JPH05340843A - フリンジスキャニング干渉測定方式による波面の位相 つなぎ方法 - Google Patents

フリンジスキャニング干渉測定方式による波面の位相 つなぎ方法

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JPH05340843A
JPH05340843A JP4171718A JP17171892A JPH05340843A JP H05340843 A JPH05340843 A JP H05340843A JP 4171718 A JP4171718 A JP 4171718A JP 17171892 A JP17171892 A JP 17171892A JP H05340843 A JPH05340843 A JP H05340843A
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裕忠 小林
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 干渉縞パターン中にゴミや欠陥が存在して、
一部の位相データが欠落しても連続的な位相分布を得る
ことのできる位相つなぎ方法を提供することを目的とす
る。 【構成】 フリンジスキャニング干渉測定方式により、
測定光と参照光とをエリアセンサー上で干渉せしめ、参
照光の位相を段階的に変化させ、その各段階での干渉縞
の強度値を読み取り、そのデータに基づき演算処理を行
って各点での位相を求める方法において、求めた位相デ
ータ領域を一方向でスキャンし、各スキャニングライン
毎に位相データが連続して存在する連続位相領域を検出
し(ステップS1)、この中で位相つなぎを行うステッ
プS2と、前記方向と直交する方向で前記連続位相領域
同士の位相つなぎを行うステップS3とにより、連続的
な位相分布を求める。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はフリンジスキャニング干
渉測定方式における波面の位相つなぎ方法に関する。
【0002】
【従来の技術】フリンジスキャニング干渉測定方式は、
参照光の位相変化により物体光と参照光との位相差をN
段階(但し、Nは整数)に変化させ、その各段階での干
渉縞パターンを2次元エリアセンサーで読み取り、光電
変換し、デジタル化して、
【0003】
【数1】
【0004】上記数1により、位相W(X,Y)を求め
る方法として知られている。ただし、数1において、I
j (X,Y)はj段階目の位相変化における干渉縞パタ
ーンの(X,Y)位置における光強度であり、kはλを
光の波長とするときの波数2π/λである。また、lj
=(λ/2π)jでj段階目の位相変化量である。数1
に従って波面形状を求めるのであるが、tan-1演算は
値が主値(−π/2からπ/2)に限られ、実際には連
続的な位相分布もπだけ位相が不連続となる所が生じ
る。従って、位相飛びの方向(−π/2からπ/2か、
またはπ/2から−π/2)を2次元的に判断し、補正
して連続的な位相分布を求める必要がある。
【0005】従来知られている位相分布の求め方として
は、特開平3−218431号公報に開示された技術が
ある。これは、図8のフローチャートに示すように、前
記数1によって求められた位相データをX方向にスキャ
ンして各画素(Xi ,Yi )における補正値δ
x (Xi ,Yi )をX=Xc のライン上での値を基準と
して求める。次に、X=Xc のライン上でY方向の補正
値δy (Xi ,Yi )をY=Yc での値を基準として求
める。最後に、上記の如く求められた補正値δ
x (Xi,Yi )、δy (Xi ,Yi )を各画素
(Xi ,Yi )での位相データに加え合わせて連続的な
位相分布を得ていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の従来
技術においては、一方向でのスキャニングライン上の前
後2点間での位相のみから位相飛びを判定していたた
め、前の画素の位相データが欠落している場合には位相
飛びを判定することができず、位相つなぎが不連続にな
るという問題点があった。
【0007】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
で、干渉縞パターン中にゴミや欠陥が存在して、一部の
位相データが欠落しても連続的な位相分布を得ることの
できる位相つなぎ方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の位相つなぎ方法では、フリンジスキャニング
干渉測定方式により、測定光と参照光とをエリアセンサ
ー上で干渉せしめ、参照光の位相を段階的に変化させ、
その各段階での干渉縞の強度値を読み取り、そのデータ
に基づき演算処理を行って各点での位相を求める方法に
おいて、求めた位相データ領域を一方向でスキャンし、
各スキャニングライン毎に位相データが連続して存在す
る連続位相領域中で位相つなぎを行う第一ステップと、
前記方向と直交する方向で前記連続位相領域同士の位相
つなぎを行う第二ステップとにより、連続的な位相分布
を求めることを特徴としている。
【0009】
【作用】次に、本発明の位相つなぎ方法の作用を図1の
フローチャートにより説明する。まず、ステップS1で
は、X方向での連続位相領域Ljkを検出する。即ち、前
記数1によって求められた位相データを、図2に示すよ
うに、X方向に順次スキャンして各スキャニングライン
上で位相データが連続して存在する領域を検出する。こ
こで、j番目のスキャニングライン上でのk番目の連続
位相領域をLjkとする。
【0010】次に、ステップS2では、連続位相領域L
jk内で位相つなぎを行う。即ち、領域Ljk内での位相分
布は、図3に示すように、−π/2からπ/2までの値
をとり、πだけの位相飛びを生じる部分がある。これを
補正する手段として隣合う2点(Xi-1 ,Yj ),(X
i ,Yj )間の位相差ΔW、すなわち、 ΔW=W(Xi ,Yj )−W(Xi-1 ,Yj ) ・・・(2) の絶対値|ΔW|が、あるしきい値θよりも大きい場合
は位相飛びがあると判定し、そうでなければ連続である
と判定する。そして、位相飛びが生じた場合にはΔWの
正負に応じて次のような補正値δ(Xi ,Yj ) (但
し、(Xi ,Yj )∈Ljk)を与える。 |ΔW|>θ かつ ΔW<0 のとき δ(Xi ,Yj )=δ(Xi-1 ,Yj )+π |ΔW|>θ かつ ΔW>0 のとき δ(Xi ,Yj )=δ(Xi-1 ,Yj )−π それ以外の場合には、 δ(Xi ,Yj )=δ(Xi-1 ,Yj ) とする。ただし、各領域Ljkの始点での補正値を0とす
る。以上の如く求められた補正値δ(Xi ,Yj )を各
領域Ljk中の全ての位相データW(Xi ,Yj )に加え
合わせたものをW’(Xi ,Yj )とする。即ち、 W’(Xi ,Yj )=W(Xi ,Yj )+δ(Xi ,Yj ) ・・・(3) である。
【0011】次に、ステップS3では、上記の処理で得
られた連続位相領域Ljkでの位相データとY方向に隣合
う連続位相領域L(j-1)1またはL(j+1)mでの位相データ
とが連続的につながるように以下の処理を行う。即ち、
図4に示すように、j行目のk番目の連続位相領域Ljk
中での任意の位相データのうち同じ列でY方向に1行だ
け上の画素に位相データWp’(L(j-1)k)が存在する
ものをWp’(Ljk)とする。Wp’(Ljk)とWp’
(L(j-1)k)との位相差ΔWp’、即ち、 ΔWp’=Wp’(Ljk)−Wp’(L(j-1)k) ・・・(4) の絶対値|ΔWp’|があるしきい値θより小さい場合
は、Wp’(Ljk)にπを加減して、 ΔWp’=(Wp’(Ljk)±nπ)−Wp’(L(j-1)k) (n:整数)・・・(5) により、|ΔWp’|がθより小さくなるまでπの加減
をn回繰り返す。そして、|ΔWp’|<θとなったら
領域Ljk中の全ての位相データW’(Xi ,Yj)に対
して、 W”(Xi ,Yj )=W’(Xi ,Yj )±nπ (但し、(Xi ,Yj )∈Ljk)・・・(6) を計算する。ここで、Ljk中の全ての位相データWp’
(Ljk)に対してWp’(L(j-1)k)が存在しない場合
は全ての位相領域の処理が終了した後に、領域Ljk中の
位相データのうち同じ列でY方向に1行だけ下の画素に
位相データWq”(L(j+1)k)が存在するものをWq’
(Ljk)とすると、Wq’(Ljk)とW”(L(j+1)k
との位相差ΔWq’、即ち、 ΔWq’=Wq’(Ljk)−W”(L(j+1)k) ・・・(7) の絶対値|ΔWq’|があるしきい値θより小さくなる
ようにWq’(Ljk)にπを加減して、 ΔWq’=(Wq’(Ljk)±nπ)−Wq”(L(j-1)k) (n:整数)・・・(8) により、|ΔWq’|がθより小さくなるまでπの加減
をn回繰り返す。|ΔWq’|<θとなったら、(6)
式に従ってW”(Xi ,Yj )を計算する。W”
(Xi ,Yj )が求めるべき連続位相分布である。
【0012】以上説明した手順に従って処理を行えば、
図5(A)に示したような、位相飛びが生じた位相分布
から、図5(B)に示すような、連続的な位相分布を得
ることができる。
【0013】
【実施例1】以下、添付図面を参照して本発明に係る位
相つなぎ方法の実施例を説明する。まず、本発明の実施
例1を説明する。図6は本発明の実施例1を説明する図
である。実施例1では、図1のステップS1に対応する
手順、即ち、X方向で領域Ljkを検出する際に、各領域
jkの始点と終点との座標を記憶しておいて、その座標
から各領域の中点Mjkを算出し、その点での位相データ
を用いてY方向で各領域Ljk同士の位相つなぎ(図1の
ステップS3に対応する)を行う。
【0014】各領域Ljkの端点付近の位相データはノイ
ズの影響を受けやすく誤差が含まれている可能性がある
が、本実施例では中点での位相データを用いるので、よ
り測定精度が向上する。
【0015】
【実施例2】次に、本発明の実施例2を説明する。図7
は本発明の実施例2を説明する図である。実施例2で
は、図1のステップS1に対応する手順、即ち、X方向
で領域Ljkを検出する際に、Y方向で上下端での領域
と、それ以外の領域の始点と終点での位相データをカッ
トした後で、図1のステップS2以下の処理を行う。
【0016】干渉縞のアパーチャ周辺付近及びゴミや欠
陥等による位相データの欠落領域付近の位相データはノ
イズの影響を受けやすく誤差が含まれている可能性があ
るが、本実施例ではかかる誤差を含むデータを排除する
ので、より測定精度が向上する。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の位相つな
ぎ方法によれば、ゴミや欠陥の存在する干渉縞や、形状
的に穴が明いている被検物の干渉縞にも適用が可能であ
り、しかも、測定精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の位相つなぎ方法を示すフローチャート
である。
【図2】図1のステップS1の処理を説明する図であ
る。
【図3】図1のステップS2の処理を説明する図であ
る。
【図4】図1のステップS3の処理を説明する図であ
る。
【図5】本発明により得られる連続位相分布を説明する
図である。
【図6】本発明の実施例1を説明する図である。
【図7】本発明の実施例2を説明する図である。
【図8】従来の位相つなぎ方法を示すフローチャートで
ある。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フリンジスキャニング干渉測定方式によ
    り、測定光と参照光とをエリアセンサー上で干渉せし
    め、参照光の位相を段階的に変化させ、その各段階での
    干渉縞の強度値を読み取り、そのデータに基づき演算処
    理を行って各点での位相を求める方法において、求めた
    位相データ領域を一方向でスキャンし、各スキャニング
    ライン毎に位相データが連続して存在する連続位相領域
    中で位相つなぎを行う第一ステップと、前記方向と直交
    する方向で前記連続位相領域同士の位相つなぎを行う第
    二ステップとにより、連続的な位相分布を求めることを
    特徴とする位相つなぎ方法。
JP17171892A 1992-06-05 1992-06-05 フリンジスキャニング干渉測定方式による波面の位相つなぎ方法 Expired - Lifetime JP3148001B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009236706A (ja) * 2008-03-27 2009-10-15 Kobe Steel Ltd 形状算出装置,形状算出プログラム,形状算出方法,形状測定装置
JP2010121977A (ja) * 2008-11-17 2010-06-03 Keyence Corp 光学式変位計

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009236706A (ja) * 2008-03-27 2009-10-15 Kobe Steel Ltd 形状算出装置,形状算出プログラム,形状算出方法,形状測定装置
JP2010121977A (ja) * 2008-11-17 2010-06-03 Keyence Corp 光学式変位計

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