JPH04164212A

JPH04164212A - 液柱形状物体観測用光学系

Info

Publication number: JPH04164212A
Application number: JP29015490A
Authority: JP
Inventors: Toshifumi Uetake; 植竹　敏文
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1990-10-26
Filing date: 1990-10-26
Publication date: 1992-06-09

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、宇宙空間のような微小重力環境において、自
由表面をもつ液柱形状物体の断面、表面および外形の精
細な観測に用いられる液柱形状物体観測用光学系に関す
るものである。

〔従来の技術〕

透明物質による液柱内に、直径５〜３０μｍ程度のマイ
クロカプセルに封入した感温液晶を懸濁すれば、±〇、
１°Ｃ程度の精度を以って液柱断面内の温度分布を測定
可能とする発色層が得られる。また、液柱内に微細なア
ルミニウム金属粉末などのトレーサーを混入すれば、自
由表面近傍におけるマランゴニ対流の態様等を測定可能
とする乱反射微粒子層か得られる。更に、微小重力環境
下では、液柱自由表面上に材質の表面張力に起因する微
細な条痕（Ｓｔｒｉａｔｉｏｎ）が母線に沿って生ずる
。また、同環境下では、同じく表面張力に起因する波動
リップルが液柱外形母線そのものの上に生起する。

以上のような現象を精細に観測すれば、従来地上重力環
境の制約下で実験研究が為されて来た液体物理学基礎特
性に関する諸理論の検証に、極めて有益なデータを提供
出来ることが予想される。

上記諸理論の発展は、例えば半導体結晶の成長過程の制
御や、ジェットエンジン又はロケットエン−５＝ジン内における燃料流動制御等の場面で、より強力、的
確なツールを与え、製造コストの低減や装置の効率向上
をもたらすことが期待される。

従来、地上重力環境下では完全な自由表面をもつ液柱形
状試料が得られなかったので、上に述べたような諸現象
を同時に、総合的且つ厳密に測定する手段がなく、従っ
てこの種の測定を行うための観測装置に用いる光学系の
開発も行われていなかった。

しかしながら、最近の宇宙技術、殊に小型ロケット等の
運搬手段の著しい発展により、微小重力環境下の諸研究
、実験が経済的に行える条件が整って来た。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の対象とする光学系は、第１図に示したようなく
上下）両端の接触面によって空間に宙吊りの状態に置か
れた透明物質による液柱形状物体を観察対象物として、
この液柱内の温度分布の測定、マランゴニ対流の態様の
測定、液柱自由表面上の微細な条痕（５ｔｒｉａｔｉｏ
ｎ）の精密な計測、液柱母線外形に出現する波動リップ
ルの観測、等の流体物理基礎特性の測定を行うためのも
のであるが、斯かる装置においては以下のような諸問題
を解決しなければならない。

（１）感温液晶による液柱内温度分布およびアルミニウ
ム金属粉末によるマランゴニ対流の態様の正確な測定の
為には、厚さの薄い境界の鮮鋭なシート状光束を以って
液柱の断面を光切断する照明系と、その断面を高解像力
を以って受光素子面に写像する対物レンズを備えなけれ
ばならない。

従来、金属加工物のような、不透明の固定形状の乱反射
表面をもつ試料（例えば、タービンブレード）の断面を
光切断する方法が知られているが、透明で流動形状の、
滑らかな（従って、それ自体は乱反射しない）表面をも
つ試料の内部に射入してその断面を鮮鋭且つコントラス
トよく浮立させることの出来る照明系はなかった。

また、従来は、透明液柱内部の一断面である物体面から
一定の開口角を以って発する光束に就いて、それが液柱
表面を通過する際に生ずる著しい非点収差およびコマ収
差を充分に修正し、高解像力、高コントラストの結像を
達成することができる対物レンズはなかった。

（２）液柱自由表面上の微細な条痕（５ｔｒｉａｔｉｏ
ｎ）の精密な計測の為には、条痕を結像に有害なゴース
ト像を生じさせないでコントラストよく浮び上らせる照
明系と、解像力の高い撮影レンズ系を備えなければなら
ない。

（３）液柱母線外形に出現する波動リップルの観測の為
には、液柱外形全容に亘る広視野を有害なゴースト像を
生じさせないでコントラストよく照明する光学系と、解
像力の優れた撮影レンズ系を備えなければならない。

（４）液柱内温度分布、液柱自由表面上の微細な条痕（
５ｔｒｉａｔｉｏｎ）、および液柱母線外形に出現する
波動リップルの組合せ計測、又はマランゴニ対流、液柱
自由表面上の微細な条痕（５ｔｒｉａｔｉｏｎ）、およ
び液柱母線外形に出現する波動リップルの組合せ計測に
於いては、その各々の現象が強い相関関係を以って生起
する性質があるので、そのすべてを同時進行的、リアル
タイムに計測、動画記録しなければならない。

この為には、前記（１）ないしく３）に述べた各光学系
が各々独立に、充分な機能、性能を発揮しなければなら
ないことは勿論であるが、前記のような複数の計測機能
を総合した光学系の場合、単一の透明試料液柱を対象と
して、複数の照明光学系が各々相異る照明効果を狙って
、同時に重畳照明を実施することとなり、従って、ある
−機能の照明効果がそれ自体如何に完全であっても、他
の残りの機能の写像光路に対して、その性能を阻害する
ゴースト像や、結像コントラスト低下を招（フレアー迷
光の発生原因となる場合が屡々生ずる。

従って、是様な複数機能による同時計測を行う光学系は
、各機能系間の空間的相対配置に細心の注意を払うこと
が特に必要となる。

（５）宇宙空間に於ける各種計測器は、その使用環境、
運搬手段、振動条件、経費等の観点から、堅牢、小型、
軽量、操作簡単、低電力消費、低発−つ　− 熱、長寿命、回収後再使用に耐える耐久性、メンテナン
ス簡便性、等の性質が重視される。

従って、各計測機能用光学系を出来る限り単純化、共通
兼用化を図り、それに伴って、光源装置、ＣＣＤカメラ
等の受像装置の簡素化と小型化を実、現して、計測装置
全体のコスト・パーフォーマンスを改善しなければなら
ない。

