JPH10197222A - 光学式三次元形状測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ミロー型干渉対物レンズを用いて非常に高精
度な測定が可能であるとともに、測定可能な範囲も大き
い光学式三次元形状測定装置を得る。 【解決手段】 照明源１１を含む複数の独立した照射光
学系と、この照射光学系からの複数の照射光をそれぞれ
反射させる反射面を有したポリゴンミラー１２とこの反
射光を集光する対物レンズ１４と、この照射光の一部を
反射ミラーの方に反射させて参照光とし、残りを透過さ
せて測定対象１に照射させて観察光とするビームスプリ
ッタ２０とを有する。参照光は反射ミラーにより反射さ
れて再度ビームスプリッタ２０により反射され、測定対
象１から反射された反射観察光と合成され、対物レンズ
１４を通って、ポリゴンミラー１２の反射面１２ｅによ
り反射されて撮像装置１８に入射される。撮像装置１８
では合成光の干渉縞から測定対象の形状測定がなされる
が、各照射光毎に参照光の光路長が所定量ずつずれるよ
うにビームスプリッタ反射面が設定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光を用いて測定対象
の表面三次元形状を測定する装置に関し、さらに詳しく
は、ミロー型干渉光学系を利用して三次元形状を測定す
る光学式三次元形状測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光学式三次元形状測定装置は、測定対象
の表面の三次元形状を高精度に測定できるものであり、
従来から種々の測定装置が実用に供されている。このよ
うな測定装置としては、例えば、特開平８−１０１０２
４号に開示されているものがあり、この装置では、測定
対象の表面に所定のパターン像を投影するための照射光
学系と、このように測定対象の表面に投影された投影パ
ターン像を観察する観察光学系とを備え、所定パターン
像と投影パターン像との相違に基づいて測定対象の表面
形状を測定する。

【０００３】また、光の干渉を利用して形状測定を行う
装置、例えば、ミロー型干渉対物レンズ用いた光学式三
次元形状測定装置も知られている。この装置では、ミロ
ー型干渉光学照明系において、測定対象への照射光を参
照光と観察光に分割し、観察光のみを測定対象表面に照
射させるとともにその反射観察光と参照光とを合成し、
この合成光から得られる光の干渉縞から測定対象の表面
形状を測定する。

【０００４】なお、ミロー型干渉対物レンズを用いた測
定装置は波長レベル以下という非常に高精度な測定精度
を有し、所定パターン像投影式の測定装置（特開平８−
１０１０２４号に開示の装置）よりずっと高精度な測定
が可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このようにミロー型干
渉対物レンズを用いた光学式三次元形状測定装置を用い
れば非常に高精度な測定が可能であるが、対物光学系を
光軸方向に移動せずに測定可能な範囲は波長の１０倍程
度が限度であるという制約がある。このため、凹凸の大
きなもの（波長の１０倍程度以上、すなわち、数ミクロ
ン以上の凹凸を有するもの）の形状測定を行うときに
は、測定対象上における測定個所を変える度に対物光学
系の焦点調節を行って測定を行う必要があり、測定が煩
わしいという問題があった。

【０００６】本発明はこのような問題に鑑みたもので、
ミロー型干渉対物レンズを用いて非常に高精度な測定が
可能であるという利点を有したままで、測定可能な範囲
も大きくなるような光学式三次元形状測定装置を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段および作用】このような目
的達成のため、本発明においては、照射光学系からの照
射光を測定対象に照射される観察光と所定光路長を有し
た沿って照射される参照光とに分割するとともに測定対
象から反射された観察光と参照光とを合成して両光によ
る干渉縞から測定対象の形状測定を行う光学式三次元形
状測定装置において、複数の独立した照射光の照射が可
能であり、これら照射光のそれぞれによる参照反射光の
光路長を所定量だけ異ならせて設定する参照光路長設定
手段を有して光学式三次元形状測定装置が構成される。

【０００８】このような測定装置においては、複数の独
立した照射光が測定対象に照射されるのであるが、各照
射光の参照光は参照光路長設定手段により所定量だけ異
なる光路長を有する。このため、各参照光毎での測定可
能範囲（合焦範囲）位置がこのように異なる光路長に対
応して（上記所定量に対応して）ずれ、対物光学系を光
軸方向に移動せずに測定可能な範囲は、各参照光それぞ
れの測定可能範囲の大きさは従来通りのままでも、装置
全体としては大きくなる。このため、従来の装置より大
きな凹凸を有する測定対象でも焦点再調節を行うことな
く、測定が可能である。また、所定範囲内で動くような
測定対象の形状測定（運動の測定）なども可能となる。

