JP2002131027A - Measuring apparatus for interference of phase shift, method therefor and record medium - Google Patents

Measuring apparatus for interference of phase shift, method therefor and record medium

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JP2002131027A
JP2002131027A JP2000323058A JP2000323058A JP2002131027A JP 2002131027 A JP2002131027 A JP 2002131027A JP 2000323058 A JP2000323058 A JP 2000323058A JP 2000323058 A JP2000323058 A JP 2000323058A JP 2002131027 A JP2002131027 A JP 2002131027A
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phase value
phase
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pixels
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Japanese (ja)
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Naoki Mitsuya
直樹 光谷
Kazuhiko Kawasaki
和彦 川▲崎▼
Yasushi Uejima
泰 上島
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Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Original Assignee
Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a measuring apparatus for interference of phase shift, a method therefor and a record medium capable of allowing a precise unwrap of phase wrap whose absolute value of the difference between a real phase value of a detected pixel and a phase value of other detected pixel next to the detected pixel is π or more and also capable of allowing a prevention of occurrences of unwrap errors. SOLUTION: In the method, a mean value of a corrected phase value ϕ1 by phase unwrap processing of a next detected pixel B (x, y-1) in the y direction on two-dimensional arrangement of the detected pixels equipped by an area sensor and a corrected phase value ϕ2 by phase unwrap processing of a next detected pixel C (x-1, y) in the x direction is determined as a predictive phase value ϕ4 of the detected pixel A (x, y), according to the parameter of an absolute value of the difference between the phase value ϕ4 and a phase value ϕ3 of the detected pixel A (x, y) which is calculated by a phase shift method, two-dimensional phase unwrap processing is performed to unwrap the phase value ϕ3 to a corrected phase value ϕ5 of the detected pixel A (x, y).

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、位相シフト干渉測
定装置及び方法、並びに記憶媒体に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a phase shift interference measuring device and method, and a storage medium.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、被検体の平面形状を位相シフト法
を用いて非接触方式で計測する方法が知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a method of measuring a planar shape of an object by a non-contact method using a phase shift method.

【0003】位相シフト法は、位相シフトされた少なく
とも3つの干渉縞画像が表す光強度分布に基づいて、公
知の形状解析手法を用いて被検体表面の被測定位置から
2次元配列の検出画素を備えるエリアセンサまでの高さ
を表す位相値φ(x,y)を算出するものである。
In the phase shift method, based on light intensity distributions represented by at least three phase-shifted interference fringe images, a two-dimensional array of detection pixels is measured from a position to be measured on the surface of the object using a known shape analysis technique. The phase value φ (x, y) representing the height to the provided area sensor is calculated.

【0004】位相シフト法では、光源から出射した光の
一部を参照面で反射させると共に、当該光の他の部分を
被検体表面で反射させ、参照面からの反射像と被検体表
面からの反射像とを干渉させることにより干渉縞を生起
させる。次いで、エリアセンサにより所定の位相シフト
量で位相シフトを行いながら撮像装置により被検体表面
から相対的位相差を有する少なくとも3つの干渉縞画像
を取得し、位相シフト法により該取得された干渉縞画像
に基づいて位相値φ(x,y)を算出する。
In the phase shift method, a part of light emitted from a light source is reflected by a reference surface, and another part of the light is reflected by a surface of a subject, so that a reflected image from the reference surface and a light reflected from the surface of the subject are reflected. An interference fringe is generated by causing interference with a reflected image. Next, at least three interference fringe images having a relative phase difference are acquired from the surface of the subject by the imaging device while performing a phase shift by a predetermined phase shift amount by the area sensor, and the acquired interference fringe images are acquired by the phase shift method. The phase value φ (x, y) is calculated based on

【0005】具体的には、被検面のx−y座標を(x,
y)、検出画素(x,y)の位相値をφ(x,y)、位相
シフト量をδiとすると、干渉縞の光強度分布Ii(x,
y)の一般式は、 Ii(x,y)=IB(x,y)+IA(x,y)cos[φ(x,y)+δi] ……(1) で表される。式(1)に位相シフト量として、δ1
0、δ2=α、δ3=βを代入すると、 I1(x,y)=IB(x,y)+IA(x,y)cos[φ
(x,y)] I2(x,y)=IB(x,y)+IA(x,y)cos[φ
(x,y)+α] I3(x,y)=IB(x,y)+IA(x,y)cos[φ
(x,y)+β] が得られる。IB(x,y)は干渉縞のバイアス値、IA
(x,y)は振幅値、Ik (k=1,2,3)(x,y)は各位相
シフト量における干渉縞の光強度分布の測定値である。
More specifically, the xy coordinates of the surface to be inspected are (x,
y), the phase value of the detection pixel (x, y) is φ (x, y), and the phase shift amount is δ i , the light intensity distribution I i (x,
formula y) is, I i (x, y) = I B (x, y) + I A (x, y) cos [φ (x, y) + δ i] represented by ... (1). In equation (1), δ 1 =
0, δ 2 = α, by substituting δ 3 = β, I 1 ( x, y) = I B (x, y) + I A (x, y) cos [φ
(X, y)] I 2 (x, y) = I B (x, y) + I A (x, y) cos [φ
(X, y) + α] I 3 (x, y) = I B (x, y) + I A (x, y) cos [φ
(X, y) + β] is obtained. I B (x, y) is the bias value of the interference fringe, I A
(X, y) is an amplitude value, and I k (k = 1, 2, 3) (x, y) is a measured value of the light intensity distribution of the interference fringes at each phase shift amount.

【0006】このとき、検出画素(x,y)の位相値φ
(x,y)は、各位相シフト量における干渉縞の光強度
分布の測定値及び各位相シフト量に基づいて、以下の式
で算出される。
At this time, the phase value φ of the detection pixel (x, y) is
(X, y) is calculated by the following equation based on the measured value of the light intensity distribution of the interference fringes at each phase shift amount and each phase shift amount.

【0007】[0007]

【数1】 位相シフト法によって算出された位相値は、1次元上の
モデルで表すと、図11のようになる。
(Equation 1) The phase value calculated by the phase shift method is as shown in FIG. 11 when represented by a one-dimensional model.

【0008】図11は、位相シフト法によって算出され
た各検出画素の位相値と修正された各検出画素の位相値
との関係を説明する1次元のグラフである。
FIG. 11 is a one-dimensional graph for explaining the relationship between the phase value of each detection pixel calculated by the phase shift method and the corrected phase value of each detection pixel.

【0009】位相値は、−πからπの主値の範囲に折り
畳まれる(以下、「ラップ」と称する)ため、被検体表
面からエリアセンサまでの高さを表す真の位相値に対し
て光源波長周期(2π)の整数倍の不確定値を含んでい
る。即ち、被検体表面における隣接する各検出画素の位
相値が不連続(以下、「位相ラップ」と称する)となる
可能性がある。従って、位相シフト法によって算出され
た各検出画素の位相値は、2πの整数倍の不確定値を用
いて修正する必要がある。
Since the phase value is folded in the range of the main value from -π to π (hereinafter, referred to as “wrap”), the light source is not illuminated with respect to the true phase value representing the height from the object surface to the area sensor. It contains an uncertain value that is an integral multiple of the wavelength period (2π). That is, there is a possibility that the phase value of each adjacent detection pixel on the surface of the subject becomes discontinuous (hereinafter, referred to as “phase wrap”). Therefore, the phase value of each detection pixel calculated by the phase shift method needs to be corrected using an uncertain value that is an integral multiple of 2π.

【0010】図11のグラフにおいて、○は位相シフト
法によって算出(ラップ)された各検出画素の位相値で
あり、△は算出された各検出画素の位相値を2πの整数
倍の不確定値を用いて隣接する検出画素の位相値と連続
になるように修正した位相値である。このように2πの
整数倍の不確定値を用いてラップされた各検出画素の位
相値を隣接する検出画素の位相値と連続になるように修
正することをアンラップと称する。尚、グラフにおいて
説明の便宜上、位相シフト法によって算出された各検出
画素の位相値○にはπが加算されて−πからπまでの値
が0から2πの範囲で表示されている。
In the graph of FIG. 11, .largecircle. Represents the phase value of each detection pixel calculated (wrapped) by the phase shift method, and .DELTA. Represents the uncertainty value obtained by multiplying the calculated phase value of each detection pixel by an integral multiple of 2.pi. Is a phase value corrected so as to be continuous with the phase value of an adjacent detection pixel by using. Correcting the phase value of each detection pixel wrapped using an uncertainty value that is an integral multiple of 2π so as to be continuous with the phase value of an adjacent detection pixel is referred to as unwrapping. In the graph, for convenience of explanation, π is added to the phase value の of each detection pixel calculated by the phase shift method, and values from -π to π are displayed in the range of 0 to 2π.

【0011】一般に、ラップされた検出画素の位相値を
アンラップする際には、位相シフト法によって算出され
た各検出画素の位相値を2次元座標(以下、「位相マッ
プ」と称する)上の情報として捉え(以下、「マッピン
グする」と称する)、検出画素(x,y)の位相値とx
方向において当該検出画素に隣接する検出画素(x−
1,y)の位相値との差の絶対値がπを越えるときに、
当該検出画素(x,y)の位相値に2πの整数倍を加算
又は減算することによりアンラップする1次元位相アン
ラップ処理の方法が知られている。
Generally, when unwrapping the phase value of a wrapped detection pixel, the phase value of each detection pixel calculated by the phase shift method is represented by information on two-dimensional coordinates (hereinafter referred to as a “phase map”). (Hereinafter, referred to as “mapping”), and the phase value of the detected pixel (x, y) and x
In the direction, a detection pixel (x−
When the absolute value of the difference from the phase value of (1, y) exceeds π,
There is known a one-dimensional phase unwrapping method in which unwrapping is performed by adding or subtracting an integer multiple of 2π to or from the phase value of the detection pixel (x, y).

【0012】被検体の平面形状を計測する際には、被検
体表面座標の全領域をx方向に逐次走査することによっ
て1次元位相アンラップ処理を行う。
When measuring the planar shape of the subject, a one-dimensional phase unwrapping process is performed by sequentially scanning the entire area of the subject surface coordinates in the x direction.

【0013】図12は、位相シフト法によって算出され
た各検出画素の位相値がマッピングされた位相マップの
図であり、図13は、図12の位相マップ1200上に
マッピングされた全ての検出画素の位相値に対する1次
元位相アンラップ処理の際に行われるx方向における検
出画素の走査を説明する図である。
FIG. 12 is a diagram of a phase map on which the phase values of the respective detection pixels calculated by the phase shift method are mapped. FIG. 13 is a diagram showing all the detection pixels mapped on the phase map 1200 of FIG. FIG. 8 is a diagram for explaining scanning of a detection pixel in the x direction performed at the time of one-dimensional phase unwrapping processing for the phase value of FIG.

【0014】図13に示すように、検出画素をx方向に
逐次走査することによって、1次元位相アンラップ処理
が行われるが、検出画素をy方向に走査していないの
で、y方向において隣接する検出画素の位相値は位相ラ
ップとなっている可能性がある。従って、y方向におい
て隣接する検出画素の位相値をアンラップするためにy
方向で検出画素の走査が行われる(図14)。また、最
初にy方向における検出画素の走査が行われたときは、
その後、x方向で検出画素の走査が行われる。
As shown in FIG. 13, one-dimensional phase unwrap processing is performed by sequentially scanning the detection pixels in the x direction. However, since the detection pixels are not scanned in the y direction, the detection pixels adjacent to each other in the y direction are detected. The phase value of the pixel may be a phase wrap. Therefore, in order to unwrap the phase values of adjacent detection pixels in the y direction, y
The scanning of the detection pixels is performed in the direction (FIG. 14). When the scanning of the detection pixel in the y direction is performed first,
Thereafter, scanning of the detection pixels is performed in the x direction.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た隣接する各検出画素の位相値の差の絶対値がπを越え
るときに2πを加算又は減算する方法では、隣接する各
検出画素の真の位相値の差の絶対値がπ以下であること
を前提として、該差の絶対値がπを越えると一律に2π
の絶対値を加減算しているため、隣接する各検出画素の
真の位相値の差の絶対値がπ以上であるときは、正確に
真の位相値にアンラップすることができないという問題
がある。
However, in the above-described method of adding or subtracting 2π when the absolute value of the phase value difference between adjacent detection pixels exceeds π, the true phase of each adjacent detection pixel is Assuming that the absolute value of the difference is equal to or smaller than π, if the absolute value of the difference exceeds π, 2π
However, when the absolute value of the difference between the true phase values of adjacent detection pixels is equal to or more than π, there is a problem that it is not possible to accurately unwrap to the true phase value.

【0016】さらに、位相マップの各検出画素の位相値
に対して1次元位相アンラップ処理を行う際に、最初に
x方向への検出画素の走査を行い、その後、y方向への
検出画素の走査を行うことによって位相マップの全ての
検出画素の位相値をアンラップする際には、y方向での
検出画素の走査の結果、y方向における位相ラップが解
消しても、x方向において新たな位相ラップ(以下、
「アンラップエラー」と称する)が発生するという問題
がある。
Further, when performing a one-dimensional phase unwrapping process on the phase value of each detection pixel in the phase map, the detection pixel is first scanned in the x direction, and then the detection pixel is scanned in the y direction. When the phase values of all the detection pixels in the phase map are unwrapped by performing the above operation, even if the phase wrap in the y direction is eliminated as a result of the scanning of the detection pixels in the y direction, a new phase wrap in the x direction is obtained. (Less than,
(Referred to as “unwrap error”).

【0017】図15は、アンラップエラーが発生する位
相マップを説明する図である。
FIG. 15 is a diagram for explaining a phase map in which an unwrap error occurs.

【0018】図15において、位相マップ1500の検
出画素の位相値は全て1次元位相アンラップ処理が行わ
れていない。このとき、位相マップ1500の検出画素
の位相値に対して1次元位相アンラップ処理を行う際
に、最初にx方向において検出画素の走査を行い、その
後、y方向での検出画素の走査を行うと、検出画素
(x,y)=(6,6)の位相値は3π/2からπ/2
に変更されるため、検出画素(x,y)=(5,6)の
位相値である7π/4との間でπ以上の位相差(段差)
が生じアンラップエラーが発生する。
In FIG. 15, all the phase values of the detected pixels in the phase map 1500 have not been subjected to one-dimensional phase unwrapping. At this time, when performing one-dimensional phase unwrapping processing on the phase value of the detection pixel in the phase map 1500, the detection pixel is first scanned in the x direction, and then the detection pixel is scanned in the y direction. , The phase value of the detected pixel (x, y) = (6, 6) is from 3π / 2 to π / 2.
, The phase difference (step) of π or more between 7π / 4 which is the phase value of the detected pixel (x, y) = (5, 6)
Occurs and an unwrap error occurs.

【0019】図16は、アンラップエラーの発生原因を
説明する3次元の模式図である。
FIG. 16 is a three-dimensional schematic diagram for explaining the cause of the occurrence of the unwrap error.

【0020】図16において、位相マップ1500の検
出画素の位相値に対して1次元位相アンラップ処理の結
果、x方向での検出画素の走査によって得られた検出画
素(6,6)の位相値は3π/2であり、y方向での検
出画素の走査によって得られた検出画素(6,6)の位
相値はπ/2であるので、同じ検出画素においてもπ以
上の段差が発生している。
In FIG. 16, as a result of the one-dimensional phase unwrapping process on the phase value of the detection pixel in the phase map 1500, the phase value of the detection pixel (6, 6) obtained by scanning the detection pixel in the x direction is 3π / 2, and the phase value of the detection pixel (6, 6) obtained by scanning the detection pixel in the y direction is π / 2, so that a step difference of π or more occurs even in the same detection pixel. .

【0021】図17は、位相マップの検出画素の位相値
に対して1次元位相アンラップ処理を行う際に、最初に
x方向での検出画素の走査を行い、その後、y方向での
検出画素の走査を行った結果発生したx方向におけるア
ンラップエラーを示す図である。
FIG. 17 shows that when one-dimensional phase unwrapping is performed on the phase value of a detection pixel in the phase map, the detection pixel is first scanned in the x direction, and then the detection pixel in the y direction is scanned. FIG. 7 is a diagram illustrating an unwrap error in the x direction generated as a result of scanning.

【0022】また、位相マップの検出画素の位相値に対
して1次元位相アンラップ処理を行う際に、最初にy方
向での検出画素の走査を行い、その後、x方向での検出
画素の走査を行うときは、同様にy方向においてアンラ
ップエラーが発生するという問題がある。
When one-dimensional phase unwrapping is performed on the phase value of the detection pixel in the phase map, the detection pixel is first scanned in the y direction, and then the detection pixel is scanned in the x direction. When performing this, similarly, there is a problem that an unwrap error occurs in the y direction.

【0023】本発明の目的は、検出画素の真の位相値と
該検出画素に隣接する他の検出画素の位相値との差の絶
対値がπ以上の位相ラップを正確にアンラップできるこ
とに加え、アンラップエラーの発生を防止することがで
きる位相シフト干渉測定装置及び方法、並びに記憶媒体
を提供することにある。
It is an object of the present invention to accurately unwrap a phase wrap in which the absolute value of the difference between the true phase value of a detection pixel and the phase value of another detection pixel adjacent to the detection pixel is π or more. An object of the present invention is to provide a phase shift interference measurement device and method capable of preventing occurrence of an unwrap error, and a storage medium.

【0024】[0024]

【課題を解決する手段】上記目的を達成するため、請求
項1記載の位相シフト干渉測定装置は、被検体表面から
の反射光と参照面からの参照光との光路長差に基づいて
発生する干渉縞を検知する2次元配列の検出画素を備え
るエリアセンサと、前記検知された干渉縞に基づいて算
出される光源波長周期の整数倍がラップされた光学的位
相値を前記被検体表面から前記検出画素までの高さを表
す修正位相値にアンラップするアンラップ手段とを備え
る位相シフト干渉測定装置において、前記アンラップ手
段は、前記各検出画素の近傍の複数の他の検出画素の前
記修正位相値に基づいて前記各検出画素の予測位相値を
求め、且つ前記ラップされた光学的位相値と前記求めた
予測位相値との差異に基づいて前記各検出画素の前記光
学的位相値を前記修正位相値にアンラップすることを特
徴とする。
In order to achieve the above object, a phase shift interferometer according to claim 1 is generated based on an optical path length difference between reflected light from a surface of a subject and reference light from a reference surface. An area sensor having a two-dimensional array of detection pixels for detecting interference fringes, and an optical phase value in which an integer multiple of a light source wavelength period calculated based on the detected interference fringes is wrapped from the surface of the subject. Unwrapping means for unwrapping to a corrected phase value representing the height up to the detection pixel, the unwrapping means, the unwrapping means, the correction phase value of a plurality of other detection pixels in the vicinity of each detection pixel Based on the difference between the wrapped optical phase value and the obtained predicted phase value, the optical phase value of each detection pixel is calculated based on the predicted phase value of each detected pixel based on Wherein the unwrapping a positive phase value.

【0025】請求項2記載の位相シフト干渉測定装置
は、請求項1記載の位相シフト干渉測定装置において、
前記アンラップ手段は、前記各検出画素の前記予測位相
値を、前記2次元配列における第1の方向における前記
他の検出画素の前記修正位相値と、前記第1の方向とは
異なる第2の方向における前記他の検出画素の前記修正
位相値とに基づいて求めることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a phase shift interferometer according to the first aspect.
The unwrapping unit calculates the predicted phase value of each of the detected pixels by using the corrected phase value of the other detected pixels in a first direction in the two-dimensional array and a second direction different from the first direction. , Based on the corrected phase value of the other detection pixel.

【0026】請求項3記載の位相シフト干渉測定装置
は、請求項2記載の位相シフト干渉測定装置において、
前記各検出画素は、前記第1の方向における前記他の検
出画素及び前記第2の方向における前記他の検出画素に
隣接することを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a phase shift interference measuring apparatus according to the second aspect.
The detection pixels are adjacent to the other detection pixels in the first direction and the other detection pixels in the second direction.

【0027】請求項4記載の位相シフト干渉測定装置
は、請求項2又は3記載の位相シフト干渉測定装置にお
いて、前記第2の方向は、前記第1の方向と直交するこ
とを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the phase shift interference measuring apparatus according to the second or third aspect, the second direction is orthogonal to the first direction.

【0028】請求項5記載の位相シフト干渉測定装置
は、請求項2乃至4いずれか1項に記載の位相シフト干
渉測定装置において、前記各検出画素の前記予測位相値
は、前記第1の方向における前記他の検出画素の前記修
正位相値と、前記第2の方向における前記他の検出画素
の前記修正位相値との平均値であることを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the phase shift interference measuring apparatus according to any one of the second to fourth aspects, the predicted phase value of each of the detection pixels is the first direction. And the average value of the corrected phase value of the other detection pixel in the second direction and the corrected phase value of the other detection pixel in the second direction.

【0029】請求項6記載の位相シフト干渉測定装置
は、請求項1記載の位相シフト干渉測定装置において、
前記アンラップ手段は、前記各検出画素の前記予測位相
値を、前記2次元配列における第1の方向における前記
他の検出画素の前記修正位相値と、前記第1の方向とは
異なる少なくとも1つの他の方向における前記他の検出
画素の前記修正位相値とに基づいて求めることを特徴と
する。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the phase shift interference measuring apparatus according to the first aspect.
The unwrapping unit calculates the predicted phase value of each of the detected pixels by using the corrected phase value of the other detected pixels in a first direction in the two-dimensional array and at least one of the corrected phase values different from the first direction. , Based on the corrected phase value of the other detection pixel in the direction of.

【0030】請求項7記載の位相シフト干渉測定装置
は、請求項6記載の位相シフト干渉測定装置において、
前記各検出画素の前記予測位相値は、前記第1の方向に
おける前記他の検出画素の前記修正位相値と、前記少な
くとも1つの他の方向における前記他の検出画素の前記
修正位相値との平均値であることを特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, in the phase shift interference measuring apparatus according to the sixth aspect,
The predicted phase value of each of the detected pixels is an average of the corrected phase value of the other detected pixel in the first direction and the corrected phase value of the other detected pixel in the at least one other direction. Value.

【0031】請求項8記載の位相シフト干渉測定装置
は、請求項1記載の位相シフト干渉測定装置において、
前記アンラップ手段は、前記2次元配列における第1の
方向における2つ以上の前記他の検出画素の前記修正位
相値から近似曲線を導出し、前記第1の方向とは異なる
少なくとも1つの他の方向における2つ以上の前記他の
検出画素の前記修正位相値から少なくとも1つの別の近
似曲線を導出し、該導出した近似曲線に基づいて前記各
検出画素の予測近似位相値を求め、且つ該予測近似位相
値に基づいて前記各検出画素の前記予測位相値を求める
ことを特徴とする。
The phase shift interferometer according to claim 8 is the phase shift interferometer according to claim 1.
The unwrap means derives an approximate curve from the corrected phase values of two or more other detection pixels in a first direction in the two-dimensional array, and at least one other direction different from the first direction Deriving at least one other approximated curve from the corrected phase values of the two or more other detected pixels in the above, obtaining a predicted approximated phase value of each of the detected pixels based on the derived approximated curve, and The method is characterized in that the predicted phase value of each of the detection pixels is obtained based on the approximate phase value.

【0032】請求項9記載の位相シフト干渉測定装置
は、請求項8記載の位相シフト干渉測定装置において、
前記各検出画素の前記予測位相値は、前記予測近似位相
値で同定した値であることを特徴とする。
According to a ninth aspect of the present invention, in the phase shift interference measuring apparatus according to the eighth aspect,
The prediction phase value of each of the detection pixels is a value identified by the prediction approximate phase value.

【0033】請求項10記載の位相シフト干渉測定装置
は、請求項1乃至9いずれか1項に記載の位相シフト干
渉測定装置において、前記アンラップ手段は、前記各検
出画素の前記予測位相値と前記光学的位相値との差異が
所定の値を越えるときは、前記光学的位相値に前記光源
波長周期の整数倍を加減算することによって前記各検出
画素の前記光学的位相値を前記修正位相値に修正するこ
とを特徴とする。
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided the phase shift interference measuring apparatus according to any one of the first to ninth aspects, wherein the unwrapping means includes the predicted phase value of each of the detected pixels and the When the difference from the optical phase value exceeds a predetermined value, the optical phase value of each detection pixel is added to or subtracted from the optical phase value by an integer multiple of the light source wavelength period to the corrected phase value. It is characterized by being modified.

【0034】請求項11記載の位相シフト干渉測定方法
は、被検体表面からの反射光と参照面からの参照光との
光路長差に基づいて発生する干渉縞を2次元配列の検出
画素を備えるエリアセンサによって検知する検知工程
と、前記検知された干渉縞に基づいて算出される光源波
長周期の整数倍がラップされた光学的位相値を前記被検
体表面から前記検出画素までの高さを表す修正位相値に
アンラップするアンラップ工程とを有する位相シフト干
渉測定方法において、前記アンラップ工程は、前記各検
出画素の近傍の複数の他の検出画素の前記修正位相値に
基づいて前記各検出画素の予測位相値を求め、且つ前記
ラップされた光学的位相値と前記求めた予測位相値との
差異に基づいて前記各検出画素の前記光学的位相値を前
記修正位相値にアンラップすることを特徴とする。
According to a eleventh aspect of the present invention, there is provided the phase shift interference measuring method, wherein the interference fringes generated based on the optical path length difference between the reflected light from the object surface and the reference light from the reference surface are provided with two-dimensionally arranged detection pixels. A detection step of detecting by the area sensor, and representing a height from the surface of the subject to the detection pixel, the optical phase value wrapped by an integer multiple of the light source wavelength cycle calculated based on the detected interference fringes. An unwrapping step of unwrapping to a corrected phase value, wherein the unwrapping step includes predicting each of the detected pixels based on the corrected phase values of a plurality of other detected pixels near each of the detected pixels. Determining a phase value and, based on the difference between the wrapped optical phase value and the determined predicted phase value, unwraps the optical phase value of each detection pixel with the corrected phase value. Tsu characterized in that it flops.

【0035】請求項12記載の位相シフト干渉測定方法
は、請求項11記載の位相シフト干渉測定方法におい
て、前記アンラップ工程は、前記各検出画素の前記予測
位相値を、前記2次元配列における第1の方向における
前記他の検出画素の前記修正位相値と、前記第1の方向
とは異なる第2の方向における前記他の検出画素の前記
修正位相値とに基づいて求めることを特徴とする。
In the phase shift interference measuring method according to a twelfth aspect, in the phase shift interference measuring method according to the eleventh aspect, the unwrapping step includes the steps of: And the corrected phase value of the other detected pixel in a second direction different from the first direction.

【0036】請求項13記載の位相シフト干渉測定方法
は、請求項12記載の位相シフト干渉測定方法におい
て、前記各検出画素は、前記第1の方向における前記他
の検出画素及び前記第2の方向における前記他の検出画
素に隣接することを特徴とする。
A phase shift interference measuring method according to a thirteenth aspect is the phase shift interference measuring method according to the twelfth aspect, wherein each of the detection pixels includes the other detection pixel in the first direction and the second direction. Is adjacent to the other detection pixel.

【0037】請求項14記載の位相シフト干渉測定方法
は、請求項12又は13記載の位相シフト干渉測定方法
において、前記第2の方向は、前記第1の方向と直交す
ることを特徴とする。
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the phase shift interference measuring method according to the twelfth or thirteenth aspect, the second direction is orthogonal to the first direction.

【0038】請求項15記載の位相シフト干渉測定方法
は、請求項12乃至14いずれか1項に記載の位相シフ
ト干渉測定方法において、前記各検出画素の前記予測位
相値は、前記第1の方向における前記他の検出画素の前
記修正位相値と、前記第2の方向における前記他の検出
画素の前記修正位相値との平均値であることを特徴とす
る。
According to a fifteenth aspect of the present invention, there is provided the phase shift interference measuring method according to any one of the twelfth to fourteenth aspects, wherein the predicted phase value of each detection pixel is in the first direction. And the average value of the corrected phase value of the other detection pixel in the second direction and the corrected phase value of the other detection pixel in the second direction.

【0039】請求項16記載の位相シフト干渉測定方法
は、請求項11記載の位相シフト干渉測定方法におい
て、前記アンラップ工程は、前記各検出画素の前記予測
位相値を、前記2次元配列における第1の方向における
前記他の検出画素の前記修正位相値と、前記第1の方向
とは異なる少なくとも1つの他の方向における前記他の
検出画素の前記修正位相値とに基づいて求めることを特
徴とする。
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the phase shift interference measuring method according to the eleventh aspect, in the unwrapping step, the unwrapping step calculates the predicted phase value of each of the detected pixels in the first two-dimensional array. And the corrected phase value of the other detection pixel in at least one other direction different from the first direction. .

【0040】請求項17記載の位相シフト干渉測定方法
は、請求項16記載の位相シフト干渉測定方法におい
て、前記各検出画素の前記予測位相値は、前記第1の方
向における前記他の検出画素の前記修正位相値と、前記
少なくとも1つの他の方向における前記他の検出画素の
前記修正位相値との平均値であることを特徴とする。
In the phase shift interference measuring method according to a seventeenth aspect, in the phase shift interference measuring method according to the sixteenth aspect, the predicted phase value of each of the detection pixels is the same as that of the other detection pixels in the first direction. An average value of the corrected phase value and the corrected phase value of the another detection pixel in the at least one other direction.

【0041】請求項18記載の位相シフト干渉測定方法
は、請求項11記載の位相シフト干渉測定方法におい
て、前記アンラップ工程は、前記2次元配列における第
1の方向における2つ以上の前記他の検出画素の前記修
正位相値から近似曲線を導出し、前記第1の方向とは異
なる少なくとも1つの他の方向における2つ以上の前記
他の検出画素の前記修正位相値から少なくとも1つの別
の近似曲線を導出し、該導出した近似曲線に基づいて前
記各検出画素の予測近似位相値を求め、且つ該予測近似
位相値に基づいて前記各検出画素の前記予測位相値を求
めることを特徴とする。
In the phase shift interference measuring method according to the eighteenth aspect, in the phase shift interference measuring method according to the eleventh aspect, the unwrapping step includes detecting two or more of the other detections in a first direction in the two-dimensional array. Deriving an approximate curve from the corrected phase value of the pixel, and at least one other approximate curve from the corrected phase values of two or more other detected pixels in at least one other direction different from the first direction; Is derived, a predicted approximate phase value of each of the detected pixels is determined based on the derived approximate curve, and the predicted phase value of each of the detected pixels is determined based on the predicted approximate phase value.

【0042】請求項19記載の位相シフト干渉測定方法
は、請求項18記載の位相シフト干渉測定方法におい
て、前記各検出画素の前記予測位相値は、前記予測近似
位相値で同定した値であることを特徴とする。
In the phase shift interference measuring method according to a nineteenth aspect, in the phase shift interference measuring method according to the eighteenth aspect, the predicted phase value of each detection pixel is a value identified by the predicted approximate phase value. It is characterized by.

【0043】請求項20記載の位相シフト干渉測定方法
は、請求項11乃至19いずれか1項に記載の位相シフ
ト干渉測定方法において、前記アンラップ工程は、前記
各検出画素の前記予測位相値と前記光学的位相値との差
異が所定の値を越えるときは、前記光学的位相値に前記
光源波長周期の整数倍を加減算することによって前記各
検出画素の前記光学的位相値を前記修正位相値に修正す
ることを特徴とする。
According to a twentieth aspect of the present invention, in the phase shift interference measuring method according to any one of the eleventh to nineteenth aspects, the unwrapping step includes the steps of: When the difference from the optical phase value exceeds a predetermined value, the optical phase value of each detection pixel is added to or subtracted from the optical phase value by an integer multiple of the light source wavelength period to the corrected phase value. It is characterized by being modified.

【0044】請求項21記載の記憶媒体は、位相シフト
干渉測定方法を実行するプログラムを記憶する読み出し
可能な記憶媒体であって、前記プログラムは、被検体表
面からの反射光と参照面からの参照光との光路長差に基
づいて発生する干渉縞を2次元配列の検出画素を備える
エリアセンサによって検知する検知モジュールと、前記
検知された干渉縞に基づいて算出される光源波長周期の
整数倍がラップされた光学的位相値を前記被検体表面か
ら前記検出画素までの高さを表す修正位相値にアンラッ
プするアンラップモジュールとを有し、前記アンラップ
モジュールは、前記各検出画素の近傍の複数の他の検出
画素の前記修正位相値に基づいて前記各検出画素の予測
位相値を求め、且つ前記ラップされた光学的位相値と前
記求めた予測位相値との差異に基づいて前記各検出画素
の前記光学的位相値を前記修正位相値にアンラップする
ことを特徴とする。
A storage medium according to a twenty-first aspect of the present invention is a readable storage medium for storing a program for executing a phase shift interference measurement method, wherein the program is configured to include a reflected light from a surface of a subject and a reference from a reference surface. A detection module for detecting an interference fringe generated based on a difference in optical path length with light by an area sensor including detection pixels in a two-dimensional array, and an integer multiple of a light source wavelength cycle calculated based on the detected interference fringes. An unwrap module for unwrapping the wrapped optical phase value to a corrected phase value representing a height from the object surface to the detection pixel, wherein the unwrap module includes a plurality of other components near each of the detection pixels. Determining a predicted phase value of each of the detected pixels based on the corrected phase value of the detected pixel, and calculating the wrapped optical phase value and the determined predicted phase. Wherein the unwrapping said optical phase values of the respective detection pixels in the corrected phase value based on the difference between.

【0045】[0045]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
位相シフト干渉測定装置を図面を参照して詳述する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a phase shift interferometer according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0046】図1は、本発明の第1の実施の形態に係る
位相シフト干渉測定装置の概略構成を示す構成図であ
る。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a phase shift interference measurement apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【0047】図1において、本実施の形態に係る位相シ
フト干渉測定装置10は、主として、赤色半導体レーザ
より成る光源11と、ビームスプリッタ12と、参照面
13と、参照面13を支持し、ピエゾ素子から成る参照
面微小変位機構14と、該変位機構14に接続された変
位機構制御装置15と、撮像装置16とから成る。
In FIG. 1, a phase shift interferometer 10 according to the present embodiment mainly supports a light source 11 composed of a red semiconductor laser, a beam splitter 12, a reference surface 13, and a reference surface 13, and It comprises a reference surface minute displacement mechanism 14 composed of elements, a displacement mechanism control device 15 connected to the displacement mechanism 14, and an imaging device 16.

【0048】光源11から出射したレーザ光は、対物レ
ンズ17を介してビームスプリッタ12に入射される。
このビームスプリッタ12を透過した光は、コリメート
レンズ18により平行光とされて参照面13を照射し、
参照面13の表面で一部の光が反射されると共に、参照
面13を透過した光は、被計測物19の被検面で反射さ
れる。
The laser light emitted from the light source 11 enters the beam splitter 12 via the objective lens 17.
The light transmitted through the beam splitter 12 is collimated by the collimator lens 18 and illuminates the reference surface 13.
Part of the light is reflected on the surface of the reference surface 13, and light transmitted through the reference surface 13 is reflected on the surface to be measured of the measurement object 19.

【0049】この結果、参照面13の表面で反射された
光と被計測物19の被検面で反射された光は、参照面1
3により再び重ね合わされて干渉光を形成する。そし
て、再度コリメータレンズ18を介してビームスプリッ
タ12で図中下方に導かれる。この光は、結像レンズ2
0により撮像装置16の受光面に結像される。
As a result, the light reflected by the surface of the reference surface 13 and the light reflected by the surface to be measured of the measurement object 19 are separated by the reference surface 1
3 again to form interference light. Then, the light is again guided downward by the beam splitter 12 via the collimator lens 18 in the drawing. This light is transmitted through the imaging lens 2
0 forms an image on the light receiving surface of the imaging device 16.

【0050】撮像装置16による撮像結果は、制御コン
ピュータ21に設けられた画像処理装置22に送られ、
モニタ23により目視観察することができる。
The result of imaging by the imaging device 16 is sent to an image processing device 22 provided in the control computer 21.
It can be visually observed by the monitor 23.

【0051】また、変位機構制御装置15は、参照面微
小変位機構14に所望の電圧を印加し、この参照面微小
変位機構14は、ピエゾ素子に印加される電圧に応じて
参照面13を変位させることにより位相シフトを行う。
Further, the displacement mechanism control device 15 applies a desired voltage to the reference surface minute displacement mechanism 14, and the reference surface minute displacement mechanism 14 displaces the reference surface 13 according to the voltage applied to the piezo element. This causes a phase shift.

【0052】以下、上述した構成の本発明の第1の実施
の形態に係る位相シフト干渉測定装置によって実行され
る位相アンラップ処理を説明する。
Hereinafter, the phase unwrapping process executed by the phase shift interference measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention having the above-described configuration will be described.

【0053】本処理は、各検出画素に隣接する他の検出
画素の位相アンラップ処理済みの位相値に基づいて各検
出画素の予測位相値を求め、該予測位相値と位相シフト
法によって算出された各検出画素の位相値(光学的位相
値)との差異に基づいて位相シフト法によって算出され
た各検出画素の位相値をアンラップするものである。
In this processing, a predicted phase value of each detected pixel is obtained based on the phase values of the other detected pixels adjacent to each detected pixel after the phase unwrapping process, and the predicted phase value is calculated by the phase shift method. The phase value of each detection pixel calculated by the phase shift method based on the difference from the phase value (optical phase value) of each detection pixel is unwrapped.

【0054】本処理は、例えば位相シフト法によって算
出された位相値がマッピングされた図12の位相マップ
1200上の検出画素の位相値をアンラップする際に実
行される。
This processing is executed when unwrapping the phase value of the detected pixel on the phase map 1200 in FIG. 12 to which the phase value calculated by the phase shift method is mapped, for example.

【0055】図2は、本発明の第1の実施の形態に係る
位相シフト干渉測定装置によって実行される位相アンラ
ップ処理のフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart of the phase unwrapping process executed by the phase shift interference measuring device according to the first embodiment of the present invention.

【0056】まず、図3に示すように、位相マップ12
00において、第1行(y方向における第1列)の検出
画素(1,1)から検出画素(m,1)に対してx方向に
走査を行うことにより1次元位相アンラップ処理を行い
(ステップS201)、次いで、図4に示すように、第
1列(x方向における第1列)の検出画素(1,1)か
ら検出画素(1,n)に対してy方向に走査を行うこと
により1次元位相アンラップ処理を行う(ステップS2
02)。
First, as shown in FIG.
At 00, a one-dimensional phase unwrapping process is performed by scanning the detection pixel (1,1) in the first row (first column in the y direction) from the detection pixel (m, 1) in the x direction (step S201) Then, as shown in FIG. 4, scanning is performed in the y direction from the detection pixel (1, 1) in the first column (the first column in the x direction) to the detection pixel (1, n). A one-dimensional phase unwrap process is performed (step S2
02).

【0057】図2のステップS201及びステップS2
02で得られた第1行及び第1行の各検出画素の1次元
位相アンラップ処理済みの位相値は制御コンピュータ2
1に内蔵される不図示のメモリに記憶される。
Steps S201 and S2 in FIG.
The two-dimensional phase unwrapped phase values of the first row and each detection pixel of the first row obtained in step 02 are obtained by the control computer 2.
1 is stored in a memory (not shown) built in the memory 1.

【0058】次いで、図5に斜線で示す範囲の検出画素
(2,2)から検出画素(m,n)に対して後述する2次
元位相アンラップ処理を行う(ステップS203)。
Next, a two-dimensional phase unwrapping process, which will be described later, is performed on the detection pixels (2, 2) to the detection pixels (m, n) in the range indicated by oblique lines in FIG. 5 (step S203).

【0059】以下、図2のステップS203において実
行される2次元位相アンラップ処理について説明する。
Hereinafter, the two-dimensional phase unwrapping process executed in step S203 of FIG. 2 will be described.

【0060】図6は、図2のステップS203において
実行される2次元位相アンラップ処理のフローチャート
である。
FIG. 6 is a flowchart of the two-dimensional phase unwrapping process executed in step S203 of FIG.

【0061】まず、図7に示すようなテンプレートカー
ネルコアを、位相シフト法によって算出された未だ位相
アンラップ処理されていない検出画素A(x,y)=
(2,2)と、既に位相アンラップ処理済みである検出
画素B(x,y−1)=(2,1)と、既に位相アンラ
ップ処理済みである検出画素C(x−1,y)=(1,
2)とによって作成する。
First, a template kernel core as shown in FIG. 7 is converted into a detected pixel A (x, y) calculated by the phase shift method and not yet subjected to the phase unwrapping process.
(2, 2), detection pixel B (x, y-1) already phase unwrapped = (2, 1), detection pixel C (x-1, y) already phase unwrapped (1,
2).

【0062】このテンプレートカーネルコアを参照し
て、検出画素(2,2)の予測位相値φ4を、検出画素
(2,1)のメモリに記憶された位相アンラップ処理済
みの修正位相値φ1と検出画素(1,2)のメモリに記憶
された位相アンラップ処理済みの修正位相値φ2とを用
いて、下記式(2) φ4=(φ1+φ2)/2 ……(2) により修正位相値φ1と修正位相値φ2の平均値として算
出し(ステップS601)、該算出した予測位相値φ4
と前記位相シフト法によって算出された検出画素(2,
2)の位相値φ3との差の絶対値パラメータnを、下記
式(3) n=[(φ4−φ3)/π] ……(3) により算出する(ステップS602)。尚、[(φ4−φ
3)/π]は実数(φ4−φ3)/πの整数部分(ガウスの
記号)である。
Referring to this template kernel core, the predicted phase value φ 4 of the detected pixel (2, 2) is converted into the corrected phase value φ 1 of the detected pixel (2, 1) after the phase unwrapping process. By using the corrected phase value φ 2 that has been subjected to the phase unwrapping process and stored in the memory of the detection pixel (1, 2), the following equation (2): φ 4 = (φ 1 + φ 2 ) / 2 (2) Is calculated as an average value of the corrected phase value φ 1 and the corrected phase value φ 2 (step S601), and the calculated predicted phase value φ 4
And the detection pixel (2, 2) calculated by the phase shift method.
The absolute value parameter n of the difference between the phase value phi 3 2), the following equation (3) n = [(φ 4 -φ 3) / π] is calculated by ...... (3) (step S602). Note that [(φ 4 −φ
3 ) / π] is an integer part (Gaussian symbol) of a real number (φ 4 −φ 3 ) / π.

【0063】次いで、算出した差の絶対値パラメータn
が1(所定の値)より大きいか否かを判別し(ステップ
S603)、1より大きいときは、検出画素(2,2)
の修正位相値φ5を、下記式(4) φ5=φ3−2nπ ……(4) により算出して(ステップS606)、該修正位相値φ
5をメモリに記憶した後に、本処理を終了する。一方、
算出した差の絶対値パラメータnが1以下のときは、ス
テップS604に進行する。
Next, the absolute value parameter n of the calculated difference
Is determined whether or not is greater than 1 (predetermined value) (step S603). If it is greater than 1, the detection pixel (2, 2)
A correction phase value phi 5 of and calculated by the following equation (4) φ 5 = φ 3 -2nπ ...... (4) ( step S606), the modified phase value phi
After storing 5 in the memory, the process ends. on the other hand,
If the calculated absolute value parameter n of the difference is equal to or smaller than 1, the process proceeds to step S604.

【0064】ステップS604では、算出した差の絶対
値パラメータnが−1(所定の値)より小さいか否かを
判別し、−1より小さいときは、修正位相値φ5を下記
式(5) φ5=φ3+2nπ ……(5) により算出して(ステップS607)、該修正位相値φ
5をメモリに記憶した後に、本処理を終了する。一方、
算出した差の絶対値パラメータnが−1以上のとき、即
ち−1≦n≦1のときは、位相シフト法によって算出さ
れた位相値φ3を修正位相値φ5として(ステップS60
5)、メモリに記憶した後に、本処理を終了する。
[0064] At step S604, the absolute value parameter n of the calculated difference is -1 is determined whether or not (a predetermined value) is smaller than when less than -1, the correction phase value phi 5 the following formula (5) φ 5 = φ 3 + 2nπ (5) (step S607), and the corrected phase value φ
After storing 5 in the memory, the process ends. on the other hand,
When the calculated absolute value parameter n of the difference is −1 or more, that is, when −1 ≦ n ≦ 1, the phase value φ 3 calculated by the phase shift method is set as the corrected phase value φ 5 (step S60).
5) After the data is stored in the memory, the present process ends.

【0065】次いで、上述した図6の処理を第2行(y
方向における第2列)の検出画素(3,2)から検出画
素(m,2)に対して順次実行することにより第2行の
各検出画素の2次元位相アンラップ処理を行う。
Next, the processing of FIG. 6 described above is performed in the second row (y
The two-dimensional phase unwrapping process is performed on each detection pixel in the second row by sequentially executing the detection pixel (3, 2) to the detection pixel (m, 2) in the direction (second column).

【0066】その後、上述した図6の処理を第3行から
第n行までの各検出画素に対して順次実行することによ
り、位相マップ1200上の検出画素の位相アンラップ
処理を行う。
Thereafter, the above-described processing of FIG. 6 is sequentially performed on each of the detection pixels from the third row to the n-th row, so that the phase unwrapping process of the detection pixels on the phase map 1200 is performed.

【0067】本第1の実施の形態によれば、y方向にお
ける隣接検出画素B(x,y−1)の位相アンラップ処
理による修正位相値φ1とx方向における隣接検出画素
C(x−1,y)の位相アンラップ処理による修正位相
値φ2との平均値を当該検出画素A(x,y)の予測位相
値φ4とし、該予測位相値φ4と位相シフト法によって算
出された当該検出画素A(x,y)の位相値φ3との差の
絶対値のパラメータに基づいて位相値φ3を修正位相値
φ5にアンラップする2次元位相アンラップ処理を行う
ので、検出画素の真の位相値と該検出画素に隣接する他
の検出画素の位相値との差の絶対値がπ以上の位相ラッ
プを正確にアンラップできることに加え、アンラップエ
ラーの発生を防止することができる。
According to the first embodiment, the corrected phase value φ 1 by the phase unwrapping process of the adjacent detection pixel B (x, y−1) in the y direction and the adjacent detection pixel C (x−1) in the x direction , y) as the predicted phase value φ 4 of the detection pixel A (x, y) by the phase correction value φ 2 obtained by the phase unwrapping process, and the predicted phase value φ 4 and the calculated value obtained by the phase shift method. detection pixel a (x, y) is performed two-dimensional phase unwrapping process of unwrapping the phase values phi 3 to modify the phase value phi 5 based on the parameters of the absolute value of the difference between the phase value phi 3 of the true detection pixels In addition to accurately unwrapping a phase wrap having an absolute value of π or more of a difference between the phase value of the detection pixel and the phase value of another detection pixel adjacent to the detection pixel, occurrence of an unwrap error can be prevented.

【0068】また、本第1の実施例では、上述した図6
の処理を第2行から第n行までの各検出画素に対して順
次実行したが、上述した図6の処理を第2列(x方向に
おける第2列)から第m列までの各検出画素に対して順
次実行してもよい。
In the first embodiment, the above-described FIG.
Is sequentially performed on each of the detection pixels from the second row to the n-th row, but the above-described processing in FIG. 6 is performed on each of the detection pixels from the second column (the second column in the x direction) to the m-th column. May be sequentially executed.

【0069】図8は、上述した本発明の第1の実施の形
態に係る位相シフト干渉測定装置による位相アンラップ
処理の結果を示す図である。図17と比較すると、アン
ラップエラーが回避され、元の正常な被検体表面形状が
算出されている。
FIG. 8 is a diagram showing a result of the phase unwrapping process by the above-described phase shift interference measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention. As compared with FIG. 17, the unwrap error is avoided and the original normal object surface shape is calculated.

【0070】次に、本発明の第2の実施の形態に係る位
相シフト干渉測定装置について説明する。
Next, a description will be given of a phase shift interference measuring apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【0071】尚、本発明の第2の実施の形態に係る位相
シフト干渉測定装置の概略構成は、本発明の第1の実施
の形態に係る位相シフト干渉測定装置の概略構成と同じ
である。
The schematic configuration of the phase shift interference measuring device according to the second embodiment of the present invention is the same as the schematic configuration of the phase shift interference measuring device according to the first embodiment of the present invention.

【0072】また、本第2の実施の形態に係る位相シフ
ト干渉測定装置によって実行される位相アンラップ処理
は、第1の実施の形態に係る位相シフト干渉測定装置に
よって実行される位相アンラップ処理と基本的に同じで
あり、ステップS601における検出画素A(x,y)
の予測位相値φ4の算出方法のみが異なる。
The phase unwrapping process executed by the phase shift interference measuring device according to the second embodiment is basically the same as the phase unwrapping process executed by the phase shift interference measuring device according to the first embodiment. Pixel A (x, y) in step S601
Only the method of calculating the predicted phase value φ 4 is different.

【0073】以下、本第2の実施の形態におけるステッ
プS601での検出画素A(x,y)の予測位相値φ4
算出方法について説明する。
Hereinafter, a method of calculating the predicted phase value φ 4 of the detected pixel A (x, y) in step S601 according to the second embodiment will be described.

【0074】まず、図9に示すようなテンプレートカー
ネルコアを、未だ位相アンラップ処理されていない検出
画素A(x,y)と、既に位相アンラップ処理済みであ
る検出画素G(x−3,y)、検出画素E(x−2,y)
及び検出画素C(x−1,y)から成るx方向における
検出画素列と、同様にアンラップ処理済みである検出画
素J(x−3,y−3)、検出画素I(x−2,y−2)
及び検出画素H(x−1,y−1)から成るx−y方向
における検出画素列と、同様にアンラップ処理済みであ
る検出画素F(x,y−3)、検出画素D(x,y−2)
及び検出画素B(x,y−1)から成るy方向における
検出画素列とによって作成する。
First, a template kernel core as shown in FIG. 9 is divided into a detection pixel A (x, y) that has not yet undergone phase unwrapping and a detection pixel G (x−3, y) that has already undergone phase unwrapping. , Detection pixel E (x−2, y)
And a detection pixel row in the x direction composed of a detection pixel C (x−1, y), a detection pixel J (x−3, y−3), and a detection pixel I (x−2, y) which have been similarly unwrapped. -2)
And a detection pixel row in the xy direction including the detection pixel H (x-1, y-1), a detection pixel F (x, y-3), and a detection pixel D (x, y) which have been similarly unwrapped. -2)
And a detection pixel row in the y direction including the detection pixels B (x, y-1).

【0075】このテンプレートカーネルコアを参照し
て、検出画素A(x,y)の予測位相値φ4を、図9の
テンプレートカーネルコアにおける全ての位相アンラッ
プ処理済みである検出画素、即ち検出画素B乃至検出画
素Jの位相アンラップ処理済みの位相値を平均する(例
えば、総和平均又は相乗平均等による)ことによって算
出する。
Referring to the template kernel core, the predicted phase value φ 4 of the detected pixel A (x, y) is converted to all the detected pixels in the template kernel core of FIG. Calculated by averaging the phase values of the detection pixels J after the phase unwrapping process (for example, by summation or geometric mean).

【0076】本第2の実施の形態によれば、検出画素B
乃至検出画素Jの位相アンラップ処理済みの位相値を平
均することによって検出画素A(x,y)の予測位相値
φ4を算出するので、修正位相値φ5の精度を向上するこ
とができる。
According to the second embodiment, the detection pixel B
Since the predicted phase value φ 4 of the detection pixel A (x, y) is calculated by averaging the phase values of the detection pixel J after the phase unwrap processing, the accuracy of the correction phase value φ 5 can be improved.

【0077】尚、テンプレートカーネルコアを構成する
検出画素の数は図9のテンプレートカーネルコアを構成
する検出画素の数より多くても少なくてもよく、さら
に、使用する検出画素列の方向の数も4以上であっても
よい。
The number of detection pixels forming the template kernel core may be larger or smaller than the number of detection pixels forming the template kernel core shown in FIG. It may be four or more.

【0078】次に、本発明の第3の実施の形態に係る位
相シフト干渉測定装置について説明する。
Next, a description will be given of a phase shift interference measuring apparatus according to a third embodiment of the present invention.

【0079】尚、本発明の第3の実施の形態に係る位相
シフト干渉測定装置の概略構成も、本発明の第1の実施
の形態に係る位相シフト干渉測定装置の概略構成と同じ
である。
The schematic configuration of the phase shift interference measuring apparatus according to the third embodiment of the present invention is the same as the schematic configuration of the phase shift interference measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention.

【0080】また、本第3の実施の形態に係る位相シフ
ト干渉測定装置によって実行される位相アンラップ処理
も、第1の実施の形態に係る位相シフト干渉測定装置に
よって実行される位相アンラップ処理と基本的に同じで
あり、ステップS601における検出画素A(x,y)
の予測位相値φ4の算出方法のみが異なる。
The phase unwrapping process executed by the phase shift interference measuring device according to the third embodiment is basically the same as the phase unwrapping process executed by the phase shift interference measuring device according to the first embodiment. Pixel A (x, y) in step S601
Only the method of calculating the predicted phase value φ 4 is different.

【0081】以下、本第3の実施の形態におけるステッ
プS601での検出画素A(x,y)の予測位相値φ4
算出方法について図10を用いて説明する。尚、ステッ
プS601において使用されるテンプレートカーネルコ
アは、上述した第2の実施の形態において使用された図
9のテンプレートカーネルコアと同じである。
Hereinafter, a method of calculating the predicted phase value φ 4 of the detected pixel A (x, y) in step S601 according to the third embodiment will be described with reference to FIG. The template kernel core used in step S601 is the same as the template kernel core of FIG. 9 used in the above-described second embodiment.

【0082】図10は、本発明の第3の実施の形態に係
る位相シフト干渉測定装置が実行する検出画素A(x,
y)の予測位相値φ4の算出方法を説明する図である。
FIG. 10 shows a detection pixel A (x, x) executed by the phase shift interferometer according to the third embodiment of the present invention.
It is a diagram for explaining a method of calculating the predicted phase value phi 4 of y).

【0083】図10において、まず、検出画素G(x−
3,y)、検出画素E(x−2,y)及び検出画素C(x
−1,y)から成るx方向における検出画素列の各検出
画素の位相アンラップ処理済みの各位相値及び各座標に
基づいて第1の近似曲線(例えば、最小自乗法による2
次近似曲線)を導出し、該第1の近似曲線及び検出画素
A(x,y)の座標に基づいて、検出画素A(x,y)の
予測近似位相値φ41を算出する。
In FIG. 10, first, the detection pixel G (x−
3, y), detection pixel E (x−2, y) and detection pixel C (x
-1, y) based on the phase unwrapped phase values and coordinates of each detection pixel in the detection pixel row in the x direction consisting of x, y, and y.
Then, a predicted approximate phase value φ 41 of the detected pixel A (x, y) is calculated based on the first approximate curve and the coordinates of the detected pixel A (x, y).

【0084】次いで、検出画素J(x−3,y−3)、
検出画素I(x−2,y−2)及び検出画素H(x−1,
y−1)から成るx−y方向における検出画素列の各検
出画素の位相アンラップ処理済みの各位相値及び各座標
に基づいて第2の近似曲線を導出し、該第2の近似曲線
及び検出画素A(x,y)の座標に基づいて、検出画素
A(x,y)の予測近似位相値φ42を算出する。
Next, detection pixels J (x-3, y-3),
Detection pixel I (x-2, y-2) and detection pixel H (x-1,
y-1), a second approximate curve is derived based on the phase unwrapped phase values and the coordinates of the respective detection pixels in the detection pixel row in the xy direction composed of y-1). based on the coordinates of the pixel a (x, y), it calculates the predicted approximate phase value phi 42 of the detection pixel a (x, y).

【0085】さらに、検出画素F(x,y−3)、検出
画素D(x,y−2)及び検出画素B(x,y−1)から
成るy方向における検出画素列の各検出画素の位相アン
ラップ処理済みの各位相値及び各座標に基づいて第3の
近似曲線を導出し、該第3の近似曲線及び検出画素A
(x,y)の座標に基づいて、検出画素A(x,y)の予
測近似位相値φ43を算出する。
Further, each of the detection pixels in the detection pixel row in the y direction including the detection pixel F (x, y-3), the detection pixel D (x, y-2) and the detection pixel B (x, y-1) A third approximate curve is derived based on each phase value and each coordinate after the phase unwrap processing, and the third approximate curve and the detection pixel A
Based on the coordinates of (x, y), a predicted approximate phase value φ 43 of the detection pixel A (x, y) is calculated.

【0086】その後、予測された予測近似位相値φ41
φ42及びφ43を同定する(例えば、平均法又は最小自乗
法等による)ことによって予測位相値φ4を算出する
(ステップS601)。
Thereafter, the predicted approximate phase value φ 41 ,
identifying phi 42 and phi 43 (e.g., by averaging method or least square method) to calculate the predicted phase value phi 4 by (step S601).

【0087】本第3の実施の形態によれば、まず、x方
向における検出画素列の各検出画素の位相アンラップ処
理済みの各位相値及び各座標に基づいて第1の近似曲線
を導出し、次いで、x−y方向における検出画素列の各
検出画素の位相アンラップ処理済みの各位相値及び各座
標に基づいて第2の近似曲線を導出し、さらに、y方向
における検出画素列の各検出画素の位相アンラップ処理
済みの各位相値及び各座標に基づいて第3の近似曲線を
導出し、該導出した第1乃至第3の近似曲線に基づいて
算出した検出画素A(x,y)の予測近似位相値φ41
φ42及びφ43を同定することによって検出画素A(x,
y)の予測位相値φ4を求めるので、隣接する検出画素
B、C、Hの修正位相値との位相差が2π以上であって
も検出画素A(x,y)の修正位相値φ5を正確に算出す
ることができる。
According to the third embodiment, first, a first approximation curve is derived based on each phase value and each coordinate of each detection pixel in the detection pixel row in the x direction after phase unwrap processing, Next, a second approximate curve is derived based on each phase value and each coordinate of the phase unwrapped phase of each detection pixel in the detection pixel row in the xy direction, and further, each detection pixel in the detection pixel row in the y direction. Derives a third approximation curve based on each phase value and each coordinate after the phase unwrapping process, and predicts a detection pixel A (x, y) calculated based on the derived first to third approximation curves Approximate phase value φ 41 ,
detected by identifying phi 42 and phi 43 pixel A (x,
Since obtaining the predicted phase value phi 4 of y), the adjacent detection pixels B, C, corrected phase value of the phase difference is even more 2π detection pixel A with modified phase value of H (x, y) φ 5 Can be calculated accurately.

【0088】また、2又は4以上の近似曲線を用いて検
出画素A(x,y)の予測位相値φ4を求めてもよく、各
近似曲線は2又は4以上の検出画素の位相アンラップ処
理済みの各位相値及び各座標に基づいて導出してもよ
い。
Further, the predicted phase value φ 4 of the detected pixel A (x, y) may be obtained using two or more approximate curves, and each approximate curve is a phase unwrapping process of two or more detected pixels. It may be derived based on each phase value and each coordinate already processed.

【0089】更に、上述した位相アンラップ処理方法を
実行するプログラムを記憶した任意の記憶媒体が、上述
した位相シフト干渉測定装置に上記プログラムを供給
し、位相シフト干渉測定装置の制御コンピュータ21、
不図示のCPU又は不図示のMPUのいずれか1つが上
記プログラムを実行してもよい。上記プログラムを供給
する記憶媒体としては、例えば、フロッピー(登録商
標)デイスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気デ
ィスク、CD−ROM、CD−R、MO、磁気テープ、
不揮発性のメモリカード、若しくはROMなどがある。
Further, an arbitrary storage medium storing a program for executing the above-described phase unwrapping processing method supplies the above-mentioned program to the above-mentioned phase shift interference measurement apparatus, and controls the control computer 21 of the phase shift interference measurement apparatus.
Either a CPU (not shown) or an MPU (not shown) may execute the program. Examples of a storage medium for supplying the program include a floppy (registered trademark) disk, hard disk, optical disk, magneto-optical disk, CD-ROM, CD-R, MO, magnetic tape,
There is a nonvolatile memory card or a ROM.

【0090】また制御コンピュータ21、上記CPU又
は上記MPUのいずれか1つの代わりに、これらと同様
の作動をする不図示の回路が上述した実施の形態を実現
してもよい。
Further, instead of any one of the control computer 21, the CPU or the MPU, a circuit (not shown) which operates similarly to the above may realize the above-described embodiment.

【0091】また、記憶媒体が供給する上記プログラム
は、制御コンピュータ21に挿入された不図示の機能拡
張ボードや制御コンピュータ21に接続された不図示の
機能拡張ユニットに備わる不図示のメモリに書き込まれ
た後、上記機能拡張ボードや上記機能拡張ユニットに備
わる不図示のCPU等が上記プログラムの一部または全
部を実行してもよい。
The program supplied by the storage medium is written into a memory (not shown) provided in a function expansion board (not shown) inserted into the control computer 21 or a function expansion unit (not shown) connected to the control computer 21. After that, a CPU or the like (not shown) provided in the function expansion board or the function expansion unit may execute a part or all of the program.

【0092】この他、制御コンピュータ21上で稼働し
ているOSなどが上記プログラムの一部または全部を実
行してもよい。
In addition, an OS or the like running on the control computer 21 may execute some or all of the above programs.

【0093】[0093]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、請求項1記
載の位相シフト干渉測定装置、請求項11記載の位相シ
フト干渉測定方法及び請求項21記載の記憶媒体によれ
ば、エリアセンサが備える検出画素の2次元配列におけ
る各検出画素の近傍の複数の他の検出画素の修正位相値
に基づいて各検出画素の予測位相値を求め、且つラップ
された光学的位相値と求めた予測位相値との差異に基づ
いて各検出画素の光学的位相値を修正位相値にアンラッ
プするので、検出画素の真の位相値と該検出画素に隣接
する他の検出画素の位相値との差の絶対値がπ以上の位
相ラップを正確にアンラップできることに加え、アンラ
ップエラーの発生を防止することができる。
As described in detail above, according to the phase shift interference measuring apparatus of the first aspect, the phase shift interference measuring method of the eleventh aspect, and the storage medium of the twenty-first aspect, the area sensor is provided. A predicted phase value of each detected pixel is obtained based on the corrected phase values of a plurality of other detected pixels near each detected pixel in the two-dimensional array of the detected pixels, and the wrapped optical phase value and the obtained predicted phase value are obtained. And the optical phase value of each detection pixel is unwrapped to the corrected phase value based on the difference between the absolute value of the difference between the true phase value of the detection pixel and the phase value of another detection pixel adjacent to the detection pixel. Can accurately unwrap phase wraps that are greater than or equal to π, and can also prevent the occurrence of unwrap errors.

【0094】請求項6記載の位相シフト干渉測定装置及
び請求項16記載の位相シフト干渉測定方法によれば、
エリアセンサが備える検出画素の2次元配列における第
1の方向における他の検出画素の修正位相値と、第1の
方向とは異なる少なくとも1つの他の方向における他の
検出画素の修正位相値とに基づいて各検出画素の予測位
相値を求め、且つラップされた光学的位相値と求めた予
測位相値との差異に基づいて各検出画素の光学的位相値
を修正位相値にアンラップするので、検出画素の修正位
相値の精度を向上することができる。
According to the phase shift interference measuring apparatus of the sixth aspect and the phase shift interference measuring method of the sixteenth aspect,
A corrected phase value of another detected pixel in a first direction in a two-dimensional array of detected pixels included in the area sensor and a corrected phase value of another detected pixel in at least one other direction different from the first direction. Based on the difference between the wrapped optical phase value and the obtained predicted phase value, the optical phase value of each detected pixel is unwrapped to the corrected phase value. The accuracy of the corrected phase value of the pixel can be improved.

【0095】請求項8記載の位相シフト干渉測定装置及
び請求項18記載の位相シフト干渉測定方法によれば、
エリアセンサが備える検出画素の2次元配列における第
1の方向における2つ以上の他の検出画素の修正位相値
から近似曲線を導出し、第1の方向とは異なる少なくと
も1つの他の方向における2つ以上の他の検出画素の修
正位相値から少なくとも1つの別の近似曲線を導出し、
該導出した近似曲線に基づいて各検出画素の予測近似位
相値を求め、該予測近似位相値に基づいて各検出画素の
予測位相値を求め、且つラップされた光学的位相値と求
めた予測位相値との差異に基づいて各検出画素の光学的
位相値を修正位相値にアンラップするので、隣接する検
出画素との位相差が2π以上であっても検出画素の修正
位相値を正確に算出することができる。
According to the phase shift interference measuring apparatus of the eighth aspect and the phase shift interference measuring method of the eighteenth aspect,
An approximate curve is derived from the corrected phase values of two or more other detection pixels in the first direction in the two-dimensional array of the detection pixels provided in the area sensor, and the approximate curve is derived in at least one other direction different from the first direction. Deriving at least one other approximate curve from the corrected phase values of one or more other detected pixels;
A predicted approximate phase value of each detected pixel is determined based on the derived approximate curve, a predicted phase value of each detected pixel is determined based on the predicted approximate phase value, and a wrapped optical phase value and the determined predicted phase are calculated. Since the optical phase value of each detected pixel is unwrapped with the corrected phase value based on the difference from the detected value, the corrected phase value of the detected pixel is accurately calculated even if the phase difference between adjacent detected pixels is 2π or more. be able to.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態に係る位相シフト干
渉測定装置の概略構成を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a phase shift interference measurement device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施の形態に係る位相シフト干
渉測定装置によって実行される位相アンラップ処理のフ
ローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart of a phase unwrapping process performed by the phase shift interference measurement device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】図12の位相マップ1200の第1行の1次元
位相アンラップ処理が行われる範囲を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a range in which a one-dimensional phase unwrap process of a first row of a phase map 1200 in FIG. 12 is performed.

【図4】図12の位相マップ1200の第1列の1次元
位相アンラップ処理が行われる範囲を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a range in which a one-dimensional phase unwrapping process of a first column of a phase map 1200 in FIG. 12 is performed.

【図5】図12の位相マップ1200における2次元位
相アンラップ処理が行われる範囲を説明する図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a range in which a two-dimensional phase unwrapping process is performed in the phase map 1200 of FIG. 12;

【図6】図2のステップS203において実行される2
次元位相アンラップ処理のフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart showing a process executed in step S203 of FIG. 2;
It is a flowchart of a dimensional phase unwrap process.

【図7】本発明の第1の実施の形態に係る位相シフト干
渉測定装置が実行する2次元位相アンラップ処理の際に
作成されるテンプレートカーネルコアを説明する図であ
る。
FIG. 7 is a diagram illustrating a template kernel core created at the time of a two-dimensional phase unwrapping process performed by the phase shift interference measurement device according to the first embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第1の実施の形態に係る位相シフト干
渉測定装置による位相アンラップ処理の結果を示す図で
ある。
FIG. 8 is a diagram illustrating a result of a phase unwrapping process performed by the phase shift interference measurement device according to the first embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第2の実施の形態に係る位相シフト干
渉測定装置が実行する2次元位相アンラップ処理の際に
作成されるテンプレートカーネルコアを説明する図であ
る。
FIG. 9 is a diagram illustrating a template kernel core created at the time of a two-dimensional phase unwrapping process performed by the phase shift interference measurement device according to the second embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第3の実施の形態に係る位相シフト
干渉測定装置が実行する検出画素A(x,y)の予測位
相値φ4の算出方法を説明する図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating a method of calculating a predicted phase value φ 4 of a detection pixel A (x, y) performed by the phase shift interference measurement apparatus according to the third embodiment of the present invention.

【図11】位相シフト法によって算出された各検出画素
の位相値と修正された各検出画素の位相値との関係を説
明する1次元のグラフである。
FIG. 11 is a one-dimensional graph illustrating the relationship between the phase value of each detection pixel calculated by the phase shift method and the corrected phase value of each detection pixel.

【図12】位相シフト法によって算出された各検出画素
の位相値がマッピングされた位相マップの図である。
FIG. 12 is a diagram of a phase map on which phase values of each detection pixel calculated by the phase shift method are mapped.

【図13】図12の位相マップ1200上にマッピング
された全ての検出画素の位相値に対する1次元位相アン
ラップ処理の際に行われるx方向における検出画素の走
査を説明する図である。
FIG. 13 is a diagram illustrating scanning of the detection pixels in the x direction performed at the time of the one-dimensional phase unwrapping process on the phase values of all the detection pixels mapped on the phase map 1200 in FIG. 12;

【図14】図12の位相マップ1200上にマッピング
された全ての検出画素の位相値に対する1次元位相アン
ラップ処理の際に行われるy方向における検出画素の走
査を説明する図である。
14 is a diagram illustrating scanning of the detection pixels in the y-direction performed in the one-dimensional phase unwrapping process on the phase values of all the detection pixels mapped on the phase map 1200 in FIG.

【図15】アンラップエラーが発生する位相マップを説
明する図である。
FIG. 15 is a diagram illustrating a phase map in which an unwrap error occurs.

【図16】アンラップエラーの発生原因を説明する3次
元の模式図である。
FIG. 16 is a three-dimensional schematic diagram illustrating a cause of occurrence of an unwrap error.

【図17】x向におけるアンラップエラーを示す図であ
る。
FIG. 17 is a diagram showing an unwrap error in the x direction.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1200, 1500 位相マップ 1200, 1500 Topological map

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成12年10月30日(2000.10.
30)
[Submission date] October 30, 2000 (2000.10.
30)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図4[Correction target item name] Fig. 4

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図4】 FIG. 4

フロントページの続き (72)発明者 上島 泰 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 CC00 FF01 GG22 GG70 HH03 2F065 AA54 DD00 FF51 GG04 JJ03 JJ26 LL46 LL57 QQ29 QQ41 5B047 AA07 AB02 BA02 BB04 BC04 CA17 CB11 DC20 5B057 BA02 BA15 BA19 CA08 CA12 CA16 CB08 CB13 CB16 CH08 CH11 DA17 Continuing from the front page (72) Inventor Yasushi Ueshima F-term (reference) 2F064 AA09 CC00 FF01 GG22 GG70 HH03 2F065 AA54 DD00 FF51 GG04 JJ03 JJ26 LL46 LL57 QQ47 AQ07 5A BA02 BB04 BC04 CA17 CB11 DC20 5B057 BA02 BA15 BA19 CA08 CA12 CA16 CB08 CB13 CB16 CH08 CH11 DA17

