2009 Fiscal Year Annual Research Report
振動下でも使用できる超高精度3次元形状計測技術の開発
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21360115
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
安達 正明 Kanazawa University, 機械工学系, 教授 (50212519)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
榎本 文彦 金沢大学, 電子情報学系, 助教 (80135045)
秋田 純一 金沢大学, 電子情報学系, 准教授 (10303265)
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| Keywords | 振動環境下 / 光路差変化 / 白色干渉 / ナノメータ / 粗面 / 高速ラインカメラ / 顕微鏡 / NA |
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| Research Abstract |
本技術を開発するためには,干渉顕微鏡の光路差変化をnm精度でリアルタイム評価して,位相シフト条件を満足する瞬間に低コヒーレンス光源をフラッシュ点灯しその干渉像を2次元カメラに多数枚取り込む必要が有る.そこで波長473nmで100mWの小型DPSSレーザ光源を顕微鏡に組み込み,顕微鏡の光軸と同軸で測定対象面に当て,測定面のレーザ干渉像を高速ラインカメラで取込み,振動下にある測定対象粗面の垂直方向の位置変化をnm精度で測定できる高速手法を研究した.
光路差変化に伴う光強度変化の最大・最小値を用いて位相の異なる2点の変化を規格化し,規格化された変化の和と差を再度規格化すると,位相変化を正確に評価できる.しかし粗面では光路差変化に伴いピンボケが大きく影響する.そこでレンズの焦点深度長の0.2倍程度の光路差変化毎に,ラインカメラの全画素を位相変化が近似的にcos型とsin型となる2つのグループに大まかに分ける.そこでの変化の符号を合わせた光強度の総和は,ピンボケ下でも個々の画素の強度変化が平均化され,最大・最小値は大きく変動しなかった,種々の粗さ試料のレーザ干渉像を取りこみ,高い光路差変化抽出精度を可能とする方法を追求した.その結果,得られる光路差変化は測定対象粗面の粗さの影響を受けること,しかしその影響はレーザ光学系のNA(開口数)を変えるとある値で低くなることが分かった.開発した方法を基に,FPGA(Field Programmable Gate Array)デバイスを組み込んだボードで高速ハード演算して,リアルタイムに光路差変化を出力するための機能の一部分もこれまでに開発した.
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