JPH0694432A - Non-contact type shape inspection device - Google Patents

Non-contact type shape inspection device

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Publication number
JPH0694432A
JPH0694432A JP24014292A JP24014292A JPH0694432A JP H0694432 A JPH0694432 A JP H0694432A JP 24014292 A JP24014292 A JP 24014292A JP 24014292 A JP24014292 A JP 24014292A JP H0694432 A JPH0694432 A JP H0694432A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hologram
grating
acousto
test object
diffraction grating
Prior art date
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Pending
Application number
JP24014292A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takayoshi Suzuki
孝佳 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kowa Co Ltd
Original Assignee
Kowa Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Kowa Co Ltd filed Critical Kowa Co Ltd
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Publication of JPH0694432A publication Critical patent/JPH0694432A/en
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Abstract

PURPOSE:To inspect the shape of a body to be inspected in a non-contact condi tion and also in real time, with a simple method and accurately, by preparing a hologram prototype in a short preparing time and with a minimum equipment, and by using this hologram prototype. CONSTITUTION:A non-contact type shape inspection device is provided with a hologram prototype by which a phase-type grating pattern corresponding to a prescribed line of the hologram of a reference body is formed on an acoustic/ optical diffraction element 37 by changing the electric signal 43 to be input into the acoustic/optical diffraction element 37 for indicating a hologram. A body 35 to be inspected is arranged in front of or behind the hologram prototype. The beam diffracted by the hologram prototype is made incident both on a first diffraction grating 41 and on a second diffration grating 42 that has the same grating direction and has been arranged in the position where the contrast of the interference fringes produced by the first diffraction grating behind thereof becomes maximum. From the pattern of the interference fringes produced behind the second diffraction grating; the strain of the shape of the inspected body with regard to a reference body can be read.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ホログラム原器作成方
法及びそのホログラム原器を用いて基準となる物体の形
状に比ベて被験物体の形状がどれほど歪んでいるかを検
査する非接触式形状検査装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a hologram prototype and a non-contact type shape for inspecting how much the shape of a test object is distorted by using the hologram prototype. Regarding inspection equipment.

【0002】[0002]

【従来の技術】このような非接触に物体の形状を検査す
る方法としては、例えば「高精度鏡面形状測定法」(1
988年、オプトロニクス社)等に詳細に記載されてい
る方法等から知れらるように種々の方法がすでに提案さ
れている。特に、その中でも計算機ホログラムを使った
方法は精度が高く、実時間の計測が可能なため実用化の
期待が寄せられている。特に最近では、計算機ホログラ
ムの一つであるゾーンプレート1は、非球面形状を持っ
たレンズ表面の形状の検査として注目を集めている。図
1は計算機ホログラムの一種であるゾーンプレートであ
り、球面や非球面の検査等によく用いられる。図2は、
このゾーンプレートを用いて非球面形状の検査を行った
例であり、パターンの歪み2が基準物体に対する被験物
体の形状の歪みを表している。
2. Description of the Related Art As a method of inspecting the shape of an object in such a non-contact manner, for example, "high-precision mirror surface shape measuring method"
In 1988, various methods have already been proposed, as known from the method described in detail in Optronics Inc.). In particular, among them, the method using the computer generated hologram is highly accurate and can be measured in real time, so that it is expected to be put into practical use. In particular, recently, the zone plate 1 which is one of computer generated holograms has been attracting attention as an inspection of the shape of the lens surface having an aspherical shape. FIG. 1 shows a zone plate, which is a type of computer generated hologram, and is often used for inspection of spherical surfaces and aspherical surfaces. Figure 2
This is an example of inspecting an aspherical shape using this zone plate, and the pattern distortion 2 represents the distortion of the shape of the test object with respect to the reference object.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の計算機ホログラムを使った方法にはいくつかの問題が
ある。まず第1に、被験物体の種類の数だけホログラム
原器を揃えなければならないことである。第2には、ホ
ログラム原器は複写できないため、大量生産が難しいと
いう問題がある。更に第3には、ホログラム原器を作成
する段階で時間がかかるとともに、ホログラム原器を作
成するために特殊な高価な装置が必要になり、そのた
め、簡単にホログラム原器を作成できるというわけでは
ない、という問題がある。
However, the methods using these computer generated holograms have some problems. First of all, it is necessary to prepare hologram prototypes for the number of types of test objects. Second, there is a problem that mass production is difficult because the hologram prototype cannot be copied. Thirdly, it takes time to create the hologram prototype, and a special expensive device is required to create the hologram prototype, so that the hologram prototype cannot be easily created. There is a problem that there is not.

【0004】例えば、ホログラムの作成法の代表例とし
ては、2つの方法がある。一つは、ホログラム原図をX
−Yプロッターで描画し、これを写真に縮小する方法で
ある。他の方法は、電子ビーム露光装置でフォトレジス
トなどに直接描画する方法である。前者の方法で必要と
する装置は、X−Yプロッターであるが、これは近年普
及はしているものの、この方法で作られたホログラム原
器は、各プロセスでの誤差の累積により、精度が出にく
いという問題がある。また、ホログラムの格子幅が0.
1mmより細いピッチの格子は作成できない。そのた
め、プロッターを使った方式では、数10波長の収差を
持つ波面の検査が限界である。更に、作成工程に少なく
見積もっても数時間は必要という点も問題である。
For example, there are two typical methods for producing holograms. One is the hologram original X
-Drawing with a Y plotter and reducing this to a photograph. Another method is a method of directly writing on a photoresist or the like with an electron beam exposure apparatus. Although the device required by the former method is an XY plotter, although this has become popular in recent years, the hologram prototype manufactured by this method has a high accuracy due to the accumulation of errors in each process. There is a problem that it is hard to come out. Also, the grating width of the hologram is 0.
A grid with a pitch smaller than 1 mm cannot be created. Therefore, in the method using the plotter, the inspection of the wavefront having the aberration of several tens of wavelengths is the limit. Further, it is a problem that it takes several hours even if the production process is estimated to be small.

【0005】一方、電子ビーム露光装置を使った直接描
画方式は、最小格子幅が5μmのものまで書くことがで
きる。そのため、500波長以上の収差を持つ波面の検
査を精度良く、このホログラム原器で検査することがで
きる。しかし、電子ビーム露光装置は高価であり、作成
時間もかかるため、仮に検査装置を生産現場で使用する
と考えると、電子ビーム露光装置を用いた方法は実用的
でない。
On the other hand, the direct writing method using the electron beam exposure apparatus can write up to a minimum grating width of 5 μm. Therefore, it is possible to accurately inspect a wavefront having an aberration of 500 wavelengths or more with this hologram prototype. However, since the electron beam exposure apparatus is expensive and takes a lot of time to create, the method using the electron beam exposure apparatus is not practical considering that the inspection apparatus is used at the production site.

【0006】従って、本発明の課題は、短時間の作成時
間と最小の設備でホログラム原器を作成することが可能
なホログラム原器作成方法を提供することである。
[0006] Therefore, an object of the present invention is to provide a hologram prototype production method capable of producing a hologram prototype with a short production time and minimum equipment.

【0007】また、本発明の他の課題は、このホログラ
ム原器を用いて簡単な方法でしかも正確に被験物体の形
状を非接触に検査できる非接触式形状検査装置を提供す
ることである。
Another object of the present invention is to provide a non-contact type shape inspection device which can inspect the shape of a test object in a non-contact manner by a simple method using this hologram prototype.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、この課題を解
決するために、被験物体の基準物体に対する形状の歪み
を非接触でかつ実時間に検査する非接触式形状検査装置
において、音響光学回折素子に入力される電気信号を変
化させることにより基準物体のホログラムの所定行に対
応する位相型格子パターンを音響光学回折素子に形成し
ホログラム表示するホログラム原器と、ホログラム原器
の前または後に配置された被験物体と、ホログラム原器
で回折された光から干渉縞を発生させる手段と、前記干
渉縞の縞間隔と等しい間隔を持ち、干渉縞に対して格子
が平行になるようにして配置された回折格子と、前記回
折格子を通過した波面が作る干渉縞のパターンから被験
物体の基準物体に対する形状の歪みを読みとる構成を採
用した。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve this problem, the present invention provides a non-contact type shape inspection apparatus for inspecting a distortion of a shape of a test object with respect to a reference object in a non-contact manner in real time. A hologram prototype that forms a phase-type grating pattern corresponding to a predetermined row of the hologram of the reference object on the acousto-optic diffraction element by changing the electric signal input to the diffraction element and displays the hologram, and before or after the hologram prototype. The test object placed, a means for generating interference fringes from the light diffracted by the hologram prototype, and an interval equal to the fringe interval of the interference fringes, arranged so that the grating is parallel to the interference fringes. The configuration in which the distortion of the shape of the test object with respect to the reference object is read from the diffraction grating and the pattern of interference fringes formed by the wavefront that has passed through the diffraction grating is adopted.

【0009】[0009]

【作用】好ましい実施例では、レーザー光源からパルス
状のレーザー光が形成され、それからスリット状の平面
波にして被験物体に入射される。音響光学回折素子から
なるホログラム原器には、それに入力される電気信号を
変化させることにより基準物体のホログラムのスリット
状平面波の行に対応する位相型格子パターンが形成され
る。ホログラム原器からのホログラム回折光は第1の回
折格子に導かれる。第1の回折格子と格子の方向が同じ
で第1の回折格子によって後方に出来る干渉縞のコント
ラストが最大になる位置に第2の回折格子が配置され
る。第2の回折格子の後方に発生する干渉縞のパターン
から被験物体の基準物体に対する形状の歪みが読みとら
れる。
In the preferred embodiment, a pulsed laser beam is formed from a laser light source, and then a slit-shaped plane wave is made incident on a test object. A hologram prototype including an acousto-optic diffraction element has a phase-type grating pattern corresponding to a row of slit-shaped plane waves of a hologram of a reference object formed by changing an electric signal input thereto. The hologram diffracted light from the hologram prototype is guided to the first diffraction grating. The second diffraction grating is arranged at a position where the direction of the grating is the same as that of the first diffraction grating and the contrast of the interference fringes formed behind by the first diffraction grating is maximized. The distortion of the shape of the test object with respect to the reference object is read from the pattern of the interference fringes generated behind the second diffraction grating.

【0010】また、好ましい実施例では、上記平面波が
ホログラム原器に入射され、ホログラム原器からのホロ
グラム回折光が被験物体に入射され、その後第1と第2
の回折格子に入射される。
In a preferred embodiment, the plane wave is incident on the hologram prototype, the hologram diffracted light from the hologram prototype is incident on the test object, and then the first and second holograms are irradiated.
Is incident on the diffraction grating of.

【0011】また、好ましい実施例では、ホログラム原
器からのホログラム回折光は光偏向手段を介して被験物
体に入射され、この光偏向手段によりスリット状平面波
が長手方向に垂直な方向に被験物体の全ての面に渡って
投射される。偏向方向の行に対応する位相型格子パター
ンを光偏向に従って順次音響光学回折素子に形成するこ
とにより干渉縞の全パターンが形成され、そのパターン
から被験物体の基準物体に対する形状の歪みを読みとる
ことが可能になる。
Further, in a preferred embodiment, the hologram diffracted light from the hologram prototype enters the test object through the light deflecting means, and the light deflecting means causes the slit-shaped plane wave to move in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the test object. It is projected on all sides. A phase-type grating pattern corresponding to rows in the deflection direction is sequentially formed on the acousto-optic diffraction element according to the light deflection to form the entire pattern of interference fringes, from which the distortion of the shape of the test object with respect to the reference object can be read. It will be possible.

【0012】また、好ましい実施例では、ホログラム原
器からのホログラム回折光が像面回転手段を介して被験
物体に入射される。像面回転手段により光軸は変えない
で像面だけが回転され、干渉縞の全パターンが形成され
る。
In the preferred embodiment, the hologram diffracted light from the hologram prototype enters the test object via the image plane rotating means. Only the image plane is rotated by the image plane rotating means without changing the optical axis, and the entire pattern of interference fringes is formed.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面を参照して
詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.

【0014】まず、ホログラム原器の作成方法について
説明する。
First, a method for producing a hologram prototype will be described.

【0015】まず、ホログラム原器の特徴について述べ
る。本発明実施例では、ホログラム原器として音響光学
回折素子3が用いられる。音響光学回折素子3には図3
に示すように、音響光学結晶の端面3aから音波が電気
信号源4を介して入射される。音響光学回折素子3結晶
内に音波が次々に伝搬すると、結晶内には位相が空間的
に異なった位相型の格子3dが形成される。従って、結
晶内に入力する信号源4の電気信号にあらかじめ計算機
で計算されたホログラムパターンを入力するだけで、必
要とするホログラムが音響光学回折素子3に書き込まれ
る。図3に示すように、書き込まれる格子の幅dは音波
の速度vと入力電気信号の周波数fに従って決まり、 d=v/f の式で表される。
First, the features of the hologram prototype will be described. In the embodiment of the present invention, the acousto-optic diffraction element 3 is used as the hologram prototype. The acousto-optic diffraction element 3 is shown in FIG.
As shown in, a sound wave is incident from the end surface 3 a of the acousto-optic crystal via the electric signal source 4. When sound waves propagate in the acousto-optic diffraction element 3 crystal one after another, a phase-type grating 3d having a spatially different phase is formed in the crystal. Therefore, the required hologram is written in the acousto-optic diffraction element 3 simply by inputting the hologram pattern calculated by the computer in advance to the electric signal of the signal source 4 input into the crystal. As shown in FIG. 3, the width d of the written grating is determined according to the velocity v of the sound wave and the frequency f of the input electric signal, and is expressed by the following equation: d = v / f.

