JP2001050819A - 連続可変感度型無色光学干渉計 - Google Patents
連続可変感度型無色光学干渉計Info
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J9/00—Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength
- G01J9/02—Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength by interferometric methods
- G01J9/0215—Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength by interferometric methods by shearing interferometric methods
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- Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 実施が簡単であることと、強く擾乱されたま
たはきわめて広いスペクトル幅の低輝度光源を基にした
ハルトマン−シャック分析器の動作能力と、四辺偏移干
渉計の動力特性調節の柔軟性とを同時に兼備した干渉計
を提供すること。 【解決手段】 分析すべき光束に直角であって分析平面
と光学的に共役な平面内に、方形メッシュ回折格子を設
置する光束の波面を分析するための方法。格子から出射
する種々の束は、変形が分析される波面の勾配に関連す
る像を形成しながら干渉する。本方法は、格子（ＧＲ）
が、格子（ＧＩ３Ａ）で実施され、分析すべき束の光
を、方形メッシュに従って配設された複数の出射束とし
て透過する二次ひとみの方形メッシュを規定する輝度関
数と、隣接する２つの出射束が逆位相になるような位相
ずれをこれらの出射束の間にもたらす格子（ＧＰ４）で
実施される移送関数の乗算を実施することを特徴とす
る。
たはきわめて広いスペクトル幅の低輝度光源を基にした
ハルトマン−シャック分析器の動作能力と、四辺偏移干
渉計の動力特性調節の柔軟性とを同時に兼備した干渉計
を提供すること。 【解決手段】 分析すべき光束に直角であって分析平面
と光学的に共役な平面内に、方形メッシュ回折格子を設
置する光束の波面を分析するための方法。格子から出射
する種々の束は、変形が分析される波面の勾配に関連す
る像を形成しながら干渉する。本方法は、格子（ＧＲ）
が、格子（ＧＩ３Ａ）で実施され、分析すべき束の光
を、方形メッシュに従って配設された複数の出射束とし
て透過する二次ひとみの方形メッシュを規定する輝度関
数と、隣接する２つの出射束が逆位相になるような位相
ずれをこれらの出射束の間にもたらす格子（ＧＰ４）で
実施される移送関数の乗算を実施することを特徴とす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光束の波面分析を目
的とする。
的とする。
【０００２】
【従来の技術】この種の分析により、光学要素の検査、
光学機器の品質認証、ならびに能動または適応光学系内
で使用される変形可能光学素子の制御が可能である。ま
たこの種の分析により、地球の大気を通過する際、ある
いはブロワ流内で遭遇することがある擾乱環境内の光学
的屈折率の変化など、直接測定が不可能な物理的現象の
研究も可能である。またこの種の分析は、たとえばマト
リクス焦点面などの電子部品の平面度の検査、ならびに
出力レーザビームの整形にも使用される。
光学機器の品質認証、ならびに能動または適応光学系内
で使用される変形可能光学素子の制御が可能である。ま
たこの種の分析により、地球の大気を通過する際、ある
いはブロワ流内で遭遇することがある擾乱環境内の光学
的屈折率の変化など、直接測定が不可能な物理的現象の
研究も可能である。またこの種の分析は、たとえばマト
リクス焦点面などの電子部品の平面度の検査、ならびに
出力レーザビームの整形にも使用される。
【０００３】本発明による波面の分析の種類は、分析す
べき束の進路上に位置決めされた回折格子を使用するこ
とに基づく。
べき束の進路上に位置決めされた回折格子を使用するこ
とに基づく。
【０００４】以下の説明をよく理解するために、このよ
うな格子を、位相、輝度、あるいは両者の周期的変動を
もたらす光学装置であると規定する。あらゆる格子は、
格子によりもたらされる周期的位相変動を示す位相関数
と、格子によりもたらされる周期的輝度変動を示す輝度
関数の２つの関数を乗算することを特徴とする。
うな格子を、位相、輝度、あるいは両者の周期的変動を
もたらす光学装置であると規定する。あらゆる格子は、
格子によりもたらされる周期的位相変動を示す位相関数
と、格子によりもたらされる周期的輝度変動を示す輝度
関数の２つの関数を乗算することを特徴とする。
【０００５】出願人は、そのフランス特許第２７１２９
７８号に従い、二次元格子の構成形態および規定を再度
