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技術 曲率半径測定装置

出願人 オリンパス株式会社
発明者 町田憲章
出願日 2008年7月10日 (12年5ヶ月経過) 出願番号 2008-180411
公開日 2010年1月28日 (10年10ヶ月経過) 公開番号 2010-019685
状態 拒絶査定
技術分野 光学的手段による測長計器 光学的手段による測長装置
主要キーワード 蛇腹カバー 移動原点 原点リセット ヘッド固定板 回転中心軸回り 配置姿勢 移動距離測定 受光口
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2010年1月28日)のものです。
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図面 (6)

課題

曲率半径測定装置において、大気揺らぎに起因するレーザ干渉測長器測定誤差を低減することができ、曲率半径測定精度を向上することができるようにする。

解決手段

曲率半径測定装置100は、可干渉性の光束を参照面参照光測定光とに分割し、この測定光を曲面からなる被検面8aに向けて集光位置Pに収束するように照射し、被検面8aの被検面反射光L3と参照光とを干渉させて干渉縞を観察する干渉計2と、干渉計2の光軸C方向に沿って集光位置Pに対する被検面8aの相対位置を変化させる移動機構14と、移動機構14によって移動される反射鏡に測長光を照射して移動距離測定を行うレーザ干渉測長器10と、レーザ干渉測長器10と反射鏡との間で、測長光の光路に沿う方向に伸縮可能とされ、測長光の光路を側方から囲繞する蛇腹カバー9とを備える。

概要

背景

従来、曲面形状を有する被検面、例えば、レンズ面やミラー面の曲率半径を測定するため、干渉計レーザ干渉測長器とを用いた曲率半径測定装置が知られている。
このような曲率半径測定装置の一例として、例えば、特許文献1には、被検物の被検面と反対側に反射鏡を設け、干渉計のフィゾーレンズに対する被検物の光軸方向の位置を支持装置によって移動し、この移動の際の被検物の位置を、レーザ干渉測長器から反射鏡に向かってレーザ光照射することによって測定するようにした曲率半径測定装置が記載されている。
特開2000−221017号公報

概要

曲率半径測定装置において、大気揺らぎに起因するレーザ干渉測長器の測定誤差を低減することができ、曲率半径の測定精度を向上することができるようにする。曲率半径測定装置100は、可干渉性の光束を参照面参照光測定光とに分割し、この測定光を曲面からなる被検面8aに向けて集光位置Pに収束するように照射し、被検面8aの被検面反射光L3と参照光とを干渉させて干渉縞を観察する干渉計2と、干渉計2の光軸C方向に沿って集光位置Pに対する被検面8aの相対位置を変化させる移動機構14と、移動機構14によって移動される反射鏡に測長光を照射して移動距離測定を行うレーザ干渉測長器10と、レーザ干渉測長器10と反射鏡との間で、測長光の光路に沿う方向に伸縮可能とされ、測長光の光路を側方から囲繞する蛇腹カバー9とを備える。

目的

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、大気の揺らぎに起因するレーザ干渉測長器の測定誤差を低減することができ、曲率半径の測定精度を向上することができる曲率半径測定装置を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

可干渉性の光束を参照面参照光測定光とに分割し、該測定光を曲面からなる被検面に向けて集光位置に収束するように照射し、前記被検面の反射光と前記参照光とを干渉させて干渉縞を観察する干渉計と、該干渉計の光軸方向に沿って、前記参照面および前記被検面のいずれかと一体に移動可能に設けられた可動体部を移動させることにより、前記測定光の集光位置に対する前記被検面の相対位置を変化させる相対移動機構と、該相対移動機構によって移動される前記可動体部に測長用レーザ光を照射して前記可動体部の移動距離測定を行うレーザ干渉測長器と、該レーザ干渉測長器と前記可動体部との間で、前記測長用レーザ光の光路に沿う方向に伸縮可能とされ、前記測長用レーザ光の光路を側方から囲繞する筒状部材とを備えることを特徴とする曲率半径測定装置

請求項2

前記筒状部材は、前記筒状部材の一方の端部が前記レーザ干渉測長器を支持する支持体に固定され、前記筒状部材の他方の端部が前記可動体部に固定されたことを特徴とする請求項1に記載の曲率半径測定装置。

技術分野

0001

本発明は、曲率半径測定装置に関する。

背景技術

0002

従来、曲面形状を有する被検面、例えば、レンズ面やミラー面の曲率半径を測定するため、干渉計レーザ干渉測長器とを用いた曲率半径測定装置が知られている。
このような曲率半径測定装置の一例として、例えば、特許文献1には、被検物の被検面と反対側に反射鏡を設け、干渉計のフィゾーレンズに対する被検物の光軸方向の位置を支持装置によって移動し、この移動の際の被検物の位置を、レーザ干渉測長器から反射鏡に向かってレーザ光照射することによって測定するようにした曲率半径測定装置が記載されている。
特開2000−221017号公報

発明が解決しようとする課題

0003

しかしながら、上記のような従来の曲率半径測定装置には、以下のような問題があった。
特許文献1に記載の技術では、曲率半径の測定精度はレーザ干渉測長器の測定精度に依存するが、レーザ干渉測長器では、被測定物に照射したレーザ光とその反射光との干渉による輝度変化パルス信号として取り出し、このパルス信号をカウントすることで移動量を測定するため、レーザ光の光路大気揺らぎが発生すると光路長が変化して移動量の測定値が変動するため、移動量を正確に測定できなくなってしまうという問題がある。
レーザ干渉測長器に代えて、例えばガラススケールなどを用いることも考えられるが、測定レンジの広さや測定分解能が劣ってしまうという問題がある。

0004

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、大気の揺らぎに起因するレーザ干渉測長器の測定誤差を低減することができ、曲率半径の測定精度を向上することができる曲率半径測定装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0005

上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明では、可干渉性の光束を参照面参照光測定光とに分割し、該測定光を曲面からなる被検面に向けて集光位置に収束するように照射し、前記被検面の反射光と前記参照光とを干渉させて干渉縞を観察する干渉計と、該干渉計の光軸方向に沿って、前記参照面および前記被検面のいずれかと一体に移動可能に設けられた可動体部を移動させることにより、前記測定光の集光位置に対する前記被検面の相対位置を変化させる相対移動機構と、該相対移動機構によって移動される前記可動体部に測長用レーザ光を照射して前記可動体部の移動距離測定を行うレーザ干渉測長器と、該レーザ干渉測長器と前記可動体部との間で、前記測長用レーザ光の光路に沿う方向に伸縮可能とされ、前記測長用レーザ光の光路を側方から囲繞する筒状部材とを備える構成とする。
この発明によれば、筒状部材により、レーザ干渉測長器と可動体部との間で、レーザ干渉測長器から可動体部に照射される測長用レーザ光の光路が側方から囲繞されるので、筒状部材の内方の大気の移動が抑制される。このため、大気の移動による大気の揺らぎが抑制され、大気の揺らぎに起因するレーザ干渉測長器の測定誤差が低減される。
また、筒状部材は伸縮可能とされているため、可動体部が移動して、測長用レーザ光の光路の長さが変化しても、それに合わせて筒状部材を伸縮させることで、移動中でも測長用レーザ光の光路における大気の揺らぎを抑制することができる。

0006

請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の曲率半径測定装置において、前記筒状部材は、前記筒状部材の一方の端部が前記レーザ干渉測長器を支持する支持体に固定され、前記筒状部材の他方の端部が前記可動体部に固定された構成とする。
この発明によれば、筒状部材の一方の端部がレーザ干渉測長器を支持する支持体に固定され、筒状部材の他方の端部が可動体部に固定されるので、相対移動機構による可動体部の移動に伴って筒状部材が伸縮される。このため、簡素な装置構成とすることができる。

発明の効果

0007

本発明の曲率半径測定装置によれば、筒状部材により測長用レーザ光の光路における大気の移動を抑制することができるので、レーザ干渉測長器を用いても大気の揺らぎに起因する測定誤差を低減することができ、曲率半径の測定精度を向上することができるという効果を奏する。

発明を実施するための最良の形態

0008

以下では、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。

0009

[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係る曲率半径測定装置の概略構成を示す模式的な構成図である。図2は、本発明の第1の実施形態に係る曲率半径測定装置の干渉計の概略構成を示す模式的な光路図である。図3は、図1におけるA部の部分拡大図である。

0010

本発明の第1の実施形態に係る曲率半径測定装置について説明する。
本実施形態の曲率半径測定装置100は、レンズや反射ミラーなどの光学素子の曲面からなる光学面を被検面として、その曲率半径を測定する装置である。
被検面としては、凸面、凹面のいずれでもよいが、以下では、一例として、図1に示すように、凸凹レンズからなる被検レンズ8の凹球面である被検面8aの曲率半径を測定する場合の例で説明する。被検面8aが凸球面からなる場合の配置、構成については当業者には容易に理解される。
曲率半径測定装置100の概略構成は、図1に示すように、架台部1、干渉計2、被検レンズ保持部7、移動台6、移動機構14(相対移動機構)、レーザ干渉測長器10、および蛇腹カバー9(筒状部材)からなる。

0011

架台部1は、板状の基台1aと、基台1a上に立設され互いに水平方向に離間して配置された支持壁1b、1cと、支持壁1b、1cの上端部に架設された天板1dとを備える枠体である。

