of curvature rs is incident on a surface La to be inspected having a radius of curvature rt.

【0031】球面波の曲率半径rsは、第1レンズ群1
6と第2レンズ群17との相対位置関係Δxの結果とし
て、 1/rs=Δx/f2 …(1') で与えられる。
The radius of curvature rs of the spherical wave is determined by the first lens group 1
1 / rs = Δx / f 2 (1 ′) is given as a result of the relative positional relationship Δx between the second lens group 6 and the second lens group 17.

【0032】被検面Laと入射球面波Sの光軸からの高
さhにおけるサグ量差ΔSは、 で与えられる。
The sag amount difference ΔS at the height h from the optical axis of the test surface La and the incident spherical wave S is: Given by

【0033】一方、干渉縞の画像情報を解析した結果求
められたディフォーカス項W(df)とサグ量差ΔSとの
間には、光束の半開き角をθとして、図5に示されるよ
うに、 W(df)λ=ΔS・cosθ …(6) という関係がある。
On the other hand, between the defocus term W (df) obtained as a result of analyzing the image information of interference fringes and the sag amount difference ΔS, as shown in FIG. W (df) λ = ΔS · cos θ (6)

【0034】式(1')、(5)、(6)より、 Ct=1/rt=(Δx/f2)+(2W(df)λ/(h2・cosθ)) …(3) が導かれる。From the equations (1 ′), (5) and (6), Ct = 1 / rt = (Δx / f 2 ) + (2W (df) λ / (h 2 · cos θ)) (3) Be guided.

【0035】なお、hは開口部材20の開口半径であ
り、また、光束の半開き角θは、 sinθ=h/rt≒hΔx/f2 …(7) から求められる。
Here, h is the opening radius of the opening member 20, and the half opening angle θ of the light beam is obtained from sin θ = h / rt ≒ hΔx / f 2 (7).

【0036】原器として曲率C0の球面を用いた場合に
は、原器のオートコリメーション状態からの移動量Δx
を用いて、 Ct=1/rt=C0+(Δx/f2)+(2W(df)λ/h2・cosθ)…(4) とすればよい。
When a spherical surface having a curvature C0 is used as a prototype, the displacement Δx from the autocollimation state of the prototype is used.
And Ct = 1 / rt = C0 + (Δx / f 2 ) + (2W (df) λ / h 2 · cos θ) (4)

【0037】実施形態の装置によれば、干渉計を用いる
ことにより、面精度を数値的に評価することができるこ
とはもとより、干渉縞の解析によりディフォーカスを求
めることができるため、従来の装置のようにオートコリ
メーションの位置を正確に出さなくとも曲率半径等の正
確な測定が可能となる。したがって、レンズの位置決め
に関する精度が緩和され、測定にかかる時間を短縮する
ことができる。
According to the apparatus of the embodiment, not only the surface accuracy can be numerically evaluated by using the interferometer, but also the defocus can be obtained by analyzing the interference fringes. As described above, it is possible to accurately measure the radius of curvature and the like without accurately setting the position of the auto-collimation. Therefore, the accuracy of lens positioning is reduced, and the time required for measurement can be reduced.

【0038】図6は、実施形態の面形状測定装置の測定
光学系10のより詳細な構成例を示す説明図である。光
源11から発した平行光束は、ビームエキスパンダー1
2により所定のビーム径に拡大され、第1全反射ミラー
13、ハーフミラー14で反射され、その一部は参照平
面板15で反射されると共に、参照平面板15を透過し
た光束は第1、第2レンズ群16,17を介して被検物
Lに達する。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a more detailed configuration example of the measuring optical system 10 of the surface shape measuring apparatus of the embodiment. The parallel luminous flux emitted from the light source 11 is transmitted to the beam expander 1
2, the beam is enlarged to a predetermined beam diameter, reflected by the first total reflection mirror 13 and the half mirror 14, a part of which is reflected by the reference plane plate 15, and a light beam transmitted through the reference plane plate 15 The light reaches the test object L via the second lens groups 16 and 17.

