JP7757196B2 - Measurement method, measurement device, program, and storage medium - Google Patents
Measurement method, measurement device, program, and storage mediumInfo
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Description
本発明は、被検物に起因する光の位相変化を推定する位相計測方法、位相計測装置、プログラム、及び記憶媒体に関する。 The present invention relates to a phase measurement method, a phase measurement device, a program, and a storage medium for estimating the phase change of light caused by a test object.
近年、ARやVR等に代表されるゴーグル型の光学系やオフアクシス光学系を利用した高度な天体望遠鏡が登場し、非球面や自由曲面を用いた光学素子の需要が高まっている。これらの光学素子の面形状や透過特性を知ることは、製品の性能を保証する上で重要となるが、干渉計等の位相計測手法ではこれらの形状を計測することは困難である。 In recent years, advanced astronomical telescopes using goggle-type optical systems and off-axis optical systems, such as those used in AR and VR, have emerged, increasing demand for optical elements using aspherical and free-form surfaces. Knowing the surface shape and transmission characteristics of these optical elements is important for ensuring product performance, but it is difficult to measure these shapes using phase measurement methods such as interferometers.
非特許文献1においてタイコグラフィ技術を応用した位相計測手法が開示されている。非特許文献1に記載の技術では、被検面を照明する領域を逐次変更し、その領域を介した光の強度分布を取得する。取得した複数の光強度分布に対して最適化演算を実行することで、被検物に起因する光の位相変化量を推定している。非特許文献1に係る手法によれば、干渉計等と比較して簡易な光学系で計測が実現できる。 Non-Patent Document 1 discloses a phase measurement method that applies ptychography technology. The technology described in Non-Patent Document 1 involves sequentially changing the area illuminated on the test surface and obtaining the light intensity distribution through that area. Optimization calculations are performed on the multiple obtained light intensity distributions to estimate the amount of phase change in light caused by the test object. The method described in Non-Patent Document 1 enables measurement to be achieved using a simpler optical system than interferometers, etc.
しかしながら、非特許文献1に開示されている手法では、計測が可能な被検物の形状に制限がある。被検物の素性や形状によっては、照明位置によって光の伝搬方向が大きく変化するため、ある領域を介した光は撮像素子へ到達するが、別の領域を介した光は撮像素子とは異なる方向へ伝搬してしまう。撮像素子へ光が到達しなければ、その領域での位相情報を知ることはできない。 However, the method disclosed in Non-Patent Document 1 has limitations on the shape of test objects that can be measured. Depending on the characteristics and shape of the test object, the direction of light propagation can change significantly depending on the illumination position. As a result, light that passes through one area reaches the image sensor, but light that passes through another area propagates in a different direction from the image sensor. If light does not reach the image sensor, it is impossible to know the phase information for that area.
本発明は、簡易な構成で多様な位相変化量が計測可能な位相計測方法を提供する。 The present invention provides a phase measurement method that can measure a variety of phase changes with a simple configuration.
本発明の一側面としての計測方法は、照明光によって照明される被検物の照明領域を変更する変更ステップと、前記照明領域の変更に伴って、前記照明領域を経由した前記照明光の伝搬方向または光検出器の位置を補正する第1補正ステップと、前記光検出器によって前記照明領域を経由した前記照明光の光強度分布を取得する取得ステップと、前記光強度分布と前記第1補正ステップにおける補正量とに基づいて前記被検物に起因する前記照明光の位相変化量を算出する算出ステップと、を有し、前記算出ステップは、前記補正量に基づいて前記照明光の位相を補正する第2補正ステップを含むことを特徴とする。 A measurement method as one aspect of the present invention includes a change step of changing an illumination area of a test object illuminated by illumination light; a first correction step of correcting the propagation direction of the illumination light passing through the illumination area or the position of a photodetector in accordance with the change of the illumination area; an acquisition step of acquiring a light intensity distribution of the illumination light passing through the illumination area using the photodetector; and a calculation step of calculating a phase change amount of the illumination light caused by the test object based on the light intensity distribution and a correction amount in the first correction step, wherein the calculation step includes a second correction step of correcting the phase of the illumination light based on the correction amount.
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施形態において説明される。 Other objects and features of the present invention are described in the following embodiments.
本発明によれば、簡易な構成で多様な位相変化量が計測可能な位相計測手法、位相計測装置、プログラム、及び記憶媒体を提供することができる。 The present invention provides a phase measurement method, a phase measurement device, a program, and a storage medium that can measure a variety of phase changes with a simple configuration.
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。 Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. In each drawing, identical components will be assigned the same reference numbers, and duplicate descriptions will be omitted.
図1(a)は、タイコグラフィを用いた位相計測装置100の概略図である。照明光101は、開口102によって照明領域が限定された後、ハーフミラー103を透過して被検物104を照明する。被検物104で反射した光はハーフミラー103で反射した後、撮像素子(光検出器)105に入射する。撮像素子105は、照明領域を経由した光を検出し、撮像素子105面上での光強度分布を取得する。開口102は、コンピュータ(制御部)107によって制御される駆動部106によって移動される。開口102が移動することで被検物104を照明する照明領域が変更される。開口102および駆動部106により、照明領域を変更する変更手段が構成される。開口102の移動と光強度分布の取得を繰り返すことで、各照明領域を経由した光の光強度分布を取得することができる。取得した光強度分布は、コンピュータ107又は不図示のデータ保持装置に保存される。コンピュータ107は、取得した光強度分布及び開口102の位置を基に後処理を実行することで、反射に起因する光の位相変化量の空間分布を推定する。後処理は、コンピュータ107が実行してもよいし、別の演算装置が実行してもよい。また、ネットワークを通じてクラウド上に存在する演算装置が後処理を実行してもよい。 Figure 1(a) is a schematic diagram of a phase measurement device 100 using ptychography. After the illumination area is limited by the aperture 102, illumination light 101 passes through a half mirror 103 and illuminates a test object 104. The light reflected by the test object 104 is then reflected by the half mirror 103 and incident on an image sensor (photodetector) 105. The image sensor 105 detects the light that has passed through the illumination area and acquires the light intensity distribution on the surface of the image sensor 105. The aperture 102 is moved by a driver 106 controlled by a computer (controller) 107. The movement of the aperture 102 changes the illumination area that illuminates the test object 104. The aperture 102 and driver 106 constitute a change means for changing the illumination area. By repeatedly moving the aperture 102 and acquiring the light intensity distribution, the light intensity distribution of light that has passed through each illumination area can be acquired. The acquired light intensity distribution is stored in the computer 107 or a data storage device (not shown). The computer 107 performs post-processing based on the acquired light intensity distribution and the position of the aperture 102 to estimate the spatial distribution of the amount of phase change in light caused by reflection. The post-processing may be performed by the computer 107, or by a separate computing device. Alternatively, the post-processing may be performed by a computing device located on the cloud via a network.
位相計測装置100における位相の算出方法を以下で説明する。簡単のため照明光は単色とする。また、計測対象を、被検物104での反射に起因する光の位相変化量の空間分布W(x,y)とする。以下、この空間分布W(x,y)を位相変化量と称す。xとyを光軸に垂直な直交座標として、開口102の振幅透過率分布をAp(x、y)とおく。一例として、開口102を半径rの円形開口と仮定すれば、Ap(x、y)は式(1)となる。 The method for calculating the phase in the phase measurement device 100 is explained below. For simplicity, the illumination light is assumed to be monochromatic. The object to be measured is the spatial distribution W(x, y) of the phase change amount of light caused by reflection on the test object 104. Hereinafter, this spatial distribution W(x, y) will be referred to as the phase change amount. With x and y as Cartesian coordinates perpendicular to the optical axis, the amplitude transmittance distribution of the aperture 102 is defined as Ap(x, y). As an example, if the aperture 102 is assumed to be a circular aperture with a radius r, Ap(x, y) is expressed by equation (1).
入射光の複素振幅をE0(x,y)とし、駆動部106によるj回目の移動により開口102の中心が置かれる位置を(xj,yj)とすると、開口102を透過した直後の光の複素振幅Ep j(x,y)は式(2)となる。 If the complex amplitude of the incident light is E 0 (x, y) and the position at which the center of the aperture 102 is placed by the jth movement by the driving unit 106 is (x j, y j ), the complex amplitude Ep j (x, y) of the light immediately after passing through the aperture 102 is given by equation (2).
jは1からN(自然数)までの値を取り、Nは開口102が置かれる位置の総数である。開口102を透過した光は被検物104まで伝搬する。開口102から被検物104までの距離をLiとすれば、被検物104に到達した光の複素振幅Ein j(x,y)は式(3)となる。 j takes a value from 1 to N (a natural number), where N is the total number of positions at which the apertures 102 are placed. The light that has passed through the apertures 102 propagates to the test object 104. If the distance from the apertures 102 to the test object 104 is Li , the complex amplitude E in j (x, y) of the light that has reached the test object 104 is given by Equation (3).
は光の伝搬を示す演算子で、
is the operator that indicates the propagation of light,
は関数fで表される光を距離Lだけ伝搬させることを示す。光伝搬の演算方法は光学配置に応じて適宜選択すればよい。通常考えられる構成では、照明波長λは可視域で伝搬距離Lは数mmから数十cmとなるため、フレネル回折の式が演算規模と演算精度の観点から好適である。 Indicates that light represented by the function f is propagated over a distance L. The method of calculating light propagation can be selected appropriately depending on the optical arrangement. In a typical configuration, the illumination wavelength λ is in the visible range and the propagation distance L is several mm to several tens of cm, so the Fresnel diffraction formula is suitable from the perspective of calculation scale and calculation accuracy.
被検物104に到達した光は、被検物104の表面(被検面)で反射する。簡単のため被検面の反射率は全域で1とする。被検面の形状をH(x,y)としたとき、反射に起因する光の位相変化量W(x,y)は式(4)となる。 Light that reaches the test object 104 is reflected by the surface (test surface) of the test object 104. For simplicity, the reflectance of the test surface is assumed to be 1 across the entire area. When the shape of the test surface is H(x, y), the amount of phase change W(x, y) of light due to reflection is given by equation (4).
kは光の波数である。式(3)及び式(4)より、被検面で反射した光の複素振幅Eout j(x,y)は式(5)となる。 From equations (3) and (4), the complex amplitude E out j (x, y) of the light reflected from the test surface is given by equation (5).
iは虚数単位である。被検面で反射した光は撮像素子105まで伝搬する。被検面から撮像素子105までの距離をLdとすれば、撮像素子105面上での光の複素振幅Ed j(x,y)は式(6)となる。 where i is an imaginary unit. The light reflected from the test surface propagates to the image sensor 105. If the distance from the test surface to the image sensor 105 is Ld , the complex amplitude E d j (x, y) of the light on the surface of the image sensor 105 is given by Equation (6).
撮像素子105によって取得される光強度分布Ij(x,y)は撮像素子105面上での複素振幅の絶対値の2乗となり、式(7)で表される。 The light intensity distribution I j (x, y) acquired by the image sensor 105 is the square of the absolute value of the complex amplitude on the surface of the image sensor 105, and is expressed by equation (7).
光強度分布Ij(x,y)を開口102の位置をN回変えて取得する。取得したN個の光強度分布から位相変化量W(x,y)を算出する方法としては、例えば最適化がある。最適化は目的関数Fの値が最も小さくなるように推定対象の変数(最適化変数)を逐次的に変更していく演算方法である。目的関数Fとは、最適化の各繰り返しステップにおける最適化変数が計測結果を再現する度合である。例えば、目的関数Fとして、式(8)に示すような、計測された光強度分布Imeas j(x,y)と推定される位相変化量Wから式(1)~式(7)によって算出される光強度分布Iest j(x,y;W)との差分二乗和がある。 The light intensity distribution I j (x, y) is acquired by changing the position of the aperture 102 N times. Optimization, for example, is a method for calculating the phase change amount W(x, y) from the acquired N light intensity distributions. Optimization is a calculation method in which variables to be estimated (optimization variables) are sequentially changed so that the value of an objective function F is minimized. The objective function F is the degree to which the optimization variables in each iterative optimization step reproduce the measurement result. For example, the objective function F may be the sum of squared differences between the measured light intensity distribution I meas j (x, y) and the light intensity distribution I est j (x, y; W) calculated by equations (1) to (7) from the estimated phase change amount W, as shown in equation (8).
他にも、複素振幅の絶対値の差分二乗和等がある。目的関数Fは、問題に応じて適宜選択すればよい。最適化を使って位相変化量W(x,y)を推定する方法は非特許文献2に記載があるため、その説明は省略する。 Other methods include the sum of squared differences of the absolute values of complex amplitudes. The objective function F can be selected appropriately depending on the problem. A method for estimating the phase change amount W(x, y) using optimization is described in Non-Patent Document 2, so its explanation will be omitted here.
