JP7378670B1 - 光測定装置、取得方法、取得プログラム、及び記録媒体 - Google Patents

光測定装置、取得方法、取得プログラム、及び記録媒体 Download PDF

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Abstract

光測定装置は、時間に対して波長が連続的に変化する掃引光を出力する波長掃引光源（１）と、波長掃引光源（１）からの掃引光による測定用出力光を測定対象物（８）の測定面に向けて空間に測定光として出射し、測定対象物（８）の測定面が測定光を反射した反射光を受けて測定用反射光として出力する照射光学系（３）と、波長掃引光源（１）からの掃引光による参照用出力光を参照光として出力する参照光経路と、照射光学系（３）からの測定用反射光と参照光経路からの参照光とを合波し、合波された干渉光を光電変換した測定用情報を出力する測定情報取得部（５）と、測定情報取得部（５）からの測定用情報をフーリエ変換してスペクトルの情報を得、得たスペクトルの情報に対して測定対象物（８）の測定面までの距離の測定に対する変動要因情報を用いて補正し、補正したスペクトルの情報に基づいて測定対象物（８）の測定面までの距離情報を得る情報処理部（６）と、を備える。

Description

本開示は、光測定装置に関する。
光源が出射した光を用いて光源から対象物までの距離を測定する方式として、パルス伝播方式、三角測距方式、共焦点方式、白色干渉方式、又は波長走査干渉方式等の方式が知られている。
このような方式の中で、対象物から反射された光の信号強度が小さい場合でも、より高感度に測定できる方式として波長走査干渉方式を用いることが知られている。
例えば、ＳＳ－ＯＣＴ（Swept Source-OCT：波長掃引型光干渉断層計）装置として動作する、生体計測に利用される光計測装置が特許文献１に示されている。
特許文献１には、光源からの信号光によって被測定物の内部の内部イメージを取得する光計測装置が示されている。特許文献１に示された光計測装置は、波長可変光源から出力された信号光が信号光及び参照光に分岐され、参照光が参照光処理部を伝搬し、信号光が被測定物へと入射され、被測定物によって反射・散乱された信号光と参照光が干渉した干渉光に基づいて被測定物からの反射・散乱に関する情報を抽出する。抽出した情報を用いて被測定物の３次元範囲での断層イメージを取得する。
特開２０１６－７５５１３号公報
特許文献１に「非生体の工業製品などにも適用できる」旨の記載はあるものの、非生体の工業製品に対して具体的に適用した例については全く示されていない。
例えば、加工物を測定対象物とする加工装置にＳＳ－ＯＣＴ方式の光測定装置を用いると、測定対象物の違い又は測定対象物の測定面の状態などによる測定対象物の測定面における測定距離に対する変動要因が存在し、この変動要因により測定対象物の測定面から反射された反射光の強度が測定距離の測定に対して必ずしも精度が高いとは言えない。
従って、測定対象物の測定面から反射された反射光をそのまま測定用反射光として用いた場合、測定距離に誤差が生じる。
本開示は上記した点に鑑みてなされたものであり、波長走査干渉方式の光測定装置において、測定対象物の測定面における測定距離に対する変動要因が存在しても精度の高い測定対象物の測定面までの距離を測定できる光測定装置を得ることを目的とする。
本開示に係る光測定装置は、時間に対して波長が連続的に変化する掃引光を出力する波長掃引光源と、波長掃引光源からの掃引光による測定用出力光を測定対象物の測定面に向けて空間に測定光として出射し、測定対象物の測定面が測定光を反射した反射光を受けて測定用反射光として出力する照射光学系と、波長掃引光源からの掃引光による参照用出力光を参照光として出力する参照光経路と、照射光学系からの測定用反射光と参照光経路からの参照光とを合波し、合波された干渉光を光電変換した測定用情報を出力する測定情報取得部と、測定情報取得部からの測定用情報をフーリエ変換してスペクトルの情報を得
るスペクトル取得部、スペクトル取得部により得られたスペクトルの情報の値に対して雑音除去用閾値と比較し、雑音が除去されたスペクトルの情報を得る雑音除去処理部、雑音除去処理部により得られたスペクトルの情報から、測定対象物の測定面における高度差を有する段差を形成する上面に対する下面の比が１より大きい値である補正係数を用いて測定対象物の段差に依存する距離の変動量が除去されたスペクトルの情報を得る第２のスペクトルの情報補正部、第２のスペクトルの情報補正部により得られたスペクトルの情報に対して雑音除去処理部により得られたスペクトルの情報における最も高いピーク値である第１のピーク値を示すスペクトルの情報とは異なるスペクトルの情報である第２のピーク値を示すスペクトルの情報を得る第２のスペクトル情報選定部、第１のピーク値と第２のスペクトル情報選定部により選定されたスペクトルの情報が示す第２のピーク値の差が最小を示す照射光学系からの測定光の出射位置を測定対象物の測定面における段差の位置を示す付加情報として得る距離情報取得部、及び距離情報取得部により得られた測定対象物の測定面における段差の位置を示す付加情報を出力する出力部を有する情報処理部と、を備える。
本開示によれば、波長走査干渉方式の光測定装置において、照射光学系からの測定光のスポット径によって決定される空間分解能よりも高い分解能での段差の検知が可能となり、測定対象物の測定面におけるエッジ位置を精度高く同定できる。
実施の形態１に係る光測定装置を示す構成図である。 実施の形態１に係る光測定装置における情報処理部を示す構成図である。 光ヘッドと３段階の位置における測定対象物の測定面との関係を示す概略模式図である。 測定用反射光と参照光との関係、及び、測定情報取得部５により光電変換されたアナロク信号からなる干渉光の強度を示す模式図である。 ３段階の位置における測定対象物の測定面に対応したビート周波数によるスペクトルを示す模式図である。 測定対象物の測定面に段差を有する場合の、段差位置における光ヘッドと測定対象物の測定面と測定光とを示す概念図である。 光ヘッドの照射面からの距離に対する反射光の強度を概念的に示す図である。 測定対象物の測定面に油が付着された場合の、光ヘッドと測定対象物の測定面と測定光とを示す概念図である。 第１のスペクトル情報補正部により補正したスペクトルの情報を得た場合の、光ヘッドの照射面からの距離に対する反射光の強度に相当する反射光の強度を概念的に示す図である。 高度差を有する段の境界（エッジ）の位置付近におけるスペクトルの強度の変化を示す参考図である。 実施の形態１に係る光測定装置において、高度差を有する段の境界（エッジ）の位置付近におけるスペクトルの強度の変化を示す図である。 実施の形態１に係る光測定装置における情報処理部のハードウェア構成を示す図である。 実施の形態１に係る光測定装置における情報処理部の動作を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る光測定装置において、測定対象物の測定面に油が付着された場合の、情報処理部における各ステップ後のスペクトルの強度を示す図である。 実施の形態１に係る光測定装置において、測定対象物の測定面に段差が存在する場合の、情報処理部における各ステップ後のスペクトルの強度を示す図である。 実施の形態２に係る光測定装置を示す構成図である。
実施の形態１．
実施の形態１に係る光測定装置を図１から図１５を用いて説明する。
実施の形態１に係る光測定装置は、レーザレーダ装置として動作する波長掃引型光干渉断層計（ＳＳ－ＯＣＴ：Swept Source-OCT）を用いた波長走査干渉方式の光測定装置である。
実施の形態１に係る光測定装置は、加工機(自動ステージ)と連携し、加工物である測定対象物８の測定面までの距離を測定する光測距装置として機能する。
実施の形態１に係る光測定装置は、測定対象物の測定面における測定距離に対する変動要因が存在しても精度の高い測定対象物の測定面までの距離を測定できる。
測定距離に対する変動要因としては次のようなものが挙げられる。
１．センサパラメータ。ＳＳ－ＯＣＴ方式の光測定装置を用いると、広い測定レンジ実現のための広受信帯域化、及び、ＳＳ－ＯＣＴの原理上行うリサンプリングによる高調波及びサイドローブ等の偽信号雑音が発生する。
２．測定対象物８の測定面までの距離に依存するパラメータ。波長掃引光源１の送信パワー、波長掃引光源１からの掃引範囲内における波長の周波数、照射光学系３におけるレンズの開口直径、照射光学系３における集光距離、等。
上記した１及び２は、主として照射光学系３の光学特性を示す特性パラメータによる変動要因である。
３．測定対象物の素材の違い。異なる測定対象物８における測定面の反射率及び透過率の違い。つまり、測定対象物の素材の違いによる変動要因である。
なお、反射率は照射光学系３からの測定光の送信パワーに対する測定対象物８における測定面から反射された反射光を受信した照射光学系３の受信パワーの比である。
また、透過率は測定対象物８における測定面に付着物が付着されている場合の付着物の透過率である。
４．測定対象物の測定面の状態。
１）測定対象物８における測定面における付着物。例えば、測定対象物８における測定面に付着した油における油膜８Ａの厚さが変動要因である。また、測定対象物８における測定面に水が付着していれば、水の厚さが変動要因である。
２）測定対象物８における測定面における段差などの形状。例えば、段差が変動要因である。
上記した３及び４は、測定対象物８における素材、測定面における付着物、及び測定面における段差などの形状を示す周辺構造による変動要因である。
実施の形態１に係る光測定装置は、測定対象物８の測定面までの距離の測定に対する変動要因として照射光学系３の光学特性を示す特性パラメータによる変動要因が存在すると、情報処理部６により特性パラメータに関する情報を用いて照射光学系３に依存する距離の変動量が除去されたスペクトルの情報を得ることにより、測定対象物８の測定面までの距離情報を得る。
変動要因情報として照射光学系３の光学特性を示す特性パラメータは、実施の形態１では、波長掃引光源１からの掃引範囲内における波長の周波数、照射光学系３におけるレンズの開口直径、及び、照射光学系３における集光距離である。
実施の形態１に係る光測定装置は、測定対象物８の測定面までの距離の測定に対する変動要因として測定対象物８の周辺構造による変動要因が存在すると、情報処理部６により測定対象物８の周辺構造に関する情報を用いて測定対象物８の周辺構造に依存する距離の変動量が除去されたスペクトルの情報を得ることにより、測定対象物８の測定面までの距離情報を得る。
測定対象物８の周辺構造に関する変動要因情報を示すパラメータは、実施の形態１では、測定対象物８の測定面に付着物が存在する場合の測定面における透過率（消散係数）、及び測定対象物８の測定面に段差が存在する場合の測定面からの反射光の受信パワーである。
実施の形態１に係る光測定装置は、測定対象物８の周辺構造による変動要因として測定対象物の測定面における付着物である油膜８Ａが存在すると、情報処理部６により油膜８Ａの厚みの情報が差し引かれた測定対象物８の測定面までの距離情報を得る。測定対象物の測定面に付着物として水が存在すると、情報処理部６により水の厚みの情報が差し引かれた測定対象物８の測定面までの距離情報を得る
実施の形態１に係る光測定装置は、測定対象物８の周辺構造による変動要因として測定対象物の測定面における段差が存在すると、情報処理部６により、さらに、精度の高い段差位置を示す付加情報を得る。
実施の形態１に係る光測定装置は、図１に示すように、波長掃引光源１と、光分配部２と、照射光学系３と、測定情報取得部５と、情報処理部６と、制御部７を備える。
波長掃引光源１と光分配部２と照射光学系３と測定情報取得部５とは光学ヘッド１００に内蔵される。情報処理部６が光学ヘッド１００に内蔵されてもよい。
波長掃引光源１と光分配部２と照射光学系３と測定情報取得部５と情報処理部６が測距装置として機能する。
実施の形態１に係る光測定装置は、波長掃引光源１から出力され、測定対象物８の測定面に反射された測定用反射光と波長掃引光源１から出力された参照光による干渉光に基づいて得た測定対象物８の測定面における水平方向のスペクトルを得、得たスペクトルを測定距離に対する変動要因となる照射光学系３の光学特性を示す特性パラメータに基づいた補正情報により補正することにより、偽信号雑音を除去し、測定対象物の測定面までの距離を精度高く測定できる。
実施の形態１に係る光測定装置は、例えば、測定対象物の測定面に付着した油の油膜８Ａの厚さ測定、及び測定面に段差がある測定対象物において、測定面における正確な段差の位置の測定の、少なくとも一つの測定を精度高く行うことができる。
なお、段差は測定面における高度差を有する段の境界（エッジ）を意味し、測定対象物の測定面において、上面（高い面）と下面（低い面）が９０度の段差による境界だけではなく、上面と下面がテーパ形状により連続している場合も境界として含む。
要するに、本件では、高度差を有する段の境界（エッジ）は、測定対象物８の測定面において、高さが異なり始める区切り線を境界として含むものであり、境界の位置をエッジの位置という。
以下、高度差を有する段の境界をエッジという。
実施の形態１に係る光測定装置は、光学ヘッド１００、特に照射光学系３と測定対象物８を相対的に水平方向に移動させる駆動部４と連携し、測定対象物８の測定面における水平方向のスペクトルのピークを取得する。
