JPS58221104A - 表面形状測定方法および装置 - Google Patents
表面形状測定方法および装置Info
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- JPS58221104A JPS58221104A JP10384982A JP10384982A JPS58221104A JP S58221104 A JPS58221104 A JP S58221104A JP 10384982 A JP10384982 A JP 10384982A JP 10384982 A JP10384982 A JP 10384982A JP S58221104 A JPS58221104 A JP S58221104A
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- optical path
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
- G01B11/2441—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures using interferometry
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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- G01B11/30—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
- G01B11/306—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces for measuring evenness
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
−亭頁
本発明は、光源から出射する光を二つに分け、その一方
の光路長を変化していった時の干渉縞を利用する表面形
状測定方法およびその方法を実施するだめの装置に関す
る。
の光路長を変化していった時の干渉縞を利用する表面形
状測定方法およびその方法を実施するだめの装置に関す
る。
従来の干渉測定装置は、フイゾウ型干渉装置においても
トワイマン型干渉装置においても、単に干渉縞の形状や
、参照光または被測定物側の光路を変化させた時の干渉
パターン強度の変化情報を用いて被測定物の形状を測定
していた。このような測定方法では、干渉縞（干渉パタ
ーン）に不連続部分が存在すると、不連続部分により分
けられた被測定物の複数の部分の相対的面位置関係は分
らなくなってしまうという不都合があった。すなわち、
第１図（ａ）は一つの面に対して従来の方法によって得
られる干渉縞２１ 、２２ 、２３を表わし、第１図（
ｂ）はその面に対して不連続な表面を有する他の一つの
面に対して同じ方法によって得られる干渉縞２１ 、２
２ 、２３ 、２４を表わし、干渉縞の連続曲線は波長
λの整数倍（位相差で２π）、即ち表面の段差では波長
λの１／２の整数倍の不確定数を持つておυ、第１図（
ａ）の一つの縞、例えば干渉縞２２が第１図（ｂ）のい
ずれに対応するのか知ることはできず、被測定物全面に
亘り精密測定を行なうことは不可能であった。
トワイマン型干渉装置においても、単に干渉縞の形状や
、参照光または被測定物側の光路を変化させた時の干渉
パターン強度の変化情報を用いて被測定物の形状を測定
していた。このような測定方法では、干渉縞（干渉パタ
ーン）に不連続部分が存在すると、不連続部分により分
けられた被測定物の複数の部分の相対的面位置関係は分
らなくなってしまうという不都合があった。すなわち、
第１図（ａ）は一つの面に対して従来の方法によって得
られる干渉縞２１ 、２２ 、２３を表わし、第１図（
ｂ）はその面に対して不連続な表面を有する他の一つの
面に対して同じ方法によって得られる干渉縞２１ 、２
２ 、２３ 、２４を表わし、干渉縞の連続曲線は波長
λの整数倍（位相差で２π）、即ち表面の段差では波長
λの１／２の整数倍の不確定数を持つておυ、第１図（
ａ）の一つの縞、例えば干渉縞２２が第１図（ｂ）のい
ずれに対応するのか知ることはできず、被測定物全面に
亘り精密測定を行なうことは不可能であった。
したがって、本発明の目的は、面形状の精密測定におい
て干渉縞に不連続部分が発生しても精密に表面形状を測
定することを可能にする測定方法を提供することである
。
て干渉縞に不連続部分が発生しても精密に表面形状を測
定することを可能にする測定方法を提供することである
。
本発明の第２の目的はそのような表面形状測定方法を実
施することを可能にする装置を提供することである。
施することを可能にする装置を提供することである。
上記目的を達成するために、本発明による冒頭に述べた
種類の表面形状測定方法は、波長が異なる複数個の可干
渉性光源よシ出射する光を選択的に同一光路に導き、ビ
ーム・スプリッタで分離し、一方を参照光とし、他方を
被測定物に照射し、その反射光または透過光を上記ビー
ム・スプリッタまたは第２のビーム・スプリッタにより
再び同一光路に導き、発生する干渉縞をそれぞれの波長
の光に対し撮像し、その情報を記憶するとともに、５
百 波長が異なる上記二つの光の一方のみを用い、その光路
長を変化していった時の干渉縞の変化から被測定物の不
連続な部分の面形状を測定し、他方不連続な干渉縞間の
関係を上記記憶情報から算出することにより、不連続部
を含め被測定物全面に亘って面形状を測定することを要
旨とする。
種類の表面形状測定方法は、波長が異なる複数個の可干
渉性光源よシ出射する光を選択的に同一光路に導き、ビ
ーム・スプリッタで分離し、一方を参照光とし、他方を
被測定物に照射し、その反射光または透過光を上記ビー
ム・スプリッタまたは第２のビーム・スプリッタにより
再び同一光路に導き、発生する干渉縞をそれぞれの波長
の光に対し撮像し、その情報を記憶するとともに、５
百 波長が異なる上記二つの光の一方のみを用い、その光路
長を変化していった時の干渉縞の変化から被測定物の不
連続な部分の面形状を測定し、他方不連続な干渉縞間の
関係を上記記憶情報から算出することにより、不連続部
を含め被測定物全面に亘って面形状を測定することを要
旨とする。
上記第２の目的を達成するために、本発明による表向形
状測定装置は、波長が異なる複数個の可干渉性光源と、
該光源から出射する光を所定のビーム径にするためのビ
ーム径調整光学系と、上記複数個の可干渉性光源から出
射する元を選択的に同一光路に導く光学手段と、上記光
をビーム・スプリッタにより２分し、一方を参照光路に
導き、他方を仮測定物に照射せしめ、被測定物を反射も
しくは透過した光を上記ビーム・スプリッタまたは第２
のビーム・スプリッタにより再び同一光路に導き、発生
する干渉縞をそれぞれの波長の光に対して別々に撮像す
る手段と、該撮像手段により得られた干渉縞の情報を記
憶する手段と、参照光路長または被測定物の光路長の一
方を変化せしめ一６頁 る手段と、上記光路長の変化により生ずる干渉縞の変化
を記憶する手段と、上記干渉縞の変化から被測定物の面
の詳細形状を計算し、上記複数の波長の光による別々の
干渉縞の情報から被測定物に存在する不連続部の相対形
状関係を計算する手段とを含むことを要旨とする。
状測定装置は、波長が異なる複数個の可干渉性光源と、
該光源から出射する光を所定のビーム径にするためのビ
ーム径調整光学系と、上記複数個の可干渉性光源から出
射する元を選択的に同一光路に導く光学手段と、上記光
をビーム・スプリッタにより２分し、一方を参照光路に
導き、他方を仮測定物に照射せしめ、被測定物を反射も
しくは透過した光を上記ビーム・スプリッタまたは第２
のビーム・スプリッタにより再び同一光路に導き、発生
する干渉縞をそれぞれの波長の光に対して別々に撮像す
る手段と、該撮像手段により得られた干渉縞の情報を記
憶する手段と、参照光路長または被測定物の光路長の一
方を変化せしめ一６頁 る手段と、上記光路長の変化により生ずる干渉縞の変化
を記憶する手段と、上記干渉縞の変化から被測定物の面
の詳細形状を計算し、上記複数の波長の光による別々の
干渉縞の情報から被測定物に存在する不連続部の相対形
状関係を計算する手段とを含むことを要旨とする。
すなわち、本発明においては、波長が異なる２個以上の
可干渉性光源より出射する光を用いる。
可干渉性光源より出射する光を用いる。
この２個以上の光の光路が同一であれば、得られる干渉
縞は、第１図（ａ） 、 （ｂ）に対応する第３図（ａ
）。
縞は、第１図（ａ） 、 （ｂ）に対応する第３図（ａ
）。
