JP2004116997A

JP2004116997A - 被検物面の測定方法及び測定装置

Info

Publication number: JP2004116997A
Application number: JP2002276304A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Suhara; 須原　浩之
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-09-20
Filing date: 2002-09-20
Publication date: 2004-04-15

Abstract

【課題】偏向素子の高速に変調する光学面等、従来は測定が困難であった動的な被検物面の面形状や面精度を測定することができる被検物面の測定方法及び装置を提供する。
【解決手段】本発明は、光源１からの可干渉光を被検物面６ａに照射して干渉縞像を形成し、干渉縞強度を解析して、被検物面の面形状や面精度を測定する被検物面の測定方法（装置）において、光源１からの可干渉光を被検物面６ａに照射する手段２，３と、法線ベクトルが時間的に変化している動的な被検物面６ａからの反射光線ベクトルが略一定となるようにする手段７と、干渉縞像を形成する手段４，５，８と、干渉縞像の結像面に配置された検出器９と、該検出器９によって検出された干渉縞像を解析して面形状を算出する面形状算出手段とを備えているので、動的な被検物面の面形状を測定することが可能となる。
【選択図】　　　　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、時間的に変動あるいは振動している被検査物の表面（以下、被検物面と記す）の面形状や面精度を測定する被検物面の測定方法及び測定装置に関するものであり、特に、ポリゴンミラーやガルバノミラー、あるいはマイクロミラー（マイクロスキャナー）といった偏向素子（偏向器）の動的面の面形状や面精度の測定に応用される被検物面の測定方法及び測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザー光などを走査させるための偏向手段として、ガルバノミラーやポリゴンミラー、あるいはマイクロミラー（マイクロスキャナー）といった偏向素子が用いられる。これらの面は、光学性能に大きく影響を及ぼすため、非常に高精度な面形状に加工されている必要がある。
これらの面が静止した状態では、従来の干渉技術により容易に表面形状を測定することができるが、実際の駆動時の動作環境の表面形状を確認する手段がなかった。このため動作状態では、発熱や振れのため変形している可能性が、近年問題視されている。
【０００３】
高速の変位量を高精度に測定する手段としては、レーザー測長機などがあるが、これは基本的に点計測であり、面形状を測定することはできない。また、実時間で被検物の面形状等を測定する方法も提案されているが（例えば、特許文献１、特許文献２等参照）、測定精度に十分耐えられるような強誘電体の光変調素子の入手は難しく、また、空間分解能を満たすだけの２次元の各画素毎に並列処理をしながら検出することはコスト的にも困難といえる。このため現状レベルはＴＶレート相当（数十ｍｓｅｃ）といえる。
【０００４】
例えば、長さＬ＝２０ｍｍのミラーが周波数ｆ＝１ｋＨｚ、ふれ角θ＝４度で変調し、それをλ／２０（λ＝６３３ｎｍ）の精度で測定するためには、最低でもλ／２０の量だけミラーが変位するまでの時間に測定しなければいけないと考えると、角度Δθを、
Δθ＝ｔａｎ^−１［（λ／２０）／Ｌ］＝９×１０^−５　［度］
として、時間Δｔにして、
Δｔ＝１／（ｆ×２θ／Δθ）＝１１［ｎｓｅｃ］
となる。すなわち、１１［ｎｓｅｃ］という非常に短い時間で測定しなければならない。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−２３５６２０号公報
【特許文献２】
