JP3035360B2 - 回折格子を用いる干渉計用縞パターン弁別器 - Google Patents
回折格子を用いる干渉計用縞パターン弁別器Info
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- G—PHYSICS
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- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
- G01B9/02—Interferometers
- G01B9/02083—Interferometers characterised by particular signal processing and presentation
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Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 対象の表面を計測するため、テストビームと参照ビー
ムとを分離して再度組み合わせる一対の回折格子を用い
る干渉計において生じるインターフェログラムを分析す
る。
ムとを分離して再度組み合わせる一対の回折格子を用い
る干渉計において生じるインターフェログラムを分析す
る。
背景 干渉計は、参照ビームとテストビームとを分離し再度
組み合わせるための整合された回折格子を用いることが
できる。干渉計は、回折格子の間に配置された対象の全
表面を計測することがでる。回折格子の形状と対象の表
面とに依存して、格子を貫通する正次元、負次元及び０
次元のビームは、いくつかの干渉パターンを作る。イン
ターフェログラムにおける他のパターンの中で、対象表
面から反射したテストビームと対象表面の空間を通過す
る参照ビームとにより形成された対象縞パターンが存在
するであろう。ある方法は、計測目的に有用な対象を含
む干渉縞パターンと、回折格子の整合の結果生じて対象
の情報をまったく含まない他の干渉縞パターンと、の間
で弁別することを必要とする。アライメント縞パターン
は、容易には排除できないので、このことは特に重要で
ある。
組み合わせるための整合された回折格子を用いることが
できる。干渉計は、回折格子の間に配置された対象の全
表面を計測することがでる。回折格子の形状と対象の表
面とに依存して、格子を貫通する正次元、負次元及び０
次元のビームは、いくつかの干渉パターンを作る。イン
ターフェログラムにおける他のパターンの中で、対象表
面から反射したテストビームと対象表面の空間を通過す
る参照ビームとにより形成された対象縞パターンが存在
するであろう。ある方法は、計測目的に有用な対象を含
む干渉縞パターンと、回折格子の整合の結果生じて対象
の情報をまったく含まない他の干渉縞パターンと、の間
で弁別することを必要とする。アライメント縞パターン
は、容易には排除できないので、このことは特に重要で
ある。
回折格子、対象及びイメージングシステムの位置づけ
及び特性の正確な知識を用いて、対象の情報を含む干渉
パターンを計算することは、理論的には可能である。実
際にはかような正確な情報を得ることは困難で費用がか
かる。我々の縞パターン弁別器は、非常に低コストで効
果的に対象縞パターンを同定する別の方法を提供する。
及び特性の正確な知識を用いて、対象の情報を含む干渉
パターンを計算することは、理論的には可能である。実
際にはかような正確な情報を得ることは困難で費用がか
かる。我々の縞パターン弁別器は、非常に低コストで効
果的に対象縞パターンを同定する別の方法を提供する。
発明の概要 一対の回折格子により引き起こされたアライメント縞
パターンから対象縞パターンを弁別する我々の方法は、
アライメント縞を静的なまま残し、対象縞を移動させる
ように、対象を移動させる工程を含む。回折格子の光軸
に垂直な平面内のＸ方向及びＹ方向に、対象を移動させ
ると、回折格子自身により引き起こされる他の縞パター
ンは変化させずに残り、対象縞パターンに変化を生じさ
せることを見出した。対象が移動している間、インター
フェログラムがイメージされる列におけるピクセルの放
射照度の変化をモニターすることにより、この利点を得
る。このことから、対象情報を含む縞パターンによっ
て、ピクセルは照射されることを我々は測定した。この
測定が為されると、対象表面は、対象縞パターンにより
照射されているものとして同定されたピクセルだけから
のデータを訂正しながら、インターフェログラムを位相
変調することによって、対象表面は計測可能である。次
いで、データは分析されて、計測されている対象表面に
関する情報を表示する。
パターンから対象縞パターンを弁別する我々の方法は、
アライメント縞を静的なまま残し、対象縞を移動させる
ように、対象を移動させる工程を含む。回折格子の光軸
に垂直な平面内のＸ方向及びＹ方向に、対象を移動させ
ると、回折格子自身により引き起こされる他の縞パター
ンは変化させずに残り、対象縞パターンに変化を生じさ
せることを見出した。対象が移動している間、インター
フェログラムがイメージされる列におけるピクセルの放
射照度の変化をモニターすることにより、この利点を得
る。このことから、対象情報を含む縞パターンによっ
て、ピクセルは照射されることを我々は測定した。この
測定が為されると、対象表面は、対象縞パターンにより
照射されているものとして同定されたピクセルだけから
のデータを訂正しながら、インターフェログラムを位相
変調することによって、対象表面は計測可能である。次
いで、データは分析されて、計測されている対象表面に
関する情報を表示する。
他の縞パターンから対象の縞パターンを弁別する我々
の方法は、対象の縞パターンにおける領域の明るさを変
化させるに十分な距離だけ、対象がＸ方向及びＹ方向に
移動するように、対象を載せたステージを移動する工程
を含む。かような移動は、インターフェログラムがイメ
ージされるピクセル列を含むイメージングシステムから
の入力を受信するコンピュータにより制御され得る。対
象を支持するステージすなわちプラットフォームは、好
ましくは、回折格子間を通過する照明を対象表面を計測
するために必要な最小直径まで制限する可変アパチャを
含む。好ましくは干渉計を操作するために用いられるコ
ンピュータは、対象が移動した後、対象縞パターンによ
り、照射されるピクセルを同定することができる。コン
ピュータはイメージングシステムからの入力に対応し
て、ステージ移動を制御して、この目的のために満足す
る移動を確実に生じさせることができる。コンピュータ
は、さらに、対象表面の計測のためにデーターが収集さ
れて分析されている間、好ましくは光軸に沿って回折格
子の一つを移動することにより、インターフェログラム
の位相を変調することができる。
の方法は、対象の縞パターンにおける領域の明るさを変
化させるに十分な距離だけ、対象がＸ方向及びＹ方向に
移動するように、対象を載せたステージを移動する工程
を含む。かような移動は、インターフェログラムがイメ
ージされるピクセル列を含むイメージングシステムから
の入力を受信するコンピュータにより制御され得る。対
象を支持するステージすなわちプラットフォームは、好
ましくは、回折格子間を通過する照明を対象表面を計測
するために必要な最小直径まで制限する可変アパチャを
含む。好ましくは干渉計を操作するために用いられるコ
ンピュータは、対象が移動した後、対象縞パターンによ
り、照射されるピクセルを同定することができる。コン
ピュータはイメージングシステムからの入力に対応し
て、ステージ移動を制御して、この目的のために満足す
る移動を確実に生じさせることができる。コンピュータ
は、さらに、対象表面の計測のためにデーターが収集さ
れて分析されている間、好ましくは光軸に沿って回折格
子の一つを移動することにより、インターフェログラム
の位相を変調することができる。
図面 図１は、本発明の縞パターン弁別器に組み込まれた干
渉計の該略図である。
渉計の該略図である。
図２は、本発明により、対象縞パターンを弁別するた
めに、Ｘ方向及びＹ方向に移動されたステージの該略図
である。
めに、Ｘ方向及びＹ方向に移動されたステージの該略図
である。
図３は、本発明により、弁別のために対象縞パターン
を含むインターフェログラムがイメージされたピクセル
列の該略図である。
を含むインターフェログラムがイメージされたピクセル
列の該略図である。
図４は、整合された回折格子間を通過するビームの該
略図であって、一つのビームが対象表面に入射して、図
３のインターフェログラムを作る状態を示す。
略図であって、一つのビームが対象表面に入射して、図
３のインターフェログラムを作る状態を示す。
詳細な説明 図１に概略的に示されている干渉計10は、一対の整合
された回折格子11及び12を含む。回折格子11及び12は、
破線により示されている光軸13上に整合されている。好
ましくは視準された単一光である光源14は、回折格子11
及び12を貫通するように方向づけられている。回折格子
がどのように構成されるかにより、分割されたビーム
は、回折されないビームの０次及び回折されたビームの
正次元及び負次元を含むことができる。０次のビーム
は、しばしば参照目的のために有用である。回折された
ビームは、回折格子間に位置づけられている対象15の表
面にグレージング的に入射する。
された回折格子11及び12を含む。回折格子11及び12は、
破線により示されている光軸13上に整合されている。好
ましくは視準された単一光である光源14は、回折格子11
及び12を貫通するように方向づけられている。回折格子
がどのように構成されるかにより、分割されたビーム
は、回折されないビームの０次及び回折されたビームの
正次元及び負次元を含むことができる。０次のビーム
は、しばしば参照目的のために有用である。回折された
ビームは、回折格子間に位置づけられている対象15の表
面にグレージング的に入射する。
種々の分割されたビームは、回折格子12により再度組
み合わされてイメージングシステム16内にインターフェ
ログラムを作る。インターフェログラムの一部は、参照
ビームと再度組み合わされている対象表面上に入射する
テストビームからの対象縞を含む。インターフェログラ
ムの他の部分は、対象表面上に入射せず対象情報を含ま
ないビームを再度組み合わせることによって生じる。こ
れらの縞パターンは、回折格子11及び12の形状及び整合
の結果として生じる。
み合わされてイメージングシステム16内にインターフェ
ログラムを作る。インターフェログラムの一部は、参照
ビームと再度組み合わされている対象表面上に入射する
テストビームからの対象縞を含む。インターフェログラ
ムの他の部分は、対象表面上に入射せず対象情報を含ま
ないビームを再度組み合わせることによって生じる。こ
れらの縞パターンは、回折格子11及び12の形状及び整合
の結果として生じる。
実際には、回於格子11及び12は、０次透過を抑制する
ように設計されてもよく、正次元又は負次元ビームを強
調するように輝かせることもできる。回折格子11及び12
は、特に回転の対象表面を計測するために、しばしば光
軸13と同心の円形ラインで形成される。しかし、他の格
子形状も可能である。回折格子設計と対象15表面との間
の満足する符号は、対象表面から反射したビームからの
情報を含む対象縞パターンと一緒に格子アライメントか
ら、望ましくない干渉縞を作り出す。所望の対象縞パタ
ーンと所望でないアライメント縞パターンとの間の弁別
は、次いで、対象表面を信頼性よく計測するために必要
となる。
ように設計されてもよく、正次元又は負次元ビームを強
調するように輝かせることもできる。回折格子11及び12
は、特に回転の対象表面を計測するために、しばしば光
軸13と同心の円形ラインで形成される。しかし、他の格
子形状も可能である。回折格子設計と対象15表面との間
の満足する符号は、対象表面から反射したビームからの
情報を含む対象縞パターンと一緒に格子アライメントか
ら、望ましくない干渉縞を作り出す。所望の対象縞パタ
ーンと所望でないアライメント縞パターンとの間の弁別
は、次いで、対象表面を信頼性よく計測するために必要
となる。
これを達成する方法は、対象15をわずかに移動させる
ことである。これは、アライメント干渉パターンの縞を
移動させずに、対象の干渉パターンの縞を変化する。こ
のことから、我々は、イメージングシステム16内に整列
されたピクセルが対象縞パターンにより照射されている
ことを決定することができる。次いで、これらのピクセ
ルからのデータを対象15の表面を計測して分析するため
に収集することができる。
ことである。これは、アライメント干渉パターンの縞を
移動させずに、対象の干渉パターンの縞を変化する。こ
のことから、我々は、イメージングシステム16内に整列
されたピクセルが対象縞パターンにより照射されている
ことを決定することができる。次いで、これらのピクセ
ルからのデータを対象15の表面を計測して分析するため
に収集することができる。
もし、対象15が一方向にだけ移動させるのであれば、
対象縞は、一つの軸に沿って変化しないまま維持され
る。よって、対象縞パターンは、完全には移動しない。
これは、好ましくは光軸13に垂直な平面内で互いに直交
する２つのＸ方向及びＹ方向に対象15を移動することに
よって、改善され得る。
対象縞は、一つの軸に沿って変化しないまま維持され
る。よって、対象縞パターンは、完全には移動しない。
これは、好ましくは光軸13に垂直な平面内で互いに直交
する２つのＸ方向及びＹ方向に対象15を移動することに
よって、改善され得る。
アジャスターすなわちモーター21及び22によって移動
されるステージ20は、対象15に対する必要なＸ方向移動
及びＹ方向移動を与える。コンピュータ25は、好ましく
は、イメージングシステム16からの情報に対応して、ス
テージ20の移動を制御する。プラットフォーム19は、ス
テージ20上に対象15を載せ、対象15を支持し且つ回折格
子間を通過する光を透過する窓18を含む。光軸13の垂直
方向は、窓18上に対象15を支持するために利便である
が、必要ではない。なぜなら、光軸13は、水平方向に又
は垂直のほかの他の方向に方向づけられ得るからであ
る。
されるステージ20は、対象15に対する必要なＸ方向移動
及びＹ方向移動を与える。コンピュータ25は、好ましく
は、イメージングシステム16からの情報に対応して、ス
テージ20の移動を制御する。プラットフォーム19は、ス
テージ20上に対象15を載せ、対象15を支持し且つ回折格
子間を通過する光を透過する窓18を含む。光軸13の垂直
方向は、窓18上に対象15を支持するために利便である
が、必要ではない。なぜなら、光軸13は、水平方向に又
は垂直のほかの他の方向に方向づけられ得るからであ
る。
プラットフォーム19は更に、好ましくは、調節可能な
アパチャ23を含む。アパチャ23は、回折格子間を通過す
る光を対象15を計測するために必要な最小直径まで収縮
する。アパチャ23は、好ましくは、透過された光の外周
を調節可能にマスクする虹彩である。
アパチャ23を含む。アパチャ23は、回折格子間を通過す
る光を対象15を計測するために必要な最小直径まで収縮
する。アパチャ23は、好ましくは、透過された光の外周
を調節可能にマスクする虹彩である。
イメージングシステム16は、ピクセル31の列30を含
む。ピクセル31の列上には、図３に示すように、インタ
ーフェログラムの例がイメージされる。インターフェロ
グラムは、対象縞パターン35とアライメント縞パターン
32及び33とを含む。かようなインターフェログラムは、
計測されている円筒状内径36を有する対象15を含む図４
に概略的に示されている状況から結果的に生じ得る。２
本の回折されたビームは、表面36に入射せずに、対象15
の中空内部を通過して、図示されてはいないが０次ビー
ムで干渉される。０次ビームは回折されておらず、アラ
イメント光軸と平行な回折格子11及び12の間を通過す
る。これは、図３に示すように、アライメント縞パター
ン32及び33を作る。
む。ピクセル31の列上には、図３に示すように、インタ
ーフェログラムの例がイメージされる。インターフェロ
グラムは、対象縞パターン35とアライメント縞パターン
32及び33とを含む。かようなインターフェログラムは、
計測されている円筒状内径36を有する対象15を含む図４
に概略的に示されている状況から結果的に生じ得る。２
本の回折されたビームは、表面36に入射せずに、対象15
の中空内部を通過して、図示されてはいないが０次ビー
ムで干渉される。０次ビームは回折されておらず、アラ
イメント光軸と平行な回折格子11及び12の間を通過す
る。これは、図３に示すように、アライメント縞パター
ン32及び33を作る。
対象表面36上にグレージング的に入射するテストビー
ムは、図３に示すように、表面36から反射されて、回折
されていない０次ビームと再度組み合わされて、対象縞
パターン35を作る。縞パターンの環状形状は、対象15が
格子軸上に中心決めされた回転表面から形成されている
ことに起因する。類似の対象及びアライメント縞パター
ンは、対象外部表面を計測するインターフェログラムか
ら結果的に生じる。大半の対象計測セットアップは、ビ
ームを対象表面上に入射しないようにして、対象表面に
入射するテストビームからの重要な対象縞パターンを含
むインターフェログラムに縞を与える。
ムは、図３に示すように、表面36から反射されて、回折
されていない０次ビームと再度組み合わされて、対象縞
パターン35を作る。縞パターンの環状形状は、対象15が
格子軸上に中心決めされた回転表面から形成されている
ことに起因する。類似の対象及びアライメント縞パター
ンは、対象外部表面を計測するインターフェログラムか
ら結果的に生じる。大半の対象計測セットアップは、ビ
ームを対象表面上に入射しないようにして、対象表面に
入射するテストビームからの重要な対象縞パターンを含
むインターフェログラムに縞を与える。
インターフェログラムからの所望しない縞パターンを
減少するための一つの方法は、アパチャ23を収縮して、
対象計測に必要な最小直径の光を透過させることであ
る。アパチャ23を収縮させることは、対象15の外側の周
りに透過する光を排除することによって、図３及び図４
に示す例において、外側の縞パターン33を排除すること
ができる。多くの場合、アパチャ23を収縮することによ
って、すべての所望しない縞パターンを排除することは
不可能である。これは、図３及び図４において、アパチ
ャサイズに関わらず現れる縞パターン32及び35により示
されている。アパチャ23によって成されることは何もな
く、対象15の表面36を計測するためには、対象縞パター
ン35は、アライメント縞パターン32から弁別されるべき
である。
減少するための一つの方法は、アパチャ23を収縮して、
対象計測に必要な最小直径の光を透過させることであ
る。アパチャ23を収縮させることは、対象15の外側の周
りに透過する光を排除することによって、図３及び図４
に示す例において、外側の縞パターン33を排除すること
ができる。多くの場合、アパチャ23を収縮することによ
って、すべての所望しない縞パターンを排除することは
不可能である。これは、図３及び図４において、アパチ
ャサイズに関わらず現れる縞パターン32及び35により示
されている。アパチャ23によって成されることは何もな
く、対象15の表面36を計測するためには、対象縞パター
ン35は、アライメント縞パターン32から弁別されるべき
である。
これは、対象15がＸ方向及びＹ方向に移動する際に、
ピクセル31の放射強度をモニタリングすることによって
達成される。かような移動は、好ましくは、ピクセル31
からの入力を受信するコンピュータ25により制御され
て、明と暗との間の対象縞の放射強度値を変化させるに
十分なほど遠くに対象15を移動可能とする。対象縞が対
象の移動により変調される際に、対象縞パターン35によ
って照射されている列30のピクセル31は、大幅に変える
ことができる放射照度を回折する。このことから、コン
ピュータ25は、対象縞パターン35により照らされている
ピクセル31を同定する。この決定が為されると、次い
で、決定されたピクセルだけからのデータが対象表面を
計測するために用いられる。
ピクセル31の放射強度をモニタリングすることによって
達成される。かような移動は、好ましくは、ピクセル31
からの入力を受信するコンピュータ25により制御され
て、明と暗との間の対象縞の放射強度値を変化させるに
十分なほど遠くに対象15を移動可能とする。対象縞が対
象の移動により変調される際に、対象縞パターン35によ
って照射されている列30のピクセル31は、大幅に変える
ことができる放射照度を回折する。このことから、コン
ピュータ25は、対象縞パターン35により照らされている
ピクセル31を同定する。この決定が為されると、次い
で、決定されたピクセルだけからのデータが対象表面を
計測するために用いられる。
計測は、好ましくはモータ26を用いて、光軸に沿って
回折格子12を移動させることによるインターフェログラ
ムの位相変調を含む。コンピュータ25は、対象縞パター
ン35により照らされているように同定されたピクセルか
らのデータを受信しながら、好ましくは、回折格子12の
位相変調移動を制御する。次いで、コンピュータ25は、
データを分析して、対象表面に対する情報を記録し且つ
表示する。
回折格子12を移動させることによるインターフェログラ
ムの位相変調を含む。コンピュータ25は、対象縞パター
ン35により照らされているように同定されたピクセルか
らのデータを受信しながら、好ましくは、回折格子12の
位相変調移動を制御する。次いで、コンピュータ25は、
データを分析して、対象表面に対する情報を記録し且つ
表示する。
コンピュータ25が対象縞パターン35により照らされて
いるピクセル131を同定することができるいくつかの方
法がある。これらの方法は、以下の工程を含む。
いるピクセル131を同定することができるいくつかの方
法がある。これらの方法は、以下の工程を含む。
1. 先行するフレームのピクセル強度から、あるフレー
ム内の各ピクセルの強度を減じ、各ピクセルについての
差の絶対値を合計する。
ム内の各ピクセルの強度を減じ、各ピクセルについての
差の絶対値を合計する。
2. 各ピクセルについての差の二乗を合計する。
3. 第１のフレーム内のピクセル強度から、あるフレー
ム内の各ピクセルの強度を減じ、ピクセルについての最
大強度差の絶対値を保持する。
ム内の各ピクセルの強度を減じ、ピクセルについての最
大強度差の絶対値を保持する。
4. フレーム内の各ピクセルについて、ピクセルの最大
強度及び最小強度を保持する。すべてのフレームが取得
されると、最大強度から最小強度を減じ、変調を得る。
強度及び最小強度を保持する。すべてのフレームが取得
されると、最大強度から最小強度を減じ、変調を得る。
上述の方法のいずれも、対象15が移動するにつれ、た
ぶん対象縞パターン35により照らされていることから、
ピクセルの変調が所定のすなわちデータ依存性閾値を超
えるようなピクセルを決定することができる。次いで、
測定データが同定されたピクセルから収集されている
間、同定されたピクセルは、列30の他のピクセルを除外
するマスクとして機能する。
ぶん対象縞パターン35により照らされていることから、
ピクセルの変調が所定のすなわちデータ依存性閾値を超
えるようなピクセルを決定することができる。次いで、
測定データが同定されたピクセルから収集されている
間、同定されたピクセルは、列30の他のピクセルを除外
するマスクとして機能する。
対象の移動は、対象縞パターンにより照らされている
ピクセルを同定するために正確に制御される必要はな
い。一つの縞により縞パターンの位相を変化するに十分
な移動が望ましい。追加的な移動も可能である。一つの
直交する転移軸に沿っての対象の移動は、極を残す。極
に沿って、対象縞パターンの位相変化は生じない。極に
おいて、縞変化が生じない場合であっても、環状縞パタ
ーンにとって、同定されたピクセルの完全な環を単一方
向への移動から計算できることは予想できることであ
る。したがって、より実際的には、対象縞パターンの全
体の周りに位相変化が生じるように、対象を両方の直交
する転移軸に沿って移動させることが好ましい。かよう
な移動は、連続的になされても同時になされてもよい。
ピクセルを同定するために正確に制御される必要はな
い。一つの縞により縞パターンの位相を変化するに十分
な移動が望ましい。追加的な移動も可能である。一つの
直交する転移軸に沿っての対象の移動は、極を残す。極
に沿って、対象縞パターンの位相変化は生じない。極に
おいて、縞変化が生じない場合であっても、環状縞パタ
ーンにとって、同定されたピクセルの完全な環を単一方
向への移動から計算できることは予想できることであ
る。したがって、より実際的には、対象縞パターンの全
体の周りに位相変化が生じるように、対象を両方の直交
する転移軸に沿って移動させることが好ましい。かよう
な移動は、連続的になされても同時になされてもよい。
イメージングシステム16内のCCDカメラ内の列30にあ
ってもよいピクセル31を見る対象縞を同定するために好
ましい方法は、後述する。該方法は、対象縞パターン35
を見る際に考慮されるべきピクセルについて対象が移動
する際に、ピクセルが記録しなければならない放射照度
の強度変化の程度を設定する変調閾値を確立させる外部
のあらかじめ決められている入力を用いる。同定工程の
結果、２次元のマスク列が生じる。各マスク列の各要素
は、ピクセル31の一つに対応する。マスク列の各要素
は、２つの値のうちの一方、対象縞データ又は他のデー
タを含むであろう。結果として起こるデータ取得及び計
算において、位相値は、対応するマスク値が対象縞デー
タであるそれらのイメージピクセル31のためにのみ、コ
ンピュータ処理されるであろう。対応するマスク値が他
のデータであるイメージピクセルは、無視される。
ってもよいピクセル31を見る対象縞を同定するために好
ましい方法は、後述する。該方法は、対象縞パターン35
を見る際に考慮されるべきピクセルについて対象が移動
する際に、ピクセルが記録しなければならない放射照度
の強度変化の程度を設定する変調閾値を確立させる外部
のあらかじめ決められている入力を用いる。同定工程の
結果、２次元のマスク列が生じる。各マスク列の各要素
は、ピクセル31の一つに対応する。マスク列の各要素
は、２つの値のうちの一方、対象縞データ又は他のデー
タを含むであろう。結果として起こるデータ取得及び計
算において、位相値は、対応するマスク値が対象縞デー
タであるそれらのイメージピクセル31のためにのみ、コ
ンピュータ処理されるであろう。対応するマスク値が他
のデータであるイメージピクセルは、無視される。
各ピクセルにおける放射照度変調の増幅は、対象が移
動する際に、ピクセルにより見られる最大強度と最小強
度との差として計算される。これは、下記式により計算
される。
動する際に、ピクセルにより見られる最大強度と最小強
度との差として計算される。これは、下記式により計算
される。
このポイントにて、「未処理」マスク列は、コンピュ
ータ処理されている。干渉計の電気−光成分におけるノ
イズ及び機械的要素における変動は、一般に、結果とし
て、誤って含まれている対象縞パターンの部分でないあ
るピクセル、及び誤って出されている対象縞パターンの
部分である他のピクセルになる。未処理のマスクは、対
象縞パターンを見るピクセルと、対象縞パターンを見な
いピクセルとの間に、より信頼性のある識別を作る計算
によって改良され得る。
ータ処理されている。干渉計の電気−光成分におけるノ
イズ及び機械的要素における変動は、一般に、結果とし
て、誤って含まれている対象縞パターンの部分でないあ
るピクセル、及び誤って出されている対象縞パターンの
部分である他のピクセルになる。未処理のマスクは、対
象縞パターンを見るピクセルと、対象縞パターンを見な
いピクセルとの間に、より信頼性のある識別を作る計算
によって改良され得る。
測定されるべき回転表面を有する対象にとって、望ま
しい対象縞パターンは、環状形状である。未処理マスク
列に、公知のイメージ処理エッジファインディング及び
最小二乗法を行うことにより、対象縞パターンの重心、
内半径、外半径を概算することができる。この対象縞パ
ターンの位置及び範囲の概算で、以後の位相データ取得
に用いるべきフィルターがかけられたマスク列を生じさ
せることができる。フィルターがかけられた又は改良さ
れたマスク列は、他のピクセルから縞ピクセルを見せる
対象をより容易に弁別する。これは、以下の式により達
成される。
しい対象縞パターンは、環状形状である。未処理マスク
列に、公知のイメージ処理エッジファインディング及び
最小二乗法を行うことにより、対象縞パターンの重心、
内半径、外半径を概算することができる。この対象縞パ
ターンの位置及び範囲の概算で、以後の位相データ取得
に用いるべきフィルターがかけられたマスク列を生じさ
せることができる。フィルターがかけられた又は改良さ
れたマスク列は、他のピクセルから縞ピクセルを見せる
対象をより容易に弁別する。これは、以下の式により達
成される。
今や、リファインされたマスク列は、対象縞パターン
の概算された内半径と外半径との間のすべてのピクセル
に対する対象縞データ値と、他のすべての他のデータ値
と、を含む。
の概算された内半径と外半径との間のすべてのピクセル
に対する対象縞データ値と、他のすべての他のデータ値
と、を含む。
未処理マスクが完了したとき、対象を転移する工程及
び評価する工程は、コンピュータの自動制御下、オペレ
ータの手動により行われ得る。オペレータの手によりな
されるとき、対象の転移及びシンクロナイズされるべき
フレームグラッビングは特に必要ではなく、対象が転移
されるべき回数や各移動にて転移されるべき距離などの
正確性は必要ではない。オペレータは、縞の応答性の数
倍の範囲で、対象を連続的に且つ緩やかに移動すること
ができるかもしれない。コンピュータは、フレームをつ
かみ、変調閾値を超えて変調されているピクセルを表示
する。オペレータは、表示されたマスクが閉鎖環の予想
されたパターンにほぼ符合するまで、対象移動を進める
であろう。
び評価する工程は、コンピュータの自動制御下、オペレ
ータの手動により行われ得る。オペレータの手によりな
されるとき、対象の転移及びシンクロナイズされるべき
フレームグラッビングは特に必要ではなく、対象が転移
されるべき回数や各移動にて転移されるべき距離などの
正確性は必要ではない。オペレータは、縞の応答性の数
倍の範囲で、対象を連続的に且つ緩やかに移動すること
ができるかもしれない。コンピュータは、フレームをつ
かみ、変調閾値を超えて変調されているピクセルを表示
する。オペレータは、表示されたマスクが閉鎖環の予想
されたパターンにほぼ符合するまで、対象移動を進める
であろう。
マスクに対する対象縞データを同定する際に、対象縞
パターンでの各ポイントにおける強度は、以下の式で与
えられる。
パターンでの各ポイントにおける強度は、以下の式で与
えられる。
強度＝Ａ・Ｂ・Cos（Θ） ここで、Ａは、フィールドの照明のDCレベルである。
Ｂは、干渉計のコントラストである。
Θは、干渉計の相対位相である。
対象がＸ軸及びＹ軸に関して移動する際に、対象縞パ
ターンにおける各ポイントにて、干渉のそれぞれの位相
は、以下の式により与えられる。
ターンにおける各ポイントにて、干渉のそれぞれの位相
は、以下の式により与えられる。
ここで、Ｘは、Ｘ軸位置である。
Ｙは、Ｙ軸位置である。
Φは、Ｘ軸に関するXY平面における対象表面に対して
垂直な角度である。
垂直な角度である。
フロントページの続き (56)参考文献 特表 平11−509002（ＪＰ，Ａ) 特表 平10−512674（ＪＰ，Ａ) 米国特許5793488（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30
Claims (13)
- 【請求項１】テストビームと参照ビームとを分離して再
度組み合わせるための一対の回折格子を用いる干渉計に
より作られたインターフェログラムにおいて、対象縞パ
ターンを他の縞パターンから弁別するための方法であっ
て、 a.インターフェログラム内での対象縞パターンの領域の
明るさを変化させるに十分な距離だけ、干渉計の光軸に
直交する平面内においてＸ方向及びＹ方向に、計測され
るべき対象を移動させる工程と、 b.対象の移動に応答して放射照度に変化を示すイメージ
ングシステムのピクセルを同定する工程と、 c.インターフェログラムを分析する際に、弁別されたピ
クセルからだけの放射照度データを用いて、対象表面の
計測を行う工程と、 を備えることを特徴とする弁別方法。 - 【請求項２】請求項１の弁別方法であって、データを集
める間に、インターフェログラムを位相シフトする工程
を含むことを特徴とする弁別方法。 - 【請求項３】請求項２の弁別方法であって、前記位相シ
フトを達成するために、光軸に沿って、回折格子の一方
を移動する工程を含むことを特徴とする弁別方法。 - 【請求項４】請求項１の弁別方法であって、同定された
ピクセルに嵌合するマスクの中心、内半径及び外半径を
決定する工程と、回転の対象表面を計測するために、マ
スク内のピクセルからだけの放射照度データを用いる工
程と、を含むことを特徴とする弁別方法。 - 【請求項５】請求項１の弁別方法であって、回折格子の
間を通過する光を対象を計測するために最小限必要な程
度まで収縮するアパチャを調節する工程を含むことを特
徴とする弁別方法。 - 【請求項６】請求項１の弁別方法であって、Ｘ方向移動
及びＹ方向移動を達成するために、対象を載置するステ
ージの移動をコンピュータ制御する工程を含むことを特
徴とする弁別方法。 - 【請求項７】テストビームが回折格子間に配置されてい
る対象の表面に入射するように、テストビームと参照ビ
ームとを分離し再度組み合わせるための一対の回折格子
を用いる干渉計であって、 a.対象縞パターン及び他の縞パターンを含むインターフ
ェログラムがイメージされるピクセル列を含むイメージ
ングシステムと、 b.回折格子の光軸に直交する平面内におけるＸ方向及び
Ｙ方向に、対象を移動するためのステージと、 c.対象のＸ方向移動及びＹ方向移動に対応して放射照度
が変化するピクセルの弁別手段と、 d.対象表面の計測をするために、弁別されたピクセルだ
けに応答するインターフェログラム分析装置と、 を備えることを特徴とする干渉計。 - 【請求項８】請求項７の干渉計であって、対象表面を計
測するために必要な最小直径まで、回折格子間を通過す
る照明をリミットする可変アパチャを含むことを特徴と
する干渉計。 - 【請求項９】請求項８の干渉計であって、前記可変アパ
チャは、対象と一緒に移動するために載置されている虹
彩絞りであることを特徴とする干渉計。 - 【請求項１０】請求項７〜請求項９のいずれか１の干渉
計であって、Ｘ方向及びＹ方向における前記ステージの
移動を制御するために配置されているコンピュータを含
むことを特徴とする干渉計。 - 【請求項１１】請求項10の干渉計であって、対象の移動
に応答してピクセル放射照度における変化を示すため、
コンピュータに対するピクセル放射照度入力を含むこと
を特徴とする干渉計。 - 【請求項１２】請求項10の干渉計であって、データ収集
の間、インターフェログラムを位相シフトするためにコ
ンピュータの制御下で、光軸の方向における回折格子の
一方の移動を含むことを特徴とする干渉計。 - 【請求項１３】請求項７の干渉計であって、ピクセル同
定手段が回転表面を有する対象として同定されたピクセ
ルに環状マスクをかぶせ、放射照度計測データを作るた
めマスク内でピクセルを同定する、ことを特徴とする干
渉計。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/671,488 US5724137A (en) | 1996-06-27 | 1996-06-27 | Fringe pattern discriminator for interferometer using diffraction gratings |
| US671,488 | 1996-06-27 | ||
| PCT/US1997/011226 WO1997049970A1 (en) | 1996-06-27 | 1997-06-26 | Fringe pattern discriminator for interferometer using diffraction gratings |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11514086A JPH11514086A (ja) | 1999-11-30 |
| JP3035360B2 true JP3035360B2 (ja) | 2000-04-24 |
Family
ID=24694724
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09532963A Expired - Fee Related JP3035360B2 (ja) | 1996-06-27 | 1997-06-26 | 回折格子を用いる干渉計用縞パターン弁別器 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5724137A (ja) |
| EP (1) | EP0907875B1 (ja) |
| JP (1) | JP3035360B2 (ja) |
| KR (1) | KR20000022191A (ja) |
| DE (1) | DE69719984T2 (ja) |
| WO (1) | WO1997049970A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5889591A (en) * | 1996-10-17 | 1999-03-30 | Tropel Corporation | Interferometric measurement of toric surfaces at grazing incidence |
| US6639682B2 (en) | 2000-06-02 | 2003-10-28 | Gsi Lumonics, Inc. | System of fabricating plane parallel substrates with uniform optical paths |
| US6819438B2 (en) * | 2000-06-02 | 2004-11-16 | Gsi Lumonics Corporation | Technique for fabricating high quality optical components |
| JP4578674B2 (ja) * | 2000-12-18 | 2010-11-10 | 富士フイルム株式会社 | 分離された領域を持つ縞画像の解析方法 |
| KR20030087895A (ko) * | 2002-05-09 | 2003-11-15 | 캐리 컴퓨터 이엔지. 컴퍼니 리미티드 | 더블 인터페이스 씨에프 카드 |
| US6757067B2 (en) * | 2002-08-06 | 2004-06-29 | Corning Incorporated | Fringe pattern discriminator for grazing incidence interferometer |
| SG11201901644TA (en) * | 2016-08-29 | 2019-03-28 | Elbit Systems Land & C4I Ltd | Optical detection of vibrations |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DD106769A3 (de) * | 1972-01-04 | 1974-07-05 | Verfahren und anordnung zur pr]fung beliebiger mantelfl[chen rotationssymmetrischer festk\rper mittels synthetischer hologramme | |
| DE2627609A1 (de) * | 1976-06-19 | 1977-12-29 | Ibm Deutschland | Interferometrisches verfahren |
-
1996
- 1996-06-27 US US08/671,488 patent/US5724137A/en not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-06-26 EP EP97931463A patent/EP0907875B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-06-26 KR KR1019980710609A patent/KR20000022191A/ko not_active Application Discontinuation
- 1997-06-26 JP JP09532963A patent/JP3035360B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1997-06-26 DE DE69719984T patent/DE69719984T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1997-06-26 WO PCT/US1997/011226 patent/WO1997049970A1/en not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO1997049970A1 (en) | 1997-12-31 |
| EP0907875A1 (en) | 1999-04-14 |
| EP0907875B1 (en) | 2003-03-19 |
| DE69719984T2 (de) | 2004-01-08 |
| KR20000022191A (ko) | 2000-04-25 |
| DE69719984D1 (de) | 2003-04-24 |
| JPH11514086A (ja) | 1999-11-30 |
| US5724137A (en) | 1998-03-03 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |