JP2587021B2 - シュリーレン法装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は被検査物の光学的均質性を検知するシュリー
レン法装置において、光学系の配置および調整ならびに
焦点位置の確認が容易にできるようにしたものである。

（従来の技術） 従来、光学材料などの光学的特性やその均質性を検知
するためシュリーレン法が知られており、そのための装
置が提供されている。その第１の例を第５図に示せば、
点状光源（１）から放散された放散光束（２）は第１の
レンズ（３）によって平行光束（４）に変換され、つい
で第２のレンズ（５）によって収れん光束（６）になり
焦点（７）に収れんする。焦点（７）には光を遮断する
小形の円板状遮光子（８）を置き、焦点（７）に収れん
した光を総て吸収し遮断する。遮光子（８）の背後には
対物レンズ（９）を備えた光学系（10）が対設される。
第１および第２のレンズ（３），（５）の中間に、被検
査物（11）を挿入する。もしも、被検査物（11）がその
一部に不均質部分（12）を有しているとすれば、平行光
束（４）のうち不均質部分（12）を通過する光線（13）
はここでその進路を曲げられ、不整光線（14）となる。
この不整光線（14）は第２のレンズ（５）を通過したの
ちは焦点（７）を通過しない不整光線（15）となり遮光
子（８）に吸収、遮断されることがなく、対物レンズ
（９）に入射し、観察用光学系（10）内で、光学像を生
じる。すなわち、被検査物（11）のうち不均質部分（1
2）を通過した光は観察用光学系（10）内に明るい光学
像を作り、他方、均質な部分を通過した光（４），
（６）は焦点（７）に収れんし、遮光子（８）で遮断さ
れ、観察用光学系（10）内には入らず、光学像を作らな
い。したがって、観察用光学系（10）内には不均質部分
が明るく、均質部分が暗いような光学像が得られ、被検
査物（11）内の不均質部分（12）の空間的分布状態を明
瞭に知ることができる。

しかして、このような装置において、感度を高め、軽
度の不均質まで検出できるようにするためには、不均質
による不整光線（13）の進路の変化がわずかであって
も、不整光線（15）が遮光子（８）を外れて対物レンズ
（９）に入射できるようにするため、遮光子（８）をで
きる限り小さく作っておくことが必要である。また、点
状光源（１）を小さくすることも同様に装置の感度を高
くすることに有効である。

つぎに第２の従来例を示す。このものは被検査物（2
0）の表面（21）の平坦度を検査するものでその詳細を
第６図に示す。すなわち、点状光源（１）から放散され
た放散光束（２）は第１のレンズ（３）によって平行光
束（４）となり、被検査物（20）の表面（21）で反射さ
れて平行光束（４′）となり、第２のレンズ（５）によ
って収れん光束（６）になって焦点（７）に収れんし、
焦点（７）に置かれた遮光子（８）によって吸収、遮断
される。遮光子（８）の背後には対物レンズ（９）を有
する観察用光学系（10）が対設されている。このとき、
被検査物（20）の表面（21）に局部的に平坦でない部分
（22）がある場合、ここに入射する光線（23）が反射し
て進路が平行光束（４′）とは異なる不整光線（24）と
なり、第２のレンズ（５）を通過して不整光線（25）と
なり、遮光子（８）で遮断されずに対物レンズ（９）に
入射し観察用光学系（10）内に光学像を作る。したがっ
て、被検査物（20）の表面（21）で平坦でない部分（2
2）が観察用光学系（10）内で明るい光学像となって観
察され、前述の第１の従来例と同様に被検査物（20）表
面（21）の平坦度の場所的分布を光学像として明瞭に観
察することができる。

（発明が解決しようとする課題） このような従来のシュリーレン法装置においては、使
用前に、点状光源（１）から放散された放散光束（２）
が両レンズ（３），（５）を通過した後で焦点（７）に
収れんし、かつ形成された焦点に小形の遮光板（８）を
正しく位置するように、光学系の各部材の配置を確定し
ておく必要がある。

