CN1880911A - 动体测定用干涉仪装置以及动体测定用光干涉测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种动体测定用干涉仪装置以及动体测定用光干涉测量方法，所述干涉仪装置具备：同步信号生成部(43)，其将瞬间的摄像期间设定为包含于摄像面(33)的受光容许期间内；AOM(13)和AOM驱动器(14)，所述AOM用于使从半导体激光光源(11)出射的测定用光束，仅在该瞬间的摄像期间照射被检测体(7)。摄像机(32)，根据在瞬间的摄像期间由摄像面(33)所受光的干涉光，得到载持了该瞬间的摄像期间的被检测体(7)的相位信息的干涉条纹图像信息。从而，能够对成为测定对象的部分顺次移动的那样的被检测体，进行光干涉测量。

Description

动体测定用干涉仪装置以及动体测定用光干涉测量方法

技术领域

本发明涉及用以求出被检测面的形状或透明被检测体的折射率分布等相位信息的干涉仪装置以及光干涉测量方法，特别是，涉及用于对相对于干涉仪装置移动(除空间的位置变动或旋转运动等以外，还包含被检测面的变形或折射率分布的变化等)的被检测体进行光干涉测量的最佳动体测定用干涉仪装置以及动体测定用光干涉测量方法。

背景技术

以往，作为对伴随工作的被检测体进行光测量的器件，通常是用于对被检测体随着时间而产生的变形进行测定的波谱干涉仪装置，但是已经周知有以如下方式而设计的例子，即在莫尔条纹测定装置中，对所移动的被检测体间歇地进行频闪(strobo)照射而得到各照射时间的莫尔条纹图像。

另外，已经提案了以如下方式设计的干涉仪装置：其与周期运动的被检测体的运动周期相同步地，间歇地照射短脉冲光，并对由各照射所得到的反射光进行多重曝光，从而对被检测体的同一位置的干涉条纹图像进行摄像。

〔专利文献1)特开2003-222508号公报

〔专利文献2)特开昭59-105508号公报

近年来，对在制造生产线中移动的被检测体，以在线(实时)状体进行光干涉测量的愿望正在逐渐升高。例如，在用于液晶显示器或等离子体显示器等的薄膜材(由PET或PEN等聚酯树脂、聚碳酸酯树脂、无定型聚烯树脂、丙烯酸树脂等形成)的制造领域，希望能够实现如下方式：即在以薄膜材料流动的方式而移动的制造生产线的规定位置中，每隔规定的时间间隔对由制造环境或制造条件所决定的膜厚不均进行在线测量，并将其测量结果反馈到制造条件等的控制。

以往，作为对透明性高的薄膜状的被检测体的厚度不均等进行光干涉测量的方法，已知有记载于上述专利文献2的方法等，但是至今为止的方法，均是假定进行离线测量的方法，并非构成为以对移动的被检测体进行光干涉测量。

另外，上述专利文献1所记载的方法，是以保持周期性地而反复运动的被检测体为对象的方法，存在如下问题：即由于诸如上述的薄膜材料之类的成为测定对象的部分顺次移动，因此不适用于对同一位置多次摄像困难的被检测体。

发明内容

本发明针对这类情形而提出的，其目的为提供一种能够对成为测定对象的部分顺次移动的被检测体进行光干涉测量的动体测定用干涉仪装置以及动体测定用光干涉测量方法。

为了解决上述课题，在本发明中，设计为：仅在设定于摄像面的受光容许期间内的瞬间的摄像期间向摄像面入射干涉光，并得到载持了瞬间的摄像期间的被检测体的相位信息的干涉条纹图像信息。

也就是说，本发明所涉及的动体测定用干涉仪装置，对移动的被检测体进行光干涉测量，其特征在于，具备：光束输出机构，其输出测定用光束；干涉光学系统，其对相对于该干涉仪装置而移动的所述被检测体照射所述测定用光束，使由该被检测体所反射的反射被检测光或透过该被检测体的透过被检测光，与基准光干涉而得到干涉光；摄像机构，其通过用摄像面受光所述干涉光而得到图像信息；和摄像定时控制机构，其将可视为所述被检测体相对于该干涉仪装置大致静止的瞬间的摄像期间，设定为包含于所述摄像面的受光容许期间内，并以仅在该瞬间的摄像期间将所述干涉光入射到所述摄像面的方式进行控制；其中所述摄像机构，以如下方式构成，即根据在所述瞬间的摄像期间由所述摄像面所受光的所述干涉光，得到载持了该瞬间的摄像期间的所述被检测体的相位信息的干涉条纹图像。

