JPH063126A - 微小変位量の測定方法及び測定装置 - Google Patents
微小変位量の測定方法及び測定装置Info
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- JPH063126A JPH063126A JP34700192A JP34700192A JPH063126A JP H063126 A JPH063126 A JP H063126A JP 34700192 A JP34700192 A JP 34700192A JP 34700192 A JP34700192 A JP 34700192A JP H063126 A JPH063126 A JP H063126A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 被検面の面形状，面精度測定に必要な、光軸
方向の微小変位量を正確に測定できる方法及び装置を提
供することを目的としている。 【構成】 同一光源１からの可干渉光を被検面７ａと基
準になる参照面６ａとに照射し、被検体を併進台８で移
動しつつ干渉縞像１１を作る。干渉縞像の位相差がほぼ
π／２離れた観測点Ｐ１，Ｐ２に第１タイプのセンサＳ
a1, Ｓa2を設け、他の場所に干渉縞の縞間隔より広い第
２タイプのセンサＳｂを設ける。第１タイプのセンサか
らの正弦波出力を、方形波、パルス波へと順次変換す
る。このとき、第２タイプのセンサで干渉縞の平均強度
を出し、これをスレッシュレベルとして方形波への変換
を行う。平均強度を出すので、干渉縞像のコントラスト
が低くても正確に測定できる。
方向の微小変位量を正確に測定できる方法及び装置を提
供することを目的としている。 【構成】 同一光源１からの可干渉光を被検面７ａと基
準になる参照面６ａとに照射し、被検体を併進台８で移
動しつつ干渉縞像１１を作る。干渉縞像の位相差がほぼ
π／２離れた観測点Ｐ１，Ｐ２に第１タイプのセンサＳ
a1, Ｓa2を設け、他の場所に干渉縞の縞間隔より広い第
２タイプのセンサＳｂを設ける。第１タイプのセンサか
らの正弦波出力を、方形波、パルス波へと順次変換す
る。このとき、第２タイプのセンサで干渉縞の平均強度
を出し、これをスレッシュレベルとして方形波への変換
を行う。平均強度を出すので、干渉縞像のコントラスト
が低くても正確に測定できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ測長機及び平
面、球面、トロイダル面、シリンドリカル面等の面形状
や面精度を測定する際の、測定面の凹凸や測定面の移動
に基づく微小な変位量を測定する技術に関するものであ
る。
面、球面、トロイダル面、シリンドリカル面等の面形状
や面精度を測定する際の、測定面の凹凸や測定面の移動
に基づく微小な変位量を測定する技術に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】レーザビーム等の可干渉光を利用して干
渉縞を作り、トロイダル面の面形状や面精度を波長以下
の高精度で測定できる技術として、本発明の出願人は、
先願の特願平３−０５０１０４号で、図１２(a) ，(b)
に示すトロイダル面の測定装置を提案している。
渉縞を作り、トロイダル面の面形状や面精度を波長以下
の高精度で測定できる技術として、本発明の出願人は、
先願の特願平３−０５０１０４号で、図１２(a) ，(b)
に示すトロイダル面の測定装置を提案している。
【０００３】同図において、１は光源で、可干渉性の高
いガスレーザ又は半導体レーザ等が使用される。２ａ，
２ｂはビームエクスパンダで、光源１からの狭い光束を
適当な大きさに拡げるためのものである。３は空間フィ
ルタで、ゴースト光や反射光等の不要な光をカットす
る。４は光アイソレータでビームスプリッタ４ａ、λ／
４板４ｂ及び反射面４ｃを有する。
いガスレーザ又は半導体レーザ等が使用される。２ａ，
２ｂはビームエクスパンダで、光源１からの狭い光束を
適当な大きさに拡げるためのものである。３は空間フィ
ルタで、ゴースト光や反射光等の不要な光をカットす
る。４は光アイソレータでビームスプリッタ４ａ、λ／
４板４ｂ及び反射面４ｃを有する。
【０００４】ビームエクスパンダ２ａ，２ｂで拡大され
た光束は、対物レンズ６を経て、被検体７の被検面７ａ
に達する。被検面７ａは樽型トロイダル面で、この面
は、頂点で直交する曲率半径の相違する主径線のうち、
一方の主径線ＡＢを回転軸ｌの回りに回転して形成した
ものである。
た光束は、対物レンズ６を経て、被検体７の被検面７ａ
に達する。被検面７ａは樽型トロイダル面で、この面
は、頂点で直交する曲率半径の相違する主径線のうち、
一方の主径線ＡＢを回転軸ｌの回りに回転して形成した
ものである。
【０００５】対物レンズ６の最終面は、半透鏡としての
参照面６ａとなっており、その曲率中心は、回転軸ｌ上
に一致する位置に配置される。また、この参照面６ａ又
はトロイダル面７ａは、ｘ−ｚ断面内で若干シフト及び
／又はチルト可能に配置される。
参照面６ａとなっており、その曲率中心は、回転軸ｌ上
に一致する位置に配置される。また、この参照面６ａ又
はトロイダル面７ａは、ｘ−ｚ断面内で若干シフト及び
／又はチルト可能に配置される。
【０００６】そして、この参照面６ａで対物レンズ６に
入射する光の一部が反射され、残りが透過してトロイダ
ル面７ａを照射し、反射される。
入射する光の一部が反射され、残りが透過してトロイダ
ル面７ａを照射し、反射される。
【０００７】８は被検体７を固定して回転軸１２に沿っ
て移動させる併進台で、図示しないＤＣサーボモータや
ステッピングモータ等によって駆動され、被検面７ａで
あるトロイダル面上を走査可能である。
て移動させる併進台で、図示しないＤＣサーボモータや
ステッピングモータ等によって駆動され、被検面７ａで
あるトロイダル面上を走査可能である。
【０００８】参照面６ａ及び被検面７ａで反射された可
干渉光は、来た光路を戻り重畳され、参照面６ａの球面
とトロイダル面７ａとがほぼ平行と見なせるＧ主径線に
平行なスリット状の測定部分ないし測定断面について干
渉を起こし、光アイソレータ４の反射面４ｃで反射さ
れ、集束レンズ９によって図１２(b) に示すように干渉
縞像１１がセンサ１０上に結像される。
干渉光は、来た光路を戻り重畳され、参照面６ａの球面
とトロイダル面７ａとがほぼ平行と見なせるＧ主径線に
平行なスリット状の測定部分ないし測定断面について干
渉を起こし、光アイソレータ４の反射面４ｃで反射さ
れ、集束レンズ９によって図１２(b) に示すように干渉
縞像１１がセンサ１０上に結像される。
【０００９】センサ１０に例えばＣＣＤリニアセンサを
使用し、ＦＦＴ処理をすれば、一測定断面についての面
精度を測定できる。併進台８を回転軸ｌに沿って走査
