JPS62214305A - 光学的測定装置 - Google Patents

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］ 本発明は光の干渉を利用した光学的測定装置に係り、特
に測定時間の短縮、測定精度の向上およびデータ解析の
簡易化等を企図した光学的測定装置に関する。

［従来技術］ 以下、被測定対象としてガラス板を取上げ、特にその均
質性を測定する場合について説明する。

干渉計を用いてガラスの均質性を測定するには、被測定
ガラスにレーザ光を透過させる必要がある。そこで表面
で光を散乱させないために、十分に研磨されていない被
測定ガラスの表面に同一屈折率を有するオイルオンプレ
ートを密着させて、被測定ガラスの表面を一時的に研磨
面に置換えている。

オイルオンプレートは１表面が研磨された同一屈折率を
有するガラスプレート上に同一屈折率を有するオイルが
塗布されたものである。したがって、被測定ガラスの表
面にオイルプレートをオイルを介して密着させることで
、光は研磨されたガラスプレートの表面から入射又は出
射し、散乱することなく被測定ガラスを透過する。

こうして被測定ガラスを透過した光と参照光とによって
形成される干渉縞を利用して被測定ガラスの均質性を測
定することができるが、その際、使用された干渉計およ
びオイルオンプレートによる測定誤差を除去しておくこ
とが必要である。なぜならば、被測定ガラスを透過した
光は同時にオイルオンプレートも透過しており、それに
よる誤差が干渉計固有の誤差に加わっているからである
。

［９：、明が解決しようとする問題点］しかしながら、
オイルオンプレートは被測定ガラスと屈折率が同一とな
るように選らばれるために、被測定ガラスに合わせてオ
イルオンプレートを取換える毎に測定誤差が変化する。

そのために、従来では、オイルオンプレートが変わる毎
にオイルオンプレートによる誤差を測定し直す必要があ
り、測定時間が不必要に長くなるという問題点を有して
いた。

［目的］ 本発明の目的は、短い測定時間で高精度の測定を行うこ
とができ、かつデータ解析が簡易な光学的測定装置を提
供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明による光学的測定装
置は、 干渉縞を電気信号に変換する光電変換手段と、測定誤差
を補正するための補正用データを少なくとも格納する読
出し書込み可能な記憶手段と、デジタル変換された前記
電気信号を干渉縞データとして入力し、該干渉縞データ
と前記記憶手段から入力した補正用データとに基づいて
前記被測定対象の測定量を算出する演算処理手段と、算
出された該測定量を所望形式で出力する出力手段と、を
設けたことを特徴とする。

［作用］ このように、測定誤差を補正するための補正用データを
少なくとも格納する読出し書込み可能な記憶手段を設け
たことによって、一度測定誤差を測定して格納しておけ
ば、後に自由に使用することができ、従来のように再度
測定を行う必要がなくなり、測定時間の大幅な短縮を回
走とする。

さらに、読出し書込み可能な記憶手段に算出された測定
量を格納しておけば、自由にデータの再現や所望の演算
処理を行うことができ、従来にはない処理能力を達成で
きる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

ｒ５１図は、本発明による光学的測定装置の一実施例の
概略的ブロック構成図である。

同図において、被測定ガラス１はオイルオンプレート２
に挟まれ、後述するように干渉計３の所定光路内に設置
されている。

本実施例における干渉計３には、ＣＣＤで構成された画
票数１００Ｘ１００個の二次元光センサ４が設けられ、
干渉縞が光センサ４上に結像するように光学系が構成さ
れている。従来では干渉縞の測定点数が３２Ｘ　３２個
と少ないために、精度の良い干渉縞の解析ができなかっ
たが、本実施例では１００００点で測定するために、高
精度を実現できる。

干渉計３の駆動および光センサ４の動作制御は制御部５
によって行われ、その制御条件はコントロールターミナ
ル６によって設定される。また、光センサ４の出力を用
いて干渉縞をモニタ７に表示し、干渉縞を直接確認する
ことができる。

制御部５はインターフェースを介してコンピュータ８と
接続されており、光センサ４の出力は増幅等の信号処理
がされた後デジタル化され、干渉縞データとしてコンピ
ュータ８に入力し所定の演算処理が行われる。コンピュ
ータ８には、図示されていないが、画素数１００　Ｘ１
００の光センサ４からの干渉縞データを入力するための
バッファメモリが設けられ、その容量はエンド検出を考
慮して１００Ｘ１００より大きく用意されている。また
コンピュータ８には、データ管理を行うためのディスク
メモリ９、処理条件やフローを表示するためのディスプ
レイ１０、処理条件等を入力するためのキーボード１１
、そして測定結果を出力するためのグラフィックプリン
タ１２が各々接続されている。

第２図は、本実施例における干渉計３の概略的構成図で
ある。

同図において、　Ｈｅ−Ｈｅレーザからの光３１はビー
ムスプリッタ３２を透過しコリメータレンズ３３によっ
て平行光となる。平行光は透過型平面板３４に入射し、
その一部は参照波としてビームスプリッタ３２側へ反射
し、他は被測定ガラス１およびオイルオンプレー１・２
を透過して参照平面板３５で反射する。この反射波と参
照波とはビームスプリッタ３２で反射して光センサ４上
に干渉縞を結像する。

透過型平面板３４は、制御部４からの制御によって光軸
方向に移動可能であり、その移動に伴って変化する干渉
縞が順次光センサ４から制御部５を介してコンピュータ
８へ出力される。

また、参照平面板３５はコントローラ３６からの指令に
よりドライバ３７によって傾きを変化させることができ
る。この傾きによって干渉縞の本数が変化するために、
モニタ７を見ながら参照平面板３５の傾きを調整し、本
数の最も少なくなるように傾き設定すればよい。

次に、このように構成された本実施例の動作について第
３図を参照しながら説明する。

第３図（Ａ）は、本実施例の動作を概略的に示すフロー
チャート、第３図（Ｂ）は、その均質性測定（７）７０
−チャート、第３図（Ｃ）は、その誤差測定のフローチ
ャート、第３図（Ｄ）は、そのデータ再処理のフローチ
ャートである。

まず、第２図に示すように被測定ガラス１をオイルオン
プレート２に挟んで干渉計３に設置し、モニタ７を見な
がら参照平面板３５の傾きを調整する。

次に、第３図（Ａ）において、ディスクドライブに所望
のディスクメモリ９を挿入しくＳｌ）、ディスプレイ１
０の表示に従ってキーボード１１から処理の選択および
条件の設定、変更等を行う（Ｓ２）、そして、処理の選
択およびその条件設定が行われると、その処理過程（本
実施例では均質性測定、誤差測定又はデータ再処理）へ
制御が移行する。

同図（Ｂ）において、まずコンピュータ８はディスクメ
モリ８から補正データを入力するとともに、制御部５か
らインターフェースを介して干渉縞データをバッファメ
モリに入力する（Ｓ３およびＳ４）。補正データは、本
実施例では干渉計およびオイルオンプレート２による測
定誤差分に相当し、後述する誤差測定の過程で作成され
たものである。

コンビ、−夕８１＋　所定の演算処理を行い、入力した
干渉縞データから補正データを差し引くことによって、
被測定ガラスｌの均質性を表わす測定量を算出する（Ｓ
５）。

次に、出力形式がディスプレイ１０に表示され、所望の
形式を選択することができるが、必要があればディスプ
レイＩＯに選択した形式で測定量を表示してもよい（ｓ
ｅ）。

次に、算出された測定量を格納する必要があれｊｆ（Ｓ
７のＹＥＳ）、その測定量をディスクメモリ３へ出力し
格納する（Ｓ８）。格納した後又は格納する必要がなけ
れば（Ｓ７のＮＯ）、選択された形式でグラフィックプ
リンタ１２によってプリントアウトされる（Ｓ９）。

そして、次の処理があれば（ＳＩＯのＮＯ）、その処理
の選択を行う（Ｓ　：ｌ’）　。

第３図（Ｃ）は、誤差測定のフローチャートである。こ
の誤差測定の過程によって上記補正データが得られる。

まず、干渉計３にオイルオンプレート２のみを設置し、
光センサ４によって干渉縞の読取りを行う、これによっ
てオイルオンプレート２および干渉計３による干渉縞デ
ータが選られる。

コンピュータ８は、この干渉縞データを入力しく５ｌｌ
）　、所定の演算処理を行って誤差測定量を算出する（
Ｓ１２）。続いて、出力形式がディスプレイｌＯに表示
され、所望の形式を選択することができるが、必要があ
ればディスプレイ１０に選択した形式で誤差測定量を表
示してもよい（Ｓ１３）。

次に、算出された誤差測定量を補正データとし、　　て
ディスクメモリ３へ格納しく５１４）　、プリントアウ
トを行う（Ｓ１５）　。

このようにして必要なオイルオンプレートについて誤差
測定を予め行い、その結果を補正データとしてディスク
メモリ８に格納しておけば、上記均質性測定の条件設定
の段階ですイルオンプレートの番号等を入力するだけで
、その補正データを即座に読出すことができ、被測定ガ
ラスｌの均質性測定を容易に行うことができる。

第３図（Ｄ）は、データ再処理のフローチャートである
。データ再処理を行う場合には、まずディスクドライブ
に必要とされるディスクメモリ９を挿入しておき、その
ディスクメモリ８から設定された条件（たとえば被測定
ガラスやオイルオンプレートの番号など）に従ったデー
タを検索して入力する（Ｓ１Ｂ）。

そして、入力したデータを必要に応じてディスプレイｌ
Ｏに表示しながら、データの平均値や精度されたものの
均質性のばらつきの統計計算、またはデータの変更等の
処理を容易に行うことができる（Ｓ１？）。

そして再処理結果を格納する必要があれば（８１８のＹ
ＥＳ）、ディスクメモリ８へ格納しく５１９）　、格納
した後又は格納する必要がなければ（Ｓ１８のＮｏ）、
再処理結果を必要に応じてプリントアウトする（Ｓ２０
）。

第４図は、プリントアウト例であり、同図（Ａ）は３次
元波面マツプ、同図（Ｂ）は２次元波面マツプ、同図（
Ｃ）はカンタ−マツプである。

このように、本実施例では所望の形式の出力を得ること
ができる。特に、同図（Ｇ）に示すカンタ−マツプは、
同図の下段に示すようにステップサイズが定められてお
り、それに従って上段に示すマー７プが形成されている
ために、被測定対象の例えば表面形状を絶対的な値で示
すことができる。そのために数値的な評価を行うことが
でき、他の被測定対象との有意義な比較が可能となる。

なお、本実施例では、被測定ガラスの均質性測定の場合
を説明したが、勿論これに限定されるものではなく、本
発明は例えば屈折率、長さ、又は波面収差の測定にも適
用することができる。また、干渉計も測定量や被測定対
象に適したものを用いればよい。

［発明の効果］ 以上詳細′に説明したように、本発明による光学的測定
装置は、測定誤差を補正するための補正用データを少な
くとも格納する読出し書込み可能な記憶手段を設けたこ
とによって、一度測定誤差を測定して格納しておけば、
後に自由に使用することができ、従来のように再度測定
を行う必要がなビか４１．１１１１２鰭間の＋幅か俯縮
を可ず針と干る−さらに、読出し書込み可能な記憶手段
に算出された測定量を格納しておけば、自由にデータの
再現や所望の演算処理を行うことができ、従来にはない
処理能力を達成できる。たとえば、１００　Ｘ１００個
の測定点のデータを容易に処理することが可能となる。

また、記憶手段に格納されている複数のデータの演算を
行うことができるために、データの補償計算を簡単に行
うことができ、たとえば超精密なガラスの加工表面の絶
対精度保証にも利用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による光学的測定装置の一実施例の概
略的ブロック構成図、 第２図は、本実施例における干渉計３の概略的構成図、 第３図（Ａ）は、本実施例の動作を概略的に示すフロー
チャート、第３図ＣＢ）は、その均質性測定のフローチ
ャート、第３図（Ｃ）は、その誤差測定のフローチャー
ト、第３図（Ｄ）は、そのデータ再処理のフローチャー
ト、 第４図は、プリントアウト例であり、同図（Ａ）は３次
元波面マツプ、同図（Ｂ）は２次元波面マツプ、同図（
Ｃ）はカンタ−マツプである。 １・Φ・被測定ガラス ２ｅ番・オイルオンプレート ３・・・干渉計 ４・φ・光センサ ８１Ｉ・・コンピュータ ３・・・ディスクメモリ １０・・・ディスプレイ １１・・・キーボード １２・・・グラフィックプリンタ 代理人　　弁理士　山　下　穣　子 弟１図 第３図 （Ａ） 第３図（Ｂ） 第　３　図 （Ｃ）　　　　　　　　　　　　　（Ｄ）ｏ　ｏ　−Ｎ
　Ｃ’Ｊ　ｒＱ　吟” （ＯｆＪｅ？ｆｆ）Ｃ％Ｉ　−−−００−（ＤｌＯ？ｆ
ｆ）（ＮＣＩＪ−０ 手続補正書動式） ％式％ １、事件の表示 昭和６１年特許願第５７０４９号 ２、発明の名称 光学的測定装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　東京都大田区下丸子３丁目３０番２号名称（１０
０）キャノン株式会社 ４、代理人 住所　東京都港区虎ノ門五丁目１３番１号虎ノ門４０森
ビル昭和６１年５月２７日 ・６．補正の対象 図面 ７、補正の内容 （１）第４図（Ａ）および第４図（Ｂ）願書に最初に添
付したものの浄書 別紙の通り（内容に変更なし） （２）第４図（Ｃ） 別紙のように、文字を拡大し文字群の一部をｍ１る。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）光の干渉現象を利用して被測定対象の所望の測定
   を行う光学的測定装置において、 干渉縞を電気信号に変換する光電変換手 段と、 測定誤差を補正するための補正用データ を少なくとも格納する読出し書込み可能な記憶手段と、 デジタル変換された前記電気信号を干渉 縞データとして入力し、該干渉縞データと前記記憶手段
   から入力した補正用データとに基づいて前記被測定対象
   の測定量を算出する演算処理手段と、 算出された該測定量を所望形式で出力す る出力手段と、 を設けたことを特徴とする光学的測定装 置。
2. （２）上記測定は、上記被測定対象の均質性測定であり
   、該被測定対象の表面には該表面を研磨面に一時的に置
   換えるための透明プレートが用いられることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の光学的測定装置。
3. （３）上記補正用データは、上記透明プレートのみを被
   測定対象とした時の上記干渉縞データに基づく測定量で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の光学
   的測定装置。