JPS63223538A - Interference measuring instrument - Google Patents

Interference measuring instrument

Info

Publication number
JPS63223538A
JPS63223538A JP62059297A JP5929787A JPS63223538A JP S63223538 A JPS63223538 A JP S63223538A JP 62059297 A JP62059297 A JP 62059297A JP 5929787 A JP5929787 A JP 5929787A JP S63223538 A JPS63223538 A JP S63223538A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hologram
measured
wavefront
incident
parallel plane
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP62059297A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kosei Kobayashi
孝生 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Minolta Co Ltd filed Critical Minolta Co Ltd
Priority to JP62059297A priority Critical patent/JPS63223538A/en
Publication of JPS63223538A publication Critical patent/JPS63223538A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
  • Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

PURPOSE:To measure an object surface which has a large aperture ratio by making a spherical wave incident on a hologram and also using a diffracted component of (+n)th order. CONSTITUTION:Laser light projected from the final surface 4a of a reference converging lens 4 passes through a filter 5 arranged at the focus position of a lens 4 and also passes through the hologram 6 to impinge on the surface 7 to be measured which is a concave aspherical surface. When a spherical wave is incident, the hologram 6 is a zone plate type hologram where such a pattern that the diffracted component of +1st order has a wave front in an ideal aspherical surface shape at the position of the surface 7 to be measured is drawn. The laser light incident on the surface 7 to be measured is reflected by the surface 7 and diffracted again by the hologram 6 to reach the filter 5. At this time, only diffracted light containing measured surface information, i.e. diffracted component of +1st order in the light reflected by the surface 7 to be measured passes through the filter 5 and the remainder is cut off. Consequently, the contrast of interference fringes is increased and accurate measurement is performed.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ホログラムを用いて参照波面を作り、光学素
子の検査を行なう干渉測定装置に関し、特に、その光学
系に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to an interference measuring device that uses a hologram to create a reference wavefront and inspects an optical element, and particularly to its optical system.

従来の技術 一般に、レンズ、反射鏡などの光学素子の面形状を測定
する場合、理想的な面形状を有する原器を用い、被測定
面で反射した光と原器面で反射した光とを干渉させ、そ
れによって生じる干渉縞を観察して光学素子の面形状を
測定する方法がよく用いられる。この方法は、被測定面
の製作誤差が一目でわかるので非常に便利であるが、原
器面を製作するのに困難を伴なう。特に、近年よく用い
られている非球面レンズなどの非球面形状を測定するた
めに、非球面原器を製作するのは、きわめて困難である
。この困難′を避けるための方法として、原器の代わり
に計算機ホψグラムを用いて被測定面の理想的形状をも
つ波面を再生させる方法が考案されている。
Conventional technology Generally, when measuring the surface shape of an optical element such as a lens or a reflector, a prototype with an ideal surface shape is used, and the light reflected from the surface to be measured and the light reflected from the prototype surface are measured. A commonly used method is to measure the surface shape of an optical element by causing interference and observing the resulting interference fringes. This method is very convenient because it allows you to see at a glance any manufacturing errors in the surface to be measured, but it is difficult to manufacture the prototype surface. In particular, it is extremely difficult to produce a prototype aspheric surface to measure the shape of an aspheric surface such as an aspheric lens that has been frequently used in recent years. As a method to avoid this difficulty, a method has been devised in which a computer ψgram is used instead of a prototype to reproduce a wavefront having the ideal shape of the surface to be measured.

この種の干渉測定装置における光学系の従来例として「
光学第10巻第3号(1981年6月)」P、174〜
P、183に記載されている光学系を第7図に示し、こ
れを説明する。
A conventional example of the optical system in this type of interference measurement device is “
Optics Vol. 10 No. 3 (June 1981)” P, 174~
The optical system described in P. 183 is shown in FIG. 7 and will be explained.

同図において、不図示のレーザー胤振器から発せられた
レーザー光は、レンズ(lb)、ピンホール(IC)を
通ってレンズ(20)に至る。レンズ(2o)は、ピン
ホール(IC)を被測定面(7)の中心cト結像させる
。レンズ(20)を透過したレーザー光は、ビームスプ
リッタ−(3]を通り、ホログラム(6)に入射する。
In the figure, a laser beam emitted from a laser oscillator (not shown) passes through a lens (lb) and a pinhole (IC) and reaches a lens (20). The lens (2o) images the pinhole (IC) at the center of the surface to be measured (7). The laser beam that has passed through the lens (20) passes through the beam splitter (3) and enters the hologram (6).

ホログラム(6)はゾーンプレート型のホログラムであ
り、光軸上、被測定面(7)の曲率中心から若干、前方
または後方にずらせたところに配置される。第7図には
前方に配置された例が示されている。また、ホログラム
(6)には、球面波が入射すれば、その−1次回折成分
が、被測定面(7)の位置で理想的非球面形状をもつ波
面になるようなパターンが描かれている。レンズ(20
)によって被測定面(7)の中心に収束したレーザー光
、すなわち、ホログラム(6)によるO次回折成分は、
被測定面(7)の面精度に影響されずに反射し、元の光
路を逆行する。そして、ホログラム(6)で再び回折す
る成分のうち+11次回折成がビームスプリッタ−(3
)で反射し、空間周波数フィルタ(21)を通過して不
要な成分が遮断され、参照波面となる。
The hologram (6) is a zone plate type hologram, and is placed on the optical axis at a location slightly shifted forward or backward from the center of curvature of the surface to be measured (7). FIG. 7 shows an example in which it is placed in the front. In addition, a pattern is drawn on the hologram (6) such that when a spherical wave is incident, its -1st order diffraction component becomes a wavefront with an ideal aspherical shape at the position of the measured surface (7). There is. Lens (20
), the laser beam focused on the center of the surface to be measured (7), that is, the O-order diffraction component due to the hologram (6), is
It is reflected without being affected by the surface precision of the surface to be measured (7) and travels back along the original optical path. Of the components that are diffracted again by the hologram (6), the +11th order diffracted product is reflected by the beam splitter (3).
) and passes through a spatial frequency filter (21) to block unnecessary components and become a reference wavefront.

