JP2000329514A - 干渉縞画像の補正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気的な撮像データを用いて、同時的に得ら
れる３つの干渉縞画像のコントラストや輝度を自動的に
調整できるような位相シフト干渉縞の同時計測装置の画
像補正法を得るにある。 【解決手段】 被検面からの試料光と参照面からの参照
光によって干渉縞を生成する光波干渉計において、干渉
縞を撮像する撮像処理手段によって取得された干渉縞画
像データから各部位のコントラスト値とバイアス値を求
め、前記各部位間で、前記コントラスト値とバイアス値
の相互差異を解消するように前記干渉縞画像データを補
正変換し、補正変換後の干渉縞画像データを用いて、画
像解析あるいは干渉縞画像表示を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、干渉計において取
得した干渉縞の画像補正方法に関し、特に、干渉縞画像
測定誤差の内、光学的、電気的な系統的ノイズの補正方
法に関する。

【０００２】

【背景技術】周知のように、被検面の精密な凹凸状態を
知る方法の一つに光の干渉現象を利用した光学干渉縞法
が用いられるが、より高精度の測定のためには、試料光
と参照光との位相差を利用した位相シフト法が利用され
る。つまり、この位相シフト法は試料光と参照光とを位
相差角で精密に比較測定するものであり、一般的には、
参照面を光軸方向へ移動させる等の方法により干渉縞の
位相を経時的に変化させることで複数の干渉縞画面を得
る。

【０００３】しかし、このように経時的に異なった位相
状態を得る位相シフト法では、解析の元となる干渉縞を
取り込む段階で一定の時間を要するから、解析時間が長
くなるばかりでなく、解析結果は、この時間経過中の空
気揺らぎや振動等の影響を受けることになり、解析結果
の信頼性を維持しずらいと共に、被検面が干渉光学系に
対して相対的に移動している場合には解析が困難であっ
た。

【０００４】前述したような位相シフト法の問題を解決
するため、従来では、被検面と参照面からの反射光の波
面の位相を一定量だけ異ならせて得られる多数の干渉縞
画像を同時に撮像する図１０のような位相シフト干渉縞
の同時計測装置が、例えば特開平２−２８７１０７号公
報によって提案されている。即ち、「２次元情報取得装
置」と題された図１０の位相シフト干渉縞の同時計測装
置においては、レーザ光源Ａからの光はレンズ系Ｂによ
り拡大して平行光とされ、偏光半透鏡Ｃにより直交する
２つの偏光に分けられる。そして、これらの偏光路上に
は１／４波長板Ｄ，Ｅがそれぞれ配置されて円偏光によ
り参照面Ｆ及び被検面Ｇが照明され、これらの参照面Ｆ
及び被検面Ｇからの反射光を再び１／４波長板Ｄ，Ｅを
通して直線偏光とした後、再度、偏光半透鏡Ｃに入射さ
せる所謂”マイケルソン型干渉計”が構成される。

【０００５】また、同”マイケルソン型干渉計”からの
２つの直線偏光光束は、１／４波長板Ｈに通過されて右
回りと左回りの互いに逆回りの円偏光とされ、全体を符
号”Ｉ”で示す位相シフト撮像系の２つのビームスプリ
ッタＢＳ1 ，ＢＳ2 及び全反射ミラーＭでこれらの円偏
光を３つの光束に分割された後、３枚の位相シフトされ
た干渉縞画像が同時的に得られる。即ち、これらの分割
光束は偏光板Ｊ1 ，Ｊ2 ，Ｊ3 に通された後、３台のカ
メラ即ち撮像処理手段Ｋ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 に結像される。
つまり、この光学系では、偏光板Ｊ1 の偏光方向に対し
て偏光板Ｊ2 ，Ｊ3 の偏光方向をそれぞれ４５度、９０
度傾けることによって９０度づつ位相の異なる３枚の干
渉縞画像（画面）を得ることができる。

【０００６】ところで、前述したような「２次元情報取
得装置」においては、３つの撮像検出器Ｋ1 ，Ｋ2 ，Ｋ
3 によって位相シフトされた３つの干渉縞画像が同時的
に得られるが、これらの干渉縞画像のコントラスト値と
バイアス値が互いに等しいことが画像解析上の前提とな
る。このため、前述したような「２次元情報取得装置」
では、撮像処理手段Ｋ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 の光路に減衰板を
介装し、各光路に位置される減衰板の濃度を調整するこ
とで光学的に光強度データを調整していた。

