JP3310945B2 - 非接触表面形状測定方法 - Google Patents
非接触表面形状測定方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、白色干渉走査方式
による非接触表面形状測定方法の改良に関するものであ
る。
による非接触表面形状測定方法の改良に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】ワークの表面形状（粗さやうねり等）を
非接触で測定する方法として、当出願人が特開平９−３
１８３２９号公報「非接触表面形状測定方法及び装置」
及び特願平９−１４７２４４号公報「非接触表面形状測
定方法及びその装置」で開示しているものがある。これ
らは光源として白色光を用いているので、本明細書では
「白色干渉走査方式」という。この方法では、光源から
の光をワーク方向と参照ミラー方向とに分光させ、それ
らの反射光によって干渉縞を発生させるとともに、干渉
縞強度をＣＣＤカメラで検出する。この強度は検出器内
の基準位置からのワークと参照ミラーとの距離の差によ
って変化するので、測定点ごとに、基準位置からワーク
までの距離又は参照ミラーまでの距離を相対的に変位さ
せ、強度が最大になるときのワークと参照ミラーとの距
離の差を測長機等で検出する。これによって、測定点間
ごとの高さ（測定方向の変位量を本明細書では「高さ」
ともいう）の差を検出しワーク表面形状を求めるもので
ある。白色光は干渉範囲が極めて狭いので精密な検出に
適している。
非接触で測定する方法として、当出願人が特開平９−３
１８３２９号公報「非接触表面形状測定方法及び装置」
及び特願平９−１４７２４４号公報「非接触表面形状測
定方法及びその装置」で開示しているものがある。これ
らは光源として白色光を用いているので、本明細書では
「白色干渉走査方式」という。この方法では、光源から
の光をワーク方向と参照ミラー方向とに分光させ、それ
らの反射光によって干渉縞を発生させるとともに、干渉
縞強度をＣＣＤカメラで検出する。この強度は検出器内
の基準位置からのワークと参照ミラーとの距離の差によ
って変化するので、測定点ごとに、基準位置からワーク
までの距離又は参照ミラーまでの距離を相対的に変位さ
せ、強度が最大になるときのワークと参照ミラーとの距
離の差を測長機等で検出する。これによって、測定点間
ごとの高さ（測定方向の変位量を本明細書では「高さ」
ともいう）の差を検出しワーク表面形状を求めるもので
ある。白色光は干渉範囲が極めて狭いので精密な検出に
適している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、白色干
渉走査方式では、検出器で検出される位置は必ずしも干
渉縞強度のピーク位置とならないため、誤差が発生する
という問題がある。これを説明したものが図７で、２箇
所の測定点についての干渉縞強度を表している。縦方向
が測定方向、横方向が干渉縞強度である。検出された値
は位置Ｄと位置Ｅとの高さの差Ｈｄであるが、真の値は
干渉縞強度のピーク位置間距離Ｈｏであるから、ピーク
位置からの距離δｄ、δｅが測定誤差となる。
渉走査方式では、検出器で検出される位置は必ずしも干
渉縞強度のピーク位置とならないため、誤差が発生する
という問題がある。これを説明したものが図７で、２箇
所の測定点についての干渉縞強度を表している。縦方向
が測定方向、横方向が干渉縞強度である。検出された値
は位置Ｄと位置Ｅとの高さの差Ｈｄであるが、真の値は
干渉縞強度のピーク位置間距離Ｈｏであるから、ピーク
位置からの距離δｄ、δｅが測定誤差となる。
【０００４】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、精度の高い白色干渉走査方式の測定方法を提供
することを目的とする。
もので、精度の高い白色干渉走査方式の測定方法を提供
することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、各測定点の干渉縞強度について位相を求
め、それによって干渉縞強度のピーク位置を算出して補
正するようにした。位相を求めるには、特公昭５１−１
９９９６号公報「波頭測定方法及び装置」等で開示され
ているように、単波長又はそれに近いもの（以下、本明
細書では単に「単波長」という）による干渉縞を発生さ
せる必要がある。そこで、「白色干渉走査方式」の検出
器に光源を白色光から単波長に切り換える機能を持たせ
る。また、微小の「走査」が必要となるのでそれができ
る機構を備える。
するために、各測定点の干渉縞強度について位相を求
め、それによって干渉縞強度のピーク位置を算出して補
正するようにした。位相を求めるには、特公昭５１−１
９９９６号公報「波頭測定方法及び装置」等で開示され
ているように、単波長又はそれに近いもの（以下、本明
細書では単に「単波長」という）による干渉縞を発生さ
せる必要がある。そこで、「白色干渉走査方式」の検出
器に光源を白色光から単波長に切り換える機能を持たせ
る。また、微小の「走査」が必要となるのでそれができ
る機構を備える。
【０００６】測定は次のように行う。 （１）光源を単波長に切り換える。 （２）検出器を測定範囲の所定の位置に固定して各測定
点の干渉縞強度を検出し、これを各測定点の初期検出点
の干渉縞強度として記憶する。 （３）検出器内部の基準位置からワークまでの距離と参
照ミラーまでの距離とを相対的に微小変位させて、ワー
クの各測定点ごとに、初期検出点から干渉縞強度の１周
期の範囲の３箇所以上について干渉縞強度を検出する。 （４）検出された３個以上の干渉縞強度と微小変位させ
た量とから、干渉縞強度がｓｉｎ曲線であるとして各測
定点ごとに初期検出点の位相を算出する。 （５）光源を白色光に切り換える。 （６）検出器を測定方向に変位させ、各測定点ごとに干
渉縞が発生する位置を測長期等で検出して、これから各
測定点間の概略相対高さを算出する。 （７）概略相対高さに相当する干渉縞の次数を算出す
る。 （８）初期検出点の位相と干渉縞の次数とから、各測定
点間の相対高さを算出する。
点の干渉縞強度を検出し、これを各測定点の初期検出点
の干渉縞強度として記憶する。 （３）検出器内部の基準位置からワークまでの距離と参
照ミラーまでの距離とを相対的に微小変位させて、ワー
クの各測定点ごとに、初期検出点から干渉縞強度の１周
期の範囲の３箇所以上について干渉縞強度を検出する。 （４）検出された３個以上の干渉縞強度と微小変位させ
た量とから、干渉縞強度がｓｉｎ曲線であるとして各測
定点ごとに初期検出点の位相を算出する。 （５）光源を白色光に切り換える。 （６）検出器を測定方向に変位させ、各測定点ごとに干
渉縞が発生する位置を測長期等で検出して、これから各
測定点間の概略相対高さを算出する。 （７）概略相対高さに相当する干渉縞の次数を算出す
る。 （８）初期検出点の位相と干渉縞の次数とから、各測定
点間の相対高さを算出する。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明に係る非接触表面形状測定
方法に用いる測定機構の好ましい実施の形態１を図１に
示す。図１に示す測定機構は、検出器２０とその変位量
を検出する測長器３０とから構成されている。検出器２
０は、白色光源であるランプ２１、コリメートレンズ２
２、ハーフミラー２３、参照ミラー２４、圧電素子２
５、結像レンズ２６、ＣＣＤカメラ２７、フィルター２
８から構成されている。この場合、ランプ２１、コリメ
ートレンズ２２、ハーフミラー２３、圧電素子２５、結
像レンズ２６、ＣＣＤカメラ２７は検出器２０の中で固
定されているが、参照ミラー２４は圧電素子２５によっ
て測定方向と直角な方向（Ｘａ方向）に駆動され、フィ
