JPS63218802A - 縞走査シアリング干渉測定装置 - Google Patents
縞走査シアリング干渉測定装置Info
- Publication number
- JPS63218802A JPS63218802A JP62051656A JP5165687A JPS63218802A JP S63218802 A JPS63218802 A JP S63218802A JP 62051656 A JP62051656 A JP 62051656A JP 5165687 A JP5165687 A JP 5165687A JP S63218802 A JPS63218802 A JP S63218802A
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- Japan
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- measurement
- plane
- fringe scanning
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(技術分野)
本発明は、縞走査シアリング干渉測定装置に関する。
(従来技術)
縞走査シアリング干渉測定装置では測定光束即ち、測定
波面を有する光束が2光路に分割され、分割された光束
の一方が他方に対して横ずらし即ちシアされる。このシ
アにおける横ずらし量即ちシア量は、測定精度に直接に
影響するので、これを高精度に知る必要がある。
波面を有する光束が2光路に分割され、分割された光束
の一方が他方に対して横ずらし即ちシアされる。このシ
アにおける横ずらし量即ちシア量は、測定精度に直接に
影響するので、これを高精度に知る必要がある。
シアを行う方法として、従来、平行平面ガラスの表裏面
の反射を利用する方法、平行平面ガラスを斜めに透過す
るときの、屈折による横ずれを利用する方法、コーナー
キューブプリズムを用いる方法等が知られている。しか
し、これらは、何れもシアされる光束が平面波であり、
このためこれらを干渉させても干渉縞が生ぜず、このた
め干渉を利用した高精度のシア量測定が出来ない。
の反射を利用する方法、平行平面ガラスを斜めに透過す
るときの、屈折による横ずれを利用する方法、コーナー
キューブプリズムを用いる方法等が知られている。しか
し、これらは、何れもシアされる光束が平面波であり、
このためこれらを干渉させても干渉縞が生ぜず、このた
め干渉を利用した高精度のシア量測定が出来ない。
(目 的)
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、
その目的とするところは、シア量を高精度に知ることが
出来、従って高精度の測定が可能である新規な、縞走査
シアリング干渉測定装置の提供にある。
その目的とするところは、シア量を高精度に知ることが
出来、従って高精度の測定が可能である新規な、縞走査
シアリング干渉測定装置の提供にある。
(構 成)
以下、本発明を説明する。
本発明は、縞走査シアリング干渉測定装置である。この
装置は、選択光学系と、1組のア・フォーカルレンズ系
と、ビームスプリッタ−と、2個の平面ミラーと、ピエ
ゾ素子と5回転駆動手段とを有する。
装置は、選択光学系と、1組のア・フォーカルレンズ系
と、ビームスプリッタ−と、2個の平面ミラーと、ピエ
ゾ素子と5回転駆動手段とを有する。
選択光学系は、測定波面と基準平面波面とを任意に選択
するための光学系である。
するための光学系である。
1組のア・フォーカルレンズ系は、測定波面が選択され
たとき、測定光束を受光面上ヘリレーするためのレンズ
系である。
たとき、測定光束を受光面上ヘリレーするためのレンズ
系である。
ビームスプリッタ−は、このア・フォーカルレンズ系の
レンズに挟まれた光路内で、光束を2分割する。
レンズに挟まれた光路内で、光束を2分割する。
2個の平面ミラーは、上記2分割された光束をそれぞれ
