JPH06174451A - ニュートンゲージによる測定方法 - Google Patents
ニュートンゲージによる測定方法Info
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- JPH06174451A JPH06174451A JP4325089A JP32508992A JPH06174451A JP H06174451 A JPH06174451 A JP H06174451A JP 4325089 A JP4325089 A JP 4325089A JP 32508992 A JP32508992 A JP 32508992A JP H06174451 A JPH06174451 A JP H06174451A
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- Japan
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- lens
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- interference fringes
- optical power
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高精度なレンズ曲率半径検出が可能なニュー
トンゲージ（原器）による測定方法を提供する。 【構成】 所定の曲率半径を有する基準面を有し、該基
準面を被検レンズの被検面に対向させて配置することに
より観測される干渉縞の本数から該被検面の曲率半径を
測定するニュートンゲージによる測定方法において、観
測位置と該基準面または該被検面との間に介在する、該
ニュートンゲージまたは該被検レンズの光学的なパワー
に起因する該干渉縞本数の測定誤差を補正することを特
徴とするニュートンゲージによる測定方法。
トンゲージ（原器）による測定方法を提供する。 【構成】 所定の曲率半径を有する基準面を有し、該基
準面を被検レンズの被検面に対向させて配置することに
より観測される干渉縞の本数から該被検面の曲率半径を
測定するニュートンゲージによる測定方法において、観
測位置と該基準面または該被検面との間に介在する、該
ニュートンゲージまたは該被検レンズの光学的なパワー
に起因する該干渉縞本数の測定誤差を補正することを特
徴とするニュートンゲージによる測定方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レンズ球面の曲率半径
等を測定するためのニュートンゲージ（一般にはニュー
トン原器と呼称されている）による測定方法に関するも
のである。
等を測定するためのニュートンゲージ（一般にはニュー
トン原器と呼称されている）による測定方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】レンズ、ミラー、プリズム等の光学部品
の表面形状を測定する為に、ニュートン干渉縞（ニュー
トンリング）のパターン形状を観察して曲面状態を検出
するニュートン原器が用いられている。この様なニュー
トン干渉縞によるレンズ球面等の測定は、面精度が確実
に保証されたニュートン原器の基準面に被検レンズのレ
ンズ球面（被検面）を重ね合わせ、一定波長の光源、例
えば、水銀ランプやナトリウムランプ等の下で、ニュー
トン原器側または被検レンズ側から、ニュートン干渉縞
の有効径・本数等を観測し、所定の演算式に基づいてレ
ンズ球面（被検面）の曲率半径を求めるものである。
の表面形状を測定する為に、ニュートン干渉縞（ニュー
トンリング）のパターン形状を観察して曲面状態を検出
するニュートン原器が用いられている。この様なニュー
トン干渉縞によるレンズ球面等の測定は、面精度が確実
に保証されたニュートン原器の基準面に被検レンズのレ
ンズ球面（被検面）を重ね合わせ、一定波長の光源、例
えば、水銀ランプやナトリウムランプ等の下で、ニュー
トン原器側または被検レンズ側から、ニュートン干渉縞
の有効径・本数等を観測し、所定の演算式に基づいてレ
ンズ球面（被検面）の曲率半径を求めるものである。
【０００３】即ち、ニュートン原器の基準面の曲率半径
Ｒが既知であり、被検レンズの被検面の曲率半径をＲ＋