在本发明的动体测定用干涉仪装置中，摄像定时控制机构，能够设计为以如下方式构成的器件：即仅在所述瞬间的摄像期间向被检测体照射测定用光束，并切换测定用光束的出射方向，该情况下，优选为具备利用声音光学效应而对所述测定用光束的出射方向进行切换的光偏转机构。

另外，优选所述瞬间的摄像期间被设为，该瞬间的摄像期间中的被检测体的移动量在所述摄像面上与该摄像面的像素尺寸的二分之一以下相当的期间。

另外，本发明的动体测定用干涉仪装置，可以具备：配置于测定用光束的光路上的透过型基准板，并以如下方式构成：即在该基准板的基准面上，将入射到该基准面的所述测定用光束分离为：逆向反射而成为基准光的光束，以及透过而照射被检测体的光束；此时，在被检测体相对于所述测定用光束具有透明性的情况下，优选具备：以夹持所述被检测体并与所述透过型基准板大致相面对(对向)的方式而配置的反射板，并构成为在该反射板的反射面，将透过被检测体而入射的测定用光束，向着透过型基准板而反射。

另外，此时对透过型基准板的基准面，设置光量比调整膜，该光量比调整膜从所述基准板观察，依次层叠至少一层的光反射吸收层和至少一层的电介质反射防止层而成，并具有如下功能：即对从所述基准面侧入射的所述测定用光束反射其一部分，将剩余的其中一部分吸收后将其余的部分向所述被检测体射出；同时还具有如下功能：即对于从所述被检测体侧入射的、来自所述反射板的返回光，一方面将其一部分吸收，并抑制反射，将剩余的作为所述透过被检测光而出射到所述基准面的方向，而在反射板的反射面上，设有对测定用光束的反射率高的高反射膜。

另一方面，也可以作为这种方式的替代，而设计为，在所述透过型基准板的所述基准面和所述被检测体之间插拨自如地配置光量比调整滤光片，在反射板的所述反射面，设有对所述测定用光束具有高反射率的反射膜，光量比调整滤光片，设有多层膜构造的光量比调整膜，所述光量比调整膜，是在透明基板的与所述被检测体相面对的面或与所述基准面相面对的面的任意一个面上，从所述基准面观察，依次层叠至少一层的光反射吸收层和至少一层的电介质反射防止层而成，该光量比调整膜设为具有如下功能的膜构成：对于来自所述透明基板的与所述基准面相面对的面一侧的入射光，反射其一部分，将剩余的一部分吸收后将其余的部分向所述被检测体射出；同时具有如下功能：对于从与所述被检测体相面对的面一侧入射的、来自被检测体的返回光，一方面将其一部分吸收，并抑制反射，将剩余的作为所述被检测光而出射到基准面方向。

另外，本发明的动体测定用干涉仪装置，可以具备：解析机构，其进行基于所述干涉条纹图像信息的条纹解析，并求出所述相位信息，此时，在规定时间内设定有多个所述瞬间的摄像期间的情况下，优选该解析机构被构成为，能够并行地处理得到分别基于各个在瞬间的摄像期间所得到的所述干涉条纹图像信息的各条纹解析。

另外，该解析机构，可以通过傅里叶变换解析法进行条纹解析，此时，干涉光学系统，优选以在所述干涉光上叠加所述傅里叶变换解析法所需要的空间载波条纹的方式而被配置。

另外，在所述被检测体具有互相大致平行而延伸的条纹图案的情况下，优选所述干涉光学系统，以所述空间载波条纹与所述条纹状图案大致垂直的方式而被配置，在所述被检测体具有光学各向异性的情况下，优选将所述测定用光束为直线偏振光，该直线偏振光的电场的振动方向，根据所述被检测体的光学轴的方向，被调整为抑制双折射的方向。

另外，本发明所涉及的动体测定用光干涉测量方法，使用干涉仪装置，对移动的被检测体进行光干涉测量，其特征在于，进行如下步骤：光束输出步骤，输出测定用光束；干涉光生成步骤，对相对于所述干涉仪装置而移动的所述被检测体照射所述测定用光束，使由该被检测体所反射的反射被检测光或透过该被检测体的透过被检测光，与基准光干涉而得到干涉光；摄像步骤，用摄像面受光所述干涉光而得到图像信息；摄像定时控制步骤，将可以视为所述被检测体相对于该干涉仪装置大致静止的瞬间的摄像期间，设定为包含于所述摄像面的受光容许期间内，并以仅在该瞬间的摄像期间将所述干涉光入射到所述摄像面的方式进行控制，并根据在所述瞬间的摄像期间由所述摄像面所受光的所述干涉光，得到载持了该瞬间的摄像期间的所述被检测体的相位信息的干涉条纹图像，并通过进行基于该所得到的干涉条纹图像信息的条纹解析而求出所述相位信息。

