JP6524223B2 - 干渉縞投影装置及び計測装置 - Google Patents

Description

本発明は、三次元形状計測に用いられる干渉縞投影装置及びこれを用いた計測装置に関する。

非接触で物体表面の三次元形状を計測する方法として、回折格子によるレーザー光の回折パターンを利用したものが一般に知られている（例えば、特許文献１）。この方法では、ライン状の回折パターンを被測定物表面に投影し、この投影画像を所定位置から固体撮像素子等の撮像素子で観察する。ライン状のパターンは、被測定物の表面の凹凸形状により変形して観察されるので、この撮像したパターンを解析することで、計測対象面の三次元形状を算出するものである。

例えば、特許文献１では、内視鏡の先端に配置される計測装置が開示されている。この計測装置では、干渉縞投影用のレーザー光を、偏波保持ファイバを用いて導光する。偏波保持ファイバの入射側では、偏光方向が互いに直交する２つの直線偏光のレーザー光を、それぞれの偏光方向が偏波保持ファイバの偏波保持方向となるように入射させる。偏波保持ファイバの出射側では、偏波保持ファイバの偏波保持方向の一方と光学軸の方向が一致するように複屈折板を配置する。これにより、偏波保持ファイバから出射した光束が、二つに分離される。さらに、複屈折板の光学軸に対して４５°傾けた透過軸を有する偏光板を設けることにより、二つの偏光成分のうち可干渉成分のみを取り出して、被測定物に投影して干渉縞を生成している。また、特許文献１によれば、偏波保持ファイバの光源側に二つの直線偏光のレーザー光の位相差を調整する機構を設け、被測定部物に投影される干渉縞を走査させることができる。これにより、被測定物の形状を縞走査法の原理により演算出力する。

特開平５−８７５４３号公報

従来の計測装置では、偏波保持ファイバの２つの偏波保持方向に、それぞれ偏光した光を伝搬させると、偏波保持ファイバの複屈折性により二つの偏光の間に光路長差が生じる。したがって、この光路長差を考慮して位相差を制御することが行われている。しかし、偏波保持ファイバでは、曲げや温度変化等が加わることによりファイバの状態が変化すると、光路長に変化が生じ、予期しない干渉縞のずれが生じることが懸念される。

したがって、これらの点に着目してなされた本発明の目的は、外部からの影響による干渉縞のずれを低減し、且つ、異なる位相の複数の干渉縞を投影することが可能な干渉縞投影装置及び計測装置を提供することにある。

上記目的を達成する干渉縞投影装置の発明は、
可干渉性を有する光を複数の光射出部の一つから選択的に射出する光源部と、
それぞれ前記複数の光射出部の一つから射出された光を導波する複数の偏波保持導波路を有する偏波保持導波路ユニットと、
前記偏波保持導波路から出射した光の光路を偏光方向により分離する偏光分離部と、
前記偏光分離部で分離された光の特定方向の直線偏光成分のみを透過させる偏光子と、を備え
前記光源部は、前記複数の偏波保持導波路のうち少なくとも一つの偏波保持導波路に対して、一方の偏波保持方向に沿う方向の直線偏光のみを射出できるように構成され、
前記偏波保持導波路ユニットは、前記複数の偏波保持導波路のそれぞれから射出される光のリタデーションを、偏波保持導波路ごとに異ならせるように構成されることを特徴とするものである。

前記光源部は、一つの光源と該光源からの光の光路を切り替えて、前記複数の光射出部の一つを選択する光射出部選択ユニットを備えることができる。

あるいは、前記光源部は、それぞれ前記複数の光射出部の一つに対応する複数の光源を備え、該複数の光源の一つから光を選択的に出射させるように構成されていても良い。

好ましくは、前記複数の偏波保持導波路の少なくとも一つの偏波保持導波路は、その偏波保持方向が前記偏光分離部にて分離される光の偏光方向を二分する方向となるように配置されている。

さらに好ましくは、前記偏波保持導波路ユニットは、少なくとも一つの偏波保持導波路の光射出端側に位相子を有し、該位相子は、光学軸の向きが、前記偏光分離部が分離する何れか一つの偏光方向に沿う方向となるように配置されている。

また、前記光源部は、１／２波長板と、該１／２波長板を回転させて前記偏波保持導波路ユニットへ入射する光の偏光方向を制御する１／２波長板回転系とを有することができる。

さらに、前記偏波保持導波路ユニットは、少なくとも一つの前記偏波保持導波路を通り、前記偏光分離部により分離される二つの偏光の位相差を制御する位相変調部を有しても良い。

上記目的を達成する計測装置の発明は、
上記何れかの干渉縞投影装置と、
撮像部と、
演算部とを有し、
前記撮像部は前記干渉縞投影装置により干渉縞が投影された被写体の画像を撮影し、前記演算部は前記被写体の画像の干渉縞と、前記干渉縞投影装置と前記撮像部との位置関係から前記被写体の形状を導出するように構成されていることを特徴とするものである。

本発明によれば、可干渉性を有する光を複数の光射出部の一つから選択的に射出する光源部を備え、該光源部は、複数の偏波保持導波路のうち少なくとも一つの偏波保持導波路に対して、一方の偏波保持方向に沿う方向の直線偏光のみを射出できるように構成され、偏波保持導波路ユニットは、複数の偏波保持導波路のそれぞれから射出される光のリタデーションを、偏波保持導波路ごとに異ならせるように構成されるので、外部からの影響による干渉縞のずれを低減し、且つ、異なる位相の複数の干渉縞を投影することが可能な干渉縞投影装置及び計測装置を提供することができる。

第１実施の形態に係る干渉縞投影装置の概略構成を説明する図であり、（ａ）は、光学系の概略構成図、（ｂ）は、各光学素子の向きを示す図である。 図１の光スイッチの概略構成を示す図である。 図１の光スイッチの変形例を示す図である。 図１の干渉縞投影装置の光源部の変形例を示す図である。 図１の干渉縞投影装置の偏光分離部の変形例を示す図であり、（ａ）は＋ｘ方向より見た図、（ｂ）は−ｚ方向から見た図である。 第１実施の形態に係る干渉縞投影装置を用いた計測装置の概略構成図である。 第２実施の形態に係る干渉縞投影装置の概略構成を説明する図であり、（ａ）は、光学系の概略構成図、（ｂ）は、各光学素子の向きを示す図である。 第３実施の形態に係る干渉縞投影装置の概略構成を説明する図であり、（ａ）は、光学系の概略構成図、（ｂ）は、各光学素子の向きを示す図である。 第４実施の形態に係る干渉縞投影装置の概略構成を説明する図であり、（ａ）は、光学系の概略構成図、（ｂ）は、各光学素子の向きを示す図である。 図９の位相変調部の概略構成を示す図である。 位相変調部の第１変形例を示す図である。 位相変調部の第２変形例を示す図である。 位相変調部の第３変形例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

（第１実施の形態）
図１は、第１実施の形態に係る干渉縞投影装置の概略構成を説明する図であり、（ａ）は、光学系の概略構成図、（ｂ）は、各光学素子の向きを示す図である。（ｂ）は、対応する参照符号の光学素子の透過軸又は光学軸の方向を示している。以下の、図７（ｂ）、図８（ｂ）、図９（ｂ）においても同様である。

図１（ａ）に示すように、干渉縞投影装置は、照明光源としての半導体レーザー１０１と、半導体レーザー１０１から射出された光が透過する順に、コリメートレンズ１０２と、１／２波長板１０３と、偏光板１０４と、光スイッチ１０５（光射出部選択ユニット）とＰＡＮＤＡ（Polarization-maintaining AND Absorption-reducing）ファイバ１０６、１０７、１０８（偏波保持導波路）と、１／３波長板１０９（位相子）と、２／３波長板１１０（位相子）と、ルチル１１１と、１／２位相差フィルム１１２と、ルチル１１３と、偏光フィルム１１４（偏光子）と、広角投影レンズ１１５と、で構成される。

本実施の形態の光源部は、半導体レーザー１０１、コリメートレンズ１０２、１／２波長板１０３、偏光板１０４及び光スイッチ１０５を含み、偏波保持導波路ユニットはＰＡＮＤＡファイバ１０６、１０７、１０８並びに１／３波長板１０９及び２／３波長板１１０を含んで構成される。また、偏光分離部は、ルチル１１１、１／２位相差フィルム１１２、及び、ルチル１１３を含んで構成される。さらに、光スイッチ１０５から各ＰＡＮＤＡファイバ１０６、１０７、１０８に対して光を射出する部分を光射出部と呼ぶ。

図１及び以下の図において、半導体レーザー１０１から射出される光の主光線に沿う方向をｚ方向とし、ｚ方向に直交する平面で互いに直交する方向をそれぞれｘ方向、ｙ方向とする。ｙ方向は、本明細書の紙面に沿う方向であり、ｘ方向は紙面に垂直の方向である。

半導体レーザー１０１から射出された光はコリメートレンズ１０２を介して平行光となり、１／２波長板１０３と偏光板１０４を通過し、光スイッチ１０５を介してＰＡＮＤＡファイバ１０６、１０７、１０８の何れか一つのＰＡＮＤＡファイバへ導波される。ＰＡＮＤＡファイバ１０６へ導波された光はそのままＰＡＮＤＡファイバ１０６の射出端から射出される。一方、ＰＡＮＤＡファイバ１０７へ導波された光は、射出側端面に設けられた１／３波長板１０９により偏光状態が変化され射出される。また、ＰＡＮＤＡファイバ１０８へ導波された光は、出射側端面に設けられた２／３波長板１１０により偏光状態が変化され射出される。射出された光はルチル１１１、１／２位相差フィルム１１２、及び、ルチル１１３を透過する際に、偏光方向により光路が分岐される。分岐されたそれぞれの光は偏光フィルム１１４を通過して、偏光フィルム１１４の透過軸方向のみの偏光成分を有する直線偏光となる。偏光フィルム１１４を通過した光は、広角投影レンズ１１５により照明光束に形成される。このとき投影される照明は干渉縞を形成する。

半導体レーザー１０１が射出する光は可干渉性を有し、その波長は、例えば、６５０ｎｍである。全ての光学素子は６５０ｎｍの光に対して機能するように最適化されている。また、光が通過する部材の境界面は反射防止膜が施されていることが好ましい。もちろん、半導体レーザー１０１は他の波長のレーザーや、波長可変レーザー、多波長の光を射出する光源等であっても良い。

偏光板１０４は、その透過軸がｘ−ｙ平面に平行でｘ軸に対して４５°の方向になるように設置され、透過軸と平行な直線偏光のみが偏光板１０４を透過する。１／２波長板１０３は、偏光板１０４を透過する光量が最大となるように、光学軸の方向を調整して設置される。

光スイッチ１０５は図示しない干渉縞投影装置固有の制御部、または、後述するように計測装置に組み入れられた場合は計測装置の制御部等からの制御信号により光路を切り替えることで、入射した光を所望のＰＡＮＤＡファイバ１０６、１０７または１０８へ導波させる。

図２を用いて光スイッチ１０５について説明する。図２は、図１の光スイッチ１０５の概略構成を示す図である。

光スイッチ１０５は、ファイバアレイ２０１と、マイクロレンズアレイ２０２と、レンズ２０３と、ＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)ミラー２０４と、で構成される。マイクロレンズアレイ２０２とレンズ２０３の焦点距離はそれぞれｆ１、ｆ２である。ファイバアレイ２０１はさらに光入力ポート２０５と、光出力ポート２０６、２０７、２０８を有する。光入力ポート２０５には、偏光板１０４を透過した光を図示しないカップリングレンズにより入射させた光が導光される。光出力ポート２０６、２０７、２０８は、それぞれＰＡＮＤＡファイバ１０６、１０７、１０８に結合される。なお、各光出力ポート２０６、２０７、２０８は、光射出部を構成する。

ファイバアレイ２０１からｆ１の位置にマイクロレンズアレイ２０２を、マイクロレンズアレイ２０２からｆ１＋ｆ２の位置にレンズ２０３を、レンズ２０３からｆ２の位置にＭＥＭＳミラー２０４を配置する。さらに、レンズ２０３の光軸上にＭＥＭＳミラー２０４の回転軸が位置するようにＭＥＭＳミラー２０４を配置する。

これにより、光入力ポート２０５から射出された光はマイクロレンズアレイ２０２により平行光となりレンズ２０３へ入射する。レンズ２０３へ入射した光は収束光となりＭＥＭＳミラー２０４へ集光する。ＭＥＭＳミラー２０４へ集光された光は、ＭＥＭＳミラー２０４の偏向角に合わせて偏向され、レンズ２０３へ入射する。レンズ２０３へ入射した光は平行光となりマイクロレンズアレイ２０２を介して光出力ポート２０６、２０７、２０８の何れか一つの光出力ポートへ集光される。

光スイッチ１０５は、図示しない制御部からの制御信号によりＭＥＭＳミラー２０４の偏向角を制御することで、所望の光出力ポート２０６、２０７または２０８へ光を集光させる。これによって、ＰＡＮＤＡファイバ１０６、１０７または１０８の何れかに選択的に光を射出することができる。このとき、偏光板１０４による偏光方向の向きは変わらないものとする。なお、光スイッチ１０５としては、後述する変形例に示すように種々の構成が可能である。

ＰＡＮＤＡファイバ１０６、１０７、１０８は複屈折を利用した偏波保持ファイバである。偏波保持ファイバでは、屈折率の高い方向、低い方向をそれぞれＳｌｏｗ軸、Ｆａｓｔ軸と呼び、導波する光はそれぞれの軸に対して偏波が保持される。つまり、偏波保持ファイバの一端へ入射する光をＳｌｏｗ軸方向とＦａｓｔ軸方向との二つの直線偏光成分に分けて考えた場合、Ｓｌｏｗ軸に平行な直線偏光成分の光は偏波保持ファイバの他端からＳｌｏｗ軸に平行な直線偏光として射出され、Ｆａｓｔ軸に平行な直線偏光成分の光は偏波保持ファイバの他端からＦａｓｔ軸に平行な直線偏光として射出される。ＰＡＮＤＡファイバ１０６、１０７、１０８は、そのＳｌｏｗ軸がｘ−ｙ平面に平行でｘ軸に対して４５°の方向になるように配置される。図１（ｂ）に、ＰＡＮＤＡファイバ１０６、１０７、１０８の入射端及び射出端のＳｌｏｗ軸方向を示している。

以上のように偏光板１０４とＰＡＮＤＡファイバ１０６、１０７、１０８とを配置することで、ＰＡＮＤＡファイバ１０６、１０７、１０８内に存在し得る光は、Ｓｌｏｗ軸に平行な直線偏光のみとなる。すなわち、光源部は、複数のＰＡＮＤＡファイバ１０６、１０７、１０８の全てに対して、一方の偏波保持方向に沿う方向の直線偏光のみを射出できるように構成されている。

このように、ＰＡＮＤＡファイバ１０６、１０７，１０８のＳｌｏｗ軸の方向をｘ軸に対して４５°とすることによって、後述するように、ルチル１１１に入射する前の光はｘ方向とｙ方向の偏光成分が等しくなる。これによって、ルチル１１１に入射した光は、常光、異常光の二つの偏光成分に二分される。すなわち、ＰＡＮＤＡファイバ１０６、１０７、１０８は、その偏波保持方向が偏光分離部にて分離される光の偏光方向を二分する方向となるように配置されている。

ＰＡＮＤＡファイバ１０６から射出される光は、ｘ−ｙ平面に平行でｘ軸に対して４５°の方向の直線偏光である。この偏光をｘ方向とｙ方向との成分に分けて考えると、それぞれの振幅が等しく、その位相差が０ｒａｄである。

ＰＡＮＤＡファイバ１０７から射出される光は、１／３波長板１０９を介してルチル１１１へ射出される。１／３波長板１０９は、図１（ｂ）に示すように、その光学軸をｙ方向に向けて設置される。これにより１／３波長板１０９から射出される光は、その偏光をｘ方向とｙ方向との成分に分けて考えると、それぞれの振幅が等しく、その位相差が２π／３ｒａｄとなる。

ＰＡＮＤＡファイバ１０８から射出される光は、２／３波長板１１０を介してルチル１１１へ射出される。２／３波長板１１０は、図１（ｂ）に示すように、その光学軸をｙ方向に向けて設置される。これにより２／３波長板１１０から射出される光は、その偏光をｘ方向とｙ方向との成分に分けて考えると、それぞれの振幅が等しく、その位相差が４π/３ｒａｄとなる。

このように、偏波保持導波路ユニットは、複数のＰＡＮＤＡファイバ１０６、１０７、１０８のそれぞれから射出される光のリタデーション（偏光成分間の位相差）を、ＰＡＮＤＡファイバ１０６、１０７、１０８ごとに異ならせるように構成される。

ルチル１１１、１１３は一軸性の複屈折結晶であり、例えば、厚みがともに０．３５ｍｍの平板で、その光学軸が平板の表面の法線に対して成す角度を４８°とすることができる。図１（ａ）にそれぞれの光学軸の方向を矢印で示す。この角度は、ルチルが偏光を分離する分離幅が最大となる条件である。複屈折結晶平板の分離幅が最大となる条件は、複屈折結晶の常光の屈折率と異常光の屈折率とをそれぞれｎ_o，ｎ_eとしたとき、平板の表面の法線と光学軸とが成す角度がａｒｃｔａｎ（ｎ_e／ｎ_o）のときである。

ルチル１１１とルチル１１３の光学軸はｙ−ｚ面に平行で、それぞれの光学軸が互いに平行でないように配置される。すなわち、ルチル１１１とルチル１１３の光学軸は、ｚ方向の向きのみが反転している。１／２位相差フィルム１１２は、その光学軸がｘ−ｙ面においてｘ軸に対して４５°となるようにルチル１１１とルチル１１３の間に配置される。これにより、ルチル１１１を常光として通過する光１１６は１／２位相差フィルム１１２を透過する際に偏光方向が回転され、ルチル１１３を異常光として通過し、ルチル１１１を異常光として通過する光１１７は１／２位相差フィルム１１２を透過する際に偏光方向が回転され、ルチル１１３を常光として通過する。

このとき、ルチル１１３、１／２位相差フィルム１１２、ルチル１１１を介してＰＡＮＤＡファイバ１０６、１０７、１０８のいずれかの光射出点を眺めると、ｘ−ｙ面でのそれぞれのＰＡＮＤＡファイバ１０６、１０７、１０８の主光線に対して対称な位置に２点の虚像が観察される。

偏光フィルム１１４は、その透過軸がｘ−ｙ面においてｘ軸に対して４５°となるように配置される。ルチル１１１、１／２位相差フィルム１１２及びルチル１１３により光路が分岐されたそれぞれの光１１６、１１７は互いに直交する偏光成分であり、可干渉性がないため干渉縞を形成しない。しかし、特定方向の直線偏光成分のみを透過させる偏光フィルム１１４により可干渉性を有する偏光成分のみを抽出することで、干渉縞を形成することができる。

広角投影レンズ１１５は凹レンズであり、ＰＡＮＤＡファイバ１０６、１０７、１０８より射出された光束の発散角を広げる。なお、広角投影レンズ１１５は凸レンズとしても良く、その場合、広角投影レンズ１１５を透過した光は、一旦収束した後発散する。

広角投影レンズ１１５、偏光フィルム１１４、ルチル１１３、１／２位相差フィルム１１２、ルチル１１１を介してＰＡＮＤＡファイバ１０６、１０７、１０８のいずれかの光射出点を眺めたときに観察される２点の虚像の位置を波源とし、各波源から観測点までの距離をｒ₁、ｒ₂、各波源から射出される光の位相差をδ、振幅をＡ、波数をｋとするとき、干渉縞の明るさ分布は次式で与えられる。これによれば、干渉縞パターンは二光束の位相差によって変化する。

本実施例において二光束の位相差は、ルチル１１１へ入射する光のｘ方向成分とｙ方向成分との位相差にあたる。ルチル１１１へ射出される光のｘ方向成分とｙ方向成分との位相差は、射出端に設けた１／３波長板１０９及び２／３波長板１１０により、光を導波したＰＡＮＤＡファイバに対応して異なり、ＰＡＮＤＡファイバ１０６、１０７、１０８に対してそれぞれ０ｒａｄ、２π／３ｒａｄ、４π／３ｒａｄである。つまり、光スイッチ１０５により光を射出するＰＡＮＤＡファイバ１０６、１０７、１０８を切り替えることで投影する干渉縞パターンを切り替えることができる。また、ＰＡＮＤＡファイバ１０６、１０７、１０８内に存在し得る光は、Ｓｌｏｗ軸に平行な直線偏光のみのため、ＰＡＮＤＡファイバ１０６、１０７、１０８の曲げや温度変化に対してＰＡＮＤＡファイバ１０６、１０７、１０８から射出される光の偏光は変化しない。つまり、ＰＡＮＤＡファイバ１０６、１０７、１０８の曲げや温度変化によらず所望の干渉縞パターンを投影することが可能となる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、可干渉性を有する半導体レーザー１０１の光を複数の光射出部の一つから、ＰＡＮＤＡファイバ１０６、１０７、１０８の一つを選択して、該ＰＡＮＤＡファイバ１０６、１０７または１０８の一方の偏波保持方向に沿う方向の直線偏光のみを射出するように構成されており、且つ、複数のＰＡＮＤＡファイバ１０６、１０７、１０８のそれぞれから射出される光のリタデーションを、１／３波長板１０９及び２／３波長板１１０を設けたことによりそれぞれ異ならせるように構成されるので、外部からの熱や曲げの影響による干渉縞のずれを低減し、且つ、位相の異なる複数の干渉縞を投影することができる。

（光スイッチの変形例）
図３を用いて光スイッチの変形例について説明する。光スイッチ３０１は、光入力ポート３０２と、光出力ポート３０３、３０４、３０５（光射出部）と、導波路３０６、３０８、３０９、３１２、３１３、３１５、３１６、３１９、３２０と、モードカプラ３０７、３１１、３１４、３１８と、ヒーター３１０、３１７とを有する。

導波路３０６、３０８、３０９、３１２、３１３、３１５、３１６、３１９、３２０はシリコン基板上に積層されたガラスであり、屈折率差を利用した全反射により導波する光が導波路の外へ漏れるのを防ぐ。

モードカプラ３０７、３１１、３１４、３１８は、導波路３０６、３０８、３０９、３１２、３１３、３１５、３１６、３１９、３２０を接近させてモード結合させることにより光を分岐する働きをもつ。モードカプラ３０７では、導波路３０６、３０８は繋がっていて、導波路３０９がモード結合させられている。このとき導波路３０６から導波路３０８への光路をストレートと呼び、導波路３０６から導波路３０９への光路をクロスと呼ぶ。クロスを導波する光は、ストレートを導波する光に対してπｒａｄだけ位相が遅れる。

導波路３０８、３０９の長さはモードカプラ３０７と３１１との間で等しくする。導波路３０９はヒーター３１０を有する。ヒーター３１０は図示しない制御部からの制御信号により導波路３０９を所望の温度に加熱する。加熱により導波路３０９の屈折率が変化するため、導波路３０９の光路長が変化する。光路長変化がちょうど（２ｎ−１）πであるとき、干渉効果により導波路３０６を導波する光は導波路３１２へ導波される。また、２ｎπであるとき、導波路３０６を導波する光は導波路３１３へ導波される。つまり、ヒーター３１０の加熱温度を制御することで光路を切り替えることができる。同様にして、導波路３１３、３１５、３１６、３１９、３２０と、モードカプラ３１４、３１８と、ヒーター３１７とは光路を切り替えるスイッチとして機能する。図３において光路を切り替えるスイッチを二つ用いることで、１×３光スイッチを形成する。

（光源部の変形例）
図４は、光源部の変形例を示す図である。この光源部は、ｙ方向に配列された３つの半導体レーザー４０１ａ、４０１ｂ、４０１ｃ（光源）、コリメートレンズアレイ４０２、１／２波長板１０３、偏光板１０４、マイクロレンズアレイ４０３、及び、出力ポート４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃ（光射出部）を備える。各出力ポート４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃは、それぞれ、ＰＡＮＤＡファイバ１０６、１０７、１０８に接続される。なお、図１に示す構成要素と同一の構成要素には、同一の参照符号を付している。

半導体レーザー４０１ａ、４０１ｂ、４０１ｃは、それぞれ可干渉性を有する同一波長の光を射出する。コリメートレンズアレイ４０２は、それぞれが、半導体レーザー４０１ａ、４０１ｂ、４０１ｃに対向して配置されたマイクロレンズを有し、半導体レーザー４０１ａ、４０１ｂ、４０１ｃから射出される光を平行光にする。マイクロレンズアレイ４０３は、それぞれがコリメートレンズアレイ４０２のコリメートレンズで平行光となった光束を、各出力ポート４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃに集光させる。したがって、光源４０１ａ、４０１ｂ、４０１ｃは、各出力ポート４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃの一つに対応している。

各半導体レーザー４０１ａ、４０１ｂ、４０１ｃは、図示しない制御部に接続されており、制御部が半導体レーザー４０１ａ、４０１ｂ、４０１ｃから光を選択的に出射させることにより、出力ポート４０４ａ、４０４ｂ、４０４ｃの一つからＰＡＮＤＡファイバ１０６、１０７、１０８に対して選択的に光を射出する。これにより、第１実施の形態の光源部と同様の作用を有する。

（偏光分離部の変形例）
図５は、図１の干渉縞投影装置の偏光分離部の変形例を偏光フィルム１１４及び広角投影レンズ１１５とともに示す図であり、（ａ）は＋ｘ方向より見た図、（ｂ）は−ｚ方向から見た図である。偏光分離部は光が通過する順に、すなわち、光源部側からルチル５０１と、ルチル５０２とにより構成される。

ルチル５０１、５０２は一軸性の複屈折結晶であり、例えば、厚みがともに０．３５ｍｍの平板で、その光学軸は平板の法線に対して４８°である。この角度は、ルチルが偏光を分離する分離幅が最大となる条件である。複屈折結晶平板の分離幅が最大となる条件は、複屈折結晶の常光の屈折率と異常光の屈折率をそれぞれn_o、n_eとしたとき、平板の法線と光学軸が成す角度がａｒｃｔａｎ（ｎ_e／ｎ_o）のときである。

ルチル５０１とルチル５０２の光学軸について説明する。まず、ｙ−ｚ面に平行でｚ軸に対して４８°方向の光学軸をもつルチル平板を考える。この平板をｚ軸に対して＋４５°回転させたものがルチル５０１、−４５°回転させたものがルチル５０２となる。

ここで、ルチル５０１とルチル５０２を通過する光について、主光線を用いて考える。ルチル５０１に入射した光は、常光と異常光に分岐する。ルチル５０１を異常光として通過する光５０３はｘ−ｙ面に平行でｘ軸に対して＋４５°の方向へ屈折し、ルチル５０２を常光として通過する。ルチル５０１を常光として通過する光５０４は、ルチル５０２を異常光として通過してｘ−ｙ面に平行でｘ軸に対して−４５°の方向へ屈折する。

このとき、ルチル５０１、ルチル５０２を介してＰＡＮＤＡファイバの光射出点を眺めると、ｘ−ｚ面に対して対称な位置に２点の虚像が観察される。

このように、ルチル５０１、５０２から成る偏光分離部を用いた場合も、図１のルチル１１１、１／２位相差フィルム１１２及びルチル１１３から成る偏光分離部を用いた場合と同様に、偏波保持導波路ユニットから射出される光の光路を分離することができる。また、本変形例では、１／２位相差フィルムを必要としないという利点もある。

（計測装置）
次に、図６を用いて計測装置について説明する。図６は、第１実施の形態に係る干渉縞投影装置を用いた計測装置の概略構成図である。計測装置は、上述の干渉縞投影装置と、カメラ６０１と、制御部６０２とを備える。カメラ６０１は、広角投影レンズ１１５に対して、干渉縞パターン６０３の走査方向６０４へ離れた位置に配置される。カメラ６０１は、制御部６０２からの制御信号に基づいて撮像を行う。制御部６０２は、例えば、ＣＰＵおよびメモリを備えたコンピュータハードウェアに実装され、光スイッチ１０５に電気的に接続され、半導体レーザー１０１から射出された光が出射されるＰＡＮＤＡファイバ１０６、１０７、１０８を選択する。また、制御部６０２は、カメラ６０１により撮像される被写体の画像の干渉縞、及び、干渉縞投影装置の広角投影レンズ１１５とカメラ６０１との位置関係から、被写体の形状を導出する演算部としても機能する。なお、計測装置は、第１実施の形態に係る干渉縞投影装置に限らず、以下の第２から第４実施の形態に係る干渉縞投影装置を使用しても、同様に構成することが可能である。

本計測装置は、図１に示した干渉縞投影装置を使用しているので、外部からの熱や曲げの影響による干渉縞のずれを低減し、且つ、位相の異なる複数の干渉縞を投影し、被写体の形状を計測することが可能になる。

なお、本実施の形態において、ＰＡＮＤＡファイバ１０６、１０７，１０８の本数は３本には限られず、任意の本数のＰＡＮＤＡファイバを使用することができる。また、ＰＡＮＤＡファイバの射出端に配置される位相子のリタデーション量も、種々の値に設定することができる。

（第２実施の形態）
図７は、第２実施の形態に係る干渉縞投影装置の概略構成を説明する図であり、（ａ）は、光学系の概略構成図、（ｂ）は、各光学素子の向きを示す図である。

第２実施の形態では、第１実施の形態のＰＡＮＤＡファイバ１０８に代えて、ＰＡＮＤＡファイバ７０１を設ける。ＰＡＮＤＡファイバ７０１は、入射端においてＳｌｏｗ軸をｘ−ｙ平面に平行でｘ軸に対して＋４５°の方向とし、射出端においては−４５°の方向になるように配置する。すなわち、ＰＡＮＤＡファイバ７０１は、入射端と射出端との間で、Ｓｌｏｗ軸の方向が回転するように、捩られている。これにより、ＰＡＮＤＡファイバ７０１の射出端に位相子を設けることなく、１／２波長板を光学軸がｙ方向と平行に配置したときと等価な偏光が射出される。また、ＰＡＮＤＡファイバ１０７の射出端に第１実施の形態の１／３波長板１０９に代えて、１／４波長板７０２を配置する。このとき位相子の光学軸はｙ方向と平行に配置する。したがって、第２実施の形態では、偏波保持導波路ユニットは、ＰＡＮＤＡファイバ１０６、１０７、７０１及び１／４波長板７０２により構成される。その他の構成は、第１実施の形態と同様なので、同一構成要素には同一参照符号を付して説明を省略する。

以上のような構成により、ＰＡＮＤＡファイバ１０６、１０７、７０１には、Ｓｌｏｗ軸方向に沿う直線偏光のみが入射し、ＰＡＮＤＡファイバ１０６、１／４波長板７０２、ＰＡＮＤＡファイバ７０１から射出される光のｘ方向に平行な偏光とｙ方向に平行な偏光との位相差は、それぞれ０ｒａｄ、π／２ｒａｄ、πｒａｄとなる。したがって、第１実施の形態と同様に、外部からの熱や曲げの影響による干渉縞のずれを低減し、且つ、位相の異なる複数の干渉縞を投影することができる。また、ＰＡＮＤＡファイバ７０１は、Ｓｌｏｗ軸方向を回転させることによって、射出端に位相子を設けることなく、ＰＡＮＤＡファイバ１０６から射出される偏光との間で位相差πｒａｄを設けることができる。

（第３実施の形態）
図８は、第３実施の形態に係る干渉縞投影装置の概略構成を説明する図であり、（ａ）は、光学系の概略構成図、（ｂ）は、各光学素子の向きを示す図である。

この干渉縞投影装置は、図１に示した第１実施の形態に係る干渉縞投影装置において、偏光板１０４と光スイッチ１０５との間に１／２波長板ユニット８０１を設けたものである。また、光スイッチ１０５には、２本のＰＡＮＤＡファイバ１０６、１０７のみが接続され、ＰＡＮＤＡファイバ１０７の射出端には１／４波長板８０３（位相子）が配置される。第３実施の形態における光源部は、半導体レーザー１０１、コリメートレンズ１０２、１／２波長板１０３、偏光板１０４、光スイッチ１０５に加え、１／２波長板ユニット８０１を含んで構成される、また、偏波保持導波路ユニットは、ＰＡＮＤＡファイバ１０６、１０７及び１／４波長板８０３を含んで構成される。

１／２波長板ユニット８０１は１／２波長板８０２と図示しない１／２波長板回転系とを有し、図示しない制御部からの制御信号により１／２波長板８０２の光学軸をｚ軸に対して回転させる。特に、光学軸の方向をｘ軸に対して４５°と９０°との間で切り替える。また、１／４波長板８０３は、その光学軸がｙ方向となるようにＰＡＮＤＡファイバ１０７とルチル１１１の間に設置される。その他の構成は、第１実施の形態と同様であるので、同一構成要素には同一参照符号を付して説明を省略する。

以上のように構成されているので、半導体レーザー１０１から射出された光はコリメートレンズ１０２を介して平行光となり、１／２波長板１０３と偏光板１０４と１／２波長板ユニット８０１とを通過し、光スイッチ１０５を介してＰＡＮＤＡファイバ１０６か１０７かの何れか一つのＰＡＮＤＡファイバへ導波される。ここで、１／２波長板８０２の光学軸の方向を切り替えることによって、ＰＡＮＤＡファイバ１０６、１０７から射出される光の位相が変化する。

１／２波長板８０２の光学軸がｘ方向に対して４５°の場合、ＰＡＮＤＡファイバ１０６、１０７内に存在し得る光はＳｌｏｗ軸に平行な直線偏光のみとなる。ＰＡＮＤＡファイバ１０６を通過した光の位相を０ｒａｄとするとき、ＰＡＮＤＡファイバ１０７を通過して１／４波長板８０３を通過した光の位相は、π／２ｒａｄとなる。一方、１／２波長板８０２の光学軸がｘ方向に対して９０°の場合、ＰＡＮＤＡファイバ１０６、１０７内に存在し得る光はＦａｓｔ軸に平行な直線偏光のみとなる。このため、ＰＡＮＤＡファイバ１０６を通過した光の位相は、πｒａｄ、ＰＡＮＤＡファイバ１０７を通過して１／４波長板８０３を通過した光の位相は、３π／２ｒａｄとなる。

ここで、１／２波長板８０２の光学軸の向きと、それぞれのＰＡＮＤＡファイバ１０６から射出される光、及び、パンダファイバ１０７を通り１／４波長板８０３から射出される光について、その偏光のｘ方向とｙ方向との成分の位相差をまとめた結果を表１に示す。

ＰＡＮＤＡファイバ１０６から射出された光、及び、パンダファイバ１０７を通り１／４波長板８０３から射出された光は、第１実施の形態と同様に、ルチル１１１、１／２位相差フィルム１１２、ルチル１１３、を介して偏光方向により光路が分岐される。分岐されたそれぞれの光１１６、１１７は偏光フィルム１１４を通過して、偏光フィルム１１４の透過軸方向のみの偏光成分を有する直線偏光となる。偏光フィルム１１４を通過した光は、広角投影レンズ１１５により照明光束に形成される。このとき投影される照明は干渉縞を形成する。干渉縞としては、表１に示された位相差を有する４種類の干渉縞を形成することができる。

このように、光スイッチ１０５により光を射出するＰＡＮＤＡファイバ１０６、１０７を切り替えることと、１／２偏光板ユニット８０１によりＰＡＮＤＡファイバへ導波させる偏光をＳｌｏｗ軸に平行な偏光とＦａｓｔ軸に平行な偏光との間で切り替えることにより、投影する干渉縞パターンを４つのパターンの間で切り替えることができる。また、ＰＡＮＤＡファイバ１０６、１０７内に存在し得る光は、Ｓｌｏｗ軸に平行な直線偏光及びＦａｓｔ軸に平行な直線偏光の何れか一つの直線偏光のみであるため、ＰＡＮＤＡファイバ１０６、１０７の曲げや温度変化に対してＰＡＮＤＡファイバ１０６、１０７から射出される光の偏光は変化しない。つまり、ＰＡＮＤＡファイバ１０６、１０７の曲げや温度変化によらず所望の干渉縞パターンを投影することが可能となる。

（第４実施の形態）
図９は、第４実施の形態に係る干渉縞投影装置の概略構成を説明する図であり、（ａ）は、光学系の概略構成図、（ｂ）は、各光学素子の向きを示す図である。

この干渉縞投影装置は、図１に示した第１実施の形態に係る干渉縞投影装置において、光スイッチ１０５に２本のＰＡＮＤＡファイバ１０６、９０１のみが接続され、ＰＡＮＤＡファイバ９０１には位相変調部９０２を設けたものであり、その他の構成は第１実施の形態と同様である。第４実施の形態において、偏波保持導波路ユニットは、ＰＡＮＤＡファイバ１０６、９０１及び位相変調部９０２を含んで構成される。

第１実施の形態と同様に、偏光板１０４は、透過軸がｘ−ｙ平面に平行でｘ軸に対して４５°の方向になるように設置される。また、ＰＡＮＤＡファイバ１０６は、そのＳｌｏｗ軸がｘ−ｙ平面に平行でｘ軸に対して４５°の方向になるように配置される。このように偏光板１０４とＰＡＮＤＡファイバ１０６を配置することで、ＰＡＮＤＡファイバ１０６内に存在し得る光は、Ｓｌｏｗ軸に平行な直線偏光のみとなる。すなわち、光源部は、複数のＰＡＮＤＡファイバ１０６、９０１のうち少なくとも一つのＰＡＮＤＡファイバ１０６に対して、一方の偏波保持方向であるＳｌｏｗ軸に沿う方向の直線偏光のみを射出できるように構成されている。ＰＡＮＤＡファイバ１０６を透過した光は、第１実施の形態と同様に、ルチル１１１、１／２位相差フィルム１１２、ルチル１１３を透過して光路が分岐され、偏光フィルム１１４、広角投影レンズ１１５を介して被写体に投影され干渉縞を形成する。

これに対し、ＰＡＮＤＡファイバ９０１は、そのＳｌｏｗ軸がｙ方向になるように配置される。このように偏光板１０４とＰＡＮＤＡファイバ９０１を配置することで、ＰＡＮＤＡファイバ９０１を導波する光は、Ｓｌｏｗ軸とＦａｓｔ軸との二つの成分を有し、その振幅が等しくなる。位相変調部９０２はＰＡＮＤＡファイバ９０１を導波する光に対して、Ｓｌｏｗ軸に平行な偏光とＦａｓｔ軸に平行な偏光の位相差を制御する。