反射し、上記ビームスプリッタ−を介して再度合流させ
る。
反射し、上記ビームスプリッタ−を介して再度合流させ
る。
ピエゾ素子は、平面ミラーの一方を変位させることによ
り、フリンジスキャンを行う。
り、フリンジスキャンを行う。
回転駆動手段は、他方の平面ミラーを微小回転させる。
この微小回転の回転軸は、他方の平面ミラーの鏡面を通
り、この鏡面への入射光軸に直交する。
り、この鏡面への入射光軸に直交する。
1組のア・フォーカルレンズ系の集光点位置は、上記2
個の平面ミラーの鏡面に一致する。従って。
個の平面ミラーの鏡面に一致する。従って。
上記回転軸は他方の平面ミラーにおける集光点位置を通
る。
る。
(実施例)
以下1図面を参照しながら具体的に説明する。
第1図は、本発明の1実施例を要部のみ説明図的に略示
している。この実施例は物体の表面形状を測定するため
の装置である。図中、符号10はレーザー光源を示す。
している。この実施例は物体の表面形状を測定するため
の装置である。図中、符号10はレーザー光源を示す。
レーザー光源10から放射された光束は、ビームエキス
パンダー12により、ビーム径を拡大され、ミラー14
により反射されたのち、ビームスプリッタ−16に入射
する。レーザー光源10、ビームエキスパンダー12、
ミラー14は、測定装置の光源光学系を構成している。
パンダー12により、ビーム径を拡大され、ミラー14
により反射されたのち、ビームスプリッタ−16に入射
する。レーザー光源10、ビームエキスパンダー12、
ミラー14は、測定装置の光源光学系を構成している。
ビームスプリッタ−16に入射した光束は2光束に分離
され、一方は、被検体0すなわち形状を測定すべき被検
面を有する物体の上記被検面に入射し、他方は、ミラー
Nの基準面に入射する。基準面は高精度に仕上げられた
平面である。被検面、基準面からの反射光はビームスプ
リッタ−16を透過し、もしくはビームスプリッタ−1
6に反射されて4ビームスプリッタ−16から射出しミ
ラー18に反射されて測定系へと入射する。ビームスプ
リッタ−16と被検体O、ミラーNの間には、シャッタ
ーSL、S2が設けられており、これらを選択的に開閉
することにより、上記測定系へ入射する反射光を選択で
きる。すなわち、ビームスプリッタ−16、ミラーN、
18.シャッターSl、S2は、この実施例において1
選択光学系を構成し、この選択光学系により、被検面か
らの反射光と基準面からの反射光のうちの任意の一方を
選択して測定系へ入射させることができる。被検面から
の反射光は測定光束であって測定波面を有する。基準面
からの反射光はその波面が基準平面波面である。
され、一方は、被検体0すなわち形状を測定すべき被検
面を有する物体の上記被検面に入射し、他方は、ミラー
Nの基準面に入射する。基準面は高精度に仕上げられた
平面である。被検面、基準面からの反射光はビームスプ
リッタ−16を透過し、もしくはビームスプリッタ−1
6に反射されて4ビームスプリッタ−16から射出しミ
ラー18に反射されて測定系へと入射する。ビームスプ
リッタ−16と被検体O、ミラーNの間には、シャッタ
ーSL、S2が設けられており、これらを選択的に開閉
することにより、上記測定系へ入射する反射光を選択で
きる。すなわち、ビームスプリッタ−16、ミラーN、
18.シャッターSl、S2は、この実施例において1
選択光学系を構成し、この選択光学系により、被検面か
らの反射光と基準面からの反射光のうちの任意の一方を
選択して測定系へ入射させることができる。被検面から
の反射光は測定光束であって測定波面を有する。基準面
からの反射光はその波面が基準平面波面である。
さて、測定系は、1組のア・フォーカルレンズ系を構成
するレンズ20A、 20Bと、ビームスプリッタ−2
2と、平面ミラー24.28と、ピエゾ素子26と、回
転駆動手段30と、エリアセンサー32とを有している
。
するレンズ20A、 20Bと、ビームスプリッタ−2
2と、平面ミラー24.28と、ピエゾ素子26と、回
転駆動手段30と、エリアセンサー32とを有している
。
ア・フォーカルレンズ系を構成するレンズ20A。
20Bの前者の、像側焦点件、後者の物体側焦点とは互
いに合致して集光点となっている。そしてこのア・フォ
ーカルレンズ系の集光点は、平面ミラー24.28の鏡
面に一致している。このア・フォーカルレンズ系により
、基準面もしくは被検面がエリ、R、 アセンサー32の受光面上に結像。
いに合致して集光点となっている。そしてこのア・フォ
ーカルレンズ系の集光点は、平面ミラー24.28の鏡
面に一致している。このア・フォーカルレンズ系により
、基準面もしくは被検面がエリ、R、 アセンサー32の受光面上に結像。
ビームスプリッタ−22は、ア・フォーカルレンズ系を
構成するレンズ20A、 20Bに挟まれた光路内で光
束を2分割し、2分割された光束の一方は平面ミラー2
4に、他方は平面ミラー28に入射する。
構成するレンズ20A、 20Bに挟まれた光路内で光
束を2分割し、2分割された光束の一方は平面ミラー2
4に、他方は平面ミラー28に入射する。
各平面ミラー24.28により折り返された光束はビー
ムスプリッタ−22を介して再び合流し、レンズ20B
を介してエリアセンサー32に入射する。
ムスプリッタ−22を介して再び合流し、レンズ20B
を介してエリアセンサー32に入射する。
また、ピエゾ素子26は平面ミラー24を矢印方向に変
位させて、フリンジスキャンを行う。
位させて、フリンジスキャンを行う。
回転駆動手段30は、平面ミラー28を入射光軸に直交
する軸の回りに微小回転させうるようになっている。こ
の回転軸は平面ミラー28の鏡面に合致した前述のア・
フォーカルレンズ系の集光点を通り、この実施例では図
面に直交する方向となっている。
する軸の回りに微小回転させうるようになっている。こ
の回転軸は平面ミラー28の鏡面に合致した前述のア・
フォーカルレンズ系の集光点を通り、この実施例では図
面に直交する方向となっている。
測定装置は、これらのほかに、エリアセンサー32の出
力にたいする演算や測定のプロセスを制御する制御演算
手段としてコンピュタ−システムを有する。
力にたいする演算や測定のプロセスを制御する制御演算
手段としてコンピュタ−システムを有する。
以下に、第1図の装置による測定に付き説明する。まず
、シア量Sにつき説明する。シャッターS1を閉じ、シ
ャッターS2を開いて、レーザー光源lOを発光させる
と、前述の如く基準平面波面が選択される。このときレ
ンズ2OA、 20Bを光路外へ退避させておくとエリ
アセンサー32に入射する光束は平面波である。平面ミ
ラー28の入射光軸に対する傾き角がθ/2であると、
第2図(I)に示すように、平面ミラー28により反射
された光束L1は、平面ミラー24に反射された光束L
Oに対し、角θだけ傾いてエリアセンサー32に入射す
る。従って、光束LOの波面に対して、光束Llの波面
は角0だけ傾く。このため受光面上では傾き角θに対応
する干渉縞が生ずるので、この干渉縞パターンをフリン
ジスキャンして縞走査測定を行うことにより、角θを極
めて高精度に測定することができる。
、シア量Sにつき説明する。シャッターS1を閉じ、シ
ャッターS2を開いて、レーザー光源lOを発光させる
と、前述の如く基準平面波面が選択される。このときレ
ンズ2OA、 20Bを光路外へ退避させておくとエリ
アセンサー32に入射する光束は平面波である。平面ミ
ラー28の入射光軸に対する傾き角がθ/2であると、
第2図(I)に示すように、平面ミラー28により反射
された光束L1は、平面ミラー24に反射された光束L
Oに対し、角θだけ傾いてエリアセンサー32に入射す
る。従って、光束LOの波面に対して、光束Llの波面
は角0だけ傾く。このため受光面上では傾き角θに対応
する干渉縞が生ずるので、この干渉縞パターンをフリン
ジスキャンして縞走査測定を行うことにより、角θを極
めて高精度に測定することができる。
この状態で、レンズ20A、 20Bを光路中に配備す
ると、平面ミラー24.28に反射された光束101.