在本发明中，上述所谓的“摄像面的受光容许期间”，例如，在摄像面由CCD图像传感器或CMOS图像传感器等摄像面构成的情况下，是指相当于由光闸速度或电荷的读出方式等所规定的电荷的一个累积期间(例如，对于基于NTSC规格的场读出方式的固体摄像元件的情况下表示1/60秒的期间，在作为静止图像用光闸速度被设定为规定期间的情况下(例如1/120秒)表示该期间)。

另外，上述所谓的“移动”包含：是被检测体整体在空间使位置移动，或长条状的被检测体以沿一个方向流动的方式移动，此外还有被检测体旋转或变形，以及伴随着将这些运动复合的运动的移动，或透明状被检测体内部特性(例如折射率分布)的变化。

另外，本发明能够将与各种移动形态相伴的种种被检测体作为测定对象，特别是适用于如下情况，即以规定的时间间隔定时测量，向一方延伸的、长条状的(例如透明的薄膜材料)、并向其延伸方向移动的被检测体。

根据本发明的动体测定用干涉仪装置以及动体测定用干涉测量方法，通过具有上述结构，特别是通过将瞬间的摄像期间设定为包含于摄像面的受光容许期间内，即使在使用通用的动画用图像传感器的情况下，也能够确实地得到与被检测体在静止的状态下所被拍摄的干涉条纹图像同样的干涉条纹图像，因此能够在线测量成为测定对象的部分顺次移动的那样的被检测体。

另外，作为摄像定时控制机构，以如下方式构成：即仅在瞬间的摄像期间向被检测体照射测定用光束，并对测定用光束的出射方向进行切换。特别是，对于使用备有借助于声音光学效应而对测定用光束的出射方向进行切换的光偏转机构的实施方式，能够不需要昂贵的脉冲激光器，而使用通用的激光光源实现测定用光束的瞬间照射，能够寻求装置的低成本化。

另外，在具备了透过型基准板和反射板的方式中，对于在透过型基准板的基准面上设置光量比调整膜，在反射板的反射面上设置高反射膜的情况，或者对于在透过型基准板的基准面和被检测体之间插拔自如地配置设置光量比调整膜的光量比调整滤光片，并在其反射板的反射面上设置对于测定用光束具有高反射率的高反射膜的情况下，均能够提高所摄像的干涉条纹图像的对比度，因此能够进行高精度的测定。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式所涉及的动体测定用干涉仪装置的主要部分的概略构成图。

图2是表示图1所示的动体测定用干涉仪装置的在线测量时的配置例的图。

图3是表示瞬间的摄像期间的设定例的图。

图中：1-干涉仪装置，1a-装置壳体，4-解析装置，5-图像显示装置，6-输入装置，7-被检测体，8A、8B-输送辊，10-光出射机构，11-半导体激光光源，12、22、26-准直透镜，13-AOM(声音光学调制器)，14-AOM驱动器，15-反射镜，16-狭缝板，16a-狭缝，20-干涉光学系统，21-发散透镜，23-聚光透镜，24-针孔板，24a-针孔，25-光束分离器，27-透过型基准板，27a-基準面，28-平面反射板，28a-反射面，30-摄像机构，30-成像透镜，32-摄像机，33-摄像面

实施方式

以下使用附图说明本发明的实施方式。图1是概略性地表示本发明的一个实施方式所涉及的动体测定用干涉仪装置的主要部分的构成的图，图2是表示其在线测量时的配置例的图。

如图2所示，本实施方式的动体测定用干涉仪装置(以下，称“本实施方式装置”)，是对相对于测定光束具有透明性的长条薄膜材(例如，由PET或PEN等聚酯树脂、聚碳酸酯树脂、无定型聚烯树脂、丙烯酸树脂等形成)即被检测体7，在其制造工艺中进行在线测量的装置，并由干涉仪装置1；由计算机等构成的解析装置4；图像显示装置5；以及由鼠标和键盘等构成的输入装置6构成。

干涉仪装置1，以构成为在两个输送辊8A、8B之间每隔规定时间间隔地，对在制造生产线上以例如秒速大致1m/s的速度而被搬送的被检测体7，进行定点测量，并间歇性地得到载持有被检测体7的厚度不均等相位信息的干涉条纹图像信息，并配置成：装置壳体1a和平面反射板28，夹持图中从右方向左方大致水平地被输送的被检测体7，并且从装置壳体1a出射的测定用光束的轴线(图中以点划线所示)，相对于被检测体7斜交(是用于防止来自被检测体7的反射光成为噪声光的措施)。

