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JP2009244226A - Pattern projection shape measuring device - Google Patents

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JP2009244226A
JP2009244226A JP2008094041A JP2008094041A JP2009244226A JP 2009244226 A JP2009244226 A JP 2009244226A JP 2008094041 A JP2008094041 A JP 2008094041A JP 2008094041 A JP2008094041 A JP 2008094041A JP 2009244226 A JP2009244226 A JP 2009244226A
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JP
Japan
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shape
pattern
pattern image
image
projection
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2008094041A
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Japanese (ja)
Inventor
Souto Katsura
宗涛 葛
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Fujinon Corp
Original Assignee
Fujinon Corp
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Publication date
Application filed by Fujinon Corp filed Critical Fujinon Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pattern projection shape measuring device capable of simply, inexpensively and precisely measuring the shape of an inspection surface. <P>SOLUTION: A pattern image projected onto an inspection aspheric surface 8a by a projection system 2 is constituted so that a deformed pattern image imaged when being projected onto a reference shape surface which is a shape reference of the inspection aspheric surface 8a becomes equal to a prescribed resolvable reference pattern. Shape information of the inspection aspheric surface 8a is acquired by a shape analyzer 41 based on a shape deviation from the reference pattern, of a deformed pattern image acquired by projecting the pattern image onto the inspection aspheric surface 8a and imaging it by an imaging system 3. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、被検面にパターン像を投影したときに観察される変形パターン像に基づき、被検面の形状を測定するパターン投影形状測定装置に関する。   The present invention relates to a pattern projection shape measuring apparatus for measuring the shape of a test surface based on a deformed pattern image observed when a pattern image is projected onto the test surface.

従来、被検面の形状を3次元的に測定する手法としては、被検面に照射した測定光の戻り光を参照光と干渉させて得られる干渉縞を解析することにより、被検面の形状をマイクロメートル単位の細密な領域まで高精度に測定し得る光干渉法が広く知られている(下記特許文献1参照)。   Conventionally, as a method of measuring the shape of the test surface in a three-dimensional manner, by analyzing interference fringes obtained by causing the return light of the measurement light irradiated on the test surface to interfere with the reference light, An optical interferometry that can measure the shape with a high accuracy up to a minute area of a micrometer unit is widely known (see Patent Document 1 below).

一方、被検面の形状をミリメートル単位の領域まで高精度に測定し得る手法として、格子パターン投影法が知られている。この格子パターン投影法は、所定の方向から被検面に格子パターン像を投影し、被検面の形状に応じて変形する変形格子パターン像を、投影方向とは異なる別の方向から撮像して解析することにより、被検面の形状を求めるものである(下記特許文献2参照)。   On the other hand, a lattice pattern projection method is known as a method capable of measuring the shape of the surface to be measured with high accuracy up to an area in millimeters. In this grid pattern projection method, a grid pattern image is projected onto a test surface from a predetermined direction, and a deformed grid pattern image that is deformed according to the shape of the test surface is captured from a different direction from the projection direction. The shape of the test surface is obtained by analysis (see Patent Document 2 below).

特開昭62−126305号公報JP-A-62-126305 特開平11−83454号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-83454

近年、種々の光学機器において利用される非球面レンズ等の形状を、細密にかつ短時間で測定し得るようにしたいという要望が高まっている。   In recent years, there has been a growing demand to be able to measure the shape of an aspherical lens or the like used in various optical devices in a precise and short time.

光干渉法を用いて非球面形状の被検面(以下「被検非球面」と称する)の形状を測定する場合には、被検非球面に球面波を照射して得られる干渉縞に基づき、被検非球面の、球面からの形状偏差を求めるのが一般的であるが、球面からの形状偏差が大きい領域が被検非球面内に存在すると、その領域に対応した干渉縞の縞ピッチが極めて細かくなるために、一般的な撮像素子では解像度が低すぎて縞解析を行うことが非常に困難となる。   When measuring the shape of an aspheric test surface (hereinafter referred to as “test aspheric surface”) using optical interferometry, based on the interference fringes obtained by irradiating the test aspheric surface with spherical waves In general, the shape deviation of the test aspheric surface from the spherical surface is obtained. If a region having a large shape deviation from the spherical surface exists in the test aspheric surface, the fringe pitch of the interference fringes corresponding to that region Therefore, it is very difficult to perform a fringe analysis because the resolution is too low for a general image sensor.

そこで、干渉計または被検非球面を測定光軸方向に順次移動させることにより、被検非球面の径方向の部分領域毎に粗い干渉縞が順次生じるようにし、その各干渉縞を解析して被検非球面の径方向の各部分領域の形状を求め、それらを繋ぎ合わせることにより被検非球面全体の形状を特定する手法が知られている(上記特許文献1参照)。   Therefore, by sequentially moving the interferometer or the test aspheric surface in the direction of the measurement optical axis, coarse interference fringes are sequentially generated for each partial region in the radial direction of the test aspheric surface, and each interference fringe is analyzed. A technique is known in which the shape of each partial region in the radial direction of the test aspheric surface is obtained and the shape of the entire test aspheric surface is specified by connecting them (see Patent Document 1).

しかしながら、このような手法では、干渉計または被検非球面を測定光軸方向に順次移動させる必要があるため、測定に要する時間が多大となる。また、干渉計または被検非球面を移動させる際に、測定光軸に対する被検非球面の位置や傾きにずれが生じ、解析結果に誤差が発生する虞がある。さらに、測定装置の構成が複雑となり、測定コストが増大するという問題も生じる。   However, in such a method, since it is necessary to sequentially move the interferometer or the aspherical surface to be measured in the direction of the measurement optical axis, the time required for measurement becomes great. Further, when the interferometer or the test aspherical surface is moved, there is a possibility that a deviation occurs in the position or inclination of the test aspherical surface with respect to the measurement optical axis, and an error may occur in the analysis result. Further, the configuration of the measuring apparatus becomes complicated, and there is a problem that the measurement cost increases.

一方、格子パターン投影法を用いて、被検非球面の測定を行うことも考えられるが、一般的に用いられているような格子パターンのピッチでは、要望されているような細密な形状測定を行うことが困難である。そこで、格子パターンのピッチを細かくして、より細密な形状測定を実施し得るようにすることも考えられるが、細かいピッチの格子パターン像が被検非球面内の形状変化の大きい領域に投影されると、撮像される変形格子パターン像における格子ピッチが細かくなりすぎて、一般的な撮像素子では解像度が低すぎて解析し得なくなるという、光干渉法と同様の問題が生じてしまう。   On the other hand, it is conceivable to measure the aspherical surface to be tested using the grid pattern projection method, but with the grid pattern pitch that is generally used, the precise shape measurement as desired is required. Difficult to do. Therefore, it is conceivable to reduce the pitch of the lattice pattern so that finer shape measurement can be carried out, but the lattice pattern image with a fine pitch is projected onto a region with a large shape change in the aspheric surface to be examined. Then, the lattice pitch in the image of the deformed lattice pattern to be imaged becomes too fine, and a problem similar to that of the optical interference method occurs that the resolution is too low for a general image sensor to be analyzed.

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、非球面形状等の被検面の形状を簡易かつ低コストで細密に測定し得るパターン投影形状測定装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a pattern projection shape measuring apparatus capable of precisely measuring the shape of a test surface such as an aspherical shape easily and at low cost. .

上記目的を達成するため、本発明のパターン投影形状測定装置は、以下のように構成されている。   In order to achieve the above object, the pattern projection shape measuring apparatus of the present invention is configured as follows.

すなわち、本発明に係るパターン投影形状測定装置は、被検面にパターン像を投影する投影系と、この投影により前記被検面を介して撮像面上に形成される変形パターン像を撮像する撮像系と、撮像された前記変形パターン像を解析して前記被検面の形状情報を求める解析系と、を備えたパターン投影形状測定装置であって、
前記パターン像は、前記被検面の形状基準となる基準形状面に投影された場合に撮像される変形パターン像が、解像可能な所定の基準パターンと等しくなるように構成されたものである、ことを特徴とする。
That is, the pattern projection shape measuring apparatus according to the present invention includes a projection system that projects a pattern image onto a test surface, and imaging that captures a deformation pattern image formed on the imaging surface via the test surface by the projection. A pattern projection shape measuring apparatus comprising: a system; and an analysis system for analyzing the captured deformation pattern image to obtain shape information of the test surface,
The pattern image is configured such that a deformed pattern image captured when projected onto a reference shape surface serving as a shape reference of the test surface is equal to a predetermined resolvable reference pattern. It is characterized by that.

本発明において、前記解析系は、前記パターン像が前記被検面に投影されたときの前記変形パターン像の、前記基準パターンからの形状偏差に基づき、前記被検面の形状情報を求めるものである、とすることができる。   In the present invention, the analysis system obtains shape information of the test surface based on a shape deviation from the reference pattern of the deformation pattern image when the pattern image is projected onto the test surface. There can be.

また、前記投影系は、画像表示素子を備えてなり、該画像表示素子により前記パターン像の原画像を形成するものである、とすることができる。   Further, the projection system includes an image display element, and the image display element forms an original image of the pattern image.

また、前記被検面が回転対称な曲面であり、前記パターン像は、同心円状の複数の輪帯からなるものである、とすることができる。   The test surface may be a rotationally symmetric curved surface, and the pattern image may be composed of a plurality of concentric annular zones.

なお、上記パターン像とその原画像との相違であるが、上記画像表示素子により形成され該画像表示素子上に表示されるのが原画像であり、この原画像が上記投影系により拡大または縮小されて(厳密には、投影系内に配されたレンズ等の光学素子の収差等による変形も受ける)投影されたものがパターン像である。また、このパターン像は、空間上の仮想の投影面(通常、平面とされる)に投影されたときの像を想定したものであり、上記変形パターン像とは、その投影面の位置に被検面等の形状を有する面が存在するときに、その形状により変形を受けた像を意味する。さらに、上記基準パターンは、被検面の形状基準となる上記基準形状面が上記投影面に位置に存在するときに、その形状により変形を受けた像のパターンを意味する。   The difference between the pattern image and its original image is that the original image formed by the image display element and displayed on the image display element is enlarged or reduced by the projection system. What is projected (strictly, it is also subjected to deformation due to aberrations of an optical element such as a lens arranged in the projection system) is a pattern image. In addition, this pattern image is assumed to be an image projected onto a virtual projection plane (usually assumed to be a plane) in space. When a surface having a shape such as an inspection surface exists, it means an image that has been deformed by the shape. Further, the reference pattern means a pattern of an image that has been deformed due to its shape when the reference shape surface serving as the shape reference of the test surface is present at the position on the projection surface.

本発明に係るパターン投影形状測定装置は、上述の構成を備えていることにより、以下のような作用効果を奏する。   Since the pattern projection shape measuring apparatus according to the present invention has the above-described configuration, the following effects can be obtained.

すなわち、本発明のパターン投影形状測定装置において、被検面に投影するパターン像は、被検面の形状基準となる基準形状面に投影された場合に撮像される変形パターン像が、解像可能な所定の基準パターンと等しくなるように構成されたものとなっている。
したがって、従来の格子パターン投影法において懸念される、被検面に投影する格子パターン像の格子ピッチを細かくすると、被検面の形状によっては撮像される変形格子パターン像の格子ピッチが細かくなりすぎて解像不能になるという問題は生じない。
That is, in the pattern projection shape measuring apparatus of the present invention, the pattern image projected onto the test surface can be resolved from the deformed pattern image captured when projected onto the reference shape surface serving as the shape reference of the test surface. It is configured to be equal to a predetermined reference pattern.
Therefore, if the grid pitch of the grid pattern image projected onto the test surface is a concern, which is a concern in conventional grid pattern projection methods, the grid pitch of the deformed grid pattern image to be imaged becomes too fine depending on the shape of the test surface. Therefore, there is no problem that the resolution becomes impossible.

また、被検面に投影するパターン像は、コンピュータシミュレーション等により、細密な解析に適した所望のパターンのものを容易に設計することが可能であり、設計されたパターン像は、液晶表示パネルやDMD(デジタル・マイクロミラー・デバイス)等の画像表示素子によってその原画像を形成することにより、容易に投影することが可能である。   In addition, the pattern image projected onto the test surface can be easily designed to have a desired pattern suitable for fine analysis by computer simulation or the like. The designed pattern image can be a liquid crystal display panel, By forming the original image with an image display element such as a DMD (digital micromirror device), it is possible to project easily.

さらに、測定装置と被検面を相対的に移動させる必要がないので、被検面と干渉計を相対的に移動させる必要がある従来の光干渉法において懸念される、移動の際に被検面の位置や傾きにずれが生じて解析結果に誤差が発生するという虞がない。また、装置構成が簡易となり、測定に要する時間も短くて済む。
したがって、本発明に係るパターン投影形状測定装置によれば、被検面の形状を簡易かつ低コストで細密に測定することが可能となる。
Furthermore, since there is no need to move the measuring device and the test surface relative to each other, there is a need to move the test surface and the interferometer relative to each other. There is no risk of errors occurring in the analysis results due to deviations in the position and inclination of the surface. In addition, the apparatus configuration is simplified and the time required for measurement can be shortened.
Therefore, according to the pattern projection shape measuring apparatus according to the present invention, it is possible to measure the shape of the surface to be measured easily and precisely at a low cost.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図1は本発明の第1実施形態に係るパターン投影形状測定装置の概略構成図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a pattern projection shape measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention.

図1に示す第1実施形態のパターン投影形状測定装置1は、被検レンズ8が有する被検非球面(回転対称な非球面形状の被検面)8aの形状を測定解析するものであり、被検非球面8aに後述するパターン像を投影する投影系2と、この投影により被検非球面8aを介して撮像面(後述する撮像素子33)上に形成される変形パターン像を撮像する撮像系3と、撮像された変形パターン像を解析して被検非球面8aの形状情報を求める解析系4と、を備えてなる。   The pattern projection shape measuring apparatus 1 according to the first embodiment shown in FIG. 1 is for measuring and analyzing the shape of a test aspherical surface (a rotationally symmetric aspherical test surface) 8a of the test lens 8. A projection system 2 that projects a pattern image to be described later onto the test aspheric surface 8a, and imaging that captures a deformation pattern image formed on the imaging surface (image sensor 33 to be described later) through the test aspheric surface 8a by this projection. A system 3 and an analysis system 4 that analyzes the captured deformation pattern image to obtain shape information of the test aspheric surface 8a are provided.

上記投影系2は、レーザ装置等からなる光源21(ハロゲンランプ等の白色光源でもよい)と、該光源21からの光束を照明光に変換して出力する照明レンズ22と、上記パターン像の原画像を表示する、画像表示素子としての液晶表示パネル23と、該液晶表示パネル23からの光束の一部を図中下方に向けて反射するビームスプリッタ24と、上記液晶表示パネル23に表示された上記原画像に基づくパターン像(基本的には、原画像とパターン像とは互いに相似形状をなす)を上記被検非球面8aに投影する投影レンズ25と、上記被検レンズ8を適正位置に保持するための保持ステージ26とを備えてなる。なお、保持ステージ26に、図示せぬフリンジスキャンアダプタを取り付けて被検非球面8aを測定光軸C方向に微動せしめることによって、フリンジスキャン計測等を実施し得るように構成することも可能である。   The projection system 2 includes a light source 21 composed of a laser device or the like (a white light source such as a halogen lamp), an illumination lens 22 that converts a light beam from the light source 21 into illumination light, and outputs, and an original pattern image. A liquid crystal display panel 23 as an image display element for displaying an image, a beam splitter 24 for reflecting a part of a light beam from the liquid crystal display panel 23 downward in the figure, and the liquid crystal display panel 23 A projection lens 25 that projects a pattern image based on the original image (basically, the original image and the pattern image are similar to each other) onto the test aspheric surface 8a, and the test lens 8 at an appropriate position. And a holding stage 26 for holding. A fringe scan measurement or the like can be performed by attaching a fringe scan adapter (not shown) to the holding stage 26 and finely moving the test aspheric surface 8a in the measurement optical axis C direction. .

上記撮像系3は、撮像レンズ31と、CCDエリアセンサ等の撮像素子33が搭載された撮像手段32とを備えてなり、上記被検非球面8aに投影された上記パターン像が該被検非球面8aの形状に応じて変形することにより形成される変形パターン像を、撮像レンズ31を介して撮像素子33上に形成し、該変形パターン像の画像情報を取得するように構成されている。   The image pickup system 3 includes an image pickup lens 31 and an image pickup means 32 on which an image pickup device 33 such as a CCD area sensor is mounted. The pattern image projected on the test aspheric surface 8a is the test non-test target. A deformation pattern image formed by deformation according to the shape of the spherical surface 8a is formed on the image sensor 33 via the imaging lens 31, and image information of the deformation pattern image is acquired.

また、上記解析系4は、上記撮像手段32により取得される上記変形パターン像の画像情報に基づき、上記被検非球面8aの形状情報を求める、コンピュータ等からなる形状解析手段41と、該形状解析手段41による解析結果や画像を表示する表示装置42と、キーボードやマウス等からなる入力装置43とを備えてなる。なお、上記形状解析手段41は、上記液晶表示パネル23の駆動を制御し得るように構成されており、該液晶表示パネル23上に予め設計された所定のパターン像の原画像を表示せしめるようになっている。   The analysis system 4 includes a shape analysis unit 41 including a computer for obtaining shape information of the test aspheric surface 8a based on image information of the deformation pattern image acquired by the imaging unit 32, and the shape. It comprises a display device 42 for displaying the analysis results and images by the analysis means 41, and an input device 43 comprising a keyboard, a mouse and the like. The shape analysis means 41 is configured to control the driving of the liquid crystal display panel 23, and displays an original image of a predetermined pattern image designed in advance on the liquid crystal display panel 23. It has become.

次に、この第1実施形態に係るパターン投影形状測定装置1の作用について説明する。図2は上記パターン像の一例を模式的に示す図である。   Next, the operation of the pattern projection shape measuring apparatus 1 according to the first embodiment will be described. FIG. 2 is a diagram schematically showing an example of the pattern image.

図2に示すパターン像50は、上記被検非球面8aの形状基準となる基準形状面(図示略)に投影された場合に、上記撮像系3により撮像される変形パターン像が、解像可能な所定の基準パターンと等しくなるように、予めコンピュータシミュレーション等により構成されたものであり、同心円状の複数の輪帯からなる。各輪帯の幅(径方向の長さ)および間隔は、上記基準形状面の形状に応じて設定されている。具体的にはパターン像50は、径方向に沿って輪帯が密に形成されている領域と疎に形成されている領域とを含んでなり、輪帯が密に形成されている領域は、上記基準形状面において形状変化が小さい(傾きが小さい)領域に投影され、輪帯が疎に形成されている領域は、上記基準形状面において形状変化が大きい(傾きが大きい)領域に投影されるように設定されている。そして、投影された場合に上記撮像系3により撮像される変形パターン像が、互いに等間隔で等しい幅の複数の輪帯(各輪帯の幅および間隔は撮像素子33により解像可能な範囲内で設定される)からなる基準パターンと等しくなるように構成されている。   The pattern image 50 shown in FIG. 2 can resolve the deformation pattern image picked up by the image pickup system 3 when projected onto a reference shape surface (not shown) as a shape reference of the test aspheric surface 8a. It is configured in advance by computer simulation or the like so as to be equal to a predetermined reference pattern, and includes a plurality of concentric annular zones. The width (the length in the radial direction) and the interval of each annular zone are set according to the shape of the reference shape surface. Specifically, the pattern image 50 includes a region where the annular zone is densely formed along a radial direction and a region where the annular zone is formed sparsely. The region where the shape change is small (the inclination is small) on the reference shape surface, and the region where the annular zone is sparse is projected onto the region where the shape change is large (the inclination is large) on the reference shape surface. Is set to Then, when projected, the deformation pattern image picked up by the image pickup system 3 has a plurality of annular zones with equal intervals and equal widths (the width and interval of each annular zone are within a range that can be resolved by the imaging device 33). It is configured to be equal to the reference pattern consisting of

実際の測定においては、パターン像50の原画像を上記液晶表示パネル23に表示せしめ、上記投影系2により記被検非球面8a上にパターン像50を投影する。具体的には上記基準形状面に対する投影と同様に、パターン像50において輪帯が密に形成されている領域が、被検非球面8aにおいて形状変化が小さい領域に投影され、輪帯が疎に形成されている領域が、被検非球面8aにおいて形状変化が大きい領域に投影される。   In actual measurement, the original image of the pattern image 50 is displayed on the liquid crystal display panel 23, and the pattern image 50 is projected onto the test aspherical surface 8a by the projection system 2. Specifically, similarly to the projection on the reference shape surface, a region where the annular zone is densely formed in the pattern image 50 is projected onto a region where the shape change is small in the test aspherical surface 8a, and the annular zone is sparse. The formed area is projected onto an area having a large shape change in the test aspheric surface 8a.

この投影により上記被検非球面8aを介して上記撮像素子33上に形成される変形パターン像を上記撮像系3により撮像し、その画像情報が上記形状解析手段41に送られる。   By this projection, a deformation pattern image formed on the image sensor 33 through the test aspheric surface 8a is picked up by the image pickup system 3, and the image information is sent to the shape analysis means 41.

撮像系3により撮像される変形パターン像は、被検非球面8aの形状が上記基準形状面と同じであれば、互いに等間隔で等しい幅の複数の輪帯からなる上記基準パターンと等しくなる。一方、被検非球面8aの形状が上記基準形状面と異なる場合は、撮像される変形パターン像は上記基準パターンとは異なったもの(輪帯の幅や間隔が変化したり、輪帯の形状が歪んだりする)となる。そこで、形状解析手段41では、撮像された変形パターン像の、上記基準パターンからの形状偏差を求め、この形状偏差に基づき、上記被検非球面8aの形状情報を求めるようになっている。なお、上記形状偏差と被検非球面8aの形状との関係は、予めコンピュータシミュレーション等により求められている。   If the shape of the test aspherical surface 8a is the same as the reference shape surface, the deformation pattern image picked up by the image pickup system 3 is equal to the reference pattern composed of a plurality of annular zones having equal widths at equal intervals. On the other hand, when the shape of the aspherical surface 8a to be examined is different from the reference shape surface, the captured deformation pattern image is different from the reference pattern (the width or interval of the annular zone is changed, the annular zone shape is changed). Is distorted). Therefore, the shape analysis means 41 obtains the shape deviation of the captured deformation pattern image from the reference pattern, and obtains the shape information of the test aspheric surface 8a based on the shape deviation. The relationship between the shape deviation and the shape of the test aspheric surface 8a is obtained in advance by computer simulation or the like.

次に、本発明の他の実施形態について説明する。図3は本発明の第2実施形態に係るパターン投影形状測定装置の概略構成図である。なお、図3において上述の第1実施形態のものと概念的に共通または類似するものには、図1で用いたものと同一または類似の(同一の番号の後に英文字を付けた)番号を付してある。   Next, another embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a pattern projection shape measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention. 3 that are conceptually common or similar to those in the first embodiment described above are the same as or similar to those used in FIG. 1 (the same number followed by a letter). It is attached.

図3に示すパターン投影形状測定装置1Aは、投影系2Aにおいて、画像表示素子としてDMD(デジタル・マイクロミラー・デバイス)28を用いている点で、上記パターン投影形状測定装置1と異なるものであり、他の構成および作用は同様のものとされている。   The pattern projection shape measuring apparatus 1A shown in FIG. 3 is different from the pattern projection shape measuring apparatus 1 in that a DMD (digital micromirror device) 28 is used as an image display element in the projection system 2A. Other configurations and operations are the same.

上記投影系2Aは、光源21と、該光源21からの光束を照明光に変換して出力する照明レンズ22Aと、該照明レンズ22Aからの照明光を上記DMD28に向けて反射する反射ミラー27と、パターン像の原画像を表示するDMD28と、該DMD28からの光束の一部を図中下方に向けて反射するビームスプリッタ24と、上記DMD28に表示された上記原画像に基づくパターン像を被検非球面8aに投影する投影レンズ25と、被検レンズ8を適正位置に保持するための保持ステージ26とを備えてなる。なお、画像表示素子として反射型の液晶パネルを用いることも可能である。   The projection system 2A includes a light source 21, an illumination lens 22A that converts a light beam from the light source 21 into illumination light, and a reflection mirror 27 that reflects the illumination light from the illumination lens 22A toward the DMD 28. The DMD 28 that displays the original image of the pattern image, the beam splitter 24 that reflects a part of the light beam from the DMD 28 downward in the figure, and the pattern image based on the original image displayed on the DMD 28 are examined. A projection lens 25 for projecting onto the aspherical surface 8a and a holding stage 26 for holding the test lens 8 at an appropriate position are provided. A reflective liquid crystal panel can also be used as the image display element.

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、種々に態様を変更することが可能である。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described in detail, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, A various aspect can be changed.

例えば、上述の実施形態では、被検面(被検非球面8a)に投影されるパターン像50が同心円状の複数の輪帯から構成されているが、投影されるパターン像はこれに限定されるものではない。同心円状の複数の輪帯からなるパターン像は、被検面が回転対称な形状の場合に好適なものであるが、被検面の形状に応じて投影されるパターン像を適宜変更することが可能である。同様に、上記基準パターンについても上述の実施形態のものに限定されるものではなく、被検面の形状に応じて適宜設定することが可能である。   For example, in the above-described embodiment, the pattern image 50 projected on the test surface (test aspherical surface 8a) is composed of a plurality of concentric annular zones, but the projected pattern image is limited to this. It is not something. A pattern image composed of a plurality of concentric annular zones is suitable when the test surface has a rotationally symmetric shape, but the pattern image projected according to the shape of the test surface can be changed as appropriate. Is possible. Similarly, the reference pattern is not limited to that of the above-described embodiment, and can be appropriately set according to the shape of the test surface.

