JPH06117830A - ホログラム干渉計による干渉縞の測定解析方法 - Google Patents
ホログラム干渉計による干渉縞の測定解析方法Info
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- JPH06117830A JPH06117830A JP4270090A JP27009092A JPH06117830A JP H06117830 A JPH06117830 A JP H06117830A JP 4270090 A JP4270090 A JP 4270090A JP 27009092 A JP27009092 A JP 27009092A JP H06117830 A JPH06117830 A JP H06117830A
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
- G01B9/02—Interferometers
- G01B9/021—Interferometers using holographic techniques
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 参照光を回折する第１のパターンと測定光を
回折する第２のパターンとが形成されたホログラム光学
素子を備えたホログラム干渉計を使用して干渉縞を測定
するについて、位相を順次変化させて干渉縞を測定する
フリンジスキャニングを可能とする。 【構成】 レーザー光を測定面とは異なる方向に参照光
10として回折する第１のパターンと、レーザー光を測定
面に照射する測定光11に回折する第２のパターンとが形
成されたホログラム光学素子９を備え、上記参照光と被
検体の測定面からの反射光とを干渉させた干渉縞を測定
するホログラム干渉計を使用し、ホログラム光学素子を
その面内で第１のパターンの格子に直角な方向Ｘに一定
量ずつ移動させて干渉縞の位相を順次変化させつつ干渉
縞を測定し、縞解析を行って表面形状を求める。
回折する第２のパターンとが形成されたホログラム光学
素子を備えたホログラム干渉計を使用して干渉縞を測定
するについて、位相を順次変化させて干渉縞を測定する
フリンジスキャニングを可能とする。 【構成】 レーザー光を測定面とは異なる方向に参照光
10として回折する第１のパターンと、レーザー光を測定
面に照射する測定光11に回折する第２のパターンとが形
成されたホログラム光学素子９を備え、上記参照光と被
検体の測定面からの反射光とを干渉させた干渉縞を測定
するホログラム干渉計を使用し、ホログラム光学素子を
その面内で第１のパターンの格子に直角な方向Ｘに一定
量ずつ移動させて干渉縞の位相を順次変化させつつ干渉
縞を測定し、縞解析を行って表面形状を求める。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ホログラム光学素子を
用いたホログラム干渉計を使用し、被検体の測定面の表
面形状を求めるための干渉縞の測定解析方法に関するも
のである。
用いたホログラム干渉計を使用し、被検体の測定面の表
面形状を求めるための干渉縞の測定解析方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】球面あるいは非球面の表面形状を精密に
測定するための手法として干渉法が知られている。この
干渉法による形状測定は、精度の高い参照面（干渉原
器）に対して被検面がどの程度変位しているかを、それ
ぞれの面から反射した光を干渉させ発生した干渉縞に基
づき求めようとするものである。
測定するための手法として干渉法が知られている。この
干渉法による形状測定は、精度の高い参照面（干渉原
器）に対して被検面がどの程度変位しているかを、それ
ぞれの面から反射した光を干渉させ発生した干渉縞に基
づき求めようとするものである。
【０００３】上記干渉法は非接触で全面の形状精度を瞬
時に確認できるという利点があり、この中でもコンピュ
ータ合成ホログラムを用いた干渉法は平面、球面以外の
特殊な形状についても測定できるため注目されている。
このコンピュータ合成ホログラムは、一般に、ガラス基
板上に塗布されたフォトレジストを電子ビーム等で走査
して所定のパターンを露光し、この後現像することによ
り顕在化させたものである。
時に確認できるという利点があり、この中でもコンピュ
ータ合成ホログラムを用いた干渉法は平面、球面以外の
特殊な形状についても測定できるため注目されている。
このコンピュータ合成ホログラムは、一般に、ガラス基
板上に塗布されたフォトレジストを電子ビーム等で走査
して所定のパターンを露光し、この後現像することによ
り顕在化させたものである。
【０００４】また、前記のようなホログラム光学素子を
用いたホログラム干渉計としては、上記ホログラム光学
素子がレーザー光を測定面とは異なる方向に参照光とし
て回折する第１のパターンと、レーザー光を測定面に照
射する測定光に回折する第２のパターンとを備え、この
２種のパターンを有するホログラム光学素子を介して上
記参照光と被検体の測定面からの反射光とが干渉した干
渉縞を測定するものが考えられ、このホログラム干渉計
では参照面を不要とすることができる。
用いたホログラム干渉計としては、上記ホログラム光学
