JPH1062136A - 形状測定方法及び形状測定装置 - Google Patents
形状測定方法及び形状測定装置Info
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- JPH1062136A JPH1062136A JP8221250A JP22125096A JPH1062136A JP H1062136 A JPH1062136 A JP H1062136A JP 8221250 A JP8221250 A JP 8221250A JP 22125096 A JP22125096 A JP 22125096A JP H1062136 A JPH1062136 A JP H1062136A
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- Japan
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- shape measuring
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 干渉計測定の光軸の重力に対する角度を、垂
直あるいは水平、あるいは任意に設定でき、さらには該
設定角度を維持するとともに容易に変更することもでき
る測定方法と装置を提供する。 【解決手段】 本発明の形状測定装置１は、測定対象物
５及び干渉計３を載せる定盤９と、ベースの角度調節機
構（空気バネ１１）と、重力方向検出手段（プリズム
７、セオドライト１７）を備えている。干渉計３と測定
対象物５の相対位置関係を保持したまま、定盤９の重力
方向に対する角度を任意に調節可能である。
直あるいは水平、あるいは任意に設定でき、さらには該
設定角度を維持するとともに容易に変更することもでき
る測定方法と装置を提供する。 【解決手段】 本発明の形状測定装置１は、測定対象物
５及び干渉計３を載せる定盤９と、ベースの角度調節機
構（空気バネ１１）と、重力方向検出手段（プリズム
７、セオドライト１７）を備えている。干渉計３と測定
対象物５の相対位置関係を保持したまま、定盤９の重力
方向に対する角度を任意に調節可能である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば干渉測定な
どの際に、測定光軸を重力に対し任意の角度に設定した
測定を行うのに適した形状測定方法及び形状測定装置に
関する。
どの際に、測定光軸を重力に対し任意の角度に設定した
測定を行うのに適した形状測定方法及び形状測定装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】干渉測定を例にとって説明する。干渉光
を重力と垂直方向に射出し、被検面を立てて測定する場
合、通常、重力による被検面の変形を避けるために、該
被検面の直径に合わせたレンズやミラーの剛性（厚さ）
を設定している。さらに、被検面のホールド（保持）に
よる変形を避けるために、ホールド方法に注意を払って
いた。
を重力と垂直方向に射出し、被検面を立てて測定する場
合、通常、重力による被検面の変形を避けるために、該
被検面の直径に合わせたレンズやミラーの剛性（厚さ）
を設定している。さらに、被検面のホールド（保持）に
よる変形を避けるために、ホールド方法に注意を払って
いた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、変形を
防止するのに必要な厚さを確保できない場合や、被検面
の形状によりそのホールド方法が限られてしまう場合も
多々ある。この場合、被検面の変形量はシミュレーショ
ン（有限要素法による計算）などにより予想することは
可能であるが、その計算も不十分な場合がある。また、
変形量をシミュレーションで予測して修正を加えたので
は、真の意味での検査とは言えない。被検面の重力によ
る変形については、測定時における被検面の重力に対す
る傾きが重要であり、測定対象物の形状と厚さの関係に
よっては、数秒の傾きであっても、無視できない変形が
生じることもある。
防止するのに必要な厚さを確保できない場合や、被検面
の形状によりそのホールド方法が限られてしまう場合も
多々ある。この場合、被検面の変形量はシミュレーショ
ン（有限要素法による計算）などにより予想することは
可能であるが、その計算も不十分な場合がある。また、
変形量をシミュレーションで予測して修正を加えたので
は、真の意味での検査とは言えない。被検面の重力によ
る変形については、測定時における被検面の重力に対す
る傾きが重要であり、測定対象物の形状と厚さの関係に
よっては、数秒の傾きであっても、無視できない変形が
生じることもある。
【０００４】また、仮に、ある条件下では重力に対する
角度を設定できた場合でも、一般の除振台などでは、荷
重がかかったときに台が傾くため、角度に関して数秒単
位の再現性が得られることは少ない。
角度を設定できた場合でも、一般の除振台などでは、荷
重がかかったときに台が傾くため、角度に関して数秒単
位の再現性が得られることは少ない。
【０００５】そこで、本発明は、例えば、干渉計測定の
光軸の重力に対する角度を、垂直あるいは水平、あるい
は任意に設定でき、さらには該設定角度を維持するとと
もに容易に変更できる測定方法と装置を提供することを
目的とする。さらに、厳密に測定対象物の使用状態を再
現して形状評価できる形状測定方法及び形状測定装置を
提供することを目的とする。
光軸の重力に対する角度を、垂直あるいは水平、あるい
は任意に設定でき、さらには該設定角度を維持するとと
もに容易に変更できる測定方法と装置を提供することを
目的とする。さらに、厳密に測定対象物の使用状態を再
現して形状評価できる形状測定方法及び形状測定装置を
提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の形状測定方法は、干渉等の原理によって物
体の形状を測定する方法であって、測定器と測定対象物
の相対位置関係を保持したまま、該測定器と測定対象物
の姿勢を重力方向に対して任意に調節したうえで形状測
定することを特徴とする。
め、本発明の形状測定方法は、干渉等の原理によって物
体の形状を測定する方法であって、測定器と測定対象物
の相対位置関係を保持したまま、該測定器と測定対象物
の姿勢を重力方向に対して任意に調節したうえで形状測
定することを特徴とする。
【０００７】また、本発明の形状測定装置は、測定対象
物及び形状測定器を載せるベースと、このベース上に置
かれた形状測定器と、ベースの角度調節機構と、重力方
向検出手段と、を備え；測定器と測定対象物の相対位置
関係を保持したまま、ベースの重力方向に対する角度を
任意に調節可能であることを特徴とする。
物及び形状測定器を載せるベースと、このベース上に置
かれた形状測定器と、ベースの角度調節機構と、重力方
向検出手段と、を備え；測定器と測定対象物の相対位置
関係を保持したまま、ベースの重力方向に対する角度を
任意に調節可能であることを特徴とする。
【０００８】干渉計測定の場合、例えば、除振台（ベー
ス）の角度を調節することにより、測定器の設置場所の
床の水平度に関係なく、重力に対して除振台を任意の角
度に設定することが可能となる。ただし、この際、何ら
かの手段によって重力方向を検出する必要がある。角度
の調節方法は、除振台などに備わっている空気バネの調
節でも良いし、何らかの他の方法（ピエゾアクチュエー
タ等）を用いても良い。
ス）の角度を調節することにより、測定器の設置場所の
床の水平度に関係なく、重力に対して除振台を任意の角
度に設定することが可能となる。ただし、この際、何ら
かの手段によって重力方向を検出する必要がある。角度
の調節方法は、除振台などに備わっている空気バネの調
節でも良いし、何らかの他の方法（ピエゾアクチュエー
タ等）を用いても良い。
【０００９】重力方向の検出手段としては、セオドライ
ト（水準器）のような建築用の機材などを用いても良
い。より高精度に重力方向を検出したい場合は、水銀な
どの液体面からのレーザーの反射を見ても良いし、さら
には、該液体面を干渉計などで測定しても良い。
ト（水準器）のような建築用の機材などを用いても良
い。より高精度に重力方向を検出したい場合は、水銀な
どの液体面からのレーザーの反射を見ても良いし、さら
には、該液体面を干渉計などで測定しても良い。
【００１０】しかし、前記課題でも述べたように、例え
ば、除振台に荷重をかけた場合、あるいは荷重が変動す
る場合は、荷重をかける前後（変動前後）で、初期に設
定した重力に対する角度が再現されるとは限らない。そ
の解決策として、最も簡易な方法としては、その除振台
の空気バネの感度をより敏感にするということが考えら
れる。しかし、この場合、その除振台の固有振動数が問
題となる可能性がある。そこで、除振台の重力に対する
角度を、常に、あるいは適宜検出し、検出された結果を
元に、装置に取り付けられた角度調節機構をフィードバ
ック制御することにより、より確実に、任意の設定角度
を常に維持することが可能となる。また、フィードバッ
クをかけることにより、設定角度自体の変更も容易に可
能となる。
ば、除振台に荷重をかけた場合、あるいは荷重が変動す
る場合は、荷重をかける前後（変動前後）で、初期に設
定した重力に対する角度が再現されるとは限らない。そ
の解決策として、最も簡易な方法としては、その除振台
の空気バネの感度をより敏感にするということが考えら
れる。しかし、この場合、その除振台の固有振動数が問
題となる可能性がある。そこで、除振台の重力に対する
角度を、常に、あるいは適宜検出し、検出された結果を
元に、装置に取り付けられた角度調節機構をフィードバ
ック制御することにより、より確実に、任意の設定角度
を常に維持することが可能となる。また、フィードバッ
クをかけることにより、設定角度自体の変更も容易に可
能となる。
【００１１】
【実施例】以下、図面を参照しつつさらに詳しく説明す
る。図１は、本発明の１実施例に係る形状測定装置を示
す側面図である。図１の形状測定装置１は、除振台８を
ベースとして構成してある。すなわち、除振台８上に、
干渉計３と測定対象物５、及びプリズム７を載置してい
る。干渉計３は、干渉光源であるレーザ発振器や干渉光
学系や結像光学系等を内蔵している。干渉計３を出た平
行光束４は、測定対象物５の被検面５ａで反射して干渉
計３内に戻り干渉縞を形成する。被検面５ａは、基本的
には光束４と直交している。プリズム７については後述
する。
る。図１は、本発明の１実施例に係る形状測定装置を示
す側面図である。図１の形状測定装置１は、除振台８を
ベースとして構成してある。すなわち、除振台８上に、
干渉計３と測定対象物５、及びプリズム７を載置してい
る。干渉計３は、干渉光源であるレーザ発振器や干渉光
学系や結像光学系等を内蔵している。干渉計３を出た平
行光束４は、測定対象物５の被検面５ａで反射して干渉
計３内に戻り干渉縞を形成する。被検面５ａは、基本的
には光束４と直交している。プリズム７については後述
する。
【００１２】除振台８は、脚１３、空気バネ１１、及び
定盤９等から構成されており、硬い安定した床１５上に
設置されている。空気バネ１１は脚１３上に載置されて
おり、定盤９を支持している。空気バネ１１は、定盤９
の角度調節機構を兼ねる。空気バネ１１の中に充填する
空気の量を調節することによって、定盤９の角度を１０
秒オーダーで調節することができる。定盤９は、剛性が
高く、厚い板状体である。
定盤９等から構成されており、硬い安定した床１５上に
設置されている。空気バネ１１は脚１３上に載置されて
おり、定盤９を支持している。空気バネ１１は、定盤９
の角度調節機構を兼ねる。空気バネ１１の中に充填する
空気の量を調節することによって、定盤９の角度を１０
秒オーダーで調節することができる。定盤９は、剛性が
高く、厚い板状体である。
【００１３】定盤９の上面右端にはプリズム７を載せて
いる。このプリズム７は、その下面と反射面との直角度
がきわめて良好なものである。プリズム７と対向して、
セオドライト（水準器）１７が設置されている。セオド
ライト１７は、定盤９上ではなく、別の台１９の上に置
かれている。セオドライト１７を出た光がプリズム７に
当り、反射してセオドライト１７に戻り、発射光と反射
光のズレを見てプリズム７載置面の水平度を検出する。
図１の形状測定装置１では、プリズム７とセオドライト
１７が重力方向検出手段を形成している。なお、セオド
ライト１７の検出精度は数秒オーダーと良好である。
いる。このプリズム７は、その下面と反射面との直角度
がきわめて良好なものである。プリズム７と対向して、
セオドライト（水準器）１７が設置されている。セオド
ライト１７は、定盤９上ではなく、別の台１９の上に置
かれている。セオドライト１７を出た光がプリズム７に
当り、反射してセオドライト１７に戻り、発射光と反射
光のズレを見てプリズム７載置面の水平度を検出する。
図１の形状測定装置１では、プリズム７とセオドライト
１７が重力方向検出手段を形成している。なお、セオド
ライト１７の検出精度は数秒オーダーと良好である。
【００１４】図２は、本発明の他の実施例に係る形状測
定装置（２段重ね式）の側面図である。図２の形状測定
装置と図１の形状測定装置との相違点は、除振台８上に
上置き定盤２３とピエゾアクチュエータ式の角度調節機
構２５を設置している点（２段重ね式）である。ピエゾ
アクチュエータ２５は、除振台８上に複数個置かれてお
り、その精密な伸長・収縮により、上置き定盤２３の水
平に対する角度を精密にコントロールすることができ
る。
定装置（２段重ね式）の側面図である。図２の形状測定
装置と図１の形状測定装置との相違点は、除振台８上に
上置き定盤２３とピエゾアクチュエータ式の角度調節機
構２５を設置している点（２段重ね式）である。ピエゾ
アクチュエータ２５は、除振台８上に複数個置かれてお
り、その精密な伸長・収縮により、上置き定盤２３の水
平に対する角度を精密にコントロールすることができ
る。
【００１５】図３は、本発明の他の実施例に係る形状測
定装置（フィードバック制御式）の側面図である。図３
の形状測定装置の機械的な構成は、図２の形状測定装置
と同じである。しかし、制御機構中に、フィードバック
回路３３が組み込まれており、重力方向検出手段（プリ
ズム７、セオドライト１７）によって検出された定盤２
３の重力方向に対する角度を、角度調節機構２５にフィ
ードバックし、任意に設定された角度に定盤２３の角度
を調節するものである。このフィードバックに関して
は、常時、あるいは適宜（荷重変化時）行えるようにな
っている。なお、角度の自動調節は、除振台８の空気バ
ネ２５を用いても良い。
定装置（フィードバック制御式）の側面図である。図３
の形状測定装置の機械的な構成は、図２の形状測定装置
と同じである。しかし、制御機構中に、フィードバック
回路３３が組み込まれており、重力方向検出手段（プリ
ズム７、セオドライト１７）によって検出された定盤２
３の重力方向に対する角度を、角度調節機構２５にフィ
ードバックし、任意に設定された角度に定盤２３の角度
を調節するものである。このフィードバックに関して
は、常時、あるいは適宜（荷重変化時）行えるようにな
っている。なお、角度の自動調節は、除振台８の空気バ
ネ２５を用いても良い。
【００１６】図４は、本発明の他の実施例に係る形状測
定装置（液面検出式）を示す側面図である。図４の形状
測定装置と図３の形状測定装置の相違点は、重力方向検
出手段が液体面を基準とする方式であることである。す
なわち、上置き定盤２３の上面の右端部には、容器５１
に入った水銀等の液体４９が置かれている。この液体表
面４９ａを、地球重力に直交する基準面としている。
定装置（液面検出式）を示す側面図である。図４の形状
測定装置と図３の形状測定装置の相違点は、重力方向検
出手段が液体面を基準とする方式であることである。す
なわち、上置き定盤２３の上面の右端部には、容器５１
に入った水銀等の液体４９が置かれている。この液体表
面４９ａを、地球重力に直交する基準面としている。
【００１７】重力方向を検出する際は、干渉計３と測定
対象物５との間のスィングミラー４３を下げて（実線の
位置）干渉光束４を上に曲げ（光束４′）、ミラー４
５、４７により１８０°配向して液体表面４９ａで反射
させ、再びミラー４７、４５、４３により干渉計３に戻
して干渉縞を形成している。液体表面４９ａは、上置き
定盤２３上面の傾斜に関係なく地球重力の直交方向に倣
う。したがって、上置き定盤２３の水平度が変化する
と、干渉光束４′に対する液体表面４９ａの角度が変化
するので、これを検知できる。
対象物５との間のスィングミラー４３を下げて（実線の
位置）干渉光束４を上に曲げ（光束４′）、ミラー４
５、４７により１８０°配向して液体表面４９ａで反射
させ、再びミラー４７、４５、４３により干渉計３に戻
して干渉縞を形成している。液体表面４９ａは、上置き
定盤２３上面の傾斜に関係なく地球重力の直交方向に倣
う。したがって、上置き定盤２３の水平度が変化する
と、干渉光束４′に対する液体表面４９ａの角度が変化
するので、これを検知できる。
【００１８】図５は、本発明の他の実施例に係る形状測
定装置（測定対象物基準型）を示す側面図である。図５
の形状測定装置の図２の形状測定装置に対する相違点
は、重力方向検出手段の１部として測定対象物自身を用
いる点である。すなわち、測定対象物の球面レンズ５′
の背面５ｂを重力方向の基準面としている。なお、ここ
で干渉計３の先には、球面参照面３ｂを有するフィゾー
レンズ３ａが取り付けられており、参照面３ｂと球面レ
ンズ５′の球面被検面５ａとが干渉する。
定装置（測定対象物基準型）を示す側面図である。図５
の形状測定装置の図２の形状測定装置に対する相違点
は、重力方向検出手段の１部として測定対象物自身を用
いる点である。すなわち、測定対象物の球面レンズ５′
の背面５ｂを重力方向の基準面としている。なお、ここ
で干渉計３の先には、球面参照面３ｂを有するフィゾー
レンズ３ａが取り付けられており、参照面３ｂと球面レ
ンズ５′の球面被検面５ａとが干渉する。
【００１９】被検面５ａの裏面５ｂが平面である場合、
該裏面５ｂを直接セオドライト１７などで測定すること
により、被検物５′の重力方向に対する角度を、装置の
構成部品による誤差を無視して調節できる。ただし、そ
の被検物の偏心が誤差として残るが、別方法にてその偏
心を測定しておき、その方向と角度をフィードバックす
ることにより対応できる。
該裏面５ｂを直接セオドライト１７などで測定すること
により、被検物５′の重力方向に対する角度を、装置の
構成部品による誤差を無視して調節できる。ただし、そ
の被検物の偏心が誤差として残るが、別方法にてその偏
心を測定しておき、その方向と角度をフィードバックす
ることにより対応できる。
【００２０】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、干渉計
測定などにおいて、測定光軸方向と重力方向との角度関
係を任意に設定し、その角度を容易に維持、変更するこ
とが可能となる。また、本測定方法並びに装置を用いる
ことにより、液体面の干渉計測定も可能になる。
測定などにおいて、測定光軸方向と重力方向との角度関
係を任意に設定し、その角度を容易に維持、変更するこ
とが可能となる。また、本測定方法並びに装置を用いる
ことにより、液体面の干渉計測定も可能になる。
【図１】本発明の１実施例に係る形状測定装置を示す側
面図である。
面図である。
【図２】本発明の他の実施例に係る形状測定装置（２段
重ね式）の側面図である。
重ね式）の側面図である。
【図３】本発明の他の実施例に係る形状測定装置（フィ
ードバック制御式）の側面図である。
ードバック制御式）の側面図である。
【図４】本発明の他の実施例に係る形状測定装置（液面
基準式）を示す側面図である。
基準式）を示す側面図である。
【図５】本発明の他の実施例に係る形状測定装置（測定
対象物基準式）を示す側面図である。
対象物基準式）を示す側面図である。
