JP3162355B2 - 面形状等測定方法及び装置 - Google Patents
面形状等測定方法及び装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば、被測定物体からの光を利用した干
渉作用を用いて３次元物体形状等を高精度に測定する方
法及び装置に関する。
渉作用を用いて３次元物体形状等を高精度に測定する方
法及び装置に関する。
［従来の技術］ 従来、非対称非球面やシリンドリカル、トーリックと
いった特殊形状を高精度に計測する方法としては、第４
図に示す様な構成を用いて被測定面の点座標測定を繰り
返して全体形状を得る方法が知られている（光学12、19
83、450〜454頁参照）。
いった特殊形状を高精度に計測する方法としては、第４
図に示す様な構成を用いて被測定面の点座標測定を繰り
返して全体形状を得る方法が知られている（光学12、19
83、450〜454頁参照）。
また、被測定面の形状全体を一括で測定する方法とし
ては、ヌルテストと呼ばれるものがあり、これは、第５
図に示す様に、被測定面形状とほぼ同じ形状を持つ形状
の知られた参照面を用いて通常の干渉縞による形状測定
を行なうものである。
ては、ヌルテストと呼ばれるものがあり、これは、第５
図に示す様に、被測定面形状とほぼ同じ形状を持つ形状
の知られた参照面を用いて通常の干渉縞による形状測定
を行なうものである。
更に、両方法を組合わせた測定方法として、軸対称非
球面を光軸方向に移動させて、粗い干渉縞を生み出す被
測定面の各部の測定形状を繋ぎ合わせて全体形状を得る
方法が知られている（光学２、1983、296〜300頁参
照）。
球面を光軸方向に移動させて、粗い干渉縞を生み出す被
測定面の各部の測定形状を繋ぎ合わせて全体形状を得る
方法が知られている（光学２、1983、296〜300頁参
照）。
［発明が解決しようとする課題］ しかし乍ら、上記従来例のうち点座標計測法は様々な
の形状被測定物が測定できて汎用性が高い反面、測定点
数が多くなると測定時間が長くなるという欠点がある。
の形状被測定物が測定できて汎用性が高い反面、測定点
数が多くなると測定時間が長くなるという欠点がある。
また、ヌルテスト法は、１つの被測定物形状に対して
１つの参照用ミラーやレンズが必要となり、汎用性が低
く計測コストが高くなるという欠点がある。
１つの参照用ミラーやレンズが必要となり、汎用性が低
く計測コストが高くなるという欠点がある。
更に、干渉縞の粗い部分を繋ぎ合わせて全体形状を得
る方法は、汎用性があり且つ測定時間も点座標計測に比
べて短くなるという利点があるが、繋ぎ合わせるに際し
重複部分の１点の座標が同じであるとして繋ぎ合わせる
為、例えば、重複部分のその１点の測定データの測定誤
差が繋ぎ合わせた後の面形状データ全部の測定エラーと
なる。その上、機械的な移動をさせる事に伴なう被測定
物のアオリ方向の移動δθがあると、繋ぎ合わせる部分
のラジアル方向距離をｒとして、ｒ・δθの形状測定エ
ラーが発生するという精度上の問題を有している。
る方法は、汎用性があり且つ測定時間も点座標計測に比
べて短くなるという利点があるが、繋ぎ合わせるに際し
重複部分の１点の座標が同じであるとして繋ぎ合わせる
為、例えば、重複部分のその１点の測定データの測定誤
差が繋ぎ合わせた後の面形状データ全部の測定エラーと
なる。その上、機械的な移動をさせる事に伴なう被測定
物のアオリ方向の移動δθがあると、繋ぎ合わせる部分
のラジアル方向距離をｒとして、ｒ・δθの形状測定エ
ラーが発生するという精度上の問題を有している。
また、この従来例では、光軸方向にのみ被測定物を動
かす構成なので、軸対称非球面などしか測定できず、シ
リンドリカルやトーリックといった特殊形状は測定不可
能であった。
かす構成なので、軸対称非球面などしか測定できず、シ
リンドリカルやトーリックといった特殊形状は測定不可
能であった。
従って、本発明の目的は、上記問題点に鑑み、測定時
間が短縮され且つ多様な形状を測定可能として汎用性を
高めた面形状等測定方法及び装置を提供する事にある。
間が短縮され且つ多様な形状を測定可能として汎用性を
高めた面形状等測定方法及び装置を提供する事にある。
［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成する為の本発明においては、被測定面
を測定可能な互いに重なり合う部分を持つ様な複数の部
分領域に分割して、各部分領域について外部分領域の曲
率に応じた測定位置に相対配置して測定を実行し、前記
