JPS60211304A - 平行度測定装置 - Google Patents
平行度測定装置Info
- Publication number
- JPS60211304A JPS60211304A JP6934784A JP6934784A JPS60211304A JP S60211304 A JPS60211304 A JP S60211304A JP 6934784 A JP6934784 A JP 6934784A JP 6934784 A JP6934784 A JP 6934784A JP S60211304 A JPS60211304 A JP S60211304A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sample
- light
- angle
- light source
- parallelism
- 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
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/26—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は光学関連機器に使用される光学部品の平行度を
検出する測定装置に関するものである。
検出する測定装置に関するものである。
従来例の構成とその問題点
超精密な光学関連機器に使用される光学部品は、その面
精度が光線波長の数分の−のオーダで論じられ、また形
状精度、特に角度精度は分９秒のオーダで論じられる。
精度が光線波長の数分の−のオーダで論じられ、また形
状精度、特に角度精度は分９秒のオーダで論じられる。
なかでも光を透過する平行面を有する光学部品は使用頻
度が高く、面精度、平行度には厳しい精度が要求される
。平行度不良は光軸のずれを生じるものであり、特に非
平行光線の入射する場合には光学系の性能に大きな影響
を与えるため、その測定及び検査は大変重要な項目と々
っでいる。
度が高く、面精度、平行度には厳しい精度が要求される
。平行度不良は光軸のずれを生じるものであり、特に非
平行光線の入射する場合には光学系の性能に大きな影響
を与えるため、その測定及び検査は大変重要な項目と々
っでいる。
従来、平行度の測定にはオートコリメータが用いられて
おり、その原理は以下に示す通りである。
おり、その原理は以下に示す通りである。
第１図において、光源１を出た光はコンデンサレンズ２
、光源側焦点板３を通過し、前記光源側焦点板３上に描
かれた十字線４より出た光はハーフミラ−６により光路
を９ｏ０変え、対物レンズ６により平行光束となって反
射面７に向かい、反射されて再び対物レンズ６を通り、
接眼レンズ側焦点板８上に十字線像を結ぶ。反射面７が
微小角θだけ傾くと、十字線像は焦点板８上でｄだけず
れた位置に結像し、接眼レンズ９によりｄを読みとる。
、光源側焦点板３を通過し、前記光源側焦点板３上に描
かれた十字線４より出た光はハーフミラ−６により光路
を９ｏ０変え、対物レンズ６により平行光束となって反
射面７に向かい、反射されて再び対物レンズ６を通り、
接眼レンズ側焦点板８上に十字線像を結ぶ。反射面７が
微小角θだけ傾くと、十字線像は焦点板８上でｄだけず
れた位置に結像し、接眼レンズ９によりｄを読みとる。
ここで、対物レンズ６の焦点距離をｆとすれば、θが十
分に小さい場合ｄ＝２ｆθなる関係が成り立ち、ζ、れ
よυ傾き角θをめることができる。
分に小さい場合ｄ＝２ｆθなる関係が成り立ち、ζ、れ
よυ傾き角θをめることができる。
オートコリメータによる平行度測定は、第２図に示す様
にオートコリメータ１０を配置し、基準反射面１１上に
被測定平行面１２を置き両者の十字線像のずれを読み取
ることによって行われる。
にオートコリメータ１０を配置し、基準反射面１１上に
被測定平行面１２を置き両者の十字線像のずれを読み取
ることによって行われる。
しかし被測定平行面１２は鏡面仕上げされており、基準
反射面１１に面接触することは、傷発生の原因となり望
１しくない。これを避けるために第３図に示す様に、被
測定平行面１３を角度微調治具１４に保持し、表面と裏
面の反射による十字線像のずれを読みとる方法も考えら
れるが、被測定平行面１３を交換した際に角度微調治具
１４の調整が煩わしく、かつ裏面反射光量が少なく像が
読みとりにくい。
反射面１１に面接触することは、傷発生の原因となり望
１しくない。これを避けるために第３図に示す様に、被