（ｂ）に示すように、波長λｌに対しては実線で示すよ
うに２１ 、２２・・・２５ ； ２０’ 、 ２１’
、・・・ス′が得られ、波長λｇに対しては点線で示
すように２０１ 、２０２・・・２ｏ４；２００’ 、
２０１’・・・２０４′が得られる。第３図に見られ
るように、両波長に対し得られる縞はほぼ平行で、縞の
ピッチは波長により異なる。二つの波長に対する縞が互
に近いものに対し、第３図に示すようにその組閣の距離
をΔ（λｌの縞からλ２の縞を測ｐ十ｊ方向を正とする
）とし、λ１の光に対する縞ピッチをｐとする。同様に
不連続な第３図（ｂ）に対し−−−−７頁 が互に連続していると見做せる干渉縞であると判断でき
る。すなわち第１図の一つの波長の光を用いた干渉縞で
は第１図（ａ）の縞２２と連なる第１図（ｂ）の縞は２
２′か、２３か冴か不明であるが第３図では（ａ）の２
１と連なる（ｂ）の縞は２１であることが分る。（ａ）
と（ｂ）の面の段差が太きいときにはさらにもう一つの
波長λ８を用いればよい。以上のようにして（、）と（
ｂ）の面の相対関係の概要はつかめるが、この方法は面
間距離の測定方法としてブロックゲージの測定等で既に
公知である。本発明においては、このようにして得られ
ｆｃ（ａ） 、 （ｂ）の位置関係を元にして、精密に
（ａ） 、 （ｂ）の面の仮想平面（あるいは仮想二次
曲面）からのずれを測定することを可能ならしめている
。すなわち第２図に示すように、一方の波長のみを用い
、参照光路中の楔ガラス６をわずかに移動することによ
り参照光の光路長（位相）を変化させ、これに伴ない変
化する干渉縞強度を全測定領域に亘り求め、それぞれの
面での平面からのずれを求める（特願昭５５−２８０６
６号）。この結果は（ａ）および（ｂ）のそれぞれの面
に対しては精密な測定結果を与えているが、（ａ） 、
（ｂ）の相対関係は、縞が不連続なため不明であるの
で、上記の二つ以上の波長を用いる測定結果を用いるこ
とにより、全測定領域（被測定物の全面）に亘り精田測
定を行なうことが可能となる。
うに２１ 、２２・・・２５ ； ２０’ 、 ２１’
、・・・ス′が得られ、波長λｇに対しては点線で示
すように２０１ 、２０２・・・２ｏ４；２００’ 、
２０１’・・・２０４′が得られる。第３図に見られ
るように、両波長に対し得られる縞はほぼ平行で、縞の
ピッチは波長により異なる。二つの波長に対する縞が互
に近いものに対し、第３図に示すようにその組閣の距離
をΔ（λｌの縞からλ２の縞を測ｐ十ｊ方向を正とする
）とし、λ１の光に対する縞ピッチをｐとする。同様に
不連続な第３図（ｂ）に対し−−−−７頁 が互に連続していると見做せる干渉縞であると判断でき
る。すなわち第１図の一つの波長の光を用いた干渉縞で
は第１図（ａ）の縞２２と連なる第１図（ｂ）の縞は２
２′か、２３か冴か不明であるが第３図では（ａ）の２
１と連なる（ｂ）の縞は２１であることが分る。（ａ）
と（ｂ）の面の段差が太きいときにはさらにもう一つの
波長λ８を用いればよい。以上のようにして（、）と（
ｂ）の面の相対関係の概要はつかめるが、この方法は面
間距離の測定方法としてブロックゲージの測定等で既に
公知である。本発明においては、このようにして得られ
ｆｃ（ａ） 、 （ｂ）の位置関係を元にして、精密に
（ａ） 、 （ｂ）の面の仮想平面（あるいは仮想二次
曲面）からのずれを測定することを可能ならしめている
。すなわち第２図に示すように、一方の波長のみを用い
、参照光路中の楔ガラス６をわずかに移動することによ
り参照光の光路長（位相）を変化させ、これに伴ない変
化する干渉縞強度を全測定領域に亘り求め、それぞれの
面での平面からのずれを求める（特願昭５５−２８０６
６号）。この結果は（ａ）および（ｂ）のそれぞれの面
に対しては精密な測定結果を与えているが、（ａ） 、
（ｂ）の相対関係は、縞が不連続なため不明であるの
で、上記の二つ以上の波長を用いる測定結果を用いるこ
とにより、全測定領域（被測定物の全面）に亘り精田測
定を行なうことが可能となる。
以下に実施例を用いて本発明を一層詳細に説明するが、
それらは例示に過ぎず、本発明の枠を越えることなしに
いろいろな改良や変形があシ得ることは勿論でおる。
それらは例示に過ぎず、本発明の枠を越えることなしに
いろいろな改良や変形があシ得ることは勿論でおる。
第２図は本発明の不連続表面形状の測定方法を説明する
ための図式図であり、測定装置の構成を示す。ｌは不連
続表面形状を有する被測定物である。凹形の最上面の２
１ｉｉの全体に亘る平面度を測定しようとしている。２
は干渉パターンを撮像する撮像面でおり、第４図のとと
＜１＋ｊ誉地の撮像絵素を有する。−３および３′はそ
れぞれ波長λｌ。
ための図式図であり、測定装置の構成を示す。ｌは不連
続表面形状を有する被測定物である。凹形の最上面の２
１ｉｉの全体に亘る平面度を測定しようとしている。２
は干渉パターンを撮像する撮像面でおり、第４図のとと
＜１＋ｊ誉地の撮像絵素を有する。−３および３′はそ
れぞれ波長λｌ。
λ２の光源、３１ 、３１はシャッタ、８．８′はコリ
メータ・レンズ、９は波長選択ビーム・スゲリッタであ
り、λｌは透過、λ８は反射する。４はビーム・ス９頁 プリッタ、５は基準反射鏡である。１０は被測定物をあ
おる（傾ける）機構でおる。２１は被測定物を撮像面上
に結像する光学系である。６は楔ガラスであり、矢印で
示されるように微動され、参照光の位相が変えられる。
メータ・レンズ、９は波長選択ビーム・スゲリッタであ
り、λｌは透過、λ８は反射する。４はビーム・ス９頁 プリッタ、５は基準反射鏡である。１０は被測定物をあ
おる（傾ける）機構でおる。２１は被測定物を撮像面上
に結像する光学系である。６は楔ガラスであり、矢印で
示されるように微動され、参照光の位相が変えられる。
撮像面で取り込まれた干渉縞の情報は制御記憶および演
算処理機能を有する制御回路７に送られる。
算処理機能を有する制御回路７に送られる。
第２図の本発明の不連続表面形状の測定装置を用いた測
定方法を以下に示す。
定方法を以下に示す。
シャッタ３１を閉じ、ジャツメ３１を開き、波長λ幕の
光を用いる。あおり機構１０を調整し、Ｗｃ３図に示す
ように、左右の測定領域に３〜１０本程度左右方向に向
いた縞が表われるようにする。縞の最も暗い部分（また
は明るい部分）の座標を求める。
光を用いる。あおり機構１０を調整し、Ｗｃ３図に示す
ように、左右の測定領域に３〜１０本程度左右方向に向
いた縞が表われるようにする。縞の最も暗い部分（また
は明るい部分）の座標を求める。
その座標を（＾ｌｎｍ 、 ：ｌｎｍ）とする。ここで
ｌは１．２、（筐たは１．２・・・）で波長の種類を表
わしているので、波長λ１の場合はｌである。ｎは１゜
２．３・・・・・・で上から何番目の縞かを表わし、ｍ
は１．２．３・・・・・・で分離された測定領域の何番
目かを表わす（第１図、第３図の場合には（ａ）が１
、 （ｂ）−−−−−−−１，０，、、、−Ｔｉ が２）。すなわち第３図の波長λ１での左側の一番上の
縞２１は（ｌ□□□、ｊ□□１）となり、これが撮像面
上では第４図のごとくになるとすれば、 （１１１１１ｊｌｌｌ） ＝（（４＋ ８） ＋ （５
ｅ ８） ＋ （６＋ ８） ＋ （７＃８）＋（８，
８）、（９，７）、（１０，７）、（１１，７）。
ｌは１．２、（筐たは１．２・・・）で波長の種類を表
わしているので、波長λ１の場合はｌである。ｎは１゜
２．３・・・・・・で上から何番目の縞かを表わし、ｍ
は１．２．３・・・・・・で分離された測定領域の何番
目かを表わす（第１図、第３図の場合には（ａ）が１
、 （ｂ）−−−−−−−１，０，、、、−Ｔｉ が２）。すなわち第３図の波長λ１での左側の一番上の
縞２１は（ｌ□□□、ｊ□□１）となり、これが撮像面
上では第４図のごとくになるとすれば、 （１１１１１ｊｌｌｌ） ＝（（４＋ ８） ＋ （５
ｅ ８） ＋ （６＋ ８） ＋ （７＃８）＋（８，
８）、（９，７）、（１０，７）、（１１，７）。
（１に、７）、（１３，７））・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・（１）となる。つき゛にシ
ャッタ３１”ｉ開け、３１’ｉ閉じ、波長λ２の光を用
いる。あおυ機構は上記λ１での測定と同一条件で、縞
の測定を行なう。上記と同様に（’２ｎ’ｍ’、 Ｊ２
ｎ’ｍ’）が得られる。
・・・・・・・・・・・・・（１）となる。つき゛にシ
ャッタ３１”ｉ開け、３１’ｉ閉じ、波長λ２の光を用
いる。あおυ機構は上記λ１での測定と同一条件で、縞
の測定を行なう。上記と同様に（’２ｎ’ｍ’、 Ｊ２
ｎ’ｍ’）が得られる。
（ｉｌｎｍ、 ｊｌｎｍ）および（’２ｎ’ｍ’、 ｊ
２ｎ’ｍ’が求まれば、制御回路７で、（’ｘｎｘ 、
ｊｔｎｌ）と（’２ｎ’ｌ 、 ｊ２ｎｌ＋ ）で符
