JP2001304826A - 3次元形状測定装置 - Google Patents
3次元形状測定装置Info
- Publication number
- JP2001304826A JP2001304826A JP2000122886A JP2000122886A JP2001304826A JP 2001304826 A JP2001304826 A JP 2001304826A JP 2000122886 A JP2000122886 A JP 2000122886A JP 2000122886 A JP2000122886 A JP 2000122886A JP 2001304826 A JP2001304826 A JP 2001304826A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- test object
- dimensional shape
- subject
- shape measuring
- 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
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 干渉を用いてレンズ等の被検物面を高精度に
測定する3次元形状測定装置を提供する。 【解決手段】 可干渉光を参照面6へ照射し同一光源1
からの被検光を微小開口4aより球面波にして被検物5
へ照射する照射手段と、被検物5を光軸Xと直交方向に
移動する移動手段と、被検物5から反射し同一光路を戻
る戻り光Lを検出する検出手段11,12と、参照面6
から参照光Lに重畳させる干渉手段と、戻り光Lに重畳
される参照光の一部を選択的に透過させる遮光手段7
と、を有し、上記被検物5の移動量、戻り光Lの角度及
び位相変化に基づいて被検物形状を測定する。
測定する3次元形状測定装置を提供する。 【解決手段】 可干渉光を参照面6へ照射し同一光源1
からの被検光を微小開口4aより球面波にして被検物5
へ照射する照射手段と、被検物5を光軸Xと直交方向に
移動する移動手段と、被検物5から反射し同一光路を戻
る戻り光Lを検出する検出手段11,12と、参照面6
から参照光Lに重畳させる干渉手段と、戻り光Lに重畳
される参照光の一部を選択的に透過させる遮光手段7
と、を有し、上記被検物5の移動量、戻り光Lの角度及
び位相変化に基づいて被検物形状を測定する。
Description
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、干渉を用いて被検
物の面形状を測定する3次元形状測定装置に関する。
物の面形状を測定する3次元形状測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】複写機等の書込光学系に搭載されるfθ
レンズやカメラ用のレンズは、面形状及び面精度を高精
度に計測する必要があり、現在、その種の測定装置も幾
つか市販されている。一方、近年における非球面加工技
術の発達に伴い、レンズ等の光学素子の面形状は複雑化
し、被検物面が自由曲面形状であることから、この測定
における要求仕様は益々高まっている。特にfθレンズ
は、もともと要求精度が高く高分解能計測が必要とされ
る上に、測定範囲が広いため高ダイナミックレンジ計
測、さらに、傾斜角が大きいため高傾斜角計測に対応す
るものでなければならない。
レンズやカメラ用のレンズは、面形状及び面精度を高精
度に計測する必要があり、現在、その種の測定装置も幾
つか市販されている。一方、近年における非球面加工技
術の発達に伴い、レンズ等の光学素子の面形状は複雑化
し、被検物面が自由曲面形状であることから、この測定
における要求仕様は益々高まっている。特にfθレンズ
は、もともと要求精度が高く高分解能計測が必要とされ
る上に、測定範囲が広いため高ダイナミックレンジ計
測、さらに、傾斜角が大きいため高傾斜角計測に対応す
るものでなければならない。
【0003】従来の干渉光学系を用いた測定装置では、
被検物面の基準となる参照面で反射された参照光と、被
検物面で反射された被検光とを重畳させて得られる干渉
縞を観測することにより行われていた。この種の従来の
測定手法によれば、被検物が理想的な位置及び形状であ
るときはヌルの干渉縞を形成でき、参照面と被検物面と
の間に僅かな位置或いは形状誤差があれば干渉が観測さ
れる。その干渉縞データを公知の位相シフト法などで解
析することにより、被検物面の3次元形状を測定するこ
とができる。
被検物面の基準となる参照面で反射された参照光と、被
検物面で反射された被検光とを重畳させて得られる干渉
縞を観測することにより行われていた。この種の従来の
測定手法によれば、被検物が理想的な位置及び形状であ
るときはヌルの干渉縞を形成でき、参照面と被検物面と
の間に僅かな位置或いは形状誤差があれば干渉が観測さ
れる。その干渉縞データを公知の位相シフト法などで解
析することにより、被検物面の3次元形状を測定するこ
とができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の3次元形状測定では、参照光の波面が被検物面の形
状に一致するように参照面を高精度に加工する必要があ
り、また、被検物の位置誤差によって大きな影響を受け
る。このため縞解析に必要とされる良好な干渉縞は得る
には、かなりの熟練を要する測定作業となっている。
来の3次元形状測定では、参照光の波面が被検物面の形
状に一致するように参照面を高精度に加工する必要があ
り、また、被検物の位置誤差によって大きな影響を受け
る。このため縞解析に必要とされる良好な干渉縞は得る
には、かなりの熟練を要する測定作業となっている。
【0005】しかも、被検物面が非球面等の自由曲面形
状であると、その参照面の形状も複雑となるばかりか、
干渉縞データの解析はさらに複雑化し、測定作業は困難
を極める。上記の干渉計を用いた測定手法は、既に球面
レンズ測定の分野において様々な試みがなされている
が、非球面のように形状の複雑な被検物には不向きであ
ると認識されているのが現状である。以上のように、非
球面形状の測定においては、その複雑さや面倒さから生
じる種々の問題点を抱えている。
状であると、その参照面の形状も複雑となるばかりか、
干渉縞データの解析はさらに複雑化し、測定作業は困難
を極める。上記の干渉計を用いた測定手法は、既に球面
レンズ測定の分野において様々な試みがなされている
が、非球面のように形状の複雑な被検物には不向きであ
ると認識されているのが現状である。以上のように、非
球面形状の測定においては、その複雑さや面倒さから生
じる種々の問題点を抱えている。
【0006】また、結局のところ、非球面形状の測定精
度の向上を図るには、特開平11−211427号に示
される面形状測定装置のように、被検物の6軸制御とい
った機械的に複雑な制御を行う必要があり、このような
機械的な制御を行うためには必然的に装置が大型化・複
雑化するだけでなく、測定システムとしても不安定にな
りがちといった問題点を有している。
度の向上を図るには、特開平11−211427号に示
される面形状測定装置のように、被検物の6軸制御とい
った機械的に複雑な制御を行う必要があり、このような
機械的な制御を行うためには必然的に装置が大型化・複
雑化するだけでなく、測定システムとしても不安定にな
りがちといった問題点を有している。
【0007】本発明は、そのような現状に鑑み且つ上記
問題点を解決するためになされたものであり、その目的
とするところは、非球面形状を含めたレンズの3次元形
状の高精度な測定を可能とした3次元形状測定装置を提
供することにある。
問題点を解決するためになされたものであり、その目的
とするところは、非球面形状を含めたレンズの3次元形
状の高精度な測定を可能とした3次元形状測定装置を提
供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の3次元形状測定装置は、可干渉光を参照面
へ照射するとともに同一光源からの被検光を微小開口よ
り球面波にして被検物へ照射する照射手段と、上記被検
物を光軸と交わる方向に移動させる移動手段と、上記被
検物に照射された被検光のうち同一光路を戻る戻り光を
検出する検出手段と、上記戻り光を参照面からの参照光
に重畳させる干渉手段と、上記戻り光に重畳される参照
光の一部を選択的に透過させる遮光手段と、を有し、上
記被検物の移動量、上記戻り光の角度及び位相変化に基
づいて、上記被検物の3次元形状を測定可能としたこと
を特徴としている。
に、本発明の3次元形状測定装置は、可干渉光を参照面
へ照射するとともに同一光源からの被検光を微小開口よ
り球面波にして被検物へ照射する照射手段と、上記被検
物を光軸と交わる方向に移動させる移動手段と、上記被
検物に照射された被検光のうち同一光路を戻る戻り光を
検出する検出手段と、上記戻り光を参照面からの参照光
に重畳させる干渉手段と、上記戻り光に重畳される参照
光の一部を選択的に透過させる遮光手段と、を有し、上
記被検物の移動量、上記戻り光の角度及び位相変化に基
づいて、上記被検物の3次元形状を測定可能としたこと
を特徴としている。
【0009】上記遮光手段は、上記参照光の透過部分の
位置が可変な構成や、上記参照光の透過部分の大きさが
可変な構成にするとよい。また、上記参照光の透過光量
を可変とする透過光量可変手段を有する構成にすること
もできる。
位置が可変な構成や、上記参照光の透過部分の大きさが
可変な構成にするとよい。また、上記参照光の透過光量
を可変とする透過光量可変手段を有する構成にすること
もできる。
【0010】また、上記同一光源と上記微小開口との間
の光路上に半鏡面からなる参照面を設けてもよい。
の光路上に半鏡面からなる参照面を設けてもよい。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明を適
用した測定装置の実施例を説明する。図1は、本測定装
置の第1実施例の概略構成図である。図2は、図1の遮
光板7の正面図で、図3は微小開口4a周辺の拡大図で
ある。
用した測定装置の実施例を説明する。図1は、本測定装
置の第1実施例の概略構成図である。図2は、図1の遮
光板7の正面図で、図3は微小開口4a周辺の拡大図で
ある。
【0012】半導体レーザ等を用いた光源1からの光軸
X上には、ビームエキスパンダ2、偏光ビームスプリッ
タPBS、ビームスプリッタBS、対物レンズ3及び遮
光部材4の微小開口4aが配置され、これらにより照射
手段が構成されている。光源1からの光束(レーザビー
ム)は、ビームエキスパンダ2により拡げられ、偏光ビ
ームスプリッタPBS及びビームスプリッタBSを直進
すると、対物レンズ3により微小開口4a位置に収束
し、この微小開口4aを通過して被検物5の方向へ広角
な球面波が形成されるようになっている。この球面波の
拡がりは、主として対物レンズ3の開口数によって与え
られるが、微小開口4aの縁による回折も加味したもの
である。このような球面波の拡がりによって、広範囲な
照射域による高ダイナミックレンジ、かつ広角な球面波
による高傾斜角計測が可能である。
X上には、ビームエキスパンダ2、偏光ビームスプリッ
タPBS、ビームスプリッタBS、対物レンズ3及び遮
光部材4の微小開口4aが配置され、これらにより照射
手段が構成されている。光源1からの光束(レーザビー
ム)は、ビームエキスパンダ2により拡げられ、偏光ビ
ームスプリッタPBS及びビームスプリッタBSを直進
すると、対物レンズ3により微小開口4a位置に収束
し、この微小開口4aを通過して被検物5の方向へ広角
な球面波が形成されるようになっている。この球面波の
拡がりは、主として対物レンズ3の開口数によって与え
られるが、微小開口4aの縁による回折も加味したもの
である。このような球面波の拡がりによって、広範囲な
照射域による高ダイナミックレンジ、かつ広角な球面波
による高傾斜角計測が可能である。
【0013】被検物5は、移動ステージ等の図示しない
移動手段により、光軸X方向に直交するY方向へ移動可
能に保持されている。図示の例では、被検物5としてf
θレンズが保持されている。以下、この被検物面5aで
反射して微小開口4aを再び通過する光を戻り光Lと称
する。
移動手段により、光軸X方向に直交するY方向へ移動可
能に保持されている。図示の例では、被検物5としてf
θレンズが保持されている。以下、この被検物面5aで
反射して微小開口4aを再び通過する光を戻り光Lと称
する。
【0014】また、同一の光源からの可干渉光の一部
は、偏光ビームスプリッタPBS及びビームスプリッタ
BSによって折り曲げられる。ビームスプリッタBSに
より分割された光路には、戻り光Lの角度を検出する検
出手段として傾斜角検出部11が設けられている。戻り
光Lの一部は、傾斜角検出部11の受光素子11aに入
射する。また、偏光ビームスプリッタPBSにより分割
された光路にはミラーからなる参照面6が設けられてい
る。この参照面6に向かう光路中であって参照光軸と直
交する方向に、遮光板7すなわち遮光手段が設けられて
いる。遮光板7には、参照光の一部を透過可能な部分と
して小さな開口部7aが設けられている。各図におい
て、L′は透過した参照光の一部である。
は、偏光ビームスプリッタPBS及びビームスプリッタ
BSによって折り曲げられる。ビームスプリッタBSに
より分割された光路には、戻り光Lの角度を検出する検
出手段として傾斜角検出部11が設けられている。戻り
光Lの一部は、傾斜角検出部11の受光素子11aに入
射する。また、偏光ビームスプリッタPBSにより分割
された光路にはミラーからなる参照面6が設けられてい
る。この参照面6に向かう光路中であって参照光軸と直
交する方向に、遮光板7すなわち遮光手段が設けられて
いる。遮光板7には、参照光の一部を透過可能な部分と
して小さな開口部7aが設けられている。各図におい
て、L′は透過した参照光の一部である。
【0015】図2に示すように、参照光L′の透過位置
を可変とするには、例えば、ステッピングモータSM1
で駆動される水平方向の螺子棒13に螺合する部材に、
さらにステッピングモータSM2を取付け、このステッ
ピングモータSM2に駆動される鉛直方向の螺子棒14
に遮光板7の一部を螺合して構成することができる。直
交し合う各螺子棒13,14を所定量回動することによ
り、遮光板7の開口部7aを参照光軸の直交面上に沿っ
た2次元方向の任意の位置へ移動させ、その開口部7a
から参照光L′を選択的に透過させることができる。
を可変とするには、例えば、ステッピングモータSM1
で駆動される水平方向の螺子棒13に螺合する部材に、
さらにステッピングモータSM2を取付け、このステッ
ピングモータSM2に駆動される鉛直方向の螺子棒14
に遮光板7の一部を螺合して構成することができる。直
交し合う各螺子棒13,14を所定量回動することによ
り、遮光板7の開口部7aを参照光軸の直交面上に沿っ
た2次元方向の任意の位置へ移動させ、その開口部7a
から参照光L′を選択的に透過させることができる。
【0016】本実施例の干渉手段は、参照面6を反射し
て開口部7aと1/4波長板8′を通過した参照光L′
と、ビームスプリッタBSを透過し1/4波長板8を通