実施の形態１では、駆動部４は光学ヘッド１００を空間的に照射光学系３の照射面を動かし、照射光学系３の照射面から出射される測定光によるスポットの位置、つまり測定位置を変更する。照射光学系３の空間的移動は水平方向、つまり、Ｘ軸方向及びＹ軸方向と、上下方向、つまり、Ｚ軸方向である。
波長掃引光源１は、レーザ光源１１と掃引部１２を有し、レーザ光源１１からの単一周波数のレーザ光を掃引部１２が掃引範囲内において時間に対して波長を連続的に変化させ、波長掃引されたレーザ光である掃引光を出力（出射）する。
掃引部による波長掃引は光情報通信で用いられるＴＲＯＳＡのように複数波長を同時に掃引する手法を用いてもよい。
掃引光は掃引が時間に対して一次線形であることが望ましく、時間と波長は１：１の関係にあるのが望ましい。
但し、掃引光は掃引が時間に対して非線形的でも測定情報取得部５と情報処理部６で非線形性を補償すればよい。非線形性を補償する技術は一般的に知られている技術を用いればよい。
波長掃引光源１は、掃引範囲内を時間に対して波長を連続的に変化させ、波長掃引されたレーザ光である掃引光、例えば、中心波長が１５５０nmで掃引範囲が１００nmの掃引光を繰り返し出射する。
波長掃引光源１におけるレーザ光源１１は半導体レーザー（ＬＤ：Laser Diode）である。
波長掃引光源１における掃引部１２はスキャナミラーを用いたリットマン型又はリトロー型による波長掃引ないしは電圧制御発信装置である。
光分配部２は波長掃引光源１からの掃引光が光ファイバを介して入力され、測定用出力光と参照用出力光に分配する。測定用出力光と参照用出力光の分配比は種々の条件によって設定されるが、測定対象物８が反射率の低い対象物でも測定できるよう、測定用出力光に多くの分配比とするのが望ましい。
実施の形態１では、回線計算等の設計に基づき決定された分配比に基づき、測定用出力光：参照用出力光＝８：２の比率で光のパワーを分けている。
光分配部２は１×２ファイバ方向性結合器であるカプラである。
光ファイバは一般的に使用されるシングルモードファイバである。以下に説明する構成要素の間を接続する光ファイバもシングルモードファイバである。
光分配部２と測定情報取得部５の間を接続する光ファイバが波長掃引光源１からの掃引光による参照用出力光を参照光として出力する参照光経路を構成する。
照射光学系３は、光分配部２からの測定用出力光が光ファイバを介して入力され、測定対象物８の測定面に向けて空間に測定光として出射し、測定対象物８の測定面が測定光を反射した反射光を受けて測定用反射光として測定情報取得部５に出力する。
照射光学系３は、光サーキュレータ３１と光学系３２を有する。光学系３２はコリメートレンズなどの集光レンズとコネクタとを備える。
照射光学系３は、光サーキュレータ３１による光学系３２への測定用出力光の伝搬及び光学系３２から測定情報取得部５への測定用反射光の伝播を行う機能と、光学系３２による測定用出力光を測定対象物８の測定面へ測定光として集光する機能及び測定対象物８の測定面からの反射光を測定情報取得部５へ測定用反射光として集光する機能とを有する。
光サーキュレータ３１は光分配部２からの測定用出力光を測定光として集光レンズに出力し、測定対象物８の測定面が測定光を反射した反射光を集光レンズが受けて測定用反射光として測定情報取得部５に出力する。つまり、光サーキュレータは測定用出力光と測定用反射光を分離する。
光学系３２は、測定用出力光を測定対象物８の測定面に照射するためのビーム形成を行って測定光として出射し、測定対象物８の測定面から反射された散乱光を反射光として受光し、ビーム形成を行って測定用反射光として出力する。つまり、光学系３２は光の特性を変化させるためのレンズを有した望遠鏡に相当する。
光サーキュレータ３１と光分配部２の間、及び光サーキュレータと測定情報取得部５との間は光ファイバにより接続される。
光サーキュレータ３１からの測定用出力光は光ファイバにより光学系３２における集光レンズに導かれ、集光レンズにより集光されてビーム形成された測定光は光ファイバを介して光ファイバの一端に位置する光学系３２におけるコネクタの端面から測定対象物８に向けて空間に出射される。
測定対象物８により測定光が反射された散乱光である反射光はコネクタの端面に入射され、光サーキュレータにより光ファイバを介して測定用反射光として測定情報取得部５に出力される。
測定対象物８の測定面に段差がある場合、測定対象物８からの反射光の光強度を十分に得るために、測定光を測定対象物８に向けて空間に出射するための集光レンズの焦点を測定面における一番高い水平面に設定することが望ましい。
また、測定対象物８の測定面に油が付着している場合、測定対象物８からの反射光の光強度を十分に得るために、測定光を測定対象物８に向けて空間に出射するための集光レンズの焦点を測定面に付着された油の油面に設定することが望ましい。
照射光学系３からの測定光による測定対象物８の測定面におけるスポットの径は有限な値を持っており、無限小にすることはできない。
測定光によるスポットの径内部での光の強度分布は一般的に正規分布しており、測定光の光軸（中心点）を中心にガウシアン的な広がりをもつ、光軸に対して点対称な強度分布である。
照射光学系３が内蔵される光学ヘッド１００又は測定対象物８のいずれか一方が駆動部４により水平方向に相対的に移動され、照射光学系３からの測定光による測定対象物８の測定面における照射点、つまり、スポットが測定対象物８の測定面上を直線的に移動する。
光学ヘッド１００又は測定対象物８のいずれか一方を水平方向に相対的に移動させるスキャン方法及び測定ピッチは制御部７にテーブルとして記憶されており、制御部７からのスキャン方法及び測定ピッチが駆動部４に入力され、駆動部４か光学ヘッド１００又は測定対象物８のいずれか一方を水平方向に移動させる。
スキャン方法及び測定ピッチはユーザインタフェース（ＩＦ）によりユーザーが設定し、制御部７にテーブルとして記憶される。
なお、駆動部４による光学ヘッド１００又は測定対象物８のいずれか一方の水平方向の相対的な移動は、制御部７に記憶されたスキャン方法及び測定ピッチにより行うのではなく、制御部７にカメラを搭載し、カメラが撮像した測定対象物８の測定面における光学画像から測定対象物８の測定面における照射点を制御部７が自動的に選定し、選定した位置に光学ヘッド１００又は測定対象物８のいずれか一方を移動させるように駆動部４を制御するものでもよい。
測定対象物８の測定面における照射点の水平座標、いわゆるＸ座標とＹ座標を示すデジタル情報からなる水平座標情報は制御部７から入力される初期値とスキャン方法及び測定ピッチにより決定され、照射点の水平座標情報と波長掃引光源１からの掃引光の出射タイミングは同期がとられ、波長掃引光源１からの掃引光による測定光と測定対象物８の測定面における照射点の水平座標が特定される。
なお、カメラが撮像した光学画像から照射点を自動的に選定するものにおいても、照射点の水平座標情報と波長掃引光源１からの掃引光の出射タイミングは同期がとられ、波長掃引光源１からの掃引光による測定光と測定対象物８の測定面における照射点の水平座標が特定される。
測定対象物８の位置が固定され、照射光学系３が内蔵された光学ヘッド１００が駆動部４に設置されて、駆動部４により光学ヘッド１００が水平方向に移動される場合は、光学ヘッドの水平移動により、光学ヘッド１００がラスタスキャンなどで走査される。
駆動部４によるスキャン方法及び測定ピッチは制御部７により制御され、照射光学系３からの測定光による測定対象物８の測定面における照射点が位置する水平座標は制御部７により水平座標情報として制御部７に出力される。
また、照射光学系３が内蔵された光学ヘッド１００の位置が固定され、測定対象物８が駆動部４に設置されて、駆動部４により測定対象物８が水平方向に移動される場合は、測定対象物８が載置されるテーブルの水平移動により、測定対象物８がラスタスキャンなどで走査される。
駆動部４によるスキャン方法及び測定ピッチは制御部７により制御され、照射光学系３からの測定光による測定対象物８の測定面における照射点が位置する水平座標は制御部７により水平座標情報として制御部７に出力される。
駆動部４はサーボモータとサーボモータの回転力を水平方向の移動に変換する駆動機構を有する。
駆動部４は照射光学系３からの測定光の焦点を測定対象物８の測定面における照射点に合わせるため、照射光学系３が内蔵される光学ヘッド１００又は測定対象物８のいずれか一方を上下方向に相対的に移動させる、サーボモータとサーボモータの回転力を上下方向の移動に変換する駆動機構を有する。
駆動部４はＺ座標を示すデジタル情報からなる上下座標情報を情報処理部６に出力する。
さらに、光学ヘッド１００と測定対象物８の水平方向への相対的移動が光学ヘッド１００又は測定対象物８を直接移動するものに限られるものではなく、ガルバノミラーを用いてガルバノミラーを１次元に走査して照射光学系３からの測定光を空間的に走査してもよい。
この場合も、ガルバノミラーを駆動する駆動部は、制御部７により制御され、照射光学系３からの測定光による測定対象物８の測定面における照射点が位置する水平座標は制御部７により水平座標情報として制御部７に出力される。
またさらに、照射光学系３と測定対象物８の相対的移動は、照射光学系３が測定光を出射する出射端面を水平面上に複数有し、測定光を出射する出射端面を切り替えて照射光学系３からの測定光における照射点を測定対象物８の測定面上を水平に移動させても良い。
この場合も、複数の出射端面を切り替える駆動部は、制御部７により制御され、照射光学系３からの測定光による測定対象物８の測定面における照射点が位置する水平座標は制御部７により水平座標情報として制御部７に出力される。
測定情報取得部５は、波長掃引光源１からの掃引範囲内を波長掃引された掃引光の出射ごとに同期して照射光学系３からの測定用反射光と測定用反射光と対応する光分配部２からの参照光（参照用出力光）を合波し、合波された干渉光を光電変換した測定用情報を出力する。
測定情報取得部５は、測定用反射光と参照用出力光を合波する干渉部５１と、干渉部５１により合波された干渉光を光電変換する光電変換部５２と、光電変換部５２からのアナロク信号をデジタル信号に変換して測定用情報として出力するデジタル変換部５３を有する。
干渉部５１は溶融型カプラなどの光カプラである。
光電変換部５２は差動増幅型の光―電気変換モジュールであるバランスドレシーバを用い、ヘテロダインによる検波を行って光電変換を行っている。なお、フォトディテクである単一受光素子でもよい。
デジタル変換部５３はＡＤコンバータ（Analog to Digital Converter）である。
情報処理部６は、駆動部４からの水平座標情報に同期して測定情報取得部５からの測定用情報を高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）し、水平座標情報により示された測定対象物８の測定面の照射点における、スペクトルのピークにおける周波数から測定対象物８の測定面までの距離を得る。
すなわち、測定用反射光と参照光の干渉光によって得られた測定情報取得部５からの測定用情報をフーリエ変換することによってスペクトルのビート周波数を得、ビート周波数が測定用反射光と参照光の光路長差分に比例することを利用することにより、情報処理部６が測定対象物８の測定面までの距離を求める。
ビート周波数が光ファイバをはじめとする光伝播媒質の長さと屈折率の積である光路長に比例することにより、スペクトルのビート周波数を得ることにより、測定対象物８の測定面までの距離を求めることができる。
一方、スペクトルのビート周波数の強度は測定用反射光の強度と参照光の強度の積に比例する。また、測定用反射光の強度は測定対象物８の測定面における反射率、反射点（測定光の照射点）の高さ方向の位置及び反射点におけるスポットの面積、及び反射光の散乱などによって変化する。
測定対象物８の測定面における反射率及び反射光の散乱が測定面において同じであるとすれば、測定用反射光の強度は反射点（測定光の照射点）の高さ方向の位置及び反射点におけるスポットの面積により変化する。
今、図３に示すように、光学ヘッド１００の照射面から測定対象物８の測定面の位置までの距離をＸ１～Ｘ３の３段階それぞれにおいて、波長掃引光源１からの掃引光を１走査毎、つまり掃引範囲内の掃引光の出射毎に、照射光学系３から測定光を測定対象物８の測定面へ出射し、測定対象物８の測定面からの反射光を照射光学系３が受光したとする。
この時、照射光学系３の光学特性を示す特性パラメータによる測定距離に対する変動要因により、リサンプリングなどにより発生する偽信号雑音がないものとして説明する。
測定情報取得部５の干渉部５１に、図４に示すように、測定対象物８の測定面の位置までの距離Ｘ１～Ｘ３それぞれに対応した測定用反射光と参照光が入力されたとすると、距離Ｘ１～Ｘ３それぞれに対応し、入力された測定用反射光と参照光の周波数差に応じた干渉光が得られ、光電変換されたアナロク信号からなる干渉光の強度が測定情報取得部５の光電変換部５２から得られる。
入力された測定用反射光と参照光の周波数差は、波長掃引光源１から照射された掃引光が測定用反射光と参照光として測定情報取得部５に入力されるまでの到達時間差に相当し、掃引光が測定用反射光として測定情報取得部５に至る光路と掃引光が参照光として測定情報取得部５に至る光路の光路長差に相当する。
干渉光の強度は入力された測定用反射光と参照光の周波数差、つまり光路長差に応じて異なる。
光電変換部５２により得られたアナログ信号はデジタル変換部５３により、デジタル信号に変換され、フーリエ変換することにより、図５に示すように、ビート周波数によるスペクトルが得られる。
ビート周波数が測定用反射光と参照光の光路長差分に比例していることにより、ビート周波数は測定対象物８の測定面までの計測距離に対応し、測定対象物８の測定面までの距離を知ることができる。
すなわち、測定対象物８の測定面までの距離ｄは次式（１）に現わせる。
ｄ＝λｃ ２・Δｆ／２Ｖ０ （１）
なお、式（１）において、λcは掃引光における掃引範囲の波長の中心周波数、Δｆはスペクトルのピークに相当する周波数差、Ｖ０は掃引速度である。
式（１）から理解されるように、掃引光の中心周波数λc及び掃引速度Ｖ０を固定することにより、測定対象物８の測定面までの距離ｄは周波数差Δｆに比例し、周波数差Δｆを得ることにより、距離ｄを知ることができる。
また、スペクトルの強度は測定対象物８の測定面までの距離が長くなるほど小さくなる。
従って、照射光学系３の光学特性を示す特性パラメータと測定面における付着物及び測定面における段差などの変動要因による測定距離に対する変動要因により、光学ヘッド１００から遠くにある位置の測定対象物８の測定面までの距離が測定できなくなる可能性がある。
例えば、図６に示すように、測定対象物８の測定面に上面と下面とによる高度差を有する段差が形成されており、照射光学系３からの測定光によるスポットが測定面の段差の位置、つまりエッジの位置にあるとする。この時、照射光学系３からの測定光の焦点は測定対象物８の測定面における上面に設定してある。
この時、測定対象物８の測定面から得られる反射光の強度を図７に概念的に示す。
図７は光学ヘッド１００の照射面からの距離に対する反射光の強度を示す。
図７において、実線Ｒ１は測定面の上面から反射された反射光による強度、実線Ｒ２は測定面の下面から反射された反射光による強度、破線はリサンプリングによる高調波及びサイドローブ等の偽信号雑音による反射光の強度である。
また、図８に示すように、測定対象物８の測定面に油が付着されている場合、油膜８Ａの表面からの反射光の強度が測定対象物８の測定面からの反射光の強度より強い。
この場合も、図７に概念的に示す反射光の強度と同様の反射光の強度を示す。この場合の図７において、実線Ｒ１は油膜８Ａの表面から反射された反射光による強度、実線Ｒ２は測定面から反射された反射光による強度、破線はリサンプリングによる高調波及びサイドローブ等の偽信号雑音による反射光の強度である。
図７から理解されるように、単純に、偽信号雑音による反射光の強度を削除するための閾値を設定すると、測定面に段差が存在する場合は照射面の下面から反射された反射光による強度（Ｒ２）も削除され、測定面の下面を認識できない可能性があり、測定面に油が付着されている場合は、反射光の強度が最も強い反射光の選択を行うと、油膜８Ａの表面までの距離を反射光による強度（Ｒ１）に対応する距離Ｌ１を測定面までの距離と誤認識され、測定対象物８の測定面までの距離の測定に油膜８Ａによる誤差を生じる可能性がある。
情報処理部６は、測定情報取得部５からの測定用情報をフーリエ変換してスペクトルの情報を得、得たスペクトルの情報に対して測定対象物８の測定面までの距離の測定に対する変動要因情報を用いて補正し、補正したスペクトルの情報に基づいて測定対象物８の測定面までの距離情報を得る。
測定対象物８の測定面までの距離の測定に対する変動要因情報が照射光学系３の光学特性を示す特性パラメータであると、情報処理部６は、スペクトルの情報から、特性パラメータに関する情報を用いて照射光学系３に依存する距離の変動量が除去されたスペクトルの情報を得、得られたスペクトルの情報の値に対してピーク値を示すスペクトルの情報により測定対象物の測定面までの距離情報を得る。
測定対象物８の測定面までの距離の測定に対する変動要因が測定対象物８の周辺構造であると、情報処理部６は、スペクトルの情報から、測定対象物８の周辺構造に関する情報を用いて測定対象物８の周辺構造に依存する距離の変動量が除去されたスペクトルの情報を得、得られたスペクトルの情報の値に対してピーク値を示すスペクトルの情報により測定対象物の測定面までの距離情報を得る。
測定対象物８の測定面までの距離の測定に対する変動要因が照射光学系３の光学特性を示す特性パラメータ及び測定対象物８の周辺構造であると、情報処理部６は、まず、特性パラメータに関する情報を用いてスペクトルの情報を得、次に得られたスペクトルの情報から測定対象物８の周辺構造に関する情報を用いてスペクトルの情報を得、測定対象物の測定面までの距離情報を得る。
情報処理部６は、図２に示すように、ＦＦＴ処理部６１と雑音除去処理部６２と第１のスペクトル情報補正部６３と第１のスペクトル情報選定部６４と第２のスペクトル情報補正部６５と第２のスペクトル情報選定部６６と距離情報取得部６７と出力部６８を有する。
ＦＦＴ処理部６１は駆動部４に与える制御部７からの測定位置情報である水平座標情報に同期して測定情報取得部５からの測定用情報を高速フーリエ変換し、水平座標情報により示された測定対象物８の照射点におけるスペクトルの情報を得る。
ＦＦＴ処理部６１は掃引範囲内を波長掃引された掃引光から分配された測定用反射光と参照光による干渉光に基づいたスペクトル取得部として機能する。
なお、ＦＦＴ処理部６１により得られたスペクトルの情報は、スペクトルのピークにおけるスペクトルの強度を示す情報が、制御部７により駆動部４に与えられた水平座標情報に紐づけされた情報である。
ＦＦＴ処理部６１により得られたスペクトルの情報は、スペクトルのピークにおける測定用反射光の周波数と参照光の周波数の差により、測定用反射光の光路と参照光の光路の差を現し、水平座標情報により示された測定対象物８の照射点における測定対象物８の測定面までの距離を暫定的に示す、測定対象物８の照射点に対する暫定的な距離情報に相当する。
雑音除去処理部６２は、ＦＦＴ処理部６１により得られたスペクトルの情報の値に対して雑音除去用閾値と比較し、雑音除去用閾値より低いスペクトルの情報の値を除去し、雑音が除去されたスペクトルの情報を得る。
雑音除去用閾値は事前に取得された閾値であり、照射光学系３からの測定光を遮光状態にして得られたＦＦＴ処理部６１により得られたスペクトルのピーク値である。
なお、雑音除去用閾値は雑音を示すスペクトルのピーク値ではなく１σでもよく、また、回線計算によって求められる理論的な雑音値でもよい。
雑音除去処理部６２により雑音除去処理を行っていないと、後段の処理において、測定対象物８の測定面までの距離の測定に対する変動要因による距離に対する依存性を除去する際、測定対象物８の測定面までの距離が遠くなるほど過補正になるため、雑音によるスペクトルの強度が疑似的に強くなり、反射光に基づくスペクトルの強度との弁別が困難となる。
従って、雑音除去処理部６２により雑音除去処理を行うことにより、後段の処理において雑音の影響を受けないため、測定対象物８の測定面までの距離が遠くとも、反射光に基づくスペクトルを精度高く得ることができる。
また、雑音除去用閾値の一定化を行うことで、情報処理部６における演算処理負荷が低減される。
第１のスペクトル情報補正部６３は、雑音除去処理部６２により得られたスペクトルの情報から、照射光学系３の光学特性を示す特性パラメータに関する情報を用いて照射光学系３に依存する距離の変動量が除去されたスペクトルの情報を得る。
第１のスペクトル情報補正部６３は、雑音除去処理部６２により得られたスペクトルの情報に対して、制御部７からの特性パラメータに関する情報であるシステムパラメータの情報を用いて距離依存性と光学特性を除去する補正を行う。
照射光学系３における光学系３２が受光する、測定対象物８の測定面からの反射光の受信パワーＰr［ｗ］は次式（２）で表される。

Figure 0007378670000001
なお、式（２）において、ＰＴは照射光学系３における光学系３２から出射される測定光の送信パワー［ｗ］、ηsysはシステムの効率、ηＦはファーフィールドでの結合効率、Ｌは測定対象物８の測定面までの距離［ｍ］、Ｆは光学系３２による集光距離［ｍ］、Ｄは光学系３２のレンズの開口直径［ｍ］、α（Ｌ）は距離Ｌに対する消散係数（１－透過率）［／μm］、Ｒ（Ｌ）は距離Ｌに対する反射率、Ｖ（Ｌ）は距離Ｌに対する面積比率、λは掃引光における掃引範囲の波長の中心周波数である。
反射率Ｒは測定対象物８の測定面までの距離Ｌ以外は１である。面積比率Ｖは測定対象物８の測定面が平坦面である場合は１であり、図６に示したように、測定対象物８の測定面に上面と下面とによる高度差を有する段差が存在する場合、例えば、上面における面積比率Ｖを０．７、下面における面積比率Ｖを０．３とする。
第１のスペクトル情報補正部６３は、上式（２）の右辺に示された分母の距離に依存する項に対し補正を行う。
すなわち、第１のスペクトル情報補正部６３は、測定対象物８の測定面までの距離の測定に対する変動要因情報である照射光学系３の光学特性を示す特性パラメータによる変動要因情報に対して雑音除去処理部６２により得られたスペクトルの情報の補正を行う。
従って、第１のスペクトル情報補正部６３は、雑音除去処理部６２により得られたスペクトルの情報に対して、次式（３）で現わされる距離Ｌに対する補正係数Ｋ（ゲイン関数）を用いて照射光学系３に依存する距離の変動量が除去されたスペクトルの情報を得る。
Ｋ（Ｌ）＝Ｌ２（１＋（πＤ２／４λＬ）（１－Ｌ／Ｆ）２） （３）
すなわち、第１のスペクトル情報補正部６３は、雑音除去処理部６２により得られたスペクトルの情報が示す各距離Ｌに対するスペクトルの値に上式（３）で示す各距離Ｌに対する補正係数Ｋを乗算して補正したスペクトルの情報を得る。以下、この補正したスペクトルの情報を第１の補正後のスペクトルの情報として説明する。
第１の補正後のスペクトルの情報は、例えば、図７に概念的に示した光学ヘッド１００の照射面からの距離に対する反射光の強度を補正した、図９に概念的に示した光学ヘッド１００の照射面からの距離に対する反射光の強度を持つ測定用反射光を用いて測定情報取得部５における干渉部５１が得た干渉光に基づく測定情報取得部５からの測定用情報をＦＦＴ処理部６１がフーリエ変換して得たスペクトルの情報に相当する。
第１のスペクトル情報選定部６４は第１のスペクトルの情報補正部６３により得られた第１の補正後のスペクトルの情報の値に対して最も高いピーク値を示すスペクトルの情報を得る。第１の補正後のスペクトルの情報における最も高いピーク値を示すスペクトルの情報、例えば、図９に示す反射光による強度Ｒ１に対応するスペクトルの強度が示すスペクトルの情報を、制御部７からの水平座標情報が示す水平方向の位置における測定対象物８の測定面までの暫定的な距離情報（距離Ｌ１を示す情報）として得る。
第２のスペクトルの情報補正部６５は、第１のスペクトル情報選定部６４により選定されたスペクトルの情報、つまり、第１の補正後のスペクトルの情報から、測定対象物８の周辺構造に関する情報を用いて測定対象物８の周辺構造に依存する距離の変動量が除去されたスペクトルの情報を得る。
第２のスペクトルの情報補正部６５は、第１の補正後のスペクトルの情報に対して、制御部７からの測定位置情報と周辺構造情報（測定対象物情報）である測定対象物８の測定面における付着物の存在情報及び段差の存在情報を得、測定面に付着物が存在する場合は測定面における透過率（消散係数）を用いて付着物の影響を除去した補正を行い、測定対象物８の測定面に段差が存在する場合は測定面からの反射率及び反射光の受信パワーを用いて段差の位置情報の補正を行い、言い換えれば精度の高い位置情報を得る。
制御部７から測定位置情報が示す測定位置において、測定対象物８の測定面における付着物の存在情報及び段差の存在情報などの測定面における特異な情報がなく、測定面が特異な状態ではない、平坦ないしはなめらかな状態の測定対象物であると、第１のスペクトル情報選定部６４が選定した暫定的な距離情報（距離Ｌ１を示す情報）、つまり、測定対象物８の測定面までの距離情報（距離Ｌ１を示す情報）として得、得た距離情報（距離Ｌ１を示す情報）を出力部６８を介して出力する。
なお、第２のスペクトルの情報補正部６５は、第１のスペクトル情報補正部６３及び第１のスペクトル情報選定部６４を介さずに、雑音除去処理部６２により得られたスペクトルの情報から、測定対象物８の周辺構造に関する情報を用いて測定対象物８の周辺構造に依存する距離の変動量が除去されたスペクトルの情報を得るようにしてもよい。
今、情報処理部６が制御部７から測定対象物８の測定面における付着物の存在情報を受けたと想定する。
第２のスペクトルの情報補正部６５は、制御部７からの測定位置情報と付着物の存在情報を得、第１の補正後のスペクトルの情報に対して付着物の影響を除去した補正を行う。
例えば、図８に示すように、測定対象物８の測定面に油が付着され、光学ヘッド１００が測定面に油膜８Ａが存在する測定対象物８の測定面までの距離を測定する場合を想定する。
この場合、第１のスペクトルの情報補正部６３が得た第１の補正後のスペクトルの情報に対応する仮想的な測定用反射光の概念的な強度を示す図９において、強度Ｒ１に対応する距離Ｌ１が油膜８Ａまでの距離、強度Ｒ２に対応する距離Ｌ２が測定面までの見かけ上の距離Ｌ２ （＞Ｌ１）を示している。
従って、第２のスペクトルの情報補正部６５は、次式（４）で現わされる距離Ｌに対する補正係数Ｔ（ゲイン関数）を用いて付着物である油膜８Ａに依存する距離の変動量が除去されたスペクトルの情報を得る。

Figure 0007378670000002
すなわち、第２のスペクトルの情報補正部６５は、第１の補正後のスペクトルの情報が示す各距離Ｌに対するスペクトルの値に上式（４）で示す各距離Ｌに対する補正係数Ｔを乗算して補正、つまり、強度Ｒ１に対応する距離Ｌ１以遠に油膜８Ａが存在するとみなして距離Ｌ１以遠における第１の補正後のスペクトルの情報が示す値に油の透過率の逆数を乗算して補正したスペクトルの情報を得る。
第２のスペクトルの情報補正部６５は、油の透過率を用いて第１の補正後のスペクトルの情報を補正することにより、測定面までの油の透過率による測定面からの反射光の光の強度の減衰を考慮したスペクトルの情報を得る。以下、この補正したスペクトルの情報を第２の補正後のスペクトルの情報として説明する。
油の透過率の逆数が測定対象物８の周辺構造に関する情報である。
第２のスペクトル情報選定部６６は第２のスペクトルの情報補正部６５により得られた第２の補正後のスペクトルの情報の値に対し２番目に高いピーク値を示すスペクトルの情報を得る。
第２のスペクトル情報選定部６６は、２番目に高いピーク値を示すスペクトルの情報を、制御部７からの水平座標情報が示す水平方向の位置における測定対象物８の測定面までの暫定的な距離情報（距離Ｌ２を示す情報）として得る。
第２のスペクトルの情報補正部６５により油の透過率による測定面からの反射光の光の強度の減衰を考慮したスペクトルの情報を得ているので、２番目に高いピーク値を示すスペクトルの情報の選定が容易になる。
距離情報取得部６７は、第２のスペクトル情報選定部６６が選定した測定対象物８の測定面までの暫定的な距離情報（距離Ｌ２を示す情報）に対し測定対象物８の環境及び目的に沿って、データの精査を行う。
すなわち、距離情報取得部６７は、暫定的な距離情報（距離Ｌ２を示す情報）に対し測定対象物８の測定面までの実質的な距離情報（距離Ｌ０を示す情報）を得る。
距離情報取得部６７は、第２のスペクトル情報選定部６６により選定されたスペクトルの情報、つまり、暫定的な距離情報（距離Ｌ２を示す情報）の値から油膜８Ａの厚みの値が減算された値を示すスペクトルの情報を得、得た距離情報（距離Ｌ０を示す情報）を測定対象物８の測定面までの実質的な距離情報として出力部６８を介して出力する。
言い換えれば、距離情報取得部６７は、第１のスペクトル情報選定部６４により選定されたスペクトルの情報（距離Ｌ１を示す情報）の値に油膜８Ａの厚みの値が加算された値を示すスペクトルの情報を次式（５）用いて得、測定対象物８の測定面までの実質的な距離情報として出力部６８を介して出力する。
Ｌ０＝（Ｌ２－Ｌ１）／ｎ０＋Ｌ１ （５）
なお、式（５）において、ｎ０は油の屈折率であり、制御部７から情報処理部６に与えられる。
油の屈折率ｎ０は測定対象物８の周辺構造に関する情報である。
上式（５）から理解されるように、油膜８Ａの厚みの値は、距離Ｌ２、つまり、第２のスペクトル情報選定部６６により選定された第２のピーク値を示すスペクトルの情報による距離情報の値から、距離Ｌ１、つまり、第１のスペクトル情報選定部６４により選定された第１のピーク値を示すスペクトルの情報による距離情報の値を減算した減算値（Ｌ２－Ｌ１）を油の屈折率ｎ０で除算した値（（Ｌ２－Ｌ１）／ｎ０）である。
すなわち、距離情報取得部６７は、付着物である油による屈折率ｎ０の差異に依存する距離の誤差を補正する。
このように構成された実施の形態１に係る光測定装置は、測定距離に対する変動要因である測定対象物８の測定面に付着物である油膜８Ａが存在する場合でも、測定対象物８の測定面までの距離を精度高く測定できる。
実施の形態１に係る光測定装置は、油膜が付着した測定対象物８からの測定面からの反射光によるスペクトルの検知率を高めることができ、演算処理負荷を低減できるとともに、距離誤差の補正を精度高く行うことが可能となる。
次に、情報処理部６が制御部７から測定対象物８の測定面に段差が存在する存在情報を受けたと想定した場合における、第２のスペクトルの情報補正部６５と第２のスペクトル情報選定部６６と距離情報取得部６７について説明する。
第２のスペクトルの情報補正部６５は、制御部７からの測定位置情報と段差の存在情報を得、第１のスペクトル情報補正部６３が得た第１の補正後のスペクトルの情報に対し、段差の位置、つまり、測定面における高度差を有する段の境界（エッジ）の位置を制御部７からの段差の存在情報が示すエッジの位置に対して補正するため、言い換えれば、エッジの位置を高精度に推定するための処理を行う。
例えば、図６に示すように、測定対象物８の測定面に上面と下面とによる高度差を有する段差が存在し、光学ヘッド１００が測定面に段差が存在する測定対象物８の測定面における上面及び下面それぞれの面までの距離並びにエッジの位置を測定する場合を想定する。
この場合、第１のスペクトルの情報補正部６３が得た第１の補正後のスペクトルの情報に対応する仮想的な測定用反射光の概念的な強度を示す図９において、強度Ｒ１に対応する距離Ｌ１が測定面における上面までの距離、強度Ｒ２に対応する距離Ｌ２が測定面における下面までの距離Ｌ２ （＞Ｌ１）を示している。
図９に示すように、測定面における上面からの反射光の強度Ｒ１と測定面における下面からの反射光の強度Ｒ２は、受信強度の距離依存性、及び測定面における反射率等の測定対象物８による依存性のため、強度Ｒ２は強度Ｒ１より低い。
照射光学系３の焦点を測定面における上面に設定し、図１０に示すように、光学ヘッド１００がＡの位置からＢの位置、Ｂの位置からＣの位置に移動した場合、光学ヘッド１００がエッジの位置に差し掛かる直前の位置Ａでは、照射光学系３からの測定光のスポットは測定対象物８の測定面の上面に全て位置するため、測定対象物８の測定面の上面からの反射光に基づくスペクトルのピークの強度は最大値となる。この時、測定対象物８の測定面の下面からの反射光はない。
なお、図１０において、紙面左右方向をＸ軸、前後方向をＹ軸、上下方向をＺ軸とし、水平方向はＸ軸方向及びＹ軸方向であり、水平面はＸ－Ｙ平面とする。Ａ－Ｂ－Ｃの移動はＸ軸方向の移動とする。
光学ヘッド１００がさらに移動してエッジの位置に差し掛かると、照射光学系３からの測定光のスポットは一部が測定対象物８の測定面の下面にかかり、スペクトルのピークの強度は測定光のスポットの面積に比例するため、測定対象物８の測定面の上面からの反射光に基づくスペクトルのピークの強度は徐々に小さくなる。
一方、測定対象物８の測定面の下面からの反射光に基づくスペクトルのピークの強度は、照射光学系３からの測定光のスポットの一部が測定対象物８の測定面の下面にかかり始めることにより、徐々に大きくなる。
光学ヘッド１００がＢの位置からＣの位置へ移動すると、照射光学系３からの測定光のスポットは測定対象物８の測定面の下面に移り、測定対象物８の測定面の上面からの反射光に基づくスペクトルのピークの強度はさらに小さくなり、Ｃの位置において上面におけるスポットの面積が０になり、測定対象物８の測定面の上面からの反射光はない。
一方、測定対象物８の測定面の下面からの反射光に基づくスペクトルのピークの強度は、照射光学系３からの測定光のスポットが測定対象物８の測定面の下面に移ることにより、測定対象物８の測定面の下面からの反射光に基づくスペクトルのピークの強度は大きくなり、Ｃの位置において、照射光学系３からの測定光のスポットは反射光に基づくスペクトルのピークの強度は最大値となる。
要するに、光学ヘッドがＡからＢ、ＢからＣの位置に移動した場合、Ａの位置において測定対象物８の測定面の上面からの反射光に基づくスペクトルのピークの強度が最大値になり、Ｃの位置において測定対象物８の測定面の下面からの反射光に基づくスペクトルのピークの強度が最大値になる。
そして、下面からの反射光に基づくスペクトルのピークの最大値は上面からの反射光に基づくスペクトルのピークの最大値より小さい値となる。
従って、第１のスペクトルの情報補正部６３が得た第１の補正後のスペクトルの情報を用いて、単純に、測定対象物８の測定面の上面からの反射光に基づくスペクトルのピークの強度と測定対象物８の測定面の下面からの反射光に基づくスペクトルのピークの強度が同じ値になった時にエッジの位置と定義すると、実際のエッジにおいて、測定対象物８の測定面の上面からの反射光に基づくスペクトルのピークの強度が測定対象物８の測定面の下面からの反射光に基づくスペクトルのピークの強度より大きいため、図１０に示すように、定義したエッジの位置は、実際のエッジの位置より右の位置を示す。
第２のスペクトルの情報補正部６５は、図１１に示すように、測定対象物８の測定面の上面からの反射光に基づくスペクトルのピークの強度と測定対象物８の測定面の下面からの反射光に基づくスペクトルのピークの強度が同じ値になるように補正し、同じ値になったと見做せた時にエッジの位置と定義するための前処理を行う。
第２のスペクトルの情報補正部６５は、制御部７からの測定位置情報と段差の存在情報を得、第１の補正後のスペクトルの情報に対して段差の影響が除去されたスペクトルの情報を得る。
第２のスペクトルの情報補正部６５は、第１の補正後のスペクトルの情報の値に、測定対象物８の測定面における段差を形成する上面に対する下面の比が１より大きい値である補正係数Ｇ（ゲイン関数）を乗算して補正、つまり、下面からの反射光に基づくスペクトルのピークの強度が最大値となる第２のピーク値が上面からの反射光に基づくスペクトルのピークの強度が最大値となる第１のピーク値に同等とする補正をしたスペクトルの情報を得る。以下、この補正したスペクトルの情報を第２の補正後のスペクトルの情報として説明する。
補正係数Ｇが測定対象物８の周辺構造に関する情報である。
実施の形態１において、補正係数Ｇは上面に対して１、下面に対して１より大きい値を示すステップ関数である。
補正係数Ｇは反射率の逆数に基づく第１の補正係数Ｇrと上面からの反射光の受信パワーＰＲＨと下面からの反射光の受信パワーＰＲＬのパワー比（ＰＲＨ／ＰＲＬ）に基づく第２の補正係数Ｇdとの積である。
第２のスペクトルの情報補正部６５は、まず、第１のスペクトル情報選定部６４に選定された第１の補正後のスペクトルの情報における最も高いピーク値を示すスペクトルの情報が示す距離情報Ｌ１を測定対象物８の測定面における上面までの距離Ｌ１をとし、制御部７からの段差の存在情報における段差高さΔＬとマージンβにより、上面から下方向の下側段差Ｌを次式（６）により得る。
Ｌ≧Ｌ１＋ΔＬ―β （６）
上式（６）において、マージンβは、例えば、段差高さΔＬの１／４又は照射光学系３の距離精度の６σである。
第２のスペクトルの情報補正部６５は、下側段差Ｌの反射率、つまり、測定対象物８の測定面における下面による反射率Ｒ１を次式（７）のＲに入力して下側段差に対する第１の補正係数Ｇr（ＬＤ）を、下側段差Ｌ以外の上側段差の反射率、つまり、測定対象物８の測定面における上面による反射率Ｒ０を次式（７）のＲに入力して上側段差に対する第１の補正係数Ｇr（ＬＵ）を得る。
Ｇr（Ｌ）＝１／Ｒ（Ｌ） （７）
下面による反射率Ｒ１は上面による反射率Ｒ０より小さいので、下側段差に対する第１の補正係数Ｇr（ＬＤ）は上側段差に対する第１の補正係数Ｇr（ＬＵ）より大きい。
上側段差に対する第１の補正係数Ｇr（ＬＵ）を１とすると、下側段差に対する第１の補正係数Ｇr（ＬＤ）は上式（７）により求めた値に比例した１より大きい値になる。
第２のスペクトルの情報補正部６５は、第１の補正後のスペクトルの情報に第１の補正係数Ｇrを乗算して補正したスペクトルの情報を得る。以下、この補正したスペクトルの情報を第２の前段階補正後のスペクトルの情報として説明する。
第２のスペクトルの情報補正部６５は、測定対象物８の測定面における上面からの反射光の受信パワーＰＲＨを次式（８）により、下面からの反射光の受信パワーＰＲＬを次式（９）により得る。なお、次式（８）は段差がＸ軸方向に存在する例を示している。

Figure 0007378670000003
ＰＬ＝１－ＰＨ （９）
上式（８）において、Ｘ１は照射光学系３からの測定光の光軸のＸ軸における位置と制御部７からの段差の存在情報が示すエッジのＸ軸における位置のＸ軸方向の差であり、ω０は次式（１０）によって現され、各距離に対するω（Ｌ）は次式（１１）によって現される。
ω０＝λ／πθ （１０）

Figure 0007378670000004
上式（１０）において、θは照射光学系３からの測定光の発散角、λは照射光学系３からの測定光の波長である。
第２のスペクトルの情報補正部６５は、下側段差Ｌにおいて、下面からの反射光の受信パワーＰＲＬを次式（１２）のＰＲに入力して下側段差に対する第２の補正係数Ｇd（ＬＤ）を、下側段差Ｌ以外の上側段差において、上面からの反射光の受信パワーＰＲＨを次式（１２）のＰＲに入力して上側段差に対する第２の補正係数Ｇd（ＬＵ）を得る。
Ｇd（Ｌ）＝１／ＰＲ（Ｌ） （１２）
下面からの反射光の受信パワーＰＲＬは上面からの反射光の受信パワーＰＲＨより小さいので、下側段差Ｌに対する第２の補正係数Ｇd（ＬＤ）は上側段差に対する第２の補正係数Ｇd（ＬＵ）より大きい。
上側段差に対する第２の補正係数Ｇd（ＬＵ）を１とすると、下側段差に対する第２の補正係数Ｇd（ＬＤ）は上式（１２）により求めた値に比例した１より大きい値になる。
第２のスペクトルの情報補正部６５は、第２の前段階補正後のスペクトルの情報に第２の補正係数Ｇdを乗算して補正したスペクトルの情報を得る。以下、この補正したスペクトルの情報を第２の補正後のスペクトルの情報として説明する。
第２のスペクトルの情報補正部６５は、結果として、第１の補正後のスペクトルの情報に、第１の補正係数Ｇrと第２の補正係数Ｇdを乗算した値を乗算した第２の補正後のスペクトルの情報を得る。
測定対象物８の測定面における段差高さΔＬ、及び、測定対象物８の測定面における反射率Ｒは測定対象物８の周辺構造に関する情報である。
