JPWO2016194019A1 - 干渉縞投影装置及び計測装置 - Google Patents
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Abstract
Description
可干渉性を有する光を複数の光射出部の一つから選択的に射出する光源部と、
それぞれ前記複数の光射出部の一つから射出された光を導波する複数の偏波保持導波路を有する偏波保持導波路ユニットと、
前記偏波保持導波路から出射した光の光路を偏光方向により分離する偏光分離部と、
前記偏光分離部で分離された光の特定方向の直線偏光成分のみを透過させる偏光子と、を備え
前記光源部は、前記複数の偏波保持導波路のうち少なくとも一つの偏波保持導波路に対して、一方の偏波保持方向に沿う方向の直線偏光のみを射出できるように構成され、
前記偏波保持導波路ユニットは、前記複数の偏波保持導波路のそれぞれから射出される光のリタデーションを、偏波保持導波路ごとに異ならせるように構成されることを特徴とするものである。
上記何れかの干渉縞投影装置と、
撮像部と、
演算部とを有し、
前記撮像部は前記干渉縞投影装置により干渉縞が投影された被写体の画像を撮影し、前記演算部は前記被写体の画像の干渉縞と、前記干渉縞投影装置と前記撮像部との位置関係から前記被写体の形状を導出するように構成されていることを特徴とするものである。
図1は、第1実施の形態に係る干渉縞投影装置の概略構成を説明する図であり、(a)は、光学系の概略構成図、(b)は、各光学素子の向きを示す図である。(b)は、対応する参照符号の光学素子の透過軸又は光学軸の方向を示している。以下の、図7(b)、図8(b)、図9(b)においても同様である。
図3を用いて光スイッチの変形例について説明する。光スイッチ301は、光入力ポート302と、光出力ポート303、304、305(光射出部)と、導波路306、308、309、312、313、315、316、319、320と、モードカプラ307、311、314、318と、ヒーター310、317とを有する。
図4は、光源部の変形例を示す図である。この光源部は、y方向に配列された3つの半導体レーザー401a、401b、401c(光源)、コリメートレンズアレイ402、1/2波長板103、偏光板104、マイクロレンズアレイ403、及び、出力ポート404a、404b、404c(光射出部)を備える。各出力ポート404a、404b、404cは、それぞれ、PANDAファイバ106、107、108に接続される。なお、図1に示す構成要素と同一の構成要素には、同一の参照符号を付している。
図5は、図1の干渉縞投影装置の偏光分離部の変形例を偏光フィルム114及び広角投影レンズ115とともに示す図であり、(a)は+x方向より見た図、(b)は−z方向から見た図である。偏光分離部は光が通過する順に、すなわち、光源部側からルチル501と、ルチル502とにより構成される。
次に、図6を用いて計測装置について説明する。図6は、第1実施の形態に係る干渉縞投影装置を用いた計測装置の概略構成図である。計測装置は、上述の干渉縞投影装置と、カメラ601と、制御部602とを備える。カメラ601は、広角投影レンズ115に対して、干渉縞パターン603の走査方向604へ離れた位置に配置される。カメラ601は、制御部602からの制御信号に基づいて撮像を行う。制御部602は、例えば、CPUおよびメモリを備えたコンピュータハードウェアに実装され、光スイッチ105に電気的に接続され、半導体レーザー101から射出された光が出射されるPANDAファイバ106、107、108を選択する。また、制御部602は、カメラ601により撮像される被写体の画像の干渉縞、及び、干渉縞投影装置の広角投影レンズ115とカメラ601との位置関係から、被写体の形状を導出する演算部としても機能する。なお、計測装置は、第1実施の形態に係る干渉縞投影装置に限らず、以下の第2から第4実施の形態に係る干渉縞投影装置を使用しても、同様に構成することが可能である。
図7は、第2実施の形態に係る干渉縞投影装置の概略構成を説明する図であり、(a)は、光学系の概略構成図、(b)は、各光学素子の向きを示す図である。
図8は、第3実施の形態に係る干渉縞投影装置の概略構成を説明する図であり、(a)は、光学系の概略構成図、(b)は、各光学素子の向きを示す図である。
図9は、第4実施の形態に係る干渉縞投影装置の概略構成を説明する図であり、(a)は、光学系の概略構成図、(b)は、各光学素子の向きを示す図である。
第4実施の形態の位相変調部902は、種々の構成により実現可能である。以下に、位相変調部の変形例について説明する。図11は、位相変調部の第1変形例を示す図である。
図12は、位相変調部902の第2変形例を示す図である。
なお、反射型位相変調器1205としは、LCOS(Liquid crystal on silicon)を用いてもよい。
図13は、位相変調部の第3変形例を示す図である。
102 コリメートレンズ
103 1/2波長板
104 偏光板
105 光スイッチ
106,107,108 PANDAファイバ
109 1/3波長板
110 2/3波長板
111,113 ルチル
112 1/2位相差フィルム
114 偏光フィルム
115 広角投影レンズ
116,117 光
201 ファイバアレイ
202 マイクロレンズアレイ
203 レンズ
204 MEMSミラー
205 光入力ポート
206,207,208 光出力ポート
301 光スイッチ
302 光入力ポート
303,304,305 光出力ポート
306,308,309,312,313 導波路
315,316,319,320 導波路
307,311,314,318 モードカプラ
310,717 ヒーター
401a,401b,401c 半導体レーザー
402 コリメートレンズアレイ
403 カップリングレンズアレイ
404a,404b,404c 出力ポート
501,502 ルチル
503,504 光
601 カメラ
602 制御部
603 干渉縞パターン
604 走査方向
701 PANDAファイバ
702 1/4波長板
801 1/2波長板ユニット
802 1/2波長板
803 1/4波長板
901 PANDAファイバ
902 位相変調部
1001 入力ポート
1002 コリメートレンズ
1003 カップリングレンズ
1004 液晶リターダ
1101 1/2波長板ユニット
1102 1/2波長板
1103 1/4波長板
1201 ビームスプリッタ
1202,1204 1/4波長板
1203 ミラー
1205 反射型位相変調器
1206 平面ミラー
1301 バビネソレイユ補償器
1302,1302,1304 水晶
Claims (8)
- 可干渉性を有する光を複数の光射出部の一つから選択的に射出する光源部と、
それぞれ前記複数の光射出部の一つから射出された光を導波する複数の偏波保持導波路を有する偏波保持導波路ユニットと、
前記偏波保持導波路から出射した光の光路を偏光方向により分離する偏光分離部と、
前記偏光分離部で分離された光の特定方向の直線偏光成分のみを透過させる偏光子と、を備え
前記光源部は、前記複数の偏波保持導波路のうち少なくとも一つの偏波保持導波路に対して、一方の偏波保持方向に沿う方向の直線偏光のみを射出できるように構成され、
前記偏波保持導波路ユニットは、前記複数の偏波保持導波路のそれぞれから射出される光のリタデーションを、偏波保持導波路ごとに異ならせるように構成されることを特徴とする干渉縞投影装置。 - 前記光源部は、一つの光源と該光源からの光の光路を切り替えて、前記複数の光射出部の一つを選択する光射出部選択ユニットを備えることを特徴とする請求項1に記載の干渉縞投縞装置。
- 前記光源部は、それぞれ前記複数の光射出部の一つに対応する複数の光源を備え、該複数の光源の一つから光を選択的に出射させるように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の干渉縞投稿装置。
- 前記複数の偏波保持導波路の少なくとも一つの偏波保持導波路は、その偏波保持方向が前記偏光分離部にて分離される光の偏光方向を二分する方向となるように配置されていることを特徴とする請求項1から3の何れか一項に記載の干渉縞投影装置。
- 前記偏波保持導波路ユニットは、少なくとも一つの偏波保持導波路の光射出端側に位相子を有し、該位相子は、光学軸の向きが、前記偏光分離部が分離する何れか一つの偏光方向に沿う方向となるように配置されていることを特徴とする請求項1から4の何れか一項に記載の干渉縞投影装置。
- 前記光源部は、1/2波長板と、該1/2波長板を回転させて前記偏波保持導波路ユニットへ入射する光の偏光方向を制御する1/2波長板回転系とを有することを特徴とする請求項1から5の何れか一項に記載の干渉縞投影装置。
- 前記偏波保持導波路ユニットは、少なくとも一つの前記偏波保持導波路を通り、前記偏光分離部により分離される二つの偏光の位相差を制御する位相変調部を有することを特徴とする請求項1から6の何れか一項に記載の干渉縞投影装置。
- 請求項1から7の何れか一項に記載の干渉縞投影装置と、
撮像部と、
演算部とを有し、
前記撮像部は前記干渉縞投影装置により干渉縞が投影された被写体の画像を撮影し、前記演算部は前記被写体の画像の干渉縞と、前記干渉縞投影装置と前記撮像部との位置関係から前記被写体の形状を導出するように構成されていることを特徴とする計測装置。
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