JPH046882B2 - - Google Patents
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- JPH046882B2 JPH046882B2 JP57103849A JP10384982A JPH046882B2 JP H046882 B2 JPH046882 B2 JP H046882B2 JP 57103849 A JP57103849 A JP 57103849A JP 10384982 A JP10384982 A JP 10384982A JP H046882 B2 JPH046882 B2 JP H046882B2
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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
- 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
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/30—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
- G01B11/306—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces for measuring evenness
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、光源から出射する光を二つに分け、
その一方の光路長を変化していつた時の干渉縞を
利用する表面形状測定方法およびその方法を実施
するための装置に関する。
その一方の光路長を変化していつた時の干渉縞を
利用する表面形状測定方法およびその方法を実施
するための装置に関する。
従来の干渉測定装置は、フイゾウ型干渉装置に
おいてもトワイマン型干渉装置においても、単に
干渉縞の形状や、参照光または被測定物側の光路
を変化させた時の干渉パターン強度の変化情報を
用いて被測定物の形状を測定していた。このよう
な測定方法では、干渉縞(干渉パターン)に不連
続部分が存在すると、不連続部分により分けられ
た被測定物の複数の部分の相対的面位置関係は分
らなくなつてしまうという不都合があつた。すな
わち、第1図aは一つの面に対して従来の方法に
よつて得られる干渉縞21,22,23を表わ
し、第1図bはその面に対して不連続な表面を有
する他の一つの面に対して同じ方法によつて得ら
れる干渉縞21′,22′,23′,24′を表わ
し、干渉縞の連続曲線は波長λの整数倍(位相差
で2π)、即ち表面の段差では波長λの1/2の整数
倍の不確定数を持つており、第1図aの一つの
縞、例えば干渉縞22が第1図bのいずれに対応
するのか知ることはできず、被測定物全面に亘り
精密測定を行なうことは不可能であつた。
おいてもトワイマン型干渉装置においても、単に
干渉縞の形状や、参照光または被測定物側の光路
を変化させた時の干渉パターン強度の変化情報を
用いて被測定物の形状を測定していた。このよう
な測定方法では、干渉縞(干渉パターン)に不連
続部分が存在すると、不連続部分により分けられ
た被測定物の複数の部分の相対的面位置関係は分
らなくなつてしまうという不都合があつた。すな
わち、第1図aは一つの面に対して従来の方法に
よつて得られる干渉縞21,22,23を表わ
し、第1図bはその面に対して不連続な表面を有
する他の一つの面に対して同じ方法によつて得ら
れる干渉縞21′,22′,23′,24′を表わ
し、干渉縞の連続曲線は波長λの整数倍(位相差
で2π)、即ち表面の段差では波長λの1/2の整数
倍の不確定数を持つており、第1図aの一つの
縞、例えば干渉縞22が第1図bのいずれに対応
するのか知ることはできず、被測定物全面に亘り
精密測定を行なうことは不可能であつた。
したがつて、本発明の目的は、面形状の精密測
定において干渉縞に不連続部分が発生しても精密
に表面形状を測定することを可能にする測定方法
を提供することである。
定において干渉縞に不連続部分が発生しても精密
に表面形状を測定することを可能にする測定方法
を提供することである。
本発明の第2の目的はそのような表面形状測定
方法を実施することを可能にする装置を提供する
ことである。
方法を実施することを可能にする装置を提供する
ことである。
上記目的を達成するために、本発明による冒頭
に述べた種類の表面形状測定方法は、波長が異な
る複数個の可干渉性光源より出射する光を選択的
に同一光路に導き、ビーム・スプリツタで分離
し、一方を参照光とし、他方を被測定物に照射
し、その反射光または透過光を上記ビーム・スプ
リツタまたは第2のビーム・スプリツタにより再
び同一光路に導き、不連続部分が存在する干渉縞
をそれぞれの波長に対し撮像し、その情報を記憶
するとともに、波長が異なる上記複数の光の1つ
の波長の光を用い、上記参照光と被測定物に照射
する他方の光(物体光)の内の一方の光の光路長
を変化していつたときの干渉縞の変化から被測定
物上に生じる干渉縞の不連続な部分で分離された
被測定物の複数の面の各形状を測定し、他方、不
連続な干渉縞間の関係を上記記憶情報から算出す
ることによつて、干渉縞に不連続部分が生じる被
測定物に対しても、被測定物の測定すべき所望の
面全面に亘つて面形状を測定することを要旨とす
る。
に述べた種類の表面形状測定方法は、波長が異な
る複数個の可干渉性光源より出射する光を選択的
に同一光路に導き、ビーム・スプリツタで分離
し、一方を参照光とし、他方を被測定物に照射
し、その反射光または透過光を上記ビーム・スプ
リツタまたは第2のビーム・スプリツタにより再
び同一光路に導き、不連続部分が存在する干渉縞
をそれぞれの波長に対し撮像し、その情報を記憶
するとともに、波長が異なる上記複数の光の1つ
の波長の光を用い、上記参照光と被測定物に照射
する他方の光(物体光)の内の一方の光の光路長
を変化していつたときの干渉縞の変化から被測定
物上に生じる干渉縞の不連続な部分で分離された
被測定物の複数の面の各形状を測定し、他方、不
連続な干渉縞間の関係を上記記憶情報から算出す
ることによつて、干渉縞に不連続部分が生じる被
測定物に対しても、被測定物の測定すべき所望の
面全面に亘つて面形状を測定することを要旨とす
る。
上記第2の目的を達成するために、本発明によ
る表面形状測定装置は、波長が異なる複数個の可
干渉性光源と、該光源から出射する光を所定のビ
ーム径にするためのビーム径調整光学系と、上記
複数個の可干渉性光源から出射する光を選択的に
同一光路に導く光学手段と、上記光をビーム・ス
プリツタにより2分し、一方を参照光路に導き、
他方を被測定物に照射せしめ、被測定物を反射も
しくは透過した光を上記ビーム・スプリツタまた
は第2のビーム・スプリツタにより再び同一光路
に導き、発生する干渉縞をそれぞれの波長の光に
対し別々に撮像する手段と、該撮像手段により得
られた干渉縞の情報を記憶する手段と、参照光路
長または被測定物の光路長の一方を変化せしめる
手段と、上記光路長の変化により生ずる干渉縞の
変化を記憶する手段と、上記干渉縞の変化から被
測定物の面の詳細形状を計算し、上記複数の波長
の光による別々の干渉縞の情報から干渉縞の不連
続部分が生じる被測定物に対しても、被測定物の
測定すべき所望の面全面に亘つて面形状を計算す
る手段とを含むことを要旨とする。
る表面形状測定装置は、波長が異なる複数個の可
干渉性光源と、該光源から出射する光を所定のビ
ーム径にするためのビーム径調整光学系と、上記
複数個の可干渉性光源から出射する光を選択的に
同一光路に導く光学手段と、上記光をビーム・ス
プリツタにより2分し、一方を参照光路に導き、
他方を被測定物に照射せしめ、被測定物を反射も
しくは透過した光を上記ビーム・スプリツタまた
は第2のビーム・スプリツタにより再び同一光路
に導き、発生する干渉縞をそれぞれの波長の光に
対し別々に撮像する手段と、該撮像手段により得
られた干渉縞の情報を記憶する手段と、参照光路
長または被測定物の光路長の一方を変化せしめる
手段と、上記光路長の変化により生ずる干渉縞の
変化を記憶する手段と、上記干渉縞の変化から被
測定物の面の詳細形状を計算し、上記複数の波長
の光による別々の干渉縞の情報から干渉縞の不連
続部分が生じる被測定物に対しても、被測定物の
測定すべき所望の面全面に亘つて面形状を計算す
る手段とを含むことを要旨とする。
すなわち、本発明においては、波長が異なる2
個以上の可干渉性光源より出射する光を用いる。
この2個以上の光の光路が同一であれば、得られ
た干渉縞は、第1図a,bに対応する第3図a,
bに示すように、波長λ1に対しては実線で示すよ
うに21,22……25;20′,21′,……2
4′が得られ、波長λ2に対しては点線で示すよう
に201,202……204;200′,20
1′……204′が得られる。第3図に見られるよ
うに、両波長に対し得られる縞はほぼ平行で、縞
のピツチは波長により異なる。二つの波長に対す
る縞が互に近いものに対し、第3図に示すように
その縞間の距離をΔ(λ1の縞からλ2の縞を測り+
j方向を正とする)とし、λ1の光に対する縞ピツ
チをpとする。同様に不連続な第3図bに対して
もΔ′,p′を求め、Δ/pとΔ′/p′がほぼ等しいも
のが互に連続していると見做せる干渉縞であると
判断できる。すなわち第1図の一つの波長の光を
用いた干渉縞では第1図aの縞22と連なる第1
図bの縞は22′か、23′か24′か不明である
が第3図ではaの21と連なるbの縞は21′で
あることが分かる。aとbの面の段差が大きいと
きはさらにもう一つの波長λ3を用いればよい。以
上のようにしてaとbの面の相対関係の概要はつ
かめるが、この方法は面間距離の測定方法として
ブロツクゲージの測定等で既に公知である。本発
明においては、このようにして得られたa,bの
位置関係を基にして、精密にa,bの面の仮想平
面(あるいは仮想二次曲面)からのずれを測定す
ることを可能ならしめている。すなわち第2図に
示すように、一方の波長のみを用い、参照光路中
の楔ガラス6をわずかに移動することにより参照
光の光路長(位相)を変化させ、これに伴い変化
する干渉縞強度を全測定領域に亘り求め、それぞ
れの面での平面からのずれを求める(特願昭55−
28066号)。この結果はaおよびbのそれぞれの面
に対しては精密な測定結果を与えているが、a,
bの相対関係は、縞が不連続なため不明であるの
で、上記の二つ以上の波長を用いる測定結果を用
いることにより、全測定領域(被測定物の全面)
に亘り精密測定を行なうことが可能となる。
個以上の可干渉性光源より出射する光を用いる。
この2個以上の光の光路が同一であれば、得られ
た干渉縞は、第1図a,bに対応する第3図a,
bに示すように、波長λ1に対しては実線で示すよ
うに21,22……25;20′,21′,……2
4′が得られ、波長λ2に対しては点線で示すよう
に201,202……204;200′,20
1′……204′が得られる。第3図に見られるよ
うに、両波長に対し得られる縞はほぼ平行で、縞
のピツチは波長により異なる。二つの波長に対す
る縞が互に近いものに対し、第3図に示すように
その縞間の距離をΔ(λ1の縞からλ2の縞を測り+
j方向を正とする)とし、λ1の光に対する縞ピツ
チをpとする。同様に不連続な第3図bに対して
もΔ′,p′を求め、Δ/pとΔ′/p′がほぼ等しいも
のが互に連続していると見做せる干渉縞であると
判断できる。すなわち第1図の一つの波長の光を
用いた干渉縞では第1図aの縞22と連なる第1
図bの縞は22′か、23′か24′か不明である
が第3図ではaの21と連なるbの縞は21′で
あることが分かる。aとbの面の段差が大きいと
きはさらにもう一つの波長λ3を用いればよい。以
上のようにしてaとbの面の相対関係の概要はつ
かめるが、この方法は面間距離の測定方法として
ブロツクゲージの測定等で既に公知である。本発
明においては、このようにして得られたa,bの
位置関係を基にして、精密にa,bの面の仮想平
面(あるいは仮想二次曲面)からのずれを測定す
ることを可能ならしめている。すなわち第2図に
示すように、一方の波長のみを用い、参照光路中
の楔ガラス6をわずかに移動することにより参照
光の光路長(位相)を変化させ、これに伴い変化
する干渉縞強度を全測定領域に亘り求め、それぞ
れの面での平面からのずれを求める(特願昭55−
28066号)。この結果はaおよびbのそれぞれの面
に対しては精密な測定結果を与えているが、a,
bの相対関係は、縞が不連続なため不明であるの
で、上記の二つ以上の波長を用いる測定結果を用
いることにより、全測定領域(被測定物の全面)
に亘り精密測定を行なうことが可能となる。
以下に実施例を用いて本発明を一層詳細に説明
するが、それらは例示に過ぎず、本発明の枠を越
えることなしにいろいろな改良や変形があり得る
ことは勿論である。
するが、それらは例示に過ぎず、本発明の枠を越
えることなしにいろいろな改良や変形があり得る
ことは勿論である。
第2図は本発明の不連続表面形状の測定方法を
説明するための図式図であり、測定装置の構成を
示す。1は不連続表面形状を有する被測定物であ
る。凹形の最上面の2面の全体に亘る平面度を測
定しようとしている。2は干渉パターンを撮像す
る撮像面であり、第4図のごとくi,j番地の撮
像絵素を有する。3および3′はそれぞれ波長λ1,
λ2の光源、31,31′はシヤツタ、8,8′はコ
リメータ・レンズ、9は波長選択ビーム・スプリ
ツタであり、λ1は透過、λ2は反射する。4はビー
ム・スプリツタ、5は基準反射鏡である。10は
被測定物をあおる(傾ける)機構である。21は
被測定物を撮像面上に結像する光学系である。6
は楔ガラスであり、矢印で示すように微動され、
参照光の位相が変えられる。撮像面で取り込まれ
た干渉縞の情報は制御記憶および演算処理機能を
有する制御回路7に送られる。
説明するための図式図であり、測定装置の構成を
示す。1は不連続表面形状を有する被測定物であ
る。凹形の最上面の2面の全体に亘る平面度を測
定しようとしている。2は干渉パターンを撮像す
る撮像面であり、第4図のごとくi,j番地の撮
像絵素を有する。3および3′はそれぞれ波長λ1,
λ2の光源、31,31′はシヤツタ、8,8′はコ
リメータ・レンズ、9は波長選択ビーム・スプリ
ツタであり、λ1は透過、λ2は反射する。4はビー
ム・スプリツタ、5は基準反射鏡である。10は
被測定物をあおる(傾ける)機構である。21は
被測定物を撮像面上に結像する光学系である。6
は楔ガラスであり、矢印で示すように微動され、
参照光の位相が変えられる。撮像面で取り込まれ
た干渉縞の情報は制御記憶および演算処理機能を
有する制御回路7に送られる。
第2図の本発明の不連続表面形状の測定装置を
用いた測定方法を以下に示す。
用いた測定方法を以下に示す。
シヤツタ31′を閉じ、シヤツタ31を開き、
波長λ1の光を用いる。あおり機構10を調整し、
第3図に示すように、左右の測定領域に3〜10本
程度左右方向に向いた縞が表われるようにする。
縞の最も暗い部分(または明るい部分)の座標を
求める。その座標を(ilon,jlon)とする。ここで
lは1,2、(または1,2……)で波長の種類
を表わしているので、波長λ1の場合は1である。
nは1,2,3……で上から何番目の縞かを表わ
し、mは1,2,3……で分離された測定領域の
何番目かを表わす(第1図、第3図の場合にはa
が1、bが2)。すなわち第3図の波長λ1での左
側の一番上の縞21は(i111,j111)となり、これ
が撮像面上では第4図のごとくになるとすれば、 (i111,j111)={(4,8),(5,8), (6,8),(7,8), (8,8),(9,7), (10,7),(11,7), (12,7),(13,7)} ……(1) となる。つぎにシヤツタ31′を開け、31を閉
じ、波長λ2の光を用いる。あおり機構は上記λ1で
の測定と同一条件で、縞の測定を行なう。上記と
同様に(i2o′n′,j2o′n′)が得られる。
波長λ1の光を用いる。あおり機構10を調整し、
第3図に示すように、左右の測定領域に3〜10本
程度左右方向に向いた縞が表われるようにする。
縞の最も暗い部分(または明るい部分)の座標を
求める。その座標を(ilon,jlon)とする。ここで
lは1,2、(または1,2……)で波長の種類
を表わしているので、波長λ1の場合は1である。
nは1,2,3……で上から何番目の縞かを表わ
し、mは1,2,3……で分離された測定領域の
何番目かを表わす(第1図、第3図の場合にはa
が1、bが2)。すなわち第3図の波長λ1での左
側の一番上の縞21は(i111,j111)となり、これ
が撮像面上では第4図のごとくになるとすれば、 (i111,j111)={(4,8),(5,8), (6,8),(7,8), (8,8),(9,7), (10,7),(11,7), (12,7),(13,7)} ……(1) となる。つぎにシヤツタ31′を開け、31を閉
じ、波長λ2の光を用いる。あおり機構は上記λ1で
の測定と同一条件で、縞の測定を行なう。上記と
同様に(i2o′n′,j2o′n′)が得られる。
(i1on,j1on)および(i2o′n′,j2o′n′)が求ま
れ
ば、制御回路7で、(i1o1,j1o1)と(i2o′1,j2o′1
)
で符号が正かつ最も近いペアを求める。すなわち
第3図で21と201である。同様に(i1o2,
j1o2)と(i2o′2,j1o′2)で符号が正かつ最も近いペ
アを求める。すなわち第3図で21′と201′で
ある。これが求まれば、つぎの座標を制御回路に
記憶しておく。
れ
ば、制御回路7で、(i1o1,j1o1)と(i2o′1,j2o′1
)
で符号が正かつ最も近いペアを求める。すなわち
第3図で21と201である。同様に(i1o2,
j1o2)と(i2o′2,j1o′2)で符号が正かつ最も近いペ
アを求める。すなわち第3図で21′と201′で
ある。これが求まれば、つぎの座標を制御回路に
記憶しておく。
A=(i1,o,1,j1,o,1)
B=(i2,o′,1,j2,o′,1)
C=(i1,o+1,1,j1,o+1,1)
D=(i2,o′+1,1,j2,o′+1,1)
E=(i1,o,2,j1,o,2)
F=(i2,o′,2,j2,o′,2)
G=(i1,o+1,2,j1,o+1,2)
H=(i2,o′+1,2,j2,o′+1,2) ……(2)
ここでAとE,BとFが連なつた縞であり、A
とB,EとFが最も近いペアである。CとGおよ
びDとHは同じく連なつた縞であり、CとGはA
とEに隣接する波長λ1の縞、DとHはBとFに隣
接する波長λ2の縞である。
とB,EとFが最も近いペアである。CとGおよ
びDとHは同じく連なつた縞であり、CとGはA
とEに隣接する波長λ1の縞、DとHはBとFに隣
接する波長λ2の縞である。
つぎに第2図でシヤツタ31′を閉じ、31は
開いてλ1での測定を行なう。この場合あおり機構
10をあおつて縞間隔を可能な限り広くする。楔
ガラス6を一定ピツチで動かしては、撮像面2上
の干渉縞強度Ik(i,j)を取り込む。ここでk
は楔の移動量に対応するので、参照光の位相変調
量となる。つぎに(i,j)番地の強度Ik(i,
j)のうち最も強度が小さくなるkを求める。こ
の求め方はIk(i,j)が最小になるkの値k0に
対しk0の前後の2N+1の値すなわちIk-N(i,
j)、Ik-N+1(i,J)……Ik(i,j)……Ik+N-1
(i,j)、Ik+N(i,j)の値を用い内挿により
真の最小値Ik′0(i,j)を求める。k′0に対応す
る位相変調量を(i,j)とする。総ての(i,
j)に対し干渉強度が最小となる位相変調量(楔
移動量)(i,j)を求める。この値が0から
2πまでの値である場合(kが1からK(最大))
には隣接する絵素で±2πに近い飛びがある時に
は、位相αとα±2πは同一位相であることに着
目し、(i,j)が滑めらかにつながるように
±2πの和算処理を行なう。このようにして得ら
れた位相値0(i,j)は左および右の測定部分
内ではそれぞれ正しい値であるが、左と右との間
には±2nπの位相差が存在するため、二つの波長
で測定した結果を用いてこのn(整数)を決定す
る。以下その方法を示す。
開いてλ1での測定を行なう。この場合あおり機構
10をあおつて縞間隔を可能な限り広くする。楔
ガラス6を一定ピツチで動かしては、撮像面2上
の干渉縞強度Ik(i,j)を取り込む。ここでk
は楔の移動量に対応するので、参照光の位相変調
量となる。つぎに(i,j)番地の強度Ik(i,
j)のうち最も強度が小さくなるkを求める。こ
の求め方はIk(i,j)が最小になるkの値k0に
対しk0の前後の2N+1の値すなわちIk-N(i,
j)、Ik-N+1(i,J)……Ik(i,j)……Ik+N-1
(i,j)、Ik+N(i,j)の値を用い内挿により
真の最小値Ik′0(i,j)を求める。k′0に対応す
る位相変調量を(i,j)とする。総ての(i,
j)に対し干渉強度が最小となる位相変調量(楔
移動量)(i,j)を求める。この値が0から
2πまでの値である場合(kが1からK(最大))
には隣接する絵素で±2πに近い飛びがある時に
は、位相αとα±2πは同一位相であることに着
目し、(i,j)が滑めらかにつながるように
±2πの和算処理を行なう。このようにして得ら
れた位相値0(i,j)は左および右の測定部分
内ではそれぞれ正しい値であるが、左と右との間
には±2nπの位相差が存在するため、二つの波長
で測定した結果を用いてこのn(整数)を決定す
る。以下その方法を示す。
つぎの値Gを最大にするa,b,c,dを求め
る。
る。
G=
〓A,B
{0(i,j)−ai−bj−c}2+
〓E,F
{0(i,j)−ai−bj−d}2
+
〓C,D
{0(i,j)−ai−bj−c+2π}2
+
〓G,H
{0(i,j)−ai−bj−d+2π}2 ……(3)
ただし上式で例えば
〓A,B
は(2)式で示される
(i,j)の組について和を取ることを示す。
(3)式を求めるにはGをA,B,C,Dについて偏
微分して、その値が0になるようにすれば、a,
b、c,dに関する4元一次方程式となり、これ
を解けばよい。得られたdとcに対し |d−c−2πn|(n=0,±1,±2……)が
最小となるnをn0とすると ′(i,j)=0(i,j) 左測定
部0 (i,j)+2n0・π 右測定部 が測定領域全面に亘る面形状を表わしている。
(3)式を求めるにはGをA,B,C,Dについて偏
微分して、その値が0になるようにすれば、a,
b、c,dに関する4元一次方程式となり、これ
を解けばよい。得られたdとcに対し |d−c−2πn|(n=0,±1,±2……)が
最小となるnをn0とすると ′(i,j)=0(i,j) 左測定
部0 (i,j)+2n0・π 右測定部 が測定領域全面に亘る面形状を表わしている。
以上説明したように、左と右のそれぞれの測定
結果に、二つ以上の波長を用いて測定した結果を
用いて計算することにより測定面全面に亘る面形
状の精密測定が可能となる。上記実施例において
左右の分離面の関係を求めるに際し、(2)式で示さ
れる縞情報の総てを用いたが、この一部分を用い
ても、すなわち、A,B〜G,Hの一部のサンプ
ル点のみを用いてもcとdの関係が求めることは
云うまでもない。また参照光を位相変調し、干渉
縞強度、Ik(i,j)の最小値を内挿する方法で、
各点の位相0(i,j)(面形状を表わす)を求
めているが、Ik(i,j)k=1,2……Kを高
速フーリエ変換(FFT)し、その値の絶対値が
最大になる値での位相値から0(i,j)を求め
てもよい。
結果に、二つ以上の波長を用いて測定した結果を
用いて計算することにより測定面全面に亘る面形
状の精密測定が可能となる。上記実施例において
左右の分離面の関係を求めるに際し、(2)式で示さ
れる縞情報の総てを用いたが、この一部分を用い
ても、すなわち、A,B〜G,Hの一部のサンプ
ル点のみを用いてもcとdの関係が求めることは
云うまでもない。また参照光を位相変調し、干渉
縞強度、Ik(i,j)の最小値を内挿する方法で、
各点の位相0(i,j)(面形状を表わす)を求
めているが、Ik(i,j)k=1,2……Kを高
速フーリエ変換(FFT)し、その値の絶対値が
最大になる値での位相値から0(i,j)を求め
てもよい。
第2図の実施例では平面からのずれを測定する
光学系となつているが、ビーム・スプリツタ4と
被測定物1の間に集光レンズ(フオーカス・レン
ズ)を挿入すれば、球面で、二つ以上に分かれて
いる被測定物についても測定可能であることは云
うまでもない。すなわち本発明は、平面.球面.
放物面(一点から出た光を平行光にする)双曲
面、楕円(一点から出る光または一点に集束する
光を他の一点に集光するかまたは他の一点から出
た球面波にする)などの二次曲面に対して適用で
きることは明らかである。また第2図の実施例で
は波長が異なる2種類の光源を用いているが、不
連続に分解される部分間の段差が大きい場合も、
3種以上の波長を用いて形状の精密測定ができる
ことは明らかである。
光学系となつているが、ビーム・スプリツタ4と
被測定物1の間に集光レンズ(フオーカス・レン
ズ)を挿入すれば、球面で、二つ以上に分かれて
いる被測定物についても測定可能であることは云
うまでもない。すなわち本発明は、平面.球面.
放物面(一点から出た光を平行光にする)双曲
面、楕円(一点から出る光または一点に集束する
光を他の一点に集光するかまたは他の一点から出
た球面波にする)などの二次曲面に対して適用で
きることは明らかである。また第2図の実施例で
は波長が異なる2種類の光源を用いているが、不
連続に分解される部分間の段差が大きい場合も、
3種以上の波長を用いて形状の精密測定ができる
ことは明らかである。
本発明によれば従来干渉測定による形状測定で
干渉縞に不連続部分があると測定不可能であつた
被測定物に対し、測定領域全体に亘り、精密な面
形状測定が初めて可能になり、その効果は非常に
大である。例えば磁気デイスク・スライダ面は2
〜3本あり、それらは完全に分離した位置にある
ため、従来、各スライダ間の真の面精度は測定不
可能であつたが、本発明により、高精度(λ/
100程度)の測定が全測定面に亘り非接触で可能
となつた。
干渉縞に不連続部分があると測定不可能であつた
被測定物に対し、測定領域全体に亘り、精密な面
形状測定が初めて可能になり、その効果は非常に
大である。例えば磁気デイスク・スライダ面は2
〜3本あり、それらは完全に分離した位置にある
ため、従来、各スライダ間の真の面精度は測定不
可能であつたが、本発明により、高精度(λ/
100程度)の測定が全測定面に亘り非接触で可能
となつた。
第1図は従来の測定で得られる干渉縞、第2図
は本発明の不連続表面形状測定装置の構成図、第
3図は本発明の方法によつて得られる干渉縞を表
わす図、第4図は撮像面上の測定領域と干渉縞位
置を示す図である。 1……不連続表面を有する被測定物、2……干
渉縞を撮像するための撮像面、3,3′……レー
ザ光源、4……ビーム・スプリツタ、5……基準
反射鏡、6……楔ガラス、7……制御回路、8,
8′……ビーム径調節系、9……二つの光路を同
一光路に導く手段である波長選択性ミラー、10
……あおり機構、21……被測定物を撮像面上に
結像する光学系、31,31′……シヤツタ。
は本発明の不連続表面形状測定装置の構成図、第
3図は本発明の方法によつて得られる干渉縞を表
わす図、第4図は撮像面上の測定領域と干渉縞位
置を示す図である。 1……不連続表面を有する被測定物、2……干
渉縞を撮像するための撮像面、3,3′……レー
ザ光源、4……ビーム・スプリツタ、5……基準
反射鏡、6……楔ガラス、7……制御回路、8,
8′……ビーム径調節系、9……二つの光路を同
一光路に導く手段である波長選択性ミラー、10
……あおり機構、21……被測定物を撮像面上に
結像する光学系、31,31′……シヤツタ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 可干渉性光源より出射する波長の異なる光の
各々を分離光学素子にて参照光と物体光とに分離
し、分離された物体光を被測定物に照射し、該被
測定物からの反射光又は透過孔と上記分離された
参照光を参照光路に導くことによつて得られる参
照光とによつて発生する干渉縞を各々の波長の光
に対して撮像手段で検出し、検出された各波長に
よる干渉縞の間の相対的な位置のずれと各波長に
よる干渉縞内のピツチの情報から上記被測定物の
測定すべき所望の面全面の中で発生する干渉縞の
不連続部分で分離される当該被測定物の測定すべ
き所望の部分面間の相対的形状関係を求めて記憶
し、記憶された相対的形状関係と上記被測定物上
の干渉縞の不連続部分で分離される各部分面内で
検出される干渉縞の強度から被測定物の表面形状
を測定することを特徴とする表面形状測定方法。 2 波長が異なる光を出射する可干渉性光源と、
該光源より出射する各波長の異なる光を参照光と
物体光とに分離する分離光学素子と、該分離光学
素子によつて分離された物体光を被測定物に照射
せしめ、被測定物からの反射光又は透過光と上記
分離光学素子によつて分離された参照光を参照光
路に導くことによつて得られる参照光とによつて
発生する干渉縞を各々の波長の光に対して検出す
る撮像手段と、該撮像手段によつて検出された各
