JPH10281736A

JPH10281736A - 倍率校正装置および形状測定システム

Info

Publication number: JPH10281736A
Application number: JP9086735A
Authority: JP
Inventors: Hajime Ichikawa; 元市川
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1997-04-04
Filing date: 1997-04-04
Publication date: 1998-10-23
Also published as: US6100980A

Abstract

(57)【要約】【課題】被検面上をサンプリングする離散間隔の測定
が可能な倍率校正装置および形状測定システムを提供す
る。【解決手段】被検面１ａを移動した際の回転機構６お
よび演算装置３０により得られる基準点ＰのＣＣＤカメ
ラ３の座標上の移動量と、被検面１ａの既知の移動量と
の対比に基づいて、被検面１ａ上の座標とＣＣＤカメラ
３の座標との対応関係を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、干渉計測における
干渉縞の撮像手段の横座標の倍率を測定する倍率校正装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、干渉計測においては、フリンジ
スキャン等の解析手段により得られる被検面の３Ｄ図
（被検面の形状を３次元的に表した図）には、回折の影
響などに起因して外周部の立上がり（エッジ）が観測さ
れる。これは被検面の情報を正しく捉えていないことを
意味し、その誤差を除去するために、いわゆるエッジ削
除機能を有している。

【０００３】また、被検面の反射率によっては、干渉計
の参照面からの反射光と被検面からの反射光とのミスマ
ッチにより、得られる干渉縞の輝度信号が充分ではない
場合がある。その輝度信号の変化に対応するために、干
渉縞撮像装置のゲインを（自動的に）変更する機能も有
している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エッジ
の影響を受ける場合や反射率が異なる被検面を測定する
場合に、例え被検面の外径が同じであっても、干渉縞撮
像装置が検知する被検面の有効領域が被検面毎に異なっ
てしまい、干渉縞撮像装置が被検面上をサンプリングす
る離散間隔を外径基準で設定する場合に、誤差が生じる
という問題点があった。

【０００５】本発明の目的は、被検面上をサンプリング
する離散間隔の測定が可能な倍率校正装置および形状測
定システムを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】実施の形態を示す図１〜
図３に対応づけて説明すると、請求項１に記載の発明
は、被検面１ａを結像させるための光学系２１と、結像
された被検面１ａを離散的な座標値において検知する検
知手段３と、検知手段３から得られる情報に基づいて、
被検面１ａに設定した基準点Ｐの位置を検知手段３の座
標上の位置として認識する基準点位置認識手段６、３０
と、被検面１ａを既知量だけ移動させる移動手段と、移
動手段により被検面１ａを移動した際の基準点認識手段
６、３０により得られる基準点Ｐの検知手段３の座標上
の移動量と、移動手段による既知の移動量との対比に基
づいて、被検面１ａ上の座標と検知手段３の座標との対
応関係を算出する算出手段３０とを備えることにより上
述の目的が達成される。請求項２に記載の発明は、請求
項１に記載の倍率校正装置において、基準点位置認識手
段６、３０が、被検面１ａを光学系２１の光軸回り方向
成分を含む方向に回転させる回転手段６と、回転手段６
により被検面１ａを回転させた際に検知手段３によって
得られる複数の回転角における情報を平均化する平均化
手段３０とを備え、平均化手段３０により得られる被検
面１ａの回転対称成分情報に基づいて被検面１ａの回転
手段６による回転中心を基準点Ｐとして認識するもので
ある。請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の倍率
校正装置において、基準点位置認識手段が、検知手段３
の情報に基づいて得られる被検面１ａの外形形状から幾
何学的に定義できる点を基準点として認識するものであ
る。請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の倍率校
正装置において、検知手段の情報のうち被検面１ａの像
の輪郭を与える情報に重み付け係数を付加し、被検面１
ａの外形形状を特定するものである。請求項５に記載の
発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の倍率校正
装置において、像が光学系２１のディストーションある
いは被検面１ａの移動に伴う幾何学歪みに起因した横座
標歪みを受ける場合に、横座標歪みをキャンセルするよ
うな補正を検知手段の情報に施すものである。請求項６
に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の
倍率校正装置と、被検面１ａの撮像領域を決定するゲイ
ンが調整可能であって被検面１ａの形状に応じた干渉縞
を撮像する干渉縞撮像手段とを備える形状測定システム
であって、算出された被検面１ａ上の座標と検知手段３
の座標との対応関係に基づき、干渉縞撮像手段３のゲイ
ンを調整するものである。請求項７に記載の発明は、請
求項３に記載の倍率校正装置と、被検面１ａの形状に応
じた干渉縞を撮像する干渉縞撮像手段３とを備えるもの
である。

【０００７】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段の項では、本発明を分かり易くする
ために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本
発明が実施の形態に限定されるものではない。

【０００８】

【発明の実施の形態】

−第１の実施の形態の倍率校正装置− 図１は、本発明の測定原理を説明するものであり、説明
の簡略化のため、被検面が平面の場合について示してい
る。

【０００９】まず、図１（ａ）に示すように、被検物１
に形成された被検面１ａの（Ｘ，Ｙ）座標上に仮想点Ｐ
を設け、この点を干渉計の干渉縞撮像装置（一般的には
ＣＣＤ）３が認識する（Ｉ，Ｊ）座標上の番地「ｐij」
を図示しない演算器に記憶させる。

【００１０】次に、図１（ｂ）に示すように、被検面１
ａと干渉計２の参照面４との干渉状態を損わないように
（図はフィゾー干渉計の例であるため、参照面４が干渉
計本体２２の外にある）、被検物１を測定光軸に垂直に
（被検面１ａ、参照面４が平面の場合に限る）既知のベ
クトル量Ｌだけ横ずらしさせる。この操作により、仮想
点Ｐも既知のベクトル量Ｌだけ横ずれする。図１（ｂ）
に示すように、（Ｘ，Ｙ）座標上のこの点をＰ´とす
る。そして、横ずらし前と同様に、横ずれ後の仮想点Ｐ
´を干渉計の干渉縞撮像装置３が認識する（Ｉ，Ｊ）座
標上の番地「ｐ´ij」を図示しない演算器に記憶させ
る。

【００１１】この両者の番地の差分「ｐ´ij−ｐij」を
演算器内で算出し、干渉縞撮像装置３上での仮想点の横
ずれベクトル量Ｌ´を求める。この時、干渉縞撮像装置
３自身、および撮像装置３と被検面１との座標対応にデ
ィストーション等に起因した横座標歪がなければ、「｜
Ｌ｜／｜Ｌ´｜」が干渉計の倍率を表すこととなる。干
渉縞撮像装置３がＣＣＤの場合、この単位は「ｍｍ／ピ
クセル」となり、単位画素間隔当りの被検面投影ＸＹ座
標上での長さを意味する。

【００１２】図２は、第１の実施の形態の倍率校正装置
の具体的な構成を示すブロック図である。第１の実施の
形態の倍率校正装置は、光学系２１、干渉計本体２２お
よびＣＣＤカメラ（干渉縞撮像装置）３を有する干渉計
２０と、演算装置（コンピュータ）３０と、モニタ４０
とを備える。

【００１３】光学系２１は、被検面１ａからの反射光
と、参照面であるフィゾー面４からの反射光とを干渉さ
せ、干渉縞を干渉計本体２２に形成する。干渉計本体２
２は可干渉光の光源、ビームエキスパンダ、ビームスプ
リッタ等（いずれも不図示）を内蔵し、光学系２１によ
り形成された干渉縞をＣＣＤカメラ３に結像させる。Ｃ
ＣＤカメラ３は、生成された干渉縞を撮像し、撮像した
画像情報を演算装置３０およびモニタ４０に送る。

【００１４】演算装置３０は、被検面１ａの情報が予め
入力され、演算に必要な係数を測定に先立って演算し記
憶しておく機能と、ＣＣＤカメラ３からの画像情報を光
路差データに変換する機能と、記憶された係数に基づい
て光路差データを解析処理し、被検面１ａの形状誤差を
算出する機能と、測定結果を表示する機能とを有する。
モニタ４０は、干渉縞そのものの表示装置であり、被検
面１ａをアライメントする際に使用する。