ΔＲ、測定された干渉縞本数をｈ本とすると、「ΔＲ＝
（λ／２）×ｈ×ｆ（ＮＡ）、但し、ＮＡ：被検レンズ
の被検面の開口数」の関係式から、被検レンズの被検面
の曲率半径Ｒ＋ΔＲを算出する。
Ｒが既知であり、被検レンズの被検面の曲率半径をＲ＋
ΔＲ、測定された干渉縞本数をｈ本とすると、「ΔＲ＝
（λ／２）×ｈ×ｆ（ＮＡ）、但し、ＮＡ：被検レンズ
の被検面の開口数」の関係式から、被検レンズの被検面
の曲率半径Ｒ＋ΔＲを算出する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記ニ
ュートン原器による従来の測定方法においては、ニュー
トン干渉縞の観測を、ニュートン原器側または被検レン
ズ側のいずれ側から行なっても、観測位置とニュートン
原器の基準面または被検レンズの被検面との間に介在す
る、ニュートン原器または被検レンズの光学的パワーに
起因した測定誤差が無視できない場合が多い。
ュートン原器による従来の測定方法においては、ニュー
トン干渉縞の観測を、ニュートン原器側または被検レン
ズ側のいずれ側から行なっても、観測位置とニュートン
原器の基準面または被検レンズの被検面との間に介在す
る、ニュートン原器または被検レンズの光学的パワーに
起因した測定誤差が無視できない場合が多い。
【０００５】通常のニュートン原器は、基準面の反対側
がフラットであるため、ニュートン原器側からの観測の
際には凹凸原器共に、原器自身のパワーによる測定誤差
が避けられない。また、凹原器（凸の被検レンズの被検
面の反球心側からの観測）の場合には、測定誤差が非常
に大きくなる。これは、凸原器の場合と異なり、被検面
の球心側からの観測ではないので、ΔＲに起因した被検
面の隙間の影響をより強く受ける為である。
がフラットであるため、ニュートン原器側からの観測の
際には凹凸原器共に、原器自身のパワーによる測定誤差
が避けられない。また、凹原器（凸の被検レンズの被検
面の反球心側からの観測）の場合には、測定誤差が非常
に大きくなる。これは、凸原器の場合と異なり、被検面
の球心側からの観測ではないので、ΔＲに起因した被検
面の隙間の影響をより強く受ける為である。
【０００６】この測定誤差は、被検レンズの「被測定領
域の直径／被検曲率半径」（以下、Ｄ／ｒと記す）の大
小に係わらず存在する。例えば、２枚のオプティカルフ
ラット（Ｄ／ｒ＝０の場合）を干渉させてその上に凸レ
ンズを置いて観測すると、干渉縞の大きな変形が生じて
いることがわかる。また、この測定誤差は、被検レンズ
のＤ／ｒが大きい場合には、観測位置と被検面との間の
観測距離にも依存する量となる。
域の直径／被検曲率半径」（以下、Ｄ／ｒと記す）の大
小に係わらず存在する。例えば、２枚のオプティカルフ
ラット（Ｄ／ｒ＝０の場合）を干渉させてその上に凸レ
ンズを置いて観測すると、干渉縞の大きな変形が生じて
いることがわかる。また、この測定誤差は、被検レンズ
のＤ／ｒが大きい場合には、観測位置と被検面との間の
観測距離にも依存する量となる。
【０００７】本発明は、前記従来技術の欠点に鑑みてな
されたものであって、高精度なレンズ曲率半径検出が可
能なニュートン原器による測定方法の提供を目的とす
る。
されたものであって、高精度なレンズ曲率半径検出が可
能なニュートン原器による測定方法の提供を目的とす
る。
【０００８】
【課題を解決する為の手段】そのため、本発明は、第一
に「所定の曲率半径を有する基準面を有し、該基準面を
被検レンズの被検面に対向させて配置することにより観
測される干渉縞の本数から該被検面の曲率半径を測定す
るニュートンゲージによる測定方法において、観測位置
と該基準面または該被検面との間に介在する、該ニュー
トンゲージまたは該被検レンズの光学的なパワーに起因
する該干渉縞本数の測定誤差を補正することを特徴とす
るニュートンゲージによる測定方法（請求項１）」 を
提供する。
に「所定の曲率半径を有する基準面を有し、該基準面を
被検レンズの被検面に対向させて配置することにより観
測される干渉縞の本数から該被検面の曲率半径を測定す
るニュートンゲージによる測定方法において、観測位置
と該基準面または該被検面との間に介在する、該ニュー
トンゲージまたは該被検レンズの光学的なパワーに起因
する該干渉縞本数の測定誤差を補正することを特徴とす
るニュートンゲージによる測定方法（請求項１）」 を
提供する。
【０００９】また、本発明は、第二に「前記観測位置と
前記基準面または被検面との間の観測距離に起因する前
記干渉縞本数の測定誤差を補正することを特徴とする請
求項１記載のニュートンゲージによる測定方法（請求項
２）」を提供する。
前記基準面または被検面との間の観測距離に起因する前
記干渉縞本数の測定誤差を補正することを特徴とする請
求項１記載のニュートンゲージによる測定方法（請求項
２）」を提供する。
【００１０】
【作用】前記光学的パワーに起因する干渉縞本数の測定
誤差を図１により説明する。目を凸レンズ１に置き換え
た物体３結像系の光路中に光学的パワー（例えば、凸レ
ンズ２）を挿入した場合、図１の様に観測倍率が変化す
ると共に、周辺に行く程被検面を見る角度が「θ→
θ’」の様に大きくなって、干渉条件が変化することか
ら測定誤差の発生が説明できる。光学的パワー２は、
「φ＝１／ｆ」を採用した。即ち、ニュートン原器また
は被検レンズの焦点距離の逆数であり、屈折率にも依存
する値である。
誤差を図１により説明する。目を凸レンズ１に置き換え
た物体３結像系の光路中に光学的パワー（例えば、凸レ
ンズ２）を挿入した場合、図１の様に観測倍率が変化す
ると共に、周辺に行く程被検面を見る角度が「θ→
θ’」の様に大きくなって、干渉条件が変化することか
ら測定誤差の発生が説明できる。光学的パワー２は、
「φ＝１／ｆ」を採用した。即ち、ニュートン原器また
は被検レンズの焦点距離の逆数であり、屈折率にも依存
する値である。
【００１１】次に、前記観測距離に起因する干渉縞本数
の測定誤差は、図２（ｂ），（ｃ）に示す様に、通常の
場合、干渉縞を被検面の球心６から観測していないこと
から生じる。ここで、図２（ａ）は球心６から観測した
場合、図２（ｂ）は中心線上から観測した場合、図２
（ｃ）は斜めから観測した場合をそれぞれ示す。即ち、
被検レンズ４の被検面５の各点を観測位置７から、それ
ぞれ違った角度で観測している為、干渉条件が変化する
ことに起因している。これは、測定光軸をレンズ光軸と
一致させずに斜めから観測した場合にも生ずる現象であ
る。なお、図２では観測者側のレンズの光学的パワーは
無視している。
の測定誤差は、図２（ｂ），（ｃ）に示す様に、通常の
場合、干渉縞を被検面の球心６から観測していないこと
から生じる。ここで、図２（ａ）は球心６から観測した
場合、図２（ｂ）は中心線上から観測した場合、図２
（ｃ）は斜めから観測した場合をそれぞれ示す。即ち、
被検レンズ４の被検面５の各点を観測位置７から、それ
ぞれ違った角度で観測している為、干渉条件が変化する
ことに起因している。これは、測定光軸をレンズ光軸と
一致させずに斜めから観測した場合にも生ずる現象であ
る。なお、図２では観測者側のレンズの光学的パワーは
無視している。
【００１２】これらの干渉縞本数の測定誤差は、本発明
の測定方法により補正することができる。まず、前記光
学的パワーに起因する測定誤差は、前記観測距離を一定
に保った場合の「観測位置とニュートン原器の基準面と
の間の光学的パワー」と「干渉縞本数の基準値からの乖
離（補正量）」を、それぞれＸＹ軸にプロットしてグラ
フ化し、被検レンズの種々のＤ／ｒに対して、このグラ
フをストックすることにより補正できる。また、このグ
ラフをストックする代わりにＤ／ｒと近似曲線との相関
を求めておいてもよい。
の測定方法により補正することができる。まず、前記光
学的パワーに起因する測定誤差は、前記観測距離を一定
に保った場合の「観測位置とニュートン原器の基準面と
の間の光学的パワー」と「干渉縞本数の基準値からの乖
離（補正量）」を、それぞれＸＹ軸にプロットしてグラ
フ化し、被検レンズの種々のＤ／ｒに対して、このグラ
フをストックすることにより補正できる。また、このグ
ラフをストックする代わりにＤ／ｒと近似曲線との相関
を求めておいてもよい。
【００１３】次に、観測距離に起因する測定誤差は、前
記光学的パワーを一定に保った場合の「観測位置と被検
面との間の観測距離」と「観測される干渉縞本数」をそ
れぞれＸＹ軸にプロットしてグラフ化し、被検レンズの
Ｄ／ｒを変数とした近似直線の傾きとしてこのグラフを
ストックすることにより補正できる。以下、実施例に基
づき、本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれ
に限られるものではない。
記光学的パワーを一定に保った場合の「観測位置と被検
面との間の観測距離」と「観測される干渉縞本数」をそ
れぞれＸＹ軸にプロットしてグラフ化し、被検レンズの
Ｄ／ｒを変数とした近似直線の傾きとしてこのグラフを
ストックすることにより補正できる。以下、実施例に基
づき、本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれ
に限られるものではない。
【００１４】
【実施例１】図３は、観測位置と被検面との間の観測距
離を一定に保った場合の「観測位置とニュートン原器の
基準面との間の光学的パワー」と「干渉縞本数観測値の
基準値（干渉計による測定値）からの乖離（補正量）」
を、それぞれＸＹ軸にプロットしてグラフ化したもので
ある。ここで、Ｅは凸原器を用いて測定（観測）した凹
被検面の実測値（被検面の略球心からの観測）、ＦはＥ
における隙間による誤差を補正した補正値、Ｇは凹原器
を用いて測定（観測）した凸被検面の実測値を示す。
離を一定に保った場合の「観測位置とニュートン原器の
基準面との間の光学的パワー」と「干渉縞本数観測値の
基準値（干渉計による測定値）からの乖離（補正量）」
を、それぞれＸＹ軸にプロットしてグラフ化したもので
ある。ここで、Ｅは凸原器を用いて測定（観測）した凹
被検面の実測値（被検面の略球心からの観測）、ＦはＥ
における隙間による誤差を補正した補正値、Ｇは凹原器
を用いて測定（観測）した凸被検面の実測値を示す。
【００１５】これは、図４の構成において、フィゾーレ
ンズ11の代わりに目視にてニュートン原器側から被検レ
ンズ14の被検面15を観測し、その光学的パワーを変化さ
せた実験データを直線近似したものである。観測距離
は、被検レンズ14のＤ／ｒに対して適当な距離を採用し
た。被検レンズ側からの測定の際には、被検レンズ14の
光学的パワーをこのグラフに適用すれば良い。
ンズ11の代わりに目視にてニュートン原器側から被検レ
ンズ14の被検面15を観測し、その光学的パワーを変化さ
せた実験データを直線近似したものである。観測距離
は、被検レンズ14のＤ／ｒに対して適当な距離を採用し
た。被検レンズ側からの測定の際には、被検レンズ14の
光学的パワーをこのグラフに適用すれば良い。
【００１６】従って、種々のＤ／ｒに対してこのグラフ
をストックする事により、観測位置と被検面との間に存
在する光学的パワーに起因する測定誤差を補正すること
ができる。尚、このグラフをストックする代わりに、Ｄ
／ｒと近似直線の傾きとの相関を求めておいてもよい。
尚、干渉縞本数の基準値には、図４に示すように、フィ
ゾー干渉計を用いて、被検レンズ14の被検面15の球心17
とフィゾー干渉計のフィゾー面16の球心18を合致させた
状態で観測される干渉縞を測定した値を採用している。
をストックする事により、観測位置と被検面との間に存
在する光学的パワーに起因する測定誤差を補正すること
ができる。尚、このグラフをストックする代わりに、Ｄ
／ｒと近似直線の傾きとの相関を求めておいてもよい。
尚、干渉縞本数の基準値には、図４に示すように、フィ
ゾー干渉計を用いて、被検レンズ14の被検面15の球心17
とフィゾー干渉計のフィゾー面16の球心18を合致させた
状態で観測される干渉縞を測定した値を採用している。
【００１７】凸の被検レンズの被検面に対しても同様の
構成にて測定が可能である。また、得られた干渉縞本数
を波長換算して目視の測定値と対応づけている。
構成にて測定が可能である。また、得られた干渉縞本数
を波長換算して目視の測定値と対応づけている。
【００１８】
【実施例２】図５は、観測位置と被検面との間に存在す
る光学的パワーを一定に保った場合の「観測位置と被検
面との間の観測距離Ｌ」と「観測される干渉縞本数Ｈ」
を、それぞれＸＹ軸にプロットしてグラフ化したもので
ある。これも、図６の構成の様に、ニュートン原器側か
ら凹面の被検レンズ14の被検面15を観測し、その観測距
離を変化させた実験結果である。
る光学的パワーを一定に保った場合の「観測位置と被検
面との間の観測距離Ｌ」と「観測される干渉縞本数Ｈ」
を、それぞれＸＹ軸にプロットしてグラフ化したもので
ある。これも、図６の構成の様に、ニュートン原器側か
ら凹面の被検レンズ14の被検面15を観測し、その観測距
離を変化させた実験結果である。
【００１９】ニュートン原器として、平凸原器22と同球
心原器12の２種類を採用した結果、図５の様に原器の異
なるパワーが干渉縞本数に与える影響がオフセットとし
て表れている（パワー大時のデータ24、パワー小時のデ
ータ25）。また、このグラフにおける近似直線の傾きは
Ｄ／ｒに依存する値であり、Ｄ／ｒが大きくなる程、傾
きも大きくなる。
心原器12の２種類を採用した結果、図５の様に原器の異
なるパワーが干渉縞本数に与える影響がオフセットとし
て表れている（パワー大時のデータ24、パワー小時のデ
ータ25）。また、このグラフにおける近似直線の傾きは
Ｄ／ｒに依存する値であり、Ｄ／ｒが大きくなる程、傾
きも大きくなる。
【００２０】被検レンズ側からの測定の際には、被検レ
ンズ14の光学的パワーをこのグラフに適用すれば良い。
尚、併せて図４の配置での干渉計による基準値も○印23
で示している。実際の運用としては、観測位置と被検面
との間の光学的パワー値の影響がオフセット量としての
み効いてくると仮定できれば（Ｄ／ｒが小さい場合には
成立する）、被検レンズのＤ／ｒを変数とした近似直線
の傾きとしてこのグラフをストックしておく事により、
被検レンズのＤ／ｒに対して適当な観測距離から干渉縞
本数を測定した結果をこのグラフに当てはめて、図３に
おける観測距離での干渉縞本数に変換する事が可能とな
る。
ンズ14の光学的パワーをこのグラフに適用すれば良い。
尚、併せて図４の配置での干渉計による基準値も○印23
で示している。実際の運用としては、観測位置と被検面
との間の光学的パワー値の影響がオフセット量としての
み効いてくると仮定できれば（Ｄ／ｒが小さい場合には
成立する）、被検レンズのＤ／ｒを変数とした近似直線
の傾きとしてこのグラフをストックしておく事により、
被検レンズのＤ／ｒに対して適当な観測距離から干渉縞
本数を測定した結果をこのグラフに当てはめて、図３に
おける観測距離での干渉縞本数に変換する事が可能とな
る。
【００２１】以上の実施例におけるプロットデータの直
線近似によるグラフ化は、最小二乗法により行っている
が、２次以上の曲線で近似してもよいのは言うまでも無
い。また、以上の測定結果は、基準面と被検面の関係が
低目の場合であり、高目の場合の補正手段は別途用意す
る（実験により求める）必要がある。尚、更に厳密性が
要求される測定に対応する場合には、「干渉縞本数及び
被検面間の隙間（例えば、スペーサ挿入時等）」の大小
によって、前記補正量を更に補正することにより、更な
る高精度曲率半径測定が可能となる。
線近似によるグラフ化は、最小二乗法により行っている
が、２次以上の曲線で近似してもよいのは言うまでも無
い。また、以上の測定結果は、基準面と被検面の関係が
低目の場合であり、高目の場合の補正手段は別途用意す
る（実験により求める）必要がある。尚、更に厳密性が
要求される測定に対応する場合には、「干渉縞本数及び
被検面間の隙間（例えば、スペーサ挿入時等）」の大小
によって、前記補正量を更に補正することにより、更な
る高精度曲率半径測定が可能となる。
【００２２】
【発明・考案の効果】以上の様に、本発明のニュートン
原器による測定方法によれば、前記光学的パワー及び観
測距離に起因する干渉縞本数の測定誤差を補正して高精
度の曲率半径測定が可能である。
原器による測定方法によれば、前記光学的パワー及び観
測距離に起因する干渉縞本数の測定誤差を補正して高精
度の曲率半径測定が可能である。
【図１】は、本発明に係わる第一の誤差要因の説明図で
ある。
ある。
【図２】は、本発明に係わる第二の誤差要因の説明図で
ある。
ある。
【図３】は、観測位置と被検面との間に存在する光学的
パワーに起因する測定誤差の補正に使用するグラフであ
る。
パワーに起因する測定誤差の補正に使用するグラフであ
る。
【図４】は、図３のデータ観測時の測定系の説明図であ
る。
る。
【図５】は、観測位置と被検面との間の観測距離に起因
する測定誤差の補正に使用するグラフである。
する測定誤差の補正に使用するグラフである。
【図６】は、図５のデータ観測時の測定系構成図であ
る。平凸原器22使用時（ａ）と同球心原器12使用時
（ｂ）
る。平凸原器22使用時（ａ）と同球心原器12使用時
（ｂ）
１・・・凸レンズ ２・・・凸レンズ ３・・・物体 ４・・・被検レンズ ５・・・被検レンズ４の被検面 ６・・・被検面の球心 ７・・・観測位置 11・・・フィゾーレンズ 12・・・同球心原器 13・・・アプラナティック原器 14・・・被検レンズ 15・・・被検レンズ14の被検面 16・・・フィゾー面 17・・・被検面15の球心 18・・・フィゾー面16の球心 19・・・アプラナティック原器の基準面 20・・・アプラナティック原器の反対面 21・・・フィゾーレンズ11の結像点 22・・・平凸原器 23・・・干渉縞本数の基準値（図５） 24・・・光学的パワー大の時のデータ 25・・・光学的パワー小の時のデータ Ｌ・・・観測位置と被検面の間の観測距離 Ｈ・・・観測される干渉縞本数 以 上
Claims (2)
- 【請求項１】 所定の曲率半径を有する基準面を有し、
該基準面を被検レンズの被検面に対向させて配置するこ
とにより観測される干渉縞の本数から該被検面の曲率半
径を測定するニュートンゲージによる測定方法におい
て、観測位置と該基準面または該被検面との間に介在す
る、該ニュートンゲージまたは該被検レンズの光学的な
パワーに起因する該干渉縞本数の測定誤差を補正するこ
とを特徴とするニュートンゲージによる測定方法。 - 【請求項２】 前記観測位置と前記基準面または被検面
との間の観測距離に起因する前記干渉縞本数の測定誤差
を補正することを特徴とする請求項１記載のニュートン
ゲージによる測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4325089A JPH06174451A (ja) | 1992-12-04 | 1992-12-04 | ニュートンゲージによる測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4325089A JPH06174451A (ja) | 1992-12-04 | 1992-12-04 | ニュートンゲージによる測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06174451A true JPH06174451A (ja) | 1994-06-24 |
Family
ID=18173020
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4325089A Pending JPH06174451A (ja) | 1992-12-04 | 1992-12-04 | ニュートンゲージによる測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06174451A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003083408A1 (fr) * | 2002-04-01 | 2003-10-09 | Nikon Corporation | Lentille de fizeau, dispositif et procede de mesure d'interference, procede de fabrication d'un systeme optique de projection, et dispositif d'exposition par projection |
| CN105737763A (zh) * | 2014-12-11 | 2016-07-06 | 高瑞 | 一种基于莫尔条纹的球面镜曲率半径测量方法 |
| CN107525465A (zh) * | 2016-06-21 | 2017-12-29 | 中国计量科学研究院 | 一种可直接溯源的高精度齿轮误差测量方法 |
-
1992
- 1992-12-04 JP JP4325089A patent/JPH06174451A/ja active Pending
Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
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