JPH0437362B2 - - Google Patents
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- JPH0437362B2 JPH0437362B2 JP57168313A JP16831382A JPH0437362B2 JP H0437362 B2 JPH0437362 B2 JP H0437362B2 JP 57168313 A JP57168313 A JP 57168313A JP 16831382 A JP16831382 A JP 16831382A JP H0437362 B2 JPH0437362 B2 JP H0437362B2
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- JP
- Japan
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- light
- discrete
- fourier transform
- measured
- interference pattern
- Prior art date
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- Expired
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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
- G01B11/255—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures for measuring radius of curvature
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、被測定物の表面形状又は表面位置を
測定する方法および装置に関するものである。
測定する方法および装置に関するものである。
被測定物の表面形状を測定する方法として、従
来、トワイマングリーン型干渉計やフイゾウ型干
渉計により、参照光と被測定物により発生する干
渉縞パターンの形状から被測定物の表面形状を求
める方法が広く行われている。
来、トワイマングリーン型干渉計やフイゾウ型干
渉計により、参照光と被測定物により発生する干
渉縞パターンの形状から被測定物の表面形状を求
める方法が広く行われている。
また、測定精度を向上する方法として、参照光
または物体光の光波位相を変化させた時に生ずる
干渉パターンの強度変化を干渉パターン上のサン
プル点で求め、その強度が最小になる時の物体光
の光波位相の変化量や干渉パターンの強度変化の
正弦波的変化の位相差を各サンプル点で求める方
法が行われている。
または物体光の光波位相を変化させた時に生ずる
干渉パターンの強度変化を干渉パターン上のサン
プル点で求め、その強度が最小になる時の物体光
の光波位相の変化量や干渉パターンの強度変化の
正弦波的変化の位相差を各サンプル点で求める方
法が行われている。
後者の方法として、複素数高速フーリエ変換
（以下、FFTと略称する。）を用いることが可能
であるが、FFTにより得られる値は離散的周波
数サンプル点における周波数成分（複素数）であ
る。
（以下、FFTと略称する。）を用いることが可能
であるが、FFTにより得られる値は離散的周波
数サンプル点における周波数成分（複素数）であ
る。
従つて、入力データが非常に多くならなけれ
ば、離散的周波数サンプル点の間隔は大きくな
り、FFTにより得られた離散的周波数サンプル
点での値の絶対値が最大となるデータのみを用い
て位相値を求めると充分な測定精度が得られな
い。
ば、離散的周波数サンプル点の間隔は大きくな
り、FFTにより得られた離散的周波数サンプル
点での値の絶対値が最大となるデータのみを用い
て位相値を求めると充分な測定精度が得られな
い。
これを避けるために入力データ数を多数にする
と、すなわち、光波位相を多数の段階に亘り変化
させ、多数の測定データを用いようとすると、莫
大な測定時間および計算時間を要するのみなら
ず、長時間に亘る測定時間における外乱の影響も
無視することができないという問題がある。
と、すなわち、光波位相を多数の段階に亘り変化
させ、多数の測定データを用いようとすると、莫
大な測定時間および計算時間を要するのみなら
ず、長時間に亘る測定時間における外乱の影響も
無視することができないという問題がある。
本発明の目的は、被測定物の表面形状又は表面
位置を短時間で、かつ、非常に高精度に測定する
ことができ、また、外乱条件に比較的強い測定が
できる測定方法および装置を提供することにあ
る。
位置を短時間で、かつ、非常に高精度に測定する
ことができ、また、外乱条件に比較的強い測定が
できる測定方法および装置を提供することにあ
る。
本発明は、上記目的を達成するために、可干渉
光源から得られる光を２分し、該２分された光路
の内一方の光路の光路長を変化させて光波位相を
変調せしめ、一方の光を被測定物に照射し、該被
測定物から反射又は透過した光と、上記２分した
他方の光について基準面に照射して得られる参照
光とを両光の波面が測定する範囲でほぼ一致する
ようにして干渉させて干渉パターンを発生させ、
該干渉パターンの空間内の所望の複数サンプル点
におけるＮ個の強度分布を、上記光路長の時間的
変化に応じて正弦波的に変化するＮ個の離散的デ
ータとして求めて記憶し、該記憶された各点にお
けるＮ個の離散的データを離散的フーリエ変換
し、該フーリエ変換で得られた離散的フーリエ変
換データの絶対値中の上記正弦波の周期に相当す
る周波数を与えるフーリエ変換データの最大とな
るサンプル点とその隣りのサンプル点における上
記離散的フーリエ変換データの値を補間して干渉
パターンの上記正弦波的成分の情報を求めること
を特徴とする測定方法である。本発明では、被測
定物からの光および参照光のいずれか一方の光波
位相をＮ回変化した時に得られるＮ個の干渉パタ
ーンの強度分布を記録し、この干渉パターン上の
各サンプル点からＮ個取り出した離散的データを
離散的複素数FFTし、FFTして得られたＮ個の
離散的複素数フーリエ変換データの絶対値が最大
となる離散的周波数と、その周波数の前後の離散
的周波数に対応する複素数フーリエ変換データを
補間し、それぞれのサンプル点での干渉パターン
の位相を求め、それにより被測定物の表面形状を
測定するようにしたことに特徴がある。
光源から得られる光を２分し、該２分された光路
の内一方の光路の光路長を変化させて光波位相を
変調せしめ、一方の光を被測定物に照射し、該被
測定物から反射又は透過した光と、上記２分した
他方の光について基準面に照射して得られる参照
光とを両光の波面が測定する範囲でほぼ一致する
ようにして干渉させて干渉パターンを発生させ、
該干渉パターンの空間内の所望の複数サンプル点
におけるＮ個の強度分布を、上記光路長の時間的
変化に応じて正弦波的に変化するＮ個の離散的デ
ータとして求めて記憶し、該記憶された各点にお
けるＮ個の離散的データを離散的フーリエ変換
し、該フーリエ変換で得られた離散的フーリエ変
換データの絶対値中の上記正弦波の周期に相当す
る周波数を与えるフーリエ変換データの最大とな
るサンプル点とその隣りのサンプル点における上
記離散的フーリエ変換データの値を補間して干渉
パターンの上記正弦波的成分の情報を求めること
を特徴とする測定方法である。本発明では、被測
定物からの光および参照光のいずれか一方の光波
位相をＮ回変化した時に得られるＮ個の干渉パタ
ーンの強度分布を記録し、この干渉パターン上の
各サンプル点からＮ個取り出した離散的データを
離散的複素数FFTし、FFTして得られたＮ個の
離散的複素数フーリエ変換データの絶対値が最大
となる離散的周波数と、その周波数の前後の離散
的周波数に対応する複素数フーリエ変換データを
補間し、それぞれのサンプル点での干渉パターン
の位相を求め、それにより被測定物の表面形状を
測定するようにしたことに特徴がある。
以下、本発明の実施例を図面により詳細に説明
する。
する。
第１図は本発明による表面形状測定装置の一実
施例を示すものである。
施例を示すものである。
図において、レーザ等の可干渉性光源１を出射
した光を高速シヤツタ２によりオン−オフする。
高速シヤツタ２を通した光をビーム拡大光学系３
により所望のビーム径に拡大し、ビームスプリツ
タ４により２つの光路５および６に分離する。光
路５には、被測定物７が設置されており、被測定
物７が球面からなる場合にはフオーカスレンズ８
が挿入される。このフオーカスレンズ８は入射す
る拡大平行ビームを一点に集束せしめるもので、
この集束点と球面鏡としての被測定物７の曲率中
心が一致するように、被測定物７を設置すれば、
被測定物７で反射した光は再びフオーカスレンズ
８を通過し平行ビームとなり、ビームスプリツタ
４に戻つて来る。
した光を高速シヤツタ２によりオン−オフする。
高速シヤツタ２を通した光をビーム拡大光学系３
により所望のビーム径に拡大し、ビームスプリツ
タ４により２つの光路５および６に分離する。光
路５には、被測定物７が設置されており、被測定
物７が球面からなる場合にはフオーカスレンズ８
が挿入される。このフオーカスレンズ８は入射す
る拡大平行ビームを一点に集束せしめるもので、
この集束点と球面鏡としての被測定物７の曲率中
心が一致するように、被測定物７を設置すれば、
被測定物７で反射した光は再びフオーカスレンズ
８を通過し平行ビームとなり、ビームスプリツタ
４に戻つて来る。
ビームスプリツタ４で分離された他方のビーム
の光路６は参照光路となるが、この参照光路には
楔ガラス９が挿入されており、この楔ガラス９は
駆動機構１０により一定ピツチずつ移動される。
楔ガラス９を通過し、折返しミラー１１で反射さ
れ、楔ガラス９を再び通過したビームは、ビーム
スプリツタ４に戻る。
の光路６は参照光路となるが、この参照光路には
楔ガラス９が挿入されており、この楔ガラス９は
駆動機構１０により一定ピツチずつ移動される。
楔ガラス９を通過し、折返しミラー１１で反射さ
れ、楔ガラス９を再び通過したビームは、ビーム
スプリツタ４に戻る。
被測定物７から戻つたビームおよび参照光路か
らのビーム変換は干渉パターン発生光路１２で干
渉する。この干渉パターンは結像レンズ１３によ
り、撮像装置１４の撮像面１５上に投影される。
この結像レンズ１３は、ほゞ被測定物７の像を撮
像面１５に結像する関係になつている。
らのビーム変換は干渉パターン発生光路１２で干
渉する。この干渉パターンは結像レンズ１３によ
り、撮像装置１４の撮像面１５上に投影される。
この結像レンズ１３は、ほゞ被測定物７の像を撮
像面１５に結像する関係になつている。
撮像面１５は、第２図に示すように、実効的に
Ｌ×Ｌ個に分割された撮像サンプル点を有し、干
渉パターン３０は一定ピツチでサンプルされ、各
撮像サンプル点における干渉パターン強度が検出
され、制御回路１６に送られる。
Ｌ×Ｌ個に分割された撮像サンプル点を有し、干
渉パターン３０は一定ピツチでサンプルされ、各
撮像サンプル点における干渉パターン強度が検出
され、制御回路１６に送られる。
制御回路１６では、楔ガラス９を一定ピツチで
間欠的に移動しては高速シヤツタ２を開放し、撮
像装置１４で得られた干渉パターン強度信号を取
り込む。このようにして、Ｎ回の楔ガラス９の位
置移動により、Ｎ個の干渉パターン強度信号を取
り込み、それをアナログ／デイジタル変換し、コ
ンピユータ１７を通して外部メモリ１８に蓄積す
る。
間欠的に移動しては高速シヤツタ２を開放し、撮
像装置１４で得られた干渉パターン強度信号を取
り込む。このようにして、Ｎ回の楔ガラス９の位
置移動により、Ｎ個の干渉パターン強度信号を取
り込み、それをアナログ／デイジタル変換し、コ
ンピユータ１７を通して外部メモリ１８に蓄積す
る。
第ti回目の楔ガラス９の位置に対して、撮像面
１５の（ｌ、ｍ）番地の干渉パターン強度を
Il、n（ti）とすると、楔ガラス９は一定ピツチで
移動するため、例えば、第２図の撮像面上のＡお
よびＢ点の強度信号はそれぞれ第３図のIAおよび
IBのように変化する。撮像面１５上の干渉パター
ン発生部の全サンプル点について、同様の強度変
化が得られ、この正弦波状強度変化の相対的な位
相差が、被測定物の表面形状を表わしている。従
つて、正弦波状強度変化の位相を求めればよい。
１５の（ｌ、ｍ）番地の干渉パターン強度を
Il、n（ti）とすると、楔ガラス９は一定ピツチで
移動するため、例えば、第２図の撮像面上のＡお
よびＢ点の強度信号はそれぞれ第３図のIAおよび
IBのように変化する。撮像面１５上の干渉パター
ン発生部の全サンプル点について、同様の強度変
化が得られ、この正弦波状強度変化の相対的な位
相差が、被測定物の表面形状を表わしている。従
つて、正弦波状強度変化の位相を求めればよい。
外部メモリ１８に格納された多数のデータか
ら、（ｌ、ｍ）番地のデータのみをＮ個コンピユ
ータ１７に取り出し、これをFFT演算回路１９、
