JP7215719B2 - Method and apparatus for measuring out-of-plane displacement distribution and three-dimensional shape of measurement object - Google Patents

Method and apparatus for measuring out-of-plane displacement distribution and three-dimensional shape of measurement object Download PDF

Info

Publication number
JP7215719B2
JP7215719B2 JP2019009215A JP2019009215A JP7215719B2 JP 7215719 B2 JP7215719 B2 JP 7215719B2 JP 2019009215 A JP2019009215 A JP 2019009215A JP 2019009215 A JP2019009215 A JP 2019009215A JP 7215719 B2 JP7215719 B2 JP 7215719B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
interference fringes
fringes
phase
interference
light
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.)
Active
Application number
JP2019009215A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2020118533A (en
JP2020118533A5 (en
Inventor
元治 藤垣
優太 後藤
滉平 川原
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.)
University of Fukui
Original Assignee
University of Fukui
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 University of Fukui filed Critical University of Fukui
Priority to JP2019009215A priority Critical patent/JP7215719B2/en
Publication of JP2020118533A publication Critical patent/JP2020118533A/en
Publication of JP2020118533A5 publication Critical patent/JP2020118533A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7215719B2 publication Critical patent/JP7215719B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

特許法第30条第2項適用 (1)ICEM18 プログラム(表紙,P14),発表資料(2)第60回構造強度に関する講演会 プログラム(表紙,8月3日分抜粋),講演論文集(表紙,目次抜粋,P265-267),発表資料(3)2018年精密工学会秋季大会学術講演会 講演論文集(表紙,目次1/4,567-568),ポスター(4)13th ISEM’18 プログラム(表紙,P10,13),講演論文集,発表資料(5)ISOT2018 プログラム(表紙,P1-2,P28),エクステンデットアブストラクトブック(表紙,P132,P141-142),発表資料(6)ICPE2018 プログラム(表紙,P20-23),講演論文集,発表資料(7)M&M2018 材料力学カンファレンス プログラム(表紙,P17-18),ポスター,講演論文集PS-85~87Application of Article 30, Paragraph 2 of the Patent Law (1) ICEM18 program (cover, page 14), presentation materials (2) 60th Lecture on Structural Strength program (cover, excerpt from August 3), collection of lecture papers (cover , table of contents excerpt, P265-267), presentation material (3) 2018 Japan Society for Precision Engineering Autumn Meeting Scientific Lecture Proceedings (cover, table of contents 1/4, 567-568), poster (4) 13th ISEM'18 program ( Cover, P10, 13), Proceedings, Presentation Materials (5) ISOT2018 Program (Cover, P1-2, P28), Extended Abstract Book (Cover, P132, P141-142), Presentation Materials (6) ICPE2018 Program (Cover , P20-23), Lecture Proceedings, Presentation Materials (7) M&M2018 Mechanics of Materials Conference Program (Cover, P17-18), Poster, Lecture Proceedings PS-85-87

本発明は、光軸方向に明暗分布を持つ干渉縞により、測定対象物の面外変位分布や3次元形状を計測する方法とその装置に関する。 The present invention relates to a method and apparatus for measuring out-of-plane displacement distribution and three-dimensional shape of an object using interference fringes having a light-dark distribution in the optical axis direction.

非接触による3次元形状計測は、製造業をはじめ、医療、土木、衣料分野など幅広い需要がある。とくに板金加工品やプレス加工品など、大型の曲面を持つ物体に対しては、非接触で3次元の分布が計測できるパターン投影による3次元計測が、短時間で計測・検査が出来る手法として有効である。格子投影法の従来の方法として、非特許文献1、非特許文献2に示す方法と装置が開発されている。測定対象物に対して数十メートル離れた位置から1ミリメートル程度の分解能で微小な変位が計測できる技術が特許文献1や非特許文献3により公知である。 Non-contact three-dimensional shape measurement is in wide-ranging demand in manufacturing, medical, civil engineering, and clothing fields. Especially for objects with large curved surfaces such as sheet metal processed products and press processed products, 3D measurement by pattern projection, which can measure 3D distribution without contact, is effective as a method that can measure and inspect in a short time. is. As conventional grid projection methods, the methods and apparatuses shown in Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2 have been developed. Patent Document 1 and Non-Patent Document 3 disclose a technique capable of measuring a minute displacement with a resolution of about 1 millimeter from a position several tens of meters away from the object to be measured.

特開2007-093576号公報JP 2007-093576 A

C. Quan, et al.,“Shape measurement of small objects using LCD fringe projection with phase shifting,” Opt. Commun. 189, (2001) 21.C. Quan, et al., "Shape measurement of small objects using LCD fringe projection with phase shifting," Opt. Commun. 189, (2001) 21. M. Schaffer, et al.,“Coherent two-beam interference fringe projection for highspeed three-dimensional shape measurements,”Appl. Opt. 52, (2013) 2306.M. Schaffer, et al.,“Coherent two-beam interference fringe projection for highspeed three-dimensional shape measurements,”Appl. Opt. 52, (2013) 2306. 上保徹志,村田奈美,定在波レーダによる微小変位の測定,平成19年電気学会電子・情報・システム部門大会講演論文集,944-948(2007).Tetsushi Uebo, Nami Murata, Measurement of minute displacement by standing wave radar, Proc.

しかし、非特許文献1や非特許文献2に開示された技術では、面外方向(面の法線方向)の情報を得ようとする場合には、光源とカメラの間の距離を大きくする必要があり、計測システムの小型化は難しい。また、特に干渉縞を用いる場合には分解能がサブマイクロメートルオーダーと小さすぎるため、大きな構造物の計測には適さない。また、特許文献1や非特許文献3に開示された技術では、測定対象物の表面の1点のみの計測であり、測定対象物の表面の変位の分布を計測することができない。
そこで、本発明の目的は、比較的遠方に位置する測定対象物の面外方向の変位の分布を、投光側と受光側とを略同軸に配置した状態で計測する方法およびその方法を用いる装置を提供することである。
However, in the techniques disclosed in Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2, it is necessary to increase the distance between the light source and the camera when trying to obtain information in the out-of-plane direction (normal direction of the surface). Therefore, miniaturization of the measurement system is difficult. In particular, when interference fringes are used, the resolution is too small, on the order of sub-micrometers, so that it is not suitable for measuring large structures. In addition, the techniques disclosed in Patent Document 1 and Non-Patent Document 3 measure only one point on the surface of the object to be measured, and cannot measure the distribution of displacement on the surface of the object to be measured.
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for measuring the distribution of displacement in the out-of-plane direction of an object located relatively far away with the light projecting side and the light receiving side arranged substantially coaxially, and to use the method. to provide the equipment.

本願の請求項1に係る発明は、物体の表面に干渉縞を投影し、投影された干渉縞の反射光を撮像手段で撮像する計測方法において、前記干渉縞は、3方向から照射される可干渉の光波による干渉の原理に基づいて、3方向から照射される光の照射方向に干渉縞が現れる領域と現れない領域からなる3光束干渉縞が形成され、前記物体の表面に形成された前記3光束干渉縞による縞を撮像することにより前記物体の変位または3次元形状を計測する、計測方法である。
請求項2に係る発明は、物体の表面に干渉縞を投影し、投影された干渉縞の反射光を撮像手段で撮像する3光束計測装置において、可干渉光を出射する光源と、前記光源からの可干渉光から3つの可干渉の光波を形成し前記物体の表面に3光束干渉縞を投射する3光束形成手段と、前記物体の表面からの反射光を受光する撮像手段と、前記撮像手段により撮像した前記物体の表面に形成された前記3光束干渉縞による縞に基づいて前記物体の変位または3次元形状を計測する手段と、を備えた3光束計測装置である。
請求項3に係る発明は、前記3光干渉縞からモアレ縞を形成する格子プレートを備える、請求項2に記載の3光束計測装置である。
請求項4に係る発明は、前記モアレ縞の振幅またはパワーを、位相解析方法により求める手段を備える、請求項3に記載の3光束計測装置である。
請求項5に係る発明は、前記3つの可干渉の光波のうち1つの位相シフトを行い、前記3光束干渉縞の光の射出方向の縞パターンの位相をシフトする位相シフト手段を備える、請求項2~4のいずれか一つに記載の3光束計測装置である
The invention according to claim 1 of the present application is a measurement method in which interference fringes are projected onto the surface of an object, and the reflected light of the projected interference fringes is captured by an imaging means, wherein the interference fringes can be irradiated from three directions. Based on the principle of interference by light waves of interference, three-beam interference fringes consisting of regions in which interference fringes appear and regions in which interference fringes do not appear are formed in the irradiation direction of light emitted from three directions, and are formed on the surface of the object. This measurement method measures the displacement or the three-dimensional shape of the object by imaging fringes formed by three-beam interference fringes.
The invention according to claim 2 is a three-beam measuring device that projects interference fringes on the surface of an object and captures the reflected light of the projected interference fringes with imaging means, wherein a light source that emits coherent light and 3-beam forming means for forming three coherent light waves from the coherent light and projecting 3-beam interference fringes on the surface of the object; imaging means for receiving reflected light from the surface of the object; means for measuring the displacement or the three-dimensional shape of the object based on fringes formed on the surface of the object imaged by the three-beam interference fringes.
The invention according to claim 3 is the three-beam measurement device according to claim 2, further comprising a grating plate that forms moire fringes from the three- beam interference fringes.
The invention according to claim 4 is the three-beam measuring apparatus according to claim 3, further comprising means for determining the amplitude or power of the moire fringes by a phase analysis method.
The invention according to claim 5 further comprises phase shift means for shifting the phase of one of the three coherent light waves to shift the phase of the fringe pattern of the three-beam interference fringes in the light exit direction. 5. The three-beam measuring device according to any one of 2 to 4 .

