JPS6131904A - 形状測定装置 - Google Patents
形状測定装置Info
- Publication number
- JPS6131904A JPS6131904A JP15431784A JP15431784A JPS6131904A JP S6131904 A JPS6131904 A JP S6131904A JP 15431784 A JP15431784 A JP 15431784A JP 15431784 A JP15431784 A JP 15431784A JP S6131904 A JPS6131904 A JP S6131904A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- shape
- luminous flux
- interference fringes
- lens group
- measured
- 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.)
- Pending
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Classifications
-
- 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
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
- G01B11/255—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures for measuring radius of curvature
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、レンズ、ミラー等の平面２球面あるいは非球
面の形状を精密測定する形状測定装置に関するものであ
る。
面の形状を精密測定する形状測定装置に関するものであ
る。
従来例の構成とその問題点
参照波面をつくるための原器が不要で、高精度、高安定
な形状測定装置として、縞走査型コモンパスシェアリン
グ干渉計の具体構成を第１図に示す。
な形状測定装置として、縞走査型コモンパスシェアリン
グ干渉計の具体構成を第１図に示す。
図において、被測定物１よシ反射した光束２は、ビーム
スプリッタ３と反射面４を対向して設置したシェアリン
グ装置６により横ずらしされた２つの光束となシ、光束
変換レンズ７により撮像装置８の有効面積に変換され、
生じた干渉縞は撮像装置８よシフレームメモリ９を介し
て電子計算機１０に入力される。このとき、反射面４を
ピエゾ駆動装置６で微少量移動し、横ずらしした波面の
一方に位相変調を与える。この干渉縞データを電子計算
機１ｏで解析することにより形状を測定することができ
る。
スプリッタ３と反射面４を対向して設置したシェアリン
グ装置６により横ずらしされた２つの光束となシ、光束
変換レンズ７により撮像装置８の有効面積に変換され、
生じた干渉縞は撮像装置８よシフレームメモリ９を介し
て電子計算機１０に入力される。このとき、反射面４を
ピエゾ駆動装置６で微少量移動し、横ずらしした波面の
一方に位相変調を与える。この干渉縞データを電子計算
機１ｏで解析することにより形状を測定することができ
る。
このような構成の縞走査型コモンパスシェアリング干渉
計では、光束変換レンズ７を固定しているため、被測定
物１に適合する最適な球面の曲率と有効面積の関係、あ
るいは平面の有効面積により、撮像装置８上に生じる干
渉縞の大きさが異なり、フレームメモリ９上での有効デ
ータ数が変化する。そのため、電子計算機１０での計算
処理精度が被測定物１の違いによって変化するという問
題があった。
計では、光束変換レンズ７を固定しているため、被測定
物１に適合する最適な球面の曲率と有効面積の関係、あ
るいは平面の有効面積により、撮像装置８上に生じる干
渉縞の大きさが異なり、フレームメモリ９上での有効デ
ータ数が変化する。そのため、電子計算機１０での計算
処理精度が被測定物１の違いによって変化するという問
題があった。
発明の目的
本発明は、上記従来の欠点を解消するものであり、被測
定物によらず一定の高精度で形状測定を可能にするもの
である。
定物によらず一定の高精度で形状測定を可能にするもの
である。
発明の構成
本発明の形状測定装置は光源と、該光源からの光束を被
測定物に照射するために少なくともアフォーカルレンズ
群を含むレンズ系と、被測定物よりの反射光から２つの
横ずらしした光束を発生するために対向して設置したビ
ームスプリッタ及び反射面と、横ずらしした光束を位相
変調するだめの前記ビームスプリッタあるいは反射面の
少なくとも一方の移動装置と、光束径を変換するための
変倍レンズ群と、前記２つの横ずらしした光束で生じた
干渉縞から形状を計算する処理装置とから成り、被測定
物の形状によらず一定の高精度形状測定が可能となるも
のである。
測定物に照射するために少なくともアフォーカルレンズ
群を含むレンズ系と、被測定物よりの反射光から２つの
横ずらしした光束を発生するために対向して設置したビ
ームスプリッタ及び反射面と、横ずらしした光束を位相
変調するだめの前記ビームスプリッタあるいは反射面の
少なくとも一方の移動装置と、光束径を変換するための
変倍レンズ群と、前記２つの横ずらしした光束で生じた
干渉縞から形状を計算する処理装置とから成り、被測定
物の形状によらず一定の高精度形状測定が可能となるも
のである。
実施例の説明
以下に、本発明の一実施例を第２図〜第４図にもとづい
て説明する。
て説明する。
第２図において、２０はＨｅ−Ｈｅレーザー光源であり
、射出されたし２−ザービームを、ビームエクスパンダ
２１で十分な径の光束に拡大し、第１のビームスプリッ
タ２２を透過し、透過球面レンズ２３によシ球面波面が
作成される。被測定物２４は、最適の球面波面の位置に
設定する。被測定物２４を反射した光束は、透過球面レ
ンズ２３を通り、第１のビームスプリッタ２２を反射し
、第２のビームスプリッタ２６に入射する。入射した光
束は第３図において、蒸着面４ｏで反射光束４１と透過
光束４２に分離する。透過光束４２は、第２のビームス
プリッタ２５に対向して設置した反射面２６で反射し、
再び第２のビームスプリッタ２６に入射し、反射光束４
１に対して平行に横ずらしされて射出する。再び第２図
において、上記２つの光束、光束変換ズームレンズ２８
を透過し、撮像装置２９上に干渉縞を発生する。上記２
つの光束はほぼ同一の光路を通るため、環境の変化に対
して非常に安定である。この干渉縞をフレームメモリ３
０を介して、電子計算機３１に入力する。第４図に示す
ように、干渉縞は被測定物２４の設定球面波面からのず
れ量（以下非球面量と記す）を示す波面６ｏとそれを横
ずらし量６３だけ横ずらしした波面６１との差分６２に
対応して現われる。非球面量の大きさによって干渉縞の
密度が変化するので、第２のビームスプリッタ２６と反
射面２６の間隔を変化させることによシ、横ずらし量６
３を変化させ、解析に適した干渉縞密度に設定する。さ
らに、反射面２６をピエゾ駆動装置２７で微少量移動し
、横ずらし光束の一方を光源波長の一波長分位相変調す
ると、干渉縞が変化する。撮像装置２９上の各観測点に
おける光量は位相変調に従って、正弦波状に変化する。
、射出されたし２−ザービームを、ビームエクスパンダ
２１で十分な径の光束に拡大し、第１のビームスプリッ
タ２２を透過し、透過球面レンズ２３によシ球面波面が
作成される。被測定物２４は、最適の球面波面の位置に
設定する。被測定物２４を反射した光束は、透過球面レ
ンズ２３を通り、第１のビームスプリッタ２２を反射し
、第２のビームスプリッタ２６に入射する。入射した光
束は第３図において、蒸着面４ｏで反射光束４１と透過
光束４２に分離する。透過光束４２は、第２のビームス
プリッタ２５に対向して設置した反射面２６で反射し、
再び第２のビームスプリッタ２６に入射し、反射光束４
１に対して平行に横ずらしされて射出する。再び第２図
において、上記２つの光束、光束変換ズームレンズ２８
を透過し、撮像装置２９上に干渉縞を発生する。上記２
つの光束はほぼ同一の光路を通るため、環境の変化に対
して非常に安定である。この干渉縞をフレームメモリ３
０を介して、電子計算機３１に入力する。第４図に示す
ように、干渉縞は被測定物２４の設定球面波面からのず
れ量（以下非球面量と記す）を示す波面６ｏとそれを横
ずらし量６３だけ横ずらしした波面６１との差分６２に
対応して現われる。非球面量の大きさによって干渉縞の
密度が変化するので、第２のビームスプリッタ２６と反
射面２６の間隔を変化させることによシ、横ずらし量６
３を変化させ、解析に適した干渉縞密度に設定する。さ
らに、反射面２６をピエゾ駆動装置２７で微少量移動し
、横ずらし光束の一方を光源波長の一波長分位相変調す
ると、干渉縞が変化する。撮像装置２９上の各観測点に
おける光量は位相変調に従って、正弦波状に変化する。
この波形を用いて、各観測点における位相を高精度に測
定できる。これらの位相データは形状データの微分情報
なので、電子計算機３１で積分することによシ、非球面
量を求められる。さらにこのとき、各観測点における正
弦波状に変化する光量の中で最大値ｌｍ２Ｌｘと最小値
工。、。を求め、変調度”ｍａｘ ＋”ｍｉｎ を計算する。この変調度ＭがＭ２Ｏ，２の観測点を干渉
縞内部であると判定する。この干渉計内部と判定される
観測点数が全観測点数の７０％以上となるように、光束
変換ズームレンズ２８のズーム倍率を変化させる。この
倍率の変化は、電子計算機３１よりインターフェース３
２．ディジタル−アナログ変換器３３を介してパワーズ
ーム制御装置３４に信号を送ることにより行なう。電子
計算機３１は上記動作を連続的自動的に行なうようにプ
ログラミングされている。
定できる。これらの位相データは形状データの微分情報
なので、電子計算機３１で積分することによシ、非球面
量を求められる。さらにこのとき、各観測点における正
弦波状に変化する光量の中で最大値ｌｍ２Ｌｘと最小値
工。、。を求め、変調度”ｍａｘ ＋”ｍｉｎ を計算する。この変調度ＭがＭ２Ｏ，２の観測点を干渉
縞内部であると判定する。この干渉計内部と判定される
観測点数が全観測点数の７０％以上となるように、光束
変換ズームレンズ２８のズーム倍率を変化させる。この
倍率の変化は、電子計算機３１よりインターフェース３
２．ディジタル−アナログ変換器３３を介してパワーズ
ーム制御装置３４に信号を送ることにより行なう。電子
計算機３１は上記動作を連続的自動的に行なうようにプ
ログラミングされている。
被測定物２４設定時のティルトとディフォーカスは、電
子計算機３１で最小自乗法を用いて取り除くことができ
る。また、ディフォーカス量を変化させ、このときの最
小自乗法におけるディフォーカスの係数の変化量を求め
ることにより、被測定物２４の最適球面波面の曲率半径
を精度良く求めることかできる。
子計算機３１で最小自乗法を用いて取り除くことができ
る。また、ディフォーカス量を変化させ、このときの最
小自乗法におけるディフォーカスの係数の変化量を求め
ることにより、被測定物２４の最適球面波面の曲率半径
を精度良く求めることかできる。
第２図では凹面の測定例を示したが、凸面の測定の場合
は第６図のように被測定物６ｏを透過球面レンズ６１の
焦点位置６２より透過球面レンズ６１寄りに設置するこ
とは言うまでもない。平面形状の測定の場合は、透過球
面レンズ６１を取り除く。また、第１のビームスプリッ
タ２２はプリズムタイプを記しであるが平面板タイプで
も良い。
は第６図のように被測定物６ｏを透過球面レンズ６１の
焦点位置６２より透過球面レンズ６１寄りに設置するこ
とは言うまでもない。平面形状の測定の場合は、透過球
面レンズ６１を取り除く。また、第１のビームスプリッ
タ２２はプリズムタイプを記しであるが平面板タイプで
も良い。
また、本実施例では、反射面２６を移動して位相変調を
与えたが、第２のビームスプリッタ２５を移動しても良
いことは明らかである。
与えたが、第２のビームスプリッタ２５を移動しても良
いことは明らかである。
発明の効果
以上のように、本発明によれば、光束変換レンズをパワ
ーズームレンズとし、電子計算機で制御したことによシ
、干渉縞の観測点数を一定数以上にすることができるの
で、被測定物の形状によらず高精度の°測定が可能であ
る。
ーズームレンズとし、電子計算機で制御したことによシ
、干渉縞の観測点数を一定数以上にすることができるの
で、被測定物の形状によらず高精度の°測定が可能であ
る。
第１図は従来の形状測定装置の構成図、第２図は本発明
の一実施例の構成図、第３図は横ずらし法の説明図、第
４図はシェアリング干渉法の原理説明図、第６図は凸面
被測定物の設置法説明図である。 ２０・・・・・・Ｈｅ−Ｎｅレーザー光源、２１・・・
・・・ビームエクスパンダ、２４・・・・・・被測定物
、２６・・・・・・第２のビームスプリッタ、２６・・
・・・・反射面、２７・・・・・・ピエゾ駆動装置、２
８・・・・・・光束変換ズームレンズ、２９・・・・・
・撮像装置、３ｏ・・・・・・フレームメモリ、３１・
・・・・・電子計算機、３２・・・・・・インターフェ
ース、３３・・・・・・ディジタル−アナログ変換器、
３４・・・・・・パワーズーム駆動装置。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 □ 姑３図 第４図 第５図
の一実施例の構成図、第３図は横ずらし法の説明図、第
４図はシェアリング干渉法の原理説明図、第６図は凸面
被測定物の設置法説明図である。 ２０・・・・・・Ｈｅ−Ｎｅレーザー光源、２１・・・
・・・ビームエクスパンダ、２４・・・・・・被測定物
、２６・・・・・・第２のビームスプリッタ、２６・・
・・・・反射面、２７・・・・・・ピエゾ駆動装置、２
８・・・・・・光束変換ズームレンズ、２９・・・・・
・撮像装置、３ｏ・・・・・・フレームメモリ、３１・
・・・・・電子計算機、３２・・・・・・インターフェ
ース、３３・・・・・・ディジタル−アナログ変換器、
３４・・・・・・パワーズーム駆動装置。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 □ 姑３図 第４図 第５図
Claims (1)
- 光源と、該光源からの光束を被測定物に照射するために
少なくともアフォーカルレンズ群を含むレンズ系と、被
測定物よりの反射光から２つの横ずらしした光束を発生
するために対向して設置したビームスプリッタ及び反射
面と、横ずらしした光束を位相変調するための前記ビー
ムスプリッタあるいは反射面の少なくとも一方の移動装
置と、光束径を変換するための変倍レンズ群と、前記２
つの横ずらしした光束で生じた干渉縞から形状を計算す
る処理装置とを有する形状測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15431784A JPS6131904A (ja) | 1984-07-25 | 1984-07-25 | 形状測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15431784A JPS6131904A (ja) | 1984-07-25 | 1984-07-25 | 形状測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6131904A true JPS6131904A (ja) | 1986-02-14 |
Family
ID=15581478
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15431784A Pending JPS6131904A (ja) | 1984-07-25 | 1984-07-25 | 形状測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6131904A (ja) |
-
1984
- 1984-07-25 JP JP15431784A patent/JPS6131904A/ja active Pending
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