JP2013057688A - 形状測定方法及び形状測定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】形状測定方法は、n=1〜N(Nは3以上の整数)とし、参照光の光軸上において異なるN個の位置を第1位置〜第N位置と称するとき、参照面を第n位置に固定し、物体光を被検物の光軸と所定の角度をなす方向から照射して、被検物をその光軸を中心に回転させながら、干渉縞を、被検物上で重複領域を有して隣接し合う複数の領域ごとに取得される複数の第n干渉縞として取得する第n工程を備え、第1工程から第N工程を行う干渉縞画像取得工程S11の後に、複数の領域のそれぞれに対応する干渉縞を用いて位相解析を行い、部分表面形状データを取得する位相解析工程S12と、部分表面形状データを重複領域でつなぎ合わせて被検物の輪帯状領域又は全体の表面形状データを取得する統合工程S13と、を備える。
【選択図】図5
Description
測定結果をつなぎ合わせる方法としては、予め複数の測定領域を互いに重なり合うように設定し、重なり合う部分の一方の測定データと他方の測定データとの相関関数が最大値をとるように他方の測定データ全部を座標変換してフィッティングをする方法が知られている(例えば、特許文献2参照)。
この場合、処理をより高速化することができる。
CCD素子8によって取得された干渉縞を含む被検物Sの表面画像は画像処理部3に送られ、被検物Sの形状測定のために処理加工が行われる。画像処理部3の詳細な構成については後述する。
なお、画像処理部3及び制御部13は、形状測定装置1の内部に設けられてもよいし、干渉計2と接続されたパソコン等の外部機器に設けられてもよい。
まず、ステップS1において、スピンドル21に固定された光学素子SBに対して、研磨機制御部26を介して研磨部22の砥石25を接触させ、回転機構24によってスピンドル21を回転させて光学素子SBの表面加工を行う。加工終了後、形状測定装置1による表面形状測定を行うために、光学素子SBの表面を洗浄し、研磨機制御部26によって研磨部22が退避させられる。そして、続くステップS2において、形状測定装置1を用いて光学素子SBの表面形状が測定される。
ここで、既定の位置としては、物体光L1が照射される領域内における光学素子SBの近似曲率半径に、物体光L1の波面の曲率半径が一致する位置、とすることが望ましい。
この状態で、光学素子SBの外周上の任意の位置を基準位置PSと設定し、基準位置PSが図6における最上部に位置する状態(開始位置)から表面画像の取得を開始する。
例えば、本実施形態において、各領域R1からR4は、光学素子SBの回転角にして90度ずつ異なっているので、光学素子が90度回転する750ミリ秒(ms)のサンプリング周期で干渉縞を取得すればよい。このように、演算部11は、光学素子SBの回転速度と取得する表面画像の設定位置から必要なサンプリング周期を算出する。
不正値か否かの判断は、ユーザが表面形状データを見て逐次判断してもよいし、データ統合部12に当該判断のための条件を与えて自動判別させてもよい。例えば、所定の範囲から外れる外れ値を不正値と判断する、あるいは、隣接する点列データ間の差が所定値以上のときに、点列データの平均値からより離れた点列データの方を不正値と判断するなどの条件が挙げられる。
したがって、各領域の表面画像を取得する度に、参照球面5を第1位置P1ないし第4位置P4の各位置に移動させる必要がないので、従来の方法と同程度の精度を有する表面形状測定を、はるかに短い時間で完了することができる。
また、近似曲線を取得する際の座標の重み付けについては、特定の周波数に該当する座標の重みを重くしたり軽くしたりして変化させる、いわゆる周波数フィルタを用いて行ってもよい。
また、上述したNURBS関数のメリットはなくなるものの、一般的な多項式等によって近似曲線を取得して、フィッティングを行ってもよい。
2 干渉計
4 光源
5 参照球面(参照面)
8 CCD素子(撮像部)
11 演算部(位相解析部)
12 データ統合部
L1 物体光
L2 参照光
M 指標形状
P1 第1位置
P2 第2位置
P3 第3位置
S12 位相解析工程
S13 統合工程
SB 光学素子(被検物)
Claims (3)
- 光源から発する光を被検物に照射される物体光と基準となる参照光とに分離し、前記被検物の表面で反射された前記物体光と前記参照光との光路差によって得られる干渉縞を解析する干渉計を用いて前記被検物の表面形状を測定する形状測定方法であって、
n=1,2,…,N(ただし、Nは3以上の整数)とし、前記参照光の光軸上において異なるN個の位置を、第1位置、第2位置、…、第N位置と称するとき、
前記参照面を前記第n位置に固定し、前記物体光を前記被検物の光軸と所定の角度をなす方向から照射して、前記被検物をその光軸を中心に回転させながら、前記干渉縞を、前記被検物上で重複領域を有して隣接し合う複数の領域ごとに断続的に取得される複数の第n干渉縞として取得する第n工程と、
前記第1工程から前記第N工程を行った後に、前記複数の領域のそれぞれに対応する前記第1干渉縞、前記第2干渉縞、…、第N干渉縞を用いて位相解析を行い、前記被検物の前記複数の領域におけるそれぞれの表面形状を示す部分表面形状データを取得する位相解析工程と、