１ 形状測定装置 ３ 干渉計 ３ａ フィゾーレンズ ３ｂ 参照面 ４ 光束 ５ 測定対象物 ５ａ 被検面 ５ｂ 裏面 ７ プリズム ８ 除振台 ９ 定盤 １１ 空気バネ １３ 脚 １５ 床 １７ セオドライト １９ 台 ２１ 形状測定装置 ２３ 上置き定盤 ２５ 精密ピエゾアクチュエータ（角度調節機構） ３１ 形状測定装置 ３３ フィードバ
ック回路 ４１ 形状測定装置 ４３ スィングミ
ラー ４５ ミラー ４７ ミラー ４９ 液体（水銀） ４９ａ 表面
ック回路 ４１ 形状測定装置 ４３ スィングミ
ラー ４５ ミラー ４７ ミラー ４９ 液体（水銀） ４９ａ 表面
Claims (3)
- 【請求項１】 干渉等の原理によって物体の形状を測定
する方法であって、測定器と測定対象物の相対位置関係
を保持したまま、該測定器と測定対象物の姿勢を重力方
向に対して任意に調節したうえで形状測定することを特
徴とする形状測定方法。 - 【請求項２】 測定対象物及び形状測定器を載せるベー
スと、このベース上に置かれた形状測定器と、ベースの
角度調節機構と、重力方向検出手段と、を備え；測定器
と測定対象物の相対位置関係を保持したまま、ベースの
重力方向に対する角度を任意に調節可能であることを特
徴とする形状測定装置。 - 【請求項３】 上記重力方向検出手段により検出された
重力方向を演算処理し、上記角度調節機構にフィードバ
ックし、上記ベースを重力方向に対して常に一定の角度
に維持するか、または、任意の角度に変更するためのフ
ィードバック回路を備える請求項２記載の形状測定装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8221250A JPH1062136A (ja) | 1996-08-22 | 1996-08-22 | 形状測定方法及び形状測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8221250A JPH1062136A (ja) | 1996-08-22 | 1996-08-22 | 形状測定方法及び形状測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1062136A true JPH1062136A (ja) | 1998-03-06 |
Family
ID=16763833
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8221250A Pending JPH1062136A (ja) | 1996-08-22 | 1996-08-22 | 形状測定方法及び形状測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1062136A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004266264A (ja) * | 2003-02-13 | 2004-09-24 | Canon Inc | 光学系、露光装置、デバイス製造方法 |
| US7190448B2 (en) | 2002-10-25 | 2007-03-13 | Nidek Co., Ltd. | Surface inspecting apparatus |
| JP2011112487A (ja) * | 2009-11-26 | 2011-06-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 加振装置 |
| JP2011127901A (ja) * | 2009-12-15 | 2011-06-30 | Canon Inc | 干渉測定装置 |
| JP2016075603A (ja) * | 2014-10-07 | 2016-05-12 | 株式会社ジェイテック | 超精密形状測定装置 |
| CN113251995A (zh) * | 2021-05-18 | 2021-08-13 | 中国科学院云南天文台 | 获取全天候天文经纬度间接测定值的方法 |
-
1996
- 1996-08-22 JP JP8221250A patent/JPH1062136A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7190448B2 (en) | 2002-10-25 | 2007-03-13 | Nidek Co., Ltd. | Surface inspecting apparatus |
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| CN113251995A (zh) * | 2021-05-18 | 2021-08-13 | 中国科学院云南天文台 | 获取全天候天文经纬度间接测定值的方法 |
| CN113251995B (zh) * | 2021-05-18 | 2023-03-21 | 中国科学院云南天文台 | 获取全天候天文经纬度间接测定值的方法 |
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