JP2001201326A - 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】 波長可変型光源を観察用光源とした干渉計装
置において、所定の光学面と基準面（被測定面）の光学
的距離を、基準面と被測定面の光学的距離に比し所定倍
以上の値となるように設定し、インテグラル・バケット
法を用いてフリンジスキャンを行うことで、干渉縞解析
データ中から干渉縞ノイズを排除する。 【構成】 波長可変型光源を観察用光源とし、コリメー
タレンズ表面と、基準面または被測定面との光学的距離
Ｌ１を、基準面と被測定面との光学的距離Ｌ ２に比して
所定倍以上の大きな値となるように設定し、出力光の波
長λを略λ２／ｍＬ１（ｍは取り込む画像の枚数）ずつ
異なる範囲毎に連続的に変化せしめるとともに、撮像手
段により干渉縞画像を連続的に撮像し、該撮像して得ら
れた複数の干渉縞画像情報に対して、インテグラル・バ
ケット法を用いた演算処理を施して干渉縞解析を行う。
置において、所定の光学面と基準面（被測定面）の光学
的距離を、基準面と被測定面の光学的距離に比し所定倍
以上の値となるように設定し、インテグラル・バケット
法を用いてフリンジスキャンを行うことで、干渉縞解析
データ中から干渉縞ノイズを排除する。 【構成】 波長可変型光源を観察用光源とし、コリメー
タレンズ表面と、基準面または被測定面との光学的距離
Ｌ１を、基準面と被測定面との光学的距離Ｌ ２に比して
所定倍以上の大きな値となるように設定し、出力光の波
長λを略λ２／ｍＬ１（ｍは取り込む画像の枚数）ずつ
異なる範囲毎に連続的に変化せしめるとともに、撮像手
段により干渉縞画像を連続的に撮像し、該撮像して得ら
れた複数の干渉縞画像情報に対して、インテグラル・バ
ケット法を用いた演算処理を施して干渉縞解析を行う。
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
Ｌを波長λで割った値、すなわち２πＬ／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２πＬ
／λから２πＬ／（λ＋δλ）となりα≒（２πＬ／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Ｌ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
Ｌを波長λで割った値、すなわち２πＬ／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２πＬ
／λから２πＬ／（λ＋δλ）となりα≒（２πＬ／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Ｌ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２πＬ／λを求めて、被測
定面の形状を決定するものである。
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２πＬ／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
の間の干渉縞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
の間の干渉縞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／ｍＬ（ｍは取り込む画像の枚数、Ｌ
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、
前記光学系のうち所定の光学面と、前記基準面または前
記被測定面との光軸上での光学的距離Ｌ１を、前記基準
面と前記被測定面との光学的距離Ｌ２に比して所定倍以
上の大きな値となるように設定し、前記出力光の波長λ
を、略λ２／ｍＬ１ずつ異なる範囲毎に連続的に変化せ
しめ、該範囲毎に所定期間（但し、２π/ｍよりも小さ
い位相変化範囲に相当する）に亘って前記撮像手段によ
り干渉縞画像を連続的に撮像し、その撮像により得られ
た該範囲毎のデータを下式（１）に代入して干渉縞画像
情報Ｉｉ（ｘ,ｙ）を得、得られた干渉縞画像情報Ｉｉ
（ｘ,ｙ）に対して、前記所定の演算処理を施して干渉
縞解析を行う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／ｍＬ（ｍは取り込む画像の枚数、Ｌ
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、
前記光学系のうち所定の光学面と、前記基準面または前
記被測定面との光軸上での光学的距離Ｌ１を、前記基準
面と前記被測定面との光学的距離Ｌ２に比して所定倍以
上の大きな値となるように設定し、前記出力光の波長λ
を、略λ２／ｍＬ１ずつ異なる範囲毎に連続的に変化せ
しめ、該範囲毎に所定期間（但し、２π/ｍよりも小さ
い位相変化範囲に相当する）に亘って前記撮像手段によ
り干渉縞画像を連続的に撮像し、その撮像により得られ
た該範囲毎のデータを下式（１）に代入して干渉縞画像
情報Ｉｉ（ｘ,ｙ）を得、得られた干渉縞画像情報Ｉｉ
（ｘ,ｙ）に対して、前記所定の演算処理を施して干渉
縞解析を行うことを特徴とするものである。
【００１３】
【数３】
【００１４】また、前記所定の光学面は、例えばコリメ
ータレンズの発散光束側および/または平行光束側のレ
ンズ面とされる。前記基準面または前記被測定面が光軸
の延びる方向に移動可能とされ、前記各光学面に基づく