特開平１０−１４１９２７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、ガルバノミラーやポリゴンミラー、マイクロミラーといった偏向素子（偏向器）の高速に変調する光学面を被検物面として動的に測定することを課題としており、特に、従来は測定が困難であった動的な被検物面の面形状や面精度を測定することができる被検物面の測定方法及び測定装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、光源からの可干渉光を被検物面に照射して干渉縞像を形成し、干渉縞強度を解析して、被検物面の面形状や面精度を測定する被検物面の測定方法において、法線ベクトルが時間的に変化している動的な被検物面の測定に対して、該被検物面からの反射光線ベクトルが略一定となるような光学系を構成することにより、被検物面を測定することを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２に係る発明は、光源からの可干渉光を被検物面に照射して干渉縞像を形成し、干渉縞強度を解析して、被検物面の面形状や面精度を測定する被検物面の測定装置において、光源からの可干渉光を被検物面に照射する手段と、法線ベクトルが時間的に変化している動的な被検物面からの反射光線ベクトルが略一定となるようにする手段と、干渉縞像を形成する手段と、前記干渉縞像の結像面に配置された干渉縞像検出器と、前記干渉縞像検出器によって検出された干渉縞像を解析して面形状を算出する面形状算出手段と、を備えていることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項２記載の被検物面の測定装置において、法線ベクトルが時間的に変化している動的な被検物面からの反射光線ベクトルが、略一定となるようにする手段として、被検物面からの反射光を再び被検物面に入射する手段を有することを特徴とするものである。
また、請求項４に係る発明は、請求項３記載の被検物面の測定装置において、被検物面からの反射光を再び被検物面に入射する手段として、直角に配置した複数のミラーを用いることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項５に係る発明は、請求項２，３または４記載の被検物面の測定装置において、干渉縞像を解析して面形状を算出する面形状算出手段として、少なくとも１回フーリエ変換を用いることを特徴とするものである。
また、請求項６に係る発明は、請求項２〜５のいずれか一つに記載の被検物面の測定装置において、前記被検物面は、周期的に変化する動的な偏向面であることを特徴するものである。
【００１１】
請求項７に係る発明は、請求項２〜６のいずれか一つに記載の被検物面の測定装置において、前記光源が、被検物面の変調周波数に同期して、断続的に発光することを特徴とするものである。
また、請求項８に係る発明は、請求項２〜７のいずれか一つに記載の被検物面の測定装置において、干渉縞像を形成する手段として、シアリング干渉を用いることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項９に係る発明は、光源からの可干渉光を被検物面に照射して干渉縞像を形成し、干渉縞強度を解析して、被検物面の面形状や面精度を測定する被検物面の測定方法において、前記被検物面からの反射光を反転して再び被検物面に照射することにより、被検物面の面形状の対称成分を光学的に抽出することを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成、動作及び作用を、図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
（実施例１）
まず、請求項１〜４の実施例を説明する。図１は本発明の一実施例を示す被検物面の測定装置の概略構成図である。図１において、符号１は光源としてのレーザー光源、２は光路を折り曲げるミラー、３は２枚のレンズで構成され光束を拡大するビームエキスパンダーレンズ、４はビームスプリッタ（ＢＳ）、５は参照光反射ミラー、６は測定対象である被検物、７は被検物面からの反射光を再び被検物面に入射する手段として機能する反射手段、８は検出用の結像レンズ、９は干渉縞像検出用の検出器である。
【００１５】