如图1所示，干涉仪装置1，备有：光束输出机构10，其在装置壳体1a的内部输出测定用光束；斐索型的干涉光学系统20，其将测定用光束向相对于该干涉仪装置1移动的被检测体7照射，并将透过被检测体7并由平面反射板28所反射的透过被检测光，与基准光相干涉而得到干涉光；以及摄像机构30，其用摄像面对干涉光进行受光从而得到图像信息。

其中的光束输出机构10，具备：半导体激光光源11，其出射高可干涉性的光束；准直透镜12，其将从该半导体激光光源11出射的光束准直而生成测定用光束；作为光偏转机构的AOM(声音光学调制器)13，所述光偏转机构利用声音光学效应将来自该准直透镜12的测定用光束的出射方向切换；AOM驱动器14，其驱动该AOM13；反射镜15，其将来自AOM13的测定用光束(详细地说是其一次衍射光)向干涉光学系统20反射；以及狭缝板16，其被配置于该反射反射镜15和上述AOM13的光路上(具有：狭缝16a，其仅使来自AOM13并向反射镜15出射的测定用光束的一次衍射光通过。)。AOM13和AOM驱动器14，与后述的同步信号生成部43一起构成摄像定时控制机构，所述摄像定时控制机构，以如下方式切换测定用光束的出射方向，即仅在可以认为被检测体7相对于干涉仪装置1而大致处于静止的时刻(例如10μs)，对被检测体7照射该测定用光束。测定用光束仅在该瞬间的摄像期间向反射反射镜15入射测定用光束。

另一方面，干涉光学系统20，备有：扩束器，其由发散透镜21和准直透镜22构成；聚光透镜23，其使来自准直透镜22的测定用光束聚光；针孔(pin hole)板24，其具有针孔24a，所述针孔24a被配置于由该聚光透镜23所聚光的测定用光束的聚光点。另外，干涉光学系统20，备有：光束分离器25，其将来自针孔24a的测定用光束的一部分与其余部分分离，并向图中下方反射；准直透镜26，其将来自该光束分离器25的测定用光束准直；透过型基准板27，其被配置于来自该准直透镜26的测定用光束的光路上，并在其基准面27a上将来自该准直透镜透镜26的测定用光束分离为：成为逆向反射的基准光的光束，以及透过并照射被检测体7的光束；平面反射板28，其为上述平面反射板28，即以夹持被检测体7并与透过型基准板27大致相面对的方式配置，在其反射面28a(以能够保持所入射的光束的波面的方式被高精度平滑化)将透过被检测体7的测定用光束向透过型基准板27反射。

上述透过型基准板27的基准面27a上，设置有由至少一层的光反射吸收层和至少一层的电介质反射防止层构成的光量比调整膜，在上述平面反射板28的反射面28a上，设置有对测定用光束具有高反射率的高反射膜(例如，由铝之类的金属膜或分色膜等形成)。这里，所谓光量比调整膜，具有如下功能：即对从上述透过型基准板27的背面(与上述基准面27a相面对的一侧的面)入射的测定用光束反射其一部分，并吸收剩余的一部分后，将其余的向被检测体7射出，并且还具有：对从被检测体7入射的来自平面反射板28的返回光，将其一部分吸收同时并抑制反射，并将剩余的向上述透过型基准板27的背面方向射出的功能，其具体细节已被记载于特开2004-276434号说明书中。另外，也可以，如该说明书所记载的那样，不将光量比调整膜设置于透过型基准板27的基准面27a上，而在透过型基准板27和被检测体7之间的光路上，插拔自如地配置设置了具有上述那样的功能的光量比调整膜。

在该干涉光学系统20中，透过了透过型基准板27的基准面27a的测定用光束，在该基准面27a和反射板28的反射面28a之间往复的期间，二次透过被检测体7。此时，测定用光束，因被检测体的厚度不均而使其波面被散乱化，并作为透过被检测光返回到透过型基准板27的基准面27a。该透过被检测光透过基准面27a并与基准光干涉，由此得到载持有被检测体7的厚度不均等相位信息的干涉光。所得到的干涉光，由准直透镜26所聚光，并入射到光束分离器25，其一部分透过该光束分离器25而被入射到上述摄像机构30。

摄像机构30，备有成像透镜31和摄像机32。摄像机32，例如，备有：配置于成像透镜31的成像位置的摄像面33。该摄像面33，例如由如下器件构成：光电二极管(photo diode)，其产生与所受光的光的强度相对应的电荷；或CCD图像传感器的摄像面，其由转送累积于该光电二极管的电荷的CCD(均略去图示)等构成，并构成为：通过在上述瞬间的摄像期间由摄像面33所受光的干涉光，得到载持有在该瞬间的摄像期间有关被检测体7的相位信息的干涉条纹图像信息，并将该干涉条纹图像信息，变换为例如NTST(National Television System)规格的交替(intelace)扫描方式的数字信号后输出。

另外，在上述的解析装置4中，如图1所示，备有：图像生成部41，其基于来自摄像机32的视频信号，生成干涉条纹图像；多个条纹解析部42，其对由该图像生成部41所生成的干涉条纹图像进行条纹解析，并求出上述瞬间的摄像期间的上述被检测体7的厚度不均等相位信息；以及同步信号生成部43，其基于来自摄像机32的视频信号，设定上述瞬间的摄像期间，以使所述视频信号被包含于摄像面33的受光容许期间内，并生成用于控制驱动上述AOM13的时刻的同步信号，并将此输出到上述AOM驱动器14。

基于从该同步信号生成部输出43输出的同步信号，从上述AOM驱动器14输出AOM驱动脉冲信号。该AOM驱动脉冲信号，规定上述瞬间的摄像期间，上述AOM13仅在该脉冲信号输出的期间，切换来自上述准直透镜12的测定用光束的出射方向，并将该测定用光束(详细地说，是产生测定用光束的一次衍射光、并将该一次衍射光)入射到上述反射镜15。

图3表示瞬间的摄像期间的设定例，即AOM驱动脉冲信号的产生时刻的例子。图3所示的例子是假定如下情况的：即摄像机32的摄像面33由CCD图像传感器等构成，并以行间插入/转移(interline/transfer)的方式进行来自该CCD图像传感器的信号电荷的转送，该读出用适合于NTSC标准的交替方式的帧读出而进行。即，在图3所示的例子中，奇数(ODD)场和偶数(EVEN)场的电荷累积期间为1/30秒，且各场的电荷累积期间以每1/60秒重叠(overlap)。另外，奇数场和偶数场顺次地被交互读出，并由一组的奇数场和偶数场构成一帧。AOM驱动脉冲信号，在构成一帧的一组奇数和偶数场的各个电荷累积期间相互重叠的期间内的大致中央位置，以10μs的宽度，仅产生一次。

也就是说，对于以1/30秒周期读出的各帧，分别设定有各一次10μs的瞬间的摄像期间，在构成各帧的各一组的奇数和偶数场中，仅在该瞬间的摄像期间同时累积电荷。因此，能够在各帧中得到不模糊的干涉条纹。另外，所谓10μs的期间，是该期间的被检测体7的移动量相当于摄像面33上该摄像面33的图像尺寸的二分之一以下的期间。

另一方面，上述图像生成部41，例如由如下器件构成：存储有图像处理程序或应处理的影像数据的存储器，或进行图像处理运算的CPU等，而上述各条纹解析部由如下器件构成：存储有条纹解析程序或应处理的干涉条纹图像数据的存储器，或进行图像处理运算的CPU等。多个的条纹解析部42以如下方式构成，即对于在较短的规定时间内多个地设定上述瞬间的摄像期间的情况等，能够对分别基于在各瞬间的摄像期间所得到的干涉条纹图像信息的各条纹解析，并行地进行处理。另外，也可以构成为在不能由一个解析装置对多个条纹解析并行地进行处理的情况下，使用图像处理用解析装置和条纹解析用的多个处理装置，并通过多个解析装置(多台计算机装置)分别并行地对各解析进行处理。

可以通过例如傅里叶变换解析法，进行上述各条纹解析部42中的条纹解析处理。该傅里叶变换解析法，已知有作为能够基于一个干涉条纹图像信息而进行亚条纹(sub fringe)干涉测量的解析方法，其具体细节已在例如“光学”第13卷第1号(1984年2月)第55页～第65页的“亚条纹干涉测量基础”中有记载。在使用该傅里叶变换的情况下，需要将高频的空间载波条纹(空间载波频率)重叠于干涉光，在本实施方式中，通过将上述平面反射板28的反射面28a相当于上述透过型基准板27的基准面27a以规定的微小角度ε倾斜而配置，则能够谋求将上述空间载波条纹导入。

另外，在被检测体7是上述那样的薄膜材的情况下，则会出现在被检测体7上形成互相大致平行而延伸的条纹状图案的情况。虽然这种条纹状图案是由于薄膜材的材质和制造方法而出现的图案，但是已知也有例如，以大致平行于薄膜的长度方向而延伸的方式产生条纹的情况。由于这种条纹状图案作为较高频的成分而出现于干涉条纹图像，因此也要考虑与上述空间载波条纹的频率图案近似的情况。虽然空间载波条纹在解析过程中被除去，但是若薄膜材所具有的条纹图案和空间载波的频率图案近似，则空间载波条纹的除去变得困难，容易对解析结果产生负面影像。为了明确地区别薄膜材的条纹图案和空间载波条纹的频率图案，在本实施方式中，以空间载波条纹与薄膜材的条纹图案大致垂直的方式，确定平面反射板28的反射面28a相对于透过型基板27的基准面27a的倾斜方向(例如，在产生大致平行于薄膜材的长度方向而延伸的条纹图案的情况下，将平面反射板28的反射面28a的倾斜方向，置为大致与薄膜材的长度方向平行)。

另外，在上述那样的薄膜中，已经周知有因其分子构造的光学各向异性而显示出双折射现象。若产生双折射，则会因干涉条纹的对比度降低而对测量产生负面影响。因此，在本实施方式装置中，在被检测体7具有光学各向异性的情况下，通过在测定用光束的光路上配置直线偏振光滤光片等，而将测定用光束置为直线偏振光，并通过配置直线偏振光滤光片的透过轴的方向等，根据被检测体7的光学轴的方向，调整直线偏振光的电场的振动方向，从而抑制双折射。

接下来，说明本发明的一个实施方式涉及的动体测定用光干涉测量方法(以下称“本实施方式方法”)。本实施方式方法，使用上述的动体测定用干涉仪装置，以如下步骤进行。

(1)如图1和图2所示的方式设置上述动体测定用干涉仪装置。

(2)通过半导体激光器11出射激光光束，并通过准直透镜12将其光束准直而形成测定用光束，并入射到AOM13(光束输出步骤)。在该阶段不驱动AOM13。因此，入射到AOM13的测定用光束不入射到干涉光学系统20，也不照射到被检测体7。

(3)驱动摄像机32，得到视频信号。在该阶段，由于测定用光束不被照射到被检测体7，因此不能得到干涉条纹图像信息。

(4)基于来自摄像机32的视频信号，在同步信号生成部43中生成同步信号，并将其输出到AOM驱动器14。藉此，如图3所示的那样输出AOM驱动脉冲信号，并仅在该AOM驱动脉冲信号输出的瞬间的摄像期间，经由AOM13、狭缝板16、和反射反射镜15而将测定用光束干入射到干涉光学系统20(摄像定时控制步骤)。

(5)在瞬间的摄像期间入射到干涉光学系统20的测定用光束经由发散透镜21、准直透镜22、聚光透镜23、针孔24a、光束分离器25、以及准直透镜26，入射到透过型基准板27。接着，在透过型基准板27的基准面27a，被分离为：逆向反射而成为基准光的光束，和透过并照射被检测体7的光束。照射被检测体7的光束，透过被检测体7后，由平面反射板28的反射面28a所反射，而再次透过被检测体7后，作为透过被检测光而返回到透过型基准板27，并进一步透过基准面27a并与基准光合波而得到干涉光(干涉光生成步骤)。

(6)使用摄像机32，通过在上述瞬间的摄像期间由摄像面33所受光的上述干涉光，得到载持有该瞬间的摄像期间的被检测体7的厚度不均和条纹状图案等相位信息的干涉条纹图像(摄像步骤)，并将其变为视频信号而输出到图像生成部41。

(7)在图像生成部41，基于所入射的视频信号，顺次生成对应于各瞬间的摄像期间的干涉条纹图像，并将它们顺次输出到多个条纹解析部42。

(8)在各条纹解析部42，通过傅里叶变换解析法对所入射的各干涉条纹图像进行条纹解析，求出各瞬间的摄像期间的被检测体7的厚度不均和条纹状图案等相位信息。

另外，通过所求得的相位信息，能够判定被检测体7作为制品是否合格，并能够在产生成为不合格部分的情况下，根据干涉条纹图像的摄像时刻而指定其为不合格的部分，其后将该部分废弃，并将测量结果反馈到被检测体7的制造条件等控制，从而变更制造条件等。

根据以上所说明的动体测定用干涉仪装置以及动体测定用光干涉测量方法，将各瞬间的摄像期间设定为包含于摄像面33的各受光容许期间内部，由此即使在使用常用的动画用CCD图像传感器的情况下，也能够在每段规定的时间间隔确实地得到，与被检测体7在静止状态所摄像得到的干涉条纹信息相同的干涉条纹信息，因此能够以流动制造线上的方式线测量移动的被检测体。

另外，通过使用AMO13，可以将从通常的半导体激光光源11连续地输出的测定用光束，只是在各瞬间的摄像期间照射到被检查体7，因此与使用价格昂贵的脉冲激光的情况相比，能够以低成本实现装置。

另外，通过在透过型基准板27的基准面27a上设置光量比调整膜，在平面反射板28的反射面28a上设置高反射膜，能够提高摄像所得到的干涉条纹图像的对比度，从而能够进行高精度的测定。

以上，虽然说明了本发明的实施方式，但是本发明不限于上述的实施方式，也可以各种各样地变更方式。

例如，在上述实施方式中，作为摄像定时控制机构，虽然使用备有利用声音光学效应而切换测定用光束的出射方向的AO元件的光偏转机构(AOM13)；但是也可以使用，备有利用电光学效应而切换测定用光束的出射方向的EO元件的，光偏转机构；也可以使用利用压电元件等变化反射反射镜15的角度从而切换测定用光束的出射方向的光偏转机构；或者也可以使用仅在瞬间的摄像期间使测定用光束的光路开放，而在其他期间使之遮断的机械式斩波器(chopper)或液晶光闸。当然，也可以将脉冲激光和高速摄像机以及它们的驱动器，作为摄像定时控制机构而使用。

另外，在上述实施方式中，虽然可以通过傅里叶变换解析法而进行条纹解析处理，但是也可以使用如下那样的条纹解析方法，即如日本专利第2821685号公报所记载的、使用偏振光而使位相错位，并根据一个波面信息进行条纹扫描解析。

另外，在上述实施方式中，作为构成摄像面33的例子举出了CCD图像传感器，并且，对电荷的转送方式和读出方式，以及扫描方式均做了例示，但是它们不限于所例示的内容。例如，能够分别使用：作为电荷的转送方式，可以使用帧·转移方式、帧·行间插入·转移方式；作为读出方式可以使用场读出方式、全像素读出方式；作为扫描方式可以使用渐进式(progressive)扫描方式，并也能够使用CMOS图像传感器等的其它摄像元件构成摄像面33。

另外，在上述的实施方式中，虽然将长条薄膜材作为被检测体，但是本发明也适用于移动的各种被检测体的测量，例如相互分离的多个被检测体顺次移动的那样的场合的测量。另外，也能够适用于对测定用光束不透明的被检测体的测量，此时没有必要备置平面反射板28。并且被检测体的形状也不限于平面状的形状。也能够适用于例如球轴承或光学透镜等具有球状被检测面的被检测体的测量。

另外，虽然在上述的实施方式中使用了斐索(Fizeau)型干涉仪装置，但本发明也能够适用于迈克尔逊型、马赫-曾德型，和阿布拉门逊(Abramson)型斜入射型干涉仪等其他的干涉装置。

Claims (14)

1、一种动体测定用干涉仪装置，对移动的被检测体进行光干涉测量，其中，具备：

光束输出机构，其输出测定用光束；

干涉光学系统，其对相对于该干涉仪装置而移动的所述被检测体照射所述测定用光束，使由该被检测体所反射的反射被检测光或透过该被检测体的透过被检测光，与基准光干涉而得到干涉光；

摄像机构，其通过用摄像面受光所述干涉光而得到图像信息；

摄像定时控制机构，其将可视为所述被检测体相对于该干涉仪装置大致静止的瞬间的摄像期间，设定为包含于所述摄像面的受光容许期间内，并以仅在该瞬间的摄像期间使所述干涉光入射到所述摄像面的方式进行控制，

所述摄像机构，构成为：根据在所述瞬间的摄像期间由所述摄像面所受光的所述干涉光，得到载持了该瞬间的摄像期间的所述被检测体的相位信息的干涉条纹图像。

2、根据权利要求1所述的动体测定用干涉仪装置，其特征在于，

使所述摄像定时控制机构构成为：仅在所述瞬间的摄像期间向所述被检测体照射所述测定用光束，并切换所述测定用光束的出射方向。

3、根据权利要求2所述的动体测定用干涉仪装置，其特征在于，

所述摄像定时控制机构，具备利用声音光学效应而对所述测定用光束的出射方向进行切换的光偏转机构而成。

4、根据权利要求1～3中任一项所述的动体测定用干涉仪装置，其特征在于，

所述瞬间的摄像期间被设为，该瞬间的摄像期间中的所述被检测体的移动量在所述摄像面上与该摄像面的像素尺寸的二分之一以下相当的期间。

5、根据权利要求1～4中任一项所述的动体测定用干涉仪装置，其特征在于，

具备配置于所述测定用光束的光路上的透过型基准板，并构成为：在该基准板的基准面上，将入射到该基准面的所述测定用光束分离为逆向反射而成为所述基准光的光束，以及透过而照射所述被检测体的光束。