しかしながら、点状光源（１）を小さくして光量が少
なくなると、焦点（７）に集まる光量が減少し、焦点
（７）を探し出してここに小形の遮光子（８）を配設す
る作業が著く困難になる。特に、被検査物（11）が着色
していて平行光束（４）のかなりの割合いを吸収する場
合には特に光学系の調整が難しい。

特に、第２の従来例において、被検査物（20）がガラ
スであった場合、表面（21）からの反射率が数パーセン
トに過ぎないので、焦点（７）に収れんする光の量は第
１の従来例に比較してさらに少なく、焦点（７）を見出
してここに小形の遮光子（８）を配設する作業がさらに
困難になる。

そこで、本発明の課題はシュリーレン法装置におい
て、光学系の各部材の配置、調整ならびに焦点位置の確
認を容易にすることにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明はシュリーレン法装置において、放散光束に加
えてビーム光束を光路に切換え放射ででるようにして、
ビーム光束で光学系の配置を調整し、焦点位置を確認
し、放散光束で検知を行なうものである。

（作用） ビーム光束は光路を進行しても光束の断面積が拡大せ
ず、射出時の光束（単位面積当りのエネルギ量。）がほ
とんど全部焦点（７）に入射するので、光束の位置が明
るく明瞭に判別でき、焦点の位置を容易に視認でき、両
レンズ（３），（５）の位置を調整して焦点（７）の位
置を調整し、遮光板（８）を焦点（７）に位置させるこ
とができる。

（実施例） 本発明の詳細を実施例によって説明する。第１図に示
した第１の実施例は第５図の第１の従来例を改良したも
ので、光源に特徴がある。そこで、第５図と同一部分に
は同一符号を付して理解を容易にする。本実施例にビー
ム光源（30）から放射され変換装置（37）によって放散
された放散光束（36）は第１のレンズ（３）によって平
行光束（４）に変換され、ついで第２のレンズ（５）に
よって収れん光束（６）になり焦点（７）に収れんす
る。焦点（７）には光を遮断する小形の円板状遮光子
（８）を置き、焦点（７）に収れんした光を総て吸収し
遮断する。遮光子（８）の背後には対物レンズ（９）を
備えた光学系（10）が対設されている。第１および第２
のレンズ（３），（５）の中間には被検査物（11）を挿
入できるようになっている。また、ビーム光束（31）は
変換装置（37）を除去することにより、そのまま光学系
の光路たとえば光軸に沿って切換え放射できるようにな
っている。この変換装置（37）の一例を第２図に示す。
この場合、ビーム光源（30）はたとえばガスレーザ発振
器で細いビーム光束（31）を光軸に沿って放射するよう
になっている。変換装置（37）はビーム光束（31）を一
点に収れんする集光レンズ（32）とこのレンズ（32）に
よる収れん光束（33）の焦点（34）に位置する拡散透光
板（35）とからなる。そして、この変換装置（37）によ
って、拡散透光板（35）の一点にある焦点（34）に収束
した光束（33）はこの焦点（34）を２次光源として立体
的に放散し、放散光束（36）に変換される。そこで、こ
の変換装置（37）の拡散透光板（35）の位置を適当にす
ることによって第５図の点状光源（１）と同様に作用さ
せることができる。そして、この変換装置（37）を取り
去ればビーム光束を切換え放射できる。

つぎに、本実施例装置の作用を説明する。まず、変換
装置（37）を除去し、ビーム光源（30）からのビーム光
束（31）を光学系の光軸に沿って放射する。するとこの
ビーム光束（31）は細いビーム状を維持したまま光学系
内を進み焦点（７）位置に達する。しかも、ビーム光束
（31）の経路を光路中におけるわずかな散乱によって視
認できるので、両レンズ（３），（５）や遮光子（８）
の位置調整が容易である。また、ビーム光束（31）が光
軸から外れて第１のレンズ（３）に入射すれば通常の放
散光束（36）の光路の一部を模擬することができるの
で、上述の光軸に沿った放射と併用することにより、焦
点（７）をより容易に視認し、遮光子（８）の設定を正
確に調整できる。

つぎに、変換装置（37）を光軸に置き、被検査物（1
1）を光路内に配設すれば前述の従来例と同様に被検査
物（11）内に光学的な不均質部分が存在すれば観察用光
学系（10）内に明るい光学像として視認できる。

つぎに、変換装置（37）の他の例を第３図に示す。こ
のものは上述のビーム光源たとえばガスレーザ発振器
（30）からのビーム光束（31）は短焦点集合レンズ（3
2）によって収れん光束（33）に変換され、焦点（34）
に収束する。しかして、焦点（34）には拡散透光板（4
0）が位置し、モータ（41）の回転軸（42）によってビ
ーム光束（31）を横切る方向に高速回転している。この
変換装置（37）も前述の例と同様点状光源と同様な放散
光束（36）を放散でき、またこの装置（37）を取去るこ
とによってビーム光束（31）をそのまま光学系の光路内
へ放射することができる。しかも、この装置（37）にお
いては拡散透光板（40）が高速回転しているので、レー
ザ光の優れた単色性と干渉性とが逆に観察用光学系（1
0）内の光学像に干渉斑点を生じさせるという現象を防
止でき、明瞭な光学像が得られ観察が容易になり、被検
査物（11）の光学的不均質検出の感度が向上するという
付帯効果が得られる。

さらに他の光源装置の例を第４図に示す。このものは
移動台（50）上にガスレーザ装置（51）のビーム光放出
口（52）にほぼ平行に半導体レーザ装置（54）が近接配
設されている。ここで、ガスレーザ装置（51）は可視域
のビーム光束（53）を、半導体レーザ装置（54）は赤外
域の放散光束（56）を放射する。このものも、ガスレー
ザ装置（51）と半導体レーザ装置（54）とを置換えてそ
れぞれの光束（53），（56）を光路内に切換え放射する
ことにより上述の両実施例と同様な効果がある。さら
に、このものは被検査物（11）が赤外線光学系用のもの
で赤外光を透過させるが可視光を透過させないものであ
っても、被検査物（11）を挿入しない状態でガスレーザ
装置（51）を用いて可視のビーム光束（53）を光路内に
放射して光学系を調整し、ついで、移動台（50）を移動
させて半導体レーザ装置（54）から赤外線の放散光束
（56）を光路に放射し、被検査物（11）を光路に挿入す
る。そうして、図示しないが、観察用光学系に赤外線に
感じる画像センサとビデオ表示器とを組合わせて用いる
ことにより、肉眼では観察不能な赤外光学用材料などで
も検査できる付帯効果がある。

なお、本発明は第６図に示した第２の従来例のような
被検査物の反射特性の不均質性の検出にも適用して同様
な効果がある。さらに、本発明においてシュリーレン法
装置の光学系は既知のどのようなものでもよい。さら
に、焦点に収れんする収れん状態の変化を観察する手段
は上述の例に限らない。

〔発明の効果〕

このように、本発明のシュリーレン法装置は、光源と
して検知用の放散光束に加えて装置調整用の、ビーム光
束を光路内に切換えて放射できるようにしたので、明る
いビーム光束によって光の経路を明瞭に視認でき、これ
によって光学系の配置、調整ならびに焦点位置の確認が
容易になり、したがって測定が正確になり信頼性が向上
した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のシュリーレン法装置の一実施例の原理
的説明図、第２図は同じくその要部である光束の変換装
置の一例の説明図、第３図は同じく光束の変換装置の他
の例の説明図、第４図は同じく光束の変換装置のさらに
他の例の説明図、第５図は第１の従来例の原理的説明
図、第６図は第２の従来例の原理的説明図である。 （１）……放散光源、（３），（５）……レンズ （２），（４），（６）……光束、（７）……焦点 （８）……遮光子、（10）……観察用光学系 （11）……被検査物、（30），（51）……ビーム光源 （31），（53）……ビーム光束、（36），（56）……放
散光束 （54）……拡散光源、（35），（40）……拡散透光板 （37）……変換装置

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一点から放散された光束を焦点に収れんさ
   せる光学系の光路に被検査物を位置させて上記焦点にお
   ける収れん状態の変化から上記被検査物の光学的均質性
   を検知するシュリーレン法装置において、上記放散光束
   に加えてビーム光束を上記光路に切換え放射できるよう
   にしたことを特徴とするシュリーレン法装置。