JP3501605B2 - 干渉計及び形状測定装置 - Google Patents
干渉計及び形状測定装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、干渉計及び干渉を
用いた形状測定装置に関する。本発明はカメラ、ビデ
オ、半導体製造装置などに用いられる比較的大口径のレ
ンズ、ミラー、金型などの面形状を計測する装置、特に
通常の干渉計では測定困難な、非球面形状を計測するの
に好適なものである。
用いた形状測定装置に関する。本発明はカメラ、ビデ
オ、半導体製造装置などに用いられる比較的大口径のレ
ンズ、ミラー、金型などの面形状を計測する装置、特に
通常の干渉計では測定困難な、非球面形状を計測するの
に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の技術として光学第12巻第6号（198
3年12月）p450-454に開示された測定機を例にとって説
明する。同文献には２つの例が記載されている。
3年12月）p450-454に開示された測定機を例にとって説
明する。同文献には２つの例が記載されている。
【０００３】図１に第１の従来例の構成を示す。
【０００４】同図において901は光源ゼーマンレーザ
ー、902はビームスプリッタ、903、904は偏光ビームス
プリッタ、905a、905bはλ／４板、906は対物レンズ、9
07は参照面、908はワーク、909はワークステージ、910
はフォーカス検出器、911a、911bはビート信号検出器で
ある。
ー、902はビームスプリッタ、903、904は偏光ビームス
プリッタ、905a、905bはλ／４板、906は対物レンズ、9
07は参照面、908はワーク、909はワークステージ、910
はフォーカス検出器、911a、911bはビート信号検出器で
ある。
【０００５】光源であるところのゼーマンレーザー901
から射出された偏光方位が直交するわずかに周波数の異
なる２つの光をf1、f2とすると、これらの光は第１の偏
光ビームスプリッタ903にて空間的に分離される。f1の
光は直進して第２の偏光ビームスプリッタ904を通過し
てλ／４板905aで円偏光に変換され、対物レンズ906に
てワークステージ909上の被測定物（ワーク）908の表面
に焦点を結ぶように照射される。ここで、いわゆるCat'
s Eye反射で対物レンズ906にもどる。λ／４板905aを再
び通過して直線偏光に変換されるが、反射前の直線偏光
とは90°方位が回転した状態で第２の偏光ビームスプリ
ッタ904に入射する。この偏光ビームスプリッタ904は、
特殊なコーティングが施されており、戻ってきた光を２
分割して一方は透過させて第１の偏光ビームスプリッタ
903へ、もう一方は反射させてフォーカス検出器910へと
導く。
から射出された偏光方位が直交するわずかに周波数の異
なる２つの光をf1、f2とすると、これらの光は第１の偏
光ビームスプリッタ903にて空間的に分離される。f1の
光は直進して第２の偏光ビームスプリッタ904を通過し
てλ／４板905aで円偏光に変換され、対物レンズ906に
てワークステージ909上の被測定物（ワーク）908の表面
に焦点を結ぶように照射される。ここで、いわゆるCat'
s Eye反射で対物レンズ906にもどる。λ／４板905aを再
び通過して直線偏光に変換されるが、反射前の直線偏光
とは90°方位が回転した状態で第２の偏光ビームスプリ
ッタ904に入射する。この偏光ビームスプリッタ904は、
特殊なコーティングが施されており、戻ってきた光を２
分割して一方は透過させて第１の偏光ビームスプリッタ
903へ、もう一方は反射させてフォーカス検出器910へと
導く。
【０００６】本装置では、フォーカス検出器910の信号
を用いて前記対物レンズ906を光軸方向にサーボしワー
クが光軸と直交方向に移動しても常にワーク表面上に焦
点を結ぶようになっている。
を用いて前記対物レンズ906を光軸方向にサーボしワー
クが光軸と直交方向に移動しても常にワーク表面上に焦
点を結ぶようになっている。
【０００７】一方偏光ビームスプリッタ903で反射され
たf2の光は、λ／４板905bにて円偏光に変換され、ワー
クステージ909上に配置された参照面907で反射されて偏
光ビームスプリッタ903に戻るが、λ／４板905bをもう
一度通るため、偏光方位が90°回転した直線偏光となっ
ており、偏光ビームスプリッタ903を透過してビート信
号検出器911bへ向かう。
たf2の光は、λ／４板905bにて円偏光に変換され、ワー
クステージ909上に配置された参照面907で反射されて偏
光ビームスプリッタ903に戻るが、λ／４板905bをもう
一度通るため、偏光方位が90°回転した直線偏光となっ
ており、偏光ビームスプリッタ903を透過してビート信
号検出器911bへ向かう。
【０００８】ワークで反射して偏光ビームスプリッタ90
3に戻ってきた光もビート信号検出器911bへ向かうた
め、参照面で反射した光と干渉し、測定ビート信号f1-f
2がビート信号検出器911bにて検出される。
3に戻ってきた光もビート信号検出器911bへ向かうた
め、参照面で反射した光と干渉し、測定ビート信号f1-f
2がビート信号検出器911bにて検出される。
【０００９】この測定ビート信号と、光源から射出直後
の光を干渉させて、ビート信号検出器911aにて得られる
参照ビート信号との位相差を測定し、ワークを光軸に直
交する方向に走査させたときの位相差を積分することで
ワークの形状が測定される。
の光を干渉させて、ビート信号検出器911aにて得られる
参照ビート信号との位相差を測定し、ワークを光軸に直
交する方向に走査させたときの位相差を積分することで
ワークの形状が測定される。
【００１０】これに対し、図２に示す第２の従来例は、
対物レンズ906の有効径よりも小さな光ビームを用いた
上で、対物レンズの軸を光軸に対して直交方向にも移動
可能とすると共に、フォーカス検出器910に面傾斜検出
機能を付加し、ワークの面傾斜に応じて常に光が垂直入
射となるようにサーボする系を追加した例である。
対物レンズ906の有効径よりも小さな光ビームを用いた
上で、対物レンズの軸を光軸に対して直交方向にも移動
可能とすると共に、フォーカス検出器910に面傾斜検出
機能を付加し、ワークの面傾斜に応じて常に光が垂直入
射となるようにサーボする系を追加した例である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記第
１の従来例においては、被測定面の傾斜があると、反射