図１において、レーザー光源１には、半導体レーザーや気体レーザーなどが用いられ、このレーザー光源１から出射したレーザー光は、ビームエキスパンダーレンズ３によって、ビームを適切な大きさに拡大される。拡大されたビーム光束は、ビームスプリッタ４によって、参照光と被検物６に照射する被検物光とに分割される。ビームスプリッタ４を直進した被検物光は、被検物６の表面（被検物面）６ａによって反射されるが、被検物面６ａは予め入射光線に対して傾けて配置しており、その反射光は、反射手段７の方向に進む。この反射手段７は、光束を入射方向に向かって反射する機能を有しており、被検物面６ａからの反射光は反射手段７により再び被検物面６ａに照射される。そして被検物面６ａからの２度目の反射光は往路を逆方向に戻り、ビームスプリッタ４で折り返されて、結像レンズ８を介して検出器９に達する。一方、ビームスプリッタ４によって分割された参照光は、参照光反射ミラー５で反射され、再びビームスプリッタ４を通過し、結像レンズ８を介して検出器９に達する。この検出器９の検出面上では、被検物面６ａからの反射光と、参照光反射ミラー５で反射された波面の基準となる参照光とが干渉して干渉縞を形成する。尚、結像レンズ８は、被検物面６ａと検出器９の検出面とが結像関係となるように配置する。また、検出器９としては、エリアＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）やラインＣＣＤなどの撮像素子が用いられる。
【００１６】
図２に反射手段７の構成の一例を示す。この反射手段７は、２枚の反射鏡７ａ，７ｂが直角に配置されて構成されている。被検物面６ａからの反射光線は、２枚の反射鏡７ａ，７ｂで２回反射することにより、偏角が１８０度、すなわち入射光線と調度逆方向に進むことになる。従って、被検物面６ａが破線のようにチルトした場合でも、被検物面６ａからの２度目の反射光は、チルトしていない状態と同じ方向に進む。このような構成をとることにより、被検物面６ａが振動などにより、面の法線ベクトルが時間的に高速に変化していても、被検物面６ａからの反射光線ベクトルは一定となる。従って、検出器９の検出面上では、常に一定の干渉縞を形成することができる。
【００１７】
本実施例では、反射手段７として２枚の反射鏡７ａ，７ｂを用いたが、これに代えてコーナープリズム等でもよく、また、コーナーキューブのように３枚の反射鏡あるいはプリズムを用いてもよい。尚、これらの反射鏡あるいはプリズムを用いると、反射光線ベクトルは一定だが、光線位置が若干横にシフトすることになる。しかしながら、わずかなチルトで干渉縞が大きく変化するのとは対照的に、測定領域が面内方向にずれるだけなので、干渉縞自体はほとんど変化することはない。
【００１８】
ここで、被検物面６ａに１度入射してから２度目の反射までの光路をＬ_０、面のチルト角をαとすると、
横シフト量＝Ｌ_０×ｓｉｎ（２α）
の関係となる。
今、Ｌ_０＝５０ｍｍ，α＝０．１度とすれば、横シフト量＝０．１７５ｍｍとなる。これは、測定範囲が２０ｍｍの場合の１％以下であり、測定精度としてはほとんど問題にならない。前述の従来の方式が９×１０^−５度で有るのに比べ約１０００倍程度有利に測定することができる。
これは、時間Δｔにして、
Δｔ＝１／（ｆ×２θ／Δθ）＝１２．５［μｓｅｃ］
であり、この応答速度は、検出器９にラインＣＣＤを用いて処理できる速度である。
【００１９】
（実施例２）
次に請求項５の実施例を説明する。本実施例では、上記検出器９で検出された干渉縞像を解析して面形状を算出する面形状算出手段として、少なくとも１回、フーリエ変換を用いるものである。
縞解析方法としては、位相シフト法やフーリエ変換法などがあるが、被検物面６ａが時間的に高速に変化する場合には、フーリエ変換法の方がより適切である。位相シフト法が時間的変調で最低でも３回の干渉縞像を検出しないと解析できないのに対し、フーリエ変換法は空間的変調であるため１回だけ干渉縞を検出することにより解析することができるので、高速測定が可能であり、本測定のような高速測定に有利である。
【００２０】
図１において、参照光反射ミラー５を干渉縞がヌルとなる位置からθだけ若干チルトさせると空間的キャリア周波数ｆ_０　を有する干渉縞を生じる。そのときの干渉縞の強度分布は、
