JP6910238B2 - 光学システム、光学装置及びプログラム - Google Patents
光学システム、光学装置及びプログラム Download PDFInfo
- Publication number
- JP6910238B2 JP6910238B2 JP2017151864A JP2017151864A JP6910238B2 JP 6910238 B2 JP6910238 B2 JP 6910238B2 JP 2017151864 A JP2017151864 A JP 2017151864A JP 2017151864 A JP2017151864 A JP 2017151864A JP 6910238 B2 JP6910238 B2 JP 6910238B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- optical path
- reflected
- delayed
- intensity
- 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.)
- Active
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 158
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 77
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 claims description 53
- 230000010365 information processing Effects 0.000 claims description 42
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 41
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 claims description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 21
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 11
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 9
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 16
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
- G01B9/02—Interferometers
- G01B9/02055—Reduction or prevention of errors; Testing; Calibration
- G01B9/0207—Error reduction by correction of the measurement signal based on independently determined error sources, e.g. using a reference interferometer
- G01B9/02072—Error reduction by correction of the measurement signal based on independently determined error sources, e.g. using a reference interferometer by calibration or testing of interferometer
-
- 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
- G01B11/2441—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures using interferometry
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
- G01B9/02—Interferometers
- G01B9/02001—Interferometers characterised by controlling or generating intrinsic radiation properties
- G01B9/02011—Interferometers characterised by controlling or generating intrinsic radiation properties using temporal polarization variation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
- G01B9/02—Interferometers
- G01B9/02055—Reduction or prevention of errors; Testing; Calibration
- G01B9/02075—Reduction or prevention of errors; Testing; Calibration of particular errors
- G01B9/02078—Caused by ambiguity
- G01B9/02079—Quadrature detection, i.e. detecting relatively phase-shifted signals
- G01B9/02081—Quadrature detection, i.e. detecting relatively phase-shifted signals simultaneous quadrature detection, e.g. by spatial phase shifting
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
- G01B9/02—Interferometers
- G01B9/02083—Interferometers characterised by particular signal processing and presentation
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
- G02B27/283—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising used for beam splitting or combining
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B2290/00—Aspects of interferometers not specifically covered by any group under G01B9/02
- G01B2290/70—Using polarization in the interferometer
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
Description
(実施の形態の前提となる技術)
図1を参照しながら、フィゾー型干渉計を利用した光学システムS’について説明する。図1は、光学システムS’の概要を説明するための図である。光学システムS’は、光源1と、情報処理装置3と、撮像装置4と、ビームスプリッタ5とを備える。情報処理装置3は、光源1及び撮像装置4それぞれと通信可能に接続されている。情報処理装置3は、測定対象物11を適宜移動することができる。なお、情報処理装置3は、測定対象物11を移動するかわりに、参照面10を移動してもよい。
以上の説明においては、情報処理装置3は、2つの反射光を異なる位相差で干渉させるために、測定対象物11を移動した。このように、情報処理装置3が、反射光の光路長を変更して異なる位相差で干渉させる場合、それぞれの干渉光を検出する時刻が異なってしまう。そのため、撮像装置4が取得する干渉光の位相差は、時間経過に伴い空気のゆらぎの影響を受けて変化する。また、撮像装置4が取得する干渉光のバックグラウンドは、周辺光の変化の影響を受けて変化する。そして、測定対象物11の測定精度は、撮像装置4が取得する干渉光の位相差及びバックグラウンドが変化することにより悪化する。
そこで、本発明の実施の形態に係る光学システムSは、複数の撮像素子が検出する分割された光の強度を説明するためのモデル化パラメータを、異なる経路を通過した光の強度を用いて校正する。このようにすることで、光学システムSは、光学系のばらつきによる誤差の影響を低減することができる。図3を参照しながら、実施の形態に係る光学システムSの概要を説明する。図3は、実施の形態に係る光学システムSの概要を説明するための図である。
光源1は、例えばスーパールミネッセントダイオードである。例えば、光源1は、偏光位相シフト光学回路2が備える通常光路と、通常光路より光路長が長い遅延光路との光路長差より短い可干渉距離を持つ光を発する。具体的には、光源1が発する光の可干渉距離は、10μmである。
図4を参照しながら、実施の形態に係る偏光位相シフト光学回路2の機能構成について説明する。図4は、実施の形態に係る偏光位相シフト光学回路2の機能構成を示す図である。偏光位相シフト光学回路2は、偏光ビームスプリッタ21a及び21bと、コーナーキューブ22と、分割部23と、複数の撮像素子24(24a〜24d)とを備える。本実施の形態においては、偏光位相シフト光学回路2は、4つの撮像素子24を備えるが、4以上の撮像素子24を備えていてもよい。また、偏光位相シフト光学回路2は、偏光ビームスプリッタ21aと21bとの間と、偏光ビームスプリッタ21aとコーナーキューブ22との間、又はコーナーキューブ22と偏光ビームスプリッタ21bとの間とに、光を遮光する遮光板を備えていてもよい。
図5を参照しながら、まず、実施の形態に係る情報処理装置3の機能構成について説明する。図5は、実施の形態に係る情報処理装置3の機能構成を示す図である。情報処理装置3は、記憶部31と、制御部32とを備える。記憶部31は、ROM(Read Only Memory)、及びRAM(Random Access Memory)などの記憶媒体を含む。記憶部31は、制御部32が実行するプログラムを記憶する。記憶部31は、撮像素子24が検出した光の強度、又は校正パラメータを記憶してもよい。
以上説明したように、情報処理装置3の校正部322が、複数に分割された光の強度をモデル化したモデル化パラメータを校正する校正パラメータを特定した。このようにすることで、校正部322は、分割した複数の反射光の光学特性を校正することができるので、分割した光が受ける光学系のばらつきによる誤差の影響を低減することができる。
2 偏光位相シフト光学回路
3 情報処理装置
4 撮像装置
5 ビームスプリッタ
10 参照面
11 測定対象物
21 偏光ビームスプリッタ
22 コーナーキューブ
23 分割部
24 撮像素子
31 記憶部
32 制御部
231 拡大レンズ
232 ビームスプリッタ
233 コリメータレンズ
234 λ/4波長板
235 偏光板
321 取得部
322 校正部
323 測定部
Claims (6)
- 偏光位相シフト光学回路と、前記偏光位相シフト光学回路が検出したデータを処理する情報処理装置とを備える光学システムであって、
前記偏光位相シフト光学回路は、
通常光路と、前記通常光路より光路長が長い遅延光路との光路長差より短い可干渉距離を持つ光を、前記通常光路を通過する通常光と、前記遅延光路を通過する遅延光とに分岐する偏光ビームスプリッタと、
前記通常光と前記遅延光とをそれぞれ参照面に照射し、当該参照面で反射した反射光を複数の光に分割する分割部と、
分割された前記複数の光の強度をそれぞれ検出する複数の撮像素子と、を備え、
前記情報処理装置は、
前記複数の撮像素子それぞれで検出された、前記通常光路を通過して前記参照面で反射した通常反射光の強度と前記遅延光路を通過して前記参照面で反射した遅延反射光の強度とに基づいて、前記分割部が分割した複数の反射光の光学特性を校正するための校正パラメータをそれぞれ特定する校正部を備える、
光学システム。 - 前記複数の撮像素子は、前記通常光路を通過して測定対象物で反射した測定光と、前記遅延光路を通過して前記参照面で反射した参照光との干渉光を検出し、
前記校正部は、前記複数の撮像素子が受光した、前記遅延光路の長さを変更することにより位相差を変化させた複数の干渉光を用いて、前記複数の撮像素子それぞれに対応する位相値を前記複数の撮像素子ごとに特定する、
請求項1に記載の光学システム。 - 前記情報処理装置は、
前記撮像素子が検出した前記干渉光の強度と、前記校正部が特定した前記校正パラメータ及び前記位相値とを用いて前記測定対象物の形状を測定する測定部をさらに備える、
請求項2に記載の光学システム。 - 前記偏光位相シフト光学回路は、4以上の前記撮像素子を備え、
前記測定部は、前記測定光と前記参照光との干渉光の強度を並べたデータ列を、前記校正パラメータを用いてモデル化した近似関数のモデル化パラメータを最小二乗法によって算出する、
請求項3に記載の光学システム。 - 通常光路を通過する通常光と、前記通常光路より光路長が長い遅延光路を通過する遅延光とに分岐された光をそれぞれ参照面に照射し、当該参照面で反射した反射光を複数に分割した光の強度をそれぞれ取得する取得部と、
前記通常光路を通過して参照面で反射した通常反射光の強度と、前記遅延光路を通過して参照面で反射した遅延反射光の強度とに基づいて、前記複数に分割した光の光学特性を校正するための校正パラメータをそれぞれ特定する校正部と、
を備える光学装置。 - コンピュータに、
通常光路を通過する通常光と、前記通常光路より光路長が長い遅延光路を通過する遅延光とに分岐された光をそれぞれ参照面に照射し、当該参照面で反射した反射光を複数に分割した光の強度をそれぞれ取得する機能と、
前記通常光路を通過して前記参照面で反射した通常反射光の強度と、前記遅延光路を通過して前記参照面で反射した遅延反射光の強度とに基づいて、前記複数に分割した光の光学特性を校正するための校正パラメータをそれぞれ特定する機能と、
を実現させるためのプログラム。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017151864A JP6910238B2 (ja) | 2017-08-04 | 2017-08-04 | 光学システム、光学装置及びプログラム |
DE102018005903.1A DE102018005903A1 (de) | 2017-08-04 | 2018-07-26 | Optisches System, optische Vorrichtung, Computerprogrammprodukt und Messverfahren |
US16/049,130 US10422624B2 (en) | 2017-08-04 | 2018-07-30 | Optical system, optical device, and program |
CN201810872262.5A CN109387158B (zh) | 2017-08-04 | 2018-08-02 | 光学***、光学装置和非暂时性计算机可读介质 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017151864A JP6910238B2 (ja) | 2017-08-04 | 2017-08-04 | 光学システム、光学装置及びプログラム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019032183A JP2019032183A (ja) | 2019-02-28 |
JP6910238B2 true JP6910238B2 (ja) | 2021-07-28 |
Family
ID=65020008
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017151864A Active JP6910238B2 (ja) | 2017-08-04 | 2017-08-04 | 光学システム、光学装置及びプログラム |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10422624B2 (ja) |
JP (1) | JP6910238B2 (ja) |
CN (1) | CN109387158B (ja) |
DE (1) | DE102018005903A1 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021243088A1 (en) * | 2020-05-27 | 2021-12-02 | Boston Polarimetrics, Inc. | Multi-aperture polarization optical systems using beam splitters |
US12000698B2 (en) * | 2021-03-08 | 2024-06-04 | Massachusetts Institute Of Technology | Polarization-separated, phase-shifted interferometer |
Family Cites Families (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0921606A (ja) | 1995-07-07 | 1997-01-21 | Fuji Photo Optical Co Ltd | 透明薄板測定用干渉計 |
US6717680B1 (en) * | 2001-05-25 | 2004-04-06 | Zygo Corp | Apparatus and method for phase-shifting interferometry |
US8351048B2 (en) * | 2003-08-28 | 2013-01-08 | 4D Technology Corporation | Linear-carrier phase-mask interferometer |
US7057738B2 (en) * | 2003-08-28 | 2006-06-06 | A D Technology Corporation | Simultaneous phase-shifting Fizeau interferometer |
JP2006064451A (ja) * | 2004-08-25 | 2006-03-09 | Mitsutoyo Corp | 干渉計 |
JP5349739B2 (ja) * | 2005-04-27 | 2013-11-20 | 株式会社ミツトヨ | 干渉計及び干渉計の校正方法 |
US8345258B2 (en) * | 2006-09-07 | 2013-01-01 | 4 D Technology Corporation | Synchronous frequency-shift mechanism in fizeau interferometer |
JP5480479B2 (ja) * | 2008-08-04 | 2014-04-23 | 株式会社ミツトヨ | 形状測定装置および形状測定装置の校正方法 |
CN102445168A (zh) * | 2010-09-30 | 2012-05-09 | 旭硝子株式会社 | 表面形状的检查方法及检查装置 |
JP5965167B2 (ja) | 2012-03-16 | 2016-08-03 | 株式会社ミツトヨ | 白色光干渉測定装置 |
JP6030346B2 (ja) | 2012-05-31 | 2016-11-24 | 株式会社ミツトヨ | 形状測定機 |
EP2813801B1 (en) | 2013-06-10 | 2018-10-31 | Mitutoyo Corporation | Interferometer system and method to generate an interference signal of a surface of a sample |
JP6345944B2 (ja) | 2014-02-21 | 2018-06-20 | 株式会社ミツトヨ | 斜入射干渉計 |
JP6412710B2 (ja) | 2014-04-08 | 2018-10-24 | 株式会社ミツトヨ | 光干渉測定装置 |
JP6508764B2 (ja) | 2014-11-10 | 2019-05-08 | 株式会社ミツトヨ | 白色光干渉計光学ヘッドを用いた非接触表面形状測定方法及び装置 |
JP6553967B2 (ja) * | 2015-07-14 | 2019-07-31 | 株式会社ミツトヨ | 瞬時位相シフト干渉計 |
JP2017151864A (ja) | 2016-02-26 | 2017-08-31 | 国立大学法人東京工業大学 | データ生成装置 |
JP6766995B2 (ja) * | 2016-11-09 | 2020-10-14 | 株式会社ミツトヨ | 位相シフト干渉計 |
-
2017
- 2017-08-04 JP JP2017151864A patent/JP6910238B2/ja active Active
-
2018
- 2018-07-26 DE DE102018005903.1A patent/DE102018005903A1/de active Pending
- 2018-07-30 US US16/049,130 patent/US10422624B2/en active Active
- 2018-08-02 CN CN201810872262.5A patent/CN109387158B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2019032183A (ja) | 2019-02-28 |
CN109387158A (zh) | 2019-02-26 |
CN109387158B (zh) | 2021-05-28 |
DE102018005903A1 (de) | 2019-02-07 |
US10422624B2 (en) | 2019-09-24 |
US20190041187A1 (en) | 2019-02-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3118571B1 (en) | Instantaneous phase-shift interferometer and measurement method | |
CN104748835B (zh) | 干涉量分离激光干涉测振仪非线性误差修正方法及装置 | |
JP2013092402A (ja) | 多波長干渉計、計測装置および計測方法 | |
CN109539975A (zh) | 单频激光干涉仪非线性误差修正方法与装置 | |
KR20170039232A (ko) | 복굴절 측정장치 및 복굴절 측정방법 | |
JP6910238B2 (ja) | 光学システム、光学装置及びプログラム | |
KR102007004B1 (ko) | 3차원 형상 측정장치 | |
US9857169B1 (en) | Single-step interferometric radius-of-curvature measurements utilizing short-coherence sources | |
JP4936477B2 (ja) | 複屈折測定装置及び複屈折測定方法 | |
JP2014106110A (ja) | 計測方法及び計測装置 | |
CN109974576A (zh) | 单频激光干涉仪非线性误差修正方法与装置 | |
JP7293078B2 (ja) | 解析装置、解析方法、干渉測定システム、およびプログラム | |
JP5480479B2 (ja) | 形状測定装置および形状測定装置の校正方法 | |
JP2012173218A (ja) | 干渉計及び測定方法 | |
JP2020153992A (ja) | 白色干渉計による形状測定装置 | |
JP2017026494A (ja) | 白色干渉計による形状測定装置 | |
CN110260781A (zh) | 基于液晶移相器的激光干涉仪非正交误差修正方法及装置 | |
KR102527425B1 (ko) | 간섭계를 포함하는 광학 검사 시스템 | |
JP2014132252A (ja) | 測定方法、測定装置および物品の製造方法 | |
JP5894464B2 (ja) | 計測装置 | |
JP5376284B2 (ja) | 干渉測定方法および干渉計 | |
JP2006275749A (ja) | 材料の複屈折位相差を測定する装置 | |
JP2000275021A (ja) | 面形状測定装置 | |
CN110260782A (zh) | 基于巴俾涅补偿器的干涉仪非正交误差修正方法与装置 | |
Chen et al. | Multichannel micropolarizer camera as a three-dimensional imager for fast and high dynamic range objects |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200707 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20210526 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210629 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210706 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6910238 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |