JP2942002B2 - 面形状測定装置 - Google Patents
面形状測定装置Info
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- JP2942002B2 JP2942002B2 JP3146463A JP14646391A JP2942002B2 JP 2942002 B2 JP2942002 B2 JP 2942002B2 JP 3146463 A JP3146463 A JP 3146463A JP 14646391 A JP14646391 A JP 14646391A JP 2942002 B2 JP2942002 B2 JP 2942002B2
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- Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は2光束の干渉により得ら
れた干渉縞によって、光学部品の面精度を測定する面形
状測定装置に関するものである。
れた干渉縞によって、光学部品の面精度を測定する面形
状測定装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、面形状測定装置としては種々
提案されているが、干渉縞から位相を高精度に検出する
方法として、干渉計の参照面を既知の量ずつ移動し、そ
の動きに同期した正弦、余弦信号を用いて位相を求める
縞走査干渉法がある。
提案されているが、干渉縞から位相を高精度に検出する
方法として、干渉計の参照面を既知の量ずつ移動し、そ
の動きに同期した正弦、余弦信号を用いて位相を求める
縞走査干渉法がある。
【0003】この縞走査干渉法の原理を利用したシエア
リング干渉計としては、特開昭61−272605号公
報などに記載されている。図8は、この干渉計を示し、
レーザ光源50から出た光束は光量調整器51を通り、
全反射鏡52により反射され、発散レンズ53によって
発散光となる。この発散光はビームスプリッタ54によ
って反射され、コリメータ55で平行光となった後、集
光レンズ56を通って被検面57を照射する。被検面5
7からの反射光は集光レンズ56,コリメータ55およ
びビームスプリッタ54を透過し、ビームスプリッタ5
8により一部透過し、一部反射される。そのうち透過光
はピエゾ素子61によって駆動される全反射鏡60によ
り反射され、ビームスプリッタ58に戻る。また、ビー
ムスプリッタ58の反射光は全反射鏡59によって横ず
らしされた後、ビームスプリッタ58に戻り全反射鏡6
0からの反射光と再び重ね合わされ、干渉を起こす。
リング干渉計としては、特開昭61−272605号公
報などに記載されている。図8は、この干渉計を示し、
レーザ光源50から出た光束は光量調整器51を通り、
全反射鏡52により反射され、発散レンズ53によって
発散光となる。この発散光はビームスプリッタ54によ
って反射され、コリメータ55で平行光となった後、集
光レンズ56を通って被検面57を照射する。被検面5
7からの反射光は集光レンズ56,コリメータ55およ
びビームスプリッタ54を透過し、ビームスプリッタ5
8により一部透過し、一部反射される。そのうち透過光
はピエゾ素子61によって駆動される全反射鏡60によ
り反射され、ビームスプリッタ58に戻る。また、ビー
ムスプリッタ58の反射光は全反射鏡59によって横ず
らしされた後、ビームスプリッタ58に戻り全反射鏡6
0からの反射光と再び重ね合わされ、干渉を起こす。
【0004】この重ね合わされた光束は、リレーレンズ
62を透過し全反射鏡63により反射された後、結像レ
ンズ64によって撮像素子65上に結像された干渉縞を
形成する。そして、干渉縞は撮像素子65によって画像
情報として電気信号に変換され、コンピュータ67に取
り込まれる。コンピュータ67は縞解析を行うことで被
検面57の面形状を算出する。
62を透過し全反射鏡63により反射された後、結像レ
ンズ64によって撮像素子65上に結像された干渉縞を
形成する。そして、干渉縞は撮像素子65によって画像
情報として電気信号に変換され、コンピュータ67に取
り込まれる。コンピュータ67は縞解析を行うことで被
検面57の面形状を算出する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来装置では、被検面
57の形状が干渉縞の形で得られるが、これを縞走査法
を用いて縞解析を行った場合の測定精度は波長入の入/
50程度が限界であった。
57の形状が干渉縞の形で得られるが、これを縞走査法
を用いて縞解析を行った場合の測定精度は波長入の入/
50程度が限界であった。
【0006】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、被検面の測定精度を従来の2倍に向上さ
せることができる面形状測定装置を提供することを目的
とする。
たものであり、被検面の測定精度を従来の2倍に向上さ
せることができる面形状測定装置を提供することを目的
とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】図1は、上記目的を達成
するための本発明の基本構成を示し、レーザ光源11
と、この光源11から射出した光を透過させるビームス
プリッタ13と、この透過光を被検面15に入射させる
集光レンズ14とからなる光入射部10と、光入射部1
0からの光を透過させるハーフミラー24と、この透過
光を2つに分割するハーフミラー23と、分割された一
方の光束を反射させるミラー22と、他方の光束の位相
共役波を発生させる位相共役鏡21と、反射した2つの
光束をハーフミラー23で干渉させて干渉波を発生させ
る位相感度増感部20と、前記干渉波を干渉縞として検
出する撮像素子31とこの出力を表示する表示部32と
を有する検出部30とで構成したものである。
するための本発明の基本構成を示し、レーザ光源11
と、この光源11から射出した光を透過させるビームス
プリッタ13と、この透過光を被検面15に入射させる
集光レンズ14とからなる光入射部10と、光入射部1
0からの光を透過させるハーフミラー24と、この透過
光を2つに分割するハーフミラー23と、分割された一
方の光束を反射させるミラー22と、他方の光束の位相
共役波を発生させる位相共役鏡21と、反射した2つの
光束をハーフミラー23で干渉させて干渉波を発生させ
る位相感度増感部20と、前記干渉波を干渉縞として検
出する撮像素子31とこの出力を表示する表示部32と
を有する検出部30とで構成したものである。
【0008】なお、被検面15が平面の場合は集光レン
ズ14は省いても良く、またアパーチャコンバータなど
で置き換えることができる。
ズ14は省いても良く、またアパーチャコンバータなど
で置き換えることができる。
【0009】
【作用】光入射部10から出力された物体波は、ハーフ
ミラー23で2分割され、一方の光束はミラー22に入
射し、他方は位相共役鏡21に入射しそれぞれ反射され
てミラー23によって干渉波を発生させる。ここでミラ
ー22によって反射された光と位相共役鏡21によって
反射された光の位相は位相共役光の性質より反転してい
るため、干渉波の位相は物体波の2倍となり、物体波の
測定感度を2倍に向上させることができる。
ミラー23で2分割され、一方の光束はミラー22に入
射し、他方は位相共役鏡21に入射しそれぞれ反射され
てミラー23によって干渉波を発生させる。ここでミラ
ー22によって反射された光と位相共役鏡21によって
反射された光の位相は位相共役光の性質より反転してい
るため、干渉波の位相は物体波の2倍となり、物体波の
測定感度を2倍に向上させることができる。
【0010】
【実施例1】図2は本発明の実施例1の光学系を示し、
図1と同様の要素は同一の符号で対応させてある。
図1と同様の要素は同一の符号で対応させてある。
【0011】この実施例1は光入射部10と、位相感度
増感部20と、検出部30とを備えており、光入射部1
0においては、レーザ光源11とビームスプリッタ13
との間に光束を拡大するビームエキスパンダ12が挿入
されている。また、位相感度増感部20においては、ハ
ーフミラー24の撮像素子31側に結像レンズ25が設
けられていると共に、ハーフミラー23の反射光が入射
するミラー22にピエゾ素子からなる微動移動機構が取
り付けられている。このピエゾ素子33はコンピュータ
35から所定の電圧が印加されることにより、ミラー2
2を1周期分につき移動させて、干渉縞の走査を行う。
そして、この各走査時点における干渉縞データを撮像素
子31が取り込む。なお、この実施例1において、レー
ザ光源11として波長514nmのレーザ光を射出するAr
イオンレーザを使用でき、位相共役鏡として自己ポンプ
作用を有するBaTiO3結晶を使用できる。
増感部20と、検出部30とを備えており、光入射部1
0においては、レーザ光源11とビームスプリッタ13
との間に光束を拡大するビームエキスパンダ12が挿入
されている。また、位相感度増感部20においては、ハ
ーフミラー24の撮像素子31側に結像レンズ25が設
けられていると共に、ハーフミラー23の反射光が入射
するミラー22にピエゾ素子からなる微動移動機構が取
り付けられている。このピエゾ素子33はコンピュータ
35から所定の電圧が印加されることにより、ミラー2
2を1周期分につき移動させて、干渉縞の走査を行う。
そして、この各走査時点における干渉縞データを撮像素
子31が取り込む。なお、この実施例1において、レー
ザ光源11として波長514nmのレーザ光を射出するAr
イオンレーザを使用でき、位相共役鏡として自己ポンプ
作用を有するBaTiO3結晶を使用できる。
【0012】上記構成において、レーザ光源11より射
出したレーザ光は、ビームエキスパンダ12を通過して
光束が拡大した後、ビームスプリッタ13を介して被検
面15に入射して被検面15で反射され物体波Aとな
り、再度ビームスプリッタ13で反射されることにより
位相感度増感部20に入射する。この物体波Aからなる
光はハーフミラー24を通過し、ハーフミラー23で2
光束に分割され、一方の光束はミラー22に入射し、他
方の光束は位相共役鏡21に入射し、それぞれが反射さ
れてハーフミラー23で重ね合わされる。ここで物体波
Aの位相がφ。 の場合、ハーフミラー23によって分割
されミラー22で反射された光束B1の位相は反射の性
質により−φ。 となる(図3参照)。一方、位相共役鏡
21で反射された光束B2は、位相共役光の性質よりφ
。 のままとなっている。
出したレーザ光は、ビームエキスパンダ12を通過して
光束が拡大した後、ビームスプリッタ13を介して被検
面15に入射して被検面15で反射され物体波Aとな
り、再度ビームスプリッタ13で反射されることにより
位相感度増感部20に入射する。この物体波Aからなる
光はハーフミラー24を通過し、ハーフミラー23で2
光束に分割され、一方の光束はミラー22に入射し、他
方の光束は位相共役鏡21に入射し、それぞれが反射さ
れてハーフミラー23で重ね合わされる。ここで物体波
Aの位相がφ。 の場合、ハーフミラー23によって分割
されミラー22で反射された光束B1の位相は反射の性
質により−φ。 となる(図3参照)。一方、位相共役鏡
21で反射された光束B2は、位相共役光の性質よりφ
。 のままとなっている。
【0013】従って、図3に示すように、この2つの光
がハーフミラー23で重ね合わされてできた干渉波Cの
位相はφ。 −(−φ。 )=2φ。 のように、元の物体波
Aの位相の2倍となる。なお、図3における実線の波形
は入射波であり、破線の波形は反射波である。
がハーフミラー23で重ね合わされてできた干渉波Cの
位相はφ。 −(−φ。 )=2φ。 のように、元の物体波
Aの位相の2倍となる。なお、図3における実線の波形
は入射波であり、破線の波形は反射波である。
【0014】そして、この干渉波Cはハーフミラー24
で反射され、結像レンズ25を介して撮像素子31で検
出されモニタ32で干渉縞として観察される。
で反射され、結像レンズ25を介して撮像素子31で検
出されモニタ32で干渉縞として観察される。
【0015】図4は本実施例による干渉縞パターンを、
また、図5は従来装置による干渉縞パターンを示し、本
実施例では従来装置に比べて2倍の干渉縞となってい
る。
また、図5は従来装置による干渉縞パターンを示し、本
実施例では従来装置に比べて2倍の干渉縞となってい
る。
【0016】このような干渉縞に基づいて被検面15の
面形状を測定するが、このときコンピュータ35の制御
によりピエゾ素子33に電圧を印加して、ミラー22を
1周期分につき移動させて走査を行い、各走査時点にお
ける干渉縞データを撮像素子31で取り込み、この画像
をA/D変換器34によってデジタル信号に変換し、コ
ンピユータ35で演算処理する。これにより面形状の測
定が行われる。
面形状を測定するが、このときコンピュータ35の制御
によりピエゾ素子33に電圧を印加して、ミラー22を
1周期分につき移動させて走査を行い、各走査時点にお
ける干渉縞データを撮像素子31で取り込み、この画像
をA/D変換器34によってデジタル信号に変換し、コ
ンピユータ35で演算処理する。これにより面形状の測
定が行われる。
【0017】従って、このような本実施例では位相測定
感度が2倍となり干渉縞1本が1/4波長の形状差を示
すことになるが、縞走査法を用いて縞の明暗の変化から
位相を求めるため、さらに高精度な面形状測定が可能と
なる。
感度が2倍となり干渉縞1本が1/4波長の形状差を示
すことになるが、縞走査法を用いて縞の明暗の変化から
位相を求めるため、さらに高精度な面形状測定が可能と
なる。
【0018】
【実施例2】図6および図7は、本発明の実施例2を示
す。この実施例2では、図6に示すように、ミラー22
としてハーフミラーが使用され、このミラー22がハー
フミラー24と位相共役鏡21との光路内に挿入されて
いる。従ってミラー22からの反射波と、位相共役鏡2
1から反射波は、ハーフミラー24上で重ね合わされて
干渉縞を形成する。この構成では、光入射部10からの
被検面15の物体波Aがハーフミラー24を通過し、ミ
ラー(ハーフミラー)22により一部が反射される。こ
の反射光の位相は図7に示すように、反対位相の反射波
B1となる。
す。この実施例2では、図6に示すように、ミラー22
としてハーフミラーが使用され、このミラー22がハー
フミラー24と位相共役鏡21との光路内に挿入されて
いる。従ってミラー22からの反射波と、位相共役鏡2
1から反射波は、ハーフミラー24上で重ね合わされて
干渉縞を形成する。この構成では、光入射部10からの
被検面15の物体波Aがハーフミラー24を通過し、ミ
ラー(ハーフミラー)22により一部が反射される。こ
の反射光の位相は図7に示すように、反対位相の反射波
B1となる。
【0019】一方、ミラー22を透過した光束は位相共
役鏡21に入射し、図7に示すような位相共役反射波B
2となって反射する。これら反射波B1,B2が重なり
合って物体波Aの2倍の位相となった干渉波Cが生成さ
れる。
役鏡21に入射し、図7に示すような位相共役反射波B
2となって反射する。これら反射波B1,B2が重なり
合って物体波Aの2倍の位相となった干渉波Cが生成さ
れる。
【0020】この実施例2では実施例1と同様に作用す
るが、さらに位相感度増感部20のハーフミラー22と
位相共役鏡21とを同一の光軸上に配置したことによ
り、光学系を小さく、又光路差による内部収差を小さく
することができるメリットがある。
るが、さらに位相感度増感部20のハーフミラー22と
位相共役鏡21とを同一の光軸上に配置したことによ
り、光学系を小さく、又光路差による内部収差を小さく
することができるメリットがある。
【0021】
【発明の効果】本発明の面形状測定装置は、位相共役鏡
を用いた位相感度増感部を設けたことにより、従来の干
渉計の2倍の感度で位相が測定できるため高精度な面形
状測定が可能となる。
を用いた位相感度増感部を設けたことにより、従来の干
渉計の2倍の感度で位相が測定できるため高精度な面形
状測定が可能となる。
【図1】本発明の基本構成を示す光路図。
【図2】本発明の実施例1の構成を示す光路図。
【図3】本発明の実施例1の作用を示す光路図。
【図4】 従来装置の干渉縞を示す画像図。
【図5】 本発明の実施例1の干渉縞を示す画像図。
【図6】本発明の実施例2の構成を示す光路図。
【図7】本発明の実施例2の作用を示す光路図。
【図8】従来装置の構成を示す光路図。
10 光入射部 11 レーザ光源 15 被検面 20 位相感度増感部 21 位相共役鏡 22 ミラー 23 ハーフミラー 30 検出部
Claims (1)
- 【請求項1】 光源と、光源から射出した光束を透過し
て被検面に照射すると共に被検面からの反射光を外部に
反射するビームスプリッタとからなる光入射部と、光入
射部から外部に反射された光を2光束に分割する光分割
手段と、分割された一方の光束を反射するミラーと、分
割された他方の光束の位相共役波を発生させる位相共役
鏡とからなる位相感度増感部と、上記2光束の干渉縞を
検出する検出部とを備えていることを特徴とする面形状
測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3146463A JP2942002B2 (ja) | 1991-04-22 | 1991-04-22 | 面形状測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3146463A JP2942002B2 (ja) | 1991-04-22 | 1991-04-22 | 面形状測定装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04323509A JPH04323509A (ja) | 1992-11-12 |
JP2942002B2 true JP2942002B2 (ja) | 1999-08-30 |
Family
ID=15408210
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3146463A Expired - Fee Related JP2942002B2 (ja) | 1991-04-22 | 1991-04-22 | 面形状測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2942002B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0789052B2 (ja) * | 1993-03-31 | 1995-09-27 | 工業技術院長 | 放物面鏡形状検査測定用の位相共役干渉計 |
-
1991
- 1991-04-22 JP JP3146463A patent/JP2942002B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH04323509A (ja) | 1992-11-12 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990511 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |