JPH0625644B2 - 光学的微小変位測定装置 - Google Patents
光学的微小変位測定装置Info
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- JPH0625644B2 JPH0625644B2 JP61180739A JP18073986A JPH0625644B2 JP H0625644 B2 JPH0625644 B2 JP H0625644B2 JP 61180739 A JP61180739 A JP 61180739A JP 18073986 A JP18073986 A JP 18073986A JP H0625644 B2 JPH0625644 B2 JP H0625644B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、顕微鏡等のＸ−Ｙステージの位置決め機構，
半導体製造装置のステッパーやフーリエ分光器の移動鏡
の位置決め機構等において使用される光学的微小変位測
定装置に関するものであり、特に一波長以下の測定精度
を有する光学的微小変位測定装置に関する。
半導体製造装置のステッパーやフーリエ分光器の移動鏡
の位置決め機構等において使用される光学的微小変位測
定装置に関するものであり、特に一波長以下の測定精度
を有する光学的微小変位測定装置に関する。
光学的微小変位の測定技術の一つとして、He−Neレーザ
ー等の単色光を光源とした干渉計を利用してサイン波状
の干渉縞を像面に形成し、その像面に置いたイメージセ
ンサの出力信号の位相情報に基づいてサブフリンジの精
度で移動鏡の変位を測定する技術が知られている。ま
た、白色光源を用いてセンターバーストの変位量を測定
することにより微小変位量を得る方法もある。
ー等の単色光を光源とした干渉計を利用してサイン波状
の干渉縞を像面に形成し、その像面に置いたイメージセ
ンサの出力信号の位相情報に基づいてサブフリンジの精
度で移動鏡の変位を測定する技術が知られている。ま
た、白色光源を用いてセンターバーストの変位量を測定
することにより微小変位量を得る方法もある。
第１図は、従来の光学的微小変位測定装置の一例を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
１は白色光源で、小型電球又は発光ダイオード等の特定
波長域で連続スペクトルを有する光源である。20は固定
反射鏡26を微小角θだけ傾けたマイケルソン干渉計で、
白色光源１に対して受光立体角を制限するアパーチャー
21と、平行光束を振幅分割して２光束に分離するビーム
スプリッタ23と、一方の光路において変位を測定すべき
移動体24に垂直に取付けた移動反射鏡25と、他方の光路
において光軸の垂直方向に対して傾角θをもたせて設け
られた固定反射鏡26と、両光束によって固定反射鏡26の
近傍に局在化した干渉縞を結像する結像レンズ27とから
構成されている。
波長域で連続スペクトルを有する光源である。20は固定
反射鏡26を微小角θだけ傾けたマイケルソン干渉計で、
白色光源１に対して受光立体角を制限するアパーチャー
21と、平行光束を振幅分割して２光束に分離するビーム
スプリッタ23と、一方の光路において変位を測定すべき
移動体24に垂直に取付けた移動反射鏡25と、他方の光路
において光軸の垂直方向に対して傾角θをもたせて設け
られた固定反射鏡26と、両光束によって固定反射鏡26の
近傍に局在化した干渉縞を結像する結像レンズ27とから
構成されている。
ところで、移動反射鏡25で反射した光束と固定反射鏡26
で反射した光束はビームスプリッタ23で重ね合わされ、
像面には光路差を変数とするインターフェログラム（干
渉光の強度パターン）が空間的に作成されるが、光源が
単色光の場合にはサインカーブ的な干渉縞のパターンで
あるのに対し、本例のように光源に各種波長成分が含ま