記す。２方向において等間隔で配置された点の集合は平
面メッシュを構成する。この点は基本メッシュを規定す
る。基本メッシュは、面を規定する二方向に沿って非間
隙性舗設を実現することができる最小表面積である。基
本メッシュの多角形は、集合の任意の点をその最も近い
隣接点に接続する区間の垂直二等分線により辺が支持さ
れる最小表面積の多角形である。二次元格子は、平面メ
ッシュに従い配置された基本モチーフの任意の反復であ
る。平面メッシュは、六角形または矩形（正方メッシュ
は後者の特別な場合に過ぎない）の基本メッシュを規定
することができる。
７８号に従い、二次元格子の構成形態および規定を再度
記す。２方向において等間隔で配置された点の集合は平
面メッシュを構成する。この点は基本メッシュを規定す
る。基本メッシュは、面を規定する二方向に沿って非間
隙性舗設を実現することができる最小表面積である。基
本メッシュの多角形は、集合の任意の点をその最も近い
隣接点に接続する区間の垂直二等分線により辺が支持さ
れる最小表面積の多角形である。二次元格子は、平面メ
ッシュに従い配置された基本モチーフの任意の反復であ
る。平面メッシュは、六角形または矩形（正方メッシュ
は後者の特別な場合に過ぎない）の基本メッシュを規定
することができる。
【０００６】入射束と呼ばれる光束を回折格子に当てる
場合、出射束と呼ばれる格子によって回折された光束は
等価な２つの手法により記述することができる。
場合、出射束と呼ばれる格子によって回折された光束は
等価な２つの手法により記述することができる。
【０００７】第１の手法は、出射束を入射束の複製とみ
なすことにある。この複製は二次束と呼ばれ、それぞれ
が格子の回折命令に対応する。
なすことにある。この複製は二次束と呼ばれ、それぞれ
が格子の回折命令に対応する。
【０００８】第２の手法は、出射束を格子の各メッシュ
により回折される束とみなすことにある。これらは二次
束と呼ばれる。
により回折される束とみなすことにある。これらは二次
束と呼ばれる。
【０００９】格子により輝度関数がもたらされる場合、
各二次束は二次ひとみから出される。
各二次束は二次ひとみから出される。
【００１０】「Ｐｈａｓｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ
ｓｙｓｔｅｍｓ ｆｏｒ ａｄａｐｔｉｖｅ ｏｐｔ
ｉｃｓ」、Ｊ．Ｃ．ＷＹＡＮＴ、ＡＧＡＲＤ Ｃｏｎ
ｆ．Ｐｒｏｃ．，Ｎｏ３００、１９８１に記述されてい
る「ハルトマン−シャック」分析器が知られている。全
体的な動作原理は、分析すべき位相不良を、位相関数で
構成される二次元格子を規定するマイクロレンズであっ
て、それぞれが二次束を画定するマイクロレンズのグリ
ッドが設置される分析面と共役させることにある。観測
面と呼ばれる、マイクロレンズの焦点の共通面には、波
面の勾配に従って変形された斑の二次メッシュが見られ
る。能動または適応光学系の制御という適用の場合、主
なメッシュは矩形である。上の説明は、ハルトマン−シ
ャックの分析器の従来の記述によるものであり、二次ビ
ームへの分解の手法に基づく。マイクロレンズ格子によ
り回折される二次束への分解に基づく別の解釈は、刊行
物「Ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ ｏｎ ａ Ｈａｒｔｍａｎ
ｎ ｔｈｅｍｅ」、Ｆ．Ｒｏｄｄｉｅｒ、ＳＰＩＥ、Ｔ
ＵＸＯＮ １９９０において概略が示されている。
ｓｙｓｔｅｍｓ ｆｏｒ ａｄａｐｔｉｖｅ ｏｐｔ
ｉｃｓ」、Ｊ．Ｃ．ＷＹＡＮＴ、ＡＧＡＲＤ Ｃｏｎ
ｆ．Ｐｒｏｃ．，Ｎｏ３００、１９８１に記述されてい
る「ハルトマン−シャック」分析器が知られている。全
体的な動作原理は、分析すべき位相不良を、位相関数で
構成される二次元格子を規定するマイクロレンズであっ
て、それぞれが二次束を画定するマイクロレンズのグリ
ッドが設置される分析面と共役させることにある。観測
面と呼ばれる、マイクロレンズの焦点の共通面には、波
面の勾配に従って変形された斑の二次メッシュが見られ
る。能動または適応光学系の制御という適用の場合、主
なメッシュは矩形である。上の説明は、ハルトマン−シ
ャックの分析器の従来の記述によるものであり、二次ビ
ームへの分解の手法に基づく。マイクロレンズ格子によ
り回折される二次束への分解に基づく別の解釈は、刊行
物「Ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ ｏｎ ａ Ｈａｒｔｍａｎ
ｎ ｔｈｅｍｅ」、Ｆ．Ｒｏｄｄｉｅｒ、ＳＰＩＥ、Ｔ
ＵＸＯＮ １９９０において概略が示されている。
【００１１】この種の分析器は、検出すべき作動差の不
良が波長に依存しない限り、多色光で動作するという利
点を有する。この分析器は、ただ１つの光学素子で構成
され、実施がきわめて簡単であり、その光効率はきわめ
て良い。しかしながら、その感度およびその動力特性は
マイクロレンズのグリッドを交換しないと調節すること
ができない。副次抽出法と呼ばれる分析モードでは、こ
の分析器により、低輝度光源を基にして波面の分析も可
能である。この分析モードは、波面の勾配のいくつかの
側定点に細い有効束を集中するために、測定すべき波面
の如何に関わらず、少数のマイクロレンズを使用する。
良が波長に依存しない限り、多色光で動作するという利
点を有する。この分析器は、ただ１つの光学素子で構成
され、実施がきわめて簡単であり、その光効率はきわめ
て良い。しかしながら、その感度およびその動力特性は
マイクロレンズのグリッドを交換しないと調節すること
ができない。副次抽出法と呼ばれる分析モードでは、こ
の分析器により、低輝度光源を基にして波面の分析も可
能である。この分析モードは、波面の勾配のいくつかの
側定点に細い有効束を集中するために、測定すべき波面
の如何に関わらず、少数のマイクロレンズを使用する。
【００１２】出願人は上述のフランス特許第２７１２９
７８号は、二次元位相および／または輝度格子および空
間ろ波システムを使用する三辺偏移干渉計を記述してい
る。二次束への分解による手法によれば、格子は、不良
の共役面内で、分析すべき入射束を３つの二次束に光学
的に分割する。このようにして得られた３つの二次束の
特別な光学的処理により、採用する観測面の如何に関わ
らずコントラストが不変である光斑の六角形メッシュか
ら成る干渉写真を観測することができる。この干渉写真
は波面の勾配に対し感応し、しかも動力特性および感度
の無段調節が可能である。そこにおける観測距離は、観
測面と、感度０と呼ばれる面との距離と規定され、後者
は、空間フィルタの下流側に位置する格子の面の共役面
である。出願人は、論文「Ａｃｈｒｏｍａｔｉｃ Ｔｈ
ｒｅｅ−Ｗａｖｅ（ｏｒ ｍｏｒｅ）Ｌａｔｅｒａｌ
Ｓｈｅａｒｉｎｇ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ」Ｊ
ｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ
ｏｆ ＡｍｅｒｉｃａＡ，ｖｏｌｕｍｅ１２，Ｎｏ１
２，ｄｅｃｅｍｂｅｒ １９９５において、この干渉計
から、干渉写真において観測される光斑の二次元メッシ
ュが矩形であり、したがって能動または適応光学系の制
御という適用により適した四辺偏移干渉計への改修の概
略説明を行っている。
７８号は、二次元位相および／または輝度格子および空
間ろ波システムを使用する三辺偏移干渉計を記述してい
る。二次束への分解による手法によれば、格子は、不良
の共役面内で、分析すべき入射束を３つの二次束に光学
的に分割する。このようにして得られた３つの二次束の
特別な光学的処理により、採用する観測面の如何に関わ
らずコントラストが不変である光斑の六角形メッシュか
ら成る干渉写真を観測することができる。この干渉写真
は波面の勾配に対し感応し、しかも動力特性および感度
の無段調節が可能である。そこにおける観測距離は、観
測面と、感度０と呼ばれる面との距離と規定され、後者
は、空間フィルタの下流側に位置する格子の面の共役面
である。出願人は、論文「Ａｃｈｒｏｍａｔｉｃ Ｔｈ
ｒｅｅ−Ｗａｖｅ（ｏｒ ｍｏｒｅ）Ｌａｔｅｒａｌ
Ｓｈｅａｒｉｎｇ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ」Ｊ
ｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ
ｏｆ ＡｍｅｒｉｃａＡ，ｖｏｌｕｍｅ１２，Ｎｏ１
２，ｄｅｃｅｍｂｅｒ １９９５において、この干渉計
から、干渉写真において観測される光斑の二次元メッシ
ュが矩形であり、したがって能動または適応光学系の制
御という適用により適した四辺偏移干渉計への改修の概
略説明を行っている。
【００１３】この種の分析器は色消しでありその光効率
はハルトマン−シャック分析器の光効率に近い。反対
に、この種の分析器は、二次束を選択するための空間ろ
波システムを、格子と干渉縞システムの干渉面との間に
挿入することから、実施がより複雑である。さらに、空
間ろ波システムは、強く擾乱された光束またはきわめて
広いスペクトル幅の光束の測定に対して制限を課す。こ
のように、この種の分析器では、ハルトマン−シャック
分析器に関して提起した副次抽出分析モードができな
い。
はハルトマン−シャック分析器の光効率に近い。反対
に、この種の分析器は、二次束を選択するための空間ろ
波システムを、格子と干渉縞システムの干渉面との間に
挿入することから、実施がより複雑である。さらに、空
間ろ波システムは、強く擾乱された光束またはきわめて
広いスペクトル幅の光束の測定に対して制限を課す。こ
のように、この種の分析器では、ハルトマン−シャック
分析器に関して提起した副次抽出分析モードができな
い。
【００１４】したがって、実施が簡単であることと、強
く擾乱されたまたはきわめて広いスペクトル幅の低輝度
光源を基にしたハルトマン−シャック分析器の動作能力
と、フランス特許第２７１２９７８号の三辺偏位干渉
計、あるいは論文「Ａｃｈｒｏｍａｔｉｃ Ｔｈｒｅｅ
−Ｗａｖｅ（ｏｒ ｍｏｒｅ）Ｌａｔｅｒａｌ Ｓｈｅ
ａｒｉｎｇ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ」に概略が
記されている四辺偏移干渉計の動力特性調節の柔軟性と
を同時に兼備した干渉計を自由に使用できることがきわ
めて望まれる。
く擾乱されたまたはきわめて広いスペクトル幅の低輝度
光源を基にしたハルトマン−シャック分析器の動作能力
と、フランス特許第２７１２９７８号の三辺偏位干渉
計、あるいは論文「Ａｃｈｒｏｍａｔｉｃ Ｔｈｒｅｅ
−Ｗａｖｅ（ｏｒ ｍｏｒｅ）Ｌａｔｅｒａｌ Ｓｈｅ
ａｒｉｎｇ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ」に概略が
記されている四辺偏移干渉計の動力特性調節の柔軟性と
を同時に兼備した干渉計を自由に使用できることがきわ
めて望まれる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこの意味にお
いて進歩をもたらすことを目的とする。
いて進歩をもたらすことを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は、方法または装
置の形態で想定することができる。
置の形態で想定することができる。
【００１７】提供される方法は、 ａ）分析すべき光束に直角であって波面の分析平面と光
学的に共役な平面内あるいはその近くに、方形メッシュ
二次元格子を設置し、これにより、種々の出射束におい
て束の回折を発生させ、 ｂ）出射束の干渉によって形成され、その変形が分析さ
れる波面の勾配に関連する像を、平面内で生成し観測す
る、光束の波面を分析するための方法である。
学的に共役な平面内あるいはその近くに、方形メッシュ
二次元格子を設置し、これにより、種々の出射束におい
て束の回折を発生させ、 ｂ）出射束の干渉によって形成され、その変形が分析さ
れる波面の勾配に関連する像を、平面内で生成し観測す
る、光束の波面を分析するための方法である。
【００１８】本発明の一態様によれば、操作ａ）は、 ａ１）分析すべき束の光に、二次束の方形メッシュを透
過させる、二次ひとみの方形メッシュを規定する輝度関
数と、 ａ２）隣接する２つの二次束が逆位相になるような位相
ずれをこれらの二次束の間にもたらす位相関数とを乗算
することを含む。
過させる、二次ひとみの方形メッシュを規定する輝度関
数と、 ａ２）隣接する２つの二次束が逆位相になるような位相
ずれをこれらの二次束の間にもたらす位相関数とを乗算
することを含む。
【００１９】逆位相という言葉から、絶対逆位相に実質
的に近い位相ずれも理解しなければならない。
的に近い位相ずれも理解しなければならない。
【００２０】これにより、このようにして規定された２
つの関数の乗算を実現する回折格子は、伝播し干渉し
て、格子の面に平行なあらゆる観測面において、コント
ラストが実質的に観測距離および使用波長とは無関係な
光斑の方形メッシュの形態の像を生成する二次束方形メ
ッシュを回折する。
つの関数の乗算を実現する回折格子は、伝播し干渉し
て、格子の面に平行なあらゆる観測面において、コント
ラストが実質的に観測距離および使用波長とは無関係な
光斑の方形メッシュの形態の像を生成する二次束方形メ
ッシュを回折する。
【００２１】光斑の方形メッシュは、感度０の面である
格子の面内で観測することができる。有利には、メッシ
ュは、分析すべき波面の勾配および所望する動力特性に
応じてユーザ選択した観測距離のところに位置する面内
で行われる。
格子の面内で観測することができる。有利には、メッシ
ュは、分析すべき波面の勾配および所望する動力特性に
応じてユーザ選択した観測距離のところに位置する面内
で行われる。
【００２２】この方法は多色光で動作し、また観測距離
を調節することにより、機器の感度および動力特性の無
段階調節を通して、強く擾乱された光束の測定が可能で
ある。
を調節することにより、機器の感度および動力特性の無
段階調節を通して、強く擾乱された光束の測定が可能で
ある。
【００２３】こうしてユーザは、空間ろ波システムの挿
入にともなう実施の制約をうけることなく四辺偏移干渉
計の動力特性の無段階調節という柔軟性を得ることがで
きる。
入にともなう実施の制約をうけることなく四辺偏移干渉
計の動力特性の無段階調節という柔軟性を得ることがで
きる。
【００２４】本発明は、提案された方法を実施すること
が可能な装置も包含する。このような装置は、 α）基準面を、波面が分析される平面と共役させる入射
光学系と、 β）基準面内に設置され、種々の出射束への束の回折を
発生させる方形メッシュ二次元格子と、 γ）出射束の干渉によって形成され、その変形が分析さ
れる波面の勾配に関連する像を観測する手段とを備える
光束の波面を分析するための装置である。
が可能な装置も包含する。このような装置は、 α）基準面を、波面が分析される平面と共役させる入射
光学系と、 β）基準面内に設置され、種々の出射束への束の回折を
発生させる方形メッシュ二次元格子と、 γ）出射束の干渉によって形成され、その変形が分析さ
れる波面の勾配に関連する像を観測する手段とを備える
