CN110411368A - 干涉信号的相位校正方法 - Google Patents
干涉信号的相位校正方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110411368A CN110411368A CN201910337335.5A CN201910337335A CN110411368A CN 110411368 A CN110411368 A CN 110411368A CN 201910337335 A CN201910337335 A CN 201910337335A CN 110411368 A CN110411368 A CN 110411368A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- phase
- interference signal
- phase offset
- offset
- function
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
本发明提供干涉信号的相位校正方法。在计测伴有周期函数的物理现象时,对不可避免地产生的相位偏移进行校正。在干涉信号的相位校正方法中,从光源对测定对象物照射测定介质,取得呈现周期函数的干涉信号,针对干涉信号在多个采样点进行采样,求出各采样点的相位偏移,根据该相位偏移进行干涉信号的相位校正。
Description
技术领域
本发明涉及去除对周期函数进行数字采样时产生的***误差(Systematicerror)的干涉信号的相位校正方法。
背景技术
存在多种利用了周期函数的物理现象的计测/分析装置。例如是扫描型白色干涉显微镜、相移电子线全息仪等。特别地,干涉现象使用三角函数来表现,呈现周期函数。本发明与光和电子无关,将具有周期函数的物理现象(例如干涉现象)作为对象。在一般被称为相移法的、有意使相位移位的方法中,采样定时自身也同样进行移位,因此能够应用。
以专利文献1为代表,采样定时的重要性一直以来就被关注。专利文献1所示的技术是与用于在取得数据时使采样定时一致的所谓预处理有关的技术。
此外,在专利文献2中,为了确保扫描的线性度而使用触发信号取得干涉信号,但是,这也是与取得数据时的预处理有关的技术。
在非专利文献1中,存在与信号频率的2倍的***误差有关的记载,介绍了与偏移90°采样定时后的内容进行平均化,由此消除***误差。
此外,关于用于校正***误差的若干个算法,叙述了存在容易受到随机噪声的影响的算法。
在非专利文献2中,介绍了干涉计测装置中与信号频率的2倍的***误差及其去除方法有关的算法。
在非专利文献3中,同样存在与周期噪声有关的报告,由于振动噪声而产生相位误差。此外,报告了对该相位误差进行校正的例子。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2013-250127号公报
专利文献2:日本特开2017-9327号公报
非专利文献
非专利文献1:Interferogram Analysis for Optical Testing,SecondEdition,D.Malacara,et.al.,CRC Press,p213,2005.
非专利文献2:Digital wave-front measuring interferometry:somesystematic error sources,J.Schwider,et.al.,Appl.Optics,Vol.22,1983.
非专利文献3:Vibration in phase-shifting interferometry:P.Groot,J.Opt.Soc.Am.A,Vol.12,pp.354-365,1995
发明内容
发明要解决的课题
关于本发明的解决对象,不是如专利文献1和专利文献2那样涉及预处理,而是涉及数据取得后的后处理。如果是仅1点的点计测,则能够在数据取得时使采样定时一致。但是,例如在使用照相机的三维形状计测中,作为采样对象的点不是仅1点的计测,数百万像素成为采样的对象。而且,在三维形状计测中,测定对象物是任意形状,因此,在各个像素中使采样定时在全部像素中一致来进行数据取得在原理上是很难的。例如即使确保了光源的波长扫描时的线性度或物理上移动的装置的扫描的线性度,也会产生该问题。
图3示出如下现象:即使表面或内部存在的试样平坦,在该试样倾斜的状况下,也产生采样定时的偏移。因此,当考虑任意形状的情况时,必须包含采样定时偏移来计测取得数据。
在本发明中,在该数据取得时,提供基于不可避免的采样定时偏移(相位)的所谓相位校正的方法,解决***误差。
如非专利文献1所介绍的那样,即使是相同算法,如果与偏移90°相位的内容进行平均化,则也能够去除***误差,但是,如果使用该方法,则必须偏移90°相位而再次进行数据取得。即,数据取得开始时刻不是相同时刻,因此,无法避免由于不是相同时刻而引起的初始的随机噪声。此外,数据取得需要2倍的时间。
在如非专利文献2、3那样以往公知的相位校正方法中使用了ArcTan,为了求出相位-π/2~+π/2,在ArcTan(X)中,内部的项X需要取-∞~+∞的值。如图6所示,预想到其结果是很难准确地求出-π/2或+π/2的附近的相位。
在使用从一次的取得数据偏移90°的成分而根据ArcTan求出相位时,针对全部输入X,无法确保线性度,针对输入X的灵敏度不同。况且,输入X需要取-∞~+∞的值(参照图6)。
