JPH0519225A - 光学装置 - Google Patents
光学装置Info
- Publication number
- JPH0519225A JPH0519225A JP17360991A JP17360991A JPH0519225A JP H0519225 A JPH0519225 A JP H0519225A JP 17360991 A JP17360991 A JP 17360991A JP 17360991 A JP17360991 A JP 17360991A JP H0519225 A JPH0519225 A JP H0519225A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid crystal
- crystal element
- optical device
- shape
- interferometer
- Prior art date
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- Pending
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- Liquid Crystal (AREA)
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 物体形状あるいはその変化を実時間で計測す
るための汎用的な光学装置を提供する。 【構成】 コヒーレント光源と、干渉計と、前記干渉計
で得られた干渉縞を入力する撮像素子と、前記干渉計に
おいて参照波面を発生させるための液晶素子と、前記撮
像素子と前記液晶素子を接続する回路を備えて成ること
を特徴とする。
るための汎用的な光学装置を提供する。 【構成】 コヒーレント光源と、干渉計と、前記干渉計
で得られた干渉縞を入力する撮像素子と、前記干渉計に
おいて参照波面を発生させるための液晶素子と、前記撮
像素子と前記液晶素子を接続する回路を備えて成ること
を特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶素子を応用した光
学装置に関する。
学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】物体形状を計測する手段として、二光束
干渉計が広く用いられている。二光束干渉計には、参照
波面を発生する手段が必要であり、通常ミラーが用いら
れる。
干渉計が広く用いられている。二光束干渉計には、参照
波面を発生する手段が必要であり、通常ミラーが用いら
れる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、参照波面とし
て曲面を要する場合には、計測の対象が変わるたびにミ
ラーを作り直さなければならず、このために多くの工数
を費やしていた。
て曲面を要する場合には、計測の対象が変わるたびにミ
ラーを作り直さなければならず、このために多くの工数
を費やしていた。
【０００４】本発明はこのような問題点を解決するもの
であって、その目的は、簡便な手段により物体形状を高
精度に計測できる汎用的な光学装置を提供するところに
ある。
であって、その目的は、簡便な手段により物体形状を高
精度に計測できる汎用的な光学装置を提供するところに
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の光学装置
は、コヒーレント光源と、干渉計と、前記干渉計で得ら
れた干渉縞を入力する撮像素子と、前記干渉計において
参照波面を発生するための液晶素子と、前記液晶素子に
対する信号発生手段を備えて成ることを特徴とする。
は、コヒーレント光源と、干渉計と、前記干渉計で得ら
れた干渉縞を入力する撮像素子と、前記干渉計において
参照波面を発生するための液晶素子と、前記液晶素子に
対する信号発生手段を備えて成ることを特徴とする。
【０００６】本発明の第２の光学装置は、前記第１の光
学装置において、撮像素子と液晶素子を接続する回路を
備えて成ることを特徴とする。
学装置において、撮像素子と液晶素子を接続する回路を
備えて成ることを特徴とする。
【０００７】本発明の第３の光学装置は、前記第１ない
し第２の光学装置において、液晶素子が、連続的な位相
変調が可能な液晶素子であることを特徴とする。
