JPH09280811A - 干渉計 - Google Patents
干渉計Info
- Publication number
- JPH09280811A JPH09280811A JP8111314A JP11131496A JPH09280811A JP H09280811 A JPH09280811 A JP H09280811A JP 8111314 A JP8111314 A JP 8111314A JP 11131496 A JP11131496 A JP 11131496A JP H09280811 A JPH09280811 A JP H09280811A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- interferometer
- liquid crystal
- phase
- optical path
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
- G01B9/02—Interferometers
- G01B9/02055—Reduction or prevention of errors; Testing; Calibration
- G01B9/02062—Active error reduction, i.e. varying with time
- G01B9/02067—Active error reduction, i.e. varying with time by electronic control systems, i.e. using feedback acting on optics or light
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】干渉計における信号光や参照光の不安定度を検
出してこれをフィードバックさせて干渉計自体で補償
し、安定性を確保する。 【解決手段】レーザー光やインコーヒーレント光等から
成る光源１からの光路内におかれた被検物体２の変位に
関する情報を、前記光の干渉を用いて計測する干渉計に
おいて、光路内に位相変調機３を介在させ、信号光及び
参照光を検出してこれらの光の不安定度を光検出器６に
より検出してこれを差動アンプ７を介して電圧又は電流
に置き換え、上記位相変調機３に当該電圧又は電流を印
加させて上記信号光及び参照光を安定化させる。
出してこれをフィードバックさせて干渉計自体で補償
し、安定性を確保する。 【解決手段】レーザー光やインコーヒーレント光等から
成る光源１からの光路内におかれた被検物体２の変位に
関する情報を、前記光の干渉を用いて計測する干渉計に
おいて、光路内に位相変調機３を介在させ、信号光及び
参照光を検出してこれらの光の不安定度を光検出器６に
より検出してこれを差動アンプ７を介して電圧又は電流
に置き換え、上記位相変調機３に当該電圧又は電流を印
加させて上記信号光及び参照光を安定化させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は被検物体の面精
度、変位等を光の干渉を利用して精度良く計測する光学
的干渉計に関するものである。
度、変位等を光の干渉を利用して精度良く計測する光学
的干渉計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来干渉計は、高感度のために周囲の振
動、温度変化、空気のゆらぎ等による干渉強度の変動を
受けやすく、そのため温度コントロールや防振装置を用
いてその計測精度を上げている。
動、温度変化、空気のゆらぎ等による干渉強度の変動を
受けやすく、そのため温度コントロールや防振装置を用
いてその計測精度を上げている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこれらの
温度調整や防振装置は装置が大がかりとなりかつ完全な
効果が生じないのが現状である。そこで干渉計の内部構
造でこれらの振動等を補償する方法があるが、ミラーを
動かす等の動作を伴い安定化にいまひとつ至らないもの
であった。
温度調整や防振装置は装置が大がかりとなりかつ完全な
効果が生じないのが現状である。そこで干渉計の内部構
造でこれらの振動等を補償する方法があるが、ミラーを
動かす等の動作を伴い安定化にいまひとつ至らないもの
であった。
【０００４】この発明は上記のような温度調整や防振装
置に代えて、干渉計における信号光や参照光の不安定度
を検出してこれをフィードバックさせて干渉計自体で補
償し、安定性を確保する干渉計を提供して上記課題を解
決するとともに干渉縞の自動読み取りを可能にした干渉
計を提供するものである。
置に代えて、干渉計における信号光や参照光の不安定度
を検出してこれをフィードバックさせて干渉計自体で補
償し、安定性を確保する干渉計を提供して上記課題を解
決するとともに干渉縞の自動読み取りを可能にした干渉
計を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】まず請求項１項の発明
は、レーザー光やインコーヒーレント光等から成る光源
からの光路内におかれた被検物体の変位に関する情報
を、前記光の干渉を用いて計測する干渉計において、光
路内に位相変調機を介在させ、信号光及び参照光を検出
してこれらの光の不安定度を検出してこれを差動アンプ
を介して電圧又は電流に置き換え、上記位相変調機に当
該電圧又は電流を印加させて上記信号光及び参照光を安
定化させる、干渉計とした。
は、レーザー光やインコーヒーレント光等から成る光源
からの光路内におかれた被検物体の変位に関する情報
を、前記光の干渉を用いて計測する干渉計において、光
路内に位相変調機を介在させ、信号光及び参照光を検出
してこれらの光の不安定度を検出してこれを差動アンプ
を介して電圧又は電流に置き換え、上記位相変調機に当
該電圧又は電流を印加させて上記信号光及び参照光を安
定化させる、干渉計とした。
【０００６】また請求項２項の発明は、レーザー光やイ
ンコーヒーレント光等から成る光源からの光路内におか
れた被検物体の変位に関する情報を、前記光の干渉を用
いて計測する干渉計において、光路内に位相変調機を介
在させ、信号光及び参照光を検出してこれらの光の不安
定度を検出してこれを差動アンプを介して電圧又は電流
に置き換え、上記位相変調機に当該電圧又は電流を印加
させて上記信号光及び参照光を安定化させ、この静止し
た状態において空間キャリアー法等で干渉縞を自動的に
読み取り、被検物体の表面形状や屈折率分布を三次元的
に表示する装置を設けた、干渉計とした。
ンコーヒーレント光等から成る光源からの光路内におか
れた被検物体の変位に関する情報を、前記光の干渉を用
いて計測する干渉計において、光路内に位相変調機を介
在させ、信号光及び参照光を検出してこれらの光の不安
定度を検出してこれを差動アンプを介して電圧又は電流
に置き換え、上記位相変調機に当該電圧又は電流を印加
させて上記信号光及び参照光を安定化させ、この静止し
た状態において空間キャリアー法等で干渉縞を自動的に
読み取り、被検物体の表面形状や屈折率分布を三次元的
に表示する装置を設けた、干渉計とした。
【０００７】また請求項３項の発明は、上記位相変調機
が液晶、電歪又は磁歪素子の外周に光ファイバーを巻き
つけた素子、電歪又は磁歪素子の外周に巻き付けた光フ
ァイバーの端部に反射ミラー又は位相共役ミラーを設け
て光ファイバーを通過した光線を反射させる素子、液晶
からなる多重反射素子、又は液晶からなる多重反射素子
であって通過した光線を反射ミラー又は位相共役ミラー
で反射させる素子の内の一つである、請求項１項又は２
項記載の干渉計とした。
が液晶、電歪又は磁歪素子の外周に光ファイバーを巻き
つけた素子、電歪又は磁歪素子の外周に巻き付けた光フ
ァイバーの端部に反射ミラー又は位相共役ミラーを設け
て光ファイバーを通過した光線を反射させる素子、液晶
からなる多重反射素子、又は液晶からなる多重反射素子
であって通過した光線を反射ミラー又は位相共役ミラー
で反射させる素子の内の一つである、請求項１項又は２
項記載の干渉計とした。
【０００８】また請求項４項の発明は、レーザー光やイ
ンコーヒーレント光等から成る光源からの光路内におか
れた被検物体の変位に関する情報を、前記光の干渉を用
いて計測する干渉計において、光路内に位相変調機とし
て多重反射する液晶を介在させ、この液晶に印加する電
圧を変えて光の位相を変化させ、信号光及び参照光をＣ
ＣＤカメラにより検出してこれをマイコン処理し、干渉
縞を自動的に読み取り、被検物体の表面形状や屈折率分
布を三次元的に表示するよう構成した、干渉計とした。
ンコーヒーレント光等から成る光源からの光路内におか
れた被検物体の変位に関する情報を、前記光の干渉を用
いて計測する干渉計において、光路内に位相変調機とし
て多重反射する液晶を介在させ、この液晶に印加する電
圧を変えて光の位相を変化させ、信号光及び参照光をＣ
ＣＤカメラにより検出してこれをマイコン処理し、干渉
縞を自動的に読み取り、被検物体の表面形状や屈折率分
布を三次元的に表示するよう構成した、干渉計とした。
【０００９】また請求項４項の発明は、レーザー光やイ
ンコーヒーレント光等から成る光源からの光路内におか
れた被検物体の変位に関する情報を、前記光の干渉を用
いて計測するシヤリング干渉計において、光路内に多重
反射する液晶を介在させ、この液晶により光の位相を変
化させ、信号光及び参照光をＣＣＤカメラにより検出し
てこれをマイコン処理し、干渉縞を自動的に読み取り、
被検物体の表面形状や屈折率分布を三次元的に表示する
よう構成した、干渉計とした。
ンコーヒーレント光等から成る光源からの光路内におか
れた被検物体の変位に関する情報を、前記光の干渉を用
いて計測するシヤリング干渉計において、光路内に多重
反射する液晶を介在させ、この液晶により光の位相を変
化させ、信号光及び参照光をＣＣＤカメラにより検出し
てこれをマイコン処理し、干渉縞を自動的に読み取り、
被検物体の表面形状や屈折率分布を三次元的に表示する
よう構成した、干渉計とした。
【００１０】また請求項５項の発明は、レーザー光やイ
ンコーヒーレント光等から成る光源からの光路内におか
れた被検物体の変位に関する情報を、前記光の干渉を用
いて計測するノマルスキー微分干渉顕微鏡において、光
路内に一回透過・一回反射或いは多重反射する液晶を介
在させ、この液晶により光の位相を変化させ、信号光及
び参照光をＣＣＤカメラにより検出してこれをマイコン
処理し、干渉縞を自動的に読み取り、被検物体の表面形
状や屈折率分布を三次元的に表示するよう構成した、干
渉計とした。
ンコーヒーレント光等から成る光源からの光路内におか
れた被検物体の変位に関する情報を、前記光の干渉を用
いて計測するノマルスキー微分干渉顕微鏡において、光
路内に一回透過・一回反射或いは多重反射する液晶を介
在させ、この液晶により光の位相を変化させ、信号光及
び参照光をＣＣＤカメラにより検出してこれをマイコン
処理し、干渉縞を自動的に読み取り、被検物体の表面形
状や屈折率分布を三次元的に表示するよう構成した、干
渉計とした。
【００１１】
【実施の形態】以下この発明の実施の形態例を図に基づ
いて説明する。図１はこの発明の第１の実施の形態例を
示す。これは干渉計の安定化を図るもので、レーザー光
等の光源１からの光の一部は半透明鏡ＢＳ１を通過させ
て被検物体２を通して反射ミラーＭ２で反射し、半透明
鏡ＢＳ１で反射してピンホール４を有する板５に至る。
また光源１からの一部の光は上記半透明鏡ＢＳ１で反射
し位相変調機３を通過して反射ミラーＭ１で反射し、半
透明鏡ＢＳ１を通過してピンホール４を有する板５に至
る。これらの光により板５の上に干渉縞が現われる。
いて説明する。図１はこの発明の第１の実施の形態例を
示す。これは干渉計の安定化を図るもので、レーザー光
等の光源１からの光の一部は半透明鏡ＢＳ１を通過させ
て被検物体２を通して反射ミラーＭ２で反射し、半透明
鏡ＢＳ１で反射してピンホール４を有する板５に至る。
また光源１からの一部の光は上記半透明鏡ＢＳ１で反射
し位相変調機３を通過して反射ミラーＭ１で反射し、半
透明鏡ＢＳ１を通過してピンホール４を有する板５に至
る。これらの光により板５の上に干渉縞が現われる。
【００１２】そしてこれらの光路において振動等の外乱
があるとピンホール４を通る光の強さが変動する。これ
をピンホール４の後方に設けた光検出器６で検出し、光
の強弱に応じて差動アンプ７により電圧に変え、上記位
相変調機３にフィードバックする。従って光のみだれに
応じて常に当該位相変調機３により位相を変化させ安定
化を図るものである。また半透明鏡ＢＳ１とピンホール
４を有する板５との間の光路に半透明鏡ＢＳ２を設けて
これらの光を反射させ干渉縞をモニター８により表示す
るようにしている。
があるとピンホール４を通る光の強さが変動する。これ
をピンホール４の後方に設けた光検出器６で検出し、光
の強弱に応じて差動アンプ７により電圧に変え、上記位
相変調機３にフィードバックする。従って光のみだれに
応じて常に当該位相変調機３により位相を変化させ安定
化を図るものである。また半透明鏡ＢＳ１とピンホール
４を有する板５との間の光路に半透明鏡ＢＳ２を設けて
これらの光を反射させ干渉縞をモニター８により表示す
るようにしている。
【００１３】またこの発明の第２の実施の形態例とし
て、上記安定化干渉計において干渉縞の自動読み取り機
構を具備した干渉計を図２に示す。上記干渉計を構成す
る反射ミラーの一つ、例えば反射ミラーＭ１を光軸に対
して、点線で示すごとく、多少傾けると、被検物体の位
相分布（形状、屈折率分布）に応じて空間的に変調を受
けた干渉縞が発生する。それをＣＣＤカメラ２２により
検出してこれをマイコン２３でフーリエ変換等の処理を
行い、干渉縞を自動的に読み取って、被検物体の表面形
状や屈折率分布を三次元的にテレビ画面やプリンタ等の
表示装置２４で表示するようにしてある。
て、上記安定化干渉計において干渉縞の自動読み取り機
構を具備した干渉計を図２に示す。上記干渉計を構成す
る反射ミラーの一つ、例えば反射ミラーＭ１を光軸に対
して、点線で示すごとく、多少傾けると、被検物体の位
相分布（形状、屈折率分布）に応じて空間的に変調を受
けた干渉縞が発生する。それをＣＣＤカメラ２２により
検出してこれをマイコン２３でフーリエ変換等の処理を
行い、干渉縞を自動的に読み取って、被検物体の表面形
状や屈折率分布を三次元的にテレビ画面やプリンタ等の
表示装置２４で表示するようにしてある。
【００１４】なお上記第１及び第２の実施の形態例では
光源１及び位相変調機３の箇所に、同じ偏光方向の偏光
子Ｐを設けて偏光からくる誤差をなくしているが、これ
らの偏光子Ｐはこの装置の必須要件ではなく、偏光した
光源を用いかつその方向に液晶の主軸の回転面が合致し
ているか又は光ファイバーの中の動作によって偏光が変
化しない場合は上記偏光子Ｐを用いなくてもよい。
光源１及び位相変調機３の箇所に、同じ偏光方向の偏光
子Ｐを設けて偏光からくる誤差をなくしているが、これ
らの偏光子Ｐはこの装置の必須要件ではなく、偏光した
光源を用いかつその方向に液晶の主軸の回転面が合致し
ているか又は光ファイバーの中の動作によって偏光が変
化しない場合は上記偏光子Ｐを用いなくてもよい。
【００１５】上記第１及び第２の実施の形態例における
位相変調機３としては図３乃至図７に示す。図３は位相
変調機３として液晶を用いたもので、（Ａ）図は液晶セ
ル９の相対向する各面に透明電極９ａを設けた一回透過
型を示し、（Ｂ）図は一方の透明電極９ａの外側面にミ
ラー１０を設けた一回反射型を示す。
位相変調機３としては図３乃至図７に示す。図３は位相
変調機３として液晶を用いたもので、（Ａ）図は液晶セ
ル９の相対向する各面に透明電極９ａを設けた一回透過
型を示し、（Ｂ）図は一方の透明電極９ａの外側面にミ
ラー１０を設けた一回反射型を示す。
【００１６】また図４は多重反射素子として液晶を使用
したもので、（Ａ）図と（Ｂ）図は二種類の透過型の多
重反射素子を示す。これらは液晶セル９の相対向する両
側面に透明電極９ａ、９ａを設け、これらの透明電極９
ａに対向して夫々ミラー１０、１０を設け、当該透明電
極９ａに上記可変電圧をかけて、図４に示すごとくレー
ザー光等の光を液晶セル９に通し、二つの対向するミラ
ー１０、１０の間を多重に反射させるものである。そし
て上記液晶セル９にかける電圧を変化させることにより
位相が大きく、かつ素速く変化する。
したもので、（Ａ）図と（Ｂ）図は二種類の透過型の多
重反射素子を示す。これらは液晶セル９の相対向する両
側面に透明電極９ａ、９ａを設け、これらの透明電極９
ａに対向して夫々ミラー１０、１０を設け、当該透明電
極９ａに上記可変電圧をかけて、図４に示すごとくレー
ザー光等の光を液晶セル９に通し、二つの対向するミラ
ー１０、１０の間を多重に反射させるものである。そし
て上記液晶セル９にかける電圧を変化させることにより
位相が大きく、かつ素速く変化する。
【００１７】また図５は多重反射素子として液晶を使用
したもので、（Ａ）図と（Ｂ）図は二種類の反射型の多
重反射素子を示す。（Ａ）図においては図４と同様な多
重反射素子を通過した光線を、別途設けた反射ミラー１
１で反射させ、入射光線と逆行させるよう構成したもの
である。これにより反射回数が２倍に増加するので、位
相変化も２倍になる。また（Ｂ）図においては、上記反
射ミラー１１の代わりに、位相共役ミラー１２を設けた
ものである。この位相共役ミラー１２はチタン酸バリウ
ムなどのフォトレフラクティブ非線形光学結晶で、相対
する両側からポンプレーザ光１２ａ、１２ｂを当ててい
る。
したもので、（Ａ）図と（Ｂ）図は二種類の反射型の多
重反射素子を示す。（Ａ）図においては図４と同様な多
重反射素子を通過した光線を、別途設けた反射ミラー１
１で反射させ、入射光線と逆行させるよう構成したもの
である。これにより反射回数が２倍に増加するので、位
相変化も２倍になる。また（Ｂ）図においては、上記反
射ミラー１１の代わりに、位相共役ミラー１２を設けた
ものである。この位相共役ミラー１２はチタン酸バリウ
ムなどのフォトレフラクティブ非線形光学結晶で、相対
する両側からポンプレーザ光１２ａ、１２ｂを当ててい
る。
【００１８】光線は、途中の空気の揺らぎ、伝搬による
ビームの広がり等によって、ビームが乱れることがあ
り、実用上の性能の低下をもたらす。しかし当該位相共
役ミラー１２に入射する光線は、結晶のフォトレフラク
ティブ効果によって、入射光線と共役の波面をもって反
射し、入射光線に対して逆行する。これにより、途中の
空気の揺らぎや伝搬によるビームの乱れが打ち消され、
元の入射光と同様の、乱れのないビームが再現され、液
晶による位相変換の大きさについては、透過型に比べて
２倍の反射光が達成できる。なお上記位相共役ミラーの
ポンプレーザ光はない場合でも上記作用は可能である。
ビームの広がり等によって、ビームが乱れることがあ
り、実用上の性能の低下をもたらす。しかし当該位相共
役ミラー１２に入射する光線は、結晶のフォトレフラク
ティブ効果によって、入射光線と共役の波面をもって反
射し、入射光線に対して逆行する。これにより、途中の
空気の揺らぎや伝搬によるビームの乱れが打ち消され、
元の入射光と同様の、乱れのないビームが再現され、液
晶による位相変換の大きさについては、透過型に比べて
２倍の反射光が達成できる。なお上記位相共役ミラーの
ポンプレーザ光はない場合でも上記作用は可能である。
【００１９】また図６は上記位相変調機として光ファイ
バーを使用したもので、電歪又は磁歪素子１３の外周に
単一モードの光ファイバー１４を巻き付け、当該電歪又
は磁歪素子１３に可変の電圧又は電流をかけ、光ファイ
バー１４にレーザー光を通す。そして上記の電圧又は電
流を変えることにより位相が大きく、かつ素速く変化す
る。
バーを使用したもので、電歪又は磁歪素子１３の外周に
単一モードの光ファイバー１４を巻き付け、当該電歪又
は磁歪素子１３に可変の電圧又は電流をかけ、光ファイ
バー１４にレーザー光を通す。そして上記の電圧又は電
流を変えることにより位相が大きく、かつ素速く変化す
る。
【００２０】また図７は、図６の電歪又は磁歪素子１３
の外周に単一モードの光ファイバー１４を巻き付けた素
子の反射型のものを示す。その内（Ａ）図は当該光ファ
イバー１４端に反射ミラー１１を設けたもので、このフ
ァイバー１４内を通過した光線を、当該反射ミラー１１
で反射させ、入射光線と逆行させるよう構成したもので
ある。これにより位相変化も２倍になる。また（Ｂ）図
においては、上記反射ミラー１１の代わりに、位相共役
ミラー１２を設けたものである。この位相共役ミラー１
２はチタン酸バリウムなどのフォトレフラクティブ非線
形光学結晶で、相対する両側からポンプレーザ光１２
ａ、１２ｂを当てている。この場合も上記図５の（Ｂ）
図の多重反射素子と同様な作用を成す。
の外周に単一モードの光ファイバー１４を巻き付けた素
子の反射型のものを示す。その内（Ａ）図は当該光ファ
イバー１４端に反射ミラー１１を設けたもので、このフ
ァイバー１４内を通過した光線を、当該反射ミラー１１
で反射させ、入射光線と逆行させるよう構成したもので
ある。これにより位相変化も２倍になる。また（Ｂ）図
においては、上記反射ミラー１１の代わりに、位相共役
ミラー１２を設けたものである。この位相共役ミラー１
２はチタン酸バリウムなどのフォトレフラクティブ非線
形光学結晶で、相対する両側からポンプレーザ光１２
ａ、１２ｂを当てている。この場合も上記図５の（Ｂ）
図の多重反射素子と同様な作用を成す。
【００２１】また従来当該干渉計により図８に示す様な
被検物体１５の表面の凹凸を計測したい場合、半透明鏡
１６に光源１７からレーザー光を当て通過した光を被検
物体１５の表面で反射させてさらに半透明鏡１６で反射
させ、一方光源１７からの光を半透明鏡１６で反射さ
せ、これをミラー１８で反射させて半透明鏡１６を通過
させ、これらの光の干渉縞を自動的に読み取っている。
この原理は以下の式で表わされる。
被検物体１５の表面の凹凸を計測したい場合、半透明鏡
１６に光源１７からレーザー光を当て通過した光を被検
物体１５の表面で反射させてさらに半透明鏡１６で反射
させ、一方光源１７からの光を半透明鏡１６で反射さ
せ、これをミラー１８で反射させて半透明鏡１６を通過
させ、これらの光の干渉縞を自動的に読み取っている。
この原理は以下の式で表わされる。
【００２２】 Ｉ1＝Ａ＋Ｂｃｏｓφ Δφ＝０ Ｉ2＝Ａ−Ｂｓｉｎφ Δφ＝π／２ Ｉ3＝Ａ−Ｂｃｏｓφ Δφ＝π Ｉ4＝Ａ＋Ｂｓｉｎφ Δφ＝３π／２ ｔａｎφ＝（Ｉ4−Ｉ2）÷（Ｉ1−Ｉ3） 上記Δφを９０゜づつずらして位相を代えて、夫々Ｉを
計測し、これらを上記式に代入して最終的にΔφをだす
もので、上記Ａ，Ｂは定数である。
計測し、これらを上記式に代入して最終的にΔφをだす
もので、上記Ａ，Ｂは定数である。
【００２３】従来、９０゜づつずらして位相を代えるの
に上記ミラー１８を動かしていた。しかしこの様にミラ
ーを動かすのは、機構も複雑となり、精度の高い構成と
するには難しいものであった。そこでこの発明では上記
多重反射する液晶を用い、この液晶に印加する電圧を変
化させることにより極めて容易に９０゜毎の位相を変化
させている。
に上記ミラー１８を動かしていた。しかしこの様にミラ
ーを動かすのは、機構も複雑となり、精度の高い構成と
するには難しいものであった。そこでこの発明では上記
多重反射する液晶を用い、この液晶に印加する電圧を変
化させることにより極めて容易に９０゜毎の位相を変化
させている。
【００２４】図９はこの発明の第３の実施の形態例を示
し、干渉計における干渉縞の自動読み取り装置を示すも
のである。レーザー光等を多重反射液晶素子１９に照射
し、さらに被検物体２０に通し、干渉計２１を介して干
渉縞をＣＣＤカメラ２２で読み取り、これをマイコン２
３にかけてテレビ画面やプリンタ等の表示装置２４に被
検物体の表面形状や屈折率分布を三次元的に表示するも
のである。
し、干渉計における干渉縞の自動読み取り装置を示すも
のである。レーザー光等を多重反射液晶素子１９に照射
し、さらに被検物体２０に通し、干渉計２１を介して干
渉縞をＣＣＤカメラ２２で読み取り、これをマイコン２
３にかけてテレビ画面やプリンタ等の表示装置２４に被
検物体の表面形状や屈折率分布を三次元的に表示するも
のである。
【００２５】またシヤリング干渉計は信号光、参照光が
空間的にほぼ同じ場所を通過するため干渉計そのものが
高安定である。そこで液晶の位相可変機能を使用するこ
とで従来のシヤリング干渉計では不可能であった干渉計
の自動読み取りが可能となった。図１０はこの発明の第
４の実施の形態例として、シヤリング干渉計に多重反射
液晶素子１９を設けたものである。
空間的にほぼ同じ場所を通過するため干渉計そのものが
高安定である。そこで液晶の位相可変機能を使用するこ
とで従来のシヤリング干渉計では不可能であった干渉計
の自動読み取りが可能となった。図１０はこの発明の第
４の実施の形態例として、シヤリング干渉計に多重反射
液晶素子１９を設けたものである。
【００２６】図１０のシヤリング干渉計は、方解石のよ
うな複屈折性結晶板Ｑｄによる横ずれを利用して波面に
シャーを与えるもので、干渉像を作るため結晶に対して
４５度の方向に偏光軸をもつ偏光子Ｐと検光子Ａが配置
されており、多重反射液晶素子１９を通した光を物体Ｏ
にあて、レンズＬで物体Ｏの像を投影し、像面には常光
線による波面Ｗｏと異常光線による波面Ｗｅの間のシヤ
リング干渉像が形成され、これをＣＣＤカメラ２２でと
らえるものである。なおＷｐは入射平面波で、コヒーレ
ントな波面であり、Ｗは物体Ｏを透過したのちの波面で
ある。
うな複屈折性結晶板Ｑｄによる横ずれを利用して波面に
シャーを与えるもので、干渉像を作るため結晶に対して
４５度の方向に偏光軸をもつ偏光子Ｐと検光子Ａが配置
されており、多重反射液晶素子１９を通した光を物体Ｏ
にあて、レンズＬで物体Ｏの像を投影し、像面には常光
線による波面Ｗｏと異常光線による波面Ｗｅの間のシヤ
リング干渉像が形成され、これをＣＣＤカメラ２２でと
らえるものである。なおＷｐは入射平面波で、コヒーレ
ントな波面であり、Ｗは物体Ｏを透過したのちの波面で
ある。
【００２７】また従来から使用されているノマルスキー
微分干渉顕微鏡においても、上記多重反射する液晶を用
いると、従来不可能であった干渉縞の読み取りができ
る。図１１はこの発明の第５の実施の形態例のノマルス
キー微分干渉計を示し、偏光子Ｐ及び多重反射液晶素子
１９を透過した照明光は半透明鏡ＢＳで反射し、ノマル
スキープリズムＰｎ、対物レンズＯｂを経て試料Ｓを照
明する。ノマルスキープリズムＰｎは光学軸が図示のよ
うなプリズムを貼りあわせたプリズムである。このプリ
ズムＰｎは実際には光軸のまわりに４５°回転した方位
にある。従って入射光線は振幅の等しい常光線と異常光
線に分解される。これら常光線と異常光線は図示の様に
貼りあわせ面で異なる方向に進が、プリズムＰｎを透過
した後対物レンズＯｂの焦点Ｆで交差するように進む。
対物レンズＰｎを透過した後は平行になり試料Ｓに入
射、ここで反射して同じ光路を逆にたどり再びノマルス
キープリズムＰｎに至る。プリズムを透過した後は同一
光路を進み、検光子Ａを経て接眼レンズＯｃに至る。像
面ＩＰには試料の像が、上記対物レンズＯｂの倍率だけ
横ずれしたシヤリング干渉像が見える。これを接眼レン
ズＯｃを通してＣＣＤカメラ２２でとらえる。
微分干渉顕微鏡においても、上記多重反射する液晶を用
いると、従来不可能であった干渉縞の読み取りができ
る。図１１はこの発明の第５の実施の形態例のノマルス
キー微分干渉計を示し、偏光子Ｐ及び多重反射液晶素子
１９を透過した照明光は半透明鏡ＢＳで反射し、ノマル
スキープリズムＰｎ、対物レンズＯｂを経て試料Ｓを照
明する。ノマルスキープリズムＰｎは光学軸が図示のよ
うなプリズムを貼りあわせたプリズムである。このプリ
ズムＰｎは実際には光軸のまわりに４５°回転した方位
にある。従って入射光線は振幅の等しい常光線と異常光
線に分解される。これら常光線と異常光線は図示の様に
貼りあわせ面で異なる方向に進が、プリズムＰｎを透過
した後対物レンズＯｂの焦点Ｆで交差するように進む。
対物レンズＰｎを透過した後は平行になり試料Ｓに入
射、ここで反射して同じ光路を逆にたどり再びノマルス
キープリズムＰｎに至る。プリズムを透過した後は同一
光路を進み、検光子Ａを経て接眼レンズＯｃに至る。像
面ＩＰには試料の像が、上記対物レンズＯｂの倍率だけ
横ずれしたシヤリング干渉像が見える。これを接眼レン
ズＯｃを通してＣＣＤカメラ２２でとらえる。
【００２８】なお上記各実施の形態例における多重反射
液晶素子には、上述のように透過型及び反射型の双方が
含まれるものである。また上記ノマルスキー微分干渉顕
微鏡についての第５の実施の形態例では、多重反射する
液晶を用いたが、これら限らず一回透過型の液晶又は一
回反射型の液晶によっても干渉縞の自動読み取りが可能
である。
液晶素子には、上述のように透過型及び反射型の双方が
含まれるものである。また上記ノマルスキー微分干渉顕
微鏡についての第５の実施の形態例では、多重反射する
液晶を用いたが、これら限らず一回透過型の液晶又は一
回反射型の液晶によっても干渉縞の自動読み取りが可能
である。
【００２９】
【発明の効果】請求項１項の発明においては、光路内に
位相変調機を介在させ、信号光及び参照光を検出してこ
れらの光の不安定度を検出してこれを差動アンプ等を介
して電圧又は電流に置き換え、上記位相変調機に当該電
圧又は電流を印加させて上記信号光及び参照光を安定化
させるため、構造が極めて簡単でかつ確実であり、防振
台等が不要である。またシヤリング干渉計は上述の如
く、安定性が良いが、シヤリング干渉計にこの発明の位
相変調機を設け、フィードバック機構を設けることによ
り干渉計をより安定化が図れる。
位相変調機を介在させ、信号光及び参照光を検出してこ
れらの光の不安定度を検出してこれを差動アンプ等を介
して電圧又は電流に置き換え、上記位相変調機に当該電
圧又は電流を印加させて上記信号光及び参照光を安定化
させるため、構造が極めて簡単でかつ確実であり、防振
台等が不要である。またシヤリング干渉計は上述の如
く、安定性が良いが、シヤリング干渉計にこの発明の位
相変調機を設け、フィードバック機構を設けることによ
り干渉計をより安定化が図れる。
【００３０】また請求項２項の発明においては、干渉計
の安定化に加え、さらに干渉縞の自動読み取りにより被
検物体の表面形状や屈折率分布を三次元的に表示するこ
とが可能となった。
の安定化に加え、さらに干渉縞の自動読み取りにより被
検物体の表面形状や屈折率分布を三次元的に表示するこ
とが可能となった。
【００３１】また請求項３項の発明においては、上記請
求項１項及び２項の発明における位相変調機として、液
晶、電歪又は磁歪素子の外周に光ファイバーを巻きつけ
た素子、電歪又は磁歪素子の外周に巻き付けた光ファイ
バーの端部に反射ミラー又は位相共役ミラーを設けて光
線を反射させる素子、液晶からなる多重反射素子、又は
液晶からなる多重反射素子であって通過した光線を反射
ミラー又は位相共役ミラーで反射させる素子を用いるた
め、高効率の位相変調が可能である。
求項１項及び２項の発明における位相変調機として、液
晶、電歪又は磁歪素子の外周に光ファイバーを巻きつけ
た素子、電歪又は磁歪素子の外周に巻き付けた光ファイ
バーの端部に反射ミラー又は位相共役ミラーを設けて光
線を反射させる素子、液晶からなる多重反射素子、又は
液晶からなる多重反射素子であって通過した光線を反射
ミラー又は位相共役ミラーで反射させる素子を用いるた
め、高効率の位相変調が可能である。
【００３２】また請求項４項の発明においては位相変調
機として多重反射する液晶を用い、位相変調を容易確実
にするとともに、マイコンを用いて極めて簡単に干渉縞
を自動的に読み取り、被検物体の表面形状や屈折率分布
を三次元的に表示することができる。
機として多重反射する液晶を用い、位相変調を容易確実
にするとともに、マイコンを用いて極めて簡単に干渉縞
を自動的に読み取り、被検物体の表面形状や屈折率分布
を三次元的に表示することができる。
【００３３】また請求項５項の発明においては、シヤリ
ング干渉計はもともと安定性が良い上に、多重反射する
液晶を用いることにより、いままで不可能であった干渉
縞の読み取りにより被検物体の表面形状や屈折率分布を
三次元的に表示することが極めて容易に可能となった。
ング干渉計はもともと安定性が良い上に、多重反射する
液晶を用いることにより、いままで不可能であった干渉
縞の読み取りにより被検物体の表面形状や屈折率分布を
三次元的に表示することが極めて容易に可能となった。
【００３４】また請求項６項の発明においては、多重反
射する液晶を用いることにより、従来不可能とされてい
るノマルスキー微分干渉顕微鏡での干渉縞の自動読み取
りにより被検物体の表面形状や屈折率分布を三次元的に
表示することが可能となった。
射する液晶を用いることにより、従来不可能とされてい
るノマルスキー微分干渉顕微鏡での干渉縞の自動読み取
りにより被検物体の表面形状や屈折率分布を三次元的に
表示することが可能となった。
【図１】この発明の第１の実施の形態例の干渉計の概略
構成図である。
構成図である。
【図２】この発明の第２の実施の形態例の干渉計の概略
構成図である。
構成図である。
【図３】この発明の第１及び第２の実施の形態例の干渉
計に使用する位相変調機としての液晶を示す概略構成図
である。
計に使用する位相変調機としての液晶を示す概略構成図
である。
【図４】この発明の第１及び第２の実施の形態例の干渉
計に使用する位相変調機としての透過型の多重反射する
液晶を示す概略構成図である。
計に使用する位相変調機としての透過型の多重反射する
液晶を示す概略構成図である。
【図５】この発明の第１及び第２の実施の形態例の干渉
計に使用する位相変調機としての反射型の多重反射する
液晶を示す概略構成図である。
計に使用する位相変調機としての反射型の多重反射する
液晶を示す概略構成図である。
【図６】この発明の第１及び第２の実施の形態例の干渉
計に使用する位相変換機としての光ファイバーを用いた
素子の概略構成図である。
計に使用する位相変換機としての光ファイバーを用いた
素子の概略構成図である。
【図７】この発明の第１及び第２の実施の形態例の干渉
計に使用する位相変換機としての反射型の光ファイバー
を用いた素子の概略構成図である。
計に使用する位相変換機としての反射型の光ファイバー
を用いた素子の概略構成図である。
【図８】干渉計における干渉縞の読み取り原理を示す説
明図である。
明図である。
【図９】この発明の第３の実施の形態例の干渉縞の読み
取り装置における概略構成図である。
取り装置における概略構成図である。
【図１０】この発明の第４の実施の形態例のシヤリング
干渉計の概略構成図である。
干渉計の概略構成図である。
【図１１】この発明の第５の実施の形態例のノマルスキ
ー微分干渉顕微鏡の概略構成図である。
ー微分干渉顕微鏡の概略構成図である。
１ 光源 ２ 被検物体 ３ 位相変調機 ４ ピンホール ５ 板 ６ 光検出器 ７ 差動アンプ ８ モニター Ｍ ミラー ＢＳ 半透明鏡 ９ 液晶セル １０ ミラー １１ 反射ミラー １２ 位相共役
ミラー １３ 電歪又は磁歪素子 １４ 光ファイ
バー １５ 被検物体 １６ 半透明鏡 １７ 光源 １８ ミラー １９ 多重反射液晶素子 ２０ 被検物体 ２１ 干渉計 ２２ ＣＣＤカ
メラ ２３ マイコン ２４ 表示装置 Ｏ 被検物体 Ｑｄ 複屈折性結
晶板 Ｌ レンズ Ｐ 偏光子 Ａ 検光子 Ｐｎ ノマルスキ
ープリズム Ｏｂ 対物レンズ Ｏｃ 接眼レン
ズ Ｓ 試料 ＩＰ 像面
ミラー １３ 電歪又は磁歪素子 １４ 光ファイ
バー １５ 被検物体 １６ 半透明鏡 １７ 光源 １８ ミラー １９ 多重反射液晶素子 ２０ 被検物体 ２１ 干渉計 ２２ ＣＣＤカ
メラ ２３ マイコン ２４ 表示装置 Ｏ 被検物体 Ｑｄ 複屈折性結
晶板 Ｌ レンズ Ｐ 偏光子 Ａ 検光子 Ｐｎ ノマルスキ
ープリズム Ｏｂ 対物レンズ Ｏｃ 接眼レン
ズ Ｓ 試料 ＩＰ 像面
Claims (6)
- 【請求項１】 レーザー光やインコーヒーレント光等か
ら成る光源からの光路内におかれた被検物体の変位に関
する情報を、前記光の干渉を用いて計測する干渉計にお
いて、光路内に位相変調機を介在させ、信号光及び参照
光を検出してこれらの光の不安定度を検出してこれを差
動アンプを介して電圧又は電流に置き換え、上記位相変
調機に当該電圧又は電流を印加させて上記信号光及び参
照光を安定化させることを特徴とする、干渉計。 - 【請求項２】 レーザー光やインコーヒーレント光等か
ら成る光源からの光路内におかれた被検物体の変位に関
する情報を、前記光の干渉を用いて計測する干渉計にお
いて、光路内に位相変調機を介在させ、信号光及び参照
光を検出してこれらの光の不安定度を検出してこれを差
動アンプを介して電圧又は電流に置き換え、上記位相変
調機に当該電圧又は電流を印加させて上記信号光及び参
照光を安定化させ、この状態において干渉縞を自動的に
読み取っり、被検物体の表面形状や屈折率分布を三次元
的に表示する装置を設けたことを特徴とする、干渉計。 - 【請求項３】 位相変調機が液晶、電歪又は磁歪素子の
外周に光ファイバーを巻きつけた素子、電歪又は磁歪素
子の外周に巻き付けた光ファイバーの端部に反射ミラー
又は位相共役ミラーを設けて光ファイバーを通過した光
線を反射させる素子、液晶からなる多重反射素子、又は
液晶からなる多重反射素子であって通過した光線を反射
ミラー又は位相共役ミラーで反射させる素子の内の一つ
であることを特徴とする、請求項１項又は２項記載の干
渉計。 - 【請求項４】 レーザー光やインコーヒーレント光等か
ら成る光源からの光路内におかれた被検物体の変位に関
する情報を、前記光の干渉を用いて計測する干渉計にお
いて、光路内に位相変調機として多重反射する液晶を介
在させ、この液晶に印加する電圧を変えて光の位相を変
化させ、信号光及び参照光をＣＣＤカメラにより検出し
てこれをマイコン処理し、干渉縞を自動的に読み取り、
被検物体の表面形状や屈折率分布を三次元的に表示する
よう構成したことを特徴とする、干渉計。 - 【請求項５】 レーザー光やインコーヒーレント光等か
ら成る光源からの光路内におかれた被検物体の変位に関
する情報を、前記光の干渉を用いて計測するシヤリング
干渉計において、光路内に多重反射する液晶を介在さ
せ、この液晶ににより光の位相を変化させ、信号光及び
参照光をＣＣＤカメラにより検出してこれをマイコン処
理し、干渉縞を自動的に読み取り、被検物体の表面形状
や屈折率分布を三次元的に表示するよう構成したことを
特徴とする、干渉計。 - 【請求項６】 レーザー光やインコーヒーレント光等か
ら成る光源からの光路内におかれた被検物体の変位に関
する情報を、前記光の干渉を用いて計測するノマルスキ
ー微分干渉顕微鏡において、光路内に一回透過・一回反
射或いは多重反射する液晶を介在させ、この液晶に光の
位相を変化させ、信号光及び参照光をＣＣＤカメラによ
り検出してこれをマイコン処理し、干渉縞を自動的に読
み取り、被検物体の表面形状や屈折率分布を三次元的に
表示するよう構成したことを特徴とする、干渉計。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8111314A JPH09280811A (ja) | 1996-04-08 | 1996-04-08 | 干渉計 |
| PCT/JP1997/003701 WO1999019686A1 (fr) | 1996-04-08 | 1997-10-14 | Interferometre |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8111314A JPH09280811A (ja) | 1996-04-08 | 1996-04-08 | 干渉計 |
| PCT/JP1997/003701 WO1999019686A1 (fr) | 1996-04-08 | 1997-10-14 | Interferometre |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09280811A true JPH09280811A (ja) | 1997-10-31 |
Family
ID=26438227
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8111314A Pending JPH09280811A (ja) | 1996-04-08 | 1996-04-08 | 干渉計 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09280811A (ja) |
| WO (1) | WO1999019686A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100464172C (zh) * | 2005-04-08 | 2009-02-25 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 数字干涉位相差放大方法 |
| KR101428741B1 (ko) * | 2012-10-31 | 2014-08-11 | 연세대학교 산학협력단 | 위상변조기를 이용한 휴대용 홀로그래픽 현미경 및 이를 구비한 모바일 기기 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106197260B (zh) | 2016-09-06 | 2019-02-05 | 京东方科技集团股份有限公司 | 法布里珀罗腔及其制造方法、干涉仪及光波长测量方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5319040A (en) * | 1976-08-04 | 1978-02-21 | Atomic Energy Authority Uk | Interferoscope |
| JPS53145662A (en) * | 1977-05-25 | 1978-12-19 | Mitsubishi Electric Corp | Vibration-proof device for interference fringe generating system |
| JPS5835424A (ja) * | 1981-08-28 | 1983-03-02 | Canon Inc | 液晶フアブリ−ペロ−干渉装置 |
| JPH05149719A (ja) * | 1991-11-29 | 1993-06-15 | Toshiba Corp | 性状測定装置 |
| JP2964467B2 (ja) * | 1996-04-08 | 1999-10-18 | ヘルツ工業株式会社 | 多重反射素子 |
-
1996
- 1996-04-08 JP JP8111314A patent/JPH09280811A/ja active Pending
-
1997
- 1997-10-14 WO PCT/JP1997/003701 patent/WO1999019686A1/ja active Application Filing
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100464172C (zh) * | 2005-04-08 | 2009-02-25 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 数字干涉位相差放大方法 |
| KR101428741B1 (ko) * | 2012-10-31 | 2014-08-11 | 연세대학교 산학협력단 | 위상변조기를 이용한 휴대용 홀로그래픽 현미경 및 이를 구비한 모바일 기기 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO1999019686A1 (fr) | 1999-04-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4576479A (en) | Apparatus and method for investigation of a surface | |
| US5420717A (en) | Adjustable-contrast microscope | |
| US4534649A (en) | Surface profile interferometer | |
| US7057737B2 (en) | Common optical-path testing of high-numerical-aperture wavefronts | |
| JP2000065531A (ja) | 複屈折板を用いた干渉像入力装置 | |
| KR20100134609A (ko) | 물체의 표면 형태를 측정하기 위한 장치 및 방법 | |
| US4842408A (en) | Phase shift measuring apparatus utilizing optical meterodyne techniques | |
| US4798468A (en) | Interference apparatus for detecting state of wave surface | |
| US5953137A (en) | Linear conoscopic holography | |
| GB2109545A (en) | Surface profile interferometer | |
| JPH09280811A (ja) | 干渉計 | |
| EP2336714B1 (en) | Interferometer | |
| JP2964467B2 (ja) | 多重反射素子 | |
| JPS6024401B2 (ja) | 被測定物の物理定数を測定する方法 | |
| JPH11337321A (ja) | 位相シフト干渉縞の同時計測方法及び装置 | |
| JPH05149719A (ja) | 性状測定装置 | |
| JP3401793B2 (ja) | 光学装置 | |
| JP3170894B2 (ja) | 空間光変調素子評価装置 | |
| EP1057081B1 (en) | Linear conoscopic holography | |
| JP2553662B2 (ja) | ホログラム測距装置 | |
| KR100517296B1 (ko) | 광부품 검사장치 | |
| JPH0619255B2 (ja) | 液晶を用いた光空間位相変調素子による非球面測定用干渉法及び干渉計 | |
| JP3170893B2 (ja) | 空間光変調素子評価装置の調整方法 | |
| JPH0549922B2 (ja) | ||
| JPH05141915A (ja) | 位相差可変素子 |