JP2014132252A - Measurement method, measurement device and article fabrication method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、測定方法、測定装置および物品の製造方法に関する。 The present invention relates to a measurement method, a measurement apparatus, and a method for manufacturing an article.
被検面に向けて光を出射する出射部を含む測定装置において、出射部から出射される光の出射角度を変えて被検面の形状を測定する測定方法がある。このような測定方法では、出射部から被検面上の測定箇所に向けて光を出射し、そのときにおける光の出射角度を示す角度情報、および当該測定箇所と出射部との距離を示す距離情報を計測する。これら角度情報および距離情報により当該測定箇所の位置(高さ)を取得することができ、このような計測を複数の測定箇所において行うことにより、被検面の形状を測定することができる。 In a measurement apparatus including an emission unit that emits light toward a test surface, there is a measurement method that measures the shape of the test surface by changing the emission angle of light emitted from the emission unit. In such a measurement method, light is emitted from the emission part toward the measurement location on the surface to be measured, angle information indicating the emission angle of the light at that time, and a distance indicating the distance between the measurement location and the emission portion Measure information. The position (height) of the measurement location can be acquired from the angle information and the distance information, and the shape of the test surface can be measured by performing such measurement at a plurality of measurement locations.
しかしながら、出射部から測定箇所に光を照射して計測された距離情報には、被検面における光の散乱で発生するスペックルノイズなどにより誤差が生じてしまいうる。このように距離情報に誤差が生じていると、被検面の形状を高精度に測定することが困難となってしまう。そこで、測定箇所を含む領域内における複数の測定点で各測定点と出射部との距離の計測を行い、各測定点で計測された距離の平均値を当該測定箇所における距離情報として用いる方法が提案されている(特許文献1参照)。この方法を用いることで、スペックルノイズなどにより距離情報に生じる誤差を低減することができる。 However, the distance information measured by irradiating the measurement location with light from the emitting portion may cause an error due to speckle noise generated by light scattering on the surface to be measured. Thus, if there is an error in the distance information, it becomes difficult to measure the shape of the test surface with high accuracy. Therefore, there is a method in which the distance between each measurement point and the emission part is measured at a plurality of measurement points in the region including the measurement point, and the average value of the distances measured at each measurement point is used as distance information at the measurement point. It has been proposed (see Patent Document 1). By using this method, errors that occur in distance information due to speckle noise or the like can be reduced.
特許文献1に記載された測定方法では、スペックルノイズなどによる距離情報の誤差を低減するため、測定箇所を含む領域内における複数の測定点で計測された距離の平均値が、当該測定箇所における距離情報として用いられている。 In the measurement method described in Patent Document 1, in order to reduce an error in distance information due to speckle noise or the like, an average value of distances measured at a plurality of measurement points in a region including the measurement point is calculated at the measurement point. Used as distance information.
近年、大きな曲率を有する被検面など、様々な形状の被検面を高精度に測定することが求められている。しかしながら、特許文献1に記載された測定方法では、スペックルノイズなどによる距離情報の誤差を低減できたとしても、複数の測定点で計測された距離の平均値と、測定箇所における距離情報との間に誤差が生じてしまう。そして、このような誤差が生じていると、被検面の形状を高精度に測定することが困難になってしまいうる。 In recent years, it has been demanded to measure a test surface having various shapes such as a test surface having a large curvature with high accuracy. However, with the measurement method described in Patent Document 1, even if the error in distance information due to speckle noise or the like can be reduced, the average value of the distances measured at a plurality of measurement points and the distance information at the measurement points An error occurs in the meantime. If such an error occurs, it may be difficult to measure the shape of the test surface with high accuracy.
そこで、本発明は、被検面上の測定箇所の位置を高精度に測定する上で有利な技術を提供することを例示的目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a technique advantageous in measuring the position of a measurement location on a surface to be measured with high accuracy.
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての測定方法は、被検面に向けて光を出射する出射部から前記被検面上の測定箇所に光を出射した際の光の出射角度を示す角度情報、および、前記測定箇所と前記出射部との距離を示す距離情報に基づいて、前記測定箇所の位置を測定する測定方法であって、前記測定箇所を含む領域内における複数の測定点のそれぞれと前記出射部との距離の平均値を計測する計測工程と、前記被検面の設計データを用いて、前記被検面が設計値どおりに形成されていると仮定し、当該仮定において、前記測定箇所と前記出射部との距離と、前記複数の測定点と前記出射部との距離の平均値と、の差を第1オフセット値として計算する計算工程と、前記計測工程で計測された前記距離の平均値を、前記第1オフセット値で校正する校正工程と、前記第1オフセット値で校正された値を前記距離情報として用い、前記測定箇所の位置を決定する決定工程と、を含む、ことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a measurement method according to one aspect of the present invention provides light emission when light is emitted from a light emitting portion that emits light toward a test surface to a measurement location on the test surface. A measurement method for measuring the position of the measurement location based on angle information indicating an angle and distance information indicating a distance between the measurement location and the emission part, and a plurality of methods in a region including the measurement location Assuming that the test surface is formed according to the design value, using the measurement process of measuring the average value of the distance between each of the measurement points and the emitting portion, and the design data of the test surface, In the assumption, a calculation step of calculating a difference between a distance between the measurement location and the emission portion and an average value of the distances between the plurality of measurement points and the emission portion as a first offset value; and The average value of the measured distance is calculated as the first offset. Using a calibration step to calibrate a set value, the calibration value by the first offset value as the distance information includes a determination step of determining the position of the measurement point, it is characterized.
本発明によれば、例えば、被検面上の測定箇所の位置を高精度に測定する上で有利な技術を提供することができる。 According to the present invention, for example, it is possible to provide a technique advantageous in measuring the position of a measurement location on a surface to be measured with high accuracy.
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材ないし要素については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。また、各図において、被検面上で互いに直交する方向をそれぞれX方向およびY方向とし、被検面に直交する方向をZ方向とする。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, in each figure, the same reference number is attached | subjected about the same member thru | or element, and the overlapping description is abbreviate | omitted. Moreover, in each figure, the direction orthogonal to each other on the test surface is defined as the X direction and the Y direction, respectively, and the direction orthogonal to the test surface is defined as the Z direction.
<第1実施形態>
本発明の第1実施形態の測定装置100について、図1を参照して説明する。測定装置100は、投受光部3および走査部4を有する出射部2と、距離計測部5と、出射角度計測部6と、校正部7と、決定部8とを含む測定系1により構成されている。測定系1は、被検物9における被検面10上の測定箇所に向けて出射部2から光を出射した際の光の出射角度θ(角度情報)、および当該測定箇所と出射部2との距離(距離情報)に基づいて当該測定箇所の位置(例えばZ方向)を測定する。そして、測定系1は、出射部2から出射される光の出射角度θを変えることにより被検面上で光を走査し、被検面上における複数の測定箇所について位置(Z方向)をそれぞれ測定することにより、被検面の形状を測定することができる。
<First Embodiment>
A
出射部2の投受光部3は、例えば、光源3a、受光素子3b、ビームスプリッタ3cおよび干渉光生成部3dを含みうる。光源3aは、例えばレーザーダイオードにより構成され、ビーム状のレーザー光(光)を生成する。生成された光は、ビームスプリッタ3cにより光路を変えられ、走査部4を介して被検面10に向けて出射される。受光素子3bは、フォトダイオードや、光を被検面上で走査させる方向(出射角度を変える方向(第1実施形態ではX方向))における被検面の形状を測定できるように配置された複数の画素を含む。そして、各画素は、例えばCCD(電荷結合素子)センサやCMOS(相補型金属酸化膜半導体)センサなどにより構成されている。また、出射部2の走査部4は、例えばガルバノミラーを含む。ガルバノミラーは、それに供給される駆動電圧に応じた量だけ回転し、光源3aにより生成された光の出射角度を、例えばX方向に沿って変えることができる。これにより、走査部4を通過した光を被検面上において、X方向に沿って走査することができる。走査部4は、光の出射角度(ガルバノミラーの角度)を電気信号として出射角度計測部6に供給する。ここで、第1実施形態の走査部4は、光の出射角度を変える素子としてガバルノミラーを用いているが、それに限られるものではなく、例えば、音響光学素子、ポリゴンミラーまたはMEMSを用いてもよい。
The light projecting / receiving unit 3 of the
被検面10で反射した光は、走査部4を介して投受光部3に再度入射し、ビームスプリッタ3cを通過して干渉光生成部3dに入射する。干渉光生成部3dは、例えば、第1ポラライザ3d1と、複屈折結晶3d2と、第2ポラライザ3d3とを含む。第1ポラライザ3d1を通過した光は、直交する偏向成分を有する光に分離され、複屈折結晶3d2に入射する。複屈折結晶3d2は、偏向成分に応じて異なる屈折率を有する結晶である。そのため、第1ポラライザ3d1により分離された光は、偏向成分に応じて複屈折結晶3d2内を通過する距離が異なり、互いに異なる位相遅れを有することとなる。複屈折結晶3d2を通過した光は、第2ポラライザ3d3を通過することにより偏向成分が整合され、位相遅れに応じた干渉光として投受光部3の受光素子3bに照射される。これにより、受光素子3b上に干渉縞を発生させることができる。干渉縞は、出射部2と被検面上において光が照射される部分との間の距離Lの変化に応じて縞間隔が変化するため、その縞間隔を解析することにより距離Lを計測することができる。受光素子3bは、干渉光により生じた干渉縞を干渉信号として距離計測部5に供給する。
The light reflected by the
距離計測部5は、投受光部3の受光素子3bにより供給された干渉信号に対してフーリエ変換などの処理を行うことにより、出射部2と被検面上において光が照射される部分との間の距離Lを計測する。出射角度計測部6は、走査部4により供給された電気信号により、出射部2から出射される光の出射角度θを計測する。このように距離Lおよび出射角度θを計測する工程は、出射角度を変える方向(X方向)に沿って被検面上に配列した複数の測定箇所ごとに行われる。ここで、出射部2から各測定箇所に向けて光を出射して計測された距離Lおよび出射角度θを、以下では、各測定箇所における距離Lnおよび出射角度θnとする。
The distance measuring unit 5 performs a process such as Fourier transform on the interference signal supplied by the
決定部8は、距離計測部5により計測された各測定箇所における距離Ln(距離情報)、および出射角度計測部6により計測された各測定箇所における出射角度θn(角度情報)に基づいて各測定箇所の位置(Z方向)を決定する。このように、X方向に沿って配列した各測定箇所の位置を、各測定箇所における距離Lnおよび出射角度θnに基づいて決定することにより、被検面10のX方向における形状(X−Z平面に沿った被検物の断面形状)を測定することができる。また、被検面10のX方向における形状を測定する工程を、測定系1または被検物9をY方向に少しずつ移動させながら繰り返し行うことにより、被検面10の全面にわたって形状(XY平面)を測定することができる。
The
測定装置100において、出射部2から測定箇所に光を照射して計測された距離情報には、被検面10における光の散乱で発生するスペックルノイズなどにより誤差が生じてしまいうる。このように、距離情報にスペックルノイズなどにより誤差が生じていると、被検面の形状を高精度に測定することが困難となってしまう。そのため、測定装置100は、測定箇所を含む領域内における複数の測定点に出射部2から光を照射し、各測定点で計測された距離Lの平均値(距離LnAVE)を当該測定箇所における距離Ln(距離情報)として距離計測部5により計測する。これにより、スペックルノイズなどの誤差を低減することができる。同様に、測定装置100は、各測定点で計測された出射角度θの平均値(出射角度θnAVE)を、当該測定箇所における出射角度θn(角度情報)として出射角度計測部6により計測する。例えば、測定装置100は、測定箇所10aを含む領域10bにおける複数の測定点10b1〜10b4において距離Lおよび出射角度θをそれぞれ計測する。そして、測定装置100は、測定点10b1〜10b4においてそれぞれ計測された距離Lの平均値(距離LnAVE)を、測定箇所10aにおける距離Lnとして用いる。また、測定装置100は、測定点10b1〜10b4においてそれぞれ計測された出射角度θの平均値(出射角度θnAVE)を、測定箇所10aにおける出射角度θnとして用いる。ここで、距離LnAVEは、測定点10b1〜10b4においてそれぞれ計測された距離Lだけではなく、測定箇所10aにおいて計測された距離Lnも含んだときの平均値としてもよい。同様に、出射角度θnAVEは、測定点10b1〜10b4においてそれぞれ計測された出射角度θだけではなく、測定箇所10aにおいて計測された出射角度θnも含んだときの平均値としてもよい。
In the measuring
近年、大きな曲率を有する被検面など、様々な形状の被検面を測定することが求められている。しかしながら、各測定点で計測された距離Lの平均値(距離LnAVE)を測定箇所における距離Lnとする場合、スペックルノイズなどによる誤差を低減できたとしても、距離LnAVEと距離Lnとの間に誤差が生じてしまう。また、出射角度θnAVEと出射角度θnとの間にも誤差が生じてしまう。そして、このような誤差が生じていると、被検面の形状を高精度に測定することが困難になってしまいうる。そこで、第1実施形態の測定装置100は、距離計測部5により計測された距離LnAVE、および出射角度計測部6により計測された出射角度θnAVEを被検面10の設計データに基づいてそれぞれ校正する校正部7を、決定部8の前に含んでいる。校正部7は、被検面10の設計データを用いて、被検面10が設計値どおりに形成されていると仮定し、当該仮定において、測定箇所と出射部2との距離Ln’および各測定点と出射部2との距離Lの平均値(距離Ln’AVE)を取得する。そして、校正部7は、当該仮定した場合における距離Ln’と距離Ln’AVEとの差を第1オフセット値として計算し、距離計測部5により計測された距離LnAVEを第1オフセット値で校正する。また、校正部7は、当該仮定において、測定箇所に出射部2から光を出射した際の出射角度θn’、および各測定点に出射部2から光を出射した際の出射角度θの平均値(出射角度θn’AVE)を取得する。そして、校正部7は、当該仮定した場合における出射角度θn’と出射角度θn’AVEとの差を第2オフセット値として計算し、出射角度計測部6により計測された出射角度θnAVEを第2オフセット値で校正する。これにより、被検面10の形状が大きく湾曲していたり、歪んでいたりする場合であっても、被検面10の形状を高精度に測定することができる。
