JP3146590B2 - 形状測定法および形状測定システム - Google Patents
形状測定法および形状測定システムInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光学レンズ等の形状測
定法および形状測定システムに関するものである。
定法および形状測定システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】干渉計によって光学的な面の形状誤差を
測定する場合、基準面との相対測定を行うのが一般的で
ある。基準面の面精度（ＰＶとする）は、ＰＶ＝λ／１
０からλ／２０（例えば、干渉計用として良く使われる
Ｈｅ−Ｎｅレ−ザ−の場合、λ＝６３３ｎｍ）が多く、
それより高精度な測定を行なうには絶対形状の測定が必
要となる。
測定する場合、基準面との相対測定を行うのが一般的で
ある。基準面の面精度（ＰＶとする）は、ＰＶ＝λ／１
０からλ／２０（例えば、干渉計用として良く使われる
Ｈｅ−Ｎｅレ−ザ−の場合、λ＝６３３ｎｍ）が多く、
それより高精度な測定を行なうには絶対形状の測定が必
要となる。
【０００３】従来のこの種の測定法としては、以下に示
すものがある。
すものがある。
【０００４】１つの方法は、図２，３に示すものであ
る。第１の測定対象物である被検レンズＭ２の表面形状
を求める、この形状測定システムは、レ−ザ光源１と、
撮像素子２と、半透鏡３と、コリメ−ティングレンズ
（フィゾ−レンズ）Ｌ，Ｍ１とを有する。そして、被検
レンズＭ２による反射波面と、コリメーティングレンズ
Ｍ１による参照波面とを干渉させ、その干渉縞パターン
により、被検レンズＭ２の形状誤差を測定するものであ
る。測定は以下の手順で行なわれる。
る。第１の測定対象物である被検レンズＭ２の表面形状
を求める、この形状測定システムは、レ−ザ光源１と、
撮像素子２と、半透鏡３と、コリメ−ティングレンズ
（フィゾ−レンズ）Ｌ，Ｍ１とを有する。そして、被検
レンズＭ２による反射波面と、コリメーティングレンズ
Ｍ１による参照波面とを干渉させ、その干渉縞パターン
により、被検レンズＭ２の形状誤差を測定するものであ
る。測定は以下の手順で行なわれる。
【０００５】なお、説明の簡略化のために、Ｆｒｏｎｔ
Ｏｐｔｉｃｓの収差は、ゼロとしている。
Ｏｐｔｉｃｓの収差は、ゼロとしている。
【０００６】（１）図２（ａ）に示す状態で測定を行な
う。この時のコリメ−ティングレンズ（フィゾ−レン
ズ）Ｌ，Ｍ１、被検レンズＭ２の回転位置を０°とす
る。この時に測定される形状誤差は、Ｆ０（０°におけ
るコリメ−ティングレンズＭ１の形状誤差）＋Ｈ０（０
°における被検レンズＭ２の形状誤差）である。
う。この時のコリメ−ティングレンズ（フィゾ−レン
ズ）Ｌ，Ｍ１、被検レンズＭ２の回転位置を０°とす
る。この時に測定される形状誤差は、Ｆ０（０°におけ
るコリメ−ティングレンズＭ１の形状誤差）＋Ｈ０（０
°における被検レンズＭ２の形状誤差）である。
【０００７】（２）図２（ｂ）に示す状態（被検レンズ
のみを光軸の回りに１８０°回転させた状態）で測定を
行なう。この時のコリメ−ティングレンズＬ，Ｍ１の回
転位置は０°である。この時に測定される形状誤差は、
Ｆ０（０°におけるコリメ−ティングレンズＭ１の形状
誤差）＋Ｈ１８０（１８０°における被検レンズＭ２の
形状誤差）である。このデ−タを計算により、１８０°
回転させることにより、Ｆ１８０（１８０°におけるコ
リメ−ティングレンズＭ１の形状誤差）＋Ｈ０（０°に
おける被検レンズＭ２の形状誤差）を得る。
のみを光軸の回りに１８０°回転させた状態）で測定を
行なう。この時のコリメ−ティングレンズＬ，Ｍ１の回
転位置は０°である。この時に測定される形状誤差は、
Ｆ０（０°におけるコリメ−ティングレンズＭ１の形状
誤差）＋Ｈ１８０（１８０°における被検レンズＭ２の
形状誤差）である。このデ−タを計算により、１８０°
回転させることにより、Ｆ１８０（１８０°におけるコ
リメ−ティングレンズＭ１の形状誤差）＋Ｈ０（０°に
おける被検レンズＭ２の形状誤差）を得る。
【０００８】（３）図３に示す状態（被検レンズＭ２を
外し、コリメ−ティングレンズＬ，Ｍ１の焦点位置にミ
ラ−４を置いた状態）で測定を行なう。この時のコリメ
−ティングレンズＬ，Ｍ１の回転位置は０°である。こ
の時に測定される形状誤差は、コリメ−ティングレンズ
Ｍ１の形状誤差のみであり、Ｆ０（０°におけるコリメ
−ティングレンズＭ１の形状誤差）＋Ｆ１８０（１８０
°におけるコリメ−ティングレンズＭ１の形状誤差）で
ある。
外し、コリメ−ティングレンズＬ，Ｍ１の焦点位置にミ
ラ−４を置いた状態）で測定を行なう。この時のコリメ
−ティングレンズＬ，Ｍ１の回転位置は０°である。こ
の時に測定される形状誤差は、コリメ−ティングレンズ
Ｍ１の形状誤差のみであり、Ｆ０（０°におけるコリメ
−ティングレンズＭ１の形状誤差）＋Ｆ１８０（１８０
°におけるコリメ−ティングレンズＭ１の形状誤差）で
ある。
【０００９】（４）（１）と（２）のデ−タの差を求め
ることにより、Ｆ０（０°におけるコリメ−ティングレ
ンズＭ１の形状誤差）−Ｆ１８０（１８０°におけるコ
リメ−ティングレンズＭ１の形状誤差）を得る。この結
果と、（３）のデ−タとを加えることにより、Ｆ０を得
る。このＦ０を（１）の結果と引き算をすることによ
り、Ｈ０（０°における被検レンズＭ２の形状誤差）を
得る。
ることにより、Ｆ０（０°におけるコリメ−ティングレ
ンズＭ１の形状誤差）−Ｆ１８０（１８０°におけるコ
リメ−ティングレンズＭ１の形状誤差）を得る。この結
果と、（３）のデ−タとを加えることにより、Ｆ０を得
る。このＦ０を（１）の結果と引き算をすることによ
り、Ｈ０（０°における被検レンズＭ２の形状誤差）を
得る。
【００１０】この方法の問題点は、システム全体のアラ
イメントを正確に維持したまま、被検レンズを正確に１
８０°回転させることと、ミラ−を設置しなければなら
ないことである。
イメントを正確に維持したまま、被検レンズを正確に１
８０°回転させることと、ミラ−を設置しなければなら
ないことである。
【００１１】他のコリメ−ティングレンズの形状誤差を
求める方法として「波面平均化法」がある。この測定法
は明るいＦナンバーの被検レンズ４２を使用し、コリメ
−ティングレンズ４１は変えずに被測定領域を変位させ
て波面測定を複数回行なう。測定データを平均化するこ
とにより、被検レンズ４２の形状誤差による測定への影
響を減少させコリメ−ティングレンズ４１の面形状を求
めることができる。この方法は、被検レンズ４２の形状
誤差がランダムであることを仮定している。図４は、こ
の測定法の原理を表す図である。測定データＷＫを平均
すると式１のようになる。
求める方法として「波面平均化法」がある。この測定法
は明るいＦナンバーの被検レンズ４２を使用し、コリメ
−ティングレンズ４１は変えずに被測定領域を変位させ
て波面測定を複数回行なう。測定データを平均化するこ
とにより、被検レンズ４２の形状誤差による測定への影
響を減少させコリメ−ティングレンズ４１の面形状を求
めることができる。この方法は、被検レンズ４２の形状
誤差がランダムであることを仮定している。図４は、こ
の測定法の原理を表す図である。測定データＷＫを平均
すると式１のようになる。
【００１２】
【数１】
【００１３】被検レンズ４２の面形状ＷＴＫを変化させ
ながら、測定回数ｎを増やしてゆくと式１の右辺第２項
は零に近づくので、コリメ−ティングレンズ４１の面形
状ＷＲが求められる。
