KR920009800B1

KR920009800B1 - 곡률반경 측정장치 및 방법

Info

Publication number: KR920009800B1
Application number: KR1019890016185A
Authority: KR
Inventors: 가네야스 오오가와
Original assignee: 올림퍼스 고오가꾸 고오교 가부시끼가이샤; 시다야마 도시오
Priority date: 1988-11-11
Filing date: 1989-11-09
Publication date: 1992-10-22
Also published as: JPH02161332A; KR900008244A; US5059022A; JPH0812127B2

Abstract

내용 없음.

Description

곡률반경 측정장치 및 방법

제1a,b도는 본 발명의 곡률반경 측정장치의 제1실시예의 구성을 나타내는 설명도.

제1c∼e도는 본 발명의 곡률반경 측정장치의 동공 4분할 프리즘(prism ) 및 반사상점을 나타내는 사시도.

제1f∼g도는 반사상점을 나타내는 평면도.

제2도는 본 발명의 곡률반경 측정장치의 제1실시예의 구성을 나타내는 설명도.

제3도 및 제4도는 동공 4분할 프리즘의 구성을 나타내는 사시도.

제5도는 본 발명의 곡률반경 측정장치의 제2실시예의 구성을 나타내는 사시도.

제6도는 본 발명의 곡률반경 측정장치의 제3실시예의 구성을 나타내는 평면도.

제7a∼c도는 반사상점을 나타내는 평면도.

제8도는 종래의 곡률반경 측정장치의 구성을 나타내는 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11,101,200,301 : 점 광원 12,104,203 : 반투과경

13,105,204,304 : 상결합 광학계 14,210 : 상결합점

15 : 피검사면 16 : 부착부

17,107,212,307 : 동공 4분할 프리즘 18 : 반사상점

19,108 : 검출소자 20,110 : 연산부

21,111 : 표시부 22 : 피검사면

23 : 부착부 102,21 : 조명렌즈(lens)

103,202 : 핀호울(pinhole) 109 : 증폭부

205,206,207 : 전반사경 208 : 호울더(holder)

209,395 : 피검사렌즈 211,306 : 중계렌즈

213 : TV카메라 302 : 편광프리즘

303 : 1/4 λ판 308 : CCD카메라

309 : 화상계측부 310 : 모니터

311 : 프린터

본 발명은 광학렌즈 및 구면경의 곡률반경을 측정검사하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

이런 종류의 곡률반경 측정장치는 제8도에 나타내는 바와같이 레이저(laser) 광원(1)을 갖추고 이것을 피측정체의 곡률을 측정할면(2)에 지름이 적은 평행한 광비임(beam) 예를들면 레이저비임(3)을 조사하도록 배치하고 있다. 피측정체는 그림에 나타내지 않은 구동장치 예를들면 마이크로 미터와 같은 구동장치에 의해 곡률을 측정할 면의 측정개소의 접선방향으로 미소한 거리를 움직이도록 하고 있다.

또 투영판(4)를 레이저 광원(1)과 피측정체와의 사이에 측정할 면의 측정개소의 가상 접촉평면과 평행으로 배치하고 있고, 측정개소에서 반사한 레이저비임의 투사위치를 명시할 수 있도록 하고 있다.

이렇게 구성한 장치에 있어서 측정개소의 곡률은 다음과 같이 구한다. 우선 구동장치에 의해 피측정장치를 움직여 센터링(Centering) 즉 조사한 레이저비임(3)이 재차 같은 위치로 되돌아 오도록 조정한다. 이것에 의해 입사각(α)는“0”이 된다.

이 위치를 그림에서 점선으로 나타낸다.

다음에 피측정체를 측정개소의 접선 방향으로 미소한 거리(d)만큼 이동시킨다. 이렇게 이동시킨 측정면의 위치를 그림에서 실선(2′)로 나타낸다.

이 이동에 의해 반사레이저 비임의 반사방향이 (5)에서 (5′)로 변하고, 투영판(4)에 대한 투영위치도 미소한 거리(x)만큼 이동한다.

지금 이동후의 측정면(2′)에 대한 레이저 비임(3)의 입사각을(θ) 투영판(4)와 측정면(2), (2′)의 접촉편면과의 거리를(l) 곡률반경을 (r)로 하고, x,d 〈 l,r로 하면(θ)는 충분히 적고, θ

1;sinθ1;tanθ와 근사하게 된다.