本发明是提供如下技术的方法:求出基于采样定时的偏移的相位偏移等,对该相位偏移的量进行校正,由此消除/校正***误差。
用于解决课题的手段
本发明的干涉信号的相位校正方法对测定对象物照射测定介质,取得具有周期函数的干涉信号,针对所述干涉信号,在多个采样点进行采样,求出各采样点的相位偏移,根据该相位偏移进行所述干涉信号的相位校正。
发明效果
根据本发明,能够对测定对象物的形状的测定等时的数字采样时产生的不可避免的采样定时的偏移等进行校正,能够进行去除了***误差的形状测定和物理计测。
附图说明
图1是本发明的实施方式的一个应用例即扫描型白色干涉显微镜的整体结构图。
图2A是示出由于采样定时偏移而引起的相位偏移的曲线图。
图2B是示出由于采样定时偏移和复折射率而引起的相位偏移的曲线图。
图2C是示出由于复折射率而引起的相位偏移的曲线图。
图3是用于说明在测定具有平面形状的测定对象物的情况下、干涉信号的采样定时也偏移的现象的图。
图4是cos和sin的曲线图。
图5是ArcCos(X)和ArcSin(X)的曲线图。
图6是ArcTan(X)的曲线图,是示出X不取-∞~+∞的值则无法表现相位-π/2~+π/2的曲线图。
图7是示出实施方式的干涉信号的相位校正方法的处理的处理流程图。
图8是存在复折射率时得到的干涉信号的例子。
图9是包含采样定时的偏移的状态下的干涉信号的例子。
图10是示出为了求出复折射率而在XY面内进行平均化的区间区域的例子的示意图。
标号说明
10:装置主体;11:光源(白色光源);12:滤波器(包含波长滤波器);13:分束器;14:双光束干涉物镜(物镜);15:传感器;16:压电致动器;20:载物台;30:计算机;100:扫描型白色干涉显微镜;D:试样(包含测定对象物)。
具体实施方式
下面,关于本发明的干涉信号的相位校正方法,以扫描型白色干涉显微镜为例,基于干涉计测,根据图1~图10进行详细叙述。
图1是本发明的实施方式的一个应用例即扫描型白色干涉显微镜的整体结构图。扫描型白色干涉显微镜100包含装置主体10、载置有计测对象的试样D(测定对象物)的载物台20、对所得到的数据进行处理的计算机(处理器)30。装置主体10包含光源(白色光源)11、滤波器12、分束器13、双光束干涉物镜(物镜)14、传感器(检测器)15、压电致动器16。
如箭头A所示,从光源11出射的照射光(白色光)穿过滤波器(例如波长滤波器、偏振滤波器等)12后,通过分束器13引导至双光束干涉物镜14(箭头B)。照射光通过双光束干涉物镜14内的分束器被分割成朝向测定对象物(包含试样D自身及其内部的物质)侧的第1照射光和朝向未图示的参照镜侧的第2照射光这2个照射光。当从与测定对象物对置配置的双光束干涉物镜14内的分束器到测定对象物的光学距离和从该分束器到参照镜的光学距离相等时,能够以2个照射光的干涉信号的形式观测计测信号,传感器15将该干涉信号作为干涉条纹(干涉图案)进行摄像,作为周期函数的干涉信号被保持、存储在计算机30中。此外,在图1的实施方式中,从分束器13到未图示的参照镜的距离是固定的,因此,通过使用压电致动器16进行扫描(箭头C的运动),使与测定对象物之间的距离变化。扫描型白色干涉显微镜100使用相干长度较短的光源(例如相干长度为1μm以下),但是,在本发明中,相干长度的长度是任意的。可以是激光,也可以是白色光。在白色光中,得到干涉信号的位置成为测定对象物所在的z位置(高度位置)。操作者对扫描型白色干涉显微镜100的计算机30进行操作,沿着箭头C使双光束干涉物镜14在高度方向上移动,在高度方向(z方向)上对测定对象物(包含试样D及其内部的物质)进行扫描(scan),对测定对象物的表面的性状(凹凸等)进行观察。
在图1中,举出将光(包含白色光、激光等)用作对测定对象物进行照射的测定介质的白色干涉显微镜作为例子,但是,在本发明中,只要是以干涉现象为首对周期函数(三角函数、三角波函数等)进行测定的装置,则能够应用。其他装置例如包含使用电子波束作为测定介质的相移电子线全息仪、使用广义的电磁波和粒子等作为测定介质的装置等。
多数情况下,由图1的扫描型白色干涉显微镜100得到的干涉信号包含由于***误差而引起的噪声。以往,提出了消除这种噪声的方法,但是,哪个都不能令人满意。本次,发明人重新专心研讨了该噪声的原因。
由图1的扫描型白色干涉显微镜100得到的干涉信号主要使用三角函数来表现。图2A~图2C是用于说明干涉信号的采样定时的图(但是,没有考虑白色干涉时的高斯分布),纵轴对应于干涉信号的强度(亮度等),横轴对应于设后述基准状态下的干涉信号的强度为最大值的特定点为0度的情况下的相位、或表示相位相对于该基准状态的偏移的相位偏移。而且,下面的式(1)相当于表现图2A~图2C所示的曲线图的数学式。关于式(1)的函数f,表现作为曲线图的纵轴的从作为测定对象的测定对象物得到的干涉信号,被定义为测定对象函数。在本例中,测定对象函数是具有周期性的周期函数,具体而言,是由cos函数表示的三角函数。
【数学式1】
f(z,φst,φc)=cos(z+φst+φc)···(1)
在式(1)中,z是物理上的扫描方向(高度方向)的位置(坐标),按照照相机的帧率,以帧率间隔在多个采样点对所得到的干涉信号进行数字采样。是表示由于后述采样定时的差异而不可避免地产生的相位偏移的相位项。是表示即使采样定时相同、也由于物质(试样D)所具有的复折射率而在观测波形中产生的相位偏移(滞后)的相位项。
在将没有这样的伴有相位偏移的相位项的基准状态假设为{Z,cos(Z)}的组合中,如果是基准状态,则在任意状态下都以{Z,cos(Z)}进行采样,但是,在三维形状测定中的任意形状中,不一定能够始终在哪个点都以{Z,cos(Z)}的基准状态进行采样。如接着使用图3说明的那样,采样定时必定偏移。
照相机的摄像元件(图1中为传感器15)在XY面内具有数百万的像素(Pixel)。在图3中,着眼于XY面内(横向)等间隔配置的3个像素31~33。等间隔配置的各个像素分别按照曲线图中的规定的帧率(例如1/60sec等)34(图3的纵向的时间轴中的等间隔的横线),持续取得与曲线图的横轴的亮度对应的亮度信息。
在白色干涉中,使用马达或PZT等,在与参照面之间的光学距离正好一致时,引起干涉现象。假设测定对象物35(包含试样D的表面及其内部的物质)完全平坦,在倾斜状态下使用照相机进行计测时,照相机的各个像素中观测到的干涉条纹相对于时间的峰值位置也变化。即,沿着与测定对象物35平行的假想直线36,峰值位置移位。
干涉信号(干涉波形)和表示帧率的横线的交点是各个像素中观测到的亮度信息。像素31在采样点37对干涉信号的山形的顶点即亮度的顶点进行采样。另一方面,其他像素32、33在从干涉信号的山形的顶点偏移的部位的采样点38、39进行采样。即,即使是假设为完全平坦的测定对象物35,仅由于倾斜,在各像素中,在干涉信号中采样的点也不同。虽然满足采样定理,但是,由于该采样的定时不同而引起的采样定时偏移成为产生***误差的原因。
这种采样定时的偏移用表示。在图2A中,白色圆圈表示的采样点组21A相当于基准状态下进行采样的采样点的组。另一方面,黑色圆点表示的采样点组21B相当于相对于采样点组21A相对地偏移与22.5°相当的相位偏移量而进行采样的采样点的组。采样点组21A和采样点组21B相当于图3中的采样点37和采样点38(或采样点39)的关系,能够理解为产生采样定时的偏移。
如果相对于横轴的相位中的1个周期360°以超过2个点的数量进行采样,则满足采样定理。在图2A~图2C中,示出按照1个周期8个点、即每45°进行采样的例子。
进而,现实的测定对象物35具有复折射率,相位滞后或提前进行观测。图2B示出在上述采样定时偏移的基础上还考虑由于复折射率而引起的偏移的例子,在数学式中,用表示。在本例中,除了在基准状态下进行采样的采样点组21B和采样定时偏移22.5°而进行采样的采样点组22B以外,存在采样点组23B。针对采样点组22B,当进一步存在复折射率时,在采样点组23B中,看到被计测的点的位置从采样点组22B的位置向上下方向移位,并且相对于采样点组21B向左方向移位。
图2C示出不存在采样定时偏移、但是复折射率为22.5°的例子。采样点组23C呈现与图2B中的采样定时偏移22.5°的采样点组22B相同的形状(相同采样点),但是,在图2C中,可知由于复折射率而向横向移位。
这样,发明人发现采样定时的相位偏移和基于物质的复折射率的相位偏移导致观测时的***性噪声的产生。因此,发明人实现了按照以下所述的步骤求出这些相位偏移并进行消除的相位校正方法。
在白色干涉的情况下,对图2A~图2C中说明的三角函数近似地乘以高斯即Exp(-x2)的包络线。由于复折射率包络线的宏观(マクロ)的峰值位置和被采样的最大值的峰值不同,因此,采样定时成为重要的要素(参照后述图8和图9)。各相位项的相位相似,但是,从产生定时的偏移的原因的观点来看,是不同的函数,需要分别单独进行研讨。
在本发明中,从式(1)中提取所谓相位项即和由此导出这些项。这里,以式(1)被归一化(除以式(1)可取的最大值,即大小1)为前提,将基于白色干涉计(扫描型白色干涉显微镜)的测定数据除以以Exp(-x2)为首的包络线而进行归一化。为了从式(1)的右边提取分析对象即和根据一般的相位调制和三角函数的加法定理的思路,对式(1)的测定对象函数乘以cos(z)时,得到以下的式(2)、(3)。cos(z)被定义为相位调制中使用的相位调制函数。
【数学式2】
预计希望提取的而对式(3)乘以2后,应用低通滤波器(平均化),由此消除第2项的将剩下的的项设为X,求出以下的式(4)。该式(4)表现将与输入相位相当(这也是此后希望求出的相位)的设为相位、并将输出值设为X而描绘出的曲线图,能够得到图4所示的所谓cos波、sin波。
【数学式3】
X=cos(φst+φC)···(4)
然后,关于式(4),通过取反函数即ArcCos,成为与的合计值,如图5所示,能够求出相位信息51。即,将根据测定对象函数与相位调制函数的乘法结果即式(2)、(3)导出的输出值X置换为输入值,将该输入值X提供给相位计算用的相位计算函数即ArcCos,能够根据该值求出各采样点的相位偏移即
图4和图5示出从原来的cos函数应用反函数ArcCos的过程。然而,虽然在完全没有噪声的状态下能够正确求出相位,但是,实际上包含随机噪声进行计测,因此,在边界部分,无论如何都会产生容易受到随机噪声的影响的现象。
例如,在图4中,在cos函数的0°的基准状态下,X(=cos0)为1,但是,由于现实中包含随机噪声,因此,虽然利用最大值进行归一化时的真值为1,但出现稍低的X的值。这意味着最终在图5所示的X=1的附近的区域52中,没有准确求出相位0°,输出稍大的相位的值。