素子がレーザー光を測定面とは異なる方向に参照光とし
て回折する第１のパターンと、レーザー光を測定面に照
射する測定光に回折する第２のパターンとを備え、この
２種のパターンを有するホログラム光学素子を介して上
記参照光と被検体の測定面からの反射光とが干渉した干
渉縞を測定するものが考えられ、このホログラム干渉計
では参照面を不要とすることができる。
【０００５】一方、干渉計としては基準板と被検体との
間の距離に対応して起きる光干渉による干渉縞を測定す
るフィゾー型の干渉計が広く使用されている。このフィ
ゾー型の干渉計を使用した干渉縞測定方法として、被検
体と基準板との相対距離を変化させ、これに伴う所定位
置の輝度変化に基づき干渉縞の解析を行うフリンジスキ
ャニング法が知られている。この方法は測定面の表面形
状について精度の高い解析結果が得られることから用い
られている。
間の距離に対応して起きる光干渉による干渉縞を測定す
るフィゾー型の干渉計が広く使用されている。このフィ
ゾー型の干渉計を使用した干渉縞測定方法として、被検
体と基準板との相対距離を変化させ、これに伴う所定位
置の輝度変化に基づき干渉縞の解析を行うフリンジスキ
ャニング法が知られている。この方法は測定面の表面形
状について精度の高い解析結果が得られることから用い
られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかして、前記のよう
な２つのパターンを備えたホログラム光学素子を備えた
ホログラム干渉計による干渉縞の測定においては、基準
板を備えていないことから、この基準板と被検体の距離
を変更させるべく基準板を移動させて順次干渉縞を測定
するフリンジスキャンニング法の適用が困難となってい
る。
な２つのパターンを備えたホログラム光学素子を備えた
ホログラム干渉計による干渉縞の測定においては、基準
板を備えていないことから、この基準板と被検体の距離
を変更させるべく基準板を移動させて順次干渉縞を測定
するフリンジスキャンニング法の適用が困難となってい
る。
【０００７】すなわち、一般のフィゾー型の干渉計で採
用されているフリンジスキャニング法では、基準板の基
準面で反射した参照光と基準板を透過して測定面から反
射した物体光との光路長の差を標準位置から順次変化さ
せるように、上記基準板の位置を光軸方向に微小変位さ
せて干渉縞の位相を変化させているものであり、このよ
うな技術をホログラム干渉計に適用して、ホログラム光
学素子を光軸方向にずらせてみても干渉縞の位相を変化
させることはできないものであり、フリンジスキャニン
グ法による干渉縞の測定およびその解析はできない。
用されているフリンジスキャニング法では、基準板の基
準面で反射した参照光と基準板を透過して測定面から反
射した物体光との光路長の差を標準位置から順次変化さ
せるように、上記基準板の位置を光軸方向に微小変位さ
せて干渉縞の位相を変化させているものであり、このよ
うな技術をホログラム干渉計に適用して、ホログラム光
学素子を光軸方向にずらせてみても干渉縞の位相を変化
させることはできないものであり、フリンジスキャニン
グ法による干渉縞の測定およびその解析はできない。
【０００８】そこで、本発明は上記事情に鑑み、レーザ
ー光を測定面とは異なる方向に参照光として回折する第
１のパターンとレーザー光を測定面に照射する測定光に
回折する第２のパターンとを形成してなるホログラム光
学素子を備えたホログラム干渉計を使用して順次位相の
異なる干渉縞の測定が行えフリンジスキャニング法の適
用を可能にしたホログラム干渉計による干渉縞の測定解
析方法を提供することを目的とするものである。
ー光を測定面とは異なる方向に参照光として回折する第
１のパターンとレーザー光を測定面に照射する測定光に
回折する第２のパターンとを形成してなるホログラム光
学素子を備えたホログラム干渉計を使用して順次位相の
異なる干渉縞の測定が行えフリンジスキャニング法の適
用を可能にしたホログラム干渉計による干渉縞の測定解
析方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明のホログラム干渉計による干渉縞の測定解析方
法は、レーザー光を測定面とは異なる方向に参照光とし
て回折する第１のパターンと、レーザー光を測定面に照
射する測定光に回折する第２のパターンとが形成された
ホログラム光学素子を備え、レーザー光源から光学系を
介して射出されたレーザー光をホログラム光学素子を介
して被検体に照射し、上記参照光と被検体の測定面から
の反射光とをホログラム光学素子を介して干渉させた干
渉縞を測定するホログラム干渉計を使用し、前記ホログ
ラム光学素子をその面内で前記第１のパターンの格子に
直角な方向に一定量ずつ移動させて干渉縞の位相を順次
変化させつつ干渉縞を測定し、縞解析を行うことを特徴
とするものである。
の本発明のホログラム干渉計による干渉縞の測定解析方
法は、レーザー光を測定面とは異なる方向に参照光とし
て回折する第１のパターンと、レーザー光を測定面に照
射する測定光に回折する第２のパターンとが形成された
ホログラム光学素子を備え、レーザー光源から光学系を
介して射出されたレーザー光をホログラム光学素子を介
して被検体に照射し、上記参照光と被検体の測定面から
の反射光とをホログラム光学素子を介して干渉させた干