【０００９】なお、このように照射される複数の照射光
を、それぞれ異なる波長の光を用いれば、各照射光毎の
干渉縞が異なり、このようにな相違に基づいてより細か
な形状測定が可能となる。

【００１０】本発明に係るもう一つの測定装置は、複数
の独立した照射光の照射が可能な照射光学系と、この照
射光学系からの複数の照射光を入射させて測定対象の所
定位置に集めて照射させるとともに測定対象から反射さ
れた反射光を各照射光毎に分けて射出させる対物光学系
と、この対物光学系内の所定位置に配設された反射板
と、対物光学系内に配設され複数の照射光をそれぞれ反
射板に向かう参照光と測定対象の所定位置に向かう観察
光とに分割するとともに反射板に反射された反射参照光
と測定対象から反射された反射観察光とを合成して射出
させるビームスプリッタと、このビームスプリッタから
射出される反射参照光と反射観察光との合成光を受光し
てその干渉縞から測定対象の形状測定を行う測定手段
と、ビームスプリッタにより分割された参照光の光路長
を各照射光毎に異ならせる参照光路長設定手段とから構
成される。

【００１１】この測定装置においては、複数の独立した
照射光は対物光学系により測定対象の所定部位に集めて
に照射されるのであるが、ビームスプリッタにより分割
された参照光はそれぞれ参照光路長設定手段により所定
量だけ異なる光路長を有するように設定される。このた
め、この測定装置においても、各参照光毎での測定可能
範囲（合焦範囲）位置が上記所定量に対応してずれ、対
物光学系を光軸方向に移動せずに測定可能な範囲が、装
置全体としては大きくなる。

【００１２】なお、参照光路長設定手段は、ビームスプ
リッタにおいて照射光を参照光と観察光とに分割する部
分反射面の位置を、各照射光毎に光軸方向に僅かずつ異
ならせることにより簡単に構成することができる。

【００１３】また、複数の照射光のうちの少なくとも一
つについてはビームスプリッタによる光分割を行わせず
測定対象にのみ照射させ、測定手段は、合成光から得ら
れた合成画像と、光分割が行われなかった照射光の反射
光から得られた直接画像との相違に基づいて測定対象の
形状測定を行うようにするのが好ましい。このようにす
ると、測定対象の表面に濃淡、模様等がある場合に、こ
れを表す直接画像を合成画像から引き去ることにより、
このような濃淡、模様の影響を除外して正確な測定が可
能となる。

【００１４】この場合、反射率が約５０％の第１反射面
と反射率がほぼ０％の第２反射面とを有してビームスプ
リッタを構成し、複数の照射光のうちの一つについては
第１反射面に照射させて透過させて測定対象にのみ照射
させて直接画像を取得し、一方、残りの照射光について
は第２反射面に照射させて参照光と観察光とに分割する
とともに反射板に反射された参照光と測定対象から反射
された観察光とを合成して合成画像を取得するように構
成するのが好ましい。

【００１５】また、照射光学系における複数の照射光の
うちの少なくとも一つは所定のパターン像を照射可能で
あり、測定手段は、このように測定対象に照射されて反
射された観察光から得られる測定対象上での投影パター
ン像と、照射光学系から照射されるパターン像との相違
に基づいて測定対象の形状測定を行うようにしても良
い。

【００１６】このように構成すると、パターン像を照射
する系における測定は、他の照射系よりも精度は粗くな
るが広い範囲にわたる測定が可能であるため、この測定
によりまず全体形状を把握したり、全体の焦点調整を行
ったりすることができ、効率の良い測定が可能となる。

【００１７】このような測定装置においても、複数の照
射光を、それぞれ異なる波長の光を用いて構成すること
が好ましく、各照射光毎の波長差に応じて異なる干渉縞
に基づいてより細かな形状測定が可能となる。

【００１８】この測定装置において、対物光学系は、複
数の照射光にそれぞれ対向して各照射光をほぼ同一方向
に反射させる複数の反射面を有するポリゴンミラーと、
このポリゴンミラーの各反射面に反射された複数の照射
光を受光して測定対象の所定位置に集光させる対物レン
ズ系とを有して構成することができる。この場合には、
ビームスプリッタを対物レンズ系と測定対象との間に配
設し、反射板を対物レンズ系とビームスプリッタとの間
に配設し、対物レンズ系により集光される複数の照射光
の一部をそれぞれビームスプリッタにより反射板に向け
て反射させて参照光を形成させ、対物レンズ系により集
光される複数の照射光の残りをビームスプリッタを透過
させて測定対象の所定位置に集光される観察光を形成さ
せ、反射板により反射されるとともにビームスプリッタ
に照射されて再度反射された反射参照光と、所定位置に
照射されて反射されるとともにビームスプリッタを透過
した反射観察光とを合成して測定手段に受光させるよう
に構成するのが好ましい。このように構成することによ
り、コンパクトな三次元形状測定装置を得ることができ
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
ましい実施形態について説明する。本発明に係る三次元
形状測定装置の第１実施例を図１に示しており、この装
置は光源１１を有する照射光学系と、六つの反射面１２
ａ〜１２ｆを有したポリゴンミラー１２、対物レンズ１
４、開口絞り板１６およびビームスプリッタ２０を有す
る対物光学系と、ポリゴンミラー１２の反射光を受光す
る撮像装置（測定手段）１８とを備えて構成される。

【００２０】照射光学系は、図示しないコリメータレン
ズ、拡散板等を有し、光源１１からの光は照度むらのな
い均一な光となってポリゴンミラー１２の反射面に照射
される。図１には一つの照射光学系のみを示している
が、実際には、ポリゴンミラー１２の三つの面１２ａ，
１２ｂ，１２ｃに対応して三つの照射光学系が設けられ
ており、それぞれから独立した照射光が対向する反射面
１２ａ〜１２ｃに照射され、各反射面により下方に反射
される。

【００２１】このようにポリゴンミラー１２により反射
された照射光は、図２に詳しく示すような構成のミロー
型干渉光学系を構成する対物レンズ１４により測定対象
物１の表面の所定部位２に集光照射される。このとき、
照射光は開口絞り板１６の開口部１６ａを通過した後、
ビームスプリッタ２０に照射され、照射光の約５０％は
部分反射面２１ａにより反射されて参照光となり、開口
絞り板１７の中央下面に設けられた反射ミラー１７に照
射される。一方、残りの約５０％が部分反射面２１ａを
透過して観察光となり所定部位２に集光照射される。

【００２２】このように反射ミラー１７に照射された参
照光は、図３（Ａ）に示すように、反射ミラー１７によ
り全反射されてビームスプリッタ２０の部分反射面２１
ａにおいて再度反射される。一方、部分反射面２１ａを
透過して所定部位２に照射された観察光は所定部位２に
おいて反射され、その一部が図３（Ｂ）に示すようにビ
ームスプリッタ２０の部分反射面２１ａを透過して参照
光と合成される。すなわち、反射光のうちの参照光と同
一方向に延びる光が参照光と重なって合成される。

【００２３】このように合成された合成光は、開口絞り
板１６の開口部１６ａを通って対物レンズ１４により屈
折されてポリゴンミラー１２の反射面１２ｄにより反射
されて撮像装置１８に入射され、撮像装置１８により合
成光による光の干渉縞像を作り出して、測定対象物の形
状測定が行われる。

【００２４】ここで、反射ミラー１７における参照光が
反射される反射点１７ａと、測定対象物１の表面におけ
る観察光が照射される照射点２とが、ビームスプリッタ
２０の部分反射面２１ａに対して対称となる関係にあれ
ば、参照光路長と観察光路長とは等しくて合成光におけ
る光の干渉は生じない。しかし、照射点２の位置がずれ
ると参照光に対する観察光の波長位置からずれて光の干
渉が生じる。このことから分かるように、撮像装置１８
により得られた光干渉縞は測定対象物１の表面の凹凸形
状に対応しており、これにより表面の三次元形状が求め
られる。

【００２５】なお、ポリゴンミラー１２の反射面１２ｄ
は、このような合成光の元となる照射光が照射される反
射面１２ａに対して反対側に位置する。このことから分
かるように、本装置は三つの照射光学系と三つの撮像装
置が配設されており、ポリゴンミラー１２の六つの反射
面の三つが照射光学系からの照射光を下方に（測定対象
物の方に）反射させる役割を果たし、残りの三つの面が
合成光を撮像装置の方に反射させる役割を果たす。

