JP7493960B2 - Shape measuring device and shape measuring method - Google Patents

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Description

本発明は、形状測定装置及び形状測定方法に関する。 The present invention relates to a shape measuring device and a shape measuring method.

従来、測定対象物の形状を測定する形状測定装置が知られている。例えば、特許文献1には、形状測定装置として、フィゾー型干渉計を用いた形状測定装置が開示されている。 Conventionally, shape measuring devices that measure the shape of a measurement object are known. For example, Patent Document 1 discloses a shape measuring device that uses a Fizeau interferometer.

図9は、フィゾー型の干渉計100を用いた形状測定装置の構成例を示す図である。干渉計100はレーザ101から照射されるレーザ光の照射範囲をレンズ102とレンズ105を用いた光学系で干渉計の視野サイズに拡大し、参照面106と測定対象物Wとを照射し、参照面106と測定対象物Wの面からの反射光である参照光と測定光を干渉させる。そして、干渉計100は、結像レンズ107により、干渉光をカメラ108の撮像素子面上に所定の倍率で結像させる。形状測定装置110は、撮像素子が生成した画像データに映る干渉縞の解析を行うことにより、参照面に対する測定面の相対形状を測定する。 Figure 9 is a diagram showing an example of the configuration of a shape measuring device using a Fizeau-type interferometer 100. The interferometer 100 expands the irradiation range of the laser light emitted from the laser 101 to the field of view size of the interferometer using an optical system using lenses 102 and 105, irradiates the reference surface 106 and the measurement object W, and causes the reference light, which is reflected light from the reference surface 106 and the measurement object W, and the measurement light to interfere with each other. The interferometer 100 then uses the imaging lens 107 to form an image of the interference light on the image sensor surface of the camera 108 at a predetermined magnification. The shape measuring device 110 measures the relative shape of the measurement surface with respect to the reference surface by analyzing the interference fringes reflected in the image data generated by the image sensor.

特開2007-333428号公報JP 2007-333428 A

干渉計100の特徴は、レンズ102とレンズ105からなる拡大光学系又は縮小光学系と、結像レンズ107の倍率と、カメラ108の撮像素子のサイズとによって決まる広い面の形状を、光源の波長を物差しとして高精度に測定できることにある。 The feature of the interferometer 100 is that it can measure with high precision the shape of a large surface determined by the magnification or reduction optical system consisting of lenses 102 and 105, the magnification of the imaging lens 107, and the size of the image sensor of the camera 108, using the wavelength of the light source as a ruler.

また、形状を測定する際の横分解能に相当する、撮像素子の1画素に対応する測定面の範囲(以下、画素サイズともいう。)は、レンズ102、レンズ105、結像レンズ107、及びカメラ108の撮像素子のサイズによって定まる。干渉計では、撮像素子が生成した画像データに含まれる測定面の範囲が大きくなると(視野が大きくなると)、画素サイズも大きくなり、横分解能が低くなるものの、広い領域をナノメートルの精度で測定できるという長所を備えている。 The range of the measurement surface corresponding to one pixel of the imaging element (hereinafter also referred to as pixel size), which corresponds to the lateral resolution when measuring the shape, is determined by the sizes of the imaging elements of lens 102, lens 105, imaging lens 107, and camera 108. In an interferometer, as the range of the measurement surface included in the image data generated by the imaging element becomes larger (as the field of view becomes larger), the pixel size also becomes larger and the lateral resolution becomes lower, but it has the advantage of being able to measure a wide area with nanometer accuracy.

また、干渉計100には、測定面の傾斜角度に対して、測定できる許容範囲が極めて低いという欠点がある。これは、撮像素子の1つの画素に対応する画素サイズ内で測定面に凹凸のうねりが存在すると、位相の異なる干渉強度の積分により、対象物面の凹凸に応じた干渉縞の明暗信号の振幅が減少するためである。 Interferometer 100 also has the disadvantage that the tolerance range for the inclination angle of the measurement surface is extremely low. This is because if there is unevenness on the measurement surface within the pixel size corresponding to one pixel of the imaging element, the amplitude of the light and dark signals of the interference fringes corresponding to the unevenness of the object surface decreases due to the integration of interference intensities with different phases.

この欠点は、撮像素子の1つの画素に対応する画素サイズが大きくなればなるほど顕著に表れる。すなわち、干渉計の視野が広ければ広いほど、撮像素子の1つの画素に対応する画素サイズが大きくなり、測定面の傾斜角の許容範囲が狭くなる。このため、広い視野を有する干渉計においては、測定対象物を、ごく限られた狭い角度範囲に正確に配置調整することが求められる。 This drawback becomes more pronounced the larger the pixel size corresponding to one pixel of the imaging element becomes. In other words, the wider the field of view of the interferometer, the larger the pixel size corresponding to one pixel of the imaging element becomes, and the narrower the allowable range of the tilt angle of the measurement surface becomes. For this reason, in an interferometer with a wide field of view, it is necessary to accurately position and adjust the measurement target within a very limited narrow angle range.

また、曲面は局所的には傾斜平面の二次元の集合体と置き換えて考えることができるところ、測定面の傾斜角度に対する許容範囲が狭いということは、測定対象物と参照面との形状との偏差が極めて小さいごく限られた対象物しか測定できないということにつながる。つまり、参照面が平面原器の場合には、非常に平らな平面を有する測定対象物、球面原器の場合には、原器との曲率半径の差が小さい測定対象物しか測定できないこととなる。 In addition, since a curved surface can be locally thought of as a two-dimensional collection of inclined planes, the narrow tolerance range for the inclination angle of the measurement surface means that only a very limited number of objects can be measured, where the deviation between the shape of the measurement object and the reference surface is extremely small. In other words, if the reference surface is a flat standard, only measurement objects with a very flat surface can be measured, and if it is a spherical standard, only measurement objects with a small difference in radius of curvature from the standard can be measured.

つまり、従来の干渉計を用いた測定装置では、単一の画素サイズのカメラにより干渉強度を受光するため、測定面の傾斜角度に対する許容範囲が極めて狭く、参照面に対する偏差が小さい形状の測定対象物しか測定できないという問題があった。 In other words, conventional measurement devices using interferometers receive interference intensity using a camera with a single pixel size, which means that the tolerance range for the tilt angle of the measurement surface is extremely narrow, meaning that only objects with shapes that have a small deviation from the reference surface can be measured.

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、参照面に対する形状偏差が大きい測定対象物の形状を測定することができる形状測定装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in consideration of these points, and aims to provide a shape measuring device that can measure the shape of a measurement object that has a large shape deviation from a reference surface.

本発明の第1の態様に係る形状測定装置は、干渉計において測定の基準となる参照光と測定対象物からの反射又は透過によって生じる測定光とが干渉した結果に基づいて前記測定対象物の形状を測定する形状測定装置であって、1つの画素に対応する前記測定対象物の測定面の範囲を示す画素サイズが第1画素サイズである複数の画素により構成された第1撮像画像と、前記画素サイズが前記第1画素サイズと異なる第2画素サイズである複数の画素により構成された第2撮像画像とを取得する画像取得部と、前記測定対象物の同一位置に対応する前記第1撮像画像内の画素の第1画素値と前記第2撮像画像内の画素の第2画素値とに基づいて、前記測定対象物の形状を測定する形状測定部と、を有する。 The shape measuring device according to the first aspect of the present invention is a shape measuring device that measures the shape of a measurement object based on the result of interference between a reference light serving as a measurement standard in an interferometer and a measurement light generated by reflection or transmission from the measurement object, and has an image acquisition unit that acquires a first captured image composed of a plurality of pixels having a pixel size of a first pixel size that indicates the range of the measurement surface of the measurement object corresponding to one pixel, and a second captured image composed of a plurality of pixels having a pixel size of a second pixel size different from the first pixel size, and a shape measuring unit that measures the shape of the measurement object based on a first pixel value of a pixel in the first captured image and a second pixel value of a pixel in the second captured image that correspond to the same position of the measurement object.

前記画像取得部は、前記干渉計において撮像素子に参照光及び測定光を結像させる結像レンズの倍率を変更することにより、前記撮像素子が生成した前記第1撮像画像と前記第2撮像画像とを取得してもよい。 The image acquisition unit may acquire the first captured image and the second captured image generated by the imaging element by changing the magnification of an imaging lens that focuses the reference light and the measurement light on the imaging element in the interferometer.

前記画像取得部は、前記干渉計に設けられた第1撮像素子が生成した前記第1撮像画像を取得するとともに、前記干渉計に設けられ、前記第1撮像素子とは異なる第2撮像素子が生成した前記第2撮像画像を取得してもよい。 The image acquisition unit may acquire the first captured image generated by a first imaging element provided in the interferometer, and may also acquire the second captured image generated by a second imaging element provided in the interferometer and different from the first imaging element.

前記形状測定部は、前記第1撮像画像及び前記第2撮像画像の少なくともいずれかの座標変換又はデータ補完を行うことにより、前記第1撮像画像に対応する座標系と、前記第2撮像画像に対応する座標系とを同一の座標系に統一し、統一した後の前記第1撮像画像内の画素の前記第1画素値と前記第2撮像画像内の画素の前記第2画素値とに基づいて、前記測定対象物の形状を測定してもよい。 The shape measurement unit may unify the coordinate system corresponding to the first captured image and the coordinate system corresponding to the second captured image into the same coordinate system by performing coordinate conversion or data complementation of at least one of the first captured image and the second captured image, and measure the shape of the measurement object based on the first pixel value of a pixel in the first captured image and the second pixel value of a pixel in the second captured image after unification.