光がけられるため、検出器に戻る光量が極端に変化し測
定困難となり、特に非球面等の測定ではより精密な測定
が期待できないという問題があった。
１の従来例においては、被測定面の傾斜があると、反射
光がけられるため、検出器に戻る光量が極端に変化し測
定困難となり、特に非球面等の測定ではより精密な測定
が期待できないという問題があった。
【００１２】また、前記第２の従来例では第１の従来例
で問題となった面傾斜がある時のけられによる光量変化
の問題は回避できるものの、サーボ系が２軸（X、Y方
向）増えるために装置がさらに複雑になるという問題が
新たに発生する。
で問題となった面傾斜がある時のけられによる光量変化
の問題は回避できるものの、サーボ系が２軸（X、Y方
向）増えるために装置がさらに複雑になるという問題が
新たに発生する。
【００１３】本発明は、上述従来例の問題に鑑み、入射
光束の方向変更等の複雑な系を原理的に必要としない簡
単な構成であって、且つ非球面等の傾斜変化の大きい被
測定面においてもけられの問題を発生させないでより精
密な測定を実現できる、干渉計と形状測定装置とを提供
することを目的とする。
光束の方向変更等の複雑な系を原理的に必要としない簡
単な構成であって、且つ非球面等の傾斜変化の大きい被
測定面においてもけられの問題を発生させないでより精
密な測定を実現できる、干渉計と形状測定装置とを提供
することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上述目的を達成するため
の第１発明は、被測定面の傾き情報に応じて干渉光束中
の被検出位置を変化させることを特徴とする干渉計であ
る。
の第１発明は、被測定面の傾き情報に応じて干渉光束中
の被検出位置を変化させることを特徴とする干渉計であ
る。
【００１５】上述目的を達成するための第２発明は、参
照光路を経由させた参照光束と被測定面上に概略集光さ
せて反射させた測定光束とを干渉させる光学系と、前記
光学系で形成される干渉光束を検出する光検出器とを有
し、前記被測定面の集光位置における傾きに応じて前記
干渉光束中の前記光検出器によって検出される部分を変
化させることを特徴とする干渉計である。
照光路を経由させた参照光束と被測定面上に概略集光さ
せて反射させた測定光束とを干渉させる光学系と、前記
光学系で形成される干渉光束を検出する光検出器とを有
し、前記被測定面の集光位置における傾きに応じて前記
干渉光束中の前記光検出器によって検出される部分を変
化させることを特徴とする干渉計である。
【００１６】上述目的を達成するための第３発明は、参
照光路を経由させた参照光束と被測定面上に概略集光さ
せて反射させた測定光束とを干渉させる干渉光学系と、
該測定光束を前記被測定面上で走査させる走査手段と、
前記干渉光学系で形成される干渉光束を検出する光検出
器と、該光検出器の出力に応じて前記被測定面と前記測
定光束の集光位置とを合わせるフォーカス手段とを有
し、前記測定光束による前記被測定面走査時の前記集光
位置の変位情報に基づいて前記被測定面の３次元形状情
報を測定すると共に、前記被測定面の傾きに応じて前記
干渉光束中の前記光検出器によって検出される部分を変
化させることを特徴とする形状測定装置である。
照光路を経由させた参照光束と被測定面上に概略集光さ
せて反射させた測定光束とを干渉させる干渉光学系と、
該測定光束を前記被測定面上で走査させる走査手段と、
前記干渉光学系で形成される干渉光束を検出する光検出
器と、該光検出器の出力に応じて前記被測定面と前記測
定光束の集光位置とを合わせるフォーカス手段とを有
し、前記測定光束による前記被測定面走査時の前記集光
位置の変位情報に基づいて前記被測定面の３次元形状情
報を測定すると共に、前記被測定面の傾きに応じて前記
干渉光束中の前記光検出器によって検出される部分を変
化させることを特徴とする形状測定装置である。
【００１７】第４発明は更に、前記被測定面の傾きに応
じて、前記干渉計中に配置されたピンホールを変位させ
ることにより、前記干渉光束中の前記光検出器によって
検出される部分を変化させることを特徴とする。
じて、前記干渉計中に配置されたピンホールを変位させ
ることにより、前記干渉光束中の前記光検出器によって
検出される部分を変化させることを特徴とする。
【００１８】第５発明は更に、前記光検出器をランダム
アクセスカメラとし、該ランダムアクセスカメラの信号
取り出し位置を変化させることにより、前記干渉光束中
の前記光検出器によって検出される部分を変化させるこ
とを特徴とする。
アクセスカメラとし、該ランダムアクセスカメラの信号
取り出し位置を変化させることにより、前記干渉光束中
の前記光検出器によって検出される部分を変化させるこ
とを特徴とする。
【００１９】第６発明は、更に前記被測定面の傾斜情報
を検出する傾斜検出手段を有し、該傾斜検出手段の検出
情報に応じて、前記干渉光束中の前記光検出器によって
検出される部分を変化させることを特徴とする。
を検出する傾斜検出手段を有し、該傾斜検出手段の検出
情報に応じて、前記干渉光束中の前記光検出器によって
検出される部分を変化させることを特徴とする。
【００２０】第７発明は、更に前記干渉光束中の前記光
検出器によって検出される部分を変化させることにより
前記干渉光束中に発生する、前記干渉光学系の収差によ
る誤差成分を除去する手段を有することを特徴とする。
検出器によって検出される部分を変化させることにより
前記干渉光束中に発生する、前記干渉光学系の収差によ
る誤差成分を除去する手段を有することを特徴とする。
【００２１】上述目的を達成するための第８発明は、周
波数の異なる２つの光を測定光学ヘッドへ導き、該２つ
の光の内一方の光は参照平面にて反射させ、他方の光は
被測定面上にレンズを用いてフォーカスさせて反射さ
せ、該測定光学ヘッドに戻ってきた前記２つの光を干渉
させて光検出器にて検出してビート信号を得、干渉光束
中の測定に使用する箇所を該干渉光束に垂直な平面内で
被測定面の傾きに応じて選択しながら前記光検出器で検
出し、且つ干渉させた前記２つの光の位相差が一定とな
るように前記測定光学ヘッドと被測定面の間隔を光軸方
向に制御した状態で、前記測定光学ヘッドと前記被測定
面を光軸直交方向に相対位置変化させ、この時の前記測
定光学ヘッドと前記被測定面との光軸方向及び光軸垂直
方向に沿った相対変位を読みとることにより被測定面の
３次元形状を測定することを特徴とする形状測定装置で
ある。
波数の異なる２つの光を測定光学ヘッドへ導き、該２つ
の光の内一方の光は参照平面にて反射させ、他方の光は
