JPH08313230A - モアレ縞解析のためのアライメント方法 - Google Patents
モアレ縞解析のためのアライメント方法Info
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- JPH08313230A JPH08313230A JP14830995A JP14830995A JPH08313230A JP H08313230 A JPH08313230 A JP H08313230A JP 14830995 A JP14830995 A JP 14830995A JP 14830995 A JP14830995 A JP 14830995A JP H08313230 A JPH08313230 A JP H08313230A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 モアレ縞を用いて被検面の凸凹形状を解析す
る本測定の前に、簡易なモアレ縞解析により被検面の傾
斜を算出し、この傾斜をなくすように調整することで、
上記本測定の精度を向上させる。 【構成】 被検面形状を位相シフト法の手法を用いて、
解析し（Ｓ９）、この被検面の形状に近似した平面を算
出し（Ｓ１０）、この平面内に位置する所定の４つの点
のｚ座標を算出し（Ｓ１４）、この平面の水平、垂直各
方向の実際の傾きを算出し（Ｓ１５）、この傾きが０と
なるようにステージのアオリ量を調整する（Ｓ１６）。
る本測定の前に、簡易なモアレ縞解析により被検面の傾
斜を算出し、この傾斜をなくすように調整することで、
上記本測定の精度を向上させる。 【構成】 被検面形状を位相シフト法の手法を用いて、
解析し（Ｓ９）、この被検面の形状に近似した平面を算
出し（Ｓ１０）、この平面内に位置する所定の４つの点
のｚ座標を算出し（Ｓ１４）、この平面の水平、垂直各
方向の実際の傾きを算出し（Ｓ１５）、この傾きが０と
なるようにステージのアオリ量を調整する（Ｓ１６）。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はモアレ縞解析のための、
モアレ格子面と被検体表面とのアライメントを調整する
方法に関し、詳しくは、該２つの面の間で生じるモアレ
縞を撮像し、その撮像されたモアレ縞画像に基づいてこ
れら２つの面が略平行となるように調整するアライメン
ト方法に関するものである。
モアレ格子面と被検体表面とのアライメントを調整する
方法に関し、詳しくは、該２つの面の間で生じるモアレ
縞を撮像し、その撮像されたモアレ縞画像に基づいてこ
れら２つの面が略平行となるように調整するアライメン
ト方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】モアレ縞計測法は、ダイレクトかつ非接
触で物体表面の等高線画像を作成できるという利点から
種々の被検体の表面計測に用いられている。モアレ縞計
測法では所定の細かいピッチで基準格子が形成されたモ
アレ格子板を用い、このモアレ格子板の基準格子の像を
点光源からの照射光により物体表面上に投影する。物体
表面に凸凹が形成されていると、上記投影された基準格
子の像はこの物体表面形状に応じて変形を受けた変形格
子となり、上記光照射方向とは別方向からこの物体表面
を見ると、この変形格子と基準格子の重なりによって物
体の表面形状を示す等高線モアレ縞が観察される。
触で物体表面の等高線画像を作成できるという利点から
種々の被検体の表面計測に用いられている。モアレ縞計
測法では所定の細かいピッチで基準格子が形成されたモ
アレ格子板を用い、このモアレ格子板の基準格子の像を
点光源からの照射光により物体表面上に投影する。物体
表面に凸凹が形成されていると、上記投影された基準格
子の像はこの物体表面形状に応じて変形を受けた変形格
子となり、上記光照射方向とは別方向からこの物体表面
を見ると、この変形格子と基準格子の重なりによって物
体の表面形状を示す等高線モアレ縞が観察される。
【０００３】この得られたモアレ縞に基づき物体表面の
形状を解析する手法がモアレ縞解析法であり、近年、こ
のモアレ縞を少しづつシフトさせつつ、該モアレ縞画像
を複数回撮像し、撮像された該モアレ縞画像の変化をコ
ンピュータ解析することにより高精度な物体表面形状を
表示部上に再現するようにした、いわゆるフリンジスキ
ャニング法によるモアレ縞解析法も知られている。
形状を解析する手法がモアレ縞解析法であり、近年、こ
のモアレ縞を少しづつシフトさせつつ、該モアレ縞画像
を複数回撮像し、撮像された該モアレ縞画像の変化をコ
ンピュータ解析することにより高精度な物体表面形状を
表示部上に再現するようにした、いわゆるフリンジスキ
ャニング法によるモアレ縞解析法も知られている。
【０００４】ところで、このようなモアレ縞の解析を行
なうためにはコントラストの良いモアレ縞を得る必要が
ある。一般に、格子照射型の装置においてはコントラス
