JPS60174904A - 干渉装置 - Google Patents

干渉装置

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JPS60174904A
JPS60174904A JP59031688A JP3168884A JPS60174904A JP S60174904 A JPS60174904 A JP S60174904A JP 59031688 A JP59031688 A JP 59031688A JP 3168884 A JP3168884 A JP 3168884A JP S60174904 A JPS60174904 A JP S60174904A
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JP
Japan
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measured
interference fringe
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lens
mirror
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JP59031688A
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English (en)
Inventor
Masayuki Usui
臼井 正幸
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Canon Inc
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Canon Inc
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/266Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light by interferometric means

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は干渉装置、とりわけ動的に形状或いは物性が変
化する物体の測定に適した干渉装置に関するものである
従来、動的な変形を干渉によって測定する方法として、
例えば被測定物体がその界面に垂直な方向に変位する場
合には、該変位によって生じる干渉縞の横移動を着目す
る点毎に計数する方法、ちるいけホログラフィ−を利用
する方法として二重露光法、実時間法、時間平均法など
の方法が知られている。前者の測定方法は各点毎に干渉
縞の移動を計数する為にイメージディセクタの如く特殊
な撮像管を必要としたり、データの処理に複雑な装置や
技術を必要とするという欠点を有する0また後者の測定
方法はホログラムを作成する必要がある為、その作成及
び再生に時間と手間を要し、またホログラム作成過程に
おいて誤差が介入しやすいという問題を有している。
本発明の目的は、従来の欠点を除去し、簡易な手段で動
的な変形による干渉縞を静的な干渉縞として観測し得る
干渉装置を提供することにある。
本発明に係る干渉装置に於いては、前記動的な変形を静
的な状態で捉えることが可能な短かい時間の間、パルス
発光することが可能な光源を用いることによシ上記目的
を達成せんとするものである。以下、実施例を用いて本
発明を詳述する。
第1図は本発明の一実施例を示す図で、本発明を干渉顕
微鏡に応用した例である。1は半導体レーザ、2は半導
体レーザ1から出射した光束をコリメートするコリメー
ターレンズ、6は集光レンズ、4は−・−フミラー、5
は顕微鏡対物レンズ、6は5と同じ光学性能を有する収
差補償レンズ、7は参照ミラーであって、6〜7から成
る干渉計部8はいわゆるマイケルソン型の干渉計を構成
している。9は被測定物、10は被測定物に圧力、熱、
電界、磁界等の変化を与えて被測定物の表面に入射する
光束の波面を変化させるための駆動手段、11は駆動手
段10の駆動信号と同期して半導体レーザ1をパルス発
光させる為の同期発光回路、12は干渉計8によって形
成された干渉縞を撮像する為の撮像管、16はビデオモ
ニター、14は画像メモリ、15は演算処理装置である
。いま、被測定物9の表面が鏡面でめるとし、該鏡面が
被測定物内に埋込まれた圧電素子によって弾性変形させ
られ、局所的な凹凸の変化を高速で繰返しているとする
。このような場合に通常の干渉計で干渉縞を観察すると
、動変形を繰返す部分の干渉縞は変形に応じて高速で変
化するので肉眼では時間的に平均されたコントラストの
縞が見られるのみで、各時刻における縞の変化の様子を
見ることはできない。
本発明の干渉装置においては、圧電素子の駆動手段でち
る駆動電圧発生回路の駆動電圧信号を同期発光回路11
に導き、該信号と同期し、かつ任意に遅延時間を設定し
て発光のタイミングを制御した短かいパルス信号を発生
させ、該パルス信号が与えられた時だけ半導体レーザ1
を発光させる。
周知のよ5に半導体レーザはl!に及ぶ極めて高速のパ
ルス駆動が可能であるから、高速で変化する物体に対し
ても十分な時間分解能があり、このような同期発光によ
って形成された干渉縞は肉眼でも通常の静止物体の干渉
縞と全く同じように安定、静止した状態で観測すること
ができる。しかも、レーザーの発光のタイミングを変え
ることによって任意の時刻において観察が可能である。
同期発光照明手段としては、キセノン放電管等によるス
トロボ発光法、l、BD発光等があるが1前者は発光周
波数が数百〜1KHz程度と遅いこと、後者は周波数は
比較的高いが輝度が小さいこと、また前者後者ともに干
渉性の悪い光源であるため、干渉縞を形成する為には光
路の補償等干渉計の構造に複雑さが必要となる。これに
対し半導体レーザは高輝度、高速変調可能、干渉性が極
めて良い等従来の光源にない特徴を有し、さらに小型軽
量であるため、上記実施例のような干渉顕微鏡の光源と
して用いるには最も適している。
また、同実施例で説明したような機能を有する同期発光
回路は通常の電子技術によって容易に達成可能であるか
ら具体的な回路構成についての説明は省略する。
上記説明のよ5に任意の時刻において静止状態の干渉縞
の観察が可能であるから、該干渉縞を例えば撮像管12
で撮影してモニタ16で観測することや、画像メモリ1
4にいったり干渉縞画像を記憶しておき、従来の干渉縞
処理と同様の技術で処理−解析を行うことができる。こ
れによって被測定物9の表面の各時刻における変形短、
応答特性などを知ることができる0 第2図は本発明の他の実施例で、その構成は前記第1の
実施例とほぼ同様であり、図中同一物をあられす。第1
の実施例と異なるところは、被測定物9が圧電素子の如
く駆動回路により制御された特定の駆動信号で動かされ
るのではな(、一般のノイズ的振動のような周期性ある
いは非周期性の振動源によって動かされ、従って駆動回
路のかわシに被測定物9の振動を検出するセンサ16が
設置されていることである。センサ16としては例えば
、静電容量変化型の非接触撮動センサ、接触式センサ、
光学的非接触センサなと市販のセンサを利用することが
できる0該センサ16によって検出された振動の振幅に
比例する電圧又は電流信号は同期発光回路11に伝えら
れ、該信−号が周期性の信号であれば第1の実施例と同
様に該信号に同期し、かつ適当に遅延されたパルス信号
が前記回路内で作られ、該パルス信号によって半導体レ
ーザが発光する0センサ16によって検出された信号が
非周期性の信号であれば検出された信号電圧を適当に設
定したスレッシュホールド電圧と比較することによシ、
レーザを発光させる為のトリガ信号を発生させることが
でき、該信号を基準として任意の遅延時間を設定してレ
ーザをパルス発光させることができる0形成された干渉
縞を処理する為の記憶手段としてはトランジェント・メ
モリのような市販の装置を利用することができる0この
実施例によれば周期性、非周期性を問わず振動物体の振
動の振幅、弾性変形量等の干渉計測を行うことができる
第6図は本発明の更に他の実施例で、透明位相物体の計
測に適したマツノーツエンタ′−型の干渉顕微鏡装置を
示す図である。図中、被測定物体17は例えばガラスセ
ル中に封入された液体、液晶、透明誘電体物質のような
位相物体であって、駆動手段10により液体の場合例え
ば透明電極と透明ヒータを用いて液体の一部を局所的に
加熱して屈折率の変化を生じさせ、該変化による透過光
の波る特願昭57−j792ら5に詳しく記載されてい
るのでここでは説明を省く0第6図において、18はミ
ラー、19及び24はハーフミラ−120及び26はミ
ラー、21は顕微鏡対物レンズ、22は収差補償用レン
ズ、25は19〜24より成るマツハツエンダ−干渉計
である。
本実施例の動作については、第1及び蘭2の実施例と同
様であるので省略する。本実施例は特に上述のような透
明位相物体の熱、電界、磁界、圧力等による局所的な屈
折率、防電率、笛度等の物性定数の時間的変動の計測に
通ずるものである。
第4図は本発明の更に他の実施例を示す図で、 ゛第6
の実施例と同様、位相物体を対象としたものである。図
中、9は仮測定物である位相物体、26は顕微鏡対物レ
ンズ、61はハーフミラ−27及び30. ミラー28
及び29から成るジャリング干渉計で、該干渉計はミラ
ー及びハーフミラ−の調整により波面のシャー童及びテ
ィルト、fが調節できる。この実施例の装置の機能は第
1〜第6の実施例と同様であるかも干渉計の原理が第1
〜第6の実施例と多少異なっている0即ち、第1〜第6
の実施例においては形成された干渉縞は波面の形状の等
高融をあられしていたが、本実施例における干渉縞は波
面の等傾斜線をあられしている0本実施例の適用対象と
しては、位相物体のみならず、例えばビデオディスク用
ピックアップレンズの駆動特性の横歪等にも用いること
ができる。
第5図はそのような応用例を示す図で、40ははハーフ
ミラ−165は集光レンズを内蔵するレンズAF駆動用
アクチュエータである。また26は顕微鏡対物レンズ、
61は第4図の実施例と同じジャリング干渉計で、第4
図とは上下反転した状態に配置されている。いま、アク
チュエータ65がAP制御信号に従って5を軸方向に駆
動され、それに伴ってアクチュエータが変化したとする
と、半導体レーザ62から出射し、・・−フミラーろ4
を介しアクチュエータ65内の対物レンズによって集光
された光の結像位置もそれに伴って変化する。該対物レ
ンズを出た光束は顕微鏡対物レンズ26を介して干渉計
61に入射し、左下方より出射して図示されない撮像管
又はスクリーン上に干渉縞を形成する0 周知のように、レンズの光軸方向へのデフォーカスによ
って生じる波面の変化はジャリング干渉縞の場合、第6
図に示すように干渉縞の傾斜の変化であられされる。即
ちレンズが一方向にデフォーカスされた場合、干渉縞は
例えば第6図(a)〜(C)に示す如(、徐々に傾斜が
変わり縞が回転する0従って例えばアクチュエータ65
を周期的に駆動し、それと同期させて半導体レーザ62
をバ/L/、X発光させれば発光のタイミングを調整す
ることによって任意の時刻におけるデフォーカス量即ち
アクチュエータの位置がわかり、アクチュエータの駆動
特性(レスポンス)を測定することができる0のみなら
ず、アクチェエータの駆動中に振動などの外因により集
光レンズの光学性能が変化した場合には、干渉縞に直線
からの曲りが生じるので、該曲りを測定することによっ
て光学性能の動的な変化を知ることもできる。
以上の実施例において説明したように、本発明によれば
各種物体の表面形状の変化、位相物体の位相変化等、時
間とともに周期的あるいは非周期的に変化する物体の干
渉計測が可能となる。測定対象としては実施例で説明し
た範囲にとどまらず例えば形状可変ミラーの形状の動特
性測定、A10素子・E10累子等の屈折率の動特性測
定、液晶材料の電界又は熱駆動に伴う屈折率変化、衝撃
波あるいは定常流などの流体の流れの観測など、種々の
用途が考えられる。また、用いられる干渉計も実施例に
示したマイケルソン型、マツハツエンダ−型、ジャリン
グ型以外にフィゾー型、ポイントディフラクション型等
既知の各種干渉計が適用可能である。
また、実施例においては干渉顕微鏡として説明したが、
顕微鏡構成でな(一般の干渉計としての光学配置でも良
い。顕做鏡構成忙した場合には、特に光通信、元集積回
路等に用いられる微小光学部品やデバイスの計測に適す
る。また、動特性だけでな〈従来の干渉計同様通常の測
定対象の静的な測定にも使用可能であることは言うまで
もない0以上の説明のように本発明によればホログラフ
ィ−の如(現像・処理等の手間を要さず、比較的簡便な
手段によって高速で変化する物体の動的干渉測定が可能
になり、かつ構成もコンパクトで安価な装置を提供する
ことができる。
【図面の簡単な説明】 第1図、第2図、第6図及び第4図は各々、本発明に係
る干渉装置の一実施例を示す図、第5図は第4図に示す
干渉装置を光ヘッドの動特性の測定に用いた例を示す図
、第6図(a) (b) (C)は第5図に示す装置の
干渉縞の形成例を示す図。 1・−・半導体レーザ、20・コリメーターレンズ8.
25.51・・・干渉計、9・・・被測定物10・・・
駆動手段、 11−骨・同期発光回路12・・・撮像管
、 13・・・ビデオモニタ14・・参画像メモリ、1
5・・・演算・処理装置16・・−振動センサ、 40
・・・光ヘッド。 出願人 キャノン株式会社 第3図 (Cl) (b) (c)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)被測定面をパルス光束で照明することを特徴とす
    る干渉装置。
  2. (2)前記パルス光束を発生する光源は、半尋体レーザ
    ーである特許請求の範囲第1項記載の干渉装置。
  3. (3)前記被測定面からの波面の時間による変動を検出
    する手段、該変動検出手段によシ検出された信号により
    、前記パルス光束を発生する光源の発光時間、及び発光
    強度を制御する発光制御手段を備えた特許請求の範囲第
    1項記載の干渉装置。
JP59031688A 1984-02-22 1984-02-22 干渉装置 Pending JPS60174904A (ja)

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JP59031688A JPS60174904A (ja) 1984-02-22 1984-02-22 干渉装置

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JP59031688A JPS60174904A (ja) 1984-02-22 1984-02-22 干渉装置

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JPS60174904A true JPS60174904A (ja) 1985-09-09

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63281003A (ja) * 1987-05-13 1988-11-17 Victor Co Of Japan Ltd 干渉対物レンズ装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63281003A (ja) * 1987-05-13 1988-11-17 Victor Co Of Japan Ltd 干渉対物レンズ装置

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