ｉ（ｘ）＝ａ（ｘ）＋ｂ（ｘ）ｃｏｓ［２πｆ_０ｘ＋ψ（ｘ）］　　　　　　（１）
で与えられる。尚、ここでは、便宜上、１次元で表現している。
ψ（ｘ）　は被検物６ａの表面形状に相当する位相差を表し、ａ（ｘ），ｂ（ｘ）は光量ムラを表す。
上記（１）式を変形して、
ｉ（ｘ）＝ａ（ｘ）＋ｃ（ｘ）ｅｘｐ（ｊ２πｆ_０ｘ）＋ｃ^＊（ｘ）ｅｘｐ（−ｊ２πｆ_０ｘ）　　（２）
となる。ただし、ｃ^＊は複素共役であり、
ｃ（ｘ）＝（１／２）ｂ（ｘ）ｅｘｐ（ｊψ（ｘ））　　　　　　　　　　（３）
である。
これをフーリエ変換すると、

ただし、Ａ（ｆ），Ｃ（ｆ）は、それぞれａ（ｘ），ｃ（ｘ）のフーリエ変換である。
ａ（ｘ），ｃ（ｘ）がｆ_０　に比べて十分緩やかなとき、図３に示すように３つのスペクトルは完全に分離される。
【００２１】
そこで，フィルタリングをして第２項のスペクトルＣ（ｆ−ｆ_０）　のみを取り出し、ｆ_０　だけ原点にシフトして逆フーリエ変換をする。
ここで、複素対数をとると、
ｌｏｇ［ｃ（ｘ）］＝ｌｏｇ［ｂ（ｘ）／２］＋ｊψ（ｘ）　　　　　　　　　　（６）
となり、虚数項をとることにより不要信号ｂ（ｘ）と完全に分離される。
よって、ｃ（ｘ）の位相角ψ（ｘ）、
ψ（ｘ）＝ｔａｎ^−１｛Ｉｍｇ［ｃ（ｘ）］／Ｒｅａｌ［ｃ（ｘ）］｝　　　　　　　　　（７）
を求めることによりψ（ｘ）はａ（ｘ），ｂ（ｘ）に対して独立に得られることになる。そして、この位相角ψ（ｘ）を計算することより表面形状を求めることができる。尚、図４に、以上の本発明のフーリエ変換法による縞解析方法のフローチャートを示す。
【００２２】
（実施例３）
次に請求項６の実施例を説明する。図５は本発明の別の実施例を示す被検物面の測定装置の概略構成図であり、被検物としてポリゴンミラー１４からなる偏向器の反射面（被検物面）を測定する場合の実施例である。図５において、図１と同符号を付けたものは同じ構成部材であるが、本実施例では、ビームスプリッタ（ＢＳ）に換えて偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１１を配置し、この偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１１と参照光反射ミラー５の間の光路と、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１１とポリゴンミラー１４の間の光路に、それぞれλ／４板１２，１３を配置している。
【００２３】
図５において、レーザー光源１には、半導体レーザーや気体レーザーなどが用いられ、このレーザー光源１から出射したレーザー光は、ビームエキスパンダーレンズ３によって、ビームを適切な大きさに拡大される。拡大されたビーム光束は、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１１によって、参照光と、被検物であるポリゴンミラー１４に照射する被検物光とに分割される。そして、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１１により分割された被検物光は、λ／４板１３を通過し、ポリゴンミラー１４の反射面（被検物面）１４ａによって反射され、その反射光は反射手段７の方向に進む。この反射手段７は、光束を入射方向に向かって反射する機能を有しており、被検物面１４ａからの反射光は反射手段７により再び被検物面１４ａに照射される。そして被検物面１４ａからの２度目の反射光は往路を逆方向に戻り、再びλ／４板１３を通過し、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１１で折り返されて、結像レンズ８を介して検出器９に達する。一方、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１１により分割された参照光は、λ／４板１２を通過し、参照光反射ミラー５で反射され、再びλ／４板１２と偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１１を通過し、結像レンズ８を介して検出器９に達する。
