JP2966568B2 - Interferometer - Google Patents

Interferometer

Info

Publication number
JP2966568B2
JP2966568B2 JP10992291A JP10992291A JP2966568B2 JP 2966568 B2 JP2966568 B2 JP 2966568B2 JP 10992291 A JP10992291 A JP 10992291A JP 10992291 A JP10992291 A JP 10992291A JP 2966568 B2 JP2966568 B2 JP 2966568B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
measured
interferometer
tilt
spatial
phase shift
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP10992291A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH04264205A (en
Inventor
正人 野口
政博 大野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pentax Corp
Original Assignee
Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd filed Critical Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Priority to JP10992291A priority Critical patent/JP2966568B2/en
Priority to DE4204857A priority patent/DE4204857C2/en
Publication of JPH04264205A publication Critical patent/JPH04264205A/en
Priority to US08/180,818 priority patent/US5432606A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2966568B2 publication Critical patent/JP2966568B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、フリンジスキャン法
によって波面を解析する干渉計に関し、特に、参照ミラ
ーの移動量を正確に検出することができる干渉計の改良
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an interferometer for analyzing a wavefront by a fringe scan method, and more particularly to an improvement in an interferometer capable of accurately detecting a moving amount of a reference mirror.

【0002】[0002]

【従来の技術】光の波長以下のオーダで物体の形状を測
定する方法の一つとして、干渉計を利用したフリンジス
キャン法がある。フリンジスキャン法は、単一光源から
の光束2分して被測定面と参照面とで反射させ、これら
の反射光を合成してテレビカメラの撮像面上に干渉縞を
発生させる。そして、被測定面と参照面との一方を光軸
方向に移動させてカメラの各画素毎の光量変化を解析
し、被測定面の面形状を測定する。
2. Description of the Related Art A fringe scanning method using an interferometer is one of the methods for measuring the shape of an object on the order of the wavelength of light or less. In the fringe scanning method, a light beam from a single light source is split into two beams and reflected by a surface to be measured and a reference surface, and these reflected lights are combined to generate interference fringes on the imaging surface of the television camera. Then, one of the measured surface and the reference surface is moved in the optical axis direction to analyze a change in the amount of light for each pixel of the camera, and the surface shape of the measured surface is measured.

【0003】光軸方向への移動には、ピエゾ素子等の位
相シフトデバイスが用いられるが、移動の精度によって
測定の精度が決定されるため、正確な制御が要求され
る。
For movement in the optical axis direction, a phase shift device such as a piezo element is used. However, since the accuracy of measurement is determined by the accuracy of movement, accurate control is required.

【0004】従来の干渉計システムでは、ピエゾ素子の
作動量を印加電圧の関数として考え、印加電圧から参照
面の移動量を算出している。
In the conventional interferometer system, the amount of movement of the reference surface is calculated from the applied voltage by considering the operation amount of the piezo element as a function of the applied voltage.

【0005】しかしながら、ピエゾ素子の作動量は、印
加電圧のみでなく、温度変化や振動等の外乱によっても
変化するため、上記のように印加電圧のみに基づいて参
照面の移動量を算出する場合には、外乱の混入によって
測定精度が低下するという問題がある。
However, since the amount of operation of the piezo element varies not only with the applied voltage but also with disturbances such as temperature changes and vibrations, the amount of movement of the reference surface is calculated based on only the applied voltage as described above. However, there is a problem that the measurement accuracy is reduced due to the inclusion of disturbance.

【0006】なお、位相のシフトが正確に行えない場合
であっても、実時間の位相シフト量の設定値からの誤差
が判明すれば、誤差をキャンセルすることができる。1
989年秋の応用物理学会予稿集777ページ29a−
ZE−3では、実時間で位相シフト量を測定するため
に、干渉面の一部分にシフター較正用のヤング縞を形成
し、その位相を計算する方法に言及している。
[0006] Even if the phase shift cannot be performed accurately, the error can be canceled if an error from the set value of the real-time phase shift amount is found. 1
Proceedings of the Japan Society of Applied Physics Autumn 989, 777 page 29a-
ZE-3 mentions a method of forming a young fringe for shifter calibration on a part of an interference surface and calculating the phase in order to measure a phase shift amount in real time.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
予稿集に記載された方法では、干渉計を構成する部材の
ほかに、モニターミラー等の位相シフト検出用の特別の
部材が必要となり、また、モニタ部とサンプル部とを含
ませるために光学系の径が大きくなり、更に、モニタ部
とサンプル部とが離れているため、特に位相シフトデバ
イスが複数設けられている場合には、両部の位相シフト
量が異なる場合もある。
However, the method described in the above-mentioned proceedings requires a special member for detecting a phase shift, such as a monitor mirror, in addition to the members constituting the interferometer. Since the diameter of the optical system is increased to include the monitor section and the sample section, and further, the monitor section and the sample section are separated from each other. The phase shift amount may be different.

【0008】[0008]

【発明の目的】この発明は、上述した従来の課題に鑑み
てなされたものであり、特別の部材を用いることなく、
位相シフトデバイスによる移動量を正確に検出すること
ができる干渉計の提供を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and does not require any special members.
It is an object of the present invention to provide an interferometer capable of accurately detecting the amount of movement by a phase shift device.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】この発明にかかる干渉計
は、上記の目的を達成させるため、参照面と被測定面と
からの波面をティルトさせて重ね合わせて測定する光学
系と、参照面と被測定面との少なくともいずれか一方を
光軸方向に移動させる位相シフトデバイスと、ティルト
による空間キャリアを含む干渉縞を複数回測定し、各測
定結果に空間フリンジスキャン法を適用して位相シフト
デバイスによる移動量を検出する移動量検出手段と、移
動量と測定干渉縞とに基づいて時間フリンジスキャン法
により空間キャリアを含む波面を解析する第1の解析手
段と、第1の解析手段のデータからティルトによる空間
キャリアを差し引き、被測定面の形状を解析する第2の
解析手段とを備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, an interferometer according to the present invention comprises: an optical system for tilting and superimposing a wavefront from a reference surface and a surface to be measured; And a phase shift device that moves at least one of the surface to be measured in the optical axis direction, and interference fringes including spatial carriers due to tilt are measured multiple times, and the phase shift is performed by applying a spatial fringe scan method to each measurement result. Moving amount detecting means for detecting a moving amount by the device, first analyzing means for analyzing a wavefront including a spatial carrier by a time fringe scan method based on the moving amount and the measured interference fringes, and data of the first analyzing means And a second analyzing means for subtracting a space carrier by a tilt from the data and analyzing a shape of the surface to be measured.

【0010】[0010]

【実施例】以下、この発明を図面に基づいて説明する。
図1及び図2は、この発明にかかる干渉計の一実施例を
示したものである。図1の光学系において、光源1から
発する発散光は、コリメータレンズ2で平行光束にさ
れ、ハーフミラー3により被測定面である平面ミラー4
と参照ミラー5とに向けて分割される。各ミラーで反射
された光束は、ハーフミラー3で重ね合わされ、結像レ
ンズ6を介して瞳と共役な瞳面に配置されたCCDカメ
ラ7の撮像面に結像する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings.
1 and 2 show an embodiment of an interferometer according to the present invention. In the optical system shown in FIG. 1, divergent light emitted from a light source 1 is converted into a parallel light beam by a collimator lens 2 and a plane mirror 4 which is a surface to be measured by a half mirror 3.
And the reference mirror 5. The luminous flux reflected by each mirror is superimposed on the half mirror 3 and forms an image via the imaging lens 6 on the imaging surface of the CCD camera 7 arranged on the pupil plane conjugate with the pupil.

【0011】参照ミラー5は、予め光軸に対してティル
トして設けられており、位相シフトデバイスとしてのピ
エゾ素子(PZT)8により光軸方向に移動自在に支持
されている。したがって、CCDカメラ7の撮像面上に
は、ティルトによる空間キャリアを含む細かい干渉縞が
形成される。
The reference mirror 5 is provided with a tilt with respect to the optical axis in advance, and is supported movably in the optical axis direction by a piezo element (PZT) 8 as a phase shift device. Therefore, fine interference fringes including spatial carriers due to tilt are formed on the imaging surface of the CCD camera 7.

【0012】なお、参照ミラー5は、角度を調整できる
よう傾斜自在に設けられている。また、波面をティルト
させるためには、参照ミラー5をティルト代わりに、ハ
ーフミラー3と参照ミラー5との間の光路中にくさび形
のプリズムを挿入してもよい。
The reference mirror 5 is provided to be tiltable so that the angle can be adjusted. In order to tilt the wavefront, a wedge-shaped prism may be inserted in the optical path between the half mirror 3 and the reference mirror 5 instead of tilting the reference mirror 5.

【0013】CCDカメラ7のアナログ画像出力は、A
/Dコンバータ9によりデジタルデータに変換され、イ
ンターフェース10を介して画像バッファ11に記憶さ
れる。CPU12は、画像データを読み込んで処理する
機能と、D/Aコンバータ13、ドライバ14を介して
PZT8を制御する機能とを有している。
The analog image output of the CCD camera 7 is A
The data is converted into digital data by the / D converter 9 and stored in the image buffer 11 via the interface 10. The CPU 12 has a function of reading and processing image data, and a function of controlling the PZT 8 via the D / A converter 13 and the driver 14.

【0014】また、CPU12の画像処理機能は、画像
データを1枚づつ読み込んで空間フリンジスキャン法を
適用し、各画像データを取り込んだ時のPZT8による
参照ミラー5の移動量を検出する移動量検出手段として
の機能と、その移動量と画像データとの組み合せを複数
取り込んで時間フリンジスキャン法を適用し、空間キャ
リアを含む干渉縞を解析する第1の解析手段としての機
能と、解析された干渉縞からティルトによる空間キャリ
アを差し引き、被測定面の形状を解析する第2の解析手
段としての機能に分けることができる。
The image processing function of the CPU 12 is to detect a moving amount of the reference mirror 5 by the PZT 8 when each image data is fetched by applying the spatial fringe scanning method by reading image data one by one. A function as a means, a plurality of combinations of the movement amount and the image data, a time fringe scan method is applied, and a function as a first analysis means for analyzing an interference fringe including a spatial carrier is analyzed. The function can be divided into a function as a second analyzing means for analyzing the shape of the surface to be measured by subtracting the spatial carrier by the tilt from the stripe.

【0015】次に、図2に基づいて上述した干渉計の作
用を説明する。ステップ(図中「S.」で示す)1にお
いて、被測定物である平面ミラー4をセットして干渉計
をアライメントし、S.2で参照ミラー5をティルトさ
せてCCDカメラ7上に細かい干渉縞を発生させる。
Next, the operation of the above-described interferometer will be described with reference to FIG. In step (indicated by "S." in FIG. 1), a plane mirror 4 as an object to be measured is set and an interferometer is aligned. In step 2, the reference mirror 5 is tilted to generate fine interference fringes on the CCD camera 7.

【0016】S.3では、PZT8への印加電圧を変化
させて参照ミラー5を光軸方向に移動させ、S.4で干
渉縞画像をサンプリングする。そして、サンプリングさ
れた干渉縞画像に空間フリンジスキャン法を適用し、参
照ミラー5の正確な移動量を求める。
S. 3, the voltage applied to the PZT 8 is changed to move the reference mirror 5 in the optical axis direction. In step 4, the interference fringe image is sampled. Then, the spatial fringe scanning method is applied to the sampled interference fringe image, and an accurate movement amount of the reference mirror 5 is obtained.

【0017】S.5では、画像データを所定枚数サンプ
リングしたか否かを判断し、所定の枚数に達するまで
S.3,S.4の動作を繰り返す。所定枚数の画像デー
タがサンプリングされると、これらの画像データと、サ
ンプリング時の参照ミラー5の移動位置とに基づいて、
時間フリンジスキャン法の処理によりティルトによる空
間キャリアを含む波面の位相を求める。そして、S.7
でティルトによるキャリアを差し引くことにより、平面
ミラー4の面形状を決定する。
S. In step S5, it is determined whether a predetermined number of image data has been sampled. 3, S. Step 4 is repeated. When a predetermined number of image data are sampled, based on the image data and the movement position of the reference mirror 5 at the time of sampling,
The phase of the wavefront including the spatial carrier due to the tilt is obtained by the processing of the time fringe scan method. And S. 7
Then, the surface shape of the plane mirror 4 is determined by subtracting the carrier by the tilt.

【0018】上記のように画像サンプリング時の参照ミ
ラー5の移動位置を正確に求めることができるため、実
際の移動量がサンプリング時の振動等により目的とする
移動量からずれた場合にも、この誤差の量を知ることが
でき、これに基づいて解析を校正することができる。校
正方法は、例えば、APPLIED OPTICSVo
l.22,No.21の3422ページ右欄の(7)式
に表されている。
As described above, the moving position of the reference mirror 5 at the time of image sampling can be accurately obtained. The amount of error can be known and the analysis can be calibrated based on this. The calibration method is, for example, APPLIED OPTICSVo
l. 22, no. It is expressed by the expression (7) on the right column of page 21 of page 3422.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、特別の素子、装置を設けることなく、位相シフトデ
バイスによる参照ミラーの移動量を正確に測定すること
ができ、フリンジスキャン法により高精度の測定を行な
うことができる。
As described above, according to the present invention, the amount of movement of the reference mirror by the phase shift device can be accurately measured without providing any special element or device. Accuracy measurements can be made.

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

【図1】 この発明にかかる干渉計の一実施例を示す構
成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of an interferometer according to the present invention.

【図2】 図1の干渉計の作用を示すフローチャートで
ある。
FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the interferometer of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…光源 4…平面ミラー(被測定面) 5…参照ミラー(参照面) 7…CCDカメラ 8…PZT(位相シフトデバイス) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light source 4 ... Plane mirror (measured surface) 5 ... Reference mirror (reference surface) 7 ... CCD camera 8 ... PZT (phase shift device)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01B 9/00 - 11/30 102 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G01B 9/00-11/30 102

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】参照面と被測定面とからの波面をティルト
させて重ね合わせて測定する光学系と、前記参照面と前
記被測定面との少なくともいずれか一方を光軸方向に移
動させる位相シフトデバイスと、ティルトによる空間キ
ャリアを含む干渉縞を複数回測定し、各測定結果に空間
フリンジスキャン法を適用して前記位相シフトデバイス
による移動量を検出する移動量検出手段と、前記移動量
と前記測定干渉縞とに基づいて時間フリンジスキャン法
により空間キャリアを含む波面を解析する第1の解析手
段と前記第1の解析手段のデータからティルトによる空
間キャリアを差し引き、被測定面の形状を解析する第2
の解析手段とを備えることを特徴とする干渉計。
An optical system for tilting and superimposing a wavefront from a reference surface and a surface to be measured for measurement, and a phase for moving at least one of the reference surface and the surface to be measured in an optical axis direction. A shift device, a plurality of times of measuring interference fringes including a spatial carrier due to tilt, a moving amount detecting means for detecting a moving amount by the phase shift device by applying a spatial fringe scanning method to each measurement result, and the moving amount A first analysis unit for analyzing a wavefront including a space carrier by a time fringe scan method based on the measured interference fringes and a space carrier due to tilt are subtracted from data of the first analysis unit to analyze a shape of a surface to be measured. Second
An interferometer, comprising:
JP10992291A 1991-02-18 1991-02-18 Interferometer Expired - Fee Related JP2966568B2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10992291A JP2966568B2 (en) 1991-02-18 1991-02-18 Interferometer
DE4204857A DE4204857C2 (en) 1991-02-18 1992-02-18 Method for examining a surface shape with an interferometer
US08/180,818 US5432606A (en) 1991-02-18 1994-01-10 Interferometer for the measurement of surface profile which introduces a spatial carrier by tilting the reference mirror

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10992291A JP2966568B2 (en) 1991-02-18 1991-02-18 Interferometer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04264205A JPH04264205A (en) 1992-09-21
JP2966568B2 true JP2966568B2 (en) 1999-10-25

Family

ID=14522529

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10992291A Expired - Fee Related JP2966568B2 (en) 1991-02-18 1991-02-18 Interferometer

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2966568B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4583619B2 (en) * 2000-09-13 2010-11-17 富士フイルム株式会社 Method for detecting fringe image analysis error and method for correcting fringe image analysis error
JP5153120B2 (en) * 2006-11-02 2013-02-27 オリンパス株式会社 Fringe scan interference fringe measurement method and interferometer
EP2982949B1 (en) 2012-10-05 2020-04-15 National University Corporation Kagawa University Spectroscopic measurement device
US9482576B2 (en) 2012-10-05 2016-11-01 National University Corporation Kagawa University Spectroscopic measurement device having transmissive optical member with a sloped face

Also Published As

Publication number Publication date
JPH04264205A (en) 1992-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5432606A (en) Interferometer for the measurement of surface profile which introduces a spatial carrier by tilting the reference mirror
US6268923B1 (en) Optical method and system for measuring three-dimensional surface topography of an object having a surface contour
US6184974B1 (en) Apparatus and method for evaluating a target larger than a measuring aperture of a sensor
NL8701716A (en) SCANNING OPTICAL MICROSCOPE.
US6552807B1 (en) Apparatus and method for shape measurement using interferometer
JPH08110204A (en) Anti-vibration interferometer
JP2966568B2 (en) Interferometer
JP2533514B2 (en) Depth / thickness measuring device
CA1114193A (en) Apparatus for spectrometer alignment
JP3228458B2 (en) Optical three-dimensional measuring device
US6411918B1 (en) Method and apparatus for inputting three-dimensional data
JP2557377B2 (en) Depth measuring device
JPH10268200A (en) Interference microscope device
JPH0726826B2 (en) Sharing interferometer device
JP2971977B2 (en) Device for measuring the amount of movement of the DUT
JP3206948B2 (en) Interferometer and interferometer alignment method
JP2536059B2 (en) Object surface condition measuring device and surface height measuring device
JPS61155902A (en) Interference measuring apparatus
JPH0798429A (en) Range finder
JPS63138204A (en) Shape measuring method
JP3738457B2 (en) Interference measuring apparatus and interference measuring method
JPH0432729A (en) Fourier transformation type spectral analyzing device
JPH0711413B2 (en) Non-contact type surface profile measuring device
JPH07190737A (en) Shearing interference measuring method and shearing interferometer
JPH07260419A (en) Oblique incident interferometer

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 9

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080813

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080813

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090813

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 10

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090813

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100813

Year of fee payment: 11

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees