JP2014163895A - シャック・ハルトマンセンサーを用いた状計測装置、形状計測方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光源とシャック・ハルトマンセンサーとを備えた形状計測装置を用いて透光性の被測定物の形状計測方法であって、光スポットの位置または光量分布を計測しデータを得て、光スポットが、被検面からの反射光と被測定物裏面からの反射光スポットとが重なって形成された合成光スポットに対しては、被検面及び被測定物裏面からの反射光スポットとのそれぞれのスポット幅またはピーク値を定数として定めた合成光スポットに対して設定された関数を用いて、合成光スポットの光量分布のデータに対してフィッティング処理して、被検面の反射光スポットの位置を高い精度で個別に取得し、透光性の被測定物の形状計測をおこなう。
【選択図】図3
Description
光源とシャック・ハルトマンセンサーとを備えた形状計測装置を用いて第一の面と第二の面を備えた透光性の被測定物の形状計測方法であって、
前記透光性の被測定物に対して前記光源から放射された光を投光し、投光した光の反射光から前記シャック・ハルトマンセンサーにて光スポットの光量分布を計測しデータを得る工程と、
前記第一の面からの反射光と前記第二の面からの反射光スポットとが重なって形成された合成光スポットの光量分布のデータに対し、第一の面からの反射光スポットと第二の面からの反射光スポットとのそれぞれのスポット幅またはピーク値を定数として定めた前記合成光スポットの光量分布のデータに対応して設定された関数を用いて、フィッティング処理する工程と、
前記フィッティング処理によって決定した第一の面からの反射光スポットの位置を算出する算出工程と、
算出した前記第一の面からの反射光スポットの位置と、あらかじめ定められた前記第一の面からの反射光スポットの基準位置とに基づき、被測定物の前記前記第一の面の形状を計算する形状計測工程と、
を備えた透光性の被測定物の形状計測方法である。
図1に本発明のシャック・ハルトマンセンサーを備えた形状計測装置における第1の実施形態を示す。図1において、光源101から放射された光は、レンズ102により平行光となり、ビームスプリッタ103に入射する。光源101はレーザ光源でも良いし低コヒーレンス光源や白色光源でも良い。ビームスプリッタ103を通過した光はレンズ104で再び球面波に変換される。球面波は第一の面と第二の面を有する透光性の被測定物105上に投光され、被検面106で反射される。被検測定物105は、位置と姿勢を調整するための微動ステージ114上に載置されている。ここで、微動ステージ114はコンピュータ111と接続されており、演算部であるコンピュータ111からの指令により微動ステージ114を駆動させることができる。反射された光はレンズ104で再び平面波に戻された後ビームスプリッタ103で反射され、シャック・ハルトマンセンサー110へ入射する。シャック・ハルトマンセンサー110はマイクロレンズアレイ108と撮像センサーであるCCDカメラ109で構成されている。マイクロレンズアレイを構成するマイクロレンズの焦点に相当する位置に撮像センサーが配置されており、撮像センサーの画素数はマイクロレンズの総数よりも多い。また撮像センサーはCCDに限らず、他のセンサーでも良い。
(S2)
すなわち、w3=w1、w4=w2、I3=I1、I4=I2とする。
そして、表面反射光スポットの光量分布成分605に対するフィッティングカーブ608を重心検出し、その検出位置を表面反射光スポット位置に決定する。(S3−B4)
本発明に係る第2実施形態について説明する。第2実施形態において、光学系配置は図7に示すとおりであり、第1実施形態と同様である。第1実施形態と異なるのは、あらかじめ求めておく表面反射と裏面反射の光スポット位置を設計値を用いずに実測して得ることである。はじめに表面形状が被測定物と等しい形状の原器で裏面に反射防止を施してある表面反射原器701を用いて測定を行う。この表面反射原器は裏面703を砂ずり面、黒塗りまたは硝材と概略等しい屈折率を持つマッチングオイルを塗布しており裏面からの反射がない。裏面反射の防止方法はこれに限らず他の方法でもかまわない。表面反射原器701の表面702でのみ反射された光は第1実施例と同様にシャック・ハルトマンセンサー110のCCDカメラ109で光スポット像として検出される。この光スポットの位置を記憶する。次に裏面からの光のみを反射する裏面反射原器704を表面反射原器701に変えて設置する。この裏面反射原器704の裏面は被測定物と等しい形状の原器で表面705に反射防止膜を施すことで裏面706からの反射光のみを反射する。裏面706から反射した光は実施例1と同様にシャック・ハルトマンセンサー110のCCDカメラ109で光スポット像として検出される。この光スポットの位置も記憶する。以上より設計値を用いて表面反射光と裏面反射光のCCDカメラ上での光スポット位置を算出するのと同等にそれぞれの反射光の光スポット位置をあらかじめ求めることができる。このようにして得られた光スポット位置を予測光スポット位置とする。ここで得られた予測光スポット位置に対し、第1実施形態と同様の方法で被検面反射光位置を求めることができる。
本発明に係る第3実施形態について説明する。第3実施形態において、光学系配置は図1に示す第1実施形態と同様である。第1実施形態と異なるのは、合成光スポットをフィッティングする際に用いる被検面反射の光量分布と裏面反射の光量分布のスポット幅と強度のピーク値の取得方法が異なる。
本発明に係る第3実施形態について説明する。第3実施形態において、光学系配置は図1に示す第1実施形態と同様である。第1実施形態と異なるのは、合成光スポットをフィッティングする際に用いる被検面反射の光量分布と裏面反射の光量分布のスポット幅と強度のピーク値の取得方法が異なる。
102 レンズ
103 ビームスプリッタ
104 レンズ
105 被測定物
106 被検面
107 被測定物裏面
108 マイクロレンズアレイ
109 CCDカメラ
110 シャック・ハルトマンセンサー
111 コンピュータ
112 モニタ
113 マイクロレンズアレイ光軸
114 微動ステージ
701 表面反射原器
704 裏面反射原器
Claims (11)
- 光源とシャック・ハルトマンセンサーとを備えた形状計測装置を用いて第一の面と第二の面を備えた透光性の被測定物の形状計測方法であって、
前記透光性の被測定物に対して前記光源から放射された光を投光し、投光した光の反射光から前記シャック・ハルトマンセンサーにて光スポットの光量分布を計測しデータを得る工程と、
前記第一の面からの反射光と前記第二の面からの反射光スポットとが重なって形成された合成光スポットの光量分布のデータに対し、第一の面からの反射光スポットと第二の面からの反射光スポットとのそれぞれのスポット幅またはピーク値を定数として定めた前記合成光スポットの光量分布のデータに対応して設定された関数を用いて、フィッティング処理する工程と、
前記フィッティング処理によって決定した第一の面からの反射光スポットの位置を算出する算出工程と、
算出した前記第一の面からの反射光スポットの位置と、あらかじめ定められた前記第一の面からの反射光スポットの基準位置とに基づき、被測定物の前記前記第一の面の形状を計算する形状計測工程と、
を備えた透光性の被測定物の形状計測方法。 - 前記算出工程ではさらに、第二の面からの反射光スポットの位置を算出し、
前記形状計測工程にてさらに、前記第二の面からの反射光スポットの位置とあらかじめ定められた前記第二の面からの反射光スポットの基準位置とに基づき、被測定物の前記前記第二の面の形状を計算する請求項1記載の形状計測方法。 - 前記関数において定数として定められた、第一の面からの反射光スポットと第二の面からの反射光スポットとのそれぞれのスポット幅またはピーク値は、前記合成光スポットから予め定められた範囲に存在する前記第一の面からの反射光と前記第二の面からの反射光スポットとが重なっていない光スポットのスポット幅またはピーク値から設定される請求項1または請求項2記載の形状計測方法。
- 前記予め定められた範囲は、前記合成光スポットから最も近い距離である請求項3記載の形状計測方法。
- 計測された前記第一の面からの反射光スポットの位置または前記第二の面からの反射光スポットの位置と、あらかじめ定められた光スポットの基準位置とは、想定される被測定物の形状誤差による光スポット位置ずれ量に基づいて対応づけられる請求項1〜4いずれか一項記載の形状計測装置。
- 前記基準位置は、前記形状計測装置および前記被測定物の第一の面または第二の面の設計値から予め算出された前記シャック・ハルトマンセンサーにて計測される光スポットの位置または光量分布から設定されることを特徴とする請求項1または請求項2記載の形状計測方法。
- 前記基準位置は、表面のみから反射する原器、または裏面のみから反射する原器を用いてシャック・ハルトマンセンサー上での光スポットの位置、光スポット光量分布をあらかじめ計測することで設定される請求項1または請求項2記載の形状計測方法
- コンピュータに、請求項1〜7のいずれか1項に記載の形状計測方法を実行させるためのプログラム。
- 請求項7に記載のプログラムを記録したコンピュータ読みとり可能な記録媒体。
- 光源と、シャック・ハルトマンセンサーと、被測定物を載置するステージと、前記シャック・ハルトマンセンサーから出力されたデータを演算して前記被測定物の形状を算出する演算部を備えた形状計測装置であって、
前記演算部は、
前記シャック・ハルトマンセンサーにて計測された、第一の面と第二の面を有する透光性の被測定物に対して前記光源から放射された光によって生じた反射光の光スポットの光量分布のデータを取得し、
前記データに基づき、前記第一の面からの反射光と前記第二の面からの反射光スポットとが重なって形成された合成光スポットの光量分布のデータに対し、
第一の面からの反射光スポットと第二の面からの反射光スポットとのそれぞれのスポット幅またはピーク値を定数として定めた前記合成光スポットの光量分布のデータに対応して設定された関数を用いて、フィッティング処理し、
前記フィッティング処理によって決定した第一の面からの反射光スポットの位置を算出し、
算出した前記第一の面からの反射光スポットの位置と、あらかじめ定められた前記第一の面からの反射光スポットの基準位置とに基づき、被測定物の前記前記第一の面の形状を計算する、
形状計測装置。 - 前記形状計測装置の前記ステージは微動ステージである請求項10記載の形状計測装置。
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