JP2002039726A - 表面形状測定装置 - Google Patents
表面形状測定装置Info
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- 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
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- G01B11/254—Projection of a pattern, viewing through a pattern, e.g. moiré
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 鏡面物体の表面形状を正確に測定する。
【解決手段】 格子３は、被測定物体１１の被測定面と
対向するように配置されている。光源１は格子３に照明
光を照射する。カメラ６は、格子３を通過し被測定面で
反射した光によって格子３上に形成されるモアレ縞の画
像を取り込む。移動手段９は格子３と被測定面との距離
Ｈを変化させる。解析手段８は、カメラ６によって撮像
された画像から被測定面の３次元形状情報を求める解析
処理を距離Ｈが異なる少なくとも２つの場合について行
い、各々の場合の３次元形状情報及び距離Ｈに基づいて
被測定面の傾斜による測定誤差を除去した真の３次元形
状情報を求める。
対向するように配置されている。光源１は格子３に照明
光を照射する。カメラ６は、格子３を通過し被測定面で
反射した光によって格子３上に形成されるモアレ縞の画
像を取り込む。移動手段９は格子３と被測定面との距離
Ｈを変化させる。解析手段８は、カメラ６によって撮像
された画像から被測定面の３次元形状情報を求める解析
処理を距離Ｈが異なる少なくとも２つの場合について行
い、各々の場合の３次元形状情報及び距離Ｈに基づいて
被測定面の傾斜による測定誤差を除去した真の３次元形
状情報を求める。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンパクトディス
ク、光磁気ディスク、ハードディスク等の比較的平坦な
物体の表面形状を測定する表面形状測定装置に関するも
のである。
ク、光磁気ディスク、ハードディスク等の比較的平坦な
物体の表面形状を測定する表面形状測定装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】近年、光ディスク等の高密度記憶ができ
る記憶媒体が多用されているが、記憶媒体を更に高密度
記憶させるためには平面性の良いことが要求され、その
ためには、製造時に記憶媒体の表面形状を検査する必要
がある。このような表面形状測定を行う方法として、従
来よりモアレ法が知られている。モアレ法は、点光源か
ら格子を通って物体上に照射され物体形状に従って歪め
られた格子の像と格子とを重ね合わせることにより生じ
るモアレ縞（表面形状の等高線）から物体の表面形状を
測定する方法である。
る記憶媒体が多用されているが、記憶媒体を更に高密度
記憶させるためには平面性の良いことが要求され、その
ためには、製造時に記憶媒体の表面形状を検査する必要
がある。このような表面形状測定を行う方法として、従
来よりモアレ法が知られている。モアレ法は、点光源か
ら格子を通って物体上に照射され物体形状に従って歪め
られた格子の像と格子とを重ね合わせることにより生じ
るモアレ縞（表面形状の等高線）から物体の表面形状を
測定する方法である。
【０００３】しかし、拡がる光を利用するモアレ法で
は、格子と物体との距離が離れるに従って等高線間隔
（モアレ縞１本当たりの高低差）が広がる。そのため、
モアレ縞が格子面から何番目の縞（次数ｎ）かを特定す
ることができないと誤差の原因になるという問題があ
る。また、モアレ法は等高線のみを表示するので、凹凸
の判別が不可能である。さらに、測定精度を上げるには
格子のピッチを小さくすればよいが、ピッチを小さくす
るとモアレ縞のコントラストが落ちるので、せいぜい１
０μｍ程度の等高線間隔が限界である。
は、格子と物体との距離が離れるに従って等高線間隔
（モアレ縞１本当たりの高低差）が広がる。そのため、
モアレ縞が格子面から何番目の縞（次数ｎ）かを特定す
ることができないと誤差の原因になるという問題があ
る。また、モアレ法は等高線のみを表示するので、凹凸
の判別が不可能である。さらに、測定精度を上げるには
格子のピッチを小さくすればよいが、ピッチを小さくす
るとモアレ縞のコントラストが落ちるので、せいぜい１
０μｍ程度の等高線間隔が限界である。
【０００４】そこで、このような問題を解決するため
に、平行光モアレ法と位相シフト法とを組み合わせた方
式が提案されている（例えば、特開平７−３３２９５６
号公報）。平行光モアレ法では、図８に示すように点光
源２１の光をレンズ２２を用いて平行光にすることによ
り、格子２３からの距離に関係なく常に等高線縞間隔が
一定であるという特徴をもつ。そのため、モアレ縞の次
数ｎを決める必要がなく、等高線間隔による誤差は発生
しない。等高線間隔Δｈは、反射光を用いた場合、光の
入（出）射角θ、格子２３のピッチｐのみによって次式
のように求まる。Δｈ＝ｐ／（２ｔａｎθ）
・・・（１）図８において、
２４は反射光を集光する集光レンズである。
に、平行光モアレ法と位相シフト法とを組み合わせた方
式が提案されている（例えば、特開平７−３３２９５６
号公報）。平行光モアレ法では、図８に示すように点光
源２１の光をレンズ２２を用いて平行光にすることによ
り、格子２３からの距離に関係なく常に等高線縞間隔が
一定であるという特徴をもつ。そのため、モアレ縞の次
数ｎを決める必要がなく、等高線間隔による誤差は発生
しない。等高線間隔Δｈは、反射光を用いた場合、光の
入（出）射角θ、格子２３のピッチｐのみによって次式
のように求まる。Δｈ＝ｐ／（２ｔａｎθ）
・・・（１）図８において、
２４は反射光を集光する集光レンズである。
【０００５】また、拡がる光を利用する従来のモアレ法
では、ガラスやシリコンウエハのように表面が鏡面反射
する物体の場合、場所によって異なる入射角に応じて反
射角も異なるため、測定ができない（表面が乱反射する
物体の場合は、観察者から見える角度が反射角となり測
定できる）。これに対して、平行光モアレ法によれば、
入射角と反射角がどの場所でも同じなので、鏡面物体で
も測定することができる。位相シフト法は、等高線縞の
ような離散的な情報を、光強度の周期的な三角関数と仮
定して、その三角関数の位相という連続的な情報として
扱うことにより、等高線の縞の本数より細かい精度で表
面形状を認識する方法である。位相シフト法について
は、例えば「富沢、吉澤、”位相シフトによる実体格子
型モアレ法”、精密工学会秋季大会学術講演会論文集
（１９９１）、ｐ６７７」に記載されている。
では、ガラスやシリコンウエハのように表面が鏡面反射
する物体の場合、場所によって異なる入射角に応じて反
射角も異なるため、測定ができない（表面が乱反射する
物体の場合は、観察者から見える角度が反射角となり測
定できる）。これに対して、平行光モアレ法によれば、
入射角と反射角がどの場所でも同じなので、鏡面物体で
も測定することができる。位相シフト法は、等高線縞の
ような離散的な情報を、光強度の周期的な三角関数と仮
定して、その三角関数の位相という連続的な情報として
扱うことにより、等高線の縞の本数より細かい精度で表
面形状を認識する方法である。位相シフト法について
は、例えば「富沢、吉澤、”位相シフトによる実体格子
型モアレ法”、精密工学会秋季大会学術講演会論文集
（１９９１）、ｐ６７７」に記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】平行光モアレ法を用い
れば、鏡面物体でも測定することができると前に述べ
た。しかしながら、実際には、平行光モアレ法を用いた
場合でも、被測定物体が鏡面物体で、かつ被測定物体の
表面が傾斜していると、測定誤差が生じ、表面形状を正
確に測定できないという問題点があった。
れば、鏡面物体でも測定することができると前に述べ
た。しかしながら、実際には、平行光モアレ法を用いた
場合でも、被測定物体が鏡面物体で、かつ被測定物体の
表面が傾斜していると、測定誤差が生じ、表面形状を正
確に測定できないという問題点があった。
【０００７】以下、このような問題が生じる理由を図９
を用いて説明する。図９のように、鏡面物体の表面が水
平面（格子との平行面）からψだけ傾いていると、物体
表面の法線Ｌ１は水平面の法線Ｌ０に対してψだけ傾
く。したがって、水平面に平行光が入射した場合の反射
光（以下、水平時反射光と呼ぶ）に対して、傾斜した物
体表面に平行光が入射した場合の反射光（以下、傾斜時
反射光と呼ぶ）の方向は２ψだけ角度がずれる。
を用いて説明する。図９のように、鏡面物体の表面が水
平面（格子との平行面）からψだけ傾いていると、物体
表面の法線Ｌ１は水平面の法線Ｌ０に対してψだけ傾
く。したがって、水平面に平行光が入射した場合の反射
光（以下、水平時反射光と呼ぶ）に対して、傾斜した物
体表面に平行光が入射した場合の反射光（以下、傾斜時
反射光と呼ぶ）の方向は２ψだけ角度がずれる。
【０００８】ここで、物体表面上の入射点と水平時反射
光の格子面への到達点との距離ａは次式のように求ま
る。 ａ＝Ｈｔａｎθ ・・・（２） Ｈは物体表面（入射点）と格子との距離である。また、
物体表面上の入射点と傾斜時反射光の格子面への到達点
との距離ａ’は次式のように求まる。 ａ’＝Ｈｔａｎ（θ＋２ψ） ・・・（３） 式（２）、式（３）より、距離ａ’とａの差Δａは次式
のようになる。 Δａ＝Ｈ｛ｔａｎ（θ＋２ψ）−ｔａｎθ｝ ・・・（４）
光の格子面への到達点との距離ａは次式のように求ま
る。 ａ＝Ｈｔａｎθ ・・・（２） Ｈは物体表面（入射点）と格子との距離である。また、
物体表面上の入射点と傾斜時反射光の格子面への到達点
との距離ａ’は次式のように求まる。 ａ’＝Ｈｔａｎ（θ＋２ψ） ・・・（３） 式（２）、式（３）より、距離ａ’とａの差Δａは次式
のようになる。 Δａ＝Ｈ｛ｔａｎ（θ＋２ψ）−ｔａｎθ｝ ・・・（４）
【０００９】測定誤差δｈは、傾斜した物体表面に平行
光が入射したことにより水平面の場合に比べて等高線が
何ピッチ分ずれたかであるので、次式のように表すこと
ができる。 δｈ＝（Δａ／ｐ）Δｈ ・・・（５） 式（１）及び式（４）より、式（５）は次式のように変
形することができる。 δｈ＝Ｈ×｛ｔａｎ（θ＋２ψ）−ｔａｎθ｝／（２ｔａｎθ） ・・（６） 以上のように、従来の測定方法では、被測定物体が鏡面
物体で、かつ被測定物体の表面が傾斜していると、測定
誤差δｈが生じるという問題点があった。なお、このよ
うな問題点は、モアレ法に限らず、斜入射光による干渉
縞を等高線縞とする斜入射干渉法にも共通するものであ
る。本発明は、上記課題を解決するためになされたもの
で、鏡面物体の表面形状を正確に測定することができる
表面形状測定装置を提供することを目的とする。
光が入射したことにより水平面の場合に比べて等高線が
何ピッチ分ずれたかであるので、次式のように表すこと
ができる。 δｈ＝（Δａ／ｐ）Δｈ ・・・（５） 式（１）及び式（４）より、式（５）は次式のように変
形することができる。 δｈ＝Ｈ×｛ｔａｎ（θ＋２ψ）−ｔａｎθ｝／（２ｔａｎθ） ・・（６） 以上のように、従来の測定方法では、被測定物体が鏡面
物体で、かつ被測定物体の表面が傾斜していると、測定
誤差δｈが生じるという問題点があった。なお、このよ
うな問題点は、モアレ法に限らず、斜入射光による干渉
縞を等高線縞とする斜入射干渉法にも共通するものであ
る。本発明は、上記課題を解決するためになされたもの
で、鏡面物体の表面形状を正確に測定することができる
表面形状測定装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の表面形状測定装
置は、被測定物体の被測定面と対向するように配置され
た、等高線縞形成用の光学素子と、光学素子に照明光を
照射する光源と、光学素子を通過し被測定面で反射した
光によって光学素子上に形成される等高線縞の画像を取
り込むカメラと、光学素子と被測定面との距離を変化さ
せる移動手段と、カメラによって撮像された画像から被
測定面の３次元形状情報を求める解析処理を距離が異な
る少なくとも２つの場合について行い、各々の場合の３
次元形状情報及び距離に基づいて被測定面の傾斜による
測定誤差を除去した真の３次元形状情報を求める解析手
段とを有するものである。また、本発明の表面形状測定
装置の１構成例として、前記光学素子は格子であり、前
記等高線縞は格子を通って被測定面で反射した格子の像
と格子との重ね合わせにより形成されるモアレ縞であ
る。また、本発明の表面形状測定装置の１構成例とし
て、前記光学素子はプリズムであり、前記等高線縞はプ
リズムを通って被測定面で反射した光とプリズム面で反
射した光との重ね合わせにより形成される干渉縞であ
る。また、本発明の表面形状測定装置の１構成例とし
て、前記解析手段は、距離が異なる少なくとも２つの場
合の３次元形状情報に基づいて、距離と３次元形状情報
との関係を表す一次関数を求め、距離が０のときの関数
値を測定誤差を除去した真の３次元形状情報とするもの
である。
置は、被測定物体の被測定面と対向するように配置され
た、等高線縞形成用の光学素子と、光学素子に照明光を
照射する光源と、光学素子を通過し被測定面で反射した
光によって光学素子上に形成される等高線縞の画像を取
り込むカメラと、光学素子と被測定面との距離を変化さ
せる移動手段と、カメラによって撮像された画像から被
測定面の３次元形状情報を求める解析処理を距離が異な
る少なくとも２つの場合について行い、各々の場合の３
次元形状情報及び距離に基づいて被測定面の傾斜による
測定誤差を除去した真の３次元形状情報を求める解析手
段とを有するものである。また、本発明の表面形状測定
装置の１構成例として、前記光学素子は格子であり、前
記等高線縞は格子を通って被測定面で反射した格子の像
と格子との重ね合わせにより形成されるモアレ縞であ
る。また、本発明の表面形状測定装置の１構成例とし
て、前記光学素子はプリズムであり、前記等高線縞はプ
リズムを通って被測定面で反射した光とプリズム面で反
射した光との重ね合わせにより形成される干渉縞であ
る。また、本発明の表面形状測定装置の１構成例とし
て、前記解析手段は、距離が異なる少なくとも２つの場
合の３次元形状情報に基づいて、距離と３次元形状情報
との関係を表す一次関数を求め、距離が０のときの関数
値を測定誤差を除去した真の３次元形状情報とするもの
である。
【００１１】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の実施
の形態となる表面形状測定装置の構成を示すブロック
図、図２は図１の表面形状測定装置の動作を示すフロー
チャート図である。図１の表面形状測定装置は、ヘリウ
ムネオンレーザー等の単色点光を出力する光源１と、光
源１から出射した照明光を平行光に変換するレンズ２
と、ステージ１０上に載置された被測定物体１１の被測
定面と略平行に配置される光学素子である格子３と、格
子３を通って被測定物体１１の被測定面で反射した格子
の像と格子３との重ね合わせにより形成されるモアレ縞
の像を集光する集光レンズ４と、格子３からの回折成分
を除去して被測定物体１１からの反射成分のみを取り込
むためのスリット５と、モアレ縞の画像を取り込むカメ
ラ６と、カメラ６から出力された画像信号をディジタル
データに変換するＡ／Ｄ変換器７と、モアレ縞の画像か
ら被測定面の３次元形状情報を求める解析手段８と、被
測定面との平行状態を維持しつつ格子３を上下させるこ
とにより格子３と被測定面との距離を変化させる、ピエ
ゾアクチュエータやステッピングモータ等の移動手段９
とを備えている。格子３は、遮光部が所定のピッチｐで
配置されたガラス板等からなる。
て図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の実施
の形態となる表面形状測定装置の構成を示すブロック
図、図２は図１の表面形状測定装置の動作を示すフロー
チャート図である。図１の表面形状測定装置は、ヘリウ
ムネオンレーザー等の単色点光を出力する光源１と、光
源１から出射した照明光を平行光に変換するレンズ２
と、ステージ１０上に載置された被測定物体１１の被測
定面と略平行に配置される光学素子である格子３と、格
子３を通って被測定物体１１の被測定面で反射した格子
の像と格子３との重ね合わせにより形成されるモアレ縞
の像を集光する集光レンズ４と、格子３からの回折成分
を除去して被測定物体１１からの反射成分のみを取り込
むためのスリット５と、モアレ縞の画像を取り込むカメ
ラ６と、カメラ６から出力された画像信号をディジタル
データに変換するＡ／Ｄ変換器７と、モアレ縞の画像か
ら被測定面の３次元形状情報を求める解析手段８と、被
測定面との平行状態を維持しつつ格子３を上下させるこ
とにより格子３と被測定面との距離を変化させる、ピエ
ゾアクチュエータやステッピングモータ等の移動手段９
とを備えている。格子３は、遮光部が所定のピッチｐで
配置されたガラス板等からなる。
【００１２】以下、本実施の形態の表面形状測定装置の
動作について説明する。最初に、解析手段８は、移動手
段９を制御して格子３を移動させ、格子３と被測定物体
１１の被測定面との距離Ｈを第１の所定値Ｈ１（例えば
８ｍｍ）に設定する（図２ステップ１０１）。
動作について説明する。最初に、解析手段８は、移動手
段９を制御して格子３を移動させ、格子３と被測定物体
１１の被測定面との距離Ｈを第１の所定値Ｈ１（例えば
８ｍｍ）に設定する（図２ステップ１０１）。
【００１３】続いて、解析手段８は、被測定物体１１上
に生じるモアレ縞の画像を取り込む（ステップ１０
２）。光源１から出射した照明光は、レンズ２によって
平行光に変換される。この平行光は、格子３を通過し
て、ステージ１０上に載置された被測定物体１１に入射
し、被測定物体１１上に格子３の影を作る。これによ
り、格子３を通って物体１１上に照射され物体１１の表
面形状に従って歪められた格子３の像と格子３とが重ね
合わされ、物体１１の表面形状に応じた等高線のモアレ
縞が生じる。
に生じるモアレ縞の画像を取り込む（ステップ１０
２）。光源１から出射した照明光は、レンズ２によって
平行光に変換される。この平行光は、格子３を通過し
て、ステージ１０上に載置された被測定物体１１に入射
し、被測定物体１１上に格子３の影を作る。これによ
り、格子３を通って物体１１上に照射され物体１１の表
面形状に従って歪められた格子３の像と格子３とが重ね
合わされ、物体１１の表面形状に応じた等高線のモアレ
縞が生じる。
【００１４】モアレ縞の像は集光レンズ４によって集光
され、スリット５を通過してカメラ６に入射する。カメ
ラ６は、入射光を電気信号に変換する。こうして、カメ
ラ６からモアレ縞の画像信号が出力され、この画像信号
はＡ／Ｄ変換器７によってディジタルデータに変換され
る。解析手段８は、Ａ／Ｄ変換器７から出力された画像
データを取り込み、この画像データを内部のメモリに格
納する。これで、画像取り込みが終了する。
され、スリット５を通過してカメラ６に入射する。カメ
ラ６は、入射光を電気信号に変換する。こうして、カメ
ラ６からモアレ縞の画像信号が出力され、この画像信号
はＡ／Ｄ変換器７によってディジタルデータに変換され
る。解析手段８は、Ａ／Ｄ変換器７から出力された画像
データを取り込み、この画像データを内部のメモリに格
納する。これで、画像取り込みが終了する。
【００１５】画像取り込みの終了後、解析手段８は、４
回の画像取り込みを終えたかどうかを判定する（ステッ
プ１０３）。ここでは、４回の画像取り込みが終了して
いないため、解析手段８は、移動手段９を制御して格子
３をΔｈ／４だけ上方に移動させた後（ステップ１０
４）、ステップ１０２の画像取り込みを再び行う。
回の画像取り込みを終えたかどうかを判定する（ステッ
プ１０３）。ここでは、４回の画像取り込みが終了して
いないため、解析手段８は、移動手段９を制御して格子
３をΔｈ／４だけ上方に移動させた後（ステップ１０
４）、ステップ１０２の画像取り込みを再び行う。
【００１６】こうして、４回の画像取り込みを終えるま
で、ステップ１０２〜１０４の処理が繰り返され、解析
手段８のメモリには、格子３と被測定物体１１との距離
がＨ１、Ｈ１＋Δｈ／４、Ｈ１＋Δｈ／２、Ｈ１＋３Δ
ｈ／４のときの各画像データが格納される。なお、等高
線縞の間隔Δｈは、式（１）より算出することができ
る。
で、ステップ１０２〜１０４の処理が繰り返され、解析
手段８のメモリには、格子３と被測定物体１１との距離
がＨ１、Ｈ１＋Δｈ／４、Ｈ１＋Δｈ／２、Ｈ１＋３Δ
ｈ／４のときの各画像データが格納される。なお、等高
線縞の間隔Δｈは、式（１）より算出することができ
る。
【００１７】次いで、解析手段８は、移動手段９を制御
して格子３を移動させ、被測定面が完全に平坦であると
仮定したときの格子３と被測定物体１１の被測定面との
距離Ｈを第２の所定値Ｈ２（例えば１６ｍｍ）に設定す
る（ステップ１０５）。ステップ１０６〜１０８の処理
は、前述のステップ１０２〜１０４と同じである。これ
により、解析手段８のメモリには、前述の４回分の画像
データに加えて、格子３と被測定物体１１との距離がＨ
２、Ｈ２＋Δｈ／４、Ｈ２＋Δｈ／２、Ｈ２＋３Δｈ／
４のときの各画像データが格納される。
して格子３を移動させ、被測定面が完全に平坦であると
仮定したときの格子３と被測定物体１１の被測定面との
距離Ｈを第２の所定値Ｈ２（例えば１６ｍｍ）に設定す
る（ステップ１０５）。ステップ１０６〜１０８の処理
は、前述のステップ１０２〜１０４と同じである。これ
により、解析手段８のメモリには、前述の４回分の画像
データに加えて、格子３と被測定物体１１との距離がＨ
２、Ｈ２＋Δｈ／４、Ｈ２＋Δｈ／２、Ｈ２＋３Δｈ／
４のときの各画像データが格納される。
【００１８】次に、解析手段８は、ステップ１０１〜１
０４の処理で取り込んだ４回分の画像データについて位
相シフト法を用いることにより、被測定物体１１の被測
定面の３次元形状情報（被測定面上の座標（Ｘ，Ｙ）の
点と格子３との相対距離ｈ（Ｘ，Ｙ））を算出する第１
の解析処理を行う（ステップ１０９）。
０４の処理で取り込んだ４回分の画像データについて位
相シフト法を用いることにより、被測定物体１１の被測
定面の３次元形状情報（被測定面上の座標（Ｘ，Ｙ）の
点と格子３との相対距離ｈ（Ｘ，Ｙ））を算出する第１
の解析処理を行う（ステップ１０９）。
【００１９】被測定物体１１の被測定面上の座標（Ｘ，
Ｙ）におけるモアレ等高線縞の光強度Ｉ（Ｘ，Ｙ）は、
格子３との相対距離ｈ（Ｘ，Ｙ）の周期関数であり、こ
の周期関数を正弦波と仮定すると、図３のようになり、
また次式のように表すことができる。 Ｉ（Ｘ，Ｙ）＝ａ（Ｘ，Ｙ）＋ｂ（Ｘ，Ｙ） ×ｃｏｓ（２πｈ（Ｘ，Ｙ）／Δｈ＋φ） ・・・（７）
Ｙ）におけるモアレ等高線縞の光強度Ｉ（Ｘ，Ｙ）は、
格子３との相対距離ｈ（Ｘ，Ｙ）の周期関数であり、こ
の周期関数を正弦波と仮定すると、図３のようになり、
また次式のように表すことができる。 Ｉ（Ｘ，Ｙ）＝ａ（Ｘ，Ｙ）＋ｂ（Ｘ，Ｙ） ×ｃｏｓ（２πｈ（Ｘ，Ｙ）／Δｈ＋φ） ・・・（７）
【００２０】式（７）において、φは位相、ａ（Ｘ，
Ｙ）は光強度のオフセット、ｂ（Ｘ，Ｙ）は光強度の振
幅であり、これらは光源強度のむら、レンズの傷、被測
定物体１１についている模様、被測定物体１１の反射率
によって変わる。被測定物体１１と格子３との相対距離
ｈ（Ｘ，Ｙ）を求めるためには、式（７）の未知数ａ
（Ｘ，Ｙ）、ｂ（Ｘ，Ｙ）を消去する必要がある。その
ためには、位相φを０，π／２，π，３π／２と変化さ
せて、それぞれの場合の光強度Ｉ０（Ｘ，Ｙ），Ｉ１
（Ｘ，Ｙ），Ｉ２（Ｘ，Ｙ），Ｉ３（Ｘ，Ｙ）を求め
る。この４回の光強度は次式のように表すことができ
る。
Ｙ）は光強度のオフセット、ｂ（Ｘ，Ｙ）は光強度の振
幅であり、これらは光源強度のむら、レンズの傷、被測
定物体１１についている模様、被測定物体１１の反射率
によって変わる。被測定物体１１と格子３との相対距離
ｈ（Ｘ，Ｙ）を求めるためには、式（７）の未知数ａ
（Ｘ，Ｙ）、ｂ（Ｘ，Ｙ）を消去する必要がある。その
ためには、位相φを０，π／２，π，３π／２と変化さ
せて、それぞれの場合の光強度Ｉ０（Ｘ，Ｙ），Ｉ１
（Ｘ，Ｙ），Ｉ２（Ｘ，Ｙ），Ｉ３（Ｘ，Ｙ）を求め
る。この４回の光強度は次式のように表すことができ
る。
【００２１】 Ｉ０（Ｘ，Ｙ）＝ａ（Ｘ，Ｙ）＋ｂ（Ｘ，Ｙ） ×ｃｏｓ（２πｈ（Ｘ，Ｙ）／Δｈ） ・・・（８） Ｉ１（Ｘ，Ｙ）＝ａ（Ｘ，Ｙ）＋ｂ（Ｘ，Ｙ） ×ｃｏｓ（２πｈ（Ｘ，Ｙ）／Δｈ＋π／２） ＝ａ（Ｘ，Ｙ）−ｂ（Ｘ，Ｙ） ×ｓｉｎ（２πｈ（Ｘ，Ｙ）／Δｈ） ・・・（９） Ｉ２（Ｘ，Ｙ）＝ａ（Ｘ，Ｙ）＋ｂ（Ｘ，Ｙ） ×ｃｏｓ（２πｈ（Ｘ，Ｙ）／Δｈ＋π） ＝ａ（Ｘ，Ｙ）−ｂ（Ｘ，Ｙ） ×ｃｏｓ（２πｈ（Ｘ，Ｙ）／Δｈ） ・・・（１０） Ｉ３（Ｘ，Ｙ）＝ａ（Ｘ，Ｙ）＋ｂ（Ｘ，Ｙ） ×ｃｏｓ（２πｈ（Ｘ，Ｙ）／Δｈ＋３π／２） ＝ａ（Ｘ，Ｙ）＋ｂ（Ｘ，Ｙ） ×ｓｉｎ（２πｈ（Ｘ，Ｙ）／Δｈ） ・・・（１１）
【００２２】式（８）から式（１０）を引いてａ（Ｘ，
Ｙ）を消去すると次式が得られる。 Ｉ０（Ｘ，Ｙ）−Ｉ２（Ｘ，Ｙ） ＝２ｂ（Ｘ，Ｙ）ｃｏｓ（２πｈ（Ｘ，Ｙ）／Δｈ） ・・・（１２） また、式（１１）から式（９）を引いてａ（Ｘ，Ｙ）を
消去すると次式が得られる。 Ｉ３（Ｘ，Ｙ）−Ｉ１（Ｘ，Ｙ） ＝２ｂ（Ｘ，Ｙ）ｓｉｎ（２πｈ（Ｘ，Ｙ）／Δｈ） ・・・（１３）
Ｙ）を消去すると次式が得られる。 Ｉ０（Ｘ，Ｙ）−Ｉ２（Ｘ，Ｙ） ＝２ｂ（Ｘ，Ｙ）ｃｏｓ（２πｈ（Ｘ，Ｙ）／Δｈ） ・・・（１２） また、式（１１）から式（９）を引いてａ（Ｘ，Ｙ）を
消去すると次式が得られる。 Ｉ３（Ｘ，Ｙ）−Ｉ１（Ｘ，Ｙ） ＝２ｂ（Ｘ，Ｙ）ｓｉｎ（２πｈ（Ｘ，Ｙ）／Δｈ） ・・・（１３）
【００２３】式（１２）、式（１３）より相対距離ｈ
（Ｘ，Ｙ）を次式のように求めることができる。 ｈ（Ｘ，Ｙ）＝（Δｈ／２π）ｔａｎ-1｛（Ｉ３（Ｘ，Ｙ）−Ｉ１（Ｘ，Ｙ）） ／（Ｉ０（Ｘ，Ｙ）−Ｉ２（Ｘ，Ｙ））｝ ・・・（１４）
（Ｘ，Ｙ）を次式のように求めることができる。 ｈ（Ｘ，Ｙ）＝（Δｈ／２π）ｔａｎ-1｛（Ｉ３（Ｘ，Ｙ）−Ｉ１（Ｘ，Ｙ）） ／（Ｉ０（Ｘ，Ｙ）−Ｉ２（Ｘ，Ｙ））｝ ・・・（１４）
【００２４】式（１４）により、オフセットａ（Ｘ，
Ｙ）、振幅ｂ（Ｘ，Ｙ）の違いによる影響を受けること
なく、被測定面上の座標（Ｘ，Ｙ）の点と格子３との相
対距離ｈ（Ｘ，Ｙ）を求めることができる。モアレ縞の
位相をπ／２ずつシフトさせるには、被測定物体１１と
格子３との距離をΔｈ／４ずつ移動させて、４回分の画
像データを取り込み、各画像データについて座標Ｘ，Ｙ
毎に光強度Ｉ（Ｘ，Ｙ）を求めて、式（１４）により相
対距離ｈ（Ｘ，Ｙ）を求める。
Ｙ）、振幅ｂ（Ｘ，Ｙ）の違いによる影響を受けること
なく、被測定面上の座標（Ｘ，Ｙ）の点と格子３との相
対距離ｈ（Ｘ，Ｙ）を求めることができる。モアレ縞の
位相をπ／２ずつシフトさせるには、被測定物体１１と
格子３との距離をΔｈ／４ずつ移動させて、４回分の画
像データを取り込み、各画像データについて座標Ｘ，Ｙ
毎に光強度Ｉ（Ｘ，Ｙ）を求めて、式（１４）により相
対距離ｈ（Ｘ，Ｙ）を求める。
【００２５】ここで、格子３と被測定物体１１との距離
がＨ１のときの画像データから得られる光強度は、位相
φが０のときの光強度Ｉ０（Ｘ，Ｙ）である。そして、
距離Ｈ１＋Δｈ／４、Ｈ１＋Δｈ／２、Ｈ１＋３Δｈ／
４のときの画像データから得られる光強度は、それぞれ
位相φがπ／２，π，３π／２のときの光強度Ｉ１
（Ｘ，Ｙ），Ｉ２（Ｘ，Ｙ），Ｉ３（Ｘ，Ｙ）である。
したがって、ステップ１０１〜１０４の処理で取り込ん
だ４回分の画像データから相対距離ｈ（Ｘ，Ｙ）を求め
ることができる。
がＨ１のときの画像データから得られる光強度は、位相
φが０のときの光強度Ｉ０（Ｘ，Ｙ）である。そして、
距離Ｈ１＋Δｈ／４、Ｈ１＋Δｈ／２、Ｈ１＋３Δｈ／
４のときの画像データから得られる光強度は、それぞれ
位相φがπ／２，π，３π／２のときの光強度Ｉ１
（Ｘ，Ｙ），Ｉ２（Ｘ，Ｙ），Ｉ３（Ｘ，Ｙ）である。
したがって、ステップ１０１〜１０４の処理で取り込ん
だ４回分の画像データから相対距離ｈ（Ｘ，Ｙ）を求め
ることができる。
【００２６】次に、解析手段８は、ステップ１０５〜１
０８の処理で取り込んだ４回分の画像データについて位
相シフト法を用いることにより、被測定物体１１の被測
定面の３次元形状情報を算出する第２の解析処理を行う
（ステップ１１０）。この第２の解析処理は、第１の解
析処理と全く同様にして行うことができる。
０８の処理で取り込んだ４回分の画像データについて位
相シフト法を用いることにより、被測定物体１１の被測
定面の３次元形状情報を算出する第２の解析処理を行う
（ステップ１１０）。この第２の解析処理は、第１の解
析処理と全く同様にして行うことができる。
【００２７】すなわち、格子３と被測定物体１１との距
離がＨ２、Ｈ２＋Δｈ／４、Ｈ２＋Δｈ／２、Ｈ２＋３
Δｈ／４のときの画像データから得られる光強度は、そ
れぞれ位相φが０，π／２，π，３π／２のときの光強
度Ｉ０（Ｘ，Ｙ），Ｉ１（Ｘ，Ｙ），Ｉ２（Ｘ，Ｙ），
Ｉ３（Ｘ，Ｙ）である。よって、ステップ１０５〜１０
８の処理で取り込んだ４回分の画像データから式（１
４）を用いて相対距離ｈ（Ｘ，Ｙ）を求めることができ
る。
離がＨ２、Ｈ２＋Δｈ／４、Ｈ２＋Δｈ／２、Ｈ２＋３
Δｈ／４のときの画像データから得られる光強度は、そ
れぞれ位相φが０，π／２，π，３π／２のときの光強
度Ｉ０（Ｘ，Ｙ），Ｉ１（Ｘ，Ｙ），Ｉ２（Ｘ，Ｙ），
Ｉ３（Ｘ，Ｙ）である。よって、ステップ１０５〜１０
８の処理で取り込んだ４回分の画像データから式（１
４）を用いて相対距離ｈ（Ｘ，Ｙ）を求めることができ
る。
【００２８】次に、解析手段８は、ステップ１０９，１
１０で算出した相対距離ｈ（Ｘ，Ｙ）から被測定面の傾
斜による測定誤差δｈを除去する（ステップ１１１）。
式（６）に示すように測定誤差δｈは格子３と被測定物
体１１との距離Ｈに比例するため、ステップ１０１〜１
０４の４回分の画像データからステップ１０９で算出し
た距離をｈ１（Ｘ，Ｙ）、ステップ１０５〜１０８の４
回分の画像データからステップ１１０で算出した距離を
ｈ２（Ｘ，Ｙ）とすると、測定誤差δｈを除去した後の
真の測定値ｈ０（Ｘ，Ｙ）は次式のように得られる。
１０で算出した相対距離ｈ（Ｘ，Ｙ）から被測定面の傾
斜による測定誤差δｈを除去する（ステップ１１１）。
式（６）に示すように測定誤差δｈは格子３と被測定物
体１１との距離Ｈに比例するため、ステップ１０１〜１
０４の４回分の画像データからステップ１０９で算出し
た距離をｈ１（Ｘ，Ｙ）、ステップ１０５〜１０８の４
回分の画像データからステップ１１０で算出した距離を
ｈ２（Ｘ，Ｙ）とすると、測定誤差δｈを除去した後の
真の測定値ｈ０（Ｘ，Ｙ）は次式のように得られる。
【００２９】 ｈ０（Ｘ，Ｙ）＝ｈ１（Ｘ，Ｙ）−ｈ１（Ｘ，Ｙ）×（ｈ１（Ｘ，Ｙ） −ｈ２（Ｘ，Ｙ））／（Ｈ１−Ｈ２） ・・・（１５） 式（１５）の関係を図４に示す。測定値ｈ０（Ｘ，Ｙ）
は、格子３と被測定物体１１との距離Ｈが０のときの値
である。式（１５）が成立する条件として、被測定物体
１１の被測定面に存在する高低差の最大値（例えば１０
〜１００μｍ程度）に対して距離Ｈ１，Ｈ２が十分に大
きいことが必要とされる。
は、格子３と被測定物体１１との距離Ｈが０のときの値
である。式（１５）が成立する条件として、被測定物体
１１の被測定面に存在する高低差の最大値（例えば１０
〜１００μｍ程度）に対して距離Ｈ１，Ｈ２が十分に大
きいことが必要とされる。
【００３０】距離Ｈ１，Ｈ２は移動手段９に設けられた
機械的な検出器によって測定されるため、測定誤差を有
している。このため、Ｈ２をＨ１の２〜３倍程度にして
Ｈ１とＨ２の差が前記高低差の最大値に対して十分に大
きくなるようにする。なお、距離Ｈ１，Ｈ２を決める際
の他の条件として、モアレ縞のコントラストが明瞭であ
ることが挙げられる。以上の条件を考慮した結果、本実
施の形態では、Ｈ１を８ｍｍ、Ｈ２を１６ｍｍとしてい
る。こうして、式（１５）により、測定誤差δｈを除去
した後の物体表面の真の高さｈ０（Ｘ，Ｙ）を算出する
ことができる。
機械的な検出器によって測定されるため、測定誤差を有
している。このため、Ｈ２をＨ１の２〜３倍程度にして
Ｈ１とＨ２の差が前記高低差の最大値に対して十分に大
きくなるようにする。なお、距離Ｈ１，Ｈ２を決める際
の他の条件として、モアレ縞のコントラストが明瞭であ
ることが挙げられる。以上の条件を考慮した結果、本実
施の形態では、Ｈ１を８ｍｍ、Ｈ２を１６ｍｍとしてい
る。こうして、式（１５）により、測定誤差δｈを除去
した後の物体表面の真の高さｈ０（Ｘ，Ｙ）を算出する
ことができる。
【００３１】図５に本実施の形態の表面形状測定装置に
よる測定結果の１例を示す。図５は半径３００００ｍｍ
の凹面鏡を被測定物体１１として凹面の形状を測定した
結果である。距離Ｈが８ｍｍの場合と１６ｍｍの場合に
は測定データが理想曲線に対して大きくずれているが、
ステップ１１１の誤差補正をした後のデータは理想曲線
に近くなっていることが分かる。
よる測定結果の１例を示す。図５は半径３００００ｍｍ
の凹面鏡を被測定物体１１として凹面の形状を測定した
結果である。距離Ｈが８ｍｍの場合と１６ｍｍの場合に
