JPH0221207A - Interference method and interferometer for measuring non-spherical surface by optical space phase modulation element using liquid crystal - Google Patents
Interference method and interferometer for measuring non-spherical surface by optical space phase modulation element using liquid crystalInfo
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
この発明は放物面等の非球面を測定するための干渉法及
び干渉計に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to an interferometry and an interferometer for measuring aspheric surfaces such as paraboloids.
［従来の技術］
物体の光学面を高い精度で形状測定することがしばしば
必要である。この測定は従来より種々の方法でなされて
おり、その中で最も一般的な方法は干渉法である。これ
は測定面によって反射されたテスト波面が以知波形の“
標準″波面と干渉し干渉縞をつくり、この干渉縞を分析
してこれらの２つの波面の波形のちがいを、従ってテス
ト波面の形状を知るものである。[Prior Art] It is often necessary to measure the shape of an optical surface of an object with high accuracy. This measurement has been conventionally performed using various methods, the most common of which is interferometry. This means that the test wavefront reflected by the measurement surface has a “known” waveform.
It interferes with the standard wavefront to create interference fringes, and by analyzing the interference fringes, the difference in waveform between these two wavefronts and, therefore, the shape of the test wavefront can be determined.
［発明が解決しようとする課題］
この測定技術は、平面や球面の表面に使用するのは比較
的容易である。それは“標準”波面として精密な平面波
面や球面波面が生成し易いからである。しかし、放物面
の測定のように非球面の高精度測定への需要が増加して
いるにもかわらず、この場合の精密な既知“標準”波面
を生成するのは極めて困難である。コンピュータホログ
ラム（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｅｄ Ｈｏｌ
ｏｇｒａ１１＋ 以下ＣＧＨと略記する）がこれに適
用されである程度の成功を納めている。ここでは、必要
な位相分布を有する波面を作るために、コンピュータに
よって生成された非線型回折格子における回折結果が用
いられており、この波面は被測定物と比較される。しか
しながら被測定物の形状が変る毎に光学系からＣＧＨを
交換する必要があり、そのためには、その都度、被測定
物に適切なテスト風波面を生成するための他のＣＧＨと
取替える必要がある。これは不便であるばかりでなくあ
る種の環境下では測定の重大な失敗を沼く恐れがある。[Problems to be Solved by the Invention] This measurement technique is relatively easy to use on flat or spherical surfaces. This is because it is easy to generate precise plane or spherical wavefronts as "standard" wavefronts. However, despite the increasing demand for high precision measurements of aspheric surfaces, such as measurements of paraboloids, it is extremely difficult to generate precise known "standard" wavefronts in this case. Computer Generated Hologram
ogra11+ (hereinafter abbreviated as CGH) has been applied to this with some success. Here, the diffraction results on a computer-generated nonlinear diffraction grating are used to create a wavefront with the required phase distribution, and this wavefront is compared with the object to be measured. However, it is necessary to replace the CGH in the optical system every time the shape of the object to be measured changes, and for that purpose, it is necessary to replace it with another CGH each time to generate a test wind wavefront appropriate for the object to be measured. . This is not only inconvenient, but can also lead to serious measurement failures under certain circumstances.
大口径のホログラムをコンピュータで作り出すこと自体
もまた困難である。ホログラムは通常、サイドバンドモ
ード（Ｓｉｄｅ ｂａｎｄ ａｂｏｄｅ）で作動するよ
うに作られるので回折光と非回折光を良く金離するため
に高分解能が要求されている。Creating large-diameter holograms using a computer is also difficult. Since holograms are usually made to operate in a side band mode, high resolution is required to separate diffracted light from undiffracted light.
大口径の至る所で要求される高分解能を達成するために
、空間−帯域幅のＣＧＨは非常に大きくならさせるをえ
ず、この要求に現在の入手可能な記録装置でこたえるこ
とは困難である。To achieve the high resolution required throughout large apertures, the spatial-bandwidth CGH must become very large, a requirement that is difficult to meet with currently available recording devices. .
この発明は上記の如き事情に鑑みてなされたものであっ
て、種々の異なる被測定物の表面形状の測定に共通して
使用することができ、各種のそれぞれのテストに必要な
各種の標準波面またはテスト波面を生成し得る柔軟性を
持つ非球面測定用干渉法及びそれに使用する干渉計を提
供することを目的とするものである。This invention has been made in view of the above circumstances, and can be commonly used to measure the surface shape of various different objects to be measured, and can be used to measure various standard wavefronts required for each type of test. Another object of the present invention is to provide an interferometry method for measuring an aspheric surface that has the flexibility to generate a test wavefront, and an interferometer used therefor.
［課題を解決するための手段］
この目的に対応して、この発明の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は、標準波面とテ
スト面から反射したテスト波面を干渉させて生じる干渉
縞を解析してテスト面を測定する非球面測定用干渉法で
あって、前記標準波面またはテスト波面を生成する光学
系の光路中に液晶層を配置し、前記液晶層を横断する電
場の空間分布を制御することによって前記液晶層の屈折
率の空間分布を制御し、これによって前記光路を通る光
束の空間位相を変調することを特徴としている。[Means for Solving the Problems] Corresponding to this purpose, the interferometry for aspheric surface measurement using an optical spatial phase modulation element using a liquid crystal of the present invention allows a standard wavefront and a test wavefront reflected from a test surface to interfere with each other. This is an interferometry method for measuring aspherical surfaces that measures a test surface by analyzing interference fringes generated by the method, in which a liquid crystal layer is placed in the optical path of an optical system that generates the standard wavefront or the test wavefront, and the liquid crystal layer is traversed. The present invention is characterized in that the spatial distribution of the refractive index of the liquid crystal layer is controlled by controlling the spatial distribution of the electric field, thereby modulating the spatial phase of the light flux passing through the optical path.
また、この発明の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計は、テスト波面を生成するテスト
波面生成光学系と標準波面を生成する標準波面生成光学
系とを有し、前記標準波面生成光学系の光路中に光空間
位相変調素子を配設し、前記光空間位相変調素子は液晶
層と、前記液晶層の両側に位置していて前記液晶層を横
断する電場を形成し得る２つの電極とを有し、前記２つ
の電極のうちの少なくとも一方の電極は前記液晶層に沿
って分布しかつそれぞれ独立して電圧を変化させ得る複
数の小電極からなることを特徴としている。Further, an interferometer for measuring an aspheric surface using an optical spatial phase modulation element using a liquid crystal according to the present invention has a test wavefront generation optical system that generates a test wavefront and a standard wavefront generation optical system that generates a standard wavefront. An optical spatial phase modulation element is disposed in the optical path of a standard wavefront generation optical system, and the optical spatial phase modulation element is located on a liquid crystal layer and on both sides of the liquid crystal layer and forms an electric field that crosses the liquid crystal layer. and at least one of the two electrodes is characterized by comprising a plurality of small electrodes distributed along the liquid crystal layer and each capable of independently changing voltage. .
［作用］
この発明の測定技術においては、標準波面生成光学系ま
たはテスト波面生成光学系を通過する光の空間位相分布
を直接的に変調可能な光空間位相変調素子を使用して各
種の標準波面またはテスト波面を生成することができる
ので、従来技術における各種のＣＧＨを必要としない。[Operation] In the measurement technique of the present invention, various standard wavefronts are measured using an optical spatial phase modulation element that can directly modulate the spatial phase distribution of light passing through the standard wavefront generation optical system or the test wavefront generation optical system. Alternatively, since a test wavefront can be generated, various CGHs in the prior art are not required.
標準波面またはテスト波面の生成に必要な光空間位相分
布の変調は電場によって引き起こされる液晶層内の光路
長変化の結果達成される。光空間位相変調素子は一次回
折によって動作する。The modulation of the optical spatial phase distribution required to generate a standard or test wavefront is achieved as a result of the optical path length change within the liquid crystal layer caused by the electric field. Optical spatial phase modulation elements operate by first-order diffraction.
更に、光空間位相分布が電場によって変調されるので、
簡単に電場分布を変えることで標準波面生成光学系また
はテスト波面生成光学系から位相変調素子を除去するこ
となく種々の既知の出力波而（標準波面またはテスト波
面）を生成することができる。このようにして多くの異
なる表面を非常に便利に測定することが可能である。Furthermore, since the optical spatial phase distribution is modulated by the electric field,
By simply changing the electric field distribution, various known output waves (standard wavefront or test wavefront) can be generated without removing the phase modulation element from the standard wavefront generation optical system or the test wavefront generation optical system. In this way it is possible to measure many different surfaces very conveniently.
この光空間位相変調素子はビデオ信号によって付勢され
て、例えば干渉計の標準波面生成光学系から出る既知標
準波面を生成し、この標準波面は干渉計のテスト波面生
成光学系にある測定面からのテスト波面と干渉して干渉
縞をつくる。この干渉縞を分析することにより測定面の
形状が決定される。This optical spatial phase modulation element is energized by a video signal to generate, for example, a known standard wavefront emerging from the interferometer's standard wavefront generation optics, which standard wavefront is emitted from the measurement surface in the interferometer's test wavefront generation optics. interferes with the test wavefront to create interference fringes. By analyzing the interference fringes, the shape of the measurement surface is determined.
［実施例］
以下、この発明の詳細を一実施例を示す図面について説
明する。[Example] Hereinafter, details of the present invention will be explained with reference to drawings showing an example.
