JPH07198319A - リアルタイム位相シフト干渉計 - Google Patents
リアルタイム位相シフト干渉計Info
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- JPH07198319A JPH07198319A JP34947493A JP34947493A JPH07198319A JP H07198319 A JPH07198319 A JP H07198319A JP 34947493 A JP34947493 A JP 34947493A JP 34947493 A JP34947493 A JP 34947493A JP H07198319 A JPH07198319 A JP H07198319A
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- light
- interference fringes
- time
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 従来のリアルタイム位相シフト干渉計及びこ
れを応用した２次元情報取得装置では、ガラス表面等に
付着したごみ等に基づく光学的ノイズにより干渉縞が大
きく歪んだので、この光学的ノイズを除去する。 【構成】 光干渉計の光路中に拡散板を移動可能な状態
で挿入し、前記拡散板を動かして光の干渉作用を時間的
に変化させると共に、該干渉作用の時間平均演算を光検
出手段の蓄積効果を利用して行い、光学的ノイズを除去
し、安定かつ精度良く光の位相ずれを計測する。
れを応用した２次元情報取得装置では、ガラス表面等に
付着したごみ等に基づく光学的ノイズにより干渉縞が大
きく歪んだので、この光学的ノイズを除去する。 【構成】 光干渉計の光路中に拡散板を移動可能な状態
で挿入し、前記拡散板を動かして光の干渉作用を時間的
に変化させると共に、該干渉作用の時間平均演算を光検
出手段の蓄積効果を利用して行い、光学的ノイズを除去
し、安定かつ精度良く光の位相ずれを計測する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、光学的干渉計及びこ
れを用いた精密測定装置に係わり、特に光の位相ずれを
高精度かつ高速に安定して検出・計算する偏光干渉計の
改良に関する。
れを用いた精密測定装置に係わり、特に光の位相ずれを
高精度かつ高速に安定して検出・計算する偏光干渉計の
改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザ光を半透鏡で分け、被測定物体と
微小量移動可能な参照面とを照明した後、それぞれの面
から反射してきた光を再び半透鏡で合成し、生成された
干渉縞をテレビカメラから計算機に入力して位相ずれを
検出し演算処理すると、物体の面形状等が1/1000波長程
度で超高精度測定することができる。しかしながら、上
述の従来装置では、テレビカメラの複数フレームを時系
列で計算機に取り込みデータ処理するので、テレビレー
トでの実時間測定は不可能であった。そこで、偏光レー
ザ干渉計を用いて位相が異なる複数の干渉縞を同時に形
成し、この干渉縞を複数のテレビカメラで撮像し、テレ
ビレートで光の位相分布を演算・計測して、被測定物体
からの２次元的な物理量の情報を高精度でかつ実時間で
取得する２次元情報取得装置が提案されている（特願平
２−２８７１０７号公報）。この装置では、図３に示す
ように、レーザ光２が半透鏡４により分けられその一つ
は1/4 波長板６Ａを介して参照鏡８に照射され、他方は
1/4 波長板６Ｂを介して成長容器１０の中の結晶表面１
２に照射されるようになっている。しかして、それぞれ
の面から反射してきた光は再び半透鏡４で合成され、そ
の出力は波面分割光学系１４により３つの波面に分割さ
れ、この分割光学系１４から出力された３つの光は、そ
れぞれに対して偏光板１６Ａ〜１６Ｃ及び1/4 波長板の
組み合わせを用いて処理され、干渉縞の位相が９０°づ
