JP2000329514A - Method for correcting interference fringe image - Google Patents

Method for correcting interference fringe image

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JP2000329514A
JP2000329514A JP11136832A JP13683299A JP2000329514A JP 2000329514 A JP2000329514 A JP 2000329514A JP 11136832 A JP11136832 A JP 11136832A JP 13683299 A JP13683299 A JP 13683299A JP 2000329514 A JP2000329514 A JP 2000329514A
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interference fringe
image
light
noise
image data
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Kazuhiko Kawasaki
川崎  和彦
Naoki Mitsuya
直樹 光谷
Ikumatsu Fujimoto
生松 藤本
Hiroshi Haino
宏 配野
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Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
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Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an image correcting method for a device for simultaneously measuring phase-shift interference fringes capable of automatically adjusting the contrast and luminance of three simultaneously obtained interference fringe images through the use of electric image pickup data. SOLUTION: In a light-wave interferometer to create interference fringes by sample light from a surface to be detected and reference light from a reference surface, the contrast value and bias value of each section are obtained from interference fringe image data acquired by an image pickup processing means to pick up the image of interference fringes, and the interference fringe image data are corrected and converted so as to cancel the mutual difference between the contrast values and the bias values between the sections to perform image analysis or to display the interference fringe images through the use of the interference fringe image data after the correction and conversion.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、干渉計において取
得した干渉縞の画像補正方法に関し、特に、干渉縞画像
測定誤差の内、光学的、電気的な系統的ノイズの補正方
法に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a method for correcting an image of an interference fringe acquired by an interferometer, and more particularly to a method for correcting an optical and electrical systematic noise in an error of measuring an interference fringe image.

【0002】[0002]

【背景技術】周知のように、被検面の精密な凹凸状態を
知る方法の一つに光の干渉現象を利用した光学干渉縞法
が用いられるが、より高精度の測定のためには、試料光
と参照光との位相差を利用した位相シフト法が利用され
る。つまり、この位相シフト法は試料光と参照光とを位
相差角で精密に比較測定するものであり、一般的には、
参照面を光軸方向へ移動させる等の方法により干渉縞の
位相を経時的に変化させることで複数の干渉縞画面を得
る。
2. Description of the Related Art As is well known, an optical interference fringe method using a light interference phenomenon is used as one of methods for knowing a precise unevenness state of a surface to be measured. A phase shift method using a phase difference between the sample light and the reference light is used. In other words, this phase shift method precisely compares and measures the sample light and the reference light with the phase difference angle.
A plurality of interference fringe screens are obtained by changing the phase of the interference fringes over time by, for example, moving the reference plane in the optical axis direction.

【0003】しかし、このように経時的に異なった位相
状態を得る位相シフト法では、解析の元となる干渉縞を
取り込む段階で一定の時間を要するから、解析時間が長
くなるばかりでなく、解析結果は、この時間経過中の空
気揺らぎや振動等の影響を受けることになり、解析結果
の信頼性を維持しずらいと共に、被検面が干渉光学系に
対して相対的に移動している場合には解析が困難であっ
た。
However, in the phase shift method for obtaining different phase states over time, a certain time is required at the stage of capturing interference fringes that are the basis of the analysis. The results are affected by air fluctuations and vibrations during this time, making it difficult to maintain the reliability of the analysis results and moving the surface to be measured relative to the interference optical system. Analysis was difficult in some cases.

【0004】前述したような位相シフト法の問題を解決
するため、従来では、被検面と参照面からの反射光の波
面の位相を一定量だけ異ならせて得られる多数の干渉縞
画像を同時に撮像する図10のような位相シフト干渉縞
の同時計測装置が、例えば特開平2−287107号公
報によって提案されている。即ち、「2次元情報取得装
置」と題された図10の位相シフト干渉縞の同時計測装
置においては、レーザ光源Aからの光はレンズ系Bによ
り拡大して平行光とされ、偏光半透鏡Cにより直交する
2つの偏光に分けられる。そして、これらの偏光路上に
は1/4波長板D,Eがそれぞれ配置されて円偏光によ
り参照面F及び被検面Gが照明され、これらの参照面F
及び被検面Gからの反射光を再び1/4波長板D,Eを
通して直線偏光とした後、再度、偏光半透鏡Cに入射さ
せる所謂”マイケルソン型干渉計”が構成される。
In order to solve the above-mentioned problem of the phase shift method, conventionally, a large number of interference fringe images obtained by changing the phases of the wavefronts of the reflected light from the test surface and the reference surface by a fixed amount are simultaneously obtained. An apparatus for simultaneous measurement of phase shift interference fringes as shown in FIG. 10 for imaging is proposed, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 2-287107. That is, in the simultaneous measurement apparatus for phase shift interference fringes in FIG. 10 entitled “Two-dimensional information acquisition apparatus”, the light from the laser light source A is expanded by the lens system B into parallel light, and the polarization semi-transparent mirror C , The light is divided into two orthogonally polarized lights. On these polarization paths, quarter-wave plates D and E are arranged, respectively, and the reference plane F and the test plane G are illuminated by circularly polarized light.
Also, a so-called “Michelson interferometer” is formed in which the reflected light from the surface G to be tested is again converted into linearly polarized light through the quarter-wave plates D and E, and then incident on the polarizing semi-transparent mirror C again.

【0005】また、同”マイケルソン型干渉計”からの
2つの直線偏光光束は、1/4波長板Hに通過されて右
回りと左回りの互いに逆回りの円偏光とされ、全体を符
号”I”で示す位相シフト撮像系の2つのビームスプリ
ッタBS1 ,BS2 及び全反射ミラーMでこれらの円偏
光を3つの光束に分割された後、3枚の位相シフトされ
た干渉縞画像が同時的に得られる。即ち、これらの分割
光束は偏光板J1 ,J2 ,J3 に通された後、3台のカ
メラ即ち撮像処理手段K1 ,K2 ,K3 に結像される。
つまり、この光学系では、偏光板J1 の偏光方向に対し
て偏光板J2 ,J3 の偏光方向をそれぞれ45度、90
度傾けることによって90度づつ位相の異なる3枚の干
渉縞画像(画面)を得ることができる。
The two linearly polarized light beams from the "Michelson-type interferometer" are passed through a quarter-wave plate H and turned into clockwise and counterclockwise counterclockwise circularly polarized lights. After these circularly polarized light beams are split into three light beams by the two beam splitters BS1 and BS2 and the total reflection mirror M of the phase shift imaging system indicated by "I", three phase-shifted interference fringe images are simultaneously formed. Is obtained. That is, these split light beams are passed through the polarizing plates J1, J2, J3 and then imaged on three cameras, ie, imaging processing means K1, K2, K3.
That is, in this optical system, the polarization directions of the polarizing plates J2 and J3 are 45 degrees and 90 degrees with respect to the polarizing direction of the polarizing plate J1.
By inclining by three degrees, three interference fringe images (screens) having different phases by 90 degrees can be obtained.

【0006】ところで、前述したような「2次元情報取
得装置」においては、3つの撮像検出器K1 ,K2 ,K
3 によって位相シフトされた3つの干渉縞画像が同時的
に得られるが、これらの干渉縞画像のコントラスト値と
バイアス値が互いに等しいことが画像解析上の前提とな
る。このため、前述したような「2次元情報取得装置」
では、撮像処理手段K1 ,K2 ,K3 の光路に減衰板を
介装し、各光路に位置される減衰板の濃度を調整するこ
とで光学的に光強度データを調整していた。
By the way, in the above-mentioned "two-dimensional information acquisition apparatus", three imaging detectors K1, K2, K
Three interference fringe images phase-shifted by 3 are obtained at the same time, and it is premised on image analysis that the contrast value and the bias value of these interference fringe images are equal to each other. Therefore, the “two-dimensional information acquisition device” as described above
In the above, the optical intensity data is optically adjusted by interposing an attenuation plate in the optical path of the imaging processing means K1, K2, K3 and adjusting the density of the attenuation plate located in each optical path.