따라서

이들 식(1),(2)부터 (θ)를 제거하면 곡률반경(r)는

를 구할수 있다. 실제의 측정에 있어서는 일정치(X)가 얻어지는 피측정체의 이동위치(d)를 측정하면 된다.

이와같이하면 측정 정밀도가 향상된다. 예를들면 투영판의 소정위치에 스리트(slit)를 마련하고, 그 후방에 광 검출기를 배치해서 측정체를 움직였을때의 측정개소로 부터의 반사레이저 비임을 스리트를 거쳐 검출하고, 그 경우의 피측정체의 이동거리를 구한다.

상술한 종래의 곡률반경 측정장치에서는 (X) 및 (d)의 측정분해능력에 의해 곡률반경의 측정정밀도가 결정된다. 따라서 곡률반경이 적을수록 나빠진다. 또 두꺼운 이면의 곡률반경은 측정할 수가 없다.

본 발명은 적은 곡률반경으로부터 큰 곡률반경까지 높은 정밀도로 곡률반경을 측정 검사할 수 있는 비접촉형의 곡률반경 측정장치 및 측정검사 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 곡률 반경의 측정과 함께 피검사 렌즈의 이웃하는 2개의 구면 즉 렌즈면의 두께 또는 렌즈면간의 공간간격을 측정할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 곡률반경 측정장치는 점광원 또는 핀호울과 비임스프리터(beam splitter)와 점상을 결합시키기 위한 상결합 광학계와 이상결합 광학계의 광축상에 배치된 피검사물의 부착부와, 이 부착부 및 전기한 상결합광학계에 의해 결합되는 점상을 광축상의 상대위치(광통로의 길이)를 변화 시키기 위한 이동기구부와, 이 이동기구부의 위치를 측정하기 위한 길이측정부로 이루어지는 곡률반경 측정장치에 있어서 피검사물로 부터의 반사광에 의해 전기한비임스프리터의 후방에 형성되는 점상을 검출하기 위한 수광소자와, 이 수광소자 및 전기한 비임 스프리터의 사이에 배치되고, 웨지(Wedge)방향이 모두 서로다른 4개의 웨지프리즘으로 이루어진 동공 4분할 프리즘과 이 동공 4분할 프리즘에 의해 분할된 광속에 의해 전기한 수광소자상에 형성된 4개의 점상의 각각의 중심 또는 중심위치를 검출하여 기준상의 면으로 부터의 점상의 어긋남의 양, 또는 어긋남의 차에 비례한 양을 산출하기 위한 화상계측부와 산출결과를 표시하기 위한 표시부와를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 곡률반경을 측정하는 방법은 점광원 또는 핀호울을 상결합 광학계에 의해 피검사면에 투광하고, 피검사면으로 부터의 반사광속에 의해 형성되는 상점의 광축에 따른 기준위치로 부터의 어긋남의 양 또는 어긋남의 차에 비례하는 양을 웨지 방향이 모두 서로다른 4개의 웨지프리즘에 의해 검출하고, 이 검출치가“0”이 되는 광축에 따른 피검사면의 2개의 다른 위치(표면상과 공중상에 대응하는 쌍방의 기준 위치로 부터의 어긋남의 차가“0”인때의 위치)의 차를 측정하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명의 방법은 점광원 또는 핀호울을 상결합 광학계에 의해 피검사 렌즈에 투광하고, 피검사 렌즈로 부터의 반사광속에 의해 형성되는 상점의 광축에 따른 기준위치로 부터의 어긋남의 양 또는 어긋남의 차에 비례 하는 양을 웨지방향이 모두 서로다른 개의 웨지프리즘에 의해 검출하고, 이 검출치가“0”이 되는 피검사렌즈의 이웃하는 2개의 반사구면에 대응하는 광축에 따른 피검사면의 위치(이웃하는 2개의 구면으로부터 각각 반사되는 표면상에 대응하는 기준위치로 부터의 어긋남의 양이“0”인때의 취치)를 측정하고, 이 측정치와 이웃하는 2개의 구면중에서 상결합 광학계에 가까운 쪽의 면으로부터 상결합 광학계측의 피검사 렌즈의 전체 광학면의 곡률반경, 편심량 및 면의 간격과 상결합 광학계로부터 먼쪽의 면으로부터 상결합광학계측의 피검사렌즈의 전체재질의 굴절률로부터 그 이웃하는 2개의 구면의 면의 간격(두께 또는 공기간격)를 산출해서 구하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 방법은 점광원 또는 핀호울을 상결합 광학계에 의해 피검사렌즈에 투광하여 피검사렌즈로부터의 반사광속에 의해 형성되는 상점의 광축에 따른 기준위치로 부터의 어긋남의 양 또는 어긋남의 차에 비례하는 양을 웨지방향이 모두 서로다른 4개의 웨지프리즘에 의해 검출하여 이 검출치가“0”이 되는 피검사렌즈 내부의 피검사광학계의 면에 대응하는 광축에 따른 피검사렌즈의 2개의 서로 다른 위치(피검사광학면으로부터 반사되는 표면과 공중상에 대응하는 쌍방의 기준위치로 부터의 어긋남의 양이“0”인때의 위치)를 측정하여, 이 측정치와 전기한 피검사 광학면으로부터 상결합 광학계측에 있는 피검사렌즈의 전체 광학면의 곡률반경과 재질의 굴절율과 면의 간격에 의해 피검사렌즈의 내부의 피검사 광학면의 곡률반경을 산출해서 구하는 것을 틀징으로 한다.

제1a,b도에 있어서, (11)은 레이저 광 등에 의해 구성되는 점광원 또는 피호울물점이다.

(12)는 반투과경, 반투과 프리즘등의 비임 스프리터, (13)은 점광원(11)의 상을 결합시키기 위한 상결합 광학계, (14)는 상결합점, (15)는 피검사면, (!6)은 피검사물의 부착부를 각각 나타내고, 이들을 그림에 표시한 바와같이 배치한다. 이 경우 피검사면(15) 및 피검사물(16)은 피검사면(15)의 표면 중심부에 피검사상 결합점(14)가 일치하고 있는 상태를 나타내고 있는 것으로 한다.

(17)은 비임스프리터(12)에 대해 점광원(11)과는 반대측의 광의 통로중에 배치된 동공 4분할 프리즘으로써 제1c도에 나타내는 바와같이 4개의 웨지프리즘에 의해 이루어지고, 웨지방향이 모두 서로다른 배치로 구성되어 있다. (18)은 반투과경( 12)에 대해 점광원(11)과 같은 역할의 위치에서의 피검사면(15)로 부터의 반사상점을 나타내고, 상세하게 말하면, 제1c도의 4개의 상(18)(a)∼(18)(d)이다. (19)는 4개의 점상(18)(a)∼(18)(d)의 중심위치를 검출하기 위한 수광소자(20)은 기준상면(점광원(11)의 같은 역할 위치)으로 부터의 점상의 어긋남의 양에 비례하는 양을 산출하기 위한 연산부(21)은 이 연산부(20)에 의한 연산결과를 표시하는 표시부이다. 또한 그림에 나타내지 않았지만 피검사물의 부착부(16)을 광축에 따라 이동하기 위한 이동기구부 및 그 이동양을 측정하기 위한 길이측정부를 마련한다.

점광원(11)로부터 나온 광속은 반투과경인 비임 스프리터(12)에 의해 반사되고, 상결합 광학계(13)에 의해 상결합점(14)에 상결합된다. 지금 부착부(16)을 이동시켜 피검사면(15)의 면의 정점과 상결합점(14)가 접근해오면 피검사면(15)에 의한 반사광속이 상결합 광학계(13)을 통하여 비임스프리터(12)를 통과해서 동공 4분할 프리즘(17)을 통한후 반사상점(18)부근에 집광된다.

여기서 동공 4분할 프리즘(17)에 의해 광속이 분할되고, 따라서 동공 4분할 프리즘 부분(17)(a)를 통하는 4분원의 광속은 반사상점(18)(a)에 집광되어 동공 4분할 프리즘 부분(17)(b)를 통하는 4분원의 광속은 반사상점(18)(b)에 집광되고, 이하 같은 모양으로 동공 4분할 프리즘 부분(17)(C) 및 (17)(d)를 통하는 4분원의 광속은 각각 반사상점(18)(C) 및 (18)(d)로 집광된다. 여기서 피검사면(15)의 면의 정점이 상결합점(14)보다 오른쪽에 있는 경우, 집광점(점상)의 위치는 수광면 보다 우측으로 되기 때문에 수광면상에서의 상의 모양은 기하 광학적으로 생각하면 제1f도에 나타낸 바와같이 된다.

