JP2015152379A - 斜入射干渉計 - Google Patents
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Abstract
【課題】測定精度の低下を抑制しつつ測定範囲を拡大できる斜入射干渉計を提供する。【解決手段】斜入射干渉計１は、測定領域Ａが重なる重複領域ＡＬに指標部５２を表示する目盛付器具５０を備え、測定部は、測定領域Ａの撮像位置ごとに、測定領域Ａおよび指標部５２を表す干渉縞画像を取得する画像取得部と、互いに隣り合う測定領域Ａの干渉縞画像に基づく測定結果を、当該干渉縞画像の測定領域Ａに含まれる同一の指標部５２が一致するように繋ぎ合わせることで、表面形状を算出する形状算出部とを備える。【選択図】図１
Description
本発明は、斜入射干渉計に関する。
通常の垂直入射の干渉計は、光の長さを基準とした高精度な測定手法である反面、波長の半分以上の不連続な段差や、画像の隣り合う画素間で波長の半分以上の高さの変化があるような大きなうねりを持った測定対象物の形状は測定できない。
これに対し、大きな凹凸を測定できるものとして、斜入射干渉計が知られている（例えば、特許文献１参照）。
これに対し、大きな凹凸を測定できるものとして、斜入射干渉計が知られている（例えば、特許文献１参照）。
斜入射干渉計では、光を斜め方向から照射し、反射光を得ることで、見かけ上の波長を長くすることが可能で、測定対象物の凹凸に対する波面の変化量を意図的に小さくすることができる。また、測定光を斜めから入射させることで、反射光の方向が揃うため、粗面でも光沢面の場合のような鮮明な干渉縞が得られる。
斜入射干渉計において、１波長分の光路長差を表す距離は一般的に縞感度と呼ばれ、干渉縞１本あたり高低差Λ＝λ／２ｃｏｓθ（μｍ）で表わされる（λは測定光の波長、θは入射角度）。
この縞感度は、測定光の入射角度と、光源となるレーザの波長とによって決まる。例えば、レーザの波長を固定とみなすと、縞感度は入射角度のみによって決まる。そのため、入射角度は、測定対象物の表面性状や要求される測定精度を考慮して設定される。
斜入射干渉計において、１波長分の光路長差を表す距離は一般的に縞感度と呼ばれ、干渉縞１本あたり高低差Λ＝λ／２ｃｏｓθ（μｍ）で表わされる（λは測定光の波長、θは入射角度）。
この縞感度は、測定光の入射角度と、光源となるレーザの波長とによって決まる。例えば、レーザの波長を固定とみなすと、縞感度は入射角度のみによって決まる。そのため、入射角度は、測定対象物の表面性状や要求される測定精度を考慮して設定される。
斜入射干渉計の測定対象としては、前述のように、垂直入射干渉計では測定が困難な比較的大きなうねりを持つ面、または、粗面（非鏡面）が想定される。各種ウェハやＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）用ガラスなどがその例である。これらの大型化が進んでいるワークの加工において、一般的に研磨前段階での平面度管理が重要であるとされており、大型・高精度非鏡面の平面度を管理したいというニーズが高い。
前述のような大型・高精度非鏡面の平面度を管理するために、斜入射干渉計を用いて広域を測定する場合を考える。この場合、以下の二つの方法が考えられる。
その測定方法の一つは、測定光の入射角度を大きくする方法である。
この方法の場合、入射角度を大きくすると、前述したように、レーザ光束は直径よりも縦方向に広がった楕円となり、測定領域が拡大される。しかし、一方、測定分解能も同時に低下するため、この方法は好ましくない場合がある。
その測定方法の一つは、測定光の入射角度を大きくする方法である。
この方法の場合、入射角度を大きくすると、前述したように、レーザ光束は直径よりも縦方向に広がった楕円となり、測定領域が拡大される。しかし、一方、測定分解能も同時に低下するため、この方法は好ましくない場合がある。
別の方法として、斜入射干渉計で走査測定する方法がある。
この方法の場合、測定面を何箇所かに分割し、順次測定した後、測定結果を繋ぎ合わせて全面の形状を算出することができ、高さ方向の分解能を維持したまま測定できる。しかし、測定結果を繋ぎ合わせる時の接続誤差により、測定精度が低下してしまうといった問題が生じる。
この方法の場合、測定面を何箇所かに分割し、順次測定した後、測定結果を繋ぎ合わせて全面の形状を算出することができ、高さ方向の分解能を維持したまま測定できる。しかし、測定結果を繋ぎ合わせる時の接続誤差により、測定精度が低下してしまうといった問題が生じる。
本発明の目的は、測定精度の低下を抑制しつつ測定範囲を拡大できる斜入射干渉計を提供することにある。
本発明の斜入射干渉計は、光源と、前記光源からの原光を測定光と参照光とに分割する光束分割部と、前記測定光を被測定面の測定領域に対して斜めに照射する照射部と、前記被測定面で反射された前記測定光と前記参照光とを合成して合成光束を形成する光束合成部と、前記合成光束に基づいて、前記測定領域の干渉縞画像を撮像する撮像部と、前記光源、前記光束分割部、前記照射部、前記光束合成部および前記撮像部が設置された干渉計本体と、前記被測定面を有する測定対象物を保持する基台と、複数の測定領域が並びかつ互いに隣り合う測定領域の一部が重なるように、前記干渉計本体と前記基台とを相対移動させる相対移動機構と、前記複数の測定領域の前記干渉縞画像に基づく測定結果を繋ぎ合わせて、前記被測定面の表面形状を算出する測定部とを備えた斜入射干渉計であって、前記測定領域が重なる位置に指標部を表示する指標表示部を備え、前記測定部は、前記測定領域の撮像位置ごとに、前記測定領域および前記指標部を表す前記干渉縞画像を取得する画像取得部と、前記互いに隣り合う測定領域の前記干渉縞画像に基づく測定結果を、当該干渉縞画像の測定領域に含まれる同一の前記指標部が一致するように繋ぎ合わせることで、前記表面形状を算出する形状算出部とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、測定部が、隣り合う測定領域の干渉縞画像に含まれる同一の指標部が一致するように、複数の干渉縞画像に基づく測定結果を繋ぎ合わせることで、被測定面の測定結果を算出するため、測定結果の接続誤差を無くすことができ、測定精度の低下を抑制できる。また、複数の測定結果を繋ぎ合わせることで測定範囲を拡大できるため、入射角度を大きくする必要がなく、測定分解能の低下も抑制できる。
本発明の斜入射干渉計において、前記指標表示部は、前記被測定面に前記指標部を投射する指標投射部を備えることが好ましい。
ここで、指標表示部として、金属などの測定対象物とは別体の部材に、指標部を溝加工や蒸着により設けたものを用いることが考えられる。しかし、この場合、撮像時の焦点を被測定面に合わせる必要があるため、指標部が被測定面と同一面上に位置するように指標表示部を設置する必要がある。また、測定対象物と指標表示部との両方を撮像する必要があるため、測定範囲が小さくなってしまう。
本発明によれば、指標投射部により指標部を投射することにより、指標部の高さ位置を調整することなく、常に被測定面に表示させることができる。また、測定対象物のみを撮像することができ、測定範囲が小さくなることを抑制できる。
本発明によれば、指標投射部により指標部を投射することにより、指標部の高さ位置を調整することなく、常に被測定面に表示させることができる。また、測定対象物のみを撮像することができ、測定範囲が小さくなることを抑制できる。
本発明の斜入射干渉計において、前記光源からの原光を前記撮像部に入射させかつ前記指標投射部からの投射光を前記撮像部に入射させない第１の撮像状態、および、前記原光および前記投射光のうち少なくとも前記投射光を前記撮像部に入射させる第２の撮像状態を切り替え可能に構成された撮像状態切替部を備え、前記画像取得部は、前記測定領域の撮像位置ごとに前記撮像状態切替部を制御して、前記第１の撮像状態の際に撮像され、前記測定領域が表されかつ前記指標部が表されていない第１の前記干渉縞画像と、前記第２の撮像状態の際に撮像され、前記指標部が表された第２の前記干渉縞画像とを取得し、前記形状算出部は、前記互いに隣り合う測定領域の前記第２の干渉縞画像について、当該第２の干渉縞画像に含まれる同一の前記指標部が一致するような位置関係を演算し、この位置関係に基づいて前記互いに隣り合う測定領域の前記第１の干渉縞画像に基づく測定結果を繋ぎ合わせることが好ましい。
ここで、指標部が表された測定結果を繋ぎ合わせて表面形状を算出する場合、指標部の部分が欠損してしまい、撮像された測定領域の全域について測定結果を得ることができない。
本発明によれば、測定部は、隣り合う測定領域の第２の干渉縞画像に含まれる同一の指標部が一致するような位置関係を演算し、この位置関係に基づいて、指標部が表されていない第１の干渉縞画像の測定結果を繋ぎ合わせる。このため、指標部に対応する部分が欠損していない表面形状を算出することができ、撮像された測定領域の全域について測定結果を得ることができる。
本発明によれば、測定部は、隣り合う測定領域の第２の干渉縞画像に含まれる同一の指標部が一致するような位置関係を演算し、この位置関係に基づいて、指標部が表されていない第１の干渉縞画像の測定結果を繋ぎ合わせる。このため、指標部に対応する部分が欠損していない表面形状を算出することができ、撮像された測定領域の全域について測定結果を得ることができる。
