JPH0223802B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0223802B2 JPH0223802B2 JP9931484A JP9931484A JPH0223802B2 JP H0223802 B2 JPH0223802 B2 JP H0223802B2 JP 9931484 A JP9931484 A JP 9931484A JP 9931484 A JP9931484 A JP 9931484A JP H0223802 B2 JPH0223802 B2 JP H0223802B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hologram
- light
- optical system
- illumination light
- spherical wave
- 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.)
- Expired
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-
- 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
- G01B11/30—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
- G01B11/306—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces for measuring evenness
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(イ) 発明の目的
［産業上の利用分野］
この発明は大口径の平面鏡の表面形状を測定す
るためのホログラム干渉計に関するものである。
るためのホログラム干渉計に関するものである。
［従来の技術］
従来から平面鏡はガラスを研磨し、その表面に
アルミニウム等の金属を蒸着することによつて作
られており、通常、その大きさは直径20cm以内、
精度は0.5μ程度である。しかるに、最近、ダイヤ
モンド旋盤の発達により、その大きさが口径１ｍ
程度の金属鏡が比較的容易に製作できるようにな
り、その精度も、ガラス鏡ほどでないが、それに
近づきつつあるのであるが、これらの大口径の鏡
面形状を高精度で簡単な測定する技術が開発され
ていない。
アルミニウム等の金属を蒸着することによつて作
られており、通常、その大きさは直径20cm以内、
精度は0.5μ程度である。しかるに、最近、ダイヤ
モンド旋盤の発達により、その大きさが口径１ｍ
程度の金属鏡が比較的容易に製作できるようにな
り、その精度も、ガラス鏡ほどでないが、それに
近づきつつあるのであるが、これらの大口径の鏡
面形状を高精度で簡単な測定する技術が開発され
ていない。
ところで、従来から口径10cm程度の大きさの鏡
の形状はマイケルソン干渉計、フイゾー干渉計等
を使つて0.025μ程度の精度で簡単に測定できるの
である。
の形状はマイケルソン干渉計、フイゾー干渉計等
を使つて0.025μ程度の精度で簡単に測定できるの
である。
［発明が解決しようとする問題点］
しかるに、この測定原理を口径１ｍにもなる平
面鏡の測定に適用するとすると、１ｍ以上の径の
レンズと、１ｍ以上の径の半透鏡、１ｍ以上の径
の標準となる鏡面が必要となり、それらの大きな
測定用光学部品を製作することは技術的にも困難
が多く、かつ価格もきわめて高価であつて、実用
化が困難である。また、このような大口径の鏡面
の測定に、前記した小口径の鏡面についての確立
した測定技術を適用し、大口径の平面鏡を小口径
用の干渉計で分割して測定することも考えられる
が、表面粗さの測定であれば、被検鏡面の一部分
をサンプリングして行なえば良いのに対し、鏡面
の表面形状の場合は、全体をまとめて測定しなけ
れば、ある一端の点と、それと反対の他端の点と
の相対的誤差は検出されず、したがつて、この分
割して測定する手法は測定誤差を伴いやすい。
面鏡の測定に適用するとすると、１ｍ以上の径の
レンズと、１ｍ以上の径の半透鏡、１ｍ以上の径
の標準となる鏡面が必要となり、それらの大きな
測定用光学部品を製作することは技術的にも困難
が多く、かつ価格もきわめて高価であつて、実用
化が困難である。また、このような大口径の鏡面
の測定に、前記した小口径の鏡面についての確立
した測定技術を適用し、大口径の平面鏡を小口径
用の干渉計で分割して測定することも考えられる
が、表面粗さの測定であれば、被検鏡面の一部分
をサンプリングして行なえば良いのに対し、鏡面
の表面形状の場合は、全体をまとめて測定しなけ
れば、ある一端の点と、それと反対の他端の点と
の相対的誤差は検出されず、したがつて、この分
割して測定する手法は測定誤差を伴いやすい。
この発明は上記の如き事情に鑑みてなされたも
のであつて大口径の平面鏡の表面形状の測定を容
易、確実、安価に、しかも鏡面を分割せずに一度
に測定することができる測定技術を提供すること
を目的としている。
のであつて大口径の平面鏡の表面形状の測定を容
易、確実、安価に、しかも鏡面を分割せずに一度
に測定することができる測定技術を提供すること
を目的としている。
(ロ) 発明の構成
［問題を解決するための手段］
この目的に対応して、この発明の大口径平面鏡
の表面形状測定用ホログラム干渉計は、レーザ光
源と、発散球面波の参照光を生成させる参照光光
学系と、発散球面波の物体光を前記参照光により
記録したホログラムと、前記物体光を生成させる
物体光光学系と等価で発散球面波の照明光を生成
させる照明光光学系を備え、前記物体光と前記照
明光とが線対称をなす位置に被検平面鏡面の配設
位置を定めて前記照明光が前記被検平面鏡で反射
したのち前記ホログラムを照明するように構成
し、前記参照光を前記ホログラムに照明して再生
される再生物体光と前記ホログラムに照明した前
記照明光との干渉縞を観測するように構成したこ
とを特徴としている。
の表面形状測定用ホログラム干渉計は、レーザ光
源と、発散球面波の参照光を生成させる参照光光
学系と、発散球面波の物体光を前記参照光により
記録したホログラムと、前記物体光を生成させる
物体光光学系と等価で発散球面波の照明光を生成
させる照明光光学系を備え、前記物体光と前記照
明光とが線対称をなす位置に被検平面鏡面の配設
位置を定めて前記照明光が前記被検平面鏡で反射
したのち前記ホログラムを照明するように構成
し、前記参照光を前記ホログラムに照明して再生
される再生物体光と前記ホログラムに照明した前
記照明光との干渉縞を観測するように構成したこ
とを特徴としている。
以下、この発明の詳細を一実施例を示す図面に
ついて説明する。
ついて説明する。
第１図において、１はホログラム干渉計であ
る。ホログラム干渉計１はホログラムHPを備え
ている。そこでまずホログラムHPの作製につい
て説明する。
る。ホログラム干渉計１はホログラムHPを備え
ている。そこでまずホログラムHPの作製につい
て説明する。
第２図において２はホログラムHPを作製する
ための光学系である。光学系２は例えばアルゴン
イオンレーザを発生させるレーザ光源３、参照光
光学系４、物体光光学系５、ビームスプリツタ
（または半透鏡）BS１，BS２を備えている。
ための光学系である。光学系２は例えばアルゴン
イオンレーザを発生させるレーザ光源３、参照光
光学系４、物体光光学系５、ビームスプリツタ
（または半透鏡）BS１，BS２を備えている。
参照光光学系４は反射鏡Ｍ１、顕微鏡対物レン
ズMo１、ピンホールＰ１を備えている。物体光
光学系５は反射鏡Ｍ２、顕微鏡対物レンズＭ０
２、ピンホールＰ２を備えている。
ズMo１、ピンホールＰ１を備えている。物体光
光学系５は反射鏡Ｍ２、顕微鏡対物レンズＭ０
２、ピンホールＰ２を備えている。
ホログラムHPを作製する場合にはレーザ光源
３からのレーザ光をビームスプリツタBS１で２
光束に分割し、一方の光束を参照光光学系４に入
れ、反射鏡Ｍ１で光路変更したのち顕微鏡対物レ
ンズMo１、ピンホールＰ１によつて発散球面波
の参照光を生成する。他方の光束はさらにビーム
スプリツタBS２で分割して物体光光学系５に入
れ、反射鏡Ｍ２で光路変更してのち、顕微鏡対物
レンズMo２、ピンホールＰ２によつて発散球面
波の物体光を生成させる。この物体光を前記の参
照光を用いてホログラムHPの位置にある写真乾
板に露光記録し、かつ写真処理してホログラム
HPが完成し、もとの位置にセツトされる。
３からのレーザ光をビームスプリツタBS１で２
光束に分割し、一方の光束を参照光光学系４に入
れ、反射鏡Ｍ１で光路変更したのち顕微鏡対物レ
ンズMo１、ピンホールＰ１によつて発散球面波
の参照光を生成する。他方の光束はさらにビーム
スプリツタBS２で分割して物体光光学系５に入
れ、反射鏡Ｍ２で光路変更してのち、顕微鏡対物
レンズMo２、ピンホールＰ２によつて発散球面
波の物体光を生成させる。この物体光を前記の参
照光を用いてホログラムHPの位置にある写真乾
板に露光記録し、かつ写真処理してホログラム
HPが完成し、もとの位置にセツトされる。
