局所サンプリング法による超精密3次元形状計測法に関する研究

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本研究は干渉縞の位相検出に新しい解析法である局所サンプリング法を確立することによって超精密3次元形状計測を試みた.この局所サンプリング法は,位相シフト法の誤差要因である量子化に着目した.この誤差を軽減するため,干渉縞を位相シフトして行ったときの干渉縞の暗縞の一部分のみをサンプリングし,これと同時にCCDカメラで検出される光強度を飽和しない程度まで上げ,最小自乗法によって正弦フィッティングを行うことにより位相を高精度に求めるものである.本研究ではまず,従来から用いているコリメータ・レンズ系の性能のチェックと光線追跡によるレンズ設計をおこなった.さらに,本手法を実験するため最も重要な要素である高精度な位相シフタの確立をはかった.従来の位相シフタは機械的に行ってきたが,この分解能は1°程度と局所サンプリングを適用する場合においては十分はない.今回の補助金によって液晶位相シフタを試作した.以上の実験設備によって量子化による誤差の要因と局所サンプリング法による位相検出精度検定を行った.これによって,検出される位相は干渉縞1周期の1/1000に達する高分解能および高精度化が可能になることが確認された.さらに,実際にトワイマングリーン干渉計によって超精密3次元形状計測システムの構築を試みた.高精度平面ミラーや金蒸着膜の形状測定を行った結果,従来の位相シフトに比べて非常に有効な手段であることを確認した.今後はさらに本研究を進めて超精密な形状計測を行うために,共通干渉計に適用へと発展させていく予定である.