次に、図１０を用いて位相変調部について説明する。図１０は、図９の位相変調部９０２の概略構成を示す図である。位相変調部には、光スイッチ１０５に接続されたＰＡＮＤＡファイバの先端部である入力ポート１００１から光が入射する。位相変調部は、コリメートレンズ１００２と、液晶リターダ１００４と、カップリングレンズ１００３とを備える。入力ポート１００１から射出された光はコリメートレンズ１００２により平行光となって液晶リターダ１００４を通過し、カップリングレンズ１００３を介してＰＡＮＤＡファイバ９０１へカップリングされる。液晶リターダ１００４は、図示しない制御部からの制御信号により、液晶リターダ１００４を通過する光に対して、ｘ方向に平行な偏光成分とｙ方向に平行な偏向成分との間に位相差を与える。

これによって、ＰＡＮＤＡファイバ９０１を導波する光は、位相変調部９０２を介して所望の偏光状態となって射出される。射出された光はルチル１１１と１／２位相差フィルム１１２、ルチル１１３、を介して偏光方向により光路が分岐される。分岐されたそれぞれの光は偏光フィルム１１４を通過して、偏光フィルム１１４の透過軸方向のみの偏光成分を有する直線偏光となる。偏光フィルム１１４を通過した光は、広角投影レンズ１１５により照明光束に形成される。このとき投影される照明は干渉縞を形成する。

ＰＡＮＤＡファイバ１０６内に存在し得る光は、Ｓｌｏｗ軸に平行な直線偏光のみのため、ＰＡＮＤＡファイバ１０６の曲げや温度変化に対してＰＡＮＤＡファイバ１０６から射出される光の偏光は変化しない。つまり、ＰＡＮＤＡファイバ１０６の曲げや温度変化によらず所望の干渉縞パターンを投影することができる。一方、ＰＡＮＤＡファイバ９０１から射出される光の偏光は、ＰＡＮＤＡファイバ９０１の曲げや温度変化によって変化する。また、位相変調部９０２の位相変調によっても偏光が変化する。

ここで、位相変調部９０２の位相変調量を−πから＋πの間で変化させるとともに、ＰＡＮＤＡファイバ９０１の曲げや温度変化が偏光状態を変化させるよりも変調速度を十分早くし、ＰＡＮＤＡファイバ１０６が投影する干渉縞パターンを参照することで、ＰＡＮＤＡファイバ９０１から射出される偏光を推定することが可能となる。すなわち、ＰＡＮＤＡファイバ１０６が投影する干渉パターンと同じパターンが得られるときの位相差を０ｒａｄとし、これを基準として位相変調部９０２の位相変調量を変化させたときの位相差を推定する。これによって、外部からの熱や曲げなどがある場合でも、干渉縞に所望の位相差を与えることにより、干渉縞を走査させ、複数の干渉縞を投影して被写体の形状を測定することが可能になる。また、位相変調部９０２として機械的な駆動部の無い液晶リターダ１００４を用いているので、故障し難く且つ位相を高速で切り替えることが可能となる。

（位相変調部の第１変形例）
第４実施の形態の位相変調部９０２は、種々の構成により実現可能である。以下に、位相変調部の変形例について説明する。図１１は、位相変調部の第１変形例を示す図である。

この位相変調部は、コリメートレンズ１００２と、１／２波長板ユニット１１０１と、１／４波長板１１０３と、カップリングレンズ１００３とを備える。入力ポート１００１から射出された光は、コリメートレンズ１００２により平行光となって１／２波長板ユニット１１０１と１／４波長板１１０３とを通過し、カップリングレンズ１００３を介してＰＡＮＤＡファイバ９０１へカップリングされる。

１／２波長板ユニット１１０１は１／２波長板１１０２と図示しない１／２波長板回転系を有し、図示しない制御部からの制御信号により１／２波長板１１０２はｚ軸対して回転角を制御される。１／４波長板１１０３は、その光学軸がｘ−ｙ面に平行でｘ軸に対して４５°の方向に配置される。１／４波長板１１０３から射出される光のｘ方向に平行な偏光とｙ方向に平行な偏光との位相差δｒａｄは、１／２波長板１１０２の光学軸がｘ軸と成す角度θｒａｄに対してδ=π／２−４θで与えられる。

（位相変調部の第２変形例）
図１２は、位相変調部９０２の第２変形例を示す図である。

この位相変調部は偏光ビームスプリッタ１２０１と、１／４波長板１２０２、１２０４と、平面ミラー１２０３と、反射型位相変調器１２０５とを備える。

偏光ビームスプリッタ１２０１は、そのビームスプリッタ面がｙ−ｚ面に垂直で、その法線がｚ軸に対して４５°となるように配置され、ｘ方向に平行な直線偏光を反射し、ｙ方向に平行な直線偏光を透過する。平面ミラー１２０３は、その法線方向が偏光ビームスプリッタ１２０１で反射された光の主光線方向となるように、偏光ビームスプリッタ１２０１のｙ方向に配置される。反射型位相変調器１２０５は、その法線方向が偏光ビームスプリッタ１２０１を透過した光の主光線方向となるように、偏光ビームスプリッタ１２０１のｚ方向に配置される。１／４波長板１２０２は、その光学軸がｘ−ｚ面に平行でｚ軸に対して４５°であり、偏光ビームスプリッタ１２０１と平面ミラー１２０３との間に配置される。１／４波長板１２０４は、その光学軸がｘ−ｙ面に平行でｙ軸に対して４５°であり、偏光ビームスプリッタ１２０１と反射型位相変調器１２０５との間に配置される。

入力ポート１００１から入射するｘ方向に平行な直線偏光は、偏光ビームスプリッタ１２０１で反射され、１／４波長板１２０２を透過して円偏光となって平面ミラー１２０３で反射される。反射された円偏光は、１／４波長板１２０２を透過してｙ方向に平行な直線偏光となって偏光ビームスプリッタ１２０１のビームスプリッタ面を透過し、カップリングレンズ１００３へ入射する。一方、ｙ方向に平行な直線偏光は、偏光ビームスプリッタ１２０１のビームスプリッタ面を透過し、１／４波長板１２０４を透過して円偏光となって反射型位相変調器１２０５で反射される。反射された円偏光は、１／４波長板１２０４を透過してｘ方向に平行な直線偏光となって偏光ビームスプリッタ１２０１のビームスプリッタ面で反射され、カップリングレンズ１００３へ入射する。

反射型位相変調器１２０５は平面ミラー１２０６と、図示しない直線駆動系を有す。平面ミラー１２０６は直線駆動系に設置され、直線駆動系は図示しない制御部からの制御信号を受けｚ方向の位置を調整する。これにより反射型位相変調器１２０５を介してＰＡＮＤＡファイバ９０１へ入射する光の光路長を調整できる。つまりはｘ方向に平行な直線偏光とｙ方向に平行な直線偏光との位相差を調整できる。
なお、反射型位相変調器１２０５としは、ＬＣＯＳ(Liquid crystal on silicon)を用いてもよい。