上側段差における第１の補正係数Ｇr（ＬＵ）と第２の補正係数Ｇd（ＬＵ）ともに１とした場合、上側段差における第１の補正係数Ｇr（ＬＵ）と第２の補正係数Ｇd（ＬＵ）を乗算した補正係数Ｇ（ＬＵ）の値が１に対して、下側段差Ｌにおける第１の補正係数Ｇr（ＬＤ）と第２の補正係数Ｇd（ＬＤ）を乗算した補正係数Ｇ（ＬＤ）の値が１より大きい値である。
第２のスペクトルの情報補正部６５は、第１の補正後のスペクトルの情報に、上側段差における補正係数Ｇ（ＬＵ）と下側段差Ｌにおける補正係数Ｇ（ＬＤ）から構成される補正係数Ｇを乗算した値を乗算して第２の補正後のスペクトルの情報を得ているので、第２の補正後のスペクトルの情報において、下側段差Ｌにおけるスペクトルの情報のスペクトルのピークの強度が最大値となる第２のピーク値を大きくでき、上側段差におけるスペクトルの情報のスペクトルのピークの強度が最大値となる第１のピーク値と実質同じ値にできる。
第２のスペクトル情報選定部６６は第２のスペクトルの情報補正部６５により得られた第２の補正後のスペクトルの情報の値に対し、下側段差Ｌにおける最も高いピーク値を示すスペクトルの情報を得る。
下側段差Ｌにおける最も高いピーク値を示すスペクトルの情報を第２のピーク値を示すスペクトルの情報とする。
一方、第２のスペクトル情報選定部６６は第２の補正後のスペクトルの情報の値に対し、上側段差における最も高いピーク値を示すスペクトルの情報を得る。
上側段差における最も高いピーク値を示すスペクトルの情報は第１のピーク値を示し、当該第１のピーク値は第１のスペクトル情報選定部６４により選定されたスペクトルの情報が示す第１のピーク値と実質同じである。
従って、第２のスペクトル情報選定部６６により選定された第１のピーク値を示すスペクトルの情報は第１のスペクトル情報選定部６４により選定された第１のピーク値を示すスペクトルの情報と見做す。
すなわち、第１のスペクトル情報選定部６４により選定された第１のピーク値を示すスペクトルの情報は、技術範囲として第２のスペクトル情報選定部６６により選定された第１のピーク値を示すスペクトルの情報を含む。
なお、第２の補正後のスペクトルの情報の値に対し、上側段差における第１のピーク値より低い２番目に高いピーク値を示すスペクトルの情報は上側段差における反射光による高調波成分として捉える。
距離情報取得部６７は、第２のスペクトル情報選定部６６により選定されたスペクトルの情報が示す第１のピーク値Ｐ1又は第１のスペクトル情報選定部６４により選定されたスペクトルの情報が示す第１のピーク値Ｐ1と、第２のスペクトル情報選定部６６により選定されたスペクトルの情報が示す第２のピーク値Ｐ2との差の絶対値Ｐdiffを次式（１３）により得る。
Ｐdiff（Ｘ）＝｜Ｐ1－Ｐ2｜ （１３）
距離情報取得部６７は上式（１２）におけるピーク値の差Ｐdiffが極小値を示す水平方向の位置、この例においてはＸ軸方向の位置を段差中心、つまりエッジの位置とする。
Ｘ軸方向の位置は、差Ｐdiffが極小値を示す第１のピーク値Ｐ1を示すスペクトルの情報に紐づけされた水平座標情報におけるＸ座標が示す位置である。
距離情報取得部６７は、差Ｐdiffが極小値を示す第１のピーク値Ｐ1を示すスペクトルの情報に紐づけされた水平座標情報を、測定対象物８の測定面に存在する段差のエッジの位置を示す付加情報として出力部６８を介して出力する。
このように構成された実施の形態１に係る光測定装置は、第２のピーク値Ｐ2を第１のピーク値Ｐ1と同等になるように第２のスペクトルの情報補正部６５が第１の補正後のスペクトルの情報を補正しているので、測定距離に対する変動要因である測定対象物８の測定面に存在する段差におけるエッジの位置を精度高く測定できる。
実施の形態１に係る光測定装置は、照射光学系３における光学系３２から出射される測定光のビーム径によって決定される空間分解能よりも高い分解能でのエッジの位置の検出ができる。
また、距離情報取得部６７は、差Ｐdiffが極小値を示す第１のピーク値Ｐ1を示すスペクトルの情報を、制御部７からの水平座標情報である紐づけされた水平座標情報が示す水平方向の位置における測定対象物８の測定面における上面までの距離情報（距離Ｌ１を示す情報）として得、当該距離情報を出力部６８を介して出力する。
距離情報取得部６７は、差Ｐdiffが極小値を示す第２のピーク値Ｐ2を示すスペクトルの情報を、制御部７からの水平座標情報である第１のピーク値Ｐ1を示すスペクトルの情報に紐づけされた水平座標情報が示す水平方向の位置における測定対象物８の測定面における下面までの距離情報（距離Ｌ２を示す情報）として得、当該距離情報を出力部６８を介して出力する。
出力部６８は、測定対象物８の測定面における付着物の存在情報及び段差の存在情報などの測定面における特異な情報がない場合は、第１のスペクトル情報選定部６４が選定したスペクトルの情報を測定対象物８の測定面までの距離情報として出力する。
出力部６８は、測定対象物８の測定面に付着物が存在する存在情報がある場合は、第２のスペクトル情報選定部６６により選定されたスペクトルの情報に対して距離情報取得部６７が距離の誤差を補正したスペクトルの情報を測定対象物８の測定面までの距離情報として出力する。
出力部６８は、測定対象物８の測定面に段差が存在する存在情報がある場合は、第２のスペクトル情報選定部６６により選定された第１のピーク値を示すスペクトルの情報と第２のピーク値を示すスペクトルの情報を用いて距離情報取得部６７が推定した段差のエッジの位置を示す情報を付加情報として出力する。
また、測定対象物８の測定面に段差が存在する存在情報がある場合は、距離情報取得部６７が推定した段差のエッジの位置に対する、第２のスペクトル情報選定部６６により選定された第１のピーク値を示すスペクトルの情報を測定対象物８の測定面の上面までの距離情報として出力し、第２のピーク値を示すスペクトルの情報を測定対象物８の測定面の下面までの距離情報として出力する。
情報処理部６は、一般的なＰＣ（Personal Computer）によるハードウェア構成により実現され、図１２に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、半導体メモリ（ＲＡＭ：Random Access Memory）と、不揮発性記録装置などの記憶装置（ＲＯＭ：Read only memory）と、入力インタフェース部と、出力インタフェース部と、信号路（バス）を備える。
ＣＰＵはＲＡＭとＲＯＭと入力インタフェース部と出力インタフェース部を制御、管理する。
ＣＰＵはＲＯＭに記憶されたプログラムをＲＡＭにロードし、ＣＰＵがＲＡＭにロードされたプログラムに基づき各種処理を実行する。
ＣＰＵは、ＲＡＭにロードされたプログラムに基づき、測定情報取得部５からの測定用情報並びに制御部７からの変動要因情報及び水平座標情報に基づき、測定対象物８の測定面までの距離情報及び測定面における段差のエッジの位置情報である付加情報を出力する。情報処理部６は汎用的なＯＳで駆動される。
なお、情報処理部６はＰＣに限られるものではなく、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device)、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array)、ＳｏＣ（System-on-a-Chip）、又はシステムＬＳＩ（Large-scale Integration)などを用いたものでもよい。
制御部７は、変動要因等の情報を収集し、情報処理部６に対して変動要因等の情報を与える機能と、駆動部４を制御する機能を有し、一般的なＰＣによるハードウェア構成と、光学カメラ又はユーザインタフェースを備えるものであり、測定対象物８の状態を認識することができるハードウェア又はインタフェースを備える。
制御部７を構成するＰＣは情報処理部６を構成するＰＣと兼用される。
制御部７は、（１）駆動部４を制御して測定する位置を変化させる機能と、（２）センサパラメータを情報処理部６に与える機能と、（３）付着物の存在情報を情報処理部６に与える機能と、（４）段差の存在情報を情報処理部６に与える機能を有する。
（１）位置を変化させる機能は、光学ヘッド１００をラスタスキャン又はスパイラルスキャンを行わせるために、光学ヘッド１００が設置された駆動部４に測定位置情報である走査情報を駆動部４に出力する機能である。
測定位置情報は、ＬＡＮ等に接続された制御部７を構成するユーザインタフェースを介して入力され、制御部７を構成するＰＣのＲＡＭに記憶される。
また、測定位置情報は、ＵＳＢ又はＲＳ２３２Ｃといったシリアルインタフェースを介して入力され、制御部７を構成するＰＣのＲＡＭに記憶されてもよい。
さらに、光学カメラによる測定対象物８の撮影画像により、測定対象物８が矩形の場合は制御部７を構成するＰＣのＣＰＵはＲＡＭからラスタスキャンを読み出し、駆動部４にラスタスキャンを実行させる走査情報を与える、又は測定対象物８が円形の場合はＲＡＭからスパイラルスキャンを読み出し、駆動部４にスパイラルスキャンを実行させる走査情報を与えることを自動的に行い、光学ヘッド１００による測定対象物８の測定面に対する効率的なスキャンを自動で選択してもよい。
制御部７を構成するＰＣのＣＰＵは、同時に、駆動部４を実行させる走査情報における水平位置情報を情報処理部６に与える。
（２）センサパラメータ（システムパラメータ）を情報処理部６に与える機能は、雑音除去処理部６２が雑音除去を行うための雑音除去用閾値を与える、及び第１のスペクトル情報補正部６３に特性パラメータの情報を与える機能である。
雑音除去用閾値及び特性パラメータの情報は、制御部７を構成するユーザインタフェースなどを介して事前に入力され、制御部７を構成するＰＣのＲＡＭに記憶される。
特性パラメータの情報は、光学系３２による集光距離Ｆ、光学系３２のレンズの開口直径Ｄ、掃引光における掃引範囲の波長の中心周波数λ、距離Ｌに対する消散係数（１－透過率）α（Ｌ）、距離Ｌに対する反射率Ｒ（Ｌ）、距離Ｌに対する面積比率Ｖ（Ｌ）を示す情報である。
センサパラメータは照射光学系３における反射光における受信強度の距離依存性を補正するためのパラメータである。
なお、透過率αは実測により得て、得た実測値を制御部７を構成するユーザインタフェースなどを介して事前に入力し、制御部７を構成するＰＣのＲＡＭに記憶させる。
透過率αを実測により得る方法は、上式（２）を用い、透過率αを変数として実測値とのフィッティングを行うことによって導出すればよい。
透過率αの情報は光学カメラにより得た画像と紐づけてテーブル化してＲＡＭにきおくしておく、もしくは機械学習を用いて随時基礎となる情報保有量を向上させてもよい。
（３）測定対象物８の測定面における付着物の存在情報を情報処理部６に与える機能は、第２のスペクトルの情報補正部６５及び距離情報取得部６７に付着物の存在情報を与える機能である。
付着物の存在情報は、制御部７を構成するユーザインタフェースなどを介して事前に入力され、制御部７を構成するＰＣのＲＡＭに記憶される。
第２のスペクトルの情報補正部６５に与えられる付着物の存在情報は、付着物が油膜８Ａである場合、油膜の有無及び油膜の透過率α（Ｌ）を示す情報である。
距離情報取得部６７に与えられる付着物の存在情報は、付着物が油膜８Ａである場合、油膜の屈折率ｎ０を示す情報である。
付着物の存在情報はＲＡＭにテーブル形式に記憶され、テーブル形式に記憶された付着物の存在情報から、油膜の透過率α（Ｌ）及び油膜の屈折率ｎ０を示す情報を選択してもよい。
また、光学カメラによる測定対象物８の撮影画像から推定される、油膜の有無及びＲＡＭにテーブル形式に記憶された付着物の存在情報から油膜の透過率α（Ｌ）及び油膜の屈折率ｎ０を示す情報を選択してもよい。
この場合、ＲＡＭにテーブル形式に記憶された付着物の存在情報にユーザインタフェースなどを介して事前に紐づけした画像を登録することにより、光学カメラによる測定対象物８の撮影画像と相関が最も近い事前登録した画像に紐づけされた付着物の存在情報を選択してもよい。撮影画像との相関が最も近い事前登録した画像選択するに際して機械学習を用いても良い。
また、油膜の屈折率ｎ０は実測により得て、得た実測値を制御部７を構成するユーザインタフェースなどを介して事前に入力し、制御部７を構成するＰＣのＲＡＭに記憶させてもよい。
油膜の屈折率ｎ０を実測により得る方法は、既知の膜厚を有する測定対象物を用意し、得られる距離値と既知の膜厚の比率をとることによって屈折率を計算することにより得ればよい。
（４）段差の存在情報を情報処理部６に与える機能は、第２のスペクトルの情報補正部６５及び距離情報取得部６７に段差の存在情報を与える機能である。
段差の存在情報は、制御部７を構成するユーザインタフェースなどを介して事前に入力され、制御部７を構成するＰＣのＲＡＭに記憶される。
段差の存在情報は、測定対象物８の３ＤＣＡＤ情報により得られた段差情報と光学系３２の特性パラメータの情報と測定対象物８の測定面の反射率である。
測定対象物８の３ＤＣＡＤ情報により得られた段差情報は光学カメラによる測定対象物８の撮影画像を解析して得た段差情報でもよい。
段差の存在情報における段差情報は水平位置情報と紐づけされている。
段差の存在情報は段差高さΔＬを示す情報である。
光学系３２の特性パラメータの情報は光学系３２からの測定光の発散角θ及び光学系３２からの測定光の波長λを示す情報である。
測定対象物８の測定面の反射率は、測定対象物８の色及び素材により間接的に求めてもよく、測定対象物８の色及び素材を制御部７を構成するユーザインタフェースなどを介して事前に入力し、測定対象物８の色及び素材と反射率の関係を示すテーブルを制御部７を構成するＰＣのＲＡＭに記憶させる。
