JPH01143906A - 不透明体表裏面の平行度測定装置 - Google Patents

不透明体表裏面の平行度測定装置

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JPH01143906A
JPH01143906A JP30249787A JP30249787A JPH01143906A JP H01143906 A JPH01143906 A JP H01143906A JP 30249787 A JP30249787 A JP 30249787A JP 30249787 A JP30249787 A JP 30249787A JP H01143906 A JPH01143906 A JP H01143906A
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JP
Japan
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optical path
light
luminous flux
test sample
light beam
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Pending
Application number
JP30249787A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Mizojiri
溝尻 寛
Moriyasu Kawamura
河村 守康
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MIZOJIRI KOGAKU KOGYOSHO KK
Original Assignee
MIZOJIRI KOGAKU KOGYOSHO KK
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の目的) この発明は物体の機械的精度の光学的測定手段に関する
l2ので、特に不透明な板状の物体の表裏両面の平ξ度
を3速、簡便かつ精密に測定できる手段を提供するのが
この発明の第1の目的である。
この発明の第2の目的は、透明体の表裏両面の平后度を
測定する場合にも同様手段で簡便に使用できる装置を提
供するのにある。
不透明物体の表裏両面の平后度の精密な測定を欲する場
合、たとえば秒速のオーダーで迅速、簡便に使用できる
装置は全く知られていない。この発明はこのような使用
目的Qこ確実に対処できる手段を研究工夫したl2ので
、以下、図示した一実施例につきこの発明を説明する。
(発明の構成) 囲み鎖線によりQで表示したのはレーサーの平2テ光束
を射出する投光装置である。図示の実施例によれば、図
示を省略したが光源にはヘリウム・ネオンレーザ−光発
生装置が使用されている。なお、図示の例によれば集光
されたレーザー光束は2面反射プリズムPlにより光路
を変換するとともにコリメーターレンズに1により平行
光束への射出が可能になっている。
Bはビームスプリッタ−で、前記した投光装置qから射
出された平行光束4を受け、プリズム境界面Gにおいて
反射光束と透明光束に分割するl2のである。
Mlは第1の反射鏡で、ビームスプリッタ−Bのプリズ
ム境界面Gの反射光束11の光路L1に設けられている
。
誠2は第2の反射鏡で、ビームスプリッタ−Bのプリズ
ム境界面Gの透過光束りの光w!IL2に設けられてい
る。
凹み鎖線によりRで表示したのは受光装置で、前記した
光路L1の前記プリズム境界面Gの背後への延長光路L
5にそい、前記プリズム境界面Gから射出する光束へを
受光し、集光投映するl2ので、図示例によれば、前記
した光束へをコリメーターレンズに2で受け、2面反射
プリズムP2で方向変換して集光し、ターゲットTに投
映できるようになっている。
この発明によれば、前記した光路L3および前記した光
路L4はたがいに一致させなければならない。
図示例によれば、反射鏡111および反射鏡M2にはそ
れぞれ鏡面の角度調整具(rM示は省略した)を設け、
容易に光路L3および光路L4.)一致カ得うれるよう
になっている。
Sはたがいに一致させた光路L3および光路L4に挿入
した被検試料で、このように被検試料Sを挿入すること
により、前記光路L1および前記光路L3からなる被検
試料Sへの第1の投射光路と、前記光路L2および前記
光路L4からなる被検試料Sへの$2の投射光路が形成
されている。なお、図示において、被検試料SはN1の
反射鏡町およびIE2の反射11M2からほぼ等距離の
位置に描かれているけれども、この発明によれば、被検