在上述方法中,通过乘以cos(z),计算相对于cos(z)、即相对于相位0°的相位偏移。然后,最终应该根据取ArcCos而求出的相位偏移进行校正即可,但是,ArcCos如图5所示返回0~180°的值。在的相位为0°时,返回的ArcCos(X)的值也如图5那样为0°,但是,在ArcCos(X)的输出为0°附近的区域52中,相对于输入值X,相位的变化量较大。即,即使在由于噪声而使输入值X稍微变化时,求出的相位也大幅变化。即,不抗噪声。
因此,认为优选使校正与抗噪声的相位位置一致。因此,与式(2)不同,为了与抗噪声的π/2偏移的位置一致,代替cos(z)而乘以cos(z+π/2)=-sin(z)作为相位调制函数,得到下面的式(5)、(6)。进而,在乘以2后,应用低通滤波器(例如平均化),由此得到式(7)。
【数学式4】
【数学式5】
X=sin(φst+φc)··.(7)
针对所得到的式(7),其反函数成为ArcSin,优选取该值。即,将根据测定对象函数与相位调制函数的乘法结果即式(5)、(6)导出的值作为输入X,将该输入X提供给相位计算用的相位计算函数即ArcSin,能够根据该值求出各采样点中的相位偏移。如图5所示,在的相位为0°时,ArcSin(X)的输出成为0°附近的区域53,与区域52这种发散***不同,相位相对于输入X的变化量较小,输出也成为0°,并且成为抗噪声的区域。
在上述中,介绍了设测定对象函数为cos函数时的相位调制函数是cos函数和-sin函数这2个函数的例子(对应于以下表1所示的模式(pattern)(3)和模式(8))。这里,当设与式(1)对应的测定对象函数为f(z)、设针对f(z)的相位调制函数为g(z)、设用于导出最终希望计算的相位偏移的相位计算函数为h(z)时,希望求出的相位通过以下的式(8)表示。
【数学式6】
φ=h{f(z)·g(z)}···(8)
通过各个函数的组合,2×2×2的8个模式作为基本形存在。在表1中统一示出它们。
【表1】
也可以是模式(1)和模式(4),但是,每次计算时计算偏置量的-90°,计算成本变高。因此,优选是(5)和(8)的组合。
为了求出相位,大多使用ArcTan,但是,如图6所示,当输入X不是无限大时,无法求出相位90°,因此,与ArcCos或ArcSin相比,预想到灵敏度的均匀化更加困难。
另外,关于式(6)~式(7)中的低通即平均化,第1项的是常数值,另一方面,第2项的是三角函数的周期函数,因此,通过求出例如-π~+π的区间、乃至n*2*π的区间(n为正整数)中的采样数据的平均值,第2项被消除(成为0)。即,为了取出作为目标的第1项,例如如与周期函数的最低限度的1个周期相当的-π~+π的区间那样,进行求出与周期函数的n个周期相当的n*2*π的区间中的采样数据的相位偏移的平均值的平均化即可。即,能够根据与周期函数的n个周期相当的n*2*π的区间中的各采样点的相位偏移的平均值来求出最终的相位偏移。
这里,叙述应该注意的两点。
(注意点1)
在求出的相位时,为了提高S/N,一般而言,研讨了对尽可能宽的区间进行平均化。但是,在此前的说明中,假设图2A~图2C所示的不存在随机噪声的纯粹的三角函数,但是,在白色干涉的情况下,相干长度较短,因此,得到伴有根据下式所示的分光光学特性决定的高斯分布这样的包络线的干涉波形。式(9)示出基于不存在随机噪声的理想的高斯分布的干涉信号的函数,式(10)示出考虑了现实中不可避免的随机噪声的干涉信号的函数。
【数学式7】
这里,μ示出包络线的中心峰值位置,与复折射率具有相对关系。σ对应于依赖于光源特性的相干长度。
为了求出相位信息而去除包络线,针对包含***误差的状态,当对式(10)除以所求出的包络线时,成为式(11)。
【数学式8】
在离作为包络线的中心位置的μ较远的位置、即高斯分布的边缘,包络线的值接近零,因此,在其极限处产生除以零的情况。即,噪声被扩张。因此,如白色光源那样在相干长度有限的情况下,过度地增大平均化区间并不是有效的。因此,优选平均化区间例如将与一个周期相当的-π~+π作为标准。即,根据与周期函数的1个周期相当的-π~+π的区间中的各采样点的相位偏移的平均值求出最终的相位偏移。换言之,可以说在相干长度远远大于波长的激光(~100m)等的情况下,不需要这种区间的限定。
(注意点2)
如果采样点数较多,则影响度较小,但是,在采样点数较少的情况下,存在影响度显著的问题。在进行平均化的采样点数为偶数个的情况下,在周期函数中正好被消除,因此能够求出平均值。另一方面,在采样点数为奇数个的情况下,无法消除,由于最后剩余的1个点,相位从作为真值的平均值偏移剩余的1个点的量。
因此,虽然平均化区间为n*2*π(例如-π~+π),但是,为了求出相位的真值,优选进行平均化的点数成为偶数个。例如,在数据数为8个时,正确求出相位90°,但是,在9个的情况下,由于剩余的1个点的影响,会求出与真值不同的相位(例如60°的相位)。即,求出偶数个采样点的相位偏移的平均值,从而求出最终的相位偏移。
根据以上的过程,虽然是包含复折射率的状态,但是能够求出相位图7示出整体的处理流程图。通过该处理,根据所求出的相位偏移信息即对测定结果(观测结果)进行校正,由此,在全部测定点成为相同相位,采样定时偏移也相对于各个计测点相对成为零,因此,能够去除***误差。图7是此前的说明的总结,示出图1的扫描型白色干涉显微镜100、特别是其计算机30进行的处理流程。计算机30执行规定的应用,由此进行这种处理,但是,进行处理的硬件、软件等的种类、存储方式等没有特别限定。