前記形状測定部は、前記第1撮像画像内の画素の前記第1画素値に基づいて前記測定対象物の形状及び干渉縞の振幅値を測定するとともに、前記第2撮像画像内の画素の前記第2画素値に基づいて前記測定対象物の形状及び干渉縞の振幅値を測定し、前記測定対象物の同一位置に対応する前記第1画素値に対応する干渉縞の振幅値と、前記第2画素値に対応する干渉縞の振幅値とのうち、相対的に高い振幅値を選択し、前記複数の位置のそれぞれにおいて選択した振幅値に対応する前記測定対象物の測定結果を前記測定対象物の形状を示す情報とすることにより、前記測定対象物の形状を測定してもよい。 The shape measurement unit may measure the shape and amplitude value of the interference fringes of the measurement object based on the first pixel value of a pixel in the first captured image, and measure the shape and amplitude value of the interference fringes of the measurement object based on the second pixel value of a pixel in the second captured image, select a relatively higher amplitude value from the amplitude value of the interference fringes corresponding to the first pixel value corresponding to the same position of the measurement object and the amplitude value of the interference fringes corresponding to the second pixel value, and measure the shape of the measurement object by treating the measurement results of the measurement object corresponding to the selected amplitude value at each of the multiple positions as information indicating the shape of the measurement object.

前記形状測定部は、前記第1撮像画像内の画素の前記第1画素値に基づいて前記測定対象物の形状及び干渉縞の振幅値を測定するとともに、前記第2撮像画像内の画素の前記第2画素値に基づいて前記測定対象物の形状及び干渉縞の振幅値を測定し、前記測定対象物の同一位置に対応する前記第1画素値に対応する干渉縞の振幅値と、前記第2画素値に対応する干渉縞の振幅値とに基づいて、前記測定対象物の同一位置に対応する前記第1画素値に基づく測定結果と前記第2画素値に基づく測定結果とを合成することにより、前記測定対象物の形状を測定してもよい。 The shape measurement unit may measure the shape and amplitude value of the interference fringes of the measurement object based on the first pixel value of a pixel in the first captured image, and measure the shape and amplitude value of the interference fringes of the measurement object based on the second pixel value of a pixel in the second captured image, and measure the shape of the measurement object by combining the measurement result based on the first pixel value and the measurement result based on the second pixel value corresponding to the same position of the measurement object based on the amplitude value of the interference fringes corresponding to the first pixel value corresponding to the same position of the measurement object and the amplitude value of the interference fringes corresponding to the second pixel value.

前記形状測定部は、前記測定対象物の同一位置に対応する前記第1撮像画像内の画素の前記第1画素値に基づく測定結果と前記第2撮像画像内の画素の前記第2画素値に基づく測定結果とのうち、相対的に大きい前記干渉縞の振幅値に対応する測定結果が強く反映されるように前記第1画素値に基づく測定結果と前記第2画素値に基づく測定結果とを合成することにより、前記測定対象物の形状を測定してもよい。 The shape measurement unit may measure the shape of the measurement object by combining the measurement result based on the first pixel value of a pixel in the first captured image corresponding to the same position of the measurement object and the measurement result based on the second pixel value of a pixel in the second captured image such that the measurement result corresponding to a relatively large amplitude value of the interference fringes is strongly reflected.

本発明の第2の態様に係る形状測定方法は、干渉計において測定の基準となる参照光と測定対象物からの反射又は透過によって生じる測定光とが干渉した結果に基づいて前記測定対象物の形状を測定するコンピュータが実行する、1つの画素に対応する前記測定対象物の測定面の範囲を示す画素サイズが第1画素サイズである複数の画素により構成された第1撮像画像と、前記画素サイズが前記第1画素サイズと異なる第2画素サイズである複数の画素により構成された第2撮像画像とを取得するステップと、前記測定対象物の同一位置に対応する前記第1撮像画像内の画素の第1画素値と前記第2撮像画像内の画素の第2画素値とに基づいて、前記測定対象物の形状を測定するステップと、を有する。 A shape measurement method according to a second aspect of the present invention includes the steps of acquiring a first captured image composed of a plurality of pixels, each having a pixel size of a first pixel size, which indicates the range of the measurement surface of the measurement object corresponding to one pixel, and a second captured image composed of a plurality of pixels, each having a pixel size of a second pixel size different from the first pixel size, executed by a computer that measures the shape of the measurement object based on the result of interference between a reference light serving as a measurement standard in an interferometer and a measurement light generated by reflection or transmission from the measurement object, and measuring the shape of the measurement object based on a first pixel value of a pixel in the first captured image and a second pixel value of a pixel in the second captured image, which correspond to the same position of the measurement object.

本発明によれば、参照面に対する形状偏差が大きい測定対象物の形状を測定することができるという効果を奏する。 The present invention has the effect of being able to measure the shape of a measurement object that has a large shape deviation from a reference surface.

本実施形態に係る測定システムの構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a measurement system according to an embodiment of the present invention. 出射光の波長が633nm、画素サイズが20μmである場合における、式(4)に示す干渉縞の振幅のグラフである。13 is a graph showing the amplitude of the interference fringes shown in formula (4) when the wavelength of the emitted light is 633 nm and the pixel size is 20 μm. 画素サイズを変化させたときの、式(4)に示す干渉縞の振幅の算出結果のグラフである。13 is a graph showing the calculation results of the amplitude of the interference fringes shown in equation (4) when the pixel size is changed. 形状測定装置の構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a shape measuring device. 測定対象物の各位置における高さを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the height of a measurement object at each position. 形状測定部による測定対象物の測定結果を示す図である。11A and 11B are diagrams showing the measurement results of the object to be measured by the shape measuring unit. 形状測定部における処理の流れを示すフローチャートである。10 is a flowchart showing a process flow in a shape measuring unit. 形状測定装置の他の構成を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing another configuration of the shape measuring device. フィゾー型干渉計を用いた形状測定装置の構成例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a shape measuring apparatus using a Fizeau interferometer.

[測定システムSの構成]
図1は、本実施形態に係る測定システムSの構成を示す図である。
測定システムSは、干渉計10と、形状測定装置20とを備える。
[Configuration of measurement system S]
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a measurement system S according to this embodiment.
The measurement system S includes an interferometer 10 and a shape measuring device 20 .

干渉計10は、例えばフィゾー型干渉計であり、光源11と、レンズ12と、ピンホール13と、ビームスプリッタ14と、レンズ15と、参照面16と、結像レンズ17と、カメラ18とを備える。なお、本実施形態において、干渉計10は、フィゾー型干渉計であるものとするが、これに限らず、他の干渉計であってもよい。 The interferometer 10 is, for example, a Fizeau interferometer, and includes a light source 11, a lens 12, a pinhole 13, a beam splitter 14, a lens 15, a reference surface 16, an imaging lens 17, and a camera 18. Note that in this embodiment, the interferometer 10 is a Fizeau interferometer, but is not limited to this and may be another interferometer.

光源11は、例えば、レーザ光源であり出射光としてレーザ光を出射する。
レンズ12は、光源11から出射された出射光を集光する。集光した出射光は、ピンホール13に入射する。ピンホール13から出射した光は、ビームスプリッタ14を通過してレンズ15に入射する。レンズ15は、例えばコリメータレンズであり、入射した光を平行光とする。平行光は、参照面16に入射する。
The light source 11 is, for example, a laser light source, and emits laser light as emitted light.
The lens 12 collects the light emitted from the light source 11. The collected light is incident on the pinhole 13. The light emitted from the pinhole 13 passes through a beam splitter 14 and is incident on the lens 15. The lens 15 is, for example, a collimator lens, and converts the incident light into parallel light. The parallel light is incident on a reference surface 16.

平行光の一部は、参照面16で反射し、参照光としてビームスプリッタ14に入射する。平行光の他の一部は、参照面16を通過し、測定対象物Wで反射する。測定対象物Wにおいて反射した平行光は、レンズ15を通過し、測定光としてビームスプリッタ14に入射する。参照光と測定光とは光路差が異なることから干渉して、明暗の縞を生じさせる干渉光となる。干渉光は、ビームスプリッタ14を介して結像レンズ17に入射する。結像レンズ17に入射した干渉光は、結像してカメラ18に入射する。カメラ18は、撮像素子を備えており、干渉光によって発生する干渉縞を示す画像データを生成する。生成した画像データは、形状測定装置20に出力される。ここで、結像レンズ17の光軸方向の中心位置と、カメラ18の撮像素子の光軸方向の中心位置とは一致しているものとする。 A part of the parallel light is reflected by the reference surface 16 and enters the beam splitter 14 as a reference light. Another part of the parallel light passes through the reference surface 16 and is reflected by the measurement object W. The parallel light reflected by the measurement object W passes through the lens 15 and enters the beam splitter 14 as a measurement light. The reference light and the measurement light have different optical path differences, so they interfere with each other and become interference light that generates light and dark fringes. The interference light enters the imaging lens 17 via the beam splitter 14. The interference light that enters the imaging lens 17 forms an image and enters the camera 18. The camera 18 is equipped with an image sensor and generates image data showing the interference fringes generated by the interference light. The generated image data is output to the shape measurement device 20. Here, it is assumed that the center position in the optical axis direction of the imaging lens 17 and the center position in the optical axis direction of the image sensor of the camera 18 coincide with each other.

形状測定装置20は、干渉計10において測定の基準となる参照光と測定対象物Wからの反射又は透過によって生じる測定光とが干渉した結果に基づいて、測定対象物Wの形状を測定する。形状測定装置20は、カメラ18から出力された画像データを取得し、取得した画像データに映る干渉縞の解析を行うことにより、参照面16に対する測定対象物Wの測定面の相対形状を測定する。 The shape measuring device 20 measures the shape of the measurement object W based on the results of interference between the reference light, which serves as the measurement standard in the interferometer 10, and the measurement light generated by reflection or transmission from the measurement object W. The shape measuring device 20 acquires image data output from the camera 18, and measures the relative shape of the measurement surface of the measurement object W with respect to the reference surface 16 by analyzing the interference fringes reflected in the acquired image data.

本実施形態に係る形状測定装置20を説明するにあたり、測定対象物Wの測定面における傾斜角度と干渉縞と画素サイズとの関係について説明する。画素サイズは、カメラ18の撮像素子の1つの画素に対応する測定面の範囲を示している。 In explaining the shape measuring device 20 according to this embodiment, the relationship between the tilt angle, interference fringes, and pixel size on the measurement surface of the measurement target W will be explained. The pixel size indicates the range of the measurement surface that corresponds to one pixel of the image sensor of the camera 18.

角度θ傾斜させた測定対象物Wの測定面にコヒーレントな光束を照射したときの測定光と参照光との干渉光によって発生する干渉縞を1次元のモデルで表現する。干渉縞の明暗は、参照面16と、測定対象物Wの測定面との間を往復する光路長差2h(x)により発生するため、以下の式(1)で示される。A(x)は干渉縞の振幅に対応する成分であり、及びB(x)は干渉縞のバイアスに対応する成分である。

Figure 0007493960000001
The interference fringes generated by the interference light between the measurement light and the reference light when a coherent light beam is irradiated onto the measurement surface of the measurement object W tilted at an angle θ are expressed by a one-dimensional model. The brightness of the interference fringes is generated by the optical path length difference 2h(x) between the reference surface 16 and the measurement surface of the measurement object W, and is expressed by the following formula (1). A(x) is a component corresponding to the amplitude of the interference fringes, and B(x) is a component corresponding to the bias of the interference fringes.
Figure 0007493960000001

測定対象物Wの測定面が理想平面である場合において、理想平面を角度θ傾斜させて干渉させるとき、x方向の測定面の高さh(x)は、以下に示す式(2)のように、定数Dを含む角度θの関数で表すことができる。

Figure 0007493960000002
When the measurement surface of the measurement object W is an ideal plane and the ideal plane is inclined at an angle θ to cause interference, the height h(x) of the measurement surface in the x-direction can be expressed as a function of the angle θ including a constant D, as shown in the following equation (2).
Figure 0007493960000002

次に、カメラ18の撮像素子の1画素に対応する測定面の範囲を示す画素サイズをdとすると、撮像素子の1画素における干渉強度は、式(3)に示すように、式(1)をdで積分した値となる。

Figure 0007493960000003
Next, if the pixel size indicating the range of the measurement surface corresponding to one pixel of the imaging element of the camera 18 is d, the interference intensity at one pixel of the imaging element is the value obtained by integrating equation (1) with respect to d, as shown in equation (3).
Figure 0007493960000003

式(1)及び式(2)に基づいて式(3)を変形する。説明を簡単にするために、式(1)に含まれる干渉縞のバイアス成分と、式(2)に示される定数項Dを省き、式(3)について、干渉測定における信号成分に相当する振幅の項のみ計算して展開する。式(3)は、以下に示す式(4)のように変形することができる。

Figure 0007493960000004
Equation (3) is modified based on equations (1) and (2). For simplicity, the bias component of the interference fringes included in equation (1) and the constant term D shown in equation (2) are omitted, and only the amplitude term corresponding to the signal component in the interference measurement is calculated and expanded for equation (3). Equation (3) can be modified as shown in equation (4) below.
Figure 0007493960000004

式(4)に示されるように、位置Xにより発生する干渉縞は、画素サイズdと、測定対象物Wの測定面の傾斜角度θと、光源11から出射される出射光の波長λをパラメータとするシンク関数により振幅変調されたものとなる。位置Xにより発生する干渉縞の振幅は、シンク関数の性質上、2d・tan(θ)/λが0を除く整数に近づけば近づくほど小さくなり、2d・tan(θ)/λが0を除く整数になると0になる。干渉縞の振幅が0であることは、測定対象物Wの測定面上の高低差に対して干渉縞が変化しないことを示していることから、振幅が0になる位置Xでは、測定面上の高低差が測定不能であることを意味している。また、|2d・tan(θ)/λ|>1になると干渉縞は再び現れるが、シンク関数の性質から、干渉縞の振幅のピークが、θ=0の場合に比べて小さな値となる。 As shown in formula (4), the interference fringes generated by position X are amplitude modulated by a sinc function with parameters of pixel size d, tilt angle θ of the measurement surface of the measurement object W, and wavelength λ of the light emitted from the light source 11. Due to the nature of the sinc function, the amplitude of the interference fringes generated by position X becomes smaller as 2d tan(θ)/λ approaches an integer other than 0, and becomes 0 when 2d tan(θ)/λ becomes an integer other than 0. The fact that the amplitude of the interference fringes is 0 indicates that the interference fringes do not change with respect to the height difference on the measurement surface of the measurement object W, and therefore, at position X where the amplitude becomes 0, it means that the height difference on the measurement surface cannot be measured. In addition, when |2d tan(θ)/λ|>1, the interference fringes appear again, but due to the nature of the sinc function, the peak amplitude of the interference fringes becomes a smaller value than when θ=0.

図2は、出射光の波長λが633nm、画素サイズdが20μmである場合における、式(4)に示す干渉縞の振幅のグラフである。図2において、横軸は傾斜角度θ、縦軸は干渉縞の振幅(シンク関数の絶対値)を示している。図2に示されるように、干渉縞の振幅は、傾斜角度θの増加に対して減衰し、傾斜角度θが0.91°になると、ほぼ0になる。その後、干渉縞の振幅は、傾斜角度θの増加に対して一旦大きくなった後、再び減衰して0になる。干渉縞の振幅は、一旦大きくなった後、再び減衰して0になるという周期的な変動を繰り返しながら0に収束していく。 Figure 2 is a graph of the amplitude of the interference fringes shown in equation (4) when the wavelength λ of the emitted light is 633 nm and the pixel size d is 20 μm. In Figure 2, the horizontal axis indicates the tilt angle θ, and the vertical axis indicates the amplitude of the interference fringes (absolute value of the sinc function). As shown in Figure 2, the amplitude of the interference fringes attenuates as the tilt angle θ increases, and becomes nearly zero when the tilt angle θ becomes 0.91°. Thereafter, the amplitude of the interference fringes increases once as the tilt angle θ increases, before attenuating again to zero. The amplitude of the interference fringes increases once, before attenuating again to zero, repeating this periodic fluctuation and converging to zero.

式(4)において、干渉縞の振幅の値を決定付けるシンク関数は、画素サイズdを変数としている。このため、画素サイズdを変化させることにより、測定対象物Wの測定面の傾斜角度θに対する干渉縞の振幅の増減の周期を変化させることができる。図3は、画素サイズdを変化させたときの、式(4)に示す干渉縞の振幅の算出結果のグラフである。 In equation (4), the sinc function that determines the value of the amplitude of the interference fringes has the pixel size d as a variable. Therefore, by changing the pixel size d, it is possible to change the period of increase and decrease in the amplitude of the interference fringes relative to the inclination angle θ of the measurement surface of the measurement object W. Figure 3 is a graph showing the calculation results of the amplitude of the interference fringes shown in equation (4) when the pixel size d is changed.

図3では、画素サイズdが20μmであるときの干渉縞の振幅を実線で示し、画素サイズdが16μmであるときの干渉縞の振幅を破線で示している。なお、出射光の波長λは、図2に示す例と同じく633nmである。 In FIG. 3, the amplitude of the interference fringes when the pixel size d is 20 μm is shown by a solid line, and the amplitude of the interference fringes when the pixel size d is 16 μm is shown by a dashed line. The wavelength λ of the emitted light is 633 nm, the same as in the example shown in FIG. 2.

図3に示すように、画素サイズdが20μmであるときの干渉縞の振幅の増減の周期と、画素サイズdが16μmであるときの干渉縞の振幅の増減の周期とは、異なっていることが確認できる。例えば、傾斜角度θが0.91°である場合に、画素サイズdが20μmであるときの干渉縞の振幅はほぼ0になるが、画素サイズdが16μmであるときの干渉縞の振幅は0.178となる。したがって、画素サイズが異なる2つの測定結果を組み合わせると、一方の測定結果において干渉縞の振幅が0となり、測定面上の高低差が測定不能となる傾斜角度θについても、他方の測定結果を用いることにより、測定面の高低差を測定可能となり、傾斜角度θを測定することができる。 As shown in FIG. 3, it can be seen that the period of increase and decrease in the amplitude of the interference fringes when the pixel size d is 20 μm is different from the period of increase and decrease in the amplitude of the interference fringes when the pixel size d is 16 μm. For example, when the tilt angle θ is 0.91°, the amplitude of the interference fringes is nearly 0 when the pixel size d is 20 μm, but the amplitude of the interference fringes is 0.178 when the pixel size d is 16 μm. Therefore, when two measurement results with different pixel sizes are combined, even for a tilt angle θ where the amplitude of the interference fringes is 0 in one measurement result and the height difference on the measurement surface is unmeasurable, the height difference on the measurement surface can be measured by using the other measurement result, and the tilt angle θ can be measured.

そこで、本実施形態に係る形状測定装置20は、測定対象物Wの測定面における傾斜角度と干渉縞と画素サイズとの関係を考慮し、画素サイズが異なる第1撮像画像と第2撮像画像とを取得する。そして、形状測定装置20は、測定対象物Wの同一位置に対応する第1撮像画像内の画素の第1画素値と第2撮像画像内の画素の第2画素値とに基づいて、測定対象物Wの形状を測定する。 The shape measuring device 20 according to this embodiment therefore takes into account the relationship between the inclination angle, interference fringes and pixel size on the measurement surface of the measurement object W, and acquires a first captured image and a second captured image with different pixel sizes. The shape measuring device 20 then measures the shape of the measurement object W based on a first pixel value of a pixel in the first captured image and a second pixel value of a pixel in the second captured image that correspond to the same position on the measurement object W.

このようにすることで、第1撮像画像において干渉縞の振幅が0となり、測定面上の高低差が測定不能となった位置について、第2撮像画像における、当該位置に対応する測定面上の高低差を測定することができる。よって、形状測定装置20は、参照面に対する形状偏差が大きい測定対象物Wの形状を測定することができる。また、測定システムSは、測定対象物Wの測定面を配置する際に許容される傾斜角が広がることから、測定対象物Wを従来よりも低い精度で簡単に配置することができ、従来の測定システムSに比べて使い勝手を向上させることができる。また、測定システムSは、測定対象物Wの測定面を配置する際に許容される傾斜角が広がることから、測定対象物Wが、局所的にうねりをもつ自由曲面を有する場合であっても形状を測定することができる。 In this way, for a position in the first captured image where the amplitude of the interference fringes is zero and the height difference on the measurement surface is unmeasurable, the height difference on the measurement surface corresponding to that position in the second captured image can be measured. Thus, the shape measuring device 20 can measure the shape of the measurement object W having a large shape deviation from the reference surface. Furthermore, since the measurement system S has a wider allowable inclination angle when arranging the measurement surface of the measurement object W, the measurement object W can be easily arranged with lower accuracy than before, and usability can be improved compared to the conventional measurement system S. Furthermore, since the measurement system S has a wider allowable inclination angle when arranging the measurement surface of the measurement object W, the measurement system S can measure the shape even if the measurement object W has a free-form surface with local undulations.

[形状測定装置20の構成]
続いて、形状測定装置20の構成について説明する。図4は、形状測定装置20の構成を示す図である。形状測定装置20は、記憶部21と、制御部22とを備えるコンピュータである。
[Configuration of shape measuring device 20]
Next, a description will be given of the configuration of the shape measuring device 20. Fig. 4 is a diagram showing the configuration of the shape measuring device 20. The shape measuring device 20 is a computer including a storage unit 21 and a control unit 22.

記憶部21は、例えば、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)等である。記憶部21は、形状測定装置20を機能させるための各種プログラムを記憶する。記憶部21は、制御部22を、画像取得部221及び形状測定部222として機能させるプログラムを記憶する。 The storage unit 21 is, for example, a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory). The storage unit 21 stores various programs for causing the shape measurement device 20 to function. The storage unit 21 stores programs for causing the control unit 22 to function as an image acquisition unit 221 and a shape measurement unit 222.

制御部22は、例えばCPU(Central Processing Unit)である。制御部22は、記憶部21に記憶されている各種プログラムを実行することにより、形状測定装置20に係る機能を制御する。制御部22は、記憶部21に記憶されているプログラムを実行することにより、画像取得部221及び形状測定部222として機能する。 The control unit 22 is, for example, a CPU (Central Processing Unit). The control unit 22 controls functions related to the shape measurement device 20 by executing various programs stored in the memory unit 21. The control unit 22 functions as an image acquisition unit 221 and a shape measurement unit 222 by executing the programs stored in the memory unit 21.

画像取得部221は、1つの画素に対応する測定対象物Wの測定面の範囲を示す画素サイズが第1画素サイズである複数の画素により構成された第1撮像画像と、画素サイズが第1画素サイズと異なる第2画素サイズである複数の画素により構成された第2撮像画像とを取得する。 The image acquisition unit 221 acquires a first captured image composed of a plurality of pixels having a first pixel size, the pixel size indicating the range of the measurement surface of the measurement object W corresponding to one pixel, and a second captured image composed of a plurality of pixels having a second pixel size different from the first pixel size.

具体的には、画像取得部221は、干渉計10においてカメラ18の撮像素子に参照光及び測定光を結像させる結像レンズ17の倍率を変更することにより、当該撮像素子が生成した第1撮像画像と第2撮像画像とを取得する。 Specifically, the image acquisition unit 221 acquires the first and second captured images generated by the imaging element of the camera 18 in the interferometer 10 by changing the magnification of the imaging lens 17 that focuses the reference light and the measurement light on the imaging element.

より具体的には、画像取得部221は、干渉計10において、第1結像倍率M1の結像レンズ17を用いて第1撮像画像を取得する。画像取得部221は、位相シフト法を用いて干渉縞の位相を解析するために、参照面16を光軸方向に所定量ずつシフトさせながら複数の第1撮像画像を取得する。同様に、画像取得部221は、干渉計10において、第2結像倍率M2の結像レンズ17を用いて第2撮像画像を取得する。画像取得部221は、複数の第1撮像画像を取得するときと同様に、参照面16を光軸方向に所定量ずつシフトさせながら複数の第2撮像画像を取得する。 More specifically, the image acquisition unit 221 acquires a first captured image using an imaging lens 17 with a first imaging magnification M1 in the interferometer 10. In order to analyze the phase of the interference fringes using the phase shift method, the image acquisition unit 221 acquires a plurality of first captured images while shifting the reference surface 16 in the optical axis direction by a predetermined amount. Similarly, the image acquisition unit 221 acquires a second captured image using an imaging lens 17 with a second imaging magnification M2 in the interferometer 10. The image acquisition unit 221 acquires a plurality of second captured images while shifting the reference surface 16 in the optical axis direction by a predetermined amount, in the same manner as when acquiring a plurality of first captured images.

形状測定部222は、測定対象物Wの同一位置に対応する第1撮像画像内の画素の第1画素値と、第2撮像画像内の画素の第2画素値とに基づいて、測定対象物Wの形状を測定する。 The shape measurement unit 222 measures the shape of the measurement object W based on a first pixel value of a pixel in the first captured image and a second pixel value of a pixel in the second captured image that correspond to the same position of the measurement object W.

具体的にはまず、形状測定部222は、第1撮像画像及び第2撮像画像の少なくともいずれかの座標変換を行うことにより、第1撮像画像に対応する座標系と、第2撮像画像に対応する座標系とを同一の座標系に統一する。 Specifically, first, the shape measurement unit 222 performs coordinate conversion on at least one of the first captured image and the second captured image, thereby unifying the coordinate system corresponding to the first captured image and the coordinate system corresponding to the second captured image into the same coordinate system.

例えば、第1撮像画像の中心位置と、第2撮像画像の中心位置とが、測定対象物Wの同一位置に対応しているものとする。形状測定部222は、第1撮像画像を取得した時の結像レンズ17の拡大率及び焦点距離と、第2撮像画像を取得した時の結像レンズ17の拡大率及び焦点距離とに基づいて、第1撮像画像に対応する測定対象物Wの撮像範囲に対する、第2撮像画像に対応する測定対象物Wの撮像範囲の拡大率を算出する。形状測定部222は、算出した拡大率に基づいて、第1撮像画像及び第2撮像画像の同一座標に対応する測定対象物Wの位置が同じになるように、第1撮像画像及び第2撮像画像の少なくともいずれかの座標変換を行う。 For example, the center position of the first captured image and the center position of the second captured image correspond to the same position on the measurement object W. The shape measurement unit 222 calculates the magnification ratio of the imaging range of the measurement object W corresponding to the second captured image relative to the imaging range of the measurement object W corresponding to the first captured image based on the magnification ratio and focal length of the imaging lens 17 when the first captured image was acquired and the magnification ratio and focal length of the imaging lens 17 when the second captured image was acquired. Based on the calculated magnification ratio, the shape measurement unit 222 performs coordinate conversion of at least one of the first captured image and the second captured image so that the positions of the measurement object W corresponding to the same coordinates in the first captured image and the second captured image are the same.

その後、形状測定部222は、座標系を統一した後の第1撮像画像内の画素の第1画素値と第2撮像画像内の画素の第2画素値とに基づいて、測定対象物Wの形状を測定する。形状測定部222は、第1撮像画像内の画素の第1画素値に基づいて、測定対象物Wの形状を示す測定対象物Wの相対的な高低差を測定するとともに、第2撮像画像内の画素の第2画素値に基づいて、測定対象物Wの相対的な高低差を測定する。 Then, the shape measuring unit 222 measures the shape of the measurement object W based on the first pixel value of the pixel in the first captured image and the second pixel value of the pixel in the second captured image after the coordinate system has been unified. The shape measuring unit 222 measures the relative height difference of the measurement object W, which indicates the shape of the measurement object W, based on the first pixel value of the pixel in the first captured image, and measures the relative height difference of the measurement object W based on the second pixel value of the pixel in the second captured image.

まず、形状測定部222は、以下に示す式(5)に対して、参照面16をシフトさせながら取得した複数の第1画像情報及び複数の第2画像情報が示す各座標(x,y)の画素の画素値である干渉縞の強度情報I(x,y)を入力することにより、第1画像情報及び第2画像情報が示す各座標(x,y)の画素の位相Φ(x,y)を算出する。なお、式(5)において、jは、算出した結果が第1画像情報に対応するものであるか、第2画像情報に対応するものであるかを示すインデックス値である。j=1は第1画像情報に対応し、j=2は第2画像情報に対応する。nは、1つの座標(x,y)において参照面16をシフトさせた回数を示す。

Figure 0007493960000005
First, the shape measuring unit 222 calculates the phase Φ(x, y) of the pixel at each coordinate (x, y) indicated by the first image information and the second image information by inputting the intensity information I(x, y) of the interference fringes, which is the pixel value of the pixel at each coordinate (x, y) indicated by the plurality of first image information and the plurality of second image information acquired while shifting the reference surface 16, into the following formula (5). In addition, in formula (5), j is an index value indicating whether the calculated result corresponds to the first image information or the second image information. j=1 corresponds to the first image information, and j=2 corresponds to the second image information. n indicates the number of times the reference surface 16 is shifted at one coordinate (x, y).
Figure 0007493960000005

形状測定部222は、式(5)により算出された、第1画像情報が示す各座標(x,y)のそれぞれの位相Φ(x,y)について、位相アンラップ(接続)処理を行うことにより、各座標(x,y)の位相Φを、測定対象物Wにおける相対的な高低差を示す測定値m(x,y)に変換する。位相アンラップ処理は、近接する画素において位相差が2π以下という前提のもとで、なめらかに位相を接続していく処理である。同様に、形状測定部222は、式(5)により算出された、第2画像情報が示す各座標(x,y)のそれぞれの位相Φ(x,y)について、位相アンラップ処理を行うことにより、各座標(x,y)の位相Φを、各座標(x,y)における測定対象物Wの測定値m(x,y)に変換する。 The shape measuring unit 222 performs a phase unwrap (connection) process on each phase Φ(x, y) of each coordinate (x, y) indicated by the first image information, calculated by equation (5), to convert the phase Φ of each coordinate (x, y) into a measurement value m 1 (x, y) indicating a relative height difference in the measurement object W. The phase unwrap process is a process of smoothly connecting phases under the premise that the phase difference between adjacent pixels is 2π or less. Similarly, the shape measuring unit 222 performs a phase unwrap process on each phase Φ(x, y) of each coordinate (x, y) indicated by the second image information, calculated by equation (5), to convert the phase Φ of each coordinate (x, y) into a measurement value m 2 (x, y) of the measurement object W at each coordinate (x, y).

また、形状測定部222は、第1撮像画像内の画素の第1画素値に基づいて干渉縞の振幅値を測定するとともに、第2撮像画像内の画素の第2画素値に基づいて干渉縞の振幅値を測定する。例えば、形状測定部222は、以下に示す式(6)に対して、複数の第1画像情報及び複数の第2画像情報が示す各座標(x,y)の干渉縞の強度情報I(x,y)を入力することにより、第1画像情報及び第2画像情報が示す各座標(x,y)の画素の振幅A(x,y)を算出する。

Figure 0007493960000006
The shape measuring unit 222 measures the amplitude value of the interference fringes based on the first pixel value of the pixel in the first captured image, and measures the amplitude value of the interference fringes based on the second pixel value of the pixel in the second captured image. For example, the shape measuring unit 222 calculates the amplitude A(x, y) of the pixel at each coordinate (x, y) indicated by the first image information and the second image information by inputting the intensity information I(x, y) of the interference fringes at each coordinate (x, y) indicated by the plurality of first image information and the plurality of second image information into the following formula (6).
Figure 0007493960000006

形状測定部222は、測定対象物Wの同一位置に対応する第1画素値に対応する干渉縞の振幅値と、第2画素値に対応する干渉縞の振幅値とのうち、相対的に高い振幅値を選択する。形状測定部222は、複数の位置のそれぞれにおいて選択した振幅値に対応する測定対象物Wの測定結果に基づいて、測定対象物Wの形状を測定する。 The shape measurement unit 222 selects the relatively higher amplitude value from among the amplitude value of the interference fringes corresponding to the first pixel value and the amplitude value of the interference fringes corresponding to the second pixel value, both of which correspond to the same position on the measurement object W. The shape measurement unit 222 measures the shape of the measurement object W based on the measurement results of the measurement object W corresponding to the selected amplitude values at each of the multiple positions.

以下に、測定対象物Wの測定例を示す。図5は、測定対象物Wの各位置における高さを示す図である。測定対象物Wは、球面形状の物体であるものとする。図6は、形状測定部222による測定対象物Wの測定結果を示す図である。図6(a)は、第1画像情報に基づく測定対象物Wの測定結果を示し、図6(b)は、第2画像情報に基づく測定対象物Wの測定結果を示している。 Below is shown an example of measurement of the measurement object W. FIG. 5 is a diagram showing the height at each position of the measurement object W. The measurement object W is assumed to be a spherical object. FIG. 6 is a diagram showing the measurement results of the measurement object W by the shape measurement unit 222. FIG. 6(a) shows the measurement results of the measurement object W based on the first image information, and FIG. 6(b) shows the measurement results of the measurement object W based on the second image information.

測定対象物Wが球面形状の場合、中心から周辺に向かうにしたがって傾斜角度が連続的に大きくなる。したがって、第1画像情報に対応する第1の画素サイズ、第2画像情報に対応する第2の画素サイズのそれぞれの場合で、球面を上から見た時の円周上の特定の位置(特定の傾斜角度)において、干渉縞の振幅が0付近となり、測定不能となる。図6(a)に示す測定結果では、位置x1、x2、x3、x4、x5、x6において測定不能であることが確認できる。これに対して、図6(b)に示す測定結果では、図6(a)において測定不能な位置x1~x6において、測定できていることが確認できるとともに、これらの位置とは異なる位置において測定不能であることが確認できる。 When the measurement target W has a spherical shape, the tilt angle increases continuously from the center toward the periphery. Therefore, for each of the first pixel size corresponding to the first image information and the second pixel size corresponding to the second image information, the amplitude of the interference fringes becomes close to 0 at a specific position on the circumference (specific tilt angle) when the sphere is viewed from above, making it impossible to measure. In the measurement results shown in FIG. 6(a), it can be confirmed that measurements are impossible at positions x1, x2, x3, x4, x5, and x6. In contrast, in the measurement results shown in FIG. 6(b), it can be confirmed that measurements are possible at positions x1 to x6 that are impossible to measure in FIG. 6(a), and that measurements are impossible at positions other than these positions.

図6に示す例では、位置x1、x2、x3、x4、x5、x6の近傍において振幅A(x,y)が振幅A(x,y)よりも大きくなることから、形状測定部222は、これらの位置x1~x6の近傍において、測定値m(x,y)を選択する。このようにすることで、形状測定部222は、図6(a)に示す測定結果において測定不能な位置x1、x2、x3、x4、x5、x6について、図6(b)に示す測定結果で補完することができるので、形状偏差が大きい球面形状の測定対象物Wについても、傾斜角が大きい部分まで連続的に測定することができる。 In the example shown in Fig. 6, since the amplitude A2 (x,y) is greater than the amplitude A1 (x,y) in the vicinity of positions x1, x2, x3, x4, x5, and x6, the shape measurement unit 222 selects the measurement value m2 (x,y) in the vicinity of these positions x1 to x6. In this manner, the shape measurement unit 222 can complement the positions x1, x2, x3, x4, x5, and x6 that cannot be measured in the measurement result shown in Fig. 6(a) with the measurement result shown in Fig. 6(b), so that even for a spherical measurement target W with a large shape deviation, it is possible to continuously measure up to the portion with a large tilt angle.

また、図3に示す例では、画素サイズが20μmである場合の測定結果では、傾斜角度1°前後で測定不能になってしまうが、画素サイズが20μmとしたときの測定結果と、画素サイズが16μmとしたときの測定結果とを用いることにより、3°以上の傾斜角度においても測定不能な箇所が生じることが無く、測定対象物Wの形状を連続的に測定することができる。 In the example shown in FIG. 3, the measurement results when the pixel size is 20 μm become unmeasurable at an inclination angle of about 1°. However, by using the measurement results when the pixel size is 20 μm and the measurement results when the pixel size is 16 μm, no unmeasurable locations arise even at inclination angles of 3° or more, and the shape of the measurement target W can be measured continuously.

[処理フロー]
続いて、形状測定部222における処理の流れについて説明する。図7は、形状測定部222における処理の流れを示すフローチャートである。
[Processing flow]
Next, a description will be given of the flow of processing in the shape measuring unit 222. FIG.

まず、画像取得部221は、干渉計10において第1結像倍率M1の結像レンズ17を用いたときの撮像画像である第1撮像画像を取得するとともに、第2結像倍率M2の結像レンズ17を用いたときの撮像画像である第2撮像画像を取得する(S1、S2)。
続いて、形状測定部222は、第1撮像画像に対応する座標系と、第2撮像画像に対応する座標系とを同一の座標系に統一する(S3)。
First, the image acquisition unit 221 acquires a first captured image, which is an image captured when an imaging lens 17 having a first imaging magnification M1 is used in the interferometer 10, and also acquires a second captured image, which is an image captured when an imaging lens 17 having a second imaging magnification M2 is used (S1, S2).
Next, the shape measuring section 222 unifies the coordinate system corresponding to the first captured image and the coordinate system corresponding to the second captured image into the same coordinate system (S3).

続いて、形状測定部222は、第1撮像画像内の画素の第1画素値に基づいて、各座標(x,y)における測定対象物Wの相対的な高低差を示す測定値m(x,y)を算出するとともに、第2撮像画像内の画素の第2画素値に基づいて、測定値m(x,y)を算出する(S4)。 Next, the shape measurement unit 222 calculates a measurement value m 1 (x, y) indicating the relative elevation difference of the measured object W at each coordinate (x, y) based on the first pixel value of the pixel in the first captured image, and calculates a measurement value m 2 (x, y) based on the second pixel value of the pixel in the second captured image (S4).

続いて、形状測定部222は、第1撮像画像内の画素の第1画素値に基づいて、各座標(x,y)における干渉縞の振幅A(x,y)を測定するとともに、第2撮像画像内の画素の第2画素値に基づいて、各座標(x,y)における干渉縞の振幅A(x,y)を測定する(S5)。なお、S4とS5の処理は、図7に示す順番で実行しなくてもよく、S5を実行してからS4を実行してもよい。 Next, the shape measuring unit 222 measures the amplitude A 1 (x, y) of the interference fringes at each coordinate (x, y) based on the first pixel value of the pixel in the first captured image, and measures the amplitude A 2 (x, y) of the interference fringes at each coordinate (x, y) based on the second pixel value of the pixel in the second captured image (S5). Note that the processes of S4 and S5 do not have to be performed in the order shown in FIG. 7, and S4 may be performed after S5.

続いて、形状測定部222は、各座標(x,y)において、測定対象物Wの同一位置に対応する第1画素値に対応する干渉縞の振幅A(x,y)と、第2画素値に対応する干渉縞の振幅A(x,y)とに基づいて、測定値m(x,y)及び測定値m(x,y)のいずれか一方を選択する(S6)。これにより、測定対象物Wの形状の測定が完了する。 Next, the shape measurement unit 222 selects either the measurement value m1(x,y) or the measurement value m2 (x,y) based on the amplitude A1 (x,y) of the interference fringes corresponding to the first pixel value and the amplitude A2 (x,y) of the interference fringes corresponding to the second pixel value at each coordinate (x,y) corresponding to the same position on the measurement object W (S6). This completes the measurement of the shape of the measurement object W.

[変形例1]
上述の説明において、形状測定部222は、同一位置に対応する測定結果のうち、対応する振幅値が相対的に大きい測定結果を選択することにより、測定対象物Wの形状を測定したが、これに限らない。形状測定部222は、測定対象物Wの同一位置に対応する第1画素値に対応する干渉縞の振幅値と、第2画素値に対応する干渉縞の振幅値とに基づいて、測定対象物Wの同一位置に対応する第1画素値に基づく測定結果と第2画素値に基づく測定結果とを合成することにより、測定対象物Wの形状を測定してもよい。
[Modification 1]
In the above description, the shape measuring unit 222 measures the shape of the measurement object W by selecting a measurement result with a relatively large corresponding amplitude value from among the measurement results corresponding to the same position, but this is not limited to this. The shape measuring unit 222 may measure the shape of the measurement object W by combining a measurement result based on the first pixel value and a measurement result based on the second pixel value, which correspond to the same position of the measurement object W, based on an amplitude value of interference fringes corresponding to a first pixel value and an amplitude value of interference fringes corresponding to a second pixel value, which correspond to the same position of the measurement object W.

この場合、形状測定部222は、測定対象物Wの同一位置に対応する第1撮像画像内の画素の第1画素値に基づく測定結果である測定値m(x,y)と、第2撮像画像内の画素の第2画素値に基づく測定結果である測定値m(x,y)とのうち、相対的に大きい干渉縞の振幅値に対応する測定値が強く反映されるように測定値m(x,y)と測定値m(x,y)とを合成した合成値msynth(x,y)を算出する。 In this case, the shape measurement unit 222 calculates a composite value m synth (x, y) by combining the measurement value m 1 (x, y), which is a measurement result based on the first pixel value of a pixel in the first captured image corresponding to the same position of the measurement object W, and the measurement value m 2 (x, y), which is a measurement result based on the second pixel value of a pixel in the second captured image, so that the measurement value corresponding to the relatively large amplitude value of the interference fringes is strongly reflected.

具体的には、形状測定部222は、以下の式(7)に示すように、振幅A(x,y)と振幅A(x,y)とに基づいて、測定値m(x,y)と測定値m(x,y)との重みづけ平均を算出することにより、合成値msynth(x,y)を算出する。このようにすることで、形状測定部222は、2つの測定結果に基づいて測定対象物Wの形状を精度良く測定することができる。

Figure 0007493960000007
Specifically, the shape measuring unit 222 calculates a weighted average of the measurement values m 1 (x, y) and m 2 (x, y) based on the amplitudes A 1 (x, y) and A 2 (x, y) to calculate a composite value m synth (x, y) as shown in the following formula (7). In this way, the shape measuring unit 222 can accurately measure the shape of the measurement target W based on the two measurement results.
Figure 0007493960000007

[変形例2]
また、形状測定部222は、位相アンラップ処理を行った後に、同一位置に対応する高さのうち、対応する振幅値が相対的に大きい高さを選択することにより、測定対象物Wの形状を測定したが、これに限らない。
[Modification 2]
In addition, after performing phase unwrapping processing, the shape measuring unit 222 measures the shape of the measurement object W by selecting, from among heights corresponding to the same position, a height whose corresponding amplitude value is relatively large, but this is not limited to this.

上述したように、位相アンラップ処理は、近接する画素において、位相差が2π以下という前提のもとで、なめらかに位相を接続していく処理である。例えば、図6(a)に示すように、領域a1と領域a2との間に測定不能な領域があり、当該領域において、位相2π(λ/2)以下での形状の連続性が確保できないときは、領域a1と領域a2との領域の高さの関係を決定して位相を接続するのが難しくなる。 As described above, phase unwrapping is a process that smoothly connects phases between adjacent pixels under the assumption that the phase difference is 2π or less. For example, as shown in FIG. 6(a), if there is an unmeasurable area between area a1 and area a2, and shape continuity cannot be ensured in that area at a phase of 2π (λ/2) or less, it becomes difficult to determine the relationship in height between areas a1 and a2 and connect the phase.

そこで、形状測定部222は、第1撮像画像の画素に対応する第1画素値及び第2撮像画像の画素に対応する第2画素値のそれぞれについて、基準位置(例えば、撮像画像の中心位置)から順に位相アンラップ処理を行いながら、測定値m(x,y)、測定値m(x,y)、振幅A(x,y)及び振幅A(x,y)を算出してもよい。そして、形状測定部222は、測定値m(x,y)及び測定値m(x,y)のうち、一方が測定不能になった位置において、当該位置における他方の測定値を用いて、測定不能になった位置の測定値を補完するようにしてもよい。このようにすることで、一方の測定不能領域において位相2π以下での形状の連続性が確保できない場合であっても、他方の測定結果を用いて補完し、測定対象物Wの形状を測定することができる。 Therefore, the shape measurement unit 222 may calculate the measurement value m 1 (x, y), the measurement value m 2 (x, y), the amplitude A 1 (x, y), and the amplitude A 2 (x, y) while performing phase unwrapping processing for each of the first pixel value corresponding to the pixel of the first captured image and the second pixel value corresponding to the pixel of the second captured image in order from a reference position (for example, the center position of the captured image). Then, at a position where one of the measurement values m 1 (x, y) and the measurement value m 2 (x, y) becomes unmeasurable, the shape measurement unit 222 may complement the measurement value at the unmeasurable position by using the measurement value at the other position. In this way, even if the continuity of the shape at a phase of 2π or less cannot be ensured in one unmeasurable region, the measurement result of the other can be used to complement and measure the shape of the measurement target W.

[変形例3]
また、画像取得部221は、カメラ18の撮像素子が生成した第1撮像画像と第2撮像画像とを取得したが、これに限らず、2つのカメラのそれぞれの撮像素子が生成した第1撮像画像と第2撮像画像を取得してもよい。図8は、本実施形態に係る測定システムSの他の構成例を示す図である。図8に示す測定システムSにおいて、干渉計10は、図1に示す結像レンズ17に替えて、第1結像レンズ17A及び第2結像レンズ17B、カメラ18に替えて、第1カメラ18A及び第2カメラ18Bを備えるとともに、ビームスプリッタ19を備える。第1結像レンズ17Aと、第2結像レンズ17Bの倍率は異なるものであるものとする。
[Modification 3]
Further, the image acquisition unit 221 acquires the first captured image and the second captured image generated by the imaging element of the camera 18, but the present invention is not limited thereto, and the first captured image and the second captured image generated by the imaging elements of the two cameras may be acquired. Fig. 8 is a diagram showing another configuration example of the measurement system S according to the present embodiment. In the measurement system S shown in Fig. 8, the interferometer 10 includes a first imaging lens 17A and a second imaging lens 17B instead of the imaging lens 17 shown in Fig. 1, a first camera 18A and a second camera 18B instead of the camera 18, and a beam splitter 19. The magnifications of the first imaging lens 17A and the second imaging lens 17B are different from each other.

ビームスプリッタ19は、ビームスプリッタ14を介して入射した参照光及び測定光の一部を第1結像レンズ17Aに入射させるとともに、当該参照光及び測定光の他の一部を第2結像レンズ17Bに入射させる。第1結像レンズ17Aを通過した参照光及び測定光は第1カメラ18Aに入射し、第2結像レンズ17Bを通過した参照光及び測定光は第2カメラ18Bに入射する。第1カメラ18Aは、第1解像度の第1撮像素子を備え、第2カメラ18Bは、例えば第1解像度と同じ第2解像度の第2撮像素子を備えている。第1撮像素子は、第1撮像画像を生成し、形状測定装置20に出力する。第2撮像素子は、第2撮像画像を生成し、形状測定装置20に出力する。 The beam splitter 19 causes a portion of the reference light and measurement light incident via the beam splitter 14 to be incident on the first imaging lens 17A, and causes another portion of the reference light and measurement light to be incident on the second imaging lens 17B. The reference light and measurement light that have passed through the first imaging lens 17A are incident on the first camera 18A, and the reference light and measurement light that have passed through the second imaging lens 17B are incident on the second camera 18B. The first camera 18A has a first imaging element with a first resolution, and the second camera 18B has a second imaging element with a second resolution that is, for example, the same as the first resolution. The first imaging element generates a first captured image and outputs it to the shape measurement device 20. The second imaging element generates a second captured image and outputs it to the shape measurement device 20.

画像取得部221は、干渉計10に設けられた第1カメラ18Aの第1撮像素子が生成した第1撮像画像を取得するとともに、干渉計10に設けられ、第2カメラ18Bの第2撮像素子が生成した第2撮像画像を取得する。このようにすることで、形状測定装置20は、画素サイズが異なる2つの撮像画像を一度に取得することができる。 The image acquisition unit 221 acquires a first captured image generated by a first imaging element of a first camera 18A provided in the interferometer 10, and acquires a second captured image generated by a second imaging element of a second camera 18B provided in the interferometer 10. In this way, the shape measurement device 20 can acquire two captured images with different pixel sizes at once.

[変形例4]
また、形状測定部222は、座標変換を行うことにより、第1撮像画像に対応する座標系と、第2撮像画像に対応する座標系とを同一の座標系に統一したが、これに限らない。形状測定部222は、第1撮像画像及び第2撮像画像の少なくともいずれかのデータ補完を行うことにより、第1撮像画像に対応する座標系と、第2撮像画像に対応する座標系とを同一の座標系に統一してもよい。この場合、例えば、形状測定部222は、算出した拡大率に基づいて、第1撮像画像及び第2撮像画像の同一座標に対応する測定対象物Wの位置が同じになるように、第1撮像画像及び第2撮像画像の少なくともいずれかの拡大又は縮小を行う。
[Modification 4]
In addition, the shape measuring unit 222 unifies the coordinate system corresponding to the first captured image and the coordinate system corresponding to the second captured image into the same coordinate system by performing coordinate conversion, but this is not limited to this. The shape measuring unit 222 may unify the coordinate system corresponding to the first captured image and the coordinate system corresponding to the second captured image into the same coordinate system by performing data complementation of at least one of the first captured image and the second captured image. In this case, for example, the shape measuring unit 222 enlarges or reduces at least one of the first captured image and the second captured image based on the calculated magnification ratio so that the positions of the measurement target W corresponding to the same coordinates in the first captured image and the second captured image are the same.

また、形状測定部222は、第1撮像画像に対応する測定対象物Wの撮像範囲に対する、第2撮像画像に対応する測定対象物Wの撮像範囲の拡大率を算出することとしたが、これに限らない。予め、記憶部21に、拡大率を示す情報を記憶させておき、形状測定部222が当該情報を参照して拡大率を特定してもよい。 In addition, the shape measurement unit 222 calculates the magnification ratio of the imaging range of the measurement object W corresponding to the second captured image relative to the imaging range of the measurement object W corresponding to the first captured image, but this is not limited to this. Information indicating the magnification ratio may be stored in advance in the storage unit 21, and the shape measurement unit 222 may determine the magnification ratio by referring to the information.

[本実施形態における効果]
以上の通り、本実施形態に係る形状測定装置20は、1つの画素に対応する測定対象物Wの測定面の範囲を示す画素サイズが第1画素サイズである複数の画素により構成された第1撮像画像と、画素サイズが第1画素サイズと異なる第2画素サイズである複数の画素により構成された第2撮像画像とを取得し、測定対象物Wの同一位置に対応する第1撮像画像内の画素の第1画素値と第2撮像画像内の画素の第2画素値とに基づいて、測定対象物Wの形状を測定する。このようにすることで、形状測定装置20は、参照面16に対する形状偏差が大きい測定対象物Wの形状を測定することができる。
[Effects of this embodiment]
As described above, the shape measuring device 20 according to this embodiment acquires a first captured image composed of a plurality of pixels having a first pixel size, each pixel size indicating the range of the measurement surface of the measurement object W corresponding to one pixel, and a second captured image composed of a plurality of pixels having a second pixel size different from the first pixel size, and measures the shape of the measurement object W based on a first pixel value of a pixel in the first captured image and a second pixel value of a pixel in the second captured image corresponding to the same position of the measurement object W. In this way, the shape measuring device 20 can measure the shape of the measurement object W having a large shape deviation from the reference surface 16.

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。 Although the present invention has been described above using embodiments, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments, and various modifications and changes are possible within the scope of the gist of the invention. For example, all or part of the device can be configured by distributing or integrating functionally or physically in any unit. In addition, new embodiments resulting from any combination of multiple embodiments are also included in the embodiments of the present invention. The effect of the new embodiment resulting from the combination also has the effect of the original embodiment.

10 干渉計
11 光源
12 レンズ
13 ピンホール
14 ビームスプリッタ
15 レンズ
16 参照面
17 結像レンズ
18 カメラ
19 ビームスプリッタ
20 形状測定装置
21 記憶部
22 制御部
221 画像取得部
222 形状測定部
S 測定システム
REFERENCE SIGNS LIST 10 Interferometer 11 Light source 12 Lens 13 Pinhole 14 Beam splitter 15 Lens 16 Reference surface 17 Imaging lens 18 Camera 19 Beam splitter 20 Shape measuring device 21 Memory unit 22 Control unit 221 Image acquisition unit 222 Shape measuring unit S Measurement system

Claims (10)

干渉計において測定の基準となる参照光と測定対象物からの反射又は透過によって生じる測定光とが干渉した結果に基づいて前記測定対象物の形状を測定する形状測定装置であって、
1つの画素に対応する前記測定対象物の測定面の範囲を示す画素サイズが第1画素サイズである複数の画素により構成された第1撮像画像と、前記画素サイズが前記第1画素サイズと異なる第2画素サイズである複数の画素により構成された第2撮像画像とを取得する画像取得部と、
記第1撮像画像内の画素の画素値である第1画素値に基づいて複数の位置のそれぞれにおける前記測定対象物の形状及び干渉縞の振幅値としての第1振幅値を測定するとともに、前記第2撮像画像内の画素の画素値である第2画素値に基づいて前記複数の位置のそれぞれにおける前記測定対象物の形状及び干渉縞の振幅値としての第2振幅値を測定し、前記複数の位置のそれぞれにおいて、前記第1振幅値と、前記第2振幅値とのうち、相対的に高い振幅値を選択し、前記複数の位置のそれぞれにおいて選択した振幅値に対応する前記測定対象物の測定結果を前記測定対象物の形状を示す情報とすることにより、前記測定対象物の形状を測定する形状測定部と、
を有する形状測定装置。
A shape measuring apparatus for measuring a shape of a measurement object based on a result of interference between a reference light serving as a measurement reference in an interferometer and a measurement light generated by reflection or transmission from the measurement object, comprising:
an image acquisition unit that acquires a first captured image configured with a plurality of pixels, each of which has a first pixel size indicating a range of a measurement surface of the measurement object corresponding to one pixel, and a second captured image configured with a plurality of pixels, each of which has a second pixel size different from the first pixel size;
a shape measuring unit that measures a shape of the measurement object and a first amplitude value as an amplitude value of interference fringes at each of a plurality of positions based on a first pixel value that is a pixel value of a pixel in the first captured image , and measures a second amplitude value of the shape of the measurement object and an amplitude value of interference fringes at each of the plurality of positions based on a second pixel value that is a pixel value of a pixel in the second captured image, selects a relatively higher amplitude value from the first amplitude value and the second amplitude value at each of the plurality of positions, and measures the measurement result of the measurement object corresponding to the selected amplitude value at each of the plurality of positions as information indicating the shape of the measurement object, thereby measuring the shape of the measurement object;
A shape measuring device having a
干渉計において測定の基準となる参照光と測定対象物からの反射又は透過によって生じる測定光とが干渉した結果に基づいて前記測定対象物の形状を測定する形状測定装置であって、
1つの画素に対応する前記測定対象物の測定面の範囲を示す画素サイズが第1画素サイズである複数の画素により構成された第1撮像画像と、前記画素サイズが前記第1画素サイズと異なる第2画素サイズである複数の画素により構成された第2撮像画像とを取得する画像取得部と、
記第1撮像画像内の画素の画素値である第1画素値に基づいて複数の位置のそれぞれにおける前記測定対象物の干渉縞の振幅値である第1振幅値を測定し、前記第1振幅値に基づいて前記測定対象物の形状を示す第1測定値を測定するとともに、前記第2撮像画像内の画素の画素値である第2画素値に基づいて前記複数の位置のそれぞれにおける前記測定対象物の干渉縞の振幅値である第2振幅値を測定し、前記第2振幅値に基づいて前記測定対象物の形状を示す第2測定値を測定し、前記複数の位置のそれぞれに対応する前記第1測定値のうち、前記第1振幅値を測定できなかった位置に対応する前記第1測定値を、当該位置に対応する前記第2測定値に置換、又は、前記複数の位置のそれぞれに対応する前記第1測定値のうち、前記第1測定値に対応する前記第1振幅値が前記第2振幅値よりも小さい位置に対応する前記第1測定値を前記第2測定値に置換し、置換した後の前記複数の位置のそれぞれに対応する測定値を、前記測定対象物の形状を示す情報とすることにより、前記測定対象物の形状を測定する形状測定部と、
を有する形状測定装置。
A shape measuring apparatus for measuring a shape of a measurement object based on a result of interference between a reference light serving as a measurement reference in an interferometer and a measurement light generated by reflection or transmission from the measurement object, comprising:
an image acquisition unit that acquires a first captured image configured with a plurality of pixels having a first pixel size, the pixel size indicating a range of a measurement surface of the measurement object corresponding to one pixel, and a second captured image configured with a plurality of pixels having a second pixel size different from the first pixel size;
a shape measuring unit that measures a first amplitude value that is an amplitude value of interference fringes of the measurement object at each of a plurality of positions based on a first pixel value that is a pixel value of a pixel in the first captured image, measures a first measurement value that indicates a shape of the measurement object based on the first amplitude value, measures a second amplitude value that is an amplitude value of interference fringes of the measurement object at each of the plurality of positions based on a second pixel value that is a pixel value of a pixel in the second captured image, measures a second measurement value that indicates the shape of the measurement object based on the second amplitude value, and replaces, among the first measurement values corresponding to each of the plurality of positions, the first measurement value corresponding to a position where the first amplitude value could not be measured with the second measurement value corresponding to that position, or replaces, among the first measurement values corresponding to each of the plurality of positions, the first measurement value corresponding to a position where the first amplitude value corresponding to the first measurement value is smaller than the second amplitude value with the second measurement value, and measures the measurement values corresponding to each of the plurality of positions after replacement as information indicating the shape of the measurement object;
A shape measuring device having a
干渉計において測定の基準となる参照光と測定対象物からの反射又は透過によって生じる測定光とが干渉した結果に基づいて前記測定対象物の形状を測定する形状測定装置であって、
1つの画素に対応する前記測定対象物の測定面の範囲を示す画素サイズが第1画素サイズである複数の画素により構成された第1撮像画像と、前記画素サイズが前記第1画素サイズと異なる第2画素サイズである複数の画素により構成された第2撮像画像とを取得する画像取得部と、
記第1撮像画像内の画素の画素値である第1画素値に基づいて複数の位置のそれぞれにおける前記測定対象物の形状及び干渉縞の振幅値としての第1振幅値を測定するとともに、前記第2撮像画像内の画素の画素値である第2画素値に基づいて前記複数の位置のそれぞれにおける前記測定対象物の形状及び干渉縞の振幅値としての第2振幅値を測定し、前記複数の位置のそれぞれにおいて、前記第1振幅値と、前記第2振幅値とに基づいて、前記測定対象物の同一位置に対応する前記第1画素値に基づく測定結果と前記第2画素値に基づく測定結果とを合成することにより、前記測定対象物の形状を測定する形状測定部と、
を有する形状測定装置。
A shape measuring apparatus for measuring a shape of a measurement object based on a result of interference between a reference light serving as a measurement reference in an interferometer and a measurement light generated by reflection or transmission from the measurement object, comprising:
an image acquisition unit that acquires a first captured image configured with a plurality of pixels having a first pixel size, the pixel size of which indicates a range of a measurement surface of the measurement object corresponding to one pixel, and a second captured image configured with a plurality of pixels having a second pixel size different from the first pixel size;
a shape measuring unit that measures a first amplitude value as an amplitude value of a shape and interference fringes of the measurement object at each of a plurality of positions based on a first pixel value that is a pixel value of a pixel in the first captured image, and measures a second amplitude value as an amplitude value of the shape and interference fringes of the measurement object at each of the plurality of positions based on a second pixel value that is a pixel value of a pixel in the second captured image, and measures a shape of the measurement object by combining a measurement result based on the first pixel value and a measurement result based on the second pixel value that correspond to the same position of the measurement object based on the first amplitude value and the second amplitude value at each of the plurality of positions;
A shape measuring device having a
前記形状測定部は、前記測定対象物の同一位置に対応する前記第1撮像画像内の画素の前記第1画素値に基づく測定結果と前記第2撮像画像内の画素の前記第2画素値に基づく測定結果とのうち、相対的に大きい前記干渉縞の振幅値に対応する測定結果が強く反映されるように前記第1画素値に基づく測定結果と前記第2画素値に基づく測定結果とを合成することにより、前記測定対象物の形状を測定する、
請求項に記載の形状測定装置。
the shape measuring unit measures the shape of the measurement object by combining a measurement result based on the first pixel value and a measurement result based on the second pixel value of a pixel in the first captured image corresponding to the same position of the measurement object such that a measurement result corresponding to a relatively large amplitude value of the interference fringes is strongly reflected out of the measurement result based on the first pixel value of a pixel in the first captured image and the measurement result based on the second pixel value of a pixel in the second captured image corresponding to the same position of the measurement object.
The shape measuring apparatus according to claim 3 .
前記画像取得部は、前記干渉計において撮像素子に参照光及び測定光を結像させる結像レンズの倍率を変更することにより、前記撮像素子が生成した前記第1撮像画像と前記第2撮像画像とを取得する、
請求項1から4のいずれか1項に記載の形状測定装置。
the image acquisition unit acquires the first captured image and the second captured image generated by the imaging element by changing a magnification of an imaging lens that images the reference light and the measurement light on the imaging element in the interferometer.
The shape measuring apparatus according to any one of claims 1 to 4 .
前記画像取得部は、前記干渉計に設けられた第1撮像素子が生成した前記第1撮像画像を取得するとともに、前記干渉計に設けられ、前記第1撮像素子とは異なる第2撮像素子が生成した前記第2撮像画像を取得する、
請求項1から4のいずれか1項に記載の形状測定装置。
the image acquisition unit acquires the first captured image generated by a first imaging element provided in the interferometer, and acquires the second captured image generated by a second imaging element provided in the interferometer and different from the first imaging element;
The shape measuring apparatus according to any one of claims 1 to 4 .
前記形状測定部は、前記第1撮像画像及び前記第2撮像画像の少なくともいずれかの座標変換又はデータ補完を行うことにより、前記第1撮像画像に対応する座標系と、前記第2撮像画像に対応する座標系とを同一の座標系に統一し、統一した後の前記第1撮像画像内の画素の前記第1画素値と前記第2撮像画像内の画素の前記第2画素値とに基づいて、前記測定対象物の形状を測定する、
請求項1からのいずれか1項に記載の形状測定装置。
the shape measuring unit unifies a coordinate system corresponding to the first captured image and a coordinate system corresponding to the second captured image into an identical coordinate system by performing coordinate conversion or data complementation on at least one of the first captured image and the second captured image, and measures the shape of the measurement object based on the first pixel value of a pixel in the first captured image and the second pixel value of a pixel in the second captured image after unification.
The shape measuring apparatus according to any one of claims 1 to 6 .
干渉計において測定の基準となる参照光と測定対象物からの反射又は透過によって生じる測定光とが干渉した結果に基づいて前記測定対象物の形状を測定するコンピュータが実行する、
1つの画素に対応する前記測定対象物の測定面の範囲を示す画素サイズが第1画素サイズである複数の画素により構成された第1撮像画像と、前記画素サイズが前記第1画素サイズと異なる第2画素サイズである複数の画素により構成された第2撮像画像とを取得するステップと、
記第1撮像画像内の画素の画素値である第1画素値に基づいて複数の位置のそれぞれにおける前記測定対象物の形状及び干渉縞の振幅値としての第1振幅値を測定するとともに、前記第2撮像画像内の画素の画素値である第2画素値に基づいて前記複数の位置のそれぞれにおける前記測定対象物の形状及び干渉縞の振幅値としての第2振幅値を測定し、前記複数の位置のそれぞれにおいて、前記第1振幅値と、前記第2振幅値とのうち、相対的に高い振幅値を選択し、前記複数の位置のそれぞれにおいて選択した振幅値に対応する前記測定対象物の測定結果を前記測定対象物の形状を示す情報とすることにより、前記測定対象物の形状を測定するステップと、
を有する形状測定方法。
A computer executes a process for measuring the shape of a measurement object based on the interference result between a reference light serving as a measurement reference in an interferometer and a measurement light generated by reflection or transmission from the measurement object.
acquiring a first captured image including a plurality of pixels having a first pixel size, the first pixel size indicating a range of a measurement surface of the measurement object corresponding to one pixel, and a second captured image including a plurality of pixels having a second pixel size different from the first pixel size;
a step of measuring a shape of the measurement object and a first amplitude value as an amplitude value of interference fringes at each of a plurality of positions based on a first pixel value which is a pixel value of a pixel in the first captured image, and measuring a second amplitude value of the shape of the measurement object and an amplitude value of interference fringes at each of the plurality of positions based on a second pixel value which is a pixel value of a pixel in the second captured image, selecting a relatively higher amplitude value from the first amplitude value and the second amplitude value at each of the plurality of positions, and using the measurement result of the measurement object corresponding to the selected amplitude value at each of the plurality of positions as information indicating the shape of the measurement object, thereby measuring the shape of the measurement object;
A shape measurement method comprising the steps of:
干渉計において測定の基準となる参照光と測定対象物からの反射又は透過によって生じる測定光とが干渉した結果に基づいて前記測定対象物の形状を測定するコンピュータが実行する、
1つの画素に対応する前記測定対象物の測定面の範囲を示す画素サイズが第1画素サイズである複数の画素により構成された第1撮像画像と、前記画素サイズが前記第1画素サイズと異なる第2画素サイズである複数の画素により構成された第2撮像画像とを取得するステップと、
記第1撮像画像内の画素の画素値である第1画素値に基づいて複数の位置のそれぞれにおける前記測定対象物の干渉縞の振幅値である第1振幅値を測定し、前記第1振幅値に基づいて前記測定対象物の形状を示す第1測定値を測定するとともに、前記第2撮像画像内の画素の画素値である第2画素値に基づいて前記複数の位置のそれぞれにおける前記測定対象物の干渉縞の振幅値である第2振幅値を測定し、前記第2振幅値に基づいて前記測定対象物の形状を示す第2測定値を測定し、前記複数の位置のそれぞれに対応する前記第1測定値のうち、前記第1振幅値を測定できなかった位置に対応する前記第1測定値を、当該位置に対応する前記第2測定値に置換、又は、前記複数の位置のそれぞれに対応する前記第1測定値のうち、前記第1測定値に対応する前記第1振幅値が前記第2振幅値よりも小さい位置に対応する前記第1測定値を前記第2測定値に置換し、置換した後の前記複数の位置のそれぞれに対応する測定値を、前記測定対象物の形状を示す情報とすることにより、前記測定対象物の形状を測定するステップと、
を有する形状測定方法。
A computer executes a process for measuring the shape of a measurement object based on the result of interference between a reference light serving as a measurement reference in an interferometer and a measurement light generated by reflection or transmission from the measurement object.
acquiring a first captured image including a plurality of pixels having a first pixel size, the first pixel size indicating a range of a measurement surface of the measurement object corresponding to one pixel, and a second captured image including a plurality of pixels having a second pixel size different from the first pixel size;
a step of measuring a first amplitude value which is an amplitude value of interference fringes of the measurement object at each of a plurality of positions based on a first pixel value which is a pixel value of a pixel in the first captured image, measuring a first measurement value indicative of a shape of the measurement object based on the first amplitude value, measuring a second amplitude value which is an amplitude value of interference fringes of the measurement object at each of the plurality of positions based on a second pixel value which is a pixel value of a pixel in the second captured image, measuring a second measurement value indicative of the shape of the measurement object based on the second amplitude value, replacing, among the first measurement values corresponding to each of the plurality of positions, the first measurement value corresponding to a position where the first amplitude value could not be measured with the second measurement value corresponding to that position, or replacing, among the first measurement values corresponding to each of the plurality of positions, the first measurement value corresponding to a position where the first amplitude value corresponding to the first measurement value is smaller than the second amplitude value with the second measurement value, and using the measurement values corresponding to each of the plurality of positions after the replacement as information indicative of the shape of the measurement object, thereby measuring the shape of the measurement object;
A shape measurement method comprising the steps of:
干渉計において測定の基準となる参照光と測定対象物からの反射又は透過によって生じる測定光とが干渉した結果に基づいて前記測定対象物の形状を測定するコンピュータが実行する、
1つの画素に対応する前記測定対象物の測定面の範囲を示す画素サイズが第1画素サイズである複数の画素により構成された第1撮像画像と、前記画素サイズが前記第1画素サイズと異なる第2画素サイズである複数の画素により構成された第2撮像画像とを取得するステップと、
記第1撮像画像内の画素の画素値である第1画素値に基づいて複数の位置のそれぞれにおける前記測定対象物の形状及び干渉縞の振幅値としての第1振幅値を測定するとともに、前記第2撮像画像内の画素の画素値である第2画素値に基づいて前記複数の位置のそれぞれにおける前記測定対象物の形状及び干渉縞の振幅値としての第2振幅値を測定し、前記複数の位置のそれぞれにおいて、前記第1振幅値と、前記第2振幅値とに基づいて、前記測定対象物の同一位置に対応する前記第1画素値に基づく測定結果と前記第2画素値に基づく測定結果とを合成することにより、前記測定対象物の形状を測定するステップと、
を有する形状測定方法。
A computer executes a process for measuring the shape of a measurement object based on the result of interference between a reference light serving as a measurement reference in an interferometer and a measurement light generated by reflection or transmission from the measurement object.
acquiring a first captured image including a plurality of pixels having a first pixel size, the first pixel size indicating a range of a measurement surface of the measurement object corresponding to one pixel, and a second captured image including a plurality of pixels having a second pixel size different from the first pixel size;
measuring a first amplitude value as an amplitude value of a shape and interference fringes of the object at each of a plurality of positions based on a first pixel value which is a pixel value of a pixel in the first captured image, and measuring a second amplitude value as an amplitude value of the shape and interference fringes of the object at each of the plurality of positions based on a second pixel value which is a pixel value of a pixel in the second captured image, and measuring a shape of the object by combining a measurement result based on the first pixel value and a measurement result based on the second pixel value which correspond to the same position of the object at each of the plurality of positions based on the first amplitude value and the second amplitude value;
A shape measurement method comprising the steps of:
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