測定平行面１３を角度微調治具１４に保持し、表面と裏
面の反射による十字線像のずれを読みとる方法も考えら
れるが、被測定平行面１３を交換した際に角度微調治具
１４の調整が煩わしく、かつ裏面反射光量が少なく像が
読みとりにくい。
また、オートコリメータの対物レンズは一般に有効径が
大きく、（例えばφ７０ ａｘ ）出射する平行光束径
が大きくなる。即ち、被測定平行面が小さな光学部品を
測定する場合、平行光束が入射した領域全体の平均的な
傾き角がまることになり、局部的な傾き（うねり）は測
定できない。例えば第４図でコンデンサレンズ１５等の
光学系を用いて平行光束径を小さくし、移動台１６上を
移動させることによって被測定平行面１３各領域をスキ
ャニングしうねシを測定する方法も考えられる。
大きく、（例えばφ７０ ａｘ ）出射する平行光束径
が大きくなる。即ち、被測定平行面が小さな光学部品を
測定する場合、平行光束が入射した領域全体の平均的な
傾き角がまることになり、局部的な傾き（うねり）は測
定できない。例えば第４図でコンデンサレンズ１５等の
光学系を用いて平行光束径を小さくし、移動台１６上を
移動させることによって被測定平行面１３各領域をスキ
ャニングしうねシを測定する方法も考えられる。
しかし、光源として白色光を使用しているだめ平行光束
径をあまり小さくできず、また移動台１６上の移送精度
として厳しい値が要求されるため測定は困難である。
径をあまり小さくできず、また移動台１６上の移送精度
として厳しい値が要求されるため測定は困難である。
発明の目的
本発明は、光を透過する平行面の平行度を高精度でかつ
容易に測定でき、かつ移送系の精度をあまり必要とせず
に前記平行面の局部的な傾き（うねり）をスキャニング
測定できる平行度測定装置を提供するものである。
容易に測定でき、かつ移送系の精度をあまり必要とせず
に前記平行面の局部的な傾き（うねり）をスキャニング
測定できる平行度測定装置を提供するものである。
発明の構成
本発明は、レーザ光源と、このレーザ光源の光軸に垂直
に配置した反射ミラーと、前記レーザ光源の近傍に配置
され、前記反射ミラーからの反射光の入射位置を検出す
る検出器からなる光学系でその光路上に光を透過する略
平行面をもつ試料を挿入することによって生じる前記検
出器での光入射位置のずれより前記試料の平行度を測定
する装置である。
に配置した反射ミラーと、前記レーザ光源の近傍に配置
され、前記反射ミラーからの反射光の入射位置を検出す
る検出器からなる光学系でその光路上に光を透過する略
平行面をもつ試料を挿入することによって生じる前記検
出器での光入射位置のずれより前記試料の平行度を測定
する装置である。
実施例の説明
本発明の測定原理について説明する。第６図れおいて、
微小角θをなす略平行面１７を考える。
微小角θをなす略平行面１７を考える。
光線が第１面に角度θ、で入射し、第２面から角度θ２
１で出射するとき、θ、Ｉを第１面における屈折角、０
２′を第２面における屈折角、ｎを前記略平行面１７に
はさまれた媒質の屈折率とすれば、屈折の法則より、空
気中において次式が成りたっθ、＝０ とすれば式（１
）は次の様に近似できる。
１で出射するとき、θ、Ｉを第１面における屈折角、０
２′を第２面における屈折角、ｎを前記略平行面１７に
はさまれた媒質の屈折率とすれば、屈折の法則より、空
気中において次式が成りたっθ、＝０ とすれば式（１
）は次の様に近似できる。
入射光線と出射光線のなす角εは
ε＝０２′−０２十〇、−〇、Ｉ ・・・（３）で与え
られ、 式（２）を代入すれば次の様になる。
られ、 式（２）を代入すれば次の様になる。
ε＝（ｎ−１）θ２＋（ｎ−１）θ、′＝（ｎ−１）（
θ２＋θ／） ・・・（４）一方、微小角θは θ＝θ、十θ２１ ・°・伸） となり、これを５式（４）に代入すれば次式を得る。
θ２＋θ／） ・・・（４）一方、微小角θは θ＝θ、十θ２１ ・°・伸） となり、これを５式（４）に代入すれば次式を得る。
ε＝（ｎ−１）θ −（８）
この式より、式（２）の近似が成り立つ範囲でεが光線
の入射角θ、に依存しないことがわかる。即ち、略平行
面１７を微小角回転させても光線は常にεだけ傾いて出
射する。
の入射角θ、に依存しないことがわかる。即ち、略平行
面１７を微小角回転させても光線は常にεだけ傾いて出
射する。
、本発明ではこの原理を応用して、第６図の様な基本光
学系を構成する。反射ミラー１９はレーザ光源１８から
出た光を光源１８の光出射位置０に正確に戻るように配
置される。この光学系の光路上に光を透過し略平行面を
有する試料２０を挿入する。試料２０の略平行面が微小
角θをなすとき、光源１８を出た光線は式（６）で示さ
れる角度εだけ進行方向を変え、点ムでミラー１９によ
って反射し、再び試料２０を通過し、光源１８の出射光
と２８だけ傾いて進み、点０がらｄだけ離れた点Ｂに入
射する。光源１８と試料２０の距離をｌ２、試料２ｏと
ミラー１９の距離を４２、試料２０の屈折率をｎとすれ
ば、ずれ量ｄ（−ＯＢ）は次式で与えられる。
学系を構成する。反射ミラー１９はレーザ光源１８から
出た光を光源１８の光出射位置０に正確に戻るように配
置される。この光学系の光路上に光を透過し略平行面を
有する試料２０を挿入する。試料２０の略平行面が微小
角θをなすとき、光源１８を出た光線は式（６）で示さ
れる角度εだけ進行方向を変え、点ムでミラー１９によ
って反射し、再び試料２０を通過し、光源１８の出射光
と２８だけ傾いて進み、点０がらｄだけ離れた点Ｂに入
射する。光源１８と試料２０の距離をｌ２、試料２ｏと
ミラー１９の距離を４２、試料２０の屈折率をｎとすれ
ば、ずれ量ｄ（−ＯＢ）は次式で与えられる。
ｄ：２ （ｊＪ−１−ｊ１２）（ｎ−１：Ｈ−例として
ｊ？、＝２（ｍ）、 ｊ？２＝０．１（１）、 ｎ＝１
．ｅｓとすれば、次の様な感度で測定が可能である。
ｊ？、＝２（ｍ）、 ｊ？２＝０．１（１）、 ｎ＝１
．ｅｓとすれば、次の様な感度で測定が可能である。
θ−１“のとき ａ ＝ １０．２ （ｔｔ ｍ ）θ
＝１′のとき ｄ＝○、ｅ１’（ｍｍ）第７図は本発明
の一実施例であり、第６図に示しだ基本光学系の光源１
８近傍の光路上にビームスプリッタ２１、四分の一波長
板２２を設け、反射光をビーム位置検出素子２３に入射
し、その出力信号を読みとるよう構成したものである。
＝１′のとき ｄ＝○、ｅ１’（ｍｍ）第７図は本発明
の一実施例であり、第６図に示しだ基本光学系の光源１
８近傍の光路上にビームスプリッタ２１、四分の一波長
板２２を設け、反射光をビーム位置検出素子２３に入射
し、その出力信号を読みとるよう構成したものである。
現在市販されているビーム位置検出素子は最高２μｍの
分解能をもっており、前述の測定例によればｏ 、２
／／程度の分解能が得られる。また、θが数分のオーダ
ーになるとずれ量ｄが目視で確認できるようになり、光
路上に試料を挿入するだけでこのオーダーの合格検査が
容易に行える。
分解能をもっており、前述の測定例によればｏ 、２
／／程度の分解能が得られる。また、θが数分のオーダ
ーになるとずれ量ｄが目視で確認できるようになり、光
路上に試料を挿入するだけでこのオーダーの合格検査が
容易に行える。
ｌ４，１２を試料の厚みに比べ十分に大きくとれば、試
料の局部的な傾きを測定すべく全面をスキャニングする
際、ｄが入射角及び試料位置に依存しないため光路上の
任意の位置でのスキャニングが可能であり、その際試料
移送精度は殆んど問題になら々い。尚ｌ、を大きく、１
２を小さくとる方が忠実に局部的な傾きの測定が可能と
なる。前述の測定例では θ＝１“ のとき Ｏ”Ｇ ＝ ０．４ ｇ （μｍ）
θ＝１′ のとき Ｏ”Ｃ：２９．１ （μｍ）となり
、これはレーザビーム径約ｏｓ（ｍ）に対して十分小さ
く、レーザビーム径程度の小領域で傾きが測定可能とな
る。
料の局部的な傾きを測定すべく全面をスキャニングする
際、ｄが入射角及び試料位置に依存しないため光路上の
任意の位置でのスキャニングが可能であり、その際試料
移送精度は殆んど問題になら々い。尚ｌ、を大きく、１
２を小さくとる方が忠実に局部的な傾きの測定が可能と
なる。前述の測定例では θ＝１“ のとき Ｏ”Ｇ ＝ ０．４ ｇ （μｍ）
θ＝１′ のとき Ｏ”Ｃ：２９．１ （μｍ）となり
、これはレーザビーム径約ｏｓ（ｍ）に対して十分小さ
く、レーザビーム径程度の小領域で傾きが測定可能とな
る。
発明の効果
本発明により、構成が簡単で高精度に光を透過する平行
面の平行度を測定でき、かつ、局部的な傾き角（うねり
）を、試料移送系の移送精度に依らないスキャニング測
定が可能となった。
面の平行度を測定でき、かつ、局部的な傾き角（うねり
）を、試料移送系の移送精度に依らないスキャニング測
定が可能となった。
第１図はオートコリメータの光学系の構成図、第２図は
オートコリメータによる平行度測定方法を説明するため
の図、第３図はオートコリメータによるもう一つの平行
度測定方法を説明するだめの図、第４図はオートコリメ
ータによる局部傾き測定方法を説明するための図、第６
図は本発明の一実施例における平行度測定装置の測定原