号が正かつ最も近いベアを求める。すなわち第３図で２
１と２０１である。同様に（’ｉｎ□＋ｊｌｎ２）と（
ｉ ｌ ｊ）で符号が正かつ最も近いベアを求２ｎ２
． １ｎ２ める。すなわち第３図で２１′と２０１′である。これ
が求まれは、つぎの座標を制御回路に記憶しておく。
２ｎ’ｍ’が求まれば、制御回路７で、（’ｘｎｘ 、
ｊｔｎｌ）と（’２ｎ’ｌ 、 ｊ２ｎｌ＋ ）で符
号が正かつ最も近いベアを求める。すなわち第３図で２
１と２０１である。同様に（’ｉｎ□＋ｊｌｎ２）と（
ｉ ｌ ｊ）で符号が正かつ最も近いベアを求２ｎ２
． １ｎ２ める。すなわち第３図で２１′と２０１′である。これ
が求まれは、つぎの座標を制御回路に記憶しておく。
１１ □
ここでＡとＥ、ＢとＦが連なった縞であり、ＡとＢ、Ｅ
とＦが最も近いペアである。Ｃ（！：ＧおよびＤとＨは
同じく連なった縞であり、ＣとＧはＡとＥに隣接する波
長λｌの縞、ＤとＨはＢとＦに隣接する波長λ２の縞で
ある。
とＦが最も近いペアである。Ｃ（！：ＧおよびＤとＨは
同じく連なった縞であり、ＣとＧはＡとＥに隣接する波
長λｌの縞、ＤとＨはＢとＦに隣接する波長λ２の縞で
ある。
つぎに第２図でシャッタ３１′を閉じ、３１は開いてλ
ｌでの測定を行なう。この場合あおり機構ｌＯをあおっ
て縞間隔を可能な限り広くする。楔ガラス６を一定ビツ
テで動かしては、撮像面２上の干渉縞強度ｘｋ（ｔ、ｊ
）’に取り込む。ここでｋは楔の移動量に対応するので
、参照光の位相変調量となる。
ｌでの測定を行なう。この場合あおり機構ｌＯをあおっ
て縞間隔を可能な限り広くする。楔ガラス６を一定ビツ
テで動かしては、撮像面２上の干渉縞強度ｘｋ（ｔ、ｊ
）’に取り込む。ここでｋは楔の移動量に対応するので
、参照光の位相変調量となる。
つぎに（ｉ、ｊ）番地の強度Ｉｋ（１，ｊ）のうち最も
強度が小さくなるｋを求める。この求め方は工ｋ（１，
ｊ）が最小になるｋの値に、に対しｋＯの前後の２Ｎ＋
１の値すなわちＩｋ−Ｎ（ｌ ｌｊ ） ＋ ’Ｑ−Ｎ
＋ｓ（１，ｊ）・・・・・・Ｉｋ（１，ｊ）・・・・・
・”ｋ＋Ｎ−ｔ （１＋ ｊ） 。
強度が小さくなるｋを求める。この求め方は工ｋ（１，
ｊ）が最小になるｋの値に、に対しｋＯの前後の２Ｎ＋
１の値すなわちＩｋ−Ｎ（ｌ ｌｊ ） ＋ ’Ｑ−Ｎ
＋ｓ（１，ｊ）・・・・・・Ｉｋ（１，ｊ）・・・・・
・”ｋ＋Ｎ−ｔ （１＋ ｊ） 。
Ｉｋ＋Ｎ（ｉ、ｊ）の値を用い内挿により真の最小値Ｉ
ｋ’ｏ （ｔ ＋ ｊ ）を求める。ｋＯに対応する位
相変調量をψ（１，ｊ）とする、総ての（ｉ、ｊ）に対
し干渉強度が最小となる位相変調量（侯移動量）ψ（ｌ
。
ｋ’ｏ （ｔ ＋ ｊ ）を求める。ｋＯに対応する位
相変調量をψ（１，ｊ）とする、総ての（ｉ、ｊ）に対
し干渉強度が最小となる位相変調量（侯移動量）ψ（ｌ
。
ｊ）を求める。この値が０から２πまでの値である場合
（ｋが１からＫ（最大））には隣接する絵素で±２Ｋに
近い飛びがある時には、位相αとα±２πは同一位相で
おることに着目し、ψ（１゜ｊ）が清めらかにつながる
ように±２πの和算処理を行なう。このようにして得ら
れた位相値ψ０（ｉ、Ｊ）は左および右の測定部分内で
はそれぞれ正しい値であるが、左と右の間には±２ｎπ
の位相差が存在するため、二つの波長で測定した結果を
用いてこのｎ（整数）を決定する。以下その方法を示す
。
（ｋが１からＫ（最大））には隣接する絵素で±２Ｋに
近い飛びがある時には、位相αとα±２πは同一位相で
おることに着目し、ψ（１゜ｊ）が清めらかにつながる
ように±２πの和算処理を行なう。このようにして得ら
れた位相値ψ０（ｉ、Ｊ）は左および右の測定部分内で
はそれぞれ正しい値であるが、左と右の間には±２ｎπ
の位相差が存在するため、二つの波長で測定した結果を
用いてこのｎ（整数）を決定する。以下その方法を示す
。
つき゛の値Ｇを最大にするａ、ｂ、ｅ、ｄを求め一１３
頁 る。
頁 る。
Ｇ＝Σ（ψｏ（１，ｊ）−ａｉ−ｂｊ−ｃ）”ム、Ｂ
＋、％（ψｏ（１，ｊ）−ａｔ−ｂｊ−ａ）”十Σ（ｙ
ｏ（ｉ＋ｊ）−ａｔ−ｂｊ−ａ＋２ｇ）”Ｃ，Ｄ ＋Σ（ψｏ（ｉ、ｊ）−ａｔ−ｂｊ−ｄ＋２ｇ）２．、
、町、、（３）Ｇ、Ｈ ただし上式で例えばΣは（２）式で示される（１．Ｊ）
ム、Ｂ の組について和を取ることを示す。（３）式を求めるに
はＧをＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄについて偏微分して、その値が０
になるようにすれば、ａ、ｂ、ｃ、ｄに関する４元−次
方程式とな如、これを解けばよい。
ｏ（ｉ＋ｊ）−ａｔ−ｂｊ−ａ＋２ｇ）”Ｃ，Ｄ ＋Σ（ψｏ（ｉ、ｊ）−ａｔ−ｂｊ−ｄ＋２ｇ）２．、
、町、、（３）Ｇ、Ｈ ただし上式で例えばΣは（２）式で示される（１．Ｊ）
ム、Ｂ の組について和を取ることを示す。（３）式を求めるに
はＧをＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄについて偏微分して、その値が０
になるようにすれば、ａ、ｂ、ｃ、ｄに関する４元−次
方程式とな如、これを解けばよい。
得られたｄとＣに対し
ｌ ｄ−ａ−２Ｋｎ ｌ （ｎ＝０ 、±１．±２
・）が最小となるｎをｎｏとすると が測定領域全面に亘る面形状を宍ゎしている。
・）が最小となるｎをｎｏとすると が測定領域全面に亘る面形状を宍ゎしている。
以上説明し丸ように、左と右のそれぞれの測定結果に、
二つ以上の波長を用いて測定した結果を４ 一−９．−頁 用いて計算することにより測定面全面に亘る面形状の精
密測定が可能となる。上記実施例において左右の分離面
の関係を求めるに際し、（２）式で示される縞情報の総
てを用いたが、この一部分を用いても、すなわち、Ａ、
Ｂ−Ｇ、Ｈの一部のテンプル点のみを用いてもＣとｄの
関係が求まることは云うまでもない。また参照光を位相
変調し、干渉縞強度、Ｉｋ（１，ｊ）の最小値を内挿す
る方法で、各点の位相ψ・（Ｓ、ｊ） （面形状を表わ
す）を求めているが、Ｉｋ（１＋ｊ） ｋ＝ｘ 、 ２
・・・・・・Ｋを高速フーリエ変換（ＦＦＴ）Ｌ、その
値の絶対値が最大になる値での位相値からψｏ （１，
Ｊ）を求めてもよい。
二つ以上の波長を用いて測定した結果を４ 一−９．−頁 用いて計算することにより測定面全面に亘る面形状の精
密測定が可能となる。上記実施例において左右の分離面
の関係を求めるに際し、（２）式で示される縞情報の総
てを用いたが、この一部分を用いても、すなわち、Ａ、
Ｂ−Ｇ、Ｈの一部のテンプル点のみを用いてもＣとｄの
関係が求まることは云うまでもない。また参照光を位相
変調し、干渉縞強度、Ｉｋ（１，ｊ）の最小値を内挿す
る方法で、各点の位相ψ・（Ｓ、ｊ） （面形状を表わ
す）を求めているが、Ｉｋ（１＋ｊ） ｋ＝ｘ 、 ２
・・・・・・Ｋを高速フーリエ変換（ＦＦＴ）Ｌ、その
値の絶対値が最大になる値での位相値からψｏ （１，
Ｊ）を求めてもよい。
第２図の実施例では平面からのずれを測定する光学系と
なっているが、ビーム・スプリッタ４と被測定物１の間
に集光レンズ（フォーカス・レンズ）を挿入すれば、球
面で、二つ以上に分れている被測定物について本測定可
能であることは云うまでもない。すなわち本発明は、平
面１球面、放物面（一点から出た光を平行光にする）双
曲面、楕円（一点から出る光または一点に集束する光を
−頁 他の一点に集光するかまたは他の一点から出た球面波に
する）などの二次曲面に対して適用できることは明らか
である。また第２図の実施例では波長が異なる２棟類の
光源を用いているが、不連続に分離される部分間の段差
が大きい場合も、３種以上の波長を用いて形状の精密測
定ができることは明らかである。
なっているが、ビーム・スプリッタ４と被測定物１の間
に集光レンズ（フォーカス・レンズ）を挿入すれば、球
面で、二つ以上に分れている被測定物について本測定可
能であることは云うまでもない。すなわち本発明は、平
面１球面、放物面（一点から出た光を平行光にする）双
曲面、楕円（一点から出る光または一点に集束する光を
−頁 他の一点に集光するかまたは他の一点から出た球面波に
する）などの二次曲面に対して適用できることは明らか
である。また第２図の実施例では波長が異なる２棟類の
光源を用いているが、不連続に分離される部分間の段差
が大きい場合も、３種以上の波長を用いて形状の精密測
定ができることは明らかである。
本発明によれば従来干渉測定による形状測定で干渉縞に
不連続部分があると測定不可能であった被測定物に対し
、測定領域全体に亘り、精密な面形状測定が初めて可能
になり、その効果は非常に大である。例えば磁気ディス
ク・スライダ面は２〜３本あり、それらは完全に分離し
た位置にあるため、従来、各スライダ間の真の面精度は
測定不可能であったが、本発明により、高精度（λ／画
程度）の測定が全測定面に亘り非接触で可能となった。
不連続部分があると測定不可能であった被測定物に対し
、測定領域全体に亘り、精密な面形状測定が初めて可能
になり、その効果は非常に大である。例えば磁気ディス
ク・スライダ面は２〜３本あり、それらは完全に分離し
た位置にあるため、従来、各スライダ間の真の面精度は
測定不可能であったが、本発明により、高精度（λ／画
程度）の測定が全測定面に亘り非接触で可能となった。
第１図は従来の測定で得られる干渉縞ｂ ＷＪ”図は本
発明の不連続表面形状測定装置の構成図、第３図は本発
明の方法によって得られる干渉縞を表わす図、第４図は
撮像面上の測定領域と干渉縞位置を示す図である。 １・・・不連続表面を有する被測定物、２・・・干渉縞
を撮像するための撮像面、３．３・・・レーザ光源、４
・・・ビーム・スプリッタ、５・・・基準反射鏡、６・
・・楔ガラス、７・・・制御回路、８．８’・・・ビー
ム径調節系、９・・・二つの光路を同一光路に導く手段
である波長選択性ミラー、１０・・・あおり機構、２１
・・・被測定物を撮像面上に結像する光学系、３１ 、
３１・・・シャッタ。 代理人 弁理士 秋 本 正 実 □
発明の不連続表面形状測定装置の構成図、第３図は本発
明の方法によって得られる干渉縞を表わす図、第４図は
撮像面上の測定領域と干渉縞位置を示す図である。 １・・・不連続表面を有する被測定物、２・・・干渉縞
を撮像するための撮像面、３．３・・・レーザ光源、４
・・・ビーム・スプリッタ、５・・・基準反射鏡、６・
・・楔ガラス、７・・・制御回路、８．８’・・・ビー
ム径調節系、９・・・二つの光路を同一光路に導く手段
である波長選択性ミラー、１０・・・あおり機構、２１
・・・被測定物を撮像面上に結像する光学系、３１ 、
３１・・・シャッタ。 代理人 弁理士 秋 本 正 実 □
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、光源から出射する光を二つに分け、その一方の光路
長を変化していった時の干渉縞を利用する表面形状測定
方法において、波長が異なる複数個の可干渉性光源より
出射する光を選択的に同一光路に導き、ビーム・スプリ
ッタで分離し、一方を参照光とし、他方を被測定物に照
射し、その反射光または透過光を上記ビーム・スプリッ
タまた＆［２のビーム・スプリッタにより再び同一光路
に導き、発光する干渉縞をそれぞれの波長の光に対して
撮影し、その情報を記憶するとともに、波長が異なる上
前二つの光の一方のみを用い、その光路長を変化してい
った時の干渉縞の変化から被測定物の不連続な部分の面
形状を測定し、他方不連続な干渉縞間の関係を上記記憶
情報から算出することにより、不連続部を含め被測定物
全面に亘って面形状を測定することを％黴とする表面形
状測定方法。 、 頁 ２、波長が異なる複数個の可干渉性光源と、該光源から
出射する光を所定のビーム径にするためのビーム径調節
光学系と、上記複数個の可干渉性光源から出射する光を
選択的に同一光路に導く光学手段と、上記光をビーム・
スプリッタにより２分し、一方を砂層光路に導き、他方
を被測定物に照射せしめ、被測定物を反射もしくは透過
した光を上記ビーム・スプリッタまたは第２のビーム・
スプリッタにより再び同一光路に導き、発生する干渉縞
をそれぞれの波長の光に対して別々に撮像する手段と、
該撮像手段により得られた干渉縞の情報を記憶する手段
と、参照光路長または被測定物の光路長の一方を変化せ
しめる手段と、上記光路長の変化により生じる干渉縞の
変化を記憶する手段と、上記干渉縞の変化から被測定物
の面の詳細形状を計算し、上記複数の波長の光による別
々の干渉縞の情報から被測定物に存在する不連続部の相
対形状関係を計算する手段とを含むことを特徴とする表
面形状測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10384982A JPS58221104A (ja) | 1982-06-18 | 1982-06-18 | 表面形状測定方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10384982A JPS58221104A (ja) | 1982-06-18 | 1982-06-18 | 表面形状測定方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58221104A true JPS58221104A (ja) | 1983-12-22 |