れている場合には、各種波長のサインカーブ的な干渉縞
が線型に重ね合わされる結果、第２図に示すように、イ
ンターフェログラムは光路差零でセンターバースト（ピ
ーク値）を有しその左右に振動減衰する干渉縞のパター
ンとなる。
で反射した光束はビームスプリッタ23で重ね合わされ、
像面には光路差を変数とするインターフェログラム（干
渉光の強度パターン）が空間的に作成されるが、光源が
単色光の場合にはサインカーブ的な干渉縞のパターンで
あるのに対し、本例のように光源に各種波長成分が含ま
れている場合には、各種波長のサインカーブ的な干渉縞
が線型に重ね合わされる結果、第２図に示すように、イ
ンターフェログラムは光路差零でセンターバースト（ピ
ーク値）を有しその左右に振動減衰する干渉縞のパター
ンとなる。
ここで、今、移動体25即ち移動反射鏡25が右方向へ変位
量ｄだけ変位したとする。変位前のセンターバーストの
位置をＬ１とし、変位後のセンターバーストの位置をＬ
２とすると、センターバーストは右方向へ変位量Ｌ＝Ｌ
２−Ｌ１の変位を行なう。従って、センターバーストの
変位方向を測定することにより、移動反射鏡25の変位方
向を識別できる。移動反射鏡25の変位量ｄとセンターバ
ーストの変位量Ｌとの間には、センターバースト位置は
光路差零になる場合であるから、次の式が成立する。
量ｄだけ変位したとする。変位前のセンターバーストの
位置をＬ１とし、変位後のセンターバーストの位置をＬ
２とすると、センターバーストは右方向へ変位量Ｌ＝Ｌ
２−Ｌ１の変位を行なう。従って、センターバーストの
変位方向を測定することにより、移動反射鏡25の変位方
向を識別できる。移動反射鏡25の変位量ｄとセンターバ
ーストの変位量Ｌとの間には、センターバースト位置は
光路差零になる場合であるから、次の式が成立する。
ｄ＝ tanθ・Ｌ … (1) ここで、目印としてのセンターバーストの変位量Ｌを測
定することにより、既知の傾角θの正接と変位量Ｌとの
積を以って移動反射鏡25の変位量ｄを決定できることに
なる。傾角θを微調整した場合には、移動反射鏡25の変
位量ｄの測定領域を可変することができ、傾角θはスケ
ールファクターとしての意義がある。したがって、広範
囲の測定領域における変位測定が可能となる。
定することにより、既知の傾角θの正接と変位量Ｌとの
積を以って移動反射鏡25の変位量ｄを決定できることに
なる。傾角θを微調整した場合には、移動反射鏡25の変
位量ｄの測定領域を可変することができ、傾角θはスケ
ールファクターとしての意義がある。したがって、広範
囲の測定領域における変位測定が可能となる。
干渉計20の像面にはインターフェログラムの横断方向に
多数の光電変換部を有するイメージセンサ30が設けられ
ている。イメージセンサ30は所定の周期毎に順次その光
電変換部を走査してインターフェログラムの強度分布を
シリアル信号として出力するもので、例えば自己走査型
のフォトダイオードアレー等が用いられる。31はプリア
ンプで、イーメージセンサ30の出力信号を増幅するもの
である。32はアナログ／ディジタル変換器で、そのイン
ターフェログラムの増幅アナログ信号をディジタルへ変
換して出力するものである。40は信号処理部で、ディジ
タル化されたインターフェログラムのデータを処理し、
移動反射鏡25の変位の算出に利用される。この信号処理
部40の機能を破線内に各ブロックとして示した。
多数の光電変換部を有するイメージセンサ30が設けられ
ている。イメージセンサ30は所定の周期毎に順次その光
電変換部を走査してインターフェログラムの強度分布を
シリアル信号として出力するもので、例えば自己走査型
のフォトダイオードアレー等が用いられる。31はプリア
ンプで、イーメージセンサ30の出力信号を増幅するもの
である。32はアナログ／ディジタル変換器で、そのイン
ターフェログラムの増幅アナログ信号をディジタルへ変