In recent years, it has been required to measure test surfaces of various shapes such as a test surface having a large curvature. However, when the average value (distance L nAVE ) of the distance L measured at each measurement point is used as the distance L n at the measurement location, even if the error due to speckle noise or the like can be reduced, the distance L nAVE and the distance L n An error will occur between An error also occurs between the emission angle θ nAVE and the emission angle θ n . If such an error occurs, it may be difficult to measure the shape of the test surface with high accuracy. Therefore, the
ここで、第1実施形態の測定装置100(測定系1)において被検面10の形状を測定する測定方法を、校正部7における校正工程と併せて、図2を参照しながら説明する。図2は、被検面10の形状を測定する測定方法を示すフローチャートである。
Here, a measurement method for measuring the shape of the
S101では、測定系1は、測定箇所を含む領域内における複数の測定点で計測された出射角度θの平均値(出射角度θnAVE)を、当該測定箇所における出射角度θn(角度情報)として出射角度計測部6により計測する。また、測定系1は、測定箇所を含む領域内における複数の測定点で計測された距離Lの平均値(距離LnAVE)を、当該測定箇所における距離Ln(距離情報)として距離計測部5により計測する。このような計測は、被検面上の複数の測定箇所において行われる。計測された各測定箇所における出射角度θnAVEおよび距離LnAVEは、例えば図3のように示される。図3は、被検面上のX方向の位置に対する出射角度θ(図3(a))および距離L(図3(b))を示す図である。図3において、横軸(X軸)上の点31は各測定箇所を示し、図3(a)の点32は各測定箇所における出射角度θnとして計測された出射角度θnAVEを示し、図3(b)の点33は各測定箇所における距離Lnとして計測された距離LnAVEを示す。ここで、複数の測定箇所は、任意に設定される被検面上の位置であり、例えば、X方向に沿って一定の間隔で被検面上に配列するように設定される。また、測定箇所を含む領域は、当該測定箇所を中心とするように設定され、複数の測定点は、例えば、X方向に沿って配列するように設定される。
In S101, the measurement system 1 uses the average value (exit angle θ nAVE ) of the exit angle θ measured at a plurality of measurement points in the region including the measurement place as the exit angle θ n (angle information) at the measurement place. Measurement is performed by the emission angle measurement unit 6. In addition, the measurement system 1 uses the average value (distance L nAVE ) of the distance L measured at a plurality of measurement points in the region including the measurement location as the distance L n (distance information) at the measurement location. Measure by Such measurement is performed at a plurality of measurement points on the surface to be measured. The emission angle θ nAVE and the distance L nAVE at each measured measurement point are shown, for example, as shown in FIG. FIG. 3 is a diagram showing an emission angle θ (FIG. 3A) and a distance L (FIG. 3B) with respect to a position in the X direction on the test surface. In FIG. 3, a
S102では、測定系1は、被検面10が設計値どおりに形成されていると仮定し、当該仮定において、被検面上のX方向の位置に対する出射角度θ’の関係を示す出射角度θ’のプロファイル(第2プロファイル)を校正部7により生成する。また、測定系1は、被検面10が設計値どおりに形成されていると仮定し、当該仮定において、被検面上のX方向の位置に対する距離L’の関係を示す距離L’のプロファイル(第1プロファイル)を校正部7により生成する。即ち、出射角度θ’のプロファイルおよび距離L’のプロファイルは、被検面10の設計データ(CADデータ)を用いて生成される。例えば、校正部7は、被検面10が設計値どおりに形成されていると仮定した場合における被検面上の各測定点(設計データにおける各測定点)に出射部2から光を照射した際における光の出射角度θ’を式(1)を用いて取得していく。これにより、出射角度θ’のプロファイルを生成することができる。また、校正部7は、設計データにおける各測定点と出射部2との距離L’を式(2)を用いて取得していくことにより、距離L’のプロファイルを生成することができる。ここで、xwおよびywは設計データにおける各測定点の座標であり、xp、ypおよびzpは出射部2の座標である。また、Fは、設計データにおける各測定点の座標と出射部2の座標とにより出射角度θ’を算出するための関数であり、Gdesignは、設計データにおける各測定点の座標と出射角度θ’とにより距離L’を算出するための関数である。
In S102, the measurement system 1 assumes that the