被測定面上にレンズを用いてフォーカスさせて反射さ
せ、該測定光学ヘッドに戻ってきた前記２つの光を干渉
させて光検出器にて検出してビート信号を得、干渉光束
中の測定に使用する箇所を該干渉光束に垂直な平面内で
被測定面の傾きに応じて選択しながら前記光検出器で検
出し、且つ干渉させた前記２つの光の位相差が一定とな
るように前記測定光学ヘッドと被測定面の間隔を光軸方
向に制御した状態で、前記測定光学ヘッドと前記被測定
面を光軸直交方向に相対位置変化させ、この時の前記測
定光学ヘッドと前記被測定面との光軸方向及び光軸垂直
方向に沿った相対変位を読みとることにより被測定面の
３次元形状を測定することを特徴とする形状測定装置で
ある。
【００２２】第９発明は更に、干渉光束に垂直な平面内
で移動可能な可動ピンホールを通すことにより前記干渉
光束中の測定に使用する箇所を選択する事を特徴とす
る。
で移動可能な可動ピンホールを通すことにより前記干渉
光束中の測定に使用する箇所を選択する事を特徴とす
る。
【００２３】第１０発明は更に、前記光検出器として、
前記干渉光束中の測定に使用する箇所を該干渉光束に垂
直な平面内で選択可能なランダムアクセスカメラを用い
る事を特徴とする。
前記干渉光束中の測定に使用する箇所を該干渉光束に垂
直な平面内で選択可能なランダムアクセスカメラを用い
る事を特徴とする。
【００２４】第１１発明は、更に被測定面の傾斜情報を
得ながら被測定面の３次元形状測定を行う事を特徴とす
る。
得ながら被測定面の３次元形状測定を行う事を特徴とす
る。
【００２５】第１２発明は、更に事前に得た測定光学ヘ
ッド内の収差情報に基づいた補正を実行しながら被測定
面の３次元形状測定を行う事を特徴とする。
ッド内の収差情報に基づいた補正を実行しながら被測定
面の３次元形状測定を行う事を特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】図３〜図４に本発明の第１の実施
例を示す。図３は本発明装置構成例の全体正面図、図４
は本発明構成例の測定光学ヘッド部分図である。
例を示す。図３は本発明装置構成例の全体正面図、図４
は本発明構成例の測定光学ヘッド部分図である。
【００２７】まず図３を用いて装置全体の機械的構成に
ついて説明する。
ついて説明する。
【００２８】同図において、１は光源であるレーザーヘ
ッド、２は入射した光をわずかに周波数の異なる２周波
光に変換するAOM周波数シフター、３は偏波面保存光フ
ァイバー、7は測定光学ヘッド、8は被測定ワーク、101
はベース定盤、102はコラム、103はX移動テーブル、104
はＺ移動テーブル、105はワークホルダ、106はY移動テ
ーブル、107a、107bはボールねじ、108a、108b、108cは
テーブル駆動モーター、201はレーザー測長器ヘッド、2
02a、202b、202cはレーザー測長用干渉計、203はレーザ
ー測長器用光ファイバー、204、205は位置測定用基準平
面ミラーである。
ッド、２は入射した光をわずかに周波数の異なる２周波
光に変換するAOM周波数シフター、３は偏波面保存光フ
ァイバー、7は測定光学ヘッド、8は被測定ワーク、101
はベース定盤、102はコラム、103はX移動テーブル、104
はＺ移動テーブル、105はワークホルダ、106はY移動テ
ーブル、107a、107bはボールねじ、108a、108b、108cは
テーブル駆動モーター、201はレーザー測長器ヘッド、2
02a、202b、202cはレーザー測長用干渉計、203はレーザ
ー測長器用光ファイバー、204、205は位置測定用基準平
面ミラーである。
【００２９】測定機上にX、Y、Zの直交座標系を想定し
たとき、測定光学ヘッド7はX移動テーブル103上に配置
されたZ移動テーブル104上に配置されており、測定光軸
がＺ軸に一致している。被測定ワークはY移動テーブル1
06上に配置されたワークホルダ105上に載置されてい
る。
たとき、測定光学ヘッド7はX移動テーブル103上に配置
されたZ移動テーブル104上に配置されており、測定光軸
がＺ軸に一致している。被測定ワークはY移動テーブル1
06上に配置されたワークホルダ105上に載置されてい
る。
【００３０】このうちYおよびZの移動テーブル位置に関
しては、レーザー測長器ヘッド２０１から射出した光
を、光ファイバー２０３にて、レーザー測長器用干渉計
202a、202b、202c等に導くことにより、それぞれ位置測
定用基準ミラー204、205との相対位置が精密に測定され
る。
しては、レーザー測長器ヘッド２０１から射出した光
を、光ファイバー２０３にて、レーザー測長器用干渉計
202a、202b、202c等に導くことにより、それぞれ位置測
定用基準ミラー204、205との相対位置が精密に測定され
る。
【００３１】Yの移動テーブルについても同様に、不図
示のレーザー測長器用干渉計、位置測定用基準ミラーが
配置されており、基準ミラーとの相対位置が精密に測定
される。
示のレーザー測長器用干渉計、位置測定用基準ミラーが
配置されており、基準ミラーとの相対位置が精密に測定
される。
【００３２】これらのレーザー測長器用干渉計により直
交座標測定系が形成され、測定光学ヘッド7のXYZそれぞ
れの軸に沿った変位量が精密に測定できることになる。
交座標測定系が形成され、測定光学ヘッド7のXYZそれぞ
れの軸に沿った変位量が精密に測定できることになる。
【００３３】また、これらの移動テーブルはボールねじ
107a、107bやテーブル駆動モーター108a、108b、108cの
作用により、自在に移動可能となっている。
107a、107bやテーブル駆動モーター108a、108b、108cの
作用により、自在に移動可能となっている。
【００３４】従って、本構成により測定光学ヘッド7と
被測定ワーク8の相対位置関係は、このXYZ直交座標系に
おいて任意に変化可能となっており、かつその位置関係
が精密に測定可能となっている。
被測定ワーク8の相対位置関係は、このXYZ直交座標系に
おいて任意に変化可能となっており、かつその位置関係
が精密に測定可能となっている。
【００３５】次に図４を用いて、測定光学ヘッドの構成
と動作を示す。
と動作を示す。
【００３６】同図において、４はAOMドライバー、5は位
相計、6はサーボドライバー、8はワーク、9は光検出
器、11はコンピュータ、71はコリメータレンズ、72は偏
光ビームスプリッタ、73a、73bはλ／４板、74は参照平
面、75は対物レンズ、76は偏光板、77は光軸に直交方向
に移動可能な可動ピンホール、78は集光レンズ、79はピ
ンホール駆動装置である。