換して出力するものである。40は信号処理部で、ディジ
タル化されたインターフェログラムのデータを処理し、
移動反射鏡25の変位の算出に利用される。この信号処理
部40の機能を破線内に各ブロックとして示した。
まず、変位前のインターフェログラムはイメージセンサ
30上に第２図（Ａ）に示す強度分布をもつ。今、そのセ
ンターバーストの位置が左からｉ番目の光電変換部にあ
るとすれば、変位前ピーク値判別手段41がこのｉ番目の
光電変換部を判別する。具体的には、変位前のインター
フェログラムの強度信号をそのイメージセンサ30の光電
変換部の順番毎に対応させたアドレス番に一旦格納し、
各アドレス番のうち最大の内容を有するアドレス番（＝
ｉ番目）を記憶する。次に、変位後におけるセンターバ
ーストの位置が左からｊ番目の光電変換部にあるとすれ
ば、スイッチSW1 を切替え、ピーク値判別手段42がこの
ｊ番目の光電変換部を判別する。なお、かかる光電変換
部の判別は、時分割で実行できるから、単一のピーク値
判別手段で実現できる。演算手段43は、ｉ番とｊ番目の
差をとり、この差（ｉ−ｊ）と外部から入力されるイメ
ージセンサ30の光電変換部のピッチＰとに基づいて、セ
ンターバーストの変位（ｉ−ｊ）Ｐを算出し、外部から
入力される傾角θから tanθを算出し、しかる後、 tan
θ（ｉ−ｊ）Ｐを算出して、これを出力装置44へ出力す
る。（ｉ−ｊ）の正の場合は右方向の変位を、負の場合
は左方向の変位を表わしており、その絶対値は変位量
（移動量）を表わしている。ただし、ここでは結像レン
ズ27の倍率は簡単のために１としてあるが、一般にその
倍率をｋとした場合には、上記演算結果にｋを掛ければ
よい。
30上に第２図（Ａ）に示す強度分布をもつ。今、そのセ
ンターバーストの位置が左からｉ番目の光電変換部にあ
るとすれば、変位前ピーク値判別手段41がこのｉ番目の
光電変換部を判別する。具体的には、変位前のインター
フェログラムの強度信号をそのイメージセンサ30の光電
変換部の順番毎に対応させたアドレス番に一旦格納し、
各アドレス番のうち最大の内容を有するアドレス番（＝
ｉ番目）を記憶する。次に、変位後におけるセンターバ
ーストの位置が左からｊ番目の光電変換部にあるとすれ
ば、スイッチSW1 を切替え、ピーク値判別手段42がこの
ｊ番目の光電変換部を判別する。なお、かかる光電変換
部の判別は、時分割で実行できるから、単一のピーク値
判別手段で実現できる。演算手段43は、ｉ番とｊ番目の
差をとり、この差（ｉ−ｊ）と外部から入力されるイメ
ージセンサ30の光電変換部のピッチＰとに基づいて、セ
ンターバーストの変位（ｉ−ｊ）Ｐを算出し、外部から
入力される傾角θから tanθを算出し、しかる後、 tan
θ（ｉ−ｊ）Ｐを算出して、これを出力装置44へ出力す
る。（ｉ−ｊ）の正の場合は右方向の変位を、負の場合
は左方向の変位を表わしており、その絶対値は変位量
（移動量）を表わしている。ただし、ここでは結像レン
ズ27の倍率は簡単のために１としてあるが、一般にその
倍率をｋとした場合には、上記演算結果にｋを掛ければ
よい。
しかしながら、上記測定技術によれば、次の問題点があ
る。即ち、単色光源を用いて位相情報から変位量を求め
る方法や白色光源を用いてセンターバーストの位置から
変位量を求める方法では、１測定で１観測値を得ること
ができるのみで、複数の波長エレメント毎に関しての変
位量測定値（観測値）を得ることはできない。また固定
反射鏡の傾角の値を予め知る必要があり、その誤差が変
位量に紛れ込み、高精度測定に悪影響する。従って、上
記従来のいずれの方法も、測定精度の信頼性に欠けると
いう問題点がある。
る。即ち、単色光源を用いて位相情報から変位量を求め
る方法や白色光源を用いてセンターバーストの位置から
変位量を求める方法では、１測定で１観測値を得ること
ができるのみで、複数の波長エレメント毎に関しての変