し、各測定断面について同様の測定をすれば、被検面７
ａ全体について面形状及び面精度の測定ができることに
なる。また、上記の装置に多少の改変を施せば、ドーナ
ツ型等の他のトロイダル面を含む回転面、平面、球面等
の測定が可能である。
使用し、ＦＦＴ処理をすれば、一測定断面についての面
精度を測定できる。併進台８を回転軸ｌに沿って走査
し、各測定断面について同様の測定をすれば、被検面７
ａ全体について面形状及び面精度の測定ができることに
なる。また、上記の装置に多少の改変を施せば、ドーナ
ツ型等の他のトロイダル面を含む回転面、平面、球面等
の測定が可能である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のトロイ
ダル面の測定装置の場合、併進台８の走査に伴って被測
定断面が光軸方向に変位するが、被検面の面精度や面形
状を測定する場合、この光軸方向の変位量の正確な測定
が困難であった。本発明は、この問題の解決を図ったも
ので、トロイダル面を含む一般的な被検面の面形状，面
測定に必要な、光軸方向の微小変位量を正確に測定でき
る方法及び装置を提供することを目的としている。
ダル面の測定装置の場合、併進台８の走査に伴って被測
定断面が光軸方向に変位するが、被検面の面精度や面形
状を測定する場合、この光軸方向の変位量の正確な測定
が困難であった。本発明は、この問題の解決を図ったも
ので、トロイダル面を含む一般的な被検面の面形状，面
測定に必要な、光軸方向の微小変位量を正確に測定でき
る方法及び装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明の測定方法は、同一光源からの可干渉光を被
検面と基準になる参照面とに照射し、これら両面から反
射される参照波と被検波とを重畳して干渉縞を作り、結
像させる工程と、被検面を光軸方向に移動して連続的に
前記干渉縞像を形成する工程と、前記干渉縞像上で、干
渉縞の位相差がほぼｎπ／２（ｎは自然数）離れた２以
上の観測点におかれたセンサから、干渉縞の正弦波状の
強度信号を取り出す工程と、各観測点における該強度信
号をパルス波に変換する工程と、被検面の前記移動に伴
い生じる前記パルス波の数をカウントし、各観測点にお
けるパルス波の発生タイミングのずれと合わせて被検面
の光軸上の変位方向と変位量とを算出する工程と、から
なる構成を特徴としている。
めに本発明の測定方法は、同一光源からの可干渉光を被
検面と基準になる参照面とに照射し、これら両面から反
射される参照波と被検波とを重畳して干渉縞を作り、結
像させる工程と、被検面を光軸方向に移動して連続的に
前記干渉縞像を形成する工程と、前記干渉縞像上で、干
渉縞の位相差がほぼｎπ／２（ｎは自然数）離れた２以
上の観測点におかれたセンサから、干渉縞の正弦波状の
強度信号を取り出す工程と、各観測点における該強度信
号をパルス波に変換する工程と、被検面の前記移動に伴
い生じる前記パルス波の数をカウントし、各観測点にお
けるパルス波の発生タイミングのずれと合わせて被検面
の光軸上の変位方向と変位量とを算出する工程と、から
なる構成を特徴としている。
【００１２】この場合、前記干渉縞の縞間隔より大きな
範囲におかれたセンサから強度信号の平均値を求め、該
平均値をスレッシュレベルとしてパルス波に変換する構
成としてもよい。
範囲におかれたセンサから強度信号の平均値を求め、該
平均値をスレッシュレベルとしてパルス波に変換する構
成としてもよい。
【００１３】又は、同一光源からの可干渉光を被検面と
基準になる参照面とに照射し、これら両面から反射され
る参照波と被検波とを重畳して干渉縞を作り、結像させ
る工程と、被検面を光軸方向に移動して連続的に前記干
渉縞像を形成する工程と、前記干渉縞像上で、干渉縞の
位相差がほぼｎπ／２（ｎは自然数）離れた４以上の観
測点におかれたセンサから、干渉縞の正弦波状の強度信
号を取り出す工程と、位相差がπ離れた観測点におかれ
たセンサの強度信号の差を求める工程と、該差信号をパ
ルス波に変換する工程と、被検面の前記移動に伴い生じ
る前記パルス波の数をカウントし、各観測点におけるパ
ルス波の発生タイミングのずれと合わせて被検面の光軸
上の変位方向と変位量とを算出する工程と、からなる構
成としている。
基準になる参照面とに照射し、これら両面から反射され
る参照波と被検波とを重畳して干渉縞を作り、結像させ
る工程と、被検面を光軸方向に移動して連続的に前記干
渉縞像を形成する工程と、前記干渉縞像上で、干渉縞の
位相差がほぼｎπ／２（ｎは自然数）離れた４以上の観
測点におかれたセンサから、干渉縞の正弦波状の強度信
号を取り出す工程と、位相差がπ離れた観測点におかれ
たセンサの強度信号の差を求める工程と、該差信号をパ
ルス波に変換する工程と、被検面の前記移動に伴い生じ
る前記パルス波の数をカウントし、各観測点におけるパ
ルス波の発生タイミングのずれと合わせて被検面の光軸
上の変位方向と変位量とを算出する工程と、からなる構
成としている。
【００１４】前記干渉縞を作る工程が、被検面の一測定
断面についてスリット状の干渉縞を作る工程と、被検面
を前記測定断面と交差する方向に走査して被検面のほぼ
全体について連続的にスリット状の干渉縞を形成する工
程と、からなる構成をとしてもよい。
断面についてスリット状の干渉縞を作る工程と、被検面
を前記測定断面と交差する方向に走査して被検面のほぼ
全体について連続的にスリット状の干渉縞を形成する工
程と、からなる構成をとしてもよい。
【００１５】又、前記干渉縞像の強度信号をフーリエ変
換し、フーリエ変換像のピーク位置の間隔から干渉縞の
縞間隔を算出し、前記観測点相互間の間隔を決める構成
とすることが望ましい。
換し、フーリエ変換像のピーク位置の間隔から干渉縞の
縞間隔を算出し、前記観測点相互間の間隔を決める構成
とすることが望ましい。
【００１６】次に、本発明の装置は、同一光源からの可
干渉光を被検面と基準になる参照面とに照射し、これら
両面から反射される参照波と被検波とを重畳して干渉縞
像を作る装置と、被検面を備えた被検体を移動する併進
台と、干渉縞像上で、位相差がほぼｎπ／２（ｎは自然
数）離れた少なくとも２点以上の観測点におかれたセン
サと、該センサが出力する干渉縞の強度信号をパルス波
に変換する回路と、パルス波の数を数えるパルスカウン
ト回路と、該パルス波の数と、各観測点におけるパルス
波の発生タイミングのずれから被検面の変位方向を知る
被検面移動量算出装置と、からなる構成を特徴としてい
る。
干渉光を被検面と基準になる参照面とに照射し、これら
両面から反射される参照波と被検波とを重畳して干渉縞
像を作る装置と、被検面を備えた被検体を移動する併進
台と、干渉縞像上で、位相差がほぼｎπ／２（ｎは自然
数）離れた少なくとも２点以上の観測点におかれたセン
サと、該センサが出力する干渉縞の強度信号をパルス波
に変換する回路と、パルス波の数を数えるパルスカウン
ト回路と、該パルス波の数と、各観測点におけるパルス
波の発生タイミングのずれから被検面の変位方向を知る
被検面移動量算出装置と、からなる構成を特徴としてい
る。
【００１７】上記の構成において、前記センサが、前記
２以上の各観測点に置かれた第１タイプのセンサと、干
渉縞の縞間隔より大きな範囲に置かれた第２タイプのセ
ンサとからなり、 第２タイプのセンサの出力から干渉
縞の平均的な明るさを算出する平均強度計算回路を有
し、該平均強度計算回路で得られた平均強度をスレッシ
ュレベルとして前記パルス波が生成される構成としても
よい。
２以上の各観測点に置かれた第１タイプのセンサと、干
渉縞の縞間隔より大きな範囲に置かれた第２タイプのセ
ンサとからなり、 第２タイプのセンサの出力から干渉
縞の平均的な明るさを算出する平均強度計算回路を有
し、該平均強度計算回路で得られた平均強度をスレッシ
ュレベルとして前記パルス波が生成される構成としても
よい。
【００１８】又は、同一光源からの可干渉光を被検面と
基準になる参照面とに照射し、これら両面から反射され
る参照波と被検波とを重畳して干渉縞像を作る装置と、
被検面を備えた被検体を移動する併進台と、干渉縞像上
で、位相差がほぼｎπ／２（ｎは自然数）離れた少なく
とも４点以上の観測点におかれたセンサと、位相差がπ
離れた観測点におかれたセンサの強度信号の差を求める
比較演算回路と、該差信号をパルス波に変換する回路
と、パルス波の数を数えるパルスカウント回路と、該パ
ルス波の数と、各観測点におけるパルス波の発生タイミ
ングのずれから被検面の変位方向を知る被検面移動量算
出装置と、からなる構成としている。
基準になる参照面とに照射し、これら両面から反射され
る参照波と被検波とを重畳して干渉縞像を作る装置と、
被検面を備えた被検体を移動する併進台と、干渉縞像上
で、位相差がほぼｎπ／２（ｎは自然数）離れた少なく
とも４点以上の観測点におかれたセンサと、位相差がπ
離れた観測点におかれたセンサの強度信号の差を求める
比較演算回路と、該差信号をパルス波に変換する回路
と、パルス波の数を数えるパルスカウント回路と、該パ
ルス波の数と、各観測点におけるパルス波の発生タイミ
ングのずれから被検面の変位方向を知る被検面移動量算
出装置と、からなる構成としている。
【００１９】この場合、前記比較演算回路と各センサと
の間に、位相差が２π離れた観測点におかれたセンサの
強度信号の和又は平均を求める加算回路を設ける構成と
してもよい。
の間に、位相差が２π離れた観測点におかれたセンサの
強度信号の和又は平均を求める加算回路を設ける構成と
してもよい。
【００２０】さらに、上記いずれの構成の場合でも、セ
ンサがリニアセンサである構成としたり、フォトダイオ
ードアレイにして、各センサの出力をパラレルに処理で
きる構成とすることが望ましい。
ンサがリニアセンサである構成としたり、フォトダイオ
ードアレイにして、各センサの出力をパラレルに処理で
きる構成とすることが望ましい。
【００２１】
【作用】可干渉光を被検面と参照面とに照射し、干渉縞
を形成してこれをセンサ等の上に結像させる。被検面が
光軸方向に変位すれば、その変位に伴って干渉縞がその
長さ方向に流れる。この流れの状態を干渉縞の位相でｎ
π／２（ｎは自然数）離れた観測点で観測する。すなわ
ち、各観測点において干渉縞の流れる方向と縞の本数と
を調べれば、観測点における光軸上の変位量とその方向
を検出できる。
を形成してこれをセンサ等の上に結像させる。被検面が
光軸方向に変位すれば、その変位に伴って干渉縞がその
長さ方向に流れる。この流れの状態を干渉縞の位相でｎ
π／２（ｎは自然数）離れた観測点で観測する。すなわ
ち、各観測点において干渉縞の流れる方向と縞の本数と
を調べれば、観測点における光軸上の変位量とその方向
を検出できる。
【００２２】ただし、観測点の出力変化は正弦波形であ
り、タイミングの特定を明確にしにくい。そこで、正弦
波をパルス波に変換し、パルス波の立ち上がり又は立ち
下がりのタイミングでパルス波の数をカウントし、パル
ス数とタイミングとから変位量とその方向を知ることが
できる。
り、タイミングの特定を明確にしにくい。そこで、正弦
波をパルス波に変換し、パルス波の立ち上がり又は立ち
下がりのタイミングでパルス波の数をカウントし、パル
ス数とタイミングとから変位量とその方向を知ることが
できる。
【００２３】干渉縞像の明るさが低下すると、パルス波
への変換タイミングが正確にできなくなる。そこで、干
渉縞の間隔より広い範囲の出力について平均値を算出
し、この平均値をスレッシュレベルとしてパルス波に変
換するようにすれば、周辺光の影響等で干渉縞の鮮明度
が低下する場合でも正確に測定できる。
への変換タイミングが正確にできなくなる。そこで、干
渉縞の間隔より広い範囲の出力について平均値を算出
し、この平均値をスレッシュレベルとしてパルス波に変
換するようにすれば、周辺光の影響等で干渉縞の鮮明度
が低下する場合でも正確に測定できる。
【００２４】観測点を４個所以上に取り、位相差でπ離
れた観測点の出力の差を求めると、出力の強弱差が２倍
になり、スレッシュレベルを０にして安定したパルス波
への変換が可能になる。
れた観測点の出力の差を求めると、出力の強弱差が２倍
になり、スレッシュレベルを０にして安定したパルス波
への変換が可能になる。
【００２５】センサの代わりにフォトダイオードアレイ
を設ければ、パラレル処理が可能になり、より一層の高
速化が可能となる。また、干渉縞像のフーリエ変換する
ことにより、干渉縞の間隔を求めることができるので、
これから観測点相互間の間隔を決めることができる。
を設ければ、パラレル処理が可能になり、より一層の高
速化が可能となる。また、干渉縞像のフーリエ変換する
ことにより、干渉縞の間隔を求めることができるので、
これから観測点相互間の間隔を決めることができる。
【００２６】
【実施例】本発明の実施例を図面を用いて以下に説明す
る。図１(a) ，(b) は、本発明における測定装置の構成
の一実施例を示すものである。装置の機械的な部分、す
なわち同図(a) に示す光源１からセンサ１０までの構成
は、図１２で説明した先願の装置と同じである。
る。図１(a) ，(b) は、本発明における測定装置の構成
の一実施例を示すものである。装置の機械的な部分、す
なわち同図(a) に示す光源１からセンサ１０までの構成
は、図１２で説明した先願の装置と同じである。
【００２７】本発明の装置は、図１(b) に示すセンサ１
０以降の電気的な構成に特徴を有している。同図に示す
ように、干渉縞像１１には、縞の位相でほぼπ／２離れ
た二つの観測点Ｐ１，Ｐ２が定められ、センサ１０に
は、これら観測点Ｐ１，Ｐ２に対応した第１タイプのセ