トの良いモアレ縞はモアレ格子面と物体表面との間隔を
極めて短くする必要があり、例えば３mm以下とする必要
がある。そこで、モアレ縞を解析する装置においては、
物体保持移動手段により物体を保持して上下方向に移動
せしめ、該物体表面がモアレ格子面と所定間隔となる位
置で停止せしめてコントラストの良好なモアレ縞を観察
できるようにしている。
なうためにはコントラストの良いモアレ縞を得る必要が
ある。一般に、格子照射型の装置においてはコントラス
トの良いモアレ縞はモアレ格子面と物体表面との間隔を
極めて短くする必要があり、例えば３mm以下とする必要
がある。そこで、モアレ縞を解析する装置においては、
物体保持移動手段により物体を保持して上下方向に移動
せしめ、該物体表面がモアレ格子面と所定間隔となる位
置で停止せしめてコントラストの良好なモアレ縞を観察
できるようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記物
体保持移動手段により物体を保持させた際に、この物体
表面と上記モアレ格子面の平行度を良好とすることが難
しい。物体保持移動手段による物体保持状態や物体表面
自体の傾斜によって上記２つの面の平行度がどうしても
不良となり、この結果オペレータが上記２つの面間の距
離を所定の値に設定したと思っていても、物体の一部表
面についてのモアレ縞のコントラストが不良となった
り、極端な場合には傾斜した物体表面の一部がモアレ格
子面に衝突するという事故も生じ得る。
体保持移動手段により物体を保持させた際に、この物体
表面と上記モアレ格子面の平行度を良好とすることが難
しい。物体保持移動手段による物体保持状態や物体表面
自体の傾斜によって上記２つの面の平行度がどうしても
不良となり、この結果オペレータが上記２つの面間の距
離を所定の値に設定したと思っていても、物体の一部表
面についてのモアレ縞のコントラストが不良となった
り、極端な場合には傾斜した物体表面の一部がモアレ格
子面に衝突するという事故も生じ得る。
【０００６】本発明はこのような事情に鑑みなされたも
ので、モアレ縞により物体表面の凸凹形状を解析する際
に、物体表面とモアレ格子面を容易に略平行に設定し得
るモアレ縞解析のためのアライメント方法を提供するこ
とを目的とするものである。
ので、モアレ縞により物体表面の凸凹形状を解析する際
に、物体表面とモアレ格子面を容易に略平行に設定し得
るモアレ縞解析のためのアライメント方法を提供するこ
とを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明のモアレ縞解析の
ためのアライメント方法は、被検体の表面とモアレ格子
面との間で発生するモアレ縞を撮像し、該撮像されたモ
アレ縞画像に基づき前記被検体の表面の凸凹形状を解析
する方法において、前記被検体の表面の凸凹形状を解析
する前に、前記撮像されたモアレ縞画像に基づき該被検
体の表面の傾斜を算出し、この算出結果に基づき、該被
検体の表面と前記モアレ格子面とが略平行となるように
前記被検体の傾きを調整することを特徴とするものであ
る。
ためのアライメント方法は、被検体の表面とモアレ格子
面との間で発生するモアレ縞を撮像し、該撮像されたモ
アレ縞画像に基づき前記被検体の表面の凸凹形状を解析
する方法において、前記被検体の表面の凸凹形状を解析
する前に、前記撮像されたモアレ縞画像に基づき該被検
体の表面の傾斜を算出し、この算出結果に基づき、該被
検体の表面と前記モアレ格子面とが略平行となるように
前記被検体の傾きを調整することを特徴とするものであ
る。
【０００８】また、前記被検体の表面の傾斜を算出する
ためのモアレ縞を撮像する際の被検体の位置が、前記被
検体の表面の凸凹形状を解析するためのモアレ縞を撮像
する際の被検体の位置よりも、前記モアレ格子面から離
れるように設定されることが望ましく、さらに、前記被
検体が、前記モアレ格子表面と平行で互いに直交する
ｘ、ｙ２軸上での、これら２軸と互いに直交するｚ軸方
向の傾きを可変とし得る被検体支持手段上に載設される
のが望ましい。
ためのモアレ縞を撮像する際の被検体の位置が、前記被
検体の表面の凸凹形状を解析するためのモアレ縞を撮像
する際の被検体の位置よりも、前記モアレ格子面から離
れるように設定されることが望ましく、さらに、前記被
検体が、前記モアレ格子表面と平行で互いに直交する
ｘ、ｙ２軸上での、これら２軸と互いに直交するｚ軸方
向の傾きを可変とし得る被検体支持手段上に載設される
のが望ましい。
【０００９】
【作用および発明の効果】前述したように、本発明方法
においては、被検体表面の凸凹形状を解析する前の調整
段階において、撮像されたモアレ縞画像に基づいて被検
体表面の傾斜を算出し、この算出結果に基づき被検体表
面がモアレ格子面と略平行となるようにその傾きを調整
している。
においては、被検体表面の凸凹形状を解析する前の調整
段階において、撮像されたモアレ縞画像に基づいて被検
体表面の傾斜を算出し、この算出結果に基づき被検体表
面がモアレ格子面と略平行となるようにその傾きを調整
している。
【００１０】このように、モアレ縞画像の撮像および被
検体表面の傾斜の算出という操作は実際に被検体表面の
凸凹形状を解析する際に行なわれる操作と略同様の手段
および手法（例えば位相シフト法）を用いて行なわれる
ことから、その傾斜は極めて容易に算出することがで
き、これにより被検体表面の凸凹形状を解析する本測定
を上記２つの表面が略平行とされた状態で容易に行なう
ことができる。上記本発明方法によれば、物体表面の全
面についてモアレ縞を良好なコントラストのものとする
ことができ、また、物体表面の一部とモアレ格子面が衝
突するという不測の事態を回避することができる。
検体表面の傾斜の算出という操作は実際に被検体表面の
凸凹形状を解析する際に行なわれる操作と略同様の手段
および手法（例えば位相シフト法）を用いて行なわれる
ことから、その傾斜は極めて容易に算出することがで
き、これにより被検体表面の凸凹形状を解析する本測定
を上記２つの表面が略平行とされた状態で容易に行なう
ことができる。上記本発明方法によれば、物体表面の全
面についてモアレ縞を良好なコントラストのものとする
ことができ、また、物体表面の一部とモアレ格子面が衝
突するという不測の事態を回避することができる。
【００１１】また、上記本発明において上記被検体表面
の傾斜を算出するためのモアレ縞を撮像する際の被検体
位置が、上記被検体表面の凸凹形状を解析するためのモ
アレ縞を撮像する際の被検体位置よりも、上記モアレ格
子面から離れるように設定されるようにすれば、アライ
メント調整操作を行なう際において上記２つの面の接触
を防止し得る。
の傾斜を算出するためのモアレ縞を撮像する際の被検体
位置が、上記被検体表面の凸凹形状を解析するためのモ
アレ縞を撮像する際の被検体位置よりも、上記モアレ格
子面から離れるように設定されるようにすれば、アライ
メント調整操作を行なう際において上記２つの面の接触
を防止し得る。
【００１２】さらに、上記被検体が、上記モアレ格子面
と平行で、互いに直交するｘ、ｙ２軸上での、これら２
軸と互いに直交するｚ軸方向の傾きを可変とし得る被検
体支持手段上に載設されるようにすれば、アライメント
調整操作において被検体支持手段の傾きを自由に変更し
て被検体表面が上記モアレ格子面と略平行となるように
容易に調整し得るのでこれら２つの面のアライメント操
作が容易となる。
と平行で、互いに直交するｘ、ｙ２軸上での、これら２
軸と互いに直交するｚ軸方向の傾きを可変とし得る被検
体支持手段上に載設されるようにすれば、アライメント
調整操作において被検体支持手段の傾きを自由に変更し
て被検体表面が上記モアレ格子面と略平行となるように
容易に調整し得るのでこれら２つの面のアライメント操
作が容易となる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。図１０は、本発明方法を実施するためのモア
レ縞解析装置を示す概略図である。図１０に示すよう
に、この装置１１０は、ミラーやフィルタ等の光学部材
の表面凸凹形状を、モアレ縞を利用して解析する装置で
あって、モアレ格子１１２と、被検体支持移動機構（以
下、ステージと称する）１１４と、縞走査用アクチュエ
ータ１１６と、白色光源１１８と、ＣＣＤカメラ１２０
と、モアレ縞観察用ディスプレイ１２２と、コントロー
ラ１２４と、ドライバ１２６と、近接センサ１２８とを
備えている。
説明する。図１０は、本発明方法を実施するためのモア
レ縞解析装置を示す概略図である。図１０に示すよう
に、この装置１１０は、ミラーやフィルタ等の光学部材
の表面凸凹形状を、モアレ縞を利用して解析する装置で
あって、モアレ格子１１２と、被検体支持移動機構（以
下、ステージと称する）１１４と、縞走査用アクチュエ
ータ１１６と、白色光源１１８と、ＣＣＤカメラ１２０
と、モアレ縞観察用ディスプレイ１２２と、コントロー
ラ１２４と、ドライバ１２６と、近接センサ１２８とを
備えている。
【００１４】上記モアレ格子１１２は、水平に配置され
たガラス板の下面に等ピッチの縞が形成されてなり、縞
走査用アクチュエータ１１６により上下方向に移動可能
とされている。
たガラス板の下面に等ピッチの縞が形成されてなり、縞
走査用アクチュエータ１１６により上下方向に移動可能
とされている。
【００１５】上記ステージ１１４は、昇降機構１３０と
２軸アオリ台１３２とからなっている。昇降機構１３０
は、モータ１３４によりＺステ−ジ（以下パンタグラフ
と称する）１３６を駆動して台座１３８に対して上板１
４０を上下動させるようになっており、２軸アオリ台１
３２は、昇降機構１３０の上板１４０に固定された基準
板１４２とその上方に配置された支持板１４４とからな
り、２つのモータ１４６、１４８により支持板１４４を
基準板１４２に対して所定の支持点回りに直交２方向に
傾動させるようになっている。そして、これにより、ス
テージ１１４は、その支持板１４４に載置された被検体