【００１５】図３に示すように、第１の実施の形態の倍
率校正装置の光学系２１は被検物１を支持するとともに
被検面１ａのアライメント調整をするための保持調整機
構５と、保持調整機構５を回転軸Ｘ回りに回転可能に支
持する回転機構６と、回転機構６を支持するとともに回
転軸Ｘの傾きを調整するティルト機構７とを備える。回
転軸Ｘを参照面４に対して垂直に調整さえしておけば、
被検面１ａを参照面４に、一旦アライメントすれば、被
検物１を回転軸Ｘ回りに回転させても、干渉縞は形成さ
れたままになる。そして、ティルト機構７は、その状態
で図示しない移動機構により、回転軸Ｘに垂直に移動さ
せることにより、移動後も容易に回転平均化が可能とな
る。

【００１６】なお、ＣＣＤカメラ３からの画像情報を高
精度に光路差データに変換する方法、および光路差デー
タの解析処理は公知の技術であるため、詳細に説明する
ことはしない。

【００１７】以上のように校正された第１の実施の形態
の倍率校正装置を用いて、被検面上に仮想点を設ける例
を図３により説明する。これは、被検面１ａを光軸中心
に回転させて得られた干渉計測データを平均化すること
により、等価的に被検面１ａを回転対称成分誤差のみと
し、その回転対称軸が被検面１ａと交わる点を仮想点Ｐ
とするものである。

【００１８】この回転平均化を行うための干渉計測デー
タを得る手段としては、被検面１ａをディスクリートに
一定量だけ回転させては測定し、一周の整数倍だけ回転
させて得られる干渉計測データを演算装置３０内で加算
平均化しても良いし、ＣＣＤカメラ３の蓄積効果を利用
して、同じく一周の整数倍だけ回転させて得られる干渉
縞データを直接ＣＣＤカメラ３に取込むことにより加算
平均してもよい。

【００１９】被検面１ａの具体的なアライメント方法と
しては、被検面１ａと参照面４との干渉縞がアライメン
ト誤差補正を掛けなくても極力縞一色になるように、保
持調整機構５を用いて被検面１ａをアライメントし、次
にそのままのアライメント状態において回転軸Ｘを軸心
として被検面１ａを１８０度回転させ、０度および１８
０度の両データの差分データにアライメント誤差補正を
掛ける。この解析により得られるアライメントずれが、
回転軸Ｘと光軸のティルト誤差の２倍の量となるため、
回転機構６の回転軸Ｘをティルト調整機構７によりティ
ルトさせてアライメントずれを修正すればよい。

【００２０】いずれの方法においても、測定精度を向上
させるためには、被検面１ａに回転を与える回転機構６
の回転軸Ｘが軸ぶれを起こさないこと、および被検面１
ａが形成された被検物１を保持する保持調整機構５が、
被検物１および回転機構６に対してガタのないことが必
須である。

【００２１】また、干渉縞撮像装置３がＣＣＤカメラの
ように、離散的にしか画像情報を持ち得ないものであっ
ても、以下に述べる演算手法により、例えば、回転軸Ｘ
が位置するＣＣＤピクセル内の番地の確定が可能とな
る。座標原点（０，０）に対して回転軸Ｘが未知のベク
トル量（Ｓｘ，Ｓｙ）だけ横ずれしているものと仮定
し、上述の回転対称成分を、

【数１】Ｚ＝Ｃ00＋Ｃ02｛（Ｘ−Ｓｘ）² ＋（Ｙ−Ｓｙ）² ｝＋Ｃ04｛（Ｘ−Ｓｘ）² ＋（Ｙ−Ｓｙ）² ｝² ＋Ｃ06｛（Ｘ−Ｓｘ）² ＋（Ｙ−Ｓｙ）² ｝⁴ ＋・・・・・・式（１）のように、必要な次数まで多項式展開し、得られた回転
平均化データに対して最小自乗法を用いて最適フィッテ
ィングすればよい。以下の説明では、式の簡略化のた
め、Ｃ04の項までで表現する。

【００２２】さて、この最小自乗法の考え方としては、
まず微小増分に対する全微分の関係式、

【数２】ｄＺ＝（∂Ｚ／∂Ｓｘ）ｄＳｘ＋（∂Ｚ／∂Ｓｙ）ｄＳｙ・・・式（２）を用い、このｄＺが式（１）の設計式と実際のデータと
の差分を表すものとして最適フィッティングを掛けるも
のである。すなわち、

【数３】（∂Ｚ／∂Ｓｘ）ｄＳｘ＋（∂Ｚ／∂Ｓｙ）ｄＳｙ＝ｄａｔａ−［Ｃ00＋Ｃ02｛（Ｘ−Ｓｘ）² ＋（Ｙ−Ｓｙ）² ｝＋Ｃ04｛（Ｘ−Ｓｘ）² ＋（Ｙ−Ｓｙ）² ｝］・・・式（３）の関係式に、各係数の初期値を与えてフィッティングす
れば、（ｄＳｘ，ｄＳｙ）が算出可能となる。

【００２３】この手法を干渉計測データに適用する場合
には、回転平均化データに参照面（フィゾー面）４自身
の誤差が重畳してしまう問題点がある。しかし、既知の
横ずらしベクトル量（Ｌｘ−Ｓｘ，Ｌｙ−Ｓｙ）を与え
る本質的な操作と併用して、横ずらし前後の干渉計測デ
ータの差分データを用いれば、この参照面４自身の誤差
が相殺されてしまうため、被検面１ａの誤差が回転平均
化された回転対称成分のみが横ずらしされて重畳したデ
ータを用意することが可能となる。また、横座標のディ
メンションは「ｍｍ／ピクセル」の算出が行われるまで
は、ピクセルの番地であることも含めて、式（１）の代
りに、

【数４】Ｚ−Ｚ ≡Ｃ00 ＋Ｃ02［｛ｍ（Ｉ−Ｓi ）｝² ＋｛ｍ（Ｊ−Ｓj ）｝² ］＋Ｃ04［｛ｍ（Ｉ−Ｓi ）｝² ＋｛ｍ（Ｊ−Ｓj ）｝² ］² −Ｃ02［｛ｍ（Ｉ−Ｓi −Ｌi ）｝² ＋｛ｍ（Ｊ−Ｓj −Ｌj ）｝² ］ −Ｃ04［｛ｍ（Ｉ−Ｓi −Ｌi ）｝² ＋｛ｍ（Ｊ−Ｓj −Ｌj ）｝² ］² ・・・式（４）の式を用いることになる。これは、被検面１上の（Ｘ，
Ｙ）座標表示をＣＣＤ上の（Ｉ，Ｊ）座標表示に変換し
たものであり、そのための係数ｍが上述の倍率を表して
いる。

【００２４】さて、この式の係数のうち、ｍは測定対称
であり、また、横ずらしベクトルも（ｍＬi ，ｍＬj ）
が既知量に過ぎない。したがって、まず、ｍは得られた
干渉計測データの外径基準から求まる倍率を暫定的に採
用することにより、（Ｌi ，Ｌj ）の初期値を設定し、
また回転軸の横ずれはゼロであり回転軸と座標原点とが
合致していると仮定する。

【００２５】このとき、まず単純に横ずらし減算データ
に、

【数５】Ｓｕｍ＝｛ｄａｔａ−（Ｚ−Ｚ）｝² ・・・式（５）を用いて最小自乗フィッティングを適用することによ
り、（Ｃ00，Ｃ02，Ｃ04）の初期値（Ｃ0k，Ｃ2k，Ｃ4
k）を求める。

【００２６】次に、これらの初期値を用いて式（２）を
適用することにより、回転軸Ｘの位置（Ｓｘ，Ｓｙ）が
回転軸と演算原点とのずれ量（ｄＳｘ，ｄＳｙ）として
算出可能となる。実用的には、横ずらしの操作を演算原
点に振り分けに与え、得られた（ｄＳｘ，ｄＳｙ）を加
算平均すれば、精度が格段に向上することがシミュレシ
ョン演算により確認されている。また、この（ｄＳｘ，
ｄＳｙ）の算出時にも、（Ｃ0k，Ｃ2k，Ｃ4k）もフィッ
ティング変数と考えて、式（２）の代りに、