| JPH046882B2 JPH046882B2 (ja) | 1992-02-07 |
Family
ID=14364881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10384982A Granted JPS58221104A (ja) | 1982-06-18 | 1982-06-18 | 表面形状測定方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58221104A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62135708A (ja) * | 1985-12-10 | 1987-06-18 | Yokogawa Electric Corp | ３次元形状測定装置 |
| JPS62204106A (ja) * | 1986-03-05 | 1987-09-08 | Yokogawa Electric Corp | ３次元形状測定装置 |
| JPS6325503A (ja) * | 1986-07-17 | 1988-02-03 | Ee D S:Kk | 表面粗さ計 |
| JPS6325502A (ja) * | 1986-07-17 | 1988-02-03 | Ee D S:Kk | 表面粗さ計 |
| US5488476A (en) * | 1990-04-12 | 1996-01-30 | Rank Taylor Hobson Limited | Apparatus and method using optical diffraction to measure surface roughness |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4953067A (ja) * | 1972-09-20 | 1974-05-23 | ||
| JPS56128407A (en) * | 1980-03-07 | 1981-10-07 | Hitachi Ltd | Light interference device |
-
1982
- 1982-06-18 JP JP10384982A patent/JPS58221104A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4953067A (ja) * | 1972-09-20 | 1974-05-23 | ||
| JPS56128407A (en) * | 1980-03-07 | 1981-10-07 | Hitachi Ltd | Light interference device |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62135708A (ja) * | 1985-12-10 | 1987-06-18 | Yokogawa Electric Corp | ３次元形状測定装置 |
| JPS62204106A (ja) * | 1986-03-05 | 1987-09-08 | Yokogawa Electric Corp | ３次元形状測定装置 |
| JPS6325503A (ja) * | 1986-07-17 | 1988-02-03 | Ee D S:Kk | 表面粗さ計 |
| JPS6325502A (ja) * | 1986-07-17 | 1988-02-03 | Ee D S:Kk | 表面粗さ計 |
| US5488476A (en) * | 1990-04-12 | 1996-01-30 | Rank Taylor Hobson Limited | Apparatus and method using optical diffraction to measure surface roughness |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH046882B2 (ja) | 1992-02-07 |
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