【0039】第1レンズ群16からの収束光は、その物
側焦点F11より被検物L側に配置された第2レンズ群1
7に発散光として入射する。第2レンズ群17は、開口
部材20に当て付けられた被検面Laに物側焦点F22を
ほぼ一致させた状態で固定されており、これに対してフ
レーム10aが一体に光軸方向に移動可能に配置されて
いる。
The convergent light from the first lens group 16 is transmitted to the second lens group 1 disposed on the object L side from the object side focal point F11.
7 as divergent light. The second lens group 17 is fixed with the object side focal point F22 substantially coincident with the surface to be inspected La abutted on the opening member 20, and the frame 10a moves integrally in the optical axis direction. It is arranged as possible.

【0040】被検面Laからの反射光は、第1、第2レ
ンズ群16,17、参照平面板15、ハーフミラー14
を透過し、第2全反射ミラー18で反射された後、結像
レンズ19によりCCDカメラ30の撮像面30a上に
到達する。一方、参照平面板15で反射された参照光も
結像レンズ19により撮像面30a上に到達するため、
これら2つの波面が撮像面30a上で干渉する。
The light reflected from the test surface La is reflected by the first and second lens groups 16 and 17, the reference flat plate 15, and the half mirror 14.
And is reflected by the second total reflection mirror 18, and then reaches the imaging surface 30 a of the CCD camera 30 by the imaging lens 19. On the other hand, since the reference light reflected by the reference plane plate 15 also reaches the imaging surface 30a by the imaging lens 19,
These two wavefronts interfere on the imaging surface 30a.

【0041】フレーム10aを一体に光軸方向に移動さ
せることにより、第1レンズ群16の物側焦点F11から
第2レンズ群17までの距離に応じて被検面La側に射
出される光束の波面の曲率を変化させることができる。
ここで使用している第2レンズ群17は球面レンズであ
るため、波面は平面波、あるいは球面波となる。
By moving the frame 10a integrally in the optical axis direction, the light flux emitted to the surface La to be inspected in accordance with the distance from the object side focal point F11 of the first lens group 16 to the second lens group 17 is determined. The curvature of the wavefront can be changed.
Since the second lens group 17 used here is a spherical lens, the wavefront is a plane wave or a spherical wave.

【0042】被検面Laが球面であって波面の曲率半径
が被検面Laの曲率半径とほぼ一致した場合に、ほぼオ
ートコリメーションの状態となり、第1レンズ群16を
透過して戻る反射光はほぼ平行光となる。この状態で、
CCDカメラにより取り込まれた画像をコンピュータで
処理することにより、被検面Laの測定対象となる領域
の形状データ、例えば非球面量、非点収差量等を検出す
ることができる。
When the surface La to be inspected is spherical and the radius of curvature of the wavefront substantially coincides with the radius of curvature of the surface La to be inspected, a substantially auto-collimating state is established, and the reflected light transmitted through the first lens group 16 and returned. Becomes almost parallel light. In this state,
By processing the image captured by the CCD camera by a computer, it is possible to detect shape data of an area to be measured on the surface to be measured La, for example, an aspherical amount, an astigmatism amount, and the like.

【0043】また、被検面Laの曲率半径、平均曲率
は、上述した図2、図4の方法により検出することがで
きる。第1レンズ群16と第2レンズ群17との間隔を
調整してオートコリメーションの状態を設定することに
より、測定可能な被検面の曲率半径の範囲を広く確保す
ることができる。被検物として眼鏡用多焦点レンズを測
定する場合には、多焦点レンズの曲率半径は遠用部と近
用部とで無限から数十mmまでの範囲をとり得るため、
第2レンズ群17の移動可能範囲は上記範囲内のいずれ
の曲率半径についてもほぼオートコリメーション状態を
確保できるよう設定される必要がある。
Further, the radius of curvature and the average curvature of the surface La to be inspected can be detected by the methods shown in FIGS. By adjusting the distance between the first lens group 16 and the second lens group 17 to set the state of autocollimation, a wide range of the radius of curvature of the surface to be measured that can be measured can be secured. When measuring a multifocal lens for spectacles as a test object, since the radius of curvature of the multifocal lens can range from infinity to several tens of mm in the distance portion and the near portion,
The movable range of the second lens group 17 needs to be set so that the auto-collimation state can be almost secured for any radius of curvature within the above range.

【0044】図7は、この発明の第2の実施形態を示し
たもので、図6に示した光学系と同様のフィゾー型干渉
計を用いた面形状測定装置のシステム図である。測定光
学系の作用は図6と同様であるため説明を省略する。こ
の例では、第2レンズ群17と被検物Lとが第1レンズ
群に対して光軸方向に沿って移動する。
FIG. 7 shows a second embodiment of the present invention, and is a system diagram of a surface shape measuring apparatus using a Fizeau interferometer similar to the optical system shown in FIG. The operation of the measuring optical system is the same as that of FIG. In this example, the second lens group 17 and the test object L move along the optical axis direction with respect to the first lens group.

【0045】CCDカメラ30により撮影された干渉縞
の画像データは、画像入力手段である画像処理装置10
3を介して演算手段であるコンピュータ110に入力さ
れ、第2レンズ群17の移動量Δxは、移動量測定手段
である測長器102からコンピュータ110に入力され
る。コンピュータ110は、画像処理装置103から入
力された干渉縞の画像をツェルニケ、ザイデルの多項式
近似等を用いた縞解析により解析して被検面の形状を測
定すると共に、測長器102から入力される第2レンズ
群17の移動量Δxに基づき被検面Laの曲率半径、曲
率、屈折力を測定し、これらの測定結果を数値データと
して表示手段であるCRT120に表示する。
The image data of the interference fringe captured by the CCD camera 30 is transmitted to an image processing device 10 serving as image input means.
The movement amount Δx of the second lens group 17 is input to the computer 110 from the length measuring device 102 as the movement amount measurement means. The computer 110 analyzes the image of the interference fringe input from the image processing device 103 by fringe analysis using Zernike, Seidel's polynomial approximation or the like to measure the shape of the surface to be inspected, and inputs the image from the length measuring device 102. The radius of curvature, the curvature, and the refractive power of the test surface La are measured based on the movement amount Δx of the second lens group 17, and the measurement results are displayed as numerical data on the CRT 120 as display means.

【0046】なお、干渉計のタイプとしては、上記のよ
うなフィゾー型のみでなく、図8に示すようなトワイマ
ン−グリーン型の干渉計を利用することも可能である。
図8はこの発明の第3の実施形態を示したものである。
As the type of interferometer, not only the Fizeau-type interferometer as described above, but also a Twyman-Green interferometer as shown in FIG. 8 can be used.
FIG. 8 shows a third embodiment of the present invention.

【0047】図8の光学系では、レーザー光源11から
発してビームエキスパンダー12で拡径された光束は、
ハーフミラー14で2分される。ハーフミラー14で反
射された参照光は、参照ミラー15aで反射される。反
射された参照光のうちハーフミラー14を透過した成分
は、結像レンズ19によりCCDカメラ30上に到達す
る。
In the optical system shown in FIG. 8, the light beam emitted from the laser light source 11 and expanded by the beam expander 12 is
The light is split into two by the half mirror 14. The reference light reflected by the half mirror 14 is reflected by the reference mirror 15a. The component of the reflected reference light that has passed through the half mirror 14 reaches the CCD camera 30 by the imaging lens 19.

【0048】ハーフミラー14を透過した検出光は、第
1、第2レンズ群16,17を介して被検面Laに到達
する。被検面Laで反射された検出光のうちハーフミラ
ー14で反射された成分は、CCDカメラ30の撮像面
30a上に到達して参照光と干渉する。参照ミラー15
aは、ピエゾ素子15bにより光軸方向に移動可能であ
り、干渉縞を走査させることができる。
The detection light transmitted through the half mirror 14 reaches the surface to be detected La via the first and second lens groups 16 and 17. The component reflected by the half mirror 14 of the detection light reflected by the test surface La reaches the imaging surface 30a of the CCD camera 30 and interferes with the reference light. Reference mirror 15
a can be moved in the optical axis direction by the piezo element 15b, and can scan the interference fringes.

【0049】CCDカメラ30により撮影されたデータ
は、上記の例と同様にコンピュータにより処理され、測
定結果は図示せぬCRT上に表示される。
Data photographed by the CCD camera 30 is processed by a computer in the same manner as in the above example, and the measurement results are displayed on a CRT (not shown).

【0050】[0050]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、干渉計を利用することにより、被検面の形状を数値
情報として検知することができる。また、第1、第2レ
ンズ群の間隔を変更することにより、被検面の曲率半径
の大小に拘わらず、被検面の曲率半径、曲率等の情報を
検知することができる。
As described above, according to the present invention, the shape of the test surface can be detected as numerical information by using the interferometer. Further, by changing the distance between the first and second lens groups, it is possible to detect information such as the radius of curvature and the curvature of the surface to be inspected regardless of the radius of curvature of the surface to be inspected.

【0051】さらに、干渉縞の解析結果に基づいてディ
フォーカスを求めることにより、曲率半径、あるいは曲
率測定時の設定位置にオートコリメーション位置からの
誤差が生じた場合にも、この誤差による影響を補正する
ことができ、正確な測定が可能となる。
Further, by obtaining the defocus based on the analysis result of the interference fringes, even when an error from the auto-collimation position occurs at the curvature radius or the set position at the time of the curvature measurement, the influence of the error is corrected. And accurate measurement becomes possible.

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

【図1】 この発明にかかる面形状測定装置の第1の実
施形態の光学系の概略と制御系のブロックとを示すシス
テム図である。
FIG. 1 is a system diagram showing an outline of an optical system and a control system block of a first embodiment of a surface shape measuring apparatus according to the present invention.

【図2】 この発明にかかる面形状測定方法により、被
検面の曲率半径を測定する手順を示すフローチャートで
あり、被検面の測定位置に誤差がない場合の手順を示
す。
FIG. 2 is a flowchart showing a procedure for measuring a radius of curvature of a surface to be measured by the surface shape measuring method according to the present invention, and shows a procedure when there is no error in a measurement position of the surface to be measured.

【図3】 図1の装置において、被検面に対するオート
コリメーション状態を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an auto-collimation state with respect to a test surface in the apparatus of FIG.

【図4】 この発明にかかる面形状測定方法により、被
検面の曲率半径を測定する手順を示すフローチャートで
あり、被検面の測定位置に誤差がある場合の手順を示
す。
FIG. 4 is a flowchart showing a procedure for measuring a radius of curvature of a surface to be measured by the surface shape measuring method according to the present invention, and shows a procedure when there is an error in a measurement position of the surface to be measured.

【図5】 図1の装置において、ディフォーカスがある
波面が被検面に入射している状態を示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a state in which a wavefront with defocus is incident on a surface to be measured in the apparatus of FIG. 1;

【図6】 第1の実施形態の装置の光学系の具体的構成
例を示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a specific configuration example of an optical system of the device according to the first embodiment.

【図7】 この発明の第2の実施形態にかかる面形状測
定装置を示すシステム図である。
FIG. 7 is a system diagram showing a surface shape measuring apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図8】 この発明の第3の実施形態にかかる面形状測
定装置の光学系を示す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an optical system of a surface shape measuring device according to a third embodiment of the present invention.

【図9】 特開昭63−47607号公報に開示される
面形状測定装置の光学系を示す説明図である。
FIG. 9 is an explanatory view showing an optical system of a surface shape measuring device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-47607.

【符号の説明】 10 測定光学系 10a フレーム 11 光源 14 ハーフミラー 15 参照平面板 16 第1レンズ群 17 第2レンズ群 19 結像レンズ 20 開口部材 30 CCDカメラ 30a 撮像面 101 移動手段 102 移動量測定手段 103 画像入力手段 110 演算手段 111 面精度演算手段 112 補正手段 113 曲率半径演算手段 120 表示手段[Description of Signs] 10 Measurement optical system 10a Frame 11 Light source 14 Half mirror 15 Reference plane plate 16 First lens group 17 Second lens group 19 Imaging lens 20 Opening member 30 CCD camera 30a Imaging surface 101 Moving means 102 Movement amount measurement Means 103 Image input means 110 Calculation means 111 Surface accuracy calculation means 112 Correction means 113 Curvature radius calculation means 120 Display means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 白柳 守康 東京都板橋区前野町2丁目36番9号 旭光 学工業株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Moriyasu Shirayanagi Asahi Gaku Kogyo Co., Ltd. 2-36-9 Maenocho, Itabashi-ku, Tokyo

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 コヒーレントな光源から発する光束を一
旦集光させる第1レンズ群、および該第1レンズ群から
の光束を被検面に入射させる第2レンズ群を有すると共
に、前記被検面からの反射光と、前記第1、第2レンズ
群に入射せずに参照面で反射された反射光とを干渉させ
る測定光学系と、 前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との光軸方向に沿
った相対間隔を変化させる移動手段と、 該移動手段による相対移動量を測定する移動量測定手段
と、 前記測定光学系内での干渉により発生する干渉縞を画像
情報として取り込む画像入力手段と、 前記移動量測定手段および前記画像入力手段の出力に基
づき、前記被検面の形状を演算する演算手段とを備える
ことを特徴とする面形状測定装置。
A first lens group that temporarily collects a light beam emitted from a coherent light source; and a second lens group that causes a light beam from the first lens group to enter a surface to be measured. And a measuring optical system that causes the reflected light not to enter the first and second lens groups to be reflected by the reference surface, and an optical axis of the first lens group and the second lens group Moving means for changing the relative distance along the direction; moving amount measuring means for measuring a relative moving amount by the moving means; and image input means for capturing interference fringes generated by interference in the measuring optical system as image information. And a calculating means for calculating the shape of the surface to be inspected based on outputs of the moving amount measuring means and the image input means.
【請求項2】 前記移動手段は、前記測定光学系中の前
記光源から前記第1レンズ群までの光学系を、前記第2
レンズ群および前記被検面に対して移動させることを特
徴とする請求項1に記載の面形状測定装置。
2. The moving means includes: an optical system from the light source in the measuring optical system to the first lens group;
The surface shape measuring apparatus according to claim 1, wherein the surface shape measuring device is moved with respect to a lens group and the surface to be inspected.
【請求項3】 前記被検面が前記第2レンズ群の前側焦
点にほぼ一致するよう前記被検面を位置決めする開口部
材が、前記第2レンズ群からの距離が常に一定となるよ
う設けられていることを特徴とする請求項1に記載の面
形状測定装置。
3. An opening member for positioning the test surface such that the test surface substantially coincides with the front focal point of the second lens group is provided so that the distance from the second lens group is always constant. The surface shape measuring device according to claim 1, wherein:
【請求項4】 前記演算手段は、前記画像入力手段から
出力される前記干渉縞の画像情報を解析することによ
り、光束が前記被検面に対してほぼオートコリメーショ
ン状態となった位置でのディフォーカスを求める面精度
演算手段と、前記移動量測定手段から出力される移動量
と前記第2レンズ群の焦点距離とに基づいて前記被検面
の曲率若しくは曲率半径を演算する曲率半径演算手段
と、前記面精度演算手段により求められたディフォーカ
スに基づいて前記曲率半径演算手段により演算された曲
率若しくは曲率半径を補正する補正手段とを備えること
を特徴とする請求項1に記載の面形状測定装置。
4. An arithmetic unit analyzes the image information of the interference fringes output from the image input unit, and calculates a light beam at a position where the light beam is substantially in an auto-collimation state with respect to the surface to be detected. Surface accuracy calculation means for obtaining focus; curvature radius calculation means for calculating the curvature or radius of curvature of the surface to be measured based on the movement amount output from the movement amount measurement means and the focal length of the second lens group; 2. The surface shape measurement according to claim 1, further comprising: a correction unit that corrects the curvature or the radius of curvature calculated by the curvature radius calculation unit based on the defocus obtained by the surface accuracy calculation unit. apparatus.
【請求項5】 請求項1に記載の面形状測定装置を用い
た面形状測定方法であって、 前記第2レンズ群の前側焦点にほぼ一致させて原器を配
置し、光束が前記原器に対してオートコリメーション状
態となる位置を前記移動手段の基準位置x0として検出
し、 前記原器に代えて前記被検面を配置して光束が前記被検
面に対してほぼオートコリメーション状態となる位置を
前記移動手段の測定位置x1として検出し、 前記移動量測定手段により検出される前記基準位置x0
から前記測定位置x1までの移動量Δx(=x1−x0)
と、前記第2レンズ群の焦点距離fとに基づき、前記被
検面の曲率Ct若しくは曲率半径rtを求めることを特徴
とする面形状測定方法。
5. A surface shape measuring method using the surface shape measuring device according to claim 1, wherein a prototype is arranged so as to substantially coincide with a front focal point of the second lens group, and the luminous flux is controlled by the prototype. Is detected as the reference position x0 of the moving means with respect to the moving means, and the test surface is disposed in place of the prototype, and the light flux is substantially in an autocollimation state with respect to the test surface. A position is detected as a measurement position x1 of the moving means, and the reference position x0 detected by the movement amount measuring means is detected.
From the distance x to the measurement position x1 (= x1-x0)
And measuring a curvature Ct or a radius of curvature rt of the surface to be inspected based on the focal length f of the second lens group.
【請求項6】 前記被検面が前記第2レンズ群の前側焦
点にほぼ一致するよう位置決めされた状態で、前記原器
として平面を用い、前記第2レンズ群の焦点距離をf、
前記移動量をΔxとして、以下の式(1)に基づいて前記
被検面の曲率Ct若しくは曲率半径rtを求めることを特
徴とする請求項5に記載の面形状測定方法。 Ct=1/rt = Δx/f2 …(1)
6. In a state where the surface to be detected is positioned so as to substantially coincide with the front focal point of the second lens group, a plane is used as the prototype, and the focal length of the second lens group is f,
The surface shape measuring method according to claim 5, wherein a curvature Ct or a curvature radius rt of the surface to be measured is obtained based on the following equation (1), where Δx is the amount of movement. Ct = 1 / rt = Δx / f 2 (1)
【請求項7】 前記被検面が前記第2レンズ群の前側焦
点にほぼ一致するよう位置決めされた状態で、前記原器
として曲率C0の球面を用い、前記第2レンズ群の焦点
距離をf、前記移動量をΔxとして、以下の式(2)に基
づいて前記被検面の曲率Ct若しくは曲率半径rtを求め
ることを特徴とする請求項5に記載の面形状測定方法。 Ct=1/rt=C0 + (Δx/f2) …(2)
7. In a state where the surface to be detected is positioned so as to substantially coincide with the front focal point of the second lens group, a spherical surface having a curvature C0 is used as the prototype, and the focal length of the second lens group is set to f. 6. The surface shape measuring method according to claim 5, wherein a curvature Ct or a radius of curvature rt of the surface to be measured is obtained based on the following equation (2), with the movement amount as Δx. Ct = 1 / rt = C0 + (Δx / f 2 ) (2)
【請求項8】 前記原器は、前記被検面とほぼ同等の曲
率半径を有することを特徴とする請求項7に記載の面形
状測定方法。
8. The method according to claim 7, wherein the prototype has a radius of curvature substantially equal to that of the surface to be inspected.
【請求項9】 前記演算手段は、前記画像入力手段から
出力される干渉縞の画像情報に基づいて光束が前記被検
面に対してほぼオートコリメーション状態となった位置
でのディフォーカスを求め、検出されたディフォーカス
に基づいて前記移動量と前記第2レンズ群の焦点距離と
に基づいて求められた前記被検面の曲率若しくは曲率半
径を補正することを特徴とする請求項5に記載の面形状
測定方法。
9. The method according to claim 1, wherein the calculating unit obtains a defocus at a position where the light flux is substantially in an auto-collimation state with respect to the surface to be detected, based on image information of interference fringes output from the image input unit. 6. The apparatus according to claim 5, wherein a curvature or a radius of curvature of the surface to be detected, which is obtained based on the amount of movement and a focal length of the second lens group based on the detected defocus, is corrected. Surface shape measurement method.
【請求項10】 コヒーレントな光源から発する光束を
第1レンズ群により一旦集光させ、該第1レンズ群から
の光束を第2レンズ群を介して被検面に入射させ、前記
被検面からの反射光と、前記第1、第2レンズ群に入射
せずに参照面で反射された反射光とを干渉させ、前記第
1レンズ群と前記第2レンズ群との光軸方向に沿った相
対間隔を変化させ、干渉縞の解析結果と前記相対間隔の
変化とに基づいて前記被検面の形状を測定する面形状測
定方法であって、 前記第2レンズ群の前側焦点にほぼ一致させて原器を配
置し、光束が前記原器に対してオートコリメーション状
態となる位置を前記移動手段の基準位置として検出し、 前記原器に代えて前記被検面を配置して光束が前記被検
面に対してほぼオートコリメーション状態となる位置を
前記移動手段の測定位置として検出し、 前記移動量測定手段により検出される前記基準位置から
前記測定位置までの移動量を検出し、 前画像情報を解析することにより前記測定位置でのディ
フォーカスを検出し、検出されたディフォーカスに基づ
いて前記移動量と前記第2レンズ群の焦点距離とに基づ
いて求められた前記被検面の曲率、若しくは曲率半径を
補正することを特徴とする面形状測定方法。
10. A light beam emitted from a coherent light source is once collected by a first lens group, and a light beam from the first lens group is incident on a surface to be measured via a second lens group. And the reflected light reflected by the reference surface without being incident on the first and second lens groups, causing interference between the first lens group and the second lens group along the optical axis direction. A surface shape measuring method for measuring a shape of the surface to be measured based on an analysis result of interference fringes and a change in the relative interval by changing a relative interval, wherein the shape substantially matches a front focal point of the second lens group. A position where the light beam enters an auto-collimation state with respect to the prototype device is detected as a reference position of the moving means. Set the position where the autocollimation state is almost Detecting as a measurement position of the movement means, detecting a movement amount from the reference position detected by the movement amount measurement means to the measurement position, and analyzing the previous image information to defocus at the measurement position. Detecting and correcting a curvature or a radius of curvature of the surface to be detected, which is obtained based on the amount of movement and a focal length of the second lens group based on the detected defocus. Measuring method.
【請求項11】 前記原器として平面を用い、前記第2
レンズ群の焦点距離をf、前記移動量をΔx、前記測定
位置でのディフォーカス量をW(df)λ、前記第2レン
ズ群射出後の光束の半開き角をθ、開口半径をhとし
て、以下の式(3)に基づいて前記被検面の曲率Ct若し
くは曲率半径rtを求めることを特徴とする請求項10
に記載の面形状測定方法。 Ct=1/rt=(Δx/f2)+(2W(df)λ/h2cosθ)…(3)
11. The method according to claim 11, wherein a plane is used as the prototype, and the second
Assuming that the focal length of the lens group is f, the amount of movement is Δx, the amount of defocus at the measurement position is W (df) λ, the half-open angle of the light beam after exiting the second lens group is θ, and the opening radius is h, 11. The curvature Ct or the curvature radius rt of the surface to be measured is determined based on the following equation (3).
Surface shape measurement method according to 1. Ct = 1 / rt = (Δx / f 2 ) + (2W (df) λ / h 2 cos θ) (3)
【請求項12】 前記被検面が前記第2レンズ群の前
側焦点にほぼ一致するよう位置決めされた状態で、前記
原器として曲率C0の球面を用い、前記第2レンズ群の
焦点距離をf、前記移動量をΔx、前記測定位置でのデ
ィフォーカス量をW(df)λ、前記第2レンズ群射出後
の光束の半開き角をθ、開口半径をhとして、以下の式
(4)に基づいて前記被検面の曲率Ct若しくは曲率半径
rtを求めることを特徴とする請求項10に記載の面形
状測定方法。 Ct=1/rt=C0+(Δx/f2)+(2W(df)λ/h2cosθ)…(4)
12. A spherical surface having a curvature C0 is used as the prototype while the surface to be measured is positioned so as to substantially coincide with the front focal point of the second lens group, and the focal length of the second lens group is set to f. , The amount of movement is Δx, the amount of defocus at the measurement position is W (df) λ, the half-opening angle of the light beam after the second lens group is θ, and the opening radius is h.
11. The surface shape measuring method according to claim 10, wherein the curvature Ct or the curvature radius rt of the surface to be inspected is obtained based on (4). Ct = 1 / rt = C0 + (Δx / f 2 ) + (2W (df) λ / h 2 cos θ) (4)
【請求項13】 前記第1レンズ群の像側焦点と前記画
像入力手段の干渉縞観測面とが共役であることを特徴と
する請求項3に記載の面形状測定装置。
13. The surface shape measuring apparatus according to claim 3, wherein the image-side focal point of the first lens group and the interference fringe observation surface of the image input unit are conjugate.
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