位量測定値（観測値）を得ることはできない。また固定
反射鏡の傾角の値を予め知る必要があり、その誤差が変
位量に紛れ込み、高精度測定に悪影響する。従って、上
記従来のいずれの方法も、測定精度の信頼性に欠けると
いう問題点がある。
本発明は、上記問題点を解決するものであり、測定精度
の信頼性の高い光学的微小変位測定装置を提供すること
を目的とするものである。
の信頼性の高い光学的微小変位測定装置を提供すること
を目的とするものである。
上記問題点を解決するため、本発明に係る光学的微小変
位測定装置は、次の６つの構成要件からなる。
位測定装置は、次の６つの構成要件からなる。
白色光源があること。
「白色光源」とは、単色光源に対する意で、例えば特定
波長域で連続スペクトルを有する光源でも良い。
波長域で連続スペクトルを有する光源でも良い。
その白色光を受け光路差を変数とするセンターバース
トを有するインターフェログラムを像面に空間的に作成
する２光束干渉計があること。
トを有するインターフェログラムを像面に空間的に作成
する２光束干渉計があること。
該インターフェログラムの横断方向に多数の光電変換
部を有するイメージセンサがあること。
部を有するイメージセンサがあること。
該光路差を付与する光学要素の変位前及び変位後の白
色光インターフェログラムを収集する手段があること。
色光インターフェログラムを収集する手段があること。
それらインターフェログラムをフーリエ変換する手段
があること。
があること。
夫々のフーリエ変換した結果の実部の頂及び虚部の項
を用いて、各波数エレメント毎に位相を求め、変位前後
の位相スペクトルの差から各波数エレメント毎に変位量
を算出し、それらを統計処理して最終的な変位量を求め
る演算手段があること。
を用いて、各波数エレメント毎に位相を求め、変位前後
の位相スペクトルの差から各波数エレメント毎に変位量
を算出し、それらを統計処理して最終的な変位量を求め
る演算手段があること。
第３図は、本発明に係る光学的微小変位測定装置の一実
施例を示すブロック図である。この実施例は、傾角θを
測定することなしに変位を高精度で測定するものであ
る。なお、第３図中、第１図に示す部分と同一の部分に
は同一参照符号を付してあり、その説明を省略する。
施例を示すブロック図である。この実施例は、傾角θを
測定することなしに変位を高精度で測定するものであ
る。なお、第３図中、第１図に示す部分と同一の部分に
は同一参照符号を付してあり、その説明を省略する。
まず、測定原理を説明するに、今、白色光源１に含まれ
ているある１つの単色光の波数をσ０とすると、像面に
形成されるサインカーブ的な干渉縞の強度Ｇ(x) は、 G(x) ＝b(σ０)cos ｛２πｆ０ｘ＋φ(σ０)｝＋ａ…
(2) ここで、ａ；直流バイアス成分、ｂ(σ０)；波数σ０の
単色光スペクトル強度、ｆ０；干渉縞の空間周波数、φ
(σ０)；波数σ０に対応する位相項、ｘ；イメージセン
サ30の走査方向の座標。
ているある１つの単色光の波数をσ０とすると、像面に
形成されるサインカーブ的な干渉縞の強度Ｇ(x) は、 G(x) ＝b(σ０)cos ｛２πｆ０ｘ＋φ(σ０)｝＋ａ…
(2) ここで、ａ；直流バイアス成分、ｂ(σ０)；波数σ０の
単色光スペクトル強度、ｆ０；干渉縞の空間周波数、φ
(σ０)；波数σ０に対応する位相項、ｘ；イメージセン
サ30の走査方向の座標。
また、干渉縞の空間周波数ｆと傾角θとの間には次式が
成立する。
成立する。
ｆ０ ＝ ２σ０tan θ … (3) よって、(2)式に(3)を代入すると、 G(x) ＝b(σ０)cos ｛４πσ０tan θ・ｘ＋φ(σ０)｝＋ａ… (4) 従って、白色光源１の全波数についての干渉縞の強度Ｌ
（ｘ）即ちインターフェログラムは、(4)式を全波数領
域に亘って積分した次式で与えられる。
（ｘ）即ちインターフェログラムは、(4)式を全波数領
域に亘って積分した次式で与えられる。