Claims (21)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被検体表面からの反射光と参照面からの
参照光との光路長差に基づいて発生する干渉縞を検知す
る2次元配列の検出画素を備えるエリアセンサと、前記
検知された干渉縞に基づいて算出される光源波長周期の
整数倍がラップされた光学的位相値を前記被検体表面か
ら前記検出画素までの高さを表す修正位相値にアンラッ
プするアンラップ手段とを備える位相シフト干渉測定装
置において、前記アンラップ手段は、前記各検出画素の
近傍の複数の他の検出画素の前記修正位相値に基づいて
前記各検出画素の予測位相値を求め、且つ前記ラップさ
れた光学的位相値と前記求めた予測位相値との差異に基
づいて前記各検出画素の前記光学的位相値を前記修正位
相値にアンラップすることを特徴とする位相シフト干渉
測定装置。
An area sensor including a two-dimensional array of detection pixels for detecting interference fringes generated based on a difference in optical path length between light reflected from the surface of the subject and reference light from a reference surface; Unwrapping means for unwrapping an optical phase value in which an integer multiple of the light source wavelength period calculated based on the interference fringes is wrapped into a corrected phase value representing a height from the object surface to the detection pixel. In the interference measurement apparatus, the unwrapping unit obtains a predicted phase value of each of the detection pixels based on the corrected phase values of a plurality of other detection pixels in the vicinity of each of the detection pixels, and the wrapped optical phase A phase shift interferometer for unwrapping the optical phase value of each of the detection pixels with the corrected phase value based on a difference between the detected phase value and the calculated predicted phase value.
【請求項2】 前記アンラップ手段は、前記各検出画素
の前記予測位相値を、前記2次元配列における第1の方
向における前記他の検出画素の前記修正位相値と、前記
第1の方向とは異なる第2の方向における前記他の検出
画素の前記修正位相値とに基づいて求めることを特徴と
する請求項1記載の位相シフト干渉測定装置。
2. The method according to claim 2, wherein the unwrapping unit calculates the predicted phase value of each of the detected pixels by using the corrected phase value of the other detected pixels in a first direction in the two-dimensional array and the first direction. 2. The phase shift interference measuring apparatus according to claim 1, wherein the value is obtained based on the corrected phase value of the another detection pixel in a different second direction.
【請求項3】 前記各検出画素は、前記第1の方向にお
ける前記他の検出画素及び前記第2の方向における前記
他の検出画素に隣接することを特徴とする請求項2記載
の位相シフト干渉測定装置。
3. The phase shift interference according to claim 2, wherein each of the detection pixels is adjacent to the other detection pixel in the first direction and the other detection pixel in the second direction. measuring device.
【請求項4】 前記第2の方向は、前記第1の方向と直
交することを特徴とする請求項2又は3記載の位相シフ
ト干渉測定装置。
4. The phase shift interference measuring apparatus according to claim 2, wherein the second direction is orthogonal to the first direction.
【請求項5】 前記各検出画素の前記予測位相値は、前
記第1の方向における前記他の検出画素の前記修正位相
値と、前記第2の方向における前記他の検出画素の前記
修正位相値との平均値であることを特徴とする請求項2
乃至4いずれか1項に記載の位相シフト干渉測定装置。
5. The predicted phase value of each of the detected pixels includes the corrected phase value of the other detected pixel in the first direction and the corrected phase value of the other detected pixel in the second direction. 3. The average value of
5. The phase shift interference measuring apparatus according to any one of claims 4 to 4.
【請求項6】 前記アンラップ手段は、前記各検出画素
の前記予測位相値を、前記2次元配列における第1の方
向における前記他の検出画素の前記修正位相値と、前記
第1の方向とは異なる少なくとも1つの他の方向におけ
る前記他の検出画素の前記修正位相値とに基づいて求め
ることを特徴とする請求項1記載の位相シフト干渉測定
装置。
6. The unwrapping unit calculates the predicted phase value of each of the detected pixels by using the corrected phase values of the other detected pixels in a first direction in the two-dimensional array and the first direction. The phase shift interference measurement apparatus according to claim 1, wherein the determination is performed based on the corrected phase value of the other detection pixel in at least one different direction.
【請求項7】 前記各検出画素の前記予測位相値は、前
記第1の方向における前記他の検出画素の前記修正位相
値と、前記少なくとも1つの他の方向における前記他の
検出画素の前記修正位相値との平均値であることを特徴
とする請求項6記載の位相シフト干渉測定装置。
7. The predicted phase value of each of the detected pixels includes the corrected phase value of the other detected pixel in the first direction and the corrected phase value of the other detected pixel in the at least one other direction. 7. The phase shift interference measuring apparatus according to claim 6, wherein the average value is a phase value.
【請求項8】 前記アンラップ手段は、前記2次元配列
における第1の方向における2つ以上の前記他の検出画
素の前記修正位相値から近似曲線を導出し、前記第1の
方向とは異なる少なくとも1つの他の方向における2つ
以上の前記他の検出画素の前記修正位相値から少なくと
も1つの別の近似曲線を導出し、該導出した近似曲線に
基づいて前記各検出画素の予測近似位相値を求め、且つ
該予測近似位相値に基づいて前記各検出画素の前記予測
位相値を求めることを特徴とする請求項1記載の位相シ
フト干渉測定装置。
8. The unwrapping unit derives an approximate curve from the corrected phase values of two or more of the other detection pixels in a first direction in the two-dimensional array, and derives an approximate curve different from the first direction. Deriving at least one other approximated curve from the corrected phase values of two or more other detected pixels in one other direction, and calculating a predicted approximated phase value of each of the detected pixels based on the derived approximated curve; 2. The phase shift interference measuring apparatus according to claim 1, wherein the estimated phase value of each of the detection pixels is obtained based on the estimated approximate phase value.
【請求項9】 前記各検出画素の前記予測位相値は、前
記予測近似位相値で同定した値であることを特徴とする
請求項8記載の位相シフト干渉測定装置。
9. The phase shift interference measuring apparatus according to claim 8, wherein the predicted phase value of each of the detected pixels is a value identified by the predicted approximate phase value.
【請求項10】 前記アンラップ手段は、前記各検出画
素の前記予測位相値と前記光学的位相値との差異が所定
の値を越えるときは、前記光学的位相値に前記光源波長
周期の整数倍を加減算することによって前記各検出画素
の前記光学的位相値を前記修正位相値に修正することを
特徴とする請求項1乃至9いずれか1項に記載の位相シ
フト干渉測定装置。
10. The unwrapping means, when a difference between the predicted phase value and the optical phase value of each detection pixel exceeds a predetermined value, adds the optical phase value to an integral multiple of the light source wavelength period. The phase shift interference measurement apparatus according to any one of claims 1 to 9, wherein the optical phase value of each of the detection pixels is corrected to the corrected phase value by adding or subtracting.
【請求項11】 被検体表面からの反射光と参照面から
の参照光との光路長差に基づいて発生する干渉縞を2次
元配列の検出画素を備えるエリアセンサによって検知す
る検知工程と、前記検知された干渉縞に基づいて算出さ
れる光源波長周期の整数倍がラップされた光学的位相値
を前記被検体表面から前記検出画素までの高さを表す修
正位相値にアンラップするアンラップ工程とを有する位
相シフト干渉測定方法において、前記アンラップ工程
は、前記各検出画素の近傍の複数の他の検出画素の前記
修正位相値に基づいて前記各検出画素の予測位相値を求
め、且つ前記ラップされた光学的位相値と前記求めた予
測位相値との差異に基づいて前記各検出画素の前記光学
的位相値を前記修正位相値にアンラップすることを特徴
とする位相シフト干渉測定方法。
11. A detecting step of detecting an interference fringe generated based on an optical path length difference between a reflected light from a surface of a subject and a reference light from a reference surface by an area sensor including detection pixels in a two-dimensional array; An unwrapping step of unwrapping an optical phase value in which an integer multiple of the light source wavelength period calculated based on the detected interference fringes is wrapped to a corrected phase value representing a height from the subject surface to the detection pixel. In the phase shift interference measurement method having, the unwrapping step determines a predicted phase value of each of the detected pixels based on the corrected phase values of a plurality of other detected pixels in the vicinity of each of the detected pixels, and the wrapped. Phase shifting interference wherein the optical phase value of each of the detection pixels is unwrapped with the corrected phase value based on a difference between an optical phase value and the calculated predicted phase value. Measuring method.
【請求項12】 前記アンラップ工程は、前記各検出画
素の前記予測位相値を、前記2次元配列における第1の
方向における前記他の検出画素の前記修正位相値と、前
記第1の方向とは異なる第2の方向における前記他の検
出画素の前記修正位相値とに基づいて求めることを特徴
とする請求項11記載の位相シフト干渉測定方法。
12. The unwrapping step includes the step of: combining the predicted phase value of each of the detected pixels with the corrected phase values of the other detected pixels in a first direction in the two-dimensional array; 12. The phase shift interference measurement method according to claim 11, wherein the determination is performed based on the corrected phase value of the another detection pixel in a different second direction.
【請求項13】 前記各検出画素は、前記第1の方向に
おける前記他の検出画素及び前記第2の方向における前
記他の検出画素に隣接することを特徴とする請求項12
記載の位相シフト干渉測定方法。
13. The detection pixel according to claim 12, wherein each of the detection pixels is adjacent to the other detection pixel in the first direction and the other detection pixel in the second direction.
The described phase shift interference measurement method.
【請求項14】 前記第2の方向は、前記第1の方向と
直交することを特徴とする請求項12又は13記載の位
相シフト干渉測定方法。
14. The phase shift interference measuring method according to claim 12, wherein the second direction is orthogonal to the first direction.
【請求項15】 前記各検出画素の前記予測位相値は、
前記第1の方向における前記他の検出画素の前記修正位
相値と、前記第2の方向における前記他の検出画素の前
記修正位相値との平均値であることを特徴とする請求項
12乃至14いずれか1項に記載の位相シフト干渉測定
方法。
15. The predicted phase value of each of the detection pixels is:
The average value of the corrected phase value of the other detection pixel in the first direction and the correction phase value of the other detection pixel in the second direction. The phase shift interference measurement method according to claim 1.
【請求項16】 前記アンラップ工程は、前記各検出画
素の前記予測位相値を、前記2次元配列における第1の
方向における前記他の検出画素の前記修正位相値と、前
記第1の方向とは異なる少なくとも1つの他の方向にお
ける前記他の検出画素の前記修正位相値とに基づいて求
めることを特徴とする請求項11記載の位相シフト干渉
測定方法。
16. The unwrapping step includes the step of: estimating the predicted phase value of each of the detected pixels by comparing the corrected phase value of the other detected pixels in a first direction in the two-dimensional array with the first direction. 12. The phase shift interference measurement method according to claim 11, wherein the determination is performed based on the corrected phase value of the another detection pixel in at least one different direction.
【請求項17】 前記各検出画素の前記予測位相値は、
前記第1の方向における前記他の検出画素の前記修正位
相値と、前記少なくとも1つの他の方向における前記他
の検出画素の前記修正位相値との平均値であることを特
徴とする請求項16記載の位相シフト干渉測定方法。
17. The prediction phase value of each of the detection pixels is:
17. The average value of the corrected phase value of the another detection pixel in the first direction and the corrected phase value of the other detection pixel in the at least one other direction. The described phase shift interference measurement method.
【請求項18】 前記アンラップ工程は、前記2次元配
列における第1の方向における2つ以上の前記他の検出
画素の前記修正位相値から近似曲線を導出し、前記第1
の方向とは異なる少なくとも1つの他の方向における2
つ以上の前記他の検出画素の前記修正位相値から少なく
とも1つの別の近似曲線を導出し、該導出した近似曲線
に基づいて前記各検出画素の予測近似位相値を求め、且
つ該予測近似位相値に基づいて前記各検出画素の前記予
測位相値を求めることを特徴とする請求項11記載の位
相シフト干渉測定方法。
18. The method according to claim 18, wherein the unwrapping step derives an approximate curve from the corrected phase values of two or more other detection pixels in a first direction in the two-dimensional array.
2 in at least one other direction different from the direction of
Deriving at least one other approximate curve from the corrected phase values of the one or more other detected pixels, determining a predicted approximate phase value of each of the detected pixels based on the derived approximate curve, and 12. The phase shift interference measurement method according to claim 11, wherein the predicted phase value of each of the detection pixels is obtained based on a value.
【請求項19】 前記各検出画素の前記予測位相値は、
前記予測近似位相値で同定した値であることを特徴とす
る請求項18記載の位相シフト干渉測定方法。
19. The predicted phase value of each of the detection pixels is:
19. The phase shift interference measurement method according to claim 18, wherein the value is identified by the predicted approximate phase value.
【請求項20】 前記アンラップ工程は、前記各検出画
素の前記予測位相値と前記光学的位相値との差異が所定
の値を越えるときは、前記光学的位相値に前記光源波長
周期の整数倍を加減算することによって前記各検出画素
の前記光学的位相値を前記修正位相値に修正することを
特徴とする請求項11乃至19いずれか1項に記載の位
相シフト干渉測定方法。
20. The unwrapping step, wherein when the difference between the predicted phase value and the optical phase value of each detection pixel exceeds a predetermined value, the optical phase value is set to an integral multiple of the light source wavelength period. 20. The phase shift interference measurement method according to claim 11, wherein the optical phase value of each of the detection pixels is corrected to the corrected phase value by adding or subtracting.
【請求項21】 位相シフト干渉測定方法を実行するプ
ログラムを記憶する読み出し可能な記憶媒体であって、
前記プログラムは、被検体表面からの反射光と参照面か
らの参照光との光路長差に基づいて発生する干渉縞を2
次元配列の検出画素を備えるエリアセンサによって検知
する検知モジュールと、前記検知された干渉縞に基づい
て算出される光源波長周期の整数倍がラップされた光学
的位相値を前記被検体表面から前記検出画素までの高さ
を表す修正位相値にアンラップするアンラップモジュー
ルとを有し、前記アンラップモジュールは、前記各検出
画素の近傍の複数の他の検出画素の前記修正位相値に基
づいて前記各検出画素の予測位相値を求め、且つ前記ラ
ップされた光学的位相値と前記求めた予測位相値との差
異に基づいて前記各検出画素の前記光学的位相値を前記
修正位相値にアンラップすることを特徴とする記憶媒
体。
21. A readable storage medium for storing a program for executing a phase shift interference measurement method,
The program generates an interference fringe generated based on an optical path length difference between the reflected light from the object surface and the reference light from the reference surface.
A detection module that detects an area sensor having detection pixels in a three-dimensional array, and an optical phase value in which an integer multiple of a light source wavelength cycle calculated based on the detected interference fringes is wrapped, from the object surface; An unwrap module for unwrapping to a corrected phase value representing a height up to a pixel, wherein the unwrap module is configured to detect each of the detected pixels based on the corrected phase values of a plurality of other detected pixels near each of the detected pixels. And unwrapping the optical phase value of each of the detection pixels with the corrected phase value based on a difference between the wrapped optical phase value and the obtained predicted phase value. Storage medium.
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JP2002195806A (en) * 2000-12-26 2002-07-10 Mitsutoyo Corp Method and device for unwrapping two-dimensional phase data in interferometer
CN100422687C (en) * 2006-08-30 2008-10-01 天津大学 Phase solution package method base on template in micro-nano structure 3-D contour measuring
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CN103027701A (en) * 2011-10-04 2013-04-10 富士胶片株式会社 Radiation imaging apparatus and image processing method

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