LlOは、レンズ20Bを透過した後たがいに平行とな
り、量光束LOI、LIOのシア量Sはレンズ20Bの
焦点距離をfとしてf tanθで与えられる。
ると、平面ミラー24.28に反射された光束101.
LlOは、レンズ20Bを透過した後たがいに平行とな
り、量光束LOI、LIOのシア量Sはレンズ20Bの
焦点距離をfとしてf tanθで与えられる。
平面ミラー24.28の間の相対的な角度が90度十θ
/2または知90度−θ/2に固定さ九でいれば、シア
量は前述の如< f tan θであって一定であるが
、上記相対的角度に要求される精度は秒オーダー以下で
あり、実際には上記角度が支持体系の熱変形等で変化す
るので、上記相対的角度を定数として扱うことはできな
い。しかし、本発明では上述の如きシア量測定を、形状
測定に先立って行うことにより、各測定ごとに極めて正
確なシア量を知ることができる。角θの測定は上述の如
くフリンジスキャンによる縞走査測定で行うが、具体的
には例えば以下のようにする。即ち、縞走査干渉測定方
式により、光束L1の波面の解析的な方程式を最小2乗
法で決定して光束10の波面との間の傾き角θを決定す
るのである。なおフリンジスキャンの際の平面ミラー2
4の変位量は、レーザー光束の波長程度の微小量である
ので、平面ミラー24の鏡面と集光点との間の実質的な
位置ずれは生じない。
/2または知90度−θ/2に固定さ九でいれば、シア
量は前述の如< f tan θであって一定であるが
、上記相対的角度に要求される精度は秒オーダー以下で
あり、実際には上記角度が支持体系の熱変形等で変化す
るので、上記相対的角度を定数として扱うことはできな
い。しかし、本発明では上述の如きシア量測定を、形状
測定に先立って行うことにより、各測定ごとに極めて正
確なシア量を知ることができる。角θの測定は上述の如
くフリンジスキャンによる縞走査測定で行うが、具体的
には例えば以下のようにする。即ち、縞走査干渉測定方
式により、光束L1の波面の解析的な方程式を最小2乗
法で決定して光束10の波面との間の傾き角θを決定す
るのである。なおフリンジスキャンの際の平面ミラー2
4の変位量は、レーザー光束の波長程度の微小量である
ので、平面ミラー24の鏡面と集光点との間の実質的な
位置ずれは生じない。
このようにして、シア量がもとまったら、次には被検体
Oの表面形状の測定を行う。即ち、第1図でシャッター
S2を閉じて、シャッター31を開くことによって、被
検面からの反射光を選択すると、選択光学系により測定
波面が選択されたことになって、エリアセンサー32に
は測定波面を有する2光束がシア量Sだけ互いに横ずれ
して入射し、干渉縞を生成する。そこでフリンジスキャ
ンを行って両光束の位相差ΔWを測定する。そしてこの
ΔWに対して、 W(X)=(1/S) S A WdX (dXはサ
ンプルピッチ)なる演算を行うことにより、X方向即ち
、第1図で上下方向の測定波面の形状が得られる。
Oの表面形状の測定を行う。即ち、第1図でシャッター
S2を閉じて、シャッター31を開くことによって、被
検面からの反射光を選択すると、選択光学系により測定
波面が選択されたことになって、エリアセンサー32に
は測定波面を有する2光束がシア量Sだけ互いに横ずれ
して入射し、干渉縞を生成する。そこでフリンジスキャ
ンを行って両光束の位相差ΔWを測定する。そしてこの
ΔWに対して、 W(X)=(1/S) S A WdX (dXはサ
ンプルピッチ)なる演算を行うことにより、X方向即ち
、第1図で上下方向の測定波面の形状が得られる。
第1図で図面に直交するY方向の形状は被験面を光軸に
直交する面内で90度回転させるか、あるいは平面ミラ
ー28の回転軸を入射光軸のまわりに90度回転させて
上と同様のプロセスを実行すれば得られ、これら各方向
の形状の合成により、波面形状として被験面の形状を知
ることができる。上に説明した実施例ではシア量Sを測
定する際に、ア・フォーカルレンズ系を光路外へ退避さ
せる必要があった。第3図の実施例はア・フォーカルレ
ンズ系を光路上から退避させることなくシア量を測定で
きるようになっている。即ち、この実施例では、選択光
学系がビームスプリッタ−13,15,16,17,ミ
ラー18.シャッターS3.N4.N5によって構成さ
れている。また、この実施例では、ビームエキスパンダ
ー12により、光束径を拡大されて射出する平行光束自
体が基準平面波面を有する。
直交する面内で90度回転させるか、あるいは平面ミラ
ー28の回転軸を入射光軸のまわりに90度回転させて