本発明は以上の諸要求を十分に満足する液柱形状物体観
測用光学系を提供することを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る液柱形状物体観測用光学系は、透明な液柱
の、内部断面における温度分布あるいはマランゴニ対流
の計測、表面における条痕の計測、および外形母線上の
波動の計測のうち、二つ以上の計測を同時に実施するた
めの照明光学系および写像光学系を備えている。照明光
学系および写像光学系は各々複数の光学系を備えており
、これら照明光学系および写像光学系の組合わせにより
前記各々の計測を行うための光学系を構成するようにし
ている。そして、液柱側面の円周に沿った方向において
各写像光学系の前記液柱から射出する光軸を順次隣接さ
せるように配置すると共に、前記内部断面における温度
分布あるいはマランゴニ対流の計測に用いる照明光学系
、および表面条痕計測用照明光学系の前記液柱に入射す
る光軸が前記写像光学系の液柱から射出する光軸の外側
に位置するように各光学系が配置されている。

斯かる構成を有する本発明においては、複数の計測機能
の総合系において、液柱の内外部で発生する直接透過光
、直接反射光および累次反射、透過光の方向、およびそ
の各々の強度、並びに装置全体の外形寸法に関する制限
、計測機構装置が占有する空間からの寸法制限および製
作コストに就いての制約、等を充分考慮して各々の計測
機能を果たす光学系相互の空間的配置を決定することが
できる。特に、断面計測および表面における条痕計測の
ための照明系が各□写像光学系を挟むように外側に配置
される構成と各写像光学系の光軸の間の適切な角度設定
により、これらの計測を行う−１，１−一光学系が暗視野照明系の構成となりフレアの発生が極め
て少なくなり、各種の計測を鮮明且つ高いコントラスト
をもって行うことができると共に、装置全体のコンパク
ト化、低コスト化を図ることができる。

これらの効果はより具体的には以下のような構成により
、−層明らかなものとなる。

本発明においては断面計測、表面における条痕計測、お
よび外形母線上の波動計測の三つを同時に実施する場合
には、複数の写像光学系の内の最外側の二つの写像光学
系の液柱から射出する光軸のなす角を９０°を超えない
ように選定することが望ましい。

また、本発明において液柱表面条痕計測を行う場合には
、前記と同様に光源と、スリット状照野絞りと、該スリ
ット状照野絞りの像を形成する光学系とを備えた照明光
学系を用い、前記液柱半径のほぼ１／２より小さい幅を
もつように前記スリット状照明光束の幅を選定すると共
に、液柱表面上の条痕が走る方向と写像用対物レンズの
液柱に入射する光軸とにより定まる平面に対して、照明
光束をほぼ垂直の方向から射入させるようにする。

また、特に液柱試料内部に照明光を散乱する微粒子を浮
遊させて液柱外形波動の計測を行う場合には、前記透明
液柱試料の中心軸と照明光学系による照明光束の照射方
向とのなす傾斜角αを２０゜≦α≦７０゜の条件を充すように設定する。

これらの角度関係は、液柱における照明光の表面反射光
、内面反射光の進行方向を勘案した」−で定めたもので
あり、各単位機能の計測において有害光が発生しないこ
とはもちろん、各種計測を組合わせて行った場合にも他
の計測に対して悪影響が及ばないようにするものである
。

また、本発明において液柱内部断面における温度分布あ
るいはマランゴニ対流の計測、すなわち液柱内部断面計
測を行うための照明光学系は、光源と、スリット状照野
絞つと、該スリット状照野絞りの像を形成する光学系と
を備えており、透明液柱の主断面に前記スリット状照野
絞りおよびその像を形成する光学系により形成されたシ
ート状照明光束を射入させ、前記照野絞りの像を、液柱
中心軸上、又はその近傍に結像させるようになっている
。

この構成により、液柱の表面での収差による照明の乱れ
が少なくなり、鮮明なシート状光束を形成して液柱内部
断面に光切断による過観測が可能となる。

なお、液柱表面条痕の像を形成する結像レンズと、液柱
外形波動の像を形成する結像レンズとが同一平面の異な
る領域に各々の像を形成するように配置し、画像を共通
のリレーレンズにより所望の位置に再結像させるように
してもよい。

この構成は先に述べた各光学系の配置と合わせて、光学
系の一部の共通化により装置全体の小形化、低コスト化
に寄与するものである。

なお、液柱外形波動を特に見易くするためには、透明液
柱試料の背景となる平面に該液柱試料の母線に沿って、
等間隔の直線縞或いは方形等からなる模様を描き、前記
透明液柱試料を透して該模様を写像しても良い。

本発明の他の特徴および利点は以下に述べる実施例によ
り明らかにされる。

〔実施例〕

第２図は、本発明計測装置光学系の一実施例を示す図で
あり、宇宙環境実験用小型ロケットに搭載できるように
構成した光学系の液柱に軸に垂直な面で切った断面図を
表している。図中Ｏは液柱状物体である。

この実施例は２つの照明系と３つの写像光学系とを備え
ており、これらの組み合わせにより種々の計測を行うよ
うになっている。

第１照明光学系Ｌ１はシート状照明光束を発生するもの
、第２照明光学系Ｌ２は条痕を結像に有害なゴースト像
を生じさせないでコントラストよく浮び上がらせるため
のものである。また、第１写像光学系Ｖ１は第１照・明
光学系により得られる厚さの薄い、境界の鮮鋭なシート
状光束で光切断された液柱断面を高解像力を以って結像
させるもの、第２写像光学系Ｖ２は第２照明光学系によ
り照明されだ液柱表面上の条痕を写像するもの、第３写
像光学系Ｖ３は液柱表面に発生する外形波動を写像する
ためのものである。そして、これら３つの写像光学系が
２つの照明光学系の間に挟まれるように配置されている
。

第１照明光学系の光軸と第１写像光学系の光軸とのなす
角はほぼ４５°、第１写像光学系の光軸と第２写像光学
系の光軸とのなす角はほぼ６００、第２写像光学系の光
軸と第３写像光学系の光軸とのなす角はほぼ１３°、第
２写像光学系の光軸と第２照明光学系の光軸とのなす角
はほぼ９００に設定されている。

次に、各光学系の構成を説明する。

第１照明光学系Ｌ１は、低電圧高輝度白熱電球等の光源
ＬＳ１と、光源コレクターレンズＣ０Ｌ１と、光源コル
クターレンズＣ０ＬＩの射出瞳位置に設けられ・た紙面
に垂直な方向に長いスリット状の照野絞りＳＬＩと、主
面またはその近傍に設けられた開口絞りＡＳＩを含む開
口絞り視野レンズＡＳＬＩと、反射鏡Ｍ１と、照野集光
レンズＦＬＩとを備えており、照野集光レンズＦＬＩの
光軸が液柱Ｏの中心軸と交わるように配置されている。