如图7所示,首先,计算机30从作为测定结果的干涉信号中去除包络线(基于高斯分布的包络线等)(步骤S41)。接着,计算机30进行这里得到的测定对象函数的归一化(步骤S42)。在光源11为白色光源(白色干涉)的情况下,使用暂时求出的包络线进行归一化,但是,在激光的情况下,利用最大值进行归一化。
接着,计算机30在光源11的中心波长已知这样的前提下,对归一化后的测定对象函数乘以相位调制函数(步骤S43)。这里,优选根据表1所示的基准来进行。
接着,计算机30进行规定的区间中的平均化处理(步骤S44)。在白色干涉的情况下,优选在-π~+π的区间内进行平均化。在激光的情况下,也可以在n*2*π的区间内进行平均化。
接着,计算机30针对上述平均化区间中的偶数个采样点计算平均值(步骤S45)。进而,计算机30根据作为相位计算函数的ArcSin的值,求出作为测定结果的校正量的相位偏移信息,其中,该相位计算函数将根据乘法结果导出的值作为输入(步骤S46)。最后,计算机30根据所求出的相位偏移信息对测定结果进行校正(步骤S47)。具体而言,对测定结果的值加上相位偏移信息,得到最终的相位。由此,实施本发明的干涉信号的相位校正方法。
通过上述处理,扫描型白色干涉显微镜100能够去除***误差。由此,能够删除非专利文献1和非专利文献2所记载的作为***误差的代表的2倍周期噪声。但是,在该删除后,依然包含复折射率来进行测定。即,各采样点的相位偏移由基于采样定时的偏移引起的相位偏移和基于测定对象物的复折射率引起的相位偏移构成,没有分别单独求出和
这里,作为求出复折射率的方法,如图8和图9所示,干涉信号相对于宏观的包络线的峰值而水平移位,因此,预想到能够大致求出。这是因为,复折射率相当于针对光等测定介质的输入而示出应答延迟的指标。
当根据最接近宏观包络线的最大值峰值求出复折射率时,可能最大包含以下的式(12)中的相位误差进行计算。
【数学式9】
如上所述,即使在均匀且平坦的材料的测定对象物中,也在倾斜时产生采样定时的偏移。另一方面,复折射率是由于材料而引起的,因此,即使倾斜,估计复折射率也不会大幅不同。利用该特性,针对某个相同材料(具有相同复折射率的测定点),如图10所示,在与照射光的方向垂直的XY面内,在其特定区域中的各采样点中得到相位偏移然后,通过上述要领求出各采样点的该相位偏移的平均值,由此能够计算复折射率
特别地,在与周期函数的1个周期的整数倍相当的n*2*π(n为正整数)的区间区域A中对所取得的相位偏移进行平均化,由此消除采样定时偏移。另一方面,提取在进行平均化时作为基线而保留的平均值作为复折射率
在图10中,作为n*2*π的区间区域A的例子,示出2π(n=1)、4π(n=2)、6π(n=3)的例子。以从n*2*π溢出的量从真值产生偏移,因此,优选n较大。这是因为,溢出量相对于整体所占据的比例减小,影响度减小。此外,如上所述,优选用于消除采样定时偏移的XY面的平均化区间n*2*π中的数据的个数为偶数个。另外,优选限定在推测为材料即复折射率没有大幅变动的区域(区间区域A)内进行本方法。
另外,本发明不限于上述实施方式,能够适当进行变形、改良等。而且,关于上述实施方式中的各结构要素的材质、形状、尺寸、数值、形式、数量、配置部位等,只要能够实现本发明即可,是任意的,没有限定。
产业上的可利用性
根据本发明,能够进行对具有周期函数的物理现象进行采样时产生的采样定时校正,能够进行去除了***误差的测定。
Claims (10)
1.一种干涉信号的相位校正方法,其中,
对测定对象物照射测定介质,取得具有周期函数的干涉信号,
针对所述干涉信号,在多个采样点进行采样,
求出各采样点的相位偏移,根据该相位偏移进行所述干涉信号的相位校正。
2.根据权利要求1所述的干涉信号的相位校正方法,其中,
对干涉信号的周期函数即作为三角函数的测定对象函数乘以相位调制用的相位调制函数,
根据将从乘法结果导出的值作为输入的相位计算函数即ArcSin的值,求出各采样点的相位偏移。
3.根据权利要求1或2所述的干涉信号的相位校正方法,其中,
根据与所述周期函数的n个周期相当的n*2*π的区间中的各采样点的相位偏移的平均值,求出最终的相位偏移,其中,n为正整数。
4.根据权利要求1所述的干涉信号的相位校正方法,其中,
所述测定介质是从光源照射的具有任意的相干长度的光。
5.根据权利要求4所述的干涉信号的相位校正方法,其中,
在所述相干长度有限的情况下,根据与周期函数的1个周期相当的-π~+π的区间中的各采样点的相位偏移的平均值,求出最终的相位偏移。
6.根据权利要求1~5中的任意一项所述的干涉信号的相位校正方法,其中,
求出偶数个采样点的相位偏移的平均值,从而求出最终的相位偏移。
7.根据权利要求1~6中的任意一项所述的干涉信号的相位校正方法,其中,
在与照射所述测定介质的方向垂直的XY面内,求出构成各采样点的相位偏移的、基于采样定时的偏移而引起的相位偏移和基于所述测定对象物的复折射率而引起的相位偏移。
8.根据权利要求7所述的干涉信号的相位校正方法,其中,
在所述XY面内的特定区域中求出各采样点的相位偏移的平均值,由此求出该特定区域的复折射率。
9.根据权利要求8所述的干涉信号的相位校正方法,其中,
所述特定区域是与周期函数的1个周期的整数倍的区域相当的n*2*π的区间区域,其中,n为正整数。
10.根据权利要求9所述的干涉信号的相位校正方法,其中,
根据所述特定区域中的偶数个采样点的相位偏移的平均值来求出所述特定区域的复折射率。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018086746A JP2019191087A (ja) | 2018-04-27 | 2018-04-27 | 干渉信号の位相補正方法 |
JP2018-086746 | 2018-04-27 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110411368A true CN110411368A (zh) | 2019-11-05 |
Family
ID=68358150
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910337335.5A Withdrawn CN110411368A (zh) | 2018-04-27 | 2019-04-25 | 干涉信号的相位校正方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2019191087A (zh) |
CN (1) | CN110411368A (zh) |
TW (1) | TW201945698A (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11614321B2 (en) * | 2019-03-29 | 2023-03-28 | Topcon Corporation | Method and apparatus for measuring tear film thickness using optical interference |
EP3872464B1 (en) * | 2020-02-28 | 2024-05-22 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Method for imaging or spectroscopy with a non-linear interferometer |
Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN87104232A (zh) * | 1987-06-12 | 1988-12-28 | 霍尔奥戴思有限公司 | 高分辨率成像多普勒干涉仪 |
CN1847783A (zh) * | 2005-02-09 | 2006-10-18 | 泰勒.霍布森有限公司 | 确定表面特征的装置和方法 |
TW201018867A (en) * | 2008-11-14 | 2010-05-16 | Univ Nat Formosa | Method and device for measuring object surface topography and defects using phase-type surface plasma resonance method |
TW201129775A (en) * | 2009-08-31 | 2011-09-01 | Zygo Corp | Fiber-based interferometer system for monitoring an imaging interferometer |
TW201407297A (zh) * | 2012-08-03 | 2014-02-16 | Canon Kk | 測量設備、微影設備及物品製造方法 |
CN103874911A (zh) * | 2011-10-17 | 2014-06-18 | 福斯分析股份公司 | 在干涉仪中补偿频率漂移的方法 |
CN104126103A (zh) * | 2011-12-05 | 2014-10-29 | 直观外科手术操作公司 | 在干涉型传感***中运动补偿的方法及装置 |
CN105342558A (zh) * | 2015-09-30 | 2016-02-24 | 苏州大学 | 一种基于光学相干断层扫描成像中相位误差的校正方法 |
US20160321828A1 (en) * | 2015-05-01 | 2016-11-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Imaging apparatus, method of operating an imaging apparatus, information processing apparatus, and storing medium |
CN107111121A (zh) * | 2014-09-22 | 2017-08-29 | 纳诺利弗股份有限公司 | 显微镜 |
CN107462159A (zh) * | 2016-06-02 | 2017-12-12 | 德马吉森精机株式会社 | 位移检测装置 |
CN107796326A (zh) * | 2016-09-06 | 2018-03-13 | 日本株式会社日立高新技术科学 | 使用了扫描型白色干涉显微镜的三维形状计测方法 |
CN108292038A (zh) * | 2015-12-07 | 2018-07-17 | Asml控股股份有限公司 | 物镜*** |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH063191A (ja) * | 1992-06-22 | 1994-01-11 | Hokuyo Automatic Co | フーリエ分光装置の位相誤差補正方法 |
JPH09318310A (ja) * | 1996-05-31 | 1997-12-12 | Nikon Corp | 干渉計位相測定装置、干渉計位相変動補正装置、および、媒質揺らぎ補正装置 |
WO2003093759A2 (en) * | 2002-05-02 | 2003-11-13 | Zygo Corporation | Phase gap analysis for scanning interferometry |
EP2232195B1 (en) * | 2007-12-14 | 2015-03-18 | Zygo Corporation | Analyzing surface structure using scanning interferometry |
JP2010232559A (ja) * | 2009-03-27 | 2010-10-14 | Canon Inc | 干渉計測装置、露光装置およびデバイス製造方法 |
JP5933273B2 (ja) * | 2012-01-23 | 2016-06-08 | 株式会社アルバック | 走査型白色干渉計による試料の表面形状の測定方法 |
JP2018205430A (ja) * | 2017-05-31 | 2018-12-27 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 位相シフトデジタルホログラフィ装置及びそのプログラム |
JP2017185342A (ja) * | 2017-07-18 | 2017-10-12 | 株式会社トプコン | 光画像計測装置 |
-
2018
- 2018-04-27 JP JP2018086746A patent/JP2019191087A/ja active Pending
-
2019
- 2019-04-17 TW TW108113302A patent/TW201945698A/zh unknown
- 2019-04-25 CN CN201910337335.5A patent/CN110411368A/zh not_active Withdrawn
Patent Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN87104232A (zh) * | 1987-06-12 | 1988-12-28 | 霍尔奥戴思有限公司 | 高分辨率成像多普勒干涉仪 |
CN1847783A (zh) * | 2005-02-09 | 2006-10-18 | 泰勒.霍布森有限公司 | 确定表面特征的装置和方法 |
TW201018867A (en) * | 2008-11-14 | 2010-05-16 | Univ Nat Formosa | Method and device for measuring object surface topography and defects using phase-type surface plasma resonance method |
TW201129775A (en) * | 2009-08-31 | 2011-09-01 | Zygo Corp | Fiber-based interferometer system for monitoring an imaging interferometer |
CN103874911A (zh) * | 2011-10-17 | 2014-06-18 | 福斯分析股份公司 | 在干涉仪中补偿频率漂移的方法 |
CN104126103A (zh) * | 2011-12-05 | 2014-10-29 | 直观外科手术操作公司 | 在干涉型传感***中运动补偿的方法及装置 |
TW201407297A (zh) * | 2012-08-03 | 2014-02-16 | Canon Kk | 測量設備、微影設備及物品製造方法 |
CN107111121A (zh) * | 2014-09-22 | 2017-08-29 | 纳诺利弗股份有限公司 | 显微镜 |
US20160321828A1 (en) * | 2015-05-01 | 2016-11-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Imaging apparatus, method of operating an imaging apparatus, information processing apparatus, and storing medium |
CN105342558A (zh) * | 2015-09-30 | 2016-02-24 | 苏州大学 | 一种基于光学相干断层扫描成像中相位误差的校正方法 |
CN108292038A (zh) * | 2015-12-07 | 2018-07-17 | Asml控股股份有限公司 | 物镜*** |
CN107462159A (zh) * | 2016-06-02 | 2017-12-12 | 德马吉森精机株式会社 | 位移检测装置 |
CN107796326A (zh) * | 2016-09-06 | 2018-03-13 | 日本株式会社日立高新技术科学 | 使用了扫描型白色干涉显微镜的三维形状计测方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW201945698A (zh) | 2019-12-01 |
JP2019191087A (ja) | 2019-10-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zuo et al. | Phase shifting algorithms for fringe projection profilometry: A review | |
CN104160241B (zh) | 利用高维亮度信息的条纹图像的相位分布分析方法、装置及其程序 | |
JP5467321B2 (ja) | 3次元形状計測方法および3次元形状計測装置 | |
CN110132175B (zh) | 基于幅度调制的单像素相位成像方法和装置 | |
KR102518289B1 (ko) | 간섭계의 광학 성능을 최적화하기 위한 방법 및 장치 | |
EP0888522A1 (en) | Method and apparatus for measuring shape of objects | |
Sjödahl | Some recent advances in electronic speckle photography | |
CN110411368A (zh) | 干涉信号的相位校正方法 | |
Xiaoling et al. | Calibration of a fringe projection profilometry system using virtual phase calibrating model planes | |
WO2018225068A1 (en) | Methods and systems of holographic interferometry | |
Hinsch et al. | Checkup for aging artwork—Optical tools to monitor mechanical behaviour | |
Quan et al. | Determination of surface contour by temporal analysis of shadow moiré fringes | |
JP2019124679A (ja) | 位相画像取得装置および位相画像取得方法 | |
Zuo et al. | Comparison of digital holography and transport of intensity for quantitative phase contrast imaging | |
JP2538435B2 (ja) | 縞位相分布解析方法および縞位相分布解析装置 | |
JP6998156B2 (ja) | 画像処理装置、及びプログラム | |
Liu et al. | Investigation of phase pattern modulation for digital fringe projection profilometry | |
Picart et al. | Basic fundamentals of digital holography | |
Kozlowski et al. | New modified phase locked loop method for fringe pattern demodulation | |
Sysoev | White-light interferometer with partial correlogram scanning | |
Montgomery et al. | High-speed, on-line 4D microscopy using continuously scanning white light interferometry with a high-speed camera and real-time FPGA image processing | |
Spagnolo et al. | Projected fringes profilometry for cultural heritage studies | |
Giordano et al. | Digital Projection Speckle Technique for Fringe Generation | |
Wojciechowski et al. | Non-contact 1D vibration analysis in temporal digital speckle photography | |
Okada et al. | Interference fringe pattern analysis using inverse cosine function |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20191105 |
|
WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |