JP2018115993A - 3次元形状測定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】白色光源と、前記白色光源からの白色光を任意のスペクトル形状にスペクトル整形可能なスペクトル整形器と、前記スペクトル整形器のスペクトル形状を時間的に変化させる制御機構と、前記スペクトル整形器からの光信号を測定サンプルと参照ミラーへ分波するビームスプリッタ部と、前記測定サンプルと前記参照ミラーからの戻り光を干渉させる光カプラ部と、干渉光の像を測定するカメラ部とを有し、
前記スペクトル形状を時間的に変化させることで白色干渉可能な前記測定サンプルの断面位置を走査し、得られた干渉光強度と前記断面位置の関係から、前記測定サンプルの断面方向の形状を測定する3次元形状測定装置とした。
【選択図】図3
Description
参照ミラー118の位置を機械的に掃引することで、白色干渉が得られるサンプル面が変化するため、参照ミラーのどの位置で干渉縞が発生するかを調べることでサンプル断面垂直方向の位置情報を取得して3次元形状を測定することが出来る。
白色光源と、
前記白色光源からの白色光を任意のスペクトル形状にスペクトル整形可能なスペクトル整形器と、
前記スペクトル整形器のスペクトル形状を時間的に変化させる制御機構と、
前記スペクトル整形器からの光信号を測定サンプルと参照ミラーへ分波するビームスプリッタ部と、
前記測定サンプルと前記参照ミラーからの戻り光を干渉させる光カプラ部と、
干渉光の像を測定するカメラ部とを有し、
前記スペクトル形状を時間的に変化させることで白色干渉可能な前記測定サンプルの断面位置を走査し、
得られた干渉光強度と前記断面位置の関係から、前記測定サンプルの断面方向の形状を測定する3次元形状測定装置。
発明の構成1記載の3次元形状測定装置において、
前記スペクトル形状が周波数空間上で周期性を有するスペクトル形状である
ことを特徴とする3次元形状測定装置。
発明の構成2記載の3次元形状測定装置において、
前記周期性を有するスペクトル形状に対してガウス分布やローレンツ分布をはじめとするなだらかなプロファイルを有する窓関数がかかるように更にスペクトル整形する
ことを特徴とする3次元形状測定装置。
発明の構成2または3に記載の3次元形状測定装置において、
前記周期性を有するスペクトル形状を構成する1周期中の周波数波形の形状及び帯域幅を変化させることで、干渉縞の発生する断面方向の位置を制限する
ことを特徴とする3次元形状測定装置。
発明の構成4に記載の3次元形状測定装置において、
前記周期性を有するスペクトル形状を構成する1周期中の周波数波形をガウス型にし、その帯域幅を前記周期性を有するスペクトル形状の周期の1/2にする
ことを特徴とする3次元形状測定装置。
発明の構成1ないし5のいずれか1項に記載のに記載の3次元形状測定装置において、
前記スペクトル整形器は入射光を波長に応じて分散する回折格子と、
前記回折格子によって波長に応じて分散された光を表示位相パタンに応じて異なる角度で偏向する空間光変調素子を含む
ことを特徴とする3次元形状測定装置。
本発明の3次元形状測定装置は、低コヒーレンス干渉に用いる白色光源からの白色光の周波数スペクトルを、周波数空間上で任意のスペクトル形状に整形可能なスペクトル整形器(可変波長フィルタ)を有する。このようにスペクトル整形された白色光は、スペクトル形状に相関する位置で干渉縞を生じるので、周波数スペクトル形状を経時的に変化させて掃引することで3次元形状の測定が可能である。
本発明にかかる3次元形状測定装置の実施形態について説明する。図3は本発明の実施形態の構成を示すものである。以下では説明のために、一般的な干渉系の構成についてのみ言及するが、小型化等のために光学系にミラーやレンズの光学部材を付与する場合も本発明の請求の範囲である。
図3の光スペクトル整形器221には、例えば回折格子のような波長分散型の空間光学系と、空間光変調素子(SLM:Spatial Light Modulator)を用いた構成が利用できる(非特許文献2,3を参照)。
本発明の3次元形状測定装置においては、測定対象サンプル220の形状の面内プロファイルは、カメラ219で受光する二次元画像情報から容易に取得可能であるため、サンプルの断面方向(深さまたは高さ方向)の形状測定手法について記述する。
図9には、このようなスペクトル整形とインターフェログラムの関係についての実験結果を示す。
112〜114、212〜214、313〜316 レンズ
116、216 ハーフミラー
117、227 ハーフミラー(ビームスプリッタ、光カプラ)
115、215 対物レンズ
118,218 参照ミラー
120,220 サンプル
119、219 カメラ
221 スペクトル整形器
225 干渉光学系
222、223 光ファイバ
224 ファイバフロントエンド
230 制御機構
311 入力ファイバ
312 出力ファイバ
317 回折格子
318 空間光変調素子(SLM)
319 光ビーム
Claims (6)
- 白色光源と、
前記白色光源からの白色光を任意のスペクトル形状にスペクトル整形可能なスペクトル整形器と、
前記スペクトル整形器のスペクトル形状を時間的に変化させる制御機構と、
前記スペクトル整形器からの光信号を測定サンプルと参照ミラーへ分波するビームスプリッタ部と、
前記測定サンプルと前記参照ミラーからの戻り光を干渉させる光カプラ部と、
干渉光の像を測定するカメラ部とを有し、
前記スペクトル形状を時間的に変化させることで白色干渉可能な前記測定サンプルの断面位置を走査し、
得られた干渉光強度と前記断面位置の関係から、前記測定サンプルの断面方向の形状を測定する3次元形状測定装置。 - 請求項1記載の3次元形状測定装置において、
前記スペクトル形状が周波数空間上で周期性を有するスペクトル形状である
ことを特徴とする3次元形状測定装置。 - 請求項2記載の3次元形状測定装置において、
前記周期性を有するスペクトル形状に対してガウス分布やローレンツ分布をはじめとするなだらかなプロファイルを有する窓関数がかかるように更にスペクトル整形する
ことを特徴とする3次元形状測定装置。 - 請求項2または3に記載の3次元形状測定装置において、
前記周期性を有するスペクトル形状を構成する1周期中の周波数波形の形状及び帯域幅を変化させることで、干渉縞の発生する断面方向の位置を制限する
ことを特徴とする3次元形状測定装置。 - 請求項4に記載の3次元形状測定装置において、
前記周期性を有するスペクトル形状を構成する1周期中の周波数波形をガウス型にし、その帯域幅を前記周期性を有するスペクトル形状の周期の1/2にする
ことを特徴とする3次元形状測定装置。 - 請求項1ないし5のいずれか1項に記載のに記載の3次元形状測定装置において、
前記スペクトル整形器は入射光を波長に応じて分散する回折格子と、
前記回折格子によって波長に応じて分散された光を表示位相パタンに応じて異なる角度で偏向する空間光変調素子を含む
ことを特徴とする3次元形状測定装置。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109781633A (zh) * | 2019-03-13 | 2019-05-21 | 山东大学 | 一种可获得光谱信息的白光显微干涉测量系统及方法 |
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US20080018906A1 (en) * | 2004-08-18 | 2008-01-24 | National University Corporation Tokyo University Of Agriculture And Technology | Method And An Apparatus For Shape Measurement, And A Frequency Comb Light Generator |
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