し第２の光学装置において、液晶素子が、連続的な位相
変調が可能な液晶素子であることを特徴とする。
【０００８】本発明の第４の光学装置は、前記第１ない
し第３の光学装置において、液晶素子がＥＣＢ（電界制
御複屈折）モードで配向された、マトリクス駆動型液晶
素子であることを特徴とする。
し第３の光学装置において、液晶素子がＥＣＢ（電界制
御複屈折）モードで配向された、マトリクス駆動型液晶
素子であることを特徴とする。
【０００９】本発明の第５の光学装置は、前記第１ない
し第３の光学装置において、液晶素子がＥＣＢ（電界制
御複屈折）モードで配向された、光アドレス型液晶素子
であることを特徴とする。
し第３の光学装置において、液晶素子がＥＣＢ（電界制
御複屈折）モードで配向された、光アドレス型液晶素子
であることを特徴とする。
【００１０】
【実施例】以下では実施例にもとづき、本発明の内容に
ついて詳しく説明する。
ついて詳しく説明する。
【００１１】（実施例１）図１に本実施例の光学装置の
構成を示す。レーザ光源１００とマイケルソン型干渉計
（図中ａは参照波、ｂは物体波）により、参照物体形状
の特徴を有する干渉縞をカメラ１０８の撮像面上に形成
する。カメラ１０８の出力は、Ａ／Ｄ変換され、コンピ
ュータ１０９へ取り込まれる。この間、液晶素子１０４
にはバイアス電圧のみを印加して、参照波面が平面にな
るようにしておく。ただし、液晶素子１０４が収差をも
つ場合には、それを補正するような信号を入力する。そ
して、液晶素子１０４を位相シフタとして用い、縞走査
法（たとえば、谷田貝豊彦：応用光学 光計測入門（丸
善、１９８８）、ｐ.１３１参照）により参照物体の形
状を算出する。算出した形状データを信号発生器１１０
を介して液晶素子１０４へ入力し、参照物体の形状に相
当する位相分布を作る。この位相分布が、干渉計の参照
波面となる。ここで、物体表面１０５とカメラ１０８の
撮像面は、レンズ１０６を介して互いに共役な関係に置
かれている。また、不要な光波を除くために、空間フィ
ルタ１０７を用いる。図中１０１、１０２は、それぞれ
ビームエクスパンダ、コリメートレンズである。１０３
は、波面を振幅分割するために用いたハーフミラーであ
る。参照波面にチルトをつけるには、液晶素子１０４を
回転させるか、あるいはチルトに相当する平面波面を計
算で求めて、これを参照波面に重ねて液晶素子１０４へ
記録する。なお、参照物体の形状がまえもって数値デー
タで与えられている場合には、縞走査法による計測は省
略できる。
構成を示す。レーザ光源１００とマイケルソン型干渉計
（図中ａは参照波、ｂは物体波）により、参照物体形状
の特徴を有する干渉縞をカメラ１０８の撮像面上に形成
する。カメラ１０８の出力は、Ａ／Ｄ変換され、コンピ
ュータ１０９へ取り込まれる。この間、液晶素子１０４
にはバイアス電圧のみを印加して、参照波面が平面にな
るようにしておく。ただし、液晶素子１０４が収差をも
つ場合には、それを補正するような信号を入力する。そ
して、液晶素子１０４を位相シフタとして用い、縞走査
法（たとえば、谷田貝豊彦：応用光学 光計測入門（丸
善、１９８８）、ｐ.１３１参照）により参照物体の形
状を算出する。算出した形状データを信号発生器１１０
を介して液晶素子１０４へ入力し、参照物体の形状に相
当する位相分布を作る。この位相分布が、干渉計の参照
波面となる。ここで、物体表面１０５とカメラ１０８の
撮像面は、レンズ１０６を介して互いに共役な関係に置
かれている。また、不要な光波を除くために、空間フィ
ルタ１０７を用いる。図中１０１、１０２は、それぞれ
ビームエクスパンダ、コリメートレンズである。１０３
は、波面を振幅分割するために用いたハーフミラーであ
る。参照波面にチルトをつけるには、液晶素子１０４を
回転させるか、あるいはチルトに相当する平面波面を計
算で求めて、これを参照波面に重ねて液晶素子１０４へ
記録する。なお、参照物体の形状がまえもって数値デー
タで与えられている場合には、縞走査法による計測は省
略できる。
【００１２】本実施例では、反射光を利用する構造の、
マトリクス駆動型液晶素子を用いた。この液晶素子は、
各画素にＴＦＴ（薄膜トランジスタ）素子を備え、画素
間のクロストークが小さく、かつ充分な階調性を備えて
いる。液晶分子の初期配向はホモジニアスであり、２π
以上の連続的な位相変調が可能である（第５１回応用物
理学会講演予稿集２６ａ−Ｈ−１０参照）。液晶素子１