【0007】さらに前述の装置においては、各光路上に
存在する各種光学素子や撮像処理手段K1 、K2 、K3
によって、系統的なノイズが発生し、3つの干渉縞画像
のそれぞれに共通ノイズあるいは別々の固有ノイズが重
畳される。その結果、位相シフトされた3つの干渉縞画
像による解析精度が低下していた。干渉計において発生
するノイズには、光学素子の汚れや欠陥によって反射率
や透過率の局所的な不均一性(増加あるいは減少)に起
因して発生するノイズと干渉ノイズがある。干渉ノイズ
とは、屈折率の異なる境界面で発生する複数の反射光
が、互いに干渉し合って発生するノイズである。干渉ノ
イズを低減させる一般的な方法としては、光学素子にウ
エッジ加工や反射防止膜コートなどの追加処置を施し、
さらに干渉計の最終的な光学調整の段階で、ノイズの少
ない状態に追い込んで行く方法が採られてきた。
Further, in the above-described apparatus, various optical elements existing on each optical path and image pickup processing means K1, K2, K3.
As a result, systematic noise is generated, and common noise or separate unique noise is superimposed on each of the three interference fringe images. As a result, the analysis accuracy of the three phase-shifted interference fringe images has been reduced. Noise generated in the interferometer includes noise and interference noise generated due to local nonuniformity (increase or decrease) in reflectance and transmittance due to contamination or defects of the optical element. Interference noise is noise that occurs when a plurality of reflected lights generated at interfaces having different refractive indexes interfere with each other. As a general method to reduce interference noise, additional treatment such as wedge processing and anti-reflection coating is applied to the optical element,
In the final optical adjustment stage of the interferometer, a method has been adopted in which noise is reduced.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の位相シフト干渉縞の同時計測装置の画像補正
法では、物理的な光学部品を個々に調整する必要がある
ばかりでなく、調整後のの狂いや光学部品の特性のバラ
ツキ、後発的な汚れにより、各光学系を通過する際の光
強度ムラが撮像データに重畳され、正確な画像解析上の
問題になっている。更に、光学的あるいは電気的に発生
するノイズを、光学素子に対する追加処置や調整により
低減させるには、限界があった。つまり、1つの干渉縞
画像内あるいは複数の干渉縞画像間で、コントラストや
バイアス(光強度)が均一で、ノイズのない画像を得る
ことは困難であった。
However, in such an image correction method of the conventional apparatus for simultaneous measurement of phase shift interference fringes, it is not only necessary to individually adjust physical optical components, but also to adjust the physical optical components individually. Due to the deviation of the optical components, the variation of the characteristics of the optical components, and the late contamination, the unevenness of the light intensity when passing through each optical system is superimposed on the imaged data, which poses a problem in accurate image analysis. Furthermore, there is a limit in reducing optically or electrically generated noise by additional measures or adjustments to the optical element. That is, it has been difficult to obtain an image with uniform contrast and bias (light intensity) and no noise within one interference fringe image or between a plurality of interference fringe images.

【0009】特に、位相シフト干渉縞の同時計測装置に
おいては、互いに独立した光学系で3つの干渉縞画像を
同時的に得るから、得られた干渉縞画像の相互のコント
ラスト及びバイアスの均一性及びノイズ低減が、画像相
互解析上の極めて重要な問題となる。本発明の目的は、
以上に述べたような干渉縞画像測定における、光学的、
電気的な系統的ノイズの画像補正法に鑑み、1つの干渉
縞画像内あるいは複数の干渉縞画像間で、コントラスト
や光強度が均一で、ノイズのない画像を得るための画像
補正法を得るにある。
Particularly, in the simultaneous measurement apparatus for phase shift interference fringes, since three interference fringe images are simultaneously obtained by independent optical systems, the obtained interference fringe images have a uniform contrast and a uniform bias. Noise reduction is a very important issue in image mutual analysis. The purpose of the present invention is
In the interference fringe image measurement as described above,
In view of the image correction method for electrical systematic noise, it is necessary to obtain an image correction method for obtaining an image free of noise with uniform contrast and light intensity within one interference fringe image or among a plurality of interference fringe images. is there.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明は、被検面からの試料光と参照面からの参照
光によって干渉縞を生成する光波干渉計において、干渉
縞を撮像する撮像処理手段によって取得された干渉縞画
像データから各部位のコントラスト値とバイアス値を求
め、前記各部位間で、前記コントラスト値とバイアス値
の相互差異を解消するように前記干渉縞画像データを補
正変換し、補正変換後の干渉縞画像データを用いて、画
像解析あるいは干渉縞画像表示を行う干渉縞の画像補正
方法を提案するものである。これらのコントラスト値と
バイアス値が補正されることによって、均一な干渉縞画
像データが得られるため、画像解析が容易になると共
に、干渉縞画像表示を行う場合においても見やすい画面
を得ることができる。
In order to achieve this object, the present invention provides an optical interferometer for generating an interference fringe by using a sample light from a test surface and a reference light from a reference surface to image the interference fringes. The contrast value and the bias value of each part are obtained from the interference fringe image data obtained by the imaging processing means, and the interference fringe image data is corrected so as to eliminate the mutual difference between the contrast value and the bias value between the respective parts. The present invention proposes an image correction method for interference fringes that performs image analysis or interference fringe image display using the converted and corrected interference fringe image data. By correcting these contrast values and bias values, uniform interference fringe image data can be obtained, so that image analysis is facilitated and an easy-to-view screen can be obtained even when displaying interference fringe images.

【0011】更に、前記各部位は、1つの前記干渉縞画
像データを複数部位に分割して割り当てることによっ
て、1画面内の干渉縞画像のコントラスト値とバイアス
値の均一化を図ることができる。又、前記各部位は、複
数の前記干渉縞画像データ毎に割り当てることによっ
て、例えば、3つの干渉縞画像データを同時に得る位相
シフト干渉縞の同時計測装置において、得られた3つの
干渉縞画像データ間のコントラスト値とバイアス値の均
一化を図ることができる。
Further, each of the portions divides the one interference fringe image data into a plurality of portions and assigns the data, so that the contrast value and the bias value of the interference fringe image in one screen can be made uniform. In addition, by assigning each of the portions to each of the plurality of interference fringe image data, for example, in a simultaneous phase shift interference fringe measurement apparatus that simultaneously obtains three interference fringe image data, the three interference fringe image data obtained The contrast value and bias value between them can be made uniform.

【0012】又、本発明は、被検面からの試料光と参照
面からの参照光によって干渉縞を生成する光波干渉計に
おいて、干渉縞を撮像する撮像処理手段が、前記試料光
と前記参照光の代わりに、撮像処理手段が飽和しない光
強度の予め計画された光強度分布のノイズ計測画像が供
給されたとき、前記ノイズ計測画像を撮像して固有ノイ
ズ分布データとして記憶しておき、前記干渉縞を撮像し
て得られた干渉縞画像データと前記固有ノイズ分布デー
タとを用いて、前記干渉縞画像データに含まれるノイズ
分布をその都度求め、これらのノイズ分布を前記干渉縞
画像データから差し引いて補正を行い、この補正後の干
渉縞画像データを用いて、画像解析あるいは干渉縞画像
表示を行う干渉縞の画像補正方法を提案するものであ
る。これらの補正によるノイズや干渉ノイズの低減によ
って、S/N比の良好な干渉縞画像データが得られるた
め、画像解析が容易でかつ高精度になると共に、干渉縞
画像表示を行う場合においても見やすい画面を得ること
ができる。
Further, according to the present invention, in a light wave interferometer for generating an interference fringe by using a sample light from a test surface and a reference light from a reference surface, an imaging processing means for imaging the interference fringe includes the sample light and the reference light. Instead of light, when a noise measurement image of a pre-planned light intensity distribution of light intensity at which the imaging processing means is not saturated is supplied, the noise measurement image is captured and stored as unique noise distribution data, Using the interference fringe image data obtained by imaging the interference fringes and the specific noise distribution data, a noise distribution included in the interference fringe image data is obtained each time, and these noise distributions are obtained from the interference fringe image data. The present invention proposes an image correction method for interference fringes in which image data is analyzed or interference fringe images are displayed using the corrected interference fringe image data. Since interference fringe image data with a good S / N ratio can be obtained by reducing noise and interference noise by these corrections, image analysis is easy and highly accurate, and it is easy to see even when displaying an interference fringe image. You can get the screen.

【0013】更に、前記固有ノイズ分布データは、既知
の光強度分布を有するノイズ計測画像と、このノイズ計
測画像を撮像したときに得られる撮像データの差によっ
て得ることにより、正確な固有ノイズ分布データを得る
ことができる。又、前記固有ノイズ分布データは、前記
ノイズ計測画像を撮像したときに得られる撮像データを
空間周波数成分に分解し、ノイズの空間周波数成分を抽
出して得ることによって、更に正確な固有ノイズ分布デ
ータを得ることができる。あるいは、前記ノイズ計測画
像は、前記被検面からの前記試料光の光軸と前記参照面
からの前記参照光の光軸のいずれか一方、あるいは両方
を、干渉が生じない程度にずらして得ることにより、簡
便にノイズ計測画像を得ることができる。又、前記ノイ
ズ計測画像は、前記被検面からの前記試料光と前記参照
面からの前記参照光のいずれか一方のみから得ることに
より、ノイズ計測画像を更に簡便に得ることができる。
Further, the specific noise distribution data is obtained by obtaining a difference between a noise measurement image having a known light intensity distribution and image data obtained when the noise measurement image is taken, thereby obtaining accurate noise distribution data. Can be obtained. Further, the specific noise distribution data is obtained by decomposing the image data obtained when the noise measurement image is captured into spatial frequency components and extracting and extracting the spatial frequency components of the noise. Can be obtained. Alternatively, the noise measurement image may be obtained by shifting one or both of the optical axis of the sample light from the test surface and the optical axis of the reference light from the reference surface to such an extent that interference does not occur. This makes it possible to easily obtain a noise measurement image. The noise measurement image can be obtained more easily by obtaining the noise measurement image from only one of the sample light from the test surface and the reference light from the reference surface.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、図1から図9について本発
明の実施例の詳細を説明する。図1から図6は本発明の
第1実施例を示し、位相シフト干渉縞の同時計測装置
に、コントラスト値とバイアス値の補正変換を応用した
例を示している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to FIGS. 1 to 6 show a first embodiment of the present invention, and show an example in which correction conversion of a contrast value and a bias value is applied to a simultaneous measurement apparatus for phase shift interference fringes.

【0015】図1は同位相シフト干渉縞の同時計測装置
の光学系の1例を示し、”マイケルソン型干渉計”によ
り光学的に無干渉状態にある試料光及び参照光が作られ
る。即ち、レーザ光源1Aからの光はレンズ系2Aによ
り拡大して平行光とされ、偏光半透鏡3Aにより直交す
る2つの偏光に分けられる。
FIG. 1 shows an example of an optical system of an apparatus for simultaneous measurement of in-phase interference fringes, in which a sample light and a reference light which are optically free from interference are produced by a "Michelson interferometer". That is, the light from the laser light source 1A is expanded by the lens system 2A to be parallel light, and is split into two orthogonal polarized lights by the polarizing semi-transparent mirror 3A.

【0016】そして、これらの光路上には1/4波長板
4A,5Aがそれぞれ配置され、これらの円偏光が参照
面6A及び被検面7Aに照射される。また、これらの参
照面6A及び被検面7Aからの反射光は再び1/4波長
板4A,5Aに透過され、再度、偏光半透鏡3Aに直線
偏光として入射される。この状態の直線偏光光束は、前
記参照面6Aに対する被検面7Aの形状の差に相当する
位相情報をもちかつ直交偏光関係にある2つの光束を重
ね合わせた無干渉状態の光束となる。
On these optical paths, quarter-wave plates 4A and 5A are arranged, respectively, and these circularly polarized lights are radiated on the reference surface 6A and the test surface 7A. The reflected light from the reference surface 6A and the test surface 7A is transmitted through the quarter-wave plates 4A and 5A again, and is again incident on the semi-polarizing mirror 3A as linearly polarized light. The linearly polarized light beam in this state is a non-interfering light beam in which two light beams that have phase information corresponding to the difference in the shape of the test surface 7A with respect to the reference surface 6A and are orthogonally polarized are superimposed.

【0017】この後、前記の2つの光束が重ね合わされ
た光束は、1/4波長板に通過され、左回りと右回りの
互いに逆回りの円偏光とされた原光束となる。ここで、
レーザ光源1A、レンズ系2A、偏光半透鏡3A、1/
4波長板4A、5A、参照面6A、被検面7A、1/4
波長板8Aは、原光束生成手段を構成する。次にこの原
光束は、全体を符号”9A”で示す光束分割手段即ち複
合プリズムにより、これらの円偏光である原光束は3つ
の光束に分割される。即ち、界面9aから前記原光束を
入射される複合プリズム9Aは、同原光束の光軸に対し
て45度の角度をなす第1ビームスプリッタ10A及び
同第1ビームスプリッタ10Aに対して直角に方向付け
された第2ビームスプリッタ11Aを内蔵している。
Thereafter, the light beam obtained by superimposing the two light beams is passed through a quarter-wave plate, and becomes an original light beam that has been turned into counterclockwise and clockwise counterclockwise circularly polarized lights. here,
Laser light source 1A, lens system 2A, polarizing semi-transparent mirror 3A, 1 /
4 wavelength plates 4A, 5A, reference surface 6A, test surface 7A, 1/4
The wave plate 8A constitutes an original light beam generating means. Next, these original light beams are divided into three light beams by a light beam splitting means, that is, a composite prism indicated by a reference numeral "9A". That is, the composite prism 9A, into which the original light beam is incident from the interface 9a, forms a first beam splitter 10A and a direction perpendicular to the first beam splitter 10A at an angle of 45 degrees with respect to the optical axis of the original light beam. It has a built-in second beam splitter 11A.

【0018】前記第1ビームスプリッタ10Aはその反
射光の強度”1”に対して透過光の強度を”2”なる比
率で光束分割するもので、同反射光の出射端面9bには
透過軸方向を光軸に対して垂直な面内においてビームス
プリッタ10A に入射する光と反射する光を含む面と平行
な方向に設定された第1偏光板12Aが配置され、同第
1偏光板12Aを透過した同反射光は干渉を生じる。そ
して、第1ビームスプリッタ10Aからの透過光が入射
される第2ビームスプリッタ11Aにおいてはその反射
光の強度”1”に対して透過光の強度を”1”なる比率
で光束分割される。
The first beam splitter 10A divides the transmitted light at a ratio of "2" to the intensity "1" of the reflected light with respect to the intensity "1" of the reflected light. Is arranged in a direction perpendicular to the optical axis in a direction parallel to a plane including the light incident on the beam splitter 10A and the reflected light, and is transmitted through the first polarizing plate 12A. The reflected light causes interference. Then, in the second beam splitter 11A, into which the transmitted light from the first beam splitter 10A is incident, the light beam is split at a ratio of the intensity of the transmitted light to "1" with respect to the intensity of the reflected light "1".

【0019】また、第2ビームスプリッタ11Aからの
反射光が出射される出射端面9cには透過軸方向を光軸
に対して垂直な面内においてビームスプリッタ11Aに
入射する光と反射する光を含む面と垂直な方向に設定さ
れた第2偏光板13Aが設けられ、同第2偏光板13A
を透過した同反射光は干渉を生じる。そして、前述した
第2ビームスプリッタ11Aからの透過光が出射される
出射端面9dには透過軸方向を光軸に対して垂直な面内
において、ビームスプリッタ11Aに入射する光と反射
する光を含む面と45度をなす角に設定された第3偏光
板14Aが配置され、同第3偏光板14Aを透過した同
透過光は干渉を生じる。
The exit end face 9c from which the reflected light from the second beam splitter 11A is emitted includes the light that enters the beam splitter 11A and the light that is reflected in a plane whose transmission axis is perpendicular to the optical axis. A second polarizing plate 13A set in a direction perpendicular to the plane is provided.
The reflected light having passed through causes interference. The exit end surface 9d from which the transmitted light from the second beam splitter 11A is emitted includes light incident on the beam splitter 11A and light reflected on the exit axis surface in a plane perpendicular to the optical axis in the transmission axis direction. A third polarizing plate 14A set at an angle of 45 degrees with the plane is arranged, and the transmitted light transmitted through the third polarizing plate 14A causes interference.

【0020】前記第1〜第3偏光板の透過軸方向は、上
述した通り、偏光板を通過する光の光軸に対して垂直な
面内において、その光が直前で介するビームスプリッタ
での入射する光と反射する光を含む面に対して平行、垂
直、45度に設定されているので、それぞれの干渉によ
って生じる干渉縞の試料光と参照光の間の位相差は、9
0度ずつ異なっている。すなわち、透過軸方向が平行の
場合の干渉縞の試料光と参照光の間の位相差を基準にす
ると、透過軸方向が垂直の場合は、右回り円偏光光束か
らは位相が90度遅れた直線偏光光束が取り出せ、左回
り円偏光光束からは位相が90度進んだ直線偏光光束が
取り出せる。従って、試料光と参照光の間の位相差は1
80度となる。又、透過軸方向が45度の場合は、右回
り円偏光光束からは位相が45度遅れた直線偏光光束が
取り出せ、左回り円偏光光束からは位相が45度進んだ
直線偏光光束が取り出せる。従って、試料光と参照光の
間の位相差は90度となる。
As described above, the transmission axis direction of the first to third polarizing plates is such that, in the plane perpendicular to the optical axis of the light passing through the polarizing plate, the light is incident on the beam splitter immediately before. Are set to be parallel, perpendicular, and 45 degrees to the plane including the reflected light and the reflected light, so that the phase difference between the sample light and the reference light of the interference fringes caused by the respective interferences is 9 degrees.
It differs by 0 degrees. That is, based on the phase difference between the sample light and the reference light of the interference fringes when the transmission axis direction is parallel, the phase is delayed by 90 degrees from the clockwise circularly polarized light beam when the transmission axis direction is vertical. A linearly polarized light beam can be extracted, and a linearly polarized light beam having a phase advanced by 90 degrees can be extracted from the counterclockwise circularly polarized light beam. Therefore, the phase difference between the sample light and the reference light is 1
80 degrees. When the transmission axis direction is 45 degrees, a right-handed circularly polarized light beam can extract a linearly polarized light beam with a phase delayed by 45 degrees, and a left-handed circularly polarized light beam can extract a linearly polarized light beam with a 45-degree advanced phase. Therefore, the phase difference between the sample light and the reference light is 90 degrees.

【0021】ここで、第1〜第3偏光板12A、13
A、14Aは、それぞれ干渉手段を構成する。これら
の、それぞれ位相の異なる干渉縞は、CCD固体走査素
子等から構成される撮像処理手段15A、16A、17
Aによってほぼ同時に撮像されると共に、画像処理が行
われる。前記撮像処理手段15A、16Aで撮像された
干渉縞画像に対して、前記撮像処理手段17Aで撮像さ
れた干渉縞画像は、左右が反転することになるため、撮
像処理手段17Aの位置的反転変換部によって左右反転
処理を行う。前記撮像処理手段15A、16A、17A
に含まれるCCD固体走査素子等の撮像面は、前記原光
束中心について、前記界面9aからの距離がそれぞれ等
しくなるように配置される。
Here, the first to third polarizing plates 12A, 12A
A and 14A respectively constitute interference means. These interference fringes having different phases are obtained by imaging processing means 15A, 16A, 17 constituted by a CCD solid-state scanning element or the like.
An image is taken almost simultaneously by A and image processing is performed. Since the interference fringe image captured by the imaging processing unit 17A is inverted left and right with respect to the interference fringe images captured by the imaging processing units 15A and 16A, the position inversion conversion of the imaging processing unit 17A is performed. The left / right reversal process is performed by the unit. The imaging processing means 15A, 16A, 17A
Are arranged such that the distance from the interface 9a is equal to the center of the original light flux.

【0022】また、図2は各撮像処理手段15A,16
A,17Aで記録される干渉縞画像データ(画面)であ
るが、この実施例の場合、これらの干渉縞画像(画面)
のディジタルデータは次のような手法で光強度が補正処
理され、干渉縞画像間の光強度調整が行われる。補正処
理に際して、干渉縞画像(画面)の2次元のディジタル
データのうち図3に示すようにある1ラインの光強度変
化に注目すると、図4に示すように、1 次元の座標と光
強度との関係は被検面形状と被検面の傾き量が干渉縞の
光強度に反映されたほぼ周期的な変化曲線βとなる。つ
まり、この変化曲線βでは、図5に示すように、1区間
aに1つずつの光強度の最大値IMAX 及び最小値IMIN
が存在することになる。そのため、ここで得られるIMA
X、IMIN を用いて、周知の方法により干渉縞画像のコ
ントラスト値とバイアス値が算出することができる。
FIG. 2 shows each of the imaging processing means 15A, 16
A and 17A are interference fringe image data (screens) recorded in this embodiment. In this embodiment, these interference fringe images (screens) are used.
The light intensity of the digital data is corrected by the following method, and the light intensity between the interference fringe images is adjusted. At the time of the correction processing, focusing on the light intensity change of one line as shown in FIG. 3 in the two-dimensional digital data of the interference fringe image (screen), as shown in FIG. Is a substantially periodic change curve β in which the shape of the test surface and the amount of inclination of the test surface are reflected in the light intensity of the interference fringes. That is, in this change curve β, as shown in FIG. 5, the maximum value IMAX and the minimum value IMIN
Will exist. Therefore, IMA obtained here
Using X and IMIN, the contrast value and bias value of the interference fringe image can be calculated by a known method.

【0023】したがって、ある干渉縞画像データ(例え
ば、撮像処理手段15Aで得られるもの)を基準とし
て、撮像処理手段15Bの干渉縞画像データのコントラ
スト値とバイアス値を一致させ、この後、撮像処理手段
15Cの干渉縞画像データのコントラスト値とバイアス
値を撮像検出器15Aの干渉縞画像データのコントラス
ト値とバイアス値にそれぞれ一致させる操作を繰り返す
ことにより、光学部品や撮像処理手段の製造上の個体差
により生じる画像ごとの差異をなくすことができる。
Therefore, the contrast value and the bias value of the interference fringe image data of the imaging processing means 15B are matched with reference to certain interference fringe image data (for example, data obtained by the imaging processing means 15A). By repeating the operation of matching the contrast value and the bias value of the interference fringe image data of the means 15C with the contrast value and the bias value of the interference fringe image data of the imaging detector 15A, respectively, the manufacturing of the optical components and the imaging processing means is repeated. It is possible to eliminate a difference for each image caused by the difference.

【0024】まず、2つの撮像処理手段15A,16A
で得られた干渉縞I1 ,I2 に含まれる情報は、 I1(x,y )=Bias1 (x,y )+Amp1(x,y )・cos (φ(x,y )) 第1式 I2(x,y )=Bias2 (x,y )+Amp2(x,y )・cos (φ(x,y +α)第2式 の形で表される。干渉光の強度が空間的に一様で、それ
により発生した干渉縞のコントラスト値(振幅)とバイ
アス値が空間的に一様であるとみなすと、 I1 (x,y )=Bias1 +Amp1・ cos(φ(x,y ) ) 第1式’ I2 (x,y )=Bias2 +Amp2・ cos(φ(x,y )+α ) 第2式’ と表すことができる。干渉縞を発生させる光の強度が画
面全体にわたって均一と仮定すると、コントラストとバ
イアスは、次のようにして干渉縞I1 ,I2 の光強度デ
ータから疑似的に算出できる。
First, two imaging processing means 15A and 16A
The information included in the interference fringes I1 and I2 obtained by the following equation is: I1 (x, y) = Bias1 (x, y) + Amp1 (x, y) · cos (φ (x, y)) The first equation I2 (x , y) = Bias2 (x, y) + Amp2 (x, y) · cos (φ (x, y + α). The intensity of the interference light is spatially uniform, and Assuming that the contrast value (amplitude) and bias value of the generated interference fringes are spatially uniform, I1 (x, y) = Bias1 + Amp1 · cos (φ (x, y)) The first expression 'I2 ( x, y) = Bias2 + Amp2 · cos (φ (x, y) + α) Equation (2) Assuming that the intensity of the light generating the interference fringes is uniform over the entire screen, the contrast and bias are It can be artificially calculated from the light intensity data of the interference fringes I1 and I2 as follows.

【0025】コントラストを[C]とした場合、コント
ラストの定義式は、
When the contrast is [C], the definition formula of the contrast is as follows.

【数1】 となる。(Equation 1) Becomes

【0026】ここに、図2に示す干渉縞画像が得られた
場合、図3に示すように同干渉縞に略直交するようよう
な1 ラインの光強度情報を得ると、図4に示すようなプ
ロファイル情報となる。このプロファイル情報におい
て、図5に示すように、極大極小となる光強度の強度情
報を最大値IMAX 及び最小値IMIN として、定義式に代
入すれば、コントラスト[C]が得られ、また、バイア
ス値[B]は、図3のデータからその積分値をデータ点
数で割った平均値値の形として得られることになる。
Here, when the interference fringe image shown in FIG. 2 is obtained, one line of light intensity information which is substantially orthogonal to the interference fringe as shown in FIG. 3 is obtained as shown in FIG. Profile information. In this profile information, as shown in FIG. 5, if the intensity information of the light intensity having the maximum and the minimum is substituted into the definition expression as the maximum value IMAX and the minimum value IMIN, the contrast [C] is obtained, and the bias value is obtained. [B] is obtained in the form of an average value obtained by dividing the integral value of the data of FIG. 3 by the number of data points.

【0027】Bias1 =B1 、Bias2 =B2 とし、Amp1=
C1 ・Bias1 、Amp2=C1 ・Bias2の関係を第1式及び
第2式に代入すると、 I1 (x,y )=B1 +C1 ・B1 ・ cos(φ(x,y )) 第3式 I2 (x,y )=B2 +C2 ・B2 ・ cos(φ(x,y ) +α) 第4式 が得られる。
Bias1 = B1, Bias2 = B2, and Amp1 =
By substituting the relation of C1.Bias1 and Amp2 = C1.Bias2 into the first and second equations, I1 (x, y) = B1 + C1.B1.cos (.phi. (X, y)) The third equation I2 (x , y) = B2 + C2.B2.cos (.phi. (x, y) +. alpha.).

【0028】第4式に対して、両辺にWith respect to equation (4),

【数2】 を乗算すると、(Equation 2) Multiply by

【数3】 が得られる。(Equation 3) Is obtained.

【0029】次に、同様に、第5式の両辺に、次の数値
2を加算すると、
Next, similarly, when the following numerical value 2 is added to both sides of the fifth equation,

【数4】 第5式は、(Equation 4) The fifth equation is

【数5】 となり、干渉縞I2 のバイアス値とコントラスト値を干
渉縞I1 のバイアスとコントラストに等しくできる。
(Equation 5) Thus, the bias value and the contrast value of the interference fringe I2 can be made equal to the bias and the contrast of the interference fringe I1.

【0030】即ち、干渉縞I2 を干渉縞I1 に合わせる
ための補正は、干渉縞I2 に対して数値1を乗算し、か
つ、数値2を加算すればよい。換言すれば、このアルゴ
リズムを利用して複数の撮像データの全てのバイアスと
コントラストを補正変換できるわけである。
That is, the correction for matching the interference fringe I2 with the interference fringe I1 may be performed by multiplying the interference fringe I2 by the numerical value 1 and adding the numerical value 2 thereto. In other words, all the biases and contrasts of a plurality of image data can be corrected and converted by using this algorithm.

【0031】なお、前述した本発明の第1実施例の説明
においては、図1に示した位相シフト干渉縞の同時計測
装置において撮像された3つの干渉縞画像データについ
て、それぞれの画像データ間のコントラストとバイアス
を補正変換する方法を示したが、この方法においては、
1つの画像データ内のコントラストとバイアスは一様で
あると仮定している。これに対して1つの画像データ内
のコントラストとバイアスが一様でない場合について
は、画像データ(画面)を適宜分割し、それぞれ分割さ
れた部分画像データ間で同様な補正変換を施すことがで
きる。例えば、図6に示すように、干渉縞画像を上下・
左右に4分割し、これらの各々の部分画像データ内にお
いて、干渉縞に略直交する1 ラインのプロファイル情報
を得て、部分画像データ間で上述したようなバイアスと
コントラストの補正変換を施してもよい。また、1つの
干渉縞画像内において干渉縞のバイアス値やコントラス
ト値が部分部分において異なる場合、画像データ(画
面)を適宜分割し、分割した画像間でバイアス値とコン
トラスト値が同じになるような補正を行うことで、均一
化された見やすい干渉縞表示が可能となる。
In the description of the first embodiment of the present invention, three interference fringe image data captured by the simultaneous phase shift interference fringe measuring apparatus shown in FIG. Although the method of correcting and converting contrast and bias has been described, in this method,
It is assumed that the contrast and bias in one image data are uniform. On the other hand, when the contrast and the bias in one image data are not uniform, the image data (screen) can be appropriately divided and the same correction conversion can be performed between the divided partial image data. For example, as shown in FIG.
Even when the image data is divided into four parts left and right, profile information of one line substantially orthogonal to the interference fringes is obtained in each of these partial image data, and the above-described bias and contrast correction conversion is performed between the partial image data. Good. When the bias value and the contrast value of the interference fringe in one interference fringe image are different from each other in the partial portion, the image data (screen) is appropriately divided so that the bias value and the contrast value are the same between the divided images. By performing the correction, it is possible to display a uniform and easily visible interference fringe.

【0032】次に、図7から図9は本発明の第2実施例
を示し、干渉縞画像データに、ノイズ分布の補正を行う
例を示している。
FIGS. 7 to 9 show a second embodiment of the present invention, in which noise distribution is corrected for interference fringe image data.

【0033】本発明の第2実施例の場合、例えば撮像処
理手段15Aから得られる干渉縞画像(画面)のディジ
タルデータは、次のような手法で光強度分布に応じたノ
イズ分布が求められ、不要な反射光による干渉ノイズや
光学部品表面の汚れ等による干渉縞画像のノイズ低減が
図られる。つまり、一般的に言えば、光学部品の汚れ等
は光学的な透過率や反射率に影響を与えるから、これら
の汚れ等により発生するノイズの大きさは入射光強度に
比例し、干渉ノイズも同様に、光学部品表面での反射光
強度に依存しており、撮像処理手段で得られる干渉縞画
像データにおいては、ノイズが光強度に比例することを
利用して、ノイズ分布補正を行うものである。
In the case of the second embodiment of the present invention, a noise distribution corresponding to the light intensity distribution is obtained from the digital data of the interference fringe image (screen) obtained from the imaging processing means 15A, for example, by the following method. Noise of interference fringe images due to interference noise due to unnecessary reflected light and dirt on the optical component surface can be reduced. That is, generally speaking, since the dirt on the optical parts affects the optical transmittance and the reflectance, the magnitude of the noise generated by the dirt is proportional to the intensity of the incident light, and the interference noise is also reduced. Similarly, it depends on the intensity of the reflected light on the surface of the optical component, and in the interference fringe image data obtained by the imaging processing means, the noise distribution is corrected using the fact that noise is proportional to the light intensity. is there.

【0034】本願発明は、本来は2次元の画像データを
取り扱うものであるが、ここでは2次元の画像中のある
1ラインの光強度データを図7(a)のように、光学部
品や撮像処理手段から発生するノイズの例を1次元的に
模式化したものを使って説明を行う。図7(b)に示す
ように、空間的に穏やかな強度変化をもつ計測光1の撮
像を行う際、光学部品や撮像処理手段にて空間的に高周
波で変動する干渉ノイズが発生する場合、同じ光学部品
を介在させて同一撮像処理手段を使用して、干渉縞のよ
うに空間強度変化の大きな光、例えば図7(c)の計測
光2を撮像すると、ノイズの強度も入力強度分布に応じ
て図示のように大きく変化することになる。
Although the present invention originally deals with two-dimensional image data, here, as shown in FIG. 7A, one line of light intensity data in a two-dimensional image The description will be made using a one-dimensionally schematic example of the noise generated from the processing means. As shown in FIG. 7B, when imaging the measurement light 1 having a spatially gentle intensity change, when interference noise that varies spatially at a high frequency occurs in an optical component or an imaging processing unit, When light having a large spatial intensity change such as an interference fringe, for example, the measurement light 2 in FIG. 7C is imaged using the same image processing means with the same optical component interposed, the noise intensity also changes to the input intensity distribution. Accordingly, the value greatly changes as shown in the figure.

【0035】このような事実に着目して、第2実施例に
おいては、例えば撮像処理手段15Aから得られた固有
ノイズを含む干渉縞画像データと固有ノイズとを用い、
画像データに含まれるノイズ分布をその都度求め、これ
らのノイズ分布を画像データから差し引き、ノイズ分布
補正された干渉縞画像データを求めることを提案するも
のである。なお、次の説明では、1つの干渉縞画像に対
するノイズ分布補正について述べるが、例えば、位相シ
フト干渉縞の同時計測装置等へ応用する場合には、同時
に得られる他の2つの干渉縞画像に対しても、それぞれ
同様にノイズ分布補正処理を行っても良い。
Focusing on such a fact, in the second embodiment, for example, the interference fringe image data including the intrinsic noise obtained from the imaging processing means 15A and the intrinsic noise are used.
It is proposed that a noise distribution included in image data is obtained each time, and these noise distributions are subtracted from the image data to obtain interference fringe image data corrected for noise distribution. In the following description, noise distribution correction for one interference fringe image will be described. However, for example, when applied to a simultaneous measurement apparatus for phase shift interference fringes, the same applies to other two interference fringe images obtained at the same time. However, the noise distribution correction processing may be performed in the same manner.

【0036】図10は第2実施例におけるノイズ分布補
正フローチャートであり、ノイズ分布補正処理に際して
は、計画された光強度分布のノイズ計測画像を撮像し、
撮像データに含まれる固有ノイズ分布を予め計測・記憶
しておくものとする(ステップS1 及びステップS2
)。ここで、ノイズ計測画像と固有ノイズ分布をそれ
ぞれI2(x,y)、I3(x,y)とし、形状算出に使用する干渉
縞画像を撮像するが、この撮影された干渉縞画像データ
を仮にI1(x,y)とする(ステップS3 )。この場合、撮
像された干渉縞画像データには光学部品や撮像処理手段
で発生した固有ノイズが含まれている。
FIG. 10 is a noise distribution correction flowchart in the second embodiment. In the noise distribution correction processing, a noise measurement image of a planned light intensity distribution is taken, and
It is assumed that the characteristic noise distribution included in the image data is measured and stored in advance (steps S1 and S2
). Here, the noise measurement image and the specific noise distribution are set to I2 (x, y) and I3 (x, y), respectively, and an interference fringe image used for shape calculation is captured. Let I1 (x, y) (step S3). In this case, the captured interference fringe image data includes the inherent noise generated by the optical components and the image processing unit.

【0037】ところが、I1(x,y)に含まれるノイズ分布
はI3(x,y)とは異なり、I1(x,y)の光強度分布に応じて
I3(x,y)が見かけ上、強度変調されたものとなる。した
がって、I1(x,y)、I2(x,y)、I3(x,y)のデータを使用
し、I1(x,y)に含まれるノイズ分布を求める。この結果
を仮にI4(x,y)とすると、I4(x,y)は次に示す第7式の
演算により求めることができる(ステップS4 )。
However, the noise distribution included in I1 (x, y) is different from I3 (x, y), and I3 (x, y) is apparently changed according to the light intensity distribution of I1 (x, y). The intensity is modulated. Therefore, the noise distribution included in I1 (x, y) is obtained using the data of I1 (x, y), I2 (x, y), and I3 (x, y). Assuming that the result is I4 (x, y), I4 (x, y) can be obtained by the calculation of the following equation (step S4).

【数6】 (Equation 6)

【0038】I4(x,y)のデータが得られると、I1(x,y)
からI4(x,y)の強度分を減算すれば、次のようなノイズ
が低減された干渉縞画像I5(x,y)を得ることができる
(ステップS5 )。
When I4 (x, y) data is obtained, I1 (x, y)
By subtracting the intensity of I4 (x, y) from, the following interference fringe image I5 (x, y) with reduced noise can be obtained (step S5).

【数7】 (Equation 7)

【0039】図9は図8に示した数値処理で得られるデ
ータ例の1次元モデルである。このデータ例は、2次元
画像を対象とした場合で言えば、光強度分布中のある1
ラインの光強度分布データに相当する。図9の1次元モ
デルにおいては、図7の計測光1及び計測光2を、それ
ぞれノイズ計測画像、固有ノイズを含む干渉縞画像とし
たものである。図9において、ノイズ計測画像I2 、固
有ノイズ分布I3 を用いて、ノイズを含む撮像情報I1
(干渉縞画像データ)からノイズ分布I4 が中間的に得
られ、結果として、ノイズの低減された良好な光強度分
布情報I5 (ノイズ分布補正された干渉縞画像データ)
が得られることを理解できる。
FIG. 9 is a one-dimensional model of an example of data obtained by the numerical processing shown in FIG. This data example is, for a two-dimensional image, a certain one in the light intensity distribution.
This corresponds to the light intensity distribution data of the line. In the one-dimensional model of FIG. 9, the measurement light 1 and the measurement light 2 of FIG. 7 are a noise measurement image and an interference fringe image including a specific noise, respectively. In FIG. 9, imaging information I1 including noise is obtained by using a noise measurement image I2 and a specific noise distribution I3.
(Interference fringe image data), an intermediate noise distribution I4 is obtained, and as a result, good light intensity distribution information I5 with reduced noise (interference fringe image data corrected for noise distribution)
Can be understood.

【0040】前述した本発明の第2実施例においては、
撮像データに含まれるノイズ分布をその都度求め、これ
らのノイズ分布を撮像情報から差し引き、ノイズ分布補
正された干渉縞画像データを求めるものを例示したが、
本発明においては、次のような補正処理によっても、ノ
イズ計測画像から固有ノイズ分布を得ることができる。 1)既知の光強度分布をもつノイズ計測画像と、それを撮
像して得られる光強度分布データとの差をとることで固
有ノイズ分布が得られる。つまり、2次元の光強度分布
が既知の光A(x,y )を用い、この光を干渉計において
撮像した結果、ノイズ計測画像としてB(x,y )という
形の2次元の光強度分布データが得られた場合には、 I3 =B(x,y )−A(x,y ) の演算により、固有ノイズ分布データI3 を得ることが
できる。
In the above-described second embodiment of the present invention,
Although the noise distribution included in the imaging data is obtained each time, these noise distributions are subtracted from the imaging information, and the noise distribution corrected interference fringe image data is obtained.
In the present invention, a unique noise distribution can be obtained from a noise measurement image also by the following correction processing. 1) An inherent noise distribution can be obtained by taking a difference between a noise measurement image having a known light intensity distribution and light intensity distribution data obtained by imaging the image. In other words, as a result of using light A (x, y) having a known two-dimensional light intensity distribution and capturing this light with an interferometer, a two-dimensional light intensity distribution of the form B (x, y) is obtained as a noise measurement image. When the data is obtained, the inherent noise distribution data I3 can be obtained by the calculation of I3 = B (x, y) -A (x, y).

【0041】2)ノイズ計測画像を撮像した際の強度分布
データを空間周波数成分に分解し、ノイズの空間周波数
成分を抽出して固有ノイズ分布を作成してもよい。これ
は、ノイズ計測画像I2 に含まれるノイズの空間的に変
動する周波数成分が既知の場合、ノイズ計測画像から得
られる2次元の光強度分布データI2 の空間的な光強度
変化をフーリエ級数展開により空間周波数成分に分解
し、ノイズに相当する周波数成分のみをフィルタリング
して固有ノイズ分布データI3 を得ることができる。
2) The intensity distribution data obtained when the noise measurement image is captured may be decomposed into spatial frequency components, and the spatial frequency components of the noise may be extracted to create a unique noise distribution. This is because, when the spatially varying frequency component of the noise contained in the noise measurement image I2 is known, the spatial light intensity change of the two-dimensional light intensity distribution data I2 obtained from the noise measurement image is obtained by Fourier series expansion. The characteristic noise distribution data I3 can be obtained by decomposing into spatial frequency components and filtering only the frequency components corresponding to noise.

【0042】また、前述したノイズ計測画像I2 は次の
ような手法で簡便に生成できる。 1)被検面からの試料光か、または、参照面からの参照光
の何れか一方を遮断し、他方を撮像することで、固有ノ
イズ分布を含んだノイズ計測画像とすることができる。 2)被検面からの試料光の光軸と参照面からの参照光の光
軸のいずれか一方、あるいは両方を、干渉が生じない程
度だけ偏心させて撮像すれば、固有ノイズ分布を含んだ
被干渉状態の光を得ることができるから、これをノイズ
計測画像としてもよい。 3)その他、干渉縞を発生させるための偏光板等を取り除
いて撮像することによって、固有ノイズ分布を含んだノ
イズ計測画像を得ることができる。
The above-described noise measurement image I2 can be easily generated by the following method. 1) By blocking either the sample light from the test surface or the reference light from the reference surface and capturing the other, a noise measurement image including a specific noise distribution can be obtained. 2) If one or both of the optical axis of the sample light from the test surface and the optical axis of the reference light from the reference surface are imaged with eccentricity to such an extent that no interference occurs, the characteristic noise distribution is included. Since light in the interfered state can be obtained, this may be used as a noise measurement image. 3) In addition, a noise measurement image including a specific noise distribution can be obtained by removing a polarizing plate or the like for generating interference fringes and taking an image.

【0043】尚、第1実施例においては、図1に示した
位相シフト干渉縞の同時計測装置において撮像された3
つの干渉縞画像データについて、それぞれの画像データ
間のコントラストとバイアスを補正変換する方法を示
し、更に1つの画像データ内のコントラストとバイアス
が一様でない場合については、画像データ(画面)を適
宜分割し、それぞれ分割された部分画像データ間で同様
な補正変換を施す方法を示したが、1つの画像データ内
で補正変換を施した後、複数の画像データ間に補正変換
を施してもよいし、又その逆に複数の画像データ間に補
正変換を施した後、各々の画像データ間に補正変換を施
してもよい。
In the first embodiment, the image picked up by the apparatus for simultaneously measuring phase shift interference fringes shown in FIG.
A method for correcting and converting the contrast and bias between each image data for one interference fringe image data is shown. Further, when the contrast and bias in one image data are not uniform, the image data (screen) is appropriately divided. Although the method of performing the same correction conversion between the divided partial image data has been described, the correction conversion may be performed between a plurality of image data after performing the correction conversion within one image data. Alternatively, conversely, after performing the correction conversion between a plurality of image data, the correction conversion may be performed between the respective image data.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の干渉縞画像データ補正法によれば、電気的な撮像デー
タを用いて、干渉縞画像のコントラストやバイアスの補
正変換とノイズ補正を行うことにより、光強度が均一化
され、ノイズ低減されたS/N比の良好な干渉縞画像デ
ータを得ることができるので、画像解析が容易になると
共に、干渉縞画像表示を行う場合においても見やすい画
面を得ることができる。
As is apparent from the above description, according to the interference fringe image data correction method of the present invention, the correction conversion of the contrast and bias of the interference fringe image and the noise correction are performed using the electric imaging data. By doing so, the light intensity can be made uniform and interference fringe image data with a reduced S / N ratio with reduced noise can be obtained, so that image analysis is facilitated and even when an interference fringe image is displayed. An easy-to-view screen can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施例による位相シフト干渉縞の
同時計測装置の光学系説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram of an optical system of an apparatus for simultaneously measuring phase shift interference fringes according to a first embodiment of the present invention.

【図2】撮像処理手段に取り込まれた干渉縞画面であ
る。
FIG. 2 is an interference fringe screen captured by an imaging processing unit.

【図3】干渉縞画面の分割の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of division of an interference fringe screen.

【図4】撮像処理手段に取り込まれた干渉縞の光強度と
座標位置との関係を示す概念図である。
FIG. 4 is a conceptual diagram showing the relationship between the light intensity of interference fringes taken into an image processing unit and a coordinate position.

【図5】最大光強度と最小光強度位置の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a maximum light intensity and a minimum light intensity position.

【図6】干渉縞画面の他の分割例の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of another example of division of an interference fringe screen.

【図7】(a),(b),(c)は光学ノイズと撮像画
面の電気的ノイズとの関係を示した比較図である。
FIGS. 7A, 7B, and 7C are comparison diagrams illustrating a relationship between optical noise and electric noise of an imaging screen.

【図8】撮像信号処理のフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart of image pickup signal processing.

【図9】数値演算結果例の模式図である。FIG. 9 is a schematic diagram of an example of a numerical operation result.

【図10】従来の2次元情報取得装置の光学系説明図で
ある。
FIG. 10 is an explanatory diagram of an optical system of a conventional two-dimensional information acquisition device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1A レーザ光源 3A 偏光半透鏡 4A,5A 1/4波長板 6A 参照面 7A 被検面 9A 波面分割光学系 10A 第1ビームスプリッタ 11A 第2ビームスプリッタ 12A 第1偏光板 13A 第2偏光板 14A 第3偏光板 15A〜17A 撮像処理手段 Reference Signs List 1A Laser light source 3A Polarizing semi-transparent mirror 4A, 5A Quarter wave plate 6A Reference surface 7A Test surface 9A Wavefront splitting optical system 10A First beam splitter 11A Second beam splitter 12A First polarizing plate 13A Second polarizing plate 14A Third Polarizing plate 15A-17A Imaging processing means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 配野 宏 茨城県つくば市上横場430番地の1 株式 会社ミツトヨ内 Fターム(参考) 2F064 AA09 CC01 EE01 FF01 GG22 GG23 GG32 GG38 GG53 HH03 HH08 JJ02  ──────────────────────────────────────────────────の Continuing from the front page (72) Inventor Hiroshi Nobino F-term (reference) 2F064 AA09 CC01 EE01 FF01 GG22 GG23 GG32 GG38 GG53 HH03 HH08 JJ02 1 at 430 Kamiyokoba Tsukuba, Ibaraki

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被検面からの試料光と参照面からの参照
光によって干渉縞を生成する光波干渉計において、干渉
縞を撮像する撮像処理手段によって取得された干渉縞画
像データから各部位のコントラスト値とバイアス値を求
め、前記各部位間で、前記コントラスト値とバイアス値
の相互差異を解消するように前記干渉縞画像データを補
正変換し、補正変換後の干渉縞画像データを用いて、画
像解析あるいは干渉縞画像表示を行うことを特徴とする
干渉縞の画像補正方法。
In an optical interferometer for generating an interference fringe by using a sample light from a test surface and a reference light from a reference surface, each part is obtained from interference fringe image data acquired by an image processing means for imaging the interference fringes. Determine the contrast value and the bias value, between the respective parts, to correct the interference fringe image data so as to eliminate the difference between the contrast value and the bias value, using the interference fringe image data after the correction conversion, An image correction method for interference fringes, wherein image analysis or interference fringe image display is performed.
【請求項2】 前記各部位は、1つの前記干渉縞画像デ
ータを複数部位に分割して割り当てることを特徴とする
請求項1記載の干渉縞の画像補正方法。
2. The method according to claim 1, wherein each of the parts divides one piece of the interference fringe image data into a plurality of parts and allocates the divided data.
【請求項3】 前記各部位は、複数の前記干渉縞画像デ
ータ毎に割り当てることを特徴とする請求項1記載の干
渉縞の画像補正方法。
3. The method according to claim 1, wherein each of the portions is assigned to each of the plurality of interference fringe image data.
【請求項4】 前記撮像処理手段は複数の撮像検出器を
含み、複数の前記撮像検出器によって複数の前記干渉縞
画像画像データを取得することを特徴とする請求項3記
載の干渉縞の画像補正方法。
4. The interference fringe image according to claim 3, wherein said imaging processing means includes a plurality of imaging detectors, and acquires a plurality of said interference fringe image data by said plurality of imaging detectors. Correction method.
【請求項5】 被検面からの試料光と参照面からの参照
光によって干渉縞を生成する光波干渉計において、干渉
縞を撮像する撮像処理手段が、前記試料光と前記参照光
の代わりに、撮像処理手段が飽和しない光強度の予め計
画された光強度分布のノイズ計測画像が供給されたと
き、前記ノイズ計測画像を撮像して固有ノイズ分布デー
タとして記憶しておき、前記干渉縞を撮像して得られた
干渉縞画像データと前記固有ノイズ分布データとを用い
て、前記干渉縞画像データに含まれるノイズ分布をその
都度求め、これらのノイズ分布を前記干渉縞画像データ
から差し引いて補正を行い、この補正後の干渉縞画像デ
ータを用いて、画像解析あるいは干渉縞画像表示を行う
ことを特徴とする干渉縞の画像補正方法。
5. An optical interferometer for generating an interference fringe by using a sample light from a test surface and a reference light from a reference surface, wherein an imaging processing unit for imaging the interference fringes replaces the sample light and the reference light. When a noise measurement image of a predetermined light intensity distribution of light intensity that does not saturate the imaging processing unit is supplied, the noise measurement image is captured and stored as unique noise distribution data, and the interference fringe is captured. Using the obtained interference fringe image data and the specific noise distribution data, a noise distribution included in the interference fringe image data is obtained each time, and these noise distributions are subtracted from the interference fringe image data to perform correction. And performing image analysis or interference fringe image display using the corrected interference fringe image data.
【請求項6】 前記固有ノイズ分布データは、既知の光
強度分布を有するノイズ計測画像と、このノイズ計測画
像を撮像したときに得られる撮像データの差によって得
ることを特徴とする請求項5記載の干渉縞の画像補正方
法。
6. The characteristic noise distribution data is obtained by a difference between a noise measurement image having a known light intensity distribution and image data obtained when the noise measurement image is captured. Image correction method for interference fringes.
【請求項7】 前記固有ノイズ分布データは、前記ノイ
ズ計測画像を撮像したときに得られる撮像データを空間
周波数成分に分解し、ノイズの空間周波数成分を抽出し
て得ることを特徴とする請求項5記載の干渉縞の画像補
正方法。
7. The characteristic noise distribution data is obtained by decomposing imaging data obtained when the noise measurement image is captured into spatial frequency components and extracting noise spatial frequency components. 5. The method for correcting an interference fringe image according to 5.
【請求項8】 前記ノイズ計測画像は、前記被検面から
の前記試料光の光軸と前記参照面からの前記参照光の光
軸のいずれか一方、あるいは両方を、干渉が生じない程
度にずらして得ることを特徴とする請求項5記載の干渉
縞の画像補正方法。
8. The noise measurement image according to claim 1, wherein one or both of the optical axis of the sample light from the surface to be inspected and the optical axis of the reference light from the reference surface do not cause interference. 6. The method for correcting interference fringes according to claim 5, wherein the image is obtained by shifting.
【請求項9】 前記ノイズ計測画像は、前記被検面から
の前記試料光と前記参照面からの前記参照光のいずれか
一方のみから得ることを特徴とする請求項5記載の干渉
縞の画像補正方法。
9. The interference fringe image according to claim 5, wherein the noise measurement image is obtained from only one of the sample light from the test surface and the reference light from the reference surface. Correction method.
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