は測定データが理想曲線に対して大きくずれているが、
ステップ１１１の誤差補正をした後のデータは理想曲線
に近くなっていることが分かる。
【００３２】なお、本実施の形態では、平行光モアレ法
と位相シフト法の組み合わせに本発明の誤差補正を適用
しているが、斜入射干渉法に本発明を適用してもよい。
斜入射干渉法は、図６に示すように、被測定物体１１の
被測定面と対向するように光学素子としてプリズム１２
を配置して、プリズム１２に照明光を照射し、プリズム
面で反射した光とプリズム１２を通過して被測定面で反
射し再びプリズム１２に入射した光とを重ね合わせるこ
とによりスクリーン１３に干渉縞を形成して、この干渉
縞をカメラ１４で撮像し、干渉縞の画像に基づいて３次
元形状情報を求めるものである。
と位相シフト法の組み合わせに本発明の誤差補正を適用
しているが、斜入射干渉法に本発明を適用してもよい。
斜入射干渉法は、図６に示すように、被測定物体１１の
被測定面と対向するように光学素子としてプリズム１２
を配置して、プリズム１２に照明光を照射し、プリズム
面で反射した光とプリズム１２を通過して被測定面で反
射し再びプリズム１２に入射した光とを重ね合わせるこ
とによりスクリーン１３に干渉縞を形成して、この干渉
縞をカメラ１４で撮像し、干渉縞の画像に基づいて３次
元形状情報を求めるものである。
【００３３】この斜入射干渉法の場合、被測定物体１１
の被測定面が水平面からψだけ傾いたときの位相差が測
定誤差δｈとなる。この測定誤差δｈは、次式のように
表される。 δｈ＝（２π／λ）｛（ＡＣ−ＡＢ）｝−ｎＤＣ｝ ・・・（１６） 式（１６）において、λは入射光の波長、ｎは次数、Ａ
Ｃ、ＡＢ、ＤＣはそれぞれ図７に示す点Ａと点Ｃ間の距
離、点Ａと点Ｂ間の距離、点Ｄと点Ｃ間の距離である。
距離ＡＣ、ＡＢ、ＤＣは次式のように得られる。
の被測定面が水平面からψだけ傾いたときの位相差が測
定誤差δｈとなる。この測定誤差δｈは、次式のように
表される。 δｈ＝（２π／λ）｛（ＡＣ−ＡＢ）｝−ｎＤＣ｝ ・・・（１６） 式（１６）において、λは入射光の波長、ｎは次数、Ａ
Ｃ、ＡＢ、ＤＣはそれぞれ図７に示す点Ａと点Ｃ間の距
離、点Ａと点Ｂ間の距離、点Ｄと点Ｃ間の距離である。
距離ＡＣ、ＡＢ、ＤＣは次式のように得られる。
【００３４】 ＡＣ＝｛１／ｃｏｓ（θ’＋ψ）｝Ｈ ・・・（１７） ＡＢ＝（１／ｃｏｓθ’）Ｈ ・・・（１８） ＤＣ＝ＢＣｓｉｎ（９０−θ） ・・・（１９） 式（１９）において、点Ｂと点Ｃ間の距離ＢＣは次式の
ように得られる。 ＢＣ＝Ｈ｛ｔａｎ（θ＋２ψ）−ｔａｎθ｝ ・・・（２０） 以上により、斜入射干渉法の場合の測定誤差δｈはプリ
ズム１２と被測定物体１１の被測定面（点Ａ）との距離
Ｈに比例するので、本発明を適用することにより除去可
能である。
ように得られる。 ＢＣ＝Ｈ｛ｔａｎ（θ＋２ψ）−ｔａｎθ｝ ・・・（２０） 以上により、斜入射干渉法の場合の測定誤差δｈはプリ
ズム１２と被測定物体１１の被測定面（点Ａ）との距離
Ｈに比例するので、本発明を適用することにより除去可
能である。
【００３５】また、本実施の形態では、格子３と被測定
物体１１との距離がＨ１，Ｈ２のそれぞれの場合につい
て３次元形状情報ｈ１（Ｘ，Ｙ），ｈ２（Ｘ，Ｙ）を求
め、これらの情報から真の３次元形状情報ｈ０（Ｘ，
Ｙ）を求めているが、距離Ｈを３点以上に増やしてもよ
い。この場合には、本実施の形態と同様に距離Ｈ毎に３
次元形状情報を求め、これら３次元形状情報から最小２
乗法を用いて距離Ｈと３次元形状情報との関係を表す一
次関数（図４の直線を表す関数）を求め、この関数より
距離Ｈが０のときの関数値を真の３次元形状情報ｈ０
（Ｘ，Ｙ）としてを求めればよい。
物体１１との距離がＨ１，Ｈ２のそれぞれの場合につい
て３次元形状情報ｈ１（Ｘ，Ｙ），ｈ２（Ｘ，Ｙ）を求
め、これらの情報から真の３次元形状情報ｈ０（Ｘ，
Ｙ）を求めているが、距離Ｈを３点以上に増やしてもよ
い。この場合には、本実施の形態と同様に距離Ｈ毎に３
次元形状情報を求め、これら３次元形状情報から最小２
乗法を用いて距離Ｈと３次元形状情報との関係を表す一
次関数（図４の直線を表す関数）を求め、この関数より
距離Ｈが０のときの関数値を真の３次元形状情報ｈ０
（Ｘ，Ｙ）としてを求めればよい。
【００３６】また、本実施の形態では、被測定物体１１
の被測定面と格子３とを略平行としているが、実際には
格子３が被測定面に対して若干の傾きを有している（例
えば１００ｍｍ角の被測定物体１１に対して高さ１００
μｍ程度）。その理由は、格子３からの反射回折光がカ
メラ６に入射しないようにするためである。これによ
り、格子３の反射回折光は、被測定物体１１の被測定面
からの反射回折光と光路がずれ、さらにスリット５で遮
断されるので、カメラ６上には投影されない。なお、格
子３の傾きは若干量であるので、ステップ１１１の計算
に影響を及ぼすことはない。
の被測定面と格子３とを略平行としているが、実際には
格子３が被測定面に対して若干の傾きを有している（例
えば１００ｍｍ角の被測定物体１１に対して高さ１００
μｍ程度）。その理由は、格子３からの反射回折光がカ
メラ６に入射しないようにするためである。これによ
り、格子３の反射回折光は、被測定物体１１の被測定面
からの反射回折光と光路がずれ、さらにスリット５で遮
断されるので、カメラ６上には投影されない。なお、格
子３の傾きは若干量であるので、ステップ１１１の計算
に影響を及ぼすことはない。
【００３７】また、本実施の形態では、光源１に単色の
コヒーレント長の短い光源としてヘリウムネオンレーザ
ーを使用しているが、これに限るものではなく、インコ
ヒーレント光源であるナトリウムランプや水銀ランプに
特定の輝線スペクトルのみを通過させるフィルタを組み
合わせたものを用いてもよい。
コヒーレント長の短い光源としてヘリウムネオンレーザ
ーを使用しているが、これに限るものではなく、インコ
ヒーレント光源であるナトリウムランプや水銀ランプに
特定の輝線スペクトルのみを通過させるフィルタを組み
合わせたものを用いてもよい。
【００３８】
【発明の効果】本発明によれば、カメラによって撮像さ
れた画像から被測定面の３次元形状情報を求める解析処
理を光学素子と被測定面との距離が異なる少なくとも２
つの場合について行い、各々の場合の３次元形状情報及
び距離に基づいて演算を行うことにより、被測定面の傾
斜による測定誤差を除去した真の３次元形状情報を求め
ることができる。その結果、鏡面物体の表面形状を正確
に測定することができる。
れた画像から被測定面の３次元形状情報を求める解析処
理を光学素子と被測定面との距離が異なる少なくとも２
つの場合について行い、各々の場合の３次元形状情報及