本発明の斜入射干渉計において、前記光源からの原光の波長は、第１の波長に設定され、前記指標投射部からの投射光の波長は、前記第１の波長と異なる第２の波長に設定され、前記撮像状態切替部は、前記第１の波長の光を透過させかつ前記第２の波長の光を透過させないフィルタと、前記フィルタを前記合成光束の光路上に移動させることで前記第１の撮像状態とするとともに、前記フィルタを前記合成光束の光路から外れた位置に移動させることで前記第２の撮像状態とするフィルタ移動部とを備えることが好ましい。
また、本発明の斜入射干渉計は、光源と、前記光源からの原光を測定光と参照光とに分割する光束分割部と、前記測定光を被測定面の測定領域に対して斜めに照射する照射部と、前記被測定面で反射された前記測定光と前記参照光とを合成して合成光束を形成する光束合成部と、前記合成光束に基づいて、前記測定領域の干渉縞画像を撮像する撮像部と、前記光源、前記光束分割部、前記照射部、前記光束合成部および前記撮像部が設置された干渉計本体と、前記被測定面を有する測定対象物を保持する基台と、複数の測定領域が並びかつ互いに隣り合う測定領域の一部が重なるように、前記干渉計本体と前記基台とを相対移動させる相対移動機構と、前記複数の測定領域の前記干渉縞画像に基づく測定結果を繋ぎ合わせて、前記被測定面の表面形状を算出する測定部とを備えた斜入射干渉計であって、前記測定領域が重なる位置に指標部を投射する指標投射部を有する指標表示部と、前記干渉計本体における前記合成光束が入射されない位置に配置され、前記測定領域に含まれる前記指標部の指標画像を撮像する指標撮像部と、前記測定領域が表されかつ前記指標部が表されていない前記干渉縞画像を前記撮像部が撮像可能であるとともに、前記指標部が表された前記指標画像を前記指標撮像部が撮像可能な状態にする撮像状態設定部とを備え、前記測定部は、前記測定領域の撮像位置ごとに前記干渉縞画像および前記指標画像を取得する画像取得部と、前記互いに隣り合う測定領域の前記指標画像について、当該指標画像に含まれる同一の前記指標部が一致するような位置関係を演算し、この位置関係に基づいて前記互いに隣り合う測定領域の前記干渉縞画像に基づく測定結果を繋ぎ合わせることで、前記表面形状を算出する形状算出部とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、測定部が、隣り合う指標画像に含まれる同一の指標部が一致するような位置関係を演算し、この位置関係に基づいて、当該指標画像に対応する干渉縞画像に基づく測定結果を繋ぎ合わせることで、被測定面の測定結果を算出する。このため、測定結果の接続誤差を無くすことができ、測定精度の低下を抑制できる。また、複数の測定結果を繋ぎ合わせることで測定範囲を拡大できるため、入射角度を大きくする必要がなく、測定分解能の低下も抑制できる。さらに、指標部が表されていない干渉縞画像に基づく測定結果を繋ぎ合わせるため、指標部に対応する部分が欠損していない表面形状を算出することができる。
本発明の斜入射干渉計において、前記光源からの原光の波長は、第１の波長に設定され、前記指標投射部からの投射光の波長は、前記第１の波長と異なる第２の波長に設定され、前記撮像状態設定部は、前記合成光束の光路上に配置され、前記第１の波長の光を前記撮像部に入射させかつ前記第２の波長の光を前記撮像部に入射させない波長選択部を備えることが好ましい。
本発明によれば、指標投射部による投射の継続により被測定面に指標部が表示されたままであっても、指標部が表されておらずかつ指標部に対応する部分が欠損していない干渉縞画像と、指標部が表された指標画像とを撮像することができ、撮像された測定領域の全域について測定結果を得ることができる。また、撮像部と指標撮像部とによって、干渉縞画像と指標画像とを同時に撮像することができ、測定時間を短縮できる。
［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態に係る斜入射干渉計について説明する。
図１において、斜入射干渉計１は、被測定面Ｓを有する測定対象物Ｗを保持する基台１０と、基台１０に設置された相対移動機構２０と、相対移動機構２０に支持された干渉計本体３０と、指標表示部としての目盛付器具５０とを備えている。
基台１０は、三次元測定機等に用いられる定盤と同様のものであり、上面は正確な水平面とされている。
まず、本発明の第１実施形態に係る斜入射干渉計について説明する。
図１において、斜入射干渉計１は、被測定面Ｓを有する測定対象物Ｗを保持する基台１０と、基台１０に設置された相対移動機構２０と、相対移動機構２０に支持された干渉計本体３０と、指標表示部としての目盛付器具５０とを備えている。
基台１０は、三次元測定機等に用いられる定盤と同様のものであり、上面は正確な水平面とされている。
相対移動機構２０は、基台１０の上面に立設された一対のコラム２１と、同コラム２１間に架け渡されたビーム２２とを有し、ビーム２２に沿ってＹ軸方向に移動可能なキャリッジ（図示省略）を有する。
ビーム２２には、キャリッジを駆動する駆動機構と、キャリッジの移動位置を検出するエンコーダとが内蔵されている（各々図示省略）。このため、相対移動機構２０は、駆動機構によってキャリッジをビーム２２に沿った任意位置へと移動させるとともに、エンコーダによって基台１０に対するキャリッジの正確な現在位置を取得することができる。
ビーム２２には、キャリッジを駆動する駆動機構と、キャリッジの移動位置を検出するエンコーダとが内蔵されている（各々図示省略）。このため、相対移動機構２０は、駆動機構によってキャリッジをビーム２２に沿った任意位置へと移動させるとともに、エンコーダによって基台１０に対するキャリッジの正確な現在位置を取得することができる。
干渉計本体３０は、相対移動機構２０のキャリッジに支持されたケース３１を有し、ケース３１には、図２に示すような測定光学系４０を構成する光学要素が設置されている。
測定光学系４０は、光源４１と、光束分割部４２と、照射部４３と、光束合成部４４と、撮像部４５とを有する。
光源４１は、干渉可能な原光Ｌｇを発生する。
光束分割部４２は、光源４１からの原光Ｌｇを測定光Ｌｍと参照光Ｌｒとに分割する。
照射部４３は、測定光Ｌｍを被測定面Ｓの測定領域Ａに対して斜めに照射する。
光束合成部４４は、被測定面Ｓで反射された測定光Ｌｍと光束分割部４２からの参照光Ｌｒとを合成して、合成光束Ｌｄを形成する。
撮像部４５は、光束合成部４４で合成された合成光束Ｌｄを受光し、この合成光束Ｌｄに基づいて、測定領域Ａの干渉縞画像を撮像する。
これらの測定光学系４０を構成する光学要素については後に詳述する。
測定光学系４０は、光源４１と、光束分割部４２と、照射部４３と、光束合成部４４と、撮像部４５とを有する。
光源４１は、干渉可能な原光Ｌｇを発生する。
光束分割部４２は、光源４１からの原光Ｌｇを測定光Ｌｍと参照光Ｌｒとに分割する。
照射部４３は、測定光Ｌｍを被測定面Ｓの測定領域Ａに対して斜めに照射する。
光束合成部４４は、被測定面Ｓで反射された測定光Ｌｍと光束分割部４２からの参照光Ｌｒとを合成して、合成光束Ｌｄを形成する。
撮像部４５は、光束合成部４４で合成された合成光束Ｌｄを受光し、この合成光束Ｌｄに基づいて、測定領域Ａの干渉縞画像を撮像する。
これらの測定光学系４０を構成する光学要素については後に詳述する。
このような測定光学系４０が干渉計本体３０に設置されていることで、干渉計本体３０は測定対象物Ｗの被測定面Ｓの表面形状を算出することができる。
この際、干渉計本体３０を一定位置に停止させた状態で測定できる被測定面Ｓの範囲は図１に示す測定領域Ａとなる。この測定領域Ａは、測定対象物Ｗの被測定面Ｓよりも小さいが、干渉計本体３０を相対移動機構２０により、複数の測定領域Ａが一方向に並びかつ互いに隣り合う測定領域Ａの一部が重なるように複数位置へ移動させ、各位置で測定を行うことにより、各位置において得られる測定領域Ａ分の測定結果を繋ぎ合わせることで、被測定面Ｓの全体の表面形状を得ることができる（走査測定）。
この際、干渉計本体３０を一定位置に停止させた状態で測定できる被測定面Ｓの範囲は図１に示す測定領域Ａとなる。この測定領域Ａは、測定対象物Ｗの被測定面Ｓよりも小さいが、干渉計本体３０を相対移動機構２０により、複数の測定領域Ａが一方向に並びかつ互いに隣り合う測定領域Ａの一部が重なるように複数位置へ移動させ、各位置で測定を行うことにより、各位置において得られる測定領域Ａ分の測定結果を繋ぎ合わせることで、被測定面Ｓの全体の表面形状を得ることができる（走査測定）。
目盛付器具５０は、図１に示すように、測定対象物Ｗに接触するように、または、接触しないが近傍に設置され、少なくとも測定領域Ａが重なる位置である重複領域ＡＬに指標部５２を表示する。
具体的に、目盛付器具５０は、金属やガラス等により略棒状に形成された器具本体５１を備えている。器具本体５１の上面には、複数の指標部５２が測定領域Ａが並ぶ方向に沿って略等間隔に、かつ、１つの重複領域ＡＬに１つの指標部５２が含まれるように設けられている。指標部５２は、平面視で四角形状に形成されており、溝加工や蒸着により、被測定面Ｓと同一面上に位置するように設けられている。
具体的に、目盛付器具５０は、金属やガラス等により略棒状に形成された器具本体５１を備えている。器具本体５１の上面には、複数の指標部５２が測定領域Ａが並ぶ方向に沿って略等間隔に、かつ、１つの重複領域ＡＬに１つの指標部５２が含まれるように設けられている。指標部５２は、平面視で四角形状に形成されており、溝加工や蒸着により、被測定面Ｓと同一面上に位置するように設けられている。
光源４１としては、例えば、Ｈｅ−Ｎｅレーザ等、良好な可干渉性を有し、斜入射干渉計１の光学系に入射した際にｐ偏光とｓ偏光の成分比が時間的に変化しないレーザ光を出射する光源などが好ましい。