この交流項をＩ（ｘ）とおくと、 ここで、ｂ（σ）を偶関数ｂｅ（σ）と、奇関数ｂ
ｏ（σ）の成分に分けると、 ｂ（σ）＝ｂｅ（σ）＋ｂｏ（σ） … (7) (7)式を(6)式に代入して整理すると、 φ（σ）＝−φ（−σ）なので、 ここで、ｂｅ（σ）を新たに白色光源１のスペクトルＢ
（σ）とおき、４πtanθ・ｘ＝Ｘとおくと、 (9)式より、Ｂ（σ）ｅｘｐ｛ｊφ（σ）｝は、Ｉ
（Ｘ）の逆フーリエ変換で与えられることが分かるか
ら、 ここで、 とおくと、(10)式は、 Ｂ（σ）cosφ（σ）＋ｊＢ（σ）sinφ（σ）＝Ｃ（σ）−ｊＳ（σ）
…（11） よって、tanφ（σ）＝−Ｓ（σ）／Ｃ（σ）即ち、各
波数毎の位相、すなわち位相スペクトルφ（σ）は、次
式で与えられる。
ｏ（σ）の成分に分けると、 ｂ（σ）＝ｂｅ（σ）＋ｂｏ（σ） … (7) (7)式を(6)式に代入して整理すると、 φ（σ）＝−φ（−σ）なので、 ここで、ｂｅ（σ）を新たに白色光源１のスペクトルＢ
（σ）とおき、４πtanθ・ｘ＝Ｘとおくと、 (9)式より、Ｂ（σ）ｅｘｐ｛ｊφ（σ）｝は、Ｉ
（Ｘ）の逆フーリエ変換で与えられることが分かるか
ら、 ここで、 とおくと、(10)式は、 Ｂ（σ）cosφ（σ）＋ｊＢ（σ）sinφ（σ）＝Ｃ（σ）−ｊＳ（σ）
…（11） よって、tanφ（σ）＝−Ｓ（σ）／Ｃ（σ）即ち、各
波数毎の位相、すなわち位相スペクトルφ（σ）は、次
式で与えられる。
φ（σ）＝tan-1｛−Ｓ（σ）／Ｃ（σ）｝…（12） ところで、変位量ｄと位相項φ（σ）の間には次式が成
立している。
立している。
φ（σ）＝４πｄσ …（13） (12)式及び(13)式より、ｄがσの関数ｄ（σ）として求
まる。
まる。
ｄ（σ） ＝tan-1｛−Ｓ（σ）／Ｃ（σ）｝／４πσ…（14） ｄ（σ）は各種波数σに対して論理的には一義的に決定
されるはずであるが、イメージセンサ30の光電変換部の
感度のバラツキ等の理由により、すべての波数σｉ（ｉ
＝１，２，・・・Ｎ，Ｎはイメージセンサのエレメント
数であり離散的フーリエ変換の点数）について一義的と
はならない場合も生じる。そこで、各波数エレメント毎
に変位量ｄｉを求める。仮に、白色光源１がＮ個の波数
エレメントからなり、一様な強度を有していると考える
場合には、各変位量ｄｉの相加平均をとることによっ
て、Ｓ／Ｎ比（標準偏差）は光源が単色光源のときと比
較してＮ1/2に比例して改善されることとなる。また白
色光源１の分光特性を考慮して｛Ｃ（σ）２＋Ｓ（σ）
２｝1/2で与えられるパワースペクトルを求め、その各
波数エレメント毎の強度分布を考慮した重みつき平均を
とることも考えられる。
されるはずであるが、イメージセンサ30の光電変換部の
感度のバラツキ等の理由により、すべての波数σｉ（ｉ
＝１，２，・・・Ｎ，Ｎはイメージセンサのエレメント
数であり離散的フーリエ変換の点数）について一義的と
はならない場合も生じる。そこで、各波数エレメント毎
に変位量ｄｉを求める。仮に、白色光源１がＮ個の波数
エレメントからなり、一様な強度を有していると考える
場合には、各変位量ｄｉの相加平均をとることによっ
て、Ｓ／Ｎ比（標準偏差）は光源が単色光源のときと比
較してＮ1/2に比例して改善されることとなる。また白
色光源１の分光特性を考慮して｛Ｃ（σ）２＋Ｓ（σ）
２｝1/2で与えられるパワースペクトルを求め、その各
波数エレメント毎の強度分布を考慮した重みつき平均を
とることも考えられる。
測定装置につに説明するに、第３図に示す信号処理部50
の収集手段51が変位前のインターフェログラムを収集す
る。収集手段51は一種の記憶装置で、イメージセンサ30
の光電変換部の個数に相当するアドレス数を有する。フ
ーリエ変換手段としての周波数分析器53は変位前のイン
ターフェログラムにフーリエ変換を施し、演算装置55に
より、フーリエ変換した結果の実部の頂及び虚部の頂を