過した戻り光Lとを偏光ビームスプリッタPBSにより
重ね合わせ、偏光子9により偏光面を一致させ、変位量
検出部12の受光素子12aへ入射するように構成され
ている。上記受光素子11a,12aとしては、CCD
やポジションセンサ等を用いることができる。
て開口部7aと1/4波長板8′を通過した参照光L′
と、ビームスプリッタBSを透過し1/4波長板8を通
過した戻り光Lとを偏光ビームスプリッタPBSにより
重ね合わせ、偏光子9により偏光面を一致させ、変位量
検出部12の受光素子12aへ入射するように構成され
ている。上記受光素子11a,12aとしては、CCD
やポジションセンサ等を用いることができる。
【0017】上記構成の測定装置における被検物面5a
の有する傾斜面θの計測方法は、つぎの通りである。図
3は、被検物5がY方向に移動したときの戻り光Lの経
路変化を例示している。あらかじめ所定の場所に設置し
た被検物5に球面波を照射すると、照射波面の方向ベク
トルと被検物面5aの法線方向とが一致した部分からの
反射光のみが同一の経路を戻り、この戻り光Lが微小開
口4aを再び通過する。その照射方向と法線方向とが一
致しない反射面位置からの反射光はすべて微小開口4a
を通過せずに、遮光部材4でけられてしまう。
の有する傾斜面θの計測方法は、つぎの通りである。図
3は、被検物5がY方向に移動したときの戻り光Lの経
路変化を例示している。あらかじめ所定の場所に設置し
た被検物5に球面波を照射すると、照射波面の方向ベク
トルと被検物面5aの法線方向とが一致した部分からの
反射光のみが同一の経路を戻り、この戻り光Lが微小開
口4aを再び通過する。その照射方向と法線方向とが一
致しない反射面位置からの反射光はすべて微小開口4a
を通過せずに、遮光部材4でけられてしまう。
【0018】戻り光Lは、対物レンズ3により光軸X方
向の平行光に戻され、ビームスプリッタBS2で直角に
曲げられ、傾斜角検出部11aに入射する(図1参
照)。被検物面5aから反射したときの戻り光Lの角度
(傾き)は傾斜角θに相当し、傾斜角θは光軸Xの中心
線からの「平行なズレ」に変換される。こうして傾斜角
検出部11aでは、受光素子11a上における戻り光L
の光軸X方向に対する相対的な入射位置が計測される。
その入射位置から反射面位置の傾斜角θが算出される。
図示したfθレンズの被検物面5aの測定では、戻り光
Lの反射位置が被検物面5aのY方向移動により緩やか
な凸曲面に沿って上方へ移動されつつ、相対的にはレン
ズ面の上端から下端まで戻り光Lで走査される格好とな
る。このときの傾斜角検出部11aの出力に基づいて3
次元の面形状の角度変化が計測される。
向の平行光に戻され、ビームスプリッタBS2で直角に
曲げられ、傾斜角検出部11aに入射する(図1参
照)。被検物面5aから反射したときの戻り光Lの角度
(傾き)は傾斜角θに相当し、傾斜角θは光軸Xの中心
線からの「平行なズレ」に変換される。こうして傾斜角
検出部11aでは、受光素子11a上における戻り光L
の光軸X方向に対する相対的な入射位置が計測される。
その入射位置から反射面位置の傾斜角θが算出される。
図示したfθレンズの被検物面5aの測定では、戻り光
Lの反射位置が被検物面5aのY方向移動により緩やか
な凸曲面に沿って上方へ移動されつつ、相対的にはレン
ズ面の上端から下端まで戻り光Lで走査される格好とな
る。このときの傾斜角検出部11aの出力に基づいて3
次元の面形状の角度変化が計測される。
【0019】つぎに、被検物面5aの変位量検出につい
て説明する。図1において、被検物5からの戻り光L
と、参照面6からの参照光L′は、それぞれ1/4波長
板を2回通過することにより、偏光面が90゜回転し、
変位量検出部12に到達する。ここで参照光L′は、上
記遮光板7の開口部7aの位置を調整して戻り光Lと同
じ光路へ入射させている。これにより観測に良好な干渉
縞が受光素子12a上に結像し、測定精度が向上すると
ともに外乱に強い測定システムとなる。
て説明する。図1において、被検物5からの戻り光L
と、参照面6からの参照光L′は、それぞれ1/4波長
板を2回通過することにより、偏光面が90゜回転し、
変位量検出部12に到達する。ここで参照光L′は、上
記遮光板7の開口部7aの位置を調整して戻り光Lと同
じ光路へ入射させている。これにより観測に良好な干渉
縞が受光素子12a上に結像し、測定精度が向上すると
ともに外乱に強い測定システムとなる。
【0020】変位量検出部12では、被検物5の移動に
伴う干渉縞の強度変化を検出する。この干渉縞の強度変
化は、戻り光Lの反射面位置から微小開口4aとの間の
距離変化に基づくもので、具体的には位相が一定の参照
光L′と、被検物5の移動による戻り光Lとの位相差に
基づいて相対的に変化する干渉縞の明暗変化として観測
される。図示の干渉手段は反射光路系であるため、干渉
縞の明暗変化の1周期が1/2波長の変位量に相当す
る。
伴う干渉縞の強度変化を検出する。この干渉縞の強度変
化は、戻り光Lの反射面位置から微小開口4aとの間の
距離変化に基づくもので、具体的には位相が一定の参照
