JP2932586B2 - 干渉装置 - Google Patents
干渉装置Info
- Publication number
- JP2932586B2 JP2932586B2 JP2078513A JP7851390A JP2932586B2 JP 2932586 B2 JP2932586 B2 JP 2932586B2 JP 2078513 A JP2078513 A JP 2078513A JP 7851390 A JP7851390 A JP 7851390A JP 2932586 B2 JP2932586 B2 JP 2932586B2
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- Japan
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- liquid crystal
- light
- phase modulation
- crystal phase
- optical path
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- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はレーザー光の光路内に設置し光の位相を外部
より制御するのに有用な位相変調素子及び該位相変調素
子を用いて試料の状態を計測する干渉装置に関する。
より制御するのに有用な位相変調素子及び該位相変調素
子を用いて試料の状態を計測する干渉装置に関する。
［従来の技術］ 従来干渉計測法には光学技術ハンドブック（朝倉書店
発行、久保田広他編集）P275等に記載のごとく古くから
様々な干渉計並びに計測法が開発されてきた。特に最近
は従来の干渉計に縞走査法による位相解析装置を設置し
た物が普及している。この干渉装置によれば光波長の1/
100から1/1,000に及ぶ高い精度で測定が出来、縞走査法
は２光束干渉計に適用した精密加工面や光学部品の検査
に、又ホログラフィー干渉法やスッペックル干渉法に適
用した粗面の変形測定等に広く利用されている。その際
に用いられる位相変調器は機械的な変調器で、例えばＯ
plus Ｅ・1990年３月号P94に引用のミウラ干渉計、
マイクロフィゾー干渉計をはじめ、その他公知のトワイ
マン・グリーン干渉計、フィゾー干渉計、マッハ・ツェ
ンダー干渉計ではPZT圧電素子でリファレンス面との距
離を変調し干渉縞の走査を行い、二次元のデーター処理
により測定面の状態を計測する物が代表的であった。
発行、久保田広他編集）P275等に記載のごとく古くから
様々な干渉計並びに計測法が開発されてきた。特に最近
は従来の干渉計に縞走査法による位相解析装置を設置し
た物が普及している。この干渉装置によれば光波長の1/
100から1/1,000に及ぶ高い精度で測定が出来、縞走査法
は２光束干渉計に適用した精密加工面や光学部品の検査
に、又ホログラフィー干渉法やスッペックル干渉法に適
用した粗面の変形測定等に広く利用されている。その際
に用いられる位相変調器は機械的な変調器で、例えばＯ
plus Ｅ・1990年３月号P94に引用のミウラ干渉計、
マイクロフィゾー干渉計をはじめ、その他公知のトワイ
マン・グリーン干渉計、フィゾー干渉計、マッハ・ツェ
ンダー干渉計ではPZT圧電素子でリファレンス面との距
離を変調し干渉縞の走査を行い、二次元のデーター処理
により測定面の状態を計測する物が代表的であった。
［発明が解決しようとする課題］ しかし、上記機械的位相変調器はさらに干渉測定を生
産現場や計測現場等の本来計測を必要とする所にまで普
及させるためには以下のような課題が有り改善が望まれ
ていた。
産現場や計測現場等の本来計測を必要とする所にまで普
及させるためには以下のような課題が有り改善が望まれ
ていた。
（１）機械的可動部を持ち、振動等の外乱に弱く取扱い
が難しい。
が難しい。
（２）トランスデューサーの制御電圧が数十Ｖ以上と高
くシステムが大型化する。
くシステムが大型化する。
（３）アクチエーターにヒステリシスがあり取扱いが難
しい。
しい。
（４）アクチエーターの形状自由度が小さく、用いる光
学系が制約される。
学系が制約される。
本発明の目的はかかる課題を解決すべく、機械的可動
部を持たず、且つ数Ｖで制御できる小型で取扱の容易な
位相変調素子並びに干渉装置を提供する点にある。
部を持たず、且つ数Ｖで制御できる小型で取扱の容易な
位相変調素子並びに干渉装置を提供する点にある。
［課題を解決するための手段］ 本発明の干渉装置は、光源と、前記光源からの光を試
料に照射する照射手段と、前記試料から反射光が入射さ
れる液晶位相変調素子と、前記液晶位相変調素子から出
射された光を取り込む受光カメラと、を備えた干渉装置
であって、前記液晶位相変調素子は、一対の基板と、前
記一対の基板間に挟持された液晶とを有し、前記一対の
基板には、２つに分割された領域のそれぞれに独立して
電圧を印加可能な電圧印加手段が設けられ、前記液晶位
相変調素子と前記受光カメラとの間には、前記２つに分
割された領域のうち、一方から出射された光の光路を曲
げる光路変更光学素子が設けられ、前記受光カメラは、
前記２つに分割された領域のうち他方から出射された光
と、前記光路変更光学素子によって光路を曲げられた光
とによる干渉像を取り込む、ことを特徴とする。
料に照射する照射手段と、前記試料から反射光が入射さ
れる液晶位相変調素子と、前記液晶位相変調素子から出
射された光を取り込む受光カメラと、を備えた干渉装置
であって、前記液晶位相変調素子は、一対の基板と、前
記一対の基板間に挟持された液晶とを有し、前記一対の
基板には、２つに分割された領域のそれぞれに独立して
電圧を印加可能な電圧印加手段が設けられ、前記液晶位
相変調素子と前記受光カメラとの間には、前記２つに分
割された領域のうち、一方から出射された光の光路を曲
げる光路変更光学素子が設けられ、前記受光カメラは、
前記２つに分割された領域のうち他方から出射された光
と、前記光路変更光学素子によって光路を曲げられた光
とによる干渉像を取り込む、ことを特徴とする。
以下実施例に基づき本発明の液晶位相変調素子及び干
渉装置を説明する。
渉装置を説明する。
［実施例］ 実施例１ 第１図は本発明の液晶位相変調素子の１実施
例の構成図である。一方はべたの透明薄膜電極101、他
方は中心部に1mm幅のストライプ状開口102で分割された
２つの透明薄膜電極103,104を有する光学研磨されたガ
ラス基板105,106により約７μｍの間隔で挟持された誘
電異方性が正の捻れネマッチック液晶（TN）層107,及び
該両電極に交流電圧を印加する電源108,109より構成さ
れる。又両分割域の境には２つの領域を光学的に仕切る
ための遮光層110をマスキングテープで形成してある。
例の構成図である。一方はべたの透明薄膜電極101、他
方は中心部に1mm幅のストライプ状開口102で分割された
２つの透明薄膜電極103,104を有する光学研磨されたガ
ラス基板105,106により約７μｍの間隔で挟持された誘
電異方性が正の捻れネマッチック液晶（TN）層107,及び
該両電極に交流電圧を印加する電源108,109より構成さ
れる。又両分割域の境には２つの領域を光学的に仕切る
ための遮光層110をマスキングテープで形成してある。
第２図は上記液晶位相変調素子の一方の領域ににHe−
Neレーザー光（波長632nm）を入射させ電圧を印加した
際の透過光の位相変化を干渉計で測定した結果を示す。
横軸201が電圧、縦軸202が位相を示す。約15Vでπの大
きな位相変化が得られた。又２つの領域を独立に位相制
御することも可能であった。
Neレーザー光（波長632nm）を入射させ電圧を印加した
際の透過光の位相変化を干渉計で測定した結果を示す。
横軸201が電圧、縦軸202が位相を示す。約15Vでπの大
きな位相変化が得られた。又２つの領域を独立に位相制
御することも可能であった。
実施例２ 次に実施例１と同様のガラス基板間に誘電異
方性が正のネマチック液晶を一軸的水平（ホモジニア
ス）配向状態で挾持した物を構成し第２図と同様の電圧
−位相特性の結果を得た。
方性が正のネマチック液晶を一軸的水平（ホモジニア
ス）配向状態で挾持した物を構成し第２図と同様の電圧
−位相特性の結果を得た。
実施例３ 次に実施例１と同様のガラス基板間に誘電異
方性が負のネマチッチック液晶を一軸的垂直（ホメオト
ロピック）配向させ実施例１と同様の結果を得た。
方性が負のネマチッチック液晶を一軸的垂直（ホメオト
ロピック）配向させ実施例１と同様の結果を得た。
実施例４ 第３図は実施例１で例示した液晶位相変調素
子を用いたシェアリング干渉計に用いた干渉装置の１実
施例の光学系の構成図である。
子を用いたシェアリング干渉計に用いた干渉装置の１実
施例の光学系の構成図である。
レーザー301で照射された試料物体304からの反射光31
5を結像するレンズ309,該レンズの前方に置かれた実施
例１で例示した２分割の液晶位相変調素子308及び一方
の液晶層を透過した光の光路を曲げるくさびガラス310,
該２分割の液晶位相変調素子の各各の領域の透過光の干
渉像を２次元データとして取り込むCCDカメラ313より構
成される。
5を結像するレンズ309,該レンズの前方に置かれた実施
例１で例示した２分割の液晶位相変調素子308及び一方
の液晶層を透過した光の光路を曲げるくさびガラス310,
該２分割の液晶位相変調素子の各各の領域の透過光の干
渉像を２次元データとして取り込むCCDカメラ313より構
成される。
500mWのAr+レーザーを用いて、２分割の液晶位相変調
素子の各各に独立電源311,312により電圧を印加し、±9
0゜の位相差を与える条件で試料である鉄板に変形を加
え、変形の前後での位相データを差し引くことで明瞭な
変形データが得られた。
素子の各各に独立電源311,312により電圧を印加し、±9
0゜の位相差を与える条件で試料である鉄板に変形を加
え、変形の前後での位相データを差し引くことで明瞭な
変形データが得られた。
本実施例の干渉装置は、位相変調部が機械的可動部を
持たず約15Vの低電圧で±180゜の大きな位相変化が得ら
れ、電源回路も小型なコンパクトで取り扱いが容易であ
る。また共通光路型であるため外部の振動等の影響も少
なく実用的な干渉装置である。液晶位相変調素子、結像
レンズ、くさびガラスの相対位置はこの限りでなく互い
に前後しても本発明の効果を損なうものではない。
持たず約15Vの低電圧で±180゜の大きな位相変化が得ら
れ、電源回路も小型なコンパクトで取り扱いが容易であ
る。また共通光路型であるため外部の振動等の影響も少
なく実用的な干渉装置である。液晶位相変調素子、結像
レンズ、くさびガラスの相対位置はこの限りでなく互い
に前後しても本発明の効果を損なうものではない。
その他実施例２から４に記載の液晶位相変調素子を用
いた場合も同様の効果が得られることは自明である。
いた場合も同様の効果が得られることは自明である。
［発明の効果］ 以上実施例からも明らかなように本発明によれば、互
いに独立に電圧を印加する手段を有する同一平面上に分
割された２つの液晶層から構成されること並びにシェア
リング干渉計の結像レンズの開口部に一方の液晶層を透
過する光がくさびガラス部を透過する位置に、互いに独
立に電圧を印加する手段を有する同一平面上に分割され
た２つの液晶層から構成される液晶位相変調素子を配置
したことにより、従来の圧電素子等の機械的素子に比べ
小型で低電圧制御が可能な位相変調素子並びに、該液晶
位相変調素子を用いることにより外部振動等に強く制御
回路も簡単な小型の干渉装置の実現を可能とするもので
これにより従来は不可能とされていた生産現場や計測現
場への干渉装置の使用を実現するために本発明が大きな
効果を発揮するものと確信する。
いに独立に電圧を印加する手段を有する同一平面上に分
割された２つの液晶層から構成されること並びにシェア
リング干渉計の結像レンズの開口部に一方の液晶層を透
過する光がくさびガラス部を透過する位置に、互いに独
立に電圧を印加する手段を有する同一平面上に分割され
た２つの液晶層から構成される液晶位相変調素子を配置
したことにより、従来の圧電素子等の機械的素子に比べ
小型で低電圧制御が可能な位相変調素子並びに、該液晶
位相変調素子を用いることにより外部振動等に強く制御
回路も簡単な小型の干渉装置の実現を可能とするもので
これにより従来は不可能とされていた生産現場や計測現
場への干渉装置の使用を実現するために本発明が大きな
効果を発揮するものと確信する。
第１図は本発明の液晶位相変調素子の構成図。 第２図は本発明の液晶位相変調素子の電圧−位相相関
図。 第３図は本発明の液晶位相変調素子を用いた干渉装置の
構成図。 101……べたの透明電極、102……開口部 103,104……対向側の２分割透明電極 105,106……ガラス基板 107……液晶層 108,109……交流電源 110……遮光部 201……電圧、202……位相 301……レーザー 302,303……レンズ、304……試料 305……ハーフミラー、306……偏光子 307……検光子 308……液晶位相変調素子 309……結像レンズ 310……くさびガラス 311,312……独立駆動電源 313……CCDカメラ
図。 第３図は本発明の液晶位相変調素子を用いた干渉装置の
構成図。 101……べたの透明電極、102……開口部 103,104……対向側の２分割透明電極 105,106……ガラス基板 107……液晶層 108,109……交流電源 110……遮光部 201……電圧、202……位相 301……レーザー 302,303……レンズ、304……試料 305……ハーフミラー、306……偏光子 307……検光子 308……液晶位相変調素子 309……結像レンズ 310……くさびガラス 311,312……独立駆動電源 313……CCDカメラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02F 1/13 G02F 1/1343 G02F 1/133 G01B 11/24 G01B 9/02
Claims (1)
- 【請求項１】光源と、前記光源からの光を試料に照射す
る照射手段と、前記試料から反射光が入射される液晶位
相変調素子と、前記液晶位相変調素子から出射された光
を取り込む受光カメラと、を備えた干渉装置であって、 前記液晶位相変調素子は、一対の基板と、前記一対の基
板間に挟持された液晶とを有し、前記一対の基板には、
２つに分割された領域のそれぞれに独立して電圧を印加
可能な電圧印加手段が設けられ、 前記液晶位相変調素子と前記受光カメラとの間には、前
記２つに分割された領域のうち、一方から出射された光
の光路を曲げる光路変更光学素子が設けられ、 前記受光カメラは、前記２つに分割された領域のうち他
方から出射された光と、前記光路変更光学素子によって
光路を曲げられた光とによる干渉像を取り込む、ことを
特徴とする干渉装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2078513A JP2932586B2 (ja) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | 干渉装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2078513A JP2932586B2 (ja) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | 干渉装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03278022A JPH03278022A (ja) | 1991-12-09 |
| JP2932586B2 true JP2932586B2 (ja) | 1999-08-09 |
Family
ID=13664020
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2078513A Expired - Lifetime JP2932586B2 (ja) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | 干渉装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2932586B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6577401B1 (en) * | 2000-09-14 | 2003-06-10 | Citizen Watch Co., Ltd. | Encoder displacement measuring apparatus with liquid crystal |
-
1990
- 1990-03-27 JP JP2078513A patent/JP2932586B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03278022A (ja) | 1991-12-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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