JPH0769158B2 - Lens surface shape measurement method - Google Patents
Lens surface shape measurement methodInfo
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- JPH0769158B2 JPH0769158B2 JP7759589A JP7759589A JPH0769158B2 JP H0769158 B2 JPH0769158 B2 JP H0769158B2 JP 7759589 A JP7759589 A JP 7759589A JP 7759589 A JP7759589 A JP 7759589A JP H0769158 B2 JPH0769158 B2 JP H0769158B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は形状測定装置において被測定レンズ面のX−Y
−Z座標における測定原点を求めるレンズ面形状の測定
方法に関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an X-Y of a lens surface to be measured in a shape measuring apparatus.
The present invention relates to a lens surface shape measuring method for obtaining a measurement origin in the Z coordinate.
従来の技術 被測定レンズ面の形状測定を行う場合、先ず測定原点を
被測定レンズ面の中心点に設定なければならない。2. Description of the Related Art When measuring the shape of a lens surface to be measured, the measurement origin must first be set at the center point of the lens surface to be measured.
これに対して従来は、被測定レンズ面が凸面であればそ
の先端部において、凹面であれば底部においてZ座標を
見ながら測定点をX−Y方向に移動させて捜している。On the other hand, conventionally, if the lens surface to be measured is a convex surface, the measurement point is moved in the XY direction while looking at the Z coordinate at the tip portion of the lens surface and if it is a concave surface at the bottom portion.
発明が解決しようとする課題 しかし上記従来例では探りながら測定原点を求めること
になるため、速度の点で不十分であるのみならず、その
精度にも問題がある。However, in the above-mentioned conventional example, since the measurement origin is obtained while searching, there is a problem not only in terms of speed but also in its accuracy.
本発明は上記問題点に鑑み、測定原点を効率良くしかも
正確に求めることができるレンズ面形状の測定方法を提
供することを目的とする。In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a lens surface shape measuring method capable of efficiently and accurately obtaining a measurement origin.
課題を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するため、被測定レンズ面の任
意の点を初期原点とし、この初期原点近傍の同一Y座標
位置における2位置のX−Z座標を測定し、初期原点の
前記座標位置における被測定レンズ面の中心(凸面なら
最上点凹面なら最下点を中心とする)からのX座標方向
のずれ量を求めてX座標の目標原点を得、同一X座標位
置における2位置のY−Z座標を測定し、初期原点の前
記座標位置における被測定レンズ面の中心からのY座標
方向のずれ量を求めてY座標の目標原点を得、得られた
X及びY座標の目標原点を被測定レンズ面のX−Y−Z
座標における測定原点とすることを特徴とする。Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present invention uses an arbitrary point on a lens surface to be measured as an initial origin, and measures two X-Z coordinates at the same Y coordinate position near the initial origin. , The target origin of the X coordinate is obtained by obtaining the amount of deviation in the X coordinate direction from the center of the lens surface to be measured at the above-mentioned coordinate position of the initial origin (the uppermost point for a convex surface, the lowermost point for a concave surface). The Y-Z coordinates of two positions in the coordinate position are measured, the amount of deviation in the Y coordinate direction from the center of the lens surface to be measured at the coordinate position of the initial origin is obtained, and the target origin of the Y coordinate is obtained. And the target origin of Y coordinate is XYZ of the measured lens surface.
It is characterized in that it is the measurement origin in coordinates.
作用 上記構成において、同一Y座標位置において第1の目標
原点を得る場合、初期原点(Xa,Za)近傍の(X1,Zd1)
及び(X2,Zd2)の二位置を測定する。この範囲でのレン
ズ面形状の曲率半径は被測定レンズ面の曲率半径に等し
いと見なすことができるので、前記二位置の傾き(Zd1
−Zd2)/(X1−X2)から、初期原点の前期Y座標位置
における被測定レンズ面の中心からのズレ量を求めるこ
とができる。これにより得られた第1の目標原点は、被
測定レンズ面の中心をY方向に通る線上に位置する。Operation In the above configuration, when the first target origin is obtained at the same Y coordinate position, (X 1 , Zd 1 ) near the initial origin (Xa, Za)
And the two positions of (X 2 , Zd 2 ) are measured. Since the radius of curvature of the lens surface shape in this range can be regarded as equal to the radius of curvature of the lens surface to be measured, the inclination of the two positions (Zd 1
-Zd 2) / (from X 1 -X 2), it can be determined amount of deviation from the center of the measured lens surface year Y coordinate position of the initial origin. The first target origin thus obtained is located on a line passing through the center of the lens surface to be measured in the Y direction.
次に第1の目標原点と同一のX座標位置において、この
第1の目標原点近傍の二位置を測定し、同様にして第1
の目標原点の前記X座標における被測定レンズ面の中心
からのズレ量を求めることができる。これにより得られ
た第2の目標原点は、被測定レンズ面の中心に一致す
る。Next, at the same X coordinate position as the first target origin, two positions in the vicinity of the first target origin are measured, and the first position is similarly measured.
The amount of deviation from the center of the measured lens surface at the X coordinate of the target origin can be obtained. The second target origin thus obtained coincides with the center of the lens surface to be measured.
以上のように、本発明によれば最初に選んだ任意の初期
原点から、段階的に被測定レンズ面の中心を得ることが
できるので、測定原点を効率良くしかも正確に求めるこ
とができる。As described above, according to the present invention, the center of the lens surface to be measured can be obtained stepwise from the initially selected arbitrary initial origin, so that the measurement origin can be efficiently and accurately obtained.
又レンズ面の中心を測定原点とすることにより、X−Y
方向に対称な範囲を効率良く測定することができるほ
か、極座標測定の測定位置を決めることもできる。In addition, by setting the center of the lens surface as the measurement origin, XY
In addition to being able to efficiently measure a range symmetrical to the direction, it is also possible to determine the measurement position for polar coordinate measurement.
実 施 例 本発明の一実施例における光学測定装置を、第1図〜第
14図を参照しながら説明する。Example 1 An optical measuring device according to an example of the present invention is shown in FIGS.
It will be described with reference to FIG.
本装置は、X−Y−Z座標位置を光ヘテロダイン法に基
いて測定するものであり、半導体レーザ光(λ=780n
m)Gを被測定物1の被測定面2に集光し、その反射光
に基いてフォーカスサーボをかけると共に、測定用He−
Neゼーマンレーザ光(λ=633nm)Fを被測定面2に垂
直に集光し、その反射光に基いて傾き補正サーボをかけ
ながら被測定面2の形状測定を行うものである。This device measures the XYZ coordinate position based on the optical heterodyne method, and uses semiconductor laser light (λ = 780n
m) G is focused on the measured surface 2 of the DUT 1, focus servo is applied based on the reflected light, and measurement He-
The Ne-Zeeman laser light (λ = 633 nm) F is converged perpendicularly to the measured surface 2, and the shape of the measured surface 2 is measured while tilt correction servo is applied based on the reflected light.
第2図に示す同装置の全体構成において、3は本体ベー
スとしての下部石定盤、4はこの下部石定盤3との間に
Xテーブル5及びYテーブル6を介してX−Y方向に移
動可能な上部石定盤、7は上部石定盤4の前面に設けら
れZ方向に移動可能に支持されたZ移動部、8は被測定
物1を保持するL字状の保持台、9はこの保持台8をY
方向の軸P(第11図参照)まわりに回転させるエアース
ピンドル、10はこのエアースピンドル9を昇降可能に支
持し且つZ方向の軸Qまわりに旋回可能な旋回台であ
る。In the overall structure of the apparatus shown in FIG. 2, 3 is a lower stone surface plate as a main body base, 4 is an X table 5 and a Y table 6 between the lower stone surface plate 3 and the lower stone surface plate 3 in the XY direction. A movable upper stone surface plate, 7 is a Z moving portion provided on the front surface of the upper stone surface plate 4 and movably supported in the Z direction, 8 is an L-shaped holding table for holding the DUT 1, 9 Y this holding table 8
An air spindle 10 that rotates about a direction axis P (see FIG. 11) is a swivel base that supports the air spindle 9 so that it can move up and down and that can swivel about an axis Q in the Z direction.
Z移動部7は、第3図に示すように、リニアモータ10を
介してバネ11により上部石定盤4に吊持されている。Z
移動部7の内部には、第4図に示すように、半導体レー
ザ光Gを放射する半導体レーザ12が設置されている。半
導体レーザ12から放射された半導体レーザ光Gは、レン
ズ13、偏光プリズム14、λ/4波長板15を通過してダイク
ロイックミラー16で下向きに全反射され、対物レンズ17
の開口一杯に入射して被測定物1の被測定面2に集光す
る。半導体レーザ光Gの集光位置は、ゼーマンレーザ光
FのZ座標測定に用いられる測定光Fz1の照射位置と略
一致する。被測定面2が傾いていれば、半導体レーザ光
Gの反射光の一部は前記対物レンズ17の開口外に向けて
反射させられるが、残部は対物レンズ17の開口内に向け
て反射させられる。対物レンズ17に戻った反射光はダイ
クロイックミラー16及び偏光プリズム14で全反射され、
レンズ18で集光されてハーフミラー19で二分割される。
分割された各反射光は、焦点前及び焦点後に設置された
夫々のピンホール20を通過し、夫々の光検出器21に照射
される。対物レンズ17の集光位置が被測定面2にあれ
ば、第5図に示すように、各光検出器21で検出される光
量は最大となる。被測定面2と対物レンズ17との間の距
離(Z方向)が変化すると、第6図に示すように、各光
検出器21上の照射位置がズレて光量が低下する。これら
光検出器21の出力の差から、第3図に示すフォーカス誤
差信号発生部22でフォーカス誤差信号が発生する。第3
図においてスイッチSW2が仮想線で示す位置にあると
き、駆動回路23はこのフォーカス誤差信号がゼロとなる
ようにリニアモータ10を制御し、Z移動部7をZ方向に
移動させる。このようにして、半導体レーザ光Gと次に
述べるゼーマンレーザ光Fの測定光Fz1の集光位置が常
に被測定面2にあるようにフォーカスサーボがかけられ
る。As shown in FIG. 3, the Z moving portion 7 is suspended from the upper stone surface plate 4 by a spring 11 via a linear motor 10. Z
Inside the moving part 7, as shown in FIG. 4, a semiconductor laser 12 that emits the semiconductor laser light G is installed. The semiconductor laser light G emitted from the semiconductor laser 12 passes through the lens 13, the polarizing prism 14, and the λ / 4 wavelength plate 15, and is totally reflected downward by the dichroic mirror 16 to obtain the objective lens 17.
The light is incident on the full aperture of and the light is condensed on the measured surface 2 of the measured object 1. The condensing position of the semiconductor laser light G substantially coincides with the irradiation position of the measuring light Fz 1 used for the Z coordinate measurement of the Zeeman laser light F. If the surface to be measured 2 is tilted, a part of the reflected light of the semiconductor laser light G is reflected toward the outside of the opening of the objective lens 17, but the rest is reflected toward the inside of the opening of the objective lens 17. . The reflected light returning to the objective lens 17 is totally reflected by the dichroic mirror 16 and the polarization prism 14,
It is condensed by the lens 18 and divided into two by the half mirror 19.
Each of the divided reflected lights passes through the respective pinholes 20 provided before and after the focus and is applied to the respective photodetectors 21. If the condensing position of the objective lens 17 is on the measured surface 2, as shown in FIG. 5, the amount of light detected by each photodetector 21 becomes maximum. When the distance (Z direction) between the surface to be measured 2 and the objective lens 17 changes, the irradiation position on each photodetector 21 shifts and the amount of light decreases, as shown in FIG. A focus error signal is generated by the focus error signal generator 22 shown in FIG. 3 from the difference between the outputs of these photodetectors 21. Third
When the switch SW 2 is in the position shown by the phantom line in the figure, the drive circuit 23 controls the linear motor 10 so that this focus error signal becomes zero, and moves the Z moving unit 7 in the Z direction. In this way, the focus servo is applied so that the focus position of the measurement light Fz 1 of the semiconductor laser light G and the measurement light Fz 1 of the Zeeman laser light F described below is always on the measured surface 2.
2つの周波数f1、f2で発振するHe−Neゼーマン周波数安
定化レーザ24から放射されたレーザ光Fの一部は、第1
のハーフミラー25を透過した後、第2のハーフミラー26
で分離されて測定位置のX−Y座標測定に用いられる。
一方、第1のハーフミラー25で反射されたレーザ光Fz
は、測定位置のZ座標測定に用いられる。このレーザ光
Fzは偏光プリズム27で、測定光Fz1と参照光Fz2とに分離
される。測定光Fz1の周波数f1と参照光Fz2の周波数f2と
の差は数百KHzで、互いに垂直な直線偏光となってい
る。尚、X−Y座標測定に使用されるレーザ光Fx、Fy
も、各光路途中で夫々のコーナキューブ44によって測定
光Fx1、Fy1と参照光Fx2、Fy2とに分離される。Part of the laser light F emitted from the He-Ne Zeeman frequency-stabilized laser 24 that oscillates at two frequencies f 1 and f 2 is
After passing through the half mirror 25 of the second half mirror 26
And is used for measuring the XY coordinates of the measurement position.
On the other hand, the laser light Fz reflected by the first half mirror 25
Is used to measure the Z coordinate of the measurement position. This laser light
Fz is separated by the polarization prism 27 into the measurement light Fz 1 and the reference light Fz 2 . The difference between the frequency f 2 of the frequency f 1 and the reference light Fz 2 of the measuring beam Fz 1 is several hundred KHz, and has a mutually perpendicular linearly polarized light. Laser light Fx, Fy used for XY coordinate measurement
Also, in the middle of each optical path, the respective corner cubes 44 separate the measurement lights Fx 1 and Fy 1 into the reference lights Fx 2 and Fy 2 .
Z座標測定に用いられる測定光Fz1は、第7図に示すよ
うに、P偏波を全透過しS偏波を部分透過する特殊偏光
プリズム28と、ファラデー素子29と、λ/2板30とを通過
し、S偏波となって偏光プリズム31で全反射される。そ
してλ/4板32、集光レンズ33を通過し、ミラー34上に集
光して反射された測定光Fz1は前記λ/4板32によってP
偏波となり、前記偏光プリズム31を全透過して対物レン
ズ17に入射し、被測定面2に垂直に集光される。被測定
面2からの反射光は上記入射光と同一光路を戻るが、S
偏波となって特殊偏光プリズム28で一部反射された後、
偏光プリズム27で全反射され、Z軸光検出器35に達す
る。被測定面2の形状測定時は、被測定面2上の測定点
のZ座標の変動速度に応じて前記反射光の周波数がドプ
ラーシフトし、f1+Δとなる。尚、反射光の光路が被測
定面2の傾きに応じてズレようとする際は、特殊偏光プ
リズム28で一部反射された反射光を4分割光検出器36が
検知し、集光レンズ移動手段37により集光レンズ33をX
−Y方向に移動させて入射光の対物レンズ17への入射位
置を変化させることにより、常に反射光が同一光路を戻
るように傾き補正サーボがかけられる。As shown in FIG. 7, the measurement light Fz 1 used for the Z coordinate measurement has a special polarization prism 28 that totally transmits P polarization and partially transmits S polarization, a Faraday element 29, and a λ / 2 plate 30. And is converted into S-polarized light and totally reflected by the polarizing prism 31. Then, the measurement light Fz 1 which has passed through the λ / 4 plate 32 and the condenser lens 33 and is condensed and reflected on the mirror 34 is P by the λ / 4 plate 32.
The polarized light is completely transmitted through the polarizing prism 31, enters the objective lens 17, and is vertically condensed on the measured surface 2. The reflected light from the surface to be measured 2 returns along the same optical path as the incident light, but S
After being polarized and partially reflected by the special polarization prism 28,
The light is totally reflected by the polarizing prism 27 and reaches the Z-axis photodetector 35. When measuring the shape of the surface 2 to be measured, the frequency of the reflected light is Doppler-shifted according to the changing speed of the Z coordinate of the measurement point on the surface 2 to be measured, and becomes f 1 + Δ. When the optical path of the reflected light tends to deviate depending on the inclination of the surface 2 to be measured, the four-division photodetector 36 detects the reflected light partially reflected by the special polarization prism 28 and moves the condenser lens. X by means of means 37
By moving in the −Y direction to change the incident position of the incident light on the objective lens 17, the tilt correction servo is applied so that the reflected light always returns to the same optical path.
一方、参照光Fz2は前記偏光プリズム27で全反射された
後、レンズ38によってZ軸ミラー39上に集光され、反射
されて前記Z軸光検出器35に達する。反射光の周波数
は、X、Yテーブル5、6の移動真直度などの誤差によ
り、f2+δとなる。従ってZ軸光検出器35では、(f1+
Δ)−(f2+δ)がビート信号として検出され、Z座標
検出位置37において被測定面2の測定位置のZ座標が正
確に得られる。On the other hand, the reference light Fz 2 is totally reflected by the polarizing prism 27, and then is condensed on the Z-axis mirror 39 by the lens 38, reflected and reaches the Z-axis photodetector 35. The frequency of the reflected light becomes f 2 + δ due to an error such as the movement straightness of the X and Y tables 5 and 6. Therefore, in the Z-axis photodetector 35, (f 1 +
Δ) − (f 2 + δ) is detected as a beat signal, and the Z coordinate of the measurement position of the surface 2 to be measured can be accurately obtained at the Z coordinate detection position 37.
尚、被測定面2の測定位置のX、Y座標は、Z移動部7
に設置したX、Y軸ミラー38、39に集光されたFx1、Fy1
の反射光と、下部石定盤1側に設置したX、Y軸ミラー
40、41に集光された参照光Fx2、Fy2の反射光との周波数
の差によって、X、Y軸光検出器42、43で検出される。The X and Y coordinates of the measurement position on the surface to be measured 2 are calculated by the Z moving unit 7.
Fx 1 and Fy 1 focused on the X and Y axis mirrors 38 and 39 installed at
Reflected light and X and Y axis mirrors installed on the lower stone surface plate 1 side
The X- and Y-axis photodetectors 42 and 43 detect the difference in frequency between the reflected lights of the reference lights Fx 2 and Fy 2 condensed on the lights 40 and 41.
被測定物1を保持する保持台8は、第8図に示すよう
に、Z軸スライド板45、X軸スライド板46、基板47から
基本構成されたスライドガイド装置を介してZ−X方向
移動可能にエアースピンドル9に取付けられている。こ
れらZ軸スライド板45、X軸スライド板46、基板47は磁
性体からなっている。Z軸スライド板45は背面側に形成
されたZ方向の凹溝部48が、X軸スライド板46の前面側
に形成されたZ方向の凸部49に面接触状態で嵌合してい
る。X軸スライド板46の背面側に形成されたX方向の凹
溝部50は、基板47の前面側に形成されたX方向の凸部51
に面接触状態で嵌合している。これら凹溝部48、50及び
凸部49、51の表面は平滑に研磨されている。As shown in FIG. 8, the holding table 8 for holding the DUT 1 moves in the Z-X direction via a slide guide device basically composed of a Z-axis slide plate 45, an X-axis slide plate 46, and a substrate 47. Possibly attached to the air spindle 9. The Z-axis slide plate 45, the X-axis slide plate 46, and the substrate 47 are made of a magnetic material. The Z-axis slide plate 45 has a Z-direction concave groove portion 48 formed on the back side thereof fitted in a Z-direction convex portion 49 formed on the front side of the X-axis slide plate 46 in a surface contact state. The concave groove portion 50 in the X direction formed on the back side of the X-axis slide plate 46 is the convex portion 51 in the X direction formed on the front surface side of the substrate 47.
It is fitted in the surface contact state. The surfaces of the concave groove portions 48, 50 and the convex portions 49, 51 are polished smoothly.
X軸スライド板46の上面に固定された保持部材52は、Z
軸送りネジ53を回転可能に保持している。Z軸送りネジ
53のネジ部は、Z軸スライド板45の上部に螺設された雌
ネジ部54に螺合している。X軸スライド板46の両側面に
取付けられた枠部材55の一方は、X軸送りネジ56を回転
可能に保持している。X軸送りネジ56のネジ部は、基板
47の一側部に穿設された雌ネジ部57に螺合している。こ
の基板47の略中央部には、Z軸スライド板45、X軸スラ
イド板46のスライドを固定する固定ネジ58のネジ部に螺
合する雌ネジ部59が穿設されている。X軸スライド板46
の略中央部には、固定ネジ58の軸部を挿通するX方向の
長孔60が開設されている。Z軸スライド板45の略中央部
には前記軸部を挿通する大径の角孔61が開設されてい
る。X軸スライド板46には四つの円孔62が開設され、各
円孔62に非磁性体からなる円筒カラー63を周囲に備えた
円柱状の磁石64が嵌着されている。磁石64の両端面は、
X軸スライド板46の表面より若干沈んでいる。本実施例
では磁石64の磁性体に対する吸着力により、X軸スライ
ド板46とZ軸スライド板45及び基板47との密着性を更に
向上させている。磁石64の材質はサマリウムコバルトが
好適であるが、それ以外の材質を用いてもよい。The holding member 52 fixed to the upper surface of the X-axis slide plate 46 is
The shaft feed screw 53 is rotatably held. Z-axis feed screw
The screw portion of 53 is screwed into a female screw portion 54 screwed on the upper portion of the Z-axis slide plate 45. One of the frame members 55 attached to both side surfaces of the X-axis slide plate 46 rotatably holds the X-axis feed screw 56. The screw part of the X-axis feed screw 56 is the board
It is screwed into a female screw portion 57 formed on one side of 47. A female screw portion 59 that is screwed into a screw portion of a fixing screw 58 that fixes the slides of the Z-axis slide plate 45 and the X-axis slide plate 46 is provided at a substantially central portion of the substrate 47. X-axis slide plate 46
An elongated hole 60 in the X direction for inserting the shaft portion of the fixing screw 58 is formed in the substantially central portion of the. A large-diameter square hole 61 is formed in the Z-axis slide plate 45 at a substantially central portion thereof so as to pass through the shaft portion. Four circular holes 62 are formed in the X-axis slide plate 46, and a cylindrical magnet 64 having a cylindrical collar 63 made of a non-magnetic material on the periphery is fitted into each circular hole 62. Both end surfaces of the magnet 64 are
It is slightly submerged from the surface of the X-axis slide plate 46. In this embodiment, the adhesion of the X-axis slide plate 46 to the Z-axis slide plate 45 and the substrate 47 is further improved by the attraction force of the magnet 64 to the magnetic body. The material of the magnet 64 is preferably samarium cobalt, but other materials may be used.
このようなスライドガイド装置において、保持台8上の
被測定物1をZ方向に移動させる場合は、第9図に示す
ように、Z軸送りネジ53を回転操作してZ軸スライド板
45を微調スライドさせる。X方向に移動させる場合は、
第10図に示すように、X送りネジ56を回転操作してX軸
スライド板46を微調スライドさせる。固定する際は固定
ネジ58によって締付ける。本実施例のスライドガイド装
置によれば、被測定面2の極座標測定時などにおいて生
じるガタ付きが事実上全くなく、被測定面2の超高精度
測定の実現に寄与するところ大である。In such a slide guide device, when the DUT 1 on the holding table 8 is moved in the Z direction, the Z-axis feed screw 53 is rotated to operate the Z-axis slide plate as shown in FIG.
Finely slide 45. When moving in the X direction,
As shown in FIG. 10, the X feed screw 56 is rotated to finely slide the X axis slide plate 46. When fixing, tighten with the fixing screw 58. According to the slide guide apparatus of the present embodiment, there is virtually no rattling that occurs when measuring the surface 2 to be measured in polar coordinates, and this contributes to the realization of ultra-high accuracy measurement of the surface 2 to be measured.
前記旋回台10は、第2図に示すように、エアースピンド
ル9が設置固定された支持板65と、この支持板65を昇降
可能に案内支持する四本の支持柱66と、これら支持柱66
が立設された旋回基盤67とを備えている。旋回基盤67は
枢支ピン68によって旋回可能に枢支されている。旋回基
盤67上には、支持板65に穿設された雌ネジ部に螺合する
送りネジ69と、この送りネジ69を回転させるモータ70と
が配設されている。送りネジ69はその下部に固定された
ギア71とこのギア71に噛合するウォーム72とを介して回
転させられる。As shown in FIG. 2, the swivel base 10 includes a support plate 65 on which the air spindle 9 is installed and fixed, four support pillars 66 for guiding and supporting the support plate 65, and these support pillars 66.
And a revolving base 67 on which is erected. The swivel base 67 is pivotably supported by a pivot pin 68. On the swivel base 67, a feed screw 69 that is screwed into a female screw portion formed in the support plate 65, and a motor 70 that rotates the feed screw 69 are arranged. The feed screw 69 is rotated via a gear 71 fixed to the lower portion thereof and a worm 72 meshing with the gear 71.
このように構成された旋回台10によれば、保持台8に被
測定物1を保持させて被測定面2の形状測定を行う場合
は、第11図及び第12図に実戦で示す測定位置に保持台8
を設置する。より大きな被測定物1の形状測定を行う場
合は、第11図に示すように、モータ70を駆動してエアー
スピンドル9をその上端部が上部石定盤2の下端部より
も低い位置に下降させる。次にこの状態で旋回台10を、
第12図に矢印で示す方向に枢支ピン68を中心として旋回
させる。これにより、保持台8をZ移動部7下方の測定
位置から退避位置に移動させることができ、Z移動部7
の下方空間を拡大することができる。尚、極座標測定を
行う場合は被測定面2の近似曲率中心がエアースピンド
ル9の回転軸Pと一致するようにモータ70でエアースピ
ンドル9を昇降させる。According to the swivel base 10 configured in this way, when the object 1 to be measured is held by the holding base 8 and the shape of the surface 2 to be measured is measured, the measurement position shown in FIG. 11 and FIG. Holding table 8
Set up. When measuring the shape of a larger DUT 1, as shown in FIG. 11, the motor 70 is driven to lower the air spindle 9 to a position where the upper end of the air spindle 9 is lower than the lower end of the upper stone surface plate 2. Let Next, in this state, turn the swivel base 10,
The pivot pin 68 is pivoted in the direction shown by the arrow in FIG. As a result, the holding table 8 can be moved from the measurement position below the Z moving unit 7 to the retracted position, and the Z moving unit 7 can be moved.
The space below can be expanded. When performing polar coordinate measurement, the air spindle 9 is moved up and down by the motor 70 so that the approximate center of curvature of the measured surface 2 coincides with the rotation axis P of the air spindle 9.
次に、第3図及び第13図を用いて、フォーカスサーボ系
の詳細な説明を行う。Next, the focus servo system will be described in detail with reference to FIGS. 3 and 13.
第3図において、73はZ移動部7のZ方向における平衡
位置からの変位量を検出する位置検出器、74は位置検出
器73からの出力によって位置信号を発生する位置信号発
生回路、75は位置信号に基いてZ移動部7のZ方向に位
置を表示する位置表示手段、76は0.3Hzの周波数発振
器、77はZ移動部7をZ方向に移動させるためのボリュ
ーム、78はボリューム77の操作設定電圧に基きバネ11の
復元力の影響をなくすように位置信号を増幅して駆動回
路23に信号を送る差動増幅器、79はゲインコントロール
回路、80は被測定面2の反射率に応じてサーボゲインの
切替え操作を行うための操作部である。この操作部に
は、第13図に示すように、半導体レーザ光G及びゼーマ
ンレーザ光Fの被測定面2での各反射率を三つの範囲に
切替えるための反射率切替スイッチと、両レーザ光G、
Fの反射率切替えの連動と独立作動とを選択するための
連動スイッチと、各レーザ光G、Fの反射光量を表示す
る反射光量モニターメータとを備えている。In FIG. 3, 73 is a position detector that detects the amount of displacement of the Z moving portion 7 from the equilibrium position in the Z direction, 74 is a position signal generation circuit that generates a position signal by the output from the position detector 73, and 75 is Position display means for displaying the position of the Z moving unit 7 in the Z direction based on the position signal, 76 is a 0.3 Hz frequency oscillator, 77 is a volume for moving the Z moving unit 7 in the Z direction, and 78 is a volume 77. A differential amplifier that amplifies the position signal so as to eliminate the influence of the restoring force of the spring 11 based on the operation setting voltage and sends the signal to the drive circuit 23, 79 is a gain control circuit, and 80 is a reflectivity of the measured surface 2. Is an operation unit for performing a servo gain switching operation. As shown in FIG. 13, the operation section includes a reflectance changeover switch for changing the respective reflectances of the semiconductor laser light G and the Zeeman laser light F on the measured surface 2 into three ranges, and both laser light rays. G,
An interlock switch for selecting the interlocking of the reflectance switching of F and the independent operation, and a reflected light amount monitor meter for displaying the amount of reflected light of each laser light G, F are provided.
これにより、被測定面2の反射率に応じて夫々のサーボ
ゲインを切替えることができるので、広い範囲の反射率
に対してサーボゲインを略一定にすることができ、高精
度測定可能な被測定面2の範囲を拡大することができ
る。又同一被測定面2においてレーザ光G、Fの波長に
起因する反射率の相違にも対処することができるので、
フォーカスサーボと傾きサーボとを夫々の反射率に応じ
て正常に動作させることができる。更に、測定中の被測
定面2の反射率を夫々のレーザ光G、Fにおいて確認し
ながらゲイン切替えを行うことができる。尚、本実施例
では対応可能な反射率の範囲を3〜100%としている
が、0〜100%としてもよい。As a result, the respective servo gains can be switched according to the reflectance of the surface 2 to be measured, so that the servo gain can be made substantially constant over a wide range of reflectances, and highly accurate measurable objects can be measured. The range of surface 2 can be expanded. Further, since it is possible to cope with the difference in reflectance due to the wavelengths of the laser beams G and F on the same surface to be measured 2,
The focus servo and the tilt servo can be operated normally according to their respective reflectances. Furthermore, the gain can be switched while confirming the reflectance of the surface 2 to be measured during measurement with the respective laser beams G and F. Although the range of the reflectance that can be dealt with in this embodiment is 3 to 100%, it may be 0 to 100%.
以上のように構成された光学測定装置において非曲面レ
ンズを被測定物1としその被測定面2の形状測定を行う
には、先ず被測定物1を保持台8上に保持させる。この
とき、エアースピンドル9の回転軸Pが被測定面2の曲
率中心を通るようにエアースピンドル9を昇降又はスラ
イドガイド装置をX−Z方向に微調スライドさせる。次
にボリューム77を操作してZ移動部7をZ方向に移動さ
せ、第14図に示すように、対物レンズ17を被測定面2の
先端部に対するフォーカス位置の上方1〜2mmの位置に
初期位置を設定する。このとき、同図に示すようなスケ
ール81を上部石定盤4の前面側に設置しておくと好適で
ある。In the optical measuring device configured as described above, when the non-curved lens is used as the DUT 1 and the shape of the DUT surface 2 is measured, the DUT 1 is first held on the holding table 8. At this time, the air spindle 9 is lifted or the slide guide device is finely slid in the XZ direction so that the rotation axis P of the air spindle 9 passes through the center of curvature of the surface 2 to be measured. Next, the volume 77 is operated to move the Z moving unit 7 in the Z direction, and as shown in FIG. 14, the objective lens 17 is initially set to a position 1 to 2 mm above the focus position with respect to the tip of the surface to be measured 2. Set the position. At this time, it is preferable to install a scale 81 as shown in the figure on the front side of the upper stone surface plate 4.
スイッチSw1をオンすると、Z移動部7はフォーカス誤
差信号が出るまで、すなわち対物レンズ17がフォーカス
引き込み範囲に達するまで下降する。フォーカス誤差信
号が検出されたらスイッチSw2を切替えてフォーカスサ
ーボをかける。これにより、対物レンズ17をフォーカス
位置に引き込むことができる。When the switch Sw 1 is turned on, the Z moving unit 7 moves down until a focus error signal is output, that is, the objective lens 17 reaches the focus pull-in range. When the focus error signal is detected, switch Sw 2 is switched to activate the focus servo. This allows the objective lens 17 to be pulled to the focus position.
次に被測定面2のX−Y−Z座標における測定原点S
(図示せず)を求める方法を、第1図を参照しながら説
明する。Next, the measurement origin S in the XYZ coordinates of the surface to be measured 2
A method for obtaining (not shown) will be described with reference to FIG.
現在のレーザ光Gの被測定面2上の集光位置を初期原点
(Xa,Za)S0とし、この初期原点S0の同一Y座標位置で
の被測定面2の中心からのズレ量を求めて第1の目標点
S1を得るため、同一Y座標位置において初期原点S0近傍
の一定範囲で二位置のX−Z座標を測定する。夫々のX
−Z座標を、(X1,Zd1)、(X2,Zd2)とする。Let the current focus position of the laser beam G on the measured surface 2 be the initial origin (Xa, Za) S 0, and the deviation amount from the center of the measured surface 2 at the same Y coordinate position of this initial origin S 0. Seeking the first target point
In order to obtain S 1 , the XZ coordinates of two positions are measured in the fixed range near the initial origin S 0 at the same Y coordinate position. Each X
The −Z coordinates are (X 1 , Zd 1 ) and (X 2 , Zd 2 ).
測定によって得られた測定面(第1図実線)の計算球面
(第1図仮想線)からのズレ量をZdとすると、 X2+Y2+(Z+R−Zd)2=R2と置ける。但し、Rは初
期原点S0近傍の曲率半径である。一方、計算球面は 測定面は なので、Zdは、 となる。Letting Zd be the amount of deviation from the calculated spherical surface (phantom line in FIG. 1) of the measurement surface (solid line in FIG. 1) obtained by the measurement, X 2 + Y 2 + (Z + R−Zd) 2 = R 2 can be set. However, R is the radius of curvature near the initial origin S 0 . On the other hand, the calculation sphere is The measurement surface is So Zd Becomes
ここでX≪Rとすると、 Zd≒R−X2÷2R−R+(X+Xa)2 ÷2R−Za =〔(X+Xa)2−X2〕÷2R−Za ≒Xa・X÷R+Xa2÷2R−Za ここで、Xa2÷2R=Zaなので、 Zd=Xa・X÷R、となる。If X << R, then Zd≈R−X 2 ÷ 2R−R + (X + Xa) 2 ÷ 2R−Za = [(X + Xa) 2 −X 2 ] / 2R−Za ≈Xa · X ÷ R + Xa 2 ÷ 2R− Za Here, since Xa 2 ÷ 2R = Za, Zd = Xa · X ÷ R.
故に、 Xa=R÷X・Zd =R・(Zd1−Zd2)÷(X1−X2) 以上のようにして、第1の目標原点S1を得ることができ
る。以下、同様にして、この第1の目標原点S1近傍の同
一X座標位置における二位置のY−Z座標を測定し、第
1の目標原点S1の被測定面2の中心からのズレ量を求め
て第2の目標原点S2(図示せず)を得る。Therefore, Xa = R ÷ X · Zd = R · (Zd 1 -Zd 2) in the ÷ (X 1 -X 2) above, it is possible to obtain the first target origin S 1. Hereinafter, similarly, the YZ coordinates of two positions at the same X coordinate position near the first target origin S 1 are measured, and the amount of deviation of the first target origin S 1 from the center of the measured surface 2 is measured. To obtain a second target origin S 2 (not shown).
この第2の目標原点S2は被測定面2の中心に一致するの
で、この目標原点S2を被測定レンズ面のX−Y−Z座標
における測定原点Sとして被測定面2の形状測定を行う
ことにより、X−Y方向に対称な範囲を測定することが
できる。又これに基いて、極座標測定を行う場合の測定
位置を決めることもできる。Since the second target origin S 2 corresponds to the center of the surface to be measured 2, the shape measurement of the surface to be measured 2 as a measurement origin S of the target origin S 2 in X-Y-Z coordinates of the measured lens surface By doing so, it is possible to measure a range that is symmetrical in the X-Y direction. It is also possible to determine the measurement position for polar coordinate measurement based on this.
本発明は上記実施例に示すほか、種々の態様に構成する
ことができる。The present invention can be constructed in various modes in addition to the above-mentioned embodiments.
例えば、初期原点近傍の同一X座標位置における二位置
のX−Z座標から測定を行うことができる。又上記実施
例では非球面状凸レンズのレンズ形状を測定したが、本
発明は非球面状凹レンズや凹面ミラー、及び球面状の各
種レンズやミラーなどにも適用することができる。尚、
本発明に用いる光学測定装置の構成は、上記実施例に示
すのもの限定されないのは勿論であり、例えば接触式の
測定プローブを備えた光学測定装置にも本発明を適用す
ることができる。For example, the measurement can be performed from the XZ coordinates of two positions at the same X coordinate position near the initial origin. Although the lens shape of the aspherical convex lens is measured in the above embodiment, the present invention can be applied to aspherical concave lens, concave mirror, and various spherical lenses and mirrors. still,
The configuration of the optical measuring device used in the present invention is not limited to that shown in the above embodiment, and the present invention can be applied to, for example, an optical measuring device equipped with a contact type measurement probe.
発明の効果 本発明は上記構成、作用を有するので、測定原点を効率
良くしかも正確に求めることができる。EFFECTS OF THE INVENTION Since the present invention has the above-mentioned configuration and operation, the measurement origin can be efficiently and accurately obtained.
又X−Y方向に対称な範囲を効率良く測定することがで
きるほか、極座標測定の測定位置を決めることもできる
などの効果を奏することができる。In addition, it is possible to efficiently measure a range symmetrical with respect to the X-Y direction, and it is possible to determine the measurement position for polar coordinate measurement.
第1図は本発明の一実施例における光学測定装置におい
て被測定面上のY方向における初期原点から目標原点を
求める概略説明図、第2図は同装置の全体構成を示す概
略斜視図、第3図は同装置におけるフォーカスサーボ系
のブロック図、第4図はその光路図、第5図は対物レン
ズがフォーカス位置にあるときの光路図、第6図は対物
レンズがフォーカス位置から外れたときの光路図、第7
図は同装置における傾きサーボ系の光路図、第8図は同
装置において被測定物の保持枠をエアースピンドルに対
してX−Z方向に移動可能に案内支持するスライドガイ
ド装置の分解斜視図、第9図はその縦断側面図、第10図
はその横断平面図、第11図は同装置における旋回台の正
面図、第12図はその平面図、第13図は同装置における反
射率切替え操作部の正面図、第14図は同装置における対
物レンズの位置設定の説明図である。 2……被測定面、S0……初期原点、S1……第1の目標原
点、S2……第2の目標原点、S……測定原点。FIG. 1 is a schematic explanatory view for obtaining a target origin from an initial origin in the Y direction on a surface to be measured in an optical measuring device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic perspective view showing the overall configuration of the device, FIG. 3 is a block diagram of a focus servo system in the same apparatus, FIG. 4 is its optical path diagram, FIG. 5 is an optical path diagram when the objective lens is in the focus position, and FIG. 6 is when the objective lens is out of the focus position. Optical path diagram, No. 7
FIG. 8 is an optical path diagram of a tilt servo system in the device, and FIG. 8 is an exploded perspective view of a slide guide device for guiding and supporting a holding frame of an object to be measured in the device so as to be movable in an XZ direction with respect to an air spindle, FIG. 9 is a longitudinal side view of the same, FIG. 10 is a cross-sectional plan view thereof, FIG. 11 is a front view of a swivel base in the same apparatus, FIG. 12 is its plan view, and FIG. 13 is a reflectance switching operation in the same apparatus. FIG. 14 is a front view of the part, and FIG. 14 is an explanatory view of the position setting of the objective lens in the device. 2 ... Surface to be measured, S 0 ... initial origin, S 1 ... first target origin, S 2 ... second target origin, S ... measurement origin.
Claims (1)
し、この初期原点近傍の同一Y座標位置における2位置
のX−Z座標を測定し、初期原点の前記座標位置におけ
る被測定レンズ面の中心(凸面なら最上点凹面なら最下
点を中心とする)からのX座標方向のずれ量を求めてX
座標の目標原点を得、同一X座標位置における2位置の
Y−Z座標を測定し、初期原点の前記座標位置における
被測定レンズ面の中心からのY座標方向のずれ量を求め
てY座標の目標原点を得、得られたX及びY座標の目標
原点を被測定レンズ面のX−Y−Z座標における測定原
点とすることを特徴とするレンズ面形状の測定方法。1. An arbitrary origin of a lens surface to be measured is set as an initial origin, and X-Z coordinates of two positions at the same Y coordinate position near the initial origin are measured, and the measured lens surface at the coordinate position of the initial origin is measured. Find the amount of deviation in the X coordinate direction from the center of the
The target origin of the coordinates is obtained, the YZ coordinates of two positions at the same X coordinate position are measured, and the amount of deviation in the Y coordinate direction from the center of the lens surface to be measured at the coordinate position of the initial origin is obtained to obtain the Y coordinate of the Y coordinate. A method for measuring the shape of a lens surface, wherein a target origin is obtained, and the obtained target origin of the X and Y coordinates is used as the measurement origin in the XYZ coordinates of the lens surface to be measured.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7759589A JPH0769158B2 (en) | 1989-03-28 | 1989-03-28 | Lens surface shape measurement method |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP7759589A JPH0769158B2 (en) | 1989-03-28 | 1989-03-28 | Lens surface shape measurement method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02254307A JPH02254307A (en) | 1990-10-15 |
| JPH0769158B2 true JPH0769158B2 (en) | 1995-07-26 |
Family
ID=13638312
Family Applications (1)
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| JP7759589A Expired - Lifetime JPH0769158B2 (en) | 1989-03-28 | 1989-03-28 | Lens surface shape measurement method |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPH0769158B2 (en) |
Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
| JP2748702B2 (en) * | 1991-02-04 | 1998-05-13 | 松下電器産業株式会社 | Error correction method for CMM |
| JP4101002B2 (en) * | 2002-08-29 | 2008-06-11 | 松下電器産業株式会社 | Shape measuring apparatus and shape measuring method |
-
1989
- 1989-03-28 JP JP7759589A patent/JPH0769158B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPH02254307A (en) | 1990-10-15 |
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