JPH0694431A - 非接触式形状検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 短時間の作成時間と最小の設備でホログラム
原器を作成し、このホログラム原器を用いて簡単な方法
でしかも正確に被験物体の形状を非接触にかつ実時間で
検査する。 【構成】 音響光学回折素子３７に入力される電気信号
４３を変化させることにより基準物体のホログラムの所
定行に対応する位相型格子パターンを音響光学回折素子
に形成しホログラム表示するホログラム原器が設けられ
る。このホログラム原器の前または後に被験物体３５が
配置される。連続発振のレーザー光がビームスプリッタ
３４により分割され、一方は参照光として、他方はホロ
グラム原器もしくは被験物体のどちらか一方に入射され
る。ホログラム原器からの回折光と参照光を重ね合わす
ことにより時間変調された干渉信号が発生され、この干
渉信号の位相空間分布の歪を解析することにより被験物
体の基準物体に対する形状の歪みが検査される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ホログラム原器作成方
法及びそのホログラム原器を用いて基準となる物体の形
状に比ベて被験物体の形状がどれほど歪んでいるかを検
査する非接触式形状検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】このような非接触に物体の形状を検査す
る方法としては、例えば「高精度鏡面形状測定法」（１
９８８年、オプトロニクス社）等に詳細に記載されてい
る方法等から知れらるように種々の方法がすでに提案さ
れている。特に、その中でも計算機ホログラムを使った
方法は精度が高く、実時間の計測が可能なため実用化の
期待が寄せられている。特に最近では、計算機ホログラ
ムの一つであるゾーンプレート１は、非球面形状を持っ
たレンズ表面の形状の検査として注目を集めている。図
１は計算機ホログラムの一種であるゾーンプレートであ
り、球面や非球面の検査等によく用いられる。図２は、
このゾーンプレートを用いて非球面形状の検査を行った
例であり、パターンの歪み２が基準物体に対する被験物
体の形状の歪みを表している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の計算機ホログラムを使った方法にはいくつかの問題が
ある。まず第１に、被験物体の種類の数だけホログラム
原器を揃えなければならないことである。第２には、ホ
ログラム原器は複写できないため、大量生産が難しいと
いう問題がある。更に第３には、ホログラム原器を作成
する段階で時間がかかるとともに、ホログラム原器を作
成するために特殊な高価な装置が必要になり、そのた
め、簡単にホログラム原器を作成できるというわけでは
ない、という問題がある。

【０００４】例えば、ホログラムの作成法の代表例とし
ては、２つの方法がある。一つは、ホログラム原図をＸ
−Ｙプロッターで描画し、これを写真に縮小する方法で
ある。他の方法は、電子ビーム露光装置でフォトレジス
トなどに直接描画する方法である。前者の方法で必要と
する装置は、Ｘ−Ｙプロッターであるが、これは近年普
及はしているものの、この方法で作られたホログラム原
器は、各プロセスでの誤差の累積により、精度が出にく
いという問題がある。また、ホログラムの格子幅が０．
１ｍｍより細いピッチの格子は作成できない。そのた
め、プロッターを使った方式では、数１０波長の収差を
持つ波面の検査が限界である。更に、作成工程に少なく
見積もっても数時間は必要という点も問題である。

【０００５】一方、電子ビーム露光装置を使った直接描
画方式は、最小格子幅が５μｍのものまで書くことがで
きる。そのため、５００波長以上の収差を持つ波面の検
査を精度良く、このホログラム原器で検査することがで
きる。しかし、電子ビーム露光装置は高価であり、作成
時間もかかるため、仮に検査装置を生産現場で使用する
と考えると、電子ビーム露光装置を用いた方法は実用的
でない。

【０００６】従って、本発明の課題は、短時間の作成時
間と最小の設備でホログラム原器を作成することが可能
なホログラム原器作成方法を提供することである。

【０００７】また、本発明の他の課題は、このホログラ
ム原器を用いて簡単な方法でしかも正確に被験物体の形
状を非接触に検査できる非接触式形状検査装置を提供す
ることである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、この課題を解
決するために、被験物体の基準物体に対する形状の歪み
を非接触でかつ実時間に検査する非接触式形状検査装置
において、音響光学回折素子に入力される電気信号を変
化させることにより基準物体のホログラムの所定行に対
応する位相型格子パターンを音響光学回折素子に形成し
ホログラム表示するホログラム原器と、連続発振するレ
ーザー光源と、連続発振のレーザー光をコリメートした
後２分割し、一方は参照光として、他方はホログラム原
器もしくは被験物体のどちらか一方に入射させ、ホログ
ラム原器からの回折光と参照光を重ね合わすことにより
時間変調された干渉信号を発生させる手段とからなり、
この干渉信号の位相空間分布を光電変換素子を用いて測
定し、位相空間分布の歪を解析することにより被験物体
の基準物体に対する形状の歪みを読みとる構成を採用し
た。

【０００９】

【作用】好ましい実施例では、連続発振のレーザー光は
スリット状の平面波にされ、２分割されて、一方が参照
光にされ、他方が被験物体に入射される。音響光学回折
素子からなるホログラム原器には、それに入力される電
気信号を変化させることにより基準物体のホログラムの
所定の行に対応する位相型格子パターンが形成される。
被験物体を透過もしくは反射した物体光を前記ホログラ
ム原器に入射しホログラム原器からの回折光と参照光を
重ね合わすことにより時間変調された干渉信号が発生さ
れる。この干渉信号の位相空間分布が光電変換素子を用
いて測定され、位相空間分布の歪を解析することにより
被験物体の基準物体に対する形状の歪みが検査される。

【００１０】また、好ましい実施例では、２分割された
他方の光がホログラム原器に入射され、ホログラム原器
からのホログラム回折光が被験物体に入射され、その後
上述したように参照波と重ねられ時間変調された干渉信
号が発生される。

【００１１】また、好ましい実施例では、ホログラム原
器からのホログラム回折光は光偏向手段を介して被験物
体に入射され、この光偏向手段によりスリット状平面波
が長手方向に垂直な方向に被験物体の全ての面に渡って
投射される。偏向方向の行に対応する位相型格子パター
ンを光偏向に従って順次音響光学回折素子に形成するこ
とにより被験物体全体に対する干渉信号が形成され、被
験物体全体の基準物体に対する形状の歪みを読みとるこ
とが可能になる。

【００１２】また、好ましい実施例では、ホログラム原
器からのホログラム回折光が像面回転手段を介して被験
物体に入射される。像面回転手段により光軸は変えない
で像面だけが回転され、被験物体全体に対する干渉信号
が形成される。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面を参照して
詳細に説明する。

【００１４】まず、ホログラム原器の作成方法について
説明する。

【００１５】まず、ホログラム原器の特徴について述べ
る。本発明実施例では、ホログラム原器として音響光学
回折素子３が用いられる。音響光学回折素子３には図３
に示すように、音響光学結晶の端面３ａから音波が電気
信号源４を介して入射される。音響光学回折素子３結晶
内に音波が次々に伝搬すると、結晶内には位相が空間的
に異なった位相型の格子３ｄが形成される。従って、結
晶内に入力する信号源４の電気信号にあらかじめ計算機
で計算されたホログラムパターンを入力するだけで、必
要とするホログラムが音響光学回折素子３に書き込まれ
る。図３に示すように、書き込まれる格子の幅ｄは音波
の速度ｖと入力電気信号の周波数ｆに従って決まり、 ｄ＝ｖ／ｆ の式で表される。

【００１６】例えば、図３に示したように音響光学回折
素子３に１００ＭＨｚから５０ＭＨｚまで線形に変化す
る電気入力信号５が入力され、この入力信号５の周期が
Ｈ／ｖとする。ここで、Ｈは音響光学回折素子３の有効
長さである。従って、例えば音波の速度が６６０ｍ／ｓ
とすると、１００ＭＨｚの入力信号が入力された時点ｔ
0で形成された格子幅６．６μｍの位相型格子パターン
は音速ｖで上方に進み、ｔ1の時点で音響光学回折素子
の図３の上端に達し、一方このとき音響光学回折素子３
には５０ＭＨｚの入力信号が入力されるので、下端には
１３．２μｍの格子幅の位相型格子パターンが形成され
る。