【０００７】さらに前述の装置においては、各光路上に
存在する各種光学素子や撮像処理手段Ｋ1 、Ｋ2 、Ｋ3
によって、系統的なノイズが発生し、３つの干渉縞画像
のそれぞれに共通ノイズあるいは別々の固有ノイズが重
畳される。その結果、位相シフトされた３つの干渉縞画
像による解析精度が低下していた。干渉計において発生
するノイズには、光学素子の汚れや欠陥によって反射率
や透過率の局所的な不均一性（増加あるいは減少）に起
因して発生するノイズと干渉ノイズがある。干渉ノイズ
とは、屈折率の異なる境界面で発生する複数の反射光
が、互いに干渉し合って発生するノイズである。干渉ノ
イズを低減させる一般的な方法としては、光学素子にウ
エッジ加工や反射防止膜コートなどの追加処置を施し、
さらに干渉計の最終的な光学調整の段階で、ノイズの少
ない状態に追い込んで行く方法が採られてきた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の位相シフト干渉縞の同時計測装置の画像補正
法では、物理的な光学部品を個々に調整する必要がある
ばかりでなく、調整後のの狂いや光学部品の特性のバラ
ツキ、後発的な汚れにより、各光学系を通過する際の光
強度ムラが撮像データに重畳され、正確な画像解析上の
問題になっている。更に、光学的あるいは電気的に発生
するノイズを、光学素子に対する追加処置や調整により
低減させるには、限界があった。つまり、１つの干渉縞
画像内あるいは複数の干渉縞画像間で、コントラストや
バイアス（光強度）が均一で、ノイズのない画像を得る
ことは困難であった。

【０００９】特に、位相シフト干渉縞の同時計測装置に
おいては、互いに独立した光学系で３つの干渉縞画像を
同時的に得るから、得られた干渉縞画像の相互のコント
ラスト及びバイアスの均一性及びノイズ低減が、画像相
互解析上の極めて重要な問題となる。本発明の目的は、
以上に述べたような干渉縞画像測定における、光学的、
電気的な系統的ノイズの画像補正法に鑑み、１つの干渉
縞画像内あるいは複数の干渉縞画像間で、コントラスト
や光強度が均一で、ノイズのない画像を得るための画像
補正法を得るにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明は、被検面からの試料光と参照面からの参照
光によって干渉縞を生成する光波干渉計において、干渉
縞を撮像する撮像処理手段によって取得された干渉縞画
像データから各部位のコントラスト値とバイアス値を求
め、前記各部位間で、前記コントラスト値とバイアス値
の相互差異を解消するように前記干渉縞画像データを補
正変換し、補正変換後の干渉縞画像データを用いて、画
像解析あるいは干渉縞画像表示を行う干渉縞の画像補正
方法を提案するものである。これらのコントラスト値と
バイアス値が補正されることによって、均一な干渉縞画
像データが得られるため、画像解析が容易になると共
に、干渉縞画像表示を行う場合においても見やすい画面
を得ることができる。

【００１１】更に、前記各部位は、１つの前記干渉縞画
像データを複数部位に分割して割り当てることによっ
て、１画面内の干渉縞画像のコントラスト値とバイアス
値の均一化を図ることができる。又、前記各部位は、複
数の前記干渉縞画像データ毎に割り当てることによっ
て、例えば、３つの干渉縞画像データを同時に得る位相
シフト干渉縞の同時計測装置において、得られた３つの
干渉縞画像データ間のコントラスト値とバイアス値の均
一化を図ることができる。

【００１２】又、本発明は、被検面からの試料光と参照
面からの参照光によって干渉縞を生成する光波干渉計に
おいて、干渉縞を撮像する撮像処理手段が、前記試料光
と前記参照光の代わりに、撮像処理手段が飽和しない光
強度の予め計画された光強度分布のノイズ計測画像が供
給されたとき、前記ノイズ計測画像を撮像して固有ノイ
ズ分布データとして記憶しておき、前記干渉縞を撮像し
て得られた干渉縞画像データと前記固有ノイズ分布デー
タとを用いて、前記干渉縞画像データに含まれるノイズ
分布をその都度求め、これらのノイズ分布を前記干渉縞
画像データから差し引いて補正を行い、この補正後の干
渉縞画像データを用いて、画像解析あるいは干渉縞画像
表示を行う干渉縞の画像補正方法を提案するものであ
る。これらの補正によるノイズや干渉ノイズの低減によ
って、Ｓ／Ｎ比の良好な干渉縞画像データが得られるた
め、画像解析が容易でかつ高精度になると共に、干渉縞
画像表示を行う場合においても見やすい画面を得ること
ができる。

【００１３】更に、前記固有ノイズ分布データは、既知
の光強度分布を有するノイズ計測画像と、このノイズ計
測画像を撮像したときに得られる撮像データの差によっ
て得ることにより、正確な固有ノイズ分布データを得る
ことができる。又、前記固有ノイズ分布データは、前記
ノイズ計測画像を撮像したときに得られる撮像データを
空間周波数成分に分解し、ノイズの空間周波数成分を抽
出して得ることによって、更に正確な固有ノイズ分布デ
ータを得ることができる。あるいは、前記ノイズ計測画
像は、前記被検面からの前記試料光の光軸と前記参照面
からの前記参照光の光軸のいずれか一方、あるいは両方
を、干渉が生じない程度にずらして得ることにより、簡
便にノイズ計測画像を得ることができる。又、前記ノイ
ズ計測画像は、前記被検面からの前記試料光と前記参照
面からの前記参照光のいずれか一方のみから得ることに
より、ノイズ計測画像を更に簡便に得ることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図１から図９について本発
明の実施例の詳細を説明する。図１から図６は本発明の
第１実施例を示し、位相シフト干渉縞の同時計測装置
に、コントラスト値とバイアス値の補正変換を応用した
例を示している。

【００１５】図１は同位相シフト干渉縞の同時計測装置
の光学系の１例を示し、”マイケルソン型干渉計”によ
り光学的に無干渉状態にある試料光及び参照光が作られ
る。即ち、レーザ光源１Ａからの光はレンズ系２Ａによ
り拡大して平行光とされ、偏光半透鏡３Ａにより直交す
る２つの偏光に分けられる。

【００１６】そして、これらの光路上には１／４波長板
４Ａ，５Ａがそれぞれ配置され、これらの円偏光が参照
面６Ａ及び被検面７Ａに照射される。また、これらの参
照面６Ａ及び被検面７Ａからの反射光は再び１／４波長
板４Ａ，５Ａに透過され、再度、偏光半透鏡３Ａに直線
偏光として入射される。この状態の直線偏光光束は、前
記参照面６Ａに対する被検面７Ａの形状の差に相当する
位相情報をもちかつ直交偏光関係にある２つの光束を重
ね合わせた無干渉状態の光束となる。

【００１７】この後、前記の２つの光束が重ね合わされ
た光束は、１／４波長板に通過され、左回りと右回りの
互いに逆回りの円偏光とされた原光束となる。ここで、
レーザ光源１Ａ、レンズ系２Ａ、偏光半透鏡３Ａ、１／
４波長板４Ａ、５Ａ、参照面６Ａ、被検面７Ａ、１／４
波長板８Ａは、原光束生成手段を構成する。次にこの原
光束は、全体を符号”９Ａ”で示す光束分割手段即ち複
合プリズムにより、これらの円偏光である原光束は３つ
の光束に分割される。即ち、界面９ａから前記原光束を
入射される複合プリズム９Ａは、同原光束の光軸に対し
て４５度の角度をなす第１ビームスプリッタ１０Ａ及び
同第１ビームスプリッタ１０Ａに対して直角に方向付け
された第２ビームスプリッタ１１Ａを内蔵している。

【００１８】前記第１ビームスプリッタ１０Ａはその反
射光の強度”１”に対して透過光の強度を”２”なる比
率で光束分割するもので、同反射光の出射端面９ｂには
透過軸方向を光軸に対して垂直な面内においてビームス
プリッタ10A に入射する光と反射する光を含む面と平行
な方向に設定された第１偏光板１２Ａが配置され、同第
１偏光板１２Ａを透過した同反射光は干渉を生じる。そ
して、第１ビームスプリッタ１０Ａからの透過光が入射
される第２ビームスプリッタ１１Ａにおいてはその反射
光の強度”１”に対して透過光の強度を”１”なる比率
で光束分割される。