そして、光源ＬＳＩと開口絞りＡＳＩとが光源コレクタ
ーレンズＣ０ＬＩに関して互いに共役な位置関係にあり
、スリット状照野絞りＳＬＩが開口絞り視野レンズＡＳ
ＬＩと照野集光レンズＦＬＩとの合成系に関して液柱試
料中心軸と実質的に共役な位置関係となっている。この
構成は、いわゆるケーラー照明系の原則を忠実に満足す
るものであり、光源コレクターレンズＣ０ＬＩの射出瞳
が照野面に共軸となるから、光源ＬＳＩにどのような強
度分布の空間的不均一（ムラ）があっても、液柱内部に
於ける照野面はムラのない完全に均一強度の光束を以て
照明されることとなる。

そしてこの性質は、液柱内に懸濁した感温液晶の発色層
の空間的分布計測、又はアルミニウム金属微細粉粒の乱
反射光によるマランゴニ対流の詳細な観測等の場合に、
測定精度及びその再現性を確保する意味で、特に重要且
つ好ましい性質である。

第２照明光学系は、光源ＬＳ２と、光源コレクターレン
ズＣ０Ｌ２と、紙面に垂直な方向に長いスリット状照野
絞りＳＬ２と、内部に開口絞りＡＳ２を含む開口絞視野
レンズＡＳＬ２と、反射鏡Ｍ２と、照野集光レンズＦＬ
２と、反射鏡Ｍ３とから成り、液柱の中心軸と照野集光
レンズＦＬ２の光軸とが交わるように配置されている。

そして、第１照明光学系と同様に光源ＬＳ２の像が開口
絞りＡＳ２の近傍に形成され、照野絞りＳＬ２の像が液
柱表面に形成されるケーラー照明系の構成となっている
。

第１写像光学系は、物体側から順に、前群レンズＦ−Ｏ
Ｂ１と開口絞りＡ３Ｂと、後群レンズＲ−ＯＢ１とから
構成されている。この光学系は前群レンズＦ−ＯＢ１が
シリンドリカルレンズを含んでおり、物体が液柱である
ことおよび物体が光軸に対して傾斜していることに伴う
種々の収差補正上の困難を除去した良好な結像性能を有
するものである。これについてはすでに平成２年１０月
５日に発明の名称を「傾斜物面写像用対物レン＝　１８
− ズ」として出願済みである。

第２写像光学系は、物体側から順に、入射側にプリズム
Ｐ１と、明るさ絞りＡＳ４を備えた対物レンズＯＢ２と
、視野絞りＳｂ２と、前群Ｆ−ＯＢ４と開口絞りＡＳ５
と後群Ｒ−ＯＢ４とから成るリレーレンズＲとにより構
成されている。

第３写像光学系は、物体側から順に、プリズムＰ２と、
プリズムＰ３と、開口絞りＡＳ６と、対物レンズ○Ｂ３
と、対物レンズ○Ｂ３を射出した光束を対物レンズ○Ｂ
２による像と同一平面に導くプリズムＰ４とを備えてい
る。なお、リレーレンズＲは第２および第３写像光学系
に共通である。

次に、この光学系の作用について説明する。

まず、初めに液柱内部に微細粒子を浮遊させて内部の観
察を行う場合、すなわち感温液晶による液柱的温度分布
およびアルミニウム金属粉末によるマランゴニ対流の態
様等を測定する場合について説明する。この場合には、
第１照明光学系と第１写像光学系とを使用する。

＝　１９− 斯かる観察を行うに当たっては液柱Ｏをシート状の光束
で照明する必要がある。

第１照明光学系においては、光源ＳＬＩを発した光束は
光源コレクターレンズＣ０ＬＩにより一旦開口絞りＡＳ
Ｉの位置に光源ＬＳＩの像を形成し、更に反射鏡Ｍ１お
よび照野集光レンズＦＬ１を介して液柱０に照射される
。このとき、スリット状照野絞りの像が液柱中心軸上に
投影されるため、照明光束は液柱の主断面に沿って入射
することになり、液柱表面の屈折力による非点収差、コ
マ収差の発生を抑えることができる。同時に、液柱の母
線に垂直な断面の屈折面が像面に対して共心的（いわゆ
るコンセントリック）な配置となるため、球面収差の発
生が極めて小さくなる。これにより、液柱内部における
シート状光束の厚さを薄く、鮮鋭に抑えることが可能と
なる。

さて、シート状光束の厚さを適切なものとするためには
、スリット状開口絞りＳＬＩを絞り込んで液柱内部に投
影される照野スリット像の幅を制御すると共に、開口絞
りＡＳＩを絞り込むことによって液柱表面におけるシー
ト状光束の入射幅と、液柱内部照野スリット像の明るさ
を制御することになる。

第３Ａ・３Ｂ・３０図は後述する実施例１のデータに基
づきこのシート状光束の形状を示した断面図である。こ
こでは光束は左方から右方へ進むものとしている。図中
、弧状に描いたものは液柱の表面の一部であり、矢印で
示す部分が液柱の中心軸である。第３Ａ・３Ｂ図におい
てはスリット状視野絞りの像位置と液柱の中心軸上が一
致しており、これを符号Ｑで示しである。第３Ｃ図では
両者がずれており、スリット状視野絞りの像位置を符号
Ｙで示しである。

第３Ａ図は開口絞りＡＳＩの大きさを一定としてスリッ
ト状視野絞りＳＬＩの幅を変化させた場合の光束の形状
の変化を示し、第３Ｂ図はスリット状照野絞りＳＬＩの
幅を一定にして開口絞りＡＳＩの大きさを変化させた場
合の光束に形状の変化を示し、第３Ｃ図は開口絞りＡＳ
Ｉおよびスリット状照野絞りＳＬＩの大きさを一定にし
てスリフト像の位置を変えた場合の光束の形状の変化を
示している。第３Ａ・３Ｂ図より明らかなようにスリッ
ト状視野絞り及び開口絞りの絞り具合を制御することに
より、液柱内部で種々の幅を持ったシート状光束を得る
ことができる。また、第３Ｃ図より明らかなように、開
口絞り視野レンズＡＳＬＩの焦点調節により、スリット
像を液柱中心と液柱表面の中間位置に結ばせれば、液柱
内部の照野集光レンズＦＬＩ側半主断面において、入射
幅もスリット像幅も、共に極めて薄いシート状照明光束
が得られる。後述する第１写像光学系の事実上の実視界
は上記半生断面に存在するから、ここに述べた、入射幅
もスリット像幅も共に極めて薄いシート状光束による照
明は、測定精度を向上する上で極めて好都合である。

このようにして形成された薄いシート状の光束により照
明された物体の像を第１写像光学系を用いて像位置■１
に投影する。

ここで、本実施例においては第１照明光学系と第１写像
光学系とが互いに４５°傾いているが、その理由は以下
のようなものである。

この種の観察においては、感温液晶発色層の明るさ、又
はアルミニウム微粉粒子による散乱光の輝度が一般に極
めて微弱である為に、上記照明光の明るい迷光が像にカ
ブると、対象物体の結像を著しく損い、計測を全く不可
能としてしまう虞れがある。このため、光学系の構成を
いわゆる暗視野照明系の構成とし、その直接透過光およ
び累時反射光が対物レンズに射入しないようにするので
ある。

第４Ａ、４Ｂ図は、この実施例の光学系につき、液柱主
断面に沿って幅細い光束を射入させた場合に液柱の表面
反射により生ずる反射フレアーの迷光の様子を示したも
のである。ここで２回反射光とは第４Ｂ図に示すように
液柱の内面で一旦反射し、更に反対側の内面で反射して
出ていく光である。第４Ａ図より、液柱に射入する光束
径が直径１．２０の場合、５″回反射のフレアー光でも
最大的２８．０°以下の拡がり角しかもたないことが判
る。５回反射光の強度は、１回反射光の強度を４．０％
とすれば（０，０４）５＝０．０００１％となり、無視
できる。従って、上述の傾斜角θ１をθ１≧３０°とす
れば、液柱断面に対して充分な暗視野照明効果が得られ
る。

一方、木村竜治による″液晶による水温分布の可視化に
ついて′（第２回流れの可視化シンポジュウム講演論文
集Ｎｏ、９９、第９９ないし１０２頁、１９７４年）お
よび柳沢一部他による“伝熱研究における温度測定法″
゛第１０８頁、第１１３頁（１９８５年７月２０日、養
賢堂刊）によれば、感温液晶スペクトル観測における照
明光束射入方向と観測方向との相対角度は、実験上はぼ
４５°近傍の値が最適であるとされている。又、アルミ
ニウム微細粉片による散乱光の観測の場合、良好な暗視
野結像コントラストを確保する為には、４５°≦θ、≦
９０゜であることが望、ましく、θ１−９０°の場合に最大コ
ントラストに達する。従って、アルミニウム粉散乱法に
よるマランゴニ対流の研究だけを考えれば、θ１−９０
°とし、第１写像光学系における著しい非対称性歪曲収
差の発生を回避するのが賢明であるが、感温液晶法によ
る温度分布の研究も加えて研究を実施する場合は、計測
装置を構成する上での空間的制約条件および製造コスト
の経済性等の観点から０１＝４５°（あるいはこれに近
い角度）に設定し、装置全体のコンパクト化、兼用によ
る簡素化をできる限り行って、上述の非対称性歪曲収差
は計算処理で修正するのが合理的である。

なお、液柱的被検断面の位置の変動がある場合は、これ
をフォローする為に、第１写像光学系がレンズ光軸上に
沿って作動するオートフォーカス機能を備えることが望
ましい。

次に、液柱表面の条痕を計測する場合について説明する
。この場合には第２照明光学系と第２写像光学系とを用
いる。

、第２照明光学系においては、光源からの光は光源コレ
クターレンズＣ０Ｌ２により開口絞りＡｓ２の近傍に一
旦光源像を形成し、更に反射鏡Ｍ２、照野集光レンズＰ
Ｌ２、反射鏡Ｍ３を介して液柱に照射される。一方、ス
リット状視野絞りＳｂ２の像は開口絞り視野レンズＡＳ
Ｌ２、反射鏡Ｍ２、照野集光レンズＦＬ２、反射鏡Ｍ３
によって、液柱の表面近傍に投影される。ここではスリ
ット像は、対物レンズの光軸と、液柱表面上の被検条痕
の走る方向とで定まる平面に対して、はぼ垂直に投射さ
れ、いわゆる暗視野照明の構成を採るようになっている
。

第５図は第２照明光学系による光束が液柱に入射する様
子を示す断面図である。図に示されているように、スリ
ット状光束は液柱の中心軸から外れた位置に入射し液柱
表面の計測すべき条痕を照明するが、液柱内部に侵入し
た光は内面反射により種々の方向に拡散される。この拡
散光が対物レンズの被写界深度外の空間に不用意に撒き
散らされないようにするには、スリット状照野絞りＳｂ
２を液柱半径のほぼ１／２前後より小さい幅に絞りこむ
ことが肝要である。そして、このような構成を採用する
ことにより、極めて微細な条痕もいわゆるレリーゾ効果
によって充分なコントラストを与えられ、鮮鋭な暗視野
境界の中に浮び上るように輝いて見ることができ、同時
に、他の計測機能の為の写像系光路に侵入する有害な迷
光を極力少なく抑えることができる。

第２写像光学系では、対物レンズＯＢ２により一旦視野
絞りＳＬ３の位置に図中■２で示すように物体の実像を
形成し、さらにリレーレンズＲにより最終像位置１４に
物体像を再結像する。ここで、対物レンズ○Ｂ２は像側
テレセントリック型レンズとなっている。この構成によ
り、リレーレンズＲの視野レンズ、すなわち前群Ｆ−Ｏ
Ｂ４に収差補正上の過大な負担をかけることを回避でき
るので、結像性能を向上させる上で有利である。

次に、液柱外形波動を計測する場合について説明する。

この場合の照明系の特性としては、液柱外形全容に回る
広視野を、有害なゴースト像を生じさせないでコントラ
ストよく照明するできるものであることが要求される。

この場合は、必ずしも厳密なケーラー照明系を採用する
必要はないが、計測用照明系の基本的要求として当然照
野ムラがあってはならず、又、液柱外形全容に隈なく正
確に均一強度の照明光を送る必要があるから、照明光学
系としては、液柱側空間に於て主光線がテレセントリッ
ク又はテレセントリックに近い照明であることが望まし
い。従って、結局、レンズ系構成上してはケーラー照明
系又はそれに類似した光学系が有利である。

写像光学系としては第３写像光学系Ｖ３を用いる。この
光学系では対物レンズＯＢＢにより、第２写像光学系の
視野絞りＳＬ３の位置に像■２と重ならないように相隣
接して物体像１３が形成され、これがリレーレンズＲに
より最終像面■４に再結像される。対物レンズＯＢＢは
、液柱表面の条痕を計測する場合と同様の理由によって
像側テレセントリック型レンズとなっている。

なお、第１写像光学系と第２写像光学系、第２写像光学
系と第３写像光学系と光軸のなす角をそれぞれほぼ６０
°、１３°としているのは、第４図、第５図に基づく検
討から、フレアの発生をできるだけ抑えると共に、装置
の小形化等を配慮した結果である。これらの個々の角度
およびこれらの和は９０°を上限として可能な限り小さ
くすることが望ましい。

ところで、液柱外形波動の計測においては、被検液柱が
無色透明の物体であることが多いから、液柱外形母線を
示す辺縁が背景に位置する壁の色の中に埋没し、写像の
際にコントラストが得にくいという問題が起こりがちで
ある。

このような問題がある場合には、計測を容易にするため
の対策が必要となるが、その方法は液柱外形波動の計測
と組み合わせて行う計測がどの様なものであるかによっ
て異なってくる。

まず、外形波動計測と、液柱内に感温液晶を懸濁して行
う温度分布計測とを同時に実施する場合には、液柱の後
方に、液柱母線方向に沿って、等間隔の直線縞或いは方
形等からなる模様を描いた平板を背景として配置する。

第６図はこのような平板を配置したようすを示す図であ
る。液柱を透して、平板上の模様を写像すると、外形波
動が存在する場合には液柱外形辺縁に於ける縞等の間隔
密度が変化したり、又は直線の乱れが生じたりするので
、これを観測することにより、液柱外形波動リップルを
明瞭に精度良く計測することができる。上記模様は、明
視野、暗視野、或いは蛍光塗料等の手段により、コント
ラストよく作製することが大切である。

次に、外形波動計測と合わせて、液柱内にアルミニウム
微粉末を浮遊させマランゴニ対流計測を同時に実施する
場合にも、上述の等間隔直線縞を用いる方法が有効であ
る。併し、更にそれに加えて、（等間隔直線縞パターン
は必要としないが）第７図に示すように、液柱中心軸に
対して適当な傾斜角φをもつ側斜照明光を照射すること
により、他の計測機能の写像光路に侵入する有害な迷光
を殆ど完全に除去し、同時に液柱内部のアルミニウム粉
末からの散乱光によって外形波動用照明をコントラスト
よく行う方法を採用することも効果的である。

第８図は第２図に示した第２照明光学系Ｌ２に反射鏡Ｍ
４、Ｍ５を導入して側斜照明系を構成したものである。

ここでは反射鏡Ｍ３を省略して描いであるが、照野集光
レンズＦＬ２を射出する光束の半分を反射鏡Ｍ４により
一旦光路の外に向けて導き、反射鏡Ｍ５により折り返し
て傾斜角φを持たせるようにしている。側斜照明系を採
用する場合は、照明効率上、傾斜角は２０°≦φ≦７０゜の範囲内で設定することが望ましい。

また、別の方法として、背景の壁の色と異なるコントラ
ストのある色の透明着色剤を少量液柱内に混入する方法
や、背景の壁の色と異なるコントラストのある発色を呈
する透明蛍光染料を微量液柱内に混入する方法も効果的
である。

尚、液柱外形波動を観測するための照明光学系では必ず
しも暗視野照明を行う必要はないので、例えば、外形波
動写像用光路の適当な位置に半透鏡等を挿入する等の手
段によって照明光束を導入し、液柱試料を明視野照明す
ることも勿論有効である。

この実施例では、各計測機能の光源装置、照明光学系、
写像光路光学系、受像装置等を可能な限りコンパクト化
すると共に、兼用化を実現させるために以下のような配
慮をしている。

一つは、感温液晶による液柱断面円温度分布測定とアル
ミニウム微粉による同じくマランゴニ対流の計測とを単
一の照明系および単一の写像光学系で、実施するように
したことである。

もう一つは、液柱表面の条痕計測と、液柱外形波動観測
の照明系を兼用したことである。これらの写像光路は別
個の独立した光路でなければならないが、単一平面上の
相隣接する面積部分に各々の中間実像を一旦結像させる
ように配置し、その像を単一光路のリレーレンズ系を介
して最終実像面に再結像させるようにしたことである。

このようにすると、受像装置を兼用させることもできる
ので、コンパクト化に一層有利である。

是様な配慮の下に、構成された光学系であっても、尚、
特定の写像光路に有害な照明迷光が射入することがある
場合には、その原因となる照明系光路中に受像カメラの
シャッター開閉に同期して開閉するフレアー防止用のシ
ャッターを設けて、迷光フレアーやゴースト像を除去す
ることも可能である。また、第２写像光学系および第３
写像光学系が共有する中間実像面には、ユーザーが、任
意のゴースト遮蔽用マスクを作成し挿入して、結像コン
トラストを一層改善出来る利点がある。更に、上記リレ
ーレンズ系は、組立調整上の利便の為に、前記第２写像
光学系および第３写像光学系のどれよりも、開口数と包
括視野に於いて、少く共、はぼ１０％以上犬であること
が望ましい。

又、受像装置としてカラーＴＶカメラを使用する場合は
、リレーレンズ系を物・像画界において主光線が光軸と
ほぼ平行となる（つまり入出射瞳位置に関してほぼアフ
ォーカル系となる）ように構成すれば、カメラに於ける
色ズレを防ぎ、視野レンズ（第２図のＦ−ＯＢ４　）に
収差補正上の過大な負担をかけることが回避できるので
、第２、第３写像光路全系の結像性能向上の観点から、
有利となる。

本実施例では各計測をどのように組合わせて行ってもよ
く、複数の計測を同時進行的に行う場合にも、各計測が
互いに悪影響を及ぼすことのないように、各光学系が配
置されていることは、以上の説明から明らかであろう。