ながら、測定回数ｎを増やしてゆくと式１の右辺第２項
は零に近づくので、コリメ−ティングレンズ４１の面形
状ＷＲが求められる。
【００１４】この方法は、コリメーティングレンズ４１
のＮＡより大きいＮＡの被検レンズ４２を準備し、その
被検レンズ４２を光軸に対して横ずらしさせる事によ
り、波面を平均化させ、コリメーティングレンズ４１が
有する参照球面の形状誤差を求めていた。
のＮＡより大きいＮＡの被検レンズ４２を準備し、その
被検レンズ４２を光軸に対して横ずらしさせる事によ
り、波面を平均化させ、コリメーティングレンズ４１が
有する参照球面の形状誤差を求めていた。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】前記の如き従来の技術
においては、測定対象物の形状が制限されるという問題
点があった。
においては、測定対象物の形状が制限されるという問題
点があった。
【００１６】更に、平均化するデータの非一様性が必ず
必要である。
必要である。
【００１７】本発明の目的は、波面の平均化を一定パタ
ーン創成に用い、そのパターンを抽出すること（波面創
成抽出法）により、被検レンズの平均化の制限を緩和す
ることができる形状測定法およびシステムを提供するこ
とである。
ーン創成に用い、そのパターンを抽出すること（波面創
成抽出法）により、被検レンズの平均化の制限を緩和す
ることができる形状測定法およびシステムを提供するこ
とである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明は、測定対象物か
らの反射波面と、基準面による参照波面とを干渉させ、
その干渉縞パターンにより、前記測定対象物の形状誤差
を求める形状測定法であって、 測定対象物の、回転軸に
関する回転平均形状を求めること、 前記測定対象物から
の反射波面と、基準面による参照波面とを干渉させた干
渉縞パターンを求めること、 前記回転平均形状と、前記
干渉縞パターンとより、前記測定対象物の形状誤差のう
ち非回転対称成分を求めることよりなることを特徴とす
る。
らの反射波面と、基準面による参照波面とを干渉させ、
その干渉縞パターンにより、前記測定対象物の形状誤差
を求める形状測定法であって、 測定対象物の、回転軸に
関する回転平均形状を求めること、 前記測定対象物から
の反射波面と、基準面による参照波面とを干渉させた干
渉縞パターンを求めること、 前記回転平均形状と、前記
干渉縞パターンとより、前記測定対象物の形状誤差のう
ち非回転対称成分を求めることよりなることを特徴とす
る。
【００１９】
【作用】本発明は、以下に定義する真の回転対称成分
（ＲＳ）、非回転対称成分（ＡＳ）により、第１の測定
対象物の形状誤差を求めるものである。真の回転対称成
分（ＲＳ）、非回転対称成分（ＡＳ）の定義を図５の模
式図により説明する。図５において、Ｈは、求める第１
の測定対象物の形状誤差の分布図を示す。第１の測定対
象物を回転させながら、第１の測定対象物上の各点での
測定値を求め、それらを平均したものがＲＳで示す回転
対称成分である。ＡＳで示す非回転対称成分は、Ｈ−Ｒ
Ｓで定義される。
（ＲＳ）、非回転対称成分（ＡＳ）により、第１の測定
対象物の形状誤差を求めるものである。真の回転対称成
分（ＲＳ）、非回転対称成分（ＡＳ）の定義を図５の模
式図により説明する。図５において、Ｈは、求める第１
の測定対象物の形状誤差の分布図を示す。第１の測定対
象物を回転させながら、第１の測定対象物上の各点での
測定値を求め、それらを平均したものがＲＳで示す回転
対称成分である。ＡＳで示す非回転対称成分は、Ｈ−Ｒ
Ｓで定義される。
【００２０】形状誤差Ｈを求める手順は、以下の通りで
ある。
ある。
【００２１】（１）干渉縞パタ−ンＯＲを求める。これ
は、コリメ−ティングレンズの形状誤差Ｆ０、真の回転
対称成分ＲＳ、非回転対称成分ＡＳの和である。
は、コリメ−ティングレンズの形状誤差Ｆ０、真の回転
対称成分ＲＳ、非回転対称成分ＡＳの和である。
【００２２】（２）第１の回転対称成分検出手段は、回
転手段により回転させながら測定して得られた表面形状
デ−タを平均して、第１の回転対称成分を求める。これ
は、コリメ−ティングレンズの形状誤差Ｆ０と回転対称
成分（ＲＳ１とする）の和である。
転手段により回転させながら測定して得られた表面形状
デ−タを平均して、第１の回転対称成分を求める。これ
は、コリメ−ティングレンズの形状誤差Ｆ０と回転対称
成分（ＲＳ１とする）の和である。
【００２３】（３）変位手段により、第１の回転軸を変
位させる。第２の回転対称成分検出手段は、第１の測定
対象物または第２の測定対象物を変位後の第１の回転軸
回りに、少なくとも１回転させながら、測定して得られ
た表面形状デ−タを平均して第２の回転対称成分を求め
る。これは、コリメ−ティングレンズの形状誤差Ｆ０と
回転対称成分（ＲＳ２とする）の和である。
位させる。第２の回転対称成分検出手段は、第１の測定
対象物または第２の測定対象物を変位後の第１の回転軸
回りに、少なくとも１回転させながら、測定して得られ
た表面形状デ−タを平均して第２の回転対称成分を求め
る。これは、コリメ−ティングレンズの形状誤差Ｆ０と
回転対称成分（ＲＳ２とする）の和である。
【００２４】（４）真の回転対称成分検出手段は、第１
の回転対称成分と第２の回転対称成分より、コリメーテ
ィングレンズの形状誤差を含まない回転対称成分（これ
を真の回転対称成分と呼び、これは、ＲＳ１またはＲＳ
２である）を、第１の回転対称成分または第２の回転対
称成分について求める。
の回転対称成分と第２の回転対称成分より、コリメーテ
ィングレンズの形状誤差を含まない回転対称成分（これ
を真の回転対称成分と呼び、これは、ＲＳ１またはＲＳ
２である）を、第１の回転対称成分または第２の回転対
称成分について求める。
【００２５】（５）形状誤差検出手段は、（２），
（３）で求めた真の回転対称成分と、第１の回転対称成
分または第２の回転対称成分のうち少なくとも一方とよ
り、コリメーティングレンズの形状誤差を求める。
（３）で求めた真の回転対称成分と、第１の回転対称成
分または第２の回転対称成分のうち少なくとも一方とよ
り、コリメーティングレンズの形状誤差を求める。
【００２６】（６）第１の算出手段は、（１）で求めた
干渉縞パターンと、（５）で求めたコリメーティングレ
ンズの形状誤差の差を求めて、第１の測定対象物の真の
表面形状Ｈを算出する。
干渉縞パターンと、（５）で求めたコリメーティングレ
ンズの形状誤差の差を求めて、第１の測定対象物の真の
表面形状Ｈを算出する。
【００２７】
【実施例】図６に本発明に係わる形状測定システムであ
るフィゾ−型干渉計システムを示す。本フィゾ−型干渉
計システムは、制御部８と、処理部１５と、レ−ザ光源
１と、撮像素子２と、半透鏡３と、コリメ−ティングレ
ンズ（フィゾ−レンズ）Ｌ，Ｍ１と、測定対象物である
被検レンズ１０の３軸方向の位置ぎめを行なうＸステ−
ジ４、Ｙステ−ジ５、Ｚステ−ジ６と、回転手段である
ベアリング１４と、移動手段であるαステ−ジ７とを有
する。制御部８は、撮像素子２とレ−ザ光源１の制御、
および処理部１５とのデ−タのやり取りを行なう。処理
部１５は、図１に示すように、第１の回転対称成分検出
手段８１と、第２の回転対称成分検出手段８２と、真の
回転対称成分検出手段８３と、形状誤差検出手段８４
と、第１の算出手段８５と、メモリ８６に格納された干
渉縞パタ−ンとを有する。処理部１５は、プログラム及
びデ−タを記憶するメモリ８６と、ＣＰＵと（図示しな
い）とを有する。