用いて、第４図（Ａ）に示すようなパワースペクトル
（振幅スペクトル）Ａ１と、第４図（Ｂ）に示すような
位相スペクトルＰ１が求められる。基準点をイメージセ
ンサ30の中央にとると、理想的な場合には、位相スペク
トルＰ１は測定領域σ１〜σ２の間で０となっている。
もっとも基準点の位置は任意でよい。次に、変位後にお
いてスイッチＳＷ２を切替え、収集手段52が変位後のイ
ンターフェログラムを収集し、周波数分析器54はこれに
フーリエ変換を施し、演算装置55により、フーリエ変換
した結果の実部の頂及び虚部の項を用いて第４図（Ａ）
に示すようなパワースペクトルＡ２と、第４図（Ｂ）に
示すような位相スペクトルＰ２が求められる。パワース
ペクトルは白色光源１の分光特性によるため、パワース
ペクトルＡ１とＡ２は重なっている。なお、かかるイン
ターフェログラムの収集及びフーリエ変換は、時分割で
実行できるから、単一の収集手段及び周波数分析器で実
現できる。次に、演算装置55は変位前後の位相スペクト
ルの差から各波数エレメント毎の変位量を算出し、それ
らを統計処理して最終的な変位量を出力装置56に供給す
る。すなわち、変位前の位相スペクトルＰ１と変位後の
スペクトルＰ２の差が変位に伴なう位相項φ（σ）であ
るから、 （１３）式、ｄ＝φ（σ）／４πσを用いて、パワース
ペクトルＡ１とＡ２を考慮して、重みつき平均が算出さ
れる。
の収集手段51が変位前のインターフェログラムを収集す
る。収集手段51は一種の記憶装置で、イメージセンサ30
の光電変換部の個数に相当するアドレス数を有する。フ
ーリエ変換手段としての周波数分析器53は変位前のイン
ターフェログラムにフーリエ変換を施し、演算装置55に
より、フーリエ変換した結果の実部の頂及び虚部の頂を
用いて、第４図（Ａ）に示すようなパワースペクトル
（振幅スペクトル）Ａ１と、第４図（Ｂ）に示すような
位相スペクトルＰ１が求められる。基準点をイメージセ
ンサ30の中央にとると、理想的な場合には、位相スペク
トルＰ１は測定領域σ１〜σ２の間で０となっている。
もっとも基準点の位置は任意でよい。次に、変位後にお
いてスイッチＳＷ２を切替え、収集手段52が変位後のイ
ンターフェログラムを収集し、周波数分析器54はこれに
フーリエ変換を施し、演算装置55により、フーリエ変換
した結果の実部の頂及び虚部の項を用いて第４図（Ａ）
に示すようなパワースペクトルＡ２と、第４図（Ｂ）に
示すような位相スペクトルＰ２が求められる。パワース
ペクトルは白色光源１の分光特性によるため、パワース
ペクトルＡ１とＡ２は重なっている。なお、かかるイン
ターフェログラムの収集及びフーリエ変換は、時分割で
実行できるから、単一の収集手段及び周波数分析器で実
現できる。次に、演算装置55は変位前後の位相スペクト
ルの差から各波数エレメント毎の変位量を算出し、それ
らを統計処理して最終的な変位量を出力装置56に供給す
る。すなわち、変位前の位相スペクトルＰ１と変位後の
スペクトルＰ２の差が変位に伴なう位相項φ（σ）であ
るから、 （１３）式、ｄ＝φ（σ）／４πσを用いて、パワース
ペクトルＡ１とＡ２を考慮して、重みつき平均が算出さ
れる。
かかる装置によれば、最も条件が良い場合には波数エレ
メント数及びイメージセンサ30の光電変換部数の平方根
に比例してＳ／Ｎ比が改善され、波長の１／１００以下
のオーダの高精度の変位測定が可能となる。かかる変位
ｄの算出では、白色光源１から発せられるすべての波数
エレメントを用いるため、フーリエ変換の演算には高速
フーリエ変換（ＦＥＴ）のアルゴリズムが用いられる。
しかしながら、波数エレメントを数個に限定した場合に
は、計算時間の観点から離散的フーリエ変換（ＤＦＴ）
を用いることが望ましい。
メント数及びイメージセンサ30の光電変換部数の平方根
に比例してＳ／Ｎ比が改善され、波長の１／１００以下
のオーダの高精度の変位測定が可能となる。かかる変位