【0016】例えば、図3に示したように音響光学回折
素子3に100MHzから50MHzまで線形に変化す
る電気入力信号5が入力され、この入力信号5の周期が
H/vとする。ここで、Hは音響光学回折素子3の有効
長さである。従って、例えば音波の速度が660m/s
とすると、100MHzの入力信号が入力された時点t
0で形成された格子幅6.6μmの位相型格子パターン
は音速vで上方に進み、t1の時点で音響光学回折素子
の図3の上端に達し、一方このとき音響光学回折素子3
には50MHzの入力信号が入力されるので、下端には
13.2μmの格子幅の位相型格子パターンが形成され
る。
For example, as shown in FIG. 3, an electric input signal 5 that linearly changes from 100 MHz to 50 MHz is input to the acousto-optic diffraction element 3, and the period of this input signal 5 is H / v. Here, H is the effective length of the acousto-optic diffraction element 3. Therefore, for example, the speed of sound waves is 660 m / s
Then, when the input signal of 100 MHz is input, t
The phase type grating pattern having a grating width of 6.6 μm formed at 0 travels upward at the speed of sound v and reaches the upper end of the acousto-optic diffraction element in FIG. 3 at time t1, while the acousto-optic diffraction element 3
Since an input signal of 50 MHz is input to, a phase type grating pattern having a grating width of 13.2 μm is formed at the lower end.

【0017】このとき、この音響光学回折素子3に図3
に示すように平面波6を入射すると、位相型格子パター
ンに従って回折光が発生し、その内の1次回折光7を見
ると点Oにほぼ集光する球面波が発生する。
At this time, the acousto-optic diffraction element 3 is shown in FIG.
When the plane wave 6 is incident as shown in FIG. 3, diffracted light is generated according to the phase type grating pattern, and when the first-order diffracted light 7 therein is viewed, a spherical wave substantially condensed at the point O is generated.

【0018】上述の例では、入力信号5の周波数を時間
とともに線形に減少させて球面波を形成したが、音響光
学回折素子3に入力する電気信号4を任意に書き換える
と、球面波に限らず任意の波面形状を持つ波面を作るこ
とができる。
In the above example, the frequency of the input signal 5 is linearly reduced with time to form a spherical wave. However, if the electric signal 4 input to the acousto-optic diffraction element 3 is arbitrarily rewritten, it is not limited to a spherical wave. Wavefronts with arbitrary wavefront shapes can be created.

【0019】即ち、形状が基準値を示す仮想の物体に仮
想の平面波を入射し、そのときの物体反射光もしくは物
体透過光の波面形状を計算により求め、この物体光の波
面に参照光となる仮想の平面波を重ね合わせ、このとき
発生する干渉縞のパターンを計算機で求めておく。音響
光学回折素子に所定の電気信号を入力することにより干
渉縞のパターンの1行(図1のn1の行に対応)のパタ
ーンに対応する位相型格子パターンを音響光学回折素子
に形成してホログラム表示を実時間に行なう。更に干渉
縞パターンの各行(n1...)のパターンに従って電
気信号を順次変化させ位相型格子パターンを各行毎に音
響光学回折素子に形成して実時間で書き換えることによ
りホログラムパターンの全空間を実時間に表示する。こ
こで図1のnrの行はゾーンプレートの中心を通過し、
そのときの半径分に対応するパターンが図3の音響光学
回折素子に入力信号5を印加したときに形成されるパタ
ーンに対応する。
That is, a virtual plane wave is incident on a virtual object whose shape shows a reference value, the wavefront shape of the object reflected light or the object transmitted light at that time is calculated, and the wavefront of this object light becomes the reference light. The virtual plane waves are superposed, and the pattern of the interference fringes generated at this time is obtained by a computer. By inputting a predetermined electric signal into the acousto-optic diffraction element, a phase-type grating pattern corresponding to one row of the interference fringe pattern (corresponding to the row n1 in FIG. 1) is formed in the acousto-optic diffraction element to form a hologram. Display in real time. Furthermore, the electric signal is sequentially changed according to the pattern of each row (n1 ...) Of the interference fringe pattern to form the phase-type grating pattern on each row in the acousto-optic diffraction element and rewrite in real time to realize the entire space of the hologram pattern. Display in time. Where the nr row in FIG. 1 passes through the center of the zone plate,
The pattern corresponding to the radius at that time corresponds to the pattern formed when the input signal 5 is applied to the acousto-optic diffraction element in FIG.

【0020】このように、ホログラム原器を計測系の中
に置いたままで実時間で作成することが可能になる。
又、ホログラムのパターンを実時間に書き換えることが
できるため、ホログラム原器である音響光学回折素子が
一つあれば、種々のホログラムパターンを実時間で表示
できる。
In this way, it is possible to create the hologram prototype in real time with the hologram prototype placed in the measurement system.
Further, since the hologram pattern can be rewritten in real time, various hologram patterns can be displayed in real time with only one acousto-optic diffraction element which is a hologram prototype.

【0021】次に、このように形成されるホログラム原
器を用いて非接触に被験物体の形状の歪みを検査する光
学系について説明する。
Next, an optical system for inspecting the distortion of the shape of the test object in a non-contact manner using the hologram prototype thus formed will be described.

【0022】このための一般的なホログラム干渉計が図
4に図示されている。10はレーザー光源で、このレー
ザー光源から出た光はビームエキスパンダー12、コリ
メートレンズ13を通過して平面波になる。この平面波
はビームスプリッター14で2分割され、その一方は、
ミラー18で反射され参照光19としてハーフミラー2
1を経て観察面17上に導かれる。もう一方の光は被験
物体15に導かれる。被験物体15は透過物体でも反射
物体でもよい。ここでは、透過物体の例を示す。被験物
体15にはビームスプリッター14からの平面波が入射
し、被験物体15を通過した光、すなわち物体光20は
ホログラム原器16に入射する。ホログラム原器16で
回折された光のうち1次回折光だけをミラー22、ハー
フミラー21を経て観察面17上に導く。
A general hologram interferometer for this purpose is shown in FIG. Reference numeral 10 denotes a laser light source, and light emitted from this laser light source passes through a beam expander 12 and a collimator lens 13 to become a plane wave. This plane wave is split into two by the beam splitter 14, one of which is
The half mirror 2 which is reflected by the mirror 18 and serves as reference light 19
It is guided to the observation surface 17 via 1. The other light is guided to the test object 15. The test object 15 may be a transmissive object or a reflective object. Here, an example of a transparent object is shown. The plane wave from the beam splitter 14 enters the test object 15, and the light that has passed through the test object 15, that is, the object light 20, enters the hologram prototype 16. Of the light diffracted by the hologram prototype 16, only the first-order diffracted light is guided to the observation surface 17 via the mirror 22 and the half mirror 21.

【0023】通常の計算機ホログラムを使ったときの干
渉計の場合、あらかじめ基準物体の形状からホログラム
パターンを計算で求めておき、それと同じパターンを2
値化して記録する。記録する過程では、電子線ビームを
使うのが最近では一般的である。従って、仮に物体が基
準物体と同じ形状をしている場合には、ホログラム原器
16で回折された光は平面波となる。観察面上では回折
光と参照光が重なり、干渉縞を作る。被験物体が基準物
体の形状と同じ場合には干渉縞は全体が一様な明るさに
なり、縞状のパターンは観察されない。これに対して、
観察される干渉縞の本数が多ければ、それだけ被験物体
の形状が基準の形状に比ベて歪んでいることになり、例
えば、図2のようなパターンが観察される。
In the case of an interferometer using an ordinary computer generated hologram, a hologram pattern is calculated in advance from the shape of the reference object, and the same pattern as that is calculated.
Quantize and record. In the recording process, it has recently been common to use an electron beam. Therefore, if the object has the same shape as the reference object, the light diffracted by the hologram prototype 16 becomes a plane wave. On the observation surface, the diffracted light and the reference light overlap each other to form interference fringes. When the shape of the test object is the same as that of the reference object, the interference fringes have a uniform brightness as a whole, and no stripe pattern is observed. On the contrary,
If the number of interference fringes observed is large, the shape of the test object is distorted as compared with the reference shape, and, for example, the pattern as shown in FIG. 2 is observed.

【0024】このような干渉計において、ホログラム原
器16を上述したような音響光学回折素子3で置き換え
るだけでは干渉縞は見えない。それは、音響光学回折素
子の中に書き込まれるホログラムが素子の中を音速で走
り抜けてしまうため、ホログラム回折光が静止していな
いことと、更にホログラムの移動に従って起こるドップ
ラーシフトにより、回折光が音響光学回折素子に入力し
ている周波数と同じ周波数で変調を起こすからである。
その様子を図5に示す。図5において、w0は入射光の
周波数で、fは音響光学回折素子3の入力信号の変調周
波数で、この値が1次回折光のドップラーシフト量に等
しい。
In such an interferometer, the interference fringes cannot be seen only by replacing the hologram prototype 16 with the acousto-optic diffraction element 3 described above. This is because the hologram written in the acousto-optic diffractive element runs through the element at the speed of sound, so that the diffracted light is not stationary, and due to the Doppler shift caused by the movement of the hologram, the diffracted light is acousto-optic. This is because modulation occurs at the same frequency as that input to the diffractive element.
This is shown in FIG. In FIG. 5, w0 is the frequency of the incident light, f is the modulation frequency of the input signal of the acousto-optic diffraction element 3, and this value is equal to the Doppler shift amount of the first-order diffracted light.

【0025】このように、図4の構成で、ホログラム原
器を音響光学回折素子で置き換えた場合には、音響光学
回折素子の中に書き込まれるホログラムは、音響光学回
折素子の中を音速で走り抜けてしまい、そのため、静止
したホログラムの回折像を観察することが出来ない、と
いう問題があり、更に開口がスリット状になっているた
め、通常のホログラム乾板のように面全体から出る回折
像を同時に観察することが出来ない、という問題があ
る。
As described above, in the configuration of FIG. 4, when the hologram prototype is replaced by the acousto-optic diffraction element, the hologram written in the acousto-optic diffraction element runs through the acousto-optic diffraction element at the speed of sound. Therefore, there is a problem that it is not possible to observe the diffracted image of the stationary hologram, and since the aperture is slit-shaped, the diffracted image from the entire surface can be displayed at the same time as a normal hologram dry plate. There is a problem that you cannot observe.

【0026】まず、ホログラム移動に対する問題を解決
した光学系を図6に示す。
First, FIG. 6 shows an optical system that solves the problem of hologram movement.

【0027】図6において、31は、コヒーレント長が
少なくとも数cmのレーザー光源である。このレーザー
光源31からでたレーザー光は、音響光学変調器からな
る光シャッタ32でパルス信号45によりパルスの幅が
約100nsのレーザーパルスに変換される。このレー
ザーパルスは、ビームエキスパンダー33、コリメート
レンズ34に入射しスリット状のスリット光が形成され
る。このスリット光は、反射物体または透過物体の被験
物体35に投射される。ここでは透過物体の被験物体に
ついて説明する。
In FIG. 6, reference numeral 31 is a laser light source having a coherent length of at least several cm. The laser light emitted from the laser light source 31 is converted into a laser pulse having a pulse width of about 100 ns by the pulse signal 45 by the optical shutter 32 including an acousto-optic modulator. This laser pulse is incident on the beam expander 33 and the collimator lens 34 and slit-shaped slit light is formed. This slit light is projected on the test object 35 which is a reflective object or a transmissive object. Here, a test object that is a transparent object will be described.

【0028】被験物体35を透過したレーザー光は被験
物体焦点位置に置かれたスリット36を通過して音響光
学回折素子37に入射される。この音響光学回折素子3
7は図3の音響光学回折素子3に対応し、計算機ホログ
ラムとして使用される。従って、あらかじめ計算機で計
算されているホログラムのパターンを音波の時間的変化
として信号を変換した後、信号源43を介して音響光学
回折素子37に書き込まれる。この信号源43は、図3
に示したように周波数f(t)が線形に減少する入力信
号44を発生し、従って音響光学回折素子37には格子
幅が上端にいくに従い減少する位相型格子パターンが形
成され、これが音響光学回折素子を音速で通過する。
The laser light transmitted through the test object 35 passes through the slit 36 placed at the focus position of the test object and is incident on the acousto-optic diffraction element 37. This acousto-optic diffraction element 3
Reference numeral 7 corresponds to the acousto-optic diffraction element 3 in FIG. 3 and is used as a computer generated hologram. Therefore, the hologram pattern, which has been calculated by a computer in advance, is converted into a signal as a temporal change of the sound wave, and then written into the acousto-optic diffraction element 37 via the signal source 43. This signal source 43 is shown in FIG.
, The frequency f (t) linearly decreases, and the acousto-optic diffraction element 37 is formed with a phase-type grating pattern in which the grating width decreases toward the upper end. Pass through the diffractive element at the speed of sound.

【0029】音響光学回折素子37に書き込まれたホロ
グラムで回折された光は、その後、フーリエ変換レンズ
38、スリット39、逆フーリエ変換レンズ40を通過
した後、第1の回折格子41、第2の回折格子42で回
折されて観察面46上に干渉縞を作り、この干渉縞のパ
ターンがモニタ47で観察される。スリット39はフー
リエ変換レンズ38の焦点位置に置かれており、同時に
逆フーリエ変換レンズ40の焦点位置に置かれている。
スリット39の目的は、音響光学回折素子37で回折さ
れた光のうち1次回折光だけを通過させるためである。
The light diffracted by the hologram written in the acousto-optic diffraction element 37 then passes through the Fourier transform lens 38, the slit 39 and the inverse Fourier transform lens 40, and then the first diffraction grating 41 and the second diffraction grating 41. Interference fringes are formed on the observation surface 46 by being diffracted by the diffraction grating 42, and the pattern of the interference fringes is observed by the monitor 47. The slit 39 is placed at the focal position of the Fourier transform lens 38 and, at the same time, at the focal position of the inverse Fourier transform lens 40.
The purpose of the slit 39 is to pass only the first-order diffracted light of the light diffracted by the acousto-optic diffraction element 37.