渉縞を測定するホログラム干渉計を使用し、前記ホログ
ラム光学素子をその面内で前記第１のパターンの格子に
直角な方向に一定量ずつ移動させて干渉縞の位相を順次
変化させつつ干渉縞を測定し、縞解析を行うことを特徴
とするものである。
【００１０】また、前記ホログラム光学素子の第２のパ
ターンが、該ホログラム光学素子をその面内で前記第１
のパターンの格子に直角な方向に一定量ずつ移動した際
に、干渉縞の位相の変化量が座標によって異なる場合に
は、測定した干渉縞の一定の座標点における干渉縞のデ
ータを連立させて、縞解析を行うのが好適である。
ターンが、該ホログラム光学素子をその面内で前記第１
のパターンの格子に直角な方向に一定量ずつ移動した際
に、干渉縞の位相の変化量が座標によって異なる場合に
は、測定した干渉縞の一定の座標点における干渉縞のデ
ータを連立させて、縞解析を行うのが好適である。
【００１１】
【作用】上記構成によれば、ホログラム干渉計は、レー
ザー光源から光学系を介して射出されたレーザー光が、
２つのパターンを有するホログラム光学素子で２方向に
回折されるものであり、第１のパターンで回折された光
は、被検体の測定面が理想形状だった場合に、第２のパ
ターンで回折された光が被検体の測定面で反射された
後、第２のパターンで再び回折されたのと同様の特性を
有する参照光となり、また、第２のパターンで回折され
た光は被検体の測定面に照射される測定光となり、この
測定光は被検体の測定面で反射され、反射光すなわち物
体光が入射光路を戻って再び上記ホログラム光学素子に
入射され、第２のパターンで上記参照光と同方向に回折
されて両者は重なり合って干渉するものであり、この光
を収束してＴＶカメラあるいはスクリーンに入射させれ
ば被検体の表面形状に応じた干渉縞を測定することがで
きる。
ザー光源から光学系を介して射出されたレーザー光が、
２つのパターンを有するホログラム光学素子で２方向に
回折されるものであり、第１のパターンで回折された光
は、被検体の測定面が理想形状だった場合に、第２のパ
ターンで回折された光が被検体の測定面で反射された
後、第２のパターンで再び回折されたのと同様の特性を
有する参照光となり、また、第２のパターンで回折され
た光は被検体の測定面に照射される測定光となり、この
測定光は被検体の測定面で反射され、反射光すなわち物
体光が入射光路を戻って再び上記ホログラム光学素子に
入射され、第２のパターンで上記参照光と同方向に回折
されて両者は重なり合って干渉するものであり、この光
を収束してＴＶカメラあるいはスクリーンに入射させれ
ば被検体の表面形状に応じた干渉縞を測定することがで
きる。
【００１２】そして、ホログラム光学素子を基準位置に
おいて干渉縞を測定するのに続いて、上記ホログラム光
学素子を、その面内で第１のパターンの格子に直角な方
向に一定量ずつ移動することによって回折の位相が変化
するのに応じて干渉縞の位相も順次変化するものであ
り、この位相の変化した干渉縞を測定することで、フリ
ンジスキャニング法に必要なデータを得て縞解析を行
い、測定面の表面形状を求めるものである。
おいて干渉縞を測定するのに続いて、上記ホログラム光
学素子を、その面内で第１のパターンの格子に直角な方
向に一定量ずつ移動することによって回折の位相が変化
するのに応じて干渉縞の位相も順次変化するものであ
り、この位相の変化した干渉縞を測定することで、フリ
ンジスキャニング法に必要なデータを得て縞解析を行
い、測定面の表面形状を求めるものである。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に沿って説明す
る。図１に本発明で使用するホログラム干渉計の一例に
おける概略構成を示す。
る。図１に本発明で使用するホログラム干渉計の一例に
おける概略構成を示す。
【００１４】このホログラム干渉計はレーザ光源１と、
この光源１から射出されたレーザ光２を絞り込むコンデ
ンサレンズ３と、レーザビーム２のノイズ成分を取り除
いた発散光５に変換するピンホール４と、この発散光５
を90°回転した方向に反射せしめるビームスプリッタ６
と、この反射された発散光５を平行光８に変換するコリ
メータレンズ７と、この平行光８を入射方向に反射回折
した平行光による参照光10を形成するとともに、上記平
行光８を透過回折した収束光による測定光11を形成する
パターン9aを有するホログラム光学素子９（ＨＯＥ）と
を備え、上記測定光11が被検体12の測定面12a に照射さ
れる。
この光源１から射出されたレーザ光２を絞り込むコンデ
ンサレンズ３と、レーザビーム２のノイズ成分を取り除
いた発散光５に変換するピンホール４と、この発散光５
を90°回転した方向に反射せしめるビームスプリッタ６
と、この反射された発散光５を平行光８に変換するコリ
メータレンズ７と、この平行光８を入射方向に反射回折
した平行光による参照光10を形成するとともに、上記平
行光８を透過回折した収束光による測定光11を形成する
パターン9aを有するホログラム光学素子９（ＨＯＥ）と
を備え、上記測定光11が被検体12の測定面12a に照射さ
れる。
【００１５】上記被検体12の測定面12a から反射された
物体光は、入射光路を逆行してホログラム光学素子９を
透過して平行光に変換され、前記参照光とともにコリメ