ｄの算出では、白色光源１から発せられるすべての波数
エレメントを用いるため、フーリエ変換の演算には高速
フーリエ変換（ＦＥＴ）のアルゴリズムが用いられる。
しかしながら、波数エレメントを数個に限定した場合に
は、計算時間の観点から離散的フーリエ変換（ＤＦＴ）
を用いることが望ましい。
以上説明したように、本発明に係る光学的微小変位測定
装置は、波数エレメント毎の位相から変位を測定するも
のであり、簡単な統計処理を施すことにより精度の高い
変位量を求めることができ、また固定反射鏡の傾角誤差
も排除できるので、高信頼性の変位測定が可能である。
装置は、波数エレメント毎の位相から変位を測定するも
のであり、簡単な統計処理を施すことにより精度の高い
変位量を求めることができ、また固定反射鏡の傾角誤差
も排除できるので、高信頼性の変位測定が可能である。
第１図は、従来の光学的微小変位測定装置の一例を示す
ブロック図である。 第２図（Ａ），（Ｂ）は同従来例における変位前のイン
ターフェログラムと変位後のインターフェログラムを示
す波形図である。 第３図は、本発明に係る光学的微小変位測定装置の一実
施例を示すブロック図である。 第４図（Ａ），（Ｂ）は、同実施例におけるインターフ
ェログラムのパワースペクトルと位相スペクトルを示す
グラフ図である。 〔符号の説明〕 １……白色光源 20……固定反射鏡を傾けたマイケルソン干渉計 θ……固定反射鏡26の傾角 25……移動反射鏡 26……固定反射鏡 30……イメージセンサー 31……プリアンプ 32……アナログ／ディジタル変換器 40,50……信号処理部 41,42……判別手段 43,55……演算手段 44,56……出力装置 51,52……収集手段 53,54……周波数分析器。
ブロック図である。 第２図（Ａ），（Ｂ）は同従来例における変位前のイン
ターフェログラムと変位後のインターフェログラムを示
す波形図である。 第３図は、本発明に係る光学的微小変位測定装置の一実
施例を示すブロック図である。 第４図（Ａ），（Ｂ）は、同実施例におけるインターフ
ェログラムのパワースペクトルと位相スペクトルを示す
グラフ図である。 〔符号の説明〕 １……白色光源 20……固定反射鏡を傾けたマイケルソン干渉計 θ……固定反射鏡26の傾角 25……移動反射鏡 26……固定反射鏡 30……イメージセンサー 31……プリアンプ 32……アナログ／ディジタル変換器 40,50……信号処理部 41,42……判別手段 43,55……演算手段 44,56……出力装置 51,52……収集手段 53,54……周波数分析器。
Claims (1)
- 【請求項１】白色光源と、その白色光を受け光路差を変
数とするセンターバーストを有するインターフェログラ
ムを像面に空間的に作成する２光束干渉計と、該インタ
ーフェログラムの横断方向に多数の光電変換部を有する
イメージセンサと、該光路差を付与する光学要素の変位
前及び変位後の白色光インターフェログラムを収集する
手段と、それらインターフェログラムをフーリエ変換す
る手段と、夫々のフーリエ変換した結果の実部の項及び
虚部の項を用いて、各波数エレメント毎に位相を求め、
変位前後の位相スペクトルの差から各波数エレメント毎
に変位量を算出し、それらを統計処理して最終的な変位
量を求める演算手段と、からなることを特徴とする光学
的微小変位測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61180739A JPH0625644B2 (ja) | 1986-07-31 | 1986-07-31 | 光学的微小変位測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61180739A JPH0625644B2 (ja) | 1986-07-31 | 1986-07-31 | 光学的微小変位測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6337202A JPS6337202A (ja) | 1988-02-17 |
| JPH0625644B2 true JPH0625644B2 (ja) | 1994-04-06 |
Family
ID=16088464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61180739A Expired - Lifetime JPH0625644B2 (ja) | 1986-07-31 | 1986-07-31 | 光学的微小変位測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0625644B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006068217A1 (ja) * | 2004-12-22 | 2006-06-29 | The University Of Electro-Communications | 三次元形状計測装置 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02238306A (ja) * | 1989-03-13 | 1990-09-20 | Ricoh Co Ltd | 微小変位測定装置 |
| EP1907788A4 (en) * | 2005-07-18 | 2011-01-26 | Univ Ohio State | METHOD AND SYSTEMS FOR MEASURING AND CONTROLLING OBJECT MOVEMENT IN SIX FREEDOM LEVELS BY MEANS OF PROJECTION AND MEASUREMENT OF INTERFERENCE FRINGS |
| WO2009064670A2 (en) * | 2007-11-13 | 2009-05-22 | Zygo Corporation | Interferometer utilizing polarization scanning |
| JP7203529B2 (ja) * | 2018-08-01 | 2023-01-13 | 株式会社ミツトヨ | 干渉計及び配置調整方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58111704A (ja) * | 1981-12-25 | 1983-07-02 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | 光学式機械量測定装置 |
| JPS59134005A (ja) * | 1983-01-20 | 1984-08-01 | Nippon Denso Co Ltd | 自動車換気装置 |
| JPS6176902A (ja) * | 1984-09-25 | 1986-04-19 | Yamazaki Mazak Corp | 非接触形プロ−ブ |
-
1986
- 1986-07-31 JP JP61180739A patent/JPH0625644B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006068217A1 (ja) * | 2004-12-22 | 2006-06-29 | The University Of Electro-Communications | 三次元形状計測装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6337202A (ja) | 1988-02-17 |
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