上と同様のプロセスを実行すれば得られ、これら各方向
の形状の合成により、波面形状として被験面の形状を知
ることができる。上に説明した実施例ではシア量Sを測
定する際に、ア・フォーカルレンズ系を光路外へ退避さ
せる必要があった。第3図の実施例はア・フォーカルレ
ンズ系を光路上から退避させることなくシア量を測定で
きるようになっている。即ち、この実施例では、選択光
学系がビームスプリッタ−13,15,16,17,ミ
ラー18.シャッターS3.N4.N5によって構成さ
れている。また、この実施例では、ビームエキスパンダ
ー12により、光束径を拡大されて射出する平行光束自
体が基準平面波面を有する。
シア量を測定するには、シャッターS3. N5を閉じ
、シャッターS4を開いてレーザー光源10を発光させ
ればよい。このとき、基準平面波面を有する光束は、ビ
ームスプリッタ−13,15,22を経て、平面ミラー
24.28に入射し平面ミラー24.28に反射された
のちは、ビームスプリッタ−22を介して再度合流し、
ビームスプリッタ−15,13,17を介してエリアセ
ンサー32に入射する。
、シャッターS4を開いてレーザー光源10を発光させ
ればよい。このとき、基準平面波面を有する光束は、ビ
ームスプリッタ−13,15,22を経て、平面ミラー
24.28に入射し平面ミラー24.28に反射された
のちは、ビームスプリッタ−22を介して再度合流し、
ビームスプリッタ−15,13,17を介してエリアセ
ンサー32に入射する。
従って、このとき光束はア・フォーカルレンズ系を通ら
ないので、波面の平面性を保ったまま、エリアセンサー
32に到達するので、先に説明した実施例の場合と同様
にしてシア量Sを正確に知ることができる。シア量を測
定した後、シャッターS4を閉じ、シャッターS3.N
5を開けば測定波面が選択され、このときの測定光路の
構成は第1図の実施例と同様になる。従って、第1図の
実施例と同様にして、測定を実行できる。
ないので、波面の平面性を保ったまま、エリアセンサー
32に到達するので、先に説明した実施例の場合と同様
にしてシア量Sを正確に知ることができる。シア量を測
定した後、シャッターS4を閉じ、シャッターS3.N
5を開けば測定波面が選択され、このときの測定光路の
構成は第1図の実施例と同様になる。従って、第1図の
実施例と同様にして、測定を実行できる。
(効 果)
以上、本発明によれば、新規な縞走査シアリング干渉測
定装置を提供できる。この装置は上述の如き構成を有し
、シア量を正確に知りうるので、高精度の測定を実現で
きる。また、平面ミラーの微小回転の調整によりシア量
を変化させ得るので測定波面形状のうねり量に応じてシ
ア量を可変でき、しかもシア量の調整は平面ミラーの回
転のみで行い得るから、極めて容易である。なお、回転
駆動手段は公知の種々のものが利用できるが、回転角が
微小であるので、ピエゾ素子を利用したものが、好適で
ある。
定装置を提供できる。この装置は上述の如き構成を有し
、シア量を正確に知りうるので、高精度の測定を実現で
きる。また、平面ミラーの微小回転の調整によりシア量
を変化させ得るので測定波面形状のうねり量に応じてシ
ア量を可変でき、しかもシア量の調整は平面ミラーの回
転のみで行い得るから、極めて容易である。なお、回転
駆動手段は公知の種々のものが利用できるが、回転角が
微小であるので、ピエゾ素子を利用したものが、好適で
ある。
第1図は、本発明の1実施例を要部のみしめす図、第2
図は、上記実施例に即して本発明の詳細な説明するため
の図、第3図は、本発明の別実施例を説明するための図
である。 001.被験体、N11.基準面を持つミラー、18A
、 18B、 、 、シャッター、2OA、 20B、
、 、ア・フォーカルレンズ系を構成するレンズ、2
2.、、 ビームスプリッタ−124,28,、、平
面ミラー26. 、 、 ピエゾ素子、30、 、
、回転駆動手段、32. 、 、エリアセンサー心4
図 形2 図 0B
図は、上記実施例に即して本発明の詳細な説明するため
の図、第3図は、本発明の別実施例を説明するための図
である。 001.被験体、N11.基準面を持つミラー、18A
、 18B、 、 、シャッター、2OA、 20B、
、 、ア・フォーカルレンズ系を構成するレンズ、2
2.、、 ビームスプリッタ−124,28,、、平
面ミラー26. 、 、 ピエゾ素子、30、 、
、回転駆動手段、32. 、 、エリアセンサー心4
図 形2 図 0B
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 測定波面と基準平面波面とを、任意に選択できる選択光
学系と、 測定波面が選択されたとき測定光束を受光面上へリレー
する1組のア・フォーカルレンズ系と、このア・フォー
カルレンズ系のレンズに挟まれた光路内で、光束を2分
割するビームスプリッターと、 上記2分割された2光束をそれぞれ反射し、上記ビーム
スプリッターを介して再度合流させる2個の平面ミラー
と、 これら2個の平面ミラーの一方を変位させてフリンジス
キャンを行うピエゾ素子と、 他方の平面ミラーを、その鏡面を通り入射光軸に直交す
る軸のまわりに微小回転させる回転駆動手段と、を有し
、 上記ア・フォーカルレンズ系の集光点位置が、上記2個
の平面ミラーの鏡面位置と一致していることを特徴とす
る、縞走査シアリング干渉測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62051656A JP2527176B2 (ja) | 1987-03-06 | 1987-03-06 | 縞走査シアリング干渉測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62051656A JP2527176B2 (ja) | 1987-03-06 | 1987-03-06 | 縞走査シアリング干渉測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63218802A true JPS63218802A (ja) | 1988-09-12 |
| JP2527176B2 JP2527176B2 (ja) | 1996-08-21 |
Family
ID=12892918
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62051656A Expired - Lifetime JP2527176B2 (ja) | 1987-03-06 | 1987-03-06 | 縞走査シアリング干渉測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2527176B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2023171011A (ja) | 2022-05-20 | 2023-12-01 | レーザーテック株式会社 | 算出方法、撮像方法、および撮像装置 |
| JP7793482B2 (ja) | 2022-06-03 | 2026-01-05 | レーザーテック株式会社 | 算出方法、撮像方法、および撮像装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60196612A (ja) * | 1984-03-19 | 1985-10-05 | Ricoh Co Ltd | 表面形状測定装置 |
| JPS60253945A (ja) * | 1984-05-31 | 1985-12-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 形状測定装置 |
| JPS61272607A (ja) * | 1985-05-29 | 1986-12-02 | Kyocera Corp | シエアリング干渉計 |
-
1987
- 1987-03-06 JP JP62051656A patent/JP2527176B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60196612A (ja) * | 1984-03-19 | 1985-10-05 | Ricoh Co Ltd | 表面形状測定装置 |
| JPS60253945A (ja) * | 1984-05-31 | 1985-12-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 形状測定装置 |
| JPS61272607A (ja) * | 1985-05-29 | 1986-12-02 | Kyocera Corp | シエアリング干渉計 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2527176B2 (ja) | 1996-08-21 |
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