6、根据权利要求5所述的动体测定用干涉仪装置，其特征在于，

所述被检测体对于所述测定用光束具有透明性的情况下，具备以夹持所述被检测体并与所述透过型基准板大致相面对的方式而配置的反射板，并构成为：在该反射板的反射面，将透过所述被检测体而入射的所述测定用光束，向着所述透过型基准板而反射。

7、根据权利要求6所述的动体测定用干涉仪装置，其特征在于，

设置光量比调整膜，该光量比调整膜从所述基准板观察，依次层叠至少一层的光反射吸收层和至少一层的电介质反射防止层而成，并具有如下功能：对从所述基准面侧入射的所述测定用光束反射其一部分，将剩余的其中一部分吸收后将其余的部分向所述被检测体射出；同时还具有如下功能：对于从所述被检测体侧入射的、来自所述反射板的返回光，一方面将其一部分吸收，并抑制反射，将剩余的作为所述透过被检测光而出射到所述基准面的方向，

在所述反射板的反射面上，设有对所述测定用光束的反射率高的高反射膜。

8、根据权利要求6所述的动体测定用干涉仪装置，其特征在于，

在所述透过型基准板的所述基准面和所述被检测体之间插拨自如地配置光量比调整滤光片，

在所述反射板的所述反射面，设置有对所述测定用光束具有高反射率的高反射膜，

所述光量比调整滤光片，设有多层膜构造的光量比调整膜而成，所述光量比调整膜，是在透明基板的与所述被检测体相面对的面或与所述基准面相面对的面的任意一个面上，从所述基准面观察，依次层叠至少一层的光反射吸收层和至少一层的电介质反射防止层而成，该光量比调整膜，被设为具有如下功能的膜构成：对于来自所述透明基板的与所述基准面相面对的面一侧的入射光，反射其一部分，将剩余的其中一部分吸收后将其余的部分向所述被检测体射出；同时具有如下功能：对于从与所述被检测体相面对的面一侧入射的、来自被检测体的返回光，一方面将其一部分吸收，并抑制反射，将剩余的作为所述被检测光而出射到所述基准面方向。

9、根据权利要求1～8中任一项所述的动体测定用干涉仪装置，其特征在于，

备有：解析机构，其进行基于所述干涉条纹图像信息的条纹解析，求出所述相位信息。

10、根据权利要求9所述的动体测定用干涉仪装置，其特征在于，

在规定时间内设定有多个所述瞬间的摄像期间，所述解析机构被构成为，能够并行地处理分别基于在各瞬间的摄像期间所得到的所述干涉条纹图像信息的各条纹解析。

11、根据权利要求9或10所述的动体测定用干涉仪装置，其特征在于，

所述解析机构，通过傅里叶变换解析法进行条纹解析，

所述干涉光学系统，以在所述干涉光上叠加所述傅里叶变换解析法所需要的空间载波条纹的方式而被配置。

12、根据权利要求11所述的动体测定用干涉仪装置，其特征在于，

在所述被检测体具有互相大致平行而延伸的条纹图案的情况下，

所述干涉光学系统，配置成：使所述空间载波条纹与所述条纹状图案大致垂直。

13、根据权利要求6～12中任一项所述的动体测定用干涉仪装置，其特征在于，

在所述被检测体具有光学各向异性的情况下，

将所述测定用光束置为直线偏振光，该直线偏振光的电场的振动方向，根据所述被检测体的光学轴的方向，而调整为抑制双折射的方向。

14、一种动体测定用光干涉测量方法，使用干涉仪装置，对移动的被检测体进行光干涉测量，其中，进行如下步骤：

光束输出步骤，输出测定用光束；

干涉光生成步骤，对相对于所述干涉仪装置而移动的所述被检测体照射所述测定用光束，使由该被检测体所反射的反射被检测光或透过该被检测体的透过被检测光，与基准光干涉而得到干涉光；

摄像步骤，用摄像面受光所述干涉光而得到图像信息；

摄像定时控制步骤，将可以视为所述被检测体对于该干涉仪装置大致静止的瞬间的摄像期间，设定为包含于所述摄像面的受光容许期间内，并以仅在该瞬间的摄像期间使所述干涉光入射到所述摄像面的方式进行控制；

根据在所述瞬间的摄像期间由所述摄像面所受光的所述干涉光，得到载持了该瞬间的摄像期间的所述被检测体的相位信息的干涉条纹图像，并通过进行基于该所得到的干涉条纹图像信息的条纹解析而求出所述相位信息。

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