ンサＳａ（Ｓa1，Ｓa2）が配置され、さらに干渉縞の別
の場所には、干渉縞の１サイクル以上の範囲を被う第２
タイプのセンサＳｂが配置されている。もっとも、干渉
縞像をビームスプリッタ等により二箇所に分け、一方の
干渉縞像はセンサ１０に結像させ、他方の干渉縞像は第
１タイプのセンサＳａ上に結像させる構成としてもよ
い。
０以降の電気的な構成に特徴を有している。同図に示す
ように、干渉縞像１１には、縞の位相でほぼπ／２離れ
た二つの観測点Ｐ１，Ｐ２が定められ、センサ１０に
は、これら観測点Ｐ１，Ｐ２に対応した第１タイプのセ
ンサＳａ（Ｓa1，Ｓa2）が配置され、さらに干渉縞の別
の場所には、干渉縞の１サイクル以上の範囲を被う第２
タイプのセンサＳｂが配置されている。もっとも、干渉
縞像をビームスプリッタ等により二箇所に分け、一方の
干渉縞像はセンサ１０に結像させ、他方の干渉縞像は第
１タイプのセンサＳａ上に結像させる構成としてもよ
い。
【００２８】被検面７ａが光軸方向に変位すると、干渉
縞像における明暗の縞模様が、図１(b) の矢符号ａ方向
か、又は反対のｂ方向に流れる。これによって、第１，
第２タイプのセンサＳａ，Ｓｂが受光する光量が周期的
に変化するので、その出力も変化する。
縞像における明暗の縞模様が、図１(b) の矢符号ａ方向
か、又は反対のｂ方向に流れる。これによって、第１，
第２タイプのセンサＳａ，Ｓｂが受光する光量が周期的
に変化するので、その出力も変化する。
【００２９】図２(a) ，(b) は、第１タイプのセンサＳ
a1，Ｓa2が、それぞれ観測点Ｐ１，Ｐ２における明暗の
変化を強度の変化として出力し、これらの出力を受けた
それぞれの増幅器１２（１２-1，１２-2）が増幅した出
力をグラフにしたもので、正弦波形を描いている。
a1，Ｓa2が、それぞれ観測点Ｐ１，Ｐ２における明暗の
変化を強度の変化として出力し、これらの出力を受けた
それぞれの増幅器１２（１２-1，１２-2）が増幅した出
力をグラフにしたもので、正弦波形を描いている。
【００３０】各正弦波を方形波変換回路１３（１３-1，
１３-2) に入力し、正弦波の中央を通り時間軸（横軸）
に平行な点線の値をスレッシュレベルとして、図２(c)
，(d) のような方形波に変換する。次に、これらの方
形波をパルス波変換回路１４（１４-1，１４-2) に入力
し、方形波の立ち上がり部分でパルス波形に変換する。
これにより、カウントすべきタイミングが明確になる。
１３-2) に入力し、正弦波の中央を通り時間軸（横軸）
に平行な点線の値をスレッシュレベルとして、図２(c)
，(d) のような方形波に変換する。次に、これらの方
形波をパルス波変換回路１４（１４-1，１４-2) に入力
し、方形波の立ち上がり部分でパルス波形に変換する。
これにより、カウントすべきタイミングが明確になる。
【００３１】パルス波変換回路１４の出力をパルスカウ
ント回路１５に入力して、各観測点におけるパルスの発
生タイミングのずれから、被検面が光軸上をどちらに移
動するのか検知し、併せて通過する縞の数をカウントし
て次の被検物移動量算出装置１６で光軸方向の変位量と
変位方向とを算出することができる。このとき、併進台
８による走査量をリニアエンコーダ等で求め、被検物移
動量算出装置１６で求めた変位量と合わせれば、被検面
の面形状を知ることができる。
ント回路１５に入力して、各観測点におけるパルスの発
生タイミングのずれから、被検面が光軸上をどちらに移
動するのか検知し、併せて通過する縞の数をカウントし
て次の被検物移動量算出装置１６で光軸方向の変位量と
変位方向とを算出することができる。このとき、併進台
８による走査量をリニアエンコーダ等で求め、被検物移
動量算出装置１６で求めた変位量と合わせれば、被検面
の面形状を知ることができる。
【００３２】なお、観測点Ｐ１，Ｐ２を増加し、ｎπ／
２離れた複数の観測点から上記と同様に出力を採ると、
ノイズの影響が排除され、測定精度が向上する。
２離れた複数の観測点から上記と同様に出力を採ると、
ノイズの影響が排除され、測定精度が向上する。
【００３３】図３のＩ1 に示すように、干渉縞像１１の
明暗がはっきりしていて、第１タイプのセンサからの出
力変化が大きい場合は特に、上記の方法は効果的であ
る。しかし、同図Ｉ2 に示すように、干渉縞像１１が、
たとえば周辺光の影響を受けて、第１タイプのセンサの
出力変化が小さくなった場合、Ｉ1 のときと同一の点線
で示すスレッシュレベルで方形波に変換するとすれば、
方形波の波形が乱れたり、甚だしい場合は、方形波への
変換が行われず、正確なカウントが不能になってしま
う。
明暗がはっきりしていて、第１タイプのセンサからの出
力変化が大きい場合は特に、上記の方法は効果的であ
る。しかし、同図Ｉ2 に示すように、干渉縞像１１が、
たとえば周辺光の影響を受けて、第１タイプのセンサの
出力変化が小さくなった場合、Ｉ1 のときと同一の点線
で示すスレッシュレベルで方形波に変換するとすれば、
方形波の波形が乱れたり、甚だしい場合は、方形波への
変換が行われず、正確なカウントが不能になってしま
う。
【００３４】この問題を解決するために、前述した第２
タイプのセンサＳｂが使用される。このセンサは、干渉
縞像１１の縞間隔より十分大きな範囲をカバーしてい
る。したがって、この第２タイプのセンサＳｂは、それ
がカバーする領域における合計の強度を出力することに
なる。この合計の出力を平均強度計算回路１７に入力
し、第２タイプのセンサＳｂがカバーする領域の平均強
度を算出する。そして、この平均強度を新たなスレッシ
ュレベルとすれば、第１タイプのセンサＳa1，Ｓa2の出
力が小さくなっても、正確な方形波への変換が可能とな
る。
タイプのセンサＳｂが使用される。このセンサは、干渉
縞像１１の縞間隔より十分大きな範囲をカバーしてい
る。したがって、この第２タイプのセンサＳｂは、それ
がカバーする領域における合計の強度を出力することに
なる。この合計の出力を平均強度計算回路１７に入力
し、第２タイプのセンサＳｂがカバーする領域の平均強
度を算出する。そして、この平均強度を新たなスレッシ
ュレベルとすれば、第１タイプのセンサＳa1，Ｓa2の出
力が小さくなっても、正確な方形波への変換が可能とな
る。
【００３５】図４は、センサとして多数の画素からなる
リニアセンサを使用した実施例を示す。このリニアセン
サ１８は、各々の画素で発生した信号電荷を並列に出力
する。そのため、サンプル＆ホールド回路１９-1, １９
-2を用いて、観測点Ｐ１，Ｐ２に対応した特定の画素の
信号のみを取り出すことにより、二信号を検出すること
が可能である。そして、これらの出力をパルス波変換回
路１４-1, １４-2に入力すれば、その後は、前述の実施
例と同様に処理できる。また、この実施例の場合、ＦＦ
Ｔを行うためのセンサと、光軸方向の微小変位量を求め
るセンサとを一つのセンサで兼ねさせることができる。
なお、図４には方形波変換回路１３が使用されていない
が、必要に応じて使用できることは言うまでもない。
リニアセンサを使用した実施例を示す。このリニアセン
サ１８は、各々の画素で発生した信号電荷を並列に出力
する。そのため、サンプル＆ホールド回路１９-1, １９
-2を用いて、観測点Ｐ１，Ｐ２に対応した特定の画素の
信号のみを取り出すことにより、二信号を検出すること
が可能である。そして、これらの出力をパルス波変換回
路１４-1, １４-2に入力すれば、その後は、前述の実施
例と同様に処理できる。また、この実施例の場合、ＦＦ
Ｔを行うためのセンサと、光軸方向の微小変位量を求め
るセンサとを一つのセンサで兼ねさせることができる。
なお、図４には方形波変換回路１３が使用されていない
が、必要に応じて使用できることは言うまでもない。
【００３６】一方、平均強度を計算するためには、積分
回路２０で各画素の出力を積算し、サンプル＆ホールド
回路２１で一旦ホールドし、図１(b) と同じ平均強度計
算回路１７に入力して平均強度を算出する。こうして求
めた平均強度をスレッシュレベルとして、パルス波に変
化することになる。
回路２０で各画素の出力を積算し、サンプル＆ホールド
回路２１で一旦ホールドし、図１(b) と同じ平均強度計
算回路１７に入力して平均強度を算出する。こうして求
めた平均強度をスレッシュレベルとして、パルス波に変
化することになる。
【００３７】図５は、センサとしてフォトダイオードア
レイ２２を使用した実施例を示す。図の実施例では、第
１タイプの一方のセンサＳa2を固定し、他方のセンサＳ
a1を三つのスイッチの何れかをオンにすることによっ
て、選択的に選ぶ構成としている。一般にこの構成で
は、各素子のそれぞれにスイッチを設けることにより、
任意の素子から観測点Ｐ１，Ｐ２に対応する信号を取り
出すことができる。また、スイッチングによって信号を
取り出す受光素子を任意に選択することができ、セルピ
ッチを変更したのと同様の効果を得たり、観測点の数を
増減，移動することができる。
レイ２２を使用した実施例を示す。図の実施例では、第
１タイプの一方のセンサＳa2を固定し、他方のセンサＳ
a1を三つのスイッチの何れかをオンにすることによっ
て、選択的に選ぶ構成としている。一般にこの構成で
は、各素子のそれぞれにスイッチを設けることにより、
任意の素子から観測点Ｐ１，Ｐ２に対応する信号を取り
出すことができる。また、スイッチングによって信号を
取り出す受光素子を任意に選択することができ、セルピ
ッチを変更したのと同様の効果を得たり、観測点の数を
増減，移動することができる。
【００３８】図６(a) は、フォトダイオードアレイ２２
上の各素子の出力信号を表したもので、干渉縞の明暗に
対応して正弦波形を成している。図６(b) 及び(c) は、
(a)の各素子のうちで観測点Ｐ１，Ｐ２に対応する素子
のパルス出力を示し、これは、図５のパルス波変換回路
１４-1, １４-2の出力を示したものである。
上の各素子の出力信号を表したもので、干渉縞の明暗に
対応して正弦波形を成している。図６(b) 及び(c) は、
(a)の各素子のうちで観測点Ｐ１，Ｐ２に対応する素子
のパルス出力を示し、これは、図５のパルス波変換回路
１４-1, １４-2の出力を示したものである。
【００３９】さらに、セルサイズが同じであるため、複
数の素子の信号強度を積分回路２０に入力し、各素子の
出力値を加算した後、平均値計算回路１７によって平均
の信号強度を算出する。すなわち、図６(d) に示すよう
に、フォトダイオードアレイ２２上の素子のうち、ある
素子Ｓb1から積算を開始し、図６(e) に示す別のある素
子Ｓb2のパルスで積算を終了する。こうして得られた
(d) の方形波が平均値計算回路１７に入力されてスレッ
シュレベルが算出される。パルス波変換回路１４から以
後の作用は、図１の実施例と同様である。
数の素子の信号強度を積分回路２０に入力し、各素子の
出力値を加算した後、平均値計算回路１７によって平均
の信号強度を算出する。すなわち、図６(d) に示すよう
に、フォトダイオードアレイ２２上の素子のうち、ある
素子Ｓb1から積算を開始し、図６(e) に示す別のある素
子Ｓb2のパルスで積算を終了する。こうして得られた
(d) の方形波が平均値計算回路１７に入力されてスレッ
シュレベルが算出される。パルス波変換回路１４から以
後の作用は、図１の実施例と同様である。
【００４０】この実施例によれば、各素子からの信号を
パラレルで検知することができるので、高速処理が可能
となる。
パラレルで検知することができるので、高速処理が可能
となる。
【００４１】図７は、干渉縞像１１の明暗の変化が小さ
い場合に適した本発明の別の実施例を示す図で、前記の
図４の実施例に対応する図である。センサとしては、図
４の実施例と同様に、ＣＣＤのリニアセンサを使用して
いる。図８(a) は、リニアセンサ１８の各素子の出力を
曲線でつないで表したもので、干渉縞に対応した正弦波
を描いている。
い場合に適した本発明の別の実施例を示す図で、前記の
図４の実施例に対応する図である。センサとしては、図
４の実施例と同様に、ＣＣＤのリニアセンサを使用して
いる。図８(a) は、リニアセンサ１８の各素子の出力を
曲線でつないで表したもので、干渉縞に対応した正弦波
を描いている。
【００４２】サンプル信号発生回路３１が、図８(b) か
ら(e) に示すように、位相差がπ／２に相当する間隔を
おいてサンプル＆ホールド信号を与える。これによっ
て、リニアセンサ１８上に、干渉縞の位相にしてほぼπ
／２づつずれた素子が観測点として４つ以上取り出され
（この実施例では、０，π／２，π，……７π／２の８
個を取り出している）、各素子の信号は、サンプル＆ホ
ールド回路１９-1から１９-8によりホールドされる。
ら(e) に示すように、位相差がπ／２に相当する間隔を
おいてサンプル＆ホールド信号を与える。これによっ
て、リニアセンサ１８上に、干渉縞の位相にしてほぼπ
／２づつずれた素子が観測点として４つ以上取り出され
（この実施例では、０，π／２，π，……７π／２の８
個を取り出している）、各素子の信号は、サンプル＆ホ
ールド回路１９-1から１９-8によりホールドされる。
【００４３】被検面を光軸方向に移動すると、干渉縞は
矢符号ａ又はｂの方向に流れ、各観測点における信号強
度は、図９(a) 及び(b) に示すように正弦波状に変化す
る。すなわち、Ｉｂは位相０の観測点（図８(b) ）、Ｉ
ｃは位相π／２の観測点（図８(c) ）、Ｉｄはπの観測
点（図８(d) ）、Ｉｅは３π／２（図８(e) ）の観測点
における信号強度の変化を示す。
矢符号ａ又はｂの方向に流れ、各観測点における信号強
度は、図９(a) 及び(b) に示すように正弦波状に変化す
る。すなわち、Ｉｂは位相０の観測点（図８(b) ）、Ｉ
ｃは位相π／２の観測点（図８(c) ）、Ｉｄはπの観測
点（図８(d) ）、Ｉｅは３π／２（図８(e) ）の観測点
における信号強度の変化を示す。
【００４４】サンプル＆ホールド回路１９-1から１９-8
の出力は、加算回路３２-1から３２-4に入力され、加算
回路３２-1から３２-4の出力は、それぞれ対応する比較
演算回路３３-1, ３３-2に入力する。加算回路の説明は
後述するとして、比較演算回路３３-1, ３３-2では、位
相差がπ離れた各サンプル＆ホールド回路の出力の差信
号が算出される。図１０(a) はＩｂ−Ｉｄの差信号、
(b) はＩｃ−Ｉｅの差信号を線図にしたものである。各
差信号は、図１の実施例の２倍の強弱差を有することと
なり、信号強度の変化が小さい場合にも、明確な強弱差
を得ることができる。
の出力は、加算回路３２-1から３２-4に入力され、加算
回路３２-1から３２-4の出力は、それぞれ対応する比較
演算回路３３-1, ３３-2に入力する。加算回路の説明は
後述するとして、比較演算回路３３-1, ３３-2では、位
相差がπ離れた各サンプル＆ホールド回路の出力の差信
号が算出される。図１０(a) はＩｂ−Ｉｄの差信号、
(b) はＩｃ−Ｉｅの差信号を線図にしたものである。各
差信号は、図１の実施例の２倍の強弱差を有することと
なり、信号強度の変化が小さい場合にも、明確な強弱差
を得ることができる。
【００４５】比較演算回路３３-1, ３３-2から出力され
た差信号は、パルス波変換回路１４-1, １４-2により、
図１０に示すように方形パルスに変換される。この場
合、０をスレッシュホールドとして使用できるので、強
度変化が小さくても、安定した変換が可能になる。図１
０(c) は同図(a) の正弦波を方形のパルス波に変換した
状態、(d) は(b) の正弦波を方形のパルス波に変換した
状態である。
た差信号は、パルス波変換回路１４-1, １４-2により、
図１０に示すように方形パルスに変換される。この場
合、０をスレッシュホールドとして使用できるので、強
度変化が小さくても、安定した変換が可能になる。図１
０(c) は同図(a) の正弦波を方形のパルス波に変換した
状態、(d) は(b) の正弦波を方形のパルス波に変換した
状態である。
【００４６】パルス波の立ち上がりのタイミングで、パ
ルスカウント回路１５は、パルス数をカウントし、通過
する縞の数をカウントする。次の被検面移動量算出装置
１６で、各観測点におけるパルスの発生タイミングのず
れから、被検面が光軸上をどちらに移動するのか検知
し、光軸方向の変位量と変位方向とを算出することがで
きる。なお、この実施例にも、必要に応じて方形波変換
回路１３を使用することができる。
ルスカウント回路１５は、パルス数をカウントし、通過
する縞の数をカウントする。次の被検面移動量算出装置
１６で、各観測点におけるパルスの発生タイミングのず
れから、被検面が光軸上をどちらに移動するのか検知
し、光軸方向の変位量と変位方向とを算出することがで
きる。なお、この実施例にも、必要に応じて方形波変換
回路１３を使用することができる。
【００４７】次に、加算回路３２-1〜３２-4について説
明する。各加算回路には、位相が２π相違する素子にお
けるサンプル＆ホールド回路の出力が入力され、加算又
は平均化する。すなわち、サンプル＆ホールド回路１９
-1と１９-5の出力信号は、加算回路３２-1で、１９-2と
１９-6の出力信号は、３２-2で、また１９-3と１９-7
は、３２-3で、１９-4と１９-8は、３２-4でそれぞれ加
算又は平均化される。
明する。各加算回路には、位相が２π相違する素子にお
けるサンプル＆ホールド回路の出力が入力され、加算又
は平均化する。すなわち、サンプル＆ホールド回路１９
-1と１９-5の出力信号は、加算回路３２-1で、１９-2と
１９-6の出力信号は、３２-2で、また１９-3と１９-7
は、３２-3で、１９-4と１９-8は、３２-4でそれぞれ加
算又は平均化される。
【００４８】このような構成とすれば、ゴーストやノイ
ズ等によって発生する異常値の影響を低減してＳ／Ｎ比
を向上させ、カウントエラーを防止することができる。
ズ等によって発生する異常値の影響を低減してＳ／Ｎ比
を向上させ、カウントエラーを防止することができる。
【００４９】次に、位相差π／２の基準となる干渉縞の
間隔の求め方を説明する。被検面が理想的な回転体形状
で、かつ設置誤差が無い場合、回転軸１に沿って操作し
ても縞の間隔自体は変化しない。しかしながら、被検面
がうねりやねじれといった形状誤差や設置誤差がある
と、操作中に縞の間隔が変化する可能性がある。
間隔の求め方を説明する。被検面が理想的な回転体形状
で、かつ設置誤差が無い場合、回転軸１に沿って操作し
ても縞の間隔自体は変化しない。しかしながら、被検面
がうねりやねじれといった形状誤差や設置誤差がある
と、操作中に縞の間隔が変化する可能性がある。
【００５０】そこで、干渉縞の縞間隔を算出するため
に、図７のフーリエ変換回路３４、ピーク検知回路３５
及び干渉縞間隔演算回路３６を設けている。
に、図７のフーリエ変換回路３４、ピーク検知回路３５
及び干渉縞間隔演算回路３６を設けている。
【００５１】縞間隔は、次のようにして算出される。リ
ニアセンサ１８の全素子の出力は、フーリエ変換回路３
４に入力され、ここでＦＦＴ処理がされる。リニアセン
サからの干渉縞強度は、ほぼ等間隔であるため、フーリ
エ変換像は、図１１に示すように３本のピークを生じ
る。この３本のピーク間隔ｆｏは、干渉縞の間隔に反比
例しているため、ピークを検出することにより干渉縞の
間隔が算出でき、この間隔を基にして前述したサンプル
＆ホールド信号発生回路３１から位相差がπ／２のサン
プル＆ホールド信号を出すことができることになる。
ニアセンサ１８の全素子の出力は、フーリエ変換回路３
４に入力され、ここでＦＦＴ処理がされる。リニアセン
サからの干渉縞強度は、ほぼ等間隔であるため、フーリ
エ変換像は、図１１に示すように３本のピークを生じ
る。この３本のピーク間隔ｆｏは、干渉縞の間隔に反比
例しているため、ピークを検出することにより干渉縞の
間隔が算出でき、この間隔を基にして前述したサンプル
＆ホールド信号発生回路３１から位相差がπ／２のサン
プル＆ホールド信号を出すことができることになる。
【００５２】
【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
被測定面の光軸上の変位量を正確に測定することができ
る。また、干渉縞の縞間隔より広い範囲の平均強度を算
出することにより、周辺光の影響等で干渉縞像のコント
ラストが低くなっても、正確に測定することができる。
ラインセンサを使用すると、サンプルの間隔を自由に設
定できるため、測定が容易になったり、観測点の増加が
容易になって測定精度が向上する。フォトダイオードア
レイを使用すると、パラレルな処理が可能となり、測定
時間を短縮することができる。
被測定面の光軸上の変位量を正確に測定することができ
る。また、干渉縞の縞間隔より広い範囲の平均強度を算
出することにより、周辺光の影響等で干渉縞像のコント
ラストが低くなっても、正確に測定することができる。
ラインセンサを使用すると、サンプルの間隔を自由に設
定できるため、測定が容易になったり、観測点の増加が
容易になって測定精度が向上する。フォトダイオードア
レイを使用すると、パラレルな処理が可能となり、測定
時間を短縮することができる。
【００５３】位相差がπ／２相違する観測点を４か所以
上とり、位相がπ離れた観測点の強度信号の差を求める
構成とすれば、出力信号の強弱の差が２倍になり、スレ
ッシュレベルを常に一定にすることができ、測定精度を
安定させることができる。
上とり、位相がπ離れた観測点の強度信号の差を求める
構成とすれば、出力信号の強弱の差が２倍になり、スレ
ッシュレベルを常に一定にすることができ、測定精度を
安定させることができる。
【００５４】また、位相差が２π相違する観測点の出力
を加算、又は平均化する構成とすれば、異常信号による
エラーを防止でき、Ｓ／Ｎ比を向上させ、エラーを防止
することができる。
を加算、又は平均化する構成とすれば、異常信号による
エラーを防止でき、Ｓ／Ｎ比を向上させ、エラーを防止
することができる。
【図１】本発明による微小変位測定装置の一実施例の構
成を示す図で、(a) は機械部分の構成を示すｙ−ｚ面
図、(b) は電気回路部分の構成を示すブロック図であ
る。
成を示す図で、(a) は機械部分の構成を示すｙ−ｚ面
図、(b) は電気回路部分の構成を示すブロック図であ
る。
【図２】(a) ，(b) は観測点に対応した素子の出力変化
を示す図、(c) ，(d) は正弦波から方形波に変換した状
態を示す図、(e) ，(f) は方形波からパルス波に変換し
た状態を示す図である。
を示す図、(c) ，(d) は正弦波から方形波に変換した状
態を示す図、(e) ，(f) は方形波からパルス波に変換し
た状態を示す図である。
【図３】干渉縞像が周辺光等の影響を受けずに明暗のコ
ントラストが強い場合と、周辺光等の影響によりコント
ラストが弱い場合の観測点における素子の出力変化を示
す図である。
ントラストが強い場合と、周辺光等の影響によりコント
ラストが弱い場合の観測点における素子の出力変化を示
す図である。
【図４】センサにラインセンサを使用した実施例のブロ
ック図である。
ック図である。
【図５】センサにフォトダイオードアレイを使用した実
施例のブロック図である。
施例のブロック図である。
【図６】(a) は図５の実施例において、フォトダイオー
ドアレイの各素子の出力信号を示す図、(b) ，(c) は観
測点に対応するパルス波形の図、(d) は積分回路の出力
波形を示す図、(e) は積分を終了しリセット命令をする
パルスの図である。
ドアレイの各素子の出力信号を示す図、(b) ，(c) は観
測点に対応するパルス波形の図、(d) は積分回路の出力
波形を示す図、(e) は積分を終了しリセット命令をする
パルスの図である。
【図７】観測点を４個所以上とった場合の本発明の実施
例の構成を示す図である。
例の構成を示す図である。
【図８】(a) は、干渉縞像を結像したリニアセンサの各
素子の出力を曲線でつないだ線図で、(b) から(e) は、
π／２の間隔でサンプル＆ホールド信号を各観測点に与
えるタイミングチャートである。
素子の出力を曲線でつないだ線図で、(b) から(e) は、
π／２の間隔でサンプル＆ホールド信号を各観測点に与
えるタイミングチャートである。
【図９】(a) ，(b) は、各観測点における強度分布を示
す線図である。
す線図である。
【図１０】(a) ，(b) は、位相差がπ相違する観測点の
差信号を示す線図で、(c) ，(d)は、差信号を方形のパ
ルス波に変換した状態を示す図である。
差信号を示す線図で、(c) ，(d)は、差信号を方形のパ
ルス波に変換した状態を示す図である。
【図１１】干渉縞の強度分布のフーリエ変換像を示す図
である。
である。
【図１２】(a) は、先願に記載された樽型トロイダル面
測定装置の構成を示すｙ−ｚ面図、(b) はセンサ上に結
像した干渉縞像を示す図である。
測定装置の構成を示すｙ−ｚ面図、(b) はセンサ上に結
像した干渉縞像を示す図である。
１ 光源 ６ａ 参照面 ７ａ 被検面 ８ 併進台 ９ 集束光学系 １０ センサ １１ 干渉縞像 １２（１２-1, １２-2) 増幅回路 １３（１３-1, １３-2) 方形波変換回路 １４（１４-1, １４-2) パルス波変換回路 １５ パルスカウント回路 １６ 被検面移動量算出装置 １７ 平均強度計算回路 １８ リニアセンサ １９-1〜１９-8 サンプル＆ホールド回路 ２０ 積分回路 ２２ フォトダイオードアレイ ３１ サンプル信号発生回路 ３２-1〜３２-4 加算回路 ３３-1，３３-2 比較演算回路 ３４ フーリエ変換回路 ３５ ピーク検知回路 ３６ 干渉縞間隔演算回路 Ｐ１，Ｐ２ 観測点 ｌ 回転軸 Ｓａ( Ｓa1, Ｓa2) 第１タイプのセンサ Ｓｂ( Ｓb1, Ｓb2) 第２タイプのセンサ
Claims (13)
- 【請求項１】 同一光源からの可干渉光を被検面と基準
になる参照面とに照射し、これら両面から反射される参
照波と被検波とを重畳して干渉縞を作り、結像させる工
程と、 被検面を光軸方向に移動して連続的に前記干渉縞像を形
成する工程と、 前記干渉縞像上で、干渉縞の位相差がほぼｎπ／２（ｎ
は自然数）離れた２以上の観測点におかれたセンサか
ら、干渉縞の強度信号を取り出す工程と、 各観測点における該強度信号をパルス波に変換する工程
と、 被検面の前記移動に伴い生じる前記パルス波の数をカウ
ントし、各観測点におけるパルス波の発生タイミングの
ずれと合わせて被検面の光軸上の変位方向と変位量とを
算出する工程と、 からなることを特徴とする微小変位量の測定方法。 - 【請求項２】 前記干渉縞の縞間隔より大きな範囲にお
かれたセンサから強度信号の平均値を求め、該平均値を
スレッシュレベルとしてパルス波に変換することを特徴
とする請求項１記載の微小変位量の測定方法。 - 【請求項３】 同一光源からの可干渉光を被検面と基準
になる参照面とに照射し、これら両面から反射される参
照波と被検波とを重畳して干渉縞を作り、結像させる工
程と、 被検面を光軸方向に移動して連続的に前記干渉縞像を形
成する工程と、 前記干渉縞像上で、干渉縞の位相差がほぼｎπ／２（ｎ
は自然数）離れた４以上の観測点におかれたセンサか
ら、干渉縞の正弦波状の強度信号を取り出す工程と、 位相差がπ離れた観測点におかれたセンサの強度信号の
差を求める工程と、 該差信号をパルス波に変換する工程と、 被検面の前記移動に伴い生じる前記パルス波の数をカウ
ントし、各観測点におけるパルス波の発生タイミングの
ずれと合わせて被検面の光軸上の変位方向と変位量とを
算出する工程と、 からなることを特徴とする微小変位量の測定方法。 - 【請求項４】 前記位相差がπ離れた観測点におかれた
センサの強度信号の差信号を求める工程が、位相差が２
π離れた観測点におかれたセンサの強度信号を加算又は
平均化した後、行われることを特徴とする請求項３記載
の微小変位量の測定方法。 - 【請求項５】 前記干渉縞を作る工程が、被検面の一測
定断面についてスリット状の干渉縞を作る工程と、被検
面を前記測定断面と交差する方向に走査して被検面のほ
ぼ全体について連続的にスリット状の干渉縞を形成する
工程と、からなることを特徴とする請求項１から４のい
ずれかに記載の微小変位量の測定方法。 - 【請求項６】 前記干渉縞像の強度信号をフーリエ変換
し、フーリエ変換像のピーク位置の間隔から干渉縞の縞
間隔を算出し、前記観測点相互間の間隔を決めることを
特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の微小変位
量の測定方法。 - 【請求項７】 同一光源からの可干渉光を被検面と基準
になる参照面とに照射し、これら両面から反射される参
照波と被検波とを重畳して干渉縞像を作る装置と、 被検面を備えた被検体を移動する併進台と、 干渉縞像上で、位相差がほぼｎπ／２（ｎは自然数）離
れた少なくとも２点以上の観測点におかれたセンサと、 該センサが出力する干渉縞の強度信号をパルス波に変換
する回路と、 パルス波の数を数えるパルスカウント回路と、 該パルス波の数と、各観測点におけるパルス波の発生タ
イミングのずれから被検面の変位方向を知る被検面移動
量算出装置と、 からなることを特徴とする微小変位量の測定装置。 - 【請求項８】 前記センサが、前記２以上の各観測点に
置かれた第１タイプのセンサと、干渉縞の縞間隔より大
きな範囲に置かれた第２タイプのセンサとからなり、 第２タイプのセンサの出力から干渉縞の平均的な明るさ
を算出する平均強度計算回路を有し、 該平均強度計算回路で得られた平均強度をスレッシュレ
ベルとして前記パルス波が生成されることを特徴とする
請求項７記載の微小変位量の測定装置。 - 【請求項９】 同一光源からの可干渉光を被検面と基準
になる参照面とに照射し、これら両面から反射される参
照波と被検波とを重畳して干渉縞像を作る装置と、 被検面を備えた被検体を移動する併進台と、 干渉縞像上で、位相差がほぼｎπ／２（ｎは自然数）離
れた少なくとも４点以上の観測点におかれたセンサと、 位相差がπ離れた観測点におかれたセンサの強度信号の
差を求める比較演算回路と、 該差信号をパルス波に変換する回路と、 パルス波の数を数えるパルスカウント回路と、 該パルス波の数と、各観測点におけるパルス波の発生タ
イミングのずれから被検面の変位方向を知る被検面移動
量算出装置と、 からなることを特徴とする微小変位量の測定方法。 - 【請求項１０】 前記比較演算回路と各センサとの間
に、位相差が２π離れた観測点におかれたセンサの強度
信号の和又は平均を求める加算回路を設けたことを特徴
とする請求項９記載の微小変位量の測定方法。 - 【請求項１１】 前記センサがリニアセンサであること
を特徴とする請求項７から１０のいずれかに記載の微小
変位量の測定装置。 - 【請求項１２】 前記センサがフォトダイオードアレイ
であり、各センサの出力をパラレルに処理できることを
特徴とする請求項７から１０のいずれかに記載の微小変
位量の測定装置。 - 【請求項１３】 前記干渉縞像の強度信号をフーリエ変
換する回路と、フーリエ変換像から複数のピーク値を検
知回路と、ピーク間隔から干渉縞の縞間隔を算出して観
測点を決定する干渉縞間隔演算回路とを設けたことを特
徴とする請求項７から１２のいずれかに記載の微小変位
量の測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34700192A JPH063126A (ja) | 1992-04-23 | 1992-12-25 | 微小変位量の測定方法及び測定装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4-104618 | 1992-04-23 | ||
| JP10461892 | 1992-04-23 | ||
| JP34700192A JPH063126A (ja) | 1992-04-23 | 1992-12-25 | 微小変位量の測定方法及び測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH063126A true JPH063126A (ja) | 1994-01-11 |
Family
ID=26445059
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34700192A Withdrawn JPH063126A (ja) | 1992-04-23 | 1992-12-25 | 微小変位量の測定方法及び測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH063126A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013088191A (ja) * | 2011-10-14 | 2013-05-13 | Canon Inc | エンコーダおよびこれを備えた装置 |
| CN107468222A (zh) * | 2017-09-15 | 2017-12-15 | 王庆亚 | 高精度快响应动态三维脉搏检测仪 |
-
1992
- 1992-12-25 JP JP34700192A patent/JPH063126A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013088191A (ja) * | 2011-10-14 | 2013-05-13 | Canon Inc | エンコーダおよびこれを備えた装置 |
| CN107468222A (zh) * | 2017-09-15 | 2017-12-15 | 王庆亚 | 高精度快响应动态三维脉搏检测仪 |
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|---|---|---|---|
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