（位相変調部の第３変形例）
図１３は、位相変調部の第３変形例を示す図である。

この位相変調部はバビネソレイユ補償器１３０１を有する。バビネソレイユ補償器１３０１は、水晶１３０２、１３０３、１３０４と図示しない直線駆動系とを有する。水晶１３０２、１３０３は左水晶の平板を、２つのくさび型のプリズムに分割した形状を有する。水晶１３０４は右水晶で、その厚みは水晶１３０２と水晶１３０３とを合わせた平板と同じである。水晶１３０２は、図示しない直線駆動系に設置され、図示しない制御部からの制御信号によりｙ方向の任意の位置に調整される。水晶１３０２、１３０３及び１３０４の光学軸は、それぞれｙ方向に平行な方向とｘ方向に平行な方向に配置される。これにより、水晶１３０２の位置を動かすことで、ｘ方向に平行な直線偏光とｙ方向に平行な直線偏光との位相差を調整できる。

なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。たとえば、ｘ方向およびｙ方向の向き、ＰＡＮＤＡファイバ１１０のＳｌｏｗ軸とＦａｓｔ軸の向き、ルチル１１１，１１３の配置順序等は、例示に過ぎない。例えば、光学系全体のｘ方向とｙ方向の向き、ＰＡＮＤＡファイバ１１０のＳｌｏｗ軸及びＦａｓｔ軸の向き、あるいは、ルチル１１１とルチル１１３との配置を入れ換える等しても、同様の作用効果が得られる。また、偏光分離部に使用される光学結晶は、ルチル（ＴｉＯ₂）に限られない。例えば、方解石（ＣａＣＯ₃）やイットリウム・バナデート（ＹＶＯ₄）等の複屈折結晶を使用することもできる。

１０１ 半導体レーザー
１０２ コリメートレンズ
１０３ １／２波長板
１０４ 偏光板
１０５ 光スイッチ
１０６，１０７，１０８ ＰＡＮＤＡファイバ
１０９ １／３波長板
１１０ ２／３波長板
１１１，１１３ ルチル
１１２ １／２位相差フィルム
１１４ 偏光フィルム
１１５ 広角投影レンズ
１１６，１１７ 光
２０１ ファイバアレイ
２０２ マイクロレンズアレイ
２０３ レンズ
２０４ ＭＥＭＳミラー
２０５ 光入力ポート
２０６，２０７，２０８ 光出力ポート
３０１ 光スイッチ
３０２ 光入力ポート
３０３，３０４，３０５ 光出力ポート
３０６，３０８，３０９，３１２，３１３ 導波路
３１５，３１６，３１９，３２０ 導波路
３０７，３１１，３１４，３１８ モードカプラ
３１０，７１７ ヒーター
４０１ａ，４０１ｂ，４０１ｃ 半導体レーザー
４０２ コリメートレンズアレイ
４０３ カップリングレンズアレイ
４０４ａ，４０４ｂ，４０４ｃ 出力ポート
５０１，５０２ ルチル
５０３，５０４ 光
６０１ カメラ
６０２ 制御部
６０３ 干渉縞パターン
６０４ 走査方向
７０１ ＰＡＮＤＡファイバ
７０２ １／４波長板
８０１ １／２波長板ユニット
８０２ １／２波長板
８０３ １／４波長板
９０１ ＰＡＮＤＡファイバ
９０２ 位相変調部
１００１ 入力ポート
１００２ コリメートレンズ
１００３ カップリングレンズ
１００４ 液晶リターダ
１１０１ １／２波長板ユニット
１１０２ １／２波長板
１１０３ １／４波長板
１２０１ ビームスプリッタ
１２０２，１２０４ １／４波長板
１２０３ ミラー
１２０５ 反射型位相変調器
１２０６ 平面ミラー
１３０１ バビネソレイユ補償器
１３０２，１３０２，１３０４ 水晶

Claims (8)

1. 可干渉性を有する光を複数の光射出部の一つから選択的に射出する光源部と、
   それぞれ前記複数の光射出部の一つから射出された光を導波する複数の偏波保持導波路を有する偏波保持導波路ユニットと、
   前記偏波保持導波路から出射した光の光路を偏光方向により分離する偏光分離部と、
   前記偏光分離部で分離された光の特定方向の直線偏光成分のみを透過させる偏光子と、を備え
   前記光源部は、前記複数の偏波保持導波路のうち少なくとも一つの偏波保持導波路に対して、一方の偏波保持方向に沿う方向の直線偏光のみを射出できるように構成され、
   前記偏波保持導波路ユニットは、前記複数の偏波保持導波路のそれぞれから射出される光のリタデーションを、偏波保持導波路ごとに異ならせるように構成されることを特徴とする干渉縞投影装置。
2. 前記光源部は、一つの光源と該光源からの光の光路を切り替えて、前記複数の光射出部の一つを選択する光射出部選択ユニットを備えることを特徴とする請求項１に記載の干渉縞投縞装置。
3. 前記光源部は、それぞれ前記複数の光射出部の一つに対応する複数の光源を備え、該複数の光源の一つから光を選択的に出射させるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の干渉縞投稿装置。
4. 前記複数の偏波保持導波路の少なくとも一つの偏波保持導波路は、その偏波保持方向が前記偏光分離部にて分離される光の偏光方向を二分する方向となるように配置されていることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の干渉縞投影装置。
5. 前記偏波保持導波路ユニットは、少なくとも一つの偏波保持導波路の光射出端側に位相子を有し、該位相子は、光学軸の向きが、前記偏光分離部が分離する何れか一つの偏光方向に沿う方向となるように配置されていることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の干渉縞投影装置。
6. 前記光源部は、１／２波長板と、該１／２波長板を回転させて前記偏波保持導波路ユニットへ入射する光の偏光方向を制御する１／２波長板回転系とを有することを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の干渉縞投影装置。
7. 前記偏波保持導波路ユニットは、少なくとも一つの前記偏波保持導波路を通り、前記偏光分離部により分離される二つの偏光の位相差を制御する位相変調部を有することを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載の干渉縞投影装置。
8. 請求項１から７の何れか一項に記載の干渉縞投影装置と、
   撮像部と、
   演算部とを有し、
   前記撮像部は前記干渉縞投影装置により干渉縞が投影された被写体の画像を撮影し、前記演算部は前記被写体の画像の干渉縞と、前記干渉縞投影装置と前記撮像部との位置関係から前記被写体の形状を導出するように構成されていることを特徴とする計測装置。

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