このように被検面10の設計データを用いて生成された出射角度θ’のプロファイルおよび距離L’のプロファイルは、例えば図4に示される。図4は、被検面上のX方向の位置に対する出射角度θ’のプロファイル(図4(a))および距離L’のプロファイル(図4(b))を示す図である。図4において、横軸(X軸)上の点41は設計データにおける各測定点を示し、図4(a)の点42は設計データにおける各測定点で取得された出射角度θ’を示し、図4(b)の点43は設計データにおける各測定点で取得された距離L’を示す。
The profile of the emission angle θ ′ and the profile of the distance L ′ generated using the design data of the
S103では、測定系1は、被検面10が設計値どおりに形成されていると仮定した場合における被検面上の各測定箇所(設計データにおける各測定箇所)に、出射部2から光を照射した際における光の出射角度θn’を、式(3)を用いて校正部7により取得する。また、測定系1は、設計データにおける各測定箇所と出射部2との距離Ln’を、式(4)を用いて校正部7により取得する。ここで、xwnおよびywnは、設計データにおける各測定箇所の座標である。
In S103, the measurement system 1 emits light from the
このように被検面10の設計データを用いて取得された出射角度θn’および距離Ln’は、例えば図5のように示される。図5は、走査方向(X方向)の位置に対する出射角度θn’(図5(a))および距離Ln’(図5(b))を示す図である。図5において、横軸(X軸)上の点51は設計データにおける各測定箇所を示し、図3における点31に対応する。また、図5(a)の点52は設計データにおける各測定箇所で取得された出射角度θn’を示し、図5(b)の点53は、設計データにおける各測定箇所で取得された距離Ln’を示す。ここで、第1実施形態では、出射角度θn’および距離Ln’を、式(3)および式(4)を用いてそれぞれ取得したが、それに限られるものではなく、出射角度θ’のプロファイルおよび距離L’のプロファイルに基づいてそれぞれ取得してもよい。例えば、図4における複数の点41(設計データにおける測定点)のうち点41bが、図5における点51a(設計データにおける測定箇所)と一致する場合を想定する。この場合、点51aにおける出射角度θn’(点52a)は、図4(a)に示す出射角度θ’のプロファイルから点41bにおける出射角度θ’(点42b)を抽出するだけでよい。同様に、点51aにおける距離Ln’(点53a)は、図4(b)に示す距離L’のプロファイルから点41bにおける距離L’(点43b)を抽出するだけでよい。また、図4に示す出射角度θ’のプロファイルおよび距離L’のプロファイルがそれぞれ式により表される場合、当該式によって出射角度θn’および距離Ln’を求めてもよい。この場合、出射角度θn’および距離Ln’を、設計データにおけるX方向の位置のみをパラメータとして求めることができる。
Thus, the emission angle θ n ′ and the distance L n ′ acquired using the design data of the
S104では、測定系1は、S102で生成した出射角度θ’のプロファイルに基づいて、設計データにおける各測定箇所を含む領域内における出射角度θ’の平均値(出射角度θn’AVE)を校正部7により取得する。また、測定系1は、S102で生成した距離L’のプロファイルに基づいて、設計データにおける各測定箇所を含む領域内における距離L’の平均値(距離Ln’AVE)を校正部7により取得する。出射角度θn’AVEおよび距離Ln’AVEを取得する工程について、図6を参照して説明する。図6は、図4および図5を重ねて表したものに出射角度θn’AVEおよび距離Ln’AVEを併せて示した図である。図6(a)は、被検面上のX方向の位置に対する出射角度θ’を示す図であり、図6(b)は、被検面のX方向の位置に対する距離L’を示す図である。例えば、設計データにおける測定箇所(点51a)を含む領域61aを設定し、領域61a内における出射角度θ’(点42a〜42d)の平均値を求めることにより、点51aで示す測定箇所における出射角度θn’AVE(点62a)を取得することができる。また、領域61a内における距離L’(点43a〜43d)の平均値を求めることにより、点51aで示す測定箇所における距離Ln’AVE(点63a)を取得することができる。同様に、領域61b内における出射角度θ’の平均値を求めることにより、点51bで示す測定箇所における出射角度θn’AVE(点62b)および距離Ln’AVE(点63b)を取得することができる。領域61c内における出射角度θ’の平均値を求めることにより、点51cで示す測定箇所における出射角度θn’AVE(点62c)および距離Ln’AVE(点63c)を取得することができる。このように取得された出射角度θn’AVEおよび距離Ln’AVEは、式(5)および式(6)によりそれぞれ表される。Cnは、測定箇所を含む領域内に含まれる測定点の数であり、Dnは、測定箇所を含む領域のX方向の長さである。ここで、S104において出射角度θn’AVEおよび距離Ln’AVEを取得する際に設定される領域(測定箇所を含む領域)は、S101において出射角度θAVEおよび距離距離LAVEを計測する際に設定される領域に対応するように設定されるとよい。
In S104, the measurement system 1 calibrates the average value (exit angle θ n ′ AVE ) of the output angle θ ′ in the region including each measurement location in the design data based on the profile of the output angle θ ′ generated in S102. Obtained by part 7. In addition, the measurement system 1 uses the calibration unit 7 to obtain an average value of the distance L ′ (distance L n ′ AVE ) in the region including each measurement location in the design data based on the profile of the distance L ′ generated in S102. To do. A process of obtaining the emission angle θ n ′ AVE and the distance L n ′ AVE will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram in which the emission angle θ n ′ AVE and the distance L n ′ AVE are shown together with FIG. 4 and FIG. 6A is a diagram showing the emission angle θ ′ with respect to the position in the X direction on the test surface, and FIG. 6B is a diagram showing the distance L ′ with respect to the position in the X direction on the test surface. is there. For example, the