【0030】逆フーリエ変換レンズ40を通過した光
は、第1の回折格子41で回折され、・・・・−1,
0,+1次回折光が発生し互いに干渉するため、非常に
縞の細かい干渉縞が発生する。この干渉縞のコントラス
トが最大になる位置に、第2の回折格子42が置かれて
いる。第2の回折格子42の格子の幅は第1の回折格子
41の格子幅と同じである。また、第1の回折格子41
に入射する光の波面が平面波の時、この格子によってで
きた干渉縞の縞の幅は第1の回折格子41の格子幅、第
2の回折格子42の格子幅と等しくなっている。従っ
て、この時、第2の回折格子42を通過した波面の干渉
縞は、観察面46上において全面が一様に明るい縞とな
る。すなわち、被験物体に歪がない場合、音響光学回折
素子37のホログラム原器の1次回折光の波面は、完全
な平面波になるため、観察面46上では縞が現れないで
全体が一様な明るさになる。従って、被験物体35の形
状が基準物体に対して歪を持っている場合には、音響光
学回折素子37のホログラム原器の1次回折光の波面は
歪を持った波面となり、その歪量に応じた干渉縞が現れ
る。
The light which has passed through the inverse Fourier transform lens 40 is diffracted by the first diffraction grating 41, ...
Since 0, + 1st order diffracted lights are generated and interfere with each other, very fine interference fringes are generated. The second diffraction grating 42 is placed at a position where the contrast of the interference fringes is maximized. The grating width of the second diffraction grating 42 is the same as the grating width of the first diffraction grating 41. In addition, the first diffraction grating 41
When the wavefront of the light incident on is a plane wave, the width of the interference fringes formed by this grating is equal to the grating width of the first diffraction grating 41 and the grating width of the second diffraction grating 42. Therefore, at this time, the interference fringes of the wavefront that have passed through the second diffraction grating 42 are uniformly bright fringes on the entire observation surface 46. That is, when there is no distortion in the test object, the wavefront of the first-order diffracted light of the hologram prototype of the acousto-optic diffraction element 37 becomes a perfect plane wave, so that no fringe appears on the observation surface 46 and the entire surface has a uniform brightness. It will be Therefore, when the shape of the test object 35 is distorted with respect to the reference object, the wavefront of the first-order diffracted light of the hologram prototype of the acousto-optic diffraction element 37 becomes a distorted wavefront, and the wavefront is distorted according to the distortion amount. Interference fringes appear.

【0031】この光学系では、音響光学回折素子37に
入射する光は、光シャッタ32がパルス信号45により
駆動されることにより、音速で音響光学回折素子37を
動くホログラムのうち特定の位置にいる時だけ光を入射
したことに従って、ホログラムが静止したときと同じ条
件を作りだしている。即ち、例えばパルス45は入力信
号44の周波数がt0のf1からf0に減少するt1の時点
で発生され、t0とt1間を図3に示したようにH/v
(Hは音響光学回折素子の有効長さ、vは音速)とする
ことにより図1に示すような静止ホログラムの所定行
(nr)のパターンを実現することができる。
In this optical system, the light incident on the acousto-optic diffraction element 37 is at a specific position in the hologram that moves the acousto-optic diffraction element 37 at the speed of sound by the optical shutter 32 being driven by the pulse signal 45. According to the fact that light is incident only for some time, the same conditions as when the hologram is stationary are created. That is, for example, the pulse 45 is generated at the time of t1 when the frequency of the input signal 44 decreases from f1 of t0 to f0, and H / v is set between t0 and t1 as shown in FIG.
By setting (H is the effective length of the acousto-optic diffraction element, and v is the speed of sound), a pattern of a predetermined line (nr) of the stationary hologram as shown in FIG. 1 can be realized.

【0032】また、ホログラムの移動によっておこるド
ップラーシフトを完全に抑えるためには、ホログラムの
移動速度が約600m/sのとき、パルス光のパルス幅
は数nsにする必要がある。数nsのパルスを光シャッ
ターや特殊なレーザー光源を使って作り出すことは技術
的に可能である。しかし、このような光シャッターやパ
ルスレーザー光源は非常に高価で実用レベルに達してい
ない。従って、上記の光シャッターで作るパルスはせい
ぜい100nsレベルに限定される。ところが、100
nsのパルスでは、当然ドップラーシフトが抑えられな
い。
Further, in order to completely suppress the Doppler shift caused by the movement of the hologram, the pulse width of the pulsed light needs to be several ns when the moving speed of the hologram is about 600 m / s. It is technically possible to generate a pulse of several ns using an optical shutter or a special laser light source. However, such optical shutters and pulsed laser light sources are very expensive and have not reached a practical level. Therefore, the pulse generated by the above optical shutter is limited to 100 ns level at the most. However, 100
The pulse of ns cannot suppress the Doppler shift naturally.

【0033】ドップラーシフトの起きた波面と起きてい
ない波面を重ね合わせれば、干渉縞そのものが変調され
てしまい、干渉縞が止まって見えることは出来ない。そ
こで今回の光学系では、ドップラーシフトがあっても、
ドップラーシフトが起きた波面を互いに重ね合わせるこ
とにより干渉縞を静止させることが可能になった。
If the wavefront on which the Doppler shift has occurred and the wavefront on which the Doppler shift has not occurred are overlapped, the interference fringes themselves are modulated, and the interference fringes cannot be seen as stopped. So with this optical system, even if there is a Doppler shift,
It became possible to stop the interference fringes by overlapping the wavefronts with Doppler shift.

【0034】以上の説明は、被験物体を通過した光をホ
ログラム原器で波面を補正させるという順序であるが、
これはこの順番に限られる必要はない。すなわち、図7
に示す光学系でも良い。すなわち、ホログラム原器37
に平面波を入射し、ホログラムの1次回折光を被験物体
37に入射させる。仮に被験物体が基準物体と形状が同
じで歪があれば、被験物体の通過光または反射光が平面
波になる。それが平面波であるか否かを調ベる手段は図
6に示した干渉計と同じものを使う。
The above description is of the order of correcting the wavefront of the light passing through the test object with the hologram prototype.
This need not be limited to this order. That is, FIG.
The optical system shown in FIG. That is, the hologram prototype 37
A plane wave is incident on the first object and the first-order diffracted light of the hologram is incident on the test object 37. If the test object has the same shape as the reference object and is distorted, the transmitted light or reflected light of the test object becomes a plane wave. The same interferometer as shown in FIG. 6 is used as the means for determining whether or not it is a plane wave.

【0035】また、上述した実施例では、音響光学回折
素子の開口がスリット状であるため、通常のホログラム
パターンの1行分しか表示できない。その改善策として
大きく分けて2つの方法がある。
Further, in the above-mentioned embodiment, since the opening of the acousto-optic diffraction element has a slit shape, only one line of a normal hologram pattern can be displayed. There are roughly two ways to improve it.