光源４１から照射された原光Ｌｇは、第１レンズ４１１および第２レンズ４１２によってビーム径がより大きな平行光とされた後、光束分割部４２に入射される。なお、原光Ｌｇの波長は、第１の波長に設定されている。
光源４１から照射された原光Ｌｇは、第１レンズ４１１および第２レンズ４１２によってビーム径がより大きな平行光とされた後、光束分割部４２に入射される。なお、原光Ｌｇの波長は、第１の波長に設定されている。
光束分割部４２は、例えば偏光ビームスプリッタ等で構成され、光源４１からの原光Ｌｇを偏光方向が９０度ずれた２つの偏光光束に分割し、各々を測定光Ｌｍ、参照光Ｌｒとして送り出す。
偏光ビームスプリッタは、例えば２枚の板状の光学ガラス板で偏光依存性を持つ偏光膜を挟んで構成される。偏光膜は、平行光のうちＳ波偏光成分を反射し、Ｐ波偏光成分を透過させる光学特性を有する。したがって、この偏光膜に原光Ｌｇを斜めに入射することで、偏光軸が９０度ずれた測定光Ｌｍ、参照光Ｌｒに分割することができる。
光束分割部４２としては、光学ガラスで形成された２個の直角プリズムで上記偏光膜を挟んで形成した直方体の偏光ビームスプリッタを用いてもよい。
分割された光束のうち、測定光Ｌｍは、照射部４３へ送られて被測定面Ｓに照射されたのち、光束合成部４４に入射される。参照光Ｌｒは、光束合成部４４へと直接送られる。
偏光ビームスプリッタは、例えば２枚の板状の光学ガラス板で偏光依存性を持つ偏光膜を挟んで構成される。偏光膜は、平行光のうちＳ波偏光成分を反射し、Ｐ波偏光成分を透過させる光学特性を有する。したがって、この偏光膜に原光Ｌｇを斜めに入射することで、偏光軸が９０度ずれた測定光Ｌｍ、参照光Ｌｒに分割することができる。
光束分割部４２としては、光学ガラスで形成された２個の直角プリズムで上記偏光膜を挟んで形成した直方体の偏光ビームスプリッタを用いてもよい。
分割された光束のうち、測定光Ｌｍは、照射部４３へ送られて被測定面Ｓに照射されたのち、光束合成部４４に入射される。参照光Ｌｒは、光束合成部４４へと直接送られる。
照射部４３は、第１対物ミラー４３１および第２対物ミラー４３２を有する。
第１対物ミラー４３１は、光束分割部４２からの測定光Ｌｍを折り曲げて、被測定面Ｓに対して所定角度で入射させるものであり、被測定面Ｓに対する入射角度は測定精度が十分に得られるように調整される。
第２対物ミラー４３２は、被測定面Ｓで反射された測定光Ｌｍを折り曲げて、光束合成部４４に入射させるものであり、第１対物ミラー４３１と同様に被測定面Ｓに対する傾きを適宜調整される。
このような第１対物ミラー４３１および第２対物ミラー４３２は、設置高さおよび設置角度を同一とし、つまり被測定面Ｓに対する入射側と出射側とを対称とすることが好ましい。
第１対物ミラー４３１は、光束分割部４２からの測定光Ｌｍを折り曲げて、被測定面Ｓに対して所定角度で入射させるものであり、被測定面Ｓに対する入射角度は測定精度が十分に得られるように調整される。
第２対物ミラー４３２は、被測定面Ｓで反射された測定光Ｌｍを折り曲げて、光束合成部４４に入射させるものであり、第１対物ミラー４３１と同様に被測定面Ｓに対する傾きを適宜調整される。
このような第１対物ミラー４３１および第２対物ミラー４３２は、設置高さおよび設置角度を同一とし、つまり被測定面Ｓに対する入射側と出射側とを対称とすることが好ましい。
光束合成部４４は、例えば光束分割部４２と同様な偏光ビームスプリッタ等で構成され、照射部４３からの測定光Ｌｍと光束分割部４２からの参照光Ｌｒとを互いの光軸が重なるように合成し、合成光束Ｌｄとして撮像部４５へと送り出す。
撮像部４５は、１／４波長板４５１と、レンズ４５２と、三分割プリズム４５３と、偏光板４５４Ａ〜４５４Ｃと、撮像素子４５５Ａ〜４５５Ｃとを備え、光束合成部４４からの合成光束Ｌｄを干渉縞画像として撮像する。
１／４波長板４５１は、三分割プリズム４５３の入射側に配置され、光束合成部４４から送られる合成光束Ｌｄを円偏光に変換する。
三分割プリズム４５３は、例えば、３つのプリズムの平面を貼り合わせて形成されており、プリズム張り合わせ面において光を反射および透過させることで上記合成光を３つの分割光に分割する。
１／４波長板４５１は、三分割プリズム４５３の入射側に配置され、光束合成部４４から送られる合成光束Ｌｄを円偏光に変換する。
三分割プリズム４５３は、例えば、３つのプリズムの平面を貼り合わせて形成されており、プリズム張り合わせ面において光を反射および透過させることで上記合成光を３つの分割光に分割する。
偏光板４５４Ａ〜４５４Ｃおよび撮像素子４５５Ａ〜４５５Ｃは、三分割プリズム４５３により互いに異なる３方向に分割された光にそれぞれ対応するよう設置されている。偏光板４５４Ａ〜４５４Ｃは、偏光軸の方向を互いに異ならせて配置されており、偏光板４５４Ａ〜４５４Ｃを透過して互いに異なる量だけ位相をシフトさせられた干渉縞の干渉縞画像が撮像素子４５５Ａ〜４５５Ｃにより撮像されるようになっている。
撮像部４５には、パーソナルコンピュータ等を利用した測定部４６が接続されている。
測定部４６は、複数の測定領域Ａの干渉縞画像に基づく測定結果を繋ぎ合わせて、被測定面Ｓの表面形状を算出する。測定部４６は、図２に示すように、画像取得部４６１と、形状算出部４６２とを備えている。
測定部４６は、複数の測定領域Ａの干渉縞画像に基づく測定結果を繋ぎ合わせて、被測定面Ｓの表面形状を算出する。測定部４６は、図２に示すように、画像取得部４６１と、形状算出部４６２とを備えている。
画像取得部４６１は、測定領域Ａの撮像位置ごとに、測定領域Ａおよび指標部５２を表す干渉縞画像を取得する。そして、画像取得部４６１は、干渉縞画像の干渉縞に基づいて公知の位相シフト法に準じた演算処理を行うとともに、登録された動作制御プログラムに基づいて、相対移動機構２０および干渉計本体３０を制御し、被測定面Ｓの複数の測定領域Ａに対する走査測定を実行させる。
形状算出部４６２は、互いに隣り合う測定領域Ａの干渉縞画像に基づく測定結果を、当該干渉縞画像の測定領域Ａに含まれる同一の指標部５２が一致するように繋ぎ合わせることで、被測定面Ｓの表面形状を算出する。
第１実施形態における動作を説明する。
先ず、測定部４６を起動し、画像取得部４６１が干渉計本体３０を相対移動機構２０より移動させて最初の測定位置（測定領域Ａを測定可能な撮像位置）に停止させ、測定領域Ａの干渉縞画像を撮像して、被測定面Ｓの測定を行う。次に、画像取得部４６１は、干渉計本体３０を別の測定位置に移動させ、同様に被測定面Ｓの測定を行い、同様の処理を順次繰り返す。
例えば、図３（Ａ）に示すように、測定領域Ａ１，Ａ２，Ａ３に指標部５２１〜５２３，５２３〜５２５，５２５〜５２７が表示され、測定領域Ａ１と測定領域Ａ２との重複領域ＡＬ１に指標部５２３が表示され、測定領域Ａ２と測定領域Ａ３との重複領域ＡＬ２に指標部５２５が表示されている場合を考える。この場合、画像取得部４６１は、図３（Ｂ）に示すように、測定領域Ａ１および指標部５２１，５２２，５２３を表す干渉縞画像Ｐ１と、測定領域Ａ２および指標部５２３，５２４，５２５を表す干渉縞画像Ｐ２と、測定領域Ａ３および指標部５２５，５２６，５２７を表す干渉縞画像Ｐ３とを順次取得する。そして、画像取得部４６１は、干渉縞画像Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に基づいて、測定領域Ａ１，Ａ２，Ａ３の測定結果を求める。
先ず、測定部４６を起動し、画像取得部４６１が干渉計本体３０を相対移動機構２０より移動させて最初の測定位置（測定領域Ａを測定可能な撮像位置）に停止させ、測定領域Ａの干渉縞画像を撮像して、被測定面Ｓの測定を行う。次に、画像取得部４６１は、干渉計本体３０を別の測定位置に移動させ、同様に被測定面Ｓの測定を行い、同様の処理を順次繰り返す。
例えば、図３（Ａ）に示すように、測定領域Ａ１，Ａ２，Ａ３に指標部５２１〜５２３，５２３〜５２５，５２５〜５２７が表示され、測定領域Ａ１と測定領域Ａ２との重複領域ＡＬ１に指標部５２３が表示され、測定領域Ａ２と測定領域Ａ３との重複領域ＡＬ２に指標部５２５が表示されている場合を考える。この場合、画像取得部４６１は、図３（Ｂ）に示すように、測定領域Ａ１および指標部５２１，５２２，５２３を表す干渉縞画像Ｐ１と、測定領域Ａ２および指標部５２３，５２４，５２５を表す干渉縞画像Ｐ２と、測定領域Ａ３および指標部５２５，５２６，５２７を表す干渉縞画像Ｐ３とを順次取得する。そして、画像取得部４６１は、干渉縞画像Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に基づいて、測定領域Ａ１，Ａ２，Ａ３の測定結果を求める。
全ての測定が完了したら、測定部４６の形状算出部４６２は、指標部５２に基づいて、隣り合う測定領域Ａの干渉縞画像に基づく測定結果を繋ぎ合わせ、被測定面Ｓ全体の測定結果を算出する。
例えば、形状算出部４６２は、図３（Ｃ）に示すように、干渉縞画像Ｐ１と干渉縞画像Ｐ２との両方に含まれる指標部５２３が一致するような干渉縞画像Ｐ１と干渉縞画像Ｐ２との位置関係を演算し、この位置関係に基づいて、干渉縞画像Ｐ１に基づく測定結果と干渉縞画像Ｐ２に基づく測定結果とを繋ぎ合わせる。ここで、「干渉縞画像Ｐ１の指標部５２３と干渉縞画像Ｐ２の指標部５２３とが一致する」とは、各画像Ｐ１，Ｐ２の指標部５２３がずれることなく完全に重なることを意味する。また、形状算出部４６２は、指標部５２５が一致するような干渉縞画像Ｐ２と干渉縞画像Ｐ３との位置関係に基づいて、干渉縞画像Ｐ２に基づく測定結果と干渉縞画像Ｐ３に基づく測定結果とを繋ぎ合わせる。形状算出部４６２は、他の測定領域についても同様の処理を行うことにより、被測定面Ｓの表面形状を算出する。
