JP2001099624A - 干渉縞測定解析方法 - Google Patents
干渉縞測定解析方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 波長可変型光源を用いた干渉計装置におい
て、開始波長を少しずつずらす毎にフリンジスキャン測
定を行ってＮ個の縞位相情報Φを得、次にこのＮ個の縞
位相情報Φを加算平均して被測定面の表面形状情報を得
ることで、干渉縞解析データ中からコヒーレントノイズ
の影響を排除する。 【構成】 波長可変型光源を観察用光源とした干渉計装
置において、出力光の波長λを略λ２／ｍΔ（ｍは取り
込む画像の枚数、Δは基準面と被測定面との光軸上での
光学的距離）ずつ変化させる毎に、フリンジスキャン測
定を行ってＮ個の縞位相情報Φを得、次にこのＮ個の縞
位相情報Φを、下式（６）を用いて加算平均し被測定面
の表面形状情報を得る。 【数６】 これにより、コリメータレンズ等のノイズ発生源となる
それ以外の位置では各測定時のノイズ成分が互いに打ち
消しあって干渉縞情報から消去される。
て、開始波長を少しずつずらす毎にフリンジスキャン測
定を行ってＮ個の縞位相情報Φを得、次にこのＮ個の縞
位相情報Φを加算平均して被測定面の表面形状情報を得
ることで、干渉縞解析データ中からコヒーレントノイズ
の影響を排除する。 【構成】 波長可変型光源を観察用光源とした干渉計装
置において、出力光の波長λを略λ２／ｍΔ（ｍは取り
込む画像の枚数、Δは基準面と被測定面との光軸上での
光学的距離）ずつ変化させる毎に、フリンジスキャン測
定を行ってＮ個の縞位相情報Φを得、次にこのＮ個の縞
位相情報Φを、下式（６）を用いて加算平均し被測定面
の表面形状情報を得る。 【数６】 これにより、コリメータレンズ等のノイズ発生源となる
それ以外の位置では各測定時のノイズ成分が互いに打ち
消しあって干渉縞情報から消去される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、可干渉性を有する
波長可変光源を観察用光源とする干渉計装置において被
測定体の位相情報を得るための干渉縞測定解析方法に関
し、特に、コリメータレンズ等の光学面からの発生光と
基準面や被測定面からの出力光との光干渉によって生じ
る干渉縞ノイズを除去する干渉縞測定解析方法に関する
ものである。
波長可変光源を観察用光源とする干渉計装置において被
測定体の位相情報を得るための干渉縞測定解析方法に関
し、特に、コリメータレンズ等の光学面からの発生光と
基準面や被測定面からの出力光との光干渉によって生じ
る干渉縞ノイズを除去する干渉縞測定解析方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、精密な光学鏡面やレンズ形状
を測定する光学測定装置として、例えばフィゾー型干渉
計装置が知られている。このようなフィゾー型干渉計装
置では、被測定面に基準面を接近させ、単色の平面光波
で両者を照明し、近接した両面からの反射光により生成
される干渉縞を、ＣＣＤカメラ等の撮像装置で撮像し、
得られた干渉縞画像を解析して上記被測定面表面の形状
（位相変化）を観察測定する。
を測定する光学測定装置として、例えばフィゾー型干渉
計装置が知られている。このようなフィゾー型干渉計装
置では、被測定面に基準面を接近させ、単色の平面光波
で両者を照明し、近接した両面からの反射光により生成
される干渉縞を、ＣＣＤカメラ等の撮像装置で撮像し、
得られた干渉縞画像を解析して上記被測定面表面の形状
（位相変化）を観察測定する。
【０００３】一方、干渉縞解析を行う際の、凹凸判別等
の有効な手法として、最近、光源に波長可変レーザを用
いて波長走査する手法が知られている。波長可変レーザ
を用いて高精度な表面を計測した例として、Philip S F
airman らによる「300-mm-aperture phase-shifting Fi
zeau interferometer」 1371-1380 Vol38 No8 OPTICAL
ENGINEERING 1999 が知られている。しかしこの文献中
で述べられている波長走査による位相走査法を通常の干
渉装置に適用した場合は、被検体の位相値は求まるが前
述した光学面からの発生光と基準面や被測定面からの出
力光との光干渉によって生じる干渉縞ノイズを除去する
ことはできなかった。この波長可変レーザを用いた干渉
縞解析の原理は以下のようになっている。
の有効な手法として、最近、光源に波長可変レーザを用
いて波長走査する手法が知られている。波長可変レーザ
を用いて高精度な表面を計測した例として、Philip S F
airman らによる「300-mm-aperture phase-shifting Fi
zeau interferometer」 1371-1380 Vol38 No8 OPTICAL
