JPH0961135A - シリンドリカル面の測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シリンドリカル面の表面形状の測定におい
て、その面の母線方向の測定と、母線に直交する方向の
測定を互いに形状の異なるニュートンゲージを用いて行
うことにより、球面と同様に高精度かつ迅速な測定とす
ることができる。 【解決手段】 凸状のシリンドリカルレンズ１１のシリ
ンドリカル面１１ａにおいて、その母線方向の表面形状
を測定する場合には、平板状の透明なニュートンゲージ
２２をこのシリンドリカル面１１ａに当接させ、ニュー
トンゲージ２２の背面側から干渉縞を観察する。このニ
ュートンゲージ２２の、シリンドリカル面１１ａに当接
させる側の面は、精度の高い平面とされており、これら
両面はシリンドリカル面１１ａの母線方向の一直線上で
線接触する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はシリンドリカルレン
ズやシリンドリカルミラー等の光学部材における、シリ
ンドリカル面の表面形状を接触方式で測定するシリンド
リカル面の測定方法に関し、詳しくは被検面にニュート
ンゲージを当接して干渉縞を生ぜしめ、この干渉縞の状
態に基づいて被検面の表面形状を測定する方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、光学部品、特に球面を有するレン
ズやミラー等の製作現場において、その光学部品が高精
度で所望の形状に加工されたか否かを検査する原器とし
てニュートンゲージが用いられている。このような光学
部品の製作現場では、一般に、曲率の大きい凹面を有す
るものから曲率の大きい凸面を有するものまで、例えば
数千種類におよぶ球面形状のニュートンゲージが用意さ
れており、所望の被検面の形状を測定する際には、これ
らのニュートンゲージの中からこの被検面の曲率に近い
球面を有するものを選択し、被検面とこの選択されたニ
ュートンゲージの表面とを極力密接させ、この２つの表
面からの反射光によってコントラストが良好な干渉縞を
発生させ、被検面の表面状態を測定するようにしてい
る。このような、ニュートンゲージを用いた表面検査方
法は、簡便なわりに高精度かつ迅速な測定を行い得るこ
とから、このような光学部材の製造検査工程において広
く用いられている。

【０００３】ところで、近年、複写機、ファクシミリ、
さらにはプリンタ等の画像形成手段の急速な進歩に伴
い、これらの画像形成手段に搭載されているシリンドリ
カルレンズやシリンドリカルミラー等のシリンドリカル
面を有する光学部材（以下シリンドリカルレンズ等と称
する）の高精度化や量産化がさらに望まれており、その
ためにシリンドリカルレンズ等の検査も高精度かつ迅速
に行うことが要求されている。これまで、このようなシ
リンドリカルレンズ等の検査についても、上述した球面
形状のレンズ等と同様に球面形状のニュートンゲージが
用いられていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、シリン
ドリカルレンズ等の表面に、対応する球面形状のニュー
トンゲージを当接せしめると、シリンドリカル面の母線
方向については、これら両表面がこの母線上の一点にお
いてのみ接触し、一度に観察し得る範囲が極めて小とな
ることから、この母線方向におけるシリンドリカル面の
表面状態を検査することは事実上困難となっていた。

【０００５】したがって、上述したような従来の手法に
よっては、シリンドリカルレンズ等の製造検査工程にお
いて、そのシリンドリカル面の高精度で迅速な表面検査
を行うことは難しかった。本発明はこのような事情に鑑
みなされたもので、シリンドリカル面の表面形状につい
て、球面の場合と略同様に高精度かつ迅速に測定するこ
とのできる、簡便な、シリンドリカル面の測定方法を提
供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の光学部材のシリ
ンドリカル面の測定方法は、シリンドリカル面の表面形
状を干渉縞計測により測定する方法において、該シリン
ドリカル面の母線方向については、該シリンドリカル面
に平板状のニュートンゲージを当接せしめ、該シリンド
リカル面と、該ニュートンゲージの該シリンドリカル面
に対向する面の両面からの反射光により生じる干渉縞を
計測することにより表面形状測定を行い、該シリンドリ
カル面の母線と直交する方向については、該シリンドリ
カル面に略沿うような曲面を有するニュートンゲージを
該シリンドリカル面と該曲面が対向するようにして当接
せしめ、該シリンドリカル面と、該ニュートンゲージの
該シリンドリカル面に対向する面の両面からの反射光に
より生じる干渉縞を計測することにより表面形状測定を
行うことを特徴とするものである。

【０００７】また、前記シリンドリカル面の母線と直交
する方向について測定する場合において、前記シリンド
リカル面が凸面である場合には、前記ニュートンゲージ
の該シリンドリカル面に略沿うような曲面をシリンドリ
カル凹面とすることが望ましく、一方、前記シリンドリ
カル面が凹面である場合には、前記ニュートンゲージの
該シリンドリカル面に略沿うような曲面を球面とするこ
とが望ましい。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
面を参照しながら説明する。図１〜４は凸状のシリンド
リカルレンズ１１の表面形状を測定する手法を説明する
ものであり、そのうち図１〜２はシリンドリカル面１１
ａの母線と直交する方向の測定について説明するもので
あり、一方、図３〜４はシリンドリカル面１１ａの母線
方向の測定について説明するものである。すなわち、図
１に示すように凸状のシリンドリカルレンズ１１のシリ
ンドリカル面１１ａにおいて、その母線と直交する方向
の表面形状を測定する場合には、シリンドリカル面１１
ａに略沿うような凹状の曲面２１ａを有するニュートン
ゲージ２１を用いる。

【０００９】シリンドリカルレンズ１１とニュートンゲ
ージ２１が、図１に示す如くシリンドリカル面１１ａと
凹状の曲面２１ａを互いに略密接させるようにした状態
でニュートンゲージ２１の背面側から観察すると、ニュ
ートンゲージ２１の曲面２１ａからの反射光とシリンド
リカルレンズ１１のシリンドリカル面１１ａからの反射
光との光干渉による、図２に示す如き干渉縞51を認識す
ることができる。もちろん、この干渉縞の縞間隔が大き
い程、シリンドリカル面１１ａの表面精度が良好である
ことを示す。

【００１０】ニュートンゲージ２１としては、シリンド
リカルレンズ１１の母線方向の距離以上の長さをカバー
できるものであることが望ましいが、実際には、面積の
大きい所定形状の曲面を、ゲ−ジとしての条件を満足し
うる程度の高い精度で形成することが難しいことから、
シリンドリカルレンズ１１の母線方向の距離よりも短い
巾を有するニュートンゲージ２１を用い、これをシリン
ドリカルレンズ１１の母線方向に移動させ、その度に測
定を行うようにしてもよい。

【００１１】次に、凸状のシリンドリカルレンズ１１の
シリンドリカル面１１ａにおいて、その母線方向の表面
形状を測定する場合には、図３に示す如く、平板状の透
明なニュートンゲージ２２をこのシリンドリカル面１１
ａに当接させる。このニュートンゲージ２２の、シリン
ドリカル面１１ａに当接させる側の面（基準平面）は、
精度の高い平面とされており、これら両面はシリンドリ
カル面１１ａの母線方向の一直線上で線接触することに
なる。

【００１２】図３に示す如くして、上記両面を接触させ
た状態でニュートンゲージ２２の背面側から観察する
と、ニュートンゲージ２２の基準平面からの反射光とシ
リンドリカルレンズ１１のシリンドリカル面１１ａから
の反射光との光干渉による、図４に示す如き干渉縞５２
を認識することができる。図２に示す場合と同様に、干
渉縞の間隔が大きいもの程シリンドリカル面１１ａの表
面精度が良好であることが示される。

【００１３】この後、ニュートンゲージ２２を、シリン
ドリカル面１１ａに当接させるようにしながらこのシリ
ンドリカル面１１ａに沿って傾けていくことにより、シ
リンドリカル面１１ａの他の位置における母線方向の表
面形状を認識することができる。なお、本実施例ではニ
ュートンゲージ２２の形状を円形状のものとしている
が、平板であれば短形状等の他の形状とすることが可能
である。

【００１４】図５〜８は凹状のシリンドリカルレンズ３
１の表面形状を測定する手法を説明するものであり、そ
のうち図５〜６はシリンドリカル面３１ａの母線と直交
する方向の測定について説明するものであり、一方、図
７〜８はシリンドリカル面３１ａの母線方向の測定につ
いて説明するものである。すなわち、図５に示すように
凹状のシリンドリカルレンズ３１のシリンドリカル面３
１ａにおいて、その母線と直交する方向の表面形状を測
定する場合には、シリンドリカル面３１ａのこの方向の
曲率に略等しい球面４１ａを有する半球状の透明なニュ
ートンゲージ４１を用いる。

【００１５】シリンドリカルレンズ３１とニュートンゲ
ージ４１が、図５に示す如くシリンドリカル面３１ａと
球面４１ａを互いに略密接させるようにした状態でニュ
ートンゲージ４１の背面側から観察すると、ニュートン
ゲージ４１の球面４１ａからの反射光とシリンドリカル
レンズ３１のシリンドリカル面３１ａからの反射光との
光干渉による、図６に示す如き干渉縞５３を認識するこ
とができる。もちろん、この干渉縞の縞間隔が大きい
程、シリンドリカル面３１ａの表面精度が良好であるこ
とが示される。

【００１６】なお、シリンドリカル面３１ａの他の部分
について観察する場合には、この半球状のニュートンゲ
ージ４１をシリンドリカルレンズ３１の母線方向に移動
させ、その度に測定を行うようにしてもよい。また、凹
状のシリンドリカル面３１ａの母線と直交する方向の形
状を測定するニュートンゲージ４１としては、上記球面
を有するものに変えてシリンドリカル凸面を有するもの
とすることも可能である。

【００１７】次に、凹状のシリンドリカルレンズ３１の
シリンドリカル面３１ａにおいて、その母線方向の表面
形状を測定する場合には、図７に示す如く、断面５角形
状の透明なニュートンゲージ４２をその先端平面がこの
シリンドリカル面３１ａに当接するように配設する。こ
のニュートンゲージ４２の、シリンドリカル面３１ａに
当接させる側の上記先端平面（基準平面）は、精度の高
い平面とされており、これらシリンドリカル面３１ａと
基準平面はシリンドリカル面３１ａの母線方向の一直線
上で線接触することになる。

【００１８】図７に示す如く、上記両面を接触させた状
態でニュートンゲージ４２の背面側から観察すると、ニ
ュートンゲージ４２の基準平面からの反射光とシリンド
リカルレンズ３１のシリンドリカル面３１ａからの反射
光との光干渉による、図８に示す如き干渉縞５４を認識
することができる。図６に示す場合と同様に、干渉縞の
間隔が大きいもの程シリンドリカル面３１ａの表面精度
が良好であることが示される。

【００１９】この後、ニュートンゲージ４２を、シリン
ドリカル面３１ａに当接させるようにしながら母線と直
交する方向に移動させていくことにより、シリンドリカ
ル面３１ａの他の位置における母線方向の表面形状を認
識することができる。なお、本実施例では検査時におけ
る取り扱い上の便宜のためにニュートンゲージ４２の形
状を断面５角形状のものとしているが、短冊状の平板等
の他の形状とすることももちろん可能である。

【００２０】図２,図４,図６,および図８において示さ
れた干渉縞５１〜５４は前述したようにシリンドリカル
面１１ａ,３１ａの表面精度についての情報を有してい
るが、さらにこの干渉縞５１〜５４が、内に向かって閉
じるような曲線を描くか開くような曲線を描くかによ
り、シリンドリカル面１１ａ,３１ａにおける中央部分
と端部との高低関係も知ることができる。

【００２１】なお、本発明のシリンドリカル面の測定方
法に用いられるニュートンゲージのサイズおよび形状と
しては、必ずしも上記実施例のものに限られるものでは
なく、その他の種々の形状のものを用いることができ
る。また、上記実施例における測定対象はシリンドリカ
ルレンズであるが、これに限られるものではなく、その
他のシリンドリカル面を有する光学部材、例えばシリン
ドリカルミラー等をも対象とすることができる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のシリンド
リカル面の測定方法によれば、その面の母線と直交する
方向の測定についてはこのシリンドリカル面に整合した
曲面を有するニュートンゲージを用い、また、その面の
母線方向の測定については平面を有するニュートンゲー
ジを用い、直交する２方向の各々について所定の異なる
ニュートンゲージを用いて干渉縞観察するだけでこのシ
リンドリカル面の表面形状を認識することができる。こ
れにより、球面の場合と略同様に、シリンドリカル面の
表面形状について、簡便な方法で高精度かつ迅速に測定
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の測定方法の一実施例を示すものであ
り、凸状のシリンドリカルレンズについて、その母線と
直交する方向の表面形状を測定する様子を示す斜視図

【図２】図１に示す測定方法により得られる干渉縞を示
す概略図

【図３】本発明の測定方法の一実施例を示すものであ
り、凸状のシリンドリカルレンズについて、その母線方
向の表面形状を測定する様子を示す斜視図

【図４】図３に示す測定方法により得られる干渉縞を示
す概略図

【図５】本発明の測定方法の一実施例を示すものであ
り、凹状のシリンドリカルレンズについて、その母線と
直交する方向の表面形状を測定する様子を示す斜視図

【図６】図５に示す測定方法により得られる干渉縞を示
す概略図

【図７】本発明の測定方法の一実施例を示すものであ
り、凹状のシリンドリカルレンズについて、その母線方
向の表面形状を測定する様子を示す斜視図

【図８】図７に示す測定方法により得られる干渉縞を示
す概略図

【符号の説明】

１１ 凸状のシリンドリカルレンズ １１ａ,３１ａ シリンドリカル面 ２１,２２,４１,４２ ニュートンゲージ ２１ａ 曲面 ３１ 凹状のシリンドリカルレンズ ４１ａ 球面 ５１〜５４ 干渉縞

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光学部材のシリンドリカル面の表面形状を
   干渉縞計測により測定する方法において、 該シリンドリカル面の母線方向については、該シリンド
   リカル面に平板状のニュートンゲージを当接せしめ、該
   シリンドリカル面と、該ニュートンゲージの該シリンド
   リカル面に対向する面の両面からの反射光により生じる
   干渉縞を計測することにより表面形状測定を行い、 該シリンドリカル面の母線と直交する方向については、
   該シリンドリカル面に略沿うような曲面を有するニュー
   トンゲージを該シリンドリカル面と該曲面が対向するよ
   うにして当接せしめ、該シリンドリカル面と、該ニュー
   トンゲージの該シリンドリカル面に対向する面の両面か
   らの反射光により生じる干渉縞を計測することにより表
   面形状測定を行うことを特徴とするシリンドリカル面の
   測定方法。
2. 【請求項２】前記シリンドリカル面が凸面であって、そ
   の面の母線と直交する方向について測定する場合におい
   て、前記ニュートンゲージの該シリンドリカル面に略沿
   うような曲面をシリンドリカル凹面とすることを特徴と
   する請求項１記載のシリンドリカル面の測定方法。
3. 【請求項３】前記シリンドリカル面が凹面であって、そ
   の面の母線と直交する方向について測定する場合におい
   て、前記ニュートンゲージの該シリンドリカル面に略沿
   うような曲面を球面とすることを特徴とする請求項１記
   載のシリンドリカル面の測定方法。