相計、6はサーボドライバー、8はワーク、9は光検出
器、11はコンピュータ、71はコリメータレンズ、72は偏
光ビームスプリッタ、73a、73bはλ／４板、74は参照平
面、75は対物レンズ、76は偏光板、77は光軸に直交方向
に移動可能な可動ピンホール、78は集光レンズ、79はピ
ンホール駆動装置である。
【００３７】光源１から射出したレーザー光は、AOMシ
フタ2の作用で偏光方位が直交する２つのわずかに周波
数が異なる光に変換され、偏波面保存光ファイバー3に
入射し、ファイバー線を伝送して測定光学ヘッド7へ導
かれ、末端部より偏光方位を維持した状態で２周波光を
射出する。光ファイバーから射出された光は発散光であ
るため、コリメータレンズ71で平行光として偏光ビーム
スプリッタ72に入射し、２周波光のうち一方の光は反射
されて参照平面側へ、もう一方の光は透過してワーク側
へ進む。
フタ2の作用で偏光方位が直交する２つのわずかに周波
数が異なる光に変換され、偏波面保存光ファイバー3に
入射し、ファイバー線を伝送して測定光学ヘッド7へ導
かれ、末端部より偏光方位を維持した状態で２周波光を
射出する。光ファイバーから射出された光は発散光であ
るため、コリメータレンズ71で平行光として偏光ビーム
スプリッタ72に入射し、２周波光のうち一方の光は反射
されて参照平面側へ、もう一方の光は透過してワーク側
へ進む。
【００３８】参照平面側へ進んだ光はλ／４板73aで円
偏光に変換されて参照平面74で正反射され、再びλ／４
板73aを通って直線偏光に変換されて偏光ビームスプリ
ッタ72に戻るが、偏光方位が90°回転しているために、
今度は透過して光検出器側へ進む。
偏光に変換されて参照平面74で正反射され、再びλ／４
板73aを通って直線偏光に変換されて偏光ビームスプリ
ッタ72に戻るが、偏光方位が90°回転しているために、
今度は透過して光検出器側へ進む。
【００３９】ワーク側へ進んだ光は同様にλ／４板73b
で円偏光に変換されて対物レンズ75で収斂光となってワ
ーク8表面で焦点を結ぶ。この集光点がワーク8上の現時
点の検出点となる。この光束は、ワーク8上でいわゆるC
at's eye反射されて対物レンズ75、λ／４板73b、と戻
り、直線偏光に変換されて光ビームスプリッタ72に戻る
が、偏光方位が90°回転しているために、今度は反射し
て光検出器側へ進む。
で円偏光に変換されて対物レンズ75で収斂光となってワ
ーク8表面で焦点を結ぶ。この集光点がワーク8上の現時
点の検出点となる。この光束は、ワーク8上でいわゆるC
at's eye反射されて対物レンズ75、λ／４板73b、と戻
り、直線偏光に変換されて光ビームスプリッタ72に戻る
が、偏光方位が90°回転しているために、今度は反射し
て光検出器側へ進む。
【００４０】ここで対物レンズ75は、ワークの最大面傾
斜角θmaxよりも大きな半開角（ψ）を有し、また対物
レンズ75に入射させる光も、この開口いっぱいに入れて
おく。なお、一般にsinψをレンズの開口数NAと称す
る。
斜角θmaxよりも大きな半開角（ψ）を有し、また対物
レンズ75に入射させる光も、この開口いっぱいに入れて
おく。なお、一般にsinψをレンズの開口数NAと称す
る。
【００４１】参照平面74、ワーク8で反射されたそれぞ
れの光を、各光の偏光方向に対して４５゜の角度をもつ
偏光軸を有する偏光板76の作用で干渉させる。そしてこ
の干渉光束から、ピンホール77を通して光束の一部分を
選択し、後述する動作原理によりワーク8に垂直入射し
た光の近傍のみが集光レンズ78を通して光検出器9に入
射することになる。この光検出器9により、２つの周波
数の差に相当する周波数のいわゆるビート信号が観測さ
れることになる。
れの光を、各光の偏光方向に対して４５゜の角度をもつ
偏光軸を有する偏光板76の作用で干渉させる。そしてこ
の干渉光束から、ピンホール77を通して光束の一部分を
選択し、後述する動作原理によりワーク8に垂直入射し
た光の近傍のみが集光レンズ78を通して光検出器9に入
射することになる。この光検出器9により、２つの周波
数の差に相当する周波数のいわゆるビート信号が観測さ
れることになる。
【００４２】この測定されたビート信号（以下測定ビー
ト信号）と後述する基準となるビート信号（以下参照ビ
ート信号）との位相差変動を測定すれば、参照平面側に
向かった光とワーク側に向かった光の光路長差の変化が
わかる。従って逆にこの位相差が一定になるように、測
定光学ヘッド7の光軸方向位置を制御する。即ち位相計
５より伝達されるこの位相差変動情報に基づいて、コン
ピュータ11がサーボドライバ6を介してテーブル駆動モ
ーター108bを制御し、位相差変動が零となる（即ち位相
差が固定される）ようにZ移動テーブル104を上下動させ
て、測定光学ヘッド7を光軸方向に位置サーボ制御して
おく（位相ロックサーボ）。これにより、対物レンズ75
による光束の集光位置をワークの測定面上に常に合わせ
た状態に出来る。
ト信号）と後述する基準となるビート信号（以下参照ビ
ート信号）との位相差変動を測定すれば、参照平面側に
向かった光とワーク側に向かった光の光路長差の変化が
わかる。従って逆にこの位相差が一定になるように、測
定光学ヘッド7の光軸方向位置を制御する。即ち位相計
５より伝達されるこの位相差変動情報に基づいて、コン
ピュータ11がサーボドライバ6を介してテーブル駆動モ
ーター108bを制御し、位相差変動が零となる（即ち位相
差が固定される）ようにZ移動テーブル104を上下動させ
て、測定光学ヘッド7を光軸方向に位置サーボ制御して
おく（位相ロックサーボ）。これにより、対物レンズ75
による光束の集光位置をワークの測定面上に常に合わせ
た状態に出来る。
【００４３】この位相ロックサーボを維持した状態で、
ワーク8と測定光学ヘッド7の相対位置を光軸に直交する
面内（XY面内）で変化させてワーク8上を光束走査しな
がら、測定光学ヘッド7の移動量を別の直交座標測定系
で読めば、測定光学ヘッド7のX及びY方向の変位はワー
ク8の測定位置情報を、Z方向の変位は集光位置のZ方向
変位の情報、即ち測定位置の高さ情報を意味することに
なるので、最終的にワーク8表面の３次元形状が測定さ
れる。即ち図１の構成で示したように、ワーク8と測定
光学ヘッド7の相対位置は装置上の直交座標系内で任意
に移動かつ測定可能であるから、Ｚステージ104を光学
ヘッドからの信号によりサーボ制御しながらX、Y移動ス
テージを予め決めたパターンに沿って移動し、予め決め
られたXY位置においてZ位置を読みとっていけば、３次
元形状が原理通りに測定できる。
ワーク8と測定光学ヘッド7の相対位置を光軸に直交する
面内（XY面内）で変化させてワーク8上を光束走査しな
がら、測定光学ヘッド7の移動量を別の直交座標測定系
で読めば、測定光学ヘッド7のX及びY方向の変位はワー
ク8の測定位置情報を、Z方向の変位は集光位置のZ方向
変位の情報、即ち測定位置の高さ情報を意味することに
なるので、最終的にワーク8表面の３次元形状が測定さ
れる。即ち図１の構成で示したように、ワーク8と測定
光学ヘッド7の相対位置は装置上の直交座標系内で任意
に移動かつ測定可能であるから、Ｚステージ104を光学
ヘッドからの信号によりサーボ制御しながらX、Y移動ス
テージを予め決めたパターンに沿って移動し、予め決め
られたXY位置においてZ位置を読みとっていけば、３次
元形状が原理通りに測定できる。
【００４４】この実施例では、位相計5に入力する参照
ビート信号は、AOMドライバ4から不図示のミキサ回路を
通して２つのドライブ周波数の差（f1-f2）を出力する
ことで得ている。これは、従来例のように干渉計に入射
する直前の光を干渉させて参照ビート信号を得る構成に
置き換えても構わない。
ビート信号は、AOMドライバ4から不図示のミキサ回路を
通して２つのドライブ周波数の差（f1-f2）を出力する
ことで得ている。これは、従来例のように干渉計に入射
する直前の光を干渉させて参照ビート信号を得る構成に
置き換えても構わない。
【００４５】ここで、ワーク8に垂直入射した光の近傍
のみが集光レンズ78を通して光検出器9に入射する様に
する為の、可動ピンホール77の動作原理について説明す
る。この実施例では、図５の(a)に示すように、被測定
面の法線が測定光軸と概略一致している場合、すなわち
検出点に面の傾斜がないときは、戻ってきた光の中央部
分をピンホール77で選択して検出し、信号を取得する。
のみが集光レンズ78を通して光検出器9に入射する様に
する為の、可動ピンホール77の動作原理について説明す
る。この実施例では、図５の(a)に示すように、被測定
面の法線が測定光軸と概略一致している場合、すなわち
検出点に面の傾斜がないときは、戻ってきた光の中央部
分をピンホール77で選択して検出し、信号を取得する。
【００４６】また、図５の(b)に示すように被測定面の
法線が測定光軸と一致していない、すなわち検出点に面
の傾斜があるときは、ピンホール77で戻ってきた光の正
反射光相当位置を選択して検出し、信号を取得する。即
ちこの場合にはコンピュータ11に予め記憶されているワ
ーク８の傾斜情報あるいはこの傾斜に応じたピンホール
の適正位置情報に基づき、現時点の検出点の傾斜におい
て検出点からの法線方向の反射光線が入射する位置に、
ピンホール駆動装置79でピンホール77を光軸垂直方向に
移動させる。これによって干渉光束中で光検出器9によ
って検出される部分を、ビート信号強度最大となるとこ
ろへ変化させている。言い換えるならば、本実施例では
ピンホール77と光検出器9の働きによって、実質的に干
渉光束中の被検出位置を、ビート信号強度最大となると
ころへ変化させている。
法線が測定光軸と一致していない、すなわち検出点に面
の傾斜があるときは、ピンホール77で戻ってきた光の正
反射光相当位置を選択して検出し、信号を取得する。即
ちこの場合にはコンピュータ11に予め記憶されているワ
ーク８の傾斜情報あるいはこの傾斜に応じたピンホール
の適正位置情報に基づき、現時点の検出点の傾斜におい
て検出点からの法線方向の反射光線が入射する位置に、
ピンホール駆動装置79でピンホール77を光軸垂直方向に
移動させる。これによって干渉光束中で光検出器9によ
って検出される部分を、ビート信号強度最大となるとこ
ろへ変化させている。言い換えるならば、本実施例では
ピンホール77と光検出器9の働きによって、実質的に干
渉光束中の被検出位置を、ビート信号強度最大となると
ころへ変化させている。
【００４７】本実施例においては、ピンホール77は光学
系中の平行光束部分に配置されているので、検出点の法
線角度、即ち検出点の法線方向の反射光線の角度を、ピ
ンホール77の位置に変換するのが容易である。
系中の平行光束部分に配置されているので、検出点の法
線角度、即ち検出点の法線方向の反射光線の角度を、ピ
ンホール77の位置に変換するのが容易である。
【００４８】対物レンズ75はワークの最大傾斜角以上の
半開角を有しているから、たとえ面傾斜が急な場所にプ
ローブ光が当たっても、その一部は必ず検出系へ導くこ
とができる。従って、ピンホール77を正反射光が通過す
る場所に移動させれば、測定ビート信号の検出が途切れ
ることなく可能である。
半開角を有しているから、たとえ面傾斜が急な場所にプ
ローブ光が当たっても、その一部は必ず検出系へ導くこ
とができる。従って、ピンホール77を正反射光が通過す
る場所に移動させれば、測定ビート信号の検出が途切れ
ることなく可能である。
【００４９】このピンホール位置は、例えばワークの設
計形状からXY座標に対応する面傾斜を予め算出しておく
ことで簡単に算出可能であるから、これを記憶した（あ
るいは算出する）コンピュータ11からの指示によりオー
プン制御で移動させればよい。また設計形状が不明な時
は、事前に別の粗い精度の測定機で測定された形状デー
タを用いて算出すればよい。即ち、例えば事前にピンホ
ール77を光学系中から除いた状態で、ピンホール駆動以
外を上述と同様の要領にして測定を実行し、得られた３
次元形状情報より面傾斜情報をコンピュータ11で算出、
記憶しておく。面傾斜情報は詳細な３次元形状情報より
ある程度粗い測定でも、充分使用に耐える程度の精度が
得られるので、これでも実際の３次元形状測定の測定精
度を充分向上させ得る。
計形状からXY座標に対応する面傾斜を予め算出しておく
ことで簡単に算出可能であるから、これを記憶した（あ
るいは算出する）コンピュータ11からの指示によりオー
プン制御で移動させればよい。また設計形状が不明な時
は、事前に別の粗い精度の測定機で測定された形状デー
タを用いて算出すればよい。即ち、例えば事前にピンホ
ール77を光学系中から除いた状態で、ピンホール駆動以
外を上述と同様の要領にして測定を実行し、得られた３
次元形状情報より面傾斜情報をコンピュータ11で算出、
記憶しておく。面傾斜情報は詳細な３次元形状情報より
ある程度粗い測定でも、充分使用に耐える程度の精度が
得られるので、これでも実際の３次元形状測定の測定精
度を充分向上させ得る。
【００５０】次に本実施例において、光学系の収差の影
響を回避する方法について述べる。
響を回避する方法について述べる。
【００５１】本実施例では光学ヘッド全体を位相ロック
サーボし、ワーク表面を一定の間隔を保つように光学ヘ
ッドをトレースさせるため、光学ヘッド内の光学パー
ツ、例えば対物レンズ75や参照平面74に収差があると、
ワークの面傾斜に対応した正反射光束の位相がワーク形
状とは無関係に変動するため、測定誤差となってしま
う。そこで、以下に示す形で予め収差による誤差の校正
を行っておく。
サーボし、ワーク表面を一定の間隔を保つように光学ヘ
ッドをトレースさせるため、光学ヘッド内の光学パー
ツ、例えば対物レンズ75や参照平面74に収差があると、
ワークの面傾斜に対応した正反射光束の位相がワーク形
状とは無関係に変動するため、測定誤差となってしま
う。そこで、以下に示す形で予め収差による誤差の校正
を行っておく。
【００５２】図６に示すように高精度に球面加工された
基準ワーク81を用意し、その曲率半径と、対物レンズ75
によって作られる球面波の曲率半径が一致する位置（コ
ンフォーカル位置）に配置する。この状態でも、参照平
面から戻ってきた光と、基準ワークで反射して戻ってき
た光は共にほぼ平面波となっているから、光検出器9で
測定ビート信号が検出可能である。この状態で、測定光
学ヘッド7の位相ロックサーボを切り、可動ピンホール7
7の位置を移動させ、全光束領域を走査させてその時の
位相分布のデータを計測、コンピュータ11（に付属の記
録媒体）に記録する。さらにこのデータをコンピュータ
11にて、Zernike多項式展開し、測定された位相分布の
うち、傾き(tilt)や焦点ズレ(defocus)といった基準ワ
ーク81や参照平面74の機械的アライメント誤差に起因す
る成分を独立に抽出し、前記測定された位相分布から除
去して、最終的に得られた位相分布を記録保存する。
基準ワーク81を用意し、その曲率半径と、対物レンズ75
によって作られる球面波の曲率半径が一致する位置（コ
ンフォーカル位置）に配置する。この状態でも、参照平
面から戻ってきた光と、基準ワークで反射して戻ってき
た光は共にほぼ平面波となっているから、光検出器9で
測定ビート信号が検出可能である。この状態で、測定光
学ヘッド7の位相ロックサーボを切り、可動ピンホール7
7の位置を移動させ、全光束領域を走査させてその時の
位相分布のデータを計測、コンピュータ11（に付属の記
録媒体）に記録する。さらにこのデータをコンピュータ
11にて、Zernike多項式展開し、測定された位相分布の
うち、傾き(tilt)や焦点ズレ(defocus)といった基準ワ
ーク81や参照平面74の機械的アライメント誤差に起因す
る成分を独立に抽出し、前記測定された位相分布から除
去して、最終的に得られた位相分布を記録保存する。
【００５３】この位相分布データは、もし基準ワーク81
の球面精度が十分高ければ、光学系の収差を表すことに
なる。従ってコンピュータ11はこれを校正データとして
記憶しておき、実際の測定の際には制御されて配置され
た可動ピンホール77の配置に応じて、得られた位相差デ
ータからこの校正データ分を差し引く。そしてこの校正
されたデータを元に、測定光学ヘッド7の位相ロックサ
ーボを実行する。あるいは位相ロックサーボはそのまま
にしておいて、得られた３次元形状情報から前記校正デ
ータに基づいて誤差分を演算して差し引く。これにより
光学系収差の影響は除去できる。
の球面精度が十分高ければ、光学系の収差を表すことに
なる。従ってコンピュータ11はこれを校正データとして
記憶しておき、実際の測定の際には制御されて配置され
た可動ピンホール77の配置に応じて、得られた位相差デ
ータからこの校正データ分を差し引く。そしてこの校正
されたデータを元に、測定光学ヘッド7の位相ロックサ
ーボを実行する。あるいは位相ロックサーボはそのまま
にしておいて、得られた３次元形状情報から前記校正デ
ータに基づいて誤差分を演算して差し引く。これにより
光学系収差の影響は除去できる。
【００５４】また、基準ワーク81の球面精度が不十分で
あるときは、J.H.BuruningによってApplied Optics Vo
l.13、No.11(1974)p.2693に開示されているような、光
学配置を変えた３回の測定データを演算することで基準
ワーク81の球面誤差を分離することができる。
あるときは、J.H.BuruningによってApplied Optics Vo
l.13、No.11(1974)p.2693に開示されているような、光
学配置を変えた３回の測定データを演算することで基準
ワーク81の球面誤差を分離することができる。
【００５５】すなわち、図６に示した配置での測定位相
分布をW1、同図において基準ワーク81を光軸まわりに18
0°回転させて同様に測定した位相分布をW2、図２に示
すようにCat's eye反射で同様に測定した位相分布をW3
としたとき、 Ｗerr＝（W1−W2＋W3＋W3）／２ … (1) となり（但し、下線は測定された位相分布データを光軸
まわりに180°回転させることを意味する）、この計算
結果は基準ワーク81の影響を含まない、純粋な光学系の
収差を表しているから、この結果を記録保存すればよ
い。
分布をW1、同図において基準ワーク81を光軸まわりに18
0°回転させて同様に測定した位相分布をW2、図２に示
すようにCat's eye反射で同様に測定した位相分布をW3
としたとき、 Ｗerr＝（W1−W2＋W3＋W3）／２ … (1) となり（但し、下線は測定された位相分布データを光軸
まわりに180°回転させることを意味する）、この計算
結果は基準ワーク81の影響を含まない、純粋な光学系の
収差を表しているから、この結果を記録保存すればよ
い。
【００５６】このようにして取得した光学系の収差デー
タを用いて、通常の光プローブ測定時に移動させるピン
ホールの位置に対応して前述の如く補正を実行すれば、
光学系収差の影響は除去可能となる。
タを用いて、通常の光プローブ測定時に移動させるピン
ホールの位置に対応して前述の如く補正を実行すれば、
光学系収差の影響は除去可能となる。
【００５７】図７に本発明の第2の実施例を示す。以下
の実施例では前出の実施例と同様の部材は同じ符番を冠
し、説明を省略する。また、前出の実施例と同様の構
成、動作についても説明を省略する。
の実施例では前出の実施例と同様の部材は同じ符番を冠
し、説明を省略する。また、前出の実施例と同様の構
成、動作についても説明を省略する。
【００５８】同図において、第１の実施例と異なる部分
は、可動ピンホール77を含む測定ビート信号を検出する
手段が、イメージディセクタ管などを用いたランダムア