例えば、形状算出部４６２は、図３（Ｃ）に示すように、干渉縞画像Ｐ１と干渉縞画像Ｐ２との両方に含まれる指標部５２３が一致するような干渉縞画像Ｐ１と干渉縞画像Ｐ２との位置関係を演算し、この位置関係に基づいて、干渉縞画像Ｐ１に基づく測定結果と干渉縞画像Ｐ２に基づく測定結果とを繋ぎ合わせる。ここで、「干渉縞画像Ｐ１の指標部５２３と干渉縞画像Ｐ２の指標部５２３とが一致する」とは、各画像Ｐ１，Ｐ２の指標部５２３がずれることなく完全に重なることを意味する。また、形状算出部４６２は、指標部５２５が一致するような干渉縞画像Ｐ２と干渉縞画像Ｐ３との位置関係に基づいて、干渉縞画像Ｐ２に基づく測定結果と干渉縞画像Ｐ３に基づく測定結果とを繋ぎ合わせる。形状算出部４６２は、他の測定領域についても同様の処理を行うことにより、被測定面Ｓの表面形状を算出する。
このような第１実施形態によれば、以下のような効果が得られる。
（１）測定部４６は、隣り合う測定領域Ａの干渉縞画像に含まれる同一の指標部５２が一致するように、複数の干渉縞画像に基づく測定結果を繋ぎ合わせて、被測定面Ｓの測定結果を算出する。このため、測定結果の接続誤差を無くすことができ、測定精度の低下を抑制できる。また、複数の測定結果を繋ぎ合わせることで測定範囲を拡大できるため、入射角度を大きくする必要がなく、測定分解能の低下も抑制できる。
（１）測定部４６は、隣り合う測定領域Ａの干渉縞画像に含まれる同一の指標部５２が一致するように、複数の干渉縞画像に基づく測定結果を繋ぎ合わせて、被測定面Ｓの測定結果を算出する。このため、測定結果の接続誤差を無くすことができ、測定精度の低下を抑制できる。また、複数の測定結果を繋ぎ合わせることで測定範囲を拡大できるため、入射角度を大きくする必要がなく、測定分解能の低下も抑制できる。
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る斜入射干渉計について説明する。
なお、第１実施形態と同じ構成については、同一の符号を付し説明を省略する。
次に、本発明の第２実施形態に係る斜入射干渉計について説明する。
なお、第１実施形態と同じ構成については、同一の符号を付し説明を省略する。
図４および図５において、斜入射干渉計１Ａは、第１実施形態の斜入射干渉計１に対し、測定部４６および目盛付器具５０の代わりに測定部４６Ａおよび指標表示部５０Ａを設けた点と、指標撮像部６０Ａおよび撮像状態設定部７０Ａを新たに設けた点とが相違する。
指標表示部５０Ａは、図４〜図６に示すように、被測定面Ｓ上に複数の指標部５２を一度に投射して表示する指標投射部５３Ａを備えている。指標投射部５３Ａは、基台１０上の測定対象物Ｗの被測定面Ｓよりも上方かつ測定対象物Ｗより＋Ｘ方向側に設置され、少なくとも測定領域Ａが重なる位置である重複領域ＡＬに指標部５２を表示する。
ここで、測定対象物Ｗの被測定面Ｓが鏡面の場合、投射光Ｌｐが被測定面Ｓで反射し、被測定面Ｓに指標部５２が表示されないが、通常、斜入射干渉計１Ａの主な測定対象物Ｗの被測定面Ｓは粗面である。このため、投射光Ｌｐが被測定面Ｓで乱反射し、指標部５２が表示される。
なお、指標投射部５３Ａからの投射光Ｌｐの波長は、原光Ｌｇの波長と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
ここで、測定対象物Ｗの被測定面Ｓが鏡面の場合、投射光Ｌｐが被測定面Ｓで反射し、被測定面Ｓに指標部５２が表示されないが、通常、斜入射干渉計１Ａの主な測定対象物Ｗの被測定面Ｓは粗面である。このため、投射光Ｌｐが被測定面Ｓで乱反射し、指標部５２が表示される。
なお、指標投射部５３Ａからの投射光Ｌｐの波長は、原光Ｌｇの波長と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
指標撮像部６０Ａは、干渉計本体３０における合成光束Ｌｄが入射されない位置に配置され、測定領域Ａに含まれる指標部５２の指標画像を撮像する。例えば、指標撮像部６０Ａは、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）カメラにより構成され、測定領域Ａの真上において被測定面Ｓと対向するように配置されている。なお、指標撮像部６０Ａの撮像範囲および撮像部４５の撮像範囲の大きさは、同じであってもよいし異なっていてもよい。
撮像状態設定部７０Ａは、指標投射部５３Ａの電源をオンオフすることで、投射光Ｌｐを明滅可能に構成されている。撮像状態設定部７０Ａは、指標投射部５３Ａの電源をオフにして投射光Ｌｐの投射を停止することで、測定領域Ａが表されかつ指標部５２が表されていない干渉縞画像を撮像部４５が撮像可能な状態にする。また、撮像状態設定部７０Ａは、指標投射部５３Ａの電源をオンにして投射光Ｌｐの投射を行うことで、指標部５２が表された指標画像を指標撮像部６０Ａが撮像可能な状態にする。
測定部４６Ａは、画像取得部４６１Ａと、形状算出部４６２Ａとを備えている。
画像取得部４６１Ａは、測定領域Ａの撮像位置ごとに、撮像状態設定部７０Ａを制御して、測定領域Ａが表されかつ指標部５２が表されていない干渉縞画像を撮像部４５に撮像させ、当該干渉縞画像を取得する。また、この干渉縞画像の取得前あるいは取得後に、画像取得部４６１Ａは、撮像状態設定部７０Ａを制御して、指標部５２が表された指標画像を指標撮像部６０Ａに撮像させ、当該指標画像を取得する。
そして、画像取得部４６１Ａは、相対移動機構２０、干渉計本体３０および撮像状態設定部７０Ａを制御し、被測定面Ｓの複数の測定領域Ａに対する走査測定を実行させる。
画像取得部４６１Ａは、測定領域Ａの撮像位置ごとに、撮像状態設定部７０Ａを制御して、測定領域Ａが表されかつ指標部５２が表されていない干渉縞画像を撮像部４５に撮像させ、当該干渉縞画像を取得する。また、この干渉縞画像の取得前あるいは取得後に、画像取得部４６１Ａは、撮像状態設定部７０Ａを制御して、指標部５２が表された指標画像を指標撮像部６０Ａに撮像させ、当該指標画像を取得する。
そして、画像取得部４６１Ａは、相対移動機構２０、干渉計本体３０および撮像状態設定部７０Ａを制御し、被測定面Ｓの複数の測定領域Ａに対する走査測定を実行させる。
形状算出部４６２Ａは、互いに隣り合う測定領域Ａの指標画像について、当該指標画像に含まれる同一の指標部５２が一致するような位置関係を演算し、この位置関係に基づいて互いに隣り合う測定領域Ａの干渉縞画像に基づく測定結果を繋ぎ合わせることで、被測定面Ｓの表面形状を算出する。
第２実施形態における動作を説明する。
先ず、画像取得部４６１Ａは、干渉計本体３０を相対移動機構２０より移動させて最初の測定位置に停止させる。そして、画像取得部４６１Ａは、撮像状態設定部７０Ａに指標投射部５３Ａの電源をオンオフさせることで、測定領域Ａが表されかつ指標部５２が表されていない干渉縞画像を撮像部４５から取得するとともに、指標部５２が表された指標画像を指標撮像部６０Ａから取得して、被測定面Ｓの測定を行う。画像取得部４６１Ａは、測定位置についても同様の処理を順次繰り返す。
例えば、図３（Ａ）に示すように、測定領域Ａ１，Ａ２，Ａ３に、指標部５２１〜５２３，５２３〜５２５，５２５〜５２７が表示されている場合を考える。この場合、画像取得部４６１Ａは、図７（Ａ）に示すように、測定領域Ａ１が表されかつ指標部５２１，５２２，５２３が表されていない干渉縞画像Ｐ１１を取得する。また、画像取得部４６１Ａは、図７（Ｂ）に示すように、測定領域Ａ１および指標部５２１，５２２，５２３の両方が表された指標画像Ｑ１１を取得する。また、画像取得部４６１Ａは、測定領域Ａ２，Ａ３についても、同様の干渉縞画像および指標画像を順次取得する。そして、画像取得部４６１Ａは、干渉縞画像に基づいて、測定領域Ａ１，Ａ２，Ａ３の測定結果を求める。
先ず、画像取得部４６１Ａは、干渉計本体３０を相対移動機構２０より移動させて最初の測定位置に停止させる。そして、画像取得部４６１Ａは、撮像状態設定部７０Ａに指標投射部５３Ａの電源をオンオフさせることで、測定領域Ａが表されかつ指標部５２が表されていない干渉縞画像を撮像部４５から取得するとともに、指標部５２が表された指標画像を指標撮像部６０Ａから取得して、被測定面Ｓの測定を行う。画像取得部４６１Ａは、測定位置についても同様の処理を順次繰り返す。
例えば、図３（Ａ）に示すように、測定領域Ａ１，Ａ２，Ａ３に、指標部５２１〜５２３，５２３〜５２５，５２５〜５２７が表示されている場合を考える。この場合、画像取得部４６１Ａは、図７（Ａ）に示すように、測定領域Ａ１が表されかつ指標部５２１，５２２，５２３が表されていない干渉縞画像Ｐ１１を取得する。また、画像取得部４６１Ａは、図７（Ｂ）に示すように、測定領域Ａ１および指標部５２１，５２２，５２３の両方が表された指標画像Ｑ１１を取得する。また、画像取得部４６１Ａは、測定領域Ａ２，Ａ３についても、同様の干渉縞画像および指標画像を順次取得する。そして、画像取得部４６１Ａは、干渉縞画像に基づいて、測定領域Ａ１，Ａ２，Ａ３の測定結果を求める。
全ての測定が完了したら、形状算出部４６２Ａは、指標部５２に基づいて、隣り合う測定領域Ａの干渉縞画像に基づく測定結果を繋ぎ合わせ、被測定面Ｓ全体の測定結果を算出する。