１０２をモアレ格子１１２に近づけるとともに、この被
検体１０２をモアレ格子１１２に対して平行に配置する
ことができるようになっている。
２軸アオリ台１３２とからなっている。昇降機構１３０
は、モータ１３４によりＺステ−ジ（以下パンタグラフ
と称する）１３６を駆動して台座１３８に対して上板１
４０を上下動させるようになっており、２軸アオリ台１
３２は、昇降機構１３０の上板１４０に固定された基準
板１４２とその上方に配置された支持板１４４とからな
り、２つのモータ１４６、１４８により支持板１４４を
基準板１４２に対して所定の支持点回りに直交２方向に
傾動させるようになっている。そして、これにより、ス
テージ１１４は、その支持板１４４に載置された被検体
１０２をモアレ格子１１２に近づけるとともに、この被
検体１０２をモアレ格子１１２に対して平行に配置する
ことができるようになっている。
【００１６】上記縞走査用アクチュエータ１１６および
各モータ１３４、１４６、１４８の駆動は、ドライバ１
２６を介してコントローラ１２４により行われるように
なっている。また、上記白色光源１１８は、モアレ格子
１１２に対して、縞走査用アクチュエータ１１６とは反
対側の斜め上方から、モアレ格子１１２に光ビームを照
射するようになっている。また、上記ＣＣＤカメラ１２
０は、モアレ格子１１２の真上に配置されている。これ
により、白色光源１１８からの光ビームにより被検体１
０２の表面に形成されるモアレ格子１１２の影とモアレ
格子１２１自体の像とでモアレ縞を形成させ、これをＣ
ＣＤカメラ１２０で撮像するようになっている。
各モータ１３４、１４６、１４８の駆動は、ドライバ１
２６を介してコントローラ１２４により行われるように
なっている。また、上記白色光源１１８は、モアレ格子
１１２に対して、縞走査用アクチュエータ１１６とは反
対側の斜め上方から、モアレ格子１１２に光ビームを照
射するようになっている。また、上記ＣＣＤカメラ１２
０は、モアレ格子１１２の真上に配置されている。これ
により、白色光源１１８からの光ビームにより被検体１
０２の表面に形成されるモアレ格子１１２の影とモアレ
格子１２１自体の像とでモアレ縞を形成させ、これをＣ
ＣＤカメラ１２０で撮像するようになっている。
【００１７】上記モアレ縞観察用ディスプレイ１２２
は、ＣＣＤカメラ１２０で撮像されたモアレ縞の拡大像
を画面上に映し出して観察に供するようになっている。
また、このモアレ縞観察用ディスプレイ１２２に取り込
まれた画像データはコントローラ１２４に入力されるよ
うになっている。
は、ＣＣＤカメラ１２０で撮像されたモアレ縞の拡大像
を画面上に映し出して観察に供するようになっている。
また、このモアレ縞観察用ディスプレイ１２２に取り込
まれた画像データはコントローラ１２４に入力されるよ
うになっている。
【００１８】上記コントローラ１２４には、ステージ１
１４から、その昇降機構１３０の上下駆動位置および２
軸アオリ台１３２の２方向の傾斜角度位置のデータが入
力されるようになっており、これらデータから被検体１
０２の姿勢（表面形状）を演算するようになっている。
そして、コントローラ１２４は、ＣＣＤカメラ１２０で
撮像されたモアレ縞の全体像と被検体１０２の姿勢（表
面形状）とを、そのディスプレイの画面上に並べて映出
するようになっている。
１４から、その昇降機構１３０の上下駆動位置および２
軸アオリ台１３２の２方向の傾斜角度位置のデータが入
力されるようになっており、これらデータから被検体１
０２の姿勢（表面形状）を演算するようになっている。
そして、コントローラ１２４は、ＣＣＤカメラ１２０で
撮像されたモアレ縞の全体像と被検体１０２の姿勢（表
面形状）とを、そのディスプレイの画面上に並べて映出
するようになっている。
【００１９】次に、本発明の実施例に係るモアレ縞解析
のためのアライメント方法について図１〜９を参照しつ
つ説明する。まず、図１のフローチャートに示される操
作を実行する前に上記ディスプレイ１１２上での長さ校
正を行なう。この長さ校正は、ディスプレイ１２２上で
のスケール値が実際にはどの程度のスケール値となるか
の換算を行なうものであり、具体的にはスケールをディ
スプレイ１２２上に映出し、映出されたスケールの目盛
り値に対するディスプレイ１２２上での距離を算出す
る。このようにして算出された校正値はコントローラ１
２４内のメモリに格納しておく。
のためのアライメント方法について図１〜９を参照しつ
つ説明する。まず、図１のフローチャートに示される操
作を実行する前に上記ディスプレイ１１２上での長さ校
正を行なう。この長さ校正は、ディスプレイ１２２上で
のスケール値が実際にはどの程度のスケール値となるか
の換算を行なうものであり、具体的にはスケールをディ
スプレイ１２２上に映出し、映出されたスケールの目盛
り値に対するディスプレイ１２２上での距離を算出す
る。このようにして算出された校正値はコントローラ１
２４内のメモリに格納しておく。