つ異なる干渉縞が３枚同時に生成され、これら３枚の干
渉縞が周波数同期したテレビカメラ１８Ａ〜１８Ｃで撮
像され、これらテレビカメラのビデオ信号が信号処理装
置３０に入力されて、ビデオ信号間の差信号を組み合わ
せて逆正接が求められ、上記偏光間の位相分布が実時間
測定されて表示手段８０に出力されるようになってい
る。
微小量移動可能な参照面とを照明した後、それぞれの面
から反射してきた光を再び半透鏡で合成し、生成された
干渉縞をテレビカメラから計算機に入力して位相ずれを
検出し演算処理すると、物体の面形状等が1/1000波長程
度で超高精度測定することができる。しかしながら、上
述の従来装置では、テレビカメラの複数フレームを時系
列で計算機に取り込みデータ処理するので、テレビレー
トでの実時間測定は不可能であった。そこで、偏光レー
ザ干渉計を用いて位相が異なる複数の干渉縞を同時に形
成し、この干渉縞を複数のテレビカメラで撮像し、テレ
ビレートで光の位相分布を演算・計測して、被測定物体
からの２次元的な物理量の情報を高精度でかつ実時間で
取得する２次元情報取得装置が提案されている（特願平
２−２８７１０７号公報）。この装置では、図３に示す
ように、レーザ光２が半透鏡４により分けられその一つ
は1/4 波長板６Ａを介して参照鏡８に照射され、他方は
1/4 波長板６Ｂを介して成長容器１０の中の結晶表面１
２に照射されるようになっている。しかして、それぞれ
の面から反射してきた光は再び半透鏡４で合成され、そ
の出力は波面分割光学系１４により３つの波面に分割さ
れ、この分割光学系１４から出力された３つの光は、そ
れぞれに対して偏光板１６Ａ〜１６Ｃ及び1/4 波長板の
組み合わせを用いて処理され、干渉縞の位相が９０°づ
つ異なる干渉縞が３枚同時に生成され、これら３枚の干
渉縞が周波数同期したテレビカメラ１８Ａ〜１８Ｃで撮
像され、これらテレビカメラのビデオ信号が信号処理装
置３０に入力されて、ビデオ信号間の差信号を組み合わ
せて逆正接が求められ、上記偏光間の位相分布が実時間
測定されて表示手段８０に出力されるようになってい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】かかる従来のリアルタ
イム位相シフト干渉計では、超高精度で被測定物体の２
次元的な物理量を計測できるが、超高感度のため光学系
を構成するガラス表面等から光学的ノイズが混入しやす
く、この光学的ノイズがスペックルパターン等で干渉縞
に現れると位相ずれが正確に測定できないという問題点
があった。例えば、溶液中で硝酸バリウムのような透明
結晶の成長の様子をリアルタイムで観察する場合、成長
容器１０のガラス表面やレンズ／ミラー等からの多重反
射あるいはそれらに付着したごみに基づく光学系のノイ
ズのために従来の位相シフト干渉計では図４に示すよう
な結晶構造表面の歪んだ干渉縞しか形成できなかった。
また、図４に示す様な干渉縞画像をローパスフィルタ等
により画像処理する方法もあるが、この方法では光学的
に歪んだ入力画像を処理しているだけなので完全に光学
系ノイズを除去することができなかった。この発明は上
述のような事情から成されたものであり、この発明の目
的は、上述の光学的ノイズを除去し、超高精度でかつ安
定したリアルタイム位相シフト干渉計を提供することに
ある。
イム位相シフト干渉計では、超高精度で被測定物体の２
次元的な物理量を計測できるが、超高感度のため光学系
を構成するガラス表面等から光学的ノイズが混入しやす
く、この光学的ノイズがスペックルパターン等で干渉縞
に現れると位相ずれが正確に測定できないという問題点
があった。例えば、溶液中で硝酸バリウムのような透明
結晶の成長の様子をリアルタイムで観察する場合、成長
容器１０のガラス表面やレンズ／ミラー等からの多重反
射あるいはそれらに付着したごみに基づく光学系のノイ
ズのために従来の位相シフト干渉計では図４に示すよう
な結晶構造表面の歪んだ干渉縞しか形成できなかった。
また、図４に示す様な干渉縞画像をローパスフィルタ等
により画像処理する方法もあるが、この方法では光学的