るフィゾ−型干渉計システムを示す。本フィゾ−型干渉
計システムは、制御部８と、処理部１５と、レ−ザ光源
１と、撮像素子２と、半透鏡３と、コリメ−ティングレ
ンズ（フィゾ−レンズ）Ｌ，Ｍ１と、測定対象物である
被検レンズ１０の３軸方向の位置ぎめを行なうＸステ−
ジ４、Ｙステ−ジ５、Ｚステ−ジ６と、回転手段である
ベアリング１４と、移動手段であるαステ−ジ７とを有
する。制御部８は、撮像素子２とレ−ザ光源１の制御、
および処理部１５とのデ−タのやり取りを行なう。処理
部１５は、図１に示すように、第１の回転対称成分検出
手段８１と、第２の回転対称成分検出手段８２と、真の
回転対称成分検出手段８３と、形状誤差検出手段８４
と、第１の算出手段８５と、メモリ８６に格納された干
渉縞パタ−ンとを有する。処理部１５は、プログラム及
びデ−タを記憶するメモリ８６と、ＣＰＵと（図示しな
い）とを有する。
【００２８】ＣＰＵと、メモリ８６とは、図１に示す第
１の回転対称成分検出手段８１と、第２の回転対称成分
検出手段８２と、真の回転対称成分検出手段８３と、形
状誤差検出手段８４と、第１の算出手段８５との機能を
実行する。
１の回転対称成分検出手段８１と、第２の回転対称成分
検出手段８２と、真の回転対称成分検出手段８３と、形
状誤差検出手段８４と、第１の算出手段８５との機能を
実行する。
【００２９】回転手段であるベアリング１４は、被検レ
ンズ１０を光軸回りに回転させる。移動手段であるαス
テ−ジ７は、被検レンズ１０の光軸を回転中心９回りに
回転させる。
ンズ１０を光軸回りに回転させる。移動手段であるαス
テ−ジ７は、被検レンズ１０の光軸を回転中心９回りに
回転させる。
【００３０】そして、測定対象である被検レンズ１０に
よる反射波面と、コリメーティングレンズＭ１による参
照波面とを干渉させ、その干渉縞パターンにより、被検
レンズ１０の形状誤差を測定するものである。
よる反射波面と、コリメーティングレンズＭ１による参
照波面とを干渉させ、その干渉縞パターンにより、被検
レンズ１０の形状誤差を測定するものである。
【００３１】上記構成において、レーザ１から出射した
光は、半透鏡３に入射する。この光のうち、１部は、フ
ィゾ−レンズＬ，Ｍ１の基準面１６で反射されて、半透
鏡３に戻り上方に直進する。こうして撮像素子２に入射
する。
光は、半透鏡３に入射する。この光のうち、１部は、フ
ィゾ−レンズＬ，Ｍ１の基準面１６で反射されて、半透
鏡３に戻り上方に直進する。こうして撮像素子２に入射
する。
【００３２】一方、フィゾ−レンズＬ，Ｍ１に入射した
光のうち、１部はフィゾ−レンズＬ，Ｍ１によって適当
な球面波とされて被検レンズ１０に入射する。そして、
ここで反射されて再びフィゾ−レンズＬ，Ｍ１を通り、
半透鏡３に戻り、上方に折り曲げられて撮像素子２に入
射する。
光のうち、１部はフィゾ−レンズＬ，Ｍ１によって適当
な球面波とされて被検レンズ１０に入射する。そして、
ここで反射されて再びフィゾ−レンズＬ，Ｍ１を通り、
半透鏡３に戻り、上方に折り曲げられて撮像素子２に入
射する。
【００３３】このとき、被検レンズ１０の位置が調整さ
れて被検レンズ１０の形状とフィゾ−レンズＬ，Ｍ１が
作り出す球面波との形状が概略一致していれば、撮像素
子２上には充分な粗さの干渉縞が観測される。観測され
た干渉縞は被検レンズ１０の形状と球面波との形状のズ
レ即ち波面収差の情報を与えており、縞１本が丁度レー
ザ光源１からの光の波長λの半分のズレに等しくなって
いる。
れて被検レンズ１０の形状とフィゾ−レンズＬ，Ｍ１が
作り出す球面波との形状が概略一致していれば、撮像素
子２上には充分な粗さの干渉縞が観測される。観測され
た干渉縞は被検レンズ１０の形状と球面波との形状のズ
レ即ち波面収差の情報を与えており、縞１本が丁度レー
ザ光源１からの光の波長λの半分のズレに等しくなって
いる。
【００３４】従って、被検レンズ１０の形状が球面に近
い場合は、全体にわたって干渉縞の粗さが適当なものと
なって干渉縞パターンを解析する事により被検レンズ１
０の全体形状を一括で測定できる。
い場合は、全体にわたって干渉縞の粗さが適当なものと
なって干渉縞パターンを解析する事により被検レンズ１
０の全体形状を一括で測定できる。
【００３５】測定は以下の手順で行なわれる。
【００３６】（１）コリメ−ティングレンズＬ，Ｍ１の
光軸と被検レンズ１０の中心軸（第１の回転軸）を一致
させた状態で干渉縞パタ−ンＯＲを求める。これは、コ
リメ−ティングレンズＬ，Ｍ１の形状誤差Ｆ０、回転対
称成分ＲＳ１、非回転対称成分ＡＳの和である。
光軸と被検レンズ１０の中心軸（第１の回転軸）を一致
させた状態で干渉縞パタ−ンＯＲを求める。これは、コ
リメ−ティングレンズＬ，Ｍ１の形状誤差Ｆ０、回転対
称成分ＲＳ１、非回転対称成分ＡＳの和である。
【００３７】（２）次に、ベアリング１４により、被検
レンズ１０を１回転させながら、図７に示す表面形状デ
−タを取る。第１の回転対称成分検出手段８１は、ベア
リング１４により回転させながら測定して得られた表面
形状デ−タを平均して、第１の回転対称成分を求める。
これは、コリメ−ティングレンズＭ１の形状誤差Ｆ０と
回転対称成分ＲＳ１の和である。
レンズ１０を１回転させながら、図７に示す表面形状デ
−タを取る。第１の回転対称成分検出手段８１は、ベア
リング１４により回転させながら測定して得られた表面
形状デ−タを平均して、第１の回転対称成分を求める。
これは、コリメ−ティングレンズＭ１の形状誤差Ｆ０と
回転対称成分ＲＳ１の和である。
【００３８】（３）被検レンズ１０の中心軸を移動させ
るαステ−ジ７により、被検レンズ１０の中心軸を移動
させる。同時に、Ｘステ−ジ４、Ｙステ−ジ５、Ｚステ
−ジ６により、被検レンズ１０の被検面の曲率中心とコ
リメ−ティングレンズＬ，Ｍ１の焦点位置が一致するよ
うに３次元移動も行なう。第２の回転対称成分検出手段
８２は、被検レンズ１０を移動後の中心軸回りに、１回
転させながら、測定して得られた表面形状デ−タを平均
して第２の回転対称成分を求める。これは、コリメ−テ
ィングレンズＭ１の形状誤差Ｆ０と回転対称成分（ＲＳ
２とする）の和である。コリメ−ティングレンズＬ，Ｍ
１の光軸と被検レンズ１０の中心軸はずれているため
に、干渉縞は図８に示す部分のみで測定される。
るαステ−ジ７により、被検レンズ１０の中心軸を移動
させる。同時に、Ｘステ−ジ４、Ｙステ−ジ５、Ｚステ
−ジ６により、被検レンズ１０の被検面の曲率中心とコ
リメ−ティングレンズＬ，Ｍ１の焦点位置が一致するよ
うに３次元移動も行なう。第２の回転対称成分検出手段
８２は、被検レンズ１０を移動後の中心軸回りに、１回
転させながら、測定して得られた表面形状デ−タを平均
して第２の回転対称成分を求める。これは、コリメ−テ
ィングレンズＭ１の形状誤差Ｆ０と回転対称成分（ＲＳ
２とする）の和である。コリメ−ティングレンズＬ，Ｍ
１の光軸と被検レンズ１０の中心軸はずれているため
に、干渉縞は図８に示す部分のみで測定される。
【００３９】（４）真の回転対称成分検出手段８３は、
第１の回転対称成分と第２の回転対称成分より、コリメ
ーティングレンズＭ１の形状誤差を含まない回転対称成
分（これを真の回転対称成分と呼び、ＲＳ１またはＲＳ
２である）を、第１の回転対称成分について求める。こ
れを図９により説明する。図７、図８に示す各リング上
で回転対称成分は、同一の値を取るので、それを図９に
示すようにＲＳ１Ａ＋Ｆ０（コリメーティングレンズＭ
１の形状誤差），ＲＳ１Ｂ＋Ｆ０，ＲＳ２Ａ＋Ｆ０，Ｒ
Ｓ２Ｂ＋Ｆ０とする。第１の回転対称成分と第２の回転