또 반대로 피검사면(15)의 면의 정점이 상결합점(14)보다 왼쪽에 있는 경우에는 제1g도에 나타내는 바와같은 상의 모양을 얻을 수 있게된다. 이 모양은 파동 광학적으로 생각하는 것이 실제와 가깝고, 이 경우 4개의 상은 어느것이나 중심을 동일한 것으로 하는 타원율 1 :

의 타원형상이 된다. 이 상태를 나타내는 것을 제1f도의 모양에 대응하는 경우가 제1f-1도의 모양 형상이다. 또한 물점이 핀호울이 아닌 경우, 상의 모양은 물점의 형상이 된다. 예를들면 크기가 있는 원형물점의 경우에는 제1f도의 모양에 상당하는 경우가 제1f-2도의 모양이며, 이것은 완전한 원형상이다. 이와같이 원형상의 상의 모양쪽이 화상처리를 고속화 시킬수 있는 이점이 있다. 제1g도에 대해서도 상술한 바와같은 모양이다.

지금 4개의 상점을 좌표를 (x₁,y₁), (x₂,y₂), (x₃,y₃) 및 (x₄,y₄)로 하고, 다음식으로 나타내는 미소부분Δ를 생각한다.

여기서 피검사면(15)의 면의 정점의 상의 결합점(14)로부터의 어긋남의 양(좌측을 정으로 한다)을 δ로 하면, Δ=kδ가 된다.

여기서 K는 상결합 광학계(13)에 의한 배율과 밝기에 의해 결정되는“0”이외의 정수이다. 따라서 Δ=0인때만 피검사면(15)의 면의 정점과 상결합점(14)가 일치하는 것이 된다. 이 Δ를 연산부(20)에서 산출하고, 이 값을 표시부(21)에서 표시하도록 되어있게 때문에 표시부(21)의 표시를 보면서 이것이“0”이 되도록 피검사물의 부착부(16)을 재차 이동시켜 미세조정을 행한다. 그리하여 이 작업에 의해 피검사면(15)의 면의 정점을 극히 높은 정밀도로서 상결합점(14)에 일치시킬수가 있고, 이때의 부착부(16)의 위치를 길이측정의 원점으로 해서 고쳐놓는다.

다음에 피검사면(15)가 볼록한 면인 경우에는 좌측으로 오목한 면인 경우에는 우측으로 부착부(16)을 재차 이동해가면 재차 수광면 상에 점상이 형성된다.

이 점상의 형성위치를 제1a도 및(b)도에 피검사면(22)(피검사면(15)에 대응) 및 부착부(23)(부착부(16)에 대응)으로서 나타낸다. 이상을 이하 공중상 이라 칭한다. 이것에 대해서 피검사면(15)의 면의 정점과 부착부(14)가 일치한 상태에서 형성되는 상을 표면상이라 칭한다.

따라서 그러한 표면상의 경우와 전혀 같은 수단에 의해 표시부(21)의 표시치가“0”이 되도록 부착부(23)을 같은 모양으로 미세조정하고, 그후 길이측정부에 의해 원점으로 부터의 부착부(23)의 위치를 측정하고, 이 값을 피검사면의 곡률반경으로 하므로서 곡률반경의 측정이 완료된다.

[제1실시예]

다음에 본 발명의 방법의 실시예를 제2도에 나타낸다. 제2도에 있어서, (101)은 할로겐 램프, (102)는 조명용의 렌즈, (103)은 핀호울, (104)는 반투시경, (105)는 핀호울, (103)의 상을 결합시키기 위한 상 결합광학계, (106)은 핀호울, (103)의 상결합점에 면의 정점이 일치한때의 피검사 렌즈의 위치를 나타낸다.

(107)은 동공 4분할 프리즘, (108)은 4개의 광위치 검출소자로 이루어진 검출소자, (109)는 검출소자(108)로부터의 출력신호를 증폭하기 위한 증폭부, (110)은 점상의 어긋남의 양에 비례하는 양을 산출하기 위한 연산부, (111)은 표시부이며, 이들 구성 소자를 그림에 표시한 바와같이 배치한다. 또한 그림에 표시하지 않았지만, 피검사렌즈(106)을 광축에 따라 이동시키기 위한 이동기구부 및 이동량을 측정하기 위한 길이 측정부도 마련한다. (112)는 피검사렌즈(106)이 이동한 상태에 있는 피검사렌즈를 나타내고 있다.

또 본 예에서는 동공 4분할 프리즘으로서 제3도 또는 제4도에 나타내는 바와같은 프리즘을 사용한다.

즉, 전술한 제1c∼e도에 나타내는 프리즘은 가운데가 두껍고, 또한 가운데가 얇은 웨지프리즘을 교대로 접합해서 구성한 것에 대해 제3도에 나타내는 프리즘은 모두가 가운데가 얇고, 두꺼운 것을 접합해서 구성하고 있다. 또한 동공 4분할 프리즘으로서 전술한 프리즘을 사용해도 하등의 문제는 없다.

본 실시예에서는 할로겐 램프(101)에서 나온 광속이 조명용의 렌즈(102)에 의해 핀호울(103)을 조명한다.

핀호울(103)의 상은 반투과경(104)에서 반사되어 상결합 광학계(105)에 의해 피검사렌즈(106)에 상결합한다. 지금 피검사렌즈(106)이 위치에 나타내는 바와같이 상결합위치와 피검사렌즈(106)의 면상의 위치와가 합치하면 연산부(110)의 출력이“0”이 되도록 설정되어 있다.

따라서 여기서 면의 정점의 어긋남의 양은(x₂- x₄) - (y₁- y₃)에 비례하는 양이 되고, 이(x₂- x₄) - (y₁- y₃)에 비례하는 양이 전술한 바와같이 연산부(110)로부터 출력된다.

다음에 피검사렌즈(112)의 위치에 나타내는 바와같이 피검사면 렌즈(106)을 광축상에서 곡률 반경정도 이동시키면 그 이동양에 상당하는 신호가 연산부(110)으로부터 출력되어 따라서 이 출력이 10″이 되도록 피검사렌즈를 미세조정한다. 미세조정 완료시에 면의 정점검출시의 위치에 대한 이 미세조정후의 위치를 길이 측정부에 의해 측정 하므로서 곡률반경을 구할 수가 있다.

연산부(110)의 출력은 표시부(111)을 보면서 조정할 수가 있다.

또 검출소자(108)의 출력은 각각 x,y방향에 대응하는 전압신호이기 때문에 이것을 증폭부(109)에 의해 증폭해서 연산부(110)에 공급하도록 한다.

본 실시예에 의하면 분할프리즘을 구성하고 있는 4개의 프리즘을 전혀 동일한 구조의 것으로 함과 아울러 광위치 검출소자를 사용하므로서 싼 장치를 구성할 수 있다.

[제2실시예]

제5도에 나타내는 제2실시예에 있어서 (200)은 할로겐램프(201)은 조명용 렌즈(202)는 핀호우르(203)은 반투과경, (204)는 상결합 광학계, (205),(206) 및 (207)은 전반사경, (208)은 호울더, (209)는 피검사렌즈, (210)은 상점, (211)은 상점(210)을 확대 또는 축소해서 TV 카메라에 투영시키기 위한 중계렌즈(212)는 중계렌즈(211)의 사출동공 부근에 배치된 동공 4분할 프리즘, (213)은 TV 카메라를 나타내고, 이것들을 제5도에 표시한 바와같이 배치하고, 전반사경(206) 및 (207)은 일체가 되어 상자에 부착되어서 광축상을 이동하는 기구를 갖고 있다. 다시 또 그림에 표시하지 않았지만, 이 이동양을 측정하기 위한 길이측정부와 TV카메라(213)의 출력을 처리하기 위한 화상계측부와 모니터와를 추가 구성하도록 되어있다. 또 피검사면렌즈(209)는 호울더(208)상에 놓으므로서 광축상에 곡률중심이 위치하도록 조정한다.

본 실시예에서는 할로겐램프(200)에서 나온 광속은 조명용의 렌즈(201)에 의해 핀호울(202)을 조명한다.