び距離に基づいて演算を行うことにより、被測定面の傾
斜による測定誤差を除去した真の３次元形状情報を求め
ることができる。その結果、鏡面物体の表面形状を正確
に測定することができる。
【図１】 本発明の実施の形態となる表面形状測定装置
の構成を示すブロック図である。
の構成を示すブロック図である。
【図２】 図１の表面形状測定装置の動作を示すフロー
チャート図である。
チャート図である。
【図３】 光強度と格子からの距離との関係を示す図で
ある。
ある。
【図４】 格子と被測定面の距離と測定データとの関係
を示す図である。
を示す図である。
【図５】 図１の表面形状測定装置による測定結果の１
例を示す図である。
例を示す図である。
【図６】 斜入射干渉法を説明するための図である。
【図７】 斜入射干渉法において測定誤差が生じる理由
を説明するための図である。
を説明するための図である。
【図８】 従来の平行光モアレ法を説明するための図で
ある。
ある。
【図９】 鏡面物体で測定誤差が生じる理由を説明する
ための図である。
ための図である。
１…光源、２…レンズ、３…格子、４…集光レンズ、５
…スリット、６…カメラ、７…Ａ／Ｄ変換器、８…解析
手段、９…移動手段。
…スリット、６…カメラ、７…Ａ／Ｄ変換器、８…解析
手段、９…移動手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉澤 徹 東京都府中市新町１−19−５ 府中第二住 宅１の102 (72)発明者 大谷 幸利 東京都立川市柏町４丁目51番１号 柏町団 地17−506 Ｆターム(参考） 2F065 AA04 AA24 AA53 EE00 FF08 FF51 GG05 GG22 HH03 HH12 JJ08 LL04 LL28 LL41 LL46 PP01 QQ00 QQ03 QQ17 QQ18 QQ24 5B057 BA02 CA08 CA12 CA16 DA07 DA20 DB03 DC22
Claims (4)
- 【請求項１】 被測定物体の被測定面と対向するように
配置された、等高線縞形成用の光学素子と、 前記光学素子に照明光を照射する光源と、 前記光学素子を通過し前記被測定面で反射した光によっ
て前記光学素子上に形成される前記等高線縞の画像を取
り込むカメラと、 前記光学素子と被測定面との距離を変化させる移動手段
と、 前記カメラによって撮像された画像から前記被測定面の
３次元形状情報を求める解析処理を前記距離が異なる少
なくとも２つの場合について行い、各々の場合の３次元
形状情報及び距離に基づいて前記被測定面の傾斜による
測定誤差を除去した真の３次元形状情報を求める解析手
段とを有することを特徴とする表面形状測定装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の表面形状測定装置におい
て、 前記光学素子は格子であり、前記等高線縞は前記格子を
通って前記被測定面で反射した格子の像と前記格子との
重ね合わせにより形成されるモアレ縞であることを特徴
とする表面形状測定装置。 - 【請求項３】 請求項１記載の表面形状測定装置におい
て、 前記光学素子はプリズムであり、前記等高線縞は前記プ
リズムを通って前記被測定面で反射した光とプリズム面
で反射した光との重ね合わせにより形成される干渉縞で
あることを特徴とする表面形状測定装置。 - 【請求項４】 請求項１記載の表面形状測定装置におい
て、 前記解析手段は、前記距離が異なる少なくとも２つの場
合の３次元形状情報に基づいて、前記距離と３次元形状
情報との関係を表す一次関数を求め、前記距離が０のと
きの関数値を前記測定誤差を除去した真の３次元形状情
報とすることを特徴とする表面形状測定装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000229907A JP3494964B2 (ja) | 2000-07-28 | 2000-07-28 | 表面形状測定装置 |
| PCT/JP2001/006053 WO2002010679A1 (fr) | 2000-07-28 | 2001-07-12 | Systeme servant a mesurer la forme d'une surface |
| US10/343,071 US6906809B2 (en) | 2000-07-28 | 2001-07-12 | Surface shape measuring system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000229907A JP3494964B2 (ja) | 2000-07-28 | 2000-07-28 | 表面形状測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002039726A true JP2002039726A (ja) | 2002-02-06 |
| JP3494964B2 JP3494964B2 (ja) | 2004-02-09 |
Family
ID=18722944
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000229907A Expired - Fee Related JP3494964B2 (ja) | 2000-07-28 | 2000-07-28 | 表面形状測定装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6906809B2 (ja) |
| JP (1) | JP3494964B2 (ja) |
| WO (1) | WO2002010679A1 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100468869B1 (ko) * | 2002-06-12 | 2005-01-29 | 삼성테크윈 주식회사 | 모아레 간섭 무늬를 이용한 부품 검사 장치 및, 방법 |
| KR100914033B1 (ko) | 2007-02-28 | 2009-08-28 | 성균관대학교산학협력단 | 기하학 조건을 이용한 구조 광 기반의 거리 영상 측정 방법및 시스템 |
| KR101008328B1 (ko) * | 2008-05-07 | 2011-01-14 | 고국원 | 모아레를 이용한 3차원 측정장치의 격자이동방법 및격자이동장치 |
| CN103727897A (zh) * | 2014-01-21 | 2014-04-16 | 杭州先临三维科技股份有限公司 | 类镜面表面测试方法 |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6742841B1 (en) | 2003-05-23 | 2004-06-01 | Johnson Controls Technology Company | Vehicle seat with auto-fold leg |
| US20060072122A1 (en) * | 2004-09-30 | 2006-04-06 | Qingying Hu | Method and apparatus for measuring shape of an object |
| KR100752758B1 (ko) * | 2005-10-19 | 2007-08-29 | (주) 인텍플러스 | 영상 측정 장치 및 그 방법 |
| KR20080043047A (ko) * | 2006-11-13 | 2008-05-16 | 주식회사 고영테크놀러지 | 새도우 모아레를 이용한 3차원형상 측정장치 |
| ATE487111T1 (de) * | 2007-10-18 | 2010-11-15 | Nectar Imaging S R L | Vorrichtung zur tomografischen erfassung von objekten |
| US8432395B2 (en) * | 2009-06-16 | 2013-04-30 | Apple Inc. | Method and apparatus for surface contour mapping |
| CA2762637C (en) | 2009-11-04 | 2012-08-28 | Technologies Numetrix Inc. | Device and method for obtaining three-dimensional object surface data |
| TWI471522B (zh) * | 2013-07-25 | 2015-02-01 | Nat Univ Tsing Hua | 使用陰影雲紋法線上即時檢測表面形貌與平面外變形之方法與系統 |
| KR101650817B1 (ko) * | 2014-09-17 | 2016-08-24 | 주식회사 고영테크놀러지 | 프리즘을 이용한 3차원 형상 측정장치 |
| CN104243843B (zh) * | 2014-09-30 | 2017-11-03 | 北京智谷睿拓技术服务有限公司 | 拍摄光照补偿方法、补偿装置及用户设备 |
| JP6749633B2 (ja) * | 2016-07-11 | 2020-09-02 | 国立大学法人大阪大学 | 分光器、波長測定装置及びスペクトル測定方法 |
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|---|---|---|---|---|
| JPS58221103A (ja) * | 1982-06-17 | 1983-12-22 | Hiroyasu Funakubo | モアレトポグラフイ装置 |
| US4564295A (en) * | 1983-03-07 | 1986-01-14 | New York Institute Of Technology | Apparatus and method for projection moire topography |
| US5085502A (en) * | 1987-04-30 | 1992-02-04 | Eastman Kodak Company | Method and apparatus for digital morie profilometry calibrated for accurate conversion of phase information into distance measurements in a plurality of directions |
| US5075562A (en) * | 1990-09-20 | 1991-12-24 | Eastman Kodak Company | Method and apparatus for absolute Moire distance measurements using a grating printed on or attached to a surface |
| DE4130237A1 (de) * | 1991-09-11 | 1993-03-18 | Zeiss Carl Fa | Verfahren und vorrichtung zur dreidimensionalen optischen vermessung von objektoberflaechen |
| JPH0666527A (ja) * | 1992-08-20 | 1994-03-08 | Sharp Corp | ３次元計測方法 |
| US5557410A (en) * | 1994-05-26 | 1996-09-17 | Lockheed Missiles & Space Company, Inc. | Method of calibrating a three-dimensional optical measurement system |
| US5629893A (en) * | 1995-05-12 | 1997-05-13 | Advanced Micro Devices, Inc. | System for constant field erasure in a flash EPROM |
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2000
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100468869B1 (ko) * | 2002-06-12 | 2005-01-29 | 삼성테크윈 주식회사 | 모아레 간섭 무늬를 이용한 부품 검사 장치 및, 방법 |
| KR100914033B1 (ko) | 2007-02-28 | 2009-08-28 | 성균관대학교산학협력단 | 기하학 조건을 이용한 구조 광 기반의 거리 영상 측정 방법및 시스템 |
| KR101008328B1 (ko) * | 2008-05-07 | 2011-01-14 | 고국원 | 모아레를 이용한 3차원 측정장치의 격자이동방법 및격자이동장치 |
| CN103727897A (zh) * | 2014-01-21 | 2014-04-16 | 杭州先临三维科技股份有限公司 | 类镜面表面测试方法 |
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