対称成分の差を取ると、コリメーティングレンズＭ１の
形状誤差は、消えて、交点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの値は、図９
に示すようになる。中心Ｏにおける第２の回転対称成分
の値を基準にすると、弧ＯＥ上の値は定数ＲＳ２Ａとい
う共通部分を含むため、第１の回転対称成分の値がすべ
て決定する。
第１の回転対称成分と第２の回転対称成分より、コリメ
ーティングレンズＭ１の形状誤差を含まない回転対称成
分（これを真の回転対称成分と呼び、ＲＳ１またはＲＳ
２である）を、第１の回転対称成分について求める。こ
れを図９により説明する。図７、図８に示す各リング上
で回転対称成分は、同一の値を取るので、それを図９に
示すようにＲＳ１Ａ＋Ｆ０（コリメーティングレンズＭ
１の形状誤差），ＲＳ１Ｂ＋Ｆ０，ＲＳ２Ａ＋Ｆ０，Ｒ
Ｓ２Ｂ＋Ｆ０とする。第１の回転対称成分と第２の回転
対称成分の差を取ると、コリメーティングレンズＭ１の
形状誤差は、消えて、交点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの値は、図９
に示すようになる。中心Ｏにおける第２の回転対称成分
の値を基準にすると、弧ＯＥ上の値は定数ＲＳ２Ａとい
う共通部分を含むため、第１の回転対称成分の値がすべ
て決定する。
【００４０】また、点Ｂと点Ｃは、第１の回転対称成分
の値が同じであることを利用すると、弧ＯＥの代わりに
弧ＯＢ、弧ＣＦ上の値を使っても、第１の回転対称成分
の値がもとまる。
の値が同じであることを利用すると、弧ＯＥの代わりに
弧ＯＢ、弧ＣＦ上の値を使っても、第１の回転対称成分
の値がもとまる。
【００４１】さらに、別の求め方として、未知数がＲＳ
１Ａ，ＲＳ１Ｂ，ＲＳ２Ａ，ＲＳ２Ｂの４個、方程式が
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの値について、実質３個できることを利
用して、ＲＳ１Ａを基準としたＲＳ１Ｂ，ＲＳ２Ａ，Ｒ
Ｓ２Ｂの値を求めることもできる。
１Ａ，ＲＳ１Ｂ，ＲＳ２Ａ，ＲＳ２Ｂの４個、方程式が
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの値について、実質３個できることを利
用して、ＲＳ１Ａを基準としたＲＳ１Ｂ，ＲＳ２Ａ，Ｒ
Ｓ２Ｂの値を求めることもできる。
【００４２】こうして、形状誤差の回転対称成分が確定
する。この操作を被検レンズ１０全体について、行なえ
ば良い。
する。この操作を被検レンズ１０全体について、行なえ
ば良い。
【００４３】（５）形状誤差検出手段８４は、（２）で
求めた第１の回転対称成分と真の回転対称成分より、コ
リメーティングレンズＭ１の形状誤差を求める。
求めた第１の回転対称成分と真の回転対称成分より、コ
リメーティングレンズＭ１の形状誤差を求める。
【００４４】（６）第１の算出手段８５は、（１）で求
めた干渉縞パターンと、（５）で求めたコリメーティン
グレンズＭ１の形状誤差の差を求めて、被検レンズの真
の表面形状Ｈを算出する。
めた干渉縞パターンと、（５）で求めたコリメーティン
グレンズＭ１の形状誤差の差を求めて、被検レンズの真
の表面形状Ｈを算出する。
【００４５】次に、第２の実施例として、コリメーティ
ングレンズＭ１の形状誤差を求めないで、直接、被検レ
ンズの真の表面形状Ｈを算出する方法について述べる。
ングレンズＭ１の形状誤差を求めないで、直接、被検レ
ンズの真の表面形状Ｈを算出する方法について述べる。
【００４６】本フィゾ−型干渉計システムは、制御部８
７と、レ−ザ光源１と、撮像素子２と、半透鏡３と、コ
リメ−ティングレンズ（フィゾ−レンズ）Ｌ，Ｍ１と、
被検レンズ１０の３軸方向の位置ぎめを行なうＸステ−
ジ４、Ｙステ−ジ５、Ｚステ−ジ６と、回転手段である
ベアリング１４と、移動手段であるαステ−ジ７とを有
する。すなわち、図６の処理部１５の代わりに処理部８
７を備えたものである。制御部８７は、図１に示すよう
に、第１の回転対称成分検出手段８１と、第２の回転対
称成分検出手段８２と、真の回転対称成分検出手段８３
と、第２の算出手段８８と、非回転対称成分検出手段８
９と、メモリ８６に格納された干渉縞パタ−ンとを有す
る。
７と、レ−ザ光源１と、撮像素子２と、半透鏡３と、コ
リメ−ティングレンズ（フィゾ−レンズ）Ｌ，Ｍ１と、
被検レンズ１０の３軸方向の位置ぎめを行なうＸステ−
ジ４、Ｙステ−ジ５、Ｚステ−ジ６と、回転手段である
ベアリング１４と、移動手段であるαステ−ジ７とを有
する。すなわち、図６の処理部１５の代わりに処理部８
７を備えたものである。制御部８７は、図１に示すよう
に、第１の回転対称成分検出手段８１と、第２の回転対
称成分検出手段８２と、真の回転対称成分検出手段８３
と、第２の算出手段８８と、非回転対称成分検出手段８
９と、メモリ８６に格納された干渉縞パタ−ンとを有す
る。
【００４７】回転手段であるベアリング１４は、被検レ
ンズ１０を光軸回りに回転させる。移動手段であるαス
テ−ジ７は、被検レンズ１０の光軸を回転中心９回りに
回転させる。
ンズ１０を光軸回りに回転させる。移動手段であるαス
テ−ジ７は、被検レンズ１０の光軸を回転中心９回りに
回転させる。
【００４８】そして、測定対象である被検レンズ１０に
よる反射波面と、コリメーティングレンズＭ１による参
照波面とを干渉させ、その干渉縞パターンにより、被検
レンズ１０の形状誤差を測定するものである。
よる反射波面と、コリメーティングレンズＭ１による参
照波面とを干渉させ、その干渉縞パターンにより、被検
レンズ１０の形状誤差を測定するものである。
【００４９】測定は以下の手順で行なわれる。
【００５０】（１）コリメ−ティングレンズＬ，Ｍ１の
光軸と被検レンズ１０の中心軸を一致させた状態で干渉
縞パタ−ンＯＲを求める。これは、コリメ−ティングレ
ンズＬ，Ｍ１の形状誤差Ｆ０、回転対称成分ＲＳ１、非
回転対称成分ＡＳの和である。
光軸と被検レンズ１０の中心軸を一致させた状態で干渉
縞パタ−ンＯＲを求める。これは、コリメ−ティングレ
ンズＬ，Ｍ１の形状誤差Ｆ０、回転対称成分ＲＳ１、非
回転対称成分ＡＳの和である。
【００５１】（２）次に、ベアリング１４により、被検
レンズ１０を１回転させながら、図７に示す表面形状デ
−タを取る。第１の回転対称成分検出手段８１は、ベア
リング１４により回転させながら測定して得られた表面
形状デ−タを平均して、第１の回転対称成分を求める。
これは、コリメ−ティングレンズＬ，Ｍ１の形状誤差Ｆ
０と回転対称成分ＲＳ１の和である。
レンズ１０を１回転させながら、図７に示す表面形状デ
−タを取る。第１の回転対称成分検出手段８１は、ベア
リング１４により回転させながら測定して得られた表面
形状デ−タを平均して、第１の回転対称成分を求める。
これは、コリメ−ティングレンズＬ，Ｍ１の形状誤差Ｆ
０と回転対称成分ＲＳ１の和である。
【００５２】（３）被検レンズ１０の中心軸を移動させ
るαステ−ジ７により、被検レンズ１０の中心軸を移動
させる。同時に、Ｘステ−ジ４、Ｙステ−ジ５、Ｚステ
−ジ６により、被検レンズ１０の被検面の曲率中心とコ
リメ−ティングレンズＬ，Ｍ１の焦点位置が一致するよ
うに３次元移動も行なう。第２の回転対称成分検出手段
８２は、被検レンズ１０を移動後の中心軸回りに、少な
くとも１回転させながら、測定して得られた表面形状デ
−タを平均して第２の回転対称成分を求める。これは、
コリメ−ティングレンズＭ１の形状誤差Ｆ０と回転対称
成分ＲＳ２の和である。コリメ−ティングレンズＬ，Ｍ
１の光軸と被検レンズ１０の光中心軸はずれているため
に、干渉縞は図８に示す部分のみで測定される。
るαステ−ジ７により、被検レンズ１０の中心軸を移動
させる。同時に、Ｘステ−ジ４、Ｙステ−ジ５、Ｚステ
−ジ６により、被検レンズ１０の被検面の曲率中心とコ
リメ−ティングレンズＬ，Ｍ１の焦点位置が一致するよ
うに３次元移動も行なう。第２の回転対称成分検出手段
８２は、被検レンズ１０を移動後の中心軸回りに、少な
くとも１回転させながら、測定して得られた表面形状デ
−タを平均して第２の回転対称成分を求める。これは、
コリメ−ティングレンズＭ１の形状誤差Ｆ０と回転対称
成分ＲＳ２の和である。コリメ−ティングレンズＬ，Ｍ
１の光軸と被検レンズ１０の光中心軸はずれているため
に、干渉縞は図８に示す部分のみで測定される。
【００５３】（４）真の回転対称成分検出手段８３は、
第１の回転対称成分と第２の回転対称成分より、コリメ
ーティングレンズＭ１の形状誤差を含まない回転対称成
分（これを真の回転対称成分と呼び、ＲＳ１またはＲＳ
２である）を、第１の回転対称成分について求める。こ
れを図９により説明する。図７、図８に示す各リング上
で回転対称成分は、同一の値を取るので、それを図９に
示すようにＲＳ１Ａ，ＲＳ１Ｂ，ＲＳ２Ａ，ＲＳ２Ｂと
する。第１の回転対称成分と第２の回転対称成分の差を
取ると、コリメーティングレンズＭ１の形状誤差は、消
えて、交点Ａ，Ｂ，Ｃの値は、図９に示すようになる。
今、ＲＳ２Ａの値を被検レンズの形状誤差の基準値とし
て、値を決定すると、Ｃ，Ｂ，Ａの順に形状誤差の回転
対称成分が確定する。この操作を被検レンズ１０全体に
ついて、順次行なえば良い。
第１の回転対称成分と第２の回転対称成分より、コリメ
ーティングレンズＭ１の形状誤差を含まない回転対称成
分（これを真の回転対称成分と呼び、ＲＳ１またはＲＳ
２である）を、第１の回転対称成分について求める。こ
れを図９により説明する。図７、図８に示す各リング上
で回転対称成分は、同一の値を取るので、それを図９に
示すようにＲＳ１Ａ，ＲＳ１Ｂ，ＲＳ２Ａ，ＲＳ２Ｂと
する。第１の回転対称成分と第２の回転対称成分の差を
取ると、コリメーティングレンズＭ１の形状誤差は、消
えて、交点Ａ，Ｂ，Ｃの値は、図９に示すようになる。
今、ＲＳ２Ａの値を被検レンズの形状誤差の基準値とし
て、値を決定すると、Ｃ，Ｂ，Ａの順に形状誤差の回転
対称成分が確定する。この操作を被検レンズ１０全体に
ついて、順次行なえば良い。
【００５４】（５）非回転対称成分検出手段８９は、メ
モリ８６に格納された干渉縞パターン（Ｆ０，ＲＳ１，
ＡＳの和である）と、第１の回転対称成分（Ｆ０，ＲＳ
１の和である）との差より、非回転対称成分を求める。
モリ８６に格納された干渉縞パターン（Ｆ０，ＲＳ１，
ＡＳの和である）と、第１の回転対称成分（Ｆ０，ＲＳ
１の和である）との差より、非回転対称成分を求める。
【００５５】（６）第２の算出手段８８は、（４）で求
めた真の回転対称成分ＲＳと、（５）で求めた非回転対
称成分ＡＳの和を求めて、被検レンズの真の表面形状Ｈ
を算出する。 以上のように、コリメーティングレンズ
のＮＡより小さい被検レンズの測定を行なうことができ
るフィゾ−型干渉計システムを提供できる。また、従来
技術である図２、３の場合は、３点（０°、１８０°、
ミラ−設置）のみで測定を行なうため、アライメントの
要求が厳しいが、本発明の場合は、３６０°を多数に分
割するため、各々の位置でのアライメントの要求を緩和
しても、最終的な精度は、従来技術よりも改善されると
いう効果がある。
めた真の回転対称成分ＲＳと、（５）で求めた非回転対
称成分ＡＳの和を求めて、被検レンズの真の表面形状Ｈ
を算出する。 以上のように、コリメーティングレンズ
のＮＡより小さい被検レンズの測定を行なうことができ
るフィゾ−型干渉計システムを提供できる。また、従来
技術である図２、３の場合は、３点（０°、１８０°、
ミラ−設置）のみで測定を行なうため、アライメントの
要求が厳しいが、本発明の場合は、３６０°を多数に分
割するため、各々の位置でのアライメントの要求を緩和
しても、最終的な精度は、従来技術よりも改善されると
いう効果がある。
【００５６】また、この測定法によれば、被検レンズの
中心に穴があいていても、全く影響を受けない利点があ
る。
中心に穴があいていても、全く影響を受けない利点があ
る。
【００５７】上記において、θステ−ジの回転は、被検
レンズの形状誤差の粗さに応じて、３６０°を何等分化
して、行なわれるが、形状誤差が大きくなると、分割を
細かくしなければならない。そのため、形状誤差が大き
いときは、分割をして、測定を繰り返すことをやめて、
θステ−ジを１回転させるあいだ中、ＣＣＤにデ−タを
蓄積させることとしても良い。これは、デ−タを時間積
分することであり、この後、平均を取ればよい。
レンズの形状誤差の粗さに応じて、３６０°を何等分化
して、行なわれるが、形状誤差が大きくなると、分割を
細かくしなければならない。そのため、形状誤差が大き
いときは、分割をして、測定を繰り返すことをやめて、
θステ−ジを１回転させるあいだ中、ＣＣＤにデ−タを
蓄積させることとしても良い。これは、デ−タを時間積
分することであり、この後、平均を取ればよい。
【００５８】図７，８，９は、横ずらし量を半径と同じ
くし、演算簡単化の為、弧ＯＥ上のデ−タに限定して、
形状誤差を求めた例を示すが、高精度化の為には、弧Ｏ
Ｅ上のデータだけでなく、図９の和集合部の全データを
順々につないでいく方法で計算に使用すれば良い。
くし、演算簡単化の為、弧ＯＥ上のデ−タに限定して、
形状誤差を求めた例を示すが、高精度化の為には、弧Ｏ
Ｅ上のデータだけでなく、図９の和集合部の全データを
順々につないでいく方法で計算に使用すれば良い。
【００５９】また、順々につないでいく方法で計算する
時は、逆に横ずらし量を半径以下とする事ができる。
時は、逆に横ずらし量を半径以下とする事ができる。
【００６０】更に、測定誤差（被検レンズの保持方法の
関係で、横ずらしを大きくすると被検レンズの位置がず
れる可能性があり、これに起因する誤差）を少くする為
に、横ずらしを小さくしたい場合は、例えば、図７の半
分のずらしで左右にふり分けて測定すれば、良い。横ず
らしの回数は、２倍になるが、図７と同じデ−タが得ら
れ、かつ上記の誤差が小さくなるため、高精度化が期待
できる。
関係で、横ずらしを大きくすると被検レンズの位置がず
れる可能性があり、これに起因する誤差）を少くする為
に、横ずらしを小さくしたい場合は、例えば、図７の半
分のずらしで左右にふり分けて測定すれば、良い。横ず
らしの回数は、２倍になるが、図７と同じデ−タが得ら
れ、かつ上記の誤差が小さくなるため、高精度化が期待
できる。
【００６１】本実施例は、回転軸が一つの場合について
説明をしたが、本発明は、これに限られるものではな
く、回転軸が二つの場合についても同様に適用すること
ができる。これについて、図１１により説明する。
説明をしたが、本発明は、これに限られるものではな
く、回転軸が二つの場合についても同様に適用すること
ができる。これについて、図１１により説明する。
【００６２】本フィゾ−型干渉計システムは、制御部８
と、レ−ザ光源１と、撮像素子２と、半透鏡３と、コリ
メ−ティングレンズ（フィゾ−レンズ）Ｌ，Ｍ１と、被
検レンズ１１１０を回転させる第１の回転手段（第１の
回転軸を有する）１１２０と、第２の回転手段（第２の
回転軸１１７３を有する）であるαステ−ジ１１７とを
有する。制御部８は、撮像素子２とレ−ザ光源１の制
御、および処理部１１１５とのデ−タのやり取りを行な
う。
と、レ−ザ光源１と、撮像素子２と、半透鏡３と、コリ
メ−ティングレンズ（フィゾ−レンズ）Ｌ，Ｍ１と、被
検レンズ１１１０を回転させる第１の回転手段（第１の
回転軸を有する）１１２０と、第２の回転手段（第２の
回転軸１１７３を有する）であるαステ−ジ１１７とを
有する。制御部８は、撮像素子２とレ−ザ光源１の制
御、および処理部１１１５とのデ−タのやり取りを行な
う。
【００６３】第１の回転手段１１２０は、被検レンズ１
１１０を光軸に垂直な回転軸回りに回転させる。
１１０を光軸に垂直な回転軸回りに回転させる。
【００６４】そして、被検レンズ１１１０による反射波
面と、測定対象であるコリメーティングレンズＭ１によ
る参照波面とを干渉させ、その干渉縞パターンにより、
被検レンズ１１１０の形状誤差を測定するものである。
面と、測定対象であるコリメーティングレンズＭ１によ
る参照波面とを干渉させ、その干渉縞パターンにより、
被検レンズ１１１０の形状誤差を測定するものである。
【００６５】測定は、以下の手順で行なわれる。
【００６６】（１）コリメ−ティングレンズＬ，Ｍ１の
光軸と被検レンズ１１１０の中心軸を一致させる。この
状態で、第１の回転手段１１２０により、被検レンズ１
１１０を１回転させながら、表面形状デ−タをリング状
に取る。回転させながら測定して得られた表面形状デ−
タを平均して、第１の回転対称成分を求める。これは、
コリメ−ティングレンズＭ１の形状誤差Ｆ０と回転対称
成分ＲＳ１の和である。
光軸と被検レンズ１１１０の中心軸を一致させる。この
状態で、第１の回転手段１１２０により、被検レンズ１
１１０を１回転させながら、表面形状デ−タをリング状
に取る。回転させながら測定して得られた表面形状デ−
タを平均して、第１の回転対称成分を求める。これは、
コリメ−ティングレンズＭ１の形状誤差Ｆ０と回転対称
成分ＲＳ１の和である。
【００６７】（２）αステ−ジ１１７により第２の回転
軸１１７３回りに、被検レンズ１１１０を少なくとも１
回転させながら、表面形状デ−タを取る。測定して得ら
れた表面形状デ−タを平均して第２の回転対称成分を求
める。これは、コリメ−ティングレンズＭ１の形状誤差
Ｆ０と回転対称成分ＲＳ２の和である。
軸１１７３回りに、被検レンズ１１１０を少なくとも１
回転させながら、表面形状デ−タを取る。測定して得ら
れた表面形状デ−タを平均して第２の回転対称成分を求
める。これは、コリメ−ティングレンズＭ１の形状誤差
Ｆ０と回転対称成分ＲＳ２の和である。
【００６８】（３）第１の回転対称成分と第２の回転対
称成分より、コリメーティングレンズＭ１の形状誤差を
含まない回転対称成分（これを真の回転対称成分と呼
び、これは、ＲＳ１またはＲＳ２である）を、第１の回
転対称成分について求める。
称成分より、コリメーティングレンズＭ１の形状誤差を
含まない回転対称成分（これを真の回転対称成分と呼
び、これは、ＲＳ１またはＲＳ２である）を、第１の回
転対称成分について求める。
【００６９】こうして、形状誤差の回転対称成分が確定
する。この操作を被検レンズ１１１０全体について、行
なえば良い。
する。この操作を被検レンズ１１１０全体について、行
なえば良い。
【００７０】（４）（１）で求めた第１の回転対称成分
と真の回転対称成分より、コリメーティングレンズＭ１
の形状誤差を求める。
と真の回転対称成分より、コリメーティングレンズＭ１
の形状誤差を求める。
【００７１】以上のように、本発明によれば、平均化す
るデータのランダム性を必要としないため、コリメーテ
ィングレンズのＮＡと被検レンズのＮＡの大小関係に制
限がなく、コリメーティングレンズのＮＡと同じでも、
または小さいもしくは大きい等のいずれの場合のＮＡを
有する測定対象物の測定も行なうことができる形状測定
システムを提供できる。
るデータのランダム性を必要としないため、コリメーテ
ィングレンズのＮＡと被検レンズのＮＡの大小関係に制
限がなく、コリメーティングレンズのＮＡと同じでも、
または小さいもしくは大きい等のいずれの場合のＮＡを
有する測定対象物の測定も行なうことができる形状測定
システムを提供できる。
【００７２】また、本実施例は、第１、第２の回転対称
成分を一つの測定対象物を用いてもとめる場合について
説明をしたが、本発明は、これに限られるものではな
く、第１、第２の回転対称成分を二つの測定対象物（第
１の測定対象物および第２の測定対象物）を用いてそれ
ぞれもとめる場合についても同様に適用することができ
る。
成分を一つの測定対象物を用いてもとめる場合について
説明をしたが、本発明は、これに限られるものではな
く、第１、第２の回転対称成分を二つの測定対象物（第
１の測定対象物および第２の測定対象物）を用いてそれ
ぞれもとめる場合についても同様に適用することができ
る。
【００７３】また、第２の回転対称成分を、第１の測定
対象物のみを用いてもとめる場合に、第１の回転軸と第
１の測定対象物を同時に変位させることは必ずしも必要
ではない。これを図１２に示す。被検レンズ１２１は、
変位させずに、第１の回転軸１２２について、第１の回
転対称成分を求めた後に、変位後の第１の回転軸１２３
について、第２の回転対称成分を求めることとしても良
い。なお、変位後の第１の回転軸１２３を使う代わり
に、第２の回転軸を用意しておいて、第２の回転軸につ
いて、第２の回転対称成分を求めることとしても良い。
また、図１２に示すように、第１の回転軸および第２の
回転軸は、必ずしも被検レンズ１２１の外形中心を通る
必要はない。
対象物のみを用いてもとめる場合に、第１の回転軸と第
１の測定対象物を同時に変位させることは必ずしも必要
ではない。これを図１２に示す。被検レンズ１２１は、
変位させずに、第１の回転軸１２２について、第１の回
転対称成分を求めた後に、変位後の第１の回転軸１２３
について、第２の回転対称成分を求めることとしても良
い。なお、変位後の第１の回転軸１２３を使う代わり
に、第２の回転軸を用意しておいて、第２の回転軸につ
いて、第２の回転対称成分を求めることとしても良い。
また、図１２に示すように、第１の回転軸および第２の
回転軸は、必ずしも被検レンズ１２１の外形中心を通る
必要はない。
【００７４】さらに、本実施例は、フィゾ−型干渉計シ
ステムについて説明をしたが、本発明は、これに限られ
るものではなく、振幅分割型と呼ばれる干渉計、すなわ
ち、マイケルソン干渉計およびトワイマングリ−ン干渉
計についても同様に適用することができる。マイケルソ
ン干渉計およびトワイマングリ−ン干渉計の場合、球面
のときは、本実施例と同様に操作を行なえば良い。平面
の場合は、第１の回転軸としては、平面に垂直な軸を取
れば良い。そして、これを平行に移動させて、第２の回
転対称成分を求めれば良い。
ステムについて説明をしたが、本発明は、これに限られ
るものではなく、振幅分割型と呼ばれる干渉計、すなわ
ち、マイケルソン干渉計およびトワイマングリ−ン干渉
計についても同様に適用することができる。マイケルソ
ン干渉計およびトワイマングリ−ン干渉計の場合、球面
のときは、本実施例と同様に操作を行なえば良い。平面
の場合は、第１の回転軸としては、平面に垂直な軸を取
れば良い。そして、これを平行に移動させて、第２の回
転対称成分を求めれば良い。
【００７５】以上の実施例は、回転させることにより、
形状を求めているが、本発明は、これに限られるもので
はなく、回転の代わりに揺動させて、もとめることもで
きる。
形状を求めているが、本発明は、これに限られるもので
はなく、回転の代わりに揺動させて、もとめることもで
きる。
【００７６】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、平均化
するデータの非一様性を必要としないため、コリメーテ
ィングレンズのＮＡと同じＮＡの測定対象物の測定を行
なうことができる形状測定システムを提供できる。
するデータの非一様性を必要としないため、コリメーテ
ィングレンズのＮＡと同じＮＡの測定対象物の測定を行
なうことができる形状測定システムを提供できる。
【図１】本発明に係わる制御部のブロック図。
【図２】従来技術に係わる真球度測定法の説明図。
【図３】従来技術に係わる真球度測定法の説明図。
【図４】従来技術に係わる真球度測定法の説明図。
【図５】本発明に係る真球度測定法の原理図。
【図６】本発明に係るフィゾ−型干渉計システムのブロ
ック図。
ック図。
【図７】本発明に係る真球度測定法の説明図。
【図８】本発明に係る真球度測定法の説明図。
【図９】本発明に係る真球度測定法の説明図。
【図１０】本発明に係る制御部のブロック図。
【図１１】本発明に係るフィゾ−型干渉計システムのブ
ロック図。
ロック図。
【図１２】本発明に係るフィゾ−型干渉計システムのブ
ロック図。
ロック図。
８…制御部、１…レ−ザ光源、２…撮像素子、３…半透
鏡、Ｌ，Ｍ１…コリメ−ティングレンズ（フィゾ−レン
ズ）、１０…被検レンズ、４…Ｘステ−ジ、５…Ｙステ
−ジ、６…Ｚステ−ジ、１４…ベアリング、７…αステ
−ジ、８１…第１の回転対称成分検出手段、８２…第２
の回転対称成分検出手段、８３…真の回転対称成分検出
手段、８４…形状誤差検出手段、８５…第１の算出手
段。
鏡、Ｌ，Ｍ１…コリメ−ティングレンズ（フィゾ−レン
ズ）、１０…被検レンズ、４…Ｘステ−ジ、５…Ｙステ
−ジ、６…Ｚステ−ジ、１４…ベアリング、７…αステ
−ジ、８１…第１の回転対称成分検出手段、８２…第２
の回転対称成分検出手段、８３…真の回転対称成分検出
手段、８４…形状誤差検出手段、８５…第１の算出手
段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−223542（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 9/00 - 11/30 102 G01M 11/00 - 11/08
Claims (14)
- 【請求項１】測定対象物からの反射波面と、基準面によ
る参照波面とを干渉させ、その干渉縞パターンにより、
前記測定対象物の形状誤差を求める形状測定法であっ
て、 測定対象物の、回転軸に関する回転平均形状を求めるこ
と、 前記測定対象物からの反射波面と、基準面による参照波
面とを干渉させた干渉縞パターンを求めること、 前記回転平均形状と、前記干渉縞パターンとより、前記
測定対象物の形状誤差のうち非回転対称成分を求めるこ
とよりなることを特徴とする形状測定法。 - 【請求項２】第１の測定対象物からの反射波面と、基準
面による参照波面とを干渉させ、その干渉縞パターンに
より、前記第１の測定対象物の形状誤差を求める形状測
定法であって、 第１の測定対象物の、第１の回転軸に関する第１の回転
平均形状を求めること、 前記第１の測定対象物からの反射波面と、基準面による
参照波面とを干渉させた干渉縞パターンを求めること、 前記第１の回転平均形状と、前記干渉縞パターンとよ
り、前記第１の測定対象物の形状誤差のうち非回転対称
成分を求めること、 前記第１の測定対象物または第２の測定対象物のいずれ
かの、第２の回転軸に関する第２の回転平均形状を求め
ること、 前記第１の回転平均形状と前記第２の回転平均形状とよ
り、回転対称成分を、前記第１の回転平均形状について
求めること、 前記非回転対称成分と前記回転対称成分とより、前記第
１の測定対象物の形状誤差を算出することよりなること
を特徴とする形状測定法。 - 【請求項３】第１の測定対象物からの反射波面と、基準
面による参照波面とを干渉させ、その干渉縞パターンに
より、前記第１の測定対象物の形状誤差を求める形状測
定法であって、 第１の測定対象物の、第１の回転軸に関する第１の回転
平均形状を求めること、 前記第１の測定対象物または第２の測定対象物のいずれ
かの、第２の回転軸に関する第２の回転平均形状を求め
ること、 前記第１の回転平均形状と前記第２の回転平均形状とよ
り、回転対称成分を、前記第１の回転平均形状または前
記第２の回転平均形状について求めること、 前記回転対称成分と、前記第１の回転平均形状および前
記第２の回転平均形状のうちいずれか一方であって、前
記回転対称成分を求めることに用られた方とより、前記
基準面の形状誤差を求めること、 前記第１の測定対象物からの反射波面と、基準面による
参照波面とを干渉させた干渉縞パターン、および、前記
基準面の形状誤差より、前記第１の測定対象物の形状誤
差を算出することよりなることを特徴とする形状測定
法。 - 【請求項４】請求項１から３のいずれか一項に記載の形
状測定法において、 前記測定対象物は、測定対象となる球面を有し、 前記回転軸は、前記球面の曲率中心を通ることを特徴と
する形状測定法。 - 【請求項５】請求項１から３のいずれか一項に記載の形
状測定法において、 前記測定対象物は、測定対象となる平面を有し、 前記回転軸は、前記平面に垂直であることを特徴とする
形状測定法。 - 【請求項６】請求項１から５のいずれか一項に記載の形
状測定法において、 前記回転軸に関する回転平均形状を求めるに際し、 前記測定対象物を前記回転軸回りに、少なくとも１回転
させながら、表面形状データを複数の回転位置に対応し
て測定し、 前記複数の回転位置に対応して測定した表面形状データ
を平均して前記回転平均形状を求めることを特徴とする
形状測定法。 - 【請求項７】請求項２から６のいずれか一項に記載の形
状測定法において、 前記回転対称成分を求めるに際し、 前記回転対称成分が有する同心円状の等高線の性質を、
前記第１の回転平均形状が求められた領域と、前記第２
の回転平均形状が求められた領域とが重なる領域におい
て用いることを特徴とする形状測定法。 - 【請求項８】請求項７に記載の形状測定法において、 前記回転対称成分を求めるに際し、前記重なる領域にお
ける前記等高線の全データを用いることを特徴とする形
状測定法。 - 【請求項９】測定対象物からの反射波面と、基準面によ
る参照波面とを干渉させ、その干渉縞パターンにより、
前記測定対象物の形状誤差を求める形状測定システムで
あって、 測定対象物の、回転軸に関する回転平均形状を求める手
段と、 前記測定対象物からの反射波面と、基準面による参照波
面とを干渉させた干渉縞パターンを求める手段と、 前記回転平均形状と、前記干渉縞パターンとより、前記
測定対象物の形状誤差のうち非回転対称成分を求める手
段とを有することを特徴とする形状測定システム。 - 【請求項１０】第１の測定対象物からの反射波面と、基
準面による参照波面とを干渉させ、その干渉縞パターン
により、前記第１の測定対象物の形状誤差を求める形状
測定システムであって、 第１の測定対象物の、第１の回転軸に関する第１の回転
平均形状を求める手段と、 前記第１の測定対象物からの反射波面と、基準面による
参照波面とを干渉させた干渉縞パターンを求める手段
と、 前記第１の回転平均形状と、前記干渉縞パターンとよ
り、前記第１の測定対象物の形状誤差のうち非回転対称
成分を求める手段と、 前記第１の測定対象物または第２の測定対象物のいずれ
かの、第２の回転軸に関する第２の回転平均形状を求め
