(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コヒーレントな光源から発する光束を一旦集光させる第１レンズ群、および該第１レンズ群からの光束を被検面に入射させる第２レンズ群を有すると共に、前記被検面からの反射光と、前記第１、第２レンズ群に入射せずに参照面で反射された反射光とを干渉させる測定光学系と、
前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との光軸方向に沿った相対間隔を変化させる移動手段と、
該移動手段による相対移動量を測定する移動量測定手段と、
前記測定光学系内での干渉により発生する干渉縞を画像情報として取り込む画像入力手段と、
前記移動量測定手段および前記画像入力手段の出力に基づき、前記被検面の形状を演算する演算手段と、を備え、
前記移動手段による前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との相対間隔の変化に応じて、前記被検面に入射する光束の波面の曲率を変化させることを特徴とする面形状測定装置。
【請求項２】
前記移動手段は、前記測定光学系中の前記光源から前記第１レンズ群までの光学系を、前記第２レンズ群および前記被検面に対して移動させることを特徴とする請求項１に記載の面形状測定装置。
【請求項３】
前記被検面が前記第２レンズ群の前側焦点にほぼ一致するよう前記被検面を位置決めする開口部材が、前記第２レンズ群からの距離が常に一定となるよう設けられていることを特徴とする請求項１に記載の面形状測定装置。
【請求項４】
前記演算手段は、前記画像入力手段から出力される前記干渉縞の画像情報を解析することにより、光束が前記被検面に対してほぼオートコリメーション状態となった位置でのディフォーカスを求める面精度演算手段と、前記移動量測定手段から出力される移動量と前記第２レンズ群の焦点距離とに基づいて前記被検面の曲率若しくは曲率半径を演算する曲率半径演算手段と、前記面精度演算手段により求められたディフォーカスに基づいて前記曲率半径演算手段により演算された曲率若しくは曲率半径を補正する補正手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載の面形状測定装置。
【請求項５】
請求項１に記載の面形状測定装置を用いた面形状測定方法であって、
前記第２レンズ群の前側焦点にほぼ一致させて原器を配置し、光束が前記原器に対してオートコリメーション状態となる位置を前記移動手段の基準位置ｘ0として検出し、
前記原器に代えて前記被検面を配置して光束が前記被検面に対してほぼオートコリメーション状態となる位置を前記移動手段の測定位置ｘ1として検出し、
前記移動量測定手段により検出される前記基準位置ｘ0から前記測定位置ｘ1までの移動量Δｘ(＝ｘ1−ｘ0)と、前記第２レンズ群の焦点距離ｆとに基づき、前記被検面の曲率Ｃt若しくは曲率半径ｒtを求めることを特徴とする面形状測定方法。
【請求項６】
前記被検面が前記第２レンズ群の前側焦点にほぼ一致するよう位置決めされた状態で、前記原器として平面を用い、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ、前記移動量をΔｘとして、以下の式(１)に基づいて前記被検面の曲率Ｃt若しくは曲率半径ｒtを求めることを特徴とする請求項５に記載の面形状測定方法。
Ｃt＝１／ｒt  ＝  Δｘ／ｆ2  …(１)
【請求項７】
前記被検面が前記第２レンズ群の前側焦点にほぼ一致するよう位置決めされた状態で、前記原器として曲率Ｃ0の球面を用い、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ、前記移動量をΔｘとして、以下の式(２)に基づいて前記被検面の曲率Ｃt若しくは曲率半径ｒtを求めることを特徴とする請求項５に記載の面形状測定方法。
Ｃt＝１／ｒt＝Ｃ0  ＋  (Δｘ／ｆ2)  …(２)
【請求項８】
前記原器は、前記被検面とほぼ同等の曲率半径を有することを特徴とする請求項７に記載の面形状測定方法。
【請求項９】
前記演算手段は、前記画像入力手段から出力される干渉縞の画像情報に基づいて光束が前記被検面に対してほぼオートコリメーション状態となった位置でのディフォーカスを求め、検出されたディフォーカスに基づいて前記移動量と前記第２レンズ群の焦点距離とに基づいて求められた前記被検面の曲率若しくは曲率半径を補正することを特徴とする請求項５に記載の面形状測定方法。
【請求項１０】
コヒーレントな光源から発する光束を第１レンズ群により一旦集光させ、該第１レンズ群からの光束を第２レンズ群を介して被検面に入射させ、前記被検面からの反射光と、前記第１、第２レンズ群に入射せずに参照面で反射された反射光とを干渉させ、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との光軸方向に沿った相対間隔を変化させることにより前記被検面に入射する光束の波面の曲率を変化させ、干渉縞の解析結果と前記相対間隔の変化とに基づいて前記被検面の形状を測定する面形状測定方法であって、
前記第２レンズ群の前側焦点にほぼ一致させて原器を配置し、光束が前記原器に対してオートコリメーション状態となる位置を前記移動手段の基準位置として検出し、
前記原器に代えて前記被検面を配置して光束が前記被検面に対してほぼオートコリメーション状態となる位置を前記移動手段の測定位置として検出し、
前記移動量測定手段により検出される前記基準位置から前記測定位置までの移動量を検出し、
前画像情報を解析することにより前記測定位置でのディフォーカスを検出し、検出されたディフォーカスに基づいて前記移動量と前記第２レンズ群の焦点距離とに基づいて求められた前記被検面の曲率、若しくは曲率半径を補正することを特徴とする面形状測定方法。
【請求項１１】
前記原器として平面を用い、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ、前記移動量をΔｘ、前記測定位置でのディフォーカス量をＷ(ｄｆ)λ、前記第２レンズ群射出後の光束の半開き角をθ、開口半径をｈとして、以下の式(３)に基づいて前記被検面の曲率Ｃt若しくは曲率半径ｒtを求めることを特徴とする請求項１０に記載の面形状測定方法。
Ｃt＝１／ｒt＝(Δｘ／ｆ2)＋(２Ｗ(ｄｆ)λ／ｈ2ｃｏｓθ)…(３)
【請求項１２】
前記被検面が前記第２レンズ群の前側焦点にほぼ一致するよう位置決めされた状態で、前記原器として曲率Ｃ0の球面を用い、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ、前記移動量をΔｘ、前記測定位置でのディフォーカス量をＷ(ｄｆ)λ、前記第２レンズ群射出後の光束の半開き角をθ、開口半径をｈとして、以下の式(４)に基づいて前記被検面の曲率Ｃt若しくは曲率半径ｒtを求めることを特徴とする請求項１０に記載の面形状測定方法。
Ｃt＝１／ｒt＝Ｃ0＋(Δｘ／ｆ2)＋(２Ｗ(ｄｆ)λ／ｈ2ｃｏｓθ)…(４)
【請求項１３】
前記第１レンズ群の像側焦点と前記画像入力手段の干渉縞観測面とが共役であることを特徴とする請求項３に記載の面形状測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、レンズやミラー等の光学素子の面パワーやその分布、あるいは、面の非点収差等の面性能を光学的に測定する面形状測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の面形状測定装置としては、例えば特開昭６３−４７６０７号公報に開示される装置が知られている。この公報に開示される装置は、図９に示されるように、ハーフミラー１を透過したレーザービームをコンデンサーレンズ２により一旦集光させ、この光束を対物レンズ３により被検面５に入射させる。被検面からの反射光は、対物レンズ３、コンデンサーレンズ２を透過した後、ハーフミラー１で反射され、スクリーン６上に達する。なお、図中の符号７は開口径を決定する部材、８は偏光板、９はλ／４板である。
【０００３】
対物レンズ３の物側焦点Ｆ21と被検面５とが一致する状態を保ちつつ、コンデンサレンズ２と対物レンズ３との間隔を変更することにより、光束を被検面に対してオートコリメーションさせ、コンデンサレンズ２による結像位置Ｐ0とオートコリメーション状態での対物レンズの像側焦点Ｆ22との距離Δｘから被検面の曲率半径ｒtを求める。また、スクリーン６上に形成された像から面の精度を確認できる。なお、物側焦点とは、各レンズの被検面側に位置する焦点、像側焦点とは、各レンズの光源側、あるいは観測面側に位置する焦点をそれぞれ言うこととする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の面形状測定装置では、スクリーン上の像を目視することにより面精度を測定しているため、面精度を客観的に数値的に評価することができず、特に累進多焦点レンズのような複雑な面形状を測定する場合に誤差を生じやすいという問題がある。
【０００５】
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、面精度を客観的に評価することができると共に、面形状が複雑な場合にも正確に面精度を測定することができる面形状測定装置の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかる面形状測定装置は、上記の目的を達成させるため、コヒーレントな光源から発する光束を一旦集光させる第１レンズ群、および第１レンズ群からの光束を被検面に入射させる第２レンズ群を有すると共に、被検面からの反射光と、第１、第２レンズ群に入射せずに参照面で反射された反射光とを干渉させる測定光学系と、第１レンズ群と第２レンズ群との光軸方向に沿った相対間隔を変化させる移動手段と、移動手段による相対移動量を測定する移動量測定手段と、測定光学系内での干渉により発生する干渉縞を画像情報として取り込む画像入力手段と、移動量測定手段および画像入力手段の出力に基づき、被検面の形状を演算する演算手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明にかかる面形状測定装置の実施形態を説明する。図１は、この発明にかかる面形状測定装置の実施形態を概念的に示す説明図である。
【０００８】
実施形態の装置は、フィゾー型干渉計を利用した測定光学系１０と、測定対象である被検物Ｌが当て付けられる開口部材２０と、測定光学系１０内の第１レンズ群１６と第２レンズ群１７との光軸方向に沿った相対間隔を変化させる移動手段１０１と、移動手段１０１による相対移動量を測定する移動量測定手段１０２と、測定光学系内での干渉により発生する干渉縞を画像情報として取り込む画像入力手段１０３と、移動量測定手段１０２および画像入力手段１０３の出力に基づいて被検面Ｌaの形状を演算する演算手段１１０とを備える。
【０００９】
測定光学系１０は、Ｈｅ−Ｎｅレーザー等のコヒーレントな光源１１から発する平行光束を一旦集光させる第１レンズ群１６、および第１レンズ群からの光束を被検面Ｌａに入射させる第２レンズ群１７を有し、被検面Ｌaからの反射光と、第１、第２レンズ群に入射せずに参照面である参照平面板１５で反射された反射光とを干渉させ、レンズ１９を介してＣＣＤカメラ３０の撮像面３０ａ上に干渉縞を形成する。
【００１０】
開口部材２０は、光軸に沿った中心に開口が設けられた筒状の部材であり、被検面Ｌaを第２レンズ群１７の物側焦点位置に一致させるよう第２レンズ群との距離が常に一定となるように設けられている。
【００１１】
ＣＣＤカメラ３０の出力は、画像処理装置である画像入力手段１０３に入力され、その出力がコンピュータである演算手段１１０に入力される。演算手段１１０は、この例では、画像入力手段１０３の出力に基づいて被検面の面精度、非点収差等を演算する面精度演算手段１１１と、移動量測定手段１０２により測定された移動量と第２レンズ群１７の焦点距離とに基づいて被検面Ｌａの曲率若しくは曲率半径を演算する曲率半径演算手段１１３と、求められた曲率若しくは曲率半径を面精度演算手段１１１の出力に応じて補正する補正手段１１２とを備えている。
なお、被検面が完全な球面でない場合には、ここでいう曲率若しくは曲率半径は、被検面の被測定領域内での平均的な値を意味するものとする。
【００１２】
面精度演算手段１１１は、測定位置が正確にオートコリメーションとなる位置に一致しない場合に、この誤差を画像入力手段１０３の出力に基づいてディフォーカスとして検出し、補正手段１１２は、検出されたディフォーカスに基づいて曲率半径演算手段により演算された曲率若しくは曲率半径を補正する機能を有する。
【００１３】
表示手段１２０は、演算手段により求められた各種のデータを数値情報として、あるいはグラフ等の表示形式で表示する。
【００１４】
なお、この例では、移動手段１０１は、光源１１から第１レンズ群１６までの光学素子と、ＣＣＤカメラ３０とが設けられたフレーム１０ａが光軸方向に沿って移動可能であり、移動量測定手段１０２は、その移動量を検出する。ただし、第１、第２レンズ群の相対間隔を変化させるためには、第１レンズ群１６側を固定し、第２レンズ群と開口部材２０および被検物Ｌとを一体に移動させる構成としてもよい。第１レンズ群１６の物側焦点から第２レンズ群までの距離に応じて第２レンズ群１７から射出される光束の波面の曲率半径が変化する。
光源１１がこの例のように平行光束を発する場合には、光源１１は移動するフレーム１０ａの外に固定されていてもよい。他方、光源から発する光束が平行光束でない場合には、光源と第１レンズ群との間隔は一定である必要があり、参集面は光源に対してオートコリメーション状態となる曲率を有し、かつ、基準位置ｘ0では第１レンズ群から射出した光束の集光位置と第２レンズ群の物側焦点とが一致するよう配置されなければならない。
【００１５】
次に、上記の装置を用いた被検面の形状測定方法について説明する。干渉縞の解析により求められる面精度としては、ティルト、ディフォーカス、非点収差、コマ、球面収差等があり、これらは干渉縞の画像をツェルニケ、ザイデルの多項式近似等を用いて縞解析することにより求められる。これにより、面精度を客観的に数値情報として検知することができ、従来と比べて正確な測定が可能となる。ここでは、被検面Ｌaの曲率半径、および曲率の測定方法について説明する。
【００１６】
図２は、測定位置にオートコリメーション状態となる位置からの誤差がない場合の曲率半径の基本的な測定方法を示すフローチャートである。この方法は、従来技術として挙げた特開昭６３−４７６０７号公報に開示される方法とほぼ同一であり、図１の補正手段１１２の機能は不要となる。
【００１７】
第１段階として、第２レンズ群１７のほぼ物側焦点Ｆ21の位置に原器である平面ミラーを配置し、フレーム１０ａを移動させて光束が原器に対してオートコリメーション状態となる位置を移動手段１０１の基準位置ｘ0として検出する。
【００１８】
基準位置ｘ0は、第２レンズ群１７の像側焦点が第１レンズ群による光束の集光点(この例では焦点に一致)に一致して第２レンズ群１７からの射出波面が平面となる位置、すなわち射出光が平行光束となる位置である。基準位置ｘ0は、開口部材２０の位置に原器である平面ミラーを置いてフレーム１０ａを移動させ、ＣＣＤカメラ３０の撮像面３０ａ上での干渉縞が直線状または一様になるする位置として検出することができる。
【００１９】
基準位置ｘ0が求められた後、原器に代えて被検物Ｌを配置し、フレーム１０ａを移動させて光束が被検面Ｌaに対してオートコリメーション状態となる位置を移動手段１０１の測定位置ｘ1として検出する。
【００２０】
そして、第２レンズ群１７の焦点距離ｆと、移動量測定手段１０２により検出される基準位置ｘ0から測定位置ｘ1までの移動量Δｘ＝(ｘ1−ｘ0)とに基づいて、以下の式(１)により被検面の曲率Ｃt若しくは曲率半径ｒtが求められる。
Ｃt＝１／ｒt  ＝  Δｘ／ｆ2  …(１)
【００２１】
ただし、Δｘの符号は、第１レンズ群１６と第２レンズ群１７との間隔が広がる方向への移動を正とし、被検面Ｌａの曲率半径ｒtの符号は、図１のように左側(測定光学系側)に凹の場合を負とする。
【００２２】
図３は、光束の被検面Ｌaに対するオートコリメーション状態を示す説明図である。
被検面Ｌaでの反射光路を展開して得られる第２レンズ群１７の仮想物点をＯとすると、物側焦点Ｆ21と物点Ｏとの間隔は被検面の曲率半径ｒtに一致する。さらに、像側焦点Ｆ22と第１レンズ群１６の物側焦点Ｆ11との距離は、移動量Δｘに一致する。したがって、第２レンズ群１７の焦点距離をｆとして、ニュートンの結像公式ｒt・Δｘ＝ｆ2が適用でき、上記の式(１)が導かれる。
【００２３】
以上は、原器として平面ミラーを用い、式(１)により曲率Ｃt若しくは曲率半径ｒtを求める方法について説明したが、被検面の曲率半径がある程度予測できる場合には、被検面の曲率半径に近い曲率半径を有する原器を用いることがより好ましい。このような場合について以下に説明する。
【００２４】
まず、曲率Ｃ0の原器に対してオートコリメーションとなるようフレーム１０ａを移動させて基準位置ｘ0を検出する。次に、被検面に対してオートコリメーションとなるようフレーム１０ａを移動させて測定位置ｘ1を検出する。第２レンズ群１７の焦点距離ｆと移動量Δｘ＝ｘ1−ｘ0とに基づいて以下の式(２)により被検面の曲率Ｃt若しくは曲率半径ｒtが求められる。
Ｃt＝１／ｒt＝Ｃ0  ＋  (Δｘ／ｆ2)  …(２)
【００２５】
このように、被検面とほぼ同等の曲率半径を有する原器を用いることにより、測定時の移動量Δｘを小さく抑えることができ、精度よく、かつ、短時間に測定することができる。なお、第２レンズ群１７の物側焦点Ｆ21は常に被検面Ｌａに一致しているので、被検面Ｌａと第１レンズ群１６の像側焦点Ｆ12とは常に共役となっている。レンズ１９によって第１レンズ群１６の像側焦点Ｆ12とＣＣＤカメラ３０の撮像面３０ａとを共役にし、これらの位置関係を変えなければ、第１レンズ群１６と第２レンズ群１７との間隔によらず、すなわち、被検面Ｌａの形状に拘らず、被検面Ｌａと撮像面３０ａとの共役関係が保証される。また、観察される干渉縞の領域も一定となる。
【００２６】
測定位置が正確にオートコリメーション位置に一致する場合には、図２のフローチャートにしたがって補正手段１１２を用いることなく曲率半径、あるいは曲率を測定することができる。これに対して、測定位置が正確にオートコリメーションとなる位置に一致せずにディフォーカスを有する場合には、図４に示すフローチャートにしたがって測定することにより、このディフォーカスによる影響を補正して測定することができる。この場合、図１の補正手段１１２の機能が必要となる。
【００２７】
図４の方法では、第２レンズ群１７の物側焦点Ｆ21にほぼ一致する位置に原器である平面ミラーを配置し、フレーム１０ａを移動させて光束が原器に対してオートコリメーション状態となる位置を移動手段１０１の基準位置ｘ0として検出する。
【００２８】
次に、原器に代えて被検物Ｌを配置し、フレーム１０ａを移動させて光束が被検面Ｌaに対してほぼオートコリメーション状態となる位置を移動手段１０１の測定位置ｘ1として検出する。このとき、正確な位置決めは不要であり、縞解析が可能な程度に位置決めすれば足りる。
【００２９】
そして、面精度演算手段１１１により干渉縞の画像情報を解析することにより、光束が被検面Ｌaに対してほぼオートコリメーション状態となった位置でのディフォーカスを検出し、検出されたディフォーカスに基づいて、移動量測定手段により測定された移動量と第２レンズ群１７の焦点距離ｆとに基づいて求められた被検面Ｌａの曲率若しくは曲率半径を補正する。
【００３０】
干渉縞の画像情報を解析して被検面Ｌａの曲率若しくは曲率半径を補正する方法について以下に説明する。図５は、曲率半径ｒtの被検面Ｌａに曲率半径ｒsの球面波Ｓが入射している状態を示す図である。
【００３１】
球面波の曲率半径ｒsは、第１レンズ群１６と第２レンズ群１７との相対位置関係Δｘの結果として、
１／ｒs＝Δｘ／ｆ2  …(１')
で与えられる。
【００３２】
被検面Ｌａと入射球面波Ｓの光軸からの高さｈにおけるサグ量差ΔＳは、
0003808965.tif 000002
で与えられる。
【００３３】
一方、干渉縞の画像情報を解析した結果求められたディフォーカス項Ｗ(ｄｆ)とサグ量差ΔＳとの間には、光束の半開き角をθとして、図５に示されるように、
Ｗ(ｄｆ)λ＝ΔＳ・ｃｏｓθ  …(６)
という関係がある。
【００３４】
式(１')、(５)、(６)より、
Ｃt＝１／ｒt＝(Δｘ／ｆ2)＋(２Ｗ(ｄｆ)λ／(ｈ2・ｃｏｓθ))  …(３)
が導かれる。
【００３５】
なお、ｈは開口部材２０の開口半径であり、また、光束の半開き角θは、
ｓｉｎθ＝ｈ／ｒt≒ｈΔｘ／ｆ2  …(７)
から求められる。
【００３６】
原器として曲率Ｃ0の球面を用いた場合には、原器のオートコリメーション状態からの移動量Δｘを用いて、
Ｃt＝１／ｒt＝Ｃ0＋(Δｘ／ｆ2)＋(２Ｗ(ｄｆ)λ／ｈ2・ｃｏｓθ)…(４)
とすればよい。
【００３７】
実施形態の装置によれば、干渉計を用いることにより、面精度を数値的に評価することができることはもとより、干渉縞の解析によりディフォーカスを求めることができるため、従来の装置のようにオートコリメーションの位置を正確に出さなくとも曲率半径等の正確な測定が可能となる。したがって、レンズの位置決めに関する精度が緩和され、測定にかかる時間を短縮することができる。
【００３８】
図６は、実施形態の面形状測定装置の測定光学系１０のより詳細な構成例を示す説明図である。光源１１から発した平行光束は、ビームエキスパンダー１２により所定のビーム径に拡大され、第１全反射ミラー１３、ハーフミラー１４で反射され、その一部は参照平面板１５で反射されると共に、参照平面板１５を透過した光束は第１、第２レンズ群１６，１７を介して被検物Ｌに達する。
【００３９】
第１レンズ群１６からの収束光は、その物側焦点Ｆ11より被検物Ｌ側に配置された第２レンズ群１７に発散光として入射する。第２レンズ群１７は、開口部材２０に当て付けられた被検面Ｌaに物側焦点Ｆ22をほぼ一致させた状態で固定されており、これに対してフレーム１０ａが一体に光軸方向に移動可能に配置されている。
【００４０】
被検面Ｌａからの反射光は、第１、第２レンズ群１６，１７、参照平面板１５、ハーフミラー１４を透過し、第２全反射ミラー１８で反射された後、結像レンズ１９によりＣＣＤカメラ３０の撮像面３０ａ上に到達する。一方、参照平面板１５で反射された参照光も結像レンズ１９により撮像面３０ａ上に到達するため、これら２つの波面が撮像面３０ａ上で干渉する。
【００４１】
フレーム１０ａを一体に光軸方向に移動させることにより、第１レンズ群１６の物側焦点Ｆ11から第２レンズ群１７までの距離に応じて被検面Ｌa側に射出される光束の波面の曲率を変化させることができる。ここで使用している第２レンズ群１７は球面レンズであるため、波面は平面波、あるいは球面波となる。
【００４２】
被検面Ｌaが球面であって波面の曲率半径が被検面Ｌaの曲率半径とほぼ一致した場合に、ほぼオートコリメーションの状態となり、第１レンズ群１６を透過して戻る反射光はほぼ平行光となる。この状態で、ＣＣＤカメラにより取り込まれた画像をコンピュータで処理することにより、被検面Ｌａの測定対象となる領域の形状データ、例えば非球面量、非点収差量等を検出することができる。
【００４３】
また、被検面Ｌaの曲率半径、平均曲率は、上述した図２、図４の方法により検出することができる。第１レンズ群１６と第２レンズ群１７との間隔を調整してオートコリメーションの状態を設定することにより、測定可能な被検面の曲率半径の範囲を広く確保することができる。被検物として眼鏡用多焦点レンズを測定する場合には、多焦点レンズの曲率半径は遠用部と近用部とで無限から数十ｍｍまでの範囲をとり得るため、第２レンズ群１７の移動可能範囲は上記範囲内のいずれの曲率半径についてもほぼオートコリメーション状態を確保できるよう設定される必要がある。
【００４４】
図７は、この発明の第２の実施形態を示したもので、図６に示した光学系と同様のフィゾー型干渉計を用いた面形状測定装置のシステム図である。測定光学系の作用は図６と同様であるため説明を省略する。この例では、第２レンズ群１７と被検物Ｌとが第１レンズ群に対して光軸方向に沿って移動する。
【００４５】
ＣＣＤカメラ３０により撮影された干渉縞の画像データは、画像入力手段である画像処理装置１０３を介して演算手段であるコンピュータ１１０に入力され、第２レンズ群１７の移動量Δｘは、移動量測定手段である測長器１０２からコンピュータ１１０に入力される。コンピュータ１１０は、画像処理装置１０３から入力された干渉縞の画像をツェルニケ、ザイデルの多項式近似等を用いた縞解析により解析して被検面の形状を測定すると共に、測長器１０２から入力される第２レンズ群１７の移動量Δｘに基づき被検面Ｌaの曲率半径、曲率、屈折力を測定し、これらの測定結果を数値データとして表示手段であるＣＲＴ１２０に表示する。
【００４６】
なお、干渉計のタイプとしては、上記のようなフィゾー型のみでなく、図８に示すようなトワイマン−グリーン型の干渉計を利用することも可能である。図８はこの発明の第３の実施形態を示したものである。
【００４７】
図８の光学系では、レーザー光源１１から発してビームエキスパンダー１２で拡径された光束は、ハーフミラー１４で２分される。ハーフミラー１４で反射された参照光は、参照ミラー１５ａで反射される。反射された参照光のうちハーフミラー１４を透過した成分は、結像レンズ１９によりＣＣＤカメラ３０上に到達する。
【００４８】
ハーフミラー１４を透過した検出光は、第１、第２レンズ群１６，１７を介して被検面Ｌａに到達する。被検面Ｌａで反射された検出光のうちハーフミラー１４で反射された成分は、ＣＣＤカメラ３０の撮像面３０ａ上に到達して参照光と干渉する。参照ミラー１５ａは、ピエゾ素子１５ｂにより光軸方向に移動可能であり、干渉縞を走査させることができる。
【００４９】
ＣＣＤカメラ３０により撮影されたデータは、上記の例と同様にコンピュータにより処理され、測定結果は図示せぬＣＲＴ上に表示される。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、干渉計を利用することにより、被検面の形状を数値情報として検知することができる。また、第１、第２レンズ群の間隔を変更することにより、被検面の曲率半径の大小に拘わらず、被検面の曲率半径、曲率等の情報を検知することができる。
【００５１】
さらに、干渉縞の解析結果に基づいてディフォーカスを求めることにより、曲率半径、あるいは曲率測定時の設定位置にオートコリメーション位置からの誤差が生じた場合にも、この誤差による影響を補正することができ、正確な測定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明にかかる面形状測定装置の第１の実施形態の光学系の概略と制御系のブロックとを示すシステム図である。
【図２】  この発明にかかる面形状測定方法により、被検面の曲率半径を測定する手順を示すフローチャートであり、被検面の測定位置に誤差がない場合の手順を示す。
【図３】  図１の装置において、被検面に対するオートコリメーション状態を示す説明図である。
【図４】  この発明にかかる面形状測定方法により、被検面の曲率半径を測定する手順を示すフローチャートであり、被検面の測定位置に誤差がある場合の手順を示す。
【図５】  図１の装置において、ディフォーカスがある波面が被検面に入射している状態を示す説明図である。
【図６】  第１の実施形態の装置の光学系の具体的構成例を示す説明図である。
【図７】  この発明の第２の実施形態にかかる面形状測定装置を示すシステム図である。
【図８】  この発明の第３の実施形態にかかる面形状測定装置の光学系を示す説明図である。
【図９】  特開昭６３−４７６０７号公報に開示される面形状測定装置の光学系を示す説明図である。
【符号の説明】
１０  測定光学系
１０ａ  フレーム
１１  光源
１４  ハーフミラー
１５  参照平面板
１６  第１レンズ群
１７  第２レンズ群
１９  結像レンズ
２０  開口部材
３０  ＣＣＤカメラ
３０ａ  撮像面
１０１  移動手段
１０２  移動量測定手段
１０３  画像入力手段
１１０  演算手段
１１１  面精度演算手段
１１２  補正手段
１１３  曲率半径演算手段
１２０  表示手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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