例えば、形状算出部４６２Ａは、測定領域Ａ１の指標画像Ｑ１１と測定領域Ａ２の指標画像との両方に含まれる指標部５２３が一致するような指標画像の位置関係を演算し、この位置関係に基づいて、測定領域Ａ１の干渉縞画像Ｐ１１に基づく測定結果と測定領域Ａ２の干渉縞画像に基づく測定結果とを繋ぎ合わせる。形状算出部４６２Ａは、他の測定領域についても同様の処理を行うことにより、被測定面Ｓの表面形状を算出する。
例えば、形状算出部４６２Ａは、測定領域Ａ１の指標画像Ｑ１１と測定領域Ａ２の指標画像との両方に含まれる指標部５２３が一致するような指標画像の位置関係を演算し、この位置関係に基づいて、測定領域Ａ１の干渉縞画像Ｐ１１に基づく測定結果と測定領域Ａ２の干渉縞画像に基づく測定結果とを繋ぎ合わせる。形状算出部４６２Ａは、他の測定領域についても同様の処理を行うことにより、被測定面Ｓの表面形状を算出する。
このような第２実施形態によれば、以下のような効果が得られる。
（２）測定部４６Ａは、隣り合う指標画像に含まれる同一の指標部５２が一致するような位置関係に基づいて、当該指標画像に対応する干渉縞画像に基づく測定結果を繋ぎ合わせることで、被測定面Ｓの測定結果を算出する。このため、上記第１実施形態と同様に、測定精度の低下と測定分解能の低下とを抑制できる。また、指標部５２が表されていない干渉縞画像に基づく測定結果を繋ぎ合わせるため、指標部５２に対応する部分が欠損していない表面形状を算出することができる。
（２）測定部４６Ａは、隣り合う指標画像に含まれる同一の指標部５２が一致するような位置関係に基づいて、当該指標画像に対応する干渉縞画像に基づく測定結果を繋ぎ合わせることで、被測定面Ｓの測定結果を算出する。このため、上記第１実施形態と同様に、測定精度の低下と測定分解能の低下とを抑制できる。また、指標部５２が表されていない干渉縞画像に基づく測定結果を繋ぎ合わせるため、指標部５２に対応する部分が欠損していない表面形状を算出することができる。
（３）指標投射部５３Ａで指標部５２を投射して表示するため、指標部５２を常に被測定面Ｓに表示させることができる。
（４）撮像状態設定部７０Ａは、指標投射部５３Ａの電源をオンオフ可能に構成されている。このため、指標投射部５３Ａの電源をオンオフするだけの簡単な構成で、指標部５２が表されていない干渉縞画像と、指標部５２が表された指標画像とを撮像することができる。
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係る斜入射干渉計について説明する。
なお、第２実施形態と同じ構成については、同一の符号を付し説明を省略する。
次に、本発明の第３実施形態に係る斜入射干渉計について説明する。
なお、第２実施形態と同じ構成については、同一の符号を付し説明を省略する。
図８において、斜入射干渉計１Ｂは、第２実施形態の斜入射干渉計１Ａに対し、測定部４６Ａ、指標表示部５０Ａおよび撮像状態設定部７０Ａの代わりに測定部４６Ｂ、指標表示部５０Ｂおよび撮像状態設定部７０Ｂを設けた点が相違する。
指標表示部５０Ｂは、第２実施形態の指標投射部５３Ａと同様の位置に配置されかつ同様に構成された指標投射部５３Ｂを備えている。指標投射部５３Ｂからの投射光Ｌｐの波長は、光源４１からの原光Ｌｇの波長（第１の波長）と異なる第２の波長に設定されている。
撮像状態設定部７０Ｂは、合成光束Ｌｄの光路上に配置され、第１の波長の光を撮像部４５に入射させかつ第２の波長の光を撮像部４５に入射させない波長選択部としてのフィルタ７１Ｂを備えている。フィルタ７１Ｂは、光束合成部４４と、１／４波長板４５１との間に配置され、第２の波長の光を吸収または反射するように構成されている。このようなフィルタ７１Ｂを設けることで、指標投射部５３Ｂからの投射の継続により被測定面Ｓに指標部５２が表示されたままであっても、撮像部４５には、指標部５２を表示する第２の波長の光が入射することが無く、当該指標部５２の表示部分に入射する第１の波長の測定光Ｌｍが入射するようになっている。すなわち、指標部５２が表されておらずかつ指標部５２に対応する部分が欠損していない干渉縞画像を、撮像部４５が撮像できるようになっている。
測定部４６Ｂは、画像取得部４６１Ｂと、形状算出部４６２Ａとを備えている。
画像取得部４６１Ｂは、測定領域Ａの撮像位置ごとに、測定領域Ａが表されかつ指標部５２が表されていない干渉縞画像を撮像部４５に撮像させ、指標部５２が表された指標画像を指標撮像部６０Ａに撮像させる。このとき、上述のように、指標投射部５３Ｂによる投射を継続したままでも、撮像部４５において、指標部５２が表されておらずかつ指標部５２に対応する部分が欠損していない干渉縞画像を撮像することができるため、画像取得部４６１Ｂは、第２実施形態の画像取得部４６１Ａとは異なり、指標投射部５３Ｂの電源をオンにしたままで、干渉縞画像および指標画像を取得する。
また、画像取得部４６１Ｂは、相対移動機構２０および干渉計本体３０を制御し、被測定面Ｓの複数の測定領域Ａに対する走査測定を実行させる。
画像取得部４６１Ｂは、測定領域Ａの撮像位置ごとに、測定領域Ａが表されかつ指標部５２が表されていない干渉縞画像を撮像部４５に撮像させ、指標部５２が表された指標画像を指標撮像部６０Ａに撮像させる。このとき、上述のように、指標投射部５３Ｂによる投射を継続したままでも、撮像部４５において、指標部５２が表されておらずかつ指標部５２に対応する部分が欠損していない干渉縞画像を撮像することができるため、画像取得部４６１Ｂは、第２実施形態の画像取得部４６１Ａとは異なり、指標投射部５３Ｂの電源をオンにしたままで、干渉縞画像および指標画像を取得する。
また、画像取得部４６１Ｂは、相対移動機構２０および干渉計本体３０を制御し、被測定面Ｓの複数の測定領域Ａに対する走査測定を実行させる。
第３実施形態における動作を説明する。
先ず、画像取得部４６１Ｂは、最初の測定位置において、指標投射部５３Ｂの電源をオンにすることで、指標部５２が表されていない干渉縞画像を撮像部４５から取得するとともに、指標部５２が表された指標画像を指標撮像部６０Ａから取得して、被測定面Ｓの測定を行う。画像取得部４６１Ｂは、他の測定位置についても同様の処理を順次繰り返す。
例えば、図３（Ａ）に示すように、測定領域Ａ１，Ａ２，Ａ３に、指標部５２１〜５２３，５２３〜５２５，５２５〜５２７が表示されている場合、画像取得部４６１Ｂは、測定領域Ａ１について、図７（Ａ）に示すような干渉縞画像Ｐ１１と、図７（Ｂ）に示すような指標画像Ｑ１１とを取得し、測定を行う。
全ての測定が完了したら、形状算出部４６２Ａは、第２実施形態と同様の処理により、指標部５２に基づいて、隣り合う測定領域Ａの干渉縞画像に基づく測定結果を繋ぎ合わせ、被測定面Ｓ全体の表面形状を算出する。
先ず、画像取得部４６１Ｂは、最初の測定位置において、指標投射部５３Ｂの電源をオンにすることで、指標部５２が表されていない干渉縞画像を撮像部４５から取得するとともに、指標部５２が表された指標画像を指標撮像部６０Ａから取得して、被測定面Ｓの測定を行う。画像取得部４６１Ｂは、他の測定位置についても同様の処理を順次繰り返す。
例えば、図３（Ａ）に示すように、測定領域Ａ１，Ａ２，Ａ３に、指標部５２１〜５２３，５２３〜５２５，５２５〜５２７が表示されている場合、画像取得部４６１Ｂは、測定領域Ａ１について、図７（Ａ）に示すような干渉縞画像Ｐ１１と、図７（Ｂ）に示すような指標画像Ｑ１１とを取得し、測定を行う。
全ての測定が完了したら、形状算出部４６２Ａは、第２実施形態と同様の処理により、指標部５２に基づいて、隣り合う測定領域Ａの干渉縞画像に基づく測定結果を繋ぎ合わせ、被測定面Ｓ全体の表面形状を算出する。
このような第３実施形態によれば、第２実施形態の（２）、（３）と同様の効果に加えて、以下のような効果が得られる。
（５）投射光Ｌｐの波長を原光Ｌｇの第１の波長と異なる第２の波長に設定するとともに、合成光束Ｌｄの光路上に、第１の波長の光を撮像部４５に入射させかつ第２の波長の光を撮像部４５に入射させないフィルタ７１Ｂを設けている。このため、指標投射部５３Ｂによる投射の継続により、被測定面Ｓに指標部５２が表示されたままであっても、指標部５２が表されておらずかつ指標部５２に対応する部分が欠損していない干渉縞画像と、指標部５２が表された指標画像とを撮像することができ、撮像された測定領域の全域について測定結果を得ることができる。また、撮像部４５と指標撮像部６０Ａとによって、干渉縞画像と指標画像とを同時に撮像することができ、測定時間を短縮できる。
（５）投射光Ｌｐの波長を原光Ｌｇの第１の波長と異なる第２の波長に設定するとともに、合成光束Ｌｄの光路上に、第１の波長の光を撮像部４５に入射させかつ第２の波長の光を撮像部４５に入射させないフィルタ７１Ｂを設けている。このため、指標投射部５３Ｂによる投射の継続により、被測定面Ｓに指標部５２が表示されたままであっても、指標部５２が表されておらずかつ指標部５２に対応する部分が欠損していない干渉縞画像と、指標部５２が表された指標画像とを撮像することができ、撮像された測定領域の全域について測定結果を得ることができる。また、撮像部４５と指標撮像部６０Ａとによって、干渉縞画像と指標画像とを同時に撮像することができ、測定時間を短縮できる。
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態に係る斜入射干渉計について説明する。
なお、第１実施形態と同じ構成については、同一の符号を付し説明を省略する。
次に、本発明の第４実施形態に係る斜入射干渉計について説明する。
なお、第１実施形態と同じ構成については、同一の符号を付し説明を省略する。
図９において、斜入射干渉計１Ｃは、第１実施形態の斜入射干渉計１に対し、測定部４６および目盛付器具５０の代わりに測定部４６Ｃおよび指標表示部５０Ｂを設けた点と、撮像状態切替部８０Ｃを新たに設けた点とが相違する。
撮像状態切替部８０Ｃは、光源４１からの原光Ｌｇを撮像部４５に入射させかつ指標投射部５３Ｂからの投射光Ｌｐを撮像部４５に入射させない第１の撮像状態、および、原光Ｌｇおよび投射光Ｌｐのうち少なくとも投射光Ｌｐを撮像部４５に入射させる第２の撮像状態を切り替え可能に構成されている。撮像状態切替部８０Ｃは、フィルタ８１Ｃと、フィルタ移動部８２Ｃとを備えている。
フィルタ８１Ｃは、第１の波長の光を透過させかつ第２の波長の光を透過させないように構成されている。フィルタ８１Ｃとしては、第３実施形態のフィルタ７１Ｂと同様のものを採用することができる。
フィルタ移動部８２Ｃは、図８中実線で示すように、フィルタ８１Ｃを合成光束Ｌｄの光路上に移動させることで第１の撮像状態とするとともに、同図中二点鎖線で示すように、フィルタ８１Ｃを合成光束Ｌｄの光路から外れた位置に移動させることで第２の撮像状態とするように構成されている。フィルタ移動部８２Ｃとしては、フィルタ８１ＣをＸ軸方向またはＹ軸方向に水平に移動させる構成や、Ｚ軸と平行な軸を中心に旋回させる構成を採用することができる。
第３実施形態のフィルタ７１Ｂと同様のフィルタ８１Ｃを設けることで、指標投射部５３Ｂからの投射の継続により被測定面Ｓに指標部５２が表示されたままであっても、第３実施形態と同様に、指標部５２が表されておらずかつ指標部５２に対応する部分が欠損していない第１の干渉縞画像を、撮像部４５が撮像できるようになっている。
フィルタ移動部８２Ｃは、図８中実線で示すように、フィルタ８１Ｃを合成光束Ｌｄの光路上に移動させることで第１の撮像状態とするとともに、同図中二点鎖線で示すように、フィルタ８１Ｃを合成光束Ｌｄの光路から外れた位置に移動させることで第２の撮像状態とするように構成されている。フィルタ移動部８２Ｃとしては、フィルタ８１ＣをＸ軸方向またはＹ軸方向に水平に移動させる構成や、Ｚ軸と平行な軸を中心に旋回させる構成を採用することができる。
第３実施形態のフィルタ７１Ｂと同様のフィルタ８１Ｃを設けることで、指標投射部５３Ｂからの投射の継続により被測定面Ｓに指標部５２が表示されたままであっても、第３実施形態と同様に、指標部５２が表されておらずかつ指標部５２に対応する部分が欠損していない第１の干渉縞画像を、撮像部４５が撮像できるようになっている。
測定部４６Ｃは、画像取得部４６１Ｃと、形状算出部４６２Ｃとを備えている。
画像取得部４６１Ｃは、測定領域Ａの撮像位置ごとに、撮像状態切替部８０Ｃのフィルタ移動部８２Ｃを制御して第１の撮像状態とすることで、測定領域Ａが表されかつ指標部５２が表されていない第１の干渉縞画像を撮像部４５に撮像させる。また、この第１の干渉縞画像の取得前あるいは取得後に、画像取得部４６１Ｃは、フィルタ移動部８２Ｃを制御して第２の撮像状態とすることで、指標部５２が表された第２の干渉縞画像を撮像部４５に撮像させる。
そして、画像取得部４６１Ｃは、相対移動機構２０、干渉計本体３０および撮像状態切替部８０Ｃを制御し、被測定面Ｓの複数の測定領域Ａに対する走査測定を実行させる。
画像取得部４６１Ｃは、測定領域Ａの撮像位置ごとに、撮像状態切替部８０Ｃのフィルタ移動部８２Ｃを制御して第１の撮像状態とすることで、測定領域Ａが表されかつ指標部５２が表されていない第１の干渉縞画像を撮像部４５に撮像させる。また、この第１の干渉縞画像の取得前あるいは取得後に、画像取得部４６１Ｃは、フィルタ移動部８２Ｃを制御して第２の撮像状態とすることで、指標部５２が表された第２の干渉縞画像を撮像部４５に撮像させる。
そして、画像取得部４６１Ｃは、相対移動機構２０、干渉計本体３０および撮像状態切替部８０Ｃを制御し、被測定面Ｓの複数の測定領域Ａに対する走査測定を実行させる。
形状算出部４６２Ｃは、互いに隣り合う測定領域Ａの第２の干渉縞画像について、当該第２の干渉縞画像に含まれる同一の指標部５２が一致するような位置関係を演算し、この位置関係に基づいて互いに隣り合う測定領域Ａの第１の干渉縞画像に基づく測定結果を繋ぎ合わせることで、被測定面Ｓの表面形状を算出する。
第４実施形態における動作を説明する。
先ず、画像取得部４６１Ｃは、最初の測定位置において、フィルタ移動部８２Ｃを制御して、合成光束Ｌｄの光路上にフィルタ８１Ｃを出し入れすることで、測定領域Ａが表されかつ指標部５２が表されていない第１の干渉縞画像と、測定領域Ａおよび指標部５２の両方が表された第２の干渉縞画像とを撮像部４５から取得して、被測定面Ｓの測定を行う。画像取得部４６１Ｃは、他の測定位置についても同様の処理を順次繰り返す。
例えば、図３（Ａ）に示すように、測定領域Ａ１，Ａ２，Ａ３に、指標部５２１〜５２３，５２３〜５２５，５２５〜５２７が表示されている場合、画像取得部４６１Ｃは、測定領域Ａ１について、図７（Ａ）に示すような第１の干渉縞画像Ｐ２１と、図７（Ｂ）に示すような第２の干渉縞画像Ｐ２２とを取得し、測定を行う。
先ず、画像取得部４６１Ｃは、最初の測定位置において、フィルタ移動部８２Ｃを制御して、合成光束Ｌｄの光路上にフィルタ８１Ｃを出し入れすることで、測定領域Ａが表されかつ指標部５２が表されていない第１の干渉縞画像と、測定領域Ａおよび指標部５２の両方が表された第２の干渉縞画像とを撮像部４５から取得して、被測定面Ｓの測定を行う。画像取得部４６１Ｃは、他の測定位置についても同様の処理を順次繰り返す。
例えば、図３（Ａ）に示すように、測定領域Ａ１，Ａ２，Ａ３に、指標部５２１〜５２３，５２３〜５２５，５２５〜５２７が表示されている場合、画像取得部４６１Ｃは、測定領域Ａ１について、図７（Ａ）に示すような第１の干渉縞画像Ｐ２１と、図７（Ｂ）に示すような第２の干渉縞画像Ｐ２２とを取得し、測定を行う。
全ての測定が完了したら、形状算出部４６２Ｃは、第２干渉縞画像の指標部５２に基づいて、隣り合う測定領域Ａの第１の干渉縞画像に基づく測定結果を繋ぎ合わせ、被測定面Ｓ全体の測定結果を算出する。
例えば、形状算出部４６２Ｃは、測定領域Ａ１の第２の干渉縞画像Ｐ２２と測定領域Ａ２の第２の干渉縞画像との両方に含まれる指標部５２３が一致するような第２の干渉縞画像の位置関係を演算し、この位置関係に基づいて、測定領域Ａ１の第１の干渉縞画像Ｐ２１に基づく測定結果と測定領域Ａ２の第１の干渉縞画像に基づく測定結果とを繋ぎ合わせる。形状算出部４６２Ｃは、他の測定領域についても同様の処理を行うことにより、被測定面Ｓの表面形状を算出する。
例えば、形状算出部４６２Ｃは、測定領域Ａ１の第２の干渉縞画像Ｐ２２と測定領域Ａ２の第２の干渉縞画像との両方に含まれる指標部５２３が一致するような第２の干渉縞画像の位置関係を演算し、この位置関係に基づいて、測定領域Ａ１の第１の干渉縞画像Ｐ２１に基づく測定結果と測定領域Ａ２の第１の干渉縞画像に基づく測定結果とを繋ぎ合わせる。形状算出部４６２Ｃは、他の測定領域についても同様の処理を行うことにより、被測定面Ｓの表面形状を算出する。
このような第４実施形態によれば、第１実施形態の（１）、第２実施形態の（３）と同様の効果に加えて、以下のような効果が得られる。
（６）測定部４６Ｃは、隣り合う測定領域Ａの第２の干渉縞画像に含まれる同一の指標部５２が一致するような位置関係に基づいて、指標部５２が表されていない第１の干渉縞画像の測定結果を繋ぎ合わせる。このため、指標部５２に対応する部分が欠損していない表面形状を算出することができ、撮像された測定領域Ａの全域について測定結果を得ることができる。
（６）測定部４６Ｃは、隣り合う測定領域Ａの第２の干渉縞画像に含まれる同一の指標部５２が一致するような位置関係に基づいて、指標部５２が表されていない第１の干渉縞画像の測定結果を繋ぎ合わせる。このため、指標部５２に対応する部分が欠損していない表面形状を算出することができ、撮像された測定領域Ａの全域について測定結果を得ることができる。
（７）８２Ｃは、フィルタ８１Ｃを合成光束Ｌｄの光路上に出し入れ可能に構成されている。このため、指標投射部５３Ｂで投射光Ｌｐの投射を継続したままであっても、フィルタ８１Ｃを移動させるだけの簡単な構成で、指標部５２が表されていない第１の干渉縞画像と、指標部５２が表された第２の干渉縞画像とを撮像することができる。
［変形例］
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は、本発明に含まれる。
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は、本発明に含まれる。
例えば、第２〜第４実施形態において、指標表示部５０Ａ，５０Ｂの代わりに、図１０に示すような指標表示部５０Ｄを設けてもよい。
指標表示部５０Ｄは、被測定面Ｓ上に１つの指標部５２を一度に投射して表示する指標投射部５３Ｄと、指標投射部５３Ｄを回動させることで指標部５２の表示位置を変更する投射位置変更部５４Ｄとを備えている。また、指標投射部５３Ｄからの投射光Ｌｐの波長は、第２実施形態に適用する場合は、原光Ｌｇと同じ波長を含む任意の波長に設定され、第３，第４実施形態に適用する場合は、フィルタ７１Ｂ，８１Ｃを透過しない第２の波長に設定されている。そして、指標表示部５０Ｄは、測定位置の移動に応じて、指標投射部５３Ｄを回動させることで、指標部５２の表示位置を変更する（指標部５２を走査する）ことで、第２〜第４実施形態と同様の効果が得られる。
指標表示部５０Ｄは、被測定面Ｓ上に１つの指標部５２を一度に投射して表示する指標投射部５３Ｄと、指標投射部５３Ｄを回動させることで指標部５２の表示位置を変更する投射位置変更部５４Ｄとを備えている。また、指標投射部５３Ｄからの投射光Ｌｐの波長は、第２実施形態に適用する場合は、原光Ｌｇと同じ波長を含む任意の波長に設定され、第３，第４実施形態に適用する場合は、フィルタ７１Ｂ，８１Ｃを透過しない第２の波長に設定されている。そして、指標表示部５０Ｄは、測定位置の移動に応じて、指標投射部５３Ｄを回動させることで、指標部５２の表示位置を変更する（指標部５２を走査する）ことで、第２〜第４実施形態と同様の効果が得られる。
第２実施形態では、１つの測定領域Ａについて、指標部５２が表された指標画像と、指標部５２が表されていない干渉縞画像とを撮像する方法としては、以下のような制御を行ってもよい。例えば、干渉計本体３０が測定領域Ａ１１を測定可能な位置に到達し、かつ、指標投射部５３Ｄが重複領域ＡＬ１１に指標部５２１を表示可能な向きになっている状態において、指標投射部５３Ｄの電源をオンオフして、重複領域ＡＬ１１に指標部５２１が表された測定領域Ａ１１の指標画像と、重複領域ＡＬ１１に指標部５２１が表されていない測定領域Ａ１１の干渉縞画像とを撮像する。その後、投射位置変更部５４Ｄが指標投射部５３Ｄの向きを変えることで重複領域ＡＬ１２に指標部５２２を表示させ、重複領域ＡＬ１２に指標部５２２が表された測定領域Ａ１１の指標画像を撮像する。
なお、上述のような指標画像と干渉縞画像とを撮像する方法としては、指標投射部５３Ｄの電源をオンにしたまま、以下のような制御をしてもよい。例えば、重複領域ＡＬ１０に指標部５２０を表示させた状態で、測定領域Ａ１１を測定可能な位置に干渉計本体３０を移動させ、重複領域ＡＬ１１に指標部５２１が表されていない測定領域Ａ１１の干渉縞画像を撮像する。その後、指標投射部５３Ｄの電源をオンにしたまま当該指標投射部５３Ｄの向きを変えて、重複領域ＡＬ１１に指標部５２１を表示させ、指標部５２１が表された測定領域Ａ１１の指標画像を撮像する。さらに、指標投射部５３Ｄの電源をオンにしたまま当該指標投射部５３Ｄの向きを変えて、重複領域ＡＬ１２に指標部５２２を表示させ、指標部５２２が表された測定領域Ａ１１の指標画像を撮像する。その後、指標投射部５３Ｄの電源をオンにしたまま、投射位置変更部５４Ｄが指標投射部５３Ｄの向きを変えて重複領域ＡＬ１１に指標部５２１を表示させるとともに、測定領域Ａ１２を測定可能な位置に干渉計本体３０を移動させ、重複領域ＡＬ１２に指標部５２２が表されていない測定領域Ａ１２の干渉縞画像を撮像する。
なお、上述のような指標画像と干渉縞画像とを撮像する方法としては、指標投射部５３Ｄの電源をオンにしたまま、以下のような制御をしてもよい。例えば、重複領域ＡＬ１０に指標部５２０を表示させた状態で、測定領域Ａ１１を測定可能な位置に干渉計本体３０を移動させ、重複領域ＡＬ１１に指標部５２１が表されていない測定領域Ａ１１の干渉縞画像を撮像する。その後、指標投射部５３Ｄの電源をオンにしたまま当該指標投射部５３Ｄの向きを変えて、重複領域ＡＬ１１に指標部５２１を表示させ、指標部５２１が表された測定領域Ａ１１の指標画像を撮像する。さらに、指標投射部５３Ｄの電源をオンにしたまま当該指標投射部５３Ｄの向きを変えて、重複領域ＡＬ１２に指標部５２２を表示させ、指標部５２２が表された測定領域Ａ１１の指標画像を撮像する。その後、指標投射部５３Ｄの電源をオンにしたまま、投射位置変更部５４Ｄが指標投射部５３Ｄの向きを変えて重複領域ＡＬ１１に指標部５２１を表示させるとともに、測定領域Ａ１２を測定可能な位置に干渉計本体３０を移動させ、重複領域ＡＬ１２に指標部５２２が表されていない測定領域Ａ１２の干渉縞画像を撮像する。
また、第３実施形態では、１つの測定領域Ａについて、指標部５２が表された指標画像と、指標部５２が表されていない干渉縞画像とを撮像する方法としては、以下のような制御を行ってもよい。例えば、干渉計本体３０が測定領域Ａ１１を測定可能な位置に到達している状態において、指標投射部５３Ｄで重複領域ＡＬ１１に指標部５２１を表示させ、重複領域ＡＬ１１に指標部５２１が表された測定領域Ａ１１の指標画像と、重複領域ＡＬ１１に指標部５２１が表されていない測定領域Ａ１１の干渉縞画像とを撮像する。その後、指標投射部５３Ｄの電源をオンにしたまま、投射位置変更部５４Ｄが指標投射部５３Ｄの向きを変えて重複領域ＡＬ１２に指標部５２２を表示させ、重複領域ＡＬ１２に指標部５２２が表された測定領域Ａ１１の指標画像を撮像する。
さらに、第４実施形態では、１つの測定領域Ａについて、指標部５２が表されていない第１の干渉縞画像と、指標部５２が表された第２の干渉縞画像とを撮像する方法としては、以下のような制御を行ってもよい。例えば、干渉計本体３０が測定領域Ａ１１を測定可能な位置に到達し、かつ、フィルタ８１Ｃが合成光束Ｌｄの光路上に位置している状態において、指標投射部５３Ｄで重複領域ＡＬ１１に指標部５２１を表示させ、重複領域ＡＬ１１に指標部５２１が表されていない測定領域Ａ１１の第１の干渉縞画像を撮像する。その後、指標部５２１の表示を継続したまま、フィルタ８１Ｃを合成光束Ｌｄの光路から外れた位置に移動させ、重複領域ＡＬ１１に指標部５２１が表された測定領域Ａ１１の第２の干渉縞画像を撮像する。さらに、指標投射部５３Ｄの電源をオンにしたまま、投射位置変更部５４Ｄが指標投射部５３Ｄの向きを変えて重複領域ＡＬ１２に指標部５２２を表示させ、重複領域ＡＬ１２に指標部５２２が表された測定領域Ａ１１の第２の干渉縞画像を撮像する。
なお、本発明の投射位置変更部としては、指標投射部５３ＤをＹ軸方向に直線的に移動させる構成としてもよい。さらに、指標部５２を走査する構成としては、光スキャナ技術として知られている、ミラーを共振させて走査する（ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラーを用いる）構成や、光学素子に電圧を加え屈折率を変更することで操作する構成を適用してもよい。
さらに、第４実施形態において、撮像状態切替部８０Ｃの代わりに、図１１（Ａ），（Ｂ）に示すような撮像状態切替部８０Ｅを設けてもよい。
撮像状態切替部８０Ｅは、分光部８１Ｅと、絞り８２Ｅとを備えている。分光部８１Ｅは、合成光束Ｌｄの光路上に配置され、第１の波長の光を撮像部４５に導きかつ第２の波長の光を第１の波長の光から離れる方向に導く。絞り８２Ｅは、分光部８１Ｅと撮像部４５との間に配置されている。絞り８２Ｅは、図１１（Ａ）に示すように、第１の波長の光を通過させかつ第２の波長の光を通過させない開口状態とすることで第１の撮像状態とするとともに、図１１（Ｂ）に示すように、第１の波長の光および第２の波長の光を通過させる開口状態とすることで第２の撮像状態とするように構成されている。なお、絞り８２Ｅの開口状態の調整は、人手であってもよいし、装置で行ってもよい。
撮像状態切替部８０Ｅは、分光部８１Ｅと、絞り８２Ｅとを備えている。分光部８１Ｅは、合成光束Ｌｄの光路上に配置され、第１の波長の光を撮像部４５に導きかつ第２の波長の光を第１の波長の光から離れる方向に導く。絞り８２Ｅは、分光部８１Ｅと撮像部４５との間に配置されている。絞り８２Ｅは、図１１（Ａ）に示すように、第１の波長の光を通過させかつ第２の波長の光を通過させない開口状態とすることで第１の撮像状態とするとともに、図１１（Ｂ）に示すように、第１の波長の光および第２の波長の光を通過させる開口状態とすることで第２の撮像状態とするように構成されている。なお、絞り８２Ｅの開口状態の調整は、人手であってもよいし、装置で行ってもよい。
また、フィルタ７１Ｂ，８１Ｃを設ける第３，第４実施形態や、図１１（Ａ），（Ｂ）に示す撮像状態切替部８０Ｅを設ける構成において、指標表示部５０Ｂ，５０Ｃの代わりに、第２の波長に対応する色で指標部５２が表示された目盛付器具５０を設けてもよい。
さらに、フィルタ７１Ｂ，８１Ｃを設ける第３，第４実施形態において、当該フィルタ７１Ｂ，８１Ｃを撮像部４５内における撮像素子４５５Ａ〜４５５Ｃの手前に設けてもよい。
また、第４実施形態において、フィルタ移動部８２Ｃを設けずに人手でフィルタ８１Ｃを合成光束Ｌｄの光路上に出し入れしてもよい。
さらに、フィルタ７１Ｂ，８１Ｃを設ける第３，第４実施形態において、当該フィルタ７１Ｂ，８１Ｃを撮像部４５内における撮像素子４５５Ａ〜４５５Ｃの手前に設けてもよい。
また、第４実施形態において、フィルタ移動部８２Ｃを設けずに人手でフィルタ８１Ｃを合成光束Ｌｄの光路上に出し入れしてもよい。
さらに、第２実施形態において、投射光Ｌｐの明滅は、指標投射部５３Ｂの電源のオンオフではなく、遮光部材の出し入れで行ってもよい。
また、第２実施形態において、指標撮像部６０Ａを設けずに、投射光Ｌｐを明滅させることにより、撮像部４５が本発明の第１の干渉縞画像と第２の干渉縞画像とを撮像してよい。
また、第２実施形態において、指標撮像部６０Ａを設けずに、投射光Ｌｐを明滅させることにより、撮像部４５が本発明の第１の干渉縞画像と第２の干渉縞画像とを撮像してよい。
さらに、第３実施形態において、撮像状態設定部７０Ｂを設けずに、撮像部４５の代わりに撮像部としてのカラーカメラを設けてもよい。この場合、測定部は、ＲＧＢの信号成分による画像処理を行う。例えば、赤色の指標部５２を表示させた場合、当該指標部５２が表示された干渉縞画像を赤、緑、青に色分解した後、緑または青のチャンネルのみを対象とした画像に変換することで、指標部５２が表されていない干渉縞画像を取得することができる。
また、第３実施形態において、撮像状態設定部７０Ｂを設けずに、図１１（Ａ）の状態で開口した撮像状態切替部８０Ｅを設けてもよい。
また、第３実施形態において、撮像状態設定部７０Ｂを設けずに、図１１（Ａ）の状態で開口した撮像状態切替部８０Ｅを設けてもよい。
各実施形態および各変形例において、指標部５２としては、測定結果を繋げる向きを特定できる態様であれば、図形や文字あるいはこれらの組み合わせなど、いかなる態様であってもよい。ただし、指標部５２として、２つの測定領域Ａの重複領域ＡＬに１個の図形のみを表示させる場合には、真円以外の図形であることが好ましく、２個以上の図形を表示させる場合には、真円であってもよい。また、指標部５２の表示間隔は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。さらに、指標部５２は、重複領域ＡＬ以外の領域に表示されなくてもよい。
また、各実施形態および各変形例において、干渉計本体３０を移動させずに測定対象物Ｗを移動させてもよい。
また、各実施形態および各変形例において、干渉計本体３０を移動させずに測定対象物Ｗを移動させてもよい。
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…斜入射干渉計
１０…基台
２０…相対移動機構
３０…干渉計本体
４１…光源
４２…光束分割部
４３…照射部
４４…光束合成部
４５…撮像部
４６，４６Ａ，４６Ｂ，４６Ｃ…測定部
５０…目盛付器具（指標表示部）
５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｄ…指標表示部
５２，５２０，５２１，５２２，５２３，５２４，５２５，５２６，５２７…指標部
５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｄ…指標投射部
６０Ａ…指標撮像部
７０Ａ，７０Ｂ…撮像状態設定部
７１Ｂ…フィルタ（波長選択部）
８０Ｃ，８０Ｅ…撮像状態切替部
８１Ｃ…フィルタ
８２Ｃ…フィルタ移動部
４６１，４６１Ａ，４６１Ｂ，４６１Ｃ…画像取得部
４６２，４６２Ａ，４６２Ｃ…形状算出部
Ａ，Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ１１，Ａ１２…測定領域、
ＡＬ，ＡＬ１，ＡＬ２，ＡＬ１０，ＡＬ１１，ＡＬ１２…重複領域（測定領域が重なる位置）
Ｌｄ…合成光束
Ｌｇ…原光
Ｌｍ…測定光
Ｌｐ…投射光
Ｌｒ…参照光
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ１１…干渉縞画像
Ｐ２１…第１の干渉縞画像
Ｐ２２…第２の干渉縞画像
Ｑ１１…指標画像
Ｓ…被測定面
Ｗ…測定対象物
１０…基台
２０…相対移動機構
３０…干渉計本体
４１…光源
４２…光束分割部
４３…照射部
４４…光束合成部
４５…撮像部
４６，４６Ａ，４６Ｂ，４６Ｃ…測定部
５０…目盛付器具（指標表示部）
５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｄ…指標表示部
５２，５２０，５２１，５２２，５２３，５２４，５２５，５２６，５２７…指標部
５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｄ…指標投射部
６０Ａ…指標撮像部
７０Ａ，７０Ｂ…撮像状態設定部
７１Ｂ…フィルタ（波長選択部）
８０Ｃ，８０Ｅ…撮像状態切替部
８１Ｃ…フィルタ
８２Ｃ…フィルタ移動部
４６１，４６１Ａ，４６１Ｂ，４６１Ｃ…画像取得部
４６２，４６２Ａ，４６２Ｃ…形状算出部
Ａ，Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ１１，Ａ１２…測定領域、
ＡＬ，ＡＬ１，ＡＬ２，ＡＬ１０，ＡＬ１１，ＡＬ１２…重複領域（測定領域が重なる位置）
Ｌｄ…合成光束
Ｌｇ…原光
Ｌｍ…測定光
Ｌｐ…投射光
Ｌｒ…参照光
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ１１…干渉縞画像
Ｐ２１…第１の干渉縞画像
Ｐ２２…第２の干渉縞画像
Ｑ１１…指標画像
Ｓ…被測定面
Ｗ…測定対象物
Claims (6)
- 光源と、
前記光源からの原光を測定光と参照光とに分割する光束分割部と、
前記測定光を被測定面の測定領域に対して斜めに照射する照射部と、
前記被測定面で反射された前記測定光と前記参照光とを合成して合成光束を形成する光束合成部と、
前記合成光束に基づいて、前記測定領域の干渉縞画像を撮像する撮像部と、
前記光源、前記光束分割部、前記照射部、前記光束合成部および前記撮像部が設置された干渉計本体と、
前記被測定面を有する測定対象物を保持する基台と、
複数の測定領域が並びかつ互いに隣り合う測定領域の一部が重なるように、前記干渉計本体と前記基台とを相対移動させる相対移動機構と、
前記複数の測定領域の前記干渉縞画像に基づく測定結果を繋ぎ合わせて、前記被測定面の表面形状を算出する測定部とを備えた斜入射干渉計であって、
前記測定領域が重なる位置に指標部を表示する指標表示部を備え、
前記測定部は、
前記測定領域の撮像位置ごとに、前記測定領域および前記指標部を表す前記干渉縞画像を取得する画像取得部と、
前記互いに隣り合う測定領域の前記干渉縞画像に基づく測定結果を、当該干渉縞画像の測定領域に含まれる同一の前記指標部が一致するように繋ぎ合わせることで、前記表面形状を算出する形状算出部とを備えることを特徴とする斜入射干渉計。 - 請求項１に記載の斜入射干渉計において、
前記指標表示部は、前記被測定面に前記指標部を投射する指標投射部を備えることを特徴とする斜入射干渉計。 - 請求項２に記載の斜入射干渉計において、
前記光源からの原光を前記撮像部に入射させかつ前記指標投射部からの投射光を前記撮像部に入射させない第１の撮像状態、および、前記原光および前記投射光のうち少なくとも前記投射光を前記撮像部に入射させる第２の撮像状態を切り替え可能に構成された撮像状態切替部を備え、
前記画像取得部は、前記測定領域の撮像位置ごとに前記撮像状態切替部を制御して、前記第１の撮像状態の際に撮像され、前記測定領域が表されかつ前記指標部が表されていない第１の前記干渉縞画像と、前記第２の撮像状態の際に撮像され、前記指標部が表された第２の前記干渉縞画像とを取得し、
前記形状算出部は、前記互いに隣り合う測定領域の前記第２の干渉縞画像について、当該第２の干渉縞画像に含まれる同一の前記指標部が一致するような位置関係を演算し、この位置関係に基づいて前記互いに隣り合う測定領域の前記第１の干渉縞画像に基づく測定結果を繋ぎ合わせることを特徴とする斜入射干渉計。 - 請求項３に記載の斜入射干渉計において、
前記光源からの原光の波長は、第１の波長に設定され、
前記指標投射部からの投射光の波長は、前記第１の波長と異なる第２の波長に設定され、
前記撮像状態切替部は、
前記第１の波長の光を透過させかつ前記第２の波長の光を透過させないフィルタと、
前記フィルタを前記合成光束の光路上に移動させることで前記第１の撮像状態とするとともに、前記フィルタを前記合成光束の光路から外れた位置に移動させることで前記第２の撮像状態とするフィルタ移動部とを備えることを特徴とする斜入射干渉計。 - 光源と、
前記光源からの原光を測定光と参照光とに分割する光束分割部と、
前記測定光を被測定面の測定領域に対して斜めに照射する照射部と、
前記被測定面で反射された前記測定光と前記参照光とを合成して合成光束を形成する光束合成部と、
前記合成光束に基づいて、前記測定領域の干渉縞画像を撮像する撮像部と、
前記光源、前記光束分割部、前記照射部、前記光束合成部および前記撮像部が設置された干渉計本体と、
前記被測定面を有する測定対象物を保持する基台と、
複数の測定領域が並びかつ互いに隣り合う測定領域の一部が重なるように、前記干渉計本体と前記基台とを相対移動させる相対移動機構と、
前記複数の測定領域の前記干渉縞画像に基づく測定結果を繋ぎ合わせて、前記被測定面の表面形状を算出する測定部とを備えた斜入射干渉計であって、
前記測定領域が重なる位置に指標部を投射する指標投射部を有する指標表示部と、
前記干渉計本体における前記合成光束が入射されない位置に配置され、前記測定領域に含まれる前記指標部の指標画像を撮像する指標撮像部と、
前記測定領域が表されかつ前記指標部が表されていない前記干渉縞画像を前記撮像部が撮像可能であるとともに、前記指標部が表された前記指標画像を前記指標撮像部が撮像可能な状態にする撮像状態設定部とを備え、
前記測定部は、
前記測定領域の撮像位置ごとに前記干渉縞画像および前記指標画像を取得する画像取得部と、
前記互いに隣り合う測定領域の前記指標画像について、当該指標画像に含まれる同一の前記指標部が一致するような位置関係を演算し、この位置関係に基づいて前記互いに隣り合う測定領域の前記干渉縞画像に基づく測定結果を繋ぎ合わせることで、前記表面形状を算出する形状算出部とを備えることを特徴とする斜入射干渉計。 - 請求項５に記載の斜入射干渉計において、
前記光源からの原光の波長は、第１の波長に設定され、
前記指標投射部からの投射光の波長は、前記第１の波長と異なる第２の波長に設定され、
前記撮像状態設定部は、前記合成光束の光路上に配置され、前記第１の波長の光を前記撮像部に入射させかつ前記第２の波長の光を前記撮像部に入射させない波長選択部を備えることを特徴とする斜入射干渉計。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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