前記部分表面形状データを前記重複領域でつなぎ合わせて前記被検物の表面形状の一部である輪帯状領域又は全体の表面形状データを取得する統合工程と、
を備えることを特徴とする形状測定方法。 - 前記統合工程では、
互いに重複領域を有する前記部分表面形状データのうちの一方に対して近似関数による当てはめを行って前記部分表面形状データのうちの一方の近似曲線を取得し、
前記近似関数と前記部分表面形状データのうちの他方との差の自乗和が最小となるように前記部分表面形状データのうちの他方を座標変換して繋ぎ合わせる
ことを特徴とする請求項1に記載の形状測定方法。 - 光源から発する光を被検物に照射される物体光と参照面で反射される参照光とに分離し、前記被検物の表面で反射された前記物体光と前記参照光との光路差によって得られる干渉縞を含む被検物の一部の表面画像を撮像し、該表面画像を解析する干渉計を用いて前記被検物の表面形状を測定する形状測定装置であって、
前記被検物をその光軸を中心として回転可能に保持するスピンドル部と、
前記干渉計の前記参照面を前記参照光の光軸上の異なる複数の位置に移動させる第1の移動機構と、
前記干渉計からの前記物体光を前記被検物の光軸と所定の角度をなす方向から照射する位置に前記干渉計を移動する第2の移動機構と、
n=1,2,…,N(ただし、Nは3以上の整数)とし、前記参照光の光軸上において異なるN個の位置を、第1位置、第2位置、…、第N位置と称するとき、
前記スピンドル部、前記第1の移動機構、前記第2の移動機構、および前記干渉計を制御して、前記参照面を前記第n位置に固定し、前記物体光を前記被検物の光軸と所定の角度をなす方向から照射して、前記被検物をその光軸を中心に回転させながら、前記干渉縞を、前記被検物上で重複領域を有して隣接し合う複数の領域ごとに断続的に取得される複数の第n干渉縞として取得する制御部と、
前記複数の領域のそれぞれに対応する前記第1干渉縞、前記第2干渉縞、…、第N干渉縞を用いて前記干渉縞の位相解析を行い、前記被検物の前記複数の領域におけるそれぞれの表面形状を示す部分表面形状データを取得する位相解析部と、
前記部分表面形状データを前記重複領域でつなぎ合わせて、前記被検物の表面形状の一部である輪帯状領域又は前記被検物全体の表面形状データに統合するデータ統合部と、
を備えることを特徴とする形状測定装置。
Priority Applications (1)
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JP2012281249A JP2013057688A (ja) | 2012-12-25 | 2012-12-25 | 形状測定方法及び形状測定装置 |
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JP2012281249A JP2013057688A (ja) | 2012-12-25 | 2012-12-25 | 形状測定方法及び形状測定装置 |
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JP2008170697A Division JP5173629B2 (ja) | 2008-06-30 | 2008-06-30 | 形状測定装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2013057688A true JP2013057688A (ja) | 2013-03-28 |
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ID=48133648
Family Applications (1)
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JP2012281249A Pending JP2013057688A (ja) | 2012-12-25 | 2012-12-25 | 形状測定方法及び形状測定装置 |
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JP (1) | JP2013057688A (ja) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6298205A (ja) * | 1985-10-25 | 1987-05-07 | Olympus Optical Co Ltd | 形状測定装置 |
JPH04290907A (ja) * | 1991-03-19 | 1992-10-15 | Fuji Photo Optical Co Ltd | 被測定面における分割域間の接続方法及び分割域間の 波面接続方法 |
JPH05223541A (ja) * | 1992-02-14 | 1993-08-31 | Nikon Corp | 形状測定法および形状測定システム |
JP2004333172A (ja) * | 2003-04-30 | 2004-11-25 | Canon Inc | 干渉計 |
-
2012
- 2012-12-25 JP JP2012281249A patent/JP2013057688A/ja active Pending
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