【００１７】このとき、この音響光学回折素子３に図３
に示すように平面波６を入射すると、位相型格子パター
ンに従って回折光が発生し、その内の１次回折光７を見
ると点Ｏにほぼ集光する球面波が発生する。

【００１８】上述の例では、入力信号５の周波数を時間
とともに線形に減少させて球面波を形成したが、音響光
学回折素子３に入力する電気信号４を任意に書き換える
と、球面波に限らず任意の波面形状を持つ波面を作るこ
とができる。

【００１９】即ち、形状が基準値を示す仮想の物体に仮
想の平面波を入射し、そのときの物体反射光もしくは物
体透過光の波面形状を計算により求め、この物体光の波
面に参照光となる仮想の平面波を重ね合わせ、このとき
発生する干渉縞のパターンを計算機で求めておく。音響
光学回折素子に所定の電気信号を入力することにより干
渉縞のパターンの１行（図１のｎ1の行に対応）のパタ
ーンに対応する位相型格子パターンを音響光学回折素子
に形成してホログラム表示を実時間に行なう。更に干渉
縞パターンの各行（ｎ１．．．）のパターンに従って電
気信号を順次変化させ位相型格子パターンを各行毎に音
響光学回折素子に形成して実時間で書き換えることによ
りホログラムパターンの全空間を実時間に表示する。こ
こで図１のｎrの行はゾーンプレートの中心を通過し、
そのときの半径分に対応するパターンが図３の音響光学
回折素子に入力信号５を印加したときに形成されるパタ
ーンに対応する。

【００２０】このように、ホログラム原器を計測系の中
に置いたままで実時間で作成することが可能になる。
又、ホログラムのパターンを実時間に書き換えることが
できるため、ホログラム原器である音響光学回折素子が
一つあれば、種々のホログラムパターンを実時間で表示
できる。

【００２１】次に、このように形成されるホログラム原
器を用いて非接触に被験物体の形状の歪みを検査する光
学系について説明する。

【００２２】このための一般的なホログラム干渉計が図
４に図示されている。１０はレーザー光源で、このレー
ザー光源から出た光はビームエキスパンダー１２、コリ
メートレンズ１３を通過して平面波になる。この平面波
はビームスプリッター１４で２分割され、その一方は、
ミラー１８で反射され参照光１９としてハーフミラー２
１を経て観察面１７上に導かれる。もう一方の光は被験
物体１５に導かれる。被験物体１５は透過物体でも反射
物体でもよい。ここでは、透過物体の例を示す。被験物
体１５にはビームスプリッター１４からの平面波が入射
し、被験物体１５を通過した光、すなわち物体光２０は
ホログラム原器１６に入射する。ホログラム原器１６で
回折された光のうち１次回折光だけをミラー２２、ハー
フミラー２１を経て観察面１７上に導く。

【００２３】通常の計算機ホログラムを使ったときの干
渉計の場合、あらかじめ基準物体の形状からホログラム
パターンを計算で求めておき、それと同じパターンを２
値化して記録する。記録する過程では、電子線ビームを
使うのが最近では一般的である。従って、仮に物体が基
準物体と同じ形状をしている場合には、ホログラム原器
１６で回折された光は平面波となる。観察面上では回折
光と参照光が重なり、干渉縞を作る。被験物体が基準物
体の形状と同じ場合には干渉縞は全体が一様な明るさに
なり、縞状のパターンは観察されない。これに対して、
観察される干渉縞の本数が多ければ、それだけ被験物体
の形状が基準の形状に比ベて歪んでいることになり、例
えば、図２のようなパターンが観察される。

