JPS63138204A

JPS63138204A - 形状測定方法

Info

Publication number: JPS63138204A
Application number: JP28452086A
Authority: JP
Inventors: Kenji Sasaki; 賢司佐々木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-11-29
Filing date: 1986-11-29
Publication date: 1988-06-10

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、非球面等の測定に適用される形状測定方法に
関する。

（従来の技術）この種の形状測定には、例えば光源としてレーザ発振装
置を用いてこのレーザ発振装置から出力されるレーザ光
を二分し、一方のレーザ光を例えば非球面の被測定面に
照射するとともに他方のレーザ光を参照面に照射する。

そして、被測定面からの反射レーザ光と参照面からの反
射レーザ光とを干渉させ、この干渉によって得られる干
渉縞から被測定面の非球面状態を測定するものがある。

ここで、非測定面の形状が完全な球面となっていれば干
渉縞は発生せず、干渉縞の数は非球形の度合に応じて増
減する。ところで、干渉縞を検出する手緩としては、画
素数５００　Ｘ２Ｏ３程度のエリアセンサや撮像管等が
用いられている。そこで、彼？ｌ−１定而の形状状態に
よっても異なるが、検出するときの干渉縞は１１１１Ｍ
の幅内に　１００本近く現われるのが通常である。この
ため、上記画素数のエリアセンサでは高解像度で干渉縞
を検出することが困難であり、また高解像度の撮像管を
用いたとしてもその水平および垂直解像度は１０００〜
１２００本程度であって干渉縞を高解像度で検出するこ
とは困難である。また、球面からのずれの度合を測定す
る場合は、球面上における一円周の直径方向の干渉縞の
状態を検出すればよいが、エリアセンサや撮像管では干
渉縞全体の状態を検出するので不必要な干渉縞情報をも
検出している。特に解像度を得るためにレンズ等で拡大
した場合、その効果が顕著である。従って、画像メモリ
に大容量のものを使用しなければならない。

（発明が解決しようとする問題点）以上のように従来のものは干渉縞を高解像度で検出でき
ず、かつ不必要な干渉縞情報まで検出するものであった
。

そこで本発明は、高解像度で効率的に干渉縞情報を検出
できる形状測定方法を提供することを目的とする。

［発明の構成コ（問題点を解決するための手段）本発明は、光源から放射される光を二分して一方の光を
被測定面に照射するとともに他方の光を参照面に照射し
これら被ｎ１定面からの反射光と参照面からの反射光と
を干渉させて得られる干渉縞から被測定面の形状を測定
する形状計１定装置において、干渉縞を検出する干渉縞
センサと被測定面とを相対的に移動させ、この相対的な
移動時に干渉縞センサで検出される干渉縞から被測定面
の形状をＭ１定して上記目的を達成しようとする形状測
定方法である。

（作用）このような方法とすることにより、彼８−１定面からの
反射光と参照面からの反射光との干渉光が干渉縞センサ
に入射する。このとき、干渉縞センサと彼ｕＪ定面とを
相対的に移動させて干渉縞を干渉縞センサで検出する。

（実施例）以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図は本発明の形状測定方法を適用した非球面測定装
置の構成図である。１は光源としてのレーザ発振装置で
あって、このレーザ発振装置１がら出力されるレーザ光
りは全反射鏡２で全反射されて空間フィルタ３で広げら
れ、この後、コリメータレンズ４により平行光に変換さ
れて半透鏡５に送られるようになっている。そして、レ
ーザ光りは、この半透鏡５により二分され、その一方の
　゛レーザ光Ｌ１が集光レンズ６で集光されて被測定面
７に送られ、他方のレーザ光Ｌ２が参照鏡８に送られる
ようになっている。また、半透鏡５を介して集光レンズ
６と対向する位置には結像レンズ９およびリニアイメー
ジセンサ１ｏを搭載したセンサ移動テーブル１１が設け
られている。従って、リニアイメージセンサ１０には、
被測定面７で反射して集光レンズ６を通って半透鏡５に
入”ＪＩＪ　したレーザ光と参照鏡８で反射して半透鏡
５に入射したレーザ光との干渉光が結像レンズ９で結像
されて入射するようになっている。リニアイメージセ□
　ンサ１０は段数の撮像素子を１列に羅列した１次元の
センサで、その出力電気信号はインタフェース１２を通
して処理部１３に送られている。また、このリニアイメ
ージセンサ１０を搭載するセンサ移動テーブル１１はセ
ンサ移動制御部１４の制御によってリニアイメージセン
サ１ｏを第２図（ａ）に示す如く所定間隔ごとにステッ
プ移動させたり、同図（ｂ）に示す如く所定角度ごとに
ステップ回転移動させる機構となっている。処理部１３
は、リニアイメージセンサ１ｏがらの電気信号を濃淡レ
ベルの干渉縞情報に変換し、この干渉縞情報と設定形状
の設定干渉縞情報とを比較して設定形状とのずれ度合を
求める機能をＨするものである。

なお、このずれ度合等はＣＲＴ表示装置１５に表示され
るようになっている。一方、参照鏡８の反射面と反対面
にはピエゾ素子１６が設けられている。このピエゾ索子
１６は、主制御部１７がら送出されインタフェース１８
を通ってきた移動指令を受けて参照鏡８をレーザ光Ｌ２
の進行方向に対して平行に微小距離、例えばリニアイメ
ージセンサ１０のセンサ面上で形成される干渉縞の縞間
隔の４分の１に相当する距離だけ移動させるものとなっ
ている。なお、主制御部１７は、センサ移動制御部１４
に移動指令を発する毎に処理部１３に対して処理指令を
発してリニアイメージセンサ１０を結像画像全体に移動
させ、この後、ピエゾ素子１６に対して移動指令を発し
て再びセンサ移動制御部１４に移動指令を発する毎に処
理部１３に対して処理指令を発してリニアイメージセン
サ１０を結像画像全体に移動させる機能を有するもので
ある。

次に本発明方法の作用について説明する。

ここで、被測定面７として非球面がセットされている。

レーザ発振装置１から出力されたレーザ光りは全反射鏡
２で全反射され空間フィルタ３により広げられてコリメ
ートレンズ４で平行光に変換されて半透鏡５に照射され
る。そして、レーザ光りは半透鏡５において二分され、
その一方のレーザ光Ｌ１が集光レンズ６で集光されて被
測定面７に照射されるとともに他方のレーザ光Ｌ２が参
照鏡８に入射される。この後、被測定面７の反射レーザ
光が集光レンズ６を通って半透鏡５に到達するとともに
参照鏡８からの反射レーザ光が半透鏡５に到達する。か
くして、両反射レーザ光が結像レンズ９を通ってリニア
イメージセンサ１０のセンサ面上に結像される。ここで
、被測定面７は非球面形状となっているので、披＃１定
面７の反射レーザ光の光路は入射するレーザ光Ｌ１の光
路と平行になっていない。従って、リニアイメージセン
サ１０のセンサ面上には干渉縞が形成される。

このような状態にあって、主制御部１７はセンサ移動制
御部１４に移動指令を発する。これにより、センサ移動
テーブル１１はセンサ移動制御部１４からの移動制御信
号を受けてリニアイメージセンサ１０を第２図（ａ）に
示す如く所定間隔ごとにステップ移動させる。そして、
このステップ移動の毎にリニアイメージセンサ１０から
出力される電気信号がインタフェース１２を通して処理
部１３に送られる。このようにして結像画面全体に対す
るリニアイメージセンサ１０の移動が終了すると、主制
御部１７はピエゾ索子１６に移動指令を発する。これに
よりピエゾ索子１６の作用により参照鏡８が微小距離移
動してリニアイメージセンサ１０のセンサ面上の干渉縞
をこの干渉縞間隔の４分の１の距離だけ移動させる。こ
の後、再び主制御部１７はセンサ移動制御部１４に移動
指令を発してリニアイメージセンサ１０を所定間隔毎に
ステップ移動させ、このときりニアイメージセンサ１０
から出力される電気信号が処理部１３に送られる。そし
て、以上のような動作が４回実行され、そのときのリニ
アイメージセンサ１０からの電気信号が処理部１３にお
いて干渉縞情報に変換される。この後、処理部１３はリ
ニアイメージセンサ１０のステップ移動位置に対応する
干渉縞情報別に平均値を求めて最終的な全体の干渉縞情
報を求める。第３図はこの最終的に求められた干渉縞情
報を模式的に示した図である。また、リニアイメージセ
ンサ１０をセンサ移動テーブル１１によって第２図（ｂ
）に示す如く所定角度ごとにステップ回転させれば、特
に円周の直径方向に対する検出解像度が高い干渉縞情報
が得られる。

このように上記一実施例においては、干渉縞を検出する
リニアイメージセンサ１０を移動させ、この移動時に干
渉縞を検出して被測定面７の形状を測定するようにした
ので、画素密度の高いリニアイメージセンサ１０によっ
て形状測定に必要な干渉縞情報つまり被測定面が平面形
状であれば第２図（ａ）に示す如くの情報であり、非球
面形状であれば光強度分布の変動の大きい直径方向に対
して解像度の高い情報が得られる。従って、処理部１３
内における画像メモリを小容量化できて効率良く形状測
定ができる。

なお、本発明は上記一実施例に限定されるものでなくそ
の主旨を逸脱しない範囲で変形してもよい。例えば、リ
ニアイメージセンサ１０を移動せずに被測定面７を所定
間隔づつステップ移動させたり、所定角度づつステップ
回転移動させてもよい。

［発明の効果コ以上詳記したように本発明によれば、高解像度で効率的
に干渉縞情報を検出できる形状ａｌｌｌｌ法を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の形状測定方法を適用した非球面測定装
置の構成図、第２図はリニアイメージセンサのステップ
移動を示す模式図、第３図は本発明方法により得られる
干渉縞情報の模式図である。１・・・レーザ発振装置、２・・・全反射鏡、３・・・
空間フィルタ、４・・・コリメートレンズ、５・・・半
透鏡、６・・・集光レンズ、７・・・彼１１＃Ｊ定面、
８・・・参照鏡、９・・・結像レンズ、１０・・・リニ
アイメージセンサ、１１・・・センサ移動テーブル、１
２．１８・・・インタフェース、１３・・・処理部、１
４・・・センサ移動制御部、１５・・・ＣＲ７表示装置
、１６・・・ピエゾ素子、１７・・・主制御部。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第１図（ａ）　　　　　　　　　　（ｂ）第２０

Claims

【特許請求の範囲】

光源から放射される光を二分して一方の光を被測定面に
照射するとともに他方の光を参照面に照射しこれら被測
定面からの反射光と参照面からの反射光とを干渉させて
得られる干渉縞から前記被測定面の形状を測定する形状
測定装置において、前記干渉縞を検出する干渉縞センサ
と前記被測定面とを相対的に移動させ、この相対的な移
動時に前記干渉縞センサで検出される前記干渉縞から前
記被測定面の形状を測定することを特徴とする形状測定
方法。