例えば、アレイプロセツサに入力し、複素数
FFT演算を行う。
ら、（ｌ、ｍ）番地のデータのみをＮ個コンピユ
ータ１７に取り出し、これをFFT演算回路１９、
例えば、アレイプロセツサに入力し、複素数
FFT演算を行う。
すなわち、次式に示す離散的フーリエ変換を行
う。
う。
Ol,n（fk）＝N-1
〓ti=0
Il,n（ti）expj2πtifk／Ｎ ………(1)
（ｊ：虚数、ti，fk＝０，１，２，……，Ｎ−
１） 離散的フーリエ変換で得られた結果は、第４図
ａあるいは第４図ｂのようになる。
１） 離散的フーリエ変換で得られた結果は、第４図
ａあるいは第４図ｂのようになる。
第４図ａは、楔ガラス９が一定回数間欠送りさ
れた時、元の干渉パターン強度を再現している場
合である。すなわち、楔ガラスによる１回の間欠
送りによる位相変調量△φが2π／Ｌ（Ｌ：整数）
で表わされる場合である。この場合には、fp，fk，
fN-1-kを除き、全てのサンプル点で、離散的デー
タＯ(f)の絶対値｜Ｏ(f)｜は０に近い値となり、複
素数Ofkの位相、すなわち、データOfkの実数部
をデータＯ（fk）の虚数部で割つたもののアーク
タンジエント（arctangent）は求めんとする表面
形状位相となる。
れた時、元の干渉パターン強度を再現している場
合である。すなわち、楔ガラスによる１回の間欠
送りによる位相変調量△φが2π／Ｌ（Ｌ：整数）
で表わされる場合である。この場合には、fp，fk，
fN-1-kを除き、全てのサンプル点で、離散的デー
タＯ(f)の絶対値｜Ｏ(f)｜は０に近い値となり、複
素数Ofkの位相、すなわち、データOfkの実数部
をデータＯ（fk）の虚数部で割つたもののアーク
タンジエント（arctangent）は求めんとする表面
形状位相となる。
しかるに、一般には、上記のＬは整数にならな
い。この場合は、fkおよびfp以外の点でも｜Ｏ(f)
｜は０とならず、干渉パターンの正弦波的変化の
周波数に相当する値は、第４図ｂに示すように、
FFTの離散的データＯ(f)の絶対値が最大となる
点fkからずれた点fk′（fk′は整数でない。）とな
る。
い。この場合は、fkおよびfp以外の点でも｜Ｏ(f)
｜は０とならず、干渉パターンの正弦波的変化の
周波数に相当する値は、第４図ｂに示すように、
FFTの離散的データＯ(f)の絶対値が最大となる
点fkからずれた点fk′（fk′は整数でない。）とな
る。
従つて、この点fk′を求め、その点におけるデ
ータＯ(f)の位相を求める必要がある。楔ガラス９
の１回の移動により生ずる光波位相変化△φを
2πk0/Nとする。こゝで、Ｎは撮像する干渉パター
ン数であり、k0は実数であり、次の式を満足する
ものとする。
ータＯ(f)の位相を求める必要がある。楔ガラス９
の１回の移動により生ずる光波位相変化△φを
2πk0/Nとする。こゝで、Ｎは撮像する干渉パター
ン数であり、k0は実数であり、次の式を満足する
ものとする。
k0＝k1＋△ｋ ………(2)
（k1：整数、｜△ｋ｜≦0.5）
また、（ｌ，ｍ）番地の位相をφ（ｌ，ｍ）とす
れば、干渉パターンの強度Il,n（ti）は次式で与え
られる。
れば、干渉パターンの強度Il,n（ti）は次式で与え
られる。
Il,n（ti）
＝a0＋a1cos｛2πk0／Ｎti＋φ（ｌ，ｍ）｝………
(3) ti＝１，２，３，……，Ｎ，a0≧a1 被測定物からの光と参照光とが等しい時のみ、
a0＝a1となるが、一般には、a0＞a1となるように
設計される。
(3) ti＝１，２，３，……，Ｎ，a0≧a1 被測定物からの光と参照光とが等しい時のみ、
a0＝a1となるが、一般には、a0＞a1となるように
設計される。
FFTを実行した結果は、(3)式を(1)式に代入し
た結果と一致するから、次の式が得られる。
た結果と一致するから、次の式が得られる。
Ol,n（fk）＝a0exp（iπfkＮ−１／Ｎ）sinπfk／sinπ
fk／Ｎ＋a1〔expi｛φ（ｌ，ｍ） ＋π（fk＋k0）Ｎ−１／Ｎ｝〕sinπ（fk＋k0）／sin
πfk＋k0／Ｎ＋expi｛−φ（ｌ，ｍ）＋π（fk−k0）Ｎ
−１／Ｎ｝sinπ（fk−k0）／sinπfk−k0／Ｎ ………(4) この(4)式の第１項は、Ｎが大きい時、デルタ関
数δ（fk）に比例し、Ｎの大小に拘わらず、fk＝
０でＮ、他の整数fk（０≦fk≦Ｎ−１）に対して
は０となる。第２項および第３項はＮが大きい
時、デルタ関数δ（fk＋k0）およびδ（fk−k0）に
それぞれ比例し、Ｎの大小に拘わらず、fk＝±k0
でＮとなる。従つて、k0が整数の時は、第４図ａ
のように、k0が整数でない時は第４図ｂのように
なる。第４図ｂに示すように、FFTにより得ら
れる結果は、fkが整数における値であるから、fk
＝±k0（k0≠整数）におけるデータOl,nf(k)の値は
直接出力されない。
fk／Ｎ＋a1〔expi｛φ（ｌ，ｍ） ＋π（fk＋k0）Ｎ−１／Ｎ｝〕sinπ（fk＋k0）／sin
πfk＋k0／Ｎ＋expi｛−φ（ｌ，ｍ）＋π（fk−k0）Ｎ
−１／Ｎ｝sinπ（fk−k0）／sinπfk−k0／Ｎ ………(4) この(4)式の第１項は、Ｎが大きい時、デルタ関
数δ（fk）に比例し、Ｎの大小に拘わらず、fk＝
０でＮ、他の整数fk（０≦fk≦Ｎ−１）に対して
は０となる。第２項および第３項はＮが大きい
時、デルタ関数δ（fk＋k0）およびδ（fk−k0）に
それぞれ比例し、Ｎの大小に拘わらず、fk＝±k0
でＮとなる。従つて、k0が整数の時は、第４図ａ
のように、k0が整数でない時は第４図ｂのように
なる。第４図ｂに示すように、FFTにより得ら
れる結果は、fkが整数における値であるから、fk
＝±k0（k0≠整数）におけるデータOl,nf(k)の値は
直接出力されない。
しかるに、（ｌ，ｍ）番地におけるfk＝k0での
データOl,n（fk）の位相（位相差）が表面形状を表
わしているため、コンピユータ１７では、以下の
演算処理を実行する。
データOl,n（fk）の位相（位相差）が表面形状を表
わしているため、コンピユータ１７では、以下の
演算処理を実行する。
(1) 楔ガラスの移動量は、予め、ある程度正確に
分つているため、(2)式の整数k1は既知である。
そこで、このk1に対し、△ｋを−0.5から0.5ま
で一定ステツプで変化させた時のデータOl,n(fo)
の位相Ψ（△ｋ，φ）を次式により求める。
分つているため、(2)式の整数k1は既知である。
そこで、このk1に対し、△ｋを−0.5から0.5ま
で一定ステツプで変化させた時のデータOl,n(fo)
の位相Ψ（△ｋ，φ）を次式により求める。
Ψ（△ｋ，φ）
＝tan-1〔In｛Ol,n（k1＋△ｋ）｝／Re｛Ol,n（k1
＋△ｋ）｝〕………(5) (2) 同様にして、△ｋとφ（ｌ，ｍ）を上述した
ように変化させた時の、次の(6)式で与えられる
Ｒをテーブルにする。
＋△ｋ）｝〕………(5) (2) 同様にして、△ｋとφ（ｌ，ｍ）を上述した
ように変化させた時の、次の(6)式で与えられる
Ｒをテーブルにする。
Ｒ（△ｋ，φ）
＝｜Ol,n（k0＋Ｓ）｜／｜Ol,n（k0）｜ ………(6)
但し、こゝで、Ｓは次の式の条件を満たすも
のとする。
のとする。
｜Ol,n（k0＋Ｓ）｜≧｜Ol,n（k0−Ｓ）｜
｜Ｓ｜＝１ ………(7)
(3) 測定されたＮ個の干渉パターンデータの内の
（ｌ，ｍ）番地のＮ個のデータをFFTした結果
Ol,n（fk）の絶対値が最大となるfkをfk≠０、fk
≦Ｎ／２の範囲で見つけ、その時のfkをk0とする。
（ｌ，ｍ）番地のＮ個のデータをFFTした結果
Ol,n（fk）の絶対値が最大となるfkをfk≠０、fk
≦Ｎ／２の範囲で見つけ、その時のfkをk0とする。
このFFTの結果から、fk＝k0におけるOl,n
（fk）の位相Ψ（k0）と次式を求める。
（fk）の位相Ψ（k0）と次式を求める。
R′＝｜Ol,n（k0＋Ｓ）｜／｜Ol,n（k0）｜………(
8) 但し、Ｓは(7)式で与えられる。
8) 但し、Ｓは(7)式で与えられる。
すなわち、k0＋Ｓはk0の隣りで、２番目に絶
対値が大きなFFT出力のサンプル点である。
対値が大きなFFT出力のサンプル点である。
予め作成された、第５図のテーブルを用い、
φ（k0）とR′に一致する△ｋとφ（l0）をテーブ
ル内から求める処理を行えば、その時のφ（l0）
が求める位相となる。
φ（k0）とR′に一致する△ｋとφ（l0）をテーブ
ル内から求める処理を行えば、その時のφ（l0）
が求める位相となる。
なお、上述した(3)項の処理を行うに際して、
テーブル内のΨ（△ｋ，φ）とＲ（△ｋ，φ）の
値が内挿すれば、更に高精度に値を求めること
が可能となる。
テーブル内のΨ（△ｋ，φ）とＲ（△ｋ，φ）の
値が内挿すれば、更に高精度に値を求めること
が可能となる。
この(1)〜(3)の処理を被測定物の干渉パターンが
表われている全番地に亘り行うことにより、被測
定物の形状を求めることができる。
表われている全番地に亘り行うことにより、被測
定物の形状を求めることができる。
このようにして得られた被測定物の表面形状
は、第１図に示す測定光学系そのものが完全な平
面鏡や安全なビームスプリツタ、フオーカスレン
ズを具備していないことにより、必らずしも正確
な表面形状測定結果を表わしていない。
は、第１図に示す測定光学系そのものが完全な平
面鏡や安全なビームスプリツタ、フオーカスレン
ズを具備していないことにより、必らずしも正確
な表面形状測定結果を表わしていない。
このような場合には、被測定物の測定に先が
け、非常に精度の高い原器（第１図では球面原
器）を被測定物として用いて、上述したと同様な
方法により測定する。その測定結果は測定光学系
そのものの不完全性（歪）を表わしているため、
この測定結果を以後の任意の球面測定の補正値と
して用いれば、球面原器の精度を測定絶対精度と
して任意の球面を高精度に測定することができ
る。
け、非常に精度の高い原器（第１図では球面原
器）を被測定物として用いて、上述したと同様な
方法により測定する。その測定結果は測定光学系
そのものの不完全性（歪）を表わしているため、
この測定結果を以後の任意の球面測定の補正値と
して用いれば、球面原器の精度を測定絶対精度と
して任意の球面を高精度に測定することができ
る。
なお、第１図の例では、球面を被測定物として
いるが、フオーカスレンズを除けば、平面の被測
定物を測定することができる。
いるが、フオーカスレンズを除けば、平面の被測
定物を測定することができる。
また、第１図の例では、反射型の被測定物を示
したが、マツハ・ゼンダー（Mach−Zender）型
干渉計を用いれば、レンズや透過型光学部品の特
性も同様に測定することが可能となる。
したが、マツハ・ゼンダー（Mach−Zender）型
干渉計を用いれば、レンズや透過型光学部品の特
性も同様に測定することが可能となる。
上述した実施例から解るように、比較的少ない
Ｎ個の干渉パターンの強度データを離散的複素数
高速フーリエ変換して得られるデータから精度の
高い測定結果が得られるため、比較的短時間の測
定および処理時間で、非常に精度の高い表面形状
測定が可能となるばかりか、外乱の影響も無視で
きる。
Ｎ個の干渉パターンの強度データを離散的複素数
高速フーリエ変換して得られるデータから精度の
高い測定結果が得られるため、比較的短時間の測
定および処理時間で、非常に精度の高い表面形状
測定が可能となるばかりか、外乱の影響も無視で
きる。
また、楔ガラス等の位相変調器の光波変調の光
波変調ステツプが特定の値でなくても、高精度測
定を可能にすることである。すなわち、従来方法
では数十分のλ程度の精度であつたが、本発明で
は、数百分のλの精度を実現することができる。
波変調ステツプが特定の値でなくても、高精度測
定を可能にすることである。すなわち、従来方法
では数十分のλ程度の精度であつたが、本発明で
は、数百分のλの精度を実現することができる。
さらに、このような高精度測定のためには、従
来方法は、測定光学系や被測定物の固定の安定性
や、被測定物の光路および参照光路の空気のゆら
ぎが非常に安定していることが不可欠であつた
が、上述した実施例では、測定時間内に線型に変
化するものに対しては安定性をそれぞれ要求され
ないため、測定光学系に要求される条件は緩くて
も高精度測定が可能となる。
来方法は、測定光学系や被測定物の固定の安定性
や、被測定物の光路および参照光路の空気のゆら
ぎが非常に安定していることが不可欠であつた
が、上述した実施例では、測定時間内に線型に変
化するものに対しては安定性をそれぞれ要求され
ないため、測定光学系に要求される条件は緩くて
も高精度測定が可能となる。
以上述べたように、本発明によれば、被測定物
の表面形状又は表面位置を短時間に、かつ、高精
度に測定することができ、また、外乱条件に比較
的強い表面形状又は表面位置測定ができる。
の表面形状又は表面位置を短時間に、かつ、高精
度に測定することができ、また、外乱条件に比較
的強い表面形状又は表面位置測定ができる。
図はいずれも本発明の実施例に係るもので、第
１図は測定装置の一実施例の構成図、第２図は第
１図の撮像装置の撮像面上の干渉パターンと撮像
サンプル点の配置を示す図、第３図は干渉パター
ンのサンプル点上の強度変化を示す図、第４図
ａ，ｂは干渉パターンのサンプル点上の強度の
FFT結果を示す図、第５図は位相値を求めるた
めのテーブルを示す図である。 １…可干渉性光源、８…被測定物、９…楔ガラ
ス、１４…撮像装置、１５…撮像面、１６…制御
回路、１７…コンピユータ。
１図は測定装置の一実施例の構成図、第２図は第
１図の撮像装置の撮像面上の干渉パターンと撮像
サンプル点の配置を示す図、第３図は干渉パター
ンのサンプル点上の強度変化を示す図、第４図
ａ，ｂは干渉パターンのサンプル点上の強度の
FFT結果を示す図、第５図は位相値を求めるた
めのテーブルを示す図である。 １…可干渉性光源、８…被測定物、９…楔ガラ
ス、１４…撮像装置、１５…撮像面、１６…制御
回路、１７…コンピユータ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 可干渉光源から得られる光を２分し、該２分
された光路の内一方の光路の光路長を変化させて
光波位相を変調せしめ、一方の光を被測定物に照
射し、該被測定物から反射又は透過した光と、上
記２分した他方の光について基準面に照射して得
られる参照光とを両光の波面が測定する範囲でほ
ぼ一致するようにして干渉させて干渉パターンを
発生させ、該干渉パターンの空間内の所望の複数
サンプル点におけるＮ個の強度分布を、上記光路
長の時間的変化に応じて正弦波的に変化するＮ個
の離散的データとして求めて記憶し、該記憶され
た各点におけるＮ個の離散的データを離散的フー
リエ変換し、該フーリエ変換で得られた離散的フ
ーリエ変換データの絶対値中の上記正弦波の周期
に相当する周波数を与えるフーリエ変換データの
最大となるサンプル点とその隣りのサンプル点に
おける上記離散的フーリエ変換データの値を補間
して干渉パターンの上記正弦波的成分の情報を求
めることを特徴とする測定方法。 ２ 可干渉光源から得られる光を２分し、一方の
光を被測定物に照射し、該被測定物から反射又は
透過した光と、上記２分した他方の光について該
反射又は透過した光と干渉させる参照光として得
られる他方の光との干渉パターンのＮ個の強度分
布を、上記被測定物からの光及び参照光のいずれ
か一方の光波位相をＮ回変化させて求めて記憶
し、干渉パターン上の１つのサンプル点からＮ個
取り出した離散的データを離散的複素数フーリエ
変換し、該離散的複素数フーリエ変換で得られた
Ｎ個の離散的複素数フーリエ変換データの絶対値
が最大となる離散的周波数と該周波数に隣接する
離散的周波数に対応する離散的複素数フーリエ変
換データを補間して上記サンプル点での干渉パタ
ーンの位相を求めることを特徴とする測定方法。 ３ 可干渉性光源と、該光源からの光を２つの光
路に分離する分離手段と、該２つの光路の内一方
の光路の光路長を変化させて光波位相を変調せし
める変調手段と、上記２つの光路の一方を被測定
物に照射させる照射手段と、上記２分した他方の
光について基準面に照射して参照光を得る参照光
手段と、上記照射手段によつて照射された被測定
物から反射又は透過した光と、上記参照光手段か
ら得られる参照光とを１つの光路に導いて両光の
波面が測定する範囲でほぼ一致するようにして干
渉させて干渉パターンを発生させる発生手段と、
該発生手段で発生された干渉パターンの空間内の
所望の複数サンプル点におけるＮ個の強度分布
を、上記変調手段で変調された光路長の時間的変
化に応じて正弦波的に変化するＮ個の離散的デー
タとして検出する検出手段と、該検出手段でＮ個
の離散的データとして検出されたＮ個の干渉パタ
ーンの強度分布を記憶する記憶手段と、該記憶手
段に記憶された各点におけるＮ個の離散的データ
を離散的フーリエ変換するフーリエ変換手段と、
該フーリエ変換手段で得られた離散的フーリエ変
換データの絶対値中の上記正弦波の周期に相当す
る周波数を与えるフーリエ変換データの最大とな
るサンプル点とその隣りのサンプル点における上
記離散的フーリエ変換データの値を補間して干渉
パターンの上記正弦波的成分の情報を求める測定
手段とを備えたことを特徴とする測定装置。 ４ 可干渉性光源と、該光源からの光を２つの光
路に分離する分離手段と、該２つの光路の一方を
被測定物に照射させる照射手段と、上記２つの光