このように、参照光及び被検物光は、それぞれλ／４板１２，１３を２度往復することにより、偏向面が９０度回転し、検出器９上に集光する構成となっている。また、参照光反射ミラー５は、光軸に対して傾けて配置することにより、等厚干渉縞を生じる。これにより前述のフーリエ変換法にて解析することが可能となる。
【００２４】
本実施例では、ポリゴンミラー１４の被検物面１４ａが光軸に対して４５度になるように配置し、ポリゴンミラー１４を回転した状態で測定する。
また、ポリゴンミラー１４の同期を検知するために、図示のように、発光素子（例えば半導体レーザー（ＬＤ））１５ａと受光素子（例えばフォトダイオード（ＰＤ））１５ｂからなる同期検知ユニット１５を設けてもよい。
被検物が、高速回転でかつ振れ角も大きいポリゴンミラー１４の場合、検出器９に用いるラインＣＣＤなどの応答周波数が十分でない場合がある。この場合には、光源１の発光のタイミングを制御すると良い。
【００２５】
（実施例４）
次に請求項７の実施例を説明する。図６は請求項７の一実施例を示す図であり、図５に示した偏向器（ポリゴンミラー）１４のふれ角と光源１の発光タイミングの関係を示すタイミングチャートである。
本実施例では、被検物が、高速回転でかつ振れ角も大きいポリゴンミラー１４の場合には、図５に示した同期検知ユニット１５で検知される被検物面１４ａの変調周波数を光源（例えば半導体レーザー（ＬＤ））１の発光制御回路（図示せず）にフィードバックして制御しており、図６に示すように、被検物面１４ａの変調周波数に同期して光源１の発光をＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、検出器９上では、常に静止した干渉縞像を形成することができる。
これにより、被検物面１４ａの変調周波数が、検出器９の応答周波数よりも高い場合でも、測定することが可能となる。
【００２６】
（実施例５）
次に請求項８の実施例を説明する。図７は本発明の別の実施例を示す被検物面の測定装置の概略構成図であり、図１、図５と同符号を付けたものは同じ構成部材である。
本実施例では、参照光は用いずに、干渉縞像を形成する手段として、シアリング干渉を用いることを特徴とするものであり、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１１と検出器９の間の光路には、結像レンズに換えてシアリング発生部１６を設けてある。すなわち、被検物面６ａからの反射光をシアリング発生部１６で２つの波面に分離し、それらを横ずらしして重ね合わせるシアリング干渉の構成としたものである。
【００２７】
図８に示すように、シアリング発生部１６は、２枚の平行平板１６ａ，１６ｂを所定の間隔をおいて配置することによって構成されている。２枚の平行平板１６ａ，１６ｂの内側の２面Ｓ２，Ｓ３は面精度の高い研磨面であり、外側の２面Ｓ１，Ｓ４は、無反射コーティング等により無反射面となっている。この構成により、第１の平行平板１６ａの内側の面Ｓ２によって被検波の一部が反射され、残りが透過し、第１の平行平板１６ａを透過した被検波の一部は第２の平行平板１６ｂの内側の面Ｓ３により反射され、第１の平行平板１６ａ内を屈折しながら透過する。また、第１の平行平板１６ａの内側の面Ｓ２によって反射された被検波の一部と、第２の平行平板１６ｂの内側の面Ｓ３により反射された被検波の残りの一部は、シアリング発生部１６から互いに平行に出射する。
【００２８】
このようにシアリング干渉の構成とすることにより、コモンパス率が高くなるので、外乱の影響を受けにくく、精度の高い動的測定が可能となる。また、気体レーザーに比べ可干渉性の低い半導体レーザー（ＬＤ）を光源１とした場合には、特に有効である。
尚、解析方法としてフーリエ変換法を用いる場合には、面の間隔を非平行にして、等厚干渉縞を形成しても良い。
【００２９】
（実施例６）
次に請求項９の実施例を説明する。
走査光学系などに用いられるポリゴンミラーの反射面（被検物面）が、理想的な状態に比べて、放物面形状をしていると、レンズパワーとしての効果を持ってしまい、光学性能に悪影響を及ぼす。しかし、表面形状を多項式に展開したときの１次や３次係数成分は、パワーを持っていないので、光学性能にはそれほど影響しない。従って、光学性能に最も影響のある、２次係数成分を精度良く測定する必要がある。
【００３０】
本実施例では、反射手段７をコーナーキューブ等を用いて構成しており、この場合には、被検物面からの反射光がコーナーキューブ等で反転して、被検物面に照射されるため、非対称形状成分は相殺されることになる。従って、対称成分のみを光学的に抽出することが可能となる。また、被検物面を２回通過することにより感度が２倍となるので、面形状を高精度に測定することが可能になる。また、干渉縞を見ただけで判断することが可能となり、目視による検査工程にも適している。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の被検物面の測定方法では、法線ベクトルが時間的に変化している動的な被検物面の測定に対して、該被検物面からの反射光線ベクトルが略一定となるような光学系を構成することにより、被検物面を測定することを特徴とするので、従来は測定が困難であった、動的な被検物面の面形状を測定することが可能となる。
【００３２】
請求項２記載の被検物面の測定装置では、光源からの可干渉光を被検物面に照射する手段と、法線ベクトルが時間的に変化している動的な被検物面からの反射光線ベクトルが略一定となるようにする手段と、干渉縞像を形成する手段と、前記干渉縞像の結像面に配置された干渉縞像検出器と、前記干渉縞像検出器によって検出された干渉縞像を解析して面形状を算出する面形状算出手段と、を備えていることを特徴とするので、従来は測定が困難であった、動的な被検物面の面形状を測定することが可能となる。
【００３３】
請求項３記載の被検物面の測定装置では、請求項２の構成及び効果に加え、法線ベクトルが時間的に変化している動的な被検物面からの反射光線ベクトルが、略一定となるようにする手段として、被検物面からの反射光を再び被検物面に同じ角度で入射する手段を設けることにより、被検物面が振動していても反射光線が一定であるので、干渉縞が変化せず、静的な面形状測定と同じ条件で測定することができる。
また、請求項４記載の被検物面の測定装置では、請求項３の構成及び効果に加え、被検物面からの反射光を再び被検物面に入射する手段として、直角に配置した複数のミラー（例えば、直角に配置した２枚のミラーや、コーナープリズム、コーナーキューブ等）を用いることにより、被検物面からの反射光線を同じ角度で再び被検物面に入射することができる。
【００３４】
請求項５記載の被検物面の測定装置では、請求項２，３または４の構成及び効果に加え、干渉縞像を解析して面形状を算出する面形状算出手段として、少なくとも１回、フーリエ変換を用いることにより、１回の測定で、干渉縞解析をすることができるので、動的な測定に適する。
また、請求項６記載の被検物面の測定装置では、請求項２〜５のいずれか一つの構成及び効果に加え、前記被検物面は、周期的に変化する動的な偏向面であることにより、従来は測定が困難であった、ポリゴンミラー面やマイクロスキャナーといった高速に偏向する面を実際の使用環境と同じ状態で測定することができる。
【００３５】
請求項７記載の被検物面の測定装置では、請求項２〜６のいずれか一つの構成及び効果に加え、前記光源が、被検物面の変調周波数に同期して、断続的に発光することにより、被検物面が高速に振動していても、検出器上では、ほぼ干渉縞が静止している状態になるので、安定した測定を行うことができる。
また、請求項８記載の被検物面の測定装置では、請求項２〜７のいずれか一つの構成及び効果に加え、干渉縞像を形成する手段として、シアリング干渉を用いることにより、コモンパス率が高くなるので、振動の影響を受けることなく、測定することができる。
【００３６】
請求項９記載の被検物面の測定方法では、被検物面からの反射光を反転して、再び被検物面に照射することにより、被検物面の面形状の対称成分を光学的に抽出することを特徴とするので、最も必要な情報だけを抽出して測定することができる。また、被検物面を２回通過することにより感度が２倍となるので、面形状を高精度に測定することが可能になる。また、干渉縞を見ただけで判断することが可能となり、目視による検査工程にも適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す被検物面の測定装置の概略構成図である。