【００１９】また、第２ビームスプリッタ１１Ａからの
反射光が出射される出射端面９ｃには透過軸方向を光軸
に対して垂直な面内においてビームスプリッタ１１Ａに
入射する光と反射する光を含む面と垂直な方向に設定さ
れた第２偏光板１３Ａが設けられ、同第２偏光板１３Ａ
を透過した同反射光は干渉を生じる。そして、前述した
第２ビームスプリッタ１１Ａからの透過光が出射される
出射端面９ｄには透過軸方向を光軸に対して垂直な面内
において、ビームスプリッタ１１Ａに入射する光と反射
する光を含む面と４５度をなす角に設定された第３偏光
板１４Ａが配置され、同第３偏光板１４Ａを透過した同
透過光は干渉を生じる。

【００２０】前記第１〜第３偏光板の透過軸方向は、上
述した通り、偏光板を通過する光の光軸に対して垂直な
面内において、その光が直前で介するビームスプリッタ
での入射する光と反射する光を含む面に対して平行、垂
直、４５度に設定されているので、それぞれの干渉によ
って生じる干渉縞の試料光と参照光の間の位相差は、９
０度ずつ異なっている。すなわち、透過軸方向が平行の
場合の干渉縞の試料光と参照光の間の位相差を基準にす
ると、透過軸方向が垂直の場合は、右回り円偏光光束か
らは位相が９０度遅れた直線偏光光束が取り出せ、左回
り円偏光光束からは位相が９０度進んだ直線偏光光束が
取り出せる。従って、試料光と参照光の間の位相差は１
８０度となる。又、透過軸方向が４５度の場合は、右回
り円偏光光束からは位相が４５度遅れた直線偏光光束が
取り出せ、左回り円偏光光束からは位相が４５度進んだ
直線偏光光束が取り出せる。従って、試料光と参照光の
間の位相差は９０度となる。

【００２１】ここで、第１〜第３偏光板１２Ａ、１３
Ａ、１４Ａは、それぞれ干渉手段を構成する。これら
の、それぞれ位相の異なる干渉縞は、ＣＣＤ固体走査素
子等から構成される撮像処理手段１５Ａ、１６Ａ、１７
Ａによってほぼ同時に撮像されると共に、画像処理が行
われる。前記撮像処理手段１５Ａ、１６Ａで撮像された
干渉縞画像に対して、前記撮像処理手段１７Ａで撮像さ
れた干渉縞画像は、左右が反転することになるため、撮
像処理手段１７Ａの位置的反転変換部によって左右反転
処理を行う。前記撮像処理手段１５Ａ、１６Ａ、１７Ａ
に含まれるＣＣＤ固体走査素子等の撮像面は、前記原光
束中心について、前記界面９ａからの距離がそれぞれ等
しくなるように配置される。

【００２２】また、図２は各撮像処理手段１５Ａ，１６
Ａ，１７Ａで記録される干渉縞画像データ（画面）であ
るが、この実施例の場合、これらの干渉縞画像（画面）
のディジタルデータは次のような手法で光強度が補正処
理され、干渉縞画像間の光強度調整が行われる。補正処
理に際して、干渉縞画像（画面）の２次元のディジタル
データのうち図３に示すようにある１ラインの光強度変
化に注目すると、図４に示すように、1 次元の座標と光
強度との関係は被検面形状と被検面の傾き量が干渉縞の
光強度に反映されたほぼ周期的な変化曲線βとなる。つ
まり、この変化曲線βでは、図５に示すように、１区間
ａに１つずつの光強度の最大値ＩMAX 及び最小値ＩMIN
が存在することになる。そのため、ここで得られるＩMA
X、ＩMIN を用いて、周知の方法により干渉縞画像のコ
ントラスト値とバイアス値が算出することができる。

【００２３】したがって、ある干渉縞画像データ（例え
ば、撮像処理手段１５Ａで得られるもの）を基準とし
て、撮像処理手段１５Ｂの干渉縞画像データのコントラ
スト値とバイアス値を一致させ、この後、撮像処理手段
１５Ｃの干渉縞画像データのコントラスト値とバイアス
値を撮像検出器１５Ａの干渉縞画像データのコントラス
ト値とバイアス値にそれぞれ一致させる操作を繰り返す
ことにより、光学部品や撮像処理手段の製造上の個体差
により生じる画像ごとの差異をなくすことができる。