光束の波面を分析するための装置である。
【００２５】本発明によれば、本装置は、β）の格子
が、 − メッシュの第１方向において長さＬ、メッシュの第
２方向において幅ｌの輝度基本メッシュを有し、そこに
輝度基本モチーフが配置される輝度格子と、 − メッシュの第１方向において長さ２Ｌ、メッシュの
第２方向において幅２ｌの位相基本メッシュを有し、そ
こに位相基本モチーフが配置される位相格子とを備え、
位相格子のメッシュの側が輝度格子のメッシュの側と一
致し、位相基本モチーフが、隣接する２つの輝度基本モ
チーフを横断する２つの二次束間にπに近い位相ずれ
（２πモジューロ）をもたらすようになっていることを
特徴とする。
が、 − メッシュの第１方向において長さＬ、メッシュの第
２方向において幅ｌの輝度基本メッシュを有し、そこに
輝度基本モチーフが配置される輝度格子と、 − メッシュの第１方向において長さ２Ｌ、メッシュの
第２方向において幅２ｌの位相基本メッシュを有し、そ
こに位相基本モチーフが配置される位相格子とを備え、
位相格子のメッシュの側が輝度格子のメッシュの側と一
致し、位相基本モチーフが、隣接する２つの輝度基本モ
チーフを横断する２つの二次束間にπに近い位相ずれ
（２πモジューロ）をもたらすようになっていることを
特徴とする。
【００２６】本発明による好ましい二次元輝度格子は、
表面積が輝度基本メッシュの表面積の５０％前後の方形
輝度基本モチーフを有する。
表面積が輝度基本メッシュの表面積の５０％前後の方形
輝度基本モチーフを有する。
【００２７】ある厚さとある透過率を有する材料で実施
された本発明による好ましい二次元位相格子は、４つの
目を有する市松模様型の位相基本モチーフを有し、市松
模様のそれぞれの目は、輝度基本メッシュの長さＬ、幅
ｌを有し、隣接する２つの目は、屈折率の変化により、
規定の位相関数を実現する種々の厚さを有する。
された本発明による好ましい二次元位相格子は、４つの
目を有する市松模様型の位相基本モチーフを有し、市松
模様のそれぞれの目は、輝度基本メッシュの長さＬ、幅
ｌを有し、隣接する２つの目は、屈折率の変化により、
規定の位相関数を実現する種々の厚さを有する。
【００２８】本発明の他の特徴および長所は、以下の詳
細な記述と添付の図面を参照することにより明らかにな
ろう。
細な記述と添付の図面を参照することにより明らかにな
ろう。
【００２９】
【発明の実施の形態】図１Ａにおいて、多色光光源Ｓは
コリメータレンズＯ１の焦点に設置される。レンズＯ１
から出た平行光束は被試験試料を照射するが、この被試
験試料は平行面ナイフＬＡとして略図で示してあり、平
面ＰＤ内に設置され、平面度不良Ｄ１を有する。試料は
別の任意の光学システム（レンズまたは鏡、特に反射望
遠鏡の鏡）、あるいは単に、たとえば流によって乱され
るガス媒質帯とすることができる。
コリメータレンズＯ１の焦点に設置される。レンズＯ１
から出た平行光束は被試験試料を照射するが、この被試
験試料は平行面ナイフＬＡとして略図で示してあり、平
面ＰＤ内に設置され、平面度不良Ｄ１を有する。試料は
別の任意の光学システム（レンズまたは鏡、特に反射望
遠鏡の鏡）、あるいは単に、たとえば流によって乱され
るガス媒質帯とすることができる。
【００３０】天文学における適用の場合に本発明を実施
することが可能な装置を図１Ｂに示す。たとえば星のよ
うにきわめて遠い光源から出される平面波は、回折率の
変動を波線で示す乱流媒質を横断する。
することが可能な装置を図１Ｂに示す。たとえば星のよ
うにきわめて遠い光源から出される平面波は、回折率の
変動を波線で示す乱流媒質を横断する。
【００３１】入力部は、本発明による方法を実施するこ
とができる光学的適合を実現する。
とができる光学的適合を実現する。
【００３２】この適合は好ましくは、２つのレンズＯ２
およびＯ４から成り、中間位置に視野レンズＯ３を置い
た無限遠焦点レンズにより実現される。この無限遠焦点
レンズは、面ＰＤ内で分析される光束の直径を面ＰＣ内
に位置する二次元格子の直径に適合させる機能と、分析
すべき不良が位置する平面ＰＤと平面ＰＣを光学的に共
役させる機能とを有する。
およびＯ４から成り、中間位置に視野レンズＯ３を置い
た無限遠焦点レンズにより実現される。この無限遠焦点
レンズは、面ＰＤ内で分析される光束の直径を面ＰＣ内
に位置する二次元格子の直径に適合させる機能と、分析
すべき不良が位置する平面ＰＤと平面ＰＣを光学的に共
役させる機能とを有する。
【００３３】これら２つの面の間でこの共役を実現する
他の手段も可能である。
他の手段も可能である。
【００３４】分析面ＰＣ内に、輝度関数および位相関数
の組み合せを実施することができる二次元格子（ＧＲ）
を設置する。材料的にはこの格子は、たとえば図５の格
子のように、２つまたはそれ以上の格子（ＧＩ３Ａ、Ｇ
Ｐ４）で構成することができる。本発明の格子の特徴と
なるのは関数の個別の組み合せであって、個別実施形態
ではない。
の組み合せを実施することができる二次元格子（ＧＲ）
を設置する。材料的にはこの格子は、たとえば図５の格
子のように、２つまたはそれ以上の格子（ＧＩ３Ａ、Ｇ
Ｐ４）で構成することができる。本発明の格子の特徴と
なるのは関数の個別の組み合せであって、個別実施形態
ではない。
【００３５】図示する実施例では、格子は、輝度格子Ｇ
Ｉと位相格子ＧＰとで構成される。
Ｉと位相格子ＧＰとで構成される。
【００３６】輝度格子ＧＩは、分析すべき束の光をいく
つもの二次束で伝搬する二次ひとみの方形メッシュを規
定する輝度関数ＦＩを実現する。
つもの二次束で伝搬する二次ひとみの方形メッシュを規
定する輝度関数ＦＩを実現する。
【００３７】位相格子ＧＰは、隣接する２つの二次束の
間に、π（２πモジューロ）に近い平均位相ずれをもた
らす位相関数ＦＰを実現する。
間に、π（２πモジューロ）に近い平均位相ずれをもた
らす位相関数ＦＰを実現する。
【００３８】面内でこれら２つの関数が実現される順序
は重要ではない。
は重要ではない。
【００３９】本発明によれば、干渉写真は斑点の方形メ
ッシュで構成される。
ッシュで構成される。
【００４０】面ＰＣは感度０の面である。
【００４１】観測は、面ＰＣから選択した観測距離ｄの
ところに位置する面ＰＳ内で行われる。
ところに位置する面ＰＳ内で行われる。
【００４２】本装置の動力および感度は観測距離により
異なる。したがってｄが０の時には、観測面は、格子が
位置し感度が０である分析面ＰＣと同じであるとみなさ
れる。
異なる。したがってｄが０の時には、観測面は、格子が
位置し感度が０である分析面ＰＣと同じであるとみなさ
れる。
【００４３】一般に、面ＰＳとより接近し易い作業面と
の間に光学的共役を実現するレンズでたとえば構成され
る面ＰＳの補完的観察手段を使用することができる。
の間に光学的共役を実現するレンズでたとえば構成され
る面ＰＳの補完的観察手段を使用することができる。
【００４４】図２は、長さＬ、幅ｌの方形基本メッシュ
を特徴とする方形メッシュ二次元格子ＧＲを示す図であ
る。破線で示すメッシュは最終の格子において必ずしも
可視であるとは限らない。各メッシュ内にはモチーフＭ
Ｏが示してあるが、これは入射光束に対し、位相の変
化、輝度の変化、あるいは両者の変化をもたらすもので
ある。
を特徴とする方形メッシュ二次元格子ＧＲを示す図であ
る。破線で示すメッシュは最終の格子において必ずしも
可視であるとは限らない。各メッシュ内にはモチーフＭ
Ｏが示してあるが、これは入射光束に対し、位相の変
化、輝度の変化、あるいは両者の変化をもたらすもので
ある。
【００４５】図３は、本発明の方法による輝度関数を実
現する簡単な手段を提供する二次元輝度格子Ｇ１を示す
図である。図３Ａは、長さＬ、幅ｌの方形メッシュで交
差するクロスロンチ型格子ＧＩ３Ａを示す図である。塗
りつぶした部分は透過が０であり、空白の部分は透明で
あるか反射する。これらの空白部分は二次ひとみを構成
する。これらの空白部分の寸法ＬＩおよびｌＩはとく
に、それぞれ２Ｌ／３、２ｌ／３に近い。したがって二
次ひとみの表面積は、基本メッシュの表面積の半分に近
い。図３Ｂは、寸法Ｌの正方メッシュクロスロンチ型格
子ＧＩ３Ｂを示す図であり、出願人の見解によれば、本
発明の最も有利な使用形態である。
現する簡単な手段を提供する二次元輝度格子Ｇ１を示す
図である。図３Ａは、長さＬ、幅ｌの方形メッシュで交
差するクロスロンチ型格子ＧＩ３Ａを示す図である。塗
りつぶした部分は透過が０であり、空白の部分は透明で
あるか反射する。これらの空白部分は二次ひとみを構成
する。これらの空白部分の寸法ＬＩおよびｌＩはとく
に、それぞれ２Ｌ／３、２ｌ／３に近い。したがって二
次ひとみの表面積は、基本メッシュの表面積の半分に近
い。図３Ｂは、寸法Ｌの正方メッシュクロスロンチ型格
子ＧＩ３Ｂを示す図であり、出願人の見解によれば、本
発明の最も有利な使用形態である。
【００４６】図４は、本発明の方法により位相関数を実
施する簡単な手段を提供する二次元位相格子ＧＰの例の
斜視図である。図４は、辺２Ｌおよび２ｌの方形メッシ
ュの市松模様形格子ＧＰ４を示す図である。格子ＧＰ４
は、段階的に厚さが周期的に変化するため、隣接する段
の間の厚さの差ｅは以下の式に従う。 ｅ＝λ／ｎ＊（ｋ＋１／２） ここでλは使用平均波長であり、ｎは、 − 伝搬中に位相格子を使用する場合には材料の屈折
率、あるいは − 反射中に位相格子を使用する場合には伝搬媒質の屈
折率の２倍 であり、ｋは整数である。
施する簡単な手段を提供する二次元位相格子ＧＰの例の
斜視図である。図４は、辺２Ｌおよび２ｌの方形メッシ
ュの市松模様形格子ＧＰ４を示す図である。格子ＧＰ４
は、段階的に厚さが周期的に変化するため、隣接する段
の間の厚さの差ｅは以下の式に従う。 ｅ＝λ／ｎ＊（ｋ＋１／２） ここでλは使用平均波長であり、ｎは、 − 伝搬中に位相格子を使用する場合には材料の屈折
率、あるいは − 反射中に位相格子を使用する場合には伝搬媒質の屈
折率の２倍 であり、ｋは整数である。
【００４７】格子ＧＰ４の塗りつぶし面は、透過時に使
用される格子の場合には透明にし、反射時に使用される
格子の場合には反射するようにすることができる。
用される格子の場合には透明にし、反射時に使用される
格子の場合には反射するようにすることができる。
【００４８】格子ＧＩおよびＧＰを実施するのに有利な
手段は、半導体産業で広く使われているフォトリソグラ
フィによるマスキングおよびエッチング技術である。し
たがってＧＩは、金属マスクの堆積により基板エッジ上
に実施し、ＧＰは基板エッジのエッチングにより実施す
ることができる。これらの技術により、１つの基板エッ
ジだけで、ＧＩおよびＧＰの２つの関数ＦＩおよびＦＰ
を兼備した二次元位相および輝度格子を実施することが
可能である。
手段は、半導体産業で広く使われているフォトリソグラ
フィによるマスキングおよびエッチング技術である。し
たがってＧＩは、金属マスクの堆積により基板エッジ上
に実施し、ＧＰは基板エッジのエッチングにより実施す
ることができる。これらの技術により、１つの基板エッ
ジだけで、ＧＩおよびＧＰの２つの関数ＦＩおよびＦＰ
を兼備した二次元位相および輝度格子を実施することが
可能である。
【００４９】たとえば干渉写真の感光板への記録の原理
に基づいて、格子ＧＩおよびＧＰによる２つの関数ＦＩ
およびＦＰの別の実施方法も可能であり、それによりホ
ログラフィ格子を実現することができる。
に基づいて、格子ＧＩおよびＧＰによる２つの関数ＦＩ
およびＦＰの別の実施方法も可能であり、それによりホ
ログラフィ格子を実現することができる。
【００５０】格子ＧＩおよびＧＰを組み合わせることに
より、コントラストが実質的に観測距離ｄおよび使用波
長とは無関係な光斑メッシュを生成することができる。
ロンチ型の輝度格子ＧＩによってもたらされる突然の輝
度変化のため、伝播途中にコントラストの変化が生じ、
その結果、光班の高周波の局部的変形が生じる。この寄
生変形は、２方向において見られる輝度の正弦変調と比
較すればまだ微細であり、波面の分析を混乱させること
はない。
より、コントラストが実質的に観測距離ｄおよび使用波
長とは無関係な光斑メッシュを生成することができる。
ロンチ型の輝度格子ＧＩによってもたらされる突然の輝
度変化のため、伝播途中にコントラストの変化が生じ、
その結果、光班の高周波の局部的変形が生じる。この寄
生変形は、２方向において見られる輝度の正弦変調と比
較すればまだ微細であり、波面の分析を混乱させること
はない。
【００５１】フランス特許出願第２６８２７６１号で
は、出願人は、波面の勾配を知るために、得られた干渉
像の分析手法を提案した。これらの手法は、本発明によ
り得られる光班のメッシュにそのまま適用することがで
きる。
は、出願人は、波面の勾配を知るために、得られた干渉
像の分析手法を提案した。これらの手法は、本発明によ
り得られる光班のメッシュにそのまま適用することがで
きる。
【００５２】光班のメッシュの変形の格子は、光班の共
通重心の位置の計算によっても得ることができる。ハル
トマン−シャック型分析器の場合に頻用されるこの手法
は、本発明により得られる光班の方形メッシュにそのま
ま適用することができる。
通重心の位置の計算によっても得ることができる。ハル
トマン−シャック型分析器の場合に頻用されるこの手法
は、本発明により得られる光班の方形メッシュにそのま
ま適用することができる。
【図１Ａ】光学要素の制御のための本発明の実施が可能
な装置の原理の概略図である。
な装置の原理の概略図である。
【図１Ｂ】星のような多色光源から出た束を横切る地球
大気などの擾乱媒質を測定するための本発明の実施が可
能な装置の原理の概略図である。
大気などの擾乱媒質を測定するための本発明の実施が可
能な装置の原理の概略図である。
【図２】方形メッシュ二次元格子を示す図である。
【図３Ａ】本発明において使用可能な方形メッシュ輝度
格子の例を示す図である。
格子の例を示す図である。
【図３Ｂ】本発明において使用可能な正方メッシュ輝度
格子の例を示す図である。
格子の例を示す図である。
【図４】本発明において使用可能な方形メッシュ位相格
子の例を示す図である。
子の例を示す図である。
【図５】本発明による方形メッシュ格子の例を示す図で
ある。
ある。
ｄ 距離 Ｄ１ 平面度不良 ｅ 厚さ ＦＩ 輝度関数 ＦＰ 位相関数 ＧＩ 輝度格子 ＧＩ３Ａ、ＧＩ３Ｂ クロスロンチ型格子 ＧＰ 位相格子 ＧＰ４ 方形メッシュの市松模様形格子 ＧＲ 二次元格子 ｌ 幅 Ｌ 長さ ＬＡ 平行面ナイフ ＭＯ モチーフ Ｏ１ コリメータレンズ Ｏ２、Ｏ４ レンズ Ｏ３ 視野レンズ ＰＣ 基準面 ＰＤ 分析面 Ｓ 多色光光源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 プリモ ジェローム フランス国， 92320 シャティヨン， アヴニュ ドゥ パリ 35番地 (72)発明者 ゲリノー ニコラ フランス国， 92160 アントニー， ア ヴニュ ラブレー 42番地
Claims (8)
- 【請求項１】 ａ）分析すべき光束に直角であって波面
の分析平面（ＰＤ）と光学的に共役な平面（ＰＣ）内
に、方形メッシュ二次元格子を設置し、これにより、種