【００２０】次に、図１に示すように、被検体１０２を
載設したステージ１１４を昇降機構１３０を用いてＺ軸
方向（上下方向）に上昇させる（Ｓ１）。このステージ
１１４のＺ軸方向への移動は、前述したようにコントロ
ーラ１２４からモータドライバ１２６への指令信号に応
じたＺ軸方向駆動モータ１３４の駆動により行なわれ
る。このステージ１１４の上昇操作は前述した近接セン
サ１２８がステージ１１４（通常は被検体１０２）を検
知した時点で停止する（Ｓ２）。
載設したステージ１１４を昇降機構１３０を用いてＺ軸
方向（上下方向）に上昇させる（Ｓ１）。このステージ
１１４のＺ軸方向への移動は、前述したようにコントロ
ーラ１２４からモータドライバ１２６への指令信号に応
じたＺ軸方向駆動モータ１３４の駆動により行なわれ
る。このステージ１１４の上昇操作は前述した近接セン
サ１２８がステージ１１４（通常は被検体１０２）を検
知した時点で停止する（Ｓ２）。
【００２１】この近接センサ１２８は簡単に表わすと、
図２に示すようにモアレ格子１１（１１２）と、ステー
ジ１３（１１４）上に載設保持された被検体１２（１０
２）との間に位置するように配された前述した如き構成
の平面センサであって、この近接センサ１２８におい
て、光源１４からの光１５が受光器１６に入射されなく
なった場合にコントローラ１２４はステージ１３と被検
体１２のうちの最上部がこの位置まで上昇したと判断す
る。
図２に示すようにモアレ格子１１（１１２）と、ステー
ジ１３（１１４）上に載設保持された被検体１２（１０
２）との間に位置するように配された前述した如き構成
の平面センサであって、この近接センサ１２８におい
て、光源１４からの光１５が受光器１６に入射されなく
なった場合にコントローラ１２４はステージ１３と被検
体１２のうちの最上部がこの位置まで上昇したと判断す
る。
【００２２】なお、上記近接センサ１２８についてより
詳しく説明すると、光源１４からの光１５が受光器１６
に入射されるまでに、内向きにして互いに平行に配され
た１対のミラー間をラスター状に複数回に亘り往復反射
されるようになっており、どの位置においてもビームが
遮断されれば物体がこの近接センサ１２８の位置に到達
したことを検出することができる。次に、コントローラ
１２４からの指示に基づきステージ１３をＺ軸方向に５
ｍｍ下降させる（Ｓ３）。このステージ１３の下降操作
は前述したＺ軸方向駆動モータ１３４の駆動により行な
われる。この状態で、ステージ１３と被検体１２のうち
の最上部は近接センサ位置から５ｍｍだけ下がった位置
に設定されている。
詳しく説明すると、光源１４からの光１５が受光器１６
に入射されるまでに、内向きにして互いに平行に配され
た１対のミラー間をラスター状に複数回に亘り往復反射
されるようになっており、どの位置においてもビームが
遮断されれば物体がこの近接センサ１２８の位置に到達
したことを検出することができる。次に、コントローラ
１２４からの指示に基づきステージ１３をＺ軸方向に５
ｍｍ下降させる（Ｓ３）。このステージ１３の下降操作
は前述したＺ軸方向駆動モータ１３４の駆動により行な
われる。この状態で、ステージ１３と被検体１２のうち
の最上部は近接センサ位置から５ｍｍだけ下がった位置
に設定されている。
【００２３】次に、モアレ格子１１をＺ軸方向に下降さ
せる（Ｓ４）。この下降操作は前述した縞操作用アクチ
ュエータ１１６により行なわれる。このモアレ格子１１
の下降操作は前述した近接センサ１２８がこのモアレ格
子１１を検知した時点で停止される（Ｓ５）。この停止
操作は近接センサ１２８からの検知信号に基づきコント
ローラ１２４が縞操作用アクチュエータ１１６に下降信
号を送出することによりなされる。
せる（Ｓ４）。この下降操作は前述した縞操作用アクチ
ュエータ１１６により行なわれる。このモアレ格子１１
の下降操作は前述した近接センサ１２８がこのモアレ格
子１１を検知した時点で停止される（Ｓ５）。この停止
操作は近接センサ１２８からの検知信号に基づきコント
ローラ１２４が縞操作用アクチュエータ１１６に下降信
号を送出することによりなされる。
【００２４】次に、コントローラ１２４からの指示に基
づきモアレ格子１１をＺ軸方向に３ｍｍ上昇させる（Ｓ
６）。このモアレ格子１１の上昇は前述した縞操作用ア
クチュエータ１１６により行なわれる。この状態で、モ
アレ格子１１の底面（モアレ格子面）は近接センサ位置
から３ｍｍだけ上がった位置に設定され、またモアレ格
子１１の底面と、ステージ１３と被検体１２のうち最上
部との間隔は８ｍｍに設定される。
づきモアレ格子１１をＺ軸方向に３ｍｍ上昇させる（Ｓ
６）。このモアレ格子１１の上昇は前述した縞操作用ア
クチュエータ１１６により行なわれる。この状態で、モ
アレ格子１１の底面（モアレ格子面）は近接センサ位置
から３ｍｍだけ上がった位置に設定され、またモアレ格
子１１の底面と、ステージ１３と被検体１２のうち最上
部との間隔は８ｍｍに設定される。
【００２５】次に、モアレ格子１１を０．５ｍｍきざみ
で下降させ、近接センサ１２８の出力値が７０％以下ま
で低下した時点でモアレ格子１１の下降操作を停止する
（Ｓ７，Ｓ８）。この下降操作はコンピュータからの指
示に基づき前述した縞解析用のアクチュエータの駆動に
より行なわれる。なお、この状態ではモアレ格子面と被
検体とが５ｍｍ以上離れておりモアレ縞のコントラスト
は余り良好でなくなるが、アライメント調整のための情
報を得るだけであるからも、それ程問題とならない。
で下降させ、近接センサ１２８の出力値が７０％以下ま
で低下した時点でモアレ格子１１の下降操作を停止する
（Ｓ７，Ｓ８）。この下降操作はコンピュータからの指
示に基づき前述した縞解析用のアクチュエータの駆動に
より行なわれる。なお、この状態ではモアレ格子面と被
検体とが５ｍｍ以上離れておりモアレ縞のコントラスト
は余り良好でなくなるが、アライメント調整のための情
報を得るだけであるからも、それ程問題とならない。
【００２６】次に、モアレ格子１１のモアレ格子面と被
検体１２の被検面との間で生じるモアレ縞を前述したＣ
ＣＤカメラ１２０により撮像し、この得られたモアレ縞
画像に基づき被検面の形状を解析する（Ｓ９）。なお、
このモアレ縞画像には画像処理により、図３に示す如き
中央部分２１のみがノンマスクとされたマスク２０が重
畳され、これにより、被検面の中央部分のみの形状が解
析される。すなわち、図４に示す如く、マスク３０によ
りマスク部３３ではないノンマスク部３２の干渉縞画像
３１のみが解析の対称となる。
検体１２の被検面との間で生じるモアレ縞を前述したＣ
ＣＤカメラ１２０により撮像し、この得られたモアレ縞
画像に基づき被検面の形状を解析する（Ｓ９）。なお、
このモアレ縞画像には画像処理により、図３に示す如き
中央部分２１のみがノンマスクとされたマスク２０が重
畳され、これにより、被検面の中央部分のみの形状が解
析される。すなわち、図４に示す如く、マスク３０によ
りマスク部３３ではないノンマスク部３２の干渉縞画像
３１のみが解析の対称となる。
【００２７】この面形状解析は本測定の前段階としての
性格を有していることから予備測定とも称され、具体的
な解析手法としては干渉縞解析においても周知の位相シ
フト法（フリンジスキャニング）の計算手法を用いて行
なわれる。このような解析手法を用いて得られた被検面
形状は、例えば図５に示す如き三次元的に表された形状
４０でディスプレイ１２２上に映出される。
性格を有していることから予備測定とも称され、具体的
な解析手法としては干渉縞解析においても周知の位相シ
フト法（フリンジスキャニング）の計算手法を用いて行
なわれる。このような解析手法を用いて得られた被検面
形状は、例えば図５に示す如き三次元的に表された形状
４０でディスプレイ１２２上に映出される。
【００２８】次に、得られた被検面の形状を最小２乗法
を用いて所定の平面に近似させるようにし（Ｓ１０）、
平面の式ｚ＝ａｘ＋ｂｙ＋ｃにおいて各係数（ａ，ｂ，
ｃ）値を得る（Ｓ１１）。次に、図６に示す如く、ノン
マスク部５１に対する外接方形５３を求め、その外接方
形５３の中心位置５２を求める（Ｓ１２）。次に、ディ
スプレイ１２２上でこの外接方形５３の中心位置５２か
ら上下左右４方向でマスク部３３にぶつかる手前の所定
位置を認識し、図７に示すごとくそれら各所定位置（Ｐ
0，Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3）の座標を算出する（Ｓ１３）。
を用いて所定の平面に近似させるようにし（Ｓ１０）、
平面の式ｚ＝ａｘ＋ｂｙ＋ｃにおいて各係数（ａ，ｂ，
ｃ）値を得る（Ｓ１１）。次に、図６に示す如く、ノン
マスク部５１に対する外接方形５３を求め、その外接方
形５３の中心位置５２を求める（Ｓ１２）。次に、ディ
スプレイ１２２上でこの外接方形５３の中心位置５２か
ら上下左右４方向でマスク部３３にぶつかる手前の所定
位置を認識し、図７に示すごとくそれら各所定位置（Ｐ
0，Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3）の座標を算出する（Ｓ１３）。
【００２９】次に、上記ステップ１１（Ｓ１１）で得ら
れた平面の式から各位置（Ｐ0，Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3）におけ
る高さｚの座標値を得る（Ｓ１４）。次に、各位置（Ｐ
0，Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3）におけるｘ，ｙ，ｚの各座標に基づ
き、上記被検面を近似させた平面の垂直，水平各方向の
実際の傾きを得る（Ｓ１５）。最後に、ステージ１３の
ｘ，ｙ軸上でのアオリ量を調整して、このステージ１３
上の被検体１２の被検面とモアレ格子１１の格子面とが
互いに平行となるように設定する（Ｓ１６）。
れた平面の式から各位置（Ｐ0，Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3）におけ
る高さｚの座標値を得る（Ｓ１４）。次に、各位置（Ｐ
0，Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3）におけるｘ，ｙ，ｚの各座標に基づ
き、上記被検面を近似させた平面の垂直，水平各方向の
実際の傾きを得る（Ｓ１５）。最後に、ステージ１３の
ｘ，ｙ軸上でのアオリ量を調整して、このステージ１３
上の被検体１２の被検面とモアレ格子１１の格子面とが
互いに平行となるように設定する（Ｓ１６）。
【００３０】なお、上記ステップ１５（Ｓ１５）および
ステップ１６（Ｓ１６）における操作では、前述した如
くしてコントローラ１２４のメモリ内に格納されていた
校正値（ディスプレイ１２２上での距離を実際の距離に
校正するための換算値）が用いられる。このようにして
アライメント調整された状態で被検面の凸凹形状を高精
度で解析する本測定が行なわれる。
ステップ１６（Ｓ１６）における操作では、前述した如
くしてコントローラ１２４のメモリ内に格納されていた
校正値（ディスプレイ１２２上での距離を実際の距離に
校正するための換算値）が用いられる。このようにして
アライメント調整された状態で被検面の凸凹形状を高精
度で解析する本測定が行なわれる。
【００３１】また、図８および図９はステージ１３の態
様の概略を示すものであって、図８は２つのモータ６１
Ａ，６１Ｂを用いて駆動される２軸アオリ台６０が、台
座６３上に支持され、Ｚ軸方向（上下方向）に伸縮（モ
ータ駆動）自在のパンタグラフ上に搭載されてなるステ
ージ１３Ａ（図１に示すステージ３０と実質的に同一機
能）を示すものであり、また、図９は１つのモータ７１
を用いて駆動される１軸アオリ台７０とそのアオリ台７
０上に固設された回転ステージ７０Ａが、台座７３上に
支持された、ｚ軸方向（上下方向）に伸縮（モータ駆
動）自在のパンタグラフ上に搭載されてなるステージ１
３Ｂを示すものである。
様の概略を示すものであって、図８は２つのモータ６１
Ａ，６１Ｂを用いて駆動される２軸アオリ台６０が、台
座６３上に支持され、Ｚ軸方向（上下方向）に伸縮（モ
ータ駆動）自在のパンタグラフ上に搭載されてなるステ
ージ１３Ａ（図１に示すステージ３０と実質的に同一機
能）を示すものであり、また、図９は１つのモータ７１
を用いて駆動される１軸アオリ台７０とそのアオリ台７
０上に固設された回転ステージ７０Ａが、台座７３上に
支持された、ｚ軸方向（上下方向）に伸縮（モータ駆
動）自在のパンタグラフ上に搭載されてなるステージ１
３Ｂを示すものである。
【００３２】これら２つのステージ１３Ａ，１３Ｂは共
にこのステージ１３Ａ，１３Ｂ上に載設保持した被検体
１２をいずれの方向にも容易に傾斜させることが可能で
ある。なお、本発明のモアレ縞解析のためのアライメン
ト方法としては上記実施例のものに限られるものではな
く、例えばステージとモアレ格子の移動順序、あるい
は、その移動量は適宜選択することが可能である。ま
た、上述したアライメント調整のための面形状解析に用
いられる計算手法としてはその面の傾きを算出できるも
のであればよく、必ずしも位相シフト法による手法に限
られるものではない。
にこのステージ１３Ａ，１３Ｂ上に載設保持した被検体
１２をいずれの方向にも容易に傾斜させることが可能で
ある。なお、本発明のモアレ縞解析のためのアライメン
ト方法としては上記実施例のものに限られるものではな
く、例えばステージとモアレ格子の移動順序、あるい
は、その移動量は適宜選択することが可能である。ま
た、上述したアライメント調整のための面形状解析に用
いられる計算手法としてはその面の傾きを算出できるも
のであればよく、必ずしも位相シフト法による手法に限
られるものではない。
【図１】本発明の実施例を説明するためのフローチャー
ト
ト
【図２】モアレ格子、被検体、ステージおよび近接セン
サの位置関係を示す概略図
サの位置関係を示す概略図
【図３】モアレ縞画像に重畳させるマスクを示す概略図
【図４】モアレ縞画像にマスクを重畳させた状態を示す
概略図
概略図
【図５】モアレ縞解析により得られた被検面形状を３次
元的に示す概略図
元的に示す概略図
【図６】マスクの外接方形の中心位置を得る操作を説明
する概略図
する概略図
【図７】被検面の傾きを得るための各座標位置を設定す
る操作を説明する概略図
る操作を説明する概略図
【図８】ステージの一態様を示す概略図
【図９】ステージの一態様を示す概略図
【図１０】本発明方法を実施するための解析装置を示す
概略図
概略図
１１，１１２ モアレ格子 １２，１０２ 被検体 １３，１３Ａ，１３Ｂ，３０ ステージ １４，１８ 光源 １６ 受光器 ２０，３０ マスク ３１ モアレ縞画像 ６０，１３２ ２軸アオリ台 ６１Ａ，６１Ｂ，７１，１４６，１４８ モータ ６２，７２，１３６ パンタグラフ ７０ １軸アオリ台 ７０Ａ 回転ステージ
Claims (3)