S105では、測定系1は、校正部7において、S103において取得した出射角度θn’とS104において取得した出射角度θn’AVEとの差を出射角度のオフセット値Δθn(第2オフセット値)として計算する。また、測定系1は、校正部7において、S103において抽出した距離Ln’とS104において取得した出射角度Ln’AVEとの差を距離のオフセット値ΔLn(第1オフセット値)として計算する。このように計算された出射角度のオフセット値Δθnおよび距離のオフセット値ΔLnは、式(7)および式(8)によりそれぞれ表される。 In S105, the measurement system 1, the correction unit 7, the offset value [Delta] [theta] n (second offset value) of the emission angle difference between 'acquired emission angle theta n in the S104' AVE emission angle theta n acquired in S103 Calculate as In the measurement system 1, the calibration unit 7 calculates the difference between the distance L n ′ extracted in S103 and the emission angle L n ′ AVE acquired in S104 as a distance offset value ΔL n (first offset value). . The emission angle offset value Δθ n and the distance offset value ΔL n calculated in this way are expressed by Expression (7) and Expression (8), respectively.
S106では、測定系1は、校正部7において、S101により計測された出射角度θnAVEおよび距離LnAVEを、S105により計算された出射角度のオフセット値Δθnおよび距離のオフセット値ΔLnを用いてそれぞれ校正する。S107では、測定系1は、決定部8において、出射角度のオフセット値Δθnおよび距離のオフセット値ΔLnによりそれぞれ校正された各測定箇所の出射角度θnAVEおよび距離LnAVEにより、各測定箇所の位置を決定する。S107により決定された各測定箇所の位置[Xn,Yn,Zn]は、式(9)により表される。このように、各測定箇所の位置を決定することにより、被検面10の形状(X−Z平面に沿った被検物の断面形状)を測定することができる。ここで、fは、各測定箇所における出射角度θと距離Lとにより被検面の形状を決定するための関数である。
In S106, the measurement system 1 uses the emission angle θ nAVE and the distance L nAVE measured in S101 in the calibration unit 7 by using the emission angle offset value Δθ n and the distance offset value ΔL n calculated in S105. Calibrate each one. In S107, the measurement system 1 uses the determining
上述したように、第1実施形態の測定装置100は、各測定箇所における距離Ln(距離情報)および出射角度θn(角度情報)として、距離LnAVEおよび出射角度θnAVEを用いて被検面の形状を計測している。そして、この距離LnAVEおよび出射角度θnAVEは、被検面の設計データから取得された距離のオフセット値ΔLnおよび出射角度のオフセット値Δθnによりそれぞれ校正される。これにより、大きな曲率を有する被検面など、様々な形状の被検面を高精度に測定することができる。ここで、第1実施形態の測定装置100では、距離LnAVEおよび出射角度θnAVEをそれぞれのオフセット値により校正しているが、それに限られるものではなく、出射角度θnAVEを校正せずに距離Lnのみを校正してもよい。例えば、出射部2から出射される光の出射角度を走査部4により等角速度で変え、一定の時間で各測定箇所を設定する場合、即ち、出射角度が一定の角度を進むごとに各測定箇所を設定する場合を想定する。この場合、各測定箇所における出射角度θnは、走査部における角速度および時間で必然的に決まるため、測定箇所を含む領域における出射角度θの平均値(出射角度θnAVE)を出射角度θnとして計測する必要が生じない。したがって、この場合は、距離LnAVEのみを校正すれば、被検面の形状を高精度に測定することができる。
As described above, the measuring
<物品の製造方法の実施形態>
本発明の実施形態における物品の製造方法は、例えば、レンズやミラーなどの光学素子等の物品を加工する際に用いられる。本実施形態の物品の製造方法は、上記の測定装置を用いて被検物の形状を測定する工程と、かかる工程における測定結果に基づいて被検物を加工する工程とを含む。例えば、被検物の形状を測定装置を用いて計測し、その測定結果に基づいて、被検物の形状が設計値になるように当該被検物を加工する。本実施形態の物品の製造方法は、測定装置により高精度に被検物の形状を測定できるため、従来の方法に比べて、少なくとも物品の加工精度の点で有利である。
<Embodiment of Method for Manufacturing Article>
The method for manufacturing an article in the embodiment of the present invention is used, for example, when processing an article such as an optical element such as a lens or a mirror. The method for manufacturing an article according to the present embodiment includes a step of measuring the shape of the test object using the above-described measuring device, and a process of processing the test object based on the measurement result in the process. For example, the shape of the test object is measured using a measuring device, and the test object is processed based on the measurement result so that the shape of the test object becomes a design value. The method for manufacturing an article according to the present embodiment is advantageous in at least the processing accuracy of the article as compared to the conventional method because the shape of the test object can be measured with high accuracy by the measuring device.
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.
Claims (10)
前記測定箇所を含む領域内における複数の測定点のそれぞれと前記出射部との距離の平均値を計測する計測工程と、
前記被検面の設計データを用いて、前記被検面が設計値どおりに形成されていると仮定し、当該仮定において、前記測定箇所と前記出射部との距離と、前記複数の測定点と前記出射部との距離の平均値と、の差を第1オフセット値として計算する計算工程と、
前記計測工程で計測された前記距離の平均値を、前記第1オフセット値で校正する校正工程と、
前記第1オフセット値で校正された値を前記距離情報として用い、前記測定箇所の位置を決定する決定工程と、
を含む、ことを特徴とする測定方法。 Angle information indicating the light emission angle when light is emitted from the emission part that emits light toward the test surface to the measurement location on the test surface, and the distance between the measurement location and the emission unit A measurement method for measuring the position of the measurement location based on the distance information shown,
A measurement step of measuring an average value of the distance between each of a plurality of measurement points in the region including the measurement location and the emission part;
Using the design data of the test surface, assuming that the test surface is formed according to the design value, in the assumption, the distance between the measurement location and the emitting portion, the plurality of measurement points, A calculation step of calculating a difference between the average value of the distance to the emitting part and the first offset value;
A calibration step of calibrating the average value of the distances measured in the measurement step with the first offset value;
A determination step using the value calibrated with the first offset value as the distance information, and determining the position of the measurement location;
A measuring method characterized by comprising.
前記計算工程では、前記設計データを用いて、前記被検面が設計値どおりに形成されていると仮定し、当該仮定において、前記測定箇所に前記出射部から光を出射した際の出射角度と、前記複数の測定点に前記出射部から光を出射した際の出射角度の平均値との差を第2オフセット値として計算し、
前記校正工程では、前記計測工程で計測された前記出射角度の平均値を、前記第2オフセット値で校正し、
前記決定工程では、前記第2オフセット値で校正された値を前記角度情報として更に用い、前記測定箇所の位置を決定する、ことを特徴とする請求項1に記載の測定方法。 In the measurement step, the average value of the light emission angle when the light is emitted from the emission part to each measurement point is measured,
In the calculation step, using the design data, it is assumed that the test surface is formed according to a design value, and in this assumption, an emission angle when light is emitted from the emission unit to the measurement location and The difference from the average value of the emission angle when light is emitted from the emission part to the plurality of measurement points is calculated as a second offset value,
In the calibration step, the average value of the emission angles measured in the measurement step is calibrated with the second offset value,
The measurement method according to claim 1, wherein in the determination step, a position calibrated with the second offset value is further used as the angle information to determine the position of the measurement location.
前記計算工程では、前記測定箇所と前記出射部との距離と、前記複数の測定点と前記出射部との距離の平均値とを前記第1プロファイルに基づいてそれぞれ取得する、ことを特徴とする請求項1に記載の測定方法。 Using the design data, it is assumed that the test surface is formed according to a design value, and in this assumption, the relationship between the position on the test surface and the distance between the position and the emitting portion is expressed. Further comprising a generating step of generating a first profile;
In the calculation step, the distance between the measurement location and the emission part and the average value of the distances between the plurality of measurement points and the emission part are respectively acquired based on the first profile. The measurement method according to claim 1.
前記計算工程では、
前記測定箇所と前記出射部との距離と、前記複数の測定点と前記出射部との距離の平均値とを前記第1プロファイルに基づいてそれぞれ取得し、
前記測定箇所に前記出射部から光を出射した際の出射角度と、前記複数の測定点に前記出射部から光を出射した際の出射角度の平均値とを前記第2プロファイルに基づいてそれぞれ取得する、ことを特徴とする請求項2に記載の測定方法。 Using the design data, it is assumed that the test surface is formed according to a design value, and in this assumption, the relationship between the position on the test surface and the distance between the position and the emitting portion is expressed. And further including a generation step of generating a first profile and a second profile representing a relationship between the light emission angles at the light emitting portion,
In the calculation step,
The distance between the measurement location and the emission part, and the average value of the distance between the plurality of measurement points and the emission part, respectively, based on the first profile,
Based on the second profile, an emission angle when light is emitted from the emission unit to the measurement location and an average value of emission angles when light is emitted from the emission unit to the plurality of measurement points are obtained based on the second profile, respectively. The measuring method according to claim 2, wherein:
前記測定箇所を含む領域は、前記測定箇所を中心とする領域である、ことを特徴とする請求項1乃至4のうちいずれか1項に記載の測定方法。 The plurality of measurement points are arranged along a direction in which an emission angle of light is changed by the emission unit,
The measurement method according to claim 1, wherein the region including the measurement location is a region centering on the measurement location.
前記出射角度は、前記ガルバノミラー、音響光学素子、ポリゴンミラー又はMEMSの駆動により変えられる、ことを特徴とする請求項1乃至7のうちいずれか1項に記載の測定方法。 The emission part includes a galvanometer mirror, an acoustooptic device, a polygon mirror or a MEMS,
The measurement method according to claim 1, wherein the emission angle is changed by driving the galvanometer mirror, an acoustooptic device, a polygon mirror, or a MEMS.
前記測定箇所を含む領域内における複数の測定点のそれぞれと前記出射部との距離の平均値を計測する計測部と、
前記被検面の設計データを用いて、前記被検面が設計値どおりに形成されていると仮定し、当該仮定において、前記測定箇所と前記出射部との距離と、前記複数の測定点と前記出射部との距離の平均値と、の差を第1オフセット値として計算し、前記計測部で計測された前記距離の平均値を前記第1オフセット値で校正する校正部と、
前記第1オフセット値で校正された値を前記距離情報として用い、前記測定箇所の位置を決定する決定部と、
を含む、ことを特徴とする測定装置。 Angle information indicating the light emission angle when light is emitted from the emission part that emits light toward the test surface to the measurement location on the test surface, and the distance between the measurement location and the emission unit A measuring device for measuring the position of the measurement location based on the distance information shown,
A measurement unit that measures an average value of the distance between each of a plurality of measurement points in the region including the measurement point and the emission unit;
Using the design data of the test surface, assuming that the test surface is formed according to the design value, in the assumption, the distance between the measurement location and the emitting portion, the plurality of measurement points, A calibration unit that calculates a difference between the average value of the distance to the emitting unit as a first offset value and calibrates the average value of the distance measured by the measurement unit with the first offset value;
Using a value calibrated with the first offset value as the distance information, and a determination unit for determining the position of the measurement location;
A measuring device comprising:
前記工程における測定結果に基づいて前記被検面を加工する工程と、
を含むことを特徴とする物品の製造方法。 Measuring the shape of the test surface using the measuring device according to claim 9;
Processing the test surface based on the measurement result in the step;
A method for producing an article comprising:
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JP2018109542A (en) * | 2016-12-28 | 2018-07-12 | 株式会社キーエンス | Optical scan height measurement device |
JP2020161800A (en) * | 2019-03-20 | 2020-10-01 | 株式会社リコー | Surface light emitting laser element, lighting device, projection device, measuring device, robot, electronic apparatus, movable body, and molding device |
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