光L′と、被検物5の移動による戻り光Lとの位相差に
基づいて相対的に変化する干渉縞の明暗変化として観測
される。図示の干渉手段は反射光路系であるため、干渉
縞の明暗変化の1周期が1/2波長の変位量に相当す
る。
【0021】観測される干渉縞は、被検物5からの反射
光(戻り光L)の光強度が比較的微弱であることから、
そのコントラストを高めるため、戻り光Lの光強度に対
して、これに干渉する参照光の光強度をほぼ等しいレベ
ルに揃えてやる必要がある。したがって、本実施例で
は、遮光板7に小さな開口部7aを設けることによっ
て、細いレーザである参照光L′の強度に低下させ、こ
れにより高コントラストな干渉縞が観測可能としてい
る。また、被検物面5aの反射強度は、被検物5の材料
や反射面位置の傾斜角θによって異なるので、開口部7
aの大きさを可変とした構成がより好ましい。開口部7
aの大きさを可変とするには、例えば、開口部7aに少
なくとも2つの羽からなる絞りなどを設けることにより
可能である。
光(戻り光L)の光強度が比較的微弱であることから、
そのコントラストを高めるため、戻り光Lの光強度に対
して、これに干渉する参照光の光強度をほぼ等しいレベ
ルに揃えてやる必要がある。したがって、本実施例で
は、遮光板7に小さな開口部7aを設けることによっ
て、細いレーザである参照光L′の強度に低下させ、こ
れにより高コントラストな干渉縞が観測可能としてい
る。また、被検物面5aの反射強度は、被検物5の材料
や反射面位置の傾斜角θによって異なるので、開口部7
aの大きさを可変とした構成がより好ましい。開口部7
aの大きさを可変とするには、例えば、開口部7aに少
なくとも2つの羽からなる絞りなどを設けることにより
可能である。
【0022】本測定装置を制御する図示しないコンピュ
ータでは、上記変位量検出部12により検出される明暗
数をカウントし被検物面5aの相対的な変位量が算出さ
れ、初期値に基づいて反射面位置から微小開口4aまで
の距離が求まる。コンピュータにより位置制御される被
検物5のY方向の移動量をyとすれば、移動量y、各移
動量における変位量及び傾斜角θから、被検物5の3次
元形状が一意的に決まるのである。これらのデータをコ
ンピュータのプログラムより繋ぎ合わせることで、被検
物5の3次元形状を求めることができる。
ータでは、上記変位量検出部12により検出される明暗
数をカウントし被検物面5aの相対的な変位量が算出さ
れ、初期値に基づいて反射面位置から微小開口4aまで
の距離が求まる。コンピュータにより位置制御される被
検物5のY方向の移動量をyとすれば、移動量y、各移
動量における変位量及び傾斜角θから、被検物5の3次
元形状が一意的に決まるのである。これらのデータをコ
ンピュータのプログラムより繋ぎ合わせることで、被検
物5の3次元形状を求めることができる。
【0023】上記の測定原理によれば、従来の干渉を用
いた測定装置のように、光路中に被検物形状を模した参
照面6を設定する必要など全くないことから、その形状
が凹面であっても凸面であっても戻り光Lの位置が相対
的に異なるだけで、被検物形状の複雑さや大きさに関わ
らず、3次元形状データを精度良く容易に得ることがで
きる。本発明によって測定可能な3次元形状は、レンズ
の球面や共軸非球面のみならず、これらを非共軸非球面
と任意に組み合わせた連続面も含まれる。
いた測定装置のように、光路中に被検物形状を模した参
照面6を設定する必要など全くないことから、その形状
が凹面であっても凸面であっても戻り光Lの位置が相対
的に異なるだけで、被検物形状の複雑さや大きさに関わ
らず、3次元形状データを精度良く容易に得ることがで
きる。本発明によって測定可能な3次元形状は、レンズ
の球面や共軸非球面のみならず、これらを非共軸非球面
と任意に組み合わせた連続面も含まれる。
【0024】図4は、本測定装置の第2実施例の概略構
成図である。図5は、NDフィルタ切替え機15の構成
例の正面図である。第2実施例の基本構成は上記第1の
実施例と同様で、同じの構成部分には同じ符号を使用し
ている。第2実施例の装置は、偏光ビームスプリッタP
BSと遮光板7との間に、透過光量可変手段としてND
フィルタ切替え機15を設けている。図5に示すよう
に、このNDフィルタ切替え機15は、例えば、円盤1
6に異なる種類のNDフィルタ17を複数取付け、この
円盤16の中心軸16aを支持してステッピングモータ
等で回動させるなどによって構成可能である。
成図である。図5は、NDフィルタ切替え機15の構成
例の正面図である。第2実施例の基本構成は上記第1の
実施例と同様で、同じの構成部分には同じ符号を使用し
ている。第2実施例の装置は、偏光ビームスプリッタP
BSと遮光板7との間に、透過光量可変手段としてND
フィルタ切替え機15を設けている。図5に示すよう
に、このNDフィルタ切替え機15は、例えば、円盤1
6に異なる種類のNDフィルタ17を複数取付け、この
円盤16の中心軸16aを支持してステッピングモータ
等で回動させるなどによって構成可能である。
【0025】図示のNDフィルタ切替え機15にあって
は、NDフィルタ17が4種で、円盤16を90゜単位
で回動させると、参照光L′の光路上へ各種NDフィル
タの一つが選択的に配置される。このように透過光量の
異なるNDフィルタ17を切り替えることによって参照
面6からの反射光強度が調整され、上記第1実施例で説
明した開口部7aの大きさを可変とする機構が不要とな
り、開口部7aの構成を簡素化することができる。
は、NDフィルタ17が4種で、円盤16を90゜単位
で回動させると、参照光L′の光路上へ各種NDフィル
タの一つが選択的に配置される。このように透過光量の
異なるNDフィルタ17を切り替えることによって参照
面6からの反射光強度が調整され、上記第1実施例で説
明した開口部7aの大きさを可変とする機構が不要とな
り、開口部7aの構成を簡素化することができる。
【0026】図6は、本測定装置の第3実施例の概略構
成図である。第3実施例の装置は、参照面6が光源1か
らの光軸X上に設けられ、この参照面6は、照射される
光束の一部を反射し、一部を透過させる半鏡面(ハーフ
ミラー)となっている。遮光板7は、ビームスプリッタ
BS1と上記参照面6との間に設置され、参照光と被検
光の双方が通るようになっている。また、被検光の光路
に1/4波長板8が設けられ、ビームエキスパンダ2
と、ビームスプリッタBS1との間に偏光子9が設けら
れている。光源1から出射された光束は、ビームエキス
パンダ2で拡げられ偏光子9及びビームスプリッタBS
1を通過して、遮光板7に至る。
成図である。第3実施例の装置は、参照面6が光源1か
らの光軸X上に設けられ、この参照面6は、照射される
光束の一部を反射し、一部を透過させる半鏡面(ハーフ
ミラー)となっている。遮光板7は、ビームスプリッタ
BS1と上記参照面6との間に設置され、参照光と被検
光の双方が通るようになっている。また、被検光の光路
に1/4波長板8が設けられ、ビームエキスパンダ2
と、ビームスプリッタBS1との間に偏光子9が設けら
れている。光源1から出射された光束は、ビームエキス
パンダ2で拡げられ偏光子9及びビームスプリッタBS
1を通過して、遮光板7に至る。
【0027】ここで、遮光板7の開口部7aを通過した
光束のみが参照面6へ向かう。開口部7aの位置で選択
された可干渉光のうち、参照面6で反射された光束の一
部がビームスプリッタBS1へ戻り、この参照面6を透
過した一部が被検物5へ向かう。開口部7aの位置は、
被検物5で反射された戻り光Lが再び遮光板7の開口部
7aを通過するように位置調整されている。このように
して、参照面6と被検物5からの戻り光Lを極力同じ経
路を通過させるように構成することができ、これにより
外乱の影響をさらに減らし測定精度を向上させることが
できる。
光束のみが参照面6へ向かう。開口部7aの位置で選択
された可干渉光のうち、参照面6で反射された光束の一
部がビームスプリッタBS1へ戻り、この参照面6を透
過した一部が被検物5へ向かう。開口部7aの位置は、
被検物5で反射された戻り光Lが再び遮光板7の開口部
7aを通過するように位置調整されている。このように
して、参照面6と被検物5からの戻り光Lを極力同じ経
路を通過させるように構成することができ、これにより
外乱の影響をさらに減らし測定精度を向上させることが
できる。
【0028】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
面形状測定装置は、可干渉光を参照面へ照射するととも
に同一光源からの被検光を微小開口より球面波にして被
検物へ照射する照射手段と、上記被検物を光軸と交わる
方向に移動させる移動手段と、上記被検物に照射された
被検光のうち同一光路を戻る戻り光を検出する検出手段
と、上記戻り光を参照面からの参照光に重畳させる干渉
手段と、上記戻り光に重畳される参照光の一部を選択的
に透過させる遮光手段と、を有し、上記被検物の移動
量、上記戻り光の角度及び位相変化に基づいて、上記被
検物の3次元形状を測定可能とした構成なので、3次元
面形状の測定に干渉計を用いて安定性及び精度の高い測
定システムを提供できるとともに、上記遮光手段によっ
て観測に良好な干渉を行わせることができ、高精度な測
定が可能でである。
面形状測定装置は、可干渉光を参照面へ照射するととも
に同一光源からの被検光を微小開口より球面波にして被
検物へ照射する照射手段と、上記被検物を光軸と交わる
方向に移動させる移動手段と、上記被検物に照射された
被検光のうち同一光路を戻る戻り光を検出する検出手段
と、上記戻り光を参照面からの参照光に重畳させる干渉
手段と、上記戻り光に重畳される参照光の一部を選択的
に透過させる遮光手段と、を有し、上記被検物の移動
量、上記戻り光の角度及び位相変化に基づいて、上記被
検物の3次元形状を測定可能とした構成なので、3次元
面形状の測定に干渉計を用いて安定性及び精度の高い測
定システムを提供できるとともに、上記遮光手段によっ
て観測に良好な干渉を行わせることができ、高精度な測
定が可能でである。
【0029】上記遮光手段は、上記参照光の透過部分の
位置が可変である構成によれば、遮光手段を透過する参
照光を戻り光と同じ光路に変更することができ、外乱に
対して強くなる。
位置が可変である構成によれば、遮光手段を透過する参
照光を戻り光と同じ光路に変更することができ、外乱に
対して強くなる。
【0030】上記遮光手段は、上記参照光の透過部分の
大きさが可変である構成によれば、上記参照面に反射さ
れ干渉に用いられる参照光の強度を調整でき、被検物か
らの戻り光の強度とほぼ等しくすることにより、高コン
トラストな測定が可能である。
大きさが可変である構成によれば、上記参照面に反射さ
れ干渉に用いられる参照光の強度を調整でき、被検物か
らの戻り光の強度とほぼ等しくすることにより、高コン
トラストな測定が可能である。
【0031】さらに、上記参照光の透過光量を可変とす
る透過光量可変手段を有する構成によれば、上記参照面
に反射され干渉に用いられる参照光の強度を調整でき、
被検物からの戻り光の強度とほぼ等しくすることにより
高コントラストな測定が可能である。
る透過光量可変手段を有する構成によれば、上記参照面
に反射され干渉に用いられる参照光の強度を調整でき、
被検物からの戻り光の強度とほぼ等しくすることにより
高コントラストな測定が可能である。
【0032】上記同一光源と上記微小開口との間の光路
上に半鏡面からなる参照面を設けた構成によれば、上記
参照面に反射され干渉に用いられる参照光と、被検物か
らの戻り光とが必ず同一の光路を通るので、外乱に対し
て強くなる。
上に半鏡面からなる参照面を設けた構成によれば、上記
参照面に反射され干渉に用いられる参照光と、被検物か
らの戻り光とが必ず同一の光路を通るので、外乱に対し
て強くなる。
【図1】本発明に関わる測定装置の第1実施例の全体構
成図である。
成図である。
【図2】図1の遮光板の正面図である。
【図3】図1の微小開口周辺の拡大図である。
【図4】本発明に関わる測定装置の第2実施例の全体構
成図である。
成図である。
【図5】図4のNDフィルタ切替え機を示す正面図であ
る。
る。
【図6】本発明に関わる測定装置の第3実施例の全体構
成図である。
成図である。
1 同一光源 4a 微小開口 5 被検物 6 参照面 7 遮光板(遮光手段) 7a 参照光の透過部分 11,12 検出手段 15 NDフィルタ切り替え機(透過光量可変手段) L 戻り光 L′ 参照光 X 光軸 θ 傾斜角(戻り光の角度)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F064 AA09 BB04 CC01 CC02 FF02 GG12 GG22 GG23 GG33 GG38 GG41 GG52 HH07 HH08 2F065 AA35 AA53 BB05 CC21 CC22 DD09 FF49 FF52 GG06 GG12 HH13 JJ01 JJ05 JJ09 JJ16 JJ26 LL00 LL04 LL09 LL24 LL30 LL36 LL37 LL46 MM02 PP12 QQ00
Claims (5)
- 【請求項1】 可干渉光を参照面へ照射するとともに同
一光源からの被検光を微小開口より球面波にして被検物
へ照射する照射手段と、上記被検物を光軸と交わる方向
に移動させる移動手段と、上記被検物に照射された被検
光のうち同一光路を戻る戻り光を検出する検出手段と、
上記戻り光を参照面からの参照光に重畳させる干渉手段
と、上記戻り光に重畳される参照光の一部を選択的に透
過させる遮光手段と、を有し、上記被検物の移動量、上
記戻り光の角度及び位相変化に基づいて、上記被検物の
3次元形状を測定可能としたことを特徴とする3次元形
状測定装置。 - 【請求項2】 上記遮光手段は、上記参照光の透過部分
の位置が可変であることを特徴とする請求項1記載の3
次元形状測定装置。 - 【請求項3】 上記遮光手段は、上記参照光の透過部分
の大きさが可変であることを特徴とする請求項1又は2
記載の3次元形状測定装置。 - 【請求項4】 上記参照光の透過光量を可変とする透過
光量可変手段を有することを特徴とする請求項1から3
のいずれかに記載の3次元形状測定装置。 - 【請求項5】 上記同一光源と上記微小開口との間の光
路上に半鏡面からなる参照面を設けたことを特徴とする
請求項1から4に記載の3次元形状測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000122886A JP2001304826A (ja) | 2000-04-24 | 2000-04-24 | 3次元形状測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000122886A JP2001304826A (ja) | 2000-04-24 | 2000-04-24 | 3次元形状測定装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001304826A true JP2001304826A (ja) | 2001-10-31 |
Family
ID=18633312
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000122886A Pending JP2001304826A (ja) | 2000-04-24 | 2000-04-24 | 3次元形状測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001304826A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101112143B1 (ko) | 2011-12-21 | 2012-02-14 | 부산대학교 산학협력단 | 부분 반사를 이용한 측정 시스템 |
CN102519358A (zh) * | 2011-12-26 | 2012-06-27 | 哈尔滨工业大学 | 用于检测微小球面三维形貌的相移式衍射干涉测量仪及测量方法 |
KR101387994B1 (ko) | 2006-12-21 | 2014-04-22 | 아리조나 보드 오브 리전츠 온 비해프 오브 더 유니버시티 오브 아리조나 | 렌즈 시험 장치와 그 검출기를 정렬하는 방법, 및 렌즈 시험 방법 |
-
2000
- 2000-04-24 JP JP2000122886A patent/JP2001304826A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101387994B1 (ko) | 2006-12-21 | 2014-04-22 | 아리조나 보드 오브 리전츠 온 비해프 오브 더 유니버시티 오브 아리조나 | 렌즈 시험 장치와 그 검출기를 정렬하는 방법, 및 렌즈 시험 방법 |
KR101112143B1 (ko) | 2011-12-21 | 2012-02-14 | 부산대학교 산학협력단 | 부분 반사를 이용한 측정 시스템 |
CN102519358A (zh) * | 2011-12-26 | 2012-06-27 | 哈尔滨工业大学 | 用于检测微小球面三维形貌的相移式衍射干涉测量仪及测量方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101982363B1 (ko) | 조명 제어 | |
EP1873481B1 (en) | Oblique incidence interferometer | |
JP4302512B2 (ja) | 非球面表面および波面に対する干渉計スキャニング | |
CN109556531B (zh) | 一种基于图像信息的点衍射干涉仪光路精确校准***及方法 | |
US8934097B2 (en) | Laser beam centering and pointing system | |
EP2930461A1 (en) | Three-dimensional shape measuring device, method for acquiring hologram image, and method for measuring three-dimensional shape | |
KR102437975B1 (ko) | 스캔 거울과 트랜슬레이션 스테이지를 사용한 인라인 플라잉 오버 빔 패턴 스캐닝 홀로그램 현미경 장치 | |
CN102385170B (zh) | 一种高精度测量调整光学镜片中心偏差的光学*** | |
JP2000097616A (ja) | 干渉計 | |
US5076689A (en) | Off axis mirror alignment | |
KR101826127B1 (ko) | 광학적 웨이퍼 검사 장치 | |
EP3500828B1 (en) | Compact interferometer spectrometer | |
JP2001264036A (ja) | 面形状測定装置及び測定方法 | |
JPH0611323A (ja) | 形状測定装置 | |
JP2001304826A (ja) | 3次元形状測定装置 | |
JP2002116010A (ja) | 三次元形状測定方法及び装置 | |
US6721056B1 (en) | Surface shape measuring apparatus and method | |
JP2002148025A (ja) | 3次元形状測定装置 | |
JP2001174233A (ja) | 面形状等を測定するための干渉計及びその測定方法 | |
JP6904872B2 (ja) | 波面計測装置、波面計測方法、及び光学系の製造方法 | |
JP2014145684A (ja) | 測定装置 | |
JP2005147703A (ja) | 面間隔測定装置および面間隔測定方法 | |
JPS60211306A (ja) | 縞走査シエアリング干渉測定装置における光学系調整方法 | |
JPS6318208A (ja) | 面形状測定装置 | |
JPH1137738A (ja) | 非球面レンズの形状及び偏心測定装置 |