以下、全計測機能装置を搭載するベース基板寸法が直径
７００ｍｍの場合の数値例を示す。

数値例１は第１の照明系Ｌ１であって、光源より被検液
柱に同って面番号を記載しである。

数値例２は第２の照明系Ｌ２であって、光源より被検液
柱に向って面番号を記載しである。

数値例３は第１の写像光学系Ｖ１であって、液柱面より
像側に向かって面番号を記載しである。

数値例４は第２の写像光学系Ｖ２であって、液柱面より
中間像面に向って面番号を記載しである。

数値例５は第３の写像光学系■３であって、液柱面より
中間像面に向って面番号を記載しである。

数値例６はリレーレンズＲであって、中間像面より最終
像面に向って面番号を記してあ５０［数値例１］基準波長−５８７，５６ｎｍ、開口数−〇、３１、像高
−１，１５ｍ口１、側目駿−６８，４ｒ　　　　　　　
　　ｄ　　　　　　　　　ｎ　　　　　　　ｖｄｌ　　
　　　　　　００（ＬＳＩ）　　　３２．８２　　　　
　−１２１．０　　　　　　　４．８　　　　　　　１
．１３４０　　　　　６０．１３−３１．７０．３４、　　　　　　４２．２　　　　　　　５．８　　　
　　　　１．５６９　　　　　　ｆ３３．１５　　　　
　　−９１．３　　　　　　　０．３６　　　　　　３
３．３　　　　　　　２．６　　　　　　　１．８０５
　　　　　２５．４７　　　　　　１５．９　　　　　
　　８．２　　　　　　　１．４８７　　　　　７０．
２８　　　　　−３４１．０　　　　　　１４．６９　
　　　　　　■（ＳＬＩ）　　　３９．８１０　　　　
　　　７．９６　　　　　　２．８　　　　　　　１．
６０３　　　　　６０．７１１　　　　　　　＋３．８
　　　　　　　０．３１２　　　　　　　６、７０　　
　　　　１．５　　　　　　　１．８４７　　　　　２
３．９１３　　　　　　　４．７６　　　　　　２．９
５１４　　　　　　　■（ＡＳ　１　）　　　　２．９
５１、５　　　　　　−４．７６　　　　　　１．５　
　　　　　　１．８４７　　　　　２３．９１６　　　
　　−６．７０　　　　　　０．３１７　　　　　　−
１３．８　　　　　　　２．８　　　　　　　１．６０
３　　　　　６０．７１８　　　　　　　−７．９６　
　　　　　５５．８１９　　　　　　　８２．１　　　
　　　　２．２　　　　　　　１．７２８　　　　　　
２８．５２０　　　　　　　３２．６　　　　　　　７
．７　　　　　　　１．５１６　　　　　　６４．１２
１　　　　　　−４２．８　　　　　　　６８．４［数
値例２］基準波長＝５８７．５６ｒｌｎｌ、開口数＝０．３６、
像高＝１．１５ｎ＋Ｌｌｌ、ｒ　　　　　　　　　ｄ　
　　　　　　　　ｎ　　　　　　　ｖｄｌ　　　　　　
　■（ＬＳ２）　　　３１．３２　　　　　−１０５．
２　　　　　　　５．５　　　　　　　１．６４０　　
　　　６０．１３　　　　　　−３０．０　　　　　　
　０．３４　　　　　　４４．３　　　　　　　６．８
　　　　　　　１．５６９　　　　　６３．１５　　　
　　　−９０．０　　　　　　　０．３６　　　　　　
３２．９　　　　　　　２．８　　　　　　　１．８０
５　　　　　２５．４７　　　　　　１６．２　　　　
　　１０．０　　　　　　　１．４８７　　　　　７０
．２８　　　　　−２７３．８　　　　　　１２．７９
　　　　　　　　（Ｘ）（ＳＬ２）　　　３７．０１０
　　　　　　　９．４４　　　　　　３．５０　　　　
　　１．６０３　　　　　６５．５１１　　　　　　１
Ｇ、９　　　　　　　０．３０１２　　　　　　　７．
５１　　　　　　１．５０　　　　　　１．８４７　　
　　　２３．９１３　　　　　　　５．５４　　　　　
　　３．７０１４　　　　　　　美（ＡＳ２）　　　　
３．７０１５　　　　　　　−５．５４　　　　　　１
．５０　　　　　　１．８４７　　　　　２３．９１６
　　　　　　　−７．５１　　　　　　　０．３０１７
　　　　　　−１６．９　　　　　　　３．５０　　　
　　　　１．６０３　　　　　６５．５１．８　　　　
　　　−９．４４　　　　　　１４０．３１９　　　　
　　１９３．８　　　　　　　６．０　　　　　　　１
．７２８　　　　　２８．５２０　　　　　　　７９．
０　　　　　　１８．４　　　　　　　１．５１ｆ３　
　　　　６４．１２１　　　　　　−１００．４　　　
　　　１５９．１２２　　　　　　　　　ＣＩ）［数値例３］基準波長＝５８７．５６ｎ＋ｍ、倍率＝−０，３８０倍
、開口数＝０．０７５．１−　ｙ　　　　　　ｌ−ｘ　
　　　　　ｄ　　　　　　　ｎ　　　　　　　ｖｄｌ　
　　　（Ｘ）　　　　　　　　　　　　　１０．０１　
　　　１．４０４０　　　　　シリコン２　　−１０．
０１　　　　　　　ω　　　　２８．９８３　　−８６
．５８　　　　−１０９．９　　　　　５．０　　　　
１．５１６３　　　　　６４．１４　　　００２．０５　　６１３．４２　　　　　　　　　　　　３．５　
　　　１．７２０５　　　　　３４．７６　　２７．８
４　　　　　　　　　　　　９．５　　　　１．８３４
８　　　　　４２．７７　　１２０．０　　　　　　　
　　　　１６９．８８　　　ω（ＡＳ３）　　　　　　
　　２５．８４９　　４２．９５　　　　　　　　　　
　　４．５　　　　１．７４４０　　　　　４４．８１
０　　４００．６２　　　　　　　　　　　　　０．３
１１　　２９．３　　　　　　　　　　　　　８．０３
　　　　１．７４４０　　　　　４４．８１２　　４２
．９５　　　　　　　　　　　　　０．７１３　　９１
．５０　　　　　　　　　　　　３．０　　　　１．７
８４７　　　　　２５．７１４１８．６０　　　　　　
　　　　　　６．８７１５　　−１９．３０　　　　　
　　　　　　２．８０１．６０３４　　　　　３８．０
１６　　５４．００　　　　　　　　　　　９．５２　
　　　１．６９６８　　　　　５５．５１７　　−２７
．００　　　　　　　　　　　　０．３１８　　４６．
１５　　　　　　　　　　　４．４　　　　１．７５５
０　　　　　５２．３１９　−４６６、４　　　　　　
　　　　　　５３．８９２０　　　　（Ｘ）←Ｌ）［数値例４］基準波長＝５８７．５６ｒｖａ、焦点距１１１＝５０．
２１１１、開口数＝０．０６３　、倍率＝−０，４５倍
、像高＝３．４ｓｒ　　　　　　　　　　ｄ　　　　　　　　　　　ｎ　
　　　　　　　ｖａｌ　　　　　　　ω　　　　　　８
７．７２　　　　　　　■　　　　　　２４．０　　　
　　　１．５１６　　　　　６４．１３　　　　　　　
■　　　　　　　７．２８４　　　　　　　　　　　　
　ｏＯ（ＡＳ４）　　　　　　６．７０５　　　　　　
１９．９　　　　　　３．２　　　　　　１．６９４．
　　　　５０．８６　　　　　　１５７、８　　　　　
　１２．２７−２０．８　　　　　　２．０　　　　　
　１．７６２　　　　　２６．６８　　　　　　２３．
６　　　　　　１０．３９　　　　　１５０．０　　　
　　　４．００　　　　　　１．６９７　　　　　５５
．５１０　　　　　−２０．９　　　　　　１．８０　
　　　　１．７１７　　　　２９．５１１　　　　　　
−３０．９　　　　　　０．３０１２　　　　　　５１
．０　　　　　　３．２０　　　　　　１．６９７　　
　　　５５．５１３　　　　　　−６７．３　　　　　
　５４．７０１４　　　　　　　００（Ｉ２）［数値例５］基準波長＝５８７．５６ｎ＋ｎ、焦点距離＝２８．１ｎ
ｌ１１１、開口数＝０．０６３　、倍率＝−０，１２倍
、像高＝３．３１１１１１１ｒ　　　　　　　　　ｄ　　　　　　　　　ｎ　　　　
　　　ｖａｌ　　　　　　　　ｏｏ　　　　　　　１１
６．６２　　　　　　　　（Ｘ）　　　　　　　　２４
．０　　　　　　　１．５１６．　　　　　６４．１３
　　　　　　　　ｏｏ　　　　　　　　７４．０・・４
　　　　　　　ω　　　　　　　２５．０　　　　　　
　１．５１６　　　　　６４．１５　　　　　　　００
　　　　　　　５．０６　　　　　　　ω（ＡＳ６）　
　　０１３１７　　　　　　９．９４　　　　　１．７
７　　　　　１．５８３　　　　４６．４８　　　　　
−１６５．０　　　　　　６．３４９　　　　　−９．
４４　　　　　１．１１　　　　　１．７６２　　　　
２６．６１０　　　　　　１３．０　　　　　　　６．
６７１１　　　　　−３２．９　　　　　　２．２２　
　　　　１．６９１　　　　　５４．８１２　　　　　
−９．５０　　　　　１．００　　　　　１．７４０　
　　　３１．７１３　　　　　−１３．５　　　　　　
０．２０１４　　　　　２５．０　　　　　　１．７７
　　　　　１．７２９　　　　５４．７１５　　　　　
　−５３．０　　　　　　　２．００１６　　　　　　
ω　　　　　　３２．０　　　　　　１．８３５　　　
　　４２．７１７　　　　　　　ω　　　　　　　２．
Ｏ１８ω（Ｉ、）［数値例６］基準波長＝５８７．５６ｒｎ、倍率＝−０，７１倍、開
口数＝０．１０４　、像高＝４．０ｎｎｒ　　　　　　
　　　ｄ　　　　　　　　　ｎ　　　　　　　ｖｒａｌ
　　　　　　　　ｏｏ（Ｉ；、、　Ｉｓ　）　２．０２
−１６．６０、・４．６　　　　　　１．８０６　　　
　　４０．９３　　　　　　−７．００　　　　　　１
．６　　　　　　１．８０５　　　　　２５．４４　　
　　　　−１４．１０　　　　　５７．４５　　　　　
　　ω（ＡＳ５）　　　１６．７６　　　　　２６．１
　　　　　３．７　　　　　１．７４３　　　　４９．
３７　　　　　−１８６．５　　　　　　０．２８　　
　　　１６．０　　　　　４．６　　　　　　１．６９
７　　　　５５．５９　　　　　　３８．３　　　　．
２．３５１０　　　　　　７３．８　　　　　　１．４
０　　　　　１．８０５　　　　　２５．４１１　　　
　　　９．２３　　　　　　７．４２１２　　　　　−
８．７６　　　　　１．４０　　　　　１．６０３　　
　　３８．０１３　　　　　　２６．０　　　　　　５
．５７　　　　　１．６４０　　　　６０．１１４　　
　　　　−１３．９　　　　　　　０．２０１５５５．
０　　　　　　４．４０　　　　　１．７２０　　　　
　４２．０１６　　　　　　−３４．２　　　　　　３
６．４１７　　　　　　　ω（Ｉ４）〈以下、余白〉各数値例において、ｒは各面の曲率半径、ｄは各面の間
隔、ｎは各レンズまたはプリズムの屈折率、ν、は各レ
ンズまたはプリズムのアツベ数である。なお、数値例３
はシリンドリカルレンズおよびトーリックレンズを含ん
でいるため、曲率半径を光軸を含み且つ液柱の軸に垂直
な面内（ｒＹ）およびそれに直交する面内（ｒＸ）に分
けて示した。ｒｘの数値の記入のない面は軸対称な面で
ある。

各数値例の収差補正状態を第９図ないし第１４図に示す
。第９図、第１０図、第１２図、第１３図および第１４
図はそれぞれ数値例１．２．４．５および６についての
幾何光学的収差曲線図である。

これらの収差曲線図の内、球面収差、コマ収差において
、１は波長λ−５８７，５６ｎｍ　（標準波長）、２は
波長λ＝６５６．２７ｎｍ、　３は波長λ＝４８Ｂ、１
３ｎｍに関するものである。また、非点収差において、
Ｔはタンジェンシャル像面、Ｓはサジタル像面を示す〇＝　４２　− なお、数値例３はシート状光束により照明された傾斜物
面を写像する特殊な対物レンズであるため、その結像特
性を幾何光学的収差曲線図ではなく、第１１ＡないしＩ
ＩＣ図に波動光学的ＭＴＦ　（１４ｏｄｕｌａｔｉｏｎ
　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　ＦｕｎｃＴｉｏｎ）、Ｐ　Ｔ　Ｆ
　（Ｐｈａｓｅ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ
）　、線像強度分布および傾斜物面に対する像面湾曲と
して示した。第］−１Ａおよび１１８図は最大像高およ
び軸上における波動光学的ＭＴＦ、ＰＴＦおよび線像強
度分布、第１１Ｃ図は傾斜物面に対する像面湾曲である
。

〔発明の効果〕

本発明によれば、フレア等のない鮮明な画像が得られ、
しかも計測操作性のよ（、極めて優れたコストパーフォ
ーマンスをもつ液柱形状物体観測用光学系を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は液柱試料、シート状照明光束および液柱断面を
観測する第１写像光学系の光軸の相対的配置を示す図、
第２図は本発明光学系の一実施例の各光学系の平面配置
図、第３Ａ図ないし第３＝　４３　− ０図は液柱内部におけるシート状照明光束の形状を示す
図、第４Ａ図および第４Ｂ図は液柱にその主断面に沿っ
て幅細い光束を射入させた場合に生ずる反射）ｌ／アー
の迷光の様子を示す図、第５図は液柱の表面上その主断
面から離れた位置に一定の幅の照明光を射入させた場合
に生ずる透過および反射フレアーの迷光の様子を示す図
、第６図は背景壁面上に描かれたパターンを液柱を透か
して見た様子を示す図、第７図は液柱中心軸に対して側
斜した照明を行う場合の概念図、第８図は側斜照明を第
２図の実施例に適用した構成の配置側面図、第９図は第
２図に示した実施例の第１照明光学系の幾何光学的収差
曲線図、第１０図は第２図に示した実施例の第２照明光
学系の幾何光学的収差曲線図、第１１Ａ図ないし第１１
Ｃ図は第２図に示した実施例の第１写像光学系のＭＴＦ
−ＰＴＦ１線像強度分布および像面湾曲を示す図、第１
２図は第２図に示した実施例の第２写像光学系の幾何光
学的収差曲線図、第１３図は第２図に示した実施例の第
３写像光学系の幾何光学的収差曲線＝　４４− 図、第１４図は第２図に示した実施例のリレーレンズの
幾何光学的収差曲線図である。特許出願人　　　　　　　　　２１１９．−．１１、＝
　４５　＝ン手続補正書　　　　２イ平成２年１゛２月７２日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）透明な液柱の、内部断面における温度分布または
マランゴニ対流の計測、表面における条痕の計測、およ
び外形母線上の波動の計測のうち、二つ以上の計測を同
時に実施するための照明光学系および写像光学系を備え
た液柱形状物体観測用光学系において、前記照明光学系および写像光学系は各々複数の光学系を
備えていてこれら照明光学系および写像光学系の組合わ
せにより前記各々の計測を行うための光学系を構成し、
液柱側面の円周に沿った方向において各写像光学系の前
記液柱から射出する光軸を順次隣接させるように配置す
ると共に、前記内部断面における温度分布あるいはマラ
ンゴニ対流の計測に用いる照明光学系、および表面条痕
計測用照明光学系の前記液柱に入射する光軸が前記写像
光学系の液柱から射出する光軸の外側に位置するように
各光学系を配置したことを特長とする液柱形状物体観測
用光学系。
（２）請求項（１）に記載の液柱形状物体観測用光学系
において、該光学系は、前記内部断面における温度分布またはマラ
ンゴニ対流の計測、表面における条痕計測、および外形
母線上の波動計測の三つを同時に実施するための複数の
照明光学系および写像光学系を備えており、前記写像光
学系の内の最外側の二つの写像光学系の液柱から射出す
る光軸のなす角が９０゜を超えないことを特長とする液
柱形状物体観測用光学系。
（３）光源と、スリット状照野絞りと、該スリット状照
野絞りの像を形成する光学系とを備えた透明液柱内部断
面計測用照明光学系であって、前記透明液柱の主断面に
前記スリット状照野絞りおよびスリット状照野絞りの像
を形成する光学系により形成されたシート状照明光束を
射入させ、前記照野絞りの像を、液柱中心軸上又はその
近傍に結像させることを特長とする透明液柱内部断面計
測用照明光学系。
（４）スリット状照明光束を発生する照明光学系と、該
照明光学系により照明された透明液柱の像を形成する写
像用対物レンズとを備えた液柱表面条痕計測用光学系に
おいて、前記液柱表面上の条痕が走る方向と前記写像用対物レン
ズの光軸とにより定まる平面に対して、前記液柱半径の
ほぼ１／２より小さい幅をもつように前記スリット状照
明光束の大きさを選定すると共に、該前記平面に対して
ほぼ垂直の方向から照明光束を射入させることを特長と
する液柱表面条痕計測用光学系。
（５）内部に照明光を散乱する微粒子を浮遊させた透明
液柱試料を照明する柱外形波動計測用照明光学系であっ
て、前記透明液柱試料の中心軸と前記照明光学系による
照明光束の照射方向とのなす角斜角αを２０゜≦α≦７０゜の条件を充すように設定したことを特長とする液柱外形
波動計測用照明光学系。
（６）透明液柱試料の像を形成する液柱外形波動計測用
写像光学系において、前記透明液柱試料の背景となる平面に該液柱試料の母線
に沿って、等間隔の直線縞或いは方形等からなる模様を
描き、前記透明液柱試料を透して該模様を写像すること
を特長とする液柱外形波動計測用写像光学系。
（７）液柱表面条痕の像を形成する第１の結像レンズと
、液柱外形波動の像を前記第１の結像レンズによる像面
内で相隣接する面積部分に形成する第２の結像レンズと
、前記第１、第２の結像レンズによる物体像を所望の位
置に再結像させるリレーレンズとを備えた液柱表面条痕
計測用写像光学系。