【0036】その1つは光偏向手段、例えばガルバノミ
ラーを用いて走査し、観察領域を拡張する方式である。
その例を図8に示す。図8において、レーザー光源51
からでたレーザー光は、光シャッタ52によりパルス光
に変換され、シリンドリカルなビームエキスパンダ5
3、シリンドリカルなコリメートレンズ54を経て音響
光学回折素子(ホログラム原器)55に入射される。音
響光学回折素子55で回折された光はシリンドリカルレ
ンズ56、ガルバノミラー57を通過後被験物体58に
入射され、干渉計59に達する。この干渉計は、図6に
示した干渉計に対応する。
One of them is a method of expanding an observation area by scanning using a light deflecting means such as a galvano mirror.
An example thereof is shown in FIG. In FIG. 8, a laser light source 51
The emitted laser light is converted into pulsed light by the optical shutter 52, and the cylindrical beam expander 5
3. The light enters the acousto-optic diffraction element (hologram prototype) 55 through the cylindrical collimating lens 54. The light diffracted by the acousto-optic diffraction element 55 passes through the cylindrical lens 56 and the galvano mirror 57, is incident on the test object 58, and reaches the interferometer 59. This interferometer corresponds to the interferometer shown in FIG.

【0037】図8では、音響光学回折素子55の1次回
折光の集光する点にスリット状のガルバノミラー57が
配置されている。ガルバノミラー57で反射した光は、
ガルバノミラーの回転に従って偏向される。スリット光
の長手方向の垂直な方向に偏向されるため、被験物体5
8は上から順にスリット光に従って投射される。被験物
体58を投射する位置に応じて、音響光学回折素子55
に書き込むホログラムパターンを書き換える。即ち、ガ
ルバノミラー57は、駆動源70により偏向され、スリ
ット状平面波が長手方向に垂直な方向に被験物体の全て
の面に渡って投射される。その偏向方向の行に対応する
位相型格子パターンが光偏向に従って電気信号71を変
化させることにより順次音響光学回折素子に形成され
る。
In FIG. 8, a slit-shaped galvanometer mirror 57 is arranged at the point where the first-order diffracted light of the acousto-optic diffraction element 55 is condensed. The light reflected by the galvanometer mirror 57 is
It is deflected according to the rotation of the galvanometer mirror. Since the slit light is deflected in the direction perpendicular to the longitudinal direction, the test object 5
8 is projected in order from the top according to the slit light. The acousto-optic diffractive element 55 according to the position where the test object 58 is projected
Rewrite the hologram pattern to write to. That is, the galvano mirror 57 is deflected by the drive source 70, and the slit-shaped plane wave is projected on all the surfaces of the test object in the direction perpendicular to the longitudinal direction. Phase-type grating patterns corresponding to the rows in the deflection direction are sequentially formed in the acousto-optic diffraction element by changing the electric signal 71 according to the optical deflection.

【0038】従って、図9に示すように、観察面上でみ
ていると、x方向に干渉縞60が1行づつ順番にy方向
に現れる。ガルバノミラーの回転が速いときには、干渉
縞が1行づつ連続して見えるため、干渉計の観察面上で
は点線で図示した全体の干渉縞61が同時に現れている
かのように見える。
Therefore, as shown in FIG. 9, when viewed on the observation surface, the interference fringes 60 appear one by one in the x direction in the y direction. When the rotation of the galvanometer mirror is fast, the interference fringes appear continuously one row at a time, so that it appears as if all the interference fringes 61 shown by the dotted line appear on the observation surface of the interferometer at the same time.

【0039】第2の方法は、図10に示したように像面
回転プリズムを使った例である。図10において、図9
と同一素子には同一の符号を付し、その説明は省略す
る。図10に示すように、音響光学回折素子55の回折
光の光路中に像面回転プリズム67が配置されている。
このプリズムを回転させると出射光の画像が回転する。
回転中心が光軸と一致しているとき、音響光学回折素子
中に書き込むべきホログラム内容は書き換える必要がな
い。従って干渉計の観察面上では、図11に示すように
所定行の干渉縞72が光軸を中心として回転し、その全
体のパターンが73として観察される。
The second method is an example in which an image plane rotating prism is used as shown in FIG. In FIG.
The same elements as those of 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. As shown in FIG. 10, an image plane rotation prism 67 is arranged in the optical path of the diffracted light of the acousto-optic diffraction element 55.
When this prism is rotated, the image of the emitted light rotates.
When the center of rotation coincides with the optical axis, it is not necessary to rewrite the hologram content to be written in the acousto-optic diffraction element. Therefore, on the observation surface of the interferometer, as shown in FIG. 11, the interference fringes 72 in a predetermined row rotate around the optical axis, and the entire pattern thereof is observed as 73.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、短時
間の作成時間と最小の設備でホログラム原器を作成する
ことが可能になり、またこのホログラム原器を用いて簡
単な方法でしかも正確に被験物体の形状を非接触にかつ
実時間で検査できることが可能になる。
As described above, according to the present invention, it is possible to create a hologram prototype with a short production time and a minimum of equipment, and a simple method using this hologram prototype can be used. It is possible to accurately inspect the shape of the test object in a non-contact manner in real time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】計算機ホログラムの一種であるゾーンプレート
の説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram of a zone plate which is a type of computer generated hologram.

【図2】図1のゾーンプレートを用いて非球面形状の検
査を行った例の説明図である。
2 is an explanatory diagram of an example in which an aspherical surface shape is inspected using the zone plate of FIG.

【図3】音響光学回折素子に位相型格子パターンを形成
する原理を説明した説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a principle of forming a phase type grating pattern on an acousto-optic diffraction element.

【図4】ホログラム原器を用いた干渉計の一般的な構成
を示す構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram showing a general configuration of an interferometer using a hologram prototype.

【図5】1次回折光のドップラーシフトを説明した説明
図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a Doppler shift of first-order diffracted light.

【図6】音響光学回折素子をホログラム原器とした干渉
計の第1の実施例を示す構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram showing a first embodiment of an interferometer using an acousto-optic diffraction element as a hologram prototype.

【図7】音響光学回折素子をホログラム原器とした干渉
計の第2の実施例を示す構成図である。
FIG. 7 is a configuration diagram showing a second embodiment of an interferometer using an acousto-optic diffraction element as a hologram prototype.

【図8】(A)は音響光学回折素子をホログラム原器と
した干渉計で被験物体の全ての領域を検査する第1の実
施例の上面図、(B)はその側面図である。
FIG. 8A is a top view of a first embodiment in which an interferometer in which an acousto-optic diffraction element is used as a hologram prototype is used to inspect all regions of a test object, and FIG. 8B is a side view thereof.

【図9】図8の構成で観察される干渉縞パターンを説明
する説明図である。
9 is an explanatory diagram illustrating an interference fringe pattern observed with the configuration of FIG.

【図10】音響光学回折素子をホログラム原器とした干
渉計で被験物体の全ての領域を検査する第2の実施例を
示す構成図である。
FIG. 10 is a configuration diagram showing a second embodiment in which the entire area of a test object is inspected by an interferometer using an acousto-optic diffraction element as a hologram prototype.

【図11】図10の構成で観察される干渉縞パターンを
説明する説明図である。
11 is an explanatory diagram illustrating an interference fringe pattern observed with the configuration of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 音響光学回折素子 15 被験物体 16 ホログラム原器 35 被験物体 37 音響光学回折素子 41、42 回折格子 55 音響光学回折素子 57 ガルバノミラー 58 被験物体 67 像面回転プリズム 3 Acousto-Optical Diffraction Element 15 Test Object 16 Hologram Prototype 35 Test Object 37 Acousto-Optical Diffraction Elements 41, 42 Diffraction Grating 55 Acousto-Optical Diffraction Element 57 Galvano Mirror 58 Test Object 67 Image Surface Rotating Prism

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被験物体の基準物体に対する形状の歪み
を非接触でかつ実時間に検査する非接触式形状検査装置
において、 音響光学回折素子に入力される電気信号を変化させるこ
とにより基準物体のホログラムの所定行に対応する位相
型格子パターンを音響光学回折素子に形成しホログラム
表示するホログラム原器と、 ホログラム原器の前または後に配置された被験物体と、 ホログラム原器で回折された光から干渉縞を発生させる
手段と、 前記干渉縞の縞間隔と等しい間隔を持ち、干渉縞に対し
て格子が平行になるようにして配置された回折格子と、 前記回折格子を通過した波面が作る干渉縞のパターンか
ら被験物体の基準物体に対する形状の歪みを読みとるこ
とを特徴とする非接触式形状検査装置。
1. A non-contact type shape inspection apparatus for inspecting a distortion of a shape of a test object with respect to a reference object in a non-contact manner in real time, wherein a reference object of the reference object is changed by changing an electric signal input to an acousto-optic diffraction element. A hologram prototype that forms a phase-type grating pattern corresponding to a predetermined row of a hologram on an acousto-optic diffraction element and displays a hologram, a test object placed in front of or behind the hologram prototype, and from the light diffracted by the hologram prototype Means for generating interference fringes, a diffraction grating having an interval equal to the fringe interval of the interference fringes, the grating being arranged parallel to the interference fringes, and an interference created by the wavefront passing through the diffraction grating A non-contact type shape inspection device characterized by reading a distortion of a shape of a test object with respect to a reference object from a stripe pattern.
【請求項2】 被験物体の基準物体に対する形状の歪み
を非接触でかつ実時間に検査する非接触式形状検査装置
において、 レーザー光源と、 レーザー光源からパルス状のレーザー光を形成する手段
と、 パルス状のレーザー光をスリット状の平面波にし被験物
体に入射する光学手段と、 音響光学回折素子に入力される電気信号を変化させるこ
とにより基準物体のホログラムの前記スリット状平面波
の行に対応する位相型格子パターンを音響光学回折素子
に形成しホログラム表示するホログラム原器と、 被験物体を透過もしくは反射した物体光を前記ホログラ
ム原器に入射させる光学手段と、 ホログラム原器からのホログラム回折光を受光する第1
の回折格子と、 第1の回折格子と格子の方向が同じで第1の回折格子に
よって後方に出来る干渉縞のコントラストが最大になる
位置に配置された第2の回折格子とからなり、 第2の回折格子の後方に発生する干渉縞のパターンから
被験物体の基準物体に対する形状の歪みを読みとること
を特徴とする非接触式形状検査装置。
2. A non-contact type shape inspection apparatus for inspecting a distortion of a shape of a test object with respect to a reference object in a non-contact manner in real time, a laser light source, and means for forming pulsed laser light from the laser light source, Optical means for converting a pulsed laser beam into a slit-shaped plane wave and making it incident on the test object, and a phase corresponding to the line of the slit-shaped plane wave of the hologram of the reference object by changing the electric signal input to the acousto-optic diffraction element. A hologram prototype for forming a hologram by displaying a type grating pattern on an acousto-optic diffraction element, an optical means for making the object light transmitted or reflected by a test object incident on the hologram prototype, and receiving hologram diffracted light from the hologram prototype First to do
And a second diffraction grating arranged in a position where the direction of the grating is the same as that of the first diffraction grating and the contrast of interference fringes formed behind by the first diffraction grating is maximized. The non-contact type shape inspection device, which reads the distortion of the shape of the test object with respect to the reference object from the pattern of interference fringes generated behind the diffraction grating.
【請求項3】 ホログラム原器で回折された光のうち1
次回折光だけを観察するために1次回折光の集光点にス
リットを配置することを特徴とする請求項2に記載の非
接触式形状検査装置。
3. One of the lights diffracted by the hologram prototype
The non-contact type shape inspection apparatus according to claim 2, wherein a slit is arranged at a condensing point of the first-order diffracted light in order to observe only the second-order diffracted light.
【請求項4】 レーザー光源からパルス状のレーザー光
を形成する手段が音響光学変調素子であることを特徴と
する請求項2または3に記載の非接触式形状検査装置。
4. The non-contact type shape inspection device according to claim 2, wherein the means for forming the pulsed laser light from the laser light source is an acousto-optic modulator.
【請求項5】 干渉縞のパターンをモニタする手段を設
けることを特徴とする請求項2から4までのいずれか1
項に記載の非接触式形状検査装置。
5. A means for monitoring the pattern of interference fringes is provided, according to any one of claims 2 to 4.
The non-contact type shape inspection device described in the item.
【請求項6】 被験物体の基準物体に対する形状の歪み
を非接触でかつ実時間に検査する非接触式形状検査装置
において、 レーザー光源と、 レーザー光源からパルス状のレーザー光を形成する手段
と、 パルス状のレーザー光をスリット状の平面波にする光学
手段と、 音響光学回折素子に入力される電気信号を変化させるこ
とにより基準物体のホログラムの前記スリット状平面波
の方向の行に対応する位相型格子パターンを音響光学回
折素子に形成しホログラム表示するホログラム原器と、 前記平面波をホログラム原器に入射させる光学手段と、 ホログラム原器からのホログラム回折光を被験物体に入
射させる手段と、 被験物体を透過もしくは反射した光を受光する第1の回
折格子と、 第1の回折格子と格子の方向が同じで第1の回折格子に
よって後方に出来る干渉縞のコントラストが最大になる
位置に配置された第2の回折格子とからなり、 第2の回折格子の後方に発生する干渉縞のパターンから
被験物体の基準物体に対する形状の歪みを読みとること
を特徴とする非接触式形状検査装置。
6. A non-contact type shape inspection apparatus for inspecting a distortion of a shape of a test object with respect to a reference object in a non-contact manner in real time, a laser light source, and means for forming pulsed laser light from the laser light source. Optical means for converting a pulsed laser beam into a slit-shaped plane wave, and a phase-type grating corresponding to a row in the direction of the slit-shaped plane wave of a hologram of a reference object by changing an electric signal input to an acousto-optic diffraction element A hologram prototype for forming a pattern on an acousto-optic diffraction element for hologram display, an optical means for causing the plane wave to enter the hologram prototype, a means for causing the hologram diffracted light from the hologram prototype to enter the test object, and the test object The first diffraction grating that receives the transmitted or reflected light, and the first diffraction grating having the same grating direction as the first diffraction grating Therefore, it is composed of the second diffraction grating arranged at the position where the contrast of the interference fringes formed behind is maximum, and the distortion of the shape of the test object with respect to the reference object from the pattern of the interference fringes generated behind the second diffraction grating. A non-contact type shape inspection device characterized by reading.
【請求項7】 ホログラム原器で回折された光のうち1
次回折光だけを観察するために1次回折光の集光点にス
リットを配置することを特徴とする請求項6に記載の非
接触式形状検査装置。
7. One of the lights diffracted by the hologram prototype
The non-contact type shape inspection device according to claim 6, wherein a slit is arranged at a condensing point of the first-order diffracted light in order to observe only the second-order diffracted light.
【請求項8】 レーザー光源からパルス状のレーザー光
を形成する手段が音響光学変調素子であることを特徴と
する請求項6または7に記載の非接触式形状検査装置。
8. The non-contact type shape inspection apparatus according to claim 6, wherein the means for forming pulsed laser light from the laser light source is an acousto-optic modulator.
【請求項9】 干渉縞のパターンをモニタする手段を設
けることを特徴とする請求項6から8までのいずれか1
項に記載の非接触式形状検査装置。
9. A device according to claim 6, further comprising means for monitoring a pattern of interference fringes.
The non-contact type shape inspection device described in the item.
【請求項10】 被験物体の基準物体に対する形状の歪
みを非接触でかつ実時間に検査する非接触式形状検査装
置において、 レーザー光源と、 レーザー光源からパルス状のレーザー光を形成する手段
と、 パルス状のレーザー光をスリット状の平面波にする光学
手段と、 音響光学回折素子に入力される電気信号を変化させるこ
とにより基準物体のホログラムの前記スリット状平面波
の方向の行に対応する位相型格子パターンを音響光学回
折素子に形成しホログラム表示するホログラム原器と、 前記平面波をホログラム原器に入射させる光学手段と、 ホログラム原器からのホログラム回折光を光偏向手段を
介して被験物体に入射させる手段と、 被験物体を透過もしくは反射した光を受光する第1の回
折格子と、 第1の回折格子と格子の方向が同じで第1の回折格子に
よって後方に出来る干渉縞のコントラストが最大になる
位置に配置された第2の回折格子とからなり、 前記光偏向手段によりスリット状平面波を長手方向に垂
直な方向に被験物体の全ての面に渡って投射し、その偏
向方向の行に対応する位相型格子パターンを光偏向に従
って順次音響光学回折素子に形成することにより第2の
回折格子の後方に発生する干渉縞の全パターンから被験
物体の基準物体に対する形状の歪みを読みとることを特
徴とする非接触式形状検査装置。
10. A non-contact type shape inspection apparatus for inspecting a distortion of a shape of a test object with respect to a reference object in a non-contact manner in real time, a laser light source, and means for forming pulsed laser light from the laser light source. Optical means for converting a pulsed laser beam into a slit-shaped plane wave, and a phase-type grating corresponding to a row in the direction of the slit-shaped plane wave of a hologram of a reference object by changing an electric signal input to an acousto-optic diffraction element A hologram prototype that forms a pattern on an acousto-optic diffraction element and displays a hologram, an optical unit that causes the plane wave to enter the hologram prototype, and a hologram diffracted light from the hologram prototype that enters the test object through the light deflection unit. Means, a first diffraction grating for receiving light transmitted or reflected by the test object, and the first diffraction grating and the direction of the grating are And a second diffraction grating arranged at a position where the contrast of interference fringes formed behind by the first diffraction grating is maximized, and the slit-shaped plane wave is tested by the light deflecting means in a direction perpendicular to the longitudinal direction. Interference fringes generated behind the second diffraction grating are formed by projecting on all surfaces of the object and sequentially forming phase-type grating patterns corresponding to rows in the deflection direction on the acousto-optic diffraction element according to the light deflection. A non-contact type shape inspection apparatus, which reads the distortion of the shape of a test object with respect to a reference object from all patterns.
【請求項11】 レーザー光源からパルス状のレーザー
光を形成する手段が音響光学変調素子であることを特徴
とする請求項10に記載の非接触式形状検査装置。
11. The non-contact type shape inspection apparatus according to claim 10, wherein the means for forming the pulsed laser light from the laser light source is an acousto-optic modulator.
【請求項12】 干渉縞のパターンをモニタする手段を
設けることを特徴とする請求項10または11に記載の
非接触式形状検査装置。
12. The non-contact type shape inspection apparatus according to claim 10, further comprising means for monitoring a pattern of interference fringes.
【請求項13】 被験物体の基準物体に対する形状の歪
みを非接触でかつ実時間に検査する非接触式形状検査装
置において、 レーザー光源と、 レーザー光源からパルス状のレーザー光を形成する手段
と、 パルス状のレーザー光をスリット状の平面波にする光学
手段と、 音響光学回折素子に入力される電気信号を変化させるこ
とにより基準物体のホログラムの前記スリット状平面波
の方向の行に対応する位相型格子パターンを音響光学回
折素子に形成しホログラム表示するホログラム原器と、 前記平面波をホログラム原器に入射させる光学手段と、 ホログラム原器からのホログラム回折光を像面回転手段
を介して被験物体に入射させる手段と、 被験物体を透過もしくは反射した光を受光する第1の回
折格子と、 第1の回折格子と格子の方向が同じで第1の回折格子に
よって後方に出来る干渉縞のコントラストが最大になる
位置に配置された第2の回折格子とからなり、 前記像面回転手段により光軸は変えないで像面だけを回
転させて第2の回折格子の後方に発生する干渉縞の全パ
ターンを表示し、干渉縞の全パターンから被験物体の基
準物体に対する形状の歪みを読みとることを特徴とする
非接触式形状検査装置。
13. A non-contact type shape inspection apparatus for inspecting a distortion of a shape of a test object with respect to a reference object in a non-contact manner in real time, a laser light source, and means for forming pulsed laser light from the laser light source. Optical means for converting a pulsed laser beam into a slit-shaped plane wave, and a phase-type grating corresponding to a row in the direction of the slit-shaped plane wave of a hologram of a reference object by changing an electric signal input to an acousto-optic diffraction element A hologram prototype that forms a pattern on an acousto-optic diffraction element and displays a hologram, an optical unit that causes the plane wave to enter the hologram prototype, and a hologram diffracted light from the hologram prototype that enters the test object through an image plane rotating unit. Means, a first diffraction grating for receiving light transmitted or reflected by the test object, and the first diffraction grating and the direction of the grating The second diffraction grating is the same and is arranged at a position where the contrast of interference fringes formed behind by the first diffraction grating is maximized. The image plane rotating means rotates only the image plane without changing the optical axis. A non-contact type shape inspection device characterized by displaying all patterns of interference fringes generated behind the second diffraction grating and reading the distortion of the shape of the test object with respect to the reference object from all the patterns of the interference fringes.
【請求項14】 レーザー光源からパルス状のレーザー
光を形成する手段が音響光学変調素子であることを特徴
とする請求項13に記載の非接触式形状検査装置。
14. The non-contact type shape inspection apparatus according to claim 13, wherein the means for forming pulsed laser light from the laser light source is an acousto-optic modulator.
【請求項15】 干渉縞のパターンをモニタする手段を
設けることを特徴とする請求項13または14に記載の
非接触式形状検査装置。
15. The non-contact type shape inspection apparatus according to claim 13 or 14, further comprising means for monitoring a pattern of interference fringes.
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