試料Sの位置は後述するように、一致させた前記光路L
3 T L4上の任意の位111Gこ選定することがで
きる。
この発明は1記のようにしてなり、第1の反射鏡町をビ
ームスプリッタ−Bのプリズム境界面Gの反射光束11
の光路L1に設け、第2の反射mに2をビームスプリッ
タ−Bのプリズム境界面Gの透過光束への光路L2に設
け、かつ前記光路L3と、前記光路L4とをたがいに一
致させであるので、前記プリズム境界面Gを起点とし、
反射111MIから反射鏡M2をへて再びプリズム境界
面Gに戻る、すなわち、図示では左回りの光束の光路長
と、同様E1プリズム境界面Gを起点とし、反射鏡M2
から反射Ill、をへてプリズム境界面Gに戻る石回り
の光束の光路長とは、プリズム境界面Gのどの点を起点
とする場合でもたがいに等しい。
いま、被検試料Sの未挿入状態において、プリズム境界
面Gに戻った前記左回りの光束は、プリズム境界面Gに
おいて反射し、前記光路L1の前記プリズム境界面Gの
背後への延長光路L5をへて受光装置1Hに達し、一方
、プリズム境界面Gに戻った前記右回りの光束はプリズ
ム境界面Gを透過し、同様に前記延長光路L5をへて受
光装置Rに達する。
すなわち、投光装置Qの射出光束ちのビームスプリッタ
−Bによる反射光束と、同じく透過光束とは同一位相に
おいて受光装@Rに達するので、受光WgIRによって
観測される視野には干渉舗がなく、明または暗の、いわ
ゆるワンカラーの視野が尋られる。
そこで、前記した光路L3+L4に不透明体の被検試a
Sを挿入すれば、前記した光路L1および光路L3から
なる被検試料Sへの第1の投射光路と、前記した光路L
2および光路L4からなる被検試料Sへの第2の投射光
路がそれぞれ別個に光学系を形成する。そして、前記第
1の投射光路にかかる光束の被検試BSによる反射光束
は反射l11M1およびビームスプリッタ−Bをへて受
光装!llRに達する一方、前記@2の投射光路にかか
る光束の被検試料Sによる反射光束は反射wA−および
ビームスプリッタ−Bをへて受光装置1Rに達する。
いま、表裏の両面が平行な被検試Bsを反射鏡M1と反
射鏡賛2間の距離の2分の1の箇所に挿入しだとすれば
、光路L3と光路L4の光路長とは等しくなるので、前
記第1の投射光路にかかる光束の被検試料Sによる反射
光束が反射鏡M1およびビームスプリッタ=Bをへて受
光装@已に達した光束と、前記第2の投射光路にかかる
光束の被検試料Sによる反射光束が反射鏡M2およびビ
ームスプリッタ−Bをへて受光装faRに達した光束と
は光波の位相が一致するので、前記のように被検試料S
の未挿入状態と同様、ワンカラーの視野が受光装置Rに
より観測される。
ところで、平行な表裏面をもつ前記した被検試料Sを、
不平dな表裏面をもつ被検試料SGこ置き換えた場合は
、前記した光路L3と光路L4の光路長に差異があるの
で、前記のようにして受′に装置Rに達したふたつの光
束間に位相差が発生し、そのため、受光装置IHにより
光の干#鳩が観測される。
第2図を参照し、いま、干渉縞が観測される方@(こお
ける被検試USの長さ(被検試料Sが円板である場合に
ついては前記した方同の直径)を!、端部の厚みをhl
、h2、表裏面の平行度を!とすれば        
 h 1  h 2 =Δh!=Δb/l・・・・・・
・・・・・・(1)である。−万、前記した位相差は 電入 =2Δh 従って、 △ト1λ/2・・・・・・・・・・・・・・(2)が湿
られる。ただし、λは光の波長、■は干渉鳴の次数(シ
フト量)である。
ゆえに、式(2)を式(1)に代入すれば、平行度デは
           f  =、^ /22・・・・
・・・・・・・・ (3)である。
以下、数値例を掲げると、光@Qに波長0.633mm
のHe−Neレーザーを用い、lは50 m+aとする
。
!!測視野における干渉鳩が1本、すなわちm=1とす
れば、式(3)は L;6.33X 10  ’ Rad すなわち、表裏平面間の傾き角をθとすればθ = t
an  ’6.33X 10−6幻1.3秒 の測定値が得られる。
ところで、観測視野における干渉縞の本数については1
/2本の判定が可能であるから、傾き角θが帆65秒ま
での平行度の測定が容易に可能である。
なお、観測視野における干渉栖の本数の判定については
第3図を膠原されたい。
以上の説明においては、説明の便宜上被検試料Sの挿入
位置を反射鏡M1と反射鏡1112の丁度中央とし、被
検試料Sの表裏両面がたがいに平行である場合について
は1記光路L3および光路L4の光路長に差がない場合
をn提にした。事実、光源光がインコヒーレントな普通
光の場合は、被検試料Sの挿入位置の誤差が1μ麺を超
える場合は表裏両面が不平オテな場合の干渉惰の観測は
困難となるのである。しかしながら、この発明によれば
光源光(こコヒーレンシーの高いレーザー光を用いてい
るので、前記した被検試料Sの挿入位置や、反射鏡M1
、反射鏡M2間に形成される光路に対する被検試料Sの
直交性の誤差は問題にならず、反射鏡に1、反射鏡M2
間の適当な箇所に被検試料を挿入すれば、容易に前記干
渉偽を観測し、被検試料Sの両面間の平行度を相当の高
精度で測定できる。
さらに、この発明によれば、不透明体と同様、透明体に
ついても表裏面の平行度を簡単に測定することができる
。すなわち、透明体の被検試料Sを反射境町、反射鏡M
2の中間に挿入するとともに、被検試料Sへの前記した
第1の投射光路または第2の投射光路に遮光板りを挿入
して使用する。すなわち、図示例によれば、前記投射光
路における光路L1に遮光板りが表示されているが、こ
のような遮光板りは光路Llのほか光路L3、または前
記第2の投射光路中の光路L2または光路L4に設けて
もよい。
いま、−例として前記例のように光路L1に遮光板りを
挿入したl2のとすれば、被検試料Sに入射する光束は
光路L4を経由する。第4図を参照し、この大割光束l
aから、被検試料Sの表面による反射光束へと同じく底
面による反射光束tcが生じ、これら2皿類の反射光束
は反射鏡M2およびビームスプリッターBをへて受光装
!Hに達し、それら2種類の反射光束間の光路差により
第3図と同様な干渉iが観測される。
この場合、 型入 =2nΔh (ただしnは被検試@Sの屈折率) が成立するので、 が得られる。そこで、式(4)による△hの計算値およ
び被検試料Sの長さノを式(1)に代入すれば表裏面の
平行度rの値または表裏面間の傾き角θが容易に計算さ
れる。
(発明の効果) かくして、この発明によれば、不透明体の表裏両面の平
行度が相当に高い精度をもって測定できるのみならず、
被検試料への投射光路への被検試料の挿入には厳密な位
置ぎめが不要であるから測定操作が容易簡便、かつきわ
めて迅速に行うことができるので、学術研究においては
もちろん、生産現場における使用にも最適である。さら
に、この発明によれば、光学ガラスその他透明材料の表
裏面の平行度の測定においても、同様に迅速正確にこれ
を行うことが可能であることも大きい特長である。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明にかかる装置の光路図、第2図は不透
明な被検試料の縦断面図、第3図は受光装置の観測視野
における干渉iの数の判定の解説図、第4図は透明な被
検試料の測定における光路a明図である。 Bはビームスプリッタ−1Gはプリズム境界面、qは投
光装置、Rは受光装置、Pl、P2は2面反射プリズム
、Kl、IC2はコリメーターレンズ、M1+H2は反
射鏡、Sは被検試料、Dは遮光板、τはタープ”/ ト
s L11L21L31L41L5 ia光路s 4 
+ Jl r /2 + 13 + 14 +4+ l
、tb+ lcは光束である。 特許出願人  株式会社 溝尻光学工業所第2図 第3am −l   −/   −17−4−1−114図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. レーザーの平行光束を射出する投光装置Qと、投光装置
    Qの射出光束l_0を受けて反射光束と透過光束に分割
    するビームスプリッターBと、ビームスプリッターBの
    プリズム境界面Gの反射光束l_1の光路L_1に設け
    た第1の反射鏡M_1と、ビームスプリッターBのプリ
    ズム境界面Gの透過光束l_2の光路L_2に設けた第
    2の反射鏡M_2と、前記光路L_1の前記プリズム境
    界面Gの背後への延長光路L_5にそい前記プリズム境
    界面Gから射出する光束l_5を受光して集光投映する
    受光装置Rとを有し、前記光束l_1の反射鏡M_1の
    反射光束l_3の光路L_3および前記光路L_2の反
    射鏡M_2の反射光束l_4の光路L_4をたがいに一
    致させるとともに前記光路L_3、L_4に被検試料S
    を挿入することにより、前記光路L_1および前記光路
    L_3からなる被検試料Sへの第1の投射光路と、前記
    光路L_2および前記光路L_4からなる被検試料Sへ
    の第2の投射光路とを形成してなる不透明体表裏面の平
    行度測定装置。
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