JPS62126305A - 表面形状測定方法および装置 - Google Patents
表面形状測定方法および装置Info
- Publication number
- JPS62126305A JPS62126305A JP26510085A JP26510085A JPS62126305A JP S62126305 A JPS62126305 A JP S62126305A JP 26510085 A JP26510085 A JP 26510085A JP 26510085 A JP26510085 A JP 26510085A JP S62126305 A JPS62126305 A JP S62126305A
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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]
本発明に、被測定物の表面形状、特に非球面の測定に好
適な表面形状測定方法および装置に関する。
適な表面形状測定方法および装置に関する。
レンズ、鏡等の光学部品の表面形状(平面1球面、非球
面)全測定する方法として、干渉縞像から表面形状を求
める方法が広く行われている。このような干渉装置とし
ては、フィゾー干渉計、トワイマン9グリーン干渉計、
シェアリング干渉計等種々のものが知られている〃・、
そのいずれも被測定物の被検面全体を一度K fil1
足できる利点を有する反面、被検面にて反射し戻ってく
る元か干渉計観測部に到着しないと、干渉像か得られず
、測定不能になるという不都合全有する。第7図にフィ
ゾー型レーザー干渉計を用いて球面を測定する場合の例
を示す。He −N’e気体レーザー等のレーザー光源
1から発射された波長λの単色光からなるレーザー元に
レンズ2に19発散元となり、ビームスプリッタ3に当
って反射し、コリメータレンズ4によって再び平行光と
された後、集光レンズ5を経て被測定物8の被検面St
−照射する。
面)全測定する方法として、干渉縞像から表面形状を求
める方法が広く行われている。このような干渉装置とし
ては、フィゾー干渉計、トワイマン9グリーン干渉計、
シェアリング干渉計等種々のものが知られている〃・、
そのいずれも被測定物の被検面全体を一度K fil1
足できる利点を有する反面、被検面にて反射し戻ってく
る元か干渉計観測部に到着しないと、干渉像か得られず
、測定不能になるという不都合全有する。第7図にフィ
ゾー型レーザー干渉計を用いて球面を測定する場合の例
を示す。He −N’e気体レーザー等のレーザー光源
1から発射された波長λの単色光からなるレーザー元に
レンズ2に19発散元となり、ビームスプリッタ3に当
って反射し、コリメータレンズ4によって再び平行光と
された後、集光レンズ5を経て被測定物8の被検面St
−照射する。
この時、その光の一部は集光レンズ5の参照面で反射し
、ま几他の一部はその筐ま集光レンズ5を透過し、被検
面Sで反射する。これらの反射光の波面はそれぞれ参照
面と被検面Sの形態に応じた形状となっている。そして
、これら反射光は同−光路を戻ることにより互いに重ね
合わされ、コリメータレンズ4.ビームスプリッタ3を
通過し、結像レンズ6によってCCD等の撮像装置7の
撮像面に粘陳されることにより、両反射元の相互干渉に
基つぐ干渉縞を形成する。
、ま几他の一部はその筐ま集光レンズ5を透過し、被検
面Sで反射する。これらの反射光の波面はそれぞれ参照
面と被検面Sの形態に応じた形状となっている。そして
、これら反射光は同−光路を戻ることにより互いに重ね
合わされ、コリメータレンズ4.ビームスプリッタ3を
通過し、結像レンズ6によってCCD等の撮像装置7の
撮像面に粘陳されることにより、両反射元の相互干渉に
基つぐ干渉縞を形成する。
ところで、被検面Sが球面の場合、第8図に示すように
集光レンズ5の焦光点Oと被検面Sの曲率中Ibとが一
