JPH10122833A - 表面測定装置 - Google Patents
表面測定装置Info
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- JPH10122833A JPH10122833A JP8293306A JP29330696A JPH10122833A JP H10122833 A JPH10122833 A JP H10122833A JP 8293306 A JP8293306 A JP 8293306A JP 29330696 A JP29330696 A JP 29330696A JP H10122833 A JPH10122833 A JP H10122833A
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Landscapes
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 拡大鏡によるキズ検査と干渉計による表面う
ねり検査とを独立して行う必要があるため、検査に手間
がかかるという問題がある。 【解決手段】 光学系は、被測定物である被検レンズ１
から観察光学系１０に至る拡大鏡光学系１０と、被検レ
ンズ１と観察光学系１０との間に設けられた第１ビーム
スプリッター２１を介して被検レンズ１と原器２とに照
明光を入射させる照明光学系２０とを備えている。表面
うねりの測定時には、原器２と第１ビームスプリッター
２１との間に設けられたシャッター３を開いて被検レン
ズ１および原器２からの反射光により形成される干渉縞
を観察光学系１０により観察する。表面欠陥の観察時に
は、シャッター３を閉じる。
ねり検査とを独立して行う必要があるため、検査に手間
がかかるという問題がある。 【解決手段】 光学系は、被測定物である被検レンズ１
から観察光学系１０に至る拡大鏡光学系１０と、被検レ
ンズ１と観察光学系１０との間に設けられた第１ビーム
スプリッター２１を介して被検レンズ１と原器２とに照
明光を入射させる照明光学系２０とを備えている。表面
うねりの測定時には、原器２と第１ビームスプリッター
２１との間に設けられたシャッター３を開いて被検レン
ズ１および原器２からの反射光により形成される干渉縞
を観察光学系１０により観察する。表面欠陥の観察時に
は、シャッター３を閉じる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、レンズ等の光学
素子、あるいは光学素子を成形するための金型等の表面
を測定する表面測定装置の改良に関する。
素子、あるいは光学素子を成形するための金型等の表面
を測定する表面測定装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガラスあるいは樹脂の加工品、あるいは
成型品であるレンズ等の表面のキズ、あるいは製品を成
形するための金型の表面のキズはルーペ等の拡大鏡を用
いて検査されている。また、これらの被測定物の表面の
緩やかな凹凸、すなわちうねりを検査するためには、干
渉計が用いられている。
成型品であるレンズ等の表面のキズ、あるいは製品を成
形するための金型の表面のキズはルーペ等の拡大鏡を用
いて検査されている。また、これらの被測定物の表面の
緩やかな凹凸、すなわちうねりを検査するためには、干
渉計が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来は
拡大鏡によるキズ検査と干渉計による表面うねり検査と
を独立して行う必要があったため、検査に手間がかかる
という問題がある。
拡大鏡によるキズ検査と干渉計による表面うねり検査と
を独立して行う必要があったため、検査に手間がかかる
という問題がある。
【０００４】この発明は、上述した従来技術の課題に鑑
みてなされたものであり、被測定物のキズと表面うねり
とを少ない手間で時間をかけずに測定することができる
表面測定装置を提供することを目的とする。
みてなされたものであり、被測定物のキズと表面うねり
とを少ない手間で時間をかけずに測定することができる
表面測定装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる表面測
定装置は、上記の目的を達成させるため、被測定物を拡
大観察する観察光学系と被測定物との間の光路中に、こ
の光路を分岐するビームスプリッターを配置し、ビーム
スプリッターにより分岐される一方の光路に被測定物を
配置すると共に他方の光路に干渉用の原器を配置し、ビ
ームスプリッターにより照明光が被測定物側と原器側と
に分岐されるように照明光学系を配置し、ビームスプリ
ッターと原器との間の光束を開閉により通過させ、ある
いは遮断するシャッターを設けることにより、シャッタ
ーの開放時には被測定物と原器とからの反射光による干
渉縞を観察光学系により観察し、シャッターの閉成時に
は被測定物の表面状態のみを観察できるようにしたこと
を特徴とする。
定装置は、上記の目的を達成させるため、被測定物を拡
大観察する観察光学系と被測定物との間の光路中に、こ
の光路を分岐するビームスプリッターを配置し、ビーム
スプリッターにより分岐される一方の光路に被測定物を
配置すると共に他方の光路に干渉用の原器を配置し、ビ
ームスプリッターにより照明光が被測定物側と原器側と
に分岐されるように照明光学系を配置し、ビームスプリ
ッターと原器との間の光束を開閉により通過させ、ある
いは遮断するシャッターを設けることにより、シャッタ
ーの開放時には被測定物と原器とからの反射光による干
渉縞を観察光学系により観察し、シャッターの閉成時に
は被測定物の表面状態のみを観察できるようにしたこと
を特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、この発明にかかる表面測定
装置の実施形態を説明する。図１は、第１の実施形態に
かかる表面測定装置の光学系の構成を示す説明図であ
る。光学系は、被測定物である被検レンズ１を拡大観察
する観察光学系１０と、被検レンズ１と観察光学系１０
との間に設けられた第１ビームスプリッター２１を介し
て被検レンズ１と原器２とに照明光を入射させる照明光
学系２０とを備えている。照明光学系２０、第１ビーム
スプリッター２１、原器２は、被検レンズ１を含めてト
ワイマン−グリーン型の干渉光学系を構成し、被検レン
ズ１および原器２からの反射光により形成される干渉縞
は、観察光学系１０により観察される。
装置の実施形態を説明する。図１は、第１の実施形態に
かかる表面測定装置の光学系の構成を示す説明図であ
る。光学系は、被測定物である被検レンズ１を拡大観察
する観察光学系１０と、被検レンズ１と観察光学系１０
との間に設けられた第１ビームスプリッター２１を介し
て被検レンズ１と原器２とに照明光を入射させる照明光
学系２０とを備えている。照明光学系２０、第１ビーム
スプリッター２１、原器２は、被検レンズ１を含めてト
ワイマン−グリーン型の干渉光学系を構成し、被検レン
ズ１および原器２からの反射光により形成される干渉縞
は、観察光学系１０により観察される。
【０００７】観察光学系１０は、第１ビームスプリッタ
ー２１側から順に、対物レンズ１２、第１の偏光板１
３、そして被測定物の像を形成する結像レンズ１４と、
形成された像を取り込む撮像素子１６、および、この撮
像素子１６により取り込まれた像を表示するモニタ１７
とを備える。対物レンズ１２と結像レンズ１４とは、被
検レンズ１の表面と撮像素子１６の撮像面とを光学的に
共役にする結像光学系１１を構成している。したがっ
て、観察光学系１０は後述する照明光学系の調整状態に
かかわらず常に被検レンズ１の表面像をピントのあった
状態で観察することができる。また、被検レンズ１は、
その表面が対物レンズ１２の焦点に一致するよう位置が
調整される。これにより、対物レンズ１２と結像レンズ
１４との間は結像系に関してはアフォーカルとなり、結
像レンズ１４の位置を任意に定めることができるため、
装置設計の自由度が大きくなる。
ー２１側から順に、対物レンズ１２、第１の偏光板１
３、そして被測定物の像を形成する結像レンズ１４と、
形成された像を取り込む撮像素子１６、および、この撮
像素子１６により取り込まれた像を表示するモニタ１７
とを備える。対物レンズ１２と結像レンズ１４とは、被
検レンズ１の表面と撮像素子１６の撮像面とを光学的に
共役にする結像光学系１１を構成している。したがっ
て、観察光学系１０は後述する照明光学系の調整状態に
かかわらず常に被検レンズ１の表面像をピントのあった
状態で観察することができる。また、被検レンズ１は、
その表面が対物レンズ１２の焦点に一致するよう位置が
調整される。これにより、対物レンズ１２と結像レンズ
１４との間は結像系に関してはアフォーカルとなり、結
像レンズ１４の位置を任意に定めることができるため、
装置設計の自由度が大きくなる。
【０００８】第１ビームスプリッター２１は、上記の観
察光学系１０の光路を分岐するように配置され、この第
１ビームスプリッター２１により分岐される観察光学系
１０の一方の光路に被測定物１が配置されると共に、他
方の光路に干渉用の原器２が配置されている。
察光学系１０の光路を分岐するように配置され、この第
１ビームスプリッター２１により分岐される観察光学系
１０の一方の光路に被測定物１が配置されると共に、他
方の光路に干渉用の原器２が配置されている。
【０００９】照明光学系２０は、偏光状態がランダムな
平行光束を発する光源部２２側から順に、照明光を任意
の偏光方向を持つ直線偏光にする第２の偏光板２３、第
２ビームスプリッター２４、被測定物および原器に入射
させる光束の径を変化させるズーム式ビームエキスパン
ダー２６、ミラー２７、光軸方向に移動することにより
被検レンズ１および原器２に入射させる光束の集光状態
を変化させる集光レンズ２８を備える。第２ビームスプ
リッター２４は、被検レンズ１および原器２により反射
された戻り光を分離する機能を有し、分離された戻り光
は点像観察用スクリーン２５上に投影される。
平行光束を発する光源部２２側から順に、照明光を任意
の偏光方向を持つ直線偏光にする第２の偏光板２３、第
２ビームスプリッター２４、被測定物および原器に入射
させる光束の径を変化させるズーム式ビームエキスパン
ダー２６、ミラー２７、光軸方向に移動することにより
被検レンズ１および原器２に入射させる光束の集光状態
を変化させる集光レンズ２８を備える。第２ビームスプ
リッター２４は、被検レンズ１および原器２により反射
された戻り光を分離する機能を有し、分離された戻り光
は点像観察用スクリーン２５上に投影される。
【００１０】第２の偏光板２３により照明光の偏光方向
を任意に選択して干渉縞のコントラストを向上させ、第
１の偏光板１３の回転位置を任意に選択して撮像素子１
６に入射する光量を加減することにより、反射光により
形成される干渉縞の視認性を良好にすることができる。
を任意に選択して干渉縞のコントラストを向上させ、第
１の偏光板１３の回転位置を任意に選択して撮像素子１
６に入射する光量を加減することにより、反射光により
形成される干渉縞の視認性を良好にすることができる。
【００１１】なお、第１ビームスプリッター２１と原器
２との間の光路中には、開閉操作により光束を通過さ
せ、あるいは遮断するシャッター３が設けられている。
シャッター３が開放されている場合には、原器２との間
を光束が通過するため、撮像面上には被検レンズ１と原
器２とからの反射光による干渉縞が形成されると共に、
被検レンズ１の表面にキズがある場合には、そのキズが
干渉縞に重ねて表示される。一方、シャッター３が閉成
されている場合には、原器２との間を光束が通過せず、
被検レンズ１の表面のキズやゴミ等の欠陥のみが映し出
される。したがって、表面うねりを観察する場合にはシ
ャッター３を開放し、表面のキズを検査する場合にはシ
ャッター３を閉成する。
２との間の光路中には、開閉操作により光束を通過さ
せ、あるいは遮断するシャッター３が設けられている。
シャッター３が開放されている場合には、原器２との間
を光束が通過するため、撮像面上には被検レンズ１と原
器２とからの反射光による干渉縞が形成されると共に、
被検レンズ１の表面にキズがある場合には、そのキズが
干渉縞に重ねて表示される。一方、シャッター３が閉成
されている場合には、原器２との間を光束が通過せず、
被検レンズ１の表面のキズやゴミ等の欠陥のみが映し出
される。したがって、表面うねりを観察する場合にはシ
ャッター３を開放し、表面のキズを検査する場合にはシ
ャッター３を閉成する。
【００１２】次に、上記実施形態の装置を用いた測定の
手順について説明する。表面うねりを測定する場合に
は、光源部２２を駆動して照明光を発光させ、集光レン
ズ２８を光軸方向に移動させて照明光が被検レンズ１上
でオートコリメーションとなるよう調整する。オートコ
リメーション状態は、点像観察用スクリーン２５上で戻
り光の径が光源部２２から発する光束の径に等しくなる
状態として検出することができる。すなわち、点像観察
用スクリーン２５上の光束径を観察しつつ、集光レンズ
２８を光軸方向に移動させることによりオートコリメー
ション状態に調整する。このとき、シャッター３は閉成
しておくことが望ましい。
手順について説明する。表面うねりを測定する場合に
は、光源部２２を駆動して照明光を発光させ、集光レン
ズ２８を光軸方向に移動させて照明光が被検レンズ１上
でオートコリメーションとなるよう調整する。オートコ
リメーション状態は、点像観察用スクリーン２５上で戻
り光の径が光源部２２から発する光束の径に等しくなる
状態として検出することができる。すなわち、点像観察
用スクリーン２５上の光束径を観察しつつ、集光レンズ
２８を光軸方向に移動させることによりオートコリメー
ション状態に調整する。このとき、シャッター３は閉成
しておくことが望ましい。
【００１３】被検レンズ１に対するオートコリメーショ
ン調整が終了した後、原器２に対してもオートコリメー
ションとなるよう調整する。原器２は、原器２を光軸方
向に移動させることにより、あるいは、曲率半径の異な
るものに交換することにより調整される。オートコリメ
ーション状態の検出は、上記と同様に点像観察用スクリ
ーン２５上の光束径を観察しつつ行われる。
ン調整が終了した後、原器２に対してもオートコリメー
ションとなるよう調整する。原器２は、原器２を光軸方
向に移動させることにより、あるいは、曲率半径の異な
るものに交換することにより調整される。オートコリメ
ーション状態の検出は、上記と同様に点像観察用スクリ
ーン２５上の光束径を観察しつつ行われる。
【００１４】上記の集光レンズ２８と原器２との調整が
済めば、観察光学系１０により被検レンズ１および原器
２からの反射光の干渉による干渉縞を観察することがで
きる。ティルト縞を観察する場合には、被検レンズ１、
あるいは原器２の一方の面を光軸に対して傾け、あるい
は光軸に対して垂直な方向に偏心させる。被検レンズ１
がうねりのない正常な形状である場合には、干渉縞は規
則正しい直線状に発生し、うねりがある場合には図１の
モニタ１７に示されるように直線状の縞の一部が歪んで
見える。したがって、この干渉縞の状態を観察すること
により、表面うねりの有無、発生量等を測定することが
できる。なお、干渉縞の画像を処理装置に取り込んでフ
リンジスキャン等の縞解析プログラムにより解析するこ
とにより、うねりを定量化することができる。
済めば、観察光学系１０により被検レンズ１および原器
２からの反射光の干渉による干渉縞を観察することがで
きる。ティルト縞を観察する場合には、被検レンズ１、
あるいは原器２の一方の面を光軸に対して傾け、あるい
は光軸に対して垂直な方向に偏心させる。被検レンズ１
がうねりのない正常な形状である場合には、干渉縞は規
則正しい直線状に発生し、うねりがある場合には図１の
モニタ１７に示されるように直線状の縞の一部が歪んで
見える。したがって、この干渉縞の状態を観察すること
により、表面うねりの有無、発生量等を測定することが
できる。なお、干渉縞の画像を処理装置に取り込んでフ
リンジスキャン等の縞解析プログラムにより解析するこ
とにより、うねりを定量化することができる。
【００１５】被検レンズ１の表面のキズ等を観察する場
合には、ビームスプリッター２１と原器２との間のシャ
ッター３を閉成する。これにより、モニタ１７上の画像
から干渉縞が除去され、被検レンズ１の表面像のみが表
示されるため、表面欠陥の検出が容易となる。このよう
な状態では、装置は通常の拡大鏡と同様に作用する。す
なわち、対物レンズ１２および結像レンズ１４を介して
被検レンズ１の表面の状態が拡大されて撮像素子１６上
に結像し、モニタ１７に映し出される。被検レンズの表
面にキズ、ゴミ等の欠陥があった場合には、その欠陥が
拡大されて表示される。
合には、ビームスプリッター２１と原器２との間のシャ
ッター３を閉成する。これにより、モニタ１７上の画像
から干渉縞が除去され、被検レンズ１の表面像のみが表
示されるため、表面欠陥の検出が容易となる。このよう
な状態では、装置は通常の拡大鏡と同様に作用する。す
なわち、対物レンズ１２および結像レンズ１４を介して
被検レンズ１の表面の状態が拡大されて撮像素子１６上
に結像し、モニタ１７に映し出される。被検レンズの表
面にキズ、ゴミ等の欠陥があった場合には、その欠陥が
拡大されて表示される。
【００１６】図２〜図４は、表面うねりを測定する際の
被測定物の違いによる集光レンズ２８の調整方法を示
す。図２は、図１に示したものと同様の凸レンズである
被検レンズ１を測定する場合の設定である。凹レンズで
ある被検レンズ１ａを測定する場合には、図３に示され
るように、集光レンズ２８をビームスプリッター２１か
ら離す方向に光軸に沿って移動させ、発散光が被検レン
ズ１ａ、および原器２ａに入射するよう設定する。被測
定物として平行平面板のような平面を測定する場合に
は、図４に示されるように集光レンズ２８を光路外に取
り出し、平行光を平行平面板１ｂ、原器２ｂに入射させ
る。このような集光レンズ２８の調整により、凸面のみ
でなく、凹面や平面を有する被測定物の表面うねりを同
様に測定することができる。
被測定物の違いによる集光レンズ２８の調整方法を示
す。図２は、図１に示したものと同様の凸レンズである
被検レンズ１を測定する場合の設定である。凹レンズで
ある被検レンズ１ａを測定する場合には、図３に示され
るように、集光レンズ２８をビームスプリッター２１か
ら離す方向に光軸に沿って移動させ、発散光が被検レン
ズ１ａ、および原器２ａに入射するよう設定する。被測
定物として平行平面板のような平面を測定する場合に
は、図４に示されるように集光レンズ２８を光路外に取
り出し、平行光を平行平面板１ｂ、原器２ｂに入射させ
る。このような集光レンズ２８の調整により、凸面のみ
でなく、凹面や平面を有する被測定物の表面うねりを同
様に測定することができる。
【００１７】なお、照明光学系２０としては、上記の実
施形態のような偏光状態がランダムな光源に代えて、直
線偏光を発するＨｅ−Ｎｅレーザーを用いることもでき
る。この場合には、照明光学系中に偏光板は設けなくて
もよい。
施形態のような偏光状態がランダムな光源に代えて、直
線偏光を発するＨｅ−Ｎｅレーザーを用いることもでき
る。この場合には、照明光学系中に偏光板は設けなくて
もよい。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、被測定物を一度装置にセットするだけで干渉計とし
ての作用を利用した表面うねりの測定と、拡大鏡として
の作用を利用した表面の欠陥の測定とを行うことがで
き、検査、測定の手間、時間を従来より短縮することが
できる。
ば、被測定物を一度装置にセットするだけで干渉計とし
ての作用を利用した表面うねりの測定と、拡大鏡として
の作用を利用した表面の欠陥の測定とを行うことがで
き、検査、測定の手間、時間を従来より短縮することが
できる。
【図１】 第１の実施形態に係る表面検査装置の干渉計
としての作用を示す説明図である。
としての作用を示す説明図である。
【図２】 凸レンズを測定する場合の光束の状態を示す
説明図である。
説明図である。
【図３】 凹レンズを測定する場合の光束の状態を示す
説明図である。
説明図である。
【図４】 平行平面板を測定する場合の光束の状態を示
す説明図である。
す説明図である。
１ 被検レンズ ２ 原器 １０ 観察光学系 １２ 対物レンズ １４ 結像レンズ ２０ 照明光学系 ２１ ビームスプリッター ２２ 光源 ２８ 集光レンズ
Claims (7)
- 【請求項１】 被測定物を拡大観察する観察光学系と被
測定物との間の光路中に、該光路を分岐するビームスプ
リッターを配置し、該ビームスプリッターにより分岐さ
れる一方の光路に前記被測定物を配置すると共に他方の
光路に干渉用の原器を配置し、前記ビームスプリッター
により照明光が前記被測定物側と前記原器側とに分岐さ
れるように照明光学系を配置し、前記ビームスプリッタ
ーと前記原器との間の光路中に、開閉操作により光束を
通過させ、あるいは遮断するシャッターを設けることに
より、前記シャッターの開放時には前記被測定物と前記
原器とからの反射光による干渉縞を前記観察光学系によ
り観察し、前記シャッターの閉成時には前記被測定物の
表面状態のみを観察できるようにしたことを特徴とする
表面測定装置。 - 【請求項２】 前記照明光学系は、照明光として直線偏
光を前記被測定物と前記原器とに入射させることを特徴
とする請求項１に記載の表面測定装置。 - 【請求項３】 前記ビームスプリッターは、前記照明光
学系から入射する照明光を分割して前記被測定物と前記
原器とに入射させると共に、前記被測定物と前記原器と
からの反射光を合成して前記観察光学系に入射させるこ
とを特徴とする請求項１に記載の表面測定装置。 - 【請求項４】 前記照明光学系は、前記被測定物および
前記原器に入射させる光束の径を変化させるビームエキ
スパンダーを備えることを特徴とする請求項１に記載の
表面測定装置。 - 【請求項５】 前記照明光学系は、光軸方向に移動する
ことにより前記被測定物および前記原器に入射させる光
束の集光状態を変化させる集光レンズを備えることを特
徴とする請求項１に記載の表面測定装置。 - 【請求項６】 前記観察光学系は、前記被測定物の像を
形成する結像光学系と、形成された像を取り込む撮像素
子と、該撮像素子により取り込まれた像を表示するモニ
タとを備えることを特徴とする請求項１に記載の表面測
定装置。 - 【請求項７】 前記結像光学系は、前記被測定物の表面
と前記撮像素子の撮像面とを光学的に共役にすることを
特徴とする請求項６に記載の表面測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29330696A JP3637165B2 (ja) | 1996-10-15 | 1996-10-15 | 表面測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29330696A JP3637165B2 (ja) | 1996-10-15 | 1996-10-15 | 表面測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10122833A true JPH10122833A (ja) | 1998-05-15 |
| JP3637165B2 JP3637165B2 (ja) | 2005-04-13 |
Family
ID=17793134
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29330696A Expired - Fee Related JP3637165B2 (ja) | 1996-10-15 | 1996-10-15 | 表面測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3637165B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006517293A (ja) * | 2003-01-28 | 2006-07-20 | キネティック リミテッド | イメージングシステム |
| JP2012013686A (ja) * | 2010-06-02 | 2012-01-19 | Tochigi Nikon Corp | 干渉計 |
| JP2016507752A (ja) * | 2013-02-12 | 2016-03-10 | ザイゴ コーポレーションＺｙｇｏ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | 表面色を備えた表面トポグラフィ干渉計 |
| WO2016170737A1 (ja) * | 2015-04-24 | 2016-10-27 | 株式会社デンソー | 路面表示装置 |
-
1996
- 1996-10-15 JP JP29330696A patent/JP3637165B2/ja not_active Expired - Fee Related
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