波長による干渉縞の間の相対的な位置のずれと各
波長による干渉縞内のピツチの情報から上記被測
定物の測定すべき所望の面全面の中で発生する干
渉縞の不連続部分で分離される当該被測定物の測
定すべき所望の部分面間の相対的形状関係を求め
て記憶する不連続部で分離された面間の相対形状
関係抽出手段と、上記被測定物上の干渉縞の不連
続部分で分離される各部分面内で検出される干渉
縞の強度を検出する干渉縞強度検出手段と、上記
不連続部で分離された面間の相対形状関係抽出手
段から求められて記憶された不連続部で分離され
た面間の相対形状関係と、上記被測定物上の干渉
縞の不連続部分で分離される各部分面内で検出さ
れる干渉縞の強度を検出する干渉縞強度検出手段
から得られる被測定物上の干渉縞の不連続部分で
分離される各部分面内で検出される干渉縞の強度
とから被測定物の所望の表面の形状を測定する測
定手段とを備えたことを特徴とする表面形状測定
装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10384982A JPS58221104A (ja) | 1982-06-18 | 1982-06-18 | 表面形状測定方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10384982A JPS58221104A (ja) | 1982-06-18 | 1982-06-18 | 表面形状測定方法および装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58221104A JPS58221104A (ja) | 1983-12-22 |
JPH046882B2 true JPH046882B2 (ja) | 1992-02-07 |
Family
ID=14364881
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10384982A Granted JPS58221104A (ja) | 1982-06-18 | 1982-06-18 | 表面形状測定方法および装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58221104A (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62135708A (ja) * | 1985-12-10 | 1987-06-18 | Yokogawa Electric Corp | 3次元形状測定装置 |
JPS62204106A (ja) * | 1986-03-05 | 1987-09-08 | Yokogawa Electric Corp | 3次元形状測定装置 |
JPS6325502A (ja) * | 1986-07-17 | 1988-02-03 | Ee D S:Kk | 表面粗さ計 |
JPS6325503A (ja) * | 1986-07-17 | 1988-02-03 | Ee D S:Kk | 表面粗さ計 |
GB2242976A (en) * | 1990-04-12 | 1991-10-16 | Rank Taylor Hobson Ltd | Measuring surface characteristics |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4953067A (ja) * | 1972-09-20 | 1974-05-23 | ||
JPS56128407A (en) * | 1980-03-07 | 1981-10-07 | Hitachi Ltd | Light interference device |
-
1982
- 1982-06-18 JP JP10384982A patent/JPS58221104A/ja active Granted
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4953067A (ja) * | 1972-09-20 | 1974-05-23 | ||
JPS56128407A (en) * | 1980-03-07 | 1981-10-07 | Hitachi Ltd | Light interference device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS58221104A (ja) | 1983-12-22 |
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