JPS60100734A - 反射面の光学的形を試験する装置 - Google Patents

反射面の光学的形を試験する装置

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JPS60100734A
JPS60100734A JP21276884A JP21276884A JPS60100734A JP S60100734 A JPS60100734 A JP S60100734A JP 21276884 A JP21276884 A JP 21276884A JP 21276884 A JP21276884 A JP 21276884A JP S60100734 A JPS60100734 A JP S60100734A
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grating
light
shape
test
light source
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JP21276884A
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カール・エム・バイストリツキー
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Applied Biosystems Inc
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Perkin Elmer Corp
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    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • G02B5/18Diffraction gratings
    • G02B5/1861Reflection gratings characterised by their structure, e.g. step profile, contours of substrate or grooves, pitch variations, materials
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/30Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
    • G01B11/306Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces for measuring evenness
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野: 本発明は光学表面ケ試倹する装置に関する。
従来の技術: 光学反射安素が設計基準に一致しているかどうかを決定
するための干渉計式試講の際、ゼロコレクタ(zero
 correct、or ) Y使用することがしばし
ば必要である。これは試験装置として干渉計を使用する
際、試験する光学要素から反射されたまたはこれt透過
した波面が参照ビームと組合せつる波面を有し、試験表
面の所要表面の形からの偏差の程度を指示する縞模様を
形成すること乞要求する限り必要である。 −実施の際
前記ぜロコレクタは試験表面の形と4u補的な収差な試
験光束へ導入し、各光束は試・倹表面に垂直に当りまた
はこの表面を去り、参照波面と干渉して所望の縞模様を
形成しうる完全またはほぼ完全な波面が得られる。
発明が解決しようとする問題点: ゼロコレクタは現在まで試験表面の形の複雑性が増すに
つれて複雑に増大するレンズの種々の組合せを使用した
。宇宙望遠鏡のメーンミラーのような大きい非球面ミラ
ーヶ試倹する場合、レンズ形ゼロコレクタの設計および
製造はきわめて困難であり、禁止的に高価になる。ワル
タ(walter )タイプi、nもしくは■の円錐表
面またはアクシコン(Axicon )タイプの表面を
試験する場合、とくに屈折力が高い場合、適当なゼロレ
ンガアセンブリを設計することはほぼ不可能である。
問題点を解決するための手段: 本発明によれば1つの円形に刻線した格子を、信用設計
のゼロコレクタ暑形成するために必要な多数のレンズの
代りに使用する、試”膚表面の形と設計表面の形の一致
を試・倹する干渉計式系が得られる。こうすることによ
って前記問題が解決される。
作用ニ レ−ず光源からの光束は円形に刻線した格子を介して試
験表面へ向けられる。格子刻線は公知設計基準により不
同の間隔を有し、それによって各光束は反射または透過
により、試験表面の形が所要の形と異なる場合その偏差
を指示する縞模様を形成するように、参照波面と組合せ
るために適当な完全またはほぼ完全な波面な形成するこ
とが保証される。縞模様の記録は設計基準に合致するま
でさらに試験表面を処理しうるようにつ(ることができ
る。
実施例: 第1図には円形に刻線した格子11が示される。円形に
刻線した格子11上の刻線間の間隔が等しい場合、収れ
ん光束中に配置した曝この格子は線形アクシコンとして
$ 1Rj+ L 、すなわち格子は光線ヲ・細から次
の公知の格子式によりリングに収束するように回折させ
る: sin il −sin i = mλF(1)ここに
1および11はそれぞれ入射光および回折光と表面の法
線との角度、mは回折次数、λは波長、Fは格子周波数
である。しかし物体と像乞交換すると、リングは正規の
発散光束となる。
しかし円形格子を次式による周波数の線形変化をもって
刻線する場合、格子は光線を格子軸上の1点に集光する
: yr= Flr (2) ここにFは格子周波M、rは各刻線の半値方向位置であ
る。式(2)はもちろん・戸−ンレンズの式である。
格子上の刻線が次のべき多項式により不同に離れている
場合: 高次の波面エラーまたは収差が導入される。物理的間隔
がない場合でも光1曝は線形格子の場合のように格子線
当りOPDの1つの波に割当てられる。
を得るため周波数式を主光線半径(rp )から交点半
径まで積分し、その際格子の中心に当る光線は散乱しな
い。
第1図で任意の半径位置rにおける格子周波数Frは式
(6)の多項式によって表わすことができる。格子に関
する昨位ベクトルは格子中心を交点と結ぶ線に対する法
線p1刻線への接線qおよび格子に対する法線rである
。単位ベクトルSの方向に進行する光線に対しm次回折
は次式によりSlの方向に最大強度娑有する:n’s’
×r=nsXr−1−(mλFr)q(4)ここにnお
よびn′はそれぞれ格子前後の屈折率である。メリジオ
ナル面内を進行する光線は格子でli略にした格子式に
従って曲げられる:n’sin i’ = n sin
 i +mλFr (5)第1図は透過格子を示すけれ
ど、前記解析は同様によく反射形格子に適用される。
さらに前記解析は不同間隔格子をたとえばアクシコン要
素、非球面および円錐セグメントのような種々の光学系
のためにピロ波面を発生するように設計しうろことを示
す。
第2図はアクシコンリングミラーの表面形を試験するた
めの干渉計を示す。干渉計はぜロコレクタT−ム13お
よび本来の干渉計14からなる0ゼロコレクタアーム1
3は表面15ay有するアクシコンリ/グミラ−15χ
備える。−1fT面で示すアクシコンリングミラー15
は系の光軸と同心の環状リングである。リングミラー1
5の表面は通lオ平面でなく、式(6)の島次の項によ
る表面を有する。さらにゼロコレクタアーム13は系の
光軸と同心に配置した反射形の円形刻線格子16および
凸の球面ミラー17乞備える。格子16は中心孔?有し
、球面ミラー11は格子16を介してアクシコンリング
ミラ−15へ、およびからの光ii#J ’&反射する
ように配置される。球面ミラー17および反射格子16
は比較的大きい直径を有するアクシコンの表面を照明す
るために十分広い角度で照明される限りアクシコンリン
グミラーの表面i 5ay試験するために役立つ。
球面ミラー17および格子16はアクシコンリンクミラ
ー15iゼロコレクタアーム13ヘセツトする前に間隔
、傾斜および中心位置を調本来の干渉計14は同軸の参
照配置す1xわち光油上にその中心を配置したミラー1
8を使用するけれど、他のタイプの干渉計たとえばTw
yman −Green形を使用しうろことが指摘され
る。
光束分割器20は参照ミラー18と同軸に配置される。
レーデ光源19たとえばHeNθレーずは光束分割器2
0および参照ミラー18を介して光束を向けるように配
置される。ミラーは光i1Y半分透過し、半分反射する
。参照ミラー18によって反射された波面の一部は光束
分割器20により参照光束fたは波面として表面21へ
反射される。
膠照ミラー18v透過した光束の一部はピロコレクタア
ーム13に入り、球面ミラー1Tおよび反射格子16に
よってアクシコンリングミラー15の表面15eLへ反
射される。光束は次に格子16および球面ミラー1Tへ
反射して戻り、ここから光@分割器20へ完全な波面と
して伝送される。光束分割器20はこの波面を表面21
へ反射し、そこでこの波面は参照ミラー18から反射さ
れた参照波面と干渉し、縞模様を形成する。この縞模様
は試険表面この場合アクシコンリングミラー表面15a
の所望の形からの偏差の指標である、表面21はビデイ
コンもしくはPMニーr!または縞模様を永久的に記録
する他のすべてのデバイスのスクリンであり、この模様
は技術者が試倹表酊15aの形の不完全を補正するため
に使用することができる。
試・*表面のタイプおよび形は格子間隔により決定され
るので、この間隔は注意深く設計しなければならない。
レンズ形ゼロコレクタの’JJ 合と四様試奥1−る各
表面のため種々の格子を設計および製造しなげればなら
ない。
与えられたアクシコン表面のための格子設計の例を次に
示す。
次のパラメータによって決定される表面を有するアクシ
コンに対し: x =’ aY 十bY2−1− aY3−1− aY
’〔ここにY=M−215,9’mm、 a=−0,7
687131、b = −2,6925678−6、C
=−5,3934838−6、(L = −9,984
4060−9である。〕 式(6)の多項式の7次までの格子パラメータは Fo=364.5158、F1= −33,46055
、F2 = 2.406959、y3= −7,165
9916−2、F4=1.051 7768−3、Fa
 = −7,7675566−6、F6= 2.297
550−8 である。スケールはインチに対し260mmである。
表面パラメータが与えられるすべての表面に対し所安格
子のパラメータはたとえば適当にプログラムしたコンピ
ュータにより決定することができる。
第6図は非球面310衣而形を測定するゼロコレクタア
ームを示す。この場合円形刻線格子32は透過形であり
、すなわち光束は第2図の試懺装置で格子から反射され
るのと異なり格子を通過する。第6図のゼロコレクタア
ームは第2図のゼロコレクタアーム13のために置替え
て、参照波と組合わせるための非球面13の表面から反
射した試・塗液面tつくり、実際の表面形と非球面の所
望の表面形との偏差を表わす縞模様を形成することがで
きる。
格子32は多項式(6)および非球面の式:〔ここに変
数は既知である。〕を使用して刻線間の距離ヲ計算する
ことにより設計することができる。
第2および6図のぜロコレクタアームは波面が格子を2
回パスすることを指摘しなければならない。この場合第
2パスの後に干渉計に入る波面は完全またはほぼ完全で
ある。この第2パスは不所望の収差たとえば球面ミラー
17によって生ずる収差を除去するように光束を補正す
るだめに有用である。さらに格子の設計はこの2回パス
を考慮に入れなければならない。
しかしそれぞれの場合に波面を第2パスの前に参照波面
と組合せ、参照波面と干渉するように波面をたとえばミ
ラーによって再偏向することによって2回パスを除去す
ることができる。
第4図は1Falterミラーまたはパラ・ぜロイドセ
グメント41の表面形を試・検するゼロコレクタアーム
を示し、格子42は反射形である。この第4図のぜロコ
レクタアームは同様パラ♂ロイrセグメント41の表面
を試・倹するため第2図のゼロコレクタアーム13に対
して置替えることができる。格子すなわち間隔変化は多
項式(6)およびパラMロイPセグメント41の表面を
決定する既知変数により決定される。
第4図は波面が反射形格子を1回パスする状態を示す。
さらにバラボロイーセグメント41から反射された波面
はセグメントへ戻らないけれど、この波面が格子42に
達し、この格子で反射された1&にのみ完全またはほぼ
完全な波面に変換される。
このように干渉計のゼロコレクタアームに使用する不同
間隔円形刻線格子は種々の光学表面の表面形を試験する
ための強力な工具であることは明らかである。多数のレ
ンズを使用し、複雑な試・倹表面のために設計すること
が不可能でないとしても困難な線用レンズ形ゼロコレク
タの代りにただ1つの格子を使用することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に使用するタイプの円形刻磯格子の斜視
図、第2図はぜロコレクタアームが本発明の格子を含む
、アクシコンの表面を試験する干渉計の光路図、第6図
は非球面の表面を試・検するため第2図干渉計に使用す
るゼロコレクタアームの光路図、第4図はパラ♂ロイド
セグメントの表面を試・倹するため第2図の干渉計に使
用するゼロコレクタアームの光路図である11.16.
32.42・・・格子 13・・・ゼロコレクタアーム
 14・・・干渉計 15・・・アクシコンリングミラ
ー 17・・・球面ミラー 18・・・ミラー 19・
・・レーデ 20・・・光束分割器 31・・・非球面
ミラー 41・・・バラポロイ1セグメント

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1。 反射面へ向う光束7発するレーデ光源、円形刻線
    格子がレーデ光源および試験表面に対し、各光束な試験
    表面から格子へ収差なしに反射して戻すように配置され
    、かつこのような間隔の刻線を有する。 ことを特徴とする反射面の光学的形を試験する装置。 2、刻線間隔が不同である特許請求の範囲第1項記載の
    装置。 6、刻融間隔を試験表面の所望の表面形に応じて決定す
    る特許請求の範囲第2項記載の装置4、参照レー・デ光
    源、 参照レーデ光源と試I!I!!次面から反射された光束
    を組合せ、試験表面の形と新風表面の形との偏差の指標
    となる縞模様を発生させる装を有する特許請求の範囲第
    3項記載の装置。 6、縞模様を記録する記録装置を有する特許請求の範囲
    第4項記載の装置。 6、格子が透過形であシ、レーザ光源と試験表面の間に
    配置されている特許請求の範囲第4項記載の装置。 7、格子が反射形であり、この表面から反射された光束
    を試験表面に対し反射するように配置されている特許請
    求の範囲第4項記載の装置。 刻線の半径である。〕によって与えられる特許請求の範
    囲第2項記載の装置。 9、刻線間の間隔が関数Fr=ΣF r” [ Frは
    。=on 刻線の半径である。〕によって与えられる特許請求の範
    囲第4項記載の装置。 10、刻線間の間隔が関数Fr= Σ Fnr” CF
    rn=0 は刻線の半径である。〕によって与えられる特許請求の
    範囲第6項記載の装置。 は刻線の半径である。〕によって与えられる特許請求の
    範囲第7項記載の装置。 12、反射面に向う光束を発するレーザ光源、この光束
    を反射するように配置した円形刻線格子、 この格子の刻線が、格子から反射された光束が試・塗表
    面によって生じた収差を補正するような間隔を有する ことを特徴とする反射面の光学的形を試・倹する装置。 16、刻線間の間隔が不同である%許詔求の範囲第12
    項記載の装置。 14、刻線間の間隔が試験表面の所望の表面形に応じて
    決定される特許請求の範囲第16項記載の装置。 15、参照レーず光源、 参照レーデ光源と試験表面から反射された光束を組合せ
    、試験表面の形と所望表面の形との偏差の指標となる縞
    模様を発生させる装置 を有する特許請求の範囲第14項記載の装置。 16、縞模様を記録する記録装置を有する特許請求の範
    囲第15項記載の装置。 1Z 試験表面に向う無色光の光源、 円形刻線格子が光源および試I倹表面に対し、各光束を
    試験表面を介してほぼ完全な波面として反射fたは透過
    させるように配置され、かつこのような刻線間隔を有す
    る ことを特徴とする反射面の光学的形を試験する装置。 18、刻線間隔が不同である特許請求の範囲第17項記
    載の装置。 19、格子間隔が試験表面の所4の表面形に応じて決定
    される特許請求の範囲第18項記載の装置。
JP21276884A 1983-10-13 1984-10-12 反射面の光学的形を試験する装置 Pending JPS60100734A (ja)

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US54163283A 1983-10-13 1983-10-13
US541632 1983-10-13

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JPS60100734A true JPS60100734A (ja) 1985-06-04

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ID=24160401

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JP21276884A Pending JPS60100734A (ja) 1983-10-13 1984-10-12 反射面の光学的形を試験する装置

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EP0137976A3 (en) 1988-06-01
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