【数６】ｄ（Ｚ−Ｚ）＝｛∂（Ｚ−Ｚ）／∂Ｃ00｝ｄＣ00 ＋｛∂（Ｚ−Ｚ）／∂Ｃ02｝ｄＣ02 ＋｛∂（Ｚ−Ｚ）／∂Ｃ04｝ｄＣ０４＋｛∂（Ｚ−Ｚ）／∂Ｓｘ｝ｄＣＳｘ＋｛∂（Ｚ−Ｚ）／∂Ｓｙ｝ｄＣＳｙ・・・式（６）を用いて、（ｄＣ０ｋ，ｄＣ2k，ｄＣ4k）の算出も同時
に行った。

【００２７】次に、確定された（Ｓｘ，Ｓｙ）を用いて
倍率ｍを求める演算に移る。これも式（５）を用いて最
適フィッティングを横ずらし演算データに適用すること
により、（Ｃ00，Ｃ02，Ｃ04）の初期値（Ｃ0k，Ｃ2k，
Ｃ4k）を求める。

【００２８】次に、これらの初期値を用いて、

【数７】ｄＺ＝（∂Ｚ／∂ｍ）ｄｍ・・・式（７）を適用することにより、初期倍率値ｍに対する偏差ｄｍ
が算出可能となる。同じく実用的には横ずらしの操作を
演算原点に振り分けに与え、得られたｄｍを加算平均す
れば、精度が格段に向上することがシミュレーション演
算により確認されている。また、このｄｍの算出時に
も、（Ｃ0k，Ｃ2k，Ｃ4k）もフィッティング変数と考え
て、

【数８】ｄ（Ｚ−Ｚ）＝｛∂（Ｚ−Ｚ）／∂Ｃ00｝ｄＣ00 ＋｛∂（Ｚ−Ｚ）／∂Ｃ02｝ｄＣ02 ＋｛∂（Ｚ−Ｚ）／∂Ｃ04｝ｄＣ04 ＋｛∂（Ｚ−Ｚ）／∂ｍ｝ｄｍ・・・式（８）を用いて、（ｄＣ0k，ｄＣ2k，ｄＣ4k）の算出も同時に
行った。

【００２９】なお、以上の演算で得られた（ｄＳｘ，ｄ
Ｓｙ）および（ｍ＋ｄｍ）を用いて、式（５）により正
逆両方向の横ずらし減算データに最適フィッティングを
掛け、（Ｃ00，Ｃ02，Ｃ04）が高精度に算出できること
もシミュレーションにより確認されている。

【００３０】−第２の実施の形態の倍率校正装置− 第２の実施の形態として、被検面１ａ上に仮想点を設け
る別の方法を説明する。これは例えば被検面１ａの外形
が円である場合に、その図心を被検面上の代表点とする
ことが一般的に行われているが、この図心を仮想点とす
るものである。

【００３１】なお、被検面１ａの形状が円である必要は
なく、予めその外形が分かっていさえすればよい。外形
が分かっていれば、外形を基準として仮想点を定めるこ
とができる。また円等の種々の外形を特定するにあた
り、外形の輪郭を特徴抽出するようにしてもよい。

【００３２】−第３の実施の形態の倍率校正装置− 第３の実施の形態として、得られた干渉計の倍率ｍを用
いて撮像領域の規格化を行う方法について述べる。実際
の干渉計測データの輪郭部は、上述のように、得られる
干渉縞の輝度や干渉計の干渉縞撮像装置（例えばＣＣＤ
カメラ）３のゲインによって、例えば円形の被検面１ａ
であれば、その外径が変化してしまうことが避けられな
かった。この場合も、外径から「ｍｍ／ピクセル」を算
出する代りに、本発明により測定された倍率ｍを用いれ
ば、撮像領域の明確化が図られる。

【００３３】例えば、干渉縞撮像装置としてＣＣＤカメ
ラ３を用い、被検面１ａが「半径＝ｒ」の円形の場合、
干渉計２０により撮像された画像のＣＣＤ画素数をｇと
すると、本来は、

【数９】ｒ＝ｍ｛（ｇ／π）^1/2 −１／２｝・・・式（９）の関係が成立する。実際には、ＣＣＤが蓄積に供する面
積と、ＣＣＤのサンプリング間隔との関係（開口率）に
依存して、右辺の「１／２」の係数を変える必要があ
り、式（９）は開口率＝１００％の場合である。この左
辺の公称値と比較して、上述の変動要因に起因して、右
辺の演算値が大きくなってしまう場合、輪郭部のＣＣＤ
情報に重みを付加するものである。

【００３４】この操作が有用な理由は、以下の通りであ
る。例えば円形のレンズ面を干渉計測した場合、一般的
に研磨面は回転対称な誤差成分が占める割合が大きい。
この回転対称な誤差として、周辺部に縁だれや縁上がり
の誤差が大きく乗ると、中央部と周辺部の面積比を考え
れば、アライメント誤差補正の演算処理の結果得られ
る、レンズ面の面精度測定に少なからぬ誤差をもたらす
可能性があるからである。

【００３５】この重み付けは、離散情報を平均化する場
合の、周辺部の処理にも適用可能である。具体的には、
干渉縞撮像装置３が、例えば２５６×２５６のサンプリ
ング数を有している時に、別途、演算装置３０内でその
情報を、例えば１２８×１２８の画素数に変換する場
合、言い換えれば４画素の情報を加算平均して１画素に
変換する場合が挙げられ、周辺部の貴重な情報を有効に
活用することが可能となる。

【００３６】−第４の実施の形態の倍率校正装置− 第４の実施の形態として、干渉縞撮像装置３自身が例え
空間的に等ピッチのサンプリング機能を有していても、
例えば、干渉縞撮像装置３と被検面１ａとを結び付ける
干渉計２０の光学系のディストーション等に起因して、
被検面１ａ上で等ピッチのサンプリングが実現できなく
なる場合、すなわち、撮像された被検面１ａの像が歪ん
でしまう場合について説明する。

【００３７】例えば、ディストーションが原因の場合、
まず、そのディストーション量を正確に把握する必要が
ある。そして、この値を用いて、得られた干渉縞撮像装
置３の離散情報を等ピッチデータに補正（補間）し、前
述の第１〜第３の実施の形態に適用すればよい。このデ
ィストーション値は、光学設計値を使用してもよいし、
測定により得てもよい。

【００３８】測定によりディストーション値を得る場合
には、縞一色状態で干渉させた被検面１ａに僅かな量の
ティルト誤差を与え、その干渉縞のティルト誤差の曲り
から、ディストーション量を推測する手法が知られてい
る。この手法を使用すれば、干渉計の有効光束に対応し
たＣＣＤの情報を使用するだけであるため、厳密な議論
を除けば、外径の不確定さが与える影響は無視しうる。

【００３９】外形が円形の干渉計測データが回転対称な
ディストーションを受ける場合には、そのディストーシ
ョン量が既知でありさえすれば、式（９）は概略の「ｍ
ｍ／ピクセル」を算出するにも有効である。また、ディ
ストーション以外の原因として、被検面１ａが非平面
（球面等）の場合に、横ずらしに起因して発生する幾何
学歪が挙げられる。これも、別途正確に横ずらし量を把
握し、適切な座標変換を行うことで対処可能となる。

【００４０】−形状測定システムの実施の形態− 干渉計を用いた形状測定システムに対して、以上説明し
た第１〜第４の実施の形態の倍率校正装置を適用するこ
とにより、被検面の撮像領域を正確に制御することがで
きるようになる。すなわち、被検面上の座標と干渉縞撮
像装置３の座標との対応関係に基づいて、干渉縞撮像装
置３のゲインを調整するようにすればよい。

【００４１】また、干渉計を用いた形状測定システムに
第３の実施の形態の倍率校正装置を適用することによ
り、被検面の外形を正確に特定することができるように
なり、外形基準で形状測定を行う場合の測定誤差を大幅
に低減することができる。

【００４２】実施の形態および請求項の記載において、
干渉縞撮像装置（ＣＣＤカメラ）３が検知手段あるいは
干渉縞撮像手段に、回転機構６が回転手段に、演算装置
３０が算出手段に、それぞれ対応する。