ノイズが最小となる位置で前記移動に係る前記基準面ま
たは前記被測定面を停止せしめることが好ましい。
ータレンズの発散光束側および/または平行光束側のレ
ンズ面とされる。前記基準面または前記被測定面が光軸
の延びる方向に移動可能とされ、前記各光学面に基づく
ノイズが最小となる位置で前記移動に係る前記基準面ま
たは前記被測定面を停止せしめることが好ましい。
【００１５】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。
【００１６】なお、前記「所定倍以上の大きな値」とは、
必要な干渉縞画像情報は得られるが、干渉縞ノイズは除
去し得る程度に位相変動差が生じる値をいうものとす
る。例えば、前記光学的距離Ｌ１が前記光学的距離Ｌ２
に比して５倍以上とされていることが好ましい。
必要な干渉縞画像情報は得られるが、干渉縞ノイズは除
去し得る程度に位相変動差が生じる値をいうものとす
る。例えば、前記光学的距離Ｌ１が前記光学的距離Ｌ２
に比して５倍以上とされていることが好ましい。
【００１７】
【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た場合を例にあげ
て説明する。
【００１８】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
画像を形成する。
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
画像を形成する。
【００１９】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バケットのイン
テグラル・バケット法が採用されており、上記波長可変
レーザ光源１１からのレーザ光の波長λを変化させて、
略λ２／４Ｌずつ異なる毎に干渉縞画像を得るように構
成されている。ここで得られた４つの干渉縞画像情報に
ついてコンピュータ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バケットのイン
テグラル・バケット法が採用されており、上記波長可変
レーザ光源１１からのレーザ光の波長λを変化させて、
略λ２／４Ｌずつ異なる毎に干渉縞画像を得るように構
成されている。ここで得られた４つの干渉縞画像情報に
ついてコンピュータ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。
【００２０】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２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２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。
【００２１】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４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４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。
【００２２】そこで、本実施形態においては、上記コリ
メータレンズ１２の入射面３あるいは出射面４と、前記
基準面１または前記被測定面２との光軸上での光学的距
離Ｌ １を、前記基準面１と前記被測定面２との光学的距
離Ｌ２に比して少なくとも数倍以上の大きな値となるよ
うに設定し、前記出力光の波長λを略λ２／ｍＬ１（ｍ
は取り込む画像の枚数）ずつ変化させる毎に、前記撮像
手段により干渉縞画像を所定期間に亘り連続的に撮像
し、該撮像して得られた複数の干渉縞画像情報Ｉ
ｉ（ｘ,ｙ）に対して、下式（４）に基づくインテグラ
ル・バケット法を用いた演算処理を施して干渉縞解析を
行うようにし、上記干渉縞ノイズを除去するようにして
いる。
メータレンズ１２の入射面３あるいは出射面４と、前記
基準面１または前記被測定面２との光軸上での光学的距
離Ｌ １を、前記基準面１と前記被測定面２との光学的距
離Ｌ２に比して少なくとも数倍以上の大きな値となるよ
うに設定し、前記出力光の波長λを略λ２／ｍＬ１（ｍ
は取り込む画像の枚数）ずつ変化させる毎に、前記撮像
手段により干渉縞画像を所定期間に亘り連続的に撮像
し、該撮像して得られた複数の干渉縞画像情報Ｉ
ｉ（ｘ,ｙ）に対して、下式（４）に基づくインテグラ
ル・バケット法を用いた演算処理を施して干渉縞解析を
行うようにし、上記干渉縞ノイズを除去するようにして
いる。
【００２３】
【数４】
【００２４】すなわち、本実施形態方法は、出力光波長
λを連続的にスキャンする場合には、光干渉を生ぜしめ
る２つの面間距離が長い程、位相の変化が激しいという
事実に着目してなされたものであり、距離が互いに短く
設定された基準面１と被測定面２の両面からの反射光に
より生成された干渉縞は撮像時間をある程度長くとって
も干渉縞を認識できるが、距離が互いに長く設定された
コリメータレンズ１２の出射面４と基準面１の両面から
の反射光により生成された干渉縞ノイズは位相変動分が
大きく、上記撮像時間の期間が干渉縞情報を表す正弦波
の複数周期に相当し、これにより干渉縞ノイズはその強
度分布が平均化されて撮像されることとなり、撮像され
た画面上には干渉縞ノイズが消去された状態となる。
λを連続的にスキャンする場合には、光干渉を生ぜしめ
る２つの面間距離が長い程、位相の変化が激しいという
事実に着目してなされたものであり、距離が互いに短く
設定された基準面１と被測定面２の両面からの反射光に
より生成された干渉縞は撮像時間をある程度長くとって
も干渉縞を認識できるが、距離が互いに長く設定された
コリメータレンズ１２の出射面４と基準面１の両面から
の反射光により生成された干渉縞ノイズは位相変動分が
大きく、上記撮像時間の期間が干渉縞情報を表す正弦波
の複数周期に相当し、これにより干渉縞ノイズはその強
度分布が平均化されて撮像されることとなり、撮像され
た画面上には干渉縞ノイズが消去された状態となる。
【００２５】図５は、このことを概念的に表したグラフ
を示すものであって、（ａ）はコリメータレンズ１２の
出射面４と基準面１の両面からの反射光により生成され
た干渉縞ノイズを表す信号であり、一方（ｂ）は基準面
１と被測定面２の両面からの反射光により生成された干
渉縞を表す信号である。すなわち、図示するように基準
面１と被測定面２の両面からの反射光により生成され
た、各ステップにおける干渉縞の連続撮像時間Ａ内に、
コリメータレンズ１２の出射面４と基準面１の両面から
の反射光により生成された干渉縞ノイズを表す信号（正
弦波）が複数波以上含まれることとなり、したがって、
干渉縞ノイズはその強度分布が平均化されて撮像される
こととなりノイズであると認識されなくなってしまう。
を示すものであって、（ａ）はコリメータレンズ１２の
出射面４と基準面１の両面からの反射光により生成され
た干渉縞ノイズを表す信号であり、一方（ｂ）は基準面
１と被測定面２の両面からの反射光により生成された干
渉縞を表す信号である。すなわち、図示するように基準
面１と被測定面２の両面からの反射光により生成され
た、各ステップにおける干渉縞の連続撮像時間Ａ内に、
コリメータレンズ１２の出射面４と基準面１の両面から
の反射光により生成された干渉縞ノイズを表す信号（正
弦波）が複数波以上含まれることとなり、したがって、
干渉縞ノイズはその強度分布が平均化されて撮像される
こととなりノイズであると認識されなくなってしまう。
【００２６】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バケットのフリンジスキャンが採用されている。
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バケットのフリンジスキャンが採用されている。
【００２７】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をλ1に設定するとともに、各
バケットの位相変化幅をπ/２に設定し（Ｓ１）、次に
波長λ１を変化させながら連続的に干渉縞画像情報を得
る（Ｓ２）。この場合において各バケットは、図２に示
されるように、位相が０からπ/２までの範囲の第１バ
ケットＡ、位相がπ/２からπまでの範囲の第２バケッ
トＢ、位相がπから３π/２までの範囲の第３バケット
Ｃ、位相が３π/２から２πまでの範囲の第４バケット
Ｄからなる。
開始波長である基準波長をλ1に設定するとともに、各
バケットの位相変化幅をπ/２に設定し（Ｓ１）、次に
波長λ１を変化させながら連続的に干渉縞画像情報を得
る（Ｓ２）。この場合において各バケットは、図２に示
されるように、位相が０からπ/２までの範囲の第１バ
ケットＡ、位相がπ/２からπまでの範囲の第２バケッ
トＢ、位相がπから３π/２までの範囲の第３バケット
Ｃ、位相が３π/２から２πまでの範囲の第４バケット
Ｄからなる。
【００２８】したがって、位相が０からπ/２まで変化
する間に取り込まれたデータを上式（４）を用いて演算
して干渉縞画像情報Ｉ１（ｘ,ｙ）を得、次に、位相が
π/２からπまで変化する間に取り込まれたデータを上
式（４）を用いて演算して干渉縞画像情報Ｉ２（ｘ,
ｙ）を得、次に、位相がπから３π/２まで変化する間
に取り込まれたデータを上式（４）を用いて演算して干
渉縞画像情報Ｉ３（ｘ,ｙ）を得、最後に、位相が３π/
２から２πまで変化する間に取り込まれたデータを上式
（４）を用いて演算して干渉縞画像情報Ｉ４（ｘ,ｙ）
を得る（Ｓ３〜Ｓ７）。この式（４）における演算処理
はコンピュータ１７において行われる。
する間に取り込まれたデータを上式（４）を用いて演算
して干渉縞画像情報Ｉ１（ｘ,ｙ）を得、次に、位相が
π/２からπまで変化する間に取り込まれたデータを上
式（４）を用いて演算して干渉縞画像情報Ｉ２（ｘ,
ｙ）を得、次に、位相がπから３π/２まで変化する間
に取り込まれたデータを上式（４）を用いて演算して干
渉縞画像情報Ｉ３（ｘ,ｙ）を得、最後に、位相が３π/
２から２πまで変化する間に取り込まれたデータを上式
（４）を用いて演算して干渉縞画像情報Ｉ４（ｘ,ｙ）
を得る（Ｓ３〜Ｓ７）。この式（４）における演算処理
はコンピュータ１７において行われる。
【００２９】次に、得られた４つの干渉縞画像情報Ｉ１
（ｘ,ｙ）〜Ｉ４（ｘ,ｙ）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（５）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（Ｓ８）。
（ｘ,ｙ）〜Ｉ４（ｘ,ｙ）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（５）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（Ｓ８）。
【００３０】
【数５】
【００３１】そして、上記各測定を行った際の基準波長
λ１および上記メモリに格納しておいた縞位相情報Φ１
の値に基づき、上記コンピュータ１７において、演算処
理を行い、被測定面２の表面形状情報を得る（Ｓ９）。
最後に、上記ステップ９（Ｓ９）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（Ｓ１０）。
λ１および上記メモリに格納しておいた縞位相情報Φ１
の値に基づき、上記コンピュータ１７において、演算処
理を行い、被測定面２の表面形状情報を得る（Ｓ９）。
最後に、上記ステップ９（Ｓ９）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（Ｓ１０）。
【００３２】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バケットのインテグラル・バケ
ット法を用いているが、これに代えて、５バケット法以
上のインテグラル・バケット法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バケットのインテグラル・バケ
ット法を用いているが、これに代えて、５バケット法以
上のインテグラル・バケット法を用いることが可能であ
る。
【００３３】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干渉縞ノ
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干渉縞ノ
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。
【００３４】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。
【００３５】さらに、上記実施形態においては被測定面
２が平面状とされているが、本発明方法は被測定面２が
球面状とされている基準レンズにおいても同様の作用効
果を得ることができる。すなわち、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、これら各
レンズ玉の各表面毎にノイズが発生するため、本発明方
法により同様の作用効果を得ることができる。
２が平面状とされているが、本発明方法は被測定面２が
球面状とされている基準レンズにおいても同様の作用効
果を得ることができる。すなわち、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、これら各
レンズ玉の各表面毎にノイズが発生するため、本発明方
法により同様の作用効果を得ることができる。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の干渉縞測
定解析方法は、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、例えばコリメータレンズ表面等の光学
面と、基準面または被測定面との光軸上での光学的距離
Ｌ１を、基準面と被測定面との光学的距離Ｌ２に比して
所定倍以上の大きな値となるように設定し、出力光の波
長λを略λ２／ｍＬ１（ｍは取り込む画像の枚数）ずつ
変化させる毎に、撮像手段により干渉縞画像を所定期間
に亘り連続的に撮像し、該撮像して得られた複数の干渉
縞画像情報Ｉｒ（ｘ,ｙ）に対して、インテグラル・バ
ケット法を用いた演算処理を施して干渉縞解析を行うよ
うにして、上記光学面からの反射光と、基準面または被
測定面からの反射光とにより生成される干渉縞ノイズを
良好かつ簡易に除去するようにしている。
定解析方法は、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、例えばコリメータレンズ表面等の光学
面と、基準面または被測定面との光軸上での光学的距離
Ｌ１を、基準面と被測定面との光学的距離Ｌ２に比して
所定倍以上の大きな値となるように設定し、出力光の波
長λを略λ２／ｍＬ１（ｍは取り込む画像の枚数）ずつ
変化させる毎に、撮像手段により干渉縞画像を所定期間
に亘り連続的に撮像し、該撮像して得られた複数の干渉
縞画像情報Ｉｒ（ｘ,ｙ）に対して、インテグラル・バ
ケット法を用いた演算処理を施して干渉縞解析を行うよ
うにして、上記光学面からの反射光と、基準面または被
測定面からの反射光とにより生成される干渉縞ノイズを
良好かつ簡易に除去するようにしている。
【００３７】すなわち、出力光波長λをスキャンする場
合には、光干渉を生ぜしめる２つの面間距離が長い程、
位相の変化が激しいという事実があり、距離が互いに短
く設定された基準面と被測定面の両面からの反射光によ
り生成された干渉縞の撮像時間をある程度長くとっても
干渉縞を認識できるが、距離が互いに長く設定されたコ
リメータレンズの出射面と基準面の両面からの反射光に
より生成された干渉縞ノイズは位相変動分が大きく、上
記撮像時間の期間が干渉縞情報を表す正弦波の複数周期
に相当し、これにより干渉縞ノイズはその強度分布が平
均化されて撮像されることとなるので、撮像された画面
上から干渉縞ノイズを消去することが可能となる。
合には、光干渉を生ぜしめる２つの面間距離が長い程、
位相の変化が激しいという事実があり、距離が互いに短
く設定された基準面と被測定面の両面からの反射光によ
り生成された干渉縞の撮像時間をある程度長くとっても
干渉縞を認識できるが、距離が互いに長く設定されたコ
リメータレンズの出射面と基準面の両面からの反射光に
より生成された干渉縞ノイズは位相変動分が大きく、上
記撮像時間の期間が干渉縞情報を表す正弦波の複数周期
に相当し、これにより干渉縞ノイズはその強度分布が平
均化されて撮像されることとなるので、撮像された画面
上から干渉縞ノイズを消去することが可能となる。
【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おいて用いられ
るインテグラル・バケット法を説明するための図
るインテグラル・バケット法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
【図４】本発明の干渉縞測定解析方法により除去する干
渉縞ノイズを説明するための図
渉縞ノイズを説明するための図
【図５】本発明の干渉縞測定解析方法を説明するための
図
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 干渉縞ノイズ
Claims (4)
- 【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／ｍＬ（ｍは取り込む画像
の枚数、Ｌ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、 前記光学系のうち所定の光学面と、前記基準面または前
記被測定面との光軸上での光学的距離Ｌ１を、前記基準
面と前記被測定面との光学的距離Ｌ２に比して所定倍以
上の大きな値となるように設定し、 前記出力光の波長λを、略λ２／ｍＬ１ずつ異なる範囲
毎に連続的に変化せしめ、該範囲毎に所定期間（但し、
２π/ｍよりも小さい位相変化範囲に相当する）に亘っ
て前記撮像手段により干渉縞画像を連続的に撮像し、そ
の撮像により得られた該範囲毎のデータを下式（１）に
代入して干渉縞画像情報Ｉｉ（ｘ,ｙ）を得、 得られた干渉縞画像情報Ｉｉ（ｘ,ｙ）に対して、前記
所定の演算処理を施して干渉縞解析を行うことを特徴と
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。 - 【請求項４】 前記所定の光学面と、前記基準面または
前記被測定面との光軸上での光学的距離Ｌ１が、前記基
準面と前記被測定面との光学的距離Ｌ２に比して５倍以
上とされていることを特徴とする請求項１〜３のうちい
ずれか１項記載の干渉縞測定解析方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000008806A JP4298105B2 (ja) | 2000-01-18 | 2000-01-18 | 干渉縞測定解析方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000008806A JP4298105B2 (ja) | 2000-01-18 | 2000-01-18 | 干渉縞測定解析方法 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001201326A true JP2001201326A (ja) | 2001-07-27 |
| JP2001201326A5 JP2001201326A5 (ja) | 2006-12-07 |
| JP4298105B2 JP4298105B2 (ja) | 2009-07-15 |
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ID=18537023
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000008806A Expired - Fee Related JP4298105B2 (ja) | 2000-01-18 | 2000-01-18 | 干渉縞測定解析方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4298105B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006349657A (ja) * | 2005-05-18 | 2006-12-28 | Mitsutoyo Corp | 干渉計、形状測定方法 |
| KR101464695B1 (ko) * | 2013-05-03 | 2014-11-27 | (주)프로옵틱스 | 멀티 간섭 위상 동시 측정기능을 갖는 간섭계 |
| CN109190310A (zh) * | 2018-10-25 | 2019-01-11 | 福建师范大学 | 基于matlab平台的干涉条纹波面重建方法 |
-
2000
- 2000-01-18 JP JP2000008806A patent/JP4298105B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| KR101464695B1 (ko) * | 2013-05-03 | 2014-11-27 | (주)프로옵틱스 | 멀티 간섭 위상 동시 측정기능을 갖는 간섭계 |
| CN109190310A (zh) * | 2018-10-25 | 2019-01-11 | 福建师范大学 | 基于matlab平台的干涉条纹波面重建方法 |
| CN109190310B (zh) * | 2018-10-25 | 2022-06-03 | 福建师范大学 | 基于matlab平台的干涉条纹波面重建方法 |
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| JP4298105B2 (ja) | 2009-07-15 |
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