ENGINEERING 1999 が知られている。しかしこの文献中
で述べられている波長走査による位相走査法を通常の干
渉装置に適用した場合は、被検体の位相値は求まるが前
述した光学面からの発生光と基準面や被測定面からの出
力光との光干渉によって生じる干渉縞ノイズを除去する
ことはできなかった。この波長可変レーザを用いた干渉
縞解析の原理は以下のようになっている。
【０００４】すなわち、基準面からの反射光と被測定面
からの反射光により生成される干渉縞の位相差は、光源
の波長がλであるとき、良く知られているように光路長
Δを波長λで割った値、すなわち２πΔ／λとなる。波
長がわずかな量δλだけ変化すると、この位相は２πΔ
／λから２πΔ／（λ＋δλ）となりα≒（２πΔ／λ
２）δλだけ変化することになる。この位相変化量α
は、干渉縞が生成されるための反射面間の光路長Δに比
例している。
からの反射光により生成される干渉縞の位相差は、光源
の波長がλであるとき、良く知られているように光路長
Δを波長λで割った値、すなわち２πΔ／λとなる。波
長がわずかな量δλだけ変化すると、この位相は２πΔ
／λから２πΔ／（λ＋δλ）となりα≒（２πΔ／λ
２）δλだけ変化することになる。この位相変化量α
は、干渉縞が生成されるための反射面間の光路長Δに比
例している。
【０００５】ここで、撮像手段で撮像される干渉縞情報
は、ノイズを考えなければ、下式（２）で表される。
は、ノイズを考えなければ、下式（２）で表される。
【０００６】
【数２】
【０００７】ここでｒ１ ２、ｒ２ ２はそれぞれの面の反
射光強度である。この干渉計装置は、位相シフト量α
が、それぞれ、例えば０、π／２、π、３π／２となる
ように波長変化量δλを選択し、画像データＩｒ（例え
ばｒ＝０、１、２、３）を記録し、例えば４ステップア
ルゴリズム（後述する）等で位相値２πΔ／λを求め
て、被測定面の形状を決定するものである。
射光強度である。この干渉計装置は、位相シフト量α
が、それぞれ、例えば０、π／２、π、３π／２となる
ように波長変化量δλを選択し、画像データＩｒ（例え
ばｒ＝０、１、２、３）を記録し、例えば４ステップア
ルゴリズム（後述する）等で位相値２πΔ／λを求め
て、被測定面の形状を決定するものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このような波長を可変
とし得るレーザ光源を用いた波長走査フィゾー型干渉計
装置における代表的な系統誤差要因として、平行光束を
生成するコリメータレンズと基準面あるいは被測定面と
の間のコヒーレントノイズが知られている。このノイズ
により測定結果には、被測定面の中央部に、実際には存
在しない凸部（または凹部）があたかも存在するように
解析されてしまう。
とし得るレーザ光源を用いた波長走査フィゾー型干渉計
装置における代表的な系統誤差要因として、平行光束を
生成するコリメータレンズと基準面あるいは被測定面と
の間のコヒーレントノイズが知られている。このノイズ
により測定結果には、被測定面の中央部に、実際には存
在しない凸部（または凹部）があたかも存在するように
解析されてしまう。
【０００９】すなわち、基準面からの反射光と被測定面
からの反射光の他に、コリメータレンズ等の光学面から
の反射光がノイズ光としてＣＣＤカメラ等の撮像手段に
入射し、それぞれが基準面からの反射光や被測定面から
の反射光との間で干渉縞を形成するために、干渉縞に余
分なノイズ縞（コヒーレントノイズ）が加わり、縞強度
測定の精度を低下させる原因となっていた。そして、特
に高精度な被測定面を測定する場合には大きな問題とな
っていた。
からの反射光の他に、コリメータレンズ等の光学面から
の反射光がノイズ光としてＣＣＤカメラ等の撮像手段に
入射し、それぞれが基準面からの反射光や被測定面から
の反射光との間で干渉縞を形成するために、干渉縞に余
分なノイズ縞（コヒーレントノイズ）が加わり、縞強度
測定の精度を低下させる原因となっていた。そして、特
に高精度な被測定面を測定する場合には大きな問題とな
っていた。
【００１０】なお、このような問題はフィゾー型干渉計
装置に限られるものではなく、マイケルソン型やマッハ
ツェンダ型等の他の波長走査型干渉計装置においても生
じている問題である。
装置に限られるものではなく、マイケルソン型やマッハ
ツェンダ型等の他の波長走査型干渉計装置においても生
じている問題である。
【００１１】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
波長走査型干渉計装置において、コリメータレンズ等の
光学面と、基準面および/または被測定面からの出力光
との光干渉によって生じる干渉縞ノイズを良好かつ簡易
にその解析結果から除去し得る干渉縞測定解析方法を提
供することを目的とするものである。
波長走査型干渉計装置において、コリメータレンズ等の
光学面と、基準面および/または被測定面からの出力光
との光干渉によって生じる干渉縞ノイズを良好かつ簡易
にその解析結果から除去し得る干渉縞測定解析方法を提
供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の干渉縞測定解析
方法は、出力光の波長λを時間的に変化させ得る光源
と、該光源からの光束を平行光束とした後基準面上およ
び被測定面上に導く光学系と、該基準面および該被測定
面からの光束の光干渉により得られた干渉縞情報を撮像
する撮像手段とを備えた干渉計装置を用い、前記出力光
の波長λを略λ２／ｍΔ（ｍは取り込む画像の枚数、Δ
は前記基準面と前記被測定面との光軸上での光学的距
離）ずつ変化させる毎に、前記撮像手段により干渉縞画
像を撮像し、該撮像して得られた複数の干渉縞画像情報
に対し、所定の演算処理を施し、得られた縞位相変化に
基づき干渉縞解析を行う干渉縞測定解析方法において、
第１回目の測定において、前記出力光の基準波長をλ1
に設定し、この基準波長λ1およびこの基準波長λ1から
略λ1２／ｍΔずつ変化させた波長毎に前記干渉縞画像
を撮像し、得られた複数の干渉縞画像情報に対し、前記
所定の演算処理を施して縞位相情報Φiを得、第２回目
から第Ｎ回目（Ｎは所定の値）までの第ｉ回目の各測定
においては、その前の測定における基準波長に対して所
定波長だけ変化させたλiを基準波長とし、この基準波
長λiおよびこの基準波長λiから略λi２／ｍΔずつ変
化させた波長毎に前記干渉縞画像を撮像し、得られた複
数の干渉縞画像情報に対し、前記所定の演算処理を施し
て縞位相情報Φiを得、次に、前記Ｎ回の測定により得
られたＮ個の縞位相情報Φiを下式（３）に代入して前
記被測定面の表面形状情報を得ることを特徴とするもの
である。
方法は、出力光の波長λを時間的に変化させ得る光源
と、該光源からの光束を平行光束とした後基準面上およ
び被測定面上に導く光学系と、該基準面および該被測定
面からの光束の光干渉により得られた干渉縞情報を撮像
する撮像手段とを備えた干渉計装置を用い、前記出力光
の波長λを略λ２／ｍΔ（ｍは取り込む画像の枚数、Δ
は前記基準面と前記被測定面との光軸上での光学的距
離）ずつ変化させる毎に、前記撮像手段により干渉縞画
像を撮像し、該撮像して得られた複数の干渉縞画像情報
に対し、所定の演算処理を施し、得られた縞位相変化に
基づき干渉縞解析を行う干渉縞測定解析方法において、
第１回目の測定において、前記出力光の基準波長をλ1
に設定し、この基準波長λ1およびこの基準波長λ1から
略λ1２／ｍΔずつ変化させた波長毎に前記干渉縞画像
を撮像し、得られた複数の干渉縞画像情報に対し、前記
所定の演算処理を施して縞位相情報Φiを得、第２回目
から第Ｎ回目（Ｎは所定の値）までの第ｉ回目の各測定
においては、その前の測定における基準波長に対して所
定波長だけ変化させたλiを基準波長とし、この基準波
長λiおよびこの基準波長λiから略λi２／ｍΔずつ変
化させた波長毎に前記干渉縞画像を撮像し、得られた複
数の干渉縞画像情報に対し、前記所定の演算処理を施し
て縞位相情報Φiを得、次に、前記Ｎ回の測定により得
られたＮ個の縞位相情報Φiを下式（３）に代入して前
記被測定面の表面形状情報を得ることを特徴とするもの
である。
【００１３】
【数３】
【００１４】また、本発明の干渉縞測定解析方法は、前
記光源がレーザ光源である場合に特に効果的である。さ
らに、前記干渉計装置としては、例えばフィゾー型のも
のが用いられるが、フィゾー型に限られるものではな
い。
記光源がレーザ光源である場合に特に効果的である。さ
らに、前記干渉計装置としては、例えばフィゾー型のも
のが用いられるが、フィゾー型に限られるものではな
い。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態に係る
干渉縞測定解析方法について図面を参照しつつ説明す
る。図３は本実施形態に係る干渉縞測定解析方法を実施
するためのフィゾー型干渉計装置を示すものである。な
お、本実施形態においては、ノイズ発生原因となる光学
面をコリメータレンズのレンズ面とし、被測定面を平面
とした場合を例にあげて説明する。
干渉縞測定解析方法について図面を参照しつつ説明す
る。図３は本実施形態に係る干渉縞測定解析方法を実施
するためのフィゾー型干渉計装置を示すものである。な
お、本実施形態においては、ノイズ発生原因となる光学
面をコリメータレンズのレンズ面とし、被測定面を平面
とした場合を例にあげて説明する。
【００１６】このフィゾー型干渉計装置において、出力
光の波長λを可変とし得るレーザダイオード等の単色の
波長可変レーザ光源１１から出射されたレーザ光は、コ
リメータレンズ１２（入射面を３、出射面を４により示
す；コリメータレンズは模式的に示されている）によっ
て平行光束とされ、基準板１３の基準面１および被測定
体１４の被測定面２に入射する。基準面１で反射された
光束と被測定面２で反射された光束は互いに干渉しつつ
光路を逆進し、半透鏡１５で反射され、ＣＣＤカメラ１
６の撮像面上に、被測定面２の位相情報を有する干渉縞
を形成する。
光の波長λを可変とし得るレーザダイオード等の単色の
波長可変レーザ光源１１から出射されたレーザ光は、コ
リメータレンズ１２（入射面を３、出射面を４により示
す；コリメータレンズは模式的に示されている）によっ
て平行光束とされ、基準板１３の基準面１および被測定
体１４の被測定面２に入射する。基準面１で反射された
光束と被測定面２で反射された光束は互いに干渉しつつ
光路を逆進し、半透鏡１５で反射され、ＣＣＤカメラ１
６の撮像面上に、被測定面２の位相情報を有する干渉縞
を形成する。
【００１７】また、本実施形態においてはフリンジスキ
ャンを行って４つの干渉縞画像を得る４ステップスキャ
ニング法が採用されており、上記波長可変レーザ光源１
１からのレーザ光の波長λを略λ2２／４Δずつ変化さ
せる度に干渉縞画像を撮像し得るように構成されてい
る。ここで得られた干渉縞画像情報はコンピュータ１７
において離散的フーリエ変換等の所定の演算処理が施さ
れ、有効かつ高精度な干渉縞解析がなされる。
ャンを行って４つの干渉縞画像を得る４ステップスキャ
ニング法が採用されており、上記波長可変レーザ光源１
１からのレーザ光の波長λを略λ2２／４Δずつ変化さ
せる度に干渉縞画像を撮像し得るように構成されてい
る。ここで得られた干渉縞画像情報はコンピュータ１７
において離散的フーリエ変換等の所定の演算処理が施さ
れ、有効かつ高精度な干渉縞解析がなされる。
【００１８】ところで、このような干渉計装置において
は、平行光束を生成するコリメータレンズ１２の入射面
３あるいは出射面４と基準面１あるいは被測定面２との
間で干渉縞ノイズ（コヒーレントノイズ）が発生し、測
定結果には、被測定面の中央部に、実際には存在しない
凸部（または凹部）があたかも存在するように解析され
てしまう。
は、平行光束を生成するコリメータレンズ１２の入射面
３あるいは出射面４と基準面１あるいは被測定面２との
間で干渉縞ノイズ（コヒーレントノイズ）が発生し、測
定結果には、被測定面の中央部に、実際には存在しない
凸部（または凹部）があたかも存在するように解析され
てしまう。
【００１９】これは、系内においては、基準面１からの
反射光と被測定面２からの反射光の他に、上記コリメー
タレンズ１２の入射面３あるいは出射面４等からの反射
光がノイズ光としてＣＣＤカメラ１６に入射し、それぞ
れが基準面１からの反射光や被測定面２からの反射光と
の間で干渉縞を形成するために、そして上記コリメータ
レンズ１２の入射面３あるいは出射面４は光軸付近にお
いて最も平面に近い状態となるために、干渉縞の光軸に
相当する位置付近に図２に示す如き余分なノイズ縞（コ
ヒーレントノイズ）２０が加わり、縞強度測定の精度を
低下させる原因となるものである。
反射光と被測定面２からの反射光の他に、上記コリメー
タレンズ１２の入射面３あるいは出射面４等からの反射
光がノイズ光としてＣＣＤカメラ１６に入射し、それぞ
れが基準面１からの反射光や被測定面２からの反射光と
の間で干渉縞を形成するために、そして上記コリメータ
レンズ１２の入射面３あるいは出射面４は光軸付近にお
いて最も平面に近い状態となるために、干渉縞の光軸に
相当する位置付近に図２に示す如き余分なノイズ縞（コ
ヒーレントノイズ）２０が加わり、縞強度測定の精度を
低下させる原因となるものである。
【００２０】そこで、本実施形態においては、フリンジ
スキャンのスキャン開始波長を微小量ずつ変化させ、そ
の度にフリンジスキャンを行なって縞位相情報Φiを求
め、次にこのフリンジスキャン毎に得られた縞位相情報
Φiを加算平均して、上記コヒーレントノイズを除去す
るようにしている。
スキャンのスキャン開始波長を微小量ずつ変化させ、そ
の度にフリンジスキャンを行なって縞位相情報Φiを求
め、次にこのフリンジスキャン毎に得られた縞位相情報
Φiを加算平均して、上記コヒーレントノイズを除去す
るようにしている。
【００２１】以下、本実施形態を図１のフローチャート
を用いて説明する。なお、本実施形態では上述したよう
に４ステップのフリンジスキャンが採用されている。ま
ず、初期設定として、フリンジスキャン開始波長である
基準波長λiをλ1に設定するとともに、各ステップの波
長変化幅λi２／ｍΔを略λ1２／ｍΔに設定し（Ｓ
１）、次にフリンジスキャンを実行して４つの干渉縞画
像情報を得る（Ｓ２）。
を用いて説明する。なお、本実施形態では上述したよう
に４ステップのフリンジスキャンが採用されている。ま
ず、初期設定として、フリンジスキャン開始波長である
基準波長λiをλ1に設定するとともに、各ステップの波
長変化幅λi２／ｍΔを略λ1２／ｍΔに設定し（Ｓ
１）、次にフリンジスキャンを実行して４つの干渉縞画
像情報を得る（Ｓ２）。
【００２２】次に、得られた４つの干渉縞画像情報から
コンピュータ１７において離散的フーリエ変換等の下式
（４）を用いた周知の演算処理を行って縞位相情報Φ1
を得、これをコンピュータ１７内のメモリに格納する
（Ｓ３）。
コンピュータ１７において離散的フーリエ変換等の下式
（４）を用いた周知の演算処理を行って縞位相情報Φ1
を得、これをコンピュータ１７内のメモリに格納する
（Ｓ３）。
【００２３】
【数４】
【００２４】これにより、第１回目の測定が終了する。
次に、基準波長λiをλ1からλ2に設定変更するととも
に、各ステップの波長変化幅λi２／ｍΔを略λ2２／ｍ
Δに設定変更し（Ｓ５）、次にフリンジスキャンを実行
して４つの干渉縞画像情報を得る（Ｓ２）。
次に、基準波長λiをλ1からλ2に設定変更するととも
に、各ステップの波長変化幅λi２／ｍΔを略λ2２／ｍ
Δに設定変更し（Ｓ５）、次にフリンジスキャンを実行
して４つの干渉縞画像情報を得る（Ｓ２）。
【００２５】この後、得られた４つの干渉縞画像情報か
らコンピュータ１７において上述した周知の演算処理を
行って縞位相情報Φ2を得、これをコンピュータ１７内
のメモリに格納する（Ｓ３）。これにより、第２回目の
測定が終了する。
らコンピュータ１７において上述した周知の演算処理を
行って縞位相情報Φ2を得、これをコンピュータ１７内
のメモリに格納する（Ｓ３）。これにより、第２回目の
測定が終了する。
【００２６】以後、基準波長λiおよび各ステップの波
長変化幅λi２／ｍΔについて、ｉを１だけインクリメ
ントしては上記ステップ２（Ｓ２）および上記ステップ
３（Ｓ３）の処理を第Ｎ回目の測定が終了するまで繰り
返す。
長変化幅λi２／ｍΔについて、ｉを１だけインクリメ
ントしては上記ステップ２（Ｓ２）および上記ステップ
３（Ｓ３）の処理を第Ｎ回目の測定が終了するまで繰り
返す。
【００２７】そして、第Ｎ回目の測定が終了したと判断
される（Ｓ４）と、上記各測定を行った際の基準波長λ
iおよび上記メモリに格納しておいた縞位相情報Φiの値
に基づき、上記コンピュータ１７において、下式（５）
による演算処理を行い、被測定面２の表面形状情報を得
る（Ｓ６）。
される（Ｓ４）と、上記各測定を行った際の基準波長λ
iおよび上記メモリに格納しておいた縞位相情報Φiの値
に基づき、上記コンピュータ１７において、下式（５）
による演算処理を行い、被測定面２の表面形状情報を得
る（Ｓ６）。
【００２８】
【数５】
【００２９】最後に、上記ステップ６（Ｓ６）において
得られた表面形状情報を３次元形状として視認可能とな
るように図示されないモニタに出力する（Ｓ７）。
得られた表面形状情報を３次元形状として視認可能とな
るように図示されないモニタに出力する（Ｓ７）。
【００３０】このように本実施形態においては、いずれ
の測定においても、被測定面２の位置（基準面１から光
学的距離Δだけ離れた位置）で各ステップ毎に位相がπ
/２ずつ変化するように、かつそれ以外の位置では位相
がπ/２とは異なる値で変化するように構成され、各測
定において得られたＮ個の縞位相情報Φiの加算平均を
演算することにより、被測定面２においては高精度の表
面形状情報が得られる一方、例えばコリメータレンズ１
２の表面位置３、４等のそれ以外の位置では各測定時の
ノイズ成分が互いに打ち消しあって干渉縞情報から消去
されることとなる。
の測定においても、被測定面２の位置（基準面１から光
学的距離Δだけ離れた位置）で各ステップ毎に位相がπ
/２ずつ変化するように、かつそれ以外の位置では位相
がπ/２とは異なる値で変化するように構成され、各測
定において得られたＮ個の縞位相情報Φiの加算平均を
演算することにより、被測定面２においては高精度の表
面形状情報が得られる一方、例えばコリメータレンズ１
２の表面位置３、４等のそれ以外の位置では各測定時の
ノイズ成分が互いに打ち消しあって干渉縞情報から消去
されることとなる。
【００３１】すなわち、本実施形態の方法は、被測定面
２位置においては、いずれの測定においても各ステップ
毎に位相がπ／２ずつ変化するので有効な被測定面表面
形状が得られるが、上記ノイズ成分発生位置において
は、各測定毎にステップの位相変化幅が異なり、フリン
ジスキャンの任意のステップにおける各測定回の位相が
０から2πの間に広く分布することとなるため、この位
置における情報自体が消去されてしまうという現象に着
目してなされたものである。
２位置においては、いずれの測定においても各ステップ
毎に位相がπ／２ずつ変化するので有効な被測定面表面
形状が得られるが、上記ノイズ成分発生位置において
は、各測定毎にステップの位相変化幅が異なり、フリン
ジスキャンの任意のステップにおける各測定回の位相が
０から2πの間に広く分布することとなるため、この位
置における情報自体が消去されてしまうという現象に着
目してなされたものである。
【００３２】これにより、ノイズ成分消去のための演算
処理としては、簡易な加算平均処理を１回行うだけで、
従来技術において問題となっていたコヒーレントノイズ
を除去することが可能となる。
処理としては、簡易な加算平均処理を１回行うだけで、
従来技術において問題となっていたコヒーレントノイズ
を除去することが可能となる。
【００３３】さらに、上記においては、位相計算後に平
均化の処理を行っていたが、各々のフリンジスキャンス
テップごとの干渉縞画像をそれぞれ平均化した後、位相
計算を行うことも可能である。ただし、この場合におい
ては、波長をシフトして複数回測定するさい、各ステッ
プごとの干渉縞振幅分布が各々ほぼ一致するように波長
を制御することによりノイズ除去を可能とする。
均化の処理を行っていたが、各々のフリンジスキャンス
テップごとの干渉縞画像をそれぞれ平均化した後、位相
計算を行うことも可能である。ただし、この場合におい
ては、波長をシフトして複数回測定するさい、各ステッ
プごとの干渉縞振幅分布が各々ほぼ一致するように波長
を制御することによりノイズ除去を可能とする。
【００３４】しかし、上記ノイズ除去方法において、ノ
イズ除去が不可能となる条件を以下に示す。 （１） 可変可能な波長の最大波長、最小波長におい
て、ノイズ源となる反射物体間の距離が短いため、位相
がπ以上変化しない場合。 （２） 測定対照となる基準面と被検面の距離とほぼ同
等となる距離に配置されたノイズ源の場合。
イズ除去が不可能となる条件を以下に示す。 （１） 可変可能な波長の最大波長、最小波長におい
て、ノイズ源となる反射物体間の距離が短いため、位相
がπ以上変化しない場合。 （２） 測定対照となる基準面と被検面の距離とほぼ同
等となる距離に配置されたノイズ源の場合。
【００３５】また、上記Ｎの値としては、例えば５以上
の任意の値とすればよく、これを大きい値とする程ノイ
ズ成分の除去精度を良好なものとすることができる。
の任意の値とすればよく、これを大きい値とする程ノイ
ズ成分の除去精度を良好なものとすることができる。
【００３６】なお、本発明の干渉縞測定解析方法として
は上記実施形態のものに限られるものではなく、その他
の種々の態様の変更が可能であり、例えば上記実施形態
においては、干渉縞情報から被測定面２の表面形状情報
を得る演算手法として４ステップ法を用いているが、こ
れに代えて、５ステップ法やインテグラルバケット法等
の干渉縞測定解析に用いられる種々の演算手法（アルゴ
リズム）を用いることが可能である。
は上記実施形態のものに限られるものではなく、その他
の種々の態様の変更が可能であり、例えば上記実施形態
においては、干渉縞情報から被測定面２の表面形状情報
を得る演算手法として４ステップ法を用いているが、こ
れに代えて、５ステップ法やインテグラルバケット法等
の干渉縞測定解析に用いられる種々の演算手法（アルゴ
リズム）を用いることが可能である。
【００３７】なお、本発明の干渉縞測定解析方法として
は、コリメータレンズ表面のみならずその他のコヒーレ
ントノイズの発生原因となる全ての光学面（例えばハー
フミラー面）についての適用が可能であり、またコリメ
ータレンズが複数枚よりなる場合には、その全てあるい
は一部のレンズ面についての適用が可能である。
は、コリメータレンズ表面のみならずその他のコヒーレ
ントノイズの発生原因となる全ての光学面（例えばハー
フミラー面）についての適用が可能であり、またコリメ
ータレンズが複数枚よりなる場合には、その全てあるい
は一部のレンズ面についての適用が可能である。
【００３８】また、本発明方法はフィゾー型の干渉計装
置を使用する場合のみならず、その他の干渉計装置、例
えば、マイケルソン型あるいはマッハツェンダ型等の干
渉計装置に適用が可能である。
置を使用する場合のみならず、その他の干渉計装置、例
えば、マイケルソン型あるいはマッハツェンダ型等の干
渉計装置に適用が可能である。
【００３９】さらに、上記実施形態においては被測定面
が平面状とされているが、本発明方法は被測定面が球面
状とされている基準レンズにおいても、基準レンズのレ
ーザ光入射側において平行光束を作る部分においては、
上述の平面の場合と同様のノイズが発生し、また、基準
レンズは、複数のレンズ玉により構成されており、この
レンズ玉によりノイズが発生するため、同様の作用効果
を得ることができる。
が平面状とされているが、本発明方法は被測定面が球面
状とされている基準レンズにおいても、基準レンズのレ
ーザ光入射側において平行光束を作る部分においては、
上述の平面の場合と同様のノイズが発生し、また、基準
レンズは、複数のレンズ玉により構成されており、この
レンズ玉によりノイズが発生するため、同様の作用効果
を得ることができる。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の干渉縞測
定解析方法によれば、波長可変型光源を観察用光源とし
た干渉計装置において、開始波長を少しずつずらす毎に
フリンジスキャン測定を行ってＮ個の縞位相情報Φを
得、次にこのＮ個の縞位相情報Φを加算平均して被測定
面の表面形状情報を得るようにしている。
定解析方法によれば、波長可変型光源を観察用光源とし
た干渉計装置において、開始波長を少しずつずらす毎に
フリンジスキャン測定を行ってＮ個の縞位相情報Φを
得、次にこのＮ個の縞位相情報Φを加算平均して被測定
面の表面形状情報を得るようにしている。
【００４１】これにより、いずれの測定においてもフリ
ンジスキャンの各ステップ毎に、被測定面の位置（基準
面から光学的距離Δだけ離れた位置）では位相が２π/
ｍ（ｍはフリンジスキャンにより取り込まれる画像枚
数）ずつ変化するように、かつそれ以外の位置では位相
が２π/ｍとは異なる値で変化するように構成され、各
測定により得られたＮ個の縞位相情報Φの加算平均を演
算することにより、被測定面においては高精度の表面形
状情報が得られる一方、例えばコリメータレンズ等のノ
イズ発生源となるそれ以外の位置では各測定時のノイズ
成分が互いに打ち消しあって干渉縞情報から除去される
こととなる。
ンジスキャンの各ステップ毎に、被測定面の位置（基準
面から光学的距離Δだけ離れた位置）では位相が２π/
ｍ（ｍはフリンジスキャンにより取り込まれる画像枚
数）ずつ変化するように、かつそれ以外の位置では位相
が２π/ｍとは異なる値で変化するように構成され、各
測定により得られたＮ個の縞位相情報Φの加算平均を演
算することにより、被測定面においては高精度の表面形
状情報が得られる一方、例えばコリメータレンズ等のノ
イズ発生源となるそれ以外の位置では各測定時のノイズ
成分が互いに打ち消しあって干渉縞情報から除去される
こととなる。
【図１】本発明の実施形態に係る干渉縞測定解析方法の
一例を説明するためのフローチャート
一例を説明するためのフローチャート
【図２】本発明の干渉縞測定解析方法により除去するコ
ヒーレントノイズを説明するための図
ヒーレントノイズを説明するための図
【図３】本発明の干渉縞測定解析方法を実施するための
干渉計装置を示す概略図
干渉計装置を示す概略図
１ 基準面 ２ 被測定面 ３ レンズ面（入射面） ４ レンズ面（出射面） １１ 波長可変レーザ光源 １２ コリメータレンズ １３ 基準板 １４ 被測定体 １５ ハーフミラー １６ ＣＣＤカメラ １７ コンピュータ ２０ コヒーレントノイズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F064 AA09 BB04 BB05 CC01 DD01 DD08 EE05 FF02 FF05 FF08 GG22 HH03 HH08 JJ02 JJ15 2F065 AA53 BB01 BB05 CC21 CC22 DD04 FF52 FF61 GG06 GG12 GG22 GG25 HH03 HH13 JJ03 JJ09 JJ26 LL00 LL04 MM22 QQ00 QQ16 QQ23 QQ26 QQ27 QQ34 QQ42
Claims (3)
- 【請求項１】 出力光の波長λを時間的に変化させ得る
光源と、該光源からの光束を平行光束とした後基準面上
および被測定面上に導く光学系と、該基準面および該被
測定面からの光束の光干渉により得られた干渉縞情報を
撮像する撮像手段とを備えた干渉計装置を用い、 前記出力光の波長λを略λ２／ｍΔ（ｍは取り込む画像
の枚数、Δは前記基準面と前記被測定面との光軸上での
光学的距離）ずつ変化させる毎に、前記撮像手段により
干渉縞画像を撮像し、 該撮像して得られた複数の干渉縞画像情報に対し、所定
の演算処理を施し、得られた縞位相変化に基づき干渉縞
解析を行う干渉縞測定解析方法において、 第１回目の測定において、前記出力光の基準波長をλ1
に設定し、この基準波長λ1およびこの基準波長λ1から
略λ1２／ｍΔずつ変化させた波長毎に前記干渉縞画像
を撮像し、得られた複数の干渉縞画像情報に対し、前記
所定の演算処理を施して縞位相情報Φ1を得、 第２回目から第Ｎ回目（Ｎは所定の値）までの第ｉ回目
の各測定においては、その前の測定における基準波長に
対して所定波長だけ変化させたλiを基準波長とし、こ
の基準波長λiおよびこの基準波長λiから略λi２／ｍ
Δずつ変化させた波長毎に前記干渉縞画像を撮像し、得
られた複数の干渉縞画像情報に対し、前記所定の演算処
理を施して縞位相情報Φiを得、 次に、前記Ｎ回の測定により得られたＮ個の縞位相情報
Φiを下式（１）に代入して前記被測定面の表面形状情
報を得ることを特徴とする干渉縞測定解析方法。 【数１】 - 【請求項２】 前記光源がレーザ光源であることを特徴
とする請求項１記載の干渉縞測定解析方法。 - 【請求項３】 前記干渉計装置がフィゾー型であること
を特徴とする請求項１または２記載の干渉縞測定解析方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27531999A JP4144828B2 (ja) | 1999-09-28 | 1999-09-28 | 干渉縞測定解析方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27531999A JP4144828B2 (ja) | 1999-09-28 | 1999-09-28 | 干渉縞測定解析方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001099624A true JP2001099624A (ja) | 2001-04-13 |
| JP4144828B2 JP4144828B2 (ja) | 2008-09-03 |
Family
ID=17553799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27531999A Expired - Fee Related JP4144828B2 (ja) | 1999-09-28 | 1999-09-28 | 干渉縞測定解析方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4144828B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006237494A (ja) * | 2005-02-28 | 2006-09-07 | Canon Inc | 干渉縞の解析方法及び装置、該解析装置を有する露光装置及びデバイス製造方法 |
| JP2007533977A (ja) * | 2004-03-11 | 2007-11-22 | アイコス・ビジョン・システムズ・ナムローゼ・フェンノートシャップ | 波面操作および改良３ｄ測定方法および装置 |
| KR100862636B1 (ko) * | 2006-05-30 | 2008-10-09 | (주) 인텍플러스 | 광학식 검사 방법 |
| JP2010281741A (ja) * | 2009-06-05 | 2010-12-16 | Nikon Corp | ノイズ除去装置、ノイズ除去方法、ノイズ位置検出装置、ノイズ位置検出方法、測定システムおよびプログラム |
| KR101464695B1 (ko) * | 2013-05-03 | 2014-11-27 | (주)프로옵틱스 | 멀티 간섭 위상 동시 측정기능을 갖는 간섭계 |
| JP2020517911A (ja) * | 2017-04-24 | 2020-06-18 | アプレ インストゥルメンツ， インコーポレイテッドＡＰＲＥ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ． | スペクトル制御干渉法による曲率半径測定 |
-
1999
- 1999-09-28 JP JP27531999A patent/JP4144828B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007533977A (ja) * | 2004-03-11 | 2007-11-22 | アイコス・ビジョン・システムズ・ナムローゼ・フェンノートシャップ | 波面操作および改良３ｄ測定方法および装置 |
| JP2006237494A (ja) * | 2005-02-28 | 2006-09-07 | Canon Inc | 干渉縞の解析方法及び装置、該解析装置を有する露光装置及びデバイス製造方法 |
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| JP2020517911A (ja) * | 2017-04-24 | 2020-06-18 | アプレ インストゥルメンツ， インコーポレイテッドＡＰＲＥ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ． | スペクトル制御干渉法による曲率半径測定 |
| JP7082137B2 (ja) | 2017-04-24 | 2022-06-07 | アプレ インストゥルメンツ， インコーポレイテッド | スペクトル制御干渉法による曲率半径測定 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4144828B2 (ja) | 2008-09-03 |
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