ISO 25178-606:2015 幾何学的製品仕様（GPS）—表面テクスチャ：面積—パート606：非接触（焦点変動）機器の公称特性 | ページ 6

3.1.1

エリア参照

表面トポグラフィーが測定される基準面を生成する機器のコンポーネント

3.1.2

機器の座標系

注記 1: 図 1 を参照。

注記 2:通常、 x 軸はトレース軸、 y 軸はステッピング軸です (この注記は水平面内でスキャンする機器に有効です)

注記 3:仕様座標系 [ISO 25178-2:2012, 3.1.2] および測定座標系 [ISO 25178-6:2010, 3.1.1] も参照。

3.1.3

測定ループ

ワークピースとプローブを接続するすべてのコンポーネント (位置決め手段、ワーク保持固定具、測定スタンド、駆動ユニット、 プロービング システムなど) で構成される閉じたチェーン (3.5.3)

注記 1: 図 1 を参照。

注記 2:測定ループは、測定の不確かさに影響を与える外部および内部の外乱の影響を受けます。

図 1 —機器の座標系と測定ループ

Key

1	機器の座標系
2	測定ループ

3.1.4

ワークの実際の表面

物理的に存在し、ワークピース全体を周囲の媒体から分離する一連のフィーチャー

注記 1:実表面は、測定プロセスから独立した表面の数学的表現です。

注記 2:機械的表面 [ISO 25178-2:2012, 3.1.1.1 または ISO 14406:2010, 3.1.1] および電磁的表面 [ISO 25178-2:2012, 3.1.1.2 または ISO 14406:2010, 3.1.2

注記 3:あるタイプの光学機器について考慮される電磁面は、他のタイプの光学機器の電磁面とは異なる場合があります。

[出典:ISO 17450‑1:2011]

3.1.5

表面サンプル

測定中に表面の高さを信号に変換する装置

注記 1:以前の国際規格では、これはトランスデューサと呼ばれていました。

3.1.6

体積を測定する

機器によって測定された 3 つの座標すべての制限に関して記載された機器の範囲

注記 1:面表面性状測定器の場合、測定体積は、 x およびy 駆動ユニットの測定範囲とZプロービングシステムの測定範囲によって定義されます。

[出典:ISO 25178‑601:2010, 3.4.1]

3.1.7

応答曲線

F _x 、 F _y 、 F _z

実際の量と測定された量の間の関係を説明する関数のグラフ表現

注記 1: 図 2 を参照。

注記 2:x 内の実際の量 (それぞれy or z ) は、測定された量x _M (それぞれy _M or z _M ) に対応します。

注記 3:応答曲線は調整と誤差修正に使用できます。

[出典:ISO 25178‑601:2010, 3.4.2]

3.1.8

増幅係数

_x 、 _y 、 _z

応答曲線から得られる線形回帰曲線の傾き (3.1.7)

注記 1: 図 3 を参照。

注記 2:x 、 y 、およびz の量に適用できる増幅係数があります。

注記 3:理想的な応答は、傾きが 1 に等しい直線です。これは、測定対象の値が入力量の値に等しいことを意味します。

注記 4:測定システムの感度も参照(ISO/IEC Guide 99:2007, 4.12)

[出典: ISO 25178-601:2010, 3.4.3, 修正 — エントリへの注記 4 が追加されました。]

図 2 —非線形応答曲線の例

Key

1	応答曲線
2	多項式近似による直線性偏差の評価
3	測定量
4	投入量

図 3 —応答曲線の線形化の例

Key

1	測定量
2	投入量
3	理想的な応答曲線
4	図 2 の応答曲線の線形化
5	増幅係数α （傾き）を導出する直線
6	局所残留補正誤差

3.1.9

楽器の騒音

N _I

ノイズのない環境に理想的に設置されている場合、機器によって発生する出力信号に内部ノイズが追加されます。

注記 1:内部ノイズは、電子ノイズ (アンプなど) または光学ノイズ (迷光など) に起因する可能性があります。

注記 2:このノイズは通常、高周波を持ち、表面テクスチャーの小規模な空間波長を検出する機器の能力を制限します。

注記 3: ISO 25178-3:2012 に準拠した S フィルターは、このノイズを低減できます。

注記 4:一部の機器では、機器は移動中にのみデータを取得するため、機器の騒音を推定できません。

3.1.10

騒音の測定

N _M

機器の通常の使用中に発生する出力信号に付加されるノイズ

注記 1: 3.1.9 の注記 2 および 3 もこの定義に適用されます。

注記 2: 測定ノイズには、 機器ノイズ (3.1.9) が含まれます。

3.1.11

表面形状測定の再現性

同じ測定条件下での同じ表面の連続測定における地形図の再現性

注記 1:表面トポグラフィー測定の再現性は、通常、標準偏差として表される、反復測定間の一致の可能性の尺度を提供します。

注記 2:再現性および関連概念の一般的な説明については、ISO/IEC Guide 99:2007, 2.15, および 2.21 を参照。

注記 3:表面トポグラフィーの再現性の評価は 、測定ノイズ (3.1.10) を決定するための一般的な方法です。

3.1.12

x (それぞれy ) のサンプリング間隔

_x ( _y )

x 軸 (それぞれy 軸) に沿った 2 つの隣接する測定点間の距離

注記 1:多くの顕微鏡システムでは、サンプリング間隔は、ピクセルと呼ばれるカメラ内のセンサー素子間の距離による光学倍率によって決定されます。このようなシステムでは、ピクセル ピッチおよびピクセル間隔という用語が、サンプリング間隔という用語と同じ意味で使用されることがよくあります。別の用語であるピクセル幅は、単一ピクセルの感知領域の片側 ( x or y ) に関連付けられた長さを示し、常にピクセル間隔よりも小さくなります。さらに別の用語であるサンプリングゾーンは、高さサンプルが決定される長さまたは領域を示すために使用される場合があります。この量は、サンプリング間隔よりも大きい場合も小さい場合もあります。

3.1.13

z のデジタル化ステップ

_Z

抽出された表面の 2 つの座標間のz 軸に沿った最小の高さの変化

3.1.14

横方向の解像度

R _l

検出可能な 2 つの特徴間の最小距離

[出典:ISO 25178‑601:2010, 3.4.10]

3.1.15

フルハイト伝送の幅制限

_l

測定された高さが測定によって変化しないw 狭い長方形の溝の幅

[出典:ISO 25178‑601:2010, 3.4.11]

注 1:x およびy のサンプリング間隔、z のデジタル化ステップ、短波長カットオフフィルターなどの機器の特性は 、横方向の分解能 (3.1.14) およびフルハイト伝送の幅制限に影響を与える可能性があります。

注記 2:このパラメータを測定によって決定する場合、長方形の溝の深さは測定される表面の深さに近い必要があります。

図 4 — t where W _l 以上の水平方向の間隔を持つグリッド

図5 —図4のグリッドの測定。グリッドの間隔と深さが正しく測定されている

図 6 —水平方向の間隔t'がW _l より小さいグリッド

図 7 —図 6 のグリッドの測定。間隔は正しく測定されていますが、深さが小さくなっています ( d' < d )

3.1.16

横周期の限界

D _リム

楽器の高さの応答が 50% に低下する正弦波プロファイルの空間周期

注記 1:横方向の周期限界は、表面トポグラフィー測定機器の空間的または横方向の解像度と、密集した表面の特徴を区別して測定する能力を説明するための 1 つの指標です。その値は、表面の特徴の高さと、表面の調査に使用される方法によって異なります。主にノイズ抑制に関する一般的な値が、短波長 (S フィルター) およびサンプリング間隔の推奨値と比較して、ISO 25178-3:2012 の表 3 にリストされています。

注記 2:空間周期は空間波長と同じ概念であり、空間周波数の逆数です。

注記 3:光学ツールのD _LIMの値に関連する 1 つの要素は、たとえば レイリー基準 (3.3.7) です。もう 1 つは、表面上の対物レンズの焦点の度合いです。

注記 4:接触ツールのD _LIMの値に関連する 1 つの要素は、スタイラス先端半径r _TIPです (ISO 25178-601 を参照)

注記 5:横方向の周期限界に関連するその他の用語としては、構造解像度と地形的空間解像度がある。

3.1.17

最大局所勾配

プロービング システムによって評価できる表面特徴の最大の局所的傾斜

注記 1: 「ローカルスロープ」という用語は、ISO 4287:1997, 3.2.9 で定義されています。

3.1.18

計器伝達関数

ITF

f _ITF

表面トポグラフィー測定機器が特定の空間周波数を持つ物体表面トポグラフィーにどのように反応するかを記述する空間周波数の関数

注記 1: 理想的には、ITF は、指定された空間周波数の正弦波格子の測定された振幅を教えてくれます。 は回折格子の真の振幅に相対的なものになります。

注記 2:いくつかのタイプの光学機器では、光の波長よりはるかに小さい高さを除き、ITF は高さの非線形関数となる場合があります。

3.1.19

ヒステリシス

x _HYS 、 y _HYS 、 z _HYS

測定装置の特性または特性。装置の表示または特性の値は、前の刺激の方向に依存します。

注記 1:ヒステリシスは、たとえば、刺激の方向が変わった後の移動距離にも依存する可能性があります。

注記 2: 横方向走査システム (3.2.2) の場合、ヒステリシスは主に再位置決め誤差です。

[出典:ISO 14978:2006, 3.24]

3.1.20

（測定器の）計量学的特性

<測定器> 測定結果に影響を与える測定器の特性

注記 1:計測特性の校正が必要な場合があります。

注記 2:計測学的特性は、測定の不確かさに直接的に影響します。

注記 3:面表面性状測定装置の計測学的特性を表 1 に示す。

3.2.1

areal reference guide

component(s) of the instrument that generate(s) the reference surface in which the probing system moves relative to the surface being measured according to a theoretically exact trajectory

Note 1 to entry: In the case of x- and y-scanning areal surface texture measuring instruments, the areal reference guide establishes a reference surface [ISO 25178-2:2012, 3.1.8]. It can be achieved through the use of two linear and perpendicular reference guides [ISO 3274:1996, 3.3.2] or one areal reference surface guide.

3.2.2

lateral scanning system

system that performs the scanning of the surface to be measured in the (x, y) plane

Note 2 to entry: When a measurement consists of a single field of view of a microscope, x- and y-scanning is not used. However, when several fields of view are linked together by stitching methods (see ISO 25178-601), the system is considered to be a scanning system.

3.2.3

drive unit x (respectively y)

component of the instrument that moves the probing system or the surface being measured along the reference guide on the x-axis (respectively y-axis) and returns the horizontal position of the measured point in terms of the lateral x-coordinate (respectively y-coordinate) of the profile

3.2.4

lateral position sensor

component of the drive unit that provides the lateral position of the measured point

Note 1 to entry: The lateral position can be measured or inferred by using, for example, a linear encoder, a laser interferometer, or a counting device coupled with a micrometer screw.

3.2.5

speed of measurement

v_x

speed of the probing system relative to the surface to be measured during the measurement along the x-axis

[SOURCE:ISO 25178‑601:2010, 3.4.13]

3.2.6

static noise

N_S

combination of the instrument and environmental noise on the output signal when the instrument is not scanning laterally

Note 1 to entry:Environmental noise is caused by, e.g. seismic, sonic, and external electromagnetic disturbances.

Note 2 to entry: Notes 2 and 3 in 3.1.9 apply to this definition.

Note 3 to entry: Static noise is included in measurement noise (3.1.10) .

3.2.7

dynamic noise

N_D

noise occurring during the motion of the drive units on the output signal

Note 1 to entry: Notes 2 and 3 in 3.1.9 apply to this definition.

Note 2 to entry: Dynamic noise includes the static noise (3.2.6) .

Note 3 to entry: Dynamic noise is included in measurement noise (3.1.10) .

3.3.1

light source

optical device emitting an appropriate range of wavelengths in a specified spectral region

3.3.2

measurement optical bandwidth

B_λ0

range of wavelengths of light used to measure a surface

Note 1 to entry: Instruments may be constructed with light sources with a limited optical bandwidth and/or with additional filter elements to further limit the optical bandwidth.

3.3.3

measurement optical wavelength

λ₀

effective value of the wavelength of the light used to measure a surface

Note 1 to entry: The measurement optical wavelength is affected by conditions such as the light source spectrum, spectral transmission of the optical components, and spectral response of the image sensor array.

3.3.4

angular aperture

angle of the cone of light entering an optical system from a point on the surface being measured

[SOURCE:ISO 25178‑602:2010, 3.3.3]

3.3.5

half aperture angle

α

one half of the angular aperture (3.3.4)

Note 1 to entry: This angle (see Figure 8) is sometimes also called as half cone angle.

Figure 8 — Half aperture angle

Key

L	lens or optical system
P	focal point
α	half aperture angle

3.3.6

numerical aperture

A_N

sine of the half aperture angle (3.3.5) multiplied by the refractive index n of the surrounding medium

Note 1 to entry:A_N = n sinα

Note 2 to entry: In air for visible light, n ≅ 1.

Note 3 to entry: The numerical aperture is dependent on the wavelength of light. Typically, the numerical aperture is specified for the wavelength that is in the middle of the measurement optical bandwidth (3.3.2) .

3.3.7

Rayleigh criterion

quantity characterizing the spatial resolution of an optical system given by the separation of two-point sources at which the first diffraction minimum of the image of one point source coincides with the maximum of the other

Note 1 to entry: For a theoretically perfect, incoherent optical system with a filled objective pupil, the Rayleigh criterion of the optical system is equal to 0,61 λ₀/A_N.

Note 2 to entry: This parameter is useful for characterizing the instrument response to features with heights much less than λ₀.

3.3.8

Sparrow criterion

quantity characterizing the spatial resolution of an optical system given by the separation of two point sources at which the second derivative of the intensity distribution vanishes between the two-imaged points

Note 1 to entry: For a theoretically perfect incoherent optical system with a filled objective pupil, the Sparrow criterion of the optical system is equal to 0,47 λ₀/A_N, approximately 0,77 times the Rayleigh criterion (3.3.7) .

Note 2 to entry: This parameter is useful for characterizing the instrument response to features with heights much less than λ₀.

Note 3 to entry: Under the same measurement conditions as the notes above, the Sparrow criterion is nearly equal to the spatial period of 0,5 λ₀/A_N, for which the theoretical instrument response falls to zero.

3.4.1

surface film

material deposited onto another surface whose optical properties are different from that surface

Note 1 to entry: This concept may also be called surface layer.

3.4.2

thin film

film whose thickness is such that the top and bottom surfaces cannot be readily separated by the optical measuring system

Note 1 to entry: For some measurement systems with special properties and algorithms, the thicknesses of thin films may be derived.

3.4.3

thick film

film whose thickness is such that the top and bottom surfaces can be readily separated by the optical measuring system

3.4.4

optically smooth surface

surface from which the reflected light is primarily specular and scattered light is not significant

Note 1 to entry: An optically smooth surface behaves locally like a mirror.

Note 2 to entry: A surface that acts as optically smooth under certain conditions such as wavelength range, numerical aperture (3.3.6) , pixel resolution, etc. can act as optically rough when one or more of these conditions change.

3.4.5

optically rough surface

surface that does not behave as an optically smooth surface (3.4.4) , i.e. where scattered light is significant

Note 1 to entry: A surface that acts as optically rough under certain conditions such as wavelength range, numerical aperture, pixel resolution, etc. can act as optically smooth when one or more of these conditions change.