路の他方の光の光波位相を変調する変調手段と、
上記２つの光路を１つの光路に導いて干渉パター
ンを発生する発生手段と、該発生手段で発生され
た干渉パターンの強度をサンプル点で検出する検
出手段と、該検出手段で検出された、上記光波位
相をＮ回変調したときのＮ個の干渉パターンの強
度分布を記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶
されたパターンから、所定サンプル点の強度信号
をＮ個取り出し、離散的複素数フーリエ変換する
フーリエ変換手段と、該フーリエ変換手段で得ら
れた離散的複素数フーリエ変換データの絶対値が
最大となる離散的周波数と該周波数に隣接する離
散的周波数に対応するフーリエ変換データを補間
して上記サンプル点での干渉パターンの位相を求
める測定手段とを備えたことを特徴とする測定装
置。 ５ 上記変調手段が、楔形ガラスと、該ガラスを
一定微少量ずつ移動させる手段を有することを特
徴とする特許請求の範囲第４項記載の測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57168313A JPS5958305A (ja) | 1982-09-29 | 1982-09-29 | 測定方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57168313A JPS5958305A (ja) | 1982-09-29 | 1982-09-29 | 測定方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5958305A JPS5958305A (ja) | 1984-04-04 |
| JPH0437362B2 true JPH0437362B2 (ja) | 1992-06-19 |
Family
ID=15865710
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57168313A Granted JPS5958305A (ja) | 1982-09-29 | 1982-09-29 | 測定方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5958305A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5990009A (ja) * | 1982-11-15 | 1984-05-24 | Rikagaku Kenkyusho | 物体形状測定法と物体形状測定装置 |
| JPS61294327A (ja) * | 1985-06-21 | 1986-12-25 | Agency Of Ind Science & Technol | 放物面鏡の表面形状測定用干渉方法及び放物面鏡の表面形状測定用干渉計 |
| JPS62214309A (ja) * | 1986-03-17 | 1987-09-21 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | 表面粗さ・形状測定装置 |
| JPH02238306A (ja) * | 1989-03-13 | 1990-09-20 | Ricoh Co Ltd | 微小変位測定装置 |
| JP2002048506A (ja) | 2000-08-04 | 2002-02-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電磁アクチュエータ用位置センサ |
| JP2006242341A (ja) | 2005-03-04 | 2006-09-14 | Smc Corp | 位置検出機構付きアクチュエータ |
| JP7043555B2 (ja) | 2020-09-04 | 2022-03-29 | Ckd株式会社 | 三次元計測装置 |
-
1982
- 1982-09-29 JP JP57168313A patent/JPS5958305A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5958305A (ja) | 1984-04-04 |
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