【００２６】このような構成の測定装置における各照射
光学系とこれに対応する撮像装置のそれぞれ（以下これ
を測定系と称する）は、従来のミロー型照明光学系を用
いた測定装置と同じである。しかしながら、本装置にお
いては、ビームスプリッタ２０の部分反射面の位置を、
図４に示すように、各測定系毎に所定量ずつずらせて形
成している。すなわち、第１の測定系用となる第１部分
反射面２１ａと、第２測定系用の第２部分反射面２１ｂ
と、第３測定系用の部分反射面２１ｃとを有してビーム
スプリッタ２０が形成されており、図示のように各部分
反射面２１ａ，２１ｂ，２１ｃの光軸方向の位置が僅か
ずつずれている。

【００２７】各測定系毎における測定可能範囲ｒの大き
さは従来通り波長の１０倍程度であるが、このように各
測定系毎に部分反射面の位置がずれているため、図６に
示すように、各測定系毎に測定可能範囲の位置が光軸方
向にずれる。このため、測定系を切り換えて使用すれ
ば、装置全体として測定可能な範囲Ｒは各測定系を合わ
せた範囲となり、非常に大きな測定範囲を有する。すな
わち、本装置の場合には、測定系を切り換えるだけで、
大きな測定範囲Ｒにわたっての測定が可能であり、この
範囲Ｒ内で動くようなものの形状測定（動きの測定）も
可能となる。

【００２８】以上の例では、ビームスプリッタ２０を各
照射光が通過する円形状のエリア毎の高さを所定量ずつ
異ならせて構成しているが、図５に示すように、扇形に
段差を付けて光軸方向に位置がずれた部分反射面２２ａ
〜２２ｃを形成してビームスプリッタ２０’を構成して
も良い。

【００２９】また、本発明の第２の実施例として、図７
に示すような構成のビームスプリッタ３０を用いても良
い。このビームスプリッタ３０は、ハッチングを施した
部分が５０％の反射率を有する部分反射面３１からな
り、残りの部分が０％の反射率（すなわち、光を全て透
過させる）を有する透過面３２からなる。そして、複数
の測定系のうちの一つからの照射光は透過面３２を透過
させ、残りの測定系からの照射光は部分反射面３１に照
射させる。

【００３０】この場合、部分反射面３１に照射された照
射光は、ここで参照光と観察光とに分割され、第１実施
例の場合と同様に、合成光が得られてその光干渉縞から
測定対象物の表面形状測定がなされる。一方、透過面３
２に照射された光はそのまま透過面３２を透過して測定
対象物にのみ照射される。このため、この測定系におい
ては、測定対象物の表面形状を表す光のみが撮像装置に
入射され、撮像装置においては表面形状を示す像が得ら
れる。

【００３１】ここで、測定対象物の表面に濃淡や模様が
ある場合に、その濃淡や模様に対応する反射光が反射さ
れるため、部分反射面３１に照射された照射光から得ら
れる光干渉縞にもこのような濃淡、模様に対応する信号
が混ざって干渉縞が変化するおそれがある。そこで、本
例においては、合成光から得られた光干渉縞信号から、
透過面３２に照射された光により得られた測定対象物の
表面形状像信号を引き去って光干渉縞信号を得るように
している。このようにすると、測定対象物の濃淡、模様
等の影響を受けない光干渉縞を得ることができ、正確な
形状測定を行うことができる。

【００３２】本発明の第３実施例を図８に示している。
この測定装置は、基本的には図１に示した装置におい
て、測定系の一つを変更したものである。変更される測
定系は、所定のパターン像を測定対象物１の表面に照射
して、この表面に形成された投影パターン像を観察し、
所定パターン像と投影パターン像とを比較して測定対象
物１の表面三次元形状を測定する投影測定系である。な
お、他の測定系は図１に示す測定系と同一であり、これ
を光干渉測定系と称する。

【００３３】投影測定系は、光源５１から図示しないコ
リメータレンズおよび拡散板を介して照度むらのない光
となった照射光がパターン板５２に照射される。ここで
所定の照射パターンを有した光となってポリゴンミラー
１２の反射面１２ｂにより反射され、対物レンズ１４お
よび開口絞り板１６を通過してビームスプリッタ５５に
入射される。ビームスプリッタ５５におけるこの入射光
が照射される箇所は反射率０％になっており、入射光は
そのまま測定対象物１の表面に照射され、この表面に上
記所定パターンの投影像が形成される。

【００３４】測定対象物１から反射された光はビームス
プリッタ５５、開口絞り板１６および対物レンズ１４を
この順に透過してポリゴンミラー１２の反射面１２ｅに
照射されて反射され、撮像装置５８に入射される。撮像
装置５８においては、このように入射された光から測定
対象物１の表面に形成された投影パターン像を計測し、
この投影パターン像と、パターン板５２により作られる
所定パターン像とを比較し、その相違に基づいて測定対
象物１の表面形状を測定する。

【００３５】ここで、上記投影測定系による表面形状測
定は光干渉測定系に比較して、その測定精度は粗いが測
定可能範囲は大きく、本例の測定装置では、投影測定系
によりまず測定対象の大まかな計測を行ったり、フォー
カシングを行ったりすることができ、効率の良い測定が
可能となる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数の独立した照射光が測定対象に照射されるのである
が、各照射光の参照光は参照光路長設定手段により所定
量だけ異なる光路長を有するため、各参照光毎での測定
可能範囲（合焦範囲）位置がこのように異なる光路長に
対応して（上記所定量に対応して）ずれ、装置全体とし
て、対物光学系を光軸方向に移動せずに測定可能な範囲
を大きくすることができる。このため、大きな凹凸を有
する測定対象でも焦点再調節を行うことなく、測定が可
能であり、また、所定範囲内で動くような測定対象の形
状測定（運動の測定）なども可能となる。

【００３７】本発明に係るもう一つの測定装置によれ
ば、複数の独立した照射光は対物光学系により測定対象
の所定部位に集めてに照射されるのであるが、ビームス
プリッタにより分割された参照光はそれぞれ参照光路長
設定手段により所定量だけ異なる光路長を有するように
設定されるため、この測定装置においても、各参照光毎
での測定可能範囲（合焦範囲）位置が上記所定量に対応
してずれ、対物光学系を光軸方向に移動せずに測定可能
な範囲を大きくすることができる。

【００３８】また、複数の照射光のうちの少なくとも一
つについてはビームスプリッタによる光分割を行わせず
測定対象にのみ照射させ、測定手段は、合成光から得ら
れた合成画像と、光分割が行われなかった照射光の反射
光から得られた直接画像との相違に基づいて測定対象の
形状測定を行うようにするのが好ましい。このようにす
ると、測定対象の表面に濃淡、模様等がある場合に、こ
れを表す直接画像を合成画像から引き去ることにより、
このような濃淡、模様の影響を除外して正確な測定が可
能となる。

【００３９】また、照射光学系における複数の照射光の
うちの少なくとも一つは所定のパターン像を照射可能で
あり、測定手段は、このように測定対象に照射されて反
射された観察光から得られる測定対象上での投影パター
ン像と、照射光学系から照射されるパターン像との相違
に基づいて測定対象の形状測定を行うようにしても良
い。

【００４０】このように構成すると、パターン像を照射
する系における測定は、他の照射系よりも精度は粗くな
るが広い範囲にわたる測定が可能であるため、この測定
によりまず全体形状を把握したり、全体の焦点調整を行
ったりすることができ、効率の良い測定が可能となる。

【００４１】この測定装置において、対物光学系は、複
数の照射光にそれぞれ対向して各照射光をほぼ同一方向
に反射させる複数の反射面を有するポリゴンミラーと、
このポリゴンミラーの各反射面に反射された複数の照射
光を受光して測定対象の所定位置に集光させる対物レン
ズ系とを有して構成することができる。この場合には、
ビームスプリッタを対物レンズ系と測定対象との間に配
設し、反射板を対物レンズ系とビームスプリッタとの間
に配設し、対物レンズ系により集光される複数の照射光
の一部をそれぞれビームスプリッタにより反射板に向け
て反射させて参照光を形成させ、対物レンズ系により集
光される複数の照射光の残りをビームスプリッタを透過
させて測定対象の所定位置に集光される観察光を形成さ
せ、反射板により反射されるとともにビームスプリッタ
に照射されて再度反射された反射参照光と、所定位置に
照射されて反射されるとともにビームスプリッタを透過
した反射観察光とを合成して測定手段に受光させるよう
に構成するのが好ましい。このように構成することによ
り、コンパクトな三次元形状測定装置を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る光学式三次元形状測
定装置を示す斜視図である。

【図２】この形状測定装置における対物光学系を詳しく
示す正面図である。

【図３】この対物光学系における参照光および観察光の
光路を示す説明図である。

【図４】この対物光学系を構成するビームスプリッタを
示す平面図、正面図および斜視図である。

【図５】ビームスプリッタの異なる例を示す斜視図であ
る。

【図６】上記第１実施例に係る測定装置を用いたときの
測定可能範囲を示すグラフである。

【図７】本発明の第２実施例の測定装置に用いられるビ
ームスプリッタを示す平面図である。

【図８】本発明の第３実施例に係る光学式三次元形状測
定装置を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 測定対象物 １２ ポリゴンミラー １４ 対物レンズ １６ 開口絞り板 １７ 反射ミラー １８，５８ 撮像装置 ２０，３０，３５，５５ ビームスプリッタ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 照射光学系からの照射光を測定対象に照
   射される観察光と所定光路長を有した沿って照射される
   参照光とに分割するとともに測定対象から反射された観
   察光と前記参照光とを合成して両光による干渉縞から測
   定対象の形状測定を行う光学式三次元形状測定装置にお
   いて、 複数の独立した照射光の照射が可能であり、これら照射
   光のそれぞれによる参照光の光路長を所定量だけ異なら
   せて設定する参照光路長設定手段を有することを特徴と
   する光学式三次元形状測定装置。
2. 【請求項２】 複数の独立した照射光の照射が可能な照
   射光学系と、 この照射光学系からの前記複数の照射光を入射させて、
   測定対象の所定位置に集めて照射させるとともに、測定
   対象から反射された反射光を前記各照射光毎に分けて射
   出させる対物光学系と、 この対物光学系内の所定位置に配設された反射板と、 前記対物光学系内に配設され、前記複数の照射光をそれ
   ぞれ、前記反射板に向かう参照光と前記測定対象の所定
   位置に向かう観察光とに分割するとともに、前記反射板
   に反射された反射参照光と前記測定対象から反射された
   反射観察光とを合成して射出させるビームスプリッタ
   と、 このビームスプリッタから射出される前記反射参照光と
   前記反射観察光との合成光を受光してその干渉縞から測
   定対象の形状測定を行う測定手段と、 前記ビームスプリッタにより分割された前記参照光の光
   路長を前記各照射光毎に異ならせる参照光路長設定手段
   とからなることを特徴とする光学式三次元形状測定装
   置。
3. 【請求項３】 前記複数の照射光のうちの少なくとも一
   つについては前記ビームスプリッタによる光分割を行わ
   せず前記測定対象にのみ照射させ、 前記測定手段は、前記合成光から得られた合成画像と、
   前記光分割が行われなかった照射光の前記測定対象から
   の反射光から得られた直接画像との相違に基づいて測定
   対象の形状測定を行うことを特徴とする請求項２に記載
   の光学式三次元形状測定装置。
4. 【請求項４】 前記照射光学系における前記複数の照射
   光のうちの少なくとも一つは所定のパターン像を照射可
   能であり、 前記測定手段は、このように測定対象に照射されて反射
   された観察光から得られる測定対象上での投影パターン
   像と、前記照射光学系から照射される前記パターン像と
   の相違に基づいて前記測定対象の形状測定を行うことを
   特徴とする請求項２もしくは３に記載の光学式三次元形
   状測定装置。
5. 【請求項５】 前記複数の照射光を、それぞれ異なる波
   長の光を用いて構成することを特徴とする請求項２〜４
   のいずれかに記載の光学式三次元形状測定装置。
6. 【請求項６】 前記対物光学系が、 前記複数の照射光にそれぞれ対向して各照射光をほぼ同
   一方向に反射させる複数の反射面を有するポリゴンミラ
   ーと、 このポリゴンミラーの各反射面に反射された前記複数の
   照射光を受光して前記測定対象の所定位置に集光させる
   対物レンズ系とを有し、 前記ビームスプリッタが前記対物レンズ系と前記測定対
   象との間に配設されるとともに前記反射板が前記対物レ
   ンズ系と前記ビームスプリッタとの間に配設され、 前記対物レンズ系により集光される前記複数の照射光の
   一部をそれぞれ前記ビームスプリッタにより前記反射板
   に向けて反射させて参照光を形成させ、対物レンズ系に
   より集光される前記複数の照射光の残りを前記ビームス
   プリッタを透過させて前記所定位置に集光される観察光
   を形成させ、 前記反射板により反射されるとともに前記ビームスプリ
   ッタに照射されて再度反射された反射参照光と、前記所
   定位置に照射されて反射されるとともに前記ビームスプ
   リッタを透過した反射観察光とを合成して前記測定手段
   に受光させるようになっていることを特徴とする請求項
   ２〜５のいずれかに記載の光学式三次元形状測定装置。