핀호울상은 상결합 광학계(204)에 의해 피검사렌즈(209)부근에 상결합한다. 여기서 이 상결합점은 전반사경(206)(207)을 광축상으로 이동시키므로서, 변화한다. 지금 이것을 변화시키므로서 피검사렌즈(209)의 하면의 면의정점 부근에 상결합점을 일치시키므로서 4개의 핀호울상을 모니터 상에서 관찰할 수가 있다.

이 상태에서 화상계측부의 출력치를 고쳐놓는다. (“0”으로 한다) 다음에 같은 모양으로 전반사경(206)(207)을 이동시켜서 피검사렌즈(209)의 하면의 곡률중심부근에 전기한 상결합점을 일치시키므로서 같은 모양으로 4개의 핀호울상이 모니터상에 관찰된다.이 상태에서 화상계측부로 부터의 출력이“0”이 되도록 전사반경(206 )(207)을 미세조정해서 이동시킨다.

따라서 이때의 길이측정부의 출력치의 2배가 곡률반경이 된다. 중계렌즈(211)은 핀호울상을 확대하므로서 검출정밀도를 높이기 위함과 소자(211)∼(213)까지를 유니트화하여 핀호울(202)와 같은 역할의 위치에 상결합한 때에 검출치가“0”이 되는 기계조정을 용이하게 하기 위해 설치한 것이다. 전반사경(205)는 피검사렌즈를 올려놓는 것만으로 안정된 검출이 될 수 있게 하기 위해 설치한 것이다. 다시 또 전반사경(2 06)(207)은 장치전체를 소형화하기 위해 설치한 것이다.

본 실시예에 의하면 고정밀도로 소형화해서 또한 조작성이 양호한 장치를 만들수가 있다.

[제3실시예]

본 발명의 제3실시예를 제6도에 나타낸다.

본 실시예에 있어서, (301)은 반도체 레이저(302)는 편광 프리즘(303)은 1/4λ판(304)는 상결합 광학계, (305)는 피검사렌즈로서, (1)∼(6)은 그 각각의 피검사면을 나타낸다. (306)은 중계렌즈, (307)은 동공 4분할 프리즘, (308)은 CCD카메라, (309)는 화상계측부, (310)은 모니터, (311)은 프린터를 나타내고, 이들을 제6도에 나타내는 바와같이 배치한다. 또한 그림에 표시하지 않았지만 피검사렌즈(305)를 광축상에 이동시키기 위한 기구부와 광축의 주위를 회전시키기 위한 기구부와 이동량을 측정하기 위한 길이측정부와를 설치하고 있다.

편광프리즘(302) 및 1/4λ판(303)은 반도체 레이저(301)의 광량손실을 최소로하기 위한것이며, 반도체레이져(301)의 편광면에 대해 편광프리즘(302) 및 1/4λ판(303)을 특정한 위치관계로 정하도록 하고 있다.

이 관계에 대해서는 널리 알려진 것이기 때문에 그 설명을 생략한다.

반도체 레이저(301)과 편광프리즘(302)와의 사이에 NA를 변화하기 위한 렌즈를 삽입하면 광량손실을 더욱 적게 할 수가 있다.

본 실시예에서는 반도체레이저(301)에서 나온 광속을 편광프리즘(302)에서 반사되어 1/4λ판(303)을 투과하여 상 결합광학계(304)로 입사된다. 상 결합관학계(304)로 입사된 광속은 수속광이 되어 피검사렌즈로 입사된다. 여기서 이 수속점에 피검사면(305)(1)의 면의 정점이 거의 일치하고 있는 경우, 피검사면(305)(1)에 의한 반사광속은 본래의 광통로로 되돌아가 편광프리즘(302)로 입사된다. 편광 프리즘(302)로 입사된 수속광은 이번에는 반사하지 않고, 편광프리즘(302)를 투과해서 반도체 레이저(301)과 같은 역할을 하는점에 일단 점상을 형성한다. 이 점상을 중계렌즈(306)에 의해 CCD카메라(308)에 확대 또는 축소 투영한다.

이때 동공 4분할 프리즘(307)의 효과에 의해 다른 실시예와 마찬가지로 4개의 점상이 형성된다(제7a도)이어서 화상계측부(309)에서 이 각 점상의 중심위치를 검출하고, 이것을 연산처리해서 모니터(310)에 결과를 표시한다.

이 표시치가“0”이 되도록 미세조정(4점의상은 제7b도와 같이된다)한후, 길이측정표시를 고쳐놓는다.

다음에 피검사면(305)(1)의 곡률중심 부근에 전기한 수속점을 일치시키도록 피검사렌즈(305)를 이동하고, 모니터(310)의 표시치가“0”이 되도록 미세조정한 후, 길이측정부에 의해 피검사면(305)(1)의 곡률반경을 구할 수가 있다. 다음에 피검사렌즈(305)를 회전시크므로서 제7c도에 나타내는 바와같이 4점의 평균좌표치가 일반적으로 변화하여 원형의 궤적을 나타낸다.

이 회전반경에 비례정수를 곱하므로서 피검사면(305)(1)이 편심량을 구할 수가 있다. 다음에 피검사면(305)(2)의 반사광에 의해 4개의 표면상이 만들어질 수 있도록 피검사렌즈(305)를 이동하고, 다시 또 표시치가“0”이 되도록 미세조정한 후, 길이측정부에 의해 피검사렌즈(305)의 위치를 검출한다. 이 검출치와 이미 검출이 끝난 피검사면(305)(1)의 곡률반경과, 편심량과, 피검사면(305)(1)(305)(2)를 형성하는 재질의 굴절율(이미 알고 있는 것으로 한다)과에 의해 피검사면(305)(1) 및 (305)(2)의 면의 간격(그림의 경우 렌즈두께)를 구할 수가 있다. 본 실시예에서는 한 장의 렌즈에 대해 측정을 행하였다. (이 경우의 식은 d₁=f(R₁,n₁,δ₁))렌즈가 다수매가 되면 dm(면의 간격)은 다음식과 같이된다.

다음에 피검사면(305)(2)의 반사광에 의해 4개의 공중상에 만들어지도록 피검사면 렌즈(305)를 이동시켜 다시 또 모니터의 표시치가“0”이 되도록 미세조정한 후, 길이측정부에 의해 피검사렌즈(305)의 위치를 검출한다. 이 검출치와 이제까지의 검출치와 굴절율로부터 피검사면(305)(2)의 곡률반경을 구할 수가 있다.

다시 또 피검사렌즈(305)를 회전시키므로서 같은 모양으로 이제까지의 검출치와 굴절율로부터 피검사면(305)(2)의 편심도 검출할 수가 있다.

이와같이 해서 투과부의 재질이 이미 알려진 경우에는, 구성렌즈의 매수에 관계없이 각면의 곡률반경, 면의 간격 편심량을 순차적으로 최종면까지 정확하게 구할 수가 있다. 다만 조건으로서 어느면으로 부터의 반사상인가를 인식할 필요가 있고, 이 때문에 각면의 곡률반경의 개략치가 필요한 것은 물론이다.

본 실시예에 의하면 곡률반경만이 아니고, 면의 간격 및 면의 편심도 고정밀도로 검출할 수가 있다.

또 반도체 레이저를 사용하고 있기 때문에 일반적으로 피검사면으로 부터의 반사광을 다량으로 할 수 있기 때문에 S/N비를 개선할 수가 있다.

상술한 바와같이 본 발명에 의하면 적은 곡률반경으로부터 큰 곡률반경까지 고정밀도로 측정검사할 수가 있다.

또 짜맞춘 렌즈의 각면의 곡률반경 편심량, 및 이웃하는 면의 면의간격의 고정밀도 측정검사를 비파괴, 비접촉으로 실현할 수가 있다.

Claims

점광원(11),(101),(200),(301) 또는 핀호울(103)(202)과 비임스프리터와 점상을 결합시키기 위한 상결합 광학계(13),(105),(204),(304)와, 이상결합 광학계(103),(105),(304)의 광축상에 배치된 피검사물의 부착부(16),(23)와, 이 부착부(16),(23) 및 전기한 상결합 광학계(13),(105),(204),(304)에 의해 결합되는 점상의 광축상의 상대위치(광통로길이)를 변화시키기 위한 이동기구부와 이 이동기구부의 위치를 측정하기 위한 길이측정부로 이루어진 곡률반경 측정장치에 있어서, 피검사물로부터의 반사광에 의해 전기한 비임 스프리터의 후방에 형성되는 점상을 검출하기 위한 수광소자와, 이 수광소자 및 전기한 비임 스프리터의 사이에 배치되고, 웨지방향이 모두 서로다른 4개의 웨지프리즘으로 이루어진 동공 4분할 프리즘(17), (107), (212),(307)과 이 동공 4분할 프리즘(17), (107),(212),(307)에 의해 분할된 광속에 의해 전기한 수광소자상에 형성된 4개의 점상을 각각의 중심 또는 중심위치를 검출하여 기준상면으로부터의 점상의 어긋남의 양 또는 어긋남의 차에 비례하는 양을 산출하기 위한 화상계측부(309)와 산출결과를 표시하기 위한 표시부(21)(111)와를 구비하는 것을 특징으로 하는 곡률반경 측정장치.
점광원 또는 핀호울(103),(202)을 상결합 광학계(13),(105),(204,(304)에 의해 피검사면(15)에 투광하여 피검사면(15),(22)로 부터의 반사 광속에 의해 형성되는 상점의 광축에 따른 기준위치로 부터의 어긋남의 양 또는 어긋남의 차에 비례하는 양을 웨지방향이 모두 서로 다른 4개의 웨지 프리즘에 의해 검출하고, 이 검출치가 “0”이 되는 광축에 따라 피검사면(15),(22)의 2개의 서로 다른 위치(표면상과 공중상에 대응하는 쌍방의 기준위치로 부터의 어긋남의 차가 “0”인때의 위치)의 차를 측정하므로서 곡률반경을 구하도록 한 것을 특징으로 하는 곡률반경 측정방법.
점광원 또는 핀호울을 상결합 광원계(13),(105),(204),(304)에 의해 피검사렌즈(209),(395)에 투광하여 피검사렌즈(209),(395)로 부터의 반사광속에 의해 형성되는 상점의 광축에 따른 기준위치로 부터의 어긋남의 양 또는 어긋남의 차에 비례하는 양을 웨지방향이 모두 서로다른 4개의 웨지프리즘에 의해 검출하여 이 검출치가 ″0″이 되는 피검사렌즈(209),(395)의 이웃하는 2개의 반사구면에 대응하는 광축에 따라 피검사면(15),(22)의 위치(이웃하는 2개의 구면으로부터 각각 반사되는 표면상에 대응하는 기준위치로 부터의 어긋남의 양이 “0”인때의 위치)를 측정하여 이 측정치와 이웃하는 2개의 구면중에서 상결합 광학계(13),(105),(204),(304)에 가까운 쪽의 면으로부터 상결합 광학계(13),(105),(204),(304)측의 피검사렌즈(209),(395)의 전광학면의 곡률반경, 편심량 및 면의 간격과 상결합 광학계(13),(105),(204),(304)로부터 먼쪽의 면으로부터 상결합 광학계(13),(105),(204),(304)측의 피검사렌즈(2 09),(395)의 전 재질의 굴절율로부터 그 이웃하는 2개의 구면의 면의 간격(두께 또는 공기간격)을 산출해서 구하는 곡률반경 측정방법.
점광원 또는 핀호울(103),(202)을 상결합 광학계(13),(105),(204),(304)에 의해 피검사렌즈(209),(395)에 투광하여 피검사렌즈(209),(395)로 부터의 반사광속에 이해 형성되는 상점의 광축에 따른 기준위치로 부터의 어긋남의 양 또는 어긋남의 차에 비례하는 양을 웨지방향이 모두 서로 다른 4개의 웨지프리즘에 의해 검출하여 이 검출치가 “0”이 되는 피검사렌즈(209),(395)내부의 피검사 광학계면에 대응하는 광축에 따른 피검사렌즈(209),(395)의 2개의 서로 다른 위치(피검사 광학면으로부터 반사되는 표면과 공중상에 대응하는 쌍방의 기준위치로 부터의 어긋남의 양이 “0”인때의 위치)를 측정하여 이 측정치와 전기한 피검사 광학면으로부터 상결합 광학계(13),(105),(204),(304)측에 있는 피검사 렌즈(209),(395)의 전 광학면의 곡률반경과 재질의 굴절률과 면의 간격에 의해 피검사렌즈(209),(395)의 내부의 피검사광학면의 곡률반경을 산출해서 구하는 곡률반경 측정방법.