ータレンズ７を透過してビームスプリッタ６に達し、こ
の後このビームスプリッタ６を透過する。
物体光は、入射光路を逆行してホログラム光学素子９を
透過して平行光に変換され、前記参照光とともにコリメ
ータレンズ７を透過してビームスプリッタ６に達し、こ
の後このビームスプリッタ６を透過する。
【００１６】そして、上記ビームスプリッタ６の透過側
には、参照光と物体光の両者を結像するための結像レン
ズ14と、この結像レンズ14の焦点面上に受光面を有し、
参照光と物体光により形成される干渉縞を観察するため
のＴＶカメラ15とが設置されている。
には、参照光と物体光の両者を結像するための結像レン
ズ14と、この結像レンズ14の焦点面上に受光面を有し、
参照光と物体光により形成される干渉縞を観察するため
のＴＶカメラ15とが設置されている。
【００１７】また、上記ＴＶカメラ15で撮影した干渉縞
の画像を読み込んで記憶する画像メモリ16と、この画像
メモリ16に記憶された干渉縞データに基づき縞解析を行
う演算処理手段17（コンピュータ）と、その結果を表示
するＣＲＴ等の表示手段18とを備えている。
の画像を読み込んで記憶する画像メモリ16と、この画像
メモリ16に記憶された干渉縞データに基づき縞解析を行
う演算処理手段17（コンピュータ）と、その結果を表示
するＣＲＴ等の表示手段18とを備えている。
【００１８】上記ホログラム光学素子９は、ガラス基板
9b上に反射用のアルミニウム、クロム等をコーティング
した上にフォトレジストをコーティングし、電子ビーム
により２つのホログラムパターンを露光して現像した
後、エッチングを行い、参照光を得るための第１のパタ
ーンおよび測定光を得るための第２のパターンを同時に
形成してなる平板状の光学素子である。
9b上に反射用のアルミニウム、クロム等をコーティング
した上にフォトレジストをコーティングし、電子ビーム
により２つのホログラムパターンを露光して現像した
後、エッチングを行い、参照光を得るための第１のパタ
ーンおよび測定光を得るための第２のパターンを同時に
形成してなる平板状の光学素子である。
【００１９】すなわち、上記ホログラムパターン9aの第
１のパターン9a1 は、図２(A) に示すように、入射角α
の平行光８をそのまま入射方向に反射して参照光10を回
折するための格子縞模様形状となっており、図３(A) の
ような上記入射角α等に対応した等間隔に直線を平行に
配列した格子縞模様のパターンとなっている。
１のパターン9a1 は、図２(A) に示すように、入射角α
の平行光８をそのまま入射方向に反射して参照光10を回
折するための格子縞模様形状となっており、図３(A) の
ような上記入射角α等に対応した等間隔に直線を平行に
配列した格子縞模様のパターンとなっている。
【００２０】また、第２のパターン9a2 は被検体12の測
定面12a の形状に応じた縞模様形状となっており、例え
ば、被検体12の測定面12a が前記格子縞と直交する方向
に軸を有するシリンドリカル面（凸面）である場合に
は、図２(B) に示すように、入射角αの平行光８を焦点
距離ｆに収束するために、図３(B) のような上記入射角
αに対応した等間隔で焦点距離ｆすなわち屈折角等に応
じた曲線を平行に配列した縞模様（ピッチは前記第１の
パターン9a1 の２倍）のパターンとなっている。
定面12a の形状に応じた縞模様形状となっており、例え
ば、被検体12の測定面12a が前記格子縞と直交する方向
に軸を有するシリンドリカル面（凸面）である場合に
は、図２(B) に示すように、入射角αの平行光８を焦点
距離ｆに収束するために、図３(B) のような上記入射角
αに対応した等間隔で焦点距離ｆすなわち屈折角等に応
じた曲線を平行に配列した縞模様（ピッチは前記第１の
パターン9a1 の２倍）のパターンとなっている。
【００２１】そして、前記ホログラム光学素子９は、そ
の面内で前記第１のパターン9a1 の格子に直角な方向Ｘ
に移動調整可能に設置されている。この移動機構の具体
的構造は図示しないが、例えば、ホログラム光学素子９
を保持したホルダーを上記方向に平行移動可能に設置
し、ピエゾ素子を使用したアクチュエータによって微小
量ずつ移動するように構成されている。
の面内で前記第１のパターン9a1 の格子に直角な方向Ｘ
に移動調整可能に設置されている。この移動機構の具体
的構造は図示しないが、例えば、ホログラム光学素子９
を保持したホルダーを上記方向に平行移動可能に設置
し、ピエゾ素子を使用したアクチュエータによって微小
量ずつ移動するように構成されている。
【００２２】また、上記ビームスプリッタ６は入射光を
透過光と反射光に分ける光学素子であって、ピンホール
４の方向から入射された発散光の約半分をコリメータレ
ンズ７方向に反射させ、一方コリメータレンズ７方向か
ら入射された収束光の約半分をＴＶカメラ15方向に透過
せしめるように機能する。
透過光と反射光に分ける光学素子であって、ピンホール
４の方向から入射された発散光の約半分をコリメータレ
ンズ７方向に反射させ、一方コリメータレンズ７方向か
ら入射された収束光の約半分をＴＶカメラ15方向に透過
せしめるように機能する。
【００２３】次に、上記ホログラム干渉計を使用した干
渉縞の測定解析方法を説明する。まず、前記ホログラム
干渉計においては、光源１から射出されたレーザー光２
は、コンデンサレンズ３からコリメータレンズ７による
光学系を経て平行光８に変換されてホログラム光学素子
９に入射され、このホログラム光学素子９によって入射
方向に反射する参照光10と、透過して収束する測定光11
とに回折される。
渉縞の測定解析方法を説明する。まず、前記ホログラム
干渉計においては、光源１から射出されたレーザー光２
は、コンデンサレンズ３からコリメータレンズ７による
光学系を経て平行光８に変換されてホログラム光学素子
９に入射され、このホログラム光学素子９によって入射
方向に反射する参照光10と、透過して収束する測定光11
とに回折される。
【００２４】前述したようにこの被検体12の測定面12a
がシリンドリカル面をなす反射鏡の場合には、上記第２
のパターン9a2 は曲線が測定面12a の中心軸線方向と直
交する方向に等間隔に配列された縞模様（図３(B) 参
照）をなす。このように曲線の縞模様をなすホログラム
パターン9a2 に平行光８が照射されると、曲線の並んで
いる方向には収束せず、曲線の延びる方向に収束する測
定光11が射出されることとなる。この場合、測定光11は
線状に収束する前に被検体12の凸面状の測定面12a に垂
直に照射される。
がシリンドリカル面をなす反射鏡の場合には、上記第２
のパターン9a2 は曲線が測定面12a の中心軸線方向と直
交する方向に等間隔に配列された縞模様（図３(B) 参
照）をなす。このように曲線の縞模様をなすホログラム
パターン9a2 に平行光８が照射されると、曲線の並んで
いる方向には収束せず、曲線の延びる方向に収束する測
定光11が射出されることとなる。この場合、測定光11は
線状に収束する前に被検体12の凸面状の測定面12a に垂
直に照射される。
【００２５】上記被検体12の測定面12a から反射された
物体光は、上記測定光11の光路を戻るようにしてホログ
ラム光学素子９に入射する。物体光はこのホログラム光
学素子９の第２のパターン9a2 によって平行光となり、
このホログラム光学素子９上で平行光として反射された
参照光10と重なり合って互いに干渉し、ＴＶカメラ15の
受光面上に干渉縞を形成する。このＴＶカメラ15で読み
取られた測定面12a の干渉縞の画像データが画像メモリ
16に入力される。
物体光は、上記測定光11の光路を戻るようにしてホログ
ラム光学素子９に入射する。物体光はこのホログラム光
学素子９の第２のパターン9a2 によって平行光となり、
このホログラム光学素子９上で平行光として反射された
参照光10と重なり合って互いに干渉し、ＴＶカメラ15の
受光面上に干渉縞を形成する。このＴＶカメラ15で読み
取られた測定面12a の干渉縞の画像データが画像メモリ
16に入力される。
【００２６】上記のような基準位置での干渉縞の測定を
行ってから、続いて、前記ホログラム光学素子９を第１
のパターン9a1 の格子と直交する方向Ｘに一定量移動さ
せてから、前記と同様に生成される干渉縞の測定を行
う。さらに、上記移動量と同量の一定量ずつホログラム
光学素子９を移動し、干渉縞の位相を順次変化させつつ
干渉縞を測定するものであり、順次干渉縞の画像データ
がＴＶカメラ15で読み取られて画像メモリ16に記憶され
る。
行ってから、続いて、前記ホログラム光学素子９を第１
のパターン9a1 の格子と直交する方向Ｘに一定量移動さ
せてから、前記と同様に生成される干渉縞の測定を行
う。さらに、上記移動量と同量の一定量ずつホログラム
光学素子９を移動し、干渉縞の位相を順次変化させつつ
干渉縞を測定するものであり、順次干渉縞の画像データ
がＴＶカメラ15で読み取られて画像メモリ16に記憶され
る。
【００２７】この後、上記画像メモリ16に登録された干
渉縞の画像データに基づき、演算処理手段17により所定
の演算処理を実行して縞解析を行い、測定面12a の表面
形状を求め、その結果を表示手段18に表示するものであ
る。
渉縞の画像データに基づき、演算処理手段17により所定
の演算処理を実行して縞解析を行い、測定面12a の表面
形状を求め、その結果を表示手段18に表示するものであ
る。
【００２８】また、前記縞解析は、例えば、前記ホログ
ラム光学素子９をその面内で前記第１のパターン9a1 の
格子に直角な方向Ｘに一定量ずつ移動して、順次測定し
た複数の画像データの一定の座標点における干渉縞のデ
ータを連立させて演算することで行うものである。
ラム光学素子９をその面内で前記第１のパターン9a1 の
格子に直角な方向Ｘに一定量ずつ移動して、順次測定し
た複数の画像データの一定の座標点における干渉縞のデ
ータを連立させて演算することで行うものである。
【００２９】すなわち、基準面と測定面12a との距離ｄ
と干渉縞の明るさＩとの間には、 Ｉ＝Ｉ0 cos(２πｄ／λ ＋ψ）＋Ｉn λ：光の波長 ψ：位相 Ｉn ：ノイズ項 の関係がある。
と干渉縞の明るさＩとの間には、 Ｉ＝Ｉ0 cos(２πｄ／λ ＋ψ）＋Ｉn λ：光の波長 ψ：位相 Ｉn ：ノイズ項 の関係がある。
【００３０】そして、前記のようにホログラム光学素子
９を一定量ずつ移動すると、前記位相ψが所定値Δψず
つ変動するものであり、順次変動した位置での明るさを