互いに重なり合う部分の一方の測定データに他方の測定
データをフィッティングさせる様に各部分領域の測定デ
ータを座標変換して繋ぎ合せる事により被測定面の全体
形状を得ている。
を測定可能な互いに重なり合う部分を持つ様な複数の部
分領域に分割して、各部分領域について外部分領域の曲
率に応じた測定位置に相対配置して測定を実行し、前記
互いに重なり合う部分の一方の測定データに他方の測定
データをフィッティングさせる様に各部分領域の測定デ
ータを座標変換して繋ぎ合せる事により被測定面の全体
形状を得ている。
各部分領域の測定は、例えば、この領域からの反射光
や透過光を用いた干渉作用を利用して行なわれて面形状
データ等が求められる。
や透過光を用いた干渉作用を利用して行なわれて面形状
データ等が求められる。
また、上記目的を達成する本発明の上記測定方法を用
いて形状を測定する干渉測定装置においては、干渉光学
系と被測定面の光軸方向の相対距離を変化させるステー
ジと、被測定面の干渉測定光照射領域を光軸に直交する
方向に変化させるステージと、被測定面を干渉光学系に
対して光軸に直交する２軸まわりに回転させてアオリを
与えるステージとを有する。
いて形状を測定する干渉測定装置においては、干渉光学
系と被測定面の光軸方向の相対距離を変化させるステー
ジと、被測定面の干渉測定光照射領域を光軸に直交する
方向に変化させるステージと、被測定面を干渉光学系に
対して光軸に直交する２軸まわりに回転させてアオリを
与えるステージとを有する。
また、上記目的を達成する本発明の形状測定装置は、
被測定面を測定可能な互いに重なり合う部分を持つ様な
複数の部分領域に分割して各々に対して該部分領域の曲
率に応じた測定位置に相対配置して形状測定を実行する
為の測定系と、各部分領域について前記互いに重なり合
う部分の一方のデータに他方のデータをフィッティング
させる様に各部分領域の測定データを座標変換して繋ぎ
合わせることにより被測定面の全体形状を合成するデー
タ処理系とを有することを特徴とする。
被測定面を測定可能な互いに重なり合う部分を持つ様な
複数の部分領域に分割して各々に対して該部分領域の曲
率に応じた測定位置に相対配置して形状測定を実行する
為の測定系と、各部分領域について前記互いに重なり合
う部分の一方のデータに他方のデータをフィッティング
させる様に各部分領域の測定データを座標変換して繋ぎ
合わせることにより被測定面の全体形状を合成するデー
タ処理系とを有することを特徴とする。
［作用］ 上記の構成の本発明では、被測定物を光軸方向と直交
する面内で任意に分割し、各分割部領域を測定してその
測定データを繋ぎ合わせて全体の面形状等のデータを復
元するという手法を用いているので、測定時間が比較的
短縮されてシリンドリカル、トーリック、軸対称非球面
などを含む多様の形状の物を測定でき、汎用性が高めら
れている。
する面内で任意に分割し、各分割部領域を測定してその
測定データを繋ぎ合わせて全体の面形状等のデータを復
元するという手法を用いているので、測定時間が比較的
短縮されてシリンドリカル、トーリック、軸対称非球面
などを含む多様の形状の物を測定でき、汎用性が高めら
れている。
そして、繋ぎ合わせの方法として、互いに重なり合う
部分の測定データを統計的にフィッティングする事によ
り各部分領域について測定した面形状データ等を繋ぎ合
わせれば、繋ぎ合わせに伴なう誤差の発生が極力抑えら
れて精度の劣化が防げる。
部分の測定データを統計的にフィッティングする事によ
り各部分領域について測定した面形状データ等を繋ぎ合
わせれば、繋ぎ合わせに伴なう誤差の発生が極力抑えら
れて精度の劣化が防げる。
［実施例］ 第１図は本発明の１実施例を示し、同図において、１
は光源であるレーザ、２はビーム径を拡げるビームエキ
スパンダ、３は入射光をＰ偏光成分とＳ偏光成分に２分
する偏光ビームスプリッタ、4a、4bは往復する事で偏光
方向を90゜回転せしめるところのλ/4板、５は参照面で
ある平面ミラー、６は平面波を球面波に変換するコリメ
ータレンズ、７は被測定物、８は互いに直交する２偏光
成分を干渉せしめるところの偏光板、９は結像レンズ、
10は干渉縞を観測するところのCCD素子などの光検出
器、11は被測定物７にアオリを与えるチルトステージ、
12、13、14は被測定物７に並進移動を与えるステージ
で、夫々、Ｚステージ、Ｙステージ、Ｘステージ、15は
干渉縞をスキャンして縞走査測定を行なわせる為のピエ
ゾ素子、16はステージの光軸方向（Ｘ方向）の移動距離
を測定するレーザ測定器、17はピエゾ素子15を光軸方向
に駆動する為のPZTドライバ、18はCCD素子10からのデー
タを一次蓄積する画像メモリ、19はステージを駆動する
為のステージドライバ、20は全システムを管理すると共
にCCD素子10からのデータを処理するマイクロコンピュ
ータである。
は光源であるレーザ、２はビーム径を拡げるビームエキ
スパンダ、３は入射光をＰ偏光成分とＳ偏光成分に２分
する偏光ビームスプリッタ、4a、4bは往復する事で偏光
方向を90゜回転せしめるところのλ/4板、５は参照面で
ある平面ミラー、６は平面波を球面波に変換するコリメ
ータレンズ、７は被測定物、８は互いに直交する２偏光
成分を干渉せしめるところの偏光板、９は結像レンズ、
10は干渉縞を観測するところのCCD素子などの光検出
器、11は被測定物７にアオリを与えるチルトステージ、
12、13、14は被測定物７に並進移動を与えるステージ
で、夫々、Ｚステージ、Ｙステージ、Ｘステージ、15は
干渉縞をスキャンして縞走査測定を行なわせる為のピエ
ゾ素子、16はステージの光軸方向（Ｘ方向）の移動距離
を測定するレーザ測定器、17はピエゾ素子15を光軸方向
に駆動する為のPZTドライバ、18はCCD素子10からのデー
タを一次蓄積する画像メモリ、19はステージを駆動する
為のステージドライバ、20は全システムを管理すると共
にCCD素子10からのデータを処理するマイクロコンピュ
ータである。
上記構成において、レーザ１から出射した光はビーム
エキスパンダ２によって所定の径に拡げられ偏光ビーム
スプリッタ３に入射する。この光のうち、Ｓ偏光成分は
上方に折り曲げられ、λ/4板4aを通り参照ミラー５で反
射されて、再びλ/4板4aを通って、偏光角が90度回転し
た状態で偏光ビームスプリッタ３に戻り下方に直進す
る。こうして偏光板８、結像レンズ９を通ってCCD素子1
0に入射する。
エキスパンダ２によって所定の径に拡げられ偏光ビーム
スプリッタ３に入射する。この光のうち、Ｓ偏光成分は
上方に折り曲げられ、λ/4板4aを通り参照ミラー５で反
射されて、再びλ/4板4aを通って、偏光角が90度回転し
た状態で偏光ビームスプリッタ３に戻り下方に直進す
る。こうして偏光板８、結像レンズ９を通ってCCD素子1
0に入射する。
一方、偏光ビームスプリッタ３に入射した光のうち、
Ｐ偏光成分は右方に直進し、λ/4板4bを通ってコリメー
タレンズ６によって適当な球面波とされて被測定物７に
入射する。そして、ここで反射されて再びコリメータレ
ンズ６、λ/4板4bを通り、偏光角が90度回転された状態
で偏光ビームスプリッタ３に戻り、下方に折り曲げられ
て偏光板８、結像レンズ９を通ってCCD素子10に入射す
る。
Ｐ偏光成分は右方に直進し、λ/4板4bを通ってコリメー
タレンズ６によって適当な球面波とされて被測定物７に
入射する。そして、ここで反射されて再びコリメータレ
ンズ６、λ/4板4bを通り、偏光角が90度回転された状態
で偏光ビームスプリッタ３に戻り、下方に折り曲げられ
て偏光板８、結像レンズ９を通ってCCD素子10に入射す
る。
このとき、被測定物７の位置が調整されて被測定物７
の形状とコリメータレンズ６が作り出す球面波との形状
が概略一致していれば、CCD素子10上には充分な粗さの
干渉縞が観測される。観測された干渉縞は被測定物７の
形状と球面波との形状のズレ即ち波面収差の情報を与え
ており、縞１本が丁度レーザ１からの光の波長λの半分
のズレに等しくなっている。
の形状とコリメータレンズ６が作り出す球面波との形状
が概略一致していれば、CCD素子10上には充分な粗さの
干渉縞が観測される。観測された干渉縞は被測定物７の
形状と球面波との形状のズレ即ち波面収差の情報を与え
ており、縞１本が丁度レーザ１からの光の波長λの半分
のズレに等しくなっている。
従って、被測定物７の形状が球面に近い場合は、全体
に亙って干渉縞の粗さが適当なものとなって干渉縞パタ
ーンを解析する事により被測定物７の全体形状を一括で
測定できる。
に亙って干渉縞の粗さが適当なものとなって干渉縞パタ
ーンを解析する事により被測定物７の全体形状を一括で
測定できる。
ピエゾ素子15を用いた縞走査測定を行なう事で、CCD
画素間の位相差を呼んで全体形状を高精度に計測するこ
とができる。
画素間の位相差を呼んで全体形状を高精度に計測するこ
とができる。
ところが、被測定物７の形状が特殊で球面から大きく
ずれている場合、全体形状を一括で測定しようとすると
部分的に縞間隔が細かくなり過ぎ測定不能となる。原理
的には、CCD10上でCCDの隣接画素間の干渉縞パターンの
位相差がπ以上になると測定不能となる。
ずれている場合、全体形状を一括で測定しようとすると
部分的に縞間隔が細かくなり過ぎ測定不能となる。原理
的には、CCD10上でCCDの隣接画素間の干渉縞パターンの
位相差がπ以上になると測定不能となる。
しかし、被測定物７の形状を幾つかの小部分に分けれ
ば、その小領域内では干渉縞パターンを観測可能な粗さ
とする事が出来る。
ば、その小領域内では干渉縞パターンを観測可能な粗さ
とする事が出来る。
第２図はこの様子を示す。同図（ａ）に示す如く、被
測定物７の形状を、必ず重なり合う部分を持つｕ、ｖ、
ｗの領域に分割したとすると、領域ｕは曲率半径が比較
的小さいので被測定物７をコリメータレンズ６に近付け
ると共に適当に傾斜させる事により、その領域ｕの面形
状と球面波が略等しくなってその領域に関して粗い縞を
出せる様になる。次に、やや大きい曲率半径の領域ｖを
測定する為に、第２図（ｂ）に示す如く、被測定物７を
Ｚ方向上方に動かすと共にＸ方向右方に動かしてコリメ
ータレンズ６からやや遠ざけ更に適当に傾斜させる。こ
れにより、領域ｖの面形状と曲率半径がやや大きくなっ
た球面波が略等しくなって同じく領域ｖについても粗い
縞を出す事が可能になる。続いて、更に曲率半径の大き
い領域ｗを測定する為に、第２図（ｃ）に示す如く被測
定物をＺ方向上方且つＸ方向右方に動かして適当に傾斜
させる。これによって、同様にして領域ｗについても粗
い縞を出すことが可能となって測定可能となる。この
際、被測定物７の移動は第１図に示すステージ12、13、
14を用いて行ない、傾斜は同図に示すチルトステージ11
を用いて行なう。
測定物７の形状を、必ず重なり合う部分を持つｕ、ｖ、
ｗの領域に分割したとすると、領域ｕは曲率半径が比較
的小さいので被測定物７をコリメータレンズ６に近付け
ると共に適当に傾斜させる事により、その領域ｕの面形
状と球面波が略等しくなってその領域に関して粗い縞を
出せる様になる。次に、やや大きい曲率半径の領域ｖを
測定する為に、第２図（ｂ）に示す如く、被測定物７を
Ｚ方向上方に動かすと共にＸ方向右方に動かしてコリメ
ータレンズ６からやや遠ざけ更に適当に傾斜させる。こ
れにより、領域ｖの面形状と曲率半径がやや大きくなっ
た球面波が略等しくなって同じく領域ｖについても粗い
縞を出す事が可能になる。続いて、更に曲率半径の大き
い領域ｗを測定する為に、第２図（ｃ）に示す如く被測
定物をＺ方向上方且つＸ方向右方に動かして適当に傾斜
させる。これによって、同様にして領域ｗについても粗
い縞を出すことが可能となって測定可能となる。この
際、被測定物７の移動は第１図に示すステージ12、13、
14を用いて行ない、傾斜は同図に示すチルトステージ11
を用いて行なう。
以上述べた操作により得られる各領域u,v,wのデータ
は、夫々、曲率の異なる参照球面からのズレ量で示され
る相対的情報であるから、各参照球面の曲率を考慮して
補正された絶対尺度での形状データに変換される。
は、夫々、曲率の異なる参照球面からのズレ量で示され
る相対的情報であるから、各参照球面の曲率を考慮して
補正された絶対尺度での形状データに変換される。
絶対尺度での形状に変換されたデータは、各領域ｕ、
ｖ、ｗ測定の際にチルトステージ11であおられた分だけ
元に戻して繋ぎ合わせる必要があるが、このあおり量を
0.1秒より高精度で別途計測することは通常困難である
し、Ｘ、Ｙ、Ｚステージ14、13、12の並進に伴なうピッ
チング、ローリング、ヨーイングといったエラーも通常
は数秒以上存在するので、あおられた分だけ元に戻して
繋ぎ合わせる事はしない。
ｖ、ｗ測定の際にチルトステージ11であおられた分だけ
元に戻して繋ぎ合わせる必要があるが、このあおり量を
0.1秒より高精度で別途計測することは通常困難である
し、Ｘ、Ｙ、Ｚステージ14、13、12の並進に伴なうピッ
チング、ローリング、ヨーイングといったエラーも通常
は数秒以上存在するので、あおられた分だけ元に戻して
繋ぎ合わせる事はしない。
従って、高精度な繋ぎ合わせを実現する為に、各小領
域の測定データの重なり合う部分の形状データを用い
る。
域の測定データの重なり合う部分の形状データを用い
る。
この繋ぎ合わせの方法として、以下の方法がある。
第１は、重なり合う部分の形状データのうち、少なく
とも同一直線上にない任意の３点を選び出し、重なり合
う領域の対応する点の座標が一致する様に座標変換マト
リックスの係数を決定する方法である。この方法は計算
時間が短くて済むが、選び出した測定点データに誤差が
あると各小領域の絶対尺度での形状データを繋ぎ合わせ
たとき大きな誤差となる。
とも同一直線上にない任意の３点を選び出し、重なり合
う領域の対応する点の座標が一致する様に座標変換マト
リックスの係数を決定する方法である。この方法は計算
時間が短くて済むが、選び出した測定点データに誤差が
あると各小領域の絶対尺度での形状データを繋ぎ合わせ
たとき大きな誤差となる。
第２の方法は、重なり合う部分の形状データの全部若
しくは一部を用いて対応する点のデータの差の自乗和が
最小となる様に座標変換マトリックスの係数を決定して
両部分の測定データ全部をフィッティングする方法であ
る。
しくは一部を用いて対応する点のデータの差の自乗和が
最小となる様に座標変換マトリックスの係数を決定して
両部分の測定データ全部をフィッティングする方法であ
る。
第３は、重なり合う部分の形状データの相互相関関数
Ruv等がピーク値ないし最大値をとるように座標変換マ
トリックスの係数を決定して両部分の測定データ全部を
フィッティングする方法である。
Ruv等がピーク値ないし最大値をとるように座標変換マ
トリックスの係数を決定して両部分の測定データ全部を
フィッティングする方法である。
第４は、重なり合う部分の形状データを、夫々、ツェ
ルニケ多項式展開したときのR2、Rsinθ、Rcosθの係数
すなわち曲率半径のズレ及び面傾斜成分を表わす両部分
の係数を比較して座標変換マトリックスの係数を決定し
て両部分の測定データ全部をフィッティングする方法で
ある。
ルニケ多項式展開したときのR2、Rsinθ、Rcosθの係数
すなわち曲率半径のズレ及び面傾斜成分を表わす両部分
の係数を比較して座標変換マトリックスの係数を決定し
て両部分の測定データ全部をフィッティングする方法で
ある。
以上の方法は計算時間やフィッティング精度の点で一
長一短があり、計算の処理能力や必要精度に応じて選択
したり組合わせたりデータの数を設定したりする必要が
ある。
長一短があり、計算の処理能力や必要精度に応じて選択
したり組合わせたりデータの数を設定したりする必要が
ある。
第３図に全体の測定シーケンスのフローチャートが示
されている。
されている。
同図において、測定台すなわちステージにセットされ
る被検物７の形状は設計データに略近いものである筈だ
から、この設計データに基づいつ被検物７の全体形状が
重なり合うサブアパーチャすなわち小領域にコンピュー
タ20で分割され、このデータが記憶される。このデータ
は駆動部すなわちステージドライバー19に転送されて、
被検物７の小領域７が順次測定される様に各領域測定終
了後ドライバー19により被検物７が適宜移動させられ
る。
る被検物７の形状は設計データに略近いものである筈だ
から、この設計データに基づいつ被検物７の全体形状が
重なり合うサブアパーチャすなわち小領域にコンピュー
タ20で分割され、このデータが記憶される。このデータ
は駆動部すなわちステージドライバー19に転送されて、
被検物７の小領域７が順次測定される様に各領域測定終
了後ドライバー19により被検物７が適宜移動させられ
る。
そして、各小領域が測定可能となるように微調整が行
なわれた後、参照球面の曲率が測定されると共にCCD画
素間の位相差が干渉縞パターンから測定されて、当該小
領域の絶縁尺度による面形状データが演算されてメモリ
にストアされる。
なわれた後、参照球面の曲率が測定されると共にCCD画
素間の位相差が干渉縞パターンから測定されて、当該小
領域の絶縁尺度による面形状データが演算されてメモリ
にストアされる。
以上の測定が全小領域に亙って行なわれた後、上述し
たような方法で面形状データの繋ぎ合わせが行なわれ被
検物７の全体形状が合成されて適当に表示される。
たような方法で面形状データの繋ぎ合わせが行なわれ被
検物７の全体形状が合成されて適当に表示される。
上記実施例では、被測定物側を移動させていたが、干
渉光学系と被測定物との相対位置関係を変化させればよ
い訳であるから、被測定物が大きく重い場合には干渉光
学系側を移動させればよい。
渉光学系と被測定物との相対位置関係を変化させればよ
い訳であるから、被測定物が大きく重い場合には干渉光
学系側を移動させればよい。
また、上記実施例では、凹面の被測定物を測定する例
をとっていたが、凸面の場合には、第１図のコリメータ
レンズ６の焦点Ｐより左側に被測定物７を移動させれば
測定可能となり、ほぼ平面の被測定物の場合には、第１
図のコリメータレンズ６を取り除けば測定可能となる。
をとっていたが、凸面の場合には、第１図のコリメータ
レンズ６の焦点Ｐより左側に被測定物７を移動させれば
測定可能となり、ほぼ平面の被測定物の場合には、第１
図のコリメータレンズ６を取り除けば測定可能となる。
更に、被測定物がシリンドリカル、トーリックといっ
た特殊形状である場合、コリメータレンズ６をシリンド
リカルレンズやトーリックレンズ等を含むレンズ系とし
ておけば、参照波面と被検面形状が粗一致して少ない繋
ぎ合わせ回数で全面の測定が可能となる。
た特殊形状である場合、コリメータレンズ６をシリンド
リカルレンズやトーリックレンズ等を含むレンズ系とし
ておけば、参照波面と被検面形状が粗一致して少ない繋
ぎ合わせ回数で全面の測定が可能となる。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明においては、測定可能な
複数の部分領域に分割して、各部分領域について測定を
実行し、互いに重なり合う部分の一方の測定データに他
方の測定データをフィッティングさせる様に各部分領域
の測定データを座標変換して繋ぎ合わせることにより、
特殊形状であっても計測コストを上げず且つ測定時間も
比較的短く被測定物の全体形状等を得ることができる。
複数の部分領域に分割して、各部分領域について測定を
実行し、互いに重なり合う部分の一方の測定データに他
方の測定データをフィッティングさせる様に各部分領域
の測定データを座標変換して繋ぎ合わせることにより、
特殊形状であっても計測コストを上げず且つ測定時間も
比較的短く被測定物の全体形状等を得ることができる。
更に、各領域の形状データの繋ぎ合わせに統計的手段
を用いる場合は、繋ぎ合わせによる精度劣化を最小限に
抑えることができる。
を用いる場合は、繋ぎ合わせによる精度劣化を最小限に
抑えることができる。
第１図は本発明の１実施例を示す図、第２図（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）は本発明の原理を説明する図、第３図は
測定シーケンスのフローチャートを示す図、第４図と第
５図は従来例を示す図である。 １……レーザ、３……偏光ビームスプリッタ、５……参
照ミラー、６……コリメータレンズ、７……被測定物、
10……撮像素子、11……チルトステージ、12、13、14…
…Ｚ、Ｙ、Ｘステージ、15……ピエゾ素子
（ｂ）、（ｃ）は本発明の原理を説明する図、第３図は
測定シーケンスのフローチャートを示す図、第４図と第
５図は従来例を示す図である。 １……レーザ、３……偏光ビームスプリッタ、５……参
照ミラー、６……コリメータレンズ、７……被測定物、
10……撮像素子、11……チルトステージ、12、13、14…
…Ｚ、Ｙ、Ｘステージ、15……ピエゾ素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−163206（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−144208（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−252207（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−239406（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 9/00 - 11/30 102 G01M 11/00 - 11/08
Claims (8)
- 【請求項１】形状を測定する方法に於て、被測定面を測
定可能な互いに重なり合う部分を持つ様な複数の部分領
域に分割して、各部分領域について該部分領域の曲率に
応じた測定位置に相対配置して測定を実行し、前記互い
に重なり合う部分の一方の測定データに他方の測定デー
タをフィッティングさせる様に各部分領域の測定データ
を座標変換して繋ぎ合せることにより被測定面の全体形
状を得ることを特徴とする形状測定方法。 - 【請求項２】前記各部分領域の測定は該部分領域からの
光を用いた干渉作用を利用して行なわれて面形状データ
等が求められる請求項１記載の測定方法。 - 【請求項３】前記重なり合う部分の同一直線状にない少
なくとも３点を測定データ数として選び出し、重なり合
う部分領域の対応する点の座標が一致するように座標変
換してフィッティングすることにより各部分領域につい
て測定した面形状データ等を繋ぎ合わせる請求項１記載
の測定方法。 - 【請求項４】前記重なり合う部分の一方の測定データに
対し他方の測定データの差の自乗和が最小となるように
他方の測定データ全部を座標変換してフィッティングす
ることにより各部分領域について測定した面形状データ
等を繋ぎ合わせる請求項１記載の測定方法。 - 【請求項５】前記重なり合う部分の一方の測定データと
他方の測定データとの相関関数が最大値をとる様に他方
の測定データ全部を座標変換してフィッティングするこ
とにより各部分領域について測定した面形状データ等を
繋ぎ合わせる請求項１記載の測定方法。 - 【請求項６】形状を測定する方法に於て、被測定面を測
定可能な互いに重なり合う部分を持つ様な複数の部分領
域に分割して、各部分領域について測定を実行し、前記
互いに重なり合う部分の一方の測定データに他方の測定
データをフィッティングさせる様に各部分領域の測定デ
ータを座標変換して繋ぎ合せることにより被測定面の全
体形状を得、前記重なり合う部分の一方の測定データを
ツェルニケ多項式展開した係数のうちR2の係数、Rsinθ
の係数及びRcosθの係数と他方の測定データについの同
係数とを比較して座標変換してフィッティングすること
により各部分領域について測定した面形状データ等を繋
ぎ合わせることを特徴とする形状測定方法。 - 【請求項７】請求項１から６のいずれかの測定方法を用
いて形状を測定する干渉測定装置において、干渉光学系
と被測定面の光軸方向の相対距離を変化させるステージ
と、被測定面の干渉測定光照射領域を光軸に直交する方
向に変化させるステージと、被測定面を干渉光学系に対
して光軸に直交する２軸まわりに回転させてアオリを与
えるステージとを有する形状測定装置。 - 【請求項８】被測定面を測定可能な互いに重なり合う部
分を持つ様な複数の部分領域に分割して各々に対して該
部分領域の曲率に応じた測定位置に相対配置して形状測
定を実行する為の測定系と、各部分領域について前記互
いに重なり合う部分の一方のデータに他方のデータをフ
ィッティングさせる様に各部分領域の測定データを座標
変換して繋ぎ合わせることにより被測定面の全体形状を
合成するデータ処理系とを有することを特徴とする形状
測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08234589A JP3162355B2 (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | 面形状等測定方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08234589A JP3162355B2 (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | 面形状等測定方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02259509A JPH02259509A (ja) | 1990-10-22 |
| JP3162355B2 true JP3162355B2 (ja) | 2001-04-25 |
Family
ID=13771980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08234589A Expired - Lifetime JP3162355B2 (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | 面形状等測定方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3162355B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010060304A (ja) * | 2008-09-01 | 2010-03-18 | Olympus Corp | 形状測定方法 |
| JP2010203915A (ja) * | 2009-03-03 | 2010-09-16 | Canon Inc | 測定方法及び測定装置 |
| JP2013504762A (ja) * | 2009-09-18 | 2013-02-07 | カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー | 光学表面の形状を測定する方法及び干渉測定デバイス |
| US10845190B2 (en) | 2018-03-05 | 2020-11-24 | Toshiba Memory Corporation | Measurement apparatus for measuring height or shape of a surface of a material |
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| JP4115624B2 (ja) * | 1999-04-27 | 2008-07-09 | オリンパス株式会社 | ３次元形状測定装置 |
| JP3661865B2 (ja) | 2002-03-29 | 2005-06-22 | フジノン株式会社 | 球面形状測定解析方法 |
| JP4680558B2 (ja) * | 2004-09-30 | 2011-05-11 | 株式会社リコー | 撮影及び３次元形状復元方法、並びに撮影及び３次元形状復元システム |
| GB2422015B (en) * | 2005-02-01 | 2007-02-28 | Taylor Hobson Ltd | A metrological instrument |
| JP4735079B2 (ja) * | 2005-06-29 | 2011-07-27 | 横浜ゴム株式会社 | タイヤ動的接地形状測定方法 |
| JP4904844B2 (ja) | 2006-02-20 | 2012-03-28 | 株式会社ジェイテック | 超精密形状測定方法 |
| JP5070370B2 (ja) * | 2007-05-23 | 2012-11-14 | 株式会社ジェイテック | 超精密形状測定方法及びその装置 |
| JP5173629B2 (ja) * | 2008-06-30 | 2013-04-03 | オリンパス株式会社 | 形状測定装置 |
| JP5178419B2 (ja) * | 2008-09-10 | 2013-04-10 | オリンパス株式会社 | 形状データの統合方法 |
| JP2010133860A (ja) | 2008-12-05 | 2010-06-17 | Canon Inc | 形状算出方法 |
| JP5451300B2 (ja) | 2009-10-15 | 2014-03-26 | キヤノン株式会社 | 算出方法及び算出装置 |
| JP5591063B2 (ja) * | 2009-11-12 | 2014-09-17 | キヤノン株式会社 | 測定方法及び測定装置 |
| JP5442122B2 (ja) * | 2010-07-15 | 2014-03-12 | キヤノン株式会社 | 被検面の形状を計測する計測方法、計測装置及び光学素子の製造方法 |
| JP6232207B2 (ja) * | 2013-05-12 | 2017-11-15 | 夏目光学株式会社 | 面形状測定装置 |
| CN106030241B (zh) * | 2014-01-09 | 2019-10-01 | 齐戈股份有限公司 | 测量非球面和其它非平坦表面的形貌 |
-
1989
- 1989-03-31 JP JP08234589A patent/JP3162355B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| US8762099B2 (en) | 2009-03-03 | 2014-06-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Measurement method and measurement apparatus |
| JP2013504762A (ja) * | 2009-09-18 | 2013-02-07 | カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー | 光学表面の形状を測定する方法及び干渉測定デバイス |
| US10845190B2 (en) | 2018-03-05 | 2020-11-24 | Toshiba Memory Corporation | Measurement apparatus for measuring height or shape of a surface of a material |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02259509A (ja) | 1990-10-22 |
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