ルター２８は図示しない機構でＵａ方向に駆動される。
方法に用いる測定機構の好ましい実施の形態１を図１に
示す。図１に示す測定機構は、検出器２０とその変位量
を検出する測長器３０とから構成されている。検出器２
０は、白色光源であるランプ２１、コリメートレンズ２
２、ハーフミラー２３、参照ミラー２４、圧電素子２
５、結像レンズ２６、ＣＣＤカメラ２７、フィルター２
８から構成されている。この場合、ランプ２１、コリメ
ートレンズ２２、ハーフミラー２３、圧電素子２５、結
像レンズ２６、ＣＣＤカメラ２７は検出器２０の中で固
定されているが、参照ミラー２４は圧電素子２５によっ
て測定方向と直角な方向（Ｘａ方向）に駆動され、フィ
ルター２８は図示しない機構でＵａ方向に駆動される。
【０００８】検出器２０による検出原理は次のとおり。
すなわち、ランプ２１から出た光はコリメートレンズ２
２を介してハーフミラー２３に入り、ハーフミラー２３
で反射してワーク表面Ｗａに向かう光とハーフミラー２
３を通過して参照ミラー２４に向かう光に分けられる。
ワーク表面Ｗａ向かった光はワーク表面Ｗａで反射し今
度はハーフミラー２３を通過して結像レンズ２６を介し
ＣＣＤカメラ２７に入る。また、ハーフミラー２３を通
過して参照ミラー２４に向かった光は参照ミラー２４で
反射し、今度はハーフミラー２３で反射して結像レンズ
２６を介しＣＣＤカメラ２７に入る。この結果、検出器
内部の基準位置であるハーフミラー２３からワーク表面
Ｗａまでの距離Ｌａと参照ミラー２４までの距離Ｌｂと
の差によって、干渉縞が発生する。
すなわち、ランプ２１から出た光はコリメートレンズ２
２を介してハーフミラー２３に入り、ハーフミラー２３
で反射してワーク表面Ｗａに向かう光とハーフミラー２
３を通過して参照ミラー２４に向かう光に分けられる。
ワーク表面Ｗａ向かった光はワーク表面Ｗａで反射し今
度はハーフミラー２３を通過して結像レンズ２６を介し
ＣＣＤカメラ２７に入る。また、ハーフミラー２３を通
過して参照ミラー２４に向かった光は参照ミラー２４で
反射し、今度はハーフミラー２３で反射して結像レンズ
２６を介しＣＣＤカメラ２７に入る。この結果、検出器
内部の基準位置であるハーフミラー２３からワーク表面
Ｗａまでの距離Ｌａと参照ミラー２４までの距離Ｌｂと
の差によって、干渉縞が発生する。
【０００９】また、検出器２０は測定方向（Ｚａ方向）
に可動自在になっており、その変位量が測長器３０で検
出される。測長器３０はレーザー式で検出器２０の上端
に固着された反射ミラー２９にレーザーを投射して変位
を検出する。
に可動自在になっており、その変位量が測長器３０で検
出される。測長器３０はレーザー式で検出器２０の上端
に固着された反射ミラー２９にレーザーを投射して変位
を検出する。
【００１０】本発明に係る非接触表面形状測定方法に用
いる測定機構の実施の形態１はこのように構成され、図
２のフローチャートのようにしてワークの各測定点の高
さを検出する。 （１）光源からフィルター２８を外し白色干渉状態にす
る（ステップＳ１）。 （２）検出器２０をＺａ方向に変位させ、ワークの測定
範囲で干渉縞が発生することを確認する（ステップＳ
２）。 （３) 検出器２０をワーク測定範囲の所定（略中間等）
の位置に移動し固定する（ステップＳ３）。 （４）光源にフィルター２８を入れ単波長干渉状態にす
る（ステップＳ４）。
いる測定機構の実施の形態１はこのように構成され、図
２のフローチャートのようにしてワークの各測定点の高
さを検出する。 （１）光源からフィルター２８を外し白色干渉状態にす
る（ステップＳ１）。 （２）検出器２０をＺａ方向に変位させ、ワークの測定
範囲で干渉縞が発生することを確認する（ステップＳ
２）。 （３) 検出器２０をワーク測定範囲の所定（略中間等）
の位置に移動し固定する（ステップＳ３）。 （４）光源にフィルター２８を入れ単波長干渉状態にす
る（ステップＳ４）。
【００１１】（５）各測定点の干渉縞強度を検出すると
ともに、これを各測定点の初期検出点の干渉縞強度とし
て記憶する（ステップＳ５）。 この状態を図３に示す。図３では３箇所の測定点Ａ、
Ｂ、Ｃのについて表している。光源が単波長であるので
干渉範囲が広く、同一位置で全測定点について干渉縞を
検出することができるとともに、干渉縞強度はほぼｓｉ
ｎ曲線になる。Ａｏ、Ｂｏ、Ｃｏが初期検出点であり、
検出された干渉縞強度がＩａ、Ｉｂ、Ｉｃである。ま
た、後述する方法で求めた位相がθａ、θｂ、θｃであ
る。
ともに、これを各測定点の初期検出点の干渉縞強度とし
て記憶する（ステップＳ５）。 この状態を図３に示す。図３では３箇所の測定点Ａ、
Ｂ、Ｃのについて表している。光源が単波長であるので
干渉範囲が広く、同一位置で全測定点について干渉縞を
検出することができるとともに、干渉縞強度はほぼｓｉ
ｎ曲線になる。Ａｏ、Ｂｏ、Ｃｏが初期検出点であり、
検出された干渉縞強度がＩａ、Ｉｂ、Ｉｃである。ま
た、後述する方法で求めた位相がθａ、θｂ、θｃであ
る。
【００１２】（６）各測定点ごとに、圧電素子２５によ
ってＸａ方向に参照ミラーを微小変位させ、初期検出点
から干渉縞強度の１周期の範囲の３箇所以上について干
渉縞強度を検出する（ステップＳ６）。 （７）干渉縞強度がｓｉｎ曲線であるとして、検出され
た３個以上の干渉縞強度と微小変位させた量とから、各
測定点ごとに初期検出点の位相θを算出する（ステップ
Ｓ７）。 この場合、算出された位相θがπ（半周期）より大きい
場合は２π（１周期）を加算又は減算して、πより小さ
くなるようにする。
ってＸａ方向に参照ミラーを微小変位させ、初期検出点
から干渉縞強度の１周期の範囲の３箇所以上について干
渉縞強度を検出する（ステップＳ６）。 （７）干渉縞強度がｓｉｎ曲線であるとして、検出され
た３個以上の干渉縞強度と微小変位させた量とから、各
測定点ごとに初期検出点の位相θを算出する（ステップ
Ｓ７）。 この場合、算出された位相θがπ（半周期）より大きい
場合は２π（１周期）を加算又は減算して、πより小さ
くなるようにする。
【００１３】この状態を図４に示す。図４では図３で示
したもののうち測定点Ａについて表している。ここでは
干渉縞の１周期（測定長さでは波長λの１／２、位相で
は２π）を４分割しπ／４間隔で４点Ａ１、Ａ２、Ａ
３、Ａ４の干渉縞強度Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４を検出
し、これからＡ０点の位相θａを算出する。
したもののうち測定点Ａについて表している。ここでは
干渉縞の１周期（測定長さでは波長λの１／２、位相で
は２π）を４分割しπ／４間隔で４点Ａ１、Ａ２、Ａ
３、Ａ４の干渉縞強度Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４を検出
し、これからＡ０点の位相θａを算出する。
【００１４】（８）光源からフィルター２８を外し白色
干渉状態にする（ステップＳ８）。 （９）検出器２０をＺａ方向に変位させて、各測定点ご
とに干渉縞が発生する位置を測長器３０で検出し、これ
から各測定点間の概略相対高さＫを算出して記憶する
（ステップＳ９）。 （１０）概略相対高さＫに相当する干渉縞の次数Ｎを次
のように算出する（ステップＳ１０）。 Ｎ＝Ｋ／（λ／２） この場合、余りがλ／４より小さいものは切り捨てる。 （１１）各測定点の初期検出点の位相θと干渉縞の次数
Ｎとから、各測定点間の相対高さＨを次のように算出す
る（ステップＳ１１）。 Ｈ＝（２πＮ−θ）λ／（４π）
干渉状態にする（ステップＳ８）。 （９）検出器２０をＺａ方向に変位させて、各測定点ご
とに干渉縞が発生する位置を測長器３０で検出し、これ
から各測定点間の概略相対高さＫを算出して記憶する
（ステップＳ９）。 （１０）概略相対高さＫに相当する干渉縞の次数Ｎを次
のように算出する（ステップＳ１０）。 Ｎ＝Ｋ／（λ／２） この場合、余りがλ／４より小さいものは切り捨てる。 （１１）各測定点の初期検出点の位相θと干渉縞の次数
Ｎとから、各測定点間の相対高さＨを次のように算出す
る（ステップＳ１１）。 Ｈ＝（２πＮ−θ）λ／（４π）
【００１５】相対高さＨ算出方法の具体例を図５を用い
て説明する。図５では図３で示したもののうち測定点Ａ
と測定点Ｂとの２点間の相対高さＨａについて表してい
る。すなわち、初期検出点Ａｏの位相をθａ、初期検出
点Ｂｏの位相をθｂ、概略相対高さＫａとすると、干渉
縞の次数Ｎａと測定点Ａと測定点Ｂとの相対高さＨａは
次のようになる。 Ｎａ＝Ｋａ／（λ／２） ただし、余りがλ／４より小さいものは切り捨てる。 Ｈａ＝｛２πＮａ−（θａ−θｂ）｝λ／（４π） なお、従来の方法ではＪａが相対高さとして算出され
る。
て説明する。図５では図３で示したもののうち測定点Ａ
と測定点Ｂとの２点間の相対高さＨａについて表してい
る。すなわち、初期検出点Ａｏの位相をθａ、初期検出
点Ｂｏの位相をθｂ、概略相対高さＫａとすると、干渉
縞の次数Ｎａと測定点Ａと測定点Ｂとの相対高さＨａは
次のようになる。 Ｎａ＝Ｋａ／（λ／２） ただし、余りがλ／４より小さいものは切り捨てる。 Ｈａ＝｛２πＮａ−（θａ−θｂ）｝λ／（４π） なお、従来の方法ではＪａが相対高さとして算出され
る。
【００１６】本発明に係る非接触表面形状測定方法に用
いる測定機構の実施の形態２を、図６に示す。図６に示
す測定機構は、図１に示した実施の形態１に対して検出
器の構成を変えている。基本的には、検出器内部の基準
位置からワークまでの距離と参照ミラーまでの距離とを
相対的に微小変位させる方法が異なり、参照ミラーから
ワークの表面Ｗａまでの距離Ｌａを変位させるようにし
ている。また、光源とＣＣＤカメラの位置を変えてい
る。
いる測定機構の実施の形態２を、図６に示す。図６に示
す測定機構は、図１に示した実施の形態１に対して検出
器の構成を変えている。基本的には、検出器内部の基準
位置からワークまでの距離と参照ミラーまでの距離とを
相対的に微小変位させる方法が異なり、参照ミラーから
ワークの表面Ｗａまでの距離Ｌａを変位させるようにし
ている。また、光源とＣＣＤカメラの位置を変えてい
る。
【００１７】すなわち、検出器４０は上下２段に構成さ
れ、上部は白色光源であるランプ４１、コリメートレン
ズ４２、ハーフミラー４３、ミラー４４、結像レンズ４
５、ＣＣＤカメラ４６、フィルター４７から構成されて
いる。下部は、参照ミラー５１、ハーフミラー５２から
構成されており、上部と下部は圧電素子４８で結合され
ている。そして、下部は圧電素子４８によって測定方向
（Ｚａ方向）に駆動される。フィルター４７は検出器２
０と同様に図示しない機構でＵｂ方向に駆動される。ま
た、上部はＺａ方向に可動自在になっており、上端に固
着された反射ミラー４９にレーザーが投射されて変位量
が測長器３０で検出される。上部が変位するときは当然
下部も変位する。
れ、上部は白色光源であるランプ４１、コリメートレン
ズ４２、ハーフミラー４３、ミラー４４、結像レンズ４
５、ＣＣＤカメラ４６、フィルター４７から構成されて
いる。下部は、参照ミラー５１、ハーフミラー５２から
構成されており、上部と下部は圧電素子４８で結合され
ている。そして、下部は圧電素子４８によって測定方向
（Ｚａ方向）に駆動される。フィルター４７は検出器２
０と同様に図示しない機構でＵｂ方向に駆動される。ま
た、上部はＺａ方向に可動自在になっており、上端に固
着された反射ミラー４９にレーザーが投射されて変位量
が測長器３０で検出される。上部が変位するときは当然
下部も変位する。
【００１８】検出器４０による検出原理は次のとおり。
すなわち、ランプ４１から出た光はコリメートレンズ４
２を介してハーフミラー４３に入り、ハーフミラー４３
で反射して下部方向（ワーク表面Ｗａ側）に向かう。こ
の光は、下部でハーフミラー５２を通過してワーク表面
Ｗａに向かう光とハーフミラー５２に反射して参照ミラ
ー５１に向かう光とに分けられる。ワーク表面Ｗａ向か
った光はワーク表面Ｗａで反射し、再びハーフミラー５
２を通過する。そして、ハーフミラー４３を通過しミラ
ー４４で反射して結像レンズ４５を介しＣＣＤカメラ４
６に入る。また、ハーフミラー５２で反射して参照ミラ
ー５１に向かった光は参照ミラー５１で反射し、再びハ
ーフミラー５２で反射する。そして、ハーフミラー４３
を通過しミラー４４で屈折して結像レンズ４５を介しＣ
ＣＤカメラ４６に入る。この結果、ハーフミラー５２か
らのワーク表面Ｗａまでの距離Ｌａと参照ミラー５１ま
での距離Ｌｂとの差によって、干渉縞が発生する。
すなわち、ランプ４１から出た光はコリメートレンズ４
２を介してハーフミラー４３に入り、ハーフミラー４３
で反射して下部方向（ワーク表面Ｗａ側）に向かう。こ
の光は、下部でハーフミラー５２を通過してワーク表面
Ｗａに向かう光とハーフミラー５２に反射して参照ミラ
ー５１に向かう光とに分けられる。ワーク表面Ｗａ向か
った光はワーク表面Ｗａで反射し、再びハーフミラー５
２を通過する。そして、ハーフミラー４３を通過しミラ
ー４４で反射して結像レンズ４５を介しＣＣＤカメラ４
６に入る。また、ハーフミラー５２で反射して参照ミラ
ー５１に向かった光は参照ミラー５１で反射し、再びハ
ーフミラー５２で反射する。そして、ハーフミラー４３
を通過しミラー４４で屈折して結像レンズ４５を介しＣ
ＣＤカメラ４６に入る。この結果、ハーフミラー５２か
らのワーク表面Ｗａまでの距離Ｌａと参照ミラー５１ま
での距離Ｌｂとの差によって、干渉縞が発生する。
【００１９】本発明に係る非接触表面形状測定方法に用
いる測定機構の実施の形態２はこのように構成され、実
施の形態１と同様に、次のようにしてワークの各測定点
の高さを検出する。フロー図は図２と同じである。 （１）光源からフィルター４７を外し白色干渉状態にす
る（ステップＳ１）。 （２）検出器４０をＺａ方向に変位させ、ワークの測定
範囲で干渉縞が発生することを確認する（ステップＳ
２）。 （３) 検出器４０をワーク測定範囲の所定（略中間等）
の位置に移動し固定する（ステップＳ３）。 （４）光源にフィルター４７を入れ単波長干渉状態にす
る（ステップＳ４）。 （５）各測定点の干渉縞強度を検出するとともに、これ
を各測定点の初期検出点の干渉縞強度として記憶する
（ステップＳ５）。 （６）各測定点ごとに、圧電素子４８によってＺａ方向
に検出器４０の下部を微小変位させ、初期検出点から干
渉縞強度の１周期の範囲の３箇所以上について干渉縞強
度を検出する（ステップＳ６）。 （７）干渉縞強度がｓｉｎ曲線であるとして、検出され
た３個以上の干渉縞強度と微小変位させた量とから、各
測定点ごとに初期検出点の位相θを算出する（ステップ
Ｓ７）。 （８）光源からフィルター４７を外し白色干渉状態にす
る（ステップＳ８）。 （９）検出器４０をＺａ方向に変位させて、各測定点ご
とに干渉縞が発生する位置を測長器３０で検出し、これ
から各測定点間の概略相対高さＫを算出して記憶する
（ステップＳ９）。 （１０）概略相対高さＫに相当する干渉縞の次数Ｎを算
出する（ステップＳ１０）。 （１１）各測定点の初期検出点の位相θと干渉縞の次数
Ｎとから、各測定点間の相対高さＨを算出する（ステッ
プＳ１１）。
いる測定機構の実施の形態２はこのように構成され、実
施の形態１と同様に、次のようにしてワークの各測定点
の高さを検出する。フロー図は図２と同じである。 （１）光源からフィルター４７を外し白色干渉状態にす
る（ステップＳ１）。 （２）検出器４０をＺａ方向に変位させ、ワークの測定
範囲で干渉縞が発生することを確認する（ステップＳ
２）。 （３) 検出器４０をワーク測定範囲の所定（略中間等）
の位置に移動し固定する（ステップＳ３）。 （４）光源にフィルター４７を入れ単波長干渉状態にす
る（ステップＳ４）。 （５）各測定点の干渉縞強度を検出するとともに、これ
を各測定点の初期検出点の干渉縞強度として記憶する
（ステップＳ５）。 （６）各測定点ごとに、圧電素子４８によってＺａ方向
に検出器４０の下部を微小変位させ、初期検出点から干
渉縞強度の１周期の範囲の３箇所以上について干渉縞強
度を検出する（ステップＳ６）。 （７）干渉縞強度がｓｉｎ曲線であるとして、検出され
た３個以上の干渉縞強度と微小変位させた量とから、各
測定点ごとに初期検出点の位相θを算出する（ステップ
Ｓ７）。 （８）光源からフィルター４７を外し白色干渉状態にす
る（ステップＳ８）。 （９）検出器４０をＺａ方向に変位させて、各測定点ご
とに干渉縞が発生する位置を測長器３０で検出し、これ
から各測定点間の概略相対高さＫを算出して記憶する
（ステップＳ９）。 （１０）概略相対高さＫに相当する干渉縞の次数Ｎを算
出する（ステップＳ１０）。 （１１）各測定点の初期検出点の位相θと干渉縞の次数
Ｎとから、各測定点間の相対高さＨを算出する（ステッ
プＳ１１）。
【００２０】なお、以上説明した実施の形態では、検出
器２０、検出器４０の変位量をレーザ式の測長器３０で
検出したが、他の検出センサー（例えば、光学式リニア
センサー）でもよいことはいうまでもない。
器２０、検出器４０の変位量をレーザ式の測長器３０で
検出したが、他の検出センサー（例えば、光学式リニア
センサー）でもよいことはいうまでもない。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、白
色干渉走査方式において、各測定点の干渉縞強度につい
て位相を求め、それによって干渉縞強度のピーク位置を
算出して補正するようにした。したがって、精度の高い
白色干渉走査方式の測定方法を提供することができる。
色干渉走査方式において、各測定点の干渉縞強度につい
て位相を求め、それによって干渉縞強度のピーク位置を
算出して補正するようにした。したがって、精度の高い
白色干渉走査方式の測定方法を提供することができる。
【図１】本発明に係る測定方法に用いる測定機構の実施
の形態１
の形態１
【図２】本発明に係る測定方法のフローチャート
【図３】本発明に係る測定方法の初期検出点の説明図
【図４】本発明に係る測定方法の位相算出方法の説明図
【図５】本発明に係る測定方法のワーク相対高さ算出方
法の説明図
法の説明図
【図６】本発明に係る測定方法に用いる測定機構の実施
の形態２
の形態２
【図７】従来の測定方法の説明図
Ａｏ……測定点Ａの初期検出点 Ｂｏ……測定点Ｂの初期検出点 θａ……初期検出点Ａｏの位相 θｂ……初期検出点Ｂｏの位相 Ｋａ……測定点Ａと測定点Ｂとの概略相対高さ Ｈａ……測定点Ａと測定点Ｂとの相対高さ
Claims (3)
- 【請求項１】内部の基準位置からワークまでの距離と参
照ミラーまでの距離とを相対的に微小変位させる機構を
有するとともに、光源を白色光から単波長又はそれに近
い光に切り換える機能を備えた白色干渉走査方式の検出
器を用いた測定方法であって、 前記光源を単波長又はそれに近い光に切り換え、 前記検出器を測定範囲の所定の位置に固定してワークの
各測定点の干渉縞強度を検出し、これを各測定点の初期
検出点の干渉縞強度として記憶し、 前記検出器内部の基準位置からワークまでの距離と参照
ミラーまでの距離とを相対的に微小変位させて、各測定
点ごとに、前記初期検出点から干渉縞強度の１周期の３
箇所以上について干渉縞強度を検出し、 検出された３個以上の前記干渉縞強度と微小変位させた
量とから、干渉縞強度がｓｉｎ曲線であるとして各測定
点ごとに前記初期検出点の位相を算出し、 前記光源を白色光に切り換え、 前記検出器を測定方向に変位させ、各測定点ごとに干渉
縞が発生する位置を検出して、これから各測定点間の概
略相対高さ算出し、 前記概略相対高さに相当する干渉縞の次数を算出し、 前記初期検出点の位相と前記干渉縞の次数とから各測定
点の相対高さを算出して、ワークの表面形状を求めるこ
とを特徴とする非接触表面形状測定方法。 - 【請求項２】前記光源を白色光とし、それにフィルター
を入れることによって、前記光源を白色光から単波長又
はそれに近い光に切り換えることを特徴とする請求項１
に記載の非接触表面形状測定方法。 - 【請求項３】前記参照ミラーを圧電素子で駆動すること
によって、前記検出器内部の基準位置からワークまでの
距離と参照ミラーまでの距離とを相対的に微小変位させ
ることを特徴とする請求項１に記載の非接触表面形状測
定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06452599A JP3310945B2 (ja) | 1999-03-11 | 1999-03-11 | 非接触表面形状測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06452599A JP3310945B2 (ja) | 1999-03-11 | 1999-03-11 | 非接触表面形状測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000258142A JP2000258142A (ja) | 2000-09-22 |
| JP3310945B2 true JP3310945B2 (ja) | 2002-08-05 |
Family
ID=13260735
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06452599A Expired - Fee Related JP3310945B2 (ja) | 1999-03-11 | 1999-03-11 | 非接触表面形状測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3310945B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JP2006250853A (ja) * | 2005-03-14 | 2006-09-21 | Fujitsu Ltd | 物体表面形状測定方法及びその装置 |
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| JP4804058B2 (ja) * | 2005-07-28 | 2011-10-26 | キヤノン株式会社 | 干渉測定装置 |
| JP4987359B2 (ja) * | 2006-06-13 | 2012-07-25 | 浜松ホトニクス株式会社 | 表面形状計測装置 |
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| JP5355659B2 (ja) * | 2011-11-02 | 2013-11-27 | キヤノン株式会社 | 干渉測定装置及び測定原点決定方法 |
| US20140320866A1 (en) * | 2011-12-07 | 2014-10-30 | Konica Minolta, Inc | Shape Measuring Apparatus |
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-
1999
- 1999-03-11 JP JP06452599A patent/JP3310945B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000258142A (ja) | 2000-09-22 |
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