理を示す図、第６図は同装置の基本光学系の構成図、第
７図は同装置の実施例構成図である。 １９・・・計反射ミラー、１８・・・・・・レーザ光源
、２ｏ・・・・・・試料、２１・・・・・ビームスプリ
ッタ、２２・・・・・四分の一波長板、２３・・・・・
ビーム位置検出素子。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はが１名第１
図
オートコリメータによる平行度測定方法を説明するため
の図、第３図はオートコリメータによるもう一つの平行
度測定方法を説明するだめの図、第４図はオートコリメ
ータによる局部傾き測定方法を説明するための図、第６
図は本発明の一実施例における平行度測定装置の測定原
理を示す図、第６図は同装置の基本光学系の構成図、第
７図は同装置の実施例構成図である。 １９・・・計反射ミラー、１８・・・・・・レーザ光源
、２ｏ・・・・・・試料、２１・・・・・ビームスプリ
ッタ、２２・・・・・四分の一波長板、２３・・・・・
ビーム位置検出素子。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はが１名第１
図
Claims (1)
- レーザ光源と、とのレーザ光源の光軸に垂直に配置した
反射ミラーと、前記レーザ光源の近傍に配置され、前記
反射ミラーからの反射光の入射位置を検出する検出器か
らなる光学系の光路上に光を透過する略平行面をもつ試
料を挿入することによって生じる前記検出器での光入射
位置のずれより前記試料の平行度を測定する平行度測定
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6934784A JPS60211304A (ja) | 1984-04-06 | 1984-04-06 | 平行度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6934784A JPS60211304A (ja) | 1984-04-06 | 1984-04-06 | 平行度測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60211304A true JPS60211304A (ja) | 1985-10-23 |
Family
ID=13399922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6934784A Pending JPS60211304A (ja) | 1984-04-06 | 1984-04-06 | 平行度測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60211304A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010090020A (ko) * | 2000-11-28 | 2001-10-18 | 남민우 | 광감지형 양축간 축심일치장치 |
| CN103207061A (zh) * | 2013-03-27 | 2013-07-17 | 苏州佳世达电通有限公司 | 一种测试装置 |
| CN112213078A (zh) * | 2020-10-09 | 2021-01-12 | 中国人民解放军陆军工程大学 | 一种用于双波长激光侦察***的便携式光轴检测模块 |
-
1984
- 1984-04-06 JP JP6934784A patent/JPS60211304A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010090020A (ko) * | 2000-11-28 | 2001-10-18 | 남민우 | 광감지형 양축간 축심일치장치 |
| CN103207061A (zh) * | 2013-03-27 | 2013-07-17 | 苏州佳世达电通有限公司 | 一种测试装置 |
| CN112213078A (zh) * | 2020-10-09 | 2021-01-12 | 中国人民解放军陆军工程大学 | 一种用于双波长激光侦察***的便携式光轴检测模块 |
| CN112213078B (zh) * | 2020-10-09 | 2022-05-20 | 中国人民解放军陆军工程大学 | 一种用于双波长激光侦察***的便携式光轴检测模块 |
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