第１図において、１０は非球面測定用干渉計てあり、非
球面測定用干渉計１０は標準波面生成光学系１１とテス
ト波面生成光学系１２とを備えている。標準波面生成光
学系１１はミラーＭ１、レンズＬ３．Ｌ２．Ｌ４、ホロ
グラムＨ１ビームスプリッタＢＳ２、フィルタＦ２、及
び光空間位相変調素子１を備えている。In FIG. 1, reference numeral 10 denotes an interferometer for measuring an aspherical surface, and the interferometer 10 for measuring an aspherical surface includes a standard wavefront generation optical system 11 and a test wavefront generation optical system 12. The standard wavefront generating optical system 11 includes a mirror M1, a lens L3 . L2. L4, a hologram H1 beam splitter BS2, a filter F2, and an optical spatial phase modulation element 1.
テスト波面生成光学系１２は測定対象物である測定面Ｏ
、レンズＬ１、ビームスプリッタＢＳ１、ホログラムＨ
を備えている。なお、Ｌ５はレンズ、Ｆｌはフィルタ、
Ｓはスクリーン、ＣＯはコンピュータ及びＩＤは画像表
示装置である。The test wavefront generation optical system 12 is a measurement surface O which is a measurement object.
, lens L1, beam splitter BS1, hologram H
It is equipped with In addition, L5 is a lens, Fl is a filter,
S is a screen, CO is a computer, and ID is an image display device.
光空間位相変調素子１は光の空間位相分布を変調するた
めに標準波面生成光学系１１の光路中に配置されている
。The optical spatial phase modulation element 1 is arranged in the optical path of the standard wavefront generating optical system 11 in order to modulate the spatial phase distribution of light.
第２図及び第３図に示すようにこの光空間位相変調素子
１は２つのガラス板２，３の間に挟まれた液晶層４（約
６μｍ厚）からなっている。これらのガラス板２．３に
は各々電極５．６が設けられてあって、一方のガラス板
３の電極６は小電極からなっており、各小電極の電圧は
個別に可変である。各小電極６は第３図に示すように多
数がマトリックス状に密に配列されており、走査電極駆
動回路７、信号電極駆動回路８によって個別に電場が印
加され得る。これらの小電極６は長方形に整列した１６
０Ｘ１２０個のビクセルの中に置がれ、それぞれの電子
回路（走査電極駆動回路７、信号電極駆動回路８）は、
前記液晶層４を横切る電場分布を外部ビデオ信号に従っ
て変調可能なように設備されている。前記各ガラス板２
．３の内面はＯ〜３６０°のねじれでねじれたネマティ
ックモードになるように処理されている。前記ガラス板
２．３の表面における液晶分子の整列は第４図に示され
ている。As shown in FIGS. 2 and 3, this optical spatial phase modulation element 1 consists of a liquid crystal layer 4 (about 6 μm thick) sandwiched between two glass plates 2 and 3. Each of these glass plates 2.3 is provided with an electrode 5.6, and the electrode 6 of one glass plate 3 consists of small electrodes, the voltage of each small electrode being individually variable. As shown in FIG. 3, a large number of the small electrodes 6 are densely arranged in a matrix, and an electric field can be individually applied by a scanning electrode drive circuit 7 and a signal electrode drive circuit 8. These small electrodes 6 are 16 arranged in a rectangular shape.
Each electronic circuit (scan electrode drive circuit 7, signal electrode drive circuit 8) is placed in 0x120 pixels, and each electronic circuit (scan electrode drive circuit 7, signal electrode drive circuit 8) is
Provision is made such that the electric field distribution across the liquid crystal layer 4 can be modulated according to an external video signal. Each of the glass plates 2
．． The inner surface of No. 3 is treated to have a twisted nematic mode with a twist of 0 to 360 degrees. The alignment of liquid crystal molecules on the surface of the glass plate 2.3 is shown in FIG.
この光空間位相変調素子１は第１図に示ず標準波面生成
光学系１１の光路中に置かれている。This optical spatial phase modulation element 1 is not shown in FIG. 1 and is placed in the optical path of a standard wavefront generation optical system 11.
レーザ光源から発光され平行化された偏光レーザビーム
２０が干渉計に入り、まずビームスプリッタＢＳ１に入
る。ここで光の一部分はレンズＬ１に向けて反射されレ
ンズＬ１により球面波面にされ、それから測定面Ｏによ
って反射される。A collimated polarized laser beam 20 emitted from a laser light source enters an interferometer and first enters a beam splitter BS1. Here, a portion of the light is reflected towards the lens L1, converted into a spherical wavefront by the lens L1, and then reflected by the measurement surface O.
戻ってくる拡散波面はレンズＬ１によっておおよそ再平
行化され、その一部はビームスプリッタＢＳ１を通過し
てホログラムＨへ進み、干渉計１０の１つの出力ビーム
（テスト波面）を形成する。The returning diffuse wavefront is approximately recollimated by lens L1, and a portion of it passes through beam splitter BS1 to hologram H to form one output beam (test wavefront) of interferometer 10.
また初めにビームスプリッタＢＳ１に入った入力光の他
の一部分はビームスプリッタＢＳ１を通過して第２のビ
ームスプリッタＢＳ２に達する。Another part of the input light that first entered the beam splitter BS1 passes through the beam splitter BS1 and reaches the second beam splitter BS2.
ここでその光の一部は反射されこの部分は干渉計１０の
第２の出力ビーム（標準波面）を生成するのに用いられ
る。ビームスプリッタＢＳ２を透過した部分は失われる
。ビームスプリッタＢＳ２での反射光はまず液晶を用い
た光空間位相変調素子１を通過する。この光空間位相変
調素子１はＯ〜３６０°のねじれで捩れたネマティック
モードで作用する。この素子の前面に入射する光はその
電場ベクトルが液晶分子の長袖に平行になるように偏光
される。液晶１１！４を横切る光の電場は液晶層４の入
口に近い部分から液晶層を渡り切る部分までの間にほぼ
Ｏ〜３６０°回転され光の偏光もほぼＯ〜３６０°回転
される。液晶分子の配列と電場のベクトルの関係は第４
図に示されている。A portion of that light is now reflected and this portion is used to generate the second output beam (standard wavefront) of interferometer 10. The portion transmitted through beam splitter BS2 is lost. The reflected light from the beam splitter BS2 first passes through the optical spatial phase modulation element 1 using liquid crystal. This optical spatial phase modulation element 1 operates in a twisted nematic mode with a twist of 0 to 360 degrees. Light incident on the front surface of this element is polarized such that its electric field vector is parallel to the long sleeves of the liquid crystal molecules. The electric field of the light that crosses the liquid crystal 11!4 is rotated by approximately 0 to 360 degrees between the part near the entrance of the liquid crystal layer 4 and the part that crosses the liquid crystal layer, and the polarization of the light is also rotated by approximately 0 to 360 degrees. The relationship between the arrangement of liquid crystal molecules and the vector of the electric field is the fourth
As shown in the figure.
第４図は液晶層４における液晶の分子による入射光の偏
光の配向状態を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing the alignment state of polarized light of incident light due to liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 4. FIG.
図中、２１は液晶層４の前表面における液晶分子の配向
の方向を示している。In the figure, 21 indicates the orientation direction of liquid crystal molecules on the front surface of the liquid crystal layer 4.
２２は液晶層４の後表面における液晶分子の配向の方向
を示している。22 indicates the orientation direction of liquid crystal molecules on the rear surface of the liquid crystal layer 4.
２３は液晶１１４の前表面から入射した光の電場ベクト
ルの配向の方向を示している。23 indicates the direction of orientation of the electric field vector of light incident from the front surface of the liquid crystal 114.
２４は液晶層４の後表面から出射する光の電場ベクトル
の配向の方向を示している（液晶層４を横断する電場は
閾値に設定しである）。24 indicates the direction of orientation of the electric field vector of light emitted from the rear surface of the liquid crystal layer 4 (the electric field across the liquid crystal layer 4 is set to a threshold value).
液晶層４を通過後、光はレンズ［２によって集光され、
空間フィルタＦ１を経てレンズＬ３に達し、それからｌ
ＩＭｌによって反射され、光空間位相変調素子１の液晶
層４を通り再びレンズＬ３、フィルタＦ １及びレンズ
Ｌ２を経て液晶層４に戻る。この液晶層４を通って戻る
途上、光の偏光は同じ角度だけ回し戻され、液晶層４の
前面からの出射光の偏光は液晶層への入射時とほぼ同じ
となり、液晶の分子の状態に無関係である。After passing through the liquid crystal layer 4, the light is focused by the lens [2,
It passes through the spatial filter F1 and reaches the lens L3, and then l
It is reflected by IM1, passes through the liquid crystal layer 4 of the optical spatial phase modulator 1, returns to the liquid crystal layer 4 via the lens L3, the filter F1, and the lens L2. On the way back through this liquid crystal layer 4, the polarization of the light is turned back by the same angle, and the polarization of the light emitted from the front surface of the liquid crystal layer 4 is almost the same as when it enters the liquid crystal layer, and the state of the liquid crystal molecules is changed. It's irrelevant.
液晶層４の前面から出る光はビームスプリッタＢＳ２を
通過して前記ホログラムＨに向かう。液晶層４を通る光
路長を一定に保ち、なおかつその様な液晶変調素子を低
コストでつくることは大変困難である。従ってこの変調
素子によって持ち込まれた収差は大きくなりがちである
から、前記ホログラムの目的は、これらの収差を修正し
、質の高い出力光ビームを干渉計１０の標準波面生成光
学系１１から出力することである。このホログラムＨは
またビーム合併器として作用し、前記干渉計の２つのビ
ームを合併する。これらのビームはそれからレンズＬ５
を通り、スクリーンＳの上に干渉縞パターンを形成する
。空間フィルタＦ２は光空間位相変調素子の中のビクセ
ルの格子構造からの不用な次数の回折光や回折されて外
された光やホログラムＨからの散乱光を除去するために
用いられている。The light emitted from the front surface of the liquid crystal layer 4 passes through the beam splitter BS2 and heads toward the hologram H. It is very difficult to maintain a constant optical path length through the liquid crystal layer 4 and to manufacture such a liquid crystal modulation element at low cost. Therefore, since the aberrations introduced by this modulation element tend to be large, the purpose of the hologram is to correct these aberrations and output a high quality output light beam from the standard wavefront generation optics 11 of the interferometer 10. That's true. This hologram H also acts as a beam combiner, merging the two beams of the interferometer. These beams are then passed through lens L5
to form an interference fringe pattern on the screen S. The spatial filter F2 is used to remove unnecessary order diffracted light from the vixel lattice structure in the optical spatial phase modulation element, diffracted light, and scattered light from the hologram H.
スクリーンＳにおける干渉縞パターンを分析することに
より非球面である被測定表面の球面からの隔たりと及び
液晶を使用した光空間位相変調素子による光空間位相変
調分布を知ることができる。By analyzing the interference fringe pattern on the screen S, it is possible to know the distance of the aspheric surface to be measured from the spherical surface and the optical spatial phase modulation distribution due to the optical spatial phase modulation element using liquid crystal.
［発明の効果］
このようにこの発明によれば、種々の異なる被測定物の
表面形状の測定に共通して使用することができ、コンピ
ュータからの指令を変えるだけで各種のそれぞれのテス
トに必要な各種の標準波面を生成し得る柔軟性を持つ非
球面測定用干渉法及びそれに使用する干渉計を得ること
ができる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, it can be commonly used to measure the surface shape of various different objects to be measured, and by simply changing the command from the computer, the measurement required for each type of test can be performed. Thus, it is possible to obtain an interferometer for measuring aspherical surfaces that has the flexibility to generate various standard wavefronts, and an interferometer used therefor.
［他の実施例］
以上説明した実施例はホログラムを使用した干渉計に本
発明を適用した例であるが、この発明は他の型式の干渉
計にも適用することができる。すなわち第５図はこの発
明をトワイマングリーン（Ｔｗｙｍａｎ Ｇｒｅｅｎ）
干渉計に適用した例であり、第６図はフィゾー（Ｆｉｚ
ｅａｕ）干渉計に本発明を適用した例であり、第７図は
マツハツエンダ−
（Ｍａｃｈ Ｚｅｎｄｅｒ）干渉計に適用した例である
。[Other Embodiments] Although the embodiments described above are examples in which the present invention is applied to an interferometer using a hologram, the present invention can also be applied to other types of interferometers. That is, FIG. 5 shows this invention as Twyman Green.
This is an example applied to an interferometer, and Figure 6 shows the Fizeau
Fig. 7 shows an example in which the present invention is applied to a Mach Zender interferometer.
第５図に示すトワイマングリーン干渉計３０ではレーザ
光ｆｔ１３、顕微鏡対物レンズＭＯ、コリメータンズＣ
Ｌ、ビームスプリッタＢＳ１収斂レンズＣｖＬ１、参照
球面Ｒ１非球面の測定面Ｏ１収斂レンズＣＶＬ２、光空
間位相変調素子１、光学平面ＯＦ 、ＯＦ２、結像レン
ズＩＬ、画像センサＩｓを備えている。The Twyman Green interferometer 30 shown in FIG. 5 includes a laser beam ft13, a microscope objective lens MO, and a collimator C.
L, beam splitter BS1, convergent lens CvL1, reference spherical surface R1, aspherical measurement surface O1, convergent lens CVL2, optical spatial phase modulation element 1, optical planes OF and OF2, imaging lens IL, and image sensor Is.
このトワイマングリーン干渉計では一方の光学系に精度
のよい収斂レンズＣｖＬ２と完全な参照球面Ｒを有し、
他方の光学系に同様の収斂レンズＣＶＬ と測定面０
と光空間位相変調素子１とを配置している。この実施例
では光空間位相変調素子１の収差は、それに密着してい
る光学平面ＯＦ、ＯＦ２によって補正される。この補正
力法は後述する他の実施例における光空間位相変調素子
の収差補正にも利用できる。なお、２ＰＩ法位相変調が
液晶についても利用できるのであれば、それで光空間位
相変調素子１の自己収差を補正することができる。This Twyman Green interferometer has a highly accurate converging lens CvL2 and a perfect reference spherical surface R in one optical system.
The other optical system has a similar converging lens CVL and measurement plane 0.
and an optical spatial phase modulation element 1 are arranged. In this embodiment, the aberration of the optical spatial phase modulation element 1 is corrected by the optical planes OF, OF2 that are in close contact with it. This correction force method can also be used to correct aberrations of optical spatial phase modulation elements in other embodiments to be described later. Note that if the 2PI method phase modulation can also be used for liquid crystal, the self-aberration of the optical spatial phase modulation element 1 can be corrected using it.
トワイマングリーン干渉計では両光学系に同じレンズが
使用されるので、これらのレンズの収差は打消しとなる
。Since the same lens is used in both optical systems in the Twyman Green interferometer, the aberrations of these lenses are canceled out.
また、収差の発生源も１つ少ない。しかし同じレンズを
使用することが必須の要件ではない。光空間位相変調素
子は可変ミラー等と同様に基本的には適当な変調によっ
てシステム中の収差は補正できる。Furthermore, there is one less source of aberration. However, it is not an essential requirement to use the same lens. Similar to a variable mirror or the like, the optical spatial phase modulation element can basically correct aberrations in the system by appropriate modulation.
結像レンズＩＬはカーブミラー表面の平面の像を画像セ
ンサｒＳの上に結像する。画像センサＩｓとしては例え
ばレンズを使用しないＣＯＤカメラを使用することがで
きる。この像は非球面の測定面を干渉縞であられしたも
のである。The imaging lens IL forms a plane image of the curved mirror surface onto the image sensor rS. For example, a COD camera that does not use a lens can be used as the image sensor Is. This image is an aspheric measurement surface created by interference fringes.
第６図に示すフィゾー干渉計４０ではレーザ光源１３、
顕微鏡対物レンズＭＯ，ビームスプリッタＢＳ、コリメ
ータンズＣＬ、参照平面ＲＦ、光空間位相変調素子１、
収斂レンズＣＶＬ、測定面０１フイルタＦ１結像レンズ
ＩＬ、画像センサＩＳ１光空間位相変調素子１を駆動す
る画像表示装置ＩＤ、画像表示装置ＩＤを制御するコン
ピュータｃｏを備えている。In the Fizeau interferometer 40 shown in FIG.
Microscope objective lens MO, beam splitter BS, collimators CL, reference plane RF, optical spatial phase modulation element 1,
It includes a convergent lens CVL, a measurement surface 01, a filter F1, an imaging lens IL, an image display device ID that drives the image sensor IS1, an optical spatial phase modulation element 1, and a computer co that controls the image display device ID.
このフィゾー干渉計４０は従来のフィゾー干渉計に光源
としてレーザ光源１３を使用し、かつ第２の参照面を光
空間位相変調素子１で置き換えたものである。This Fizeau interferometer 40 is a conventional Fizeau interferometer that uses a laser light source 13 as a light source and replaces the second reference plane with an optical spatial phase modulation element 1.
この実施例においても、光空間位相変調素子１の収差補
正は光学平面で行うか、または光空間位相変調素子１を
使用して自己収差補正をするか或いは高品質ガラスを使
用する。収斂レンズＣＶＬは測定面Ｏから反射された球
面波を構成する。もしこの測定面０が球面でないならば
反射波面も球面とは違ったものになる。光空間位相変調
素子１は測定面Ｏと完全な球面との位相差が２倍違うよ
うな位相分布を形成する。この位相変調を測定すること
により、測定面０の球面との違いが検出される。結像レ
ンズＩＬは測定面Ｏの画像を画像センサ（例えばＣＯＤ
アレー）の上に干渉縞として形成する。In this embodiment as well, aberration correction of the optical spatial phase modulation element 1 is performed on an optical plane, self-aberration correction is performed using the optical spatial phase modulation element 1, or high quality glass is used. The converging lens CVL constitutes a spherical wave reflected from the measurement surface O. If this measurement surface 0 is not a spherical surface, the reflected wavefront will also be different from a spherical surface. The optical spatial phase modulation element 1 forms a phase distribution such that the phase difference between the measurement surface O and a perfect spherical surface is twice as large. By measuring this phase modulation, the difference between the measurement surface 0 and the spherical surface is detected. The imaging lens IL transfers the image of the measurement surface O to an image sensor (e.g. COD
(array) as interference fringes.
第７図に示すマツハツエンダ−干渉計５０では、レーザ
光Ｉｆ！１３、顕微鏡対物レンズＭＯ、コリメータンズ
ＣＬ、ビームスプリッタＢＳ１、ミラーＭ１、測定レン
ズ０（被測定対象物）、ビームスプリッタＢＳ２、結像
レンズＩＬ１フィルタＦ１画像センサＩｓ、光空間位相
変調素子１、収斂レンズＣＶＬ、ミラーＭ２、光空間位
相変調素子１を駆動する画像表示装置ＩＤ、画像表示装
置［）を制御するコンピュータＣＯを備えている。In the Matsuhatsu Ender interferometer 50 shown in FIG. 7, the laser beam If! 13. Microscope objective lens MO, collimators CL, beam splitter BS1, mirror M1, measurement lens 0 (object to be measured), beam splitter BS2, imaging lens IL1 filter F1 image sensor Is, optical spatial phase modulation element 1, convergence It includes a lens CVL, a mirror M2, an image display device ID that drives the optical spatial phase modulation element 1, and a computer CO that controls the image display device [).
この実施例は従来のマツハツエンダ−干渉計に光空間位
相変調素子１を組込んだものである。この光空間位相変
調素子１における液晶としてはツイストネマチック型の
ものは不適当である。In this embodiment, an optical spatial phase modulation element 1 is incorporated into a conventional Matsuhatsu Ender interferometer. A twisted nematic type liquid crystal is not suitable for the optical spatial phase modulation element 1.
被測定対象物である測定レンズ０と光空間位相変調素子
１と高品質の収斂レンズＣＶＬとは出力ビームのスプリ
ッタＢＳ２と等距離におかれる。The measurement lens 0, the optical spatial phase modulation element 1, and the high quality converging lens CVL, which are the objects to be measured, are placed at the same distance from the output beam splitter BS2.
結像レンズ１ｍは測定レンズＯの像を画像センサＩｓの
上に形成する。測定レンズ０の表面は干渉縞として観察
することができる。The imaging lens 1m forms an image of the measurement lens O on the image sensor Is. The surface of the measurement lens 0 can be observed as interference fringes.
第１図はこの発明の一実施例に係わる干渉計の構成説明
図、第２図は光空間位相変調素子の新面概略説明図、第
３図は光空間位相変調素子の平面概略説明図、第４図は
光空間位相変調素子へ入射した入射光の偏光の配向を示
す説明図、第５図はこの発明をトワイマングリーン干渉
計に適用した例を示す構成説明図、第６図はこの発明を
フィゾー干渉計に適用した例を示す構成説明図、及び第
７図はこの発明をマツハツエンダ−干渉計に適用した例
を示す構成説明図である。
１・・・光空間位相変調素子
２．３・・・ガラス板
４・・・液晶層
５・・・電極
６・・・電極
７・・・走査電極駆動回路
８・・・信号電極駆動回路
１０・・・非球面測定用干渉計
１１・・・標準波面生成光学系
１２・・・テスト波面生成光学系
１３・・・レーザ光源
２０・・・偏光レーザビーム
３０・・・トワイマングリーン干渉計
４０・・・フィゾー干渉計
５０・・・マツハツエンダ−干渉計
Ｍｌ・・くラー
Ｌｌ、Ｌ２．Ｌ３．Ｌ４． Ｌ５・・・レンズＨ・・・
ホログラム
８８．８８１．ＢＳ２・・・ビームスプリッタＦ、Ｆ１
．Ｆ２・・・フィルタ
Ｓ・・・スクリーン
ＭＯ・・・顕微鏡対物レンズ
ＣＬ・・・コリメータンズ
ＣＶＬ、ＣＶＬｌ、ＣＶＬ２−［斂しンス０・・・測定
面
ＯＦ 、ＯＦ２・・・光学平面
１１・・・結像レンズ
Ｉｓ・・・画像センサ
ＲＦ・・・参照平面
ＣＯ・・・コンピュータ
ＩＤ・・・画像表示装置
第３図
日FIG. 1 is an explanatory diagram of the configuration of an interferometer according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic explanatory diagram of a new aspect of an optical spatial phase modulation element, and FIG. 3 is a schematic plan explanatory diagram of an optical spatial phase modulation element. FIG. 4 is an explanatory diagram showing the polarization orientation of the incident light incident on the optical spatial phase modulation element, FIG. 5 is an explanatory diagram of the configuration showing an example of applying the present invention to a Twyman Green interferometer, and FIG. FIG. 7 is a configuration explanatory diagram showing an example in which the invention is applied to a Fizeau interferometer, and FIG. 7 is a configuration explanatory diagram showing an example in which the invention is applied to a Matsuhatsu Ender interferometer. 1... Optical spatial phase modulation element 2.3... Glass plate 4... Liquid crystal layer 5... Electrode 6... Electrode 7... Scanning electrode drive circuit 8... Signal electrode drive circuit 10 ... Aspherical surface measurement interferometer 11 ... Standard wavefront generation optical system 12 ... Test wavefront generation optical system 13 ... Laser light source 20 ... Polarized laser beam 30 ... Twyman Green interferometer 40 ...Fizeau interferometer 50...Matsuhatsu Ender interferometer Ml...Kuller Ll, L2. L3. L4. L5...Lens H...
Hologram 88.881. BS2...beam splitter F, F1
．． F2... Filter S... Screen MO... Microscope objective lens CL... Collimators CVL, CVLl, CVL2-[Convergence 0... Measurement plane OF, OF2... Optical plane 11...・Imaging lens Is...Image sensor RF...Reference plane CO...Computer ID...Image display device Fig. 3
Claims (2)
渉させて生じる干渉縞を解析してテスト面を測定する非
球面測定用干渉法であつて、前記標準波面またはテスト
波面を生成する光学系の光路中に液晶層を配置し、前記
液晶層を横断する電場の空間分布を制御することによつ
て前記液晶層の屈折率の空間分布を制御し、これによつ
て前記光路を通る光束の空間位相を変調することを特徴
とする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(1) An interferometry method for measuring an aspheric surface that measures a test surface by analyzing interference fringes generated by interfering a standard wavefront with a test wavefront reflected from a test surface, and an optical system that generates the standard wavefront or test wavefront. A liquid crystal layer is arranged in the optical path of the liquid crystal layer, and the spatial distribution of the refractive index of the liquid crystal layer is controlled by controlling the spatial distribution of the electric field that crosses the liquid crystal layer, thereby controlling the spatial distribution of the refractive index of the liquid crystal layer. Interferometry for measuring aspherical surfaces using an optical spatial phase modulation element using a liquid crystal characterized by modulating the spatial phase
準波面を生成する標準波面生成光学系とを有し、前記標
準波面生成光学系の光路中に光空間位相変調素子を配設
し、前記光空間位相変調素子は液晶層と、前記液晶層の
両側に位置していて前記液晶層を横断する電場を形成し
得る２つの電極とを有し、前記２つの電極のうちの少な
くとも一方の電極は前記液晶層に沿つて分布しかつそれ
ぞれ独立して電圧を変化させ得る複数の小電極からなる
ことを特徴とする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計(2) It has a test wavefront generation optical system that generates a test wavefront and a standard wavefront generation optical system that generates a standard wavefront, and an optical spatial phase modulation element is disposed in the optical path of the standard wavefront generation optical system, and The optical spatial phase modulation element has a liquid crystal layer and two electrodes that are located on both sides of the liquid crystal layer and can form an electric field across the liquid crystal layer, and at least one of the two electrodes is an interferometer for measuring aspherical surfaces using an optical spatial phase modulation element using a liquid crystal, characterized in that it consists of a plurality of small electrodes distributed along the liquid crystal layer and each capable of independently changing voltage.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63171427A JPH0619255B2 (en) | 1988-07-08 | 1988-07-08 | Interferometer and interferometer for aspherical surface measurement by optical spatial light modulator using liquid crystal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63171427A JPH0619255B2 (en) | 1988-07-08 | 1988-07-08 | Interferometer and interferometer for aspherical surface measurement by optical spatial light modulator using liquid crystal |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0221207A true JPH0221207A (en) | 1990-01-24 |
| JPH0619255B2 JPH0619255B2 (en) | 1994-03-16 |
Family
ID=15922933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63171427A Expired - Lifetime JPH0619255B2 (en) | 1988-07-08 | 1988-07-08 | Interferometer and interferometer for aspherical surface measurement by optical spatial light modulator using liquid crystal |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0619255B2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06262617A (en) * | 1993-03-16 | 1994-09-20 | Maruesu Tekko Kk | Step attaching device for concrete molding frame |
| JP2011087830A (en) * | 2009-10-23 | 2011-05-06 | Canon Inc | Adaptive optical system that corrects aberration of examination object and image taking apparatus including adaptive optical system |
| CN103245301A (en) * | 2012-02-14 | 2013-08-14 | Ckd株式会社 | Three-dimensional measuring device |
| JP2013542451A (en) * | 2010-11-15 | 2013-11-21 | ザイゴ コーポレーション | Interferometer with virtual reference plane |
-
1988
- 1988-07-08 JP JP63171427A patent/JPH0619255B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06262617A (en) * | 1993-03-16 | 1994-09-20 | Maruesu Tekko Kk | Step attaching device for concrete molding frame |
| JP2011087830A (en) * | 2009-10-23 | 2011-05-06 | Canon Inc | Adaptive optical system that corrects aberration of examination object and image taking apparatus including adaptive optical system |
| JP2013542451A (en) * | 2010-11-15 | 2013-11-21 | ザイゴ コーポレーション | Interferometer with virtual reference plane |
| CN103245301A (en) * | 2012-02-14 | 2013-08-14 | Ckd株式会社 | Three-dimensional measuring device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0619255B2 (en) | 1994-03-16 |
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