上述した方法により、計測された光強度分布Imeas j(x,y)から被検物104に起因する光の位相変化量W(x,y)を推定することができる。しかしながら、被検物104の形状によっては位相変化量W(x,y)を推定できないことがある。図1(b)を用いてこの課題を示す。図1(a)は被検面が凹面で被検面の焦点位置と撮像素子105の位置が略一致する場合である。この場合、開口102の位置によらず反射光は撮像素子105へ向かって伝搬する。一方で、図1(b)に示すように被検面が凸面である場合、被検面の周辺領域で反射した光は外側に向かって伝搬していき、撮像素子105には入射しない。つまり、被検面の周辺領域での位相変化量W(x,y)は計測することができない。 The above-described method makes it possible to estimate the phase change amount W(x, y) of light caused by the test object 104 from the measured light intensity distribution I meas j (x, y). However, depending on the shape of the test object 104, it may be impossible to estimate the phase change amount W(x, y). This problem is illustrated using FIG. 1( b). FIG. 1( a) shows a case where the test surface is concave and the focal position of the test surface and the position of the image sensor 105 approximately coincide. In this case, reflected light propagates toward the image sensor 105 regardless of the position of the aperture 102. On the other hand, when the test surface is convex as shown in FIG. 1( b), light reflected in the peripheral region of the test surface propagates outward and does not enter the image sensor 105. In other words, it is not possible to measure the phase change amount W(x, y) in the peripheral region of the test surface.
上記では説明を簡単にするために、照明光101を平行光として凸面と凹面による反射を比較したが、本課題は容易に一般化される。被検物104の照明位置を変えると被検物104によって反射または透過した光の伝搬方向は被検物104の形状や屈折率分布に応じて変化するため、特殊な場合を除いて、被検物104を経由した光は撮像素子105のいる方向とは異なる方向に伝搬していく。任意の形状H(x,y)、すなわち任意の位相変化量W(x,y)を測定するためには、各照明領域に応じて光の伝搬方向または撮像素子105の位置を補正しなければならない。 For simplicity's sake, the above comparison was made between reflections from convex and concave surfaces using parallel illumination light 101, but this problem can easily be generalized. When the illumination position of the test object 104 is changed, the propagation direction of light reflected by or transmitted through the test object 104 changes depending on the shape and refractive index distribution of the test object 104. Therefore, except in special cases, light that passes through the test object 104 propagates in a direction different from the direction of the image sensor 105. To measure an arbitrary shape H(x, y), i.e., an arbitrary phase change amount W(x, y), the propagation direction of light or the position of the image sensor 105 must be corrected for each illumination area.
各実施例では、被検物104で反射もしくは透過した光を撮像素子105へ入射させるため、開口102の移動に伴って位相計測装置100の光学配置を補正する。被検物104を経由した光を撮像素子105へ導光させるためには、照明光や被検物104で反射もしくは透過した直後の光の伝搬方向を補正するか、光が伝搬する場所へ撮像素子105を移動させればよい。光の伝搬方向の補正は種々の光学素子の位置や角度を変えることで実施可能である。例えば、光の伝搬方向の補正は照明光101の入射角度や被検物104の設置角度、ハーフミラー103の角度等を変えることで実施可能である。光が撮像素子105へ導かれるようになれば、補正がなされる素子は特定のものに限られない。また光路中に空間位相変調器やDMD(Digital Micromirror Device)等の光の伝搬方向を制御可能な素子を追加することでも光の伝搬方向の補正は達成可能である。これらの補正を行う際の補正量、すなわち素子の駆動量は位相計測装置100の幾何学配置及び被検物104の光学特性、例えば被検物104の面形状H(x,y)や屈折率分布などから定まる。 In each embodiment, the optical arrangement of the phase measurement device 100 is corrected as the aperture 102 moves so that light reflected by or transmitted through the test object 104 is incident on the image sensor 105. To guide the light that has passed through the test object 104 to the image sensor 105, the propagation direction of the illumination light or the light immediately after being reflected by or transmitted through the test object 104 can be corrected, or the image sensor 105 can be moved to the location where the light propagates. The propagation direction of light can be corrected by changing the positions and angles of various optical elements. For example, the propagation direction of light can be corrected by changing the angle of incidence of the illumination light 101, the installation angle of the test object 104, the angle of the half mirror 103, etc. As long as the light can be guided to the image sensor 105, the elements that are corrected are not limited to specific ones. Correction of the light propagation direction can also be achieved by adding an element capable of controlling the light propagation direction, such as a spatial phase modulator or DMD (Digital Micromirror Device), to the optical path. The amount of correction when making these corrections, i.e., the amount of element drive, is determined by the geometric arrangement of the phase measurement device 100 and the optical characteristics of the test object 104, such as the surface shape H(x, y) and refractive index distribution of the test object 104.
位相計測装置100の光学配置を補正することで光を撮像素子105に導光できるが、これだけでは位相変化量W(x,y)を適切に算出できない。式(1)から式(8)で示すように、位相変化量W(x,y)は、取得したN個の光強度分布から光学配置に基づいた数式と最適化演算によって算出されるため、光学配置を補正した場合、演算に用いる一連の数式も補正する必要がある。 Although correcting the optical arrangement of the phase measurement device 100 allows light to be guided to the image sensor 105, this alone does not allow for the appropriate calculation of the phase change amount W(x, y). As shown in equations (1) to (8), the phase change amount W(x, y) is calculated from the N acquired light intensity distributions using a formula based on the optical arrangement and an optimization calculation. Therefore, when the optical arrangement is corrected, the series of formulas used in the calculation must also be corrected.
各実施例では光の伝搬方向または撮像素子105の位置を補正するため、光の複素振幅の位相を変更(補正)すればよい。光の伝搬方向は複素振幅の位相の傾きで決まるため、光の伝搬方向が補正された場合、位相の傾きを補正すればよい。位相の補正は、光の伝搬方向を変えた素子上での光の複素振幅またはそこから伝搬した先での光の複素振幅が対象となる。または、数式の変更により対応関係が導かれる光の複素振幅も対象に含まれる。補正を行う光の複素振幅の位相をΦ(x,y)とおけば、位相の補正は式(9)を演算することに相当する。 In each embodiment, the phase of the complex amplitude of light can be changed (corrected) to correct the propagation direction of light or the position of the image sensor 105. Because the propagation direction of light is determined by the phase gradient of the complex amplitude, if the propagation direction of light is corrected, the phase gradient can be corrected. Phase correction targets the complex amplitude of light on the element where the propagation direction of light is changed, or the complex amplitude of light at the destination from there. Alternatively, it also targets the complex amplitude of light for which a correspondence relationship is derived by changing a mathematical formula. If the phase of the complex amplitude of light to be corrected is Φ(x, y), phase correction is equivalent to calculating equation (9).
ここで、cx,j及びcy,jはj回目の撮像時における位相計測装置100の光学配置の補正量から定まる定数である。指数関数の掛け算の性質から、この補正は光の複素振幅を表す関数に式(10)を乗じることと同値である。 Here, c x,j and c y,j are constants determined from the correction amount of the optical arrangement of the phase measurement device 100 at the j-th imaging time. Due to the nature of multiplication of exponential functions, this correction is equivalent to multiplying a function representing the complex amplitude of light by Equation (10).
光は空間を伝搬することでその分布を変えるため、単純に位相の傾きを補正するだけとは限らない。数式の変更は式(9)や式(10)で定められる特定の変更に限られるものではなく、より一般には、複素振幅の位相を補正することである。このときの位相補正量は先に述べた光学配置の補正に対応するため、光学配置の補正量から決定される。 Since light changes its distribution as it propagates through space, it is not simply a matter of correcting the phase tilt. The change to the formula is not limited to the specific changes defined by equations (9) and (10), but more generally involves correcting the phase of the complex amplitude. The amount of phase correction in this case corresponds to the optical arrangement correction described above, and is therefore determined from the amount of correction for the optical arrangement.
以下、図2を参照して、各実施例の位相計測方法について説明する。図2は、各実施例の位相推定方法を示すフローチャートである。 The phase measurement method of each embodiment will be explained below with reference to Figure 2. Figure 2 is a flowchart showing the phase estimation method of each embodiment.
ステップS1では、駆動部106はコンピュータ107の指示に基づいて開口102の位置を移動させる。 In step S1, the drive unit 106 moves the position of the opening 102 based on instructions from the computer 107.
ステップS2では、コンピュータ107の指示に基づいて、光の伝搬方向または撮像素子105の位置を補正する。また、補正がなされた素子とその補正量をコンピュータ107は保持、もしくは記録する。 In step S2, the light propagation direction or the position of the image sensor 105 is corrected based on instructions from the computer 107. The computer 107 also retains or records the corrected sensor and the amount of correction.
ステップS3では、コンピュータ107は、撮像素子105が取得した撮像素子105上の光強度分布を取得する。 In step S3, the computer 107 acquires the light intensity distribution on the image sensor 105 acquired by the image sensor 105.
ステップS4では、コンピュータ107は、ステップS1からステップS3の処理の実行回数が所定の回数に到達したかどうかを判定する。所定の回数に到達した場合、フローはステップS5に進み、到達していない場合、フローはステップS1に戻る。 In step S4, the computer 107 determines whether the number of times the processes from step S1 to step S3 have been executed has reached a predetermined number. If the predetermined number of times has been reached, the flow proceeds to step S5; if not, the flow returns to step S1.
ステップS1からステップS4までの処理を実行することで、異なる照明領域を介した複数の光強度分布を取得することができる。 By performing steps S1 to S4, multiple light intensity distributions through different illumination areas can be obtained.
ステップS5では、コンピュータ107は、ステップS1からS3までで取得した複数の光強度分布、開口102の位置及び光学配置の補正量から位相変化量W(x,y)を推定する。ステップS501ではステップS2で行った光学配置の補正量に基づいて、光の複素振幅の位相を補正する。補正された複素振幅を用いてステップS502で位相変化量W(x,y)を推定する。 In step S5, the computer 107 estimates the phase change amount W(x, y) from the multiple light intensity distributions acquired in steps S1 to S3, the position of the aperture 102, and the amount of correction for the optical arrangement. In step S501, the phase of the complex amplitude of the light is corrected based on the amount of correction for the optical arrangement performed in step S2. In step S502, the corrected complex amplitude is used to estimate the phase change amount W(x, y).
各実施例は、数学的にモデル化することができるため、コンピュータシステムのソフトウェア機能として実装可能である。ここで、コンピュータシステムのソフトウェア機能は、実行可能なコードを含んだプログラミング(プログラム)を含む。ソフトウェアコードは、汎用コンピュータで実行可能である。ソフトウェアコードの動作中に、コード、又は関連データは、汎用コンピュータプラットフォーム内に格納される。しかしながら、その他の場合、ソフトウェアは他の場所に格納される、又は適切な汎用コンピュータシステムにロードされる。したがって、ソフトウェアコードは、1つ又は複数のモジュールとして、少なくとも1つの機械可読媒体(記憶媒体)で保持可能である。
(実施例1)
以下、実施例1における位相計測方法について説明する。図3は、実施例1における位相計測装置300の概略図である。実施例1における位相計測装置300は、被検物104を傾け被検物104の角度を変更する回転機構(補正機構)110を有する。被検物104の周辺領域を照明する場合、反射光が撮像素子105へ入射するよう、被検物104を傾ける。このときの回転角θの決定方法を、図4を用いて説明する。
Each embodiment can be mathematically modeled and therefore can be implemented as a software function of a computer system. Here, the software function of the computer system includes programming (programs) including executable code. The software code can be executed on a general-purpose computer. During operation of the software code, the code or associated data is stored within a general-purpose computer platform. However, in other cases, the software is stored elsewhere or loaded into a suitable general-purpose computer system. Thus, the software code can be held in at least one machine-readable medium (storage medium) as one or more modules.
Example 1
A phase measurement method in Example 1 will be described below. Fig. 3 is a schematic diagram of a phase measurement device 300 in Example 1. The phase measurement device 300 in Example 1 has a rotation mechanism (correction mechanism) 110 that tilts the test object 104 to change the angle of the test object 104. When illuminating the peripheral area of the test object 104, the test object 104 is tilted so that reflected light is incident on the image sensor 105. A method for determining the rotation angle θ in this case will be described with reference to Fig. 4.
図4では説明を容易にするため撮像素子105をハーフミラーで折り返した位置に示している。また、各変数の符号を分かりやすくするため、被検物104を凹面としている。反射光が伝搬する方向は各照明領域の中心位置xjでの被検面の傾きで決まる。位置xjでの接線が水平面となす角をφjとすると、φjと面形状H(x)との関係式は式(11)となる。 In Fig. 4, for ease of explanation, the image sensor 105 is shown at a position where it is reflected by a half mirror. Also, to make it easier to understand the signs of each variable, the test object 104 is assumed to be concave. The direction in which the reflected light propagates is determined by the inclination of the test surface at the center position xj of each illumination area. If the angle that the tangent at position xj makes with the horizontal plane is φj , then the relationship between φj and the surface shape H(x) is expressed by Equation (11).
角度の符号は紙面に対して反時計回りを正とし、座標xの符号は紙面右を正としている。反射光は入射光とは逆方向で入射角と2φjの角度を持った方向に伝搬する。被検物104から撮像素子105までの距離をLdとし、位置xjと撮像素子105の中心を結ぶ直線が入射光線の中心線となす角度をφj0とすると、幾何学配置からφj0は式(12)で定まる。 The sign of the angle is positive in the counterclockwise direction relative to the plane of the paper, and the sign of the coordinate x is positive to the right of the plane of the paper. The reflected light propagates in a direction opposite to the incident light, forming an angle of 2φj with the incident angle. If the distance from the test object 104 to the image sensor 105 is Ld , and the angle between the line connecting the position xj and the center of the image sensor 105 and the center line of the incident light is φj0 , then φj0 can be determined from the geometric arrangement by equation (12).
被検物104をθj回転させると反射光の伝搬方向は2θj変化するため、反射光を撮像素子105に入射させる条件は式(13)となる。 When the test object 104 is rotated by θj , the propagation direction of the reflected light changes by 2θj , and therefore the condition for making the reflected light incident on the image sensor 105 is given by equation (13).
図4では、被検物104が時計回りに回転しているため、θjの値は負となることに注意する。式(11)から式(13)を用いて式(14)の関係式が得られる。 4, it should be noted that the value of θj is negative because the test object 104 is rotating clockwise. The relational expression of expression (14) can be obtained by using expressions (11) and (13).
式(14)の関係式を用いてj番目の撮像における被検物104の回転角θjを決定し、各撮像時にθjだけ被検物104を回転させることで反射光を撮像素子105へ導くことができる。 The rotation angle θ j of the test object 104 in the j-th image capture is determined using the relational expression (14), and the reflected light can be guided to the image sensor 105 by rotating the test object 104 by θ j at each image capture.
ここで面形状H(x)は計測対象であるため、事前に知ることはできない。そこで、補正量θjの決定には面形状H(x)として設計値などから定まる概算値(面形状H(x)の概形)を用いればよい。 Here, the surface shape H(x) is a measurement target and cannot be known in advance, so the correction amount θj can be determined by using an approximate value (the approximate shape of the surface shape H(x)) determined from the design value or the like as the surface shape H(x).
もし設計値が利用できない場合には、開口102を微小移動させながら撮像素子105面上での反射光の位置を取得し、微小移動毎に回転機構110にフィードバックをかければよい。幾何学的な配置から、反射光の移動量δxdと被検物104の回転量δθの関係式は式(15)である。 If the design value is not available, the position of the reflected light on the surface of the image sensor 105 can be obtained while slightly moving the aperture 102, and feedback can be provided to the rotation mechanism 110 for each minute movement. From the geometrical arrangement, the relational expression between the movement amount δx d of the reflected light and the rotation amount δθ of the test object 104 is given by Equation (15).
式(15)の関係式を使って回転機構110へフィードバックをかければよい。開口102が目的の位置xjに達するまでに回転機構110が回転した総量からθjを決めることができる。ただし、微小駆動が必要となるため、計測時間が増大する可能性がある。より好適には、設計値等の概算値を用いてθjを決定する方法が良い。 Feedback can be applied to the rotation mechanism 110 using the relational expression (15). θj can be determined from the total amount of rotation of the rotation mechanism 110 until the aperture 102 reaches the target position xj . However, since minute driving is required, the measurement time may increase. More preferably, θj is determined using an approximate value such as a design value.
以上により、光を撮像素子105へ導くことができるが、被検物104の角度を変えているため、演算に用いる数式も補正する必要がある。被検物104を回転させたことで、反射光が伝搬する方向は2θjだけ変化する。これを数式で書けば、反射光の複素振幅Eout j(x)に式(16)を乗じることである。 In this way, the light can be guided to the image sensor 105, but since the angle of the test object 104 is changed, the mathematical formula used for the calculation must also be corrected. By rotating the test object 104, the propagation direction of the reflected light changes by 2θj . This can be expressed mathematically by multiplying the complex amplitude E out j (x) of the reflected light by formula (16).
また、回転によって被検面での反射に起因する光の位相変化量W(x)も変化する。面がθjだけ傾いたことに起因する位相変化量W’’(x)は面形状H(x)を用いて式(17)で表される。 Furthermore, the amount of phase change W(x) of light caused by reflection on the test surface also changes due to rotation. The amount of phase change W″(x) caused by the surface tilting by θj is expressed by equation (17) using the surface shape H(x).
このように、位相変化量W’’(x)の大きさは、補正量θjに基づいて変化する。従って、被検物104を回転させた後の反射光の複素振幅Eout j(x)は式(5)、式(16)、式(17)から式(18)となる。 In this way, the magnitude of the phase change amount W''(x) changes based on the correction amount θj . Therefore, the complex amplitude Eoutj (x) of the reflected light after rotating the test object 104 is expressed by equation ( 18 ) from equations (5), (16), and (17).
以上のように変更した数式を用いて最適化演算を行えば、位相変化量W(x)を推定することができる。
(実施例2)
以下、実施例2における位相計測手法について説明する。図5は、実施例2における位相計測装置500の概略図である。実施例2における位相計測装置500は、照明光101の角度(照明光101が被検物104に入射する角度)を変える回転機構(補正機構)204を有する。照明光101は照明ユニット201から射出される。照明ユニット201は光源202、コリメータレンズ203、開口102を有している。駆動部106と回転機構204は、コンピュータ107の指示に基づいて、照明ユニット201の位置と角度を制御する。図2で示したフローチャートのステップS1において、駆動部106によって照明ユニット201を移動させることで、被検物104の照明領域を変更する。続いてステップS2において、回転機構204によって照明ユニット201を回転させることで反射光が撮像素子105へ向かうように光の伝搬方向を補正する。このときの回転量θjは、図6に示した幾何学図から式(19)で定まる。
By performing optimization calculations using the formulas modified as above, the phase change amount W(x) can be estimated.
Example 2
A phase measurement method in the second embodiment will be described below. FIG. 5 is a schematic diagram of a phase measurement device 500 in the second embodiment. The phase measurement device 500 in the second embodiment has a rotation mechanism (correction mechanism) 204 that changes the angle of the illumination light 101 (the angle at which the illumination light 101 is incident on the test object 104). The illumination light 101 is emitted from an illumination unit 201. The illumination unit 201 has a light source 202, a collimator lens 203, and an aperture 102. The drive unit 106 and the rotation mechanism 204 control the position and angle of the illumination unit 201 based on instructions from the computer 107. In step S1 of the flowchart shown in FIG. 2, the drive unit 106 moves the illumination unit 201 to change the illumination area of the test object 104. Subsequently, in step S2, the rotation mechanism 204 rotates the illumination unit 201 to correct the propagation direction of the light so that the reflected light is directed toward the image sensor 105. The amount of rotation θj at this time is determined by equation (19) from the geometric diagram shown in FIG.
ここで、図6では照明ユニット201が時計回りに回転しているため、θjの値は負となることに注意する。φj0、φj、θjは実施例1と同様に設計値などの概算値を用いて算出することができる。 6, the lighting unit 201 is rotating clockwise, so the value of θj is negative. φj0 , φj , and θj can be calculated using approximate values such as design values, as in the first embodiment.
ステップS2で照明ユニット201を回転させたことで照明領域が変化するため、必要に応じてステップS1及びステップS2を繰り返す。または、ステップS2での照明領域の変化を考慮した上でステップS1での照明ユニット201の移動量を決定する。もしくは、式(2)でのxjを修正することで、演算時に照明領域のずれ量を考慮してもよい。 Since the illumination area changes due to the rotation of the illumination unit 201 in step S2, steps S1 and S2 are repeated as necessary. Alternatively, the amount of movement of the illumination unit 201 in step S1 is determined taking into consideration the change in the illumination area in step S2. Alternatively, the amount of deviation of the illumination area may be taken into consideration during calculation by correcting xj in equation (2).
以上により、光を撮像素子105へ導くことができるが、照明光101の角度を変更しているため、演算に用いる数式も補正する必要がある。本実施例では開口102に角度θjを持った平行光が入射するため、照明光101の複素振幅E0(x)は式(20)となる。 In this way, the light can be guided to the image sensor 105, but since the angle of the illumination light 101 is changed, the mathematical formula used for the calculation must also be corrected. In this embodiment, since parallel light having an angle θj is incident on the aperture 102, the complex amplitude E 0 (x) of the illumination light 101 is expressed by formula (20).
開口102を透過した光もおよそ平行光であるため、被検物104の直前での光の複素振幅Ein j(x)は式(21)と近似できる。 Since the light transmitted through the aperture 102 is also approximately parallel light, the complex amplitude E in j (x) of the light just before the test object 104 can be approximated by equation (21).
また実施例1と同様に、照明光101が傾いたことで反射に起因する光の位相変化量はW’’(x)となる。よって式(5)、式(17)及び式(21)を用いて、被検面で反射した直後の反射光Eout j(x)を書き直すと式(22)となる。 Furthermore, similarly to the first embodiment, the amount of phase change of light due to reflection caused by tilting the illumination light 101 is W''(x). Therefore, by using equations (5), (17), and (21), the reflected light E out j (x) immediately after reflection from the test surface can be rewritten as equation (22).
式(22)は式(18)と同様に位相の傾きが補正される形をしており、実施例1と同様の効果が得られること示している。 Equation (22) has a form in which the phase gradient is corrected, similar to equation (18), and shows that the same effect as in Example 1 can be obtained.
以上のように変更した数式を用いて最適化演算を行えば位相変化量W(x)を推定することができる。 By performing optimization calculations using the modified formula as described above, the phase change amount W(x) can be estimated.
式(21)では近似式を用いたが、光伝搬をフレネル回折として計算しても同様に位相の傾きを補正する項が得られる。 Equation (21) uses an approximate formula, but a term that corrects the phase tilt can be obtained in the same way by calculating light propagation as Fresnel diffraction.
本実施例では照明ユニット201を回転させる構成を例示したが、照明光101に角度を付ける方法はこれに限ることはない。例えば、照明ユニット201を回転させる回転機構204の代わりに、図7に示すように、光源202を駆動部205で移動させても照明光101の角度を変えることができる。
(実施例3)
以下、実施例3における位相計測手法について説明する。図8は、実施例3における位相計測装置800の概略図である。実施例3における位相計測装置800は、撮像素子105を移動して撮像素子105の位置を変更する駆動機構(補正機構)301を有する。駆動機構301は図2で示したフローチャートのステップS2において、コンピュータ107の指示に基づいて、反射光の伝搬方向に応じて、撮像素子105を移動させる。このときの移動量Δxjは図9に示した幾何学図から式(23)で定まる。
In this embodiment, a configuration in which the illumination unit 201 is rotated has been exemplified, but the method of setting an angle to the illumination light 101 is not limited to this. For example, instead of using a rotation mechanism 204 that rotates the illumination unit 201, the angle of the illumination light 101 can also be changed by moving the light source 202 with a drive unit 205 as shown in FIG.
Example 3
A phase measurement method in the third embodiment will be described below. Fig. 8 is a schematic diagram of a phase measurement device 800 in the third embodiment. The phase measurement device 800 in the third embodiment has a drive mechanism (correction mechanism) 301 that moves the image sensor 105 to change the position of the image sensor 105. In step S2 of the flowchart shown in Fig. 2, the drive mechanism 301 moves the image sensor 105 in accordance with the propagation direction of the reflected light, based on an instruction from the computer 107. The amount of movement Δxj at this time is determined by equation (23) from the geometric diagram shown in Fig. 9.
従って、開口102の移動に応じて撮像素子105をΔxjだけ移動すれば、反射光の光強度分布を取得することができる。 Therefore, if the image sensor 105 is moved by Δxj in response to the movement of the aperture 102, the light intensity distribution of the reflected light can be obtained.
本実施例では撮像素子105の位置を変えているため、撮像素子105の移動に応じて演算に用いる数式も補正する必要がある。撮像素子105がΔxjだけ移動したため、取得された光強度分布Imeas j(x)は、実際の光強度分布Ij(x)をΔxjだけシフトしたものとなり、式(24)で表される。 In this embodiment, the position of the image sensor 105 is changed, and therefore the formula used for calculation needs to be corrected in accordance with the movement of the image sensor 105. Because the image sensor 105 has moved by Δxj , the acquired light intensity distribution I measj (x) is the actual light intensity distribution I j ( x) shifted by Δxj , and is expressed by equation (24).
従って、位相変化量W(x)の推定演算においては、W(x)の推定値からIest j(x)を算出し、これをΔxjだけシフトさせた後に式(25)で表される目的関数Fを算出する。 Therefore, in the estimation calculation of the phase change amount W(x), I est j (x) is calculated from the estimated value of W(x), and after shifting this by Δx j , the objective function F expressed by equation (25) is calculated.
しかしながら、面形状によってはΔxjは撮像素子105面上での光強度分布の広がりよりも大きくなるため、式(25)を計算するには計算領域を拡大する必要がある。計算領域の拡大は演算時間の増大を招くため、望ましくない。そこで、以下の様に式(25)を書き換える。光伝搬をフレネル回折として伝搬の演算子
However, depending on the surface shape, Δxj may become larger than the spread of the light intensity distribution on the surface of the image sensor 105, so it is necessary to expand the calculation area to calculate equation (25). Expanding the calculation area is undesirable because it increases the calculation time. Therefore, equation (25) is rewritten as follows. The propagation operator is set to
を書き下せば、式(6)よりΔxjだけシフトした撮像素子105面上での光の複素振幅Ed j(x-Δxj)は式(26)となる。 If we write this down, the complex amplitude E d j (x−Δx j ) of light on the surface of the image sensor 105 shifted by Δx j from equation (6) becomes equation (26).
式(26)に対して単純な式変更を行うことで、式(27)が得られる。 By making a simple change to equation (26), we obtain equation (27).
式(27)を伝搬の演算子
Equation (27) is transformed into the propagation operator
を使って書き直せば、式(28)が得られる。 Rewriting this using equation (28) gives us equation (28).
演算子
operator
の前に出てきた位相部は撮像時に消失するため無視できる。従って、演算時に必要な数式の変更はEout j(x)に位相変調を表す式(29)を乗じることである。 The phase part that appears before can be ignored because it disappears during imaging. Therefore, the only change to the formula required for calculation is to multiply E out j (x) by formula (29) that represents phase modulation.
更に、式(5)より、式(30)を得ることができる。 Furthermore, from equation (5), equation (30) can be obtained.
式(30)より、撮像素子105の移動は位相の傾きを補正することと同様に扱うことができる。つまり、式(30)は式(18)と同様に位相の傾きが補正される形をしており、実施例1と同様の効果が得られること示している。 Equation (30) shows that the movement of the image sensor 105 can be treated as the same as correcting the phase tilt. In other words, equation (30) corrects the phase tilt in the same way as equation (18), and shows that the same effect as in Example 1 can be obtained.
以上のように変更した数式を用いて最適化演算を行えば位相変化量W(x)を推定することができる。 By performing optimization calculations using the modified formula as described above, the phase change amount W(x) can be estimated.
上記実施例1~3は適宜組み合わせ可能である。つまり、照明光101が被検物104に入射する角度、被検物104の角度、または撮像素子105の位置の少なくとも1つを変更することで、光強度分布を取得すればよい。
[その他の実施例]
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
The above-described Examples 1 to 3 can be combined as appropriate. That is, the light intensity distribution can be acquired by changing at least one of the angle at which the illumination light 101 is incident on the test object 104, the angle of the test object 104, and the position of the image sensor 105.
[Other Examples]
Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes are possible within the scope of the gist of the present invention.
上記各実施例では、被検物104の各照明領域を経由した光が撮像素子105へ到達するように各種素子を駆動して光の伝搬方向を補正するか、または撮像素子105の位置を補正している。加えて、これらの補正に対応した数式の補正を行った上で位相変化量Wの推定演算を行っている。数式の補正は、光の複素振幅に位相の変化を与える複素関数を乗じるか、位相の傾きを補正することで達成できる。位相の傾きを補正する量は光学配置の補正量に基づいて決定されている。上記各実施例にて示された光学配置の補正方法や数式の補正方法は一例であり、本発明の主旨の範囲内で変更が可能である。 In each of the above embodiments, various elements are driven to correct the propagation direction of light so that light passing through each illumination area of the test object 104 reaches the image sensor 105, or the position of the image sensor 105 is corrected. In addition, the mathematical formula corresponding to these corrections is corrected before an estimated calculation of the phase change amount W is performed. The mathematical formula correction can be achieved by multiplying the complex amplitude of the light by a complex function that imparts a phase change, or by correcting the phase gradient. The amount of phase gradient correction is determined based on the amount of correction for the optical arrangement. The methods for correcting the optical arrangement and the methods for correcting the mathematical formula shown in each of the above embodiments are merely examples and can be modified within the spirit and scope of the present invention.
上記各実施例では、計測対象は被検物104での反射に起因する光の位相変化量Wとしていたが、計測対象はこれに限られない。反射による光の位相変化量Wが得られれば、式(4)によって、被検面の形状分布Hを得ることができる。もしくは、最適化変数をHとしても面形状を算出することができる。すなわち、各実施例に記載の方法は形状計測方法としても機能する。 In the above examples, the measurement target was the amount of phase change W of light caused by reflection on the test object 104, but the measurement target is not limited to this. If the amount of phase change W of light caused by reflection is obtained, the shape distribution H of the test surface can be obtained using equation (4). Alternatively, the surface shape can be calculated using H as the optimization variable. In other words, the method described in each example also functions as a shape measurement method.
また、例えば図10に示す構成にすれば、被検物104を透過した光の位相変化量W、すなわち透過波面を得ることもできる。すなわち、各実施例に記載の方法は透過波面計測方法としても機能する。更に、計測対象がレンズや凹面鏡などであれば、透過または反射による位相変化量Wを理想量からの差分量として定式化し直すことで収差量を算出する収差計測方法としても機能する。いずれの場合においても、得られる計測量の基本は被検物104に起因する光の位相変化量Wであり、その位相変化量Wから換算される物理量は、上記各実施例の方法の計測対象に含まれる。また、撮像素子105で計測される光は被検物104からの反射光または透過光のどちらかで限定されるものではない。 Furthermore, for example, with the configuration shown in FIG. 10, it is also possible to obtain the phase change W of light transmitted through the test object 104, i.e., the transmitted wavefront. In other words, the methods described in each embodiment also function as a transmitted wavefront measurement method. Furthermore, if the measurement object is a lens or concave mirror, they also function as an aberration measurement method that calculates the amount of aberration by reformulating the phase change W due to transmission or reflection as a difference from an ideal amount. In either case, the basis of the measurement amount obtained is the phase change W of light caused by the test object 104, and the physical quantity converted from this phase change W is included in the measurement objects of the methods in each of the above embodiments. Furthermore, the light measured by the image sensor 105 is not limited to either reflected light or transmitted light from the test object 104.
上記各実施例においては、説明を簡単にするため、詳細な駆動誤差や駆動に伴う他の値の変化は無視している。例えば実施例1において被検物104を傾けた場合、傾きによって、被検物104の照明位置や開口102から被検物104までの距離が変化する。これらの変化も補正する様に一連の数式を変更して実施する必要がある。そのため、各実施例の中で例示した数式は本発明を実施する上で一意に定まる物ではなく、本発明の主旨の範囲内で適宜変更される。 In the above examples, for simplicity of explanation, detailed drive errors and changes in other values associated with drive are ignored. For example, if the test object 104 is tilted in Example 1, the tilt will change the illumination position on the test object 104 and the distance from the opening 102 to the test object 104. It is necessary to modify and implement a series of formulas to correct for these changes. For this reason, the formulas exemplified in each example are not uniquely determined for implementing the present invention, but may be modified as appropriate within the scope of the spirit of the present invention.
上記各実施例では説明を容易にするため、照明光101は平行光としたが、照明光101の形態はこれに限ることはない。図11に示すように点光源401から発せられる球面波の一部を切り出した構成でも良い。他にも、レンズによって形成された収束波の一部でも良い。照明光101の形態によって照明光101の複素振幅E0(x,y)を適宜変更すれば本発明は機能する。また、図11に示すようにハーフミラー103を無くすことも可能である。 In the above embodiments, the illumination light 101 is assumed to be parallel light for ease of explanation, but the form of the illumination light 101 is not limited to this. As shown in FIG. 11 , the illumination light 101 may be a portion of a spherical wave extracted from a point light source 401. Alternatively, the illumination light 101 may be a portion of a convergent wave formed by a lens. The present invention functions as long as the complex amplitude E 0 (x, y) of the illumination light 101 is appropriately changed depending on the form of the illumination light 101. Furthermore, it is also possible to eliminate the half mirror 103 as shown in FIG. 11 .
上記各実施例では照明領域を限定する方法として開口102を例示したが、照明領域を限定する方法はこれに限られない。被検面の照明範囲を限定し、照明領域の位置を変えられる手法であれば本発明は機能する。例えば、光ファイバの端面から射出する光は広がりが限定的であるため、特段の開口部材を設置すること無く、照明範囲を限定できる。ファイバの位置または向きを変えることで照明領域の位置と照明角度を変えることが可能である。また、半導体レーザーからの射出光なども広がりが限定的であるため、開口部材を使わずとも照明領域を限定、移動することが可能となる。 In the above examples, the aperture 102 was used as an example of a method for limiting the illumination area, but this is not the only method for limiting the illumination area. The present invention will work with any method that limits the illumination range of the test surface and allows the position of the illumination area to be changed. For example, because the light emitted from the end face of an optical fiber has a limited spread, it is possible to limit the illumination range without installing a special aperture member. It is possible to change the position and illumination angle of the illumination area by changing the position or orientation of the fiber. Furthermore, because the light emitted from a semiconductor laser also has a limited spread, it is possible to limit and move the illumination area without using an aperture member.
本発明は、上記各実施例の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。 The present invention can also be realized by supplying a program that realizes one or more of the functions of each of the above embodiments to a system or device via a network or storage medium, and having one or more processors in the computer of that system or device read and execute the program. It can also be realized by a circuit (e.g., an ASIC) that realizes one or more functions.
変更手段 102,106
光検出器 105
制御部 107
補正機構 110,204,301
Change means 102, 106
Photodetector 105
Control unit 107
Correction mechanism 110, 204, 301
Claims (13)
前記照明領域の変更に伴って、前記照明領域を経由した前記照明光の伝搬方向または光検出器の位置を補正する第1補正ステップと、
前記光検出器によって前記照明領域を経由した前記照明光の光強度分布を取得する取得ステップと、
前記光強度分布と前記第1補正ステップにおける補正量とに基づいて前記被検物に起因する前記照明光の位相変化量を算出する算出ステップとを有し、
前記算出ステップは、前記補正量に基づいて前記照明光の位相を補正する第2補正ステップを含むことを特徴とする計測方法。 a changing step of changing an illumination area of the object illuminated by the illumination light;
a first correction step of correcting a propagation direction of the illumination light passing through the illumination area or a position of a photodetector in accordance with a change in the illumination area;
an acquisition step of acquiring a light intensity distribution of the illumination light passing through the illumination area by the photodetector;
a calculation step of calculating a phase change amount of the illumination light caused by the object to be measured based on the light intensity distribution and the correction amount in the first correction step,
The measurement method according to claim 1, wherein the calculation step includes a second correction step of correcting the phase of the illumination light based on the correction amount.
前記照明領域を経由した前記照明光の光強度分布を取得する光検出器と、
前記照明領域の変更に伴って、前記照明領域を経由した前記照明光の伝搬方向または前記光検出器の位置を補正する補正機構と、
前記光強度分布と前記補正機構の補正量とに基づいて前記被検物に起因する前記照明光の位相変化量を算出する制御部とを有し、
前記制御部は、前記補正量に基づいて前記照明光の位相を補正することを特徴とする計測装置。 a changing means for changing an illumination area of the object illuminated by the illumination light;
a photodetector for acquiring a light intensity distribution of the illumination light passing through the illumination area;
a correction mechanism that corrects a propagation direction of the illumination light passing through the illumination area or a position of the photodetector in accordance with a change in the illumination area;
a control unit that calculates a phase change amount of the illumination light caused by the object to be measured based on the light intensity distribution and a correction amount of the correction mechanism,
The control unit corrects the phase of the illumination light based on the correction amount.
前記照明領域の変更に伴って、前記照明領域で反射した前記照明光の伝搬方向または光検出器の位置を補正する第1補正ステップと、
前記光検出器によって前記照明領域で反射した前記照明光の光強度分布を取得する取得ステップと、
前記光強度分布と前記第1補正ステップにおける補正量とに基づいて前記被検物の面形状を算出する算出ステップとを有し、
前記算出ステップは、前記補正量に基づいて前記照明光の位相を補正する第2補正ステップを含むことを特徴とする形状計測方法。 a changing step of changing an illumination area of the object illuminated by the illumination light;
a first correction step of correcting a propagation direction of the illumination light reflected from the illumination area or a position of a photodetector in accordance with a change in the illumination area;
an acquiring step of acquiring a light intensity distribution of the illumination light reflected from the illumination area by the photodetector;
a calculation step of calculating a surface shape of the object to be measured based on the light intensity distribution and the correction amount in the first correction step,
The shape measurement method according to claim 1, wherein the calculation step includes a second correction step of correcting the phase of the illumination light based on the correction amount.
前記照明領域の変更に伴って、前記照明領域を経由した前記照明光の伝搬方向または光検出器の位置を補正する第1補正ステップと、
前記光検出器によって前記照明領域を経由した前記照明光の光強度分布を取得する取得ステップと、
前記光強度分布と前記第1補正ステップにおける補正量とに基づいて前記被検物の収差量を算出する算出ステップとを有し、
前記算出ステップは、前記補正量に基づいて前記照明光の位相を補正する第2補正ステップを含むことを特徴とする収差計測方法。 a changing step of changing an illumination area of the object illuminated by the illumination light;
a first correction step of correcting a propagation direction of the illumination light passing through the illumination area or a position of a photodetector in accordance with a change in the illumination area;
an acquisition step of acquiring a light intensity distribution of the illumination light passing through the illumination area by the photodetector;
a calculation step of calculating an amount of aberration of the object to be measured based on the light intensity distribution and the amount of correction in the first correction step,
10. The aberration measuring method according to claim 9, wherein the calculation step includes a second correction step of correcting the phase of the illumination light based on the correction amount.
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