3.4.6

optically non-uniform material

sample with different optical properties in different regions

Note 1 to entry: An optically non-uniform material may result in measured phase differences across the field of view that can be erroneously interpreted as differences in surface height.

3.5.1

focus variation microscopy

FV

surface topography measurement method whereby the sharpness of the surface image (or another property of the reflected light at optimum focus) in an optical microscope is used to determine the surface height at each position along the surface

[SOURCE:ISO 25178‑6:2010, 3.3.9]

3.5.2

focus variation sensor

device that converts the height of points on the surface into signals during measurement using the focus variation method

3.5.3

probing system

<surface texture, focus variation sensor (3.5.2) > components of a focus variation instrument consisting of optical components, a vertical scanner, a digital optical sensor, an illumination system, and an optoelectronic controller

3.5.4

focus variation measurement algorithm

algorithm for analyzing the variation of focus in order to calculate the scan positions where each point is best in focus

3.5.5

focus information

measure to quantify the degree of focus at a specific lateral position in the surface image and at a specific vertical scan position

3.5.6

focus information curve

one-dimensional function where the x-axis contains the different vertical scan positions and the y-axis contains the corresponding focus information (3.5.5) at a specific lateral position in the surface image

3.5.7

light source

<focus variation sensor> source of light containing a continuum of wavelengths in a predefined spectral and spatial range

Note 1 to entry: Possible light sources are coaxial illumination, ring light, and external light sources.

3.5.8

angular range of illumination

α

angular range from which the specimen is illuminated

3.5.8.1

angular range of coaxial illumination

α_I

angular range from which the specimen is coaxially illuminated

Note 1 to entry: The value α_I can be influenced by the choice of the objective.

Note 2 to entry: The value α_I is often related to the angular range of detection (see Figure 10).

Note 3 to entry: In ordinary cases, the value α_I can be derived from the numerical aperture of the objective.

Note 4 to entry: When special illumination sources are used (ring light, external light source, etc., see Figure 9), the angular range of illumination (3.5.8) can be much larger than α_I.

3.5.8.2

minimum incident angle of ring light illumination

β_Imin

minimum incident angle of ring light illumination from which the specimen is illuminated

3.5.8.3

maximum incident angle of ring light illumination

β_Imax

maximum incident angle of ring light illumination from which the specimen is illuminated

Figure 9 — Angular range of illumination

Key

L	lens of optical system
RL	ring light
αI	angular range of coaxial illumination
βImin	minimum incident angle of ring light illumination
βImax	maximum incident angle of ring light illumination
S	specimen

3.5.9

angular range of detection

α_D

angular range of light rays that can be gathered by the objective (see Figure 10)

Figure 10 — Angular range of detection

Key

L	lens of optical system
RL	ring light
αD	angular range of detection
S	specimen

3.5.10

scan height

total range of physical path length traversed by the FV scan

Note 1 to entry: The scan height is usually synonymous with the total displacement of the FV sensor mechanically translated along its optical axis during data acquisition.

3.5.11

polarization

method which allows one to filter out light waves in certain polarization states by using special optical elements called polarizers (3.5.13) or analyzers

3.5.12

analyzer

optical element used to polarize the rays of the light after they have been reflected from the specimen and gathered by the objective

3.5.13

polarizer

optical element used to polarize the rays of the light source (3.5.7) before they are transmitted to the specimen

3.5.14

polarization angle

angle between the polarization direction (3.5.15) of the analyzer and the polarizer

3.5.15

polarization direction

direction of the electric vector the light waves that are transmitted by a polarizing optical element

3.5.16

sensor settings

settings that influence how the sensor converts the light information into a digital signal

Note 1 to entry: Typical settings are exposure time (3.5.18) and gamma (3.5.17) .

3.5.17

gamma

sensor setting that performs a non-linear transformation of the sensor response in relation to exposure using an exponential function

3.5.18

exposure time

amount of time during which a photo sensitive material is acted upon by light

3.5.19

roughness threshold

minimum S_q value of a workpiece at a certain short wavelength cut-off spatial frequency needed for proper measurements