【００２４】このような干渉計において、ホログラム原
器１６を上述したような音響光学回折素子３で置き換え
るだけでは干渉縞は見えない。それは、音響光学回折素
子の中に書き込まれるホログラムが素子の中を音速で走
り抜けてしまうため、ホログラム回折光が静止していな
いことと、更にホログラムの移動に従って起こるドップ
ラーシフトにより、回折光が音響光学回折素子に入力し
ている周波数と同じ周波数で変調を起こすからである。
その様子を図５に示す。図５において、ｗ0は入射光の
周波数で、ｆは音響光学回折素子３の入力信号の変調周
波数で、この値が１次回折光のドップラーシフト量に等
しい。

【００２５】このように、図４の構成で、ホログラム原
器を音響光学回折素子で置き換えた場合には、音響光学
回折素子の中に書き込まれるホログラムは、音響光学回
折素子の中を音速で走り抜けてしまい、そのため、静止
したホログラムの回折像を観察することが出来ない、と
いう問題があり、更に開口がスリット状になっているた
め、通常のホログラム乾板のように面全体から出る回折
像を同時に観察することが出来ない、という問題があ
る。

【００２６】まず、ホログラム移動に対する問題を解決
した光学系を図６に示す。

【００２７】図６において、３１は、コヒーレント長が
少なくとも数ｃｍで連続発振するレーザー光源である。
このレーザー光源からでたレーザー光は、ビームエキス
パンダー３２、コリメートレンズ３３に入射しスリット
状のスリット光が形成され、ビームスプリッタ３４に入
射される。ビームスプリッタ３４に分割された一方の光
は、被験物体３５に投射される。もう一つは、参照光と
して用いられピンホール４５に導かれている。ここでは
透過物体の被験物体について説明する。

【００２８】被験物体３５を透過したレーザー光は被験
物体焦点位置に置かれたスリット３６を通過して音響光
学回折素子３７に入射される。この音響光学回折素子３
７は図３の音響光学回折素子３に対応し、計算機ホログ
ラムとして使用される。従って、あらかじめ計算機で計
算されているホログラムのパターンを音波の時間的変化
として信号を変換した後、信号源４３を介して音響光学
回折素子３７に書き込まれる。この信号源４３は、図３
に示したように周波数ｆ（ｔ）が線形に減少する入力信
号４４を発生し、従って音響光学回折素子３７には格子
幅が上端にいくに従い減少する位相型格子パターンが形
成され、これが音響光学回折素子を音速で通過する。

【００２９】音響光学回折素子３７に書き込まれたホロ
グラムで回折された光は、その後、フーリエ変換レンズ
３８、スリット３９、逆フーリエ変換レンズ４０を通過
する。スリット３９はレンズ３８の焦点位置に置かれて
いる。更にスリット３９はレンズ１０の焦点距離離れた
位置にも置かれている。スリット３９の目的は、音響光
学回折素子３７の１次回折光だけを通過させることにあ
る。レンズ４０を通過した光は、ミラー４１で反射さ
れ、ビームスプリッタ４２を通過して、観察面に到達す
る。一方ビームスプリッタ３４で反射された参照光は、
ミラー４２’で反射され、ビームスプリッタ４２で反射
され、観察面上に到達する。ビームスプリッタ４２で重
ね合わされた、参照光と音響光学回折素子の１次回折光
は互いに光軸が一致するように配置され、観察面上では
参照光と音響光学回折素子の１次回折光によって干渉縞
が作られる。

【００３０】しかし、この場合、ホログラム移動によっ
て発生したドップラーシフトの影響で１次回折光は数１
０メガＨｚで時間的に変調されてしまう。一方、参照光
はもともと変調されていないため、この参照光と１次回
折光が作る干渉信号は数１０メガＨｚで変調されてい
る。従って、肉眼でこの干渉縞を観察することは不可能
である。撮像素子でもストリークカメラを用いれば可能
であるが、あまりにも高価のため実用的ではない。従っ
て、本発明では、観察面上に高速応答用の光電変換素子
４６を用いて、数１０メガＨｚの干渉信号を検出するこ
とにした。光電変換素子４６の入射窓にはピンホール４
５が置かれており、光電変換素子と共に移動する。光電
変換素子４６は、観察面上を２次元的に移動できる仕組
みになっている。