に歪んだ入力画像を処理しているだけなので完全に光学
系ノイズを除去することができなかった。この発明は上
述のような事情から成されたものであり、この発明の目
的は、上述の光学的ノイズを除去し、超高精度でかつ安
定したリアルタイム位相シフト干渉計を提供することに
ある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この発明は、リアルタイ
ム位相シフト干渉計に関するものであり、この発明の上
記目的は、光路中に移動可能な１枚叉は複数枚の拡散板
を挿入した光干渉計において、前記拡散板を移動せしめ
光の干渉作用を時間的に変化させると共に、該干渉作用
の時間平均演算を行って光の位相ずれを計測することに
よって達成される。また、この発明は、２次元情報取得
装置にも関し、この発明の上記目的は、２次元的な物理
量の変化に応じて偏光面の位相がずれた光を出力する物
理量測定光学系を具えた２次元情報取得装置において、
前記光学系の光路中に１枚叉は複数枚の拡散板を移動可
能な状態で挿入し、前記拡散板を動かして光の干渉作用
を時間的に変化させると共に、該干渉作用の時間平均演
算を光路長の異なる複数の光検出手段でそれぞれ行な
い、前記物理量に関する２次元的情報を取得することに
よっても達成される。
ム位相シフト干渉計に関するものであり、この発明の上
記目的は、光路中に移動可能な１枚叉は複数枚の拡散板
を挿入した光干渉計において、前記拡散板を移動せしめ
光の干渉作用を時間的に変化させると共に、該干渉作用
の時間平均演算を行って光の位相ずれを計測することに
よって達成される。また、この発明は、２次元情報取得
装置にも関し、この発明の上記目的は、２次元的な物理
量の変化に応じて偏光面の位相がずれた光を出力する物
理量測定光学系を具えた２次元情報取得装置において、
前記光学系の光路中に１枚叉は複数枚の拡散板を移動可
能な状態で挿入し、前記拡散板を動かして光の干渉作用
を時間的に変化させると共に、該干渉作用の時間平均演
算を光路長の異なる複数の光検出手段でそれぞれ行な
い、前記物理量に関する２次元的情報を取得することに
よっても達成される。
【０００５】
【作用】この発明では、位相シフト干渉計の光路中に移
動する拡散板を挿入することにより、干渉光に微小変化
を与えて被測定物体に照射し、その反射光を時間平均す
ることにより光学系に混入する背景光ノイズ及び周辺光
ノイズを除去しているので最初から光ノイズのない干渉
縞を高速かつ安定的に形成することができる。
動する拡散板を挿入することにより、干渉光に微小変化
を与えて被測定物体に照射し、その反射光を時間平均す
ることにより光学系に混入する背景光ノイズ及び周辺光
ノイズを除去しているので最初から光ノイズのない干渉
縞を高速かつ安定的に形成することができる。
【０００６】
【実施例】この発明の一実施例を図１及び図２を参照し
て説明する。先ず、図３に対応させて示す図１はこの発
明の位相シフト干渉計を用いた面形状測定システムの一
構成例であり、それぞれ同一の番号を付した装置は同一
の機能を果たすと共に、対物レンズ２４を参照光路及び
測定光路に挿入し倍率を向上させている。また、ミラー
３と半透鏡４の間の光路には、モータ等の回転手段２２
に結合された拡散板２０が１枚叉は複数枚挿入され、研
磨剤によって磨かれた拡散板２０の表面の微細な凹凸パ
ターンにより入射レーザ光に不規則変動を与えるように
なっている。さらに、波面分割光学系１４の半透鏡４Ａ
と1/4 波長板６Ｃとの間に結像レンズ２６を挿入し、対
物レンズ２４で拡大した像を結像させ、周波数同期をか
けたテレビカメラ１８Ａ〜１８Ｃで観測するようになっ
ている。
て説明する。先ず、図３に対応させて示す図１はこの発
明の位相シフト干渉計を用いた面形状測定システムの一
構成例であり、それぞれ同一の番号を付した装置は同一
の機能を果たすと共に、対物レンズ２４を参照光路及び
測定光路に挿入し倍率を向上させている。また、ミラー
３と半透鏡４の間の光路には、モータ等の回転手段２２
に結合された拡散板２０が１枚叉は複数枚挿入され、研
磨剤によって磨かれた拡散板２０の表面の微細な凹凸パ
ターンにより入射レーザ光に不規則変動を与えるように
なっている。さらに、波面分割光学系１４の半透鏡４Ａ
と1/4 波長板６Ｃとの間に結像レンズ２６を挿入し、対
物レンズ２４で拡大した像を結像させ、周波数同期をか
けたテレビカメラ１８Ａ〜１８Ｃで観測するようになっ
ている。
【０００７】一方、図２は信号処理装置３０のより詳細
なハードウエア構成を示すブロック図であり、タイミン
グジェネレータ４２は信号処理装置３０の内部タイミン
グを制御すると共に、テレビカメラ１８Ａ〜１８Ｃにビ
デオ同期信号を出力し、これら３台のテレビカメラが同
期して動くように制御している。また、テレビカメラ１
８Ａ〜１８Ｃの出力ＶＡ〜ＶＣは入力アンプ３２Ａ〜３
２Ｃでそれぞれバッファされると共に、タイミングジェ
ネレータ４２からのＤＣクランプ信号により安定化され
て（ＶＡ−ＶＢ）及び（ＶＢ−ＶＣ）の信号処理がさ
れ、ローパスフィルタ３６Ａ及び３６Ｂを介してＡＤ変
換手段２８Ａ及び３８Ｂにそれぞれ入力されるようにな
っている。
なハードウエア構成を示すブロック図であり、タイミン
グジェネレータ４２は信号処理装置３０の内部タイミン
グを制御すると共に、テレビカメラ１８Ａ〜１８Ｃにビ
デオ同期信号を出力し、これら３台のテレビカメラが同
期して動くように制御している。また、テレビカメラ１
８Ａ〜１８Ｃの出力ＶＡ〜ＶＣは入力アンプ３２Ａ〜３
２Ｃでそれぞれバッファされると共に、タイミングジェ
ネレータ４２からのＤＣクランプ信号により安定化され
て（ＶＡ−ＶＢ）及び（ＶＢ−ＶＣ）の信号処理がさ
れ、ローパスフィルタ３６Ａ及び３６Ｂを介してＡＤ変
換手段２８Ａ及び３８Ｂにそれぞれ入力されるようにな
っている。
【０００８】しかして、ＡＤ変換手段３８Ａ及び３８Ｂ
のデジタル出力はルックアップテーブルＲＯＭ４０に入
力されて逆正接が求められ、その出力がカウンタ４６及
び位相接続回路４８で構成された位相生成回路４４に入
力されて１２ビットの位相情報を出力するようになって
いる。尚、カウンタ４６と位相接続回路４８の動作は、
隣り合う画素の位相データの上位２ビットを比較し、位
相が２πを超えた時はカウンタ４６を「＋１」し、位相
が０を下回った時はカウンタ４６を「−１」すれば良
い。更に、位相生成回路４４の出力はクロスカーソルで
指定された画面位置での位相情報がラッチ５４に保持さ
れると共に、セレクタ５０によりスケール調整されて位
相メモリ５２に書き込まれたり、３Ｄ表示回路５６叉は
断面表示回路５８に入力され、これらの出力が表示切換
手段６０及びＤＡ変換手段６２を介してテレビ等の表示
手段８０に出力されるようになっている。また、マイク
ロプロッセサ（ＭＰＵと略す）４６により位相メモリ５
２、ラッチ５４及びタイミングジェネレータ４２の内部
データが読み書きできると共に、計測した位相情報はＭ
ＰＵ４６及びパラレルインタフェースやＲＳ２３２Ｃ等
のシリアルインタフェースを介して外部にデジタル出力
できるようになっている。
のデジタル出力はルックアップテーブルＲＯＭ４０に入
力されて逆正接が求められ、その出力がカウンタ４６及
び位相接続回路４８で構成された位相生成回路４４に入
力されて１２ビットの位相情報を出力するようになって
いる。尚、カウンタ４６と位相接続回路４８の動作は、
隣り合う画素の位相データの上位２ビットを比較し、位
相が２πを超えた時はカウンタ４６を「＋１」し、位相
が０を下回った時はカウンタ４６を「−１」すれば良
い。更に、位相生成回路４４の出力はクロスカーソルで
指定された画面位置での位相情報がラッチ５４に保持さ
れると共に、セレクタ５０によりスケール調整されて位
相メモリ５２に書き込まれたり、３Ｄ表示回路５６叉は
断面表示回路５８に入力され、これらの出力が表示切換
手段６０及びＤＡ変換手段６２を介してテレビ等の表示
手段８０に出力されるようになっている。また、マイク
ロプロッセサ（ＭＰＵと略す）４６により位相メモリ５
２、ラッチ５４及びタイミングジェネレータ４２の内部
データが読み書きできると共に、計測した位相情報はＭ
ＰＵ４６及びパラレルインタフェースやＲＳ２３２Ｃ等
のシリアルインタフェースを介して外部にデジタル出力
できるようになっている。
【０００９】このような構成において、その動作を説明
すると図１の光学系は反射タイプの位相シフト干渉計で
あり、レーザ光２は回転する回転手段２２に結合された
拡散板２０により絶えず不規則変動が与えられて、被測
定面１２に照射されるようになっている。また、図１で
は円偏光波面分割光学系１４を採用しており、被測定面
１２のｘ及びｙ偏光の振幅と位相成分とをそれぞれａ，
ｂとφｘ，φｙとし、1/4 波長板６Ｃのファスト軸をｘ
−ｙ面内に設定すると共に、ｘ及びｙ軸となす角を４５
°とすると、1/4 波長板６Ｃを通過した被測定波面１２
のそれぞれの振幅及び位相は、右と左の円偏光にそれぞ
れ変換される。
すると図１の光学系は反射タイプの位相シフト干渉計で
あり、レーザ光２は回転する回転手段２２に結合された
拡散板２０により絶えず不規則変動が与えられて、被測
定面１２に照射されるようになっている。また、図１で
は円偏光波面分割光学系１４を採用しており、被測定面
１２のｘ及びｙ偏光の振幅と位相成分とをそれぞれａ，
ｂとφｘ，φｙとし、1/4 波長板６Ｃのファスト軸をｘ
−ｙ面内に設定すると共に、ｘ及びｙ軸となす角を４５
°とすると、1/4 波長板６Ｃを通過した被測定波面１２
のそれぞれの振幅及び位相は、右と左の円偏光にそれぞ
れ変換される。
【００１０】しかして、上述の波面を分割光学系１４に
より３分割した後、偏光板１６Ａ〜１６Ｃを透過させる
が、これら偏光板の方向をｚ軸に対してθとすると、得
られる干渉縞は次式で表される。
より３分割した後、偏光板１６Ａ〜１６Ｃを透過させる
が、これら偏光板の方向をｚ軸に対してθとすると、得
られる干渉縞は次式で表される。
【数１】Ｖ ＝ （ａ＊ａ＋ｂ＊ｂ）／２ ＋ ａ＊ｂ
＊ｓｉｎ（φｘ−φｙ＋２θ） 従って、偏光角を０、π／４、π／２にそれぞれ設定す
ると、次式の干渉縞が偏光板１６Ａ〜１６Ｃから得られ
る。
＊ｓｉｎ（φｘ−φｙ＋２θ） 従って、偏光角を０、π／４、π／２にそれぞれ設定す
ると、次式の干渉縞が偏光板１６Ａ〜１６Ｃから得られ
る。
【数２】ＶＡ ＝ （ａ＊ａ＋ｂ＊ｂ）／２ ＋ ａ＊
ｂ＊ｓｉｎ（φｘ−φｙ）
ｂ＊ｓｉｎ（φｘ−φｙ）
【数３】ＶＢ ＝ （ａ＊ａ＋ｂ＊ｂ）／２ ＋ ａ＊
ｂ＊ｃｏｓ（φｘ−φｙ）
ｂ＊ｃｏｓ（φｘ−φｙ）
【数４】ＶＣ ＝ （ａ＊ａ＋ｂ＊ｂ）／２ − ａｂ
＊ｓｉｎ（φｘ−φｙ）
＊ｓｉｎ（φｘ−φｙ）
【００１１】そこで、これらの干渉縞をテレビカメラ１
８Ａ〜１８Ｃでそれぞれ撮像し、信号処理装置３０に入
力すると、引き算回路３４Ａ及び３４Ｂの出力には次式
の正弦信号Ｘ及び余弦信号Ｙが生成できる。
８Ａ〜１８Ｃでそれぞれ撮像し、信号処理装置３０に入
力すると、引き算回路３４Ａ及び３４Ｂの出力には次式
の正弦信号Ｘ及び余弦信号Ｙが生成できる。
【数５】
【数６】
【００１２】かくして、生成した正弦信号Ｘ及び余弦信
号Ｙを逆正接ＲＯＭ４０に入力して円偏光間の位相差
（φｘ−φｙ−π／４）がリアルタイムで求められる。
しかして、回転する拡散板２０により干渉縞数１には次
式に示す光学的微小変動δφｘｉ及びδφｙｉが与えら
れる。
号Ｙを逆正接ＲＯＭ４０に入力して円偏光間の位相差
（φｘ−φｙ−π／４）がリアルタイムで求められる。
しかして、回転する拡散板２０により干渉縞数１には次
式に示す光学的微小変動δφｘｉ及びδφｙｉが与えら
れる。
【数７】Ｖ ＝ （ａ＊ａ＋ｂ＊ｂ）／２ ＋ ａ＊ｂ
＊ｓｉｎ（φｘ＋δφｘｉ−（φｙ＋δφｙｉ）＋２
θ）
＊ｓｉｎ（φｘ＋δφｘｉ−（φｙ＋δφｙｉ）＋２
θ）
【００１３】一方、これらの光学的微小変動成分は、テ
レビカメラ１８Ａ〜１８Ｃの光電変換素子により１フィ
ールド単位で積分されるので、次式となり、ガラス表面
に付着したごみ等に基づくスペックルノイズ等をリアル
タイムで容易に除去することができる。
レビカメラ１８Ａ〜１８Ｃの光電変換素子により１フィ
ールド単位で積分されるので、次式となり、ガラス表面
に付着したごみ等に基づくスペックルノイズ等をリアル
タイムで容易に除去することができる。
【数８】
【数９】 尚、拡散板の移動速度は光学的ノイズパターンの大きさ
に依存し、光学的時間平均期間（例えば１／６０秒）で
光電変換素子を光学的ノイズパターンが１周期以上通過
するのに十分な速度であれば良い。
に依存し、光学的時間平均期間（例えば１／６０秒）で
光電変換素子を光学的ノイズパターンが１周期以上通過
するのに十分な速度であれば良い。
【００１４】図６及び図７に拡散板の回転数と光学的ノ
イズ除去効果の測定例を示す。図６（Ａ）は拡散板を６
０００ｒｐｍ前後で回転させた時の結晶構造表面の干渉
縞パタ−ン例、図６（Ｂ）は拡散板を６００ｒｐｍ前後
で回転させた時の結晶構造表面の干渉縞パタ−ン例、図
６（Ｃ）は拡散板を６０ｒｐｍ前後で回転させた時の結
晶構造表面の干渉縞パタ−ン例、図７（Ａ）は拡散板を
６ｒｐｍ前後で回転させた時の結晶構造表面の干渉縞パ
タ−ン例、図７（Ｂ）は拡散板がない時の結晶構造表面
の干渉縞パタ−ン例である。これらの測定例から、一般
的には、レ−ザ光を拡散板に照射した位置の回転半径に
も依存するが、数ｒｐｍの回転数から上述の光電変換素
子によるノイズ除去効果が認られ、拡散板の回転数が高
い程ノイズ除去の効果は著しく、１００ｒｐｍ以上の回
転速度があれば充分である。
イズ除去効果の測定例を示す。図６（Ａ）は拡散板を６
０００ｒｐｍ前後で回転させた時の結晶構造表面の干渉
縞パタ−ン例、図６（Ｂ）は拡散板を６００ｒｐｍ前後
で回転させた時の結晶構造表面の干渉縞パタ−ン例、図
６（Ｃ）は拡散板を６０ｒｐｍ前後で回転させた時の結
晶構造表面の干渉縞パタ−ン例、図７（Ａ）は拡散板を
６ｒｐｍ前後で回転させた時の結晶構造表面の干渉縞パ
タ−ン例、図７（Ｂ）は拡散板がない時の結晶構造表面
の干渉縞パタ−ン例である。これらの測定例から、一般
的には、レ−ザ光を拡散板に照射した位置の回転半径に
も依存するが、数ｒｐｍの回転数から上述の光電変換素
子によるノイズ除去効果が認られ、拡散板の回転数が高
い程ノイズ除去の効果は著しく、１００ｒｐｍ以上の回
転速度があれば充分である。
【００１５】また、この位相シフト干渉計により得られ
た結晶構造表面の干渉縞パターンの別の一例を図５に示
す。同図は図４と同一位置で観測したものであるが、不
要な干渉縞が減って、結晶構造表面の凹凸に対応した干
渉縞のみが鮮明に再現されている。
た結晶構造表面の干渉縞パターンの別の一例を図５に示
す。同図は図４と同一位置で観測したものであるが、不
要な干渉縞が減って、結晶構造表面の凹凸に対応した干
渉縞のみが鮮明に再現されている。
【００１６】尚、上述の例では拡散板２０をモータで回
転させる例を示したが、被測定面１２に照射するレーザ
光が微小変動すれば良いので、ピエゾ素子やガルバノミ
ラー等で拡散板２０を移動叉は振動させても良い。但
し、光学系への振動の影響を少なくするためには回転方
式が望ましい。叉、上述の例では、左右円偏光間の位相
を保持して測定する例を示したが、波面分割干渉系１４
の構成を変更すれば直交偏光間の位相を保持して測定す
るシステムにも容易に適応可能である。
転させる例を示したが、被測定面１２に照射するレーザ
光が微小変動すれば良いので、ピエゾ素子やガルバノミ
ラー等で拡散板２０を移動叉は振動させても良い。但
し、光学系への振動の影響を少なくするためには回転方
式が望ましい。叉、上述の例では、左右円偏光間の位相
を保持して測定する例を示したが、波面分割干渉系１４
の構成を変更すれば直交偏光間の位相を保持して測定す
るシステムにも容易に適応可能である。
【００１７】
【発明の効果】以上に説明したようにこの発明のリアル
タイム位相シフト干渉計及び２次元情報取得装置によれ
ばスペックルパターン等の光学的ノイズをリアルタイム
で除去できると共に、ノイズ除去のための画像メモリや
画像演算処理が不要となり、測定結果を光学的に安定化
でき精度の向上が計れる。
タイム位相シフト干渉計及び２次元情報取得装置によれ
ばスペックルパターン等の光学的ノイズをリアルタイム
で除去できると共に、ノイズ除去のための画像メモリや
画像演算処理が不要となり、測定結果を光学的に安定化
でき精度の向上が計れる。
【図１】この発明の反射式位相シフト干渉計を用いた面
形状測定システムの一例を示す構成図である。
形状測定システムの一例を示す構成図である。
【図２】この発明の信号処理装置のハードウエアブロッ
ク構成図である。
ク構成図である。
【図３】従来の反射式位相シフト干渉計を用いた面形状
測定システムの構成例を示す図である。
測定システムの構成例を示す図である。
【図４】従来の反射式位相シフト干渉計で観測した溶液
中の結晶構造表面の干渉縞パターン例である。
中の結晶構造表面の干渉縞パターン例である。
【図５】この発明の反射式位相シフト干渉計で観測した
溶液中の結晶構造表面の干渉縞パターン例である。
溶液中の結晶構造表面の干渉縞パターン例である。
【図６】この発明の拡散板の回転数を変えて観測した時
の結晶構造表面の光学的ノイズ除去効果を示す図であ
る。
の結晶構造表面の光学的ノイズ除去効果を示す図であ
る。
【図７】この発明の拡散板の回転数を変えて観測した時
の結晶構造表面の光学的ノイズ除去効果を示す別の図で
ある。
の結晶構造表面の光学的ノイズ除去効果を示す別の図で
ある。
２ レーザ光源 ４，４Ａ 半透鏡 ６Ａ，６Ｂ，６Ｃ 1/4 波長板 ８ 参照面 １２ 測定面 １４ 波面分割光学系 １６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ 偏光板 １８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ テレビカメラ ２０ 拡散板 ２２ 回転手段 ２４ 対物レンズ ２６ 結像レンズ ３０ 信号処理装置 ８０ 表示手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 亀山 哲也 茨城県つくば市東１丁目１番 工業技術院 物質工学工業技術研究所内 (72)発明者 桑山 茂純 東京都大田区北千束３−26−12 株式会社 応用計測研究所内 (72)発明者 中村 亨 東京都大田区北千束３−26−12 株式会社 応用計測研究所内
Claims (6)
- 【請求項１】 光路中に移動可能な１枚叉は複数枚の拡
散板を挿入した光干渉計において、前記拡散板を移動せ
しめ光の干渉作用を時間的に変化させると共に、該干渉
作用の時間平均演算を行って光の位相ずれを計測するよ
うにしたことを特徴とするリアルタイム位相シフト干渉
計。 - 【請求項２】 前記拡散板を回転移動叉は振動移動させ
るようにした請求項１に記載のリアルタイム位相シフト
干渉計。 - 【請求項３】 前記干渉作用の時間平均演算を光検出手
段の蓄積効果を利用して行うようにした請求項１叉は２
に記載のリアルタイム位相シフト干渉計。 - 【請求項４】 ２次元的な物理量の変化に応じて偏光面
の位相がずれた光を出力する物理量測定光学系を具えた
２次元情報取得装置において、前記光学系の光路中に１
枚叉は複数枚の拡散板を移動可能な状態で挿入し、前記
拡散板を動かして光の干渉作用を時間的に変化させると
共に、該干渉作用の時間平均演算を光路長の異なる複数
の光検出手段でそれぞれ行ない、前記物理量に関する２
次元的情報を取得するようにしたことを特徴とする２次
元情報取得装置。 - 【請求項５】 前記拡散板を回転移動叉は振動移動させ
るようにした請求項１に記載の２次元情報取得装置。 - 【請求項６】 前記光検出手段がテレビカメラである請
求項４叉は５に記載の２次元情報取得装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34947493A JPH07198319A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | リアルタイム位相シフト干渉計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34947493A JPH07198319A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | リアルタイム位相シフト干渉計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07198319A true JPH07198319A (ja) | 1995-08-01 |
Family
ID=18403992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34947493A Pending JPH07198319A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | リアルタイム位相シフト干渉計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07198319A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11262858A (ja) * | 1997-12-01 | 1999-09-28 | Zygo Corp | ワークピースの仕上げ方法及び装置 |
| WO2001090689A1 (fr) | 2000-05-22 | 2001-11-29 | Nikon Corporation | Procede et appareil pour mesurer les interferences |
| JP2007225341A (ja) * | 2006-02-21 | 2007-09-06 | Lasertec Corp | 干渉計、及び形状の測定方法 |
| CN100362316C (zh) * | 2006-03-08 | 2008-01-16 | 中国船舶重工集团公司第七一一研究所 | 一种三维电子散斑干涉仪 |
| CN100374817C (zh) * | 2006-03-07 | 2008-03-12 | 中国船舶重工集团公司第七一一研究所 | 便携式离面位移测量仪 |
-
1993
- 1993-12-28 JP JP34947493A patent/JPH07198319A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11262858A (ja) * | 1997-12-01 | 1999-09-28 | Zygo Corp | ワークピースの仕上げ方法及び装置 |
| WO2001090689A1 (fr) | 2000-05-22 | 2001-11-29 | Nikon Corporation | Procede et appareil pour mesurer les interferences |
| JP2001330409A (ja) * | 2000-05-22 | 2001-11-30 | Nikon Corp | 干渉計測方法および干渉計測装置 |
| US6940605B2 (en) | 2000-05-22 | 2005-09-06 | Nikon Corporation | Method for measuring interference and apparatus for measuring interference |
| JP2007225341A (ja) * | 2006-02-21 | 2007-09-06 | Lasertec Corp | 干渉計、及び形状の測定方法 |
| CN100374817C (zh) * | 2006-03-07 | 2008-03-12 | 中国船舶重工集团公司第七一一研究所 | 便携式离面位移测量仪 |
| CN100362316C (zh) * | 2006-03-08 | 2008-01-16 | 中国船舶重工集团公司第七一一研究所 | 一种三维电子散斑干涉仪 |
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