- 【請求項１】 被検体の表面とモアレ格子面との間で発
生するモアレ縞を撮像し、該撮像されたモアレ縞画像に
基づき前記被検体の表面の凸凹形状を解析する方法にお
いて、 前記被検体の表面の凸凹形状を解析する前に、前記撮像
されたモアレ縞画像に基づき該被検体の表面の傾斜を算
出し、この算出結果に基づき、該被検体の表面と前記モ
アレ格子面とが略平行となるように前記被検体の傾きを
調整することを特徴とするモアレ縞解析のためのアライ
メント方法。 - 【請求項２】 前記被検体の表面の傾斜を算出するため
のモアレ縞を撮像する際の被検体の位置が、前記被検体
の表面の凸凹形状を解析するためのモアレ縞を撮像する
際の被検体の位置よりも前記モアレ格子面から離れるよ
うに設定されてなることを特徴とする請求項１記載のモ
アレ縞解析のためのアライメント方法。 - 【請求項３】 前記被検体が、前記モアレ格子面と平行
で、互いに直交するｘ、ｙ２軸上での、これら２軸と互
いに直交するｚ軸方向の傾きを可変とし得る被検体支持
手段上に載設されることを特徴とする請求項１もしくは
２記載のモアレ縞解析のためのアライメント方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14830995A JP3606533B2 (ja) | 1995-05-23 | 1995-05-23 | モアレ縞解析のためのアライメント方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14830995A JP3606533B2 (ja) | 1995-05-23 | 1995-05-23 | モアレ縞解析のためのアライメント方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08313230A true JPH08313230A (ja) | 1996-11-29 |
| JP3606533B2 JP3606533B2 (ja) | 2005-01-05 |
Family
ID=15449914
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14830995A Expired - Fee Related JP3606533B2 (ja) | 1995-05-23 | 1995-05-23 | モアレ縞解析のためのアライメント方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3606533B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6765684B2 (en) | 2001-03-30 | 2004-07-20 | Nidek Co., Ltd | Surface shape measurement apparatus |
| JP2007093417A (ja) * | 2005-09-29 | 2007-04-12 | Dainippon Ink & Chem Inc | サンプルの加工適性評価装置及び該装置を用いたサンプルの加工適性評価方法 |
| WO2010137637A1 (ja) * | 2009-05-27 | 2010-12-02 | 株式会社ニコン | 形状測定装置、形状測定方法、および、製造方法 |
-
1995
- 1995-05-23 JP JP14830995A patent/JP3606533B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6765684B2 (en) | 2001-03-30 | 2004-07-20 | Nidek Co., Ltd | Surface shape measurement apparatus |
| JP2007093417A (ja) * | 2005-09-29 | 2007-04-12 | Dainippon Ink & Chem Inc | サンプルの加工適性評価装置及び該装置を用いたサンプルの加工適性評価方法 |
| WO2010137637A1 (ja) * | 2009-05-27 | 2010-12-02 | 株式会社ニコン | 形状測定装置、形状測定方法、および、製造方法 |
| US8441652B2 (en) | 2009-05-27 | 2013-05-14 | Nikon Corporation | Profile measuring apparatus, method for measuring profile, and method for manufacturing product |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3606533B2 (ja) | 2005-01-05 |
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