0012

干渉計2は、その筐体2aが、図1に示すように、天板1dに固定されており、干渉計2からは、鉛直方向に沿う光軸Cに沿って、天板1dの下方における光軸C上の一定位置である集光位置Pに収束する可干渉性の測定光L2Aが出射されるようになっている。
干渉計2の種類は、特に限定されないが、本実施形態ではフィゾー型干渉計の場合の例で説明する。
干渉計2の概略構成は、図2に示すように、レーザ光源21、集光レンズ22、ピンホール23、ビームスプリッタ24、コリメータレンズ26、参照レンズ27、レンズ29、および撮像部30が、筐体2a内に設けられてなる。

0013

レーザ光源21は、図2に示すように、干渉縞を形成するために、直線偏光された可干渉性の光束をレーザ光L1として発生する光源で、例えば、直線偏光タイプのHe−Neレーザ等を採用することができる。レーザ光源21から出力されたレーザ光L1は、光軸Cに交差する方向に出射され、レーザ光L1の光路上に配置された集光レンズ22によって、一度集光させた後に発散される。
集光レンズ22による集光位置には、ノイズ光を除去するため、集光されたレーザ光L1以外の光を遮光するピンホール23が配置されている。

0014

ビームスプリッタ24は、ピンホール23を透過したレーザ光L1の直線偏光の偏光成分を光軸Cに沿う方向に向けて略100%反射させるとともに、光軸Cに沿って入射するレーザ光L1の直線偏光の偏光方向が90°ずれた偏光成分を透過させるビームスプリッタ面24aを有する光分岐素子である。
以下では、一例として、ピンホール23を透過してビームスプリッタ24に入射するレーザ光L1の偏光がビームスプリッタ面24aに対してS偏光であるとして説明する。この場合、ビームスプリッタ面24aにはS偏光成分を略100%反射しP偏光成分を略100%透過させる反射透過率特性が付与される。

0015

コリメータレンズ26は、その焦点位置が、集光レンズ22によるレーザ光L1の集光位置に一致するように、光軸C上で位置調整して配置された集光レンズであり、これにより、ビームスプリッタ面24aで反射されて発散しつつ進むレーザ光L1が集光され、レーザ光L1は光軸Cに沿って進む平行光とされる。
ビームスプリッタ24とコリメータレンズ26との間の光路上には、偏光を直線偏光と円偏光との間で変換する1/4波長板25が設けられている。このため、1/4波長板25を透過したレーザ光L1は、S偏光から円偏光に変換される。

0016

参照レンズ27は、コリメータレンズ26で平行光とされたレーザ光L1の一部を透過して集光位置Pに集光する測定光L2Aを形成するとともに、レーザ光L1の他を、参照波面を形成するために精度よく仕上げられた球面からなる参照面27bによって反射してビームスプリッタ24に向かう参照面反射光L2B(参照光)を形成するレンズである。
本実施形態の参照レンズ27では、参照面27bは、コリメータレンズ26と反対側に設けられ、コリメータレンズ26側の入射面27aは、反射防止コーティングが施されている。

0017

参照レンズ27を透過した測定光L2Aは、光軸C上に配置された被検レンズ8の被検面8aによって反射されると被検面反射光L3として、参照レンズ27に再入射し、参照面27bにおいて、参照面反射光L2Bと合成され、参照面27bと被検面8aとの間の光路差に応じて参照面反射光L2Bと干渉を起こし、干渉縞を形成する。
このとき、干渉縞本数が最小となるのは、被検面8aの曲率中心Oと集光位置Pとが一致する位置(図2実線の被検面8aの位置、以下、第1測定位置と称する)と、被検面8aの光軸C方向の頂点の位置である面頂位置Qと集光位置Pとが一致する位置(図2破線の被検面8aの位置、以下、第2測定位置と称する)とである。また、光軸C上において、被検面8aがこれらの第1および第2測定位置の近傍にある場合、良好なコントラストを有する複数本の干渉縞が形成される。
被検面反射光L3は、被検面8aが第1測定位置、第2測定位置のいずれの近傍にある場合でも、参照レンズ27に入射すると略平行光となり、参照面27bで反射された参照面反射光L2Bとともに、コリメータレンズ26によって集光されつつ1/4波長板25を透過する。このとき、被検面反射光L3、参照面反射光L2Bはいずれも、一度反射された円偏光光であるため、1/4波長板25を透過するとP偏光の直線偏光に変換され、ビームスプリッタ面24aを透過して、コリメータレンズ26の焦点位置に集光される。

0018

レンズ29は、焦点位置をコリメータレンズ26の光軸C上の焦点位置に合わせて配置されたレンズであり、参照面27b上での参照面反射光L2Bおよび被検面反射光L3の干渉による干渉縞画像を撮像部30の撮像面に投影するものである。
なお、ビームスプリッタ24とレンズ29との間の光路上には、ノイズ光を除去するためコリメータレンズ26の焦点位置近傍で開口する絞り28が設けられている。

0019

撮像部30は、レンズ29によって投影された像を撮像して、撮像部30に接続されたモニタ11に表示し、測定者が干渉縞を観察できるようにするもので、例えば、CCDやCMOS素子などからなる。

0020

被検レンズ保持部7は、図1、3に示すように、被検レンズ8をレンズ光軸方向およびレンズ光軸に直交する方向に位置決めして保持するためのものであり、適宜の位置決め保持部や固定部を有している。そして、被検レンズ保持部7によって位置決めされた状態の被検レンズ8のレンズ光軸を光軸Cに一致させる調整ができるように、例えば、XYステージチルトステージとの組合せからなる調整ステージ12を介して、移動台6上に設けられている。
被検レンズ保持部7は、被検レンズ8単品を保持するようにしてもよいし、被検レンズ8がレンズ鏡筒に組み立てられている場合には、レンズ鏡筒を保持するようにしてもよい。

0021

移動台6は、図1に示すように、干渉計2の下方側に配置された板状もしくはブロック状の部材であり、移動台6の水平方向の端部に設けられた移動係合部6cが、支持壁1b上に設けられた移動機構14に係合されることによって、移動台6は、光軸C方向に移動可能になっている。
図3に示すように、移動台6の上面6aには、被検レンズ保持部7を位置調整して保持した調整ステージ12が固定されている。
移動台6の下面6bには光軸Cと交差する位置に、レーザ干渉測長器10によって光軸C方向での移動台6の位置検出を行うための反射鏡31が一体に設けられている。
本実施形態の反射鏡31は、図3に示すように、下方側に向けて90°の角度に開いたV字状の反射面31aを備え、下方側から入射する光を反射面31aで反射して、入射方向と同方向に反射することができるようになっている。反射面31aのV字の頂部は、光軸Cが通る位置に配置されることが好ましい。

0022

移動機構14は、移動台6を光軸Cに沿って直動移動させることができれば、どのような構成の移動機構でもよいが、本実施形態では、送りねじ機構を採用している。
移動機構14は、支持部5a、5b、送りねじ4、モータ3、コントローラ13、および図示しない直動ガイドを備える。

0023

支持部5a、5bは、送りねじ4の両端の軸部を回転可能に支持するもので、それぞれ架台部1の内部側の支持壁1bの上部および下部において、鉛直方向に対向して設置されている。
送りねじ4は、両端の軸部が支持部5a、5bによって回転可能に支持され、支持部5a、5bの間に形成されたねじ部が、移動台6の移動係合部6cに螺合状態に係合されている。これにより、送りねじ4を回転させることで、移動台6を送りねじ4の回転中心軸に沿う方向に駆動することが可能となっている。送りねじ4の回転中心軸の配置姿勢は、光軸Cに平行とされている。

0024

モータ3は、支持部5aから上方に延在された送りねじ4の軸部に連結され、送りねじ4を回転駆動するものである。
コントローラ13は、モータ3と電気的に接続され、モータ3の起動、停止、回転方向、回転速度、および回転量を制御する制御手段である。
直動ガイドは、移動台6の送りねじ4の回転中心軸回りの回転を規制し、移動台6の移動方向を光軸Cに沿う方向に案内するガイド部材である。例えば、図1紙面奥行き方向の裏面側において、送りねじ4と重なる位置に送りねじ4と平行に配置され、移動台6に摺動可能に挿通された棒状のガイド軸や、リニアガイドなどの構成を採用することができる。

0025

このような構成により、被検レンズ8、被検レンズ保持部7、調整ステージ12、移動台6、および反射鏡31は、移動機構14によって移動される可動体部を構成している。

0026

レーザ干渉測長器10は、レーザ光の干渉を利用して距離測定を行うものであれば、適宜の構成を採用することができるが、本実施形態では、測長用レーザ光を測長光と参照光に分割して測長光を測定対象に照射し、その反射光を取得して、参照光と干渉させ、測定対象の移動量に対応する光路差に応じて発生する干渉による輝度変化を出力信号として取り出し、出力信号のパルス数計数することによって、測定対象の相対移動距離を算出する構成のものを採用している。
本実施形態では、図1、3に示すように、ヘッド部10a、ケーブル部10b、および本体部10cからなる。

0027

ヘッド部10aは、不図示のレーザ干渉光学系および受光部が内蔵され反射鏡31に測長光LM(測長用レーザ光)を出射口10dから照射し、反射鏡31で反射された測長光LMを受光口10eから入射させ、内部に発生された不図示の参照光と干渉させて輝度変化の出力信号を生成するものである。
そして、ヘッド部10aは、出射口10dおよび受光口10eが、反射鏡31に対して鉛直方向に対向する位置関係となるように、レーザ測長器ヘッド固定板35を介して基台1a上に固定されている。このため、基台1aは、レーザ干渉測長器を支持する支持体を構成している。

0028

ケーブル部10bは、ヘッド部10aに測長光LM、参照光を生成するための測長用レーザ光を供給する光ファイバケーブルと、受光部からの出力信号を本体部10cに伝送する信号ケーブルとを備える。
本体部10cは、架台部1の外部に配置され、ケーブル部10bを介して、ヘッド部10aに測長用レーザ光を供給するレーザ光源と、ケーブル部10bから伝送される出力信号のパルス数を計数して移動距離換算する演算処理部とを内蔵している。演算処理部で換算された移動距離は、表示部10fに表示できるようになっている。
また、本体部10cには、現在位置を、移動距離の原点に設定するための原点リセットスイッチ10gが設けられている。

0029

蛇腹カバー9は、レーザ干渉測長器10と移動台6との間で、測長光LMの光路に沿う方向に伸縮可能とされ、測長光LMの光路を側方から囲繞する筒状部材である。
本実施形態の蛇腹カバー9は、例えば、筒状の軸方向に直交する断面が円状とされ、軸方向に沿う断面がジグザグ状屈曲され、この屈曲角が変化することで軸方向に伸縮変形が可能とされた蛇腹状の筒状部材からなる。蛇腹の形状は、提灯のような蛇腹でもよいし、螺旋状の蛇腹でもよい。
蛇腹カバー9の材質は、蛇腹カバー9の内周側での大気の移動を抑制することができる材質であれば、特に限定されない。例えば、軟質合成樹脂成形品などの通気性を有しない材質を採用することができる。

0030

蛇腹カバー9の最小内径は、ヘッド部10aから出射される測長光LM、および反射鏡31で反射されてからヘッド部10aに入射する測長光LMのいずれの光路をも含む領域を、少なくとも囲繞できる大きさとされている。ただし、蛇腹カバー9の伸縮時に蛇腹カバー9の内周部が変形する際に内周部近傍で空気の乱れが発生する場合には、この空気の乱れが測長光LMの光路までの間で減衰する程度の間隔を確保できる程度の最小内径とするものとする。

0031

移動台6の下面6bには、反射鏡31よりもわずかに下方となる基台1a側の位置で反射鏡31の下方側に延ばされたカバー取付面32bを備える屈曲したカバー固定板32が固定されている。反射鏡31を下方側で覆う状態となるこのカバー取付面32bには、反射鏡31と対向する位置に、各測長光LMを透過させることができる開口を形成する孔部32aが設けられている。
また、基台1a上には、ヘッド部10aよりもわずかに上方となる移動台6側の位置でヘッド部10aの上方側に延ばされたカバー取付面33bを備える屈曲したカバー固定板33が固定されている。ヘッド部10aを上方側で覆う状態となるこのカバー取付面33bには、レーザ干渉測長器10のヘッド部10aに対向する位置に、レーザ干渉測長器10の出射口10dから出射される測長光LM、およびレーザ干渉測長器10の受光口10eに入射する測長光LMを透過させることができる開口を形成する孔部33aが設けられている。
蛇腹カバー9の上端は、カバー固定板32のカバー取付面32bの孔部32aを包囲するようにして、カバー取付面32bに固定されている。また、蛇腹カバー9の下端は、カバー固定板33のカバー取付面33bの孔部33aを包囲するようにして、カバー取付面33bに固定されている。
なお、カバー取付面32b、33bは、それぞれカバー固定板32、33を屈曲させて形成したが、これに限らず、各カバー固定板をそれぞれブロック体形状として、その一面に板状のカバー取付面を配設した構成としてもよい。

0032

本実施形態では、カバー固定板32、33によって蛇腹カバー9の端部が、反射鏡31の下方側、およびレーザ干渉測長器10のヘッド部10aの上方側に配置されているため、反射鏡31、レーザ干渉測長器10のヘッド部10aの側方では蛇腹カバー9に覆われていないので、反射鏡31、レーザ干渉測長器10を、調整したり、交換したりする場合に、それらの作業を容易に行うことができる。

0033

次に、本実施形態の曲率半径測定装置100の動作について説明する。
測定者が、曲率半径測定装置100の不図示の電源スイッチを入れると、不図示の電源がオンとなり各装置部分に電力が供給される。
コントローラ13では、電源がオンされると移動機構14の初期化動作を行う。これにより、移動台6の位置が予め設定された初期位置、例えば、基台1a側の最下降位置などに初期化される。
また、レーザ干渉測長器10では、電源がオンされると本体部10cからケーブル部10bを介してヘッド部10aに測長用レーザ光が供給される。ヘッド部10aの内部では、この測長用レーザ光が分割されて、参照光(不図示)と測長光LM(図3参照)とが生成され、測長光LMが、出射口10dから反射鏡31に向けて上方に出射される。

0034

この測長光LMは、カバー固定板33の孔部33aの開口を通過し、対向するカバー固定板32の孔部32aの開口を通過して、一方の反射面31aに入射し、他方の反射面31aに向かって反射され、この他方の反射面31aによって入射方向と同方向に反射される。
このように反射された測長光LMは、カバー固定板32の孔部32aの開口を通過し、対向するカバー固定板33の孔部33aの開口を通過して、ヘッド部10aの受光口10eに入射する。そして、ヘッド部10aに内蔵されたレーザ干渉光学系によって、参照光と干渉した状態で受光部に到達する。
受光部では、測長光LMと参照光の光路差に応じた干渉により輝度が変化した光が受光され、その輝度値が測定される。

0035

このとき、ヘッド部10aと反射鏡31との間を往復する測長光LMは、側方から蛇腹カバー9によって囲繞されている。このため測長光LMの光路を横切る方向の空気流が発生したとしても、蛇腹カバー9を透過できないため、蛇腹カバー9の内周側の大気は、揺らぐことなく、したがって、大気の粗密が生じない安定した状態を保つことができる。
このため、測長光LMの媒質屈折率の変動が生じないため、ヘッド部10aと反射鏡31との間の相対距離が変化しないかぎり、受光部では一定の輝度値が測定される。

0036

測定者は、次に、被検レンズ保持部7に、被検面8aを上方に向けた状態の被検レンズ8を保持させ、必要に応じて、調整ステージ12によって、被検面8aの位置を調整し、被検面8aの光軸が干渉計2の光軸Cに一致するように、水平面内の位置および水平面に対するチルト調整を行う。

0037

そして、コントローラ13の速度切り替えツマミ13aおよびモータ回転スイッチ13bを操作し、被検面8aが第1測定位置の下方側の近傍位置に移動するように、移動台6を上方に移動させる。この移動に要する移動距離は、移動台6の初期位置と集光位置Pとの位置関係、および被検面8aの設計上の曲率半径から予め求めることができる。
このような移動動作に伴って、ヘッド部10aと反射鏡31との間の相対距離が変化すると、光路差が1波長分変化するのに応じて、受光部で検出される輝度の明暗が1回変化する。ヘッド部10aは、この明暗変化に対応するパルス状の出力信号を生成し、この出力信号を、ケーブル部10bを通して本体部10cに伝送する。
本体部10cでは、伝送された出力信号をカウントし、測長用レーザ光の波長から、移動量に換算し、表示部10fに表示する。
したがって、測定者は、表示部10fに表示される移動距離を見ながら、予め求めておいた移動距離が得られるように移動動作を行うことができる。

0038

このようにして移動台6を上方に移動させると、カバー取付面33bおよびカバー取付面32bに取り付けられている蛇腹カバー9は、移動台6の移動に伴って移動方向に伸長される。このため、移動台6の移動中でも測長光LMの光路は、蛇腹カバー9によって囲繞された状態を保つので、移動台6の移動中であっても、蛇腹カバー9の内周側では大気の粗密が生じない安定した状態が保たれる。
したがって、レーザ干渉測長器10は、移動台6の移動中でも大気の揺らぎに起因する測定誤差が低減され、移動距離を正確に測定、表示することができる。

0039

このようにして、被検面8aが第1測定位置近傍に移動されたら、測定者は、干渉計2のレーザ光源21を発振させ、被検面8aに向けて測定光L2Aを照射させる操作を行う。
レーザ光源21から出射されたレーザ光L1は、図2に示すように、集光レンズ22で集光してから、ビームスプリッタ24に入射する。
このレーザ光L1は、ビームスプリッタ面24aに対してS偏光であるため、略100%反射されて光軸C上を進み、コリメータレンズ26により集光され、平行光とされる。そして平行光とされたレーザ光L1は、参照レンズ27に入射し、入射面27aを透過し、参照面27bに到達する。
参照面27bでは、レーザ光L1の一部が測定光L2Aとして透過され、集光位置Pに集光される。一方、レーザ光L1の他は、参照面反射光L2Bとしてコリメータレンズ26側に反射される。

0040

測定光L2Aは、集光位置Pで集光されると発散して被検面8aに照射され、被検面8aで被検面反射光L3として反射される。
被検面反射光L3は、被検面8aの曲率中心Oの近傍に集光され、さらに発散して、参照面27bに入射して、略平行光となって、コリメータレンズ26側に進む。このため、参照面27bで、被検面反射光L3と参照面反射光L2Bとが合成され、それぞれの光路差に応じて干渉縞が形成される。
被検面反射光L3と参照面反射光L2Bとはコリメータレンズ26で集光されて1/4波長板25を透過して、ビームスプリッタ24に入射する。このとき、被検面反射光L3、参照面反射光L2Bは、いずれもP偏光に変換されているため、ビームスプリッタ面24aを透過して、集光され、絞り28を透過し、レンズ29によって撮像部30の撮像面に投影される。
このため、撮像部30では、参照面27b上の干渉縞の画像信号が取得され、モニタ11に干渉縞画像が表示される。

0041

被検面反射光L3と参照面反射光L2Bとの干渉縞画像は、被検面8aの位置が第1測定位置に一致するとき、被検面8aの波面収差のみとなって、干渉縞の本数が最小となり、第1測定位置からずれた位置では、光軸Cに沿う方向の位置ずれ量が光路差に加算されて干渉縞の本数が増大する。このため、移動台6を移動させて、モニタ11に表示される干渉縞の本数が最小となった位置を第1測定位置と判定する。
すなわち、測定者は、干渉縞をモニタ11に表示させた状態で、速度切り替えツマミ13aを適宜調整して移動台6の移動速度が低速となるようにして、移動機構14によって移動台6をさらに上方にゆっくりと移動させる。
そして、モニタ11に表示される干渉縞を観察しつつ、移動機構14による移動台6の移動量、移動方向を微調整して、干渉縞本数が最小となる位置を探索し、干渉縞本数が最小となる位置で移動機構14を停止させる。
そして、本体部10cの原点リセットスイッチ10gを操作して、この位置を移動原点リセットする。

0042

次に、測定者は、第2測定位置を移動目標位置として、被検面8aの設計上の曲率半径分だけ、移動台6をさらに上方に移動させる。そして、その位置から、移動機構14による移動台6の移動量、移動方向を微調整して、干渉縞本数が最小となる位置を探索し、干渉縞本数が最小となる位置で移動機構14を停止させる。
そして、測定者は、このとき表示部10fに表示されている距離を、被検面8aの曲率半径の測定値として記録する。
以上で、曲率半径測定装置100による曲率半径測定が終了する。
他の被検レンズ8を測定する場合には、移動機構14によって移動台6を初期位置に移動させ、被検レンズ8を他の被検レンズ8と交換して、上記と同様の工程を繰り返すことにより行う。

0043

このように、曲率半径測定装置100によれば、蛇腹カバー9によりレーザ干渉測長器10の測長光LMの光路における大気の移動を抑制することができるので、大気の揺らぎに起因する測定誤差を低減することができ、曲率半径の測定精度を向上することができる。

0044

次に、本実施形態の変形例について説明する。
図4は、本発明の第1の実施形態の変形例の曲率半径測定装置に用いる筒状部材を示す断面図である。

0045

本変形例は、図4に示すように、上記第1の実施形態の曲率半径測定装置100において、蛇腹カバー9を可動筒カバー36に代えたものである。以下、上記第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
可動筒カバー36は、レーザ干渉測長器10のヘッド部10aと移動台6との間で、測長光LMの光路に沿う方向に伸縮可能とされ、測長光LMの光路を側方から囲繞する筒状部材である。
可動筒カバー36は、4つの円筒部材である筒部36a、36b、36c、36dが、内周側からこの順に、軸方向にスライド移動可能に連結され、軸方向に伸縮可能とされた多段の筒状部材からなる。
そして、可動筒カバー36の材質は、可動筒カバー36の内周側での大気の移動を抑制することができる材質であれば、特に限定されない。例えば、合成樹脂成形品や、管状の金属などの通気性を有しない材質を採用することができる。
可動筒カバー36の最小内径、すなわち、筒部36aの最小内径は、上記第1の実施形態の蛇腹カバー9の最小内径と同条件に設定される。
また、可動筒カバー36は、筒部36aの上端部が、カバー取付面32bに接合され、筒部36dの下端部が、カバー取付面33bに接合されている。このため、カバー固定板33とカバー固定板32とが、光軸C方向の相対位置が変化すると、可動筒カバー36が伸縮できるようになっている。

0046

このような可動筒カバー36によれば、上記第1の実施形態の蛇腹カバー9と全く同様に、移動台6を光軸C方向に移動させても、測長光LMの光路を側方から囲繞した状態を維持することができるため、測長光LMの光路の大気の揺らぎを抑制して、大気の揺らぎによるレーザ干渉測長器10の距離測定の誤差を抑制することができる。

0047

[第2の実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態に係る曲率半径測定装置について説明する。
図5は、本発明の第2の実施形態に係る曲率半径測定装置の概略構成を示す模式的な構成図である。

0048

本実施形態の曲率半径測定装置110は、図5に示すように、上記第1の実施形態の曲率半径測定装置100のモータ3をハンドル37に代え、コントローラ13を削除したものである。以下、上記第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。

0049

曲率半径測定装置110では、送りねじ4の支持部5a側の軸端部がハンドル37と連結されており、測定者がハンドル37を回転させることによって、送りねじ4を回転させ、移動台6の光軸Cに沿う方向の位置を移動させることができる。
このため、上記第1の実施形態において、コントローラ13を介してモータ3によって行うのと同様の移動動作を、測定者がハンドル37の回転方向、回転量を適宜調整して回転させて行うことができる。
このような構成により、曲率半径測定装置110は、曲率半径測定装置100に比べてコンパクトかつ安価な構成とすることができる。

0050

なお、上記の説明では、干渉計として、フィゾー型干渉計を用いた例で説明したが、干渉縞画像が取得できれば、干渉計の種類は、これらの干渉計には限定されない。例えば、トワマングリーン型干渉計、マッハツェンダー型干渉計などを好適に採用することができる。

0051

また、上記の説明では、レーザ干渉測長器10の測定誤差は、大気の揺らぎによって発生するものとして説明したが、例えば、温度、気圧湿度などの雰囲気の条件が変化する場合にも測定誤差が発生しうる。このような場合、これらの一部または全部を測定する雰囲気測定センサを備え、その出力によってレーザ干渉測長器10の測定値を補正するようにしてもよい。
この場合、雰囲気測定センサは、筒状部材の内部に配置することが好ましい。
雰囲気測定センサを筒状部材の内部に配置することによって、雰囲気測定センサが測長光LMの光路の近傍に配置されるとともに、筒状部材の外部の雰囲気の変化の影響を受けにくくなるため、筒状部材がない場合に比べて、より高精度な補正を行うことができる。

0052

また、上記の第1の実施形態の説明では、コントローラ13の操作を測定者が行う場合の例で説明したが、コントローラ13を、制御プログラムを内蔵したコンピュータなどから構成し、例えば、被検面8aの設計上の曲率半径を入力すると、第1および第2測定位置の近傍へ自動的に移動する構成としてもよい。

0053

また、上記の説明では、干渉縞の本数が最小になる位置を、モニタ11の画像から測定者が判定するようにした場合の例で説明したが、撮像部30の画像を画像処理して、干渉縞の本数を判定する画像処理部を追加することによって、判定を自動化した構成としてもよい。

0054

また、上記の説明では、相対移動機構である移動機構14によって被検レンズ8が搭載されている移動台6を移動させ、レーザ干渉測長器10によって、移動台6の移動距離を測定する場合の例で説明したが、相対移動機構は、参照面反射光L2Bの集光位置Pと被検面8aとを相対移動できればよく、例えば、被検面8aを固定した状態で干渉計2や参照レンズ27を移動させる構成としてもよい。
この場合、レーザ干渉測長器は、相対移動機構によって移動される可動体部である干渉計2や参照レンズ27、もしくはそれらを一体化された部材に反射鏡31と同様な反射部材を設け、これに向けて測長用レーザ光を照射する構成とすればよい。

0055

また、上記の説明では、筒状部材の一方の端部がレーザ干渉測長器のヘッド部を支持する支持体に固定され、筒状部材の他方の端部が可動体部に固定された場合の例で説明したが、筒状部材は、可動体部と固定されていなくてもよい。
例えば、筒状部材の他方の端部が、可動体部の移動量に同期された可動体部とは別体の移動機構によって可動保持された構成としてもよい。

図面の簡単な説明

0056

本発明の第1の実施形態に係る曲率半径測定装置の概略構成を示す模式的な構成図である。
本発明の第1の実施形態に係る曲率半径測定装置の干渉計の概略構成を示す模式的な光路図である。
図1におけるA部の部分拡大図である。
本発明の第1の実施形態の変形例の曲率半径測定装置に用いる筒状部材を示す断面図である。
本発明の第2の実施形態に係る曲率半径測定装置の概略構成を示す模式的な構成図である。

符号の説明

0057

1架台部
1a基台(支持体)
2干渉計
3モータ
6移動台
7被検レンズ保持部
8 被検レンズ
8a 被検面
9蛇腹カバー(筒状部材)
10レーザ干渉測長器
10aヘッド部
11モニタ
13コントローラ
14移動機構(相対移動機構)
31反射鏡
32、33カバー固定板
36可動筒カバー(筒状部材)
100、110曲率半径測定装置
C光軸
L1レーザ光(可干渉性の光束)
L2A測定光
L2B参照面反射光(参照光)
L3被検面反射光
LM 測長光(測長用レーザ光)
O曲率中心
P集光位置
Q 面頂位置

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