本発明により、比較的遠方に位置する測定対象物の面外方向の変位の分布を、投光側と受光側とを略同軸に配置した状態で計測する方法およびその方法を用いる装置を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a method for measuring the distribution of displacement in the out-of-plane direction of an object to be measured located relatively far away with the light projecting side and the light receiving side arranged substantially coaxially, and an apparatus using the method. .

3光束干渉による格子投影法を説明する概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining a grating projection method using three-beam interference; 3光束による干渉縞の生成を説明する図である。It is a figure explaining generation|occurrence|production of the interference fringe by 3 light beams. 本発明の計測方法を実現する光学系の例である。It is an example of an optical system that implements the measurement method of the present invention. 空間的縞解析法を説明する図である。It is a figure explaining a spatial fringe analysis method. 光学的に深さ方向縞パターンを得るための光学系の一例である。It is an example of an optical system for optically obtaining a fringe pattern in the depth direction. 本発明における位相シフト法を実現するための光学系の一例である。It is an example of an optical system for realizing the phase shift method in the present invention. シミュレーションの光学系モデルである。It is an optical system model for simulation. 数7式より計算した3光束干渉の干渉縞を説明する図である。It is a figure explaining the interference fringe of three-beam interference calculated from Formula 7. FIG. 図8に空間的縞解析法を適用して求めた深さ方向の縞パターンの振幅を説明する図である。FIG. 9 is a diagram for explaining the amplitude of a fringe pattern in the depth direction obtained by applying the spatial fringe analysis method to FIG. 8; 位相シフトさせた干渉縞を説明する図である。It is a figure explaining the phase-shifted interference fringe. 実験時の光学系を示す写真図である。It is a photograph figure which shows the optical system at the time of experiment. 実験光学系の概念図である。1 is a conceptual diagram of an experimental optical system; FIG. 撮影結果を示す図である。It is a figure which shows a photography result. 実験光学系と計測対象物体を示す図である。It is a figure which shows an experimental optical system and a measurement target object. カメラで撮影された干渉縞を示す図である。It is a figure which shows the interference fringe image|photographed with the camera. 図12の干渉縞の振幅分布図である。13 is an amplitude distribution diagram of the interference fringes of FIG. 12; FIG. 9×9ピクセルを平滑化した振幅分布を説明する図である。It is a figure explaining the amplitude distribution which smoothed 9x9 pixels. 位相シフトした深さ方向の縞パターンを説明する図である。It is a figure explaining the fringe pattern of the depth direction which phase-shifted. 深さ方向縞パターンの位相を説明する図である。It is a figure explaining the phase of a depth direction fringe pattern. 平滑化した深さ方向縞パターンの位相を説明する図である。It is a figure explaining the phase of the smoothed depth direction fringe pattern. 形状計測時の実験光学系を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an experimental optical system during shape measurement; 基準面が5.0mm時の位相画像を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a phase image when the reference plane is 5.0 mm; 基準面が5.0mm時と0.0mm時の位相差画像を示す図である。It is a figure which shows the phase difference image at the time of a reference plane being 5.0 mm and 0.0 mm. 平面物体の各位置における位相差を説明する図である。It is a figure explaining the phase difference in each position of a plane object. 60°に傾けた金属板を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a metal plate tilted at 60°; 60°に傾けた金属板を計測して得られた位相分布を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a phase distribution obtained by measuring a metal plate tilted at 60°; 60°および45°に傾けた金属板の形状プロファイルを説明する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating shape profiles of metal plates tilted at 60° and 45°; 図11-4に示す物体を計測した際の位相分布を説明する図である。FIG. 11C is a diagram for explaining the phase distribution when the object shown in FIG. 11-4 is measured; 図11-4に示す物体の形状プロファイルを説明する図である。Figure 11-5 illustrates the shape profile of the object shown in Figure 11-4; (a)3枚のミラーを用いる場合、(b)任意の形状のミラーを用いる場合の、本発明の方法を球面波で実現するための代表的な光学系を説明する図である。FIG. 2 illustrates a typical optical system for implementing the method of the present invention with spherical waves when (a) three mirrors are used and (b) arbitrary shaped mirrors are used. シミュレーションで用いた光学モデル(xz平面)を説明する図である。It is a figure explaining the optical model (xz plane) used by simulation. xz平面における球面波シミュレーションの結果を説明する図である。It is a figure explaining the result of the spherical wave simulation in xz plane. シミュレーションで用いた光学モデル(xz平面)を説明する図である。It is a figure explaining the optical model (xz plane) used by simulation. xy平面における球面波シミュレーションの結果を説明する図である。It is a figure explaining the result of the spherical wave simulation in xy plane. 光ファイバーを用いる場合の代表的な光学系の例を説明する図である。It is a figure explaining the example of the typical optical system in the case of using an optical fiber. 光ファイバーを用いる光学系で位相シフトを行なう場合の概略図である。It is a schematic diagram in the case of performing a phase shift in an optical system using an optical fiber.

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
(1)本計測方法の概要
格子投影法により計測対象物の面外方向(面の法線方向)の変位の情報を得ようとする場合、光源とカメラの間の距離を大きくする必要があり、計測システムの小型化は難しい。また、とくに干渉縞を用いる場合には分解能がサブマイクロメートルオーダーと小さすぎるため、面積の広い大きな構造物の計測には適さない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(1) Outline of this measurement method When trying to obtain information on displacement in the out-of-plane direction (normal direction of the surface) of the object to be measured using the grid projection method, it is necessary to increase the distance between the light source and the camera. , it is difficult to miniaturize the measurement system. Moreover, especially when interference fringes are used, the resolution is too small, on the order of sub-micrometers, so that it is not suitable for measuring large structures with large areas.

本発明に係る3光束干渉計では、各2光束干渉計の光を重ね合わせることによって、光軸方向(光の投射方向)に沿って干渉縞パターンを構成するように強度変化が現れる。このため、光軸方向の縞模様は、カメラを傾けて計測対象物を撮像したり、補間や座標変換を行うことなく、計測対象物の面外方向の3次元形状や変位の情報を直接得ることができる。 In the three-beam interferometer according to the present invention, by superimposing the light beams from the two-beam interferometers, an intensity change appears to form an interference fringe pattern along the optical axis direction (light projection direction). For this reason, the striped pattern in the optical axis direction directly obtains information on the three-dimensional shape and displacement of the measurement object in the out-of-plane direction without tilting the camera to capture an image of the measurement object or performing interpolation or coordinate conversion. be able to.

したがって、測定精度は光源とカメラとの位置関係に影響されず、カメラのアライメントの必要がなくなる。さらに、計測装置を小型に保ったまま遠方の物体を計測することができる。本計測方法は、比較的広い表面積を有する大型構造物の表面の非接触検査に広く適用することができる。 Therefore, the measurement accuracy is not affected by the positional relationship between the light source and the camera, eliminating the need for camera alignment. Furthermore, distant objects can be measured while the measuring device is kept compact. This measurement method can be widely applied to the non-contact inspection of the surface of a large structure having a relatively large surface area.

(2)本発明の形状計測原理
図1は、3光束干渉による格子投影法の概念を示す図である。本発明の計測方法は、3光束干渉によって光軸方向(3光束の投射方向)に強度分布を持つ格子縞模様が得られる格子投影法である。図1に示されるように、光源(Light sources)から3つの光束を測定対象物(Object)に対して照射する。3つの光束は、測定対象物から見て略同じ方向から測定対象物に向かう光束であり、略同軸方向から計測対象物に対して光束が照射される。計測対象物体の表面には、干渉縞が現れる。計測対象物体表面に形成された干渉縞をカメラ(Camera)によって撮像する。図1ではカメラは光源からの光束と同軸方向にあるが、カメラと光源とは同軸方向になくてもよい。
(2) Shape Measurement Principle of the Present Invention FIG. 1 is a diagram showing the concept of a grid projection method using three-beam interference. The measurement method of the present invention is a lattice projection method in which a lattice fringe pattern having an intensity distribution in the optical axis direction (projection direction of the three light beams) is obtained by three-beam interference. As shown in FIG. 1, a measurement object (Object) is irradiated with three light beams from a light source. The three luminous fluxes are luminous fluxes directed toward the measurement object from substantially the same direction when viewed from the measurement object, and the luminous fluxes are irradiated to the measurement object from substantially coaxial directions. Interference fringes appear on the surface of the object to be measured. A camera captures an image of the interference fringes formed on the surface of the object to be measured. Although the camera is coaxial with the light beam from the light source in FIG. 1, the camera and light source need not be coaxial.

この計測方法では、物体の面外方向の形状が図1に示す等高線のように干渉による模様が現れる。この縞模様をカメラで直接撮像することができる。また、これにより、光源とカメラをほぼ同軸(計測対象物体に対してほぼ同じ方向)に配置した状態で、光源とカメラから遠方に位置する計測対象物体の表面の面外変位あるいは3次元形状を計測することができる。カメラで撮像された画像データは図示しないコンピュータにより、計測対象物体の形状や変位を求めるための演算処理がなされる。 In this measurement method, the shape of the object in the out-of-plane direction appears as a pattern due to interference, such as the contour lines shown in FIG. This striped pattern can be directly imaged by a camera. In addition, with the light source and the camera arranged substantially coaxially (almost in the same direction with respect to the object to be measured), the out-of-plane displacement or three-dimensional shape of the surface of the object to be measured located far from the light source and camera can be measured. can be measured. Image data captured by the camera is processed by a computer (not shown) to obtain the shape and displacement of the object to be measured.

(3)3光束干渉による干渉縞
2つのコリメート光(E0, E1)を干渉させた時、光軸に直行する方向に干渉縞が生じる。この時、干渉縞の1周期の間隔 ds は数1式で表すことができる。
(3) Interference fringes due to three-beam interference When two collimated lights (E0, E1) are caused to interfere, interference fringes are generated in a direction perpendicular to the optical axis. At this time, the interval d s of one cycle of the interference fringes can be expressed by Equation (1).

Figure 0007215719000001
Figure 0007215719000001

ここで、λは使用するレーザ光源の波長、θ1はE 0とE 1がなす角度である。また、θ1 ≒0 である時、数1式は数2式で表すことができる。 Here, λ is the wavelength of the laser light source used, and θ 1 is the angle between E 0 and E 1 . Also, when θ 1 ≈0, Equation 1 can be expressed by Equation 2.

Figure 0007215719000002
Figure 0007215719000002

次に、3本目の光波E 2を含めた3光束干渉の場合を考える。
図2に示すようにE 0とE 1,E 0とE 2がなす角度はそれぞれθ1,θ2であるとする。この時、E 0,E 1によって生じる干渉縞とE 0,E 2によって生じる干渉縞とが重ね合わされることによって、θ1=θ2 であれば、図2に示すような、光軸方向に強度分布を持つ干渉縞が生じる。光軸方向に強度分布を持つ干渉縞の1周期の間隔 dL は数3-1式で表すことができる。
Next, consider the case of three-beam interference including the third light wave E2.
Assume that the angles formed by E0 and E1, and between E0 and E2 are θ1 and θ2, respectively, as shown in FIG . At this time, when the interference fringes generated by E0 and E1 and the interference fringes generated by E0 and E2 are superimposed, if θ1 = θ2, as shown in FIG . Interference fringes with intensity distribution are produced. The interval dL of one period of interference fringes having an intensity distribution in the optical axis direction can be expressed by Equation 3-1.

Figure 0007215719000003
Figure 0007215719000003

数1式の関係より、数3-1式は数2式で表すことができる。 Equation 3-1 can be expressed by Equation 2 from the relationship of Equation 1.

Figure 0007215719000004
Figure 0007215719000004

ここで、θ1≒0,θ2≒0であれば、tanθ=θ、tanθ=θ
となるから、数3-2式は、数3-3式となる。
Here, if θ1≈0 and θ2≈0, then tan θ 11 and tan θ 22
Therefore, Formula 3-2 becomes Formula 3-3.

Figure 0007215719000005
Figure 0007215719000005

また、θ=θ≒0である時、数3式は数2式と同様に数4式と表すことができる。 Also, when θ 12 ≈0, Equation 3 can be expressed as Equation 4 in the same way as Equation 2.

Figure 0007215719000006
Figure 0007215719000006

このように、3光束干渉では、光軸方向に強度分布を持つ干渉縞を生成することができる。この干渉縞による格子パターンを計測対象物体に投影することで、光軸に対して奥行き方向の3次元形状や、計測対象物の表面の面外方向の変位の情報を直接得ることができる。 Thus, the three-beam interference can generate interference fringes having an intensity distribution in the optical axis direction. By projecting the lattice pattern of the interference fringes onto the object to be measured, it is possible to directly obtain information on the three-dimensional shape in the depth direction with respect to the optical axis and the displacement of the surface of the object to be measured in the out-of-plane direction.

図3に本発明の計測方法を実現する光学系の一例を示す。計測ユニットは、光源であるレーザ、レーザ光をコリメートするコリメートレンズ、コリメート光をミラー0,1,2,方向に反射するハーフミラーを備えている。そして、計測ユニットは、さらに、計測対象物体からの反射光を受光するカメラを備えている。カメラはレンズおよび撮像素子を備えている。レーザ光源から出射されたレーザ光はコリメートレンズによりコリメートされる。コリメートされたレーザ光はハーフミラーによりミラー0,ミラー1,ミラー2方向に反射される。ミラー0,1,2は、レーザ光源からのレーザ光を3光束に分割するために用いられる。 FIG. 3 shows an example of an optical system that implements the measurement method of the present invention. The measurement unit includes a laser as a light source, a collimating lens for collimating the laser beam, and a half mirror for reflecting the collimated beam in the directions of mirrors 0, 1 and 2. The measurement unit further includes a camera that receives reflected light from the object to be measured. A camera has a lens and an image sensor. A laser beam emitted from a laser light source is collimated by a collimating lens. The collimated laser light is reflected by the half mirrors in the directions of mirror 0, mirror 1, and mirror 2. FIG. Mirrors 0, 1, and 2 are used to split the laser beam from the laser light source into three beams.

ミラー0,1,2で反射された3つのレーザ光束は、ハーフミラーを介して計測対象物体に照射される。計測対象物体表面には干渉縞による等高線の模様が形成される。カメラは計測対象物体からの反射光を受光することにより、計測対象物体の表面に形成された干渉縞による等高線の縞を撮像する。 The three laser beams reflected by the mirrors 0, 1, and 2 are applied to the object to be measured via the half mirror. A pattern of contour lines is formed by the interference fringes on the surface of the object to be measured. The camera captures contour fringes due to interference fringes formed on the surface of the object to be measured by receiving reflected light from the object to be measured.

(4)深さ方向(光軸方向つまり光の投射方向)の縞パターンの取得
カメラで取得される干渉縞は、E 0とE 1の2光波による干渉縞と、E 0とE 2の2光波による干渉縞とが重なり合ったものである。この時、深さ方向の干渉縞はこれらの二つの2光波による干渉縞が重なり合ったモアレ縞である。このモアレ縞において、強め合う干渉を起こす領域には細かな2光波の干渉縞が強く現れる。逆に、弱め合う干渉を起こす領域は細かな2光波の干渉縞が弱く現れる。したがって,カメラで得られた干渉縞に対して、その振幅またはパワーを算出することによって、光軸方向の深さ方向の縞パターンのみを得ることができる。
(4) Acquisition of fringe pattern in depth direction (optical axis direction, i.e. light projection direction) Interference fringes due to light waves are superimposed on each other. At this time, the interference fringes in the depth direction are moire fringes in which the interference fringes due to these two light waves overlap. In the moire fringes, fine two-wave interference fringes strongly appear in areas where constructive interference occurs. Conversely, fine interference fringes of two light waves appear weakly in a region where destructive interference occurs. Therefore, by calculating the amplitude or power of the interference fringes obtained by the camera, only the fringe pattern in the depth direction along the optical axis can be obtained.

以下では、光束干渉の干渉縞の振幅を解析的に取得する方法及び光学的に取得する方法の二つを述べる。
(4-1)
まず、空間的縞解析法(新井泰彦, 横関俊介, 白木万博, 山田朝治,CCD画像のサンプリング技術を用いた二次元空間的縞解析法,光学, 25-1, (1995) 42.)を用いて、解析的に深さ方向の縞パターンを取得するについて説明する。
図4は、空間的縞解析法を説明する図である。前述したように、深さ方向の縞パターンはE 0とE 1との干渉縞、および、E 0とE 2との干渉縞それぞれの強弱で現れる。カメラの画素ピッチが細かい干渉縞と同程度であった場合、カメラの画素構造が空間的縞解析法における基準の格子となり、モアレ縞が生じる。また、任意の画素数で画像をxまたはy方向に間引くことでもモアレ縞が発生する。この時、間引きを開始する画素位置を変更することでモアレ縞の位相が変化する。
Two methods of analytically obtaining the amplitude of the interference fringes of light flux interference and optically obtaining the amplitude will be described below.
(4-1)
First, the spatial fringe analysis method (Yasuhiko Arai, Shunsuke Yokoseki, Expo Shiraki, Asaharu Yamada, Two-dimensional spatial fringe analysis method using CCD image sampling technology, Optics, 25-1, (1995) 42.) Analytically obtaining a fringe pattern in the depth direction using
FIG. 4 is a diagram explaining the spatial fringe analysis method. As described above, the fringe pattern in the depth direction appears depending on the intensity of the interference fringes of E 0 and E 1 and the intensity of the interference fringes of E 0 and E 2 . If the pixel pitch of the camera is of the same order as the fine interference fringes, the pixel structure of the camera becomes the reference lattice in the spatial fringe analysis method, resulting in moire fringes. Also, moire fringes are generated by thinning out an image with an arbitrary number of pixels in the x or y direction. At this time, the phase of moire fringes changes by changing the pixel position where thinning is started.

このことを利用して、モアレ縞の1周期内で複数回,位相シフトを行うことで、複数の位相シフトしたモアレ縞の画像を取得することができる。この時、3枚以上の位相シフトしたモアレ縞の画像を取得することで、モアレ縞の振幅またはパワー・位相を求めることが可能となる。モアレ縞の振幅は数5式によって求めることができる。 By utilizing this fact, phase shifting is performed a plurality of times within one period of the moire fringes, so that a plurality of phase-shifted moire fringe images can be obtained. At this time, by acquiring three or more phase-shifted moiré fringe images, it is possible to obtain the amplitude or power/phase of the moiré fringes. The amplitude of the moire fringes can be obtained by Equation (5).

Figure 0007215719000007
Figure 0007215719000007

ここで、Aはモアレ縞の振幅、Nはモアレ縞の枚数、kは整数(0,1,2,3,…,N-1)である。
このモアレ縞の振幅は深さ方向の縞パターンの振幅の定数倍となる。ここまでは空間的縞解析法を用いて解析的に深さ方向の縞パターンの振幅を求める方法を述べた。
Here, A is the amplitude of moiré fringes, N is the number of moiré fringes, and k is an integer (0, 1, 2, 3, . . . , N−1).
The amplitude of the moire fringes is a constant multiple of the amplitude of the fringe pattern in the depth direction. So far, we have described the method of analytically obtaining the amplitude of the fringe pattern in the depth direction using the spatial fringe analysis method.

(4-2)
次に、深さ方向の縞パターンの振幅を光学的に取得する方法について述べる。空間的縞解析法において、カメラの画素構造がモアレ縞を発生させる基準の格子としての役割を果たしていた。光学的に取得する場合には、基準の格子としてロンキールーリングや格子プレートを用いる。この時の代表的な光学系の概要図を図5に示す。
(4-2)
Next, a method for optically obtaining the amplitude of the fringe pattern in the depth direction will be described. In the spatial fringe analysis method, the pixel structure of the camera served as a reference grid to generate moire fringes. For optical acquisition, a Ronchi ruling or grating plate is used as a reference grating. A schematic diagram of a representative optical system at this time is shown in FIG.

計測対象物体で反射した光波(干渉縞)はレンズを介して、設置した格子プレートに結像される。このとき、干渉縞が格子プレートに結像することで、格子プレート上にモアレ縞が発生する。このモアレ縞をカメラで撮像する。また、格子プレートを直接移動させることでモアレ縞の位相がシフトする。空間的縞解析法の場合と同様に、3回以上の位相シフトしたモアレ縞の画像を取得して数5式の計算を行うことで、モアレ縞の振幅が得られる。 The light wave (interference fringes) reflected by the object to be measured is imaged on the installed grating plate via the lens. At this time, an image of the interference fringes is formed on the grating plate, so that moire fringes are generated on the grating plate. The moire fringes are captured by a camera. Also, by directly moving the grating plate, the phase of the moire fringes is shifted. As in the case of the spatial fringe analysis method, the amplitude of the moire fringes can be obtained by acquiring the images of the moire fringes that are phase-shifted three or more times and performing the calculation of Equation (5).

(5)位相シフトによる深さ方向の縞パターンの位相算出
本計測方法において、面外方向の形状や変位分布を得るためには、光軸の深さ方向の縞パターンの位相を求める必要がある。ここでは、本計測方法において、縞パターンの位相を求める一般的な手法である位相シフト法(E. Kim, et al.,“Profilometry without phase unwrapping using multi-frequency and four-step phase-shift sinusoidal fringe projection,” Opt. Express 17, 7818 (2009))を用いて深さ方向の縞パターンの位相を求めるための光学系および計算方法について述べる。
(5) Calculation of the phase of the fringe pattern in the depth direction by phase shift In this measurement method, in order to obtain the shape and displacement distribution in the out-of-plane direction, it is necessary to obtain the phase of the fringe pattern in the depth direction of the optical axis. . Here, in this measurement method, the phase shift method (E. Kim, et al., “Profilometry without phase unwrapping using multi-frequency and four-step phase-shift sinusoidal fringe We describe an optical system and a calculation method for obtaining the phase of the fringe pattern in the depth direction using projection,” Opt. Express 17, 7818 (2009)).

一般的に、上記のE. Kim, et alの文献に記載されている2光束干渉計を用いるデジタルホログラフィの分野では、2本の光路のうち、片方の光路(一般的には参照光側)に遅延を与え光波の位相をシフトする。この時、この遅延はミラーまたはガラス板または偏光子によって構成される位相シフタを用いることで行われる。 Generally, in the field of digital holography using the two-beam interferometer described in the above-mentioned E. Kim, et al. to shift the phase of the light wave. This retardation is then achieved by using a phase shifter composed of mirrors or glass plates or polarizers.

本発明による計測方法においては、3本の光路のうち、どの光路をシフトしても同じ効果が得られる。図6に、本計測方法における位相シフト法を実現するための代表的な光学系を示す。図6において、3光束のうち、ミラー0を移動させることにより、中央の光路(E0)に位相シフタを設けて位相遅延を実現する。この時、中央の光路の位相遅延に伴い、前述の深さ方向の縞パターンの明暗の位置がx方向またはy方向にシフトする。位相シフト法において、位相を求めるためには、縞の1周期のうち、等間隔に3回以上シフトさせた縞パターンを取得する必要がある。従って、等間隔に明暗パターンがシフトした深さ方向の縞パターンを3枚以上取得すればよい。取得した複数の深さ方向縞パターンに対し、数6式を適用することで、縞パターンにおける位相分布が算出できる。 In the measuring method according to the present invention, the same effect can be obtained by shifting any one of the three optical paths. FIG. 6 shows a representative optical system for realizing the phase shift method in this measurement method. In FIG. 6, by moving the mirror 0 among the three beams, a phase shifter is provided in the central optical path (E 0 ) to realize phase delay. At this time, due to the phase delay of the central optical path, the light and dark positions of the aforementioned fringe pattern in the depth direction shift in the x-direction or the y-direction. In the phase shift method, in order to obtain the phase, it is necessary to acquire a fringe pattern that is shifted at equal intervals three times or more in one cycle of the fringes. Therefore, it is sufficient to acquire three or more stripe patterns in the depth direction in which the light and dark patterns are shifted at equal intervals. The phase distribution in the fringe pattern can be calculated by applying Equation 6 to the acquired plurality of depth direction fringe patterns.

Figure 0007215719000008
Figure 0007215719000008

ここで、θはモアレ縞の位相,Nはモアレ縞の枚数,kは整数(0,1,2,3,…,N-1)である。 Here, θ is the phase of moiré fringes, N is the number of moiré fringes, and k is an integer (0, 1, 2, 3, . . . , N−1).

(6)本発明の実施態様による効果
(6-1)格子投影法を用いて計測対象物体の3次元形状や変位分布を計測する際に、3光束干渉の原理に基づき、干渉縞の強度が光軸に沿って変化する干渉縞を直接投影することができる。
(6-2)計測装置内に位相シフト機構を追加し、3光路のうち、任意の光路の位相を適切に遅延させることで、位相シフトした3光束干渉縞が得られる。
(6-3)(6-2)で取得した複数の位相シフトした3光束干渉縞に対して、縞解析を行うことで位相シフトした複数の深さ方向の縞パターンの振幅分布を取得できる。
(6-4)(6-3)で取得した複数の深さ方向の縞パターンの振幅分布を位相に変換する計算を行うことで、深さ方向の縞パターンの位相分布が得られる。
(6-5)(6-4)で得られた深さ方向の縞パターンの位相分布を解析することにより、物体の深さ方向の形状、変位が取得できる。
(6-6)空間分解能がサブミリメートルオーダー、かつ、深さ方向に広い計測レンジを有する計測システムを構築することができる。
(6-7)光源とカメラをほぼ同軸に配置した状態で遠方の計測対象物体を計測することができる。
(6-8)(6-7)により、計測装置を容易に小型することができる。
(6) Effects of Embodiments of the Present Invention (6-1) When measuring the three-dimensional shape and displacement distribution of an object to be measured using the grating projection method, the intensity of the interference fringes increases based on the principle of three-beam interference. Interference fringes varying along the optical axis can be directly projected.
(6-2) A phase-shifted three-beam interference fringe can be obtained by adding a phase shift mechanism in the measuring device and appropriately delaying the phase of an arbitrary optical path out of the three optical paths.
(6-3) By performing fringe analysis on the plurality of phase-shifted three-beam interference fringes obtained in (6-2), the amplitude distribution of the plurality of phase-shifted fringe patterns in the depth direction can be obtained.
(6-4) The phase distribution of the fringe patterns in the depth direction is obtained by performing calculations for converting the amplitude distributions of the plurality of fringe patterns in the depth direction obtained in (6-3) into phases.
(6-5) By analyzing the phase distribution of the fringe pattern in the depth direction obtained in (6-4), the shape and displacement of the object in the depth direction can be obtained.
(6-6) A measurement system having a spatial resolution of sub-millimeter order and a wide measurement range in the depth direction can be constructed.
(6-7) A distant measurement target object can be measured with the light source and the camera arranged substantially coaxially.
(6-8) Due to (6-7), the size of the measuring device can be easily reduced.

(7)実施例
(7-1)数値解析
実施例として、3光束の干渉によって生じる光軸方向に変化する干渉パターンを確認するため数値解析を行った。また、位相をシフトした際に、光軸方向に変化する干渉パターンもシフトすることを確認する数値解析も行った。
(7) Example (7-1) Numerical Analysis As an example, numerical analysis was performed to confirm an interference pattern that changes in the optical axis direction caused by the interference of three light beams. Numerical analysis was also conducted to confirm that the interference pattern that changes in the direction of the optical axis also shifts when the phase is shifted.

図7に本解析における光学モデルを示す。表1に用いたパラメータを示す。xz平面上の強度分布I(x,z)は数7式で表すことができる。 FIG. 7 shows the optical model used in this analysis. Table 1 shows the parameters used. The intensity distribution I(x,z) on the xz plane can be expressed by Equation (7).

Figure 0007215719000009
Figure 0007215719000009

Figure 0007215719000010
Figure 0007215719000010

ここで、A0,A1,A2はE0,E1,E2の強度,b1はE1の座標,b2がE2の座標である。 Here, A0, A1 and A2 are the intensities of E0, E1 and E2, b1 is the coordinate of E1, and b2 is the coordinate of E2.

以下、数7式によりシミュレーションを行う。
図8は、数7式によって得られる3光束干渉の干渉縞を示す。図9は、図8のパワー成分分布を空間的縞解析法によって計算したものである。ここで、x軸は光軸に対して水平方向であり、z軸は奥行き方向である。
A simulation is performed using Equation 7 below.
FIG. 8 shows interference fringes of three-beam interference obtained by Equation (7). FIG. 9 shows the power component distribution of FIG. 8 calculated by the spatial fringe analysis method. Here, the x-axis is horizontal with respect to the optical axis, and the z-axis is the depth direction.

空間的縞解析法における間引き数は、x方向に沿って10に設定した。深さ方向の縞パターンのピッチは数5式から解析的に求めることができ、このパラメータの場合では6.00 mmである。図8および図9において、干渉縞の1周期は100画素となる。ピクセルのサイズは0.06mmであるので、深さ方向の縞パターンの実際のピッチは6.00mmである。これは、数6式、および、パラメータから計算される結果と一致する。したがって、深さ方向の干渉縞が正しく生成されていることが確認された。 The decimation number in the spatial fringe analysis method was set to 10 along the x direction. The pitch of the fringe pattern in the depth direction can be analytically obtained from Equation 5, and is 6.00 mm for this parameter. In FIGS. 8 and 9, one period of the interference fringes is 100 pixels. Since the pixel size is 0.06 mm, the actual pitch of the fringe pattern in the depth direction is 6.00 mm. This agrees with Equation 6 and the results calculated from the parameters. Therefore, it was confirmed that interference fringes in the depth direction were correctly generated.

次に、3光束のうち、いずれかの光束の位相をシフトする場合について述べる。本シミュレーションでは、図7に示すE0,E1,E2のうち、E0 の位相をシフトする場合について解析を行うが、どのビームの位相をシフトしてもよい。この時、E0 と E1、及び E0 と E2 によって生じる2光束の干渉縞は、E0の位相シフトに伴ってそれぞれ変化する。最終的に、3光束の干渉による光軸方向のパターンは、2方向の2光束の干渉縞の重ね合わせで生じるため、同様に変化すると考えられる。E0の位相をシフトした際の3光束の干渉によるパターンを図10(a)~図10(b) に示す。 Next, the case of shifting the phase of any one of the three light beams will be described. In this simulation, the case of shifting the phase of E0 among E0, E1, and E2 shown in FIG. 7 is analyzed, but the phase of any beam may be shifted. At this time, the interference fringes of the two beams generated by E0 and E1 and by E0 and E2 change with the phase shift of E0. Ultimately, the pattern in the optical axis direction due to the interference of the three light beams is generated by superimposing the interference fringes of the two light beams in two directions, so it is considered that it changes in the same way. 10(a) and 10(b) show patterns due to the interference of the three beams when the phase of E0 is shifted.

シミュレーションは640×480画素で行ったが、図10にはそのうちの640×120画素を示す。E0 の位相シフト量Δφはそれぞれ0,π/4,π/2,3π/4,πとした。また、図中の白い十字は光軸方向に変化するパターンがちょうど弱め合うところに合わせて配置している。図10を見るとE0の位相シフトに伴って,光軸方向に現れている干渉パターンが等間隔(画像上で 50 画素ずつ)に光軸方向に移動していることがわかる。そして、E0の位相がちょうどπシフトした場合に干渉縞が1周期移動していることが確認できた。 The simulation was performed with 640×480 pixels, of which 640×120 pixels are shown in FIG. The phase shift amounts Δφ of E0 are set to 0, π/4, π/2, 3π/4, and π, respectively. In addition, the white crosses in the figure are arranged so that the patterns varying in the direction of the optical axis weaken each other. Looking at FIG. 10, it can be seen that the interference pattern appearing along the optical axis moves along the optical axis at regular intervals (50 pixels each on the image) as the E0 phase shifts. It was also confirmed that the interference fringes moved by one period when the phase of E0 was just shifted by π.

(7-2)実験
画像処理を行うことなく奥行き方向に現れるパターンを確認するために、ロンキールーリングを使ってモアレパターンを発生させる。
3つに分割したレーザを物体上で干渉するように照射する。これを物体側に置いたレンズで結像し、結像位置にロンキールーリングを設置する。ロンキールーリング上に結像した像をカメラで撮影することで、干渉縞とロンキールーリングのピッチの違う2つのパターンによりモアレ縞が現れる。2つのレーザの干渉による細かい干渉縞が見えている部分でモアレ縞が現れ、細かい干渉縞の現れていない部分ではモアレ縞は現れない。
(7-2) Experiment In order to confirm patterns appearing in the depth direction without image processing, a moire pattern is generated using Ronchi ruling.
The laser beams divided into three are irradiated on the object so as to interfere with each other. This is imaged by a lens placed on the object side, and a Ronchi ruling is installed at the imaging position. By photographing the image formed on the Ronchi ruling with a camera, moire fringes appear due to two patterns with different pitches, the interference fringes and the Ronchi ruling. Moiré fringes appear in areas where fine interference fringes due to interference between two lasers are visible, and moiré fringes do not appear in areas where fine interference fringes do not appear.

これまでの上述の方法では干渉縞の間隔が小さく、画像処理を行わずに奥行き方向に現れるパターンを確認することが困難であったが、モアレ縞を光学的に発生させ、発生したモアレ縞を撮影することで、本来よりも上述の方法で得られる干渉縞よりもピッチが大きい間隔の縞が現れることになる。 In the above-mentioned methods, the distance between the interference fringes was small, and it was difficult to confirm the pattern appearing in the depth direction without image processing. By photographing, fringes with a larger pitch than the interference fringes obtained by the above-described method will appear.

この際に得られるモアレ縞の振幅は、元の干渉縞の振幅と同じであるため、モアレ縞の振幅分布を求めることで、元の干渉縞の振幅分布を求めることになる。画像処理を行わなくても奥行き方向のパターンを確認することが可能であると考えられる。 Since the amplitude of the moiré fringes obtained at this time is the same as the amplitude of the original interference fringes, the amplitude distribution of the original interference fringes can be obtained by obtaining the amplitude distribution of the moiré fringes. It is considered possible to confirm the pattern in the depth direction without image processing.

図11-1は、実験時の光学系を示す写真図である。図11-2は、実験光学系の概念図である。図11-3は、撮影結果を示す図である。表2は、実験のパラメータを示す表である。 FIG. 11-1 is a photograph showing the optical system during the experiment. FIG. 11-2 is a conceptual diagram of the experimental optical system. FIG. 11-3 is a diagram showing the imaging result. Table 2 is a table showing the parameters of the experiment.

Figure 0007215719000011
Figure 0007215719000011

ロンキールーリングの線が全体に映っているが,ロンキールーリングとは違う角度,ピッチで現れている縞がある。これがモアレ縞である。
モアレ縞は細かい干渉縞とロンキールーリングによって現れているため,振幅分布から奥行き方向の間隔を求めた時と同じ間隔でモアレ縞が現れている部分と消えている部分が交互に現れる。
モアレ縞を撮影することで画像処理を行わずに奥行き方向に現れるパターンを確認することができた。
The lines of the Ronchi ruling are reflected on the whole, but there are stripes that appear at different angles and pitches from the Ronchi ruling. These are moire fringes.
Since the moire fringes appear as fine interference fringes and Ronchi ruling, moiré fringes appear and disappear at the same intervals as when the interval in the depth direction is obtained from the amplitude distribution.
By photographing the moire fringes, we were able to confirm the pattern appearing in the depth direction without image processing.

さらに、別の実験では、3光束干渉による深さ方向の縞パターンの生成を行い、さらに、数値解析と同様のものであることを確認する実験を行った。実験に用いた光学系を図11-4に示す。表3に実験時の各実験条件を示す。光源には波長532nmのレーザを用いた。 Furthermore, in another experiment, a fringe pattern in the depth direction was generated by three-beam interference, and an experiment was conducted to confirm that it was the same as the numerical analysis. The optical system used in the experiment is shown in FIG. 11-4. Table 3 shows each experimental condition during the experiment. A laser with a wavelength of 532 nm was used as the light source.

また、位相シフトによる光軸方向に変化する干渉パターンの位相シフトが行えることを実験によって確認する。光源には波長532nmのDDS( Diode Direct SHG ) レーザ (成沢潤,小型・高出力・高性能・DDSレーザ=LD直接SHG可視波長青・緑・黄出力レーザ=, 光アライアンス, 21-11, (2010) 54.)を使用した。 Moreover, it is confirmed by experiments that the phase shift of the interference pattern that changes in the direction of the optical axis can be performed by the phase shift. The light source is a DDS (Diode Direct SHG) laser with a wavelength of 532 nm. 2010) 54.) was used.

レーザより出射されたビームを3つのミラーで3つに分割した。これらのミラーは、分割されたビームが物体上で干渉するように、わずかに回転させて設置した。カメラには、焦点距離150mmのレンズを取り付け、ミラーの横に設置した。光軸方向に直交する方向に現れる干渉パターンの間隔は式2から求めることができる。 A beam emitted from the laser was split into three by three mirrors. These mirrors were placed with a slight rotation so that the split beams interfered on the object. The camera was equipped with a lens with a focal length of 150 mm and was placed next to the mirror. The interval between interference patterns appearing in the direction orthogonal to the optical axis direction can be obtained from Equation (2).