々の出射束において束の回折を発生させ、 ｂ）出射束の干渉によって形成され、その変形が分析さ
れる波面の勾配に関連する像を、平面（ＰＣ）から選択
した距離に位置する平面（ＰＳ）内で生成し観測する、 光束の波面を分析するための方法であって、 操作ａ）が、 ａ１）分析すべき束の光を、方形メッシュに従って配設
された複数の二次束として透過する、二次ひとみの方形
メッシュを規定する輝度関数（ＦＩ）と、 ａ２）隣接する２つの二次束が逆位相になるような位相
ずれをこれらの二次束の間にもたらす位相関数（ＦＰ）
とを乗算することを含むことを特徴とする方法。 - 【請求項２】 操作ａ１）において関数（ＦＩ）が、表
面積が方形メッシュの基本メッシュの表面積の半分に近
い二次ひとみを規定することを特徴とする請求項１に記
載の方法。 - 【請求項３】 関数（ＦＩ）によって規定されるメッシ
ュが正方形であることを特徴とする請求項１または２に
記載の方法。 - 【請求項４】 α）基準平面（ＰＣ）を、波面が分析さ
れる平面（ＰＤ）と光学的に共役させる入射光学系（Ｏ
２、Ｏ３、Ｏ４）と、 β）基準平面（ＰＣ）内に設置され、種々の出射束にお
いて束の回折を発生させる方形メッシュ二次元格子（Ｇ
Ｒ）と、 γ）出射束の干渉によって形成され、その変形が分析さ
れる波面の勾配に関連する像を観測する手段とを備える
光束の波面を分析するための装置であって、 β）の格子が、 メッシュの第１方向において長さＬ、メッシュの第２方
向において幅ｌの輝度基本メッシュを有し、そこに輝度
基本モチーフが配置される輝度格子（ＧＩ）と、 メッシュの第１方向において長さ２Ｌで、メッシュの第
２方向において幅２ｌの位相基本メッシュを有し、そこ
に位相基本モチーフが配置される位相格子（ＧＰ）とを
備え、 位相格子のメッシュ（２Ｌ、２ｌ）の側が輝度格子のメ
ッシュの側と一致し、 位相基本モチーフが、隣接する２つの輝度基本モチーフ
を横断する２つの二次束間にπに近い位相ずれ（２πモ
ジューロ）をもたらすようになっていることを特徴とす
る装置。 - 【請求項５】 格子（ＧＩ）が方形クロスロンチ型であ
ることを特徴とする請求項４に記載の装置。 - 【請求項６】 格子（ＧＰ）が二段厚み市松模様型であ
ることを特徴とする請求項４または５に記載の装置。 - 【請求項７】 格子ＧＲが透過において動作することを
特徴とする請求項４から６のいずれか一項に記載の装
置。 - 【請求項８】 格子ＧＲが反射において動作することを
特徴とする請求項４から６のいずれか一項に記載の装
置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9907804 | 1999-06-17 | ||
| FR9907804A FR2795175B1 (fr) | 1999-06-17 | 1999-06-17 | Interferometre optique achromatique, du type a sensibilite continument reglable |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001050819A true JP2001050819A (ja) | 2001-02-23 |
| JP4834211B2 JP4834211B2 (ja) | 2011-12-14 |
Family
ID=9547029
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000183108A Expired - Lifetime JP4834211B2 (ja) | 1999-06-17 | 2000-06-19 | 光学干渉計用の光束の波面を分析する方法及び装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6577403B1 (ja) |
| EP (1) | EP1061349B1 (ja) |
| JP (1) | JP4834211B2 (ja) |
| DE (1) | DE60013696T2 (ja) |
| FR (1) | FR2795175B1 (ja) |
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| JP2005077966A (ja) * | 2003-09-03 | 2005-03-24 | Dainippon Printing Co Ltd | 回折光学素子 |
| FR2879288B1 (fr) * | 2004-12-09 | 2007-03-02 | Phasics Sa | Dispositif compact de large dynamique et de sensibilite ajustable pour l'analyse et la mesure de phase d'une onde lumineuse |
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