JPH0656299B2 - モアレ縞による平坦度測定方法 - Google Patents
モアレ縞による平坦度測定方法Info
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- JPH0656299B2 JPH0656299B2 JP61173360A JP17336086A JPH0656299B2 JP H0656299 B2 JPH0656299 B2 JP H0656299B2 JP 61173360 A JP61173360 A JP 61173360A JP 17336086 A JP17336086 A JP 17336086A JP H0656299 B2 JPH0656299 B2 JP H0656299B2
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- 238000000691 measurement method Methods 0.000 title 1
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、基準格子と被検体上の変形格子とによって
形成されるモアレ縞を利用して、被検体表面の平坦度を
測定することができるモアレ縞による平坦度測定方法に
関する。
形成されるモアレ縞を利用して、被検体表面の平坦度を
測定することができるモアレ縞による平坦度測定方法に
関する。
（従来の技術） 従来より、モアレ縞を利用した計測法として、等高線パ
ターン計測法、すなわちモアレトポグラフィ法が知られ
ている。第３図は、前記モアレトポグラフィ法の一つで
ある格子照射型モアレトポグラフィ法の原理図を示す。
即ち、この方法によれば第３図に示すように、被検体の
直前におかれ、透過部および不透過部が黒白等間隔に製
作された基準格子Ｇが、この基準格子より距離ｂに置か
れた点または線光源Ｓで照射されると、光線は黒白の明
暗をもった放射状の光束となり、被検体上に黒白のパタ
ーン（模様）を形成する。このパターンは、基準格子Ｇ
より距離ｂで、前記光源Ｓより距離ｌの位置で観察また
は撮影されると、被検体表面の形状に応じて変形を受け
た変形格子となって見える。そして、基準格子Ｇの透明
部と被検体上の変形格子の白線部とが交わった点列が、
等高線モアレ縞（単にモアレ縞ともいう）となって明る
く見える。
ターン計測法、すなわちモアレトポグラフィ法が知られ
ている。第３図は、前記モアレトポグラフィ法の一つで
ある格子照射型モアレトポグラフィ法の原理図を示す。
即ち、この方法によれば第３図に示すように、被検体の
直前におかれ、透過部および不透過部が黒白等間隔に製
作された基準格子Ｇが、この基準格子より距離ｂに置か
れた点または線光源Ｓで照射されると、光線は黒白の明
暗をもった放射状の光束となり、被検体上に黒白のパタ
ーン（模様）を形成する。このパターンは、基準格子Ｇ
より距離ｂで、前記光源Ｓより距離ｌの位置で観察また
は撮影されると、被検体表面の形状に応じて変形を受け
た変形格子となって見える。そして、基準格子Ｇの透明
部と被検体上の変形格子の白線部とが交わった点列が、
等高線モアレ縞（単にモアレ縞ともいう）となって明る
く見える。
そして、この格子照射型モアレトポグラフィ法にあって
は、基準格子ＧのピッチをＰＯ、モアレ縞次数をＮとす
ると、基準格子ＧからＮ次の等高線モアレ縞と形成され
る位置迄の距離ｈＮは、被検面の凹凸量を表わし一般に
次式（イ）で表わされる。
は、基準格子ＧのピッチをＰＯ、モアレ縞次数をＮとす
ると、基準格子ＧからＮ次の等高線モアレ縞と形成され
る位置迄の距離ｈＮは、被検面の凹凸量を表わし一般に
次式（イ）で表わされる。
ｈＮ＝ｂＮＰＯ／（ｌ−ＮＰＯ）……（イ） 前式において、ｈＮは測定感度を表わし、パラメータ
ー、ｂ、ｌおよびＰＯを適当に選ぶことにより、最小測
定感度は１０μｍ程度まで可能である。
ー、ｂ、ｌおよびＰＯを適当に選ぶことにより、最小測
定感度は１０μｍ程度まで可能である。
第４図は、前記格子照射型モアレトポグラフィ法に基づ
いて構成された従来例を示す。第４図において、基準格
子２は被検体１の直前に配設され、基準格子２上の光源
３により照明されて、被検体１の表面上にその表面の凹
凸により変形を受けた変形格子を形成する。この変形格
子と基準格子２とが重なり合って等高線モアレ縞が生ず
る。この等高線モアレ縞を、光源３からｌの距離で基準
格子２からｂの距離に正対させて配設されたカメラ４で
撮影すれば、そのモアレ縞から紙、ウェハー金属などの
被検体１の表面の平坦度を非接触で容易に測定可能であ
る。
いて構成された従来例を示す。第４図において、基準格
子２は被検体１の直前に配設され、基準格子２上の光源
３により照明されて、被検体１の表面上にその表面の凹
凸により変形を受けた変形格子を形成する。この変形格
子と基準格子２とが重なり合って等高線モアレ縞が生ず
る。この等高線モアレ縞を、光源３からｌの距離で基準
格子２からｂの距離に正対させて配設されたカメラ４で
撮影すれば、そのモアレ縞から紙、ウェハー金属などの
被検体１の表面の平坦度を非接触で容易に測定可能であ
る。
（発明が解決しようとする問題点） ところで、第４図の測定方法において、１がセラミック
ス等の多孔質の被検体である場合は、その表面に微小の
穴が存在するので、照明光により反射光や散乱光を生ず
る。従い、その反射光や散乱光がフレアとなるため、被
検体表面に生ずる等高線モアレ縞を明瞭かつ精確に観察
したり撮影することが、実際上困難であった。そこでこ
の点を改善する方法として第５図の方法が考えられる。
第５図(a)は側面図、第５図(b)は平面図を示す。第５図
において、被検体１の被表面１ａによる光源３の正反射
光Ｒがカメラ４に入射するように、カメラ４は基準格子
２から距離ｂで光源３からｌの距離で光源３、光源３か
ら被検体１に入射する入射光Ｉ、被検面１ａ上に立てた
法線Ｎ、入射光Ｉに対応する反射光Ｒを含む面内に設け
られている。第５図の方法によれば、カメラ４は被検面
１ａからの正反射光Ｒを充分に集光できるので等高線モ
アレ縞のコントラストは改善できるが、カメラ４に基準
格子２からの反射光や回折光も同時に入射し集光され、
それらが雑音となるため平面度の測定精度が劣化するも
のであった。
ス等の多孔質の被検体である場合は、その表面に微小の
穴が存在するので、照明光により反射光や散乱光を生ず
る。従い、その反射光や散乱光がフレアとなるため、被
検体表面に生ずる等高線モアレ縞を明瞭かつ精確に観察
したり撮影することが、実際上困難であった。そこでこ
の点を改善する方法として第５図の方法が考えられる。
第５図(a)は側面図、第５図(b)は平面図を示す。第５図
において、被検体１の被表面１ａによる光源３の正反射
光Ｒがカメラ４に入射するように、カメラ４は基準格子
２から距離ｂで光源３からｌの距離で光源３、光源３か
ら被検体１に入射する入射光Ｉ、被検面１ａ上に立てた
法線Ｎ、入射光Ｉに対応する反射光Ｒを含む面内に設け
られている。第５図の方法によれば、カメラ４は被検面
１ａからの正反射光Ｒを充分に集光できるので等高線モ
アレ縞のコントラストは改善できるが、カメラ４に基準
格子２からの反射光や回折光も同時に入射し集光され、
それらが雑音となるため平面度の測定精度が劣化するも
のであった。
（問題点を解決するための手段） 前記事情に鑑み、本願発明のモアレ縞による平坦度測定
方法は、前記基準格子と変形格子との重ね合わせにより
生ずる等高線モアレ縞を観察もしくは撮影する手段を、
被検体の被検面から反射する光源の正反射光の近傍で，
その正反射光を受光しない位置に設けるようにしたもの
である。
方法は、前記基準格子と変形格子との重ね合わせにより
生ずる等高線モアレ縞を観察もしくは撮影する手段を、
被検体の被検面から反射する光源の正反射光の近傍で，
その正反射光を受光しない位置に設けるようにしたもの
である。
（作用） 本発明のモアレ縞による平坦度測定方法は，次のように
して行う。モアレ縞を観察もしくは撮影する手段を、被
検面による光源の正反射光を受光しない位置に設ける。
このようにすることにより、前記正反射光や基準格子に
よる回折光、更には被検体からの散乱光が、観察もしく
は撮影手段に入射しなくなる。これらの光と等高線モア
レ縞は重なり合うことがないので、観察もしくは撮影さ
れた等高線モアレ縞を読み取ると、そのモアレ縞の縞次
数から被検体の被検面の平坦度測定が行える。
して行う。モアレ縞を観察もしくは撮影する手段を、被
検面による光源の正反射光を受光しない位置に設ける。
このようにすることにより、前記正反射光や基準格子に
よる回折光、更には被検体からの散乱光が、観察もしく
は撮影手段に入射しなくなる。これらの光と等高線モア
レ縞は重なり合うことがないので、観察もしくは撮影さ
れた等高線モアレ縞を読み取ると、そのモアレ縞の縞次
数から被検体の被検面の平坦度測定が行える。
（実施例） 以下、本発明の一実施例については添付図面を参照しな
がら説明する。第１図(a)および(b)は、それぞれ、本発
明に係るモアレ縞による平坦度測定方法を示す平面図お
よび側面図を表わす。図中符号１はセラミック等の多孔
質の材料からなる被検体であり、１ａはその被検面であ
る。２は基準格子、３は光源、４はカメラを示し、Ｏは
光源の中心、Ｃは被検面１の中心、Ｈはカメラに備えら
れた撮影レンズＬの主点位置を表わす。
がら説明する。第１図(a)および(b)は、それぞれ、本発
明に係るモアレ縞による平坦度測定方法を示す平面図お
よび側面図を表わす。図中符号１はセラミック等の多孔
質の材料からなる被検体であり、１ａはその被検面であ
る。２は基準格子、３は光源、４はカメラを示し、Ｏは
光源の中心、Ｃは被検面１の中心、Ｈはカメラに備えら
れた撮影レンズＬの主点位置を表わす。
基準格子２は、第２図に示すように透過部２ａ、不透過
部２ｂが、ピッチＰＯで構成され、その格子は光源３の
中心Ｏからの光線に対して、直角方向に向けられ、被検
体１の被検面１ａに近接または軽く接触して置かれる。
部２ｂが、ピッチＰＯで構成され、その格子は光源３の
中心Ｏからの光線に対して、直角方向に向けられ、被検
体１の被検面１ａに近接または軽く接触して置かれる。
光源３は、ハロゲン灯や水銀灯等を発光源とする点ある
いは線状光源から成り、基準格子２を照明する。照明さ
れた基準格子２は、それに近接または接触している被検
体１の被検面１ａ上に、その被検面１ａの凹凸により変
形を受けた変形格子を形成する。この変形格子と基準格
子２は、重なり合って等高線モアレ縞を生ずる。光源３
の中心Ｏは、被検体１の被検面１ａから高さ方向でｂの
距離にある。
いは線状光源から成り、基準格子２を照明する。照明さ
れた基準格子２は、それに近接または接触している被検
体１の被検面１ａ上に、その被検面１ａの凹凸により変
形を受けた変形格子を形成する。この変形格子と基準格
子２は、重なり合って等高線モアレ縞を生ずる。光源３
の中心Ｏは、被検体１の被検面１ａから高さ方向でｂの
距離にある。
カメラ４は、撮影レンズＬ、フィルムＦを備えている。
その撮影レンズの主点Ｈは、光源Ｏからｌの距離、被検
面１ａからｂの距離で、光源３の中心０と被検面１の中
心Ｃ上に立てた法線Ｎとを含む平面外で被検面１の中心
Ｃに向って角度θ＝１０゜の位置に置かれている。この
角度θは、被検体１の大きさやレンズＬの画角を考慮し
て、被検面１ａからの正反射光Ｒが、レンズＬによって
集光されないような角度に決められる。カメラ４を前記
のごとく説明した位置に置くと被検体１による光源の正
反射光や基準格子２による回折光、更には被検体からの
散乱光等の有害光が、カメラ４に入射しなくなるので、
被検体１の被検面１ａ上に生じた等高線モアレ縞が、撮
影レンズＬを通して鮮明にフィルムＦ上に撮影される。
この場合、カメラ４は等高線モアレ縞を斜視的にとらえ
るので、モアレ縞のピッチは前記ＰOでなくＰ′＝ＰＯ
／cosθで表わされる値となる。前記（イ）式に、ＰＯ
代わりにＰ′、距離ｂ、ｌ、および撮影されたモアレ縞
次数Ｎを代入すれば、被検体１の被検面１ａの凹凸量ｈ
Ｎが求められる。１例として、ＰＯ＝０．１mm、ｂ＝２
３５mm、ｌ＝1200mm、Ｎ＝１、θ＝１０゜の場合、被検
面１ａの凹凸量ｈＮ＝１は０．０１９９mmとなる。第６
図は、本願発明の第１図(a)、(b)の方法により、被検面
としてセラミックの表面をＰＯ＝０．１mm、ｂ＝２３５
mm、ｌ＝１２００mm、θ＝１０゜に設定して、焦点距離
５０mmのレンズＬで撮影した写真である。この第６図の
写真において、モアレ縞１本は０．０２mmの凹凸量を表
わす。第７図は第４図に示す従来の方法により、前記セ
ラミックの表面をＰＯ＝０．１mm、ｂ＝２５０mm、ｌ＝
１０００mmに設定して、前記焦点距離５０mmのレンズＬ
で撮影した写真である。この第７図の写真において、モ
アレ縞１本は０．０２５mmの凹凸量を表わす。前記両図
を比較すると、本願発明による第６図の写真は従来例の
第７図の写真に比べ、セラミック表面の凹凸状態を示す
モアレ縞をはるかに鮮明に記録していることが知れる。
その撮影レンズの主点Ｈは、光源Ｏからｌの距離、被検
面１ａからｂの距離で、光源３の中心０と被検面１の中
心Ｃ上に立てた法線Ｎとを含む平面外で被検面１の中心
Ｃに向って角度θ＝１０゜の位置に置かれている。この
角度θは、被検体１の大きさやレンズＬの画角を考慮し
て、被検面１ａからの正反射光Ｒが、レンズＬによって
集光されないような角度に決められる。カメラ４を前記
のごとく説明した位置に置くと被検体１による光源の正
反射光や基準格子２による回折光、更には被検体からの
散乱光等の有害光が、カメラ４に入射しなくなるので、
被検体１の被検面１ａ上に生じた等高線モアレ縞が、撮
影レンズＬを通して鮮明にフィルムＦ上に撮影される。
この場合、カメラ４は等高線モアレ縞を斜視的にとらえ
るので、モアレ縞のピッチは前記ＰOでなくＰ′＝ＰＯ
／cosθで表わされる値となる。前記（イ）式に、ＰＯ
代わりにＰ′、距離ｂ、ｌ、および撮影されたモアレ縞
次数Ｎを代入すれば、被検体１の被検面１ａの凹凸量ｈ
Ｎが求められる。１例として、ＰＯ＝０．１mm、ｂ＝２
３５mm、ｌ＝1200mm、Ｎ＝１、θ＝１０゜の場合、被検
面１ａの凹凸量ｈＮ＝１は０．０１９９mmとなる。第６
図は、本願発明の第１図(a)、(b)の方法により、被検面
としてセラミックの表面をＰＯ＝０．１mm、ｂ＝２３５
mm、ｌ＝１２００mm、θ＝１０゜に設定して、焦点距離
５０mmのレンズＬで撮影した写真である。この第６図の
写真において、モアレ縞１本は０．０２mmの凹凸量を表
わす。第７図は第４図に示す従来の方法により、前記セ
ラミックの表面をＰＯ＝０．１mm、ｂ＝２５０mm、ｌ＝
１０００mmに設定して、前記焦点距離５０mmのレンズＬ
で撮影した写真である。この第７図の写真において、モ
アレ縞１本は０．０２５mmの凹凸量を表わす。前記両図
を比較すると、本願発明による第６図の写真は従来例の
第７図の写真に比べ、セラミック表面の凹凸状態を示す
モアレ縞をはるかに鮮明に記録していることが知れる。
このモアレ縞による平坦度測定方法の他の実用的な使用
法として、次の方法もある。前記（イ）式からわかるよ
うに、先にモアレ縞のピッチＰＯ、距離ｂ及びｌ、許容
される被検面の凹凸量ｈＮを決めておき、これらの数値
からモアレ縞の次数Ｎｏを求める。このＮｏを限界値と
して、カメラに撮影されたモアレ縞の次数Ｎが前記Ｎｏ
以内であれば、被検面１ａの凹凸量ｈＮは許容値内にあ
ると判定するものである。
法として、次の方法もある。前記（イ）式からわかるよ
うに、先にモアレ縞のピッチＰＯ、距離ｂ及びｌ、許容
される被検面の凹凸量ｈＮを決めておき、これらの数値
からモアレ縞の次数Ｎｏを求める。このＮｏを限界値と
して、カメラに撮影されたモアレ縞の次数Ｎが前記Ｎｏ
以内であれば、被検面１ａの凹凸量ｈＮは許容値内にあ
ると判定するものである。
なお、前記カメラの代わりにテレビカメラや投影スクリ
ーンを用いれば、瞬時にモアレ縞を読み取ることができ
るため、作業を能率的に行える。モアレ縞の観察手段や
撮影手段の選択は、その作業内容や作業場の広さ等を考
慮して決められる。
ーンを用いれば、瞬時にモアレ縞を読み取ることができ
るため、作業を能率的に行える。モアレ縞の観察手段や
撮影手段の選択は、その作業内容や作業場の広さ等を考
慮して決められる。
（発明の効果） 以上説明してきたように、本発明のモアレ縞による平坦
度測定方法によれば、モアレ縞を観察もしくは撮影する
手段を被検体の被検面から反射する光源の正反射光を受
光しない位置に設けたから、被検体としてセラミック等
の多孔質材の平坦度測定が、前記正反射光等の有害光の
影響を受けることなく正確に行える。
度測定方法によれば、モアレ縞を観察もしくは撮影する
手段を被検体の被検面から反射する光源の正反射光を受
光しない位置に設けたから、被検体としてセラミック等
の多孔質材の平坦度測定が、前記正反射光等の有害光の
影響を受けることなく正確に行える。
第１図(a)及び(b)は、それぞれ本発明に係るモアレ縞に
よる平坦度測定方法を示す平面図及び側面図、第２図は
本発明の構成要素である基準格子を説明する説明図、第
３図は格子照射型モアレトポグラフィ法の原理を説明す
る説明図、第４図は第３図の原理に基づいて構成された
従来例、第５図(a)及び(b)は、それぞれ第３図の原理に
基づいて構成された他の従来例を示す側面図及び平面図
である。第６図は本願発明の第１図の方法により撮影し
たセラミック表面のモアレ縞の写真である。第７図は従
来例の第４図の方法により撮影したセラミック表面のモ
アレ縞の写真である。 １……被検体、 １ａ……被検面、 ２……基準格子、 ３……光源、 ４……カメラ、 Ｃ……被検面の中心、 θ……カメラが被検面の中心を見こむ角度。
よる平坦度測定方法を示す平面図及び側面図、第２図は
本発明の構成要素である基準格子を説明する説明図、第
３図は格子照射型モアレトポグラフィ法の原理を説明す
る説明図、第４図は第３図の原理に基づいて構成された
従来例、第５図(a)及び(b)は、それぞれ第３図の原理に
基づいて構成された他の従来例を示す側面図及び平面図
である。第６図は本願発明の第１図の方法により撮影し
たセラミック表面のモアレ縞の写真である。第７図は従
来例の第４図の方法により撮影したセラミック表面のモ
アレ縞の写真である。 １……被検体、 １ａ……被検面、 ２……基準格子、 ３……光源、 ４……カメラ、 Ｃ……被検面の中心、 θ……カメラが被検面の中心を見こむ角度。
Claims (1)
- 【請求項１】可視光を発光する光源により照射される基
準格子と，この基準格子に近接または接触する被検体の
被検面上に生じる変形格子との重ね合わせにより形成さ
れる等高線モアレ縞を観察もしくは撮影する方法におい
て，前記観察もしくは撮影する手段を前記被検面から反
射する光源の正反射光の近傍で，その正反射光を受光し
ない位置に設けることを特徴とするモアレ縞による平坦
度測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61173360A JPH0656299B2 (ja) | 1986-07-23 | 1986-07-23 | モアレ縞による平坦度測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61173360A JPH0656299B2 (ja) | 1986-07-23 | 1986-07-23 | モアレ縞による平坦度測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6329208A JPS6329208A (ja) | 1988-02-06 |
| JPH0656299B2 true JPH0656299B2 (ja) | 1994-07-27 |
Family
ID=15958960
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61173360A Expired - Lifetime JPH0656299B2 (ja) | 1986-07-23 | 1986-07-23 | モアレ縞による平坦度測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0656299B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05196416A (ja) * | 1992-01-17 | 1993-08-06 | Japan Radio Co Ltd | 光学式変位測定装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6049409U (ja) * | 1983-09-14 | 1985-04-06 | 関東自動車工業株式会社 | モアレ式面形状計測器 |
| JPS60161513A (ja) * | 1984-02-01 | 1985-08-23 | Toshiba Corp | 表面欠陥検出器 |
-
1986
- 1986-07-23 JP JP61173360A patent/JPH0656299B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6329208A (ja) | 1988-02-06 |
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