【００２４】まず、２つの撮像処理手段１５Ａ，１６Ａ
で得られた干渉縞Ｉ1 ，Ｉ2 に含まれる情報は、 Ｉ１（x,y ）＝Bias1 （x,y ）＋Amp1（x,y ）・cos （φ（x,y ）） 第１式 Ｉ２（x,y ）＝Bias2 （x,y ）＋Amp2（x,y ）・cos （φ（x,y ＋α）第２式 の形で表される。干渉光の強度が空間的に一様で、それ
により発生した干渉縞のコントラスト値（振幅）とバイ
アス値が空間的に一様であるとみなすと、 Ｉ1 （x,y ）＝Bias1 ＋Amp1・ cos（φ（x,y ） ） 第１式’ Ｉ2 （x,y ）＝Bias2 ＋Amp2・ cos（φ（x,y ）＋α ） 第２式’ と表すことができる。干渉縞を発生させる光の強度が画
面全体にわたって均一と仮定すると、コントラストとバ
イアスは、次のようにして干渉縞Ｉ1 ，Ｉ2 の光強度デ
ータから疑似的に算出できる。

【００２５】コントラストを［Ｃ］とした場合、コント
ラストの定義式は、

【数１】 となる。

【００２６】ここに、図２に示す干渉縞画像が得られた
場合、図３に示すように同干渉縞に略直交するようよう
な1 ラインの光強度情報を得ると、図４に示すようなプ
ロファイル情報となる。このプロファイル情報におい
て、図５に示すように、極大極小となる光強度の強度情
報を最大値ＩMAX 及び最小値ＩMIN として、定義式に代
入すれば、コントラスト［Ｃ］が得られ、また、バイア
ス値［Ｂ］は、図３のデータからその積分値をデータ点
数で割った平均値値の形として得られることになる。

【００２７】Bias1 ＝Ｂ1 、Bias2 ＝Ｂ2 とし、Amp1＝
Ｃ1 ・Bias1 、Amp2＝Ｃ1 ・Bias2の関係を第１式及び
第２式に代入すると、 Ｉ1 （x,y ）＝Ｂ1 ＋Ｃ1 ・Ｂ1 ・ cos（φ（x,y ）） 第３式 Ｉ2 （x,y ）＝Ｂ2 ＋Ｃ2 ・Ｂ2 ・ cos（φ（x,y ） ＋α） 第４式 が得られる。

【００２８】第４式に対して、両辺に

【数２】 を乗算すると、

【数３】 が得られる。

【００２９】次に、同様に、第５式の両辺に、次の数値
２を加算すると、

【数４】 第５式は、

【数５】 となり、干渉縞Ｉ2 のバイアス値とコントラスト値を干
渉縞Ｉ1 のバイアスとコントラストに等しくできる。

【００３０】即ち、干渉縞Ｉ2 を干渉縞Ｉ1 に合わせる
ための補正は、干渉縞Ｉ2 に対して数値１を乗算し、か
つ、数値２を加算すればよい。換言すれば、このアルゴ
リズムを利用して複数の撮像データの全てのバイアスと
コントラストを補正変換できるわけである。

【００３１】なお、前述した本発明の第１実施例の説明
においては、図１に示した位相シフト干渉縞の同時計測
装置において撮像された３つの干渉縞画像データについ
て、それぞれの画像データ間のコントラストとバイアス
を補正変換する方法を示したが、この方法においては、
１つの画像データ内のコントラストとバイアスは一様で
あると仮定している。これに対して１つの画像データ内
のコントラストとバイアスが一様でない場合について
は、画像データ（画面）を適宜分割し、それぞれ分割さ
れた部分画像データ間で同様な補正変換を施すことがで
きる。例えば、図６に示すように、干渉縞画像を上下・
左右に４分割し、これらの各々の部分画像データ内にお
いて、干渉縞に略直交する1 ラインのプロファイル情報
を得て、部分画像データ間で上述したようなバイアスと
コントラストの補正変換を施してもよい。また、１つの
干渉縞画像内において干渉縞のバイアス値やコントラス
ト値が部分部分において異なる場合、画像データ（画
面）を適宜分割し、分割した画像間でバイアス値とコン
トラスト値が同じになるような補正を行うことで、均一
化された見やすい干渉縞表示が可能となる。

【００３２】次に、図７から図９は本発明の第２実施例
を示し、干渉縞画像データに、ノイズ分布の補正を行う
例を示している。

【００３３】本発明の第２実施例の場合、例えば撮像処
理手段１５Ａから得られる干渉縞画像（画面）のディジ
タルデータは、次のような手法で光強度分布に応じたノ
イズ分布が求められ、不要な反射光による干渉ノイズや
光学部品表面の汚れ等による干渉縞画像のノイズ低減が
図られる。つまり、一般的に言えば、光学部品の汚れ等
は光学的な透過率や反射率に影響を与えるから、これら
の汚れ等により発生するノイズの大きさは入射光強度に
比例し、干渉ノイズも同様に、光学部品表面での反射光
強度に依存しており、撮像処理手段で得られる干渉縞画
像データにおいては、ノイズが光強度に比例することを
利用して、ノイズ分布補正を行うものである。

【００３４】本願発明は、本来は２次元の画像データを
取り扱うものであるが、ここでは2次元の画像中のある
１ラインの光強度データを図７（ａ）のように、光学部
品や撮像処理手段から発生するノイズの例を１次元的に
模式化したものを使って説明を行う。図７（ｂ）に示す
ように、空間的に穏やかな強度変化をもつ計測光１の撮
像を行う際、光学部品や撮像処理手段にて空間的に高周
波で変動する干渉ノイズが発生する場合、同じ光学部品
を介在させて同一撮像処理手段を使用して、干渉縞のよ
うに空間強度変化の大きな光、例えば図７（ｃ）の計測
光２を撮像すると、ノイズの強度も入力強度分布に応じ
て図示のように大きく変化することになる。

【００３５】このような事実に着目して、第２実施例に
おいては、例えば撮像処理手段１５Ａから得られた固有
ノイズを含む干渉縞画像データと固有ノイズとを用い、
画像データに含まれるノイズ分布をその都度求め、これ
らのノイズ分布を画像データから差し引き、ノイズ分布
補正された干渉縞画像データを求めることを提案するも
のである。なお、次の説明では、１つの干渉縞画像に対
するノイズ分布補正について述べるが、例えば、位相シ
フト干渉縞の同時計測装置等へ応用する場合には、同時
に得られる他の２つの干渉縞画像に対しても、それぞれ
同様にノイズ分布補正処理を行っても良い。

【００３６】図１０は第２実施例におけるノイズ分布補
正フローチャートであり、ノイズ分布補正処理に際して
は、計画された光強度分布のノイズ計測画像を撮像し、
撮像データに含まれる固有ノイズ分布を予め計測・記憶
しておくものとする（ステップＳ1 及びステップＳ2
）。ここで、ノイズ計測画像と固有ノイズ分布をそれ
ぞれＩ2(x,y)、Ｉ3(x,y)とし、形状算出に使用する干渉
縞画像を撮像するが、この撮影された干渉縞画像データ
を仮にＩ1(x,y)とする（ステップＳ3 ）。この場合、撮
像された干渉縞画像データには光学部品や撮像処理手段
で発生した固有ノイズが含まれている。

【００３７】ところが、Ｉ1(x,y)に含まれるノイズ分布
はＩ3(x,y)とは異なり、Ｉ1(x,y)の光強度分布に応じて
Ｉ3(x,y)が見かけ上、強度変調されたものとなる。した
がって、Ｉ1(x,y)、Ｉ2(x,y)、Ｉ3(x,y)のデータを使用
し、Ｉ1(x,y)に含まれるノイズ分布を求める。この結果
を仮にＩ4(x,y)とすると、Ｉ4(x,y)は次に示す第７式の
演算により求めることができる（ステップＳ4 ）。

【数６】

【００３８】Ｉ4(x,y)のデータが得られると、Ｉ1(x,y)
からＩ4(x,y)の強度分を減算すれば、次のようなノイズ
が低減された干渉縞画像Ｉ5(x,y)を得ることができる
（ステップＳ5 ）。

【数７】

【００３９】図９は図８に示した数値処理で得られるデ
ータ例の１次元モデルである。このデータ例は、２次元
画像を対象とした場合で言えば、光強度分布中のある１
ラインの光強度分布データに相当する。図９の１次元モ
デルにおいては、図７の計測光１及び計測光２を、それ
ぞれノイズ計測画像、固有ノイズを含む干渉縞画像とし
たものである。図９において、ノイズ計測画像Ｉ2 、固
有ノイズ分布Ｉ3 を用いて、ノイズを含む撮像情報Ｉ1
（干渉縞画像データ）からノイズ分布Ｉ4 が中間的に得
られ、結果として、ノイズの低減された良好な光強度分
布情報Ｉ5 （ノイズ分布補正された干渉縞画像データ）
が得られることを理解できる。

【００４０】前述した本発明の第２実施例においては、
撮像データに含まれるノイズ分布をその都度求め、これ
らのノイズ分布を撮像情報から差し引き、ノイズ分布補
正された干渉縞画像データを求めるものを例示したが、
本発明においては、次のような補正処理によっても、ノ
イズ計測画像から固有ノイズ分布を得ることができる。 1)既知の光強度分布をもつノイズ計測画像と、それを撮
像して得られる光強度分布データとの差をとることで固
有ノイズ分布が得られる。つまり、２次元の光強度分布
が既知の光Ａ（x,y ）を用い、この光を干渉計において
撮像した結果、ノイズ計測画像としてＢ（x,y ）という
形の２次元の光強度分布データが得られた場合には、 Ｉ3 ＝Ｂ（x,y ）−Ａ（x,y ） の演算により、固有ノイズ分布データＩ3 を得ることが
できる。

【００４１】2)ノイズ計測画像を撮像した際の強度分布
データを空間周波数成分に分解し、ノイズの空間周波数
成分を抽出して固有ノイズ分布を作成してもよい。これ
は、ノイズ計測画像Ｉ2 に含まれるノイズの空間的に変
動する周波数成分が既知の場合、ノイズ計測画像から得
られる２次元の光強度分布データＩ2 の空間的な光強度
変化をフーリエ級数展開により空間周波数成分に分解
し、ノイズに相当する周波数成分のみをフィルタリング
して固有ノイズ分布データＩ3 を得ることができる。

【００４２】また、前述したノイズ計測画像Ｉ2 は次の
ような手法で簡便に生成できる。 1)被検面からの試料光か、または、参照面からの参照光
の何れか一方を遮断し、他方を撮像することで、固有ノ
イズ分布を含んだノイズ計測画像とすることができる。 2)被検面からの試料光の光軸と参照面からの参照光の光
軸のいずれか一方、あるいは両方を、干渉が生じない程
度だけ偏心させて撮像すれば、固有ノイズ分布を含んだ
被干渉状態の光を得ることができるから、これをノイズ
計測画像としてもよい。 3)その他、干渉縞を発生させるための偏光板等を取り除
いて撮像することによって、固有ノイズ分布を含んだノ
イズ計測画像を得ることができる。

【００４３】尚、第１実施例においては、図１に示した
位相シフト干渉縞の同時計測装置において撮像された３
つの干渉縞画像データについて、それぞれの画像データ
間のコントラストとバイアスを補正変換する方法を示
し、更に１つの画像データ内のコントラストとバイアス
が一様でない場合については、画像データ（画面）を適
宜分割し、それぞれ分割された部分画像データ間で同様
な補正変換を施す方法を示したが、１つの画像データ内
で補正変換を施した後、複数の画像データ間に補正変換
を施してもよいし、又その逆に複数の画像データ間に補
正変換を施した後、各々の画像データ間に補正変換を施
してもよい。

【００４４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の干渉縞画像データ補正法によれば、電気的な撮像デー
タを用いて、干渉縞画像のコントラストやバイアスの補
正変換とノイズ補正を行うことにより、光強度が均一化
され、ノイズ低減されたＳ／Ｎ比の良好な干渉縞画像デ
ータを得ることができるので、画像解析が容易になると
共に、干渉縞画像表示を行う場合においても見やすい画
面を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による位相シフト干渉縞の
同時計測装置の光学系説明図である。

【図２】撮像処理手段に取り込まれた干渉縞画面であ
る。

【図３】干渉縞画面の分割の説明図である。

【図４】撮像処理手段に取り込まれた干渉縞の光強度と
座標位置との関係を示す概念図である。

【図５】最大光強度と最小光強度位置の説明図である。

【図６】干渉縞画面の他の分割例の説明図である。

【図７】（ａ），（ｂ），（ｃ）は光学ノイズと撮像画
面の電気的ノイズとの関係を示した比較図である。

【図８】撮像信号処理のフローチャートである。

【図９】数値演算結果例の模式図である。

【図１０】従来の２次元情報取得装置の光学系説明図で
ある。

【符号の説明】

１Ａ レーザ光源 ３Ａ 偏光半透鏡 ４Ａ，５Ａ １／４波長板 ６Ａ 参照面 ７Ａ 被検面 ９Ａ 波面分割光学系 １０Ａ 第１ビームスプリッタ １１Ａ 第２ビームスプリッタ １２Ａ 第１偏光板 １３Ａ 第２偏光板 １４Ａ 第３偏光板 １５Ａ〜１７Ａ 撮像処理手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 配野 宏 茨城県つくば市上横場430番地の１ 株式 会社ミツトヨ内 Ｆターム(参考） 2F064 AA09 CC01 EE01 FF01 GG22 GG23 GG32 GG38 GG53 HH03 HH08 JJ02

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検面からの試料光と参照面からの参照
   光によって干渉縞を生成する光波干渉計において、干渉
   縞を撮像する撮像処理手段によって取得された干渉縞画
   像データから各部位のコントラスト値とバイアス値を求
   め、前記各部位間で、前記コントラスト値とバイアス値
   の相互差異を解消するように前記干渉縞画像データを補
   正変換し、補正変換後の干渉縞画像データを用いて、画
   像解析あるいは干渉縞画像表示を行うことを特徴とする
   干渉縞の画像補正方法。
2. 【請求項２】 前記各部位は、１つの前記干渉縞画像デ
   ータを複数部位に分割して割り当てることを特徴とする
   請求項１記載の干渉縞の画像補正方法。
3. 【請求項３】 前記各部位は、複数の前記干渉縞画像デ
   ータ毎に割り当てることを特徴とする請求項１記載の干
   渉縞の画像補正方法。
4. 【請求項４】 前記撮像処理手段は複数の撮像検出器を
   含み、複数の前記撮像検出器によって複数の前記干渉縞
   画像画像データを取得することを特徴とする請求項３記
   載の干渉縞の画像補正方法。
5. 【請求項５】 被検面からの試料光と参照面からの参照
   光によって干渉縞を生成する光波干渉計において、干渉
   縞を撮像する撮像処理手段が、前記試料光と前記参照光
   の代わりに、撮像処理手段が飽和しない光強度の予め計
   画された光強度分布のノイズ計測画像が供給されたと
   き、前記ノイズ計測画像を撮像して固有ノイズ分布デー
   タとして記憶しておき、前記干渉縞を撮像して得られた
   干渉縞画像データと前記固有ノイズ分布データとを用い
   て、前記干渉縞画像データに含まれるノイズ分布をその
   都度求め、これらのノイズ分布を前記干渉縞画像データ
   から差し引いて補正を行い、この補正後の干渉縞画像デ
   ータを用いて、画像解析あるいは干渉縞画像表示を行う
   ことを特徴とする干渉縞の画像補正方法。
6. 【請求項６】 前記固有ノイズ分布データは、既知の光
   強度分布を有するノイズ計測画像と、このノイズ計測画
   像を撮像したときに得られる撮像データの差によって得
   ることを特徴とする請求項５記載の干渉縞の画像補正方
   法。
7. 【請求項７】 前記固有ノイズ分布データは、前記ノイ
   ズ計測画像を撮像したときに得られる撮像データを空間
   周波数成分に分解し、ノイズの空間周波数成分を抽出し
   て得ることを特徴とする請求項５記載の干渉縞の画像補
   正方法。
8. 【請求項８】 前記ノイズ計測画像は、前記被検面から
   の前記試料光の光軸と前記参照面からの前記参照光の光
   軸のいずれか一方、あるいは両方を、干渉が生じない程
   度にずらして得ることを特徴とする請求項５記載の干渉
   縞の画像補正方法。
9. 【請求項９】 前記ノイズ計測画像は、前記被検面から
   の前記試料光と前記参照面からの前記参照光のいずれか
   一方のみから得ることを特徴とする請求項５記載の干渉
   縞の画像補正方法。