致するように被測定物8を設置すれば、被検1fO8で
反射した元は同−光路を逆進し、被検面S全面の干渉像
が得られる。しかし、第9図に示すように被測デ物8′
の被検面S′が非球面の場合、例えばB方向から来た元
は被検面S′にほぼ垂直に入射し、B方向へ反射される
が、入方向から来た元はA′方向へ反射され干渉計外へ
出てしまう。このため、第1O図に示すように観測でき
る像は、実線で示す試料外径に対し中心部の干渉縞だけ
となり、全面の測定が困難になるという不具合がめった
。
集光レンズ5の焦光点Oと被検面Sの曲率中Ibとが一
致するように被測定物8を設置すれば、被検1fO8で
反射した元は同−光路を逆進し、被検面S全面の干渉像
が得られる。しかし、第9図に示すように被測デ物8′
の被検面S′が非球面の場合、例えばB方向から来た元
は被検面S′にほぼ垂直に入射し、B方向へ反射される
が、入方向から来た元はA′方向へ反射され干渉計外へ
出てしまう。このため、第1O図に示すように観測でき
る像は、実線で示す試料外径に対し中心部の干渉縞だけ
となり、全面の測定が困難になるという不具合がめった
。
本発明に係る表面形状測定方法および装置は上述した工
うな問題を解決すべくなされたもので、その目的は被検
面、特に非球面からなる被検面の全面を確実に測定し得
るようにフることにるる。
うな問題を解決すべくなされたもので、その目的は被検
面、特に非球面からなる被検面の全面を確実に測定し得
るようにフることにるる。
そのため、本発明に係る表面形状測定方法は、被測定物
を干渉装置の光軸に沿って移動させ、該固定物の被検面
を径方向に分割側足し、各部分々々の測定データを互い
につなぎ合わせることにエフ被検面全体の測定テークを
得るようにしkものである。
を干渉装置の光軸に沿って移動させ、該固定物の被検面
を径方向に分割側足し、各部分々々の測定データを互い
につなぎ合わせることにエフ被検面全体の測定テークを
得るようにしkものである。
ま次、本発明に係る干渉装置iは、被測定物を干渉装置
の光軸に沿って移動させる装置と、コンピュータとを備
え、前記移動装置により前記被測定物を移動させてその
被検面を径方向に分割測定し、各部分々々の測定テーク
を前記コンピュータにエフ互いにつなぎ合わせて被検面
全体の測定データを得る工うにしたものでるる。
の光軸に沿って移動させる装置と、コンピュータとを備
え、前記移動装置により前記被測定物を移動させてその
被検面を径方向に分割測定し、各部分々々の測定テーク
を前記コンピュータにエフ互いにつなぎ合わせて被検面
全体の測定データを得る工うにしたものでるる。
本発明においては被検面ヲ佳方向に複数個の区画に分割
し、その分割された区画毎に測定し、しかる後各部分々
々の測定データを互いにつなぎ合わせて全体の測定デー
タを得るようにしているので、被検面が非球面であって
も被検面全体の測定が可能である。
し、その分割された区画毎に測定し、しかる後各部分々
々の測定データを互いにつなぎ合わせて全体の測定デー
タを得るようにしているので、被検面が非球面であって
も被検面全体の測定が可能である。
以下、本発明を図面に示す冥施例に基づいて詳細に説明
する。
する。
第1図は本発明をシェアリング干渉計に適用し几場合の
一冥施例を示す光学系の図である。シェアリング干渉計
は、基準参照面を用いず、被測定波面を2分し、これら
を互いに横にずらしくシェア)て自分自身で干渉を起こ
させる干渉計で、参照用原器を必要とせず、また側足レ
ンジを広くとれるという特徴を有し、特にレンズ、fR
等の比較的収差の大きい光学部品の球面、非球面の測定
に有利とされる。図中、10は被測定物8全干渉計の光
軸り方向に移動させる移動装置、11はビームスプリッ
タ、12.13は全反射鏡、14は全反射鏡12金光軸
方向に移動させるピエゾ素子等の駆動装置、15はリレ
ーレンズ、16は結像し:yス、1761 A/D変換
器、18はコンピュータである。なお、図中第7図と同
一構成部材のものに対しては同一符号を以って示す。全
反射鏡13はビームスプリッタ11によって分割され次
2つの元来のうち該スプリッタ11により反射した反射
光に横すらし全与えるもので、これに入射する反射光の
中心を通る九腺に対して直交しておらず、この直交する
方向から微小角度θだけ傾いており、ま次適宜な傾斜機
構(図示せず)によって保持されることにより直交する
2方向に傾斜される工うに構成されている。このような
構成自体に従来のシェアリング干渉計と何ら異なる点に
ない。コンピュータ18は移Q)装置10の制御を行い
、またその移動I!−を読み、′1比撮像装置7に結像
した干渉像を読み込み解析する。
一冥施例を示す光学系の図である。シェアリング干渉計
は、基準参照面を用いず、被測定波面を2分し、これら
を互いに横にずらしくシェア)て自分自身で干渉を起こ
させる干渉計で、参照用原器を必要とせず、また側足レ
ンジを広くとれるという特徴を有し、特にレンズ、fR
等の比較的収差の大きい光学部品の球面、非球面の測定
に有利とされる。図中、10は被測定物8全干渉計の光
軸り方向に移動させる移動装置、11はビームスプリッ
タ、12.13は全反射鏡、14は全反射鏡12金光軸
方向に移動させるピエゾ素子等の駆動装置、15はリレ
ーレンズ、16は結像し:yス、1761 A/D変換
器、18はコンピュータである。なお、図中第7図と同
一構成部材のものに対しては同一符号を以って示す。全
反射鏡13はビームスプリッタ11によって分割され次
2つの元来のうち該スプリッタ11により反射した反射
光に横すらし全与えるもので、これに入射する反射光の
中心を通る九腺に対して直交しておらず、この直交する
方向から微小角度θだけ傾いており、ま次適宜な傾斜機
構(図示せず)によって保持されることにより直交する
2方向に傾斜される工うに構成されている。このような
構成自体に従来のシェアリング干渉計と何ら異なる点に
ない。コンピュータ18は移Q)装置10の制御を行い
、またその移動I!−を読み、′1比撮像装置7に結像
した干渉像を読み込み解析する。
光源1から出几元は発散レンズ2およびビームスプリッ
タ3を経てコリメータレンズ4を透過し、光軸りと平行
な平行光線とされ友後、集光レンズ5によって集光され
、被検面Se照射する。ここで反射した元は再び集光レ
ンズ5.コリメータレンズ4お工びビームスグリツタ3
を透過し、JR2のビームスグリツタ11に工って2分
され、異なった光路奮進む各光束に全反射tA12.1
3の面上にそれぞれ収束する。そして、これらの反射鏡
12.13T反損した両元来はビームスプリッタ11に
戻り、ここで再び重ね合わされる。この時全反射鏡13
は前述した通り微小角度θ傾いている之め、全反射鏡1
3に実線で示す如く入射した光束は、該反射鏡にて反射
すると、その反射光束は破線で示す如く進み、入射時の
光束と倣小量ずれることになる。したがって、各全反射
鏡12゜13にて反射しビームスプリッタ11に戻り、
再び重ね合わされ几両元束は横方向に微小瀘Δd(シェ
ア量)だけずれ、干渉を起す。そして、重ね合わされ念
光束はリレーレンズ15.結像レンズ16を経て撮像装
置7の撮像面に結像され干渉縞を形成する。この干渉縞
は画像情報として電気信号に変換された後、A/D変換
器17に工ってデジタル信号に変換され、コンピュータ
18に送られる。コンピュータ18は画像情報エリ干渉
計固有の残留収差を取り除き、縞解析を行うことで被検
面Sの面形状が測定される。
タ3を経てコリメータレンズ4を透過し、光軸りと平行
な平行光線とされ友後、集光レンズ5によって集光され
、被検面Se照射する。ここで反射した元は再び集光レ
ンズ5.コリメータレンズ4お工びビームスグリツタ3
を透過し、JR2のビームスグリツタ11に工って2分
され、異なった光路奮進む各光束に全反射tA12.1
3の面上にそれぞれ収束する。そして、これらの反射鏡
12.13T反損した両元来はビームスプリッタ11に
戻り、ここで再び重ね合わされる。この時全反射鏡13
は前述した通り微小角度θ傾いている之め、全反射鏡1
3に実線で示す如く入射した光束は、該反射鏡にて反射
すると、その反射光束は破線で示す如く進み、入射時の
光束と倣小量ずれることになる。したがって、各全反射
鏡12゜13にて反射しビームスプリッタ11に戻り、
再び重ね合わされ几両元束は横方向に微小瀘Δd(シェ
ア量)だけずれ、干渉を起す。そして、重ね合わされ念
光束はリレーレンズ15.結像レンズ16を経て撮像装
置7の撮像面に結像され干渉縞を形成する。この干渉縞
は画像情報として電気信号に変換された後、A/D変換
器17に工ってデジタル信号に変換され、コンピュータ
18に送られる。コンピュータ18は画像情報エリ干渉
計固有の残留収差を取り除き、縞解析を行うことで被検
面Sの面形状が測定される。
ここで、シェアリング干渉計4干渉計の一種でろる以上
、観測系に元が到達しなければ、被検面Sの測定が不可
能になる点で例外ではない。また、第2図に示すように
中心付近の平均半径かで1 。
、観測系に元が到達しなければ、被検面Sの測定が不可
能になる点で例外ではない。また、第2図に示すように
中心付近の平均半径かで1 。
周辺付近の平均半径がr2の非球面レンズη・らなる被
測定物8′を測定する場合、実線に示す位置、すなわち
集光レンズ5の焦光点0と、被測定物8′の中心付近の
平均球面の中心とが一致する位置に該被測定物8′を設
置する。この時観測できる像は第9図および第1θ図に
おいて既述し7′j通り試料外径に対して中心部の干渉
縞だけとなり、被検面S′全全面亘る測定が困難になる
ものである。
測定物8′を測定する場合、実線に示す位置、すなわち
集光レンズ5の焦光点0と、被測定物8′の中心付近の
平均球面の中心とが一致する位置に該被測定物8′を設
置する。この時観測できる像は第9図および第1θ図に
おいて既述し7′j通り試料外径に対して中心部の干渉
縞だけとなり、被検面S′全全面亘る測定が困難になる
ものである。
そこで、本発明は被測定物8′を光軸方向に移動させ、
被検面S′を径方向に部分的に測定し、各部分々々の測
定データを互いにつなぎ合わせることにエフ被検面全体
の測定データ全得るようにし友ものである。
被検面S′を径方向に部分的に測定し、各部分々々の測
定データを互いにつなぎ合わせることにエフ被検面全体
の測定データ全得るようにし友ものである。
すなわち、先ず第2図実線位置(@9図における位置)
にて被検面S′を測定する。この時の干渉縞は第1O図
に示す中心部付近のみの干渉縞となり、これ全画像情報
に変換してコンピュータ18に取り込む。
にて被検面S′を測定する。この時の干渉縞は第1O図
に示す中心部付近のみの干渉縞となり、これ全画像情報
に変換してコンピュータ18に取り込む。
次に、第2図破線位置、すなわち焦光点0と、被検面°
S′の周辺付近の平均球面の中心とが一致する位置に被
測定物8′を移動、@置する。この時、被検面S′に入
射する元は、第3図に示すように周辺付近で反射した九
走C,Dのみが、入射する光束とはぼ同一経路をたどっ
て戻り、中心付近で反射し友光束Eは干渉計外へ出てし
まう。し次がって、撮像装@7に結像される干渉像は第
4図に示す工うにドーナツ状をなす周辺部のみの干渉縞
となり、これを画像情報に変換してコンピュータ18に
取り込む。
S′の周辺付近の平均球面の中心とが一致する位置に被
測定物8′を移動、@置する。この時、被検面S′に入
射する元は、第3図に示すように周辺付近で反射した九
走C,Dのみが、入射する光束とはぼ同一経路をたどっ
て戻り、中心付近で反射し友光束Eは干渉計外へ出てし
まう。し次がって、撮像装@7に結像される干渉像は第
4図に示す工うにドーナツ状をなす周辺部のみの干渉縞
となり、これを画像情報に変換してコンピュータ18に
取り込む。
また、第2図一点鎖線位置、すなわちコリメータレンズ
5の焦点位i!Oに被測定物8′を移動し、rl+r!
全寮測する。
5の焦点位i!Oに被測定物8′を移動し、rl+r!
全寮測する。
以上の測定データより被検面S′の中心部付近おLび@
1辺部付近の形状をコンピュータ1Bで算出し、それ全
圧いにつなぎ合わせると、被検面S′全全体形状を測星
することができる。
1辺部付近の形状をコンピュータ1Bで算出し、それ全
圧いにつなぎ合わせると、被検面S′全全体形状を測星
することができる。
この場合、第5図お1び第6図に示す1うに一般の非球
面の場合には、M:、軸力向に被測定物8′をJ1″1
次移動させ、測定区画を増やせばよい。
面の場合には、M:、軸力向に被測定物8′をJ1″1
次移動させ、測定区画を増やせばよい。
すなわち、先ず中心部aの干渉縞像を測定してそのデー
タをコンピュータ1Bに取9込む。′tJ?、に、被測
定物8″を光軸方向に移動し、中心部aの外側の輪状区
画すの干渉縞像全測定してそのデータをコンピュータ1
Bに取り込む。このmハ中心部aと輪状区画すは若干オ
ーバーラツプした部分金持つようにする。また、この時
の被測定物8′の移動量を読み取る。以下、同様に被6
111定物8′を移動させて輪状区画c、d、eの干渉
縞保全順次測定し、そのデータをコンピュータ18に取
り込む。
タをコンピュータ1Bに取9込む。′tJ?、に、被測
定物8″を光軸方向に移動し、中心部aの外側の輪状区
画すの干渉縞像全測定してそのデータをコンピュータ1
Bに取り込む。このmハ中心部aと輪状区画すは若干オ
ーバーラツプした部分金持つようにする。また、この時
の被測定物8′の移動量を読み取る。以下、同様に被6
111定物8′を移動させて輪状区画c、d、eの干渉
縞保全順次測定し、そのデータをコンピュータ18に取
り込む。
干渉縞測定が終ったら、以上のデータをもとにコンピュ
ータ18で、中心部aお工び各輪状区画す、c、d、e
毎に表面形状を算出する。そして、各データのオーバー
ラツプ部分と被測定物8′の移動量によジテータのつな
ぎ合わせ全行い、被検面S′全全面形状を得る。
ータ18で、中心部aお工び各輪状区画す、c、d、e
毎に表面形状を算出する。そして、各データのオーバー
ラツプ部分と被測定物8′の移動量によジテータのつな
ぎ合わせ全行い、被検面S′全全面形状を得る。
[発明の効果〕
以上述べたように不発明に詠る表面形状測定方法お工ひ
装置kに、被測定物金光軸方向に移動させることに19
、被検面全径方向に部分毎に測定し、各部分毎の測定デ
ータを互いにつなぎ合わせて被検面全体の形状金測定す
るようにしているので、従来の干渉測定では干渉計の光
路上不可能とされていた大きな変位1よを持つ非球面の
副足が可能となり、その効果は非常に大である。
装置kに、被測定物金光軸方向に移動させることに19
、被検面全径方向に部分毎に測定し、各部分毎の測定デ
ータを互いにつなぎ合わせて被検面全体の形状金測定す
るようにしているので、従来の干渉測定では干渉計の光
路上不可能とされていた大きな変位1よを持つ非球面の
副足が可能となり、その効果は非常に大である。
第1図に本発明をシェアリング干渉針に適用した場合の
一実施例を示す図、第2図は非球面測定の場合の試料位
置を示す図、第3図μ被検面の中心部測定時の状態を示
す図、第4図は被検面周辺部の干渉縞像を示す図、第5
図および第6図は一般の非球面を有する被測定物の側面
図および正面図、第7図はフィゾー干渉計の従来例を示
す図、第8図は球面測定時の状態?示す図、vg9図は
非球面測定時の状Mを示す図、第10図に非球面測定時
の干渉縞像を示す図である。 1・・・・レ−f−7Y[,3・・・・ビームスプリッ
タ、4・・・・コリメークレンズ、5・―・・集光レン
ズ、I・・・・撮像装置、8,8′・・・・被測定物、
12.13・・・・全反射鏡、10魯拳・・移!l+7
]装置、11@114−ビームスプリッタ、17・φ・
・A/D変換器、18 ・−・・コンピュータ、8・・
・壷被検面(球面)、S′ ・・・・被検面(非球面)
。 特昨出願人 京セラ株式会社
一実施例を示す図、第2図は非球面測定の場合の試料位
置を示す図、第3図μ被検面の中心部測定時の状態を示
す図、第4図は被検面周辺部の干渉縞像を示す図、第5
図および第6図は一般の非球面を有する被測定物の側面
図および正面図、第7図はフィゾー干渉計の従来例を示
す図、第8図は球面測定時の状態?示す図、vg9図は
非球面測定時の状Mを示す図、第10図に非球面測定時
の干渉縞像を示す図である。 1・・・・レ−f−7Y[,3・・・・ビームスプリッ
タ、4・・・・コリメークレンズ、5・―・・集光レン