【００４３】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、移動手
段により被検面を移動した際の基準点認識手段により得
られる基準点の検知手段の座標上の移動量と、移動手段
による既知の移動量との対比に基づいて、被検面上の座
標と検知手段の座標との対応関係を算出するので、対応
関係が正確に算出できる。請求項２に記載の発明によれ
ば、平均化手段により得られる被検面の回転対称成分情
報に基づいて被検面の回転手段による回転中心を基準点
として認識するので基準点を正確に特定することができ
る。請求項３に記載の発明によれば、検知手段の情報に
基づいて得られる被検面の外形形状から幾何学的に定義
できる点を基準点として認識するので、被検面の外形形
状に依らず基準点を特定することができる。請求項４に
記載の発明によれば、検知手段の情報のうち被検面の像
の輪郭を与える情報に重み付け係数を付加するので、被
検面の外形形状が正確に定まり、基準点を正確に特定す
ることができる。請求項５に記載の発明によれば、横座
標歪みをキャンセルするような補正を検知手段の情報に
施すので、横座標歪みの影響を軽減することができる。
請求項６に記載の発明によれば、請求項１〜５のいずれ
か１項に記載の倍率校正装置を備えることで、干渉縞撮
像装置のゲインを適切な値に調整できる。請求項７に記
載の発明によれば、請求項３に記載の倍率校正装置を備
えるので、被検面の外形を正確に特定することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による倍率校正装置の光学配置を示す図
であり、（ａ）は横ずらし前の状態を示す図、（ｂ）は
横ずらし後の状態を示す図。

【図２】第１の実施の形態の倍率校正装置の構成を示す
ブロック図。

【図３】第１の実施の形態の倍率校正装置の光学系を示
す図。

【符号の説明】

１被検物１ａ被検面３干渉縞撮像装置（ＣＣＤカメラ）６回転機構２１光学系３０演算装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検面を結像させるための光学系と、結像された前記被検面を離散的な座標値において検知す
る検知手段と、前記検知手段から得られる情報に基づいて、前記被検面
に設定した基準点の位置を前記検知手段の座標上の位置
として認識する基準点位置認識手段と、前記被検面を既知量だけ移動させる移動手段と、前記移動手段により前記被検面を移動した際の前記基準
点認識手段により得られる前記基準点の前記検知手段の
座標上の移動量と前記移動手段による既知の移動量との
対比に基づいて、前記被検面上の座標と前記検知手段の
座標との対応関係を算出する算出手段とを備えることを
特徴とする倍率校正装置。
【請求項２】前記基準点位置認識手段は、前記被検面
を前記光学系の光軸回り方向成分を含む方向に回転させ
る回転手段と、前記回転手段により前記被検面を回転さ
せた際に前記検知手段によって得られる複数の回転角に
おける情報を平均化する平均化手段とを備え、前記平均
化手段により得られる前記被検面の回転対称成分情報に
基づいて前記被検面の前記回転手段による回転中心を前
記基準点として認識することを特徴とする請求項１に記
載の倍率校正装置。
【請求項３】前記基準点位置認識手段は、前記検知手
段の情報に基づいて得られる前記被検面の外形形状から
幾何学的に定義できる点を前記基準点として認識するこ
とを特徴とする請求項１に記載の倍率校正装置。
【請求項４】前記検知手段の情報のうち前記被検面の
像の輪郭を与える情報に重み付け係数を付加し、前記被
検面の外形形状を特定することを特徴とする請求項３に
記載の倍率校正装置。
【請求項５】前記像が前記光学系のディストーション
あるいは前記被検面の移動に伴う幾何学歪みに起因した
横座標歪みを受ける場合に、前記横座標歪みをキャンセ
ルするような補正を前記検知手段の情報に施すことを特
徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の倍率校正
装置。
【請求項６】請求項１〜５のいずれか１項に記載の倍
率校正装置と、前記被検面の撮像領域を決定するゲイン
が調整可能であって前記被検面の形状に応じた干渉縞を
撮像する干渉縞撮像手段とを備える形状測定システムで
あって、算出された前記被検面上の座標と前記検知手段の座標と
の対応関係に基づき、前記干渉縞撮像手段の前記ゲイン
を調整することを特徴とする形状測定システム。
【請求項７】請求項３に記載の倍率校正装置と、前記
被検面の形状に応じた干渉縞を撮像する干渉縞撮像手段
とを備えることを特徴とする形状測定システム。