平行平板は典型的な透過型光学素子として、光学検査、半導体製造、防衛装備などの分野で広く利用されており、その光学的均一性はシステム性能に重要な影響を与えます。従来の高精度光学均一性測定における干渉重畳の分離困難、多フレーム取得の長時間化、環境ノイズ抑制の困難といった問題に対し、深層学習に基づく単一フレーム干渉解離による平行平板光学均一性高精度測定法を提案します。重畳干渉像と単面干渉像間のマッピングモデルを構築し、単一フレームの重畳干渉像を解離することで、前後表面それぞれの単面干渉像を取得し、干渉縞の有効な分離を実現します。単一フレーム干渉像から生成される等位相間隔シーケンスを仮想位相シフト再構成により再構築し、従来の五段階位相シフト法と組み合わせて位相抽出と面形再構成を行うことで、平行平板の光学均一性高精度検出を達成します。二段階の畳み込みニューラルネットワークモデルを構築し、第1段階ネットワークで重畳縞から単面縞へのマッピングを行い、第2段階ネットワークで五段階位相シフトシーケンスの生成と前後表面の面形算出を完了します。深層学習に基づく単一フレーム干渉解離平行平板光学均一性測定装置を構築し、Φ75 mm及びΦ50 mmの平行平板試料を用いて実験検証を行いました。実験結果は、本方法で測定した光学均一性の結果がZYGO干渉計の測定結果と良好に一致し、絶対偏差は10^-7のオーダーに達しており、単一フレームの重畳干渉像の取得のみで、平行平板の光学均一性を高精度かつ迅速に測定可能であり、光学部品の高スループット及び現場検査に技術的支援を提供できます。

平行平板;光学均一性;深層学習;干渉解離;高精度