ズ、I・・・・撮像装置、8,8′・・・・被測定物、
12.13・・・・全反射鏡、10魯拳・・移!l+7
]装置、11@114−ビームスプリッタ、17・φ・
・A/D変換器、18 ・−・・コンピュータ、8・・
・壷被検面(球面)、S′ ・・・・被検面(非球面)
。 特昨出願人 京セラ株式会社
Claims (2)
- (1)被測定物を干渉装置の光軸に沿つて移動させ、該
測定物の被検面を径方向に分割測定し、各部分部分の測
定データを互いにつなぎ合わせることにより被検面全体
の測定データを得るようにしたことを特徴とする表面形
状測定方法。 - (2)被測定物を干渉装置の光軸に沿つて移動させる装
置と、コンピュータとを備え、前記移動装置により前記
被測定物を移動させてその被検面を径方向に分割測定し
、各部分々々の測定データを前記コンピュータにより互
いにつなぎ合わせて被検面全体の測定データを得るよう
にしたことを特徴とする干渉装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26510085A JPS62126305A (ja) | 1985-11-27 | 1985-11-27 | 表面形状測定方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26510085A JPS62126305A (ja) | 1985-11-27 | 1985-11-27 | 表面形状測定方法および装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62126305A true JPS62126305A (ja) | 1987-06-08 |
Family
ID=17412603
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26510085A Pending JPS62126305A (ja) | 1985-11-27 | 1985-11-27 | 表面形状測定方法および装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62126305A (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5960379A (en) * | 1996-11-27 | 1999-09-28 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Method of and apparatus for measuring shape |
JP2009288051A (ja) * | 2008-05-29 | 2009-12-10 | Canon Inc | 測定方法 |
JP2010122206A (ja) * | 2008-10-20 | 2010-06-03 | Fujinon Corp | 光波干渉測定装置 |
JP2010145184A (ja) * | 2008-12-17 | 2010-07-01 | Canon Inc | 測定方法及び測定装置 |
EP2228623A1 (en) | 2009-03-11 | 2010-09-15 | Fujinon Corporation | Three-dimensional shape measuring method and device |
US20110242545A1 (en) * | 2010-03-31 | 2011-10-06 | Fujifilm Corporation | Aspheric surface measuring apparatus |
US8059278B2 (en) | 2008-10-15 | 2011-11-15 | Fujinon Corporation | Optical wave interference measuring apparatus |
US8526009B2 (en) | 2010-05-17 | 2013-09-03 | Fujifilm Corporation | Apparatus for measuring rotationally symmetric aspheric surface |
-
1985
- 1985-11-27 JP JP26510085A patent/JPS62126305A/ja active Pending
Cited By (10)
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