第１図に示す干渉計１は第２図に示す光学系２
からビームスプリツタBS２をとり除き、かつ照
明光光学系６を付加し、かつ被検平面鏡面MMの
セツト位置を設定したものである。
からビームスプリツタBS２をとり除き、かつ照
明光光学系６を付加し、かつ被検平面鏡面MMの
セツト位置を設定したものである。
照明光光学系６は反射鏡Ｍ３、顕微鏡対物レン
ズMo３、ピンホールＰ３からなり、物体光光学
系５と同価に構成されていて発散球面波の照明光
を生成する。かつ、照明光光学系６はそれから発
生する照明光が被検平面鏡面MMに関して物体光
を線対称をなすように配置され、したがつて被検
平面鏡面MMが存在しないと仮定した場合の物体
光がホログラムHPに達する光路と、照明光が被
検平面鏡面MMで反射したのちホログラムHPに
達する光路とが一致する。このような被検平面鏡
面MMのセツト位置を決定するためには、第２図
に示すように、物体光光学系５と照明光光学系６
との間にビームスプリツタBS３を挿入し、物体
光と照明光が共にホログラムHPに入射するよう
に構成し、物体光と照明光がホログラムHP上で
一致して物体光と照明光との干渉縞が生じない位
置を探せばよい。
ズMo３、ピンホールＰ３からなり、物体光光学
系５と同価に構成されていて発散球面波の照明光
を生成する。かつ、照明光光学系６はそれから発
生する照明光が被検平面鏡面MMに関して物体光
を線対称をなすように配置され、したがつて被検
平面鏡面MMが存在しないと仮定した場合の物体
光がホログラムHPに達する光路と、照明光が被
検平面鏡面MMで反射したのちホログラムHPに
達する光路とが一致する。このような被検平面鏡
面MMのセツト位置を決定するためには、第２図
に示すように、物体光光学系５と照明光光学系６
との間にビームスプリツタBS３を挿入し、物体
光と照明光が共にホログラムHPに入射するよう
に構成し、物体光と照明光がホログラムHP上で
一致して物体光と照明光との干渉縞が生じない位
置を探せばよい。
［作用］
この第１図に示す如きホログラム干渉計１にお
いて、被検平面鏡面MMの表面形状を測定するに
は、レーザ光源３からの平行光をビームスプリツ
タBS１で分割し、一方の光束を参照光光学系４
に導いて発散球面波の参照光を生成させてホログ
ラムHPに入射し、ホログラムHPに記録してあ
る物体光を再生させる。かつ他方の光束を照明光
光学系６に導いて発散球面波の照明光を生成させ
て、被検平面鏡面MMで反射させたのちホログラ
ムHPに入射する。
いて、被検平面鏡面MMの表面形状を測定するに
は、レーザ光源３からの平行光をビームスプリツ
タBS１で分割し、一方の光束を参照光光学系４
に導いて発散球面波の参照光を生成させてホログ
ラムHPに入射し、ホログラムHPに記録してあ
る物体光を再生させる。かつ他方の光束を照明光
光学系６に導いて発散球面波の照明光を生成させ
て、被検平面鏡面MMで反射させたのちホログラ
ムHPに入射する。
照明光は被検平面鏡面MMの鏡面の凹凸の影響
を受けて標準となる物体光からずれているので、
再生物体光と照明光とで第３図に示すような干渉
縞が生じる。
を受けて標準となる物体光からずれているので、
再生物体光と照明光とで第３図に示すような干渉
縞が生じる。
この干渉縞における干渉縞ピツチＤとずれ量
ｄ、被検面の形状誤差△ｈの間には、λを波長と
して △ｈ＝（ｄ／Ｄ）・（λ／２） の関係があるから、干渉縞ピツチＤとずれ量ｄか
ら形状誤差△ｈを求め、被検平面鏡面MMの表面
形状を測定することができる。
ｄ、被検面の形状誤差△ｈの間には、λを波長と
して △ｈ＝（ｄ／Ｄ）・（λ／２） の関係があるから、干渉縞ピツチＤとずれ量ｄか
ら形状誤差△ｈを求め、被検平面鏡面MMの表面
形状を測定することができる。
(ハ) 発明の効果
このように、この発明のホログラム干渉計によ
れば、ホログラムHPだけは被検平面鏡面の大き
さとほぼ同じ大きさのものを準備する必要がある
けれども、その他のレンズ、半透鏡は従来の小口
径のものをそのまま使用することができ、また、
標準となる鏡面を必要とせず、製作が容易で、か
つ安価にすることができる。しかも、被検平面鏡
面とほぼ同じ大きさのホログラムはそれほど高価
ではないから、これを使用しても干渉計全体の価
格を大幅に高価にすることはない。
れば、ホログラムHPだけは被検平面鏡面の大き
さとほぼ同じ大きさのものを準備する必要がある
けれども、その他のレンズ、半透鏡は従来の小口
径のものをそのまま使用することができ、また、
標準となる鏡面を必要とせず、製作が容易で、か
つ安価にすることができる。しかも、被検平面鏡
面とほぼ同じ大きさのホログラムはそれほど高価
ではないから、これを使用しても干渉計全体の価
格を大幅に高価にすることはない。
また、被検鏡面の全体を分割することなく一度
に測定することができるので、測定誤差が入る余
地もなく、高精度の表面形状測定が可能になる。
に測定することができるので、測定誤差が入る余
地もなく、高精度の表面形状測定が可能になる。
第１図はこの発明の大口径平面鏡の表面形状測
定用ホログラム干渉計を示す構成図、第２図はホ
ログラム作製用の光学系を示す構成図、及び第３
図は干渉縞の例を示す線図である。 １……ホログラム干渉計、２……光学系、３…
…レーザ光源、４……参照光光学系、５……物体
光光学系、６……照明光光学系、HP……ホログ
ラム、Ｍ１……反射鏡、Mo１……顕微鏡対物レ
ンズ、Ｐ１……ピンホール、BS１……ビームス
プリツタ（または半透鏡）、MM……被検平面鏡
面。
定用ホログラム干渉計を示す構成図、第２図はホ
ログラム作製用の光学系を示す構成図、及び第３
図は干渉縞の例を示す線図である。 １……ホログラム干渉計、２……光学系、３…
…レーザ光源、４……参照光光学系、５……物体
光光学系、６……照明光光学系、HP……ホログ
ラム、Ｍ１……反射鏡、Mo１……顕微鏡対物レ
ンズ、Ｐ１……ピンホール、BS１……ビームス
プリツタ（または半透鏡）、MM……被検平面鏡
面。
Claims (1)
- １ レーザ光源と、発散球面波の参照光を生成さ
せる参照光光学系と、発散球面波の物体光を前記
参照光により記録したホログラムと、前記物体光
を生成させる物体光光学系と等価で発散球面波の
照明光を生成させる照明光光学系を備え、前記物
体光と前記照明光とが線対称をなす位置に被検平
面鏡面の配設位置を定めて前記照明光が前記被検
平面鏡で反射したのち前記ホログラムを照明する
ように構成し、前記参照光を前記ホログラムに照
明して再生される再生物体光と前記ホログラムに
照明した前記照明光との干渉縞を観測するように
構成したことを特徴とする大口径平面鏡の表面形
状測定用ホログラム干渉計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9931484A JPS60242304A (ja) | 1984-05-17 | 1984-05-17 | 大口径平面鏡の表面形状測定用ホログラム干渉計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9931484A JPS60242304A (ja) | 1984-05-17 | 1984-05-17 | 大口径平面鏡の表面形状測定用ホログラム干渉計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60242304A JPS60242304A (ja) | 1985-12-02 |
| JPH0223802B2 true JPH0223802B2 (ja) | 1990-05-25 |
Family
ID=14244175
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9931484A Granted JPS60242304A (ja) | 1984-05-17 | 1984-05-17 | 大口径平面鏡の表面形状測定用ホログラム干渉計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60242304A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105300312B (zh) * | 2015-11-30 | 2017-12-15 | 北京航空航天大学 | 一种基于数字全息的高数值孔径半球面形检测系统 |
| CN106123793B (zh) * | 2016-06-29 | 2018-11-02 | 北京航天控制仪器研究所 | 一种便携式光学干涉法球径球度快速检测仪 |
| CN112525071B (zh) * | 2020-11-27 | 2022-08-16 | 南京理工大学 | 一种抑制大口径干涉仪中光学材料非均匀性影响的方法 |
-
1984
- 1984-05-17 JP JP9931484A patent/JPS60242304A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60242304A (ja) | 1985-12-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |