連載「知って得する干渉計測定技術!」

◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇ フリンジスキャンがなかったら 発行:エスオーエル株式会社 https://www.sol-j.co.jp/ 連載「知って得する干渉計測定技術!」 2021年2月17日号 VOL.167 平素は格別のお引き立てを賜り、厚く御礼申し上げます。 干渉計による精密測定やアプリケーション例などをテーマに、 無料にてメールマガジンとして配信いたします。 ◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇◆◇ こんにちは。営業技術グループの落合です。 今日は仮定のお話です。 もしもまだこの世にフリンジスキャン(*1)がなかったら 何が起こってしまうのでしょうか。 平面度を知りたいサンプルを前にして、 もしフリンジスキャンがなく静止画の干渉縞があるだけの場合、 私たちはどこまで平面度を知る事ができるのでしょうか。 *1 フリンジスキャンとは   干渉縞(フリンジ)からサンプル表面形状を解析する方法です。   一括照射される面の干渉縞の明暗を正弦波状に変調させ   CCDカメラでデータを取り込みます。   この時、干渉縞は流れる動きを見せます。 早速見ていきます。 1.分解能が上がらない 静止画の干渉縞でも、 目視で等高線である干渉縞を確認する事はできます。 しかし、人の目で見ると、正確に読めるのは 縞一本の1/5(5分割)程度ではないでしょうか。 CCDカメラで解析してみても、静止画では1/10~数十程度までです。 一方、CCDカメラ+フリンジスキャンなら FlatMasterの位相差解析では、 位相差1度毎の分解能で解析できるため約1/360です(*2)。 縞感度3.6μm/frの場合、 人の目+静止画では1/5で0.72μm、 CCDカメラ+静止画では1/10として0.36μm それに対してCCDカメラ+フリンジスキャンでは0.01μm です。 フリンジスキャンは、分解能が圧倒的に違います。 *2 分解能1/360について   実際にはデジタル化されたデータはコンピュータ上で   より細かい分解能(数万階調)を持ちますが、   S/N比等を鑑み、装置の実態に基づいた分解能として   位相差1度毎に分割できる1/360となっています。 2.凹凸方向がわからない 静止画の干渉縞では、凹か凸かは確認手段がありません。 しかし、手で参照平面を押して縞を揺らす事はできます。 テスト面との光路長差が変化しますので 干渉縞が等高線の中心方向に向かって 遠ざかっていくときが凹、近づいてくるとき凸 といった具合に、人の目でも形状が判明します。 フリンジスキャンでも、実はこの確認方法は同じです。 FlatMasterであれば 「モーターでレーザー入射角度を微小変化させて」 できる干渉縞の動きを解析します。 データ収集をするCCDカメラ、PC側から見ると、 「誰かが参照平面を押してくれて」 できる干渉縞の動きと差がないわけです。 しかし、人の目にはやはりハンディキャップがあります。 人の目で判別できるのは 凹凸を認識しやすい等高線(干渉縞)分布だけです。 きれいな山型やお椀型などです。 一方、フリンジスキャンでは、 どのような複雑な等高線(干渉縞)分布であっても、 参照平面とテスト面の位相差変化が認識できれば 自動的に凹凸が求まります。 やはり、フリンジスキャンが上手(うわて)です。 3.干渉縞の中心がわからないとお手上げ 干渉縞は、高さが縞の本数とリニアな関係です。 平面度の定義は、基準面かのMAX-MINですから、 等高線(干渉縞)の一番上と下を見つければ、 静止画でも凡その平面度は求まります。 ただし、やはり きれいな山型やお椀型、せめて鞍型 である事が求められます。 つまり、干渉縞が、 「等高線の中心がわかる」ような分布をしていないと、 静止画でMAXとMINを得る事は困難です。 特に平面度が良い場合、残念な事が起こります。 例えば縞の本数が視野全面で1本程度の 幅広いフリンジにになってしまった場合をご想像下さい。 静止画では、等高線の幅と方向の判別が困難です。 縞の本数は少ないほど精度が良いのに、 少なすぎるとむしろ高さが読み取れない、一方、 干渉縞の中心を見つけるためにチルトをつけて縞を増やせば、 精度が下がるというトレードオフの関係になります。 これも、フリンジスキャンなら解決します。 解析時に明暗変化は位相に変換して算出されます。 各データ点の干渉縞の明暗変化だけを使う事で、 光路差、サンプル表面の高低差情報を得られるため、 等高線の中心を追いかけて求める事は不要なのです。 フリンジスキャンがあるから、 高分解能で、どのような複雑な形状であっても、 全面の凹凸形状を解析する事ができるのです。 フリンジスキャンがあって本当によかったです。 今日はここまで。 最後までお読みいただきありがとうございました。 ●┳┳┳●━━━━ 連 絡 先 ━━━━━━━━━━━━━ ┣╋╋○ エスオーエル株式会社 ( SOL ) ┣╋○ 〒335-0012 埼玉県戸田市中町1-34-1 ┣○ Tel: 048-441-1133 Fax: 048-445-1678 ● Email: sales@sol-j.co.jp Web: https://www.sol-j.co.jp    --デモ測定を承ります-- 詳細は上記Webサイトまで

測定機に関する理論や解析技術の情報発信として、定期的にメールマガジンを無料配信しています。メルマガにご登録頂くと、最新情報やWEB未公開の情報をいち早くお手元にお届けすることができます。

メルマガご登録はこちらから