【００３１】図７に検出結果を示す。ここで観測すべき
値は干渉信号の変調周波数ではなく、変調された干渉信
号の位相である。時間軸は固定しておき、光電変換素子
を観察面上を移動させる。そして、そのたびに干渉信号
の位相を固定時刻で読み取る。この様にして得た位相空
間分布図８０は、干渉縞を例えばストリークカメラのよ
うなもので一瞬だけ切り出した時の結果と同じ結果にな
っている。

【００３２】動作原理を説明する。連続発振のレーザー
光源３１から出射した連続発振光は物体光と参照光に分
けられる。物体光は被験物体３５を通過する。この時、
物体光の波面形状は被験物体の形状を反映した波面にな
っている。この光が音響光学回折素子３７に入射され
る。音響光学回折素子の中はあらかじめ基準物体の形状
を基にして計算されたホログラム原器が書き込まれる
が、音速で移動している。そのため、ホログラムの１次
回折光はドップラーシフトの影響で周波数が数１０メガ
Ｈｚ変調される。この光が全く変調されていない参照光
と重なり合うため、干渉信号は時間的に変調された信号
となる。その変調された干渉信号を小さなピンホール４
５を通して光電変換素子４６で検出する。光電変換素子
の位置をかえると検出される干渉信号の変調周波数が変
化するが、ここでは位相の変化に注目する。この干渉縞
観察面上に置かれた光電変換素子４６の出力がアナログ
−デジタル変換器４７でデジタル信号に変換され、光電
変換素子の出力が信号処理回路４８のデーターメモリー
に記録される。この干渉信号の強度から特定の時刻にお
ける位相を求め、この操作を繰り返しながら、光電変換
素子を干渉縞観察面上を走査し空間的な位相分布画像が
求められる。

【００３３】ホログラム原器は先に述べたように、あら
かじめ基準物体の形状を基にして計算されているので、
被験物体の形状が基準形状と一致しているならば、ホロ
グラムの１次回折光は完全な平面波になる。そのため、
平面波である参照波とこの１次回折光を重ね合わせたと
き発生する干渉信号の位相は空間的に一様である。これ
は、静止した干渉縞でたとえれば干渉縞の明るさが空間
全体に一様な明るさになることとおなじことである。一
方、被験物体が歪を持っている場合には、ホログラム原
器に入射する光の波面形状が歪を持つため、ホログラム
回折光の波面形状は平面波にはならないで歪を持った波
面となる。従って、干渉信号の位相は空間的に一様には
ならず、その位相差が、波面の歪に相当している。従っ
て、空間的に全ての位置で干渉信号の位相を求め、それ
をモニター４９に出力すると、被験物体の形状歪を観察
することが可能になる。この状態が図８に示されてい
る。同図において、光電変換素子の位置をｘ、ｙ方向に
それぞれ変化させながら、検出信号の位相を検出してい
る。実線８１は、位相の２πの所を示している。

【００３４】このようにホログラムの移動によって起こ
る変調干渉信号のうち、位相を全空間で検出することに
より、静止した干渉縞のパターンと同じものを得ること
ができる。

【００３５】以上の説明は、被験物体を通過した光をホ
ログラム原器で波面を補正させるという順序であるが、
これはこの順番に限られる必要はない。その例が図９に
図示されている。同図において図６と同一部分には同一
の符号が付され、その詳細な説明は省略されている。図
９において、ホログラム原器３５に平面波を入射し、ホ
ログラムの１次回折光を被験物体３７に入射させる。仮
に被験物体が基準物体と形状が同じで歪があれば、被験
物体の通過光または反射光が平面波になる。それが平面
波であるか否かを調ベる手段は図６に示した干渉計と同
じものを使う。なお、図９において、８２、８３はそれ
ぞれ、図６の信号発生器４４に対応する信号発生器、ホ
ログラムを計算する計算機を示している。

【００３６】また、上述した実施例では、音響光学回折
素子の開口がスリット状であるため、通常のホログラム
パターンの１行分しか表示できない。その改善策として
大きく分けて２つの方法がある。