なお、測定対象物８の測定面の反射率は事前に実測した値をＲＡＭに記憶させても良い。
なお、実施の形態１に係る光測定装置において、光分配部２から測定情報取得部５の光電変換部５２に至る測定光経路に用いられる光ファイバは直交する二つの偏波状態を保持する偏波保持ファイバを用いるのが好ましい。偏波保持ファイバを用いることにより、測定対象物８の内部以外の原因で生じるリタデーションへの影響を生じ難くさせ、照射光学系３から測定対象物８までの空気層におけるリタデーション変動の少ない条件で測定できる。
次に、実施の形態１に係る光測定装置における動作、主として情報処理部６の動作について図１３を用いて説明する。
波長掃引光源１からの掃引光が光分配部２に分配された測定用出力光が照射光学系３により測定対象物８の測定面に向けて測定光として出射される。
照射光学系３から出射された測定光は測定対象物８の測定面に反射され、反射光として照射光学系３に入力され、照射光学系３から測定用反射光として測定情報取得部５に出力する。
また、波長掃引光源１からの掃引光が光分配部２に分配された測定用出力光は参照光として測定情報取得部５に入力される。
測定情報取得部５は、入力された照射光学系３からの測定用反射光と光分配部２からの参照光を干渉部５１により合波し、合波された干渉光を光電変換部５２により光電変換し、光電変換されたアナログ電気信号をデジタル変換部５３によりデジタル情報に変換し、変換したデジタル情報を測定用情報として出力する。
測定用情報として得るための、照射光学系３からの測定用反射光と光分配部２からの参照光は、波長掃引光源１から同一タイミングにより出射された掃引光に基づく。
また、波長掃引光源１からの掃引光の出射タイミングと、制御部７から駆動部４へ与えられる水平座標情報（測定位置情報）は同期がとられており、水平座標情報により示された測定対象物８の測定面における照射点と測定用情報は対応している。
すなわち、測定情報取得部５は、波長掃引光源１からの掃引光の出射タイミングに同期して測定対象物８の測定面における移動する照射点に対する測定用情報を順次出力する。
図１３に示すステップＳＴ１において、測定情報取得部５からの測定用情報を受けた情報処理部６におけるＦＦＴ処理部６１が、制御部７からの水平座標情報に同期して測定情報取得部５からの測定用情報をフーリエ変換し、水平座標情報により示された測定対象物８の照射点におけるスペクトルの情報を得る。
ステップＳＴ１はフーリエ変換処理ステップである。
情報処理部６は、波長掃引光源１からの掃引光の出射タイミングに同期して測定対象物８の測定面における移動する照射点に対するスペクトルの情報を順次得、水平座標情報に紐づけされたスペクトルの情報を得る。
ステップＳＴ１以降のステップは、情報処理部６が実施している処理である。
照射光学系３から出射された測定光が、図８に示すように、測定対象物８の測定面に油が付着している面に照射点を有している場合（以下、測定面に油が付着している場合と略称する。）、ＦＦＴ処理部６１により測定情報取得部５からの測定用情報をフーリエ変換したスペクトルを、図１４において「フーリエ変換後のスペクトル」として示す。
また、照射光学系３から出射された測定光が、図６に示すように、測定対象物８の測定面に段差が存在し、段差のエッジに照射点を有している場合（以下、測定面に段差が存在する場合と略称する。）、ＦＦＴ処理部６１により測定情報取得部５からの測定用情報をフーリエ変換したスペクトルを、図１５において「フーリエ変換後のスペクトル」として示す。
ステップＳＴ２において、情報処理部６における雑音除去処理部６２が、ＦＦＴ処理部６１からのスペクトルの情報の値に対して、雑音除去用閾値と比較し、雑音除去用閾値ＴＨより低いスペクトルの情報の値を除去し、雑音が除去されたスペクトルの情報を得る。
ステップＳＴ２は閾値処理ステップである。
測定面に油が付着している場合、雑音除去処理部６２により雑音が除去されたスペクトルを、図１４において「雑音が除去されたスペクトル」として示す。
図１４から理解されるように、油膜８Ａの面から反射された反射光によるスペクトルと測定対象物８の測定面から反射された反射光によるスペクトル以外のスペクトルは除去される。
測定面に段差が存在する場合、雑音除去処理部６２により雑音が除去されたスペクトルを、図１５において「雑音が除去されたスペクトル」として示す。
図１５から理解されるように、段差における上面から反射された反射光によるスペクトルと段差における下面から反射された反射光によるスペクトル以外のスペクトルは除去される。
ステップＳＴ３において、情報処理部６における第１のスペクトル情報補正部６３が、雑音除去処理部６２により得られたスペクトルの情報から、照射光学系３の光学特性を示す特性パラメータに関する情報を用いて照射光学系３に依存する距離の変動量が除去されたスペクトルの情報を得る。
すなわち、ステップＳＴ３において、第１のスペクトル情報補正部６３が上式（３）に示した補正係数Ｋを乗算して補正した第１の補正後のスペクトルの情報を得る。
ステップＳＴ３は第１の補正処理ステップである。
測定面に油が付着している場合、第１のスペクトル情報補正部６３により補正係数Ｋを乗算して得たスペクトルを、図１４において「第１の補正後のスペクトルの情報」として示す。
図１４から理解されるように、測定対象物８の測定面から反射された反射光によるスペクトルの値が大きくなる。
測定面に段差が存在する場合、第１のスペクトル情報補正部６３により補正係数Ｋを乗算して得たスペクトルを、図１５において「第１の補正後のスペクトルの情報」として示す。
図１５から理解されるように、測定対象物８の測定面における下面から反射された反射光によるスペクトルの値が大きくなる。
ステップＳＴ４において、情報処理部６における第１のスペクトル情報選定部６４が、第１のスペクトルの情報補正部６３により得られた第１の補正後のスペクトルの情報の値に対して最も高いピーク値を示すスペクトルの情報を得る。
ステップＳＴ４は第１のピーク値を示すスペクトルを選定するステップである第１の選定処理ステップである。
ステップＳＴ１からステップＳＴ４までは、測定対象物８の測定面に対して特異な情報がない場合、付着物の存在情報及び段差の存在情報がある場合ともに同じ処理がなされる。
測定対象物８の測定面に対して特異な情報がない場合はステップＳＴ５に進み、第１のスペクトル情報選定部６４が選定した第１のピーク値を示すスペクトルの情報を測定対象物８の測定面までの距離情報として出力部６８から出力する。
測定対象物８の測定面に対して特異な情報がない場合、ステップＳＴ１からステップＳＴ３を経て得た第１の補正後のスペクトルの情報に、図１４及び図１５の「第１の補正後のスペクトルの情報」に示すような第２のピーク値を示すスペクトルがないので、ステップＳＴ４において、「第１の補正後のスペクトルの情報」における最も高いピーク値を示す第１のピーク値を示すスペクトルの情報の値が測定対象物８の測定面までの距離を示す。
情報処理部６が制御部７から測定対象物８の測定面における付着物の存在情報を受けると、図１４の「第１の補正後のスペクトルの情報」に示すように、ステップＳＴ４において得た第１の補正後のスペクトルの情報における最も高いピーク値を示す第１のピーク値Ｐ1を示すスペクトルの情報を測定対象物８の測定面に付着された付着物の表面までの距離情報（距離Ｌ１を示す情報）を示すスペクトルの情報とする（ステップＳＴ６１）。
ステップＳＴ６１において、さらに、情報処理部６における第２のスペクトルの情報補正部６５が、ステップＳＴ３において得た第１の補正後のスペクトルの情報から、測定対象物８の測定面に付着された付着物に関する情報を用いて測定対象物８の付着物に依存する距離の変動量が除去されたスペクトルの情報を得る。
すなわち、ステップＳＴ６１において、第２のスペクトルの情報補正部６５が、第１の補正後のスペクトルの情報の値に上式（４）に示した補正係数Ｔを乗算して補正した第２の補正後のスペクトルの情報を得る。
第２のスペクトルの情報補正部６５により補正係数Ｔを乗算して得たスペクトルを、図１４において「第２の補正後のスペクトルの情報」として示す。
ステップＳＴ６１は、付着物の表面までの距離情報を示すスペクトルの情報の選定及び第２の補正処理ステップである。
ステップＳＴ６２において、情報処理部６における第２のスペクトル情報選定部６６が、ステップＳＴ６１において得た第２の補正後のスペクトルの情報の値に対して第１のピーク値Ｐ1より低い値の２番目のピーク値Ｐ2´を示すスペクトルの情報を得る。
第２のピーク値Ｐ2´を示すスペクトルの情報は測定対象物８の測定面までの距離を暫定的に示す距離情報（距離Ｌ２を示す情報）であり、図１４の「第２の補正後のスペクトルの情報」に示す。
ステップＳＴ６２は第２のピーク値Ｐ2´を示すスペクトルを選定するステップである第２の選定処理ステップである。
ステップＳＴ６３において、情報処理部６における距離情報取得部６７が、ステップＳＴ４において得た第１のピーク値Ｐ1を示すスペクトルの情報とステップＳＴ６２において得た第２のピーク値Ｐ2´を示すスペクトルの情報と測定対象物８の測定面に付着した付着物の屈折率を用いて上式（５）により得た距離を示すスペクトルの情報を測定対象物８の測定面までの距離情報（距離Ｌ０を示す情報）として得る。
測定対象物８の測定面までの距離情報を示すスペクトルを図１４の「修正後のスペクトルの情報」に示す。
ステップＳＴ６３において得た、距離Ｌ０を示すスペクトルの情報を測定対象物８の測定面までの距離情報として出力部６８から出力する。
ステップＳＴ６３は距離情報取得ステップである。
一方、情報処理部６が制御部７から測定対象物８の測定面における段差の存在情報を受けると、図１５の「第１の補正後のスペクトルの情報」に示すように、ステップＳＴ４において得た第１の補正後のスペクトルの情報における最も高いピーク値を示す第１のピーク値Ｐ1を示すスペクトルの情報を測定対象物８の測定面における基準面までの距離情報（距離Ｌ１を示す情報）を示すスペクトルの情報とする（ステップＳＴ７１）。
ここでいう測定対象物８の測定面における基準面は測定面の上面である。
従って、第１のピーク値Ｐ1を示すスペクトルの情報は、測定対象物８の測定面における上面までの距離情報（距離Ｌ１を示す情報）を示すスペクトルの情報である。
ステップＳＴ７１において、さらに、情報処理部６における第２のスペクトルの情報補正部６５が、ステップＳＴ３において得た第１の補正後のスペクトルの情報から、測定対象物８の測定面における段差に関する情報を用いて測定対象物８の測定面における段差に依存する距離の変動量が除去されたスペクトルの情報を得る。
すなわち、ステップＳＴ７１において、第２のスペクトルの情報補正部６５が、第１の補正後のスペクトルの情報の値に、測定対象物８の測定面における段差の上面に対する下面の比が１より大きい値である補正係数Ｇを乗算して補正した第２の補正後のスペクトルの情報を得る。
補正係数Ｇは第１の補正係数Ｇrと第２の補正係数Ｇdを乗算した値である。
第１の補正係数Ｇrは測定対象物８の測定面における段差の上面に対する下面の比が１より大きい値であり、上側段差に対する第１の補正係数Ｇr（ＬＵ）を１とすると、下側段差に対する第１の補正係数Ｇr（ＬＤ）を上式（７）により求めた値である。
また、第２の補正係数Ｇdは測定対象物８の測定面における段差の上面に対する下面の比が１より大きい値であり、上側段差に対する第２の補正係数Ｇd（ＬＵ）を１とすると、下側段差に対する第２の補正係数Ｇd（ＬＤ）は上式（１２）により求めた値である。
要するに、ステップＳＴ７１において、第２のスペクトルの情報補正部６５が、第１の補正後のスペクトルの情報の値に第１の補正係数Ｇrを乗算して得た第２の前段階補正後のスペクトルの情報に第２の補正係数Ｇdを乗算して補正した第２の補正後のスペクトルの情報を得る。
第２のスペクトルの情報補正部６５により補正係数Ｇを乗算して得たスペクトルを、図１５において「第２の補正後のスペクトルの情報」として示す。
第２の補正後のスペクトルの情報において、照射光学系３からの測定光による測定対象物８の測定面における照射点が測定面における段差のエッジに位置すると、下側段差Ｌにおけるスペクトルの情報のスペクトルのピークの強度が最大値となる第２のピーク値Ｐ2は、上側段差におけるスペクトルの情報のスペクトルのピークの強度が最大値となる第１のピーク値Ｐ1と実質同じ値になる。
ステップＳＴ７１は上面までの距離情報を示すスペクトルの情報を選定及び第２の補正処理ステップである。
ステップＳＴ７２において、情報処理部６における第２のスペクトル情報選定部６６が、ステップＳＴ７１において得た第２の補正後のスペクトルの情報の値に対して下側段差Ｌにおける最も高いピーク値Ｐ2を示すスペクトルの情報を得る。
第２のピーク値Ｐ2を示すスペクトルの情報は測定対象物８の測定面における下面までの距離を示す距離情報（距離Ｌ２を示す情報）であり、図１５の「第２の補正後のスペクトルの情報」に示す。
ステップＳＴ７２は第２のピーク値Ｐ2を示すスペクトルを選定するステップである第２の選定処理ステップである。
ステップＳＴ７３において、情報処理部６における距離情報取得部６７が、ステップＳＴ４において得たスペクトルの情報が示す第１のピーク値Ｐ1とステップＳＴ７２において得たスペクトルの情報が示す第２のピーク値Ｐ2との差の絶対値Ｐdiffが極小値を示す水平方向の位置、この例においてはＸ軸方向の位置を段差中心、つまりエッジの位置とし、この時の第１のピーク値Ｐ1を示すスペクトルの情報が対応する水平方向の位置情報を付加情報であるエッジの位置情報として得る。
ステップＳＴ７３において得た、絶対値Ｐdiffが極小値を示す第１のピーク値Ｐ1を示すスペクトルの情報が対応する水平方向の位置情報を段差のエッジを示すエッジ位置情報として出力部６８から出力する。
また、絶対値Ｐdiffが極小値を示す第１のピーク値Ｐ1を示すスペクトルの情報を測定対象物８の測定面における段差の上面までの距離情報として、絶対値Ｐdiffが極小値を示す第２のピーク値Ｐ2を示すスペクトルの情報を測定対象物８の測定面における段差の下面までの距離情報として出力部６８から出力する。
ステップＳＴ７３は、段差のエッジ位置情報及び距離情報取得ステップである。
情報処理部６における、図１３に示された処理ステップを、情報処理部６をＰＣにより構成した場合、ＲＯＭにプログラムとして格納されてもよい。
ＲＯＭに格納されるプログラムとして、第１のプログラムから第３のプログラムの３つのプログラムがある。
ＲＯＭに格納される第１のプログラムは、「時間に対して波長が連続的に変化する掃引光による測定光が測定対象物の測定面を反射した反射光による測定用反射光と前記掃引光による参照光とを合波して得た干渉光を光電変換した測定用情報をフーリエ変換してスペクトルの情報を得る手順と、前記フーリエ変換後のスペクトルの情報と雑音除去用閾値と比較し、前記フーリエ変換後のスペクトルの情報から前記雑音除去用閾値より低いスペクトルの情報の値を除去し、雑音が除去されたスペクトルの情報を得る手順と、前記雑音が除去されたスペクトルの情報から、照射光学系の光学特性を示す特性パラメータに関する情報を用いて前記照射光学系に依存する距離の変動量が除去された第１の補正後のスペクトルの情報を得る手順と、前記第１の補正後のスペクトルの情報の値に対して最も高いピーク値である第１のピーク値を示すスペクトルの情報を得る手順と、前記第１のピーク値を示すスペクトルの情報を前記測定対象物の測定面までの距離情報として出力する手順と、をコンピュータに実行させる光測定装置における距離情報の取得プログラム」である。
ＲＯＭに格納される第２のプログラムは、「時間に対して波長が連続的に変化する掃引光による測定光が測定対象物の測定面を反射した反射光による測定用反射光と前記掃引光による参照光とを合波して得た干渉光を光電変換した測定用情報をフーリエ変換してフーリエ変換後のスペクトルの情報を得る手順と、前記フーリエ変換後のスペクトルの情報と雑音除去用閾値と比較し、前記フーリエ変換後のスペクトルの情報から前記雑音除去用閾値より低いスペクトルの情報の値を除去し、雑音が除去されたスペクトルの情報を得る手順と、前記雑音が除去されたスペクトルの情報から、照射光学系の光学特性を示す特性パラメータに関する情報を用いて前記照射光学系に依存する距離の変動量が除去された第１の補正後のスペクトルの情報を得る手順と、前記第１の補正後のスペクトルの情報の値に対して最も高いピーク値である第１のピーク値を示すスペクトルの情報を得る手順と、前記第１の補正後のスペクトルの情報から、前記測定対象物の測定面に付着された付着物に関する情報を用いて前記測定対象物の付着物に依存する距離の変動量が除去された第２の補正後のスペクトルの情報を得る手順と、前記第２の補正後のスペクトルの情報の値に対して前記第１のピーク値より低い値の第２のピーク値を示すスペクトルの情報を得る手順と、前記第１のピーク値が示すスペクトルの情報による距離情報の値に、前記第２のピーク値が示すスペクトルの情報による距離情報の値から前記第１のピーク値が示すスペクトルの情報による距離情報の値を減算した減算値を前記付着物の屈折率で除算した値を加算した値が示すスペクトルの情報を前記測定対象物の測定面までの距離情報として得る手順と、前記測定対象物の測定面までの距離情報を出力する手順と、をコンピュータに実行させる光測定装置における距離情報の取得プログラム」である。
ＲＯＭに格納される第２のプログラムは、「時間に対して波長が連続的に変化する掃引光による測定光が測定対象物の測定面を反射した反射光による測定用反射光と前記掃引光による参照光とを合波して得た干渉光を光電変換した測定用情報をフーリエ変換してフーリエ変換後のスペクトルの情報を得る手順と、前記フーリエ変換後のスペクトルの情報と雑音除去用閾値と比較し、前記フーリエ変換後のスペクトルの情報から前記雑音除去用閾値より低いスペクトルの情報の値を除去し、雑音が除去されたスペクトルの情報を得る手順と、前記雑音が除去されたスペクトルの情報から、照射光学系の光学特性を示す特性パラメータに関する情報を用いて前記照射光学系に依存する距離の変動量が除去された第１の補正後のスペクトルの情報を得る手順と、前記第１の補正後のスペクトルの情報の値に対して最も高いピーク値である第１のピーク値を示すスペクトルの情報を得る手順と、前記第１の補正後のスペクトルの情報から、前記測定対象物の測定面における段差の上面に対する下面の比が１より大きい値である補正係数を用いて前記測定対象物の測定面における段差の上面と下面に依存する距離の変動量が除去された第２の補正後のスペクトルの情報を得る手順と、前記第２の補正後のスペクトルの情報において、前記測定対象物の段差における下面に位置するスペクトルの情報の値に対して最も高いピーク値である第２のピーク値を示すスペクトルの情報を得る手順と、前記第１のピーク値を示すスペクトルの情報が示す第１のピーク値と前記第２のピーク値を示すスペクトルの情報が示す第２のピーク値の差が最小を示す前記照射光学系からの測定光の出射位置を前記測定対象物の測定面における段差の位置を示す付加情報として得る手順と、前記測定対象物の測定面における段差の位置を示す付加情報を出力する手順と、をコンピュータに実行させる光測定装置におけるエッジ位置情報の取得プログラム」である。
実施の形態１に係る光測定装置は、ＳＳ－ＯＣＴを用いた波長走査干渉方式の光測定装置において、時間に対して波長が連続的に変化する掃引光による測定光が測定対象物の測定面を反射した反射光による測定用反射光と掃引光による参照光とを合波して得た干渉光を光電変換した測定用情報をフーリエ変換してスペクトルの情報を得、情報処理部６が、得たスペクトルの情報に対して測定対象物の測定面までの距離の測定に対する変動要因情報を用いて補正し、補正したスペクトルの情報に基づいて測定対象物の測定面までの距離情報を得るので、測定対象物の測定面までの距離の測定を精度高く行うことができる。
実施の形態１に係る光測定装置は、情報処理部６が雑音除去処理部６２と第１のスペクトルの情報補正部６３と第１のスペクトル情報選定部６４と出力部６８を備え、フーリエ変換後のスペクトルの情報から雑音が除去されたスペクトルの情報を得、雑音が除去されたスペクトルの情報から照射光学系に依存する距離の変動量が除去された第１の補正後のスペクトルの情報を得え、第１の補正後のスペクトルの情報の値に対して最も高いピーク値である第１のピーク値を示すスペクトルの情報を得、第１のピーク値を示すスペクトルの情報を測定対象物８の測定面までの距離情報として出力するので、測定対象物８の測定面における付着物の存在情報及び段差の存在情報などの測定面における特異な情報がない測定対象物であると、リサンプリングによる高調波及びサイドローブ等の偽信号雑音並びに照射光学系に依存する距離の変動量に影響を受けることなく、測定対象物８の測定面までの距離を精度高く行うことができる。
実施の形態１に係る光測定装置は、情報処理部６が第２のスペクトルの情報補正部６５と第２のスペクトル情報選定部６６と距離情報取得部６７と出力部６８を備え、測定対象物８の測定面に付着された付着物に関する情報があると、第１の補正後のスペクトルの情報から付着物に依存する距離の変動量が除去された第２の補正後のスペクトルの情報を得、第２の補正後のスペクトルの情報の値に対して第１のピーク値より低い値の第２のピーク値を示すスペクトルの情報を得、第１のピーク値が示すスペクトルの情報による距離情報の値に、第２のピーク値が示すスペクトルの情報による距離情報の値から第１のピーク値が示すスペクトルの情報による距離情報の値を減算した減算値を付着物の屈折率で除算した値を加算した値が示すスペクトルの情報を測定対象物８の測定面までの距離情報として得て出力するので、付着物が付着された測定対象物８の測定面による第２のピーク値を示すスペクトルの情報の検知率を高め、測定対象物８の測定面までの距離を精度高く行うことができる。
実施の形態１に係る光測定装置は、情報処理部６が第２のスペクトルの情報補正部６５と第２のスペクトル情報選定部６６と距離情報取得部６７と出力部６８を備え、測定対象物８の測定面に段差に関する情報があると、第１の補正後のスペクトルの情報から段差の上面と下面に依存する距離の変動量が除去された第２の補正後のスペクトルの情報を得、第２の補正後のスペクトルの情報において、測定対象物８の段差における下面に位置する第２のピーク値を示すスペクトルの情報を得、第１のピーク値を示すスペクトルの情報が示す第１のピーク値と第２のピーク値を示すスペクトルの情報が示す第２のピーク値の差が最小を示す照射光学系３からの測定光の出射位置を測定対象物の測定面における段差の位置を示す付加情報として得て出力するので、照射光学系３からの測定光のスポット径によって決定される空間分解能よりも高い分解能での段差の検知が可能となり、正確に測定対象物８の測定面におけるエッジ位置を同定できる。
実施の形態２．
実施の形態２に係る光測定装置を、図１６を用いて説明する。
実施の形態２に係る光測定装置は、実施の形態１に係る光測定装置に対して、光分配部２から照射光学系３における光サーキュレータ３１に至る測定用出力光の経路に光分配部２からの測定用出力光の光量を低減する光減衰部１０を配置した点が相違し、その他の点は同じである。
なお、図１６中、図１に付された符号と同一符号は同一又は相当部分を示す。
実施の形態２に係る光測定装置は、波長掃引光源からの掃引光による測定用出力光である光分配部２から測定用出力光の光量を、設定減衰レベルにより低減した光量の測定用出力光として照射光学系３における光サーキュレータ３１に出力する光減衰部１０を実施の形態１に係る光測定装置に対して配置したものであり、以下、実施の形態１に係る光測定装置と相違する光減衰部１０を中心に説明する。
光減衰部１０は、一般に知られている光パワーレベルの強弱を調整するための光デバイスである。
光減衰部１０における設定減衰レベルは、照射光学系３が受ける反射光の受信パワーＰr［ｗ］を測定情報取得部５における光飽和閾値ＰTH［ｗ］未満に決定する値ATTである。
受信パワーＰrと光飽和閾値ＰTHは次式（１４）の関係になっており、受信パワーＰrと設定減衰レベルATTは次式（１５）の関係になっている。
Ｐr＜ＰTH×γ （１４）

Figure 0007378670000005
上式（１４）において、γはマージンであり、例えば尤度を見て０．８に設定する。
上式（１５）において、ＰＴは照射光学系３における光学系３２から出射される測定光の送信パワー［ｗ］、ηsysはシステムの効率、ηＦはファーフィールドでの結合効率、Ｌは測定対象物８の測定面までの距離［ｍ］、Ｆは光学系３２による集光距離［ｍ］、Ｄは光学系３２のレンズの開口直径［ｍ］、α（Ｌ）は距離Ｌに対する消散係数（１－透過率）［／μm］、Ｒ（Ｌ）は距離Ｌに対する反射率、Ｖ（Ｌ）は距離Ｌに対する面積比率、λは掃引光における掃引範囲の波長の中心周波数である。
すなわち、設定減衰レベルATTは、上式（１４）を満たす受信パワーＰr（Ｌ）を上式（１５）により決定する値である。
上式（１４）及び上式（１５）の演算は制御部７によって実施され、制御部７によって演算された結果である設定減衰レベルATTを示す制御信号が光減衰部１０に与えられる。
このように光減衰部１０が構成されることにより、測定対象物８の測定面における反射率により照射光学系３が受ける反射光の受信パワーＰr（Ｌ）が変動したとしても、反射光の受信パワーＰr（Ｌ）は測定情報取得部５における光飽和閾値ＰTHを超えることがなく、測定情報取得部５における測定用情報の飽和を抑止できる。
なお、光減衰部１０における設定減衰レベルは、測定情報取得部５におけるボトルネックとなるデバイス、例えば、デジタル変換部５３の電圧レンジを基準に設定してもよい。
この場合、光減衰部１０における設定減衰レベルは、測定用情報を得るための照射光学系３からの測定用反射光の光量がデジタル変換部の電力レンジ内に入る値に決定される。
また、光減衰部１０における設定減衰レベルは、干渉部５１に入力される照射光学系３からの測定用反射光の光量を基準に設定してもよい。
この場合、光減衰部１０における設定減衰レベルは、干渉部５１に入力される照射光学系３からの測定用反射光の光量が測定情報取得部５における光量飽和閾値未満になる値に決定される。
実施の形態２に係る光測定装置における動作について説明する。
波長掃引光源１からの掃引光が光分配部２に分配された測定用出力光が、制御部７からの１未満である設定減衰レベルATTを示す制御信号により設定減衰レベルATTが決定された光減衰部１０により光量が低減されて、低減された測定用出力光が照射光学系３により測定対象物８の測定面に向けて測定光として出射される。
一方、制御部７からの１である設定減衰レベルATTを示す制御信号であると、光減衰部１０は光分配部２に分配された測定用出力光の光量をそのままにして照射光学系３へ出力する。
以降の動作は、実施の形態１に係る光測定装置における動作と同じであるので、説明は省略する。
実施の形態２に係る光測定装置も実施の形態１に係る光測定装置と同様の効果を有する他、測定対象物８の測定面における反射率により照射光学系３が受ける反射光の受信パワーＰr（Ｌ）が変動したとしても、測定情報取得部５における測定用情報の飽和を抑止でき、測定対象物８の測定面までの距離を精度高く行うことができる。
なお、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
本開示に係る光測定装置は、加工装置及び半導体検査装置において、測定対象物までの距離を測定する光測定装置に好適である。
１ 波長掃引光源、２ 光分配部、３ 照射光学系、４ 駆動部、５ 測定情報取得部、５１ 干渉部、５２ 光電変換部、５３ デジタル変換部、６ 情報処理部、６１ ＦＦＴ処理部、６２ 雑音除去処理部、６３ 第１のスペクトル情報補正部、６４ 第１のスペクトル情報選定部、６５ 第２のスペクトル情報補正部、６６ 第２のスペクトル情報選定部、６７ 距離情報取得部、６８ 出力部、７ 制御部、８ 測定対象物、１０ 光減衰部。

Claims (11)

  1. 時間に対して波長が連続的に変化する掃引光を出力する波長掃引光源と、
    前記波長掃引光源からの掃引光による測定用出力光を測定対象物の測定面に向けて空間に測定光として出射し、前記測定対象物の測定面が前記測定光を反射した反射光を受けて測定用反射光として出力する照射光学系と、
    前記波長掃引光源からの掃引光による参照用出力光を参照光として出力する参照光経路と、
    前記照射光学系からの測定用反射光と前記参照光経路からの参照光とを合波し、合波された干渉光を光電変換した測定用情報を出力する測定情報取得部と、
    前記測定情報取得部からの測定用情報をフーリエ変換してスペクトルの情報を得るスペクトル取得部、前記スペクトル取得部により得られたスペクトルの情報の値に対して雑音除去用閾値と比較し、雑音が除去されたスペクトルの情報を得る雑音除去処理部、前記雑音除去処理部により得られたスペクトルの情報から、前記測定対象物の測定面における高度差を有する段差を形成する上面に対する下面の比が１より大きい値である補正係数を用いて前記測定対象物の段差に依存する距離の変動量が除去されたスペクトルの情報を得る第２のスペクトルの情報補正部、前記第２のスペクトルの情報補正部により得られたスペクトルの情報に対して前記雑音除去処理部により得られたスペクトルの情報における最も高いピーク値である第１のピーク値を示すスペクトルの情報とは異なるスペクトルの情報である第２のピーク値を示すスペクトルの情報を得る第２のスペクトル情報選定部、前記第１のピーク値と前記第２のスペクトル情報選定部により選定されたスペクトルの情報が示す第２のピーク値の差が最小を示す前記照射光学系からの測定光の出射位置を前記測定対象物の測定面における段差の位置を示す付加情報として得る距離情報取得部、及び前記距離情報取得部により得られた前記測定対象物の測定面における段差の位置を示す付加情報を出力する出力部を有する情報処理部と、
    を備える光測定装置。
  2. 前記波長掃引光源からの掃引光による測定用出力光の光量を、設定減衰レベルにより低減した光量の測定用出力光として前記照射光学系に出力する光減衰部をさらに備えた請求項１に記載の光測定装置。
  3. 前記設定減衰レベルは、前記照射光学系が受ける反射光の受信パワーを前記測定情報取得部における光飽和閾値未満に決定する値である請求項２に記載の光測定装置。
  4. 前記測定情報取得部は、前記照射光学系からの測定用反射光と前記参照光経路からの参照光とを合波する干渉部と、前記干渉部により合波された干渉光を光電変換する光電変換部と、前記光電変換部からのアナロク信号をデジタル信号に変換して測定用情報として出力するデジタル変換部を有し、
    前記設定減衰レベルは、前記測定用情報を得るための前記照射光学系からの測定用反射光の光量が前記デジタル変換部の電力レンジ内に入る値に決定される請求項２に記載の光測定装置。
  5. 時間に対して波長が連続的に変化する掃引光を出力する波長掃引光源と、
    前記波長掃引光源からの掃引光による測定用出力光を測定対象物の測定面に向けて空間に測定光として出射し、前記測定対象物の測定面が前記測定光を反射した反射光を受けて測定用反射光として出力する照射光学系と、
    前記波長掃引光源からの掃引光による参照用出力光を参照光として出力する参照光経路と、
    前記照射光学系からの測定用反射光と前記参照光経路からの参照光とを合波し、合波された干渉光を光電変換した測定用情報を出力する測定情報取得部と、
    前記測定情報取得部からの測定用情報をフーリエ変換してスペクトルの情報を得るスペクトル取得部、前記スペクトル取得部により得られたスペクトルの情報の値に対して雑音除去用閾値と比較し、雑音が除去されたスペクトルの情報を得る雑音除去処理部、前記雑音除去処理部により得られたスペクトルの情報から、前記照射光学系の光学特性を示す特性パラメータに関する情報を用いて前記照射光学系に依存する距離の変動量が除去されたスペクトルの情報を得る第１のスペクトルの情報補正部と、前記第１のスペクトルの情報補正部により得られたスペクトルの情報の値に対して最も高いピーク値である第１のピーク値を示すスペクトルの情報を得る第１のスペクトル情報選定部、前記第１のスペクトルの情報補正部により得られたスペクトルの情報から、前記測定対象物の測定面における高度差を有する段差を形成する上面に対する下面の比が１より大きい値である補正係数を用いて前記測定対象物の段差に依存する距離の変動量が除去されたスペクトルの情報を得る第２のスペクトルの情報補正部、前記第２のスペクトルの情報補正部により得られた、前記測定対象物の段差における下面に位置するスペクトルの情報の値に対して最も高いピーク値である第２のピーク値を示すスペクトルの情報を得る第２のスペクトル情報選定部、前記第１のスペクトル情報選定部により選定されたスペクトルの情報が示す第１のピーク値と前記第２のスペクトル情報選定部により選定されたスペクトルの情報が示す第２のピーク値の差が最小を示す前記照射光学系からの測定光の出射位置を前記測定対象物の測定面における段差の位置を示す付加情報として得る距離情報取得部、及び前記距離情報取得部により得られた前記測定対象物の測定面における段差の位置を示す付加情報を出力する出力部を有する情報処理部と、
    を備える光測定装置。
  6. 前記波長掃引光源からの掃引光による測定用出力光の光量を、設定減衰レベルにより低減した光量の測定用出力光として前記照射光学系に出力する光減衰部をさらに備えた請求項５に記載の光測定装置。
  7. 前記設定減衰レベルは、前記照射光学系が受ける反射光の受信パワーを前記測定情報取得部における光飽和閾値未満に決定する値である請求項６に記載の光測定装置。
  8. 前記測定情報取得部は、前記照射光学系からの測定用反射光と前記参照光経路からの参照光とを合波する干渉部と、前記干渉部により合波された干渉光を光電変換する光電変換部と、前記光電変換部からのアナロク信号をデジタル信号に変換して測定用情報として出力するデジタル変換部を有し、
    前記設定減衰レベルは、前記測定用情報を得るための前記照射光学系からの測定用反射光の光量が前記デジタル変換部の電力レンジ内に入る値に決定される請求項６に記載の光測定装置。
  9. スペクトル取得部が、時間に対して波長が連続的に変化する掃引光による測定光が測定対象物の測定面を反射した反射光による測定用反射光と前記掃引光による参照光とを合波して得た干渉光を光電変換した測定用情報をフーリエ変換してスペクトルの情報を得るステップと、
    雑音除去処理部が前記スペクトル取得部により得たスペクトルの情報と雑音除去用閾値と比較し、前記雑音除去用閾値より低いスペクトルの情報の値を除去し、雑音が除去されたスペクトルの情報を得るステップと、
    第１のスペクトルの情報補正部が、前記雑音除去処理部により得られたスペクトルの情報から、照射光学系の光学特性を示す特性パラメータに関する情報を用いて前記照射光学系に依存する距離の変動量が除去されたスペクトルの情報を得るステップと、
    第１のスペクトル情報選定部が、前記第１のスペクトルの情報補正部により得られたスペクトルの情報の値に対して最も高いピーク値である第１のピーク値を示すスペクトルの情報を得るステップと、
    第２のスペクトルの情報補正部が、前記第１のスペクトルの情報補正部により得られたスペクトルの情報から、前記測定対象物の測定面における段差の上面に対する下面の比が１より大きい値である補正係数を用いて前記測定対象物の測定面における段差の上面と下面に依存する距離の変動量が除去されたスペクトルの情報を得るステップと、
    第２のスペクトル情報選定部が、前記第２のスペクトルの情報補正部により得られた、前記測定対象物の段差における下面に位置するスペクトルの情報の値に対して最も高いピーク値である第２のピーク値を示すスペクトルの情報を得るステップと、
    距離情報取得部が、前記第１のスペクトル情報選定部により選定されたスペクトルの情報が示す第１のピーク値と前記第２のスペクトル情報選定部により選定されたスペクトルの情報が示す第２のピーク値の差が最小を示す前記照射光学系からの測定光の出射位置を前記測定対象物の測定面における段差の位置を示す付加情報として得るステップと、
    出力部が、前記距離情報取得部により得られた前記測定対象物の測定面における段差の位置を示す付加情報を出力するステップと、
    を有する光測定装置におけるエッジ位置情報の取得方法。
  10. 時間に対して波長が連続的に変化する掃引光による測定光が測定対象物の測定面を反射した反射光による測定用反射光と前記掃引光による参照光とを合波して得た干渉光を光電変換した測定用情報をフーリエ変換してフーリエ変換後のスペクトルの情報を得る手順と、
    前記フーリエ変換後のスペクトルの情報と雑音除去用閾値と比較し、前記フーリエ変換後のスペクトルの情報から前記雑音除去用閾値より低いスペクトルの情報の値を除去し、雑音が除去されたスペクトルの情報を得る手順と、
    前記雑音が除去されたスペクトルの情報から、照射光学系の光学特性を示す特性パラメータに関する情報を用いて前記照射光学系に依存する距離の変動量が除去された第１の補正後のスペクトルの情報を得る手順と、
    前記第１の補正後のスペクトルの情報の値に対して最も高いピーク値である第１のピーク値を示すスペクトルの情報を得る手順と、
    前記第１の補正後のスペクトルの情報から、前記測定対象物の測定面における段差の上面に対する下面の比が１より大きい値である補正係数を用いて前記測定対象物の測定面における段差の上面と下面に依存する距離の変動量が除去された第２の補正後のスペクトルの情報を得る手順と、
    前記第２の補正後のスペクトルの情報において、前記測定対象物の段差における下面に位置するスペクトルの情報の値に対して最も高いピーク値である第２のピーク値を示すスペクトルの情報を得る手順と、
    前記第１のピーク値を示すスペクトルの情報が示す第１のピーク値と前記第２のピーク値を示すスペクトルの情報が示す第２のピーク値の差が最小を示す前記照射光学系からの測定光の出射位置を前記測定対象物の測定面における段差の位置を示す付加情報として得る手順と、
    前記測定対象物の測定面における段差の位置を示す付加情報を出力する手順と、
    をコンピュータに実行させる光測定装置におけるエッジ位置情報の取得プログラム。
  11. 時間に対して波長が連続的に変化する掃引光による測定光が測定対象物の測定面を反射した反射光による測定用反射光と前記掃引光による参照光とを合波して得た干渉光を光電変換した測定用情報をフーリエ変換してフーリエ変換後のスペクトルの情報を得る手順と、
    前記フーリエ変換後のスペクトルの情報と雑音除去用閾値と比較し、前記フーリエ変換後のスペクトルの情報から前記雑音除去用閾値より低いスペクトルの情報の値を除去し、雑音が除去されたスペクトルの情報を得る手順と、
    前記雑音が除去されたスペクトルの情報から、照射光学系の光学特性を示す特性パラメータに関する情報を用いて前記照射光学系に依存する距離の変動量が除去された第１の補正後のスペクトルの情報を得る手順と、
    前記第１の補正後のスペクトルの情報の値に対して最も高いピーク値である第１のピーク値を示すスペクトルの情報を得る手順と、
    前記第１の補正後のスペクトルの情報から、前記測定対象物の測定面における段差の上面に対する下面の比が１より大きい値である補正係数を用いて前記測定対象物の測定面における段差の上面と下面に依存する距離の変動量が除去された第２の補正後のスペクトルの情報を得る手順と、
    前記第２の補正後のスペクトルの情報において、前記測定対象物の段差における下面に位置するスペクトルの情報の値に対して最も高いピーク値である第２のピーク値を示すスペクトルの情報を得る手順と、
    前記第１のピーク値を示すスペクトルの情報が示す第１のピーク値と前記第２のピーク値を示すスペクトルの情報が示す第２のピーク値の差が最小を示す前記照射光学系からの測定光の出射位置を前記測定対象物の測定面における段差の位置を示す付加情報として得る手順と、
    前記測定対象物の測定面における段差の位置を示す付加情報を出力する手順と、
    をコンピュータに実行させる光測定装置におけるエッジ位置情報の取得プログラムを記憶してある記録媒体。
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