また、上述の実施形態では、被検面が非球面形状とされているが、測定対象が非球面に限定されるものではなく、例えば、被検面が球面形状をなすものや、非回転対称の曲面をなすものであってもよい。また、被検面が凹形状のものであってもよいし、単数または複数の平面から構成されるものであってもよい。   In the above-described embodiment, the test surface is aspherical. However, the measurement target is not limited to an aspherical surface. For example, the test surface has a spherical shape, or a non-rotational symmetry. It may be a curved surface. Further, the test surface may be concave, or may be composed of one or more planes.

第1実施形態に係るパターン投影形状測定装置の概略構成図1 is a schematic configuration diagram of a pattern projection shape measuring apparatus according to a first embodiment. パターン像の一例を模式的に示す図The figure which shows an example of a pattern image typically 第1実施形態に係るパターン投影形状測定装置の概略構成図1 is a schematic configuration diagram of a pattern projection shape measuring apparatus according to a first embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1,1A パターン投影形状測定装置
2,2A 投影系
3 撮像系
4 解析系
8 被検レンズ
8a 被検非球面
21 光源
22,22A 照明レンズ
23 透過型液晶パネル
24 ビームスプリッタ
25 投影レンズ
26 保持ステージ
27 反射ミラー
28 DMD
31 結像レンズ
32 撮像手段
33 撮像素子
41 形状解析手段
42 表示装置
43 入力装置
50 パターン像
C 測定光軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1A Pattern projection shape measuring apparatus 2,2A Projection system 3 Imaging system 4 Analysis system 8 Test lens 8a Test aspheric surface 21 Light source 22, 22A Illumination lens 23 Transmission type liquid crystal panel 24 Beam splitter 25 Projection lens 26 Holding stage 27 Reflective mirror 28 DMD
Reference Signs List 31 imaging lens 32 imaging means 33 imaging element 41 shape analysis means 42 display device 43 input device 50 pattern image C measurement optical axis

Claims (4)

被検面にパターン像を投影する投影系と、この投影により前記被検面を介して撮像面上に形成される変形パターン像を撮像する撮像系と、撮像された前記変形パターン像を解析して前記被検面の形状情報を求める解析系と、を備えたパターン投影形状測定装置であって、
前記パターン像は、前記被検面の形状基準となる基準形状面に投影された場合に撮像される変形パターン像が、解像可能な所定の基準パターンと等しくなるように構成されたものである、ことを特徴とするパターン投影形状測定装置。
A projection system for projecting a pattern image onto a test surface, an imaging system for capturing a deformation pattern image formed on the imaging surface through the test surface by the projection, and analyzing the captured deformation pattern image An analysis system for obtaining shape information of the test surface, and a pattern projection shape measuring apparatus comprising:
The pattern image is configured such that a deformed pattern image captured when projected onto a reference shape surface serving as a shape reference of the test surface is equal to a predetermined resolvable reference pattern. The pattern projection shape measuring apparatus characterized by the above-mentioned.
前記解析系は、前記パターン像が前記被検面に投影されたときの前記変形パターン像の、前記基準パターンからの形状偏差に基づき、前記被検面の形状情報を求めるものである、ことを特徴とする請求項1記載のパターン投影形状測定装置。   The analysis system obtains shape information of the test surface based on a shape deviation from the reference pattern of the deformation pattern image when the pattern image is projected onto the test surface. The pattern projection shape measuring apparatus according to claim 1, wherein: 前記投影系は、画像表示素子を備えてなり、該画像表示素子により前記パターン像の原画像を形成するものである、ことを特徴とする請求項1または2記載のパターン投影形状測定装置。   The pattern projection shape measuring apparatus according to claim 1, wherein the projection system includes an image display element, and the image display element forms an original image of the pattern image. 前記被検面が回転対称な曲面であり、
前記パターン像は、同心円状の複数の輪帯からなるものである、ことを特徴とする請求項1〜3のうちいずれか1項記載のパターン投影形状測定装置。
The test surface is a rotationally symmetric curved surface;
The pattern projection shape measuring apparatus according to claim 1, wherein the pattern image is composed of a plurality of concentric annular zones.
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