ISO 25178-603:2025
(Main)Geometrical product specifications (GPS) — Surface texture: Areal — Part 603: Design and characteristics of non-contact (phase shifting interferometry) instruments
Geometrical product specifications (GPS) — Surface texture: Areal — Part 603: Design and characteristics of non-contact (phase shifting interferometry) instruments
This document specifies the design and metrological characteristics of phase shifting interferometry (PSI) instruments for the areal measurement of surface topography. Because surface profiles can be extracted from areal surface topography data, the methods described in this document are also applicable to profiling measurements.
Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface: Surfacique — Partie 603: Conception et caractéristiques des instruments sans contact (à interférométrie à glissement de franges)
Le présent document spécifie la conception et les caractéristiques métrologiques des instruments à interférométrie à glissement de franges (PSI) pour le mesurage surfacique de la topographie de surface. Comme les profils de surface peuvent être extraits des données de topographie de surface surfacique, les méthodes décrites dans le présent document s'appliquent également aux mesurages de profil.
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ISO 25178-603
Second edition
Geometrical product specifications
2025-02
(GPS) — Surface texture: Areal —
Part 603:
Design and characteristics of
non-contact (phase shifting
interferometry) instruments
Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface:
Surfacique —
Partie 603: Conception et caractéristiques des instruments sans
contact (à interférométrie à glissement de franges)
Reference number
© ISO 2025
All rights reserved. Unless otherwise specified, or required in the context of its implementation, no part of this publication may
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or ISO’s member body in the country of the requester.
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Published in Switzerland
ii
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Instrument requirements . 3
5 Metrological characteristics . 4
6 Design features . 4
7 General information . 4
Annex A (informative) Principles of PSI instruments for areal surface topography measurement . 5
Annex B (informative) Sources of measurement error for PSI instruments .10
Annex C (informative) Relationship to the GPS matrix model . 14
Bibliography .15
iii
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through
ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee
has been established has the right to be represented on that committee. International organizations,
governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely
with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are described
in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the different types
of ISO document should be noted. This document was drafted in accordance with the editorial rules of the
ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
ISO draws attention to the possibility that the implementation of this document may involve the use of (a)
patent(s). ISO takes no position concerning the evidence, validity or applicability of any claimed patent
rights in respect thereof. As of the date of publication of this document, ISO had not received notice of (a)
patent(s) which may be required to implement this document. However, implementers are cautioned that
this may not represent the latest information, which may be obtained from the patent database available at
www.iso.org/patents. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and expressions
related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the World Trade
Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 213, Dimensional and geometrical product
specifications and verification, in collaboration with the European Committee for Standardization (CEN)
Technical Committee CEN/TC 290, Dimensional and geometrical product specification and verification, in
accordance with the Agreement on technical cooperation between ISO and CEN (Vienna Agreement).
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 25178-603:2013), which has been technically
revised.
The main changes are as follows:
— removal of the terms and definitions now specified in ISO 25178-600;
— revision of all terms and definitions for clarity and consistency with other ISO standards documents;
— addition of Clause 4 for instrument requirements, which summarizes normative features and
characteristics;
— addition of Clause 5 on metrological characteristics;
— addition of Clause 6 on design features, which clarifies the types of instruments relevant to this document;
— addition of an information flow concept diagram in Clause 4;
— revision of Annex A describing the principles of instruments addressed by this document;
— addition of Annex B on metrological characteristics and influence quantities, replacement of the
normative table of influence quantities with an informative description of common error sources and
how these relate to the metrological characteristics in ISO 25178-600.
A list of all parts in the ISO 25178 series can be found on the ISO website.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www.iso.org/members.html.
iv
Introduction
This document is a geometrical product specification (GPS) standard and is to be regarded as a general GPS
standard (see ISO 14638). It influences chain link F of the chains of standards on profile and areal surface
texture.
The ISO GPS matrix model given in ISO 14638 gives an overview of the ISO GPS system of which this document
is a part. The fundamental rules of ISO GPS given in ISO 8015 apply to this document and the default decision
rules given in ISO 14253-1 apply to the specifications made in accordance with this document, unless
otherwise indicated.
For more detailed information on the relation of this document to other standards and the GPS matrix model,
see Annex C.
This document includes terms and definitions relevant to the phase shifting interferometry (PSI)
instruments for the measurement of areal surface topography. Annex A briefly summarizes PSI instruments
and methods to clarify the definitions and to provide a foundation for Annex B, which describes common
sources of uncertainty and their relation to the metrological characteristics of PSI.
NOTE Portions of this document, particularly the informative sections, describe patented systems and methods.
This information is provided only to assist users in understanding the operating principles of PSI instruments. This
document is not intended to establish priority for any intellectual property, nor does it imply a license to proprietary
technologies described herein.
v
International Standard ISO 25178-603:2025(en)
Geometrical product specifications (GPS) — Surface
texture: Areal —
Part 603:
Design and characteristics of non-contact (phase shifting
interferometry) instruments
1 Scope
This document specifies the design and metrological characteristics of phase shifting interferometry (PSI)
instruments for the areal measurement of surface topography. Because surface profiles can be extracted
from areal surface topography data, the methods described in this document are also applicable to profiling
measurements.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content constitutes
requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For undated references,
the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 25178-600:2019, Geometrical product specifications (GPS) — Surface texture: Areal — Part 600:
Metrological characteristics for areal topography measuring methods
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 25178-600 and the following apply.
ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
3.1
phase shifting interferometry
PSI
method for measuring areal surface topography from the surface height dependence of an interferometric
signal, whereby the interference phase is estimated from two or more digitized interference images acquired
over a sequence of controlled phase shifts
Note 1 to entry: In this document, PSI refers specifically to methods that employ time-dependent phase shifting
mechanisms (3.8). Other methods of acquiring and analysing interference patterns, including parallel or instantaneous
methods using polarization or carrier fringes, are outside the scope of this document.
Note 2 to entry: ISO/TR 14999-2:2019, 6.4.4, provides further information on synchronous detection and PSI.
Note 3 to entry: PSI instruments are most often employed for measurements of optically smooth surfaces, as defined
in ISO 25178-600:2019, 3.4.4.
3.2
interference objective
microscope objective adapted with a reference path and reference surface for the generation of interference
patterns superimposed on the image of a sample surface
Note 1 to entry: Interference objectives are used in PSI (3.1) instruments that are configured as microscopes. Other
configurations of PSI instruments, particularly for fields of view larger than about 10 mm, can have interferometer
designs that are not based on microscope objectives.
Note 2 to entry: Annex A provides example types of interference objective in common usage.
3.3
linear phase shifting interferometry
linear PSI
PSI (3.1) method that relies on sampling an interference signal over a sequence of evenly spaced interference
phase shifts
3.4
sinusoidal phase shifting interferometry
sinusoidal PSI
PSI (3.1) method that relies on sampling an interference signal over a sequence of sinusoidally-varying
interference phase shifts
3.5
phase shifting interferometry algorithm
PSI algorithm
algorithm for the data processing procedure, including the mathematical equations, used to calculate the
topography from two or more digitized interference images acquired over a sequence of controlled phase shifts
3.6
equivalent wavelength
λ
eq
constant value equal to twice the change in surface topography height that produces one full cycle of
interference phase change (equivalent to one interference fringe)
Note 1 to entry: The equivalent wavelength is a definition in the context of PSI (3.1) for the measurement
optical wavelength, defined as the “effective value of the wavelength of the light used to measure a surface” in
ISO 25178-600:2019, 3.3.3.
Note 2 to entry: This definition corresponds to the measurement configuration described in Annex A. There can be
different definitions for other measurement configurations.
Note 3 to entry: The equivalent wavelength can be calculated from contributions such as the light source wavelength
together with other factors related to the instrument design, or can be calibrated using a procedure corresponding to
the definition of the equivalent wavelength.
3.7
phase change on reflection
PCOR
change in interference phase attributable to the optical properties of a sample surface independent of
surface height
Note 1 to entry: The PCOR is most relevant to non-dielectric materials such as metals and surfaces that have thin
layers of differing materials producing thin-film effects.
Note 2 to entry: The PCOR can vary over the sample surface comprised of an optically non-uniform material (see
ISO 25178-600:2019, 3.4.6).
3.8
phase shifting mechanism
device that imparts controlled phase shifts to an interference signal
Note 1 to entry: The phase shift mechanism can generate phase shifts by an axial scan motion of the
...
Norme
internationale
ISO 25178-603
Deuxième édition
Spécification géométrique des
2025-02
produits (GPS) — État de surface:
Surfacique —
Partie 603:
Conception et caractéristiques
des instruments sans contact (à
interférométrie à glissement de
franges)
Geometrical product specifications (GPS) — Surface
texture: Areal —
Part 603: Design and characteristics of non-contact (phase
shifting interferometry) instruments
Numéro de référence
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Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette
publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
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CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
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Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .vi
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Exigences d'instrument . 3
5 Caractéristiques métrologiques . .4
6 Éléments de conception .4
7 Informations générales.4
Annexe A (informative) Principes des instruments pour le mesurage par topographie de
surface surfacique . 5
Annexe B (informative) Sources d'erreur de mesure pour les instruments PSI .11
Annexe C (informative) Relation avec le modèle de matrice GPS .15
Bibliographie .16
iii
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux
de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général
confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire
partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a
été rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir
www.iso.org/directives).
L’ISO attire l’attention sur le fait que la mise en application du présent document peut entraîner l’utilisation
d’un ou de plusieurs brevets. L’ISO ne prend pas position quant à la preuve, à la validité et à l’applicabilité de
tout droit de propriété revendiqué à cet égard. À la date de publication du présent document, l’ISO n'avait pas
reçu notification qu’un ou plusieurs brevets pouvaient être nécessaires à sa mise en application. Toutefois,
il y a lieu d’avertir les responsables de la mise en application du présent document que des informations
plus récentes sont susceptibles de figurer dans la base de données de brevets, disponible à l'adresse
www.iso.org/brevets. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne pas avoir identifié tout ou partie de
tels droits de propriété.
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données pour
information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion de
l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles techniques au
commerce (OTC), voir www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 213, Spécifications et vérification
dimensionnelles et géométriques des produits, en collaboration avec le comité technique CEN/TC 290,
Spécification dimensionnelle et géométrique des produits, et vérification correspondante, du Comité européen
de normalisation (CEN) conformément à l’Accord de coopération technique entre l’ISO et le CEN (Accord de
Vienne).
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 25178-603:2013), qui a fait l'objet d'une
révision technique.
Les principales modifications sont les suivantes:
— retrait des termes et définitions maintenant spécifiés dans l'ISO 25178-600;
— révision de tous les termes et définitions pour la clarté et la cohérence avec les autres documents
normatifs ISO;
— ajout de l’Article 4 pour les exigences de l'instrument qui résume les éléments et caractéristiques
normatifs;
— ajout de l’Article 5 sur les caractéristiques métrologiques;
— ajout de l’Article 6 sur les éléments de conception, qui clarifie les types d'instruments applicables au
présent document;
— ajout d’un diagramme conceptuel de flux d'information à l'Article 4;
— révision de l'Annexe A qui décrit les principes des instruments couverts par le présent document;
iv
— ajout de l’Annexe B sur les caractéristiques métrologiques et sur les grandeurs; remplacement du tableau
normatif des grandeurs d'influence, avec une description informative des sources d'erreur communes et
comment elles sont liées aux caractéristiques métrologiques dans l'ISO 25178-600.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 25178 se trouve sur le site web de l'ISO.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes se
trouve à l’adresse www.iso.org/fr/members.html.
v
Introduction
Le présent document est une norme de spécification géométrique des produits (GPS) et doit être considérée
comme une norme GPS générale (voir l'ISO 14638). Elle influence le maillon F de la chaîne de normes
concernant l'état de surface du profil et l'état de surface surfacique.
Le modèle de matrice ISO GPS de l'ISO 14638 donne une vue d'ensemble du système ISO GPS, dont le présent
document fait partie. Les principes fondamentaux de l'ISO GPS donnés dans l'ISO 8015 s'appliquent au présent
document et les règles de décision par défaut données dans l'ISO 14253-1 s'appliquent aux spécifications
faites conformément au présent document, sauf indication contraire.
Pour de plus amples informations sur la relation du présent document avec les autres normes et le modèle
de matrice GPS, voir l'Annexe C.
Le présent document inclut des termes et définitions pertinents pour les instruments à interférométrie
à glissement de franges (PSI) pour le mesurage de topographie de surface surfacique. L'Annexe A résume
brièvement les instruments et méthodes PSI permettant de clarifier les définitions et de fournir une base
pour l'Annexe B qui décrit les sources courantes d'incertitude et leur relation avec les caractéristiques
métrologiques de la PSI.
NOTE Certaines parties du présent document, en particulier les parties informatives, décrivent des systèmes
et méthodes brevetés. Ces informations ne sont fournies que dans le but d'aider les utilisateurs à comprendre les
principes de fonctionnement des instruments PSI. Le présent document n'est ni destiné à privilégier un quelconque
droit de propriété intellectuelle, ni ne concède de licence d'utilisation de techniques brevetées décrites ici.
vi
Norme internationale ISO 25178-603:2025(fr)
Spécification géométrique des produits (GPS) — État de
surface: Surfacique —
Partie 603:
Conception et caractéristiques des instruments sans contact
(à interférométrie à glissement de franges)
1 Domaine d'application
Le présent document spécifie la conception et les caractéristiques métrologiques des instruments à
interférométrie à glissement de franges (PSI) pour le mesurage surfacique de la topographie de surface.
Comme les profils de surface peuvent être extraits des données de topographie de surface surfacique, les
méthodes décrites dans le présent document s'appliquent également aux mesurages de profil.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu'ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour
les références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 25178-600:2019, Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface: Surfacique — Partie 600:
Caractéristiques métrologiques pour les méthodes de mesure par topographie surfacique
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et les définitions de l'ISO 25178-600, ainsi que les suivants
s'appliquent.
L'ISO et l'IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en normalisation,
consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l'adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l'adresse https:// www .electropedia .org/
3.1
interférométrie à glissement de franges
PSI
méthode de mesure de la topographie de surface surfacique à partir de la dépendance à la hauteur de surface
d'un signal interférométrique, par laquelle la phase d'interférence est estimée à partir de deux images
d'interférence numérisées, ou plus, acquises sur une séquence de glissements de franges contrôlés
Note 1 à l'article: Dans le présent document, PSI fait spécifiquement référence aux méthodes qui emploient des
mécanismes par glissement de franges (3.8) dépendant du temps. D'autres méthodes d'acquisition et d'analyse des
motifs d'interférence, y compris des méthodes parallèles ou instantanées utilisant la polarisation ou les franges
porteuses, sont exclues du domaine d'application du présent document.
Note 2 à l'article: L'ISO/TR 14999-2:2019, 6.4.4, fournit des informations supplémentaires sur la détection synchrone
et la PSI.
Note 3 à l'article: Les instruments PSI sont plus souvent employés pour des mesurages de surfaces optiquement lisses,
telles que définies dans l'ISO 25178-600:2019, 3.4.4.
3.2
objectif interférentiel
objectif de microscope adapté avec un trajet de référence et une surface de référence pour la génération de
motifs d'interférence superposés sur l'image d'une surface de l'échantillon
Note 1 à l'article: Les objectifs interférentiels sont utilisés dans les instruments à PSI (3.1) qui sont configurés comme
des microscopes. D'autres configurations d'instruments PSI, en particulier pour les champs de vision supérieurs à
environ 10 mm, peuvent avoir des conceptions d'interféromètre qui ne sont pas basées sur des objectifs de microscope.
Note 2 à l'article: L'Annexe A fournit en exemple des types d'objectif interférentiel couramment utilisés.
3.3
interférométrie à glissement de franges linéaires
PSI linéaire
méthode PSI (3.1) qui repose sur l'échantillonnage d'un signal d'interférence sur une séquence de glissements
de franges d'interférence uniformément espacés
3.4
interférométrie à glissement de franges sinusoïdales
PSI sinusoïdale
méthode PSI (3.1) qui repose sur l'échantillonnage d'un signal d'interférence sur une séquence de glissements
de franges d'interférence variant sinusoïdalement
3.5
algorithme d'interférométrie à glissement de franges
algorithme PSI
algorithme pour la procédure de traitement de données, y compris les équations mathématiques, uti
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.