【００３７】その１つは光偏向手段、例えばガルバノミ
ラーを用いて走査し、観察領域を拡張する方式である。
その例を図１０に示す。図１０において、レーザー光源
５１からでたレーザー光は、シリンドリカルなビームエ
キスパンダ５２、シリンドリカルなコリメートレンズ５
３、ビームスプリッタ５４を経て音響光学回折素子（ホ
ログラム原器）５５に入射される。音響光学回折素子５
５で回折された光はシリンドリカルレンズ５６、ガルバ
ノミラー５７を通過後被験物体５８に入射され、干渉計
５９に達する。この干渉計は、図６に示した干渉計に対
応する。

【００３８】図１０では、音響光学回折素子５５の１次
回折光の集光する点にスリット状のガルバノミラー５７
が配置されている。ガルバノミラー５７で反射した光
は、ガルバノミラーの回転に従って偏向される。スリッ
ト光の長手方向の垂直な方向に偏向されるため、被験物
体５８は上から順にスリット光に従って投射される。被
験物体５８を投射する位置に応じて、音響光学回折素子
５５に書き込むホログラムパターンを書き換える。即
ち、ガルバノミラー５７は、駆動源７０により偏向さ
れ、スリット状平面波が長手方向に垂直な方向に被験物
体の全ての面に渡って投射される。その偏向方向の行に
対応する位相型格子パターンが光偏向に従って電気信号
７１を変化させることにより順次音響光学回折素子に形
成される。

【００３９】従って、図１１に示すように、観察面上で
みていると、干渉縞が１行づつ順番に現れる。ガルバノ
ミラーの回転が速いときには、等位相線６０が１列づつ
連続して見えるため、干渉計の観察面上では等位相線が
同時に現れているかのように見える。

【００４０】第２の方法は、図１２に示したように像面
回転プリズムを使った例である。図１２において、図１
０と同一素子には同一の符号を付し、その説明は省略す
る。図１２に示すように、音響光学回折素子５５の回折
光の光路中に像面回転プリズム６７が配置されている。
このプリズムを回転させると出射光の画像が回転する。
回転中心が光軸と一致しているとき、音響光学回折素子
中に書き込むべきホログラム内容は書き換える必要がな
い。従って干渉計の観察面上では、図１３に示すように
所定行の等位相線７２が光軸を中心として回転し、干渉
計の観察面上では等位相線が同時に現れているかのよう
に観察される。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、短時
間の作成時間と最小の設備でホログラム原器を作成する
ことが可能になり、またこのホログラム原器を用いて簡
単な方法でしかも正確に被験物体の形状を非接触にかつ
実時間で検査できることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】計算機ホログラムの一種であるゾーンプレート
の説明図である。

【図２】図１のゾーンプレートを用いて非球面形状の検
査を行った例の説明図である。

【図３】音響光学回折素子に位相型格子パターンを形成
する原理を説明した説明図である。

【図４】ホログラム原器を用いた干渉計の一般的な構成
を示す構成図である。

【図５】１次回折光のドップラーシフトを説明した説明
図である。

【図６】音響光学回折素子をホログラム原器とした干渉
計の第１の実施例を示す構成図である。

【図７】光電変換素子からの位相信号を示した信号図で
ある。

【図８】観察される位相信号全体を示した説明図であ
る。

【図９】音響光学回折素子をホログラム原器とした干渉
計の第２の実施例を示す構成図である。

【図１０】（Ａ）は音響光学回折素子をホログラム原器
とした干渉計で被験物体の全ての領域を検査する第１の
実施例の上面図、（Ｂ）はその側面図である。

【図１１】図１０の構成で観察される等位相線を説明す
る説明図である。

【図１２】音響光学回折素子をホログラム原器とした干
渉計で被験物体の全ての領域を検査する第２の実施例を
示す構成図である。

【図１３】図１２の構成で観察される等位相線を説明す
る説明図である。

【符号の説明】

３ 音響光学回折素子 １５ 被験物体 １６ ホログラム原器 ３５ 被験物体 ３７ 音響光学回折素子 ４５ ピンホール ４６ 光電変換素子 ５５ 音響光学回折素子 ５７ ガルバノミラー ５８ 被験物体 ６７ 像面回転プリズム

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被験物体の基準物体に対する形状の歪み
   を非接触でかつ実時間に検査する非接触式形状検査装置
   において、 音響光学回折素子に入力される電気信号を変化させるこ
   とにより基準物体のホログラムの所定行に対応する位相
   型格子パターンを音響光学回折素子に形成しホログラム
   表示するホログラム原器と、 連続発振するレーザー光源と、 連続発振のレーザー光をコリメートした後２分割し、一
   方は参照光として、他方はホログラム原器もしくは被験
   物体のどちらか一方に入射させ、ホログラム原器からの
   回折光と参照光を重ね合わすことにより時間変調された
   干渉信号を発生させる手段とからなり、 この干渉信号の位相空間分布を光電変換素子を用いて測
   定し、位相空間分布の歪を解析することにより被験物体
   の基準物体に対する形状の歪みを読みとることを特徴と
   する非接触式形状検査装置。
2. 【請求項２】 被験物体の基準物体に対する形状の歪み
   を非接触でかつ実時間に検査する非接触式形状検査装置
   において、 連続発振するレーザー光源と、 連続発振するレーザー光をスリット状の平面波にしこの
   平面波を２分割して一方を参照光とし、他方を被験物体
   に入射させる光学手段と、 音響光学回折素子に入力される電気信号を変化させるこ
   とにより基準物体のホログラムの所定行に対応する位相
   型格子パターンを音響光学回折素子に形成しホログラム
   表示するホログラム原器と、 被験物体を透過もしくは反射した物体光を前記ホログラ
   ム原器に入射しホログラム原器からの回折光と参照光を
   重ね合わすことにより時間変調された干渉信号を発生さ
   せる手段とからなり、 この干渉信号の位相空間分布を光電変換素子を用いて測
   定し、位相空間分布の歪を解析することにより被験物体
   の基準物体に対する形状の歪みを読みとることを特徴と
   する非接触式形状検査装置。
3. 【請求項３】 ホログラム原器で回折された光のうち１
   次回折光だけを観察するために１次回折光の集光点にス
   リットを配置することを特徴とする請求項２に記載の非
   接触式形状検査装置。
4. 【請求項４】 干渉縞観察面上を回折光の長手方向に平
   行移動させる台の上に光電変換素子が配置されることを
   特徴とする請求項２または３に記載の非接触式形状検査
   装置。
5. 【請求項５】 干渉縞観察面上に置かれた光電変換素子
   の出力をアナログ−デジタル変換器でデジタル信号に変
   換し、光電変換素子の出力をデーターメモリーに記録さ
   せ、この干渉信号の強度から特定の時刻における位相を
   求め、この操作を繰り返しながら、光電変換素子を干渉
   縞観察面上を走査し空間的な位相分布画像を求めること
   を特徴とする請求項２から４までのいずれか１項に記載
   の非接触式形状検査装置。
6. 【請求項６】 干渉縞のパターンをモニタする手段を設
   けることを特徴とする請求項２から５までのいずれか１
   項に記載の非接触式形状検査装置。
7. 【請求項７】 被験物体の基準物体に対する形状の歪み
   を非接触でかつ実時間に検査する非接触式形状検査装置
   において、 連続発振するレーザー光源と、 音響光学回折素子に入力される電気信号を変化させるこ
   とにより基準物体のホログラムの所定行に対応する位相
   型格子パターンを音響光学回折素子に形成しホログラム
   表示するホログラム原器と、 連続発振のレーザー光をスリット状の平面波にしこの平
   面波を２分割して一方を参照光とし、他方をホログラム
   原器に入射させる光学手段と、 ホログラム原器からの回折光を被験物体に入射し、被験
   物体を透過もしくは反射した光と参照光を重ね合わすこ
   とにより時間変調された干渉信号を発生させる手段とか
   らなり、 この干渉信号の位相空間分布を光電変換素子を用いて測
   定し、位相空間分布の歪を解析することにより被験物体
   の基準物体に対する形状の歪みを読みとることを特徴と
   する非接触式形状検査装置。
8. 【請求項８】 ホログラム原器で回折された光のうち１
   次回折光だけを観察するために１次回折光の集光点にス
   リットを配置することを特徴とする請求項７に記載の非
   接触式形状検査装置。
9. 【請求項９】 干渉縞観察面上を回折光の長手方向に平
   行移動させる台の上に光電変換素子が配置されることを
   特徴とする請求項７または８に記載の非接触式形状検査
   装置。
10. 【請求項１０】 干渉縞観察面上に置かれた光電変換素
    子の出力をアナログ−デジタル変換器でデジタル信号に
    変換し、光電変換素子の出力をデーターメモリーに記録
    させ、この干渉信号の強度から特定の時刻における位相
    を求め、この操作を繰り返しながら、光電変換素子を干
    渉縞観察面上を走査し空間的な位相分布画像を求めるこ
    とを特徴とする請求項７から９までのいずれか１項に記
    載の非接触式形状検査装置。
11. 【請求項１１】 干渉縞のパターンをモニタする手段を
    設けることを特徴とする請求項７から１０までのいずれ
    か１項に記載の非接触式形状検査装置。
12. 【請求項１２】 被験物体の基準物体に対する形状の歪
    みを非接触でかつ実時間に検査する非接触式形状検査装
    置において、 レーザーパルス光源と、 音響光学回折素子に入力される電気信号を変化させるこ
    とにより基準物体のホログラムの所定行に対応する位相
    型格子パターンを音響光学回折素子に形成しホログラム
    表示するホログラム原器と、 パルスレーザー光をスリット状の平面波にしこの平面波
    を２分割して一方を参照光とし、他方をホログラム原器
    に入射させる光学手段と、 ホログラム原器からのホログラム回折光を光偏向手段を
    介して被験物体に入射させる手段と、 被験物体を透過もしくは反射した光と参照光を重ね合わ
    すことにより時間変調された干渉信号を発生させる手段
    とからなり、 この干渉信号の位相空間分布を光電変換素子を用いて測
    定し、位相空間分布の歪を解析し、また前記光偏向手段
    によりスリット状平面波を長手方向に垂直な方向に被験
    物体の全ての面に渡って投射し、その偏向方向の行に対
    応する位相型格子パターンを光偏向に従って順次音響光
    学回折素子に形成することにより被験物体全体の基準物
    体に対する形状の歪みを読みとることを特徴とする非接
    触式形状検査装置。
13. 【請求項１３】 干渉縞のパターンをモニタする手段を
    設けることを特徴とする請求項１２に記載の非接触式形
    状検査装置。
14. 【請求項１４】 被験物体の基準物体に対する形状の歪
    みを非接触でかつ実時間に検査する非接触式形状検査装
    置において、 レーザーパルス光源と、 音響光学回折素子に入力される電気信号を変化させるこ
    とにより基準物体のホログラムの所定行に対応する位相
    型格子パターンを音響光学回折素子に形成しホログラム
    表示するホログラム原器と、 パルスレーザー光をスリット状の平面波にしこの平面波
    を２分割して一方を参照光とし、他方をホログラム原器
    に入射させる光学手段と、 ホログラム原器からのホログラム回折光を像面回転手段
    を介して被験物体に入射させる手段と、 被験物体を透過もしくは反射した光と参照光を重ね合わ
    すことにより時間変調された干渉信号を発生させる手段
    とからなり、 この干渉信号の位相空間分布を光電変換素子を用いて測
    定し、位相空間分布の歪を解析し、前記像面回転手段に
    より光軸は変えないで像面だけを回転させて被験物体全
    体の基準物体に対する形状の歪みを読みとることを特徴
    とする非接触式形状検査装置。
15. 【請求項１５】 干渉縞のパターンをモニタする手段を
    設けることを特徴とする請求項１４に記載の非接触式形
    状検査装置。