JP2001227929A

JP2001227929A - 角度測定方法及び角度測定装置

Info

Publication number: JP2001227929A
Application number: JP2000036224A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Takai; 雅明高井
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-02-15
Filing date: 2000-02-15
Publication date: 2001-08-24

Abstract

(57)【要約】【課題】任意の角度の頂角を有する被検物に対する角
度の測定を高精度に行える汎用性の高い角度測定方法を
提供する。【解決手段】干渉光学系を利用するとともに被検物６
を回転機構により被検物６の頂角の角度α±εと同等の
所定の角度αだけ回転させ、その回転前後において測定
光軸φに相対する被検物６の各々の反射面Ａ，Ｂから干
渉縞を取得し、その干渉縞の解析によりその測定光軸φ
に対する各々の反射面Ａ，Ｂの傾斜角度εa，εbを測定
し、これらの各反射面Ａ，Ｂの傾斜角度εa，εbと被検
物６の回転角度αとから、既知の回転角度αに対する増
減値εa＋εbを演算するで、頂角Ｃの任意の角度をオー
トコリメータ等を利用する場合よりも高精度に測定でき
るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリズム等の各種
光学素子、特に複数個の頂角を有するアレイ状素子など
の被検物の頂角の角度の検出、検査に適した角度測定方
法及び角度測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、プリズム等の光学素子に関して
は、その屈折率測定や製品精度、検査などの各種目的で
その特性を測定する必要があり、その一つとして、頂角
の角度測定がある。このような頂角の角度測定に関して
は、例えば、特開平６−１６７３２５号公報によれば、
回転機構により回転させたプリズム等の試料の角度をオ
ートコリメータによる測定量で補正する手法を用いて被
検面の頂角の角度を測定しており、このようなオートコ
リメータ法が角度測定の基本的な方法と言える。

【０００３】また、特開平１１−１８３１４８号公報に
よれば、任意の角度面を持つ被検物の設置誤差を除去す
る目的で干渉光学系を用いているが、実際の頂角の角度
測定は対向して置かれたオートコリメータにより行うよ
うにしている。即ち、被検物の頂角を形成する２つの角
度面のうちの１つの面を基準面、他の面を測定面とし
て、回転機構により被検物を回転させた角度をオートコ
リメータによる測定量で補正する方法を用いている。

【０００４】また、干渉計を用いた角度測定として、従
来よりＶ溝形状の直角度（内側角）の誤差測定がある。
その手法は、平行光を入射し、内側角の各側面で都合２
回反射した光により得られた干渉縞を解析するものであ
る。

【０００５】測定対象とする角度を直角（９０°）に限
定した場合には、外側角においても頂角測定として干渉
計やオートコリメータを用いた手法が広く知られてい
る。しかし、何れも反対面（プリズムを想定した場合の
底面）での反射若しくは透過を利用しており、例えばそ
の反対面がレンズ面を持つような複雑な光学素子には利
用できない不具合がある。もっとも、この点に関する対
処技術としては、特開平１１−１７３８２５号公報に示
されるように、被検物と等しい屈折率のマッチング液を
用いて反対面の影響をキャンセルするようにしたものが
あるが、マッチング液を用いる点で汎用性に欠け、大掛
かりな対応策といえる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような従来技術を
考えた場合、基本的には、直角度測定等に限られたもの
であり、任意の角度を測定するような汎用性に欠ける上
に、オートコリメータを単独で又は併用するものであ
り、測定精度の上でも必ずしも高精度であるとは言い難
い。特に、アレイ状プリズムのように複数個の頂角がア
レイ状に形成された光学素子についてその頂角の角度を
測定しようとする場合には、上述したような従来技術で
は測定不可能、若しくは、測定可能であっても極めて面
倒な手順を経なければならず実質的に不可能なものであ
る。

【０００７】さらには、製品としての合否検査等のため
の頂角測定を行う上では、必ずしも頂角の角度自体の測
定が必要ではなく、合格条件を満たした所定の基準品
（原器ブロック）との対比で被検物の頂角のばらつきが
合格許容範囲内にあるか否かを比較検査できれば、量産
過程における検査として好都合であるが、上述したよう
な従来技術ではこのような検査は行えないものである。
アレイ状プリズムのように複数個の頂角がアレイ状に形
成された光学素子に関して各頂角の角度のばらつき検査
等についても同様である。

【０００８】そこで、本発明は、任意の角度の頂角を有
する被検物に対する角度の測定を高精度に行える汎用性
の高い角度測定方法及び角度測定装置を提供することを
目的とする。

【０００９】また、複数個の頂角をアレイ状に有するア
レイ状素子を被検物とする場合にも各頂角の角度の測定
を容易かつ高精度に行える汎用性の高い角度測定方法及
び角度測定装置を提供することを目的とする。

【００１０】また、検査用途に適した比較検査、ばらつ
き検査を容易に行える角度測定方法及び角度測定装置を
提供することを目的とする。

【００１１】さらには、各種要因により生ずる各種誤差
成分を適正に補正でき、より一層高精度化を図れる角度
測定方法及び角度測定装置を提供することを目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明の角
度測定方法は、隣り合う反射面により頂角が形成された
被検物について前記頂角を形成する前記反射面のうちの
一方の反射面を干渉光学系の測定光軸に相対させる第１
の工程と、この第１の工程により前記測定光軸に相対さ
せた前記一方の反射面の干渉縞を前記干渉光学系により
取得する第２の工程と、この第２の工程により取得され
た干渉縞を解析して前記測定光軸に対する前記被検物の
前記一方の反射面の傾斜角度を測定する第３の工程と、
この第３の工程後に、回転機構により前記被検物を前記
測定光軸に直交する方向に所定の角度だけ回転させる第
４の工程と、この第４の工程により回転させた前記被検
物の前記頂角を形成する前記反射面のうちの他方の反射
面を前記干渉光学系の測定光軸に相対させる第５の工程
と、この第５の工程により前記測定光軸に相対させた前
記他方の反射面の干渉縞を前記干渉光学系により取得す
る第６の工程と、この第６の工程により取得された干渉
縞を解析して前記測定光軸に対する前記被検物の前記他
方の反射面の傾斜角度を測定する第７の工程と、を有
し、これらの第１ないし第７の工程を経て測定された各
反射面の傾斜角度と前記被検物を回転させた回転角度と
に基づく演算処理により前記被検物の前記頂角の角度を
測定するようにした。

【００１３】従って、干渉光学系を利用するとともに被
検物を回転機構により所定の角度だけ回転させ、その回
転前後において測定光軸に相対する被検物の各々の反射
面から干渉縞を取得しその干渉縞の解析によりその測定
光軸に対する各々の反射面の傾斜角度を測定すること
で、これらの各反射面の傾斜角度と被検物の回転角度と
から、回転角度に対する増減値を演算することにより、
被検物の隣り合う反射面により形成される頂角の角度を
オートコリメータ等を利用する場合よりも高精度に測定
できる。この際、被検物を回転させる回転角度を被検物
の頂角の角度と同等の角度として回転の前後で各々の反
射面により干渉縞を生じさせるようにすればよく、測定
すべき被検物の頂角の角度が任意であり、測定対象に対
する汎用性の高いものとなる。

【００１４】請求項２記載の発明は、請求項１記載の角
度測定方法において、隣り合う反射面により形成された
頂角の角度が既知の原器ブロックを前記被検物として、
前記第１ないし第７の工程を経て測定された各反射面の
傾斜角度と前記原器ブロックを回転させた回転角度とに
基づく演算処理により前記原器ブロックの前記頂角の角
度を測定した後、その測定された前記原器ブロックの前
記頂角の角度と前記原器ブロックの既知の角度との対比
により、前記被検物を回転させる際の前記回転機構の回
転角度の誤差量を算出し、算出された回転角度の誤差量
に基づきその誤差分を補正するようにした。

【００１５】従って、回転機構による被検物の回転角度
の精度が測定精度に大きく関与するが、この回転機構に
よる回転角度に誤差があったとしても頂角の角度が既知
の原器ブロックを用いて同一の方法によりその角度を測
定して既知の角度と比較することにより、回転角度の誤
差量を取得することができるので、その誤差分を補正す
ることにより、回転角度の精度が高い状態での測定と等
価的な高精度な測定結果を得ることができる。

【００１６】請求項３記載の発明は、請求項２記載の角
度測定方法において、算出された誤差量に基づき、測定
された前記被検物の頂角の角度を補正するようにした。

【００１７】従って、測定された被検物の頂角の角度の
データ自体を補正することにより、補正処理が容易であ
る。

【００１８】請求項４記載の発明は、請求項２記載の角
度測定方法において、算出された誤差量に基づき、前記
被検物を回転させる前記回転機構の回転角度を補正する
ようにした。

【００１９】従って、算出された誤差量分について回転
機構の回転角度を補正することにより、それ以後の補正
の必要性が減少する。

【００２０】請求項５記載の発明の角度測定方法は、互
いに隣り合う反射面により頂角が形成された被検物と原
器ブロックとについて各々の前記頂角を形成する前記反
射面のうちの各々の一方の反射面を干渉光学系の測定光
軸に相対させる第１の工程と、この第１の工程により前
記測定光軸に相対させたこれらの一方の反射面の干渉縞
を前記干渉光学系により同一視野内で取得する第２の工
程と、この第２の工程により取得された各々の干渉縞を
解析して前記原器ブロックの前記一方の反射面に対する
前記被検物の前記一方の反射面の傾斜角度を測定する第
３の工程と、この第３の工程後に、回転機構により前記
被検物及び前記原器ブロックを前記測定光軸に直交する
方向に所定の角度だけ回転させる第４の工程と、この第
４の工程により回転された前記被検物及び前記原器ブロ
ックの各々の前記頂角を形成する前記反射面のうちの各
々の他方の反射面を前記干渉光学系の測定光軸に相対さ
せる第５の工程と、この第５の工程により前記測定光軸
に相対させたこれらの他方の反射面の干渉縞を前記干渉
光学系により同一視野内で取得する第６の工程と、この
第６の工程により取得された各々の干渉縞を解析して前
記原器ブロックの前記他方の反射面に対する前記被検物
の前記他方の反射面の傾斜角度を測定する第７の工程
と、を有し、これらの第１ないし第７の工程を経て測定
された前記被検物の各反射面の傾斜角度に基づく演算処
理により前記原器ブロックの前記頂角を基準とする相対
的な前記被検物の前記頂角の角度を測定するようにし
た。

【００２１】従って、基本的には請求項１記載の発明の
場合と同様に干渉光学系を利用して被検物の頂角を形成
する各々の反射面の干渉縞を解析する方法を採るが、こ
のとき、比較対象となる原器ブロックについても同時に
その被検物の頂角を形成する各々の反射面の干渉縞を解
析して、原器ブロックの各々の反射面に対する被検物の
各々の反射面の傾斜角度を測定し、被検物の各反射面の
傾斜角度に基づく演算処理により原器ブロックの頂角を
基準とする相対的な被検物の頂角の角度を測定すること
で、原器ブロックの頂角との比較検査が可能となり、原
器ブロックを基準とする被検物の合否判定等に活用でき
る。この場合、原器ブロックの頂角は被検物の頂角と同
等であればよく、特に原器ブロックの頂角の角度が既知
であれば、被検物の頂角の相対的な角度測定のみならず
絶対的な角度測定も併せて可能となる。

【００２２】請求項６記載の発明は、請求項１ないし５
の何れか一に記載の角度測定方法において、各々隣り合
う反射面により形成される頂角を同一平面内で複数個有
するアレイ状素子を前記被検物とし、前記第２の工程及
び前記第６の工程で複数個の前記頂角に関わる複数の前
記反射面の干渉縞を前記干渉光学系により同一視野内で
取得し、前記第３の工程及び前記第７の工程で前記同一
視野内で取得された各々の反射面の干渉縞を個別に解析
して各々の反射面の傾斜角度を個別に測定するようにし
た。

【００２３】従って、干渉光学系による干渉縞を利用す
る測定方法によれば、参照平面板から被検物の測定面ま
での距離が影響しないため、干渉光学系の測定光軸に相
対する面に距離の異なる複数の反射面が存在することと
なる頂角を複数個有するアレイ状素子の場合にも同一視
野内としても特に支障なく各々の頂角の角度を並行して
同時的に測定することができ、アレイ状素子の頂角の角
度測定が容易となる。

【００２４】請求項７記載の発明は、請求項６記載の角
度測定方法において、前記第２ないし前記第３の工程及
び前記第６ないし前記第７の工程について、前記被検物
を移動機構により前記干渉光学系の前記測定光軸に直交
するアレイ方向に移動させる第８の工程と、この第８の
工程による移動の際に前記同一視野内で順次測定される
複数個の前記反射面のうち少なくとも１つ以上の前記反
射面が次の視野内で重複して測定されるように移動させ
る第９の工程と、この第９の工程により重複して測定さ
れた前記反射面の測定結果同士を対比させてその測定結
果が同一となるように重複して測定された前記反射面を
繋ぎ合せる第１０の工程と、を有し、前記被検物の複数
個の頂角の各角度を順次相対的に測定するようにした。

【００２５】従って、アレイ状素子を被検物とする場合
において全ての頂角を形成する全ての反射面を干渉光学
系の同一視野内に一度に配設させることができない場合
においては、移動機構により被検物をそのアレイ方向に
移動させることにより順次視野内に配設させて測定する
こととなるが、この際、少なくとも１つの反射面が次の
視野内で重複して測定されるように送りを制御し、重複
して測定された反射面の結果同士を比較して同一の測定
結果となるように繋ぎ合せることにより、異なる視野間
についての被検物の移動に際して生ずる誤差分を相殺す
る形での異なる視野間の合成となり、かつ、各頂角の相
対的な角度測定であるので、長いアレイ状素子に関する
各頂角の角度のばらつき検査を容易に行える。アレイ状
素子の場合、個々の頂角の角度自体の測定よりも各頂角
間の角度のばらつきの大小の方が問題となることが多い
ので、ばらつき検査を行えるメリットは大きい。

【００２６】請求項８記載の発明は、請求項６記載の角
度測定方法において、前記第２ないし前記第３の工程及
び前記第６ないし前記第７の工程について、前記被検物
を移動機構により前記干渉光学系の前記測定光軸に直交
するアレイ方向に移動させる第８の工程と、この第８の
工程による移動の際に前記同一視野内で順次測定される
複数個の前記反射面のうち少なくとも１つ以上の前記反
射面が次の視野内で重複して測定されるように移動させ
る第９の工程と、この第９の工程により重複して測定さ
れた前記反射面の測定結果同士を対比させて両者間の測
定誤差を算出する第１０の工程と、を有し、異なる視野
間の各頂角の角度の測定結果を前記測定誤差分だけ補正
するようにした。

【００２７】従って、基本的には請求項７記載の発明の
場合と同様に干渉光学系を利用する測定方法をベースと
し、長いアレイ状素子で全ての頂角が一度に同一視野内
に入らない状況下に少なくとも１つの反射面が次の視野
内で重複するように送りを制御する方法とするが、本来
同一の測定結果となるべき重複して測定された反射面の
結果同士を比較することで両者間の誤差を算出し、その
誤差分を補正することにより、異なる視野間についての
被検物の移動に際して生ずる誤差分が補正される形で各
々の頂角の角度を測定できる。

【００２８】請求項９記載の発明は、請求項６記載の角
度測定方法において、前記第２ないし第３の工程及び前
記第６ないし前記第７の工程について、前記被検物を移
動機構により前記干渉光学系の前記測定光軸に直交する
アレイ方向に移動させる第８の工程と、この第８の工程
による移動の際に生ずる前記移動機構の姿勢変化量を検
出する第９の工程と、を有し、検出された前記姿勢変化
量を測定誤差としてその誤差分を補正するようにした。

【００２９】従って、基本的には干渉光学系を利用する
測定方法をベースとするが、長いアレイ状素子で全ての
頂角が一度に同一視野内に入らない状況下において、被
検物をアレイ方向に移動させる移動機構自身の姿勢変化
量を検出し、これを測定誤差として補正させるようにす
ることで、必ずしも１つの反射面が次の視野内で重複す
るような送り制御としなくても、実質的に異なる視野間
の測定結果を連続させることができ、全体に亘って被検
物の移動に際して生ずる誤差の影響を受けない高精度な
頂角の角度の測定が可能となる。

【００３０】請求項１０記載の発明は、請求項９記載の
角度測定方法において、検出された前記姿勢変化量を測
定誤差として異なる視野間の各頂角の角度の測定結果に
フィードバックさせてその測定結果を前記測定誤差分だ
け補正するようにした。

【００３１】従って、測定された被検物の頂角の角度の
データ自体をフィードバック補正することにより、補正
処理が容易である。

【００３２】請求項１１記載の発明は、請求項９記載の
角度測定方法において、検出された前記姿勢変化量を測
定誤差として前記移動機構にフィードバックさせてその
測定誤差分を補正するようにした。

【００３３】従って、検出された姿勢変化量に相当する
測定誤差分を移動機構にフィードバックさせてその送り
を補正することにより、それ以後の補正の必要性が減少
する。

【００３４】請求項１２記載の発明は、請求項１ないし
１１の何れか一に記載の角度測定方法において、前記干
渉光学系が有する参照平面板の形状誤差分を算出してそ
の干渉縞の解析結果を補正するようにした。

【００３５】従って、干渉光学系においては干渉縞を生
じさせるために参照平面板が用いられるが、参照平面板
自身も少なからず形状誤差を有しており、その形状誤差
が測定誤差の一因となるが、３面合わせ法などにより参
照平面板の形状誤差分を算出してその分を補正させるこ
とより、参照平面板の有する形状誤差の影響を受けない
高精度な測定が可能となる。

【００３６】請求項１３記載の発明は、請求項１ないし
１２の何れか一に記載の角度測定方法において、測定雰
囲気の温湿度を検出しその温湿度に基づき干渉縞の解析
結果を補正するようにした。

【００３７】従って、干渉光学系においては参照平面板
や被検物を照明するための光源としてレーザ光源などを
備えているが、このようなレーザ光源は測定雰囲気の温
湿度変化の影響を受けてそのレーザ光の波長が変動し、
発生する干渉縞等に影響し測定結果に影響を及ぼすが、
レーザ光源の波長−温湿度特性等に基づき検出された温
湿度により補正をすることにより、測定雰囲気の温湿度
変化の影響を受けない高精度な測定が可能となる。

【００３８】請求項１４記載の発明の角度測定装置は、
隣り合う反射面により頂角が形成された被検物を保持す
る保持機構と、参照平面板を有する干渉光学系と、前記
干渉光学系の前記測定光軸に直交する方向に回転軸を有
して前記保持機構により保持された前記被検物を回転さ
せる回転機構と、前記反射面が前記干渉光学系の測定光
軸に相対するように前記被検物を前記回転機構により所
定の角度だけ回転させる回転制御手段と、前記回転機構
の回転角度を検出する回転角度検出手段と、前記回転機
構による回転前後の前記測定光軸に相対した前記各反射
面から干渉縞を取得しその干渉縞の解析により前記測定
光軸に対する前記各反射面の傾斜角度を測定する解析手
段と、この解析手段により得られる各反射面の傾斜角度
と前記回転角度検出手段により検出された前記回転機構
の回転角度とに基づく演算処理により前記被検物の前記
頂角の角度を測定する演算手段と、を備える。

【００３９】従って、干渉光学系を利用するとともに被
検物を回転機構により所定の角度だけ回転させ、その回
転前後において測定光軸に相対する被検物の各々の反射
面から干渉縞を取得しその干渉縞の解析によりその測定
光軸に対する各々の反射面の傾斜角度を測定すること
で、これらの各反射面の傾斜角度と被検物の回転角度と
から、回転角度に対する増減値を演算手段により演算す
ることにより、被検物の隣り合う反射面により形成され
る頂角の角度をオートコリメータ等を利用する場合より
も高精度に測定できる。この際、被検物を回転させる回
転角度を被検物の頂角の角度と同等の角度として回転の
前後で各々の反射面により干渉縞を生じさせるようにす
ればよく、測定すべき被検物の頂角の角度が任意であ
り、測定対象に対する汎用性の高いものとなる。

【００４０】請求項１５記載の発明は、請求項１４記載
の角度測定装置において、隣り合う反射面により形成さ
れた頂角の角度が既知の原器ブロックを前記被検物とし
て、前記演算手段により測定された前記原器ブロックの
前記頂角の角度と前記原器ブロックの既知の角度との対
比により、前記被検物を回転させる際の前記回転機構の
回転角度の誤差量を算出してその誤差分を補正する誤差
演算補正手段を備える。

【００４１】従って、回転機構による被検物の回転角度
の精度が測定精度に大きく関与するが、この回転機構に
よる回転角度に誤差があったとしても頂角の角度が既知
の原器ブロックを用いて同一の方法によりその角度を測
定して既知の角度と比較することにより、回転角度の誤
差量を取得することができるので、その誤差分を誤差演
算補正手段により補正することにより、回転角度の精度
が高い状態での測定と等価的な高精度な測定結果を得る
ことができる。

【００４２】請求項１６記載の発明は、請求項１５記載
の角度測定装置において、前記誤差演算補正手段は、算
出した誤差量に基づき、測定された前記被検物の頂角の
角度を補正するようにしてなる。

【００４３】従って、測定された被検物の頂角の角度の
データ自体を補正することにより、補正処理が容易であ
る。

【００４４】請求項１７記載の発明は、請求項１５記載
の角度測定装置において、前記誤差演算補正手段は、算
出された誤差量に基づき、前記回転制御手段により前記
被検物を回転させる際の前記回転機構の回転角度を補正
するようにしてなる。

【００４５】従って、算出された誤差量分について回転
機構の回転角度を補正することにより、それ以後の補正
の必要性が減少する。

【００４６】請求項１８記載の発明の角度測定装置は、
互いに隣り合う反射面により頂角が形成された被検物と
原器ブロックとを保持する保持機構と、参照平面板を有
する干渉光学系と、前記干渉光学系の前記測定光軸に直
交する方向に回転軸を有して前記保持機構により保持さ
れた前記被検物と前記原器ブロックとを回転させる回転
機構と、前記反射面が前記干渉光学系の測定光軸に相対
するように前記被検物と原器ブロックとを前記回転機構
により所定の角度だけ回転させる回転制御手段と、前記
回転機構による回転前後の前記測定光軸に相対した前記
被検物と前記原器ブロックとの前記各反射面から干渉縞
を前記干渉光学系により同一視野内で取得しその干渉縞
の解析により前記原器ブロックの前記反射面に対する前
記被検物の対応する前記反射面の傾斜角度を測定する解
析手段と、この解析手段により得られる前記被検物の各
反射面の傾斜角度に基づく演算処理により前記原器ブロ
ックの頂角を基準とする相対的な前記被検物の前記頂角
の角度を測定する演算手段と、を備える。

【００４７】従って、基本的には請求項１４記載の発明
の場合と同様に干渉光学系を利用して被検物の頂角を形
成する各々の反射面の干渉縞を解析する構成を採るが、
このとき、比較対象となる原器ブロックについても同時
にその被検物の頂角を形成する各々の反射面の干渉縞を
解析して、原器ブロックの各々の反射面に対する被検物
の各々の反射面の傾斜角度を測定し、被検物の各反射面
の傾斜角度に基づく演算処理により原器ブロックの頂角
を基準とする相対的な被検物の頂角の角度を測定するこ
とで、原器ブロックの頂角との比較検査が可能となり、
原器ブロックを基準とする被検物の合否判定等に活用で
きる。この場合、原器ブロックの頂角は被検物の頂角と
同等であればよく、特に原器ブロックの頂角の角度が既
知であれば、被検物の頂角の相対的な角度測定のみなら
ず絶対的な角度測定も併せて可能となる。

【００４８】請求項１９記載の発明は、請求項１４ない
し１８の何れか一に記載の角度測定装置において、各々
隣り合う反射面により形成される頂角を同一平面内で複
数個有するアレイ状素子なる前記被検物に対し、前記解
析手段は、複数個の前記頂角に関わる複数の前記反射面
の干渉縞を前記干渉光学系により同一視野内で取得した
各々の反射面の干渉縞を個別に解析して各々の反射面の
傾斜角度を個別に測定するようにしてなる。

【００４９】従って、干渉光学系による干渉縞を利用す
る測定方法によれば、参照平面板から被検物の測定面ま
での距離が影響しないため、干渉光学系の測定光軸に相
対する面に距離の異なる複数の反射面が存在することと
なる頂角を複数個有するアレイ状素子の場合にも同一視
野内としても特に支障なく各々の頂角の角度を並行して
同時的に測定することができ、アレイ状素子の頂角の角
度測定が容易となる。

【００５０】請求項２０記載の発明は、請求項１９記載
の角度測定装置において、アレイ状素子なる前記被検物
を前記干渉光学系の測定光軸に直交するアレイ方向に移
動させる移動機構と、前記同一視野内で順次測定される
複数個の前記反射面のうち少なくとも１つ以上の反射面
が次の視野内で重複して測定されるように前記被検物を
前記移動機構により所定の送り量だけ移動させる移動制
御手段と、前記演算手段により各視野毎に測定された前
記反射面の測定結果を記憶する記憶手段と、前記演算手
段により重複して測定されて前記記憶手段により記憶さ
れた前記反射面の測定結果同士を対比させてその測定結
果が同一となるように重複して測定された前記反射面を
繋ぎ合せて前記被検物の複数個の頂角の各角度を順次相
対的に測定する演算結果合成手段と、を備える。

【００５１】従って、アレイ状素子を被検物とする場合
において全ての頂角を形成する全ての反射面を干渉光学
系の同一視野内に一度に配設させることができない場合
においては、移動機構により被検物をそのアレイ方向に
移動させることにより順次視野内に配設させて測定する
こととなるが、この際、少なくとも１つの反射面が次の
視野内で重複して測定されるように送りを制御し、重複
して測定された反射面の結果同士を比較して同一の測定
結果となるように繋ぎ合せることにより、異なる視野間
についての被検物の移動に際して生ずる誤差分を相殺す
る形での異なる視野間の合成となり、かつ、各頂角の相
対的な角度測定であるので、長いアレイ状素子に関する
各頂角の角度のばらつき検査を容易に行える。アレイ状
素子の場合、個々の頂角の角度自体の測定よりも各頂角
間の角度のばらつきの大小の方が問題となることが多い
ので、ばらつき検査を行えるメリットは大きい。

【００５２】請求項２１記載の発明は、請求項１９記載
の角度測定装置において、アレイ状素子なる前記被検物
を前記干渉光学系の測定光軸に直交するアレイ方向に移
動させる移動機構と、前記同一視野内で順次測定される
複数個の前記反射面のうち少なくとも１つ以上の反射面
が次の視野内で重複して測定されるように前記被検物を
前記移動機構により所定の送り量だけ移動させる移動制
御手段と、前記演算手段により各視野毎に測定された前
記反射面の測定結果を記憶する記憶手段と、前記演算手
段により重複して測定されて前記記憶手段により記憶さ
れた前記反射面の測定結果同士を対比させて両者間の測
定誤差を算出して異なる視野間の各頂角の角度の測定結
果を前記測定誤差分だけ補正する誤差演算補正手段と、
を備える。

【００５３】従って、基本的には請求項２０記載の発明
の場合と同様に干渉光学系を利用する測定方法をベース
とし、長いアレイ状素子で全ての頂角が一度に同一視野
内に入らない状況下に少なくとも１つの反射面が次の視
野内で重複するように送りを制御する方法とするが、本
来同一の測定結果となるべき重複して測定された反射面
の結果同士を比較することで両者間の誤差を算出し、そ
の誤差分を補正することにより、異なる視野間について
の被検物の移動に際して生ずる誤差分が補正される形で
各々の頂角の角度を測定できる。

【００５４】請求項２２記載の発明は、請求項１９記載
の角度測定装置において、アレイ状素子なる前記被検物
を前記干渉光学系の測定光軸に直交するアレイ方向に移
動させる移動機構と、複数個の前記反射面が前記同一視
野内で測定されるように前記被検物を前記移動機構によ
り所定の送り量だけ移動させる移動制御手段と、前記被
検物の所定の送り量の移動の際に生ずる前記移動機構の
姿勢変化量を検出し検出された前記姿勢変化量を測定誤
差としてその誤差分を補正する誤差演算補正手段と、を
備える。

【００５５】従って、基本的には干渉光学系を利用する
測定方法をベースとするが、長いアレイ状素子で全ての
頂角が一度に同一視野内に入らない状況下において、被
検物をアレイ方向に移動させる移動機構自身の姿勢変化
量を検出し、これを測定誤差として補正させるようにす
ることで、必ずしも１つの反射面が次の視野内で順次重
複するような送り制御としなくても、実質的に異なる視
野間の測定結果を連続させることができ、全体に亘って
被検物の移動に際して生ずる誤差の影響を受けない高精
度な頂角の角度の測定が可能となる。

【００５６】請求項２３記載の発明は、請求項２１記載
の角度測定装置において、前記誤差演算補正手段は、検
出された前記姿勢変化量を測定誤差として異なる視野間
の各頂角の角度の測定結果にフィードバックさせてその
測定結果を前記測定誤差分だけ補正するようにしてな
る。

【００５７】従って、測定された被検物の頂角の角度の
データ自体をフィードバック補正することにより、補正
処理が容易である。

【００５８】請求項２４記載の発明は、請求項２１記載
の角度測定装置において、前記誤差演算補正手段は、検
出された前記姿勢変化量を測定誤差として前記移動機構
にフィードバックさせてその測定誤差分を補正するよう
にしてなる。

【００５９】従って、検出された姿勢変化量に相当する
測定誤差分を移動機構にフィードバックさせてその送り
を補正することにより、それ以後の補正の必要性が減少
する。

【００６０】請求項２５記載の発明は、請求項１４ない
し２４の何れか一に記載の角度測定装置において、前記
干渉光学系が有する参照平面板の形状誤差分を算出して
その干渉縞の解析結果を補正する形状誤差分補正手段を
備える。

【００６１】従って、干渉光学系においては干渉縞を生
じさせるために参照平面板が用いられるが、参照平面板
自身も少なからず形状誤差を有しており、その形状誤差
が測定誤差の一因となるが、３面合わせ法などにより参
照平面板の形状誤差分を算出してその分を補正させるこ
とより、参照平面板の有する形状誤差の影響を受けない
高精度な測定が可能となる。

【００６２】請求項２６記載の発明は、請求項１４ない
し２５の何れか一に記載の角度測定装置において、測定
雰囲気の温湿度を検出する温湿度検出手段と、この温湿
度検出手段により検出された温湿度に基づき干渉縞の解
析結果を補正する温湿度分補正手段と、を備える。

【００６３】従って、干渉光学系においては参照平面板
や被検物を照明するための光源としてレーザ光源などを
備えているが、このようなレーザ光源は測定雰囲気の温
湿度変化の影響を受けてそのレーザ光の波長が変動し、
発生する干渉縞等に影響し測定結果に影響を及ぼすが、
レーザ光源の波長−温湿度特性等に基づき検出された温
湿度により補正をすることにより、測定雰囲気の温湿度
変化の影響を受けない高精度な測定が可能となる。

【００６４】

【発明の実施の形態】本発明の第一の実施の形態を図１
ないし図４に基づいて説明する。図１は本実施の形態の
角度測定装置の構成を示す概略平面図、図２はその概略
側面図である。

【００６５】本実施の形態の角度測定装置では、干渉光
学系であるフィゾー型干渉計１を用いる点を特徴の一つ
とする。ここに、フィゾー型干渉計１自体は周知である
ので、詳細は省略するが、その概略構成及び基本的作用
について説明する。

【００６６】まず、レーザ光源２により出射されたレー
ザ光は顕微鏡対物レンズ３を透過後、コリメータレンズ
４で平行光に変換される。その平行光は、透過型の参照
平面板５で反射された参照光と、被検物６への照射光と
に分岐される。さらに、被検物６に照射されその表面で
反射された反射光は、参照平面板５を再び透過して同光
路上を戻る。参照平面板５で直接反射された参照光と被
検物６の表面で反射された物体光とはコリメータレンズ
４で収束光となり、レンズ３，４間に配設された光路分
岐手段、例えばハーフミラー７により入射光と直交する
方向に分岐されて干渉縞検出手段８に入射する。ＣＣＤ
カメラによる干渉縞検出手段８により検出された干渉縞
の情報は、コンピュータ構成の干渉縞解析装置９に出力
されて干渉縞の解析に供され、平面形状の測定結果が得
られることになる。

【００６７】ここに、本実施の形態では、このような干
渉計１の測定光軸φに相対する位置（参照平面板５に対
向する位置）にて被検物６を保持する保持機構としての
保持台１０が設けられている。この保持台１０は被検物
６を測定光軸φに直交する水平面内で回転させるモータ
等による回転機構１１上に搭載されている。即ち、回転
機構１１の回転軸は測定光軸φに直交する方向に設定さ
れている。この回転機構１１の駆動は干渉縞解析装置９
により制御されるように構成されている。即ち、コンピ
ュータ構成の干渉縞解析装置９は本来の干渉縞の各種解
析処理機能とともに、回転機構１１に対する回転制御手
段等の各種手段の機能を発揮する。図４は干渉縞解析装
置９のこのような手段構成を示す機能的ブロック図であ
る。回転機構１１の回転軸上には高精度で回転角度検出
手段となるエンコーダ（図示せず）が設けられている。

【００６８】このような基本的な構成において、本実施
の形態では、例えば図３に示すように測定対象となり隣
り合う２つの側面Ａ，Ｂにより角度α±εの頂角Ｃが形
成された直角プリズム状の光学部品を被検物６とする場
合を想定している。ここに、αがその被検物６に望まれ
る固有の角度（公称頂角）、εが頂角Ｃの角度誤差を示
す。固有の角度（公称頂角）αは任意であるが、説明を
簡単にするために、例えば、直角プリズムの場合であれ
ば、α＝９０°であり、εが直角度誤差を表すものとな
る。また、側面Ａ，Ｂは鏡面状態の反射特性を有して干
渉計１による測定において干渉縞を生じさせ得る反射面
として機能する。

【００６９】このような被検物６の頂角Ｃの角度の測定
方法について説明する。まず、保持台１０上に保持され
た被検物６の姿勢を制御することにより、その一方の側
面Ａを図３（ａ）に示すように干渉計１の測定光軸φに
相対させる（第１の工程）。ここに、相対させるとは、
測定光軸φに対して必ずしも直交するように正対する場
合のみを意味せず、干渉縞が発生し得る程度に傾いてい
る場合を含む意味である。この状態で、干渉計１によ
り、参照平面板５による参照光と被検物６の側面Ａから
の反射光とを干渉させて干渉縞を生じさせ、この干渉縞
を干渉縞検出手段８で検出する（第２の工程）。このよ
うな検出処理により取得された干渉縞の情報を干渉縞解
析装置９において解析して側面Ａの平面形状を求める
（第３の工程）。このとき得られる側面Ａの平面形状
は、図３（ａ）の右側に示すように、側面Ａの姿勢誤差
である測定光軸φとの直交軸に対する傾斜角度εa（従
って、測定光軸φに対する傾斜角度と同じ意味をなす）
を含むものであり、その傾斜角度εaは干渉縞解析装置
９においてＺerunike多項式等の収差解析により分離し
て得ることが可能である。この第３の工程の処理が、干
渉縞解析装置９において解析手段の機能として実行され
る。

【００７０】干渉縞の解析処理の手法に関して、例え
ば、干渉縞検出手段８のＣＣＤカメラにより観察される
干渉縞は光量（光強度）分布のデータであり、一般的
に、縞走査法（フリンジスキャン法）によりそのデータ
を高精度な位相データ変換が可能である。得られた位相
データを収差毎に分離された関数に近似して被検面の傾
斜角度が得られる。即ち、被検面の位相=α０＋α１・Ｘ＋α２・Ｙ＋α３・（Ｘ²
＋Ｙ²）＋… α０：０次係数／シフト α１：１次係数／Ｘ方向の傾斜に相当 α２：１次係数／Ｙ方向の傾斜に相当 α３：２次係数／デフォーカス（焦点誤差の相当）として得られる。

【００７１】側面Ａについての傾斜角度εaの測定が終
了すると、干渉縞解析装置９から回転機構１１に対して
回転指令を出力し、図３（ｂ）に示すように、保持台１
０上に保持された被検物６を所定の回転角度αだけ回転
させる（第４の工程）。この回転角度αは、被検物６の
公称頂角αに相当する角度であるが、厳密に一致してい
る必要はなく、同等であればよい。もっとも、その回転
角度α自体はその精度が高いほど好ましい。この第４の
工程の処理が、干渉縞解析装置９において回転制御手段
の機能として実行される。

【００７２】この第４の工程の終了により、今度は、被
検物６の他方の側面Ｂを図３（ｃ）に示すように干渉計
１の測定光軸φに相対させることとなる（第５の工
程）。この状態で、干渉計１により、参照平面板５によ
る参照光と被検物６の側面Ｂからの反射光とを干渉させ
て干渉縞を生じさせ、この干渉縞を干渉縞検出手段８で
検出する（第６の工程）。このような検出処理により取
得された干渉縞の情報を干渉縞解析装置９において解析
して側面Ｂの平面形状を求める（第７の工程）。このと
き得られる側面Ｂの平面形状は、図３（ｃ）の右側に示
すように、側面Ｂの姿勢誤差である測定光軸φとの直交
軸に対する傾斜角度εb（従って、測定光軸φに対する
傾斜角度と同じ意味をなす）を含むものであり、その傾
斜角度εbも前述したように干渉縞解析装置９において
Ｚerunike多項式等の収差解析により分離して得ること
が可能である。この第７の工程の処理が、干渉縞解析装
置９において解析手段の機能として実行される。

【００７３】このようにして、測定光軸φに対する各側
面Ａ，Ｂの傾斜角度εa，εbが算出されると、干渉縞解
析装置９において、回転角度αを用いて被検物６の頂角
Ｃの角度が所定の演算処理により算出される。即ち、被
検物６の頂角Ｃの角度誤差εは、上述の測定工程によっ
て得られた各側面Ａ，Ｂの測定光軸φの直交軸に対する
傾斜角度εa，εbの和であるため、測定すべき被検物６
の頂角Ｃの角度は、頂角の角度α±ε＝回転角度α＋側面Ａの傾斜角度εa
＋側面Ｂの傾斜角度εb なる演算処理により求められる。この処理が、干渉縞解
析装置９における演算手段の機能として実行される。こ
の場合の角度の測定精度は、干渉計１による各側面Ａ，
Ｂの傾斜角度εa，εbの測定精度とともに、回転機構１
１による回転角度αの回転精度が大きく関与する。よっ
て、より高精度な角度測定を実現するためには、エンコ
ーダ等の回転角度検出手段による高精度な回転角度αの
検出が必要となる。

【００７４】従って、本実施の形態によれば、オートコ
リメータよりも測定精度の高い干渉計１を利用すること
を基本とし、被検物６を回転機構１１によりその頂角Ｃ
の角度相当の所定の角度だけ回転させ、その回転前後に
おいて測定光軸φに相対する各々の側面Ａ，Ｂから干渉
縞を取得しその干渉縞の解析によりその測定光軸φに対
する各々の側面Ａ，Ｂの傾斜角度εa，εbを測定するこ
とで、これらの各側面Ａ，Ｂの傾斜角度εa，εbと被検
物６の回転角度αとから、回転角度αに対する増減値ε
a＋εbを演算することにより、被検物６の頂角Ｃの角度
を高精度に測定することができる。この際、被検物６を
回転させる回転角度αを被検物６の頂角Ｃの角度と同等
の角度としてその回転の前後で各々の側面Ａ，Ｂにより
干渉縞を生じさせるようにすればよく、測定すべき被検
物６の頂角Ｃの角度としても任意であり、測定対象に対
する汎用性の高いものとなる。

【００７５】ところで、本実施の形態において、回転機
構１１による所定の回転角度αに回転誤差がある場合に
は、上述した測定処理に関して、被検物６に代えて、被
検物６と同等の構造であって頂角の角度がα₀として既
知の原器ブロック（図示せず）を用いてその頂角の角度
測定を全く同様に行い、測定された原器ブロックの頂角
の角度と原器ブロックの既知の角度α₀との対比によ
り、被検物６を回転させる際の回転機構１１の回転角度
αの誤差量Δαを算出できるので、頂角の角度α±ε＝回転角度α＋側面Ａの傾斜角度εa
＋側面Ｂの傾斜角度εb＝既知の角度α₀＋誤差量Δα 算出された回転角度αの誤差量Δαに基づきその誤差分
を補正することができる。

【００７６】このように、回転機構１１による被検物６
の回転角度αの精度が測定精度に大きく関与するが、こ
の回転機構１１による回転角度αに誤差があったとして
も頂角の角度α₀が既知の原器ブロックを用いて同一の
方法によりその角度を測定して既知の角度α₀と比較す
ることにより、回転角度αの誤差量Δαを取得すること
ができるので、その誤差分を補正することにより、回転
角度の精度が高い状態での測定と等価的な高精度な測定
結果を得ることができる。逆にいえば、回転機構１１に
よる回転角度が未知若しくはその精度が劣る場合におい
ても、原器ブロックの各側面の測定結果から回転機構１
１による実際の回転角度を導き出すことができるため、
被検物６の頂角の絶対的な角度を測定することができ
る。このような処理は、干渉縞解析装置９における誤差
演算補正手段の機能として実行される。

【００７７】この場合の誤差分の補正方法としては、原
器ブロックを用いて算出された誤差量Δαに基づき、測
定された被検物６の頂角Ｃの角度のデータ自体を補正す
るようにしてもよく、或いは、原器ブロックを用いて算
出された誤差量Δαに基づき、被検物６を回転させるた
めの回転機構１１の回転角度が所定の角度となるように
補正してもよい。前者によれば、測定された被検物６の
頂角Ｃの角度のデータ自体の補正となり、補正処理が容
易であり、後者によれば、回転機構１１の回転角度αを
補正することにより、それ以後の補正の必要性を減少さ
せることができる。

【００７８】なお、本実施の形態では、干渉計１として
透過型の参照平面板５を用いた例で説明したが、図５に
示すように、コリメータレンズ４と被検物６との間の光
路上に光路分岐手段、例えば、ハーフミラー１２を介在
させ、このハーフミラー１２により反射分岐される側に
反射型の参照平面板１３を配置させた構成の干渉計１で
あってもよい（以降の実施の形態でも同様である）。

【００７９】また、測定対象となる被検物６に関して、
直角プリズム状の光学素子に限らず、後述するアレイ状
素子はもちろん、金型や同一円周上に複数個の頂角を有
するポリゴンミラー等であってもよい。要は、鏡面状態
の反射特性を有して隣り合う側面（反射面）により固有
の角度の頂角が形成されており、干渉計１において干渉
縞を生じさせ得るものであればよい。要は、本発明にい
う“反射面”とは、被検物の用途として必ずしも必要な
特性ではなく、干渉計１を用いて干渉縞を得るために必
要な特性を意味する。例えば、ポリゴンミラーの場合で
あれば、或る頂角に関して一方の側面と他方の側面との
測定結果によりその角度を測定した後、先の他方の側面
の測定結果が次の頂角に関しては一方の側面の測定結果
となる如く、順に二度ずつ利用すればよい。

【００８０】本発明の第二の実施の形態を図６ないし図
９に基づいて説明する。第一の実施の形態で示した部分
と同一部分は同一符号を用いて示し、説明も省略する
（以降の各実施の形態でも順次同様とする）。本実施の
形態は、干渉計１を利用する点で第一の実施の形態の場
合と基本的に同様であるが、図７に示すように、被検物
６と同等の構造の原器ブロック１４を利用することで被
検物６の頂角Ｃの角度を相対的な角度として測定する比
較測定とするようにした点で異なる。このため、本実施
の形態では、被検物６と原器ブロック１４とをほぼ同一
の姿勢状態で干渉計１の同一視野内で同時に観察し得る
ようにこれらの被検物６と原器ブロック１４とを一体的
に保持する２段構造の保持台１５が保持機構として設け
られている。これらの被検物６と原器ブロック１４とは
保持台１５を介して回転機構１１により一体に回転させ
得るように保持されている。

【００８１】被検物６と同等の構造の原器ブロック１４
は、例えば図７（ｂ）に示すように測定対象となり隣り
合う２つの側面（反射面）Ａ，Ｂにより角度α₀の頂角
Ｃが形成された直角プリズム状の光学部品である。角度
α₀は既知であっても既知でなくても何れでもよい。ま
た、原器ブロック１４はメートル原器のような厳密な意
味はなく、要は、被検物６の頂角Ｃの測定の基準となり
得るものであればよく、例えば、多数の被検物６の中か
ら合格品として選定されたものであってもよい。

【００８２】このような構成において、本実施の形態の
場合の測定方法について説明する。まず、保持台１５上
に保持された被検物６及び原器ブロック１４の姿勢を制
御することにより、これらの一方の側面Ａを干渉計１の
測定光軸φに相対させる（第１の工程）。この状態で、
干渉計１により、参照平面板５による参照光と被検物
６、原器ブロック１４各々の側面Ａからの反射光とを干
渉させて、図８（ａ）に示すように同一視野内で各々
干渉縞を生じさせ、これらの干渉縞を干渉縞検出手段８
で検出する（第２の工程）。このような検出処理により
取得されたこれらの干渉縞の情報を干渉縞解析装置９に
おいて解析して側面Ａの平面形状を求める（第３の工
程）。このとき、得られる被検物６、原器ブロック１４
の各々の側面Ａの平面形状は図３（ａ）の右側に示す場
合と同様に測定光軸φの直交軸に対する傾斜角度であ
り、両者の差分を取ることにより、図９（ａ）に示すよ
うに、原器ブロック１４の側面Ａに対する被検物６の側
面Ａの傾斜角度εaoを算出するものである。この第３の
工程の処理が、干渉縞解析装置９において解析手段の機
能として実行される。

【００８３】これらの側面Ａについての測定が終了する
と、干渉縞解析装置９から回転機構１１に対して回転指
令を出力し、保持台１５上に保持された被検物６及び原
器ブロック１４を所定の回転角度α₀だけ回転させる
（第４の工程）。この回転角度α₀は、原器ブロック１
４の頂角の角度α₀を想定した角度であるが、厳密に一
致している必要はなく、同等であればよい。この第４の
工程の処理が、干渉縞解析装置９において回転制御手段
の機能として実行される。

【００８４】この第４の工程の終了により、今度は、被
検物６及び原器ブロック１４の他方の側面Ｂを干渉計１
の測定光軸φに相対させることとなる（第５の工程）。
この状態で、干渉計１により、参照平面板５による参照
光と被検物６、原器ブロック１４の各々の側面Ｂからの
反射光とを干渉させて干渉縞を生じさせ、この干渉縞を
干渉縞検出手段８で検出する（第６の工程）。このよう
な検出処理により取得された干渉縞の情報を干渉縞解析
装置９において解析して側面Ｂの平面形状を求める（第
７の工程）このとき、得られる被検物６、原器ブロック
１４の各々の側面Ｂの平面形状は図３（ｃ）の右側に示
す場合と同様に測定光軸φの直交軸に対する傾斜角度で
あり、両者の差分を取ることにより、図９（ｂ）に示す
ように、原器ブロック１４の側面Ｂに対する被検物６の
傾斜角度εboを算出するものである。この第７の工程の
処理が、干渉縞解析装置９において解析手段の機能とし
て実行される。

【００８５】このようにして、原器ブロック１４の各側
面Ａ，Ｂに対する被検物６の各側面Ａ，Ｂの傾斜角度ε
ao，εboが算出されると、干渉縞解析装置９において、
原器ブロック１４の頂角Ｃを基準とする相対的な被検物
６の頂角Ｃの角度が所定の演算処理により算出される。
即ち、上述の測定工程によって得られた被検物６の各側
面Ａ，Ｂの原器ブロック１４の各側面Ａ，Ｂに対する傾
斜角度εa，εbの和が、原器ブロック１４の頂角に対す
る被検物６の頂角Ｃの角度差（ばらつき）を意味するも
のとなる。

【００８６】よって、本実施の形態によれば、回転機構
１１の回転角度が未知若しくは回転精度が劣る場合にお
いても、被検物６に関して原器ブロック１４の頂角を基
準とした相対的な評価が可能であり、被検物６の頂角の
角度自体が正確に分からなくても原器ブロック１４に対
する角度差が許容誤差の範囲内であれば合格品として認
定することができる。即ち、原器ブロック１４の頂角と
の比較検査が可能となり、被検物６の量産ライン等にお
いて原器ブロック１４を基準とする被検物６の合否判定
等に活用できる。この場合、原器ブロック１４の頂角の
角度α₀は被検物６の頂角と同等であればよく、特に原
器ブロック１４の頂角の角度α₀が既知であれば、被検
物６の頂角の相対的な角度測定のみならず絶対的な角度
測定も併せて可能となる。

【００８７】本発明の第三の実施の形態を図１０ないし
図１３に基づいて説明する。基本的には、第一の実施の
形態の場合と同様であるが、本実施の形態では理想的に
は同一角度の複数個の頂角Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，…を同一
平面内でアレイ状に有するプリズムアレイのようなアレ
イ状素子を被検物１６とする適用例である。即ち、この
被検物１６は各頂角Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，…が各々隣り合
う側面（反射面）としてＡ１，Ｂ１、Ａ２，Ｂ２、Ａ
３，Ｂ３、…を有するものとする。

【００８８】このような構成において、第一の実施の形
態の場合に準じて各頂角Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，…の角度測
定を行うが、例えば、被検物１６の側面Ａ側を干渉計１
の測定光軸φに相対させてその傾斜角度の測定をする際
に何れも相対する複数の側面Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４を
図１２（ａ）に示すように干渉計１の同一視野内にお
いて同時に干渉縞を取得する点で異なる。これは、干渉
計１が参照平面板５から被検物１６の測定面までの距離
が影響しない点を利用するものであり、オートコリメー
タ法による場合と大きく異なる。また、同一視野内で複
数個の干渉縞を同時に取得しても一般にはその分離が容
易であることを利用している。例えば、各側面Ａ１，Ａ
２，Ａ３，Ａ４毎が異なる傾斜を持っている場合（厳密
には、全く傾斜が同じという理想状態はあり得ない）、
その区切り部分において観察される干渉縞は不連続にな
るので、干渉縞解析装置９における画像処理によりその
不連続部分を認識することにより、各側面Ａ１，Ａ２，
Ａ３，Ａ４毎の干渉縞のデータを分離できる。また、参
照平面板５と被検物１６との間に、各側面Ａ１，Ａ２，
Ａ３，Ａ４の有効領域に相当するサイズの矩形開口を有
するマスクを配設し、ＣＣＤカメラ上に各側面Ａ１，Ａ
２，Ａ３，Ａ４が最初から分離して観察されるようにし
てもよい。何れにしても、被検物１６の各側面Ａ１，Ａ
２，Ａ３，Ａ４を同一視野内で検出し、各側面Ａ１，
Ａ２，Ａ３，Ａ４毎の干渉縞解析を行うことで、図１３
（ａ）に示すように各側面Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４毎の
測定光軸φとの直交軸に対する傾斜角度εa1、εa2、ε
a3、εa4を同時に測定することができる。

【００８９】側面Ａ側の測定が終了したら、前述した第
４の工程に従い、被検物１６を回転機構１１より所定の
回転角度αだけ回転させる。そして、被検物１６の側面
Ｂ側の測定を側面Ａ側と同様に行う。即ち、被検物１６
の側面Ｂ側を干渉計１の測定光軸φに相対させてその傾
斜角度の測定をする際に何れも相対する複数の側面Ｂ
１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４を図１２（ｂ）に示すように干渉
計１の同一視野内において同時に干渉縞を取得する。
被検物１６の各側面Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４を同一視野
内で検出し、各側面Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４毎の干渉
縞解析を行うことで、図１３（ｂ）に示すように各側面
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４毎の測定光軸φとの直交軸に対
する傾斜角度εb1、εb2、εb3、εb4を同時に測定する
ことができる。

【００９０】従って、後は干渉縞解析装置９における演
算手段による所定の演算処理により、各頂角Ｃ１，Ｃ
２，Ｃ３，Ｃ４毎の角度をこれらの傾斜角度εa1、εa
2、εa3、εa4、εb1、εb2、εb3、εb4と回転角度α
とより測定することができる。

【００９１】従って、本実施の形態によれば、被検物１
６が頂角を複数個有するアレイ状素子の場合にも干渉計
１において同一視野内としても特に支障なく各々の頂角
の角度を並行して同時的に測定することができ、アレイ
状素子の頂角の角度測定が容易となる。

【００９２】なお、特に図示しないが、本実施の形態の
場合も、前述した実施の形態の場合と同様に、頂角の角
度α₀が既知の原器ブロックを用いてその頂角の角度を
測定することにより回転機構１１の回転角度αの誤差分
を補正したり、被検物１６と原器ブロックとを同一視野
内で同時に測定することにより、各頂角Ｃ１，Ｃ２，Ｃ
３，Ｃ４の角度に関して原器ブロック基準の相対的な評
価とすることも可能である。

【００９３】本発明の第四の実施の形態を図１４ないし
図１７に基づいて説明する。基本的には、第三の実施の
形態の場合と同様にアレイ状素子を被検物とするが、全
ての側面が干渉計１の同一視野内に収まらないような長
めのアレイ状素子を被検物１７とする場合の適用例であ
る。このため、本実施の形態にあっては、測定すべき側
面が順次干渉計１の視野内に入るように被検物１７を干
渉計１の測定光軸φに直交するアレイ方向に移動させる
移動機構１８が設けられている。具体的には、リニアモ
ータ等によるもので、被検物１７を保持した保持台１０
を移動させる構成であり、回転機構１１上に搭載されて
いる。即ち、回転に関しては移動機構１８も被検物１７
等と同時に回転させる構成である。

【００９４】従って、本実施の形態の場合、基本的には
第三の実施の形態の場合と同様に同一視野内で複数の側
面分についての処理を同時に行うが、第三の実施の形態
の場合に比して、側面Ａ側や側面Ｂ側についての干渉縞
の検出、傾斜角度の測定に際して、被検物１７を移動機
構１８によりアレイ方向に移動させる工程（第８及び第
９の工程）を必要とする点で異なる。

【００９５】ここに、本実施の形態のような被検物１７
の各頂角Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，…に関して隣接比較評価を
行うためには、その頂角Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，…を形成す
る各側面Ａ１，Ａ２，Ａ３，…、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３、…
についての隣接比較評価が必要であり、移動機構１８に
より被検物１７の送りを行う際の姿勢誤差（真直度）が
測定誤差として測定精度に大きく影響する。本実施の形
態では、このような移動機構１８に起因する測定誤差分
を補正により低減させながら、被検物１７の各頂角Ｃ
１，Ｃ２，Ｃ３，…の角度を順次相対的に評価するよう
にしたものである。

【００９６】ここでは、被検物１７の側面Ａ側の測定処
理を例に採り説明する。まず、図１２（ａ）、図１３
（ａ）の場合と同様に被検物１７の側面Ａ１，Ａ２，Ａ
３，Ａ４に関して干渉計１の同一視野内に配設させて
それらの干渉縞の解析により各側面Ａ１，Ａ２，Ａ３，
Ａ４毎の測定光軸φとの直交軸に対する傾斜角度εa1、
εa2、εa3、εa4を同時に測定する（図１５（ａ）、図
１６（ａ））。

【００９７】これらの側面Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４に関
する測定終了後、移動機構１８により被検物１７をアレ
イ方向に送り、図１５（ｂ）に示すように次の視野に
位置させる。このように移動機構１８により被検物１７
を視野から視野に送ったとき、視野は視野に対
して移動機構１８の姿勢誤差が含まれており、干渉縞の
解析結果にも当然その影響が現れる。この点、本実施の
形態では、図１５（ｂ）に示すように、視野で測定済
みの複数の側面Ａ１〜Ａ４の内の少なくとも1面（ここ
では、後続側面Ａ５に隣り合う側面Ａ４）を次の視野
でも重複して測定するように被検物１７の送りを制御す
ることで、移動機構１８の姿勢誤差量を把握できるよう
にし、結果として、その誤差分を補正するようにしてい
る。

【００９８】図１５（ｂ）に示す測定状況では、被検物
１７の側面Ａ４，Ａ５，Ａ６，Ａ７に関して干渉計１の
同一視野内に配設させてそれらの干渉縞の解析により
各側面Ａ４，Ａ５，Ａ６，Ａ７毎の測定光軸φとの直交
軸に対する傾斜角度εa4′，εa5′，εa6′，εa7′を
同時に測定する（図１６（ｂ））。

【００９９】この場合、重複して測定された側面Ａ４に
関する測定結果（傾斜角度）は、本来同じになるべきは
ずであるが（εa4＝εa4′）、図１６（ａ）（ｂ）に図
示の如くずれている場合が多いので、側面Ａ４に関する
測定結果εa4，εa4′を対比させて両者が一致するよう
に（εa4＝εa4′）、今回の視野での測定結果を補正
することで、両視野の即規定結果を図１６（ｃ）に
示すように側面Ａ４部分で繋ぎ合わせて合成する（第１
０の工程）。即ち、図１６に示す模式図において、重複
して測定された側面Ａ４の傾斜角度εa4とεa4'との差
異は移動機構１８の姿勢誤差（測定誤差）に起因するた
め、その差異を除去するよう視野における解析結果ε
a5'からεa7ａ'を補正する。このような補正処理のた
め、測定済みの傾斜角度データは一旦メモリ（記憶手
段）内に記憶保持される。このような補正によって、図
１６（ｃ）に示すような傾斜角度εa1からεa7なる測定
結果が移動誤差の影響のない状態で得られる。このよう
な第１０の工程の処理が、干渉縞解析装置９において演
算結果合成手段の機能として実行される。

【０１００】残りの側面Ａ８、他方の側面Ｂ１，Ｂ２，
…，Ｂ８，…についても同様に処理される。また、傾斜
角度の測定後の処理は前述したように被検物１７の各頂
角Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，…の角度を順次相対的に評価する
こととなる。

【０１０１】なお、本実施の形態において、例えば、図
１５（ａ）に示すように複数の側面Ａ１，Ａ２，Ａ３，
Ａ４に関する干渉縞を同一視野内で観察する場合の各
側面毎の干渉縞の分離は、前述したような干渉縞の不連
続性による画像処理法や、マスクによる分離法による
他、例えば、干渉計１の光学系倍率から測定面（側面）
の観察サイズ（測定面がＣＣＤカメラの縦横各々何画素
に相当するか）を算出しておき、被検物１７を移動させ
たときに毎回同じ位置に来るように移動機構１８の移動
量を設定する。即ち、図１５（ａ）に示す視野の側面
Ａ１と図１５（ｂ）に示す視野の側面Ａ４とがＣＣＤ
カメラ上で等倍位置に来るように制御する方法であって
もよい。

【０１０２】このように、本実施の形態によれば、アレ
イ状素子を被検物１７とする場合において全ての頂角を
形成する全ての側面を干渉計１の同一視野内に一度に配
設させることができない場合においては、移動機構１８
により被検物１７をそのアレイ方向に移動させることに
より順次視野内に配設させて測定することとなるが、こ
の際、少なくとも１つの反射面が次の視野内で重複し
て測定されるように送りを制御し、重複して測定された
反射面の結果同士を比較して同一の測定結果となるよう
に繋ぎ合せることにより、異なる視野間についての
被検物１７の移動に際して生ずる誤差分を相殺する形で
の異なる視野間の合成となり、かつ、各頂角の相対
的な角度測定であるので、長いアレイ状素子なる被検物
１７に関する各頂角の角度のばらつき検査を容易に行え
る。このような長いアレイ状素子の場合、個々の頂角の
角度自体の測定よりも各頂角間の角度のばらつきの大小
の方が問題となることが多いので、ばらつき検査を簡単
に行えるメリットは大きい。

【０１０３】なお、本実施の形態において、被検物１７
の各頂角Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，…の角度を個別に測定する
場合であれば、異なる視野で重複して測定される側面の
測定結果同士の対比により移動機構１８に起因する測定
誤差分を算出し（第１０の工程）、異なる視野間の各頂
角の測定結果自体をその測定誤差分だけ補正するように
してもよい。

【０１０４】また、移動機構１８自身の姿勢誤差（真直
度）を直接的に検出する検出手段（図示せず）を備える
場合には、この検出手段により検出される姿勢誤差（真
直度）を測定誤差として用いて補正すればよく、同一の
側面に関して異なる視野で重複して測定するように送り
を制御する必要はなく、順次新規な側面が次の視野内に
配設されるように送ればよい。

【０１０５】本発明の第五の実施の形態について図１８
及び図１９に基づいて説明する。本実施の形態は、干渉
計１中に含まれる参照平面板５の有する形状誤差に着目
したものであり、前述した何れの実施の形態にも適用し
得る。

【０１０６】前述したような干渉計１を用いた測定にお
いて、参照平面板５は実際には形状誤差を持っているた
めその誤差がそのまま測定誤差となる。即ち、図１８に
示すような干渉計１の視野で検出した干渉縞の解析結
果は図１９（ａ）に示すように参照平面板５の形状誤差
を含んでいるが（図１９（ａ）中に破線で示す曲線が参
照平面板５の形状誤差を誇張して示すものである）、そ
の形状誤差分を算出して測定結果を図１９（ｂ）に示す
ように補正することで、正確な各側面Ａ１，Ａ２，Ａ
３，Ａ４の測定結果を得ることができる。参照平面板５
の形状誤差の算出には、周知の技術、例えば参照平面板
の形状誤差の高精度な把握方法として知られている３面
合わせ法などを用いればよい。本実施の形態における処
理は、干渉縞解析装置９において形状誤差分補正手段の
機能として実行される。これにより、より一層高精度な
頂角の測定が可能となる。

【０１０７】また、特に図示しないが、干渉計１中のレ
ーザ光源２は測定雰囲気の温湿度の変化によって発する
レーザ光の波長が変動する特性を有し、発生する干渉縞
等に影響し測定結果に影響を及ぼす。そこで、測定雰囲
気の温湿度を検出する温湿度検出手段（図示せず）を備
え、この温湿度検出手段により検出された温湿度の変動
に応じて干渉縞の解析結果を補正するようにすれば、測
定雰囲気の温湿度変化の影響を受けないより一層高精度
な測定が可能となる。この処理は、干渉縞解析装置９に
おいて温湿度分補正手段の機能として実行される。

【０１０８】

【発明の効果】請求項１記載の発明の角度測定方法によ
れば、干渉光学系を利用するとともに被検物を回転機構
により所定の角度だけ回転させ、その回転前後において
測定光軸に相対する被検物の各々の反射面から干渉縞を
取得しその干渉縞の解析によりその測定光軸に対する各
々の反射面の傾斜角度を測定することで、これらの各反
射面の傾斜角度と被検物の回転角度とから、回転角度に
対する増減値を演算することにより、被検物の隣り合う
反射面により形成される頂角の角度をオートコリメータ
等を利用する場合よりも高精度に測定することができ、
この際、被検物を回転させる回転角度を被検物の頂角の
角度と同等の角度として回転の前後で各々の反射面によ
り干渉縞を生じさせるようにすればよく、測定すべき被
検物の頂角の角度が任意であり、測定対象に対する汎用
性の高いものとなる。

【０１０９】請求項２記載の発明よれば、請求項１記載
の角度測定方法において、回転機構による被検物の回転
角度の精度が測定精度に大きく関与するが、この回転機
構による回転角度に誤差があったとしても頂角の角度が
既知の原器ブロックを用いて同一の方法によりその角度
を測定して既知の角度と比較することにより、回転角度
の誤差量を取得することができるので、その誤差分を補
正することにより、回転角度の精度が高い状態での測定
と等価的な高精度な測定結果を得ることができる。

【０１１０】請求項３記載の発明によれば、請求項２記
載の角度測定方法において、測定された被検物の頂角の
角度のデータ自体を補正するようにしたので、補正処理
が容易となる。

【０１１１】請求項４記載の発明によれば、請求項２記
載の角度測定方法において、算出された誤差量分につい
て回転機構の回転角度を補正するようにしたので、それ
以後の補正の必要性を減少させることができる。

【０１１２】請求項５記載の発明の角度測定方法によれ
ば、基本的には請求項１記載の発明の場合と同様に干渉
光学系を利用して被検物の頂角を形成する各々の反射面
の干渉縞を解析する方法を採るが、このとき、比較対象
となる原器ブロックについても同時にその被検物の頂角
を形成する各々の反射面の干渉縞を解析することで、原
器ブロックの各々の反射面に対する被検物の各々の反射
面の傾斜角度を測定し、被検物の各反射面の傾斜角度に
基づく演算処理により原器ブロックの頂角を基準とする
相対的な被検物の頂角の角度を測定するようにしたの
で、原器ブロックの頂角との比較検査が可能となり、原
器ブロックを基準とする被検物の合否判定等に活用で
き、この場合、原器ブロックの頂角は被検物の頂角と同
等であればよく、特に原器ブロックの頂角の角度が既知
であれば、被検物の頂角の相対的な角度測定のみならず
絶対的な角度測定も併せて可能となる。

【０１１３】請求項６記載の発明によれば、請求項１な
いし５の何れか一に記載の角度測定方法において、干渉
光学系による干渉縞を利用する測定方法によれば、参照
平面板から被検物の測定面までの距離が影響しないた
め、干渉光学系の測定光軸に相対する面に距離の異なる
複数の反射面が存在することとなる頂角を複数個有する
アレイ状素子の場合にも同一視野内としても特に支障な
く各々の頂角の角度を並行して同時的に測定することが
でき、アレイ状素子の頂角の角度測定が容易となる。

【０１１４】請求項７記載の発明によれば、請求項６記
載の角度測定方法において、アレイ状素子を被検物とす
る場合において全ての頂角を形成する全ての反射面を干
渉光学系の同一視野内に一度に配設させることができな
い場合においては、移動機構により被検物をそのアレイ
方向に移動させることにより順次視野内に配設させて測
定することとなるが、この際、少なくとも１つの反射面
が次の視野内で重複して測定されるように送りを制御
し、重複して測定された反射面の結果同士を比較して同
一の測定結果となるように繋ぎ合せることにより、異な
る視野間についての被検物の移動に際して生ずる誤差分
を相殺する形での異なる視野間の合成となり、かつ、各
頂角の相対的な角度測定であるので、長いアレイ状素子
に関する各頂角の角度のばらつき検査を容易に行える。
アレイ状素子の場合、個々の頂角の角度自体の測定より
も各頂角間の角度のばらつきの大小の方が問題となるこ
とが多いので、ばらつき検査を行えるメリットは大き
い。

【０１１５】請求項８記載の発明によれば、請求項６記
載の角度測定方法において、基本的には請求項７記載の
発明の場合と同様に干渉光学系を利用する測定方法をベ
ースとし、長いアレイ状素子で全ての頂角が一度に同一
視野内に入らない状況下に少なくとも１つの反射面が次
の視野内で重複するように送りを制御する方法とする
が、本来同一の測定結果となるべき重複して測定された
反射面の結果同士を比較することで両者間の誤差を算出
し、その誤差分を補正することにより、異なる視野間に
ついての被検物の移動に際して生ずる誤差分が補正され
る形で各々の頂角の角度を測定できる。

【０１１６】請求項９記載の発明によれば、請求項６記
載の角度測定方法において、基本的には干渉光学系を利
用する測定方法をベースとするが、長いアレイ状素子で
全ての頂角が一度に同一視野内に入らない状況下におい
て、被検物をアレイ方向に移動させる移動機構自身の姿
勢変化量を検出し、これを測定誤差として補正させるよ
うにすることで、必ずしも１つの反射面が次の視野内で
重複するような送り制御としなくても、実質的に異なる
視野間の測定結果を連続させることができ、全体に亘っ
て被検物の移動に際して生ずる誤差の影響を受けない高
精度な頂角の角度の測定が可能となる。

【０１１７】請求項１０記載の発明によれば、請求項９
記載の角度測定方法において、測定された被検物の頂角
の角度のデータ自体をフィードバック補正するようにし
たので、補正処理が容易となる。

【０１１８】請求項１１記載の発明によれば、請求項９
記載の角度測定方法において、検出された姿勢変化量に
相当する測定誤差分を移動機構にフィードバックさせて
その送りを補正することにより、それ以後の補正の必要
性を減少させることができる。

【０１１９】請求項１２記載の発明によれば、請求項１
ないし１１の何れか一に記載の角度測定方法において、
干渉光学系においては干渉縞を生じさせるために参照平
面板が用いられるが、参照平面板自身も少なからず形状
誤差を有しており、その形状誤差が測定誤差の一因とな
るが、３面合わせ法などにより参照平面板の形状誤差分
を算出してその分を補正させることより、参照平面板の
有する形状誤差の影響を受けない高精度な測定が可能と
なる。

【０１２０】請求項１３記載の発明によれば、請求項１
ないし１２の何れか一に記載の角度測定方法において、
干渉光学系においては参照平面板や被検物を照明するた
めの光源としてレーザ光源などを備えているが、このよ
うなレーザ光源は測定雰囲気の温湿度変化の影響を受け
てそのレーザ光の波長が変動し、発生する干渉縞等に影
響し測定結果に影響を及ぼすが、レーザ光源の波長−温
湿度特性等に基づき検出された温湿度により補正をする
ことにより、測定雰囲気の温湿度変化の影響を受けない
高精度な測定が可能となる。

【０１２１】請求項１４記載の発明の角度測定装置によ
れば、干渉光学系を利用するとともに被検物を回転機構
により所定の角度だけ回転させ、その回転前後において
測定光軸に相対する被検物の各々の反射面から干渉縞を
取得しその干渉縞の解析によりその測定光軸に対する各
々の反射面の傾斜角度を測定することで、これらの各反
射面の傾斜角度と被検物の回転角度とから、回転角度に
対する増減値を演算手段により演算することにより、被
検物の隣り合う反射面により形成される頂角の角度をオ
ートコリメータ等を利用する場合よりも高精度に測定で
き、この際、被検物を回転させる回転角度を被検物の頂
角の角度と同等の角度として回転の前後で各々の反射面
により干渉縞を生じさせるようにすればよく、測定すべ
き被検物の頂角の角度が任意であり、測定対象に対する
汎用性の高いものとなる。

【０１２２】請求項１５記載の発明によれば、請求項１
４記載の角度測定装置において、回転機構による被検物
の回転角度の精度が測定精度に大きく関与するが、この
回転機構による回転角度に誤差があったとしても頂角の
角度が既知の原器ブロックを用いて同一の方法によりそ
の角度を測定して既知の角度と比較することにより、回
転角度の誤差量を取得することができるので、その誤差
分を誤差演算補正手段により補正することにより、回転
角度の精度が高い状態での測定と等価的な高精度な測定
結果を得ることができる。

【０１２３】請求項１６記載の発明によれば、請求項１
５記載の角度測定装置において、測定された被検物の頂
角の角度のデータ自体を補正するので、補正処理が容易
となる。

【０１２４】請求項１７記載の発明によれば、請求項１
５記載の角度測定装置において、算出された誤差量分に
ついて回転機構の回転角度を補正するので、それ以後の
補正の必要性を減少させることができる。

【０１２５】請求項１８記載の発明の角度測定装置によ
れば、基本的には請求項１４記載の発明の場合と同様に
干渉光学系を利用して被検物の頂角を形成する各々の反
射面の干渉縞を解析する構成を採るが、このとき、比較
対象となる原器ブロックについても同時にその被検物の
頂角を形成する各々の反射面の干渉縞を解析すること
で、原器ブロックの各々の反射面に対する被検物の各々
の反射面の傾斜角度を測定し、被検物の各反射面の傾斜
角度に基づく演算処理により原器ブロックの頂角を基準
とする相対的な被検物の頂角の角度を測定することで、
原器ブロックの頂角との比較検査が可能となり、原器ブ
ロックを基準とする被検物の合否判定等に活用でき、こ
の場合、原器ブロックの頂角は被検物の頂角と同等であ
ればよく、特に原器ブロックの頂角の角度が既知であれ
ば、被検物の頂角の相対的な角度測定のみならず絶対的
な角度測定も併せて可能となる。

【０１２６】請求項１９記載の発明によれば、請求項１
４ないし１８の何れか一に記載の角度測定装置におい
て、干渉光学系による干渉縞を利用する測定方法によれ
ば、参照平面板から被検物の測定面までの距離が影響し
ないため、と干渉光学系の測定光軸に相対する面に距離
の異なる複数の反射面が存在することとなる頂角を複数
個有するアレイ状素子の場合にも同一視野内としても特
に支障なく各々の頂角の角度を並行して同時的に測定す
ることができ、アレイ状素子の頂角の角度測定が容易と
なる。

【０１２７】請求項２０記載の発明によれば、請求項１
９記載の角度測定装置において、アレイ状素子を被検物
とする場合において全ての頂角を形成する全ての反射面
を干渉光学系の同一視野内に一度に配設させることがで
きない場合においては、移動機構により被検物をそのア
レイ方向に移動させることにより順次視野内に配設させ
て測定することとなるが、この際、少なくとも１つの反
射面が次の視野内で重複して測定されるように送りを制
御し、重複して測定された反射面の結果同士を比較して
同一の測定結果となるように繋ぎ合せることにより、異
なる視野間についての被検物の移動に際して生ずる誤差
分を相殺する形での異なる視野間の合成となり、かつ、
各頂角の相対的な角度測定であるので、長いアレイ状素
子に関する各頂角の角度のばらつき検査を容易に行え、
また、アレイ状素子の場合、個々の頂角の角度自体の測
定よりも各頂角間の角度のばらつきの大小の方が問題と
なることが多いので、ばらつき検査を行えるメリットは
大きい。

【０１２８】請求項２１記載の発明によれば、請求項１
９記載の角度測定装置において、基本的には請求項２０
記載の発明の場合と同様に干渉光学系を利用する測定方
法をベースとし、長いアレイ状素子で全ての頂角が一度
に同一視野内に入らない状況下に少なくとも１つの反射
面が次の視野内で重複するように送りを制御する方法と
するが、本来同一の測定結果となるべき重複して測定さ
れた反射面の結果同士を比較することで両者間の誤差を
算出し、その誤差分を補正するようにしたので、異なる
視野間についての被検物の移動に際して生ずる誤差分が
補正される形で各々の頂角の角度を測定できる。

【０１２９】請求項２２記載の発明によれば、請求項１
９記載の角度測定装置において、基本的には干渉光学系
を利用する測定方法をベースとするが、長いアレイ状素
子で全ての頂角が一度に同一視野内に入らない状況下に
おいて、被検物をアレイ方向に移動させる移動機構自身
の姿勢変化量を検出し、これを測定誤差として補正させ
るようにすることで、必ずしも１つの反射面が次の視野
内で順次重複するような送り制御としなくても、実質的
に異なる視野間の測定結果を連続させることができ、全
体に亘って被検物の移動に際して生ずる誤差の影響を受
けない高精度な頂角の角度の測定が可能となる。

【０１３０】請求項２３記載の発明によれば、請求項２
１記載の角度測定装置において、測定された被検物の頂
角の角度のデータ自体をフィードバック補正するように
したので、補正処理が容易となる。

【０１３１】請求項２４記載の発明によれば、請求項２
１記載の角度測定装置において、検出された姿勢変化量
に相当する測定誤差分を移動機構にフィードバックさせ
てその送りを補正するようにしたので、それ以後の補正
の必要性を減少させることができる。

【０１３２】請求項２５記載の発明によれば、請求項１
４ないし２４の何れか一に記載の角度測定装置におい
て、干渉光学系においては干渉縞を生じさせるために参
照平面板が用いられるが、参照平面板自身も少なからず
形状誤差を有しており、その形状誤差が測定誤差の一因
となるが、３面合わせ法などにより参照平面板の形状誤
差分を算出してその分を補正させることより、参照平面
板の有する形状誤差の影響を受けない高精度な測定が可
能となる。

【０１３３】請求項２６記載の発明によれば、請求項１
４ないし２５の何れか一に記載の角度測定装置におい
て、干渉光学系においては参照平面板や被検物を照明す
るための光源としてレーザ光源などを備えているが、こ
のようなレーザ光源は測定雰囲気の温湿度変化の影響を
受けてそのレーザ光の波長が変動し、発生する干渉縞等
に影響し測定結果に影響を及ぼすが、レーザ光源の波長
−温湿度特性等に基づき検出された温湿度により補正を
するようにしたので、測定雰囲気の温湿度変化の影響を
受けない高精度な測定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態の角度測定装置の構
成を示す概略平面図である。

【図２】その概略側面図である。

【図３】測定工程を説明するための概念図である。

【図４】干渉縞解析装置の構成例を示す機能的ブロック
図である。

【図５】干渉計の変形例を示す概略平面図である。

【図６】本発明の第二の実施の形態の角度測定装置の構
成を示す概略側面図である。

【図７】その測定対象例を示す平面図である。

【図８】回転前後の測定視野の様子を示す正面図であ
る。

【図９】回転前後の干渉縞解析結果を示す模式図であ
る。

【図１０】本発明の第三の実施の形態の角度測定装置の
構成を示す概略平面図である。

【図１１】その概略側面図である。

【図１２】回転前後の測定視野の様子を示す正面図であ
る。

【図１３】回転前後の干渉縞解析結果を示す模式図であ
る。

【図１４】本発明の第四の実施の形態の角度測定装置の
構成を示す概略平面図である。

【図１５】移動前後の測定視野の様子を示す正面図であ
る。

【図１６】移動前後及び合成後の干渉縞解析結果を示す
模式図である。

【図１７】干渉縞解析装置の構成例を示す機能的ブロッ
ク図である。

【図１８】本発明の第五の実施の形態の測定視野の様子
を示す正面図である。

【図１９】参照平面板の形状誤差補正前後の干渉縞解析
結果を示す模式図である。

【符号の説明】

１干渉光学系５参照平面板６被検物１０保持機構１１回転機構１３参照平面板１４原器ブロック１５保持機構１６，１７アレイ状素子による被検物１８移動機構Ａ，Ｂ反射面Ｃ頂角 φ 測定光軸

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】隣り合う反射面により頂角が形成された
被検物について前記頂角を形成する前記反射面のうちの
一方の反射面を干渉光学系の測定光軸に相対させる第１
の工程と、この第１の工程により前記測定光軸に相対させた前記一
方の反射面の干渉縞を前記干渉光学系により取得する第
２の工程と、この第２の工程により取得された干渉縞を解析して前記
測定光軸に対する前記被検物の前記一方の反射面の傾斜
角度を測定する第３の工程と、この第３の工程後に、回転機構により前記被検物を前記
測定光軸に直交する方向に所定の角度だけ回転させる第
４の工程と、この第４の工程により回転させた前記被検物の前記頂角
を形成する前記反射面のうちの他方の反射面を前記干渉
光学系の測定光軸に相対させる第５の工程と、この第５の工程により前記測定光軸に相対させた前記他
方の反射面の干渉縞を前記干渉光学系により取得する第
６の工程と、この第６の工程により取得された干渉縞を解析して前記
測定光軸に対する前記被検物の前記他方の反射面の傾斜
角度を測定する第７の工程と、を有し、これらの第１な
いし第７の工程を経て測定された各反射面の傾斜角度と
前記被検物を回転させた回転角度とに基づく演算処理に
より前記被検物の前記頂角の角度を測定するようにした
角度測定方法。
【請求項２】隣り合う反射面により形成された頂角の
角度が既知の原器ブロックを前記被検物として、前記第
１ないし第７の工程を経て測定された各反射面の傾斜角
度と前記原器ブロックを回転させた回転角度とに基づく
演算処理により前記原器ブロックの前記頂角の角度を測
定した後、その測定された前記原器ブロックの前記頂角の角度と前
記原器ブロックの既知の角度との対比により、前記被検
物を回転させる際の前記回転機構の回転角度の誤差量を
算出し、算出された回転角度の誤差量に基づきその誤差分を補正
するようにした請求項１記載の角度測定方法。
【請求項３】算出された誤差量に基づき、測定された
前記被検物の頂角の角度を補正するようにした請求項２
記載の角度測定方法。
【請求項４】算出された誤差量に基づき、前記被検物
を回転させる前記回転機構の回転角度を補正するように
した請求項２記載の角度測定方法。
【請求項５】互いに隣り合う反射面により頂角が形成
された被検物と原器ブロックとについて各々の前記頂角
を形成する前記反射面のうちの各々の一方の反射面を干
渉光学系の測定光軸に相対させる第１の工程と、この第１の工程により前記測定光軸に相対させたこれら
の一方の反射面の干渉縞を前記干渉光学系により同一視
野内で取得する第２の工程と、この第２の工程により取得された各々の干渉縞を解析し
て前記原器ブロックの前記一方の反射面に対する前記被
検物の前記一方の反射面の傾斜角度を測定する第３の工
程と、この第３の工程後に、回転機構により前記被検物及び前
記原器ブロックを前記測定光軸に直交する方向に所定の
角度だけ回転させる第４の工程と、この第４の工程により回転された前記被検物及び前記原
器ブロックの各々の前記頂角を形成する前記反射面のう
ちの各々の他方の反射面を前記干渉光学系の測定光軸に
相対させる第５の工程と、この第５の工程により前記測定光軸に相対させたこれら
の他方の反射面の干渉縞を前記干渉光学系により同一視
野内で取得する第６の工程と、この第６の工程により取得された各々の干渉縞を解析し
て前記原器ブロックの前記他方の反射面に対する前記被
検物の前記他方の反射面の傾斜角度を測定する第７の工
程と、を有し、これらの第１ないし第７の工程を経て測
定された前記被検物の各反射面の傾斜角度に基づく演算
処理により前記原器ブロックの前記頂角を基準とする相
対的な前記被検物の前記頂角の角度を測定するようにし
た角度測定方法。
【請求項６】各々隣り合う反射面により形成される頂
角を同一平面内で複数個有するアレイ状素子を前記被検
物とし、前記第２の工程及び前記第６の工程で複数個の前記頂角
に関わる複数の前記反射面の干渉縞を前記干渉光学系に
より同一視野内で取得し、前記第３の工程及び前記第７の工程で前記同一視野内で
取得された各々の反射面の干渉縞を個別に解析して各々
の反射面の傾斜角度を個別に測定するようにした請求項
１ないし５の何れか一に記載の角度測定方法。
【請求項７】前記第２ないし前記第３の工程及び前記
第６ないし前記第７の工程について、前記被検物を移動機構により前記干渉光学系の前記測定
光軸に直交するアレイ方向に移動させる第８の工程と、この第８の工程による移動の際に前記同一視野内で順次
測定される複数個の前記反射面のうち少なくとも１つ以
上の前記反射面が次の視野内で重複して測定されるよう
に移動させる第９の工程と、この第９の工程により重複して測定された前記反射面の
測定結果同士を対比させてその測定結果が同一となるよ
うに重複して測定された前記反射面を繋ぎ合せる第１０
の工程と、を有し、前記被検物の複数個の頂角の各角度
を順次相対的に測定するようにした請求項６記載の角度
測定方法。
【請求項８】前記第２ないし前記第３の工程及び前記
第６ないし前記第７の工程について、前記被検物を移動機構により前記干渉光学系の前記測定
光軸に直交するアレイ方向に移動させる第８の工程と、この第８の工程による移動の際に前記同一視野内で順次
測定される複数個の前記反射面のうち少なくとも１つ以
上の前記反射面が次の視野内で重複して測定されるよう
に移動させる第９の工程と、この第９の工程により重複して測定された前記反射面の
測定結果同士を対比させて両者間の測定誤差を算出する
第１０の工程と、を有し、異なる視野間の各頂角の角度
の測定結果を前記測定誤差分だけ補正するようにした請
求項６記載の角度測定方法。
【請求項９】前記第２ないし第３の工程及び前記第６
ないし前記第７の工程について、前記被検物を移動機構により前記干渉光学系の前記測定
光軸に直交するアレイ方向に移動させる第８の工程と、この第８の工程による移動の際に生ずる前記移動機構の
姿勢変化量を検出する第９の工程と、を有し、検出され
た前記姿勢変化量を測定誤差としてその誤差分を補正す
るようにした請求項６記載の角度測定方法。
【請求項１０】検出された前記姿勢変化量を測定誤差
として異なる視野間の各頂角の角度の測定結果にフィー
ドバックさせてその測定結果を前記測定誤差分だけ補正
するようにした請求項９記載の角度測定方法。
【請求項１１】検出された前記姿勢変化量を測定誤差
として前記移動機構にフィードバックさせてその測定誤
差分を補正するようにした請求項９記載の角度測定方
法。
【請求項１２】前記干渉光学系が有する参照平面板の
形状誤差分を算出してその干渉縞の解析結果を補正する
ようにした請求項１ないし１１の何れか一に記載の角度
測定方法。
【請求項１３】測定雰囲気の温湿度を検出しその温湿
度に基づき干渉縞の解析結果を補正するようにした請求
項１ないし１２の何れか一に記載の角度測定方法。
【請求項１４】隣り合う反射面により頂角が形成され
た被検物を保持する保持機構と、参照平面板を有する干渉光学系と、前記干渉光学系の前記測定光軸に直交する方向に回転軸
を有して前記保持機構により保持された前記被検物を回
転させる回転機構と、前記反射面が前記干渉光学系の測定光軸に相対するよう
に前記被検物を前記回転機構により所定の角度だけ回転
させる回転制御手段と、前記回転機構の回転角度を検出する回転角度検出手段
と、前記回転機構による回転前後の前記測定光軸に相対した
前記各反射面から干渉縞を前記干渉光学系により取得し
その干渉縞の解析により前記測定光軸に対する前記各反
射面の傾斜角度を測定する解析手段と、この解析手段により得られる各反射面の傾斜角度と前記
回転角度検出手段により検出された前記回転機構の回転
角度とに基づく演算処理により前記被検物の前記頂角の
角度を測定する演算手段と、を備える角度測定装置。
【請求項１５】隣り合う反射面により形成された頂角
の角度が既知の原器ブロックを前記被検物として、前記
演算手段により測定された前記原器ブロックの前記頂角
の角度と前記原器ブロックの既知の角度との対比によ
り、前記被検物を回転させる際の前記回転機構の回転角
度の誤差量を算出してその誤差分を補正する誤差演算補
正手段を備える請求項１４記載の角度測定装置。
【請求項１６】前記誤差演算補正手段は、算出した誤
差量に基づき、測定された前記被検物の頂角の角度を補
正するようにしてなる請求項１５記載の角度測定装置。
【請求項１７】前記誤差演算補正手段は、算出された
誤差量に基づき、前記回転制御手段により前記被検物を
回転させる際の前記回転機構の回転角度を補正するよう
にしてなる請求項１５記載の角度測定装置。
【請求項１８】互いに隣り合う反射面により頂角が形
成された被検物と原器ブロックとを保持する保持機構
と、参照平面板を有する干渉光学系と、前記干渉光学系の前記測定光軸に直交する方向に回転軸
を有して前記保持機構により保持された前記被検物と前
記原器ブロックとを回転させる回転機構と、前記反射面が前記干渉光学系の測定光軸に相対するよう
に前記被検物と原器ブロックとを前記回転機構により所
定の角度だけ回転させる回転制御手段と、前記回転機構による回転前後の前記測定光軸に相対した
前記被検物と前記原器ブロックとの前記各反射面から干
渉縞を前記干渉光学系により同一視野内で取得しその干
渉縞の解析により前記原器ブロックの前記反射面に対す
る前記被検物の対応する前記反射面の傾斜角度を測定す
る解析手段と、この解析手段により得られる前記被検物の各反射面の傾
斜角度に基づく演算処理により前記原器ブロックの頂角
を基準とする相対的な前記被検物の前記頂角の角度を測
定する演算手段と、を備える角度測定装置。
【請求項１９】各々隣り合う反射面により形成される
頂角を同一平面内で複数個有するアレイ状素子なる前記
被検物に対し、前記解析手段は、複数個の前記頂角に関
わる複数の前記反射面の干渉縞を前記干渉光学系により
同一視野内で取得した各々の反射面の干渉縞を個別に解
析して各々の反射面の傾斜角度を個別に測定するように
してなる請求項１４ないし１８の何れか一に記載の角度
測定装置。
【請求項２０】アレイ状素子なる前記被検物を前記干
渉光学系の測定光軸に直交するアレイ方向に移動させる
移動機構と、前記同一視野内で順次測定される複数個の前記反射面の
うち少なくとも１つ以上の反射面が次の視野内で重複し
て測定されるように前記被検物を前記移動機構により所
定の送り量だけ移動させる移動制御手段と、前記演算手段により各視野毎に測定された前記反射面の
測定結果を記憶する記憶手段と、前記演算手段により重複して測定されて前記記憶手段に
より記憶された前記反射面の測定結果同士を対比させて
その測定結果が同一となるように重複して測定された前
記反射面を繋ぎ合せて前記被検物の複数個の頂角の各角
度を順次相対的に測定する演算結果合成手段と、を備え
る請求項１９記載の角度測定装置。
【請求項２１】アレイ状素子なる前記被検物を前記干
渉光学系の測定光軸に直交するアレイ方向に移動させる
移動機構と、前記同一視野内で順次測定される複数個の前記反射面の
うち少なくとも１つ以上の反射面が次の視野内で重複し
て測定されるように前記被検物を前記移動機構により所
定の送り量だけ移動させる移動制御手段と、前記演算手段により各視野毎に測定された前記反射面の
測定結果を記憶する記憶手段と、前記演算手段により重複して測定されて前記記憶手段に
より記憶された前記反射面の測定結果同士を対比させて
両者間の測定誤差を算出して異なる視野間の各頂角の角
度の測定結果を前記測定誤差分だけ補正する誤差演算補
正手段と、を備える請求項１９記載の角度測定装置。
【請求項２２】アレイ状素子なる前記被検物を前記干
渉光学系の測定光軸に直交するアレイ方向に移動させる
移動機構と、複数個の前記反射面が前記同一視野内で測定されるよう
に前記被検物を前記移動機構により所定の送り量だけ移
動させる移動制御手段と、前記被検物の所定の送り量の移動の際に生ずる前記移動
機構の姿勢変化量を検出し検出された前記姿勢変化量を
測定誤差としてその誤差分を補正する誤差演算補正手段
と、を備える請求項１９記載の角度測定装置。
【請求項２３】前記誤差演算補正手段は、検出された
前記姿勢変化量を測定誤差として異なる視野間の各頂角
の角度の測定結果にフィードバックさせてその測定結果
を前記測定誤差分だけ補正するようにしてなる請求項２
１記載の角度測定装置。
【請求項２４】前記誤差演算補正手段は、検出された
前記姿勢変化量を測定誤差として前記移動機構にフィー
ドバックさせてその測定誤差分を補正するようにしてな
る請求項２１記載の角度測定装置。
【請求項２５】前記干渉光学系が有する参照平面板の
形状誤差分を算出してその干渉縞の解析結果を補正する
形状誤差分補正手段を備える請求項１４ないし２４の何
れか一に記載の角度測定装置。
【請求項２６】測定雰囲気の温湿度を検出する温湿度
検出手段と、この温湿度検出手段により検出された温湿度に基づき干
渉縞の解析結果を補正する温湿度分補正手段と、を備え
る請求項１４ないし２５の何れか一に記載の角度測定装
置。