波1面は、被測定面(7)で反射し、再びホログラム(
6)に入射する。ホログラム(6)で回折する成分のう
ち0次波面となる。フィルタ(21)を通過した参照・
測定両波面は、互いに干渉し合い、干渉縞を形成する。
Wave 1 is reflected by the surface to be measured (7), and the hologram (
6). This becomes the 0th-order wavefront among the components diffracted by the hologram (6). The reference passed through the filter (21)
Both measurement wavefronts interfere with each other and form interference fringes.

被測定面(力が設計値通りに製作されている場合、ホロ
グラム(6)によって再生された一1次回折光の波面は
、被測定面(7)に垂直入射するので、被測定面(7)
で垂直に反射し、元の光路を逆行する。従って、フィル
タ(21)を通過した参照波面と測定波面とは同一の波
面形状になり、干渉縞はワンカラーになる。
The surface to be measured (if the force is manufactured according to the design value, the wavefront of the 1st-order diffracted light reproduced by the hologram (6) is perpendicularly incident on the surface to be measured (7), so the surface to be measured (7)
It is reflected vertically and travels back along the original optical path. Therefore, the reference wavefront and the measurement wavefront that have passed through the filter (21) have the same wavefront shape, and the interference fringes have one color.

他方、被測定面(力が設計値通りに製作されていない場
合、ホログラム(6)によって再生された波面は、被測
定面(7)に斜入射するので、被測定面(7)で反射し
た波面は、元の光路を逆行しない。したがって、参照波
面と測定波面は相異なる波面形状をもち、被測定面(7
)の形状誤差を与える干渉縞が生じる。そして、この干
渉縞を観察することによって、被測定面(7)の形状が
測定できる。
On the other hand, if the surface to be measured (force is not manufactured according to the designed value), the wavefront reproduced by the hologram (6) will be obliquely incident on the surface to be measured (7), so it will be reflected by the surface to be measured (7). The wavefront does not travel backwards along the original optical path. Therefore, the reference wavefront and the measurement wavefront have different wavefront shapes, and the measured surface (7
) interference fringes are generated that give a shape error. By observing these interference fringes, the shape of the surface to be measured (7) can be measured.

以上、説明したように、この干渉測定装置では、参照波
面と測定波面とがほぼ共通の光路を通るため、トワイマ
ン・グリーン型等の干渉測定装置よりも振動に強いなど
、様々な利点がある。
As explained above, in this interference measurement device, the reference wavefront and the measurement wavefront pass through a substantially common optical path, so it has various advantages such as being more resistant to vibrations than the Twyman-Green type or the like interference measurement device.

発明が解決しようとする問題点 ところで、口径比の大きな面を測定する場合、ホログラ
ムが再生する充円錐の開口数を太きくしなければならな
い。そして、ホログラムが再生する充円錐の開口数が犬
きくなるほど再生波面の回折角が犬きくなる。
Problems to be Solved by the Invention By the way, when measuring a surface with a large aperture ratio, it is necessary to increase the numerical aperture of the full cone reproduced by the hologram. As the numerical aperture of the full cone reproduced by the hologram increases, the diffraction angle of the reproduced wavefront increases.

一方、再生波面の回折角は、ホログラムに描かれるパタ
ーンのピッチで決まり、パターンのピッチが細かくなる
ほど再生波面の回折角は大きくなる。
On the other hand, the diffraction angle of the reproduced wavefront is determined by the pitch of the pattern drawn on the hologram, and the finer the pitch of the pattern, the larger the diffraction angle of the reproduced wavefront.

したがって、測定する面の口径比が大きいほど、ホログ
ラムに描くパターンのピッチを細かくしなければならな
い。
Therefore, the larger the aperture ratio of the surface to be measured, the finer the pitch of the pattern drawn on the hologram must be.

しかし、ホログラムに描くパターンのピッチを、無制限
に細かくすることはできない。すなわち、写真縮小法に
よってホログラムを製作する場合、縮小レンズの解像力
よりもパターンのピッチを細かくすることは不可能であ
り、また、直接描画法によって製作する場合、描画装置
のステップ幅よりもパターンを細かくすることは不可能
である。
However, the pitch of patterns drawn on holograms cannot be made infinitely finer. In other words, when producing holograms using the photographic reduction method, it is impossible to make the pattern pitch finer than the resolution of the reduction lens, and when producing holograms using the direct writing method, it is impossible to make the pattern pitch smaller than the step width of the drawing device. It is impossible to make it detailed.

つまり、ホログラムを用いた干渉測定では、測定できる
被測定面の口径比に限界があり、口径比が大きな面を測
定することは不可能である。
In other words, in interference measurement using a hologram, there is a limit to the aperture ratio of the surface to be measured that can be measured, and it is impossible to measure a surface with a large aperture ratio.

そこで、本発明は、従来の装置では不可能であった口径
比の大きな面c%に、非球面)を測定することができる
干渉測定装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is therefore to provide an interference measurement device that can measure surfaces with large aperture ratios (c%, aspherical surfaces), which have been impossible with conventional devices.

問題点を解決するための手段 上記の目的を達成するために、本発明の干渉側gita
・               エ干渉性光源から発
せられた光を平行平面波に奏換する第1の交換手段と、 前記平行平面波の光路中、その進行方向に対して斜めに
配置された半透鏡と、 被測定面に最も近い面が透過型原器面になっている透過
型原器と、 前記平行平面波を球面波に交換する第2の変換手段と、 その第2の変換手段と前記被測定面との間に配置され、
かつ、前記球面波が入射すると、+n次回折成分(nは
自然数)が前記被測定面が配置された位置で所定の形状
をもつ波面になるように製作されたゾーンプレート型ホ
ログラムとを備えたことを特徴とする。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the interference side gita of the present invention
- a first exchange means for converting the light emitted from the coherent light source into a parallel plane wave; a semi-transparent mirror disposed obliquely to the traveling direction of the parallel plane wave in the optical path of the parallel plane wave; A transmission prototype whose closest surface is a transmission prototype surface, a second conversion means for exchanging the parallel plane wave to a spherical wave, and between the second conversion means and the surface to be measured. placed,
and a zone plate type hologram manufactured so that when the spherical wave is incident, the +nth order diffraction component (n is a natural number) becomes a wavefront having a predetermined shape at the position where the measured surface is arranged. It is characterized by

作   用 上記の構成をとることによって、本発明の干渉測定装置
では、ホログラムのパワーが、第2の変換手段のパワー
で補なわれる。
Operation By adopting the above configuration, in the interference measuring device of the present invention, the power of the hologram is supplemented by the power of the second conversion means.

本発明を実施した干渉計中1装置の実施例について、図
面を参照しながら説明する。
An example of an interferometer middle device implementing the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図において、レーザー光が、レーザー発振器(1a
)、レンズ(1b)、ピンホール(IC)で構成される
光源ユニット(1)から発せられ、第1の変換手段であ
るコリメーターレンズ(2)によって平行平面波に変換
される。平行平面波に変換されたし収束レンズ(4)に
至り、球面波に変換される。基準収支レンズ(4)の最
も被測定面Cn個のレンズ面(4a)(以下、最終面と
いう)は、基準収束レンズ(4)の焦点を中心とし、パ
ックフォーカスを半径とする球面の一部番こなるように
形成された。透過型原器面になっており、反射防止膜が
コーチ沖グされて^ いない。基準収束レンズ(4)の最終面(4a)から射
出されたレーザー’+は、基準収支レンズ(4)の焦点
位置に配置されたフィルター(5)を通り、ホログラ剋 ム(6)寺経て凹状非球面である被測定面(7)に入射
する。ホログラム(6)は、球面波が入射すれば、その
+1次回折成分が被測定面(7)の位置で理想的非球面
形状をもつ波面になるようなパターンが描かれたゾーン
プレート型のホログラムである。被測定面(7)に入射
したレーザー光は、その面(7)で反射し、再びホログ
ラム(6)で回折してフィルター(5)に至る。
In FIG. 1, laser light is transmitted from a laser oscillator (1a
), a lens (1b), and a pinhole (IC), and is converted into a parallel plane wave by a collimator lens (2), which is the first conversion means. The wave is converted into a parallel plane wave, reaches the converging lens (4), and is converted into a spherical wave. The most measured Cn lens surfaces (4a) (hereinafter referred to as the final surfaces) of the reference balance lens (4) are part of a spherical surface whose center is the focal point of the reference converging lens (4) and whose radius is the puck focus. It was formed in order. It has a transmission type prototype surface, and there is no anti-reflection coating coated on the coach. The laser '+ emitted from the final surface (4a) of the reference convergence lens (4) passes through the filter (5) placed at the focal point of the reference convergence lens (4), passes through the hologram lens (6), and enters the concave shape. The light is incident on the surface to be measured (7) which is an aspherical surface. The hologram (6) is a zone plate type hologram with a pattern drawn such that when a spherical wave is incident, its +1st-order diffraction component becomes a wavefront with an ideal aspherical shape at the position of the measurement surface (7). It is. The laser light incident on the surface to be measured (7) is reflected by the surface (7), diffracted again by the hologram (6), and reaches the filter (5).

このとき、被測定面(7)で反射した光のうち、被測通
過し、他の不要光は遮断される。これによって、後で説
明する干渉縞のコントラストが高くなり、より正確な測
定が可能となる。フィルター(5)を通過した測定波面
は、基準収束レンズ(4)に、その最終面(4a)から
入射し、平行平面波、あるいは近似平行平面波に変換さ
れたのち、半透鏡臼)で反射し、結像レンズ(8)に入
射する。
At this time, some of the light reflected by the surface to be measured (7) passes through the measurement target, and other unnecessary light is blocked. This increases the contrast of interference fringes, which will be explained later, and enables more accurate measurement. The measurement wavefront that has passed through the filter (5) enters the reference converging lens (4) from its final surface (4a), is converted into a parallel plane wave or an approximately parallel plane wave, and is then reflected by a semi-transparent mirror. The light enters the imaging lens (8).

ところで、基準収束レンズ(4)の最終面(4a)は、
基準収束レンズ(4)の焦点を中心とし、バックフォー
カスを半径とする球面の一部になっているので、基準収
束レンズ(4)に入射する平行平面波は、この最終面(
4a)に垂直に入射する。また、この面(4a)には反
射防止膜がコーティングされていないので、約4チの光
がこの面(4a)で反射する。
By the way, the final surface (4a) of the reference converging lens (4) is
Since it is part of a spherical surface with the focal point of the reference converging lens (4) as the center and the back focus as the radius, the parallel plane wave incident on the reference converging lens (4) is directed to this final surface (
4a). Moreover, since this surface (4a) is not coated with an antireflection film, about 4 inches of light is reflected by this surface (4a).

すなわち、基準収束レンズ(4)に入射した平行平面波
は、その一部が最終面(4a)で垂直に反射し、元の光
路を逆行して再び平行平面波になる。そして、この平行
平面波を参照波面として用いる。その後、この参照波面
は、半透鏡0)で反射し、結像レンズ(8)に入射する
That is, a part of the parallel plane wave incident on the reference converging lens (4) is vertically reflected by the final surface (4a), travels back along the original optical path, and becomes a parallel plane wave again. This parallel plane wave is then used as a reference wavefront. Thereafter, this reference wavefront is reflected by the semi-transparent mirror 0) and enters the imaging lens (8).

結像レンズ(8)に入射する測定波面と参照波面は互い
に干渉しあって干渉縞を生じ、この干渉縞が結像レンズ
(8)によって撮像素子(9)上に結像される。
The measurement wavefront and the reference wavefront incident on the imaging lens (8) interfere with each other to produce interference fringes, which are imaged by the imaging lens (8) onto the imaging element (9).

被測定面(7)が設計値通りに製作されている場合、ホ
ログラム(6)によって再生された波面は、被測定面(
7)に垂直入射するので、元の光路を逆行し、ホログラ
ム(6)、フィルター(5)、基準収束レンズ(4)を
通って平行平面波に戻る。すなわち、測定波面は平行平
面波に変換される。したがって、測定波面と参照波面と
によって生じる干渉縞は、ワンカラーになる。
If the surface to be measured (7) is manufactured according to the design value, the wavefront reproduced by the hologram (6) will be the same as the surface to be measured (7).
7), it travels backward along the original optical path and returns to a parallel plane wave through the hologram (6), filter (5), and reference converging lens (4). That is, the measured wavefront is converted into a parallel plane wave. Therefore, the interference fringes produced by the measurement wavefront and the reference wavefront will be one color.

被測定面(7)が設計値通りに製作されていない場合、
ホログラム(6)によって再生された波面は被測定面(
7〕に斜入射し、被測定面(7)で反射した波面には、
被測定面(7)と設計値との差の2倍の偏差が生じる。
If the surface to be measured (7) is not manufactured according to the design value,
The wavefront reproduced by the hologram (6) is the surface to be measured (
7] and reflected by the surface to be measured (7), the wavefront is:
A deviation that is twice the difference between the surface to be measured (7) and the design value occurs.

したがって、この反射光は、元の光路を完全には逆行せ
ずに、ホログラム(6)、フィルター(5)、基準収束
レンズ(4)を通った後、近似平行平面波に変換される
。このとき、フィルター(5)によって、被測定面(7
)からの反射光のうち、被測定面情報を含まない不換光
が遮断される。近似平行平面波に変換された測定波面と
平行平面波に変換された参照波面とが互いに干渉しあっ
て干渉縞を生じ、この干渉縞が結像レンズ(8月とよっ
て撮像素子(9)上に結像される。この干渉縞を観察す
ることによって被測定面(7)の形状が測定できる。
Therefore, this reflected light passes through the hologram (6), filter (5), and reference converging lens (4) without completely retracing its original optical path, and is then converted into an approximately parallel plane wave. At this time, the surface to be measured (7) is filtered by the filter (5).
Of the reflected light from ), non-convertible light that does not contain information on the surface to be measured is blocked. The measurement wavefront converted into an approximate parallel plane wave and the reference wavefront converted into a parallel plane wave interfere with each other to produce interference fringes, and these interference fringes are focused on the imaging element (9) by the imaging lens. By observing these interference fringes, the shape of the surface to be measured (7) can be measured.

なお、前記の方法によれば、使用するレーザー光の半波
長よりも小さな誤差を測定することはできないが、被測
定面(7)をわずかに傾けて配置することにより、より
小さな誤差を測定することができる。すなわち、被測定
面(7)をわずかに傾けて配置すると、被測定面(7)
が設計値通りに製作されている場合、測定波面と参照波
面とによって生じる干渉縞はまっすぐな平行縞となる。
Note that, according to the method described above, it is not possible to measure errors smaller than half the wavelength of the laser beam used, but smaller errors can be measured by arranging the surface to be measured (7) with a slight inclination. be able to. In other words, if the surface to be measured (7) is placed with a slight inclination, the surface to be measured (7)
If the wavefront is manufactured according to the designed value, the interference fringes generated by the measurement wavefront and the reference wavefront will be straight parallel fringes.

ところが、被行縞とならず、測定波面に含まれる偏差量
(被測定面(7)と設計値との差の2倍の量)が、干渉
縞の歪み量として現われる。したがって、この歪み量を
測定することによシ、使用するレーザー光の半波長より
も小さな誤差を測定することが可能となる。
However, the interference fringes do not form, and the amount of deviation included in the measured wavefront (the amount twice the difference between the surface to be measured (7) and the design value) appears as the amount of distortion of the interference fringes. Therefore, by measuring this amount of distortion, it is possible to measure an error smaller than a half wavelength of the laser beam used.

以上、説明したように、本実施例の干渉測定装置では、
ホログラム(6月こ球面波を入射させ、さらに、ホログ
ラム(6)による+11次回折成を用いているので、以
下に述べるように、平行平面波を入射させる場合と比べ
て回折角を小さくしても同形状の波面を再生させること
ができ、ホログラム(6)のパターンのピッチをより粗
くすることができる。
As explained above, in the interference measurement device of this embodiment,
Since a spherical wave is incident on the hologram (6) and +11th-order diffraction formation by the hologram (6) is used, as described below, even if the diffraction angle is made smaller compared to the case where a parallel plane wave is incident. A wavefront of the same shape can be reproduced, and the pitch of the pattern of the hologram (6) can be made coarser.

すなわち、第2図に示すように、ホログラム(6)に平
行平面波を入射させ、回折角01で入射光を回折させて
波面を再生させる場合(a)に比べ、ホログラム(6)
に球面波を入射させ、かつ、ホログラム(6)による+
11次回折成を用いている場合(b)では球面波から入
射球面波の曲率半径に近い球面波に、あるいは、入射球
面波の曲率半径を近似曲率半径とする非球面波に変換さ
せるだけでよいので、回折角θ2は、θ2くθ1とする
ことができる。よって、(b)の光学系の方が(a)の
光学系よりも、ホログラム(6)のパターンのピッチを
粗くすることができる。
That is, as shown in FIG. 2, compared to (a) when a parallel plane wave is incident on the hologram (6) and the incident light is diffracted at a diffraction angle of 01 to reproduce the wavefront, the hologram (6)
A spherical wave is incident on the hologram (6), and +
When using 11th order diffraction (b), simply convert the spherical wave to a spherical wave close to the radius of curvature of the incident spherical wave, or to an aspheric wave whose radius of curvature is approximately the radius of curvature of the incident spherical wave. Therefore, the diffraction angle θ2 can be set to θ2 minus θ1. Therefore, the optical system (b) can make the pitch of the pattern of the hologram (6) coarser than the optical system (a).

ところで、第7図に示した干渉測定装置では、ホログラ
ム(6]に球面波を入射させているが、ホログラム(6
)による−1次回折成分を用い、ホログラム(6)の法
線に関して入射光線と同じ側に回折させている(第2図
(C)参照)。第2図(al + (c+より明らかな
ように、第7図に示した干渉測定装置に用いられている
ホログラム(6)の回折角θ3はθ3〉01となり、平
行平面波を入射させる場合(alに比べ、ホログラム(
6]のパターンのピッチをよす細がくしなければならな
い。
By the way, in the interference measurement device shown in Fig. 7, a spherical wave is incident on the hologram (6);
) is used to diffract the hologram (6) to the same side as the incident light with respect to the normal line (see FIG. 2(C)). As is clear from FIG. 2 (al + (c+), the diffraction angle θ3 of the hologram (6) used in the interference measurement device shown in FIG. 7 is θ3>01, and when a parallel plane wave is incident (al Compared to hologram (
6) The pitch of the pattern must be made finer.

したがって、本実施例のように、ホログラム(6)に球
面波を入射させ、かつ、ホログラム(6)による+11
次回折成を用いた場合(b)、すなわち、ボログラム(
6]のパワーを第2の変換手段(4)のパワーで補なっ
た場合が、3例の中で、ホログラム(6)の回折角を最
も小さくでき、その結果、ボログラム(6)に描かれる
パターンのピッチを最も粗くできる。
Therefore, as in this embodiment, when a spherical wave is made incident on the hologram (6), and the +11
In the case (b) using the next order folding, that is, the bologram (
6] is supplemented by the power of the second conversion means (4), the diffraction angle of the hologram (6) can be minimized among the three cases, and as a result, the diffraction angle drawn on the hologram (6) The pitch of the pattern can be made coarsest.

逆に言えば、描かれているパターンのピッチカ同じホロ
グラム(6)を用いた場合、ホログラム(6)の法線と
ホログラム(6)によって再生された光線上のなす角は
、(b)が最も大きくなり、最も口径比の大きな面を測
定することが可能となる。すなわち、(a)や(C)の
場合では口径比が大きすぎて測定が不可能であった面を
、本発明を用いれば、測定することが可能となる。
Conversely, if a hologram (6) with the same pitch as the pattern being drawn is used, the angle between the normal of the hologram (6) and the light beam reproduced by the hologram (6) is best found in (b). This makes it possible to measure the surface with the largest aperture ratio. That is, by using the present invention, it becomes possible to measure surfaces that were impossible to measure in the cases of (a) and (C) because the aperture ratio was too large.

さらに、本実施例で用いるボログラム(6)は、ゾーン
プレート型であるので搬送周波数を導入する必要がなく
、搬送周波数を導入する必要がある他のホログラムより
も、パターンのピッチを一層粗くすることができる。
Furthermore, since the bologram (6) used in this example is a zone plate type, there is no need to introduce a carrier frequency, and the pitch of the pattern can be made coarser than in other holograms that require the introduction of a carrier frequency. Can be done.

なお、言うまでもなく、ホログラム(6)による+2次
、+3次・・・・・・回折成分を用いることは可能であ
る。
Needless to say, it is possible to use the +2nd order, +3rd order, etc. diffraction components of the hologram (6).

次に、第3図を参照して、凸面を測定する干渉;@vシ →装置に本発明を実施した実施例について説明する。な
お、第3図では、第1図と共通な部分を省略しており、
その部分については、説明も省略する。同図において、
半透鏡を透過してきた平行平面波は、ビームエキスパン
ダ(1o)によっテ、ソの光束径が拡げられ、基準収束
レンズ(4)に至り、球面波に変換される。基準収束レ
ンズ(4)は、その最終面(4a)が透過型原器面にな
っており、反射防止膜がコーティングされていない。球
面波に変換されたレーザー光は、ホログラム(6ンを通
り、凸面状の被測定面(7)に入射する。ホログラム(
6)ハ、第1図に示したものと同様、球面波が入射すれ
ば、その+1次回折成分が被測定面(7)の位置で理想
的非球面形状をもつ波面になるようなパターンが描かれ
たゾーンプレート型のホログラムである。そして、第1
図に示した実施例と同様に、被測定面(7)で反射した
測定波面と基準収束レンズ(4)の最終面(4a)で反
射した参照波面とを干渉させ、その干渉縞を観測するこ
とによって、被測定面(7]の形状が測定できる。なお
、この場合、非測定面(7)で反射した光の不要光を遮
断するフィルターは、結像レンズ(8)の焦平面に配置
される。
Next, with reference to FIG. 3, an embodiment will be described in which the present invention is implemented in an interference apparatus for measuring a convex surface. In addition, in Fig. 3, parts common to Fig. 1 are omitted.
Description of that part will also be omitted. In the same figure,
The parallel plane wave that has passed through the semi-transparent mirror has its beam diameter expanded by the beam expander (1o), reaches the reference converging lens (4), and is converted into a spherical wave. The final surface (4a) of the reference converging lens (4) is a transmission type standard surface and is not coated with an antireflection film. The laser beam converted into a spherical wave passes through the hologram (6) and enters the convex surface to be measured (7).
6) Similar to what is shown in Figure 1, when a spherical wave is incident, a pattern is created in which the +1st-order diffraction component becomes a wavefront with an ideal aspherical shape at the position of the measured surface (7). This is a drawn zone plate type hologram. And the first
Similar to the embodiment shown in the figure, the measurement wavefront reflected from the surface to be measured (7) and the reference wavefront reflected from the final surface (4a) of the reference converging lens (4) are caused to interfere, and the interference fringes are observed. By doing this, the shape of the surface to be measured (7) can be measured.In this case, a filter that blocks unnecessary light reflected by the non-measurement surface (7) is placed at the focal plane of the imaging lens (8). be done.

第4図は、本発明を実施した他の実施例を示す図である
。この実施例では、二つのホログラム(6A)、(6B
)を使用している。その他の点は、第1図、第3図に示
した実施例と本質的な差はない。第5図に示すように、
二つのホログラム(6A3゜(6B)によって入射光を
回折させるの】と、1枚のホログラムによって入射光を
回折させる場合(a)に比べ、各々のホログラム(6A
)、(6B)の回折角θ4.θ5を小さくすることがで
き、その結果、各ホログラム(6A)、(6B)に描か
れるパターンピッチを粗くすることができる。すなわち
、一定の角度θに光を回折させる場合、2枚のホログラ
ムで回折、させると、各ホログラム(6A)、(6B)
の回折角θ4.θ5は、 θ=04+05 の関係を満たすため、 θ4.θ5くθ となり、1枚のホログラムで光を回折させるときの回折
角θと比べて小さくなる。
FIG. 4 is a diagram showing another embodiment of the present invention. In this example, two holograms (6A), (6B
) is used. In other respects, there is no essential difference from the embodiments shown in FIGS. 1 and 3. As shown in Figure 5,
Compared to the case (a) where the incident light is diffracted by two holograms (6A3° (6B)) and the case where the incident light is diffracted by one hologram (a), each hologram (6A
), (6B) diffraction angle θ4. θ5 can be made small, and as a result, the pattern pitch drawn in each hologram (6A) and (6B) can be made coarse. In other words, when diffracting light at a certain angle θ, if the light is diffracted by two holograms, each hologram (6A) and (6B)
The diffraction angle θ4. Since θ5 satisfies the relationship θ=04+05, θ4. The diffraction angle θ is smaller than the diffraction angle θ when light is diffracted by one hologram.

なお、第4図に示すように、本実施例においても凸面形
状を測定しているが、凸面の径が小さいので、第3図に
示した実施例で用いられていたビームエキスパンダ(1
0)が不要である。
As shown in FIG. 4, the convex shape was also measured in this example, but since the diameter of the convex surface was small, the beam expander (1) used in the example shown in FIG.
0) is unnecessary.

第6図は、透過型原器として平面型透過型原器(4A)
を平行平面波を球面波に変換する第2の変換手段として
平行平面波が入射すれば球面波が再(4B)を用いた干
渉沖禰装置の光学系、すなわち、透過型原器(4A)と
第2の変換手段(4B)とが別々に設けられた光学系を
示している。平面型透過型原器(4A)は、被測定面(
7)側の面(4a)が原器面となっており、面(4a)
には反射防止膜はコーへ に左方から入射して原器面(4a)に至り、一部がその
面(4a)で反射し、残りがその面(4a)を透過する
。原器面(4a)を透過した平行平面波はホログラム(
4B)に入射し、ホログラム(4B)によって球面波が
再生される。球面波に変換されたレーザー光は、ホログ
ラム(6)を通り、被測定面(7)に入射する。ホログ
ラム(6)は、第1図に示したものと同様、球面波が入
射すれば、その+1次回折成分が被測定面(7)の位置
で理想的非球面形状をもつ波面になるようなパターンが
描かれたゾーンプレート型のホログラムである。そして
、第1図に示した実施例と同様に被測定面(7ンで反射
した測定波面と、原器面(4a)で反射した参照波面と
を干渉させ、その干渉縞を観測することによって被測定
面(7)の形状が測定できる。
Figure 6 shows a flat transmission type prototype (4A) as a transmission type prototype.
As a second conversion means for converting a parallel plane wave into a spherical wave, when a parallel plane wave is incident, a spherical wave is generated. 2 shows an optical system in which two converting means (4B) are provided separately. The flat transmission type prototype (4A) has a surface to be measured (
7) The side surface (4a) is the prototype surface, and the surface (4a)
In the case of the anti-reflection film, the light enters the core from the left and reaches the prototype surface (4a), where part of the light is reflected by that surface (4a) and the rest is transmitted through that surface (4a). The parallel plane wave transmitted through the prototype surface (4a) is a hologram (
4B), and a spherical wave is reproduced by the hologram (4B). The laser light converted into a spherical wave passes through the hologram (6) and enters the surface to be measured (7). Similar to the one shown in Figure 1, the hologram (6) is such that when a spherical wave is incident, its +1st-order diffraction component becomes a wavefront with an ideal aspherical shape at the position of the surface to be measured (7). It is a zone plate type hologram with a pattern drawn on it. As in the embodiment shown in FIG. The shape of the surface to be measured (7) can be measured.

本実施例では、第1図等に示した実施例における基準収
束レンズ(4〕を、厚みが薄くてすむ平面型透過型原器
(4A)とホログラム(4B)とに置き換えているので
、基準収束レンズ(4)を用いた第1図等に示した実施
例に比べ、光学系がコンパクトにるホログラムであるの
で、非球面波を再生するホログラムに比べ、製作が容易
である。
In this example, the reference converging lens (4) in the example shown in FIG. Since this hologram has a more compact optical system than the embodiment shown in FIG. 1 using a converging lens (4), it is easier to manufacture than a hologram that reproduces an aspherical wave.

発明の効果 以上、説明したように、本発明の干渉測定装置では、ホ
ログラムに球面波を入射させ、かつ+nn次回酸成分用
いているので、従来の干渉測定装置に比べてホログラム
の回折角を小さくしても、同形状の波面を再生させるこ
とができる。したがって、ホログラムに描かれるパター
ンのピッチを粗くすることが可能となり、同じピッチで
パターンが描かれたホログラムを用いて、従来の測定装
置では無理であった、口径比の大きな被測定面を測定す
ることが可能となる。
Effects of the Invention As explained above, in the interferometric measuring device of the present invention, since a spherical wave is incident on the hologram and +nn order acid component is used, the diffraction angle of the hologram can be made smaller compared to the conventional interferometric measuring device. Even if the wavefront has the same shape, it is possible to reproduce a wavefront of the same shape. Therefore, it is possible to make the pitch of the pattern drawn on the hologram coarser, and using a hologram with patterns drawn at the same pitch, it is possible to measure surfaces with a large aperture ratio, which was impossible with conventional measuring devices. becomes possible.

また、同じ被測定面を測定する場合、ホログラムのパタ
ーンのピッチを粗くできるので、ホログラムの製作が容
易かつ安価にできる。
Furthermore, when measuring the same surface to be measured, the pitch of the hologram pattern can be made coarser, so the hologram can be manufactured easily and at low cost.

さらに、本発明に用いられるホログラムはゾーンプレー
ト型であるので、搬送周波数を導入する必要がなく、そ
の分だけパターンのピッチを粗くすることが可能となる
Furthermore, since the hologram used in the present invention is of the zone plate type, there is no need to introduce a carrier frequency, and the pitch of the pattern can be made coarser by that amount.

そして、実施態様によると、ホログラムを複数枚にした
ので、各ホログラムの回折角をさらに小さくでき、各ホ
ログラムに描くパターンのピッチを、一層、粗くするこ
とができる。
According to the embodiment, since there are a plurality of holograms, the diffraction angle of each hologram can be further reduced, and the pitch of the pattern drawn on each hologram can be made even coarser.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明を実施した干渉測定装置の光学系の一
実施例を示す図、第2図は、本発明にょうてホログラム
での回折角を小さくできることを示す図((b)が本発
明)、第3図は、本発明を凸面の測定に応用し7た光学
系を示す図、第4図は、本発明において、複数のホログ
ラムを用いた変形例を示す図、第5図は、その変形例に
よって、ポログラムの回折角をさらに小さくできること
を示す図(Φ)が変形例)、第6図は、本発明において
、透過型原器と第2の変換手段とが別々に設けられた変
形例を示す図、第7図は、干渉測定装置の光学系の従来
例を示す図である。 1・・・干渉性光源 2・・・第1の変換手段 3・・・半透鏡 4a・・・透過型原器面 4.4A・・・透過型原器 4.4B・・・第2の変換手段 6・・・ホログラム 7・・・被測定面 出願人  ミノルタカメラ株式会社 第3 図 第4図 a 第5@ O・θ4すθ5
FIG. 1 is a diagram showing an example of the optical system of an interferometric measurement device embodying the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing that the diffraction angle in a hologram can be made small by the present invention ((b) (present invention), FIG. 3 is a diagram showing an optical system in which the present invention is applied to measurement of convex surfaces, FIG. 4 is a diagram showing a modification example using a plurality of holograms in the present invention, and FIG. is a diagram showing that the diffraction angle of the porogram can be further reduced by the modification (Φ) is a modification), and FIG. FIG. 7 is a diagram showing a conventional example of an optical system of an interference measuring device. 1...Coherent light source 2...First conversion means 3...Semi-transparent mirror 4a...Transmission type prototype surface 4.4A...Transmission type prototype 4.4B...Second Conversion means 6...Hologram 7...Surface to be measured Applicant: Minolta Camera Co., Ltd. Figure 3 Figure 4a Figure 5 @O・θ4suθ5

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、干渉性光源から発せられた光を平行平面波に変換す
る第1の変換手段と、 前記平行平面波の光路中、その進行方向に対して斜めに
配置された半透鏡と、 被測定面に最も近い面が透過型原器面になっている透過
型原器と、 前記平行平面波を球面波に変換する第2の変換手段と、 その第2の変換手段と前記被測定面との間に配置され、
かつ、前記球面波が入射すると1+n次回折成分(nは
自然数)が前記被測定面が配置された位置で所定の形状
をもつ波面になるように製作されたゾーンプレート型ホ
ログラムとを 備えたことを特徴とする干渉測定装置。 2、前記ホログラムは、複数のホログラムで構成されて
いることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の干渉
測定装置。
[Claims] 1. A first conversion means for converting light emitted from a coherent light source into a parallel plane wave; and a semi-transparent mirror disposed obliquely with respect to the traveling direction of the parallel plane wave in the optical path of the parallel plane wave. , a transmission prototype whose surface closest to the surface to be measured is a transmission prototype surface; a second conversion means for converting the parallel plane wave into a spherical wave; the second conversion means and the measurement target. placed between the
and a zone plate type hologram manufactured so that when the spherical wave is incident, the 1+nth order diffraction component (n is a natural number) becomes a wavefront having a predetermined shape at the position where the measured surface is arranged. An interference measurement device featuring: 2. The interference measurement device according to claim 1, wherein the hologram is composed of a plurality of holograms.
JP62059297A 1987-03-13 1987-03-13 Interference measuring instrument Pending JPS63223538A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62059297A JPS63223538A (en) 1987-03-13 1987-03-13 Interference measuring instrument

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62059297A JPS63223538A (en) 1987-03-13 1987-03-13 Interference measuring instrument

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS63223538A true JPS63223538A (en) 1988-09-19

Family

ID=13109298

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62059297A Pending JPS63223538A (en) 1987-03-13 1987-03-13 Interference measuring instrument

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS63223538A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003040650A1 (en) * 2001-11-08 2003-05-15 Nikon Corporation Zone plate, measuring method using it, and production method for projection optical system
JP2008528955A (en) * 2005-01-20 2008-07-31 カール・ツァイス・エスエムティー・アーゲー Hologram and optical element manufacturing method using hologram

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003040650A1 (en) * 2001-11-08 2003-05-15 Nikon Corporation Zone plate, measuring method using it, and production method for projection optical system
JP2008528955A (en) * 2005-01-20 2008-07-31 カール・ツァイス・エスエムティー・アーゲー Hologram and optical element manufacturing method using hologram

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7072042B2 (en) Apparatus for and method of measurement of aspheric surfaces using hologram and concave surface
JPH0335647B2 (en)
US20050190680A1 (en) Method of aligning optical system using a hologram and apparatus therefor
JPH0422442B2 (en)
US6909510B2 (en) Application of the phase shifting diffraction interferometer for measuring convex mirrors and negative lenses
JPH02185722A (en) Optical head device
US4720158A (en) Method of and apparatus for making a hologram
JP3667149B2 (en) Lens evaluation method, lens evaluation device, and lens adjustment device
Rubin Scatterplate interferometry
US6972850B2 (en) Method and apparatus for measuring the shape of an optical surface using an interferometer
JPS63223538A (en) Interference measuring instrument
JPH07229721A (en) Device for generating aspherical wave and method for measuring aspherical shape
JP3067041B2 (en) Hologram interferometer
JP2001241916A (en) Optical system for grazing incidence interferometer and device using the same
JPH116784A (en) Device and method for measuring shape of aspherical surface
JPS5890110A (en) Interferometer
JP3164127B2 (en) Hologram interferometer
JP3010085B2 (en) Hologram interferometer
JP3212353B2 (en) Positioning method and positioning screen for test sample during cylindrical surface measurement
JPH0814853A (en) Flat plate with computer hologram and measurement using the plate
JPH05100615A (en) Method and device for hologram reproduction
JPH05157532A (en) Computer hologram for measurement and measuring method using same
JPH11325848A (en) Aspherical surface shape measurement device
JPH0821712A (en) Null prototype for interference measuring of aspherical shape
JP2006329720A (en) Light beam measuring device