る手段と、 前記第１の回転平均形状と前記第２の回転平均形状とよ
り、回転対称成分を、前記第１の回転平均形状について
求める手段と、 前記非回転対称成分と前記回転対称成分とより、前記第
１の測定対象物の形状誤差を算出する手段とを有するこ
とを特徴とする形状測定システム。 - 【請求項１１】第１の測定対象物からの反射波面と、基
準面による参照波面とを干渉させ、その干渉縞パターン
により、前記第１の測定対象物の形状誤差を求める形状
測定システムであって、 第１の測定対象物の、第１の回転軸に関する第１の回転
平均形状を求める手段と、 前記第１の測定対象物または第２の測定対象物のいずれ
かの、第２の回転軸に関する第２の回転平均形状を求め
る手段と、 前記第１の回転平均形状と前記第２の回転平均形状とよ
り、回転対称成分を、前記第１の回転平均形状または前
記第２の回転平均形状について求める手段と、 前記回転対称成分と、前記第１の回転平均形状および前
記第２の回転平均形状のうちいずれか一方であって、前
記回転対称成分を求めることに用られた方とより、前記
基準面の形状誤差を求める手段と、 前記第１の測定対象物からの反射波面と、基準面による
参照波面とを干渉させた干渉縞パターン、および、前記
基準面の形状誤差より、前記第１の測定対象物の形状誤
差を算出する手段とを有することを特徴とする形状測定
システム。 - 【請求項１２】測定対象物の表面形状の誤差を情報処理
装置によって求めるためのプログラムが記憶されたメモ
リであって、 測定対象物の、回転軸に関する回転平均形状を求める処
理と、 前記測定対象物からの反射波面と、基準面による参照波
面とを干渉させた干渉縞パターンを求める処理と、 前記回転平均形状と、前記干渉縞とより、前記測定対象
物のうち非回転対称成分を求める処理と、を前記情報処
理装置によって実行するためのものであることを特徴と
するプログラムが記憶されたメモリ。 - 【請求項１３】測定対象物の表面形状の誤差を情報処理
装置によって求めるためのプログラムが記憶されたメモ
リであって、 第１の測定対象物の、第１の回転軸に関する第１の回転
平均形状を求める処理と、 前記第１の測定対象物からの反射波面と、基準面による
参照波面とを干渉させた干渉縞パターンを求める処理
と、 前記第１の回転平均形状と、前記干渉縞とより、前記第
１の測定対象物の形状誤差のうち非回転対称成分を求め
る処理と、 前記第１の測定対象物または第２の測定対象物のいずれ
かの、第２の回転軸に関する第２の回転平均形状を求め
る処理と、 前記第１の回転平均形状と前記第２の回転平均形状とよ
り、回転対称成分を、前記第１の回転平均形状について
求める処理と、 前記非回転対称成分と前記回転対称成分とより、前記第
１の測定対象物の形状誤差を算出する処理と、 を前記情報処理装置によって実行するためのものである
ことを特徴とするプログラムが記憶されたメモリ。 - 【請求項１４】測定対象物の表面形状の誤差を情報処理
装置によって求めるためのプログラムが記憶されたメモ
リであって、 第１の測定対象物の、第１の回転軸に関する第１の回転
平均形状を求める処理と、 前記第１の測定対象物または第２の測定対象物のいずれ
かの、第２の回転軸に関する第２の回転平均形状を求め
る処理と、 前記第１の回転平均形状と前記第２の回転平均形状よ
り、回転対称成分を、前記第１の回転平均形状または前
記第２の回転平均形状について求める処理と、 前記回転対称成分と、前記第１の回転平均形状および前
記第２の回転平均形状のうちいずれか一方であって、前
記回転対称成分を求めることに用られた方とより、前記
基準面の形状誤差を求める処理と、 前記第１の測定対象物からの反射波面と、基準面による
参照波面とを干渉させた干渉縞パターン、および、前記
基準面の形状誤差より、前記第１の測定対象物の形状誤
差を算出する処理と、 を前記情報処理装置によって実行するためのものである
ことを特徴とするプログラムが記憶されたメモリ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02711192A JP3146590B2 (ja) | 1992-02-14 | 1992-02-14 | 形状測定法および形状測定システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02711192A JP3146590B2 (ja) | 1992-02-14 | 1992-02-14 | 形状測定法および形状測定システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05223537A JPH05223537A (ja) | 1993-08-31 |
| JP3146590B2 true JP3146590B2 (ja) | 2001-03-19 |
Family
ID=12211968
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02711192A Expired - Fee Related JP3146590B2 (ja) | 1992-02-14 | 1992-02-14 | 形状測定法および形状測定システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3146590B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1956338A2 (en) | 2007-02-07 | 2008-08-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Measurement apparatus for measuring surface map |
| JP2009014563A (ja) * | 2007-07-05 | 2009-01-22 | Canon Inc | 被検面の形状を測定する方法及び装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009281992A (ja) | 2008-05-26 | 2009-12-03 | Canon Inc | 測定方法、測定装置及び光学系の製造方法 |
| JP2011022003A (ja) | 2009-07-15 | 2011-02-03 | Canon Inc | 測定装置及び光学系の製造方法 |
| JP5522397B2 (ja) * | 2009-11-20 | 2014-06-18 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 標識検定装置 |
| US9212901B2 (en) * | 2013-04-17 | 2015-12-15 | Corning Incorporated | Apparatus and methods for performing wavefront-based and profile-based measurements of an aspheric surface |
-
1992
- 1992-02-14 JP JP02711192A patent/JP3146590B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH05223537A (ja) | 1993-08-31 |
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