０４の位相変調特性を図３に示す。
マトリクス駆動型液晶素子を用いた。この液晶素子は、
各画素にＴＦＴ（薄膜トランジスタ）素子を備え、画素
間のクロストークが小さく、かつ充分な階調性を備えて
いる。液晶分子の初期配向はホモジニアスであり、２π
以上の連続的な位相変調が可能である（第５１回応用物
理学会講演予稿集２６ａ−Ｈ−１０参照）。液晶素子１
０４の位相変調特性を図３に示す。
【００１３】以上の準備を行った後に、参照物体の位置
に計測したい物体（被験物体）を置くと、液晶素子１０
４から再生された参照波面と、物体波面の間で干渉縞が
形成される。この干渉縞をカメラ１０８へ入力して、モ
ニタ１１１へ表示する。参照波面と物体波面の干渉縞を
解析することによって、参照物体に対する被験物体の形
状誤差を計測することができる。また、被験物体が変形
する前の状態を参照波面として記録しておけば、被験物
体の変形を実時間でモニタすることもできる。本実施例
によれば、液晶素子へ参照波面を記録することにより、
任意の参照波面を自由に発生させることできる、参
照波面データを変更するだけで不特定の物体の形状ある
いは変形を計測できるという新たな効果が生まれ、汎用
性のある装置を実現できる。
に計測したい物体（被験物体）を置くと、液晶素子１０
４から再生された参照波面と、物体波面の間で干渉縞が
形成される。この干渉縞をカメラ１０８へ入力して、モ
ニタ１１１へ表示する。参照波面と物体波面の干渉縞を
解析することによって、参照物体に対する被験物体の形
状誤差を計測することができる。また、被験物体が変形
する前の状態を参照波面として記録しておけば、被験物
体の変形を実時間でモニタすることもできる。本実施例
によれば、液晶素子へ参照波面を記録することにより、
任意の参照波面を自由に発生させることできる、参
照波面データを変更するだけで不特定の物体の形状ある
いは変形を計測できるという新たな効果が生まれ、汎用
性のある装置を実現できる。
【００１４】（実施例２）図２に本実施例の光学装置の
構成を示す。この構成の特徴は、参照波面を発生させる
ために、光アドレス型液晶素子を用いた点にある。参照
波面の算出ならびに縞解析の方法は、実施例１の場合と
同様である。
構成を示す。この構成の特徴は、参照波面を発生させる
ために、光アドレス型液晶素子を用いた点にある。参照
波面の算出ならびに縞解析の方法は、実施例１の場合と
同様である。
【００１５】本実施例の光アドレス型液晶素子２０１
は、ネマティック液晶をホモジニアス配向したものであ
り、実施例１で用いたマトリクス駆動型液晶素子と同様
に、連続的な位相変調を行う。この液晶素子への信号の
アドレスは、信号発生器２０２で行う。信号発生器２０
２はレーザスキャニング機構を備え、カメラ１０８の出
力からＡ／Ｄ変換、画像処理して得られた２次元データ
を液晶素子２０１へ書き込む。なお、２次元データを液
晶素子２０１へ書き込む手段として、ＣＲＴ表示体や液
晶表示体を用いることもできる。
は、ネマティック液晶をホモジニアス配向したものであ
り、実施例１で用いたマトリクス駆動型液晶素子と同様
に、連続的な位相変調を行う。この液晶素子への信号の
アドレスは、信号発生器２０２で行う。信号発生器２０
２はレーザスキャニング機構を備え、カメラ１０８の出
力からＡ／Ｄ変換、画像処理して得られた２次元データ
を液晶素子２０１へ書き込む。なお、２次元データを液
晶素子２０１へ書き込む手段として、ＣＲＴ表示体や液
晶表示体を用いることもできる。
【００１６】本実施例によれば、空間分解能が高い光ア
ドレス型液晶素子を用いることによって、参照波面を
忠実に再生できる、画素配列による高次回折波が発生
しないという理由により、信号光とノイズ光の分離が容
易になり計測精度が向上するという効果が加わる。
ドレス型液晶素子を用いることによって、参照波面を
忠実に再生できる、画素配列による高次回折波が発生
しないという理由により、信号光とノイズ光の分離が容
易になり計測精度が向上するという効果が加わる。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、液晶素子のプログラム
自在性を活用して、不特定の物体の形状あるいは変形を
容易に計測することができる。本発明の光学装置は、た
とえば部品加工現場において、オンマシン計測の手段と
して利用できる。
自在性を活用して、不特定の物体の形状あるいは変形を
容易に計測することができる。本発明の光学装置は、た
とえば部品加工現場において、オンマシン計測の手段と
して利用できる。
【図１】 本発明の実施例１の構成を示す平面図であ
る。
る。
【図２】 本発明の実施例２の構成を示す平面図であ
る。
る。
【図３】 本発明の実施例で用いる液晶素子の位相変調
特性を説明する図である。
特性を説明する図である。
１００・・・・・・レーザ光源
１０１・・・・・・ビームエクスパンダ
１０２・・・・・・コリメートレンズ
１０３・・・・・・ハーフミラー
１０４・・・・・・マトリクス駆動型ＥＣＢモード液晶素子
１０５・・・・・・物体表面
１０６・・・・・・レンズ
１０７・・・・・・空間フィルタ
１０８・・・・・・カメラ
１０９・・・・・・コンピュータ
１１０・・・・・・信号発生器
１１１・・・・・・ＴＶモニタ
２０１・・・・・・光アドレス型ＥＣＢモード液晶素子
２０２・・・・・・信号発生器
Claims (5)
- 【請求項１】 物体形状あるいは物体形状の変化を計測
する技術に関し、コヒーレント光源と、干渉計と、前記
干渉計で得られた干渉縞を入力する撮像素子と、前記干
渉計において参照波面を発生するための液晶素子と、前
記液晶素子に対する信号発生手段を備えて成ることを特
徴とする光学装置。 - 【請求項２】 前記撮像素子と前記液晶素子を接続する
回路を備えて成ることを特徴とする請求項１に記載の光
学装置。 - 【請求項３】 前記液晶素子が、連続的な位相変調が可
能な液晶素子であることを特徴とする請求項１ないし２
に記載の光学装置。 - 【請求項４】 前記液晶素子がＥＣＢ（電界制御複屈
折）モードで配向された、マトリクス駆動型液晶素子で
あることを特徴とする請求項１ないし３に記載の光学装
置。 - 【請求項５】 前記液晶素子がＥＣＢ（電界制御複屈
折）モードで配向された、光アドレス型液晶素子である
ことを特徴とする請求項１ないし３に記載の光学装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17360991A JPH0519225A (ja) | 1991-07-15 | 1991-07-15 | 光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17360991A JPH0519225A (ja) | 1991-07-15 | 1991-07-15 | 光学装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0519225A true JPH0519225A (ja) | 1993-01-29 |
Family
ID=15963786
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17360991A Pending JPH0519225A (ja) | 1991-07-15 | 1991-07-15 | 光学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0519225A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010025922A (ja) * | 2008-06-20 | 2010-02-04 | Nikon Corp | 干渉装置 |
| DE10138656B4 (de) * | 2000-08-08 | 2012-06-21 | Mitutoyo Corp. | Oberflächenprofilmesseinrichtung |
-
1991
- 1991-07-15 JP JP17360991A patent/JPH0519225A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10138656B4 (de) * | 2000-08-08 | 2012-06-21 | Mitutoyo Corp. | Oberflächenprofilmesseinrichtung |
| JP2010025922A (ja) * | 2008-06-20 | 2010-02-04 | Nikon Corp | 干渉装置 |
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