2014 Fiscal Year Annual Research Report
位相計測ディフレクトメトリ法による干渉計測の測定精度の相互保証体系の構築
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25820025
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| Research Institution | The Graduate School for the Creation of New Photonics Industries |
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Principal Investigator |
花山 良平 光産業創成大学院大学, 光産業創成研究科, 講師 (20418924)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 形状計測 / 位相計測ディフレクトメトリ / 金型 / 超精密計測 / 計測工学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では測定に広いダイナミックレンジが要求される非球面や自由曲面などの複雑な曲面の形状を数nm程度の高い分解能で測定可能な位相計測ディフレクトメトリ法を用いた形状測定装置の開発を行う計画であり、2年計画の2年目である平成26年度は位相計測ディフレクトメトリ装置の構築を行った。また、位相計測ディフレクトメトリ装置における位相解析方法における量子化に起因した誤差の検討を行った。
位相計測ディフレクトメトリと干渉計測は互いに良く比較対象となるが、これらの関係は競合ではなく相補的である。すなわち位相計測ディフレクトメトリは傾斜計測を基本とし、高感度であるが、積分操作を要することにより誤差が蓄積し、大域的な形状誤差を生じることがある一方、干渉計測は高さ計測を基本とし、局所的には高い正確さを有するが、面の傾斜が大きい部分などの測定が困難である。これらは相補的な関係にあり、両者を融合することで測定対象の形状の自由度が高く、かつ高い信頼性を有する形状計測手法を構築することができる。
この両者は互いに縞模様を基準とするが、干渉計測での縞は光の干渉現象に基づくアナログ的で連続な縞模様であるのに対し、位相計測ディフレクトメトリでの縞は液晶モニタ上に表示されたデジタル的で空間と輝度において離散的な縞であるという差異がある。これにより位相解析の精度に制限が生じる。検討の結果、液晶モニタが離散的な画素構造を有することによる位相計測誤差は構成により1×10^-3波長程度であった。一方、液晶モニタが離散的な輝度値を取ることによる位相検出誤差は液晶モニタの輝度階調が8bitの時、1×10^-3波長程度であったが輝度階調が10bitの時は0.4×10^-3波長程度に向上することがわかった。これは測定対象面により偏向された視線が見通す先の位置を液晶モニタの画素間隔の1/1000程度の分解能で決定可能であることを示している。
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