クセスカメラ10に置き換わった点である。
は、可動ピンホール77を含む測定ビート信号を検出する
手段が、イメージディセクタ管などを用いたランダムア
クセスカメラ10に置き換わった点である。
【００５９】この特殊なカメラ10は、光電面に入射する
２次元状に分布する光の強度信号のうち、コンピュータ
11の指示によりアドレスされる微小部位からの信号を選
択的に取り出すことができるものである。第１の実施例
における可動ピンホール及び光検出器の組合せと同様に
作用させることが出来る。即ち、ワーク８の傾斜情報あ
るいはこの傾斜に応じた検出位置の適正位置情報に基づ
き、ランダムアクセスカメラ10の撮像面上における現時
点の検出点からの法線方向の反射光線が入射する位置を
判別し、この位置付近の微小部位を選択して、ここから
の信号を測定に使用することで、測定ビート信号の検出
を途切らせることなく、より精密な形状測定を実現でき
る。
２次元状に分布する光の強度信号のうち、コンピュータ
11の指示によりアドレスされる微小部位からの信号を選
択的に取り出すことができるものである。第１の実施例
における可動ピンホール及び光検出器の組合せと同様に
作用させることが出来る。即ち、ワーク８の傾斜情報あ
るいはこの傾斜に応じた検出位置の適正位置情報に基づ
き、ランダムアクセスカメラ10の撮像面上における現時
点の検出点からの法線方向の反射光線が入射する位置を
判別し、この位置付近の微小部位を選択して、ここから
の信号を測定に使用することで、測定ビート信号の検出
を途切らせることなく、より精密な形状測定を実現でき
る。
【００６０】本実施例では、機械的に移動するものが無
く、高速にアドレスを変更できるため、より精密で高速
な測定に好適である。
く、高速にアドレスを変更できるため、より精密で高速
な測定に好適である。
【００６１】図８に本発明の第３の実施例を示す。本実
施例は、第２実施例を更に変形したものである。
施例は、第２実施例を更に変形したものである。
【００６２】本実施例においては、偏光ビームスプリッ
タ72と偏光板76の間に、ワーク8を反射しかつ偏光ビー
ムスプリッタ72で反射された光束の、ごく一部を反射す
るように調整された偏光ビームスプリッタ81を配置し、
ワーク8からの反射光のみ一部分岐している。この偏光
ビームスプリッタ８１からの反射光はアフォーカル光学
系82によって小光束径の平行光束に変換され、これを２
次元ＣＣＤ等の光束位置検出素子83で検出している。
タ72と偏光板76の間に、ワーク8を反射しかつ偏光ビー
ムスプリッタ72で反射された光束の、ごく一部を反射す
るように調整された偏光ビームスプリッタ81を配置し、
ワーク8からの反射光のみ一部分岐している。この偏光
ビームスプリッタ８１からの反射光はアフォーカル光学
系82によって小光束径の平行光束に変換され、これを２
次元ＣＣＤ等の光束位置検出素子83で検出している。
【００６３】この構成によれば、ワーク8上の検出点の
傾斜情報を、光束位置検出素子83上での光束検出位置と
して検出できる。この検出情報をコンピュータ11に送信
し、コンピュータ11では得られた傾斜情報に基づいて、
ランダムアクセスカメラ10の撮像面上における現時点の
検出点からの法線方向反射光線の入射位置を判別し、こ
の入射位置付近の微小部位を選択する。この選択された
微小部位からの検出信号を測定に使用することにより、
測定ビート信号の検出を途切らせることなく、より精密
な形状測定を実現できる。
傾斜情報を、光束位置検出素子83上での光束検出位置と
して検出できる。この検出情報をコンピュータ11に送信
し、コンピュータ11では得られた傾斜情報に基づいて、
ランダムアクセスカメラ10の撮像面上における現時点の
検出点からの法線方向反射光線の入射位置を判別し、こ
の入射位置付近の微小部位を選択する。この選択された
微小部位からの検出信号を測定に使用することにより、
測定ビート信号の検出を途切らせることなく、より精密
な形状測定を実現できる。
【００６４】本実施例では、測定時点の検出点の傾斜に
より正確に対応して法線方向反射光線の入射位置を判別
できるので、更により精密な測定に好適である。
より正確に対応して法線方向反射光線の入射位置を判別
できるので、更により精密な測定に好適である。
【００６５】
【発明の効果】以上、第１発明によれば、簡単な構成で
被測定面の傾きによらず安定して干渉測定が出来る干渉
計が実現される。
被測定面の傾きによらず安定して干渉測定が出来る干渉
計が実現される。
【００６６】又、第２発明によれば、簡単な構成で被測
定面上のいかなる検出点においても傾きによらず安定し
て干渉測定が出来る干渉計が実現される。
定面上のいかなる検出点においても傾きによらず安定し
て干渉測定が出来る干渉計が実現される。
【００６７】又、第３発明によれば、非球面等の傾斜変
化の大きい被測定面であってもけられの影響を発生させ
ずにより精密に３次元形状測定を実行することが、簡単
な構成によって可能になる。
化の大きい被測定面であってもけられの影響を発生させ
ずにより精密に３次元形状測定を実行することが、簡単
な構成によって可能になる。
【００６８】又、第４発明によれば、上記効果がより簡
単な構成によって実現できる。
単な構成によって実現できる。
【００６９】又、第５発明によれば、上記効果に加えて
基本的に機械的に移動するものを必要とせず、高速に干
渉光束内の検出部分を変更でき、よってより高速な測定
を実現できる。
基本的に機械的に移動するものを必要とせず、高速に干
渉光束内の検出部分を変更でき、よってより高速な測定
を実現できる。
【００７０】又、第６発明によれば、上記効果に加えて
検出点の傾斜により正確に対応したより精密な測定を実
現できる。
検出点の傾斜により正確に対応したより精密な測定を実
現できる。
【００７１】又、第７発明によれば、上記効果に加えて
干渉光束内の検出部分の変更に伴う収差発生の問題も除
去して、更により精密な測定を実現できる。
干渉光束内の検出部分の変更に伴う収差発生の問題も除
去して、更により精密な測定を実現できる。
【００７２】又、第８発明によれば、非球面等の傾斜変
化の大きい被測定面であってもけられの影響を発生させ
ずに安定したビジビリティのビート信号が得られ、より
精密に３次元形状測定を実行することが、簡単な構成に
よって可能になる。
化の大きい被測定面であってもけられの影響を発生させ
ずに安定したビジビリティのビート信号が得られ、より
精密に３次元形状測定を実行することが、簡単な構成に
よって可能になる。
【００７３】又、第９発明によれば、上記効果がより簡
単な構成によって実現できる。
単な構成によって実現できる。
【００７４】又、第１０発明によれば、上記効果に加え
て基本的に機械的に移動するものを必要とせず、高速に
干渉光束内の検出部分を変更でき、よってより高速な測
定を実現できる。
て基本的に機械的に移動するものを必要とせず、高速に
干渉光束内の検出部分を変更でき、よってより高速な測
定を実現できる。
【００７５】又、第１１発明によれば、上記効果に加え
て検出点の傾斜により正確に対応したより精密な測定を
実現できる。
て検出点の傾斜により正確に対応したより精密な測定を
実現できる。
【００７６】又、第１２発明によれば、上記効果に加え
て干渉光束内の検出部分の変更に伴う収差発生の問題も
除去して、更により精密な測定を実現できる。
て干渉光束内の検出部分の変更に伴う収差発生の問題も
除去して、更により精密な測定を実現できる。
【図１】第１の従来例説明図。
【図２】第２の従来例説明図。
【図３】本発明の第１の実施例の全体構成をあらわす正
面図。
面図。
【図４】本発明の第１の実施例の光学ヘッド部分をあら
わす詳細図。
わす詳細図。
【図５】本発明の第１の実施例の面傾斜に対する動作説
明図。
明図。
【図６】本発明の第１の実施例の光学系の収差補正説明
図。
図。
【図７】本発明の第２の実施例の光学ヘッド部分をあら
わす詳細図。
わす詳細図。
【図８】本発明の第３の実施例の光学ヘッド部分をあら
わす詳細図。
わす詳細図。
１ レーザーヘッド
２ ＡＯＭ周波数シフター
３ 偏波面保存光ファイバー
４ ＡＯＭドライバー
５ 位相計
６ サーボドライバー
７ 測定光学ヘッド
８ ワーク
９ 光検出器
１０ ランダムアクセスカメラ
１１ コンピュータ
７１ コリメータレンズ
７２ 偏光ビームスプリッタ
７３ａ、７３ｂ λ／４板
７４ 参照平面板
７５ 対物レンズ
７６ 偏光板
７７ 可動ピンホール
７８ 集光レンズ
７９ ピンホール駆動装置
８１ 球面基準ワーク
１０１ ベース定盤
１０２ コラム
１０３ Ｚ移動テーブル
１０４ Ｘ移動デーブル
１０５ ワークホルダー
１０６ Ｙ移動テーブル
１０７ａ、１０７ｂ ボールねじ
１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ モーター
２０１ レーザー測長器ヘッド
２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ レーザー測長器用干渉
計 ２０３ レーザー測長器用光ファイバー ２０４、２０５ 位置測定基準ミラー
計 ２０３ レーザー測長器用光ファイバー ２０４、２０５ 位置測定基準ミラー
Claims (12)
- 【請求項１】 被測定面の傾き情報に応じて干渉光束中
の被検出位置を変化させることを特徴とする干渉計。 - 【請求項２】 参照光路を経由させた参照光束と被測定
面上に概略集光させて反射させた測定光束とを干渉させ
る光学系と、前記光学系で形成される干渉光束を検出す
る光検出器とを有し、前記被測定面の集光位置における
傾きに応じて前記干渉光束中の前記光検出器によって検
出される部分を変化させることを特徴とする干渉計。 - 【請求項３】 参照光路を経由させた参照光束と被測定
面上に概略集光させて反射させた測定光束とを干渉させ
る干渉光学系と、該測定光束を前記被測定面上で走査さ
せる走査手段と、前記干渉光学系で形成される干渉光束
を検出する光検出器と、該光検出器の出力に応じて前記
被測定面と前記測定光束の集光位置とを合わせるフォー
カス手段とを有し、前記測定光束による前記被測定面走
査時の前記集光位置の変位情報に基づいて前記被測定面
の３次元形状情報を測定すると共に、前記被測定面の傾
きに応じて前記干渉光束中の前記光検出器によって検出
される部分を変化させることを特徴とする形状測定装
置。 - 【請求項４】 前記被測定面の傾きに応じて、前記干渉
計中に配置されたピンホールを変位させることにより、
前記干渉光束中の前記光検出器によって検出される部分
を変化させることを特徴とする請求項３に記載の形状測
定装置。 - 【請求項５】 前記光検出器をランダムアクセスカメラ
とし、該ランダムアクセスカメラの信号取り出し位置を
変化させることにより、前記干渉光束中の前記光検出器
によって検出される部分を変化させることを特徴とする
請求項３に記載の形状測定装置。 - 【請求項６】 更に前記被測定面の傾斜情報を検出する
傾斜検出手段を有し、該傾斜検出手段の検出情報に応じ
て、前記干渉光束中の前記光検出器によって検出される
部分を変化させることを特徴とする請求項３に記載の形
状測定装置。 - 【請求項７】 更に前記干渉光束中の前記光検出器によ
って検出される部分を変化させることにより前記干渉光
束中に発生する、前記干渉光学系の収差による誤差成分
を除去する手段を有することを特徴とする請求項３に記
載の形状測定装置。 - 【請求項８】 周波数の異なる２つの光を測定光学ヘッ
ドへ導き、該２つの光の内一方の光は参照平面にて反射
させ、他方の光は被測定面上にレンズを用いてフォーカ
スさせて反射させ、該測定光学ヘッドに戻ってきた前記
２つの光を干渉させて光検出器にて検出してビート信号
を得、干渉光束中の測定に使用する箇所を該干渉光束に
垂直な平面内で被測定面の傾きに応じて選択しながら前
記光検出器で検出し、且つ干渉させた前記２つの光の位
相差が一定となるように前記測定光学ヘッドと被測定面
の間隔を光軸方向に制御した状態で、前記測定光学ヘッ
ドと前記被測定面を光軸直交方向に相対位置変化させ、
この時の前記測定光学ヘッドと前記被測定面との光軸方
向及び光軸垂直方向に沿った相対変位を読みとることに
より被測定面の３次元形状を測定することを特徴とする
形状測定装置。 - 【請求項９】 干渉光束に垂直な平面内で移動可能な可
動ピンホールを通すことにより前記干渉光束中の測定に
使用する箇所を選択する事を特徴とする請求項８に記載
の形状測定装置。 - 【請求項１０】 前記光検出器として、前記干渉光束中
の測定に使用する箇所を該干渉光束に垂直な平面内で選
択可能なランダムアクセスカメラを用いる事を特徴とす
る請求項８に記載の形状測定装置。 - 【請求項１１】 更に被測定面の傾斜情報を得ながら被
測定面の３次元形状測定を行う事を特徴とする請求項８
に記載の形状測定装置。 - 【請求項１２】 更に事前に得た測定光学ヘッド内の収
差情報に基づいた補正を実行しながら被測定面の３次元
形状測定を行う事を特徴とする請求項８に記載の形状測
定装置。
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