Figure 0007215719000012
Figure 0007215719000012

カメラで撮影した干渉縞を図12に示す。この画像中には細かい干渉縞の見えている部分と消えている部分があり、図8に示したシミュレーション結果と同様の結果を得ることがわかる。これにより、3光束の干渉による光軸方向に変化する干渉パターンが現れることが確認できた。この撮影画像も図8に示したシミュレーション結果と同様に領域Wと 領域Bのコントラストが低いので、空間的縞解析法を用いて細かい干渉縞の振幅分布を求める。その結果を 図13に示す。 FIG. 12 shows the interference fringes photographed by the camera. In this image, there are portions where fine interference fringes are visible and portions where they are not visible, and it can be seen that results similar to the simulation results shown in FIG. 8 are obtained. As a result, it was confirmed that an interference pattern varying in the optical axis direction appeared due to the interference of the three light beams. As in the simulation result shown in FIG. 8, this photographed image also has a low contrast between regions W and B, so the spatial fringe analysis method is used to obtain the amplitude distribution of fine interference fringes. The results are shown in FIG.

しかし、この処理だけではスペックルの影響により領域B内でも明るい点が存在している。そこで、平滑化処理を行い、この点の影響を減らす。図13を 9×9 画素で平滑化した結果を図14に示す。等間隔に領域Wと領域Bが現れていることが確認できる。振幅分布を求めることで光軸方向に現れている強度分布の変化を明暗のパターンとして求めることができた。光軸方向に現れている干渉パターンの間隔を求めるために物体上に置いた定規を撮影し、定規の目盛りから1画素の大きさを計算した。 However, with only this processing, there are bright spots even within region B due to the influence of speckles. Therefore, a smoothing process is performed to reduce the influence of this point. FIG. 14 shows the result of smoothing FIG. 13 by 9×9 pixels. It can be confirmed that the area W and the area B appear at regular intervals. By obtaining the amplitude distribution, it was possible to obtain the change in the intensity distribution appearing in the optical axis direction as a light-dark pattern. A ruler placed on the object was photographed to obtain the interval of the interference pattern appearing in the optical axis direction, and the size of one pixel was calculated from the scale of the ruler.

計測の結果、物体上に現れている干渉パターンの間隔は 7.0 mm であった。投影している物体の表面は 40°の傾きを有しているため、光軸方向の干渉パターンの間隔は 5.4 mm となる。この値は、同じパラメータで行った際のシミュレーションの結果とほぼ同じであるため、3光束のレーザ干渉によって光軸方向に変化する干渉パターンが現れることが確認できた。 As a result of the measurement, the spacing of the interference patterns appearing on the object was 7.0 mm. Since the surface of the projecting object has an inclination of 40°, the spacing of the interference patterns along the optical axis is 5.4 mm. Since this value is almost the same as the result of the simulation performed with the same parameters, it was confirmed that an interference pattern that varies in the optical axis direction appeared due to the laser interference of the three beams.

次に、図11-4中の Mirror 0 を位相シフトした際の3光束の干渉による投影パターンの変化を確認する。Mirror 0 はピエゾステージを用いてミラーを面外方向に平行移動することで位相シフトを行う。シミュレーションにより、パターンが 1 周期移動するのに必要な位相シフト量が πであることが確認されているが、今回行う実験ではミラーにより位相シフトさせるため、パターンが 1 周期移動するのに必要なミラーの位相シフト量は、この半分の π/2となる。 Next, the change in the projection pattern due to the interference of the three light fluxes when the phase of Mirror 0 in FIG. 11-4 is shifted will be confirmed. Mirror 0 shifts the phase by translating the mirror in the out-of-plane direction using a piezo stage. It has been confirmed by simulation that the amount of phase shift required for the pattern to move by one period is π. The phase shift amount of is π/2, which is half of this.

実験には波長 532 nm の光源を使用しているので、必要な位相シフト量は 133.5 nm となる。パターンのシフト量Δφをπ/2ずつにしたいので、1 回のシフト量は光源の波長のπ/8の33 nm となる。撮影したパターンから振幅分布を求めたものを図15に示す。図15を見ると、Mirror 0 の位相シフトに伴い光軸方向の干渉パターンが移動していることを確認できる。 Since the experiment uses a light source with a wavelength of 532 nm, the necessary phase shift amount is 133.5 nm. Since it is desired to set the shift amount Δφ of the pattern by π/2, one shift amount is 33 nm, which is π/8 of the wavelength of the light source. FIG. 15 shows the amplitude distribution obtained from the photographed pattern. Looking at FIG. 15, it can be confirmed that the interference pattern in the optical axis direction moves with the phase shift of Mirror 0 .

さらに、図16に位相シフト法によって求めた深さ方向の縞パターンの位相分布を示す。図13に示す振幅分布にスペックルによるノイズが多いため、位相画像にもノイズが多く表れてしまっている。そこで、平滑化を行った振幅画像(図14)から位相シフト法によって位相分布を求めた。この場合の平滑化に用いた画素は31×31画素である。平滑化処理を行ってから位相シフト法を行い求めた位相を図17に示す。スペックルがなくなったことで、明瞭に深さ方向縞パターンの位相分布が現れた。 Further, FIG. 16 shows the phase distribution of the fringe pattern in the depth direction obtained by the phase shift method. Since the amplitude distribution shown in FIG. 13 has a lot of noise due to speckles, a lot of noise appears in the phase image as well. Therefore, the phase distribution was obtained by the phase shift method from the smoothed amplitude image (FIG. 14). The pixels used for smoothing in this case are 31×31 pixels. FIG. 17 shows the phase obtained by performing the phase shift method after performing the smoothing process. Since the speckle disappeared, the phase distribution of the depth direction fringe pattern appeared clearly.

次に、平面物体で位相シフトを行ったパターンを撮影し、キャリブレーションを行う。基準面の作成に用いた光学系を図18に示す。平面物体は 0.0~5.0 mm まで 0.5 mm ずつ移動させた。各位置での位相を求め、0.0 mm 時の位相との位相差を求めた。変位 5.0 mm での位相の画像と位相差の画像をそれぞれ図19,図20に示す。各位相差の1ライン上の平均値を求め、変位と位相の変化の関係を示したグラフを 図21に示す。この近似直線の傾きは1.2 rad / mm であった。これにより、数8式を用いて変位を求めることができる。 Next, the pattern with the phase shift applied to the planar object is photographed, and calibration is performed. FIG. 18 shows the optical system used to create the reference plane. The plane object was moved by 0.5 mm from 0.0 to 5.0 mm. The phase at each position was determined, and the phase difference from the phase at 0.0 mm was determined. A phase image and a phase contrast image at a displacement of 5.0 mm are shown in Figs. 19 and 20, respectively. FIG. 21 shows a graph showing the relationship between the displacement and the change in phase by obtaining the average value of each phase difference on one line. The slope of this approximate straight line was 1.2 rad/mm. Accordingly, the displacement can be obtained using Equation (8).

Figure 0007215719000013
Figure 0007215719000013

また、z座標においては、数9式から求めることができる。 Also, the z-coordinate can be obtained from Equation (9).

Figure 0007215719000014
Figure 0007215719000014

次に、塗装した金属板を用いて形状計測を行う。用いた金属板の大きさは100mm×10mmである。試料を光軸に対して傾けて設置し、このときの位相の変化から光軸方向の変位を求めたのち、撮影範囲と求めた光軸方向の変位から物体の傾きを求める。試料の傾きを、60°と45°にして計測を行った。60°に設置した際の試料を図22に示す。得られた位相を図23に、図22をもとに求めた形状プロファイルを図24に示す。 Next, shape measurement is performed using the coated metal plate. The size of the metal plate used is 100 mm×10 mm. The sample is placed at an angle to the optical axis, and the displacement in the direction of the optical axis is determined from the change in phase at this time. Measurement was performed with the sample tilted at 60° and 45°. Fig. 22 shows the sample when set at 60°. FIG. 23 shows the obtained phase, and FIG. 24 shows the shape profile obtained based on FIG.

求めた近似直線の傾きから、60.0°で設置した物体の計測結果は60.6°、そして、45.0°で設置した物体の計測結果は45.2°であった。設置した角度とほぼ同じ角度の計測結果を得ることができた。 From the slope of the approximate straight line obtained, the measurement result of the object set at 60.0° was 60.6°, and the measurement result of the object set at 45.0° was 45.2°. We were able to obtain the measurement results at almost the same angle as the installed angle.

続いて、図11-4(c)に示す試料の平面部分と斜め部分を同時に撮影し、平板と同様に形状計測を行う。得られた位相画像を図25に、形状プロファイルを図26に示す。計測結果より斜め部分と平面部分を同時に計測できることを確認した。また、斜め部分 (y = 3.0 ~4.9 ) の傾きが 40.7°,平面部分 ( y = 1.0 ~ 3.0 ) の傾きが 86.4°であった。
計測試料の2面間の角度130°に対して計測結果の2面間の角度が127.1°となり、計測試料の持つ角度と近い値が得られた。これらの計測における計測結果のバラつきは、スペックルノイズによる影響が大きいと考えられる。
Subsequently, the plane portion and the oblique portion of the sample shown in FIG. 11-4(c) are photographed at the same time, and shape measurement is performed in the same manner as for the flat plate. The obtained phase image is shown in FIG. 25, and the shape profile is shown in FIG. From the measurement results, it was confirmed that the diagonal part and the flat part can be measured at the same time. The inclination of the oblique part (y = 3.0 to 4.9) was 40.7° and the inclination of the flat part (y = 1.0 to 3.0) was 86.4°.
The angle between the two surfaces of the measurement sample was 127.1° against the angle of 130° between the two surfaces of the measurement sample, which is close to the angle of the measurement sample. Speckle noise is considered to have a large effect on the variation in measurement results in these measurements.

(8)球面波を用いた横方向計測領域の拡大計測方法
(8-1)本発明の計測原理
これまで説明した光学系(図3参照)は、レーザ光をコリメートレンズによって平行光としているため、光軸方向横方向の計測範囲を大きくすることが困難である。
そこで、以下に説明する本発明による計測方法は、レーザ光を平行光とせず球面波として物体に照射する。ここで、横方向とは深さ方向の縞パターンにおける強度分布の変動する方向と垂直な面を指す。
(8) Enlargement measurement method of horizontal measurement area using spherical wave (8-1) Measurement principle of the present invention In the optical system (see FIG. 3) described so far, laser light is collimated by a collimating lens. , it is difficult to increase the measurement range in the lateral direction of the optical axis.
Therefore, in the measuring method according to the present invention described below, the object is irradiated with the laser beam as a spherical wave instead of as a parallel beam. Here, the horizontal direction refers to a plane perpendicular to the direction in which the intensity distribution fluctuates in the fringe pattern in the depth direction.

これによって、入射光は広がりながら計測対象物体に到達するため、照射される領域が大きくなる。これを実現するための光学系を図27に示す。図27を見るとわかるように、レーザ光は平行光ではなく、光軸方向に拡大する拡大光となっているので、各ミラーからの反射光も球面波として物体に照射されている。 As a result, the incident light spreads and reaches the object to be measured, so that the irradiated area becomes large. FIG. 27 shows an optical system for realizing this. As can be seen from FIG. 27, the laser light is not parallel light but expanded light expanding in the direction of the optical axis, so the reflected light from each mirror also irradiates the object as a spherical wave.

この時、前述のように球面波であるレーザ光は広がりながら伝搬し、計測対象物体に到達する。このため平行光の場合と比較して、光軸方向に対して直交する横方向の計測領域が大きくなる。また、図27では、球面波で得られた干渉縞から縞解析法によって解析的に深さ方向の縞パターンを求めるための光学系であるが、球面波の場合であっても回折格子を用いて、事前に光学的に深さ方向の縞パターンを生成することも可能である。 At this time, as described above, the laser light, which is a spherical wave, spreads while propagating and reaches the object to be measured. Therefore, compared with the case of parallel light, the measurement area in the horizontal direction orthogonal to the optical axis direction becomes larger. FIG. 27 shows an optical system for analytically obtaining a fringe pattern in the depth direction from the interference fringes obtained with a spherical wave by a fringe analysis method. It is also possible to optically generate a fringe pattern in the depth direction in advance.

また、この場合、球面波である入射光が計測対象物体上で同様に重なり合い、干渉するように設計した任意の形状のミラーを用いることもできる(図27(b)を参照)。この場合、単一のミラーで光学系を構築することができる。 Further, in this case, it is also possible to use a mirror of any shape designed so that the incident light, which is a spherical wave, similarly overlaps and interferes on the object to be measured (see FIG. 27(b)). In this case, the optical system can be constructed with a single mirror.

(8-2)シミュレーションによる実施例
以下では、本方法を球面波でも実施できることを確認するために行ったシミュレーションについて説明する。表4にシミュレーションで用いたパラメータ、図28に本シミュレーションの光学モデルを示す。図28の解析領域内の光波のxz面上での振幅分布は、数10式で表すことができる。
(8-2) Simulation-Based Example In the following, a simulation performed to confirm that the method can also be implemented with spherical waves will be described. Table 4 shows the parameters used in the simulation, and FIG. 28 shows the optical model for this simulation. The amplitude distribution on the xz plane of the light wave within the analysis area of FIG. 28 can be expressed by Equation 10.

Figure 0007215719000015
Figure 0007215719000015

Figure 0007215719000016
Figure 0007215719000016

ここで,A0,A1,A2はBeam0,Beam1,Beam2の強度,b1はBeam1のx座標,b2はBeam2のx座標である。 Here, A0, A1, and A2 are the intensities of Beam0, Beam1, and Beam2, b1 is the x-coordinate of Beam1, and b2 is the x-coordinate of Beam2.

図29に球面波を用いた場合のxz面上の干渉縞を示す。平行光の場合と同様に干渉縞が現れていることがわかる。また、モアレ縞として、深さ方向に干渉縞の強弱も現れていることがわかる。従って、球面波の場合であっても、平行光と同様に深さ方向の縞パターンが得られることがわかる。 FIG. 29 shows interference fringes on the xz plane when spherical waves are used. It can be seen that interference fringes appear as in the case of parallel light. In addition, it can be seen that the intensity of interference fringes also appears as moire fringes in the depth direction. Therefore, even in the case of spherical waves, it can be seen that a fringe pattern in the depth direction can be obtained in the same way as with parallel light.

また、干渉縞の3次元的な様子を詳細に確認するために、各深さ(z)位置におけるxy面上の干渉縞の振幅分布を求めた。この場合のシミュレーションで用いたパラメータは表5、光学モデルを図30に示す。図31の解析領域内の光波のxy面上での振幅分布は。数11式によって表すことができる。 In addition, in order to confirm the three-dimensional appearance of the interference fringes in detail, the amplitude distribution of the interference fringes on the xy plane at each depth (z) position was obtained. The parameters used in the simulation in this case are shown in Table 5, and the optical model is shown in FIG. What is the amplitude distribution on the xy plane of the light wave within the analysis area of FIG. It can be expressed by Equation 11.

Figure 0007215719000017
Figure 0007215719000017

Figure 0007215719000018
Figure 0007215719000018

ここで、DはBeam0 から観測地点までの z 方向の距離である。
ここでは、解析を行うz位置を750mmから755mmまで1mmずつ変化させて解析を行った。
図31にシミュレーションによって得られた各z位置におけるxy面上の干渉縞の振幅分布を示す。z方向に計測面を動かすことによって干渉縞の強度が周期的に変化していることがわかる。
where D is the z-direction distance from Beam0 to the observation point.
Here, the analysis was performed by changing the z-position to be analyzed from 750 mm to 755 mm by 1 mm.
FIG. 31 shows the amplitude distribution of interference fringes on the xy plane at each z position obtained by simulation. It can be seen that the intensity of the interference fringes changes periodically as the measurement plane is moved in the z direction.

また、図29で干渉縞が弱まっている領域に相当するz位置ではモアレ縞が発生しないためy方向のみにパターンが現れているがわかる。モアレ縞(深さ方向の縞パターン)の振幅分布を求めた際に、このy方向のみの分布は消える。このように球面波の場合であっても平行光と同様に本発明の方法を実行することが可能である。また、前述したように、計測対象物体上で入射光が広がるような球面波で本手法を実行した場合、横方向の計測領域を拡大することができる。
ここまでは、一つのレーザから3光束を作り出すためにビームスプリッタと3つのミラー、干渉するように設計した任意形状のミラーを用いる光学系の場合について述べた。
Also, in FIG. 29, it can be seen that the pattern appears only in the y direction because moire fringes do not occur at the z position corresponding to the region where the interference fringes are weakened. When the amplitude distribution of moiré fringes (the fringe pattern in the depth direction) is obtained, the distribution in the y direction only disappears. Thus, even in the case of spherical waves, it is possible to perform the method of the present invention in the same way as with parallel light. Further, as described above, when this technique is executed with a spherical wave that spreads the incident light on the object to be measured, the measurement area in the horizontal direction can be expanded.
So far, we have discussed the case of an optical system that uses a beam splitter and three mirrors, arbitrarily shaped mirrors designed to interfere, to produce three beams from a single laser.

(8-3)光ファイバーによる光学系の簡略化
以下では,ビームスプリッタと3つのミラー、干渉するように設計した任意形状のミラーの代わりに、光ファイバーを用いる光学系について述べる。図32(a),(b)に光ファイバーを用いて本発明を実現する光学系の概要図を示す。
(8-3) Simplification of Optical System Using Optical Fibers An optical system using optical fibers instead of a beam splitter, three mirrors, and arbitrary-shaped mirrors designed to interfere will be described below. 32(a) and 32(b) show schematic diagrams of an optical system that implements the present invention using optical fibers.

この光学系では、まず、レーザ光を光ファイバーにカップリングさせる。または、市販のファイバーアウトレーザを用いることもできる。そして、ファイバスプリッタによって、3本の光ファイバーへと光波を分岐する。そして、分岐された光ファイバーから出射された光波を計測対象物体上に照射する。この時、各光ファイバーから出射された光波は元々同一のレーザ光源であるため干渉する。 In this optical system, first, a laser beam is coupled to an optical fiber. Alternatively, commercially available fiber-out lasers can also be used. Then, the fiber splitter splits the light wave into three optical fibers. Then, the object to be measured is irradiated with the light wave emitted from the branched optical fiber. At this time, the light waves emitted from each optical fiber interfere with each other because they are originally the same laser light source.

従って、ビームスプリッタと3つのミラーを用いて3光束光学系を作る場合と同じ効果が得られ、かつ、光ファイバーは空間的制約が小さいため、計測ユニットを小型化することができる。さらに、光ファイバーを介してレーザ光を出射できるため、計測ユニット内にレーザ本体を入れ込む必要がなくなり大幅な小型化が可能となる。光ファイバーから出射される光波は、通常、球面波であるため、上記の球面波を用いる方法が容易に適応できる点も利点である。 Therefore, the same effect as in the case of creating a three-beam optical system using a beam splitter and three mirrors can be obtained, and the optical fiber has less spatial restrictions, so the measurement unit can be made smaller. Furthermore, since the laser beam can be emitted through an optical fiber, there is no need to insert the laser main body into the measurement unit, which makes it possible to significantly reduce the size of the measurement unit. Since the light wave emitted from the optical fiber is normally a spherical wave, another advantage is that the method using the above spherical wave can be easily applied.

ファイバーからの出射光の広がり角はファイバーのコア系によって決定される。所望の広がり角を得るためには、図32(b)に示すように、ファイバー出射端にレンズを配置すればよい。これによって、任意のファイバーを用いる場合でも任意の広がり角を持った球面波を生成できる。 The divergence angle of light emitted from a fiber is determined by the core system of the fiber. In order to obtain a desired divergence angle, a lens may be arranged at the fiber output end as shown in FIG. 32(b). This makes it possible to generate a spherical wave with an arbitrary divergence angle even when using an arbitrary fiber.

光ファイバーを用いた光学系で位相シフトを行う場合を考える。その場合の光学系を図33(b)に示す。3本に分岐した光ファイバーのうち、任意の1本の光ファイバーにファイバーベースの位相シフタを取り付けることで容易に位相シフトが可能である。ここで、図33(b)に示す通り、この場合でもファイバー出射端にレンズを配置することで任意の広がり角を持った球面波を生成できる。 Consider the case where phase shift is performed in an optical system using optical fibers. An optical system in that case is shown in FIG. A phase shift can be easily performed by attaching a fiber-based phase shifter to any one of the three branched optical fibers. Here, as shown in FIG. 33(b), even in this case, a spherical wave having an arbitrary divergence angle can be generated by arranging a lens at the fiber output end.

図33の場合、中央の光ファイバーに対して位相シフトを行っている。このように、光ファイバーを用いた光学系であっても位相シフトを行うことができるので、深さ方向の縞パターンの位相解析を行うことができる。また、光ファイバーベースの位相シフタは一般に小型であるため、計測ユニットのサイズを小さく保つことが可能である。光ファイバーのコア系などのパラメータは用いる光源波長や物体までの距離などの光学系の設計によって決定することができる。 In the case of FIG. 33, a phase shift is applied to the central optical fiber. In this way, even an optical system using an optical fiber can perform phase shift, so that phase analysis of a fringe pattern in the depth direction can be performed. Also, since fiber optic based phase shifters are generally small, the size of the measurement unit can be kept small. Parameters such as the core system of the optical fiber can be determined by designing the optical system such as the wavelength of the light source used and the distance to the object.

0 ミラー
1 ミラー
2 ミラー
0 mirror 1 mirror 2 mirror

Claims (5)

物体の表面に干渉縞を投影し、投影された干渉縞の反射光を撮像手段で撮像する計測方法において、
前記干渉縞は、3方向から照射される可干渉の光波による干渉の原理に基づいて、3方向から照射される光の照射方向に干渉縞が現れる領域と現れない領域からなる3光束干渉縞が形成され、
前記物体の表面に形成された前記3光束干渉縞による縞を撮像することにより前記物体の変位または3次元形状を計測する、計測方法。
In a measurement method in which interference fringes are projected onto the surface of an object and the reflected light of the projected interference fringes is captured by an imaging means,
Based on the principle of interference by coherent light waves irradiated from three directions, the interference fringes are three-beam interference fringes consisting of regions where interference fringes appear and regions where interference fringes do not appear in the irradiation direction of light irradiated from three directions. formed,
A measurement method for measuring the displacement or the three-dimensional shape of the object by imaging fringes formed by the three-beam interference fringes formed on the surface of the object.
物体の表面に干渉縞を投影し、投影された干渉縞の反射光を撮像手段で撮像する3光束計測装置において、
可干渉光を出射する光源と、
前記光源からの可干渉光から3つの可干渉の光波を形成し前記物体の表面に3光束干渉縞を投射する3光束形成手段と、
前記物体の表面からの反射光を受光する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像した前記物体の表面に形成された前記3光束干渉縞による縞に基づいて前記物体の変位または3次元形状を計測する手段と、
を備えた3光束計測装置。
In a three-beam measurement device that projects interference fringes on the surface of an object and captures the reflected light of the projected interference fringes with imaging means,
a light source that emits coherent light;
three-beam forming means for forming three coherent light waves from the coherent light from the light source and projecting three-beam interference fringes on the surface of the object;
imaging means for receiving reflected light from the surface of the object;
means for measuring the displacement or three-dimensional shape of the object based on fringes formed by the three-beam interference fringes formed on the surface of the object imaged by the imaging means;
A three-beam measuring device with
前記3光干渉縞からモアレ縞を形成する格子プレートを備える、請求項2に記載の3光束計測装置。 3. The three-beam measuring device according to claim 2, comprising a grating plate that forms moire fringes from the three- beam interference fringes. 前記モアレ縞の振幅またはパワーを、位相解析方法により求める手段を備える、請求項3に記載の3光束計測装置。 4. The three-beam measuring device according to claim 3, further comprising means for determining the amplitude or power of said moire fringes by a phase analysis method. 前記3つの可干渉の光波のうち1つの位相シフトを行い、前記3光束干渉縞の光の射出方向の縞パターンの位相をシフトする位相シフト手段を備える、
請求項2~4のいずれか一つに記載の3光束計測装置。
phase shift means for phase-shifting one of the three coherent light waves to shift the phase of the fringe pattern of the three-beam interference fringes in the direction of light emission;
The three-beam measuring device according to any one of claims 2 to 4.
JP2019009215A 2019-01-23 2019-01-23 Method and apparatus for measuring out-of-plane displacement distribution and three-dimensional shape of measurement object Active JP7215719B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019009215A JP7215719B2 (en) 2019-01-23 2019-01-23 Method and apparatus for measuring out-of-plane displacement distribution and three-dimensional shape of measurement object

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019009215A JP7215719B2 (en) 2019-01-23 2019-01-23 Method and apparatus for measuring out-of-plane displacement distribution and three-dimensional shape of measurement object

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2020118533A JP2020118533A (en) 2020-08-06
JP2020118533A5 JP2020118533A5 (en) 2022-01-04
JP7215719B2 true JP7215719B2 (en) 2023-01-31

Family

ID=71890585

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019009215A Active JP7215719B2 (en) 2019-01-23 2019-01-23 Method and apparatus for measuring out-of-plane displacement distribution and three-dimensional shape of measurement object

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7215719B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115200510A (en) * 2021-04-09 2022-10-18 圣邦微电子(北京)股份有限公司 Device and method for acquiring depth information of object surface

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007240465A (en) 2006-03-10 2007-09-20 Wakayama Univ Method and instrument for measuring three-dimensional displacement and distortion
WO2013125723A1 (en) 2012-02-24 2013-08-29 国立大学法人東京大学 Lighting method and microscopic observation device
JP2014508969A (en) 2011-03-01 2014-04-10 アプライド プレシジョン インコーポレイテッド System and method for illumination phase control in fluorescence microscopy

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007240465A (en) 2006-03-10 2007-09-20 Wakayama Univ Method and instrument for measuring three-dimensional displacement and distortion
JP2014508969A (en) 2011-03-01 2014-04-10 アプライド プレシジョン インコーポレイテッド System and method for illumination phase control in fluorescence microscopy
WO2013125723A1 (en) 2012-02-24 2013-08-29 国立大学法人東京大学 Lighting method and microscopic observation device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020118533A (en) 2020-08-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7082137B2 (en) Radius of curvature measurement by spectral control interferometry
EP2998693B1 (en) Surface-geometry measurement method and device used therein
CN103115585B (en) Based on fluorescence interference microscopic measuring method and the device of stimulated radiation
JP6553967B2 (en) Instantaneous phase shift interferometer
CN103115582B (en) Based on the Michelson fluorescence interference micro-measurement apparatus of stimulated radiation
KR102604960B1 (en) Method and system of holographic interferometry
CN114502912B (en) Hybrid 3D inspection system
Dhanasekar et al. Digital speckle interferometry for assessment of surface roughness
CN103115583B (en) Based on the Mirau fluorescence interference micro-measurement apparatus of stimulated radiation
JP4766989B2 (en) Strain measuring method and strain measuring apparatus using phase shift digital holography method
JP7215719B2 (en) Method and apparatus for measuring out-of-plane displacement distribution and three-dimensional shape of measurement object
JP4427632B2 (en) High-precision 3D shape measuring device
JPH06117830A (en) Measuring/analyzing method of interference fringe by hologram interferometer
Yan et al. 3D Shape and Displacement Measurement of Diffuse Objects by DIC-Assisted Digital Holography
Heikkinen Defocused speckle imaging for remote surface motion measurements
Sivakumar et al. Measurement of surface profile in vibrating environment with instantaneous phase shifting interferometry
Kapusi et al. White light interferometry utilizing the large measuring volume of a nanopositioning and nanomeasuring machine
TWI833042B (en) Hybrid 3d inspection system
JP2002013919A (en) Plane shape measuring method for phase-shift interference fringe simultaneous photographing device
CN113196003B (en) Method, interferometer and signal processing device for determining the input phase and/or input amplitude of an input light field, respectively
JPWO2011135698A1 (en) Deformation measurement method
Fujigaki et al. A method of generating reference wave in interferometric measurement with multiple imaging sensors
FUJIGAKI et al. Development of shape measurement system using mirrors for metallic objects
Morimoto et al. Three-dimensional displacement and strain measurements by windowed phase-shifting digital holographic interferometry
Suzuki et al. Wide-range two-dimensional small rotation-angle measurement by use of fringe projection

Legal Events

Date Code Title Description
A80 Written request to apply exceptions to lack of novelty of invention

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A80

Effective date: 20190221

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20211118

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20211118

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220927

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20221101

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20221219

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230110

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230112

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7215719

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150