測定すると、 Ｉ1 ＝Ｉ0 cos(２πｄ／λ ＋ψ0 ）＋Ｉn Ｉ2 ＝Ｉ0 cos(２πｄ／λ ＋ψ0 ＋Δψ）＋Ｉn Ｉ3 ＝Ｉ0 cos(２πｄ／λ ＋ψ0 ＋２Δψ）＋Ｉn Ｉ4 ＝Ｉ0 cos(２πｄ／λ ＋ψ0 ＋３Δψ）＋Ｉn の連立方程式が得られ、これを計算することによって前
記距離ｄが求められる。上記処理を測定面12a の各点に
おいて行うことでそれぞれの点のｄが求まり、測定面12
a の全体について連続形状データが求められ、この縞解
析による測定面12a の形状がＣＲＴあるいはＸ−Ｙプロ
ッタ等の表示手段18上に視覚的に表される。
９を一定量ずつ移動すると、前記位相ψが所定値Δψず
つ変動するものであり、順次変動した位置での明るさを
測定すると、 Ｉ1 ＝Ｉ0 cos(２πｄ／λ ＋ψ0 ）＋Ｉn Ｉ2 ＝Ｉ0 cos(２πｄ／λ ＋ψ0 ＋Δψ）＋Ｉn Ｉ3 ＝Ｉ0 cos(２πｄ／λ ＋ψ0 ＋２Δψ）＋Ｉn Ｉ4 ＝Ｉ0 cos(２πｄ／λ ＋ψ0 ＋３Δψ）＋Ｉn の連立方程式が得られ、これを計算することによって前
記距離ｄが求められる。上記処理を測定面12a の各点に
おいて行うことでそれぞれの点のｄが求まり、測定面12
a の全体について連続形状データが求められ、この縞解
析による測定面12a の形状がＣＲＴあるいはＸ−Ｙプロ
ッタ等の表示手段18上に視覚的に表される。
【００３１】前記ホログラム光学素子９を移動すること
による位相のずれ量Δψは、該ホログラム光学素子９の
移動量から予め計算することもでき、これを使用して縞
解析するようにしてもよい。
による位相のずれ量Δψは、該ホログラム光学素子９の
移動量から予め計算することもでき、これを使用して縞
解析するようにしてもよい。
【００３２】なお、前記実施例では、測定光11はホログ
ラム光学素子９を透過して形成され、測定面12a が凸面
であっても光路が確保される点で、特に凸面に対して有
効であるが、被検体の測定面が凹面の場合についても、
測定光11がシリンドリカル面の中心軸線上で一旦収束し
た後発散して被検体の凹面状の測定面に照射させるよう
に設定することで、同様に反射した物体光が入射光路を
戻るものであって同様に測定できる。
ラム光学素子９を透過して形成され、測定面12a が凸面
であっても光路が確保される点で、特に凸面に対して有
効であるが、被検体の測定面が凹面の場合についても、
測定光11がシリンドリカル面の中心軸線上で一旦収束し
た後発散して被検体の凹面状の測定面に照射させるよう
に設定することで、同様に反射した物体光が入射光路を
戻るものであって同様に測定できる。
【００３３】また、参照光と物体光の光量が同程度の場
合に効率よく干渉縞を得ることができることから、被検
体12の反射率に応じた回折率を有するホログラムパター
ンを形成することが望ましい。
合に効率よく干渉縞を得ることができることから、被検
体12の反射率に応じた回折率を有するホログラムパター
ンを形成することが望ましい。
【００３４】一方、ホログラム光学素子のパターンは、
被検体の測定面の形状、配置方向等が変化した際には、
それに応じて変更されるものであり、例えば、被検体の
測定面が球面あるいはその他の非球面形状を有する反射
板であっても、前記ホログラム光学素子の第２のパター
ンを所定の曲線形状の縞模様とすれば上述した如きホロ
グラム干渉計によってその形状を測定解析することが可
能である。その際、ホログラム光学素子の第２のパター
ンの縞模様のピッチが不均等で該ホログラム光学素子を
一定量ずつ移動したときの干渉縞の位相の変化量が座標
によって異なるものについても、前記例の縞解析は適用
できるものである。
被検体の測定面の形状、配置方向等が変化した際には、
それに応じて変更されるものであり、例えば、被検体の
測定面が球面あるいはその他の非球面形状を有する反射
板であっても、前記ホログラム光学素子の第２のパター
ンを所定の曲線形状の縞模様とすれば上述した如きホロ
グラム干渉計によってその形状を測定解析することが可
能である。その際、ホログラム光学素子の第２のパター
ンの縞模様のピッチが不均等で該ホログラム光学素子を
一定量ずつ移動したときの干渉縞の位相の変化量が座標
によって異なるものについても、前記例の縞解析は適用
できるものである。
【００３５】なお、上記実施例ではホログラム光学素子
９の第２のパターン9a2 は等ピッチに形成され、その移
動に対応する位相のずれ量は画像データの座標に関係な
く一定となることから、縞解析の演算処理が簡素化可能
である。
９の第２のパターン9a2 は等ピッチに形成され、その移
動に対応する位相のずれ量は画像データの座標に関係な
く一定となることから、縞解析の演算処理が簡素化可能
である。
【００３６】また、前記ホログラム干渉計を反射型に構
成してもよく、反射型の場合には、ホログラム光学素子
のホログラムパターンは、第１のパターンによって平行
光を入射方向に反射回折した平行光による参照光を形成
するとともに、反射膜で形成された第２のパターンによ
って平行光を反射回折した収束光による測定光を形成す
るものであって、反射した測定光が被検体の測定面に照
射される。
成してもよく、反射型の場合には、ホログラム光学素子
のホログラムパターンは、第１のパターンによって平行
光を入射方向に反射回折した平行光による参照光を形成
するとともに、反射膜で形成された第２のパターンによ
って平行光を反射回折した収束光による測定光を形成す
るものであって、反射した測定光が被検体の測定面に照
射される。
【００３７】
【発明の効果】本発明の干渉縞の測定解析方法によれ
ば、２つのホログラムパターンを有するホログラム光学
素子を備えたホログラム干渉計を利用して、上記ホログ
ラム光学素子をその面内で第１のパターンの格子に直角
な方向に一定量ずつ移動することによって干渉縞の位相
を順次変化させつつ干渉縞を測定するようにしたことに
より、位相が順次変化した干渉縞を測定することがで
き、この干渉縞データに基づいて縞解析を行うことで、
構成の簡素化が可能なホログラム干渉計を使用して精度
の高い測定面の表面形状を求めることができるものであ
る。
ば、２つのホログラムパターンを有するホログラム光学
素子を備えたホログラム干渉計を利用して、上記ホログ
ラム光学素子をその面内で第１のパターンの格子に直角
な方向に一定量ずつ移動することによって干渉縞の位相
を順次変化させつつ干渉縞を測定するようにしたことに
より、位相が順次変化した干渉縞を測定することがで
き、この干渉縞データに基づいて縞解析を行うことで、
構成の簡素化が可能なホログラム干渉計を使用して精度
の高い測定面の表面形状を求めることができるものであ
る。
【図１】本発明で使用するホログラム干渉計の一実施例
を示す概略構成図
を示す概略構成図
【図２】図１の例におけるホログラム光学素子の回折状
態を示す説明図
態を示す説明図
【図３】図１の例におけるホログラムパターンの形成例
を示す説明図
を示す説明図
１ レーザ光源 ２ レーザビーム ８ 平行光 ９ ホログラム光学素子 9a ホログラムパターン 9a1 第１のパターン 9a2 第２のパターン 10 参照光 11 測定光 12 被検体 12a 測定面 15 ＴＶカメラ 16 画像メモリ 17 演算処理手段 18 表示手段
Claims (2)
- 【請求項１】 レーザー光を測定面とは異なる方向に参
照光として回折する第１のパターンと、レーザー光を測
定面に照射する測定光に回折する第２のパターンとが形
成されたホログラム光学素子を備え、レーザー光源から
光学系を介して射出されたレーザー光を、前記ホログラ
ム光学素子を介して被検体に照射し、上記参照光と被検
体の測定面からの反射光とをホログラム光学素子を介し
て干渉させた干渉縞を測定するホログラム干渉計を使用
し、前記ホログラム光学素子をその面内で前記第１のパ
ターンの格子に直角な方向に一定量ずつ移動させて干渉
縞の位相を順次変化させつつ干渉縞を測定し、縞解析を
行うことを特徴とするホログラム干渉計による干渉縞の
測定解析方法。 - 【請求項２】 前記ホログラム光学素子の第２のパター
ンが、該ホログラム光学素子をその面内で前記第１のパ
ターンの格子に直角な方向に一定量ずつ移動した際に、
干渉縞の位相の変化量が座標によって異なる場合には、
測定した干渉縞の一定の座標点における干渉縞のデータ
を連立させて、縞解析を行うことを特徴とする請求項１
記載のホログラム干渉計による干渉縞の測定解析方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27009092A JP3185901B2 (ja) | 1992-10-08 | 1992-10-08 | ホログラム干渉計による干渉縞の測定解析方法 |
| US08/094,480 US5424828A (en) | 1992-10-08 | 1993-07-19 | Method for measuring and analyzing interference fringes using a halographic optical element having two patterns for diffracting a laser beam |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27009092A JP3185901B2 (ja) | 1992-10-08 | 1992-10-08 | ホログラム干渉計による干渉縞の測定解析方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06117830A true JPH06117830A (ja) | 1994-04-28 |
| JP3185901B2 JP3185901B2 (ja) | 2001-07-11 |
Family
ID=17481393
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27009092A Expired - Fee Related JP3185901B2 (ja) | 1992-10-08 | 1992-10-08 | ホログラム干渉計による干渉縞の測定解析方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5424828A (ja) |
| JP (1) | JP3185901B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106871811A (zh) * | 2017-01-21 | 2017-06-20 | 西安交通大学 | 基于变角度无透镜傅里叶数字全息的物体三维形貌测量装置及方法 |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5737079A (en) * | 1994-11-07 | 1998-04-07 | Rayleigh Optical Corporation | System and method for interferometric measurement of aspheric surfaces utilizing test plate provided with computer-generated hologram |
| DE19636386A1 (de) * | 1996-09-09 | 1998-03-12 | Bosch Gmbh Robert | Anordnung zur Prüfung von Oberflächen |
| US6139146A (en) * | 1997-12-29 | 2000-10-31 | Novartis Ag | Programmable corrective lenses |
| US5997140A (en) * | 1997-12-29 | 1999-12-07 | Novartis Ag | Actively controllable multifocal lens |
| US6139147A (en) * | 1998-11-20 | 2000-10-31 | Novartis Ag | Actively controllable multifocal lens |
| US20020093701A1 (en) * | 2000-12-29 | 2002-07-18 | Xiaoxiao Zhang | Holographic multifocal lens |
| KR100472437B1 (ko) * | 2001-10-06 | 2005-03-08 | 삼성전자주식회사 | Ｃｇｈ를 사용한 광학계 정렬방법 및 장치 |
| DE10223581B4 (de) * | 2002-05-28 | 2004-06-03 | Dioptic Gmbh | System zur interferometrischen Prüfung gekrümmter Oberflächen |
| JP2005156434A (ja) * | 2003-11-27 | 2005-06-16 | Fujinon Corp | 計算機ホログラムを用いた光波干渉測定方法およびこれを用いた干渉計装置 |
| US7707667B1 (en) | 2005-04-15 | 2010-05-04 | Walton Ross T | Padded backboard coverslip |
| DE102005036166B4 (de) * | 2005-08-02 | 2007-09-13 | Carl Zeiss Smt Ag | Interferometrische Messvorrichtung |
| DE102019208029A1 (de) * | 2019-06-03 | 2020-12-03 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Messvorrichtung zur interferometrischen Bestimmung einer Form einer optischen Oberfläche eines Testobjekts |
| CN111536896B (zh) * | 2020-04-09 | 2022-06-07 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种激光干涉面形检测自动检测装置与方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2631134B2 (ja) * | 1988-07-13 | 1997-07-16 | 株式会社トプコン | 計算機ホログラムを利用した非球面形状測定用干渉計 |
-
1992
- 1992-10-08 JP JP27009092A patent/JP3185901B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-07-19 US US08/094,480 patent/US5424828A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106871811A (zh) * | 2017-01-21 | 2017-06-20 | 西安交通大学 | 基于变角度无透镜傅里叶数字全息的物体三维形貌测量装置及方法 |
| CN106871811B (zh) * | 2017-01-21 | 2019-02-05 | 西安交通大学 | 基于变角度无透镜傅里叶数字全息的物体三维形貌测量装置及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3185901B2 (ja) | 2001-07-11 |
| US5424828A (en) | 1995-06-13 |
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