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백색광 위상천이 간섭계를 위한 개선된 삼차원 형상 측정 방법
Improved 3D Shape Measurement Scheme for White Light Phase Shifting Interferometry

김경일    (LIG넥스원 전자광학연구센터   ); 이동열    (충남대학교 메카트로닉스공학과   ); 고윤호    (충남대학교 메카트로닉스공학과  );
  • 초록

    본 논문에서는 백색광 위상천이 간섭계에서 향상된 3차원 형상 정보를 보다 빠르게 얻을 수 있는 새로운 방법을 제안한다. 백색광 위상천이 간섭계는 초정밀 제품의 형상 측정에 사용되는 유용한 방법이다. 첫째, 가시도 함수를 포함하는 간섭신호로부터 3차원 높이 정보를 신속하게 계산할 수 있는 가시도 유효 검출 구간 설정 방법을 제안한다. 둘째, 기존의 백색광 위상천이 간섭계에서 발생하는 전역 기울어짐 현상을 해결하기 위하여 바닥면 데이터 자동 추출 방법과 이를 이용한 최소 제곱 근사화 기반의 바닥 평변 추정 방법을 제안한다. 셋째, 높이의 변화가 큰 경계영역에서의 형상 왜곡인 bat-wing effect를 제거하기 위한 적응 필터 방법을 제안한다. 실험을 통해 제안하는 방법이 기존의 백색광 위상천이 간섭법의 성능을 보다 향상시킴을 보인다.


    This paper proposes a new scheme to obtain enhanced 3D shape information rapidly for WLPSI(White Light Phase Shifting Interferometry). WLPSI is a convenient method to measure the height of the micro products. First we propose an effective method of limiting search interval for detecting the peak of the visibility function in order to obtain 3D shpae information rapidly. Second we propose an automatic base level decision method basad on image processing and a correction algorithm using the least square approximation method to overcome the global tilt problem of the conventional WLPSI algorithms. Third we propose an adaptive filtering method to remove the distortion known as bat-wing effect which appears near the step discontinuity. Experimental results show that the proposed overall technique is fast and provides more enhanced 3D shape information compared with the conventional WLPSI algorithms.


  • 주제어

    WLPSI .   Interferometry .   peak of the visibility .   bat-wing effect.  

  • 참고문헌 (10)

    1. P. Sandoz, R. Devillers, and A. Plata, "Unambiguous profilometry by fringe-order identification in white-light phase-shifting interferometry," J. Mod. Opt. 44, 1997. 
    2. 안우정, "백색광 위상천이 간섭계에서의 위상 오차의 수치해석 보정," 서울대학교 대학원 박사학위논문, 2005. 
    3. Jonna Schmit and Artur Olszak, "High-Precision Shape Measurement by White-Light Interferometry with Real-Time Scanner Error Correction," Appl. Opt, Vol. 41, No. 28, October 2002. 
    4. K.G. Larkin, "Effective nonlinear algorithm for envelope detection in white light interferometry," J. Opt. Soc. Am. A. 4, 1996. 
    5. G. B. Henning, "Masking effects of low-frequency sinusoidal gratings on the detection of contrast modulation in high-frequency carriers," Opt. Soc. Am. Vol. 21, No. 4, 2004. 
    6. Akiko Harasaki, Joanna Schmit, and James C. Wyant, "Improved vertical-scanning interferometry," Appl. Opt. Vol. 39, No. 13, May 2000. 
    7. J. Schwider, "Phase Shifting Interferometry : Reference Phase Error Reduction," Appl. Opt. 28, pp. 3889-3892, 1989. 
    8. J. Douglas Faires and Richard Burden, "Numerical Methods," Brooks/Cole Publishing Company, pp. 323-365, 1998. 
    9. J. Schwider, R. Burow, J. Grzanna, R. Spolaczyk, and K. Merkel, "Digital Wave Front Measuring Interferometry : Some Systematic Error Suorces," Appl. Opt. 22, 3421-3432, 1983. 
    10. P. Sandoz, "An algorithm for profilometry by white-light phase-shifting interferometry." J. Mod. Opt. 43, 1996. 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (1)

    1. Lee, Seung Hyun ; Kim, Min Young 2013. "A Polarization-based Frequency Scanning Interferometer and the Measurement Processing Acceleration based on Parallel Programing" Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea = 전자공학회논문지, 50(8): 253~263     

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