【図２】図１に示す測定装置の反射手段の構成例を示す図である。
【図３】縞解析に用いるフーリエ変換法のスペクトル抽出方法を示す図である。
【図４】本発明のフーリエ変換法による縞解析方法のフローチャートである。
【図５】本発明の別の実施例を示す被検物面の測定装置の概略構成図である。
【図６】請求項７の一実施例を示す図であり、偏向器（ポリゴンミラー）のふれ角と光源の発光タイミングの関係を示すタイミングチャートである。
【図７】本発明の別の実施例を示す被検物面の測定装置の概略構成図である。
【図８】図７に示す測定装置のシアリング発生部の構成例を示す図である。
【符号の説明】
１　　　レーザー光源
２　　　ミラー
３　　　ビームエキスパンダーレンズ
４　　　ビームスプリッタ（ＢＳ）
５　　　参照光反射ミラー
６　　　被検物
６ａ　　被検物面
７　　　反射手段
８　　　結像レンズ
９　　　検出器
１１　　偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
１２　　λ／４板
１３　　λ／４板
１４　　ポリゴンミラー（偏向器）
１４ａ　反射面（被検物面）
１５　　同期検知ユニット
１５ａ　発光素子
１５ｂ　受光素子
１６　　シアリング発生部
１６ａ　第１の平行平板
１６ｂ　第２の平行平板

Claims

光源からの可干渉光を被検査物の表面（以下、被検物面と記す）に照射して干渉縞像を形成し、干渉縞強度を解析して、被検物面の面形状や面精度を測定する被検物面の測定方法において、
法線ベクトルが時間的に変化している動的な被検物面の測定に対して、該被検物面からの反射光線ベクトルが略一定となるような光学系を構成することにより、被検物面を測定することを特徴とする被検物面の測定方法。
光源からの可干渉光を被検物面に照射して干渉縞像を形成し、干渉縞強度を解析して、被検物面の面形状や面精度を測定する被検物面の測定装置において、
光源からの可干渉光を被検物面に照射する手段と、
法線ベクトルが時間的に変化している動的な被検物面からの反射光線ベクトルが略一定となるようにする手段と、
干渉縞像を形成する手段と、
前記干渉縞像の結像面に配置された干渉縞像検出器と、
前記干渉縞像検出器によって検出された干渉縞像を解析して面形状を算出する面形状算出手段と、
を備えていることを特徴とする被検物面の測定装置。
請求項２記載の被検物面の測定装置において、
法線ベクトルが時間的に変化している動的な被検物面からの反射光線ベクトルが、略一定となるようにする手段として、被検物面からの反射光を再び被検物面に入射する手段を有することを特徴とする被検物面の測定装置。
請求項３記載の被検物面の測定装置において、
被検物面からの反射光を再び被検物面に入射する手段として、直角に配置した複数のミラーを用いることを特徴とする被検物面の測定装置。
請求項２，３または４記載の被検物面の測定装置において、
干渉縞像を解析して面形状を算出する面形状算出手段として、少なくとも１回フーリエ変換を用いることを特徴とする被検物面の測定装置。
請求項２〜５のいずれか一つに記載の被検物面の測定装置において、
前記被検物面は、周期的に変化する動的な偏向面であることを特徴する被検物面の測定装置。
請求項２〜６のいずれか一つに記載の被検物面の測定装置において、
前記光源が、被検物面の変調周波数に同期して、断続的に発光することを特徴とする被検物面の測定装置。
請求項２〜７のいずれか一つに記載の被検物面の測定装置において、
干渉縞像を形成する手段として、シアリング干渉を用いることを特徴とする被検物面の測定装置。
光源からの可干渉光を被検物面に照射して干渉縞像を形成し、干渉縞強度を解析して、被検物面の面形状や面精度を測定する被検物面の測定方法において、
前記被検物面からの反射光を反転して再び被検物面に照射することにより、被検物面の面形状の対称成分を光学的に抽出することを特徴とする被検物面の測定方法。