JP5291768B2 - 光波干渉測定装置、及び、光波干渉測定方法 - Google Patents
光波干渉測定装置、及び、光波干渉測定方法Info
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Description
b/aは端数部と呼ばれ、ベースプレートの干渉縞とブロックゲージの干渉縞との位相のずれとして観測されるが、この位相ずれを目視により読み取るのでは、測定者の癖などのために、高精度化が難しく、また測定者の疲労も大きい。
L+ΔL+LαΔt=(λv /2n)(N+b/a) ・・・(2)
ここで、Lはブロックゲージ呼び寸法、ΔLはブロックゲージ製作誤差、αはブロックゲージの熱膨張係数、Δtは標準温度(20℃)からの温度差、λv は、干渉光の真空中の波長、nは干渉光路の空気の屈折率、Nは干渉縞の整数部、b/aは干渉縞の端数部である(図3も参照のこと)。
I(x,y)=I'(x,y)+I"(x,y)cos[φ(x,y) +δi] ・・・(5)
ここで、I'(x,y)は干渉縞の移動に依存しない光強度の成分であり、I"(x,y)は干渉縞の光強度の振幅であり、δi は位相のシフト量を表す。I'(x,y)、I"(x,y)、φ(x,y) が未知数であるから、位相がシフトされた最低3つの干渉縞の強度データが得られれば、測定対象物の表面の位相情報φ(x,y)、すなわち測定対象物の表面の、光路方向における位置(x,y) (ただし、波長の2分の1の範囲における位置)が求められる。基本的な上記の式を解く手法(位相シフトδi 、計算式など)の違いによって、各種のφ(x,y) の解法についてのアルゴリズムが存在している。例えば、ハリハラン(Hariharan) アルゴリズムでは、5枚の画像より干渉縞の位相を求めている。具体的には、光学楔50を移動させ、等間隔αで位相シフトδi を変化させる。したがって、位相シフトδi は、
δi =−2α,−α,0,α,2α i =1,2,3,4,5
となる。i が1,2,3,4,5のとき、それぞれ、式(5)は以下のようになる。
I1 (x,y)=I'(x,y)+I"(x,y)cos[φ(x,y) −2α] ・・・(6a)
I2 (x,y)=I'(x,y)+I"(x,y)cos[φ(x,y) −α] ・・・(6b)
I3 (x,y)=I'(x,y)+I"(x,y)cos[φ(x,y) ] ・・・(6c)
I4 (x,y)=I'(x,y)+I"(x,y)cos[φ(x,y) +α] ・・・(6d)
I5 (x,y)=I'(x,y)+I"(x,y)cos[φ(x,y) +2α] ・・・(6e)
これら式より次式が得られる。
tan[φ(x,y)]/2 sinα=(I2 −I4 )/(2I3 −I5 −I1 ) ・・・(7)
αをπ/2とすると、干渉縞の位相の算出式は、次式となる。
φ(x,y) = tan-1[2(I2 −I4 )/(2I3 −I5 −I1 )] ・・・(8)
S=λfp/(2 tan-1r) ・・・(9)
撮影間隔は、前述のように4分の1周期以下とする必要があるから、p≦0.5となり、移動速度Sは、次式とする必要がある。
S≦λf/(4 tan-1r) ・・・(10)
ε=(φp(x,y)−φb(x,y))/2π ・・・(11)
位相φ(x,y) と、測定対象物の表面の光路方向の位置h(x,y) (以下高さという)の関係は、次式で表される。
φ(x,y) =4πh(x,y) /λ ・・・(12)
(1)
光源からの所定波長の光を分割し、その一方を、高さに差のある複数の表面にて反射させ、分割された他方の光と干渉させて、複数の表面に表れる干渉縞同士の位相ずれに基づき前記複数の表面の高さの差を測定する光波干渉測定装置であって、
前記分割された光の一方に対し、光の位相を変化させる位相シフト手段と、
前記複数の表面の干渉縞の画像を、位相シフト手段により位相を変化させて複数取得する手段と、
取得された複数の干渉縞の画像に基づき、画像における複数の表面間の境界を抽出する境界抽出手段と、
抽出された境界に基づき、干渉縞の位相ずれの算出対象となる領域を決定する対象領域設定手段と、
を有する光波干渉測定装置。
(2)
上記(1)に記載の光波干渉測定装置において、
境界抽出手段は、取得した複数の画像において同一位置の画素間での、それらの画素の輝度の差に基づき境界を抽出する、
光波干渉測定装置。
(3)
上記(1)に記載の光波干渉測定装置において、
境界抽出手段は、取得した複数の画像のそれぞれに対しエッジ抽出を行い、抽出されたエッジ画像と、あらかじめ記憶している境界の代表形状とのパターンマッチングを行い、このマッチング結果に基づき、境界を抽出する、
光波干渉測定装置。
(4)
光源からの所定波長の光を分割し、その一方を、高さに差のある複数の表面にて反射させ、分割された他方の光と干渉させて、複数の表面に表れる干渉縞同士の位相ずれに基づき前記複数の表面の高さの差の測定を行う光波干渉測定方法であって、
前記複数の表面の干渉縞の画像を、前記分割された光の一方に対し、光の位相を変化させて複数取得し、
取得された複数の干渉縞の画像に基づき、画像における複数の表面間の境界を抽出し、
抽出された境界に基づき、干渉縞の位相ずれの算出対象となる領域を決定する、
光波干渉測定方法。
Claims (2)
- 光源からの所定波長の光を分割し、その一方を、高さに差のある複数の表面にて反射させ、分割された他方の光と干渉させて、複数の表面に表れる干渉縞同士の位相ずれに基づき前記複数の表面の高さの差を測定する光波干渉測定装置であって、
前記分割された光の一方に対し、光の位相を変化させる位相シフト手段と、
前記複数の表面の干渉縞の画像を、位相シフト手段により位相を変化させて複数取得する手段と、
取得された複数の干渉縞の画像に基づき、画像における複数の表面間の境界を抽出する境界抽出手段と、
抽出された境界に基づき、干渉縞の位相ずれの算出対象となる領域を決定する対象領域設定手段と、
を有し、
前記境界抽出手段は、取得した複数の画像のそれぞれに対しエッジ抽出を行い、抽出されたエッジ画像を加算し、さらに所定のしきい値により二値化して、境界を抽出する、
光波干渉測定装置。 - 光源からの所定波長の光を分割し、その一方を、高さに差のある複数の表面にて反射させ、分割された他方の光と干渉させて、複数の表面に表れる干渉縞同士の位相ずれに基づき前記複数の表面の高さの差の測定を行う光波干渉測定方法であって、
前記複数の表面の干渉縞の画像を、前記分割された光の一方に対し、光の位相を変化させて複数取得する工程と、
取得された複数の干渉縞の画像に基づき、画像における複数の表面間の境界を抽出する工程と、
抽出された境界に基づき、干渉縞の位相ずれの算出対象となる領域を決定する工程と、
を含み、
前記境界を抽出する行程においては、取得した複数の画像のそれぞれに対しエッジ抽出を行い、抽出されたエッジ画像を加算し、さらに所定のしきい値により二値化して、境界を抽出する、
光波干渉測定方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2011170766A JP5291768B2 (ja) | 2011-08-04 | 2011-08-04 | 光波干渉測定装置、及び、光波干渉測定方法 |
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JP2011170766A JP5291768B2 (ja) | 2011-08-04 | 2011-08-04 | 光波干渉測定装置、及び、光波干渉測定方法 |
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JP2006230505A Division JP5243706B2 (ja) | 2006-08-28 | 2006-08-28 | 光波干渉測定装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2011242403A JP2011242403A (ja) | 2011-12-01 |
JP5291768B2 true JP5291768B2 (ja) | 2013-09-18 |
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JP2004347531A (ja) * | 2003-05-23 | 2004-12-09 | Mitsutoyo Corp | 光波干渉寸法測定方法及びその装置 |
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