JPH1038535A - 形状測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外乱振動の影響を受けにくく、大型の被測定
物の形状を高精度に測定することができる形状測定装置
を提供する。 【解決手段】 平行ビームＸ１の干渉により生ずる明滅
変化の周波数を介して算出された２測定点の間の相対位
置を平行ビームＸ１の角度に応じて補正し、さらに補正
された２測定点の相対位置を逐次積算することにより被
測定面４Ａの形状を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シンクロトロン放
射光を集光、結像するための高精度な長尺ミラーや天体
観測用望遠鏡の反射ミラー等に代表される大型ミラーの
形状測定に用いる形状測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、大型で非常に滑らかに磨かれたミ
ラーの形状を極めて高精度に測定する必要が生じてきて
いる。たとえば、シンクロトロン放射光の集光や結像に
使用するミラーは長さ１ｍを越え、その形状精度はサブ
ミクロンに達する。

【０００３】このような背景の中で長尺ミラーの形状を
高精度に測定する試みが種々なされているが、その一つ
に逐次点測定法による形状測定がある。この方式は、２
点あるいは３点以上の測定点を順次ずらして逐次的に各
点の相対的な被測定面の位置の差を測定し、得られた各
測定点の測定値をつなぎ合わせることにより形状を測定
するというものである。逐次点測定法は、複数のセンサ
を同一部材に取り付けることができるため、外乱振動の
影響を受けにくい、他に測定のための基準を必要としな
い、あるいは装置構成が単純である、等の長所を有して
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】逐次点測定法による真
直度測定に関して、「逐次点測定法による真直度測定の
考察」（日本機械学会論文集（Ｃ編）５７巻５４２号
１９９１年；小尾、古川）の論文が報告されている。こ
の論文によると、２点法による測定では、センサの傾き
が誤差の主要因となっていることが示されている。ま
た、３点法を含む多点法は、２点法の欠点とされる測定
中でのセンサの傾きの影響を排除することを目的として
いるが、新たに初期のセンサ位置校正誤差による測定誤
差が発生することが指摘されている。なお、上述の２点
法および３点法における２つの誤差要因のほかに、それ
ぞれのセンサ間において測定中にドリフトが発生した際
に測定誤差が生ずることはいうまでもない。

【０００５】このように、従来の逐次２点法において
は、センサの傾き、とくにピッチング誤差が、また、逐
次３点法においては、各センサの初期のセンサ位置校正
誤差が、それぞれ測定誤差を発生させていた。

【０００６】本発明の目的は、外乱振動の影響を受けに
くく、大型の被測定物の形状を高精度に測定することが
できる形状測定装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】一実施の形態を示す図１
に対応づけて説明すると、請求項１に記載の発明は、被
測定物４の被測定面４Ａ上の２測定点に互いに平行で周
波数の異なる２つの測定用レーザビームＸ１を照射する
測定用レーザビーム照射手段１，２と、２つの測定用レ
ーザビームＸ１を被測定面４Ａ上で走査する走査手段３
と、２測定点で反射される２つの測定用レーザビームＸ
１を受光する受光手段２４と、走査手段３，５１による
走査時に、受光手段２４における２つの測定用レーザビ
ームＸ１の干渉により生ずる明滅変化の周波数によって
算出された２つの測定用レーザビームＸ１の光路差に基
づき任意の２測定点の間の相対位置を計測する相対位置
計測手段５２と、２測定点に照射された測定用レーザビ
ームＸ１の、被測定物４を基準とするずれ角度を計測す
るビーム角計測手段７，２５と、ビーム角計測手段７，
２５により計測されたずれ角度に応じて、位置計測手段
５２により計測された２測定点における相対位置を補正
する補正手段５２と、補正手段５２により補正された２
測定点の相対位置を逐次積算することにより被測定面４
Ａの形状を算出する算出手段５２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に記載の形状測定装置において、ビーム角計測手
段は、被測定物４に対する角度が不変とされた反射平面
７と、互いに平行で周波数の異なる２つのビーム角計測
用レーザビームＸ２であって測定用レーザビームＸ１に
対する角度が不変とされたものを反射平面７に向けて照
射するビーム角計測用照射装置１，２と、反射平面７上
の２点で反射された２つのビーム角計測用レーザビーム
Ｘ２の光路差を介して求められた反射平面７の角度に基
づき、被測定物４を基準とする測定用レーザビームＸ１
のずれ角度を算出するビーム角度算出装置５２とを備え
るものである。請求項３に記載の発明は、請求項２に記
載の形状測定装置において、測定用レーザビーム照射手
段およびビーム角計測用照射装置は、互いに偏光方向が
直交し周波数の異なる２つのレーザ光を射出する１つの
光源１を共用し、２つのレーザ光のうちの一を測定用レ
ーザビームＸ１として、他をビーム角計測用レーザビー
ムＸ２として、それぞれ用いるものである。

【０００８】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と作用の項では、本発明を分かり易
くするために実施例の図を用いたが、これにより本発明
が実施例に限定されるものではない。

【０００９】

【発明の実施の形態】

−第１の実施の形態− 以下、図１および図２を用いて本発明による形状測定装
置の第１の実施の形態について説明する。図１におい
て、１はゼーマン効果の利用あるいは音響光学素子の使
用等により偏光方向が互いに直交する２周波のレーザ光
を発生させるレーザ光源、２は移動ステージ、３は移動
ステージ２をＡ方向に移動可能に支持するリニアガイ
ド、４は被測定面４Ａが形成された被測定物、５は被測
定物４を固定するベース、６はベース５に対して直角な
方向に固定された支持部材、７は支持部材６に取り付け
られた反射ミラーである。

【００１０】図１に示すように、移動ステージ２は、Ｂ
方向に回動可能に設けられた平行ガラス板１１と、偏光
ビームスプリッタ１２と、偏光ビームスプリッタ１２の
周囲に設けられた１／４λ板１３，１４と、１／４λ板
１３に対して平行に配置された反射ミラー１５と、１／
４λ板１４に対向して設けられたコーナーキューブ１６
と、１／２λ板１７と、１／２λ板１７を挟んで偏光ビ
ームスプリッタ１２の反対側に設けられた偏光ビームス
プリッタ１８と、偏光ビームスプリッタ１８の周囲に設
けられた１／４λ板１９，２０と、偏光ビームスプリッ
タ１８に並んで設けられた偏光ビームスプリッタ２１
と、偏光ビームスプリッタ２１の周囲に設けられた集光
レンズ２２，２３と、集光レンズ２２に対向して設けら
れた被検面用受光素子２４と、集光レンズ２３に対向し
て設けられた参照光用受光素子２５と、集光レンズ２３
および参照光用受光素子２５の間に設けられた絞り２６
とを備える。

【００１１】図２において、５０は制御装置、５１はリ
ニアガイド３に沿って移動ステージ２を駆動する移動ス
テージ駆動モータ、５２は被測定面４Ａの形状を演算す
るための演算装置、５３は移動ステージ２の位置を計測
するステージ位置計測装置である。制御装置５０は受光
素子２４，２５およびステージ位置計測装置５３の出力
信号を受けるとともに、移動ステージ駆動モータ５１お
よび演算装置５２を制御する。

【００１２】レーザ光源１から互いに偏光方向が直交し
（Ｐ偏光成分およびＳ偏光成分）、かつ周波の異なる２
つのレーザ光が移動ステージの移動方向（Ａ方向）に向
けて出射されると、この出射光は平行ガラス板１１に導
かれる。平行ガラス板１１は後述する平行ビームＸ１，
Ｘ２の光軸の間隔を調整するためのものであり、図１に
示すように平行ガラス板１１は光源１からの出射光の光
軸方向と直交する軸を中心としてＢ方向に回動可能とさ
れ、回動角度を変えることにより平行光の光軸間隔を変
化させることができる。なお、平行光の間隔を調整する
必要がない場合には平行ガラス板１１を省略することが
できる。

【００１３】平行ガラス板１１を通過した光は、偏光ビ
ームスプリッタ１２で分割され、Ｐ偏光成分は直進して
１／４λ板１４に入射し、Ｓ偏光成分は９０度折り曲げ
られて１／２λ板１７の方向に出射される。

【００１４】直進したＰ偏光成分の光は１／４λ板１４
を通過して円偏光になり、コーナーキューブ１６で反射
されて入射光路と所定距離だけ離れた平行な光路を戻
る。なお、コーナーキューブ１６に代えて、直角プリズ
ムを使用してもよく、あるいは集光レンズとその集光レ
ンズの焦点位置に設置した反射ミラーとを組合せること
により同様の機能をもたせることもできる。

【００１５】コーナーキューブ１６での反射により光路
を１８０度折り曲げられた光は、１／４λ板１４を再度
通過することにより、偏光ビームスプリッタ１２から出
射されて１／４λ板１４に入射した際の偏光方向と直交
する偏光となる。このためコーナーキューブ１６で反射
された光は偏光ビームスプリッタ１２で９０度折り曲げ
られて１／４λ板１３の方向に向う。

【００１６】偏光ビームスプリッタ１２で反射された光
は１／４λ板１３を通過して円偏光となり、反射ミラー
１５で反射された後、１／４λ板１３を再度通過する。
１／４λ板１３を２度通過することにより偏光方向を９
０度変えた光は、偏光ビームスプリッタ１２を通過し、
１／２λ板１７の方向に向う光となる。すなわち図１に
示すように、上述の偏光ビームスプリッタ１２から出射
されるＳ偏光成分の光と平行なＰ偏光成分の光となる。

【００１７】偏光ビームスプリッタ１２から１／２λ板
１７に向う互いに平行なＳ偏光成分の光およびＰ偏光成
分の光の間隔は、例えばコーナーキューブ１６の位置を
ずらすことにより調節することができる。しかし、コー
ナーキューブ１６の位置を変化させると、後述する受光
素子２４および２５における受光位置が変動するため、
コーナーキューブ１６の移動に合わせて受光素子２４お
よび２５の位置を再調整する必要がある。このため第１
の実施の形態では、上述のように、平行ガラス板１１の
回動角度を変えることによってレーザ光源１からの射出
光の偏光ビームスプリッタ１２への入射位置を変化させ
るようにし、これによりコーナーキューブ１６の位置を
変化させることなく、Ｓ偏光成分の光およびＰ偏光成分
の光の間隔を調節可能としている。

【００１８】偏光ビームスプリッタ１２から射出された
互いに平行なＳ偏光成分の光およびＰ偏光成分の光は１
／２λ板１７を通過する。このとき、平行なそれぞれの
光の偏光方向を４５度回転させるように、１／２λ板１
７が配置されている。

【００１９】１／２λ板１７により偏光方向が調整され
た互いに平行な２つのそれぞれの光は、偏光ビームスプ
リッタ１８によりさらに分割され、偏光ビームスプリッ
タ１８を透過する光は平行ビームＸ１として被測定面４
Ａの方向に向い、偏光ビームスプリッタ１８で反射され
る光は平行ビームＸ２として反射ミラー７の方向に向
う。図１に示すように、１／２λ板１７を経由した２つ
の光は偏光ビームスプリッタ１８の反射面に対して４５
度の角度で入射するので、平行ビームＸ１および平行ビ
ームＸ２のビーム間隔は同一であり、平行ビームＸ１の
２つのビーム光軸はＡ方向（図１において左右方向）
に、平行ビームＸ２の２つのビーム光軸は平行ビームＸ
１の照射方向（図１において上下方向）に、それぞれ分
離される。

【００２０】また、偏光ビームスプリッタ１８に入射す
る平行光のそれぞれは、偏光ビームスプリッタ１８の偏
光面に対し偏光方向が４５度回転しているため、平行ビ
ームＸ１および平行ビームＸ２のそれぞれの平行光どう
しの偏光方向は互いに等しく、平行ビームＸ１の偏光方
向と平行ビームＸ２の偏光方向とは互いに直交する。

【００２１】被測定面４Ａに向う平行ビームＸ１は１／
４λ板２０を通過した後、円偏光となり被測定面４Ａで
反射されて再び１／４λ板２０を通過する。１／４λ板
２０を２回通過することにより偏光方向が９０度回転し
た直線偏光の光となるので、この光は偏光ビームスプリ
ッタ１８で反射され、偏光ビームスプリッタ２１に入射
する。

【００２２】一方、反射ミラー７に向う平行ビームＸ２
は、１／４λ板１９を通過して円偏光となり、反射ミラ
ー７で反射された後、再び１／４λ板１９を通過して偏
光方向が９０度回転した直線偏光となるので、この光は
偏光ビームスプリッタ１８を透過し、偏光ビームスプリ
ッタ２１に入射する。

【００２３】反射ミラー７を経由して偏光ビームスプリ
ッタ２１に入射する光と被測定面４Ａを経由して偏光ビ
ームスプリッタ２１に入射する光とは互いに偏光方向が
９０度異なるため、両者は偏光ビームスプリッタ２１に
より再び分離され、被測定面４Ａを経由した２つの光は
レンズ２２を経由して受光素子２４へ、反射ミラー７を
経由した２つの光はレンズ２３および絞り２６を経由し
て受光素子２５へ、それぞれ入射する。

【００２４】このように受光素子２４には被測定面４Ａ
で反射された光が集光されるが、被測定面４Ａの測定部
分の傾きが大きくなるに従い、被測定面４Ａで反射され
るビームが平行ビームＸ１からずれてくる。これにより
受光素子２４上での集光の位置が受光素子２４の中心か
らずれてくるので、受光素子２４の受光面はある程度の
面積を確保する必要がある。しかし被測定面４Ａが平面
に近い形状であってその傾きが小さくなるように被測定
物４が設定されている場合には、受光素子２４は小型の
ものでよい。

【００２５】一方、受光素子２５には反射ミラー７で反
射された光が集光される。しかし上述のように、被測定
面４Ａの測定部分の傾きが大きいと偏光ビームスプリッ
タ２１へのビームの入射角度のずれも大きくなるので、
偏光ビームスプリッタ２１での光の分割が不完全なもの
となり、受光素子２５の方向へ向けて被測定面４Ａでの
反射光の一部が射出されるようになる。絞り２６はこの
ような光を遮断するためのものである。すなわち、被測
定面４Ａが大きく傾いている場合に発生する洩光は、受
光素子２５の中心からある程度大きくずれた位置に向け
て射出されるため、絞り２６を設置することにより洩光
だけを遮断することができ、これにより受光素子２５に
は反射ミラー７で反射された光のみが入射されることと
なる。

【００２６】次に、上述のように構成された第１の実施
の形態の形状測定装置を用いて形状測定を行う場合の動
作について説明する。被測定面４Ａを経由した光を受光
素子２４で、反射ミラー７を経由した光を受光素子２５
で、それぞれ受光した状態において、移動ステージ駆動
モータ５１を回転させ移動ステージ２をＡ方向に駆動す
ると、平行ビームＸ１の２点の照射位置が被測定面４Ａ
上を移動する。このとき、受光素子２４で受光した光の
明滅変化の周波数は、被測定面４Ａで反射される平行ビ
ームＸ１の２本の平行光の光路差の変化速度に比例す
る。また、受光素子２５で受光した光の明滅変化の周波
数は反射ミラー７で反射される平行ビームＸ２の２本の
平行光の光路差の変化速度に比例する。そして演算装置
５２では、受光素子２４，２５での受光の明滅変化の周
波数に基づき、反射ミラー７で反射される２本の平行光
の光路差および被測定面４Ａで反射される平行ビームＸ
１の光路差を随時算出する。なお、受光素子２４，２５
で受光される明滅変化の周波数に基づいて２つのビーム
の光路差を求める方法は、いわゆるヘテロダイン干渉法
として知られた技術であるので、ここではその詳細説明
を省略する。

【００２７】第１の実施の形態の装置では、被測定物４
がベース５に対して固定されており、反射ミラー７も支
持部材６を介してベース５に対して固定されているの
で、反射ミラー７の被測定物４に対する相対位置は不変
とされている。また、移動ステージ２の角度が正規の状
態（ピッチング角度がゼロの状態）において、平行ビー
ムＸ１はベース５に対して、また平行ビームＸ２は反射
ミラー７に対して、それぞれ垂直に入射するように設定
されており、しかも平行ビームＸ１，Ｘ２のビームはい
ずれもピッチング方向に即した方向に分離されているの
で、ピッチング誤差は反射ミラー７で反射される平行ビ
ームＸ２の光路差および被測定面４Ａで反射される平行
ビームＸ１の光路差の両者に対して比例した誤差をもた
らす。したがって、被測定面４Ａで反射される平行光の
光路差の測定値に含まれている移動ステージ２のピッチ
ング誤差を取り除くには、反射ミラー７で反射される平
行ビームＸ２の光路差に所定の係数を掛けたものを上述
の測定値から引けばよい。

【００２８】この係数は反射ミラー７で反射される平行
ビームＸ２および被測定面４Ａで反射される平行ビーム
Ｘ１のビーム間隔の比率により決定されるが、第１の実
施の形態では両者の平行ビームＸ１，Ｘ２のビーム間隔
を等しくしているので、この係数は１である。

【００２９】このような演算を演算装置５２において行
うことにより、移動ステージ２の駆動に伴って移動する
平行ビームＸ１の光路差の補正値が順次求められ、この
補正値は移動ステージ２のピッチング角度と無関係に、
その部位における被測定面４Ａの傾きに比例した値をと
る。

【００３０】上述の補正値は被測定面４Ａで反射される
平行光のビーム間隔ごとに測定される。ステージ位置計
測装置５３により検出される移動ステージ２の移動量が
ビーム間隔に到達するごとに、その時の平行光の光路差
の補正値が演算装置５２により演算される。この場合、
移動ステージ２を連続的に移動させてもよいし、またビ
ーム間隔分だけ移動する度に移動ステージの移動を停止
するようにしてもよい。

【００３１】以上のように求められた平行光の光路差の
補正値を演算装置５２によって逐次２点法の原理に従い
逐次的につなぎ合わせる（加算する）ことにより、被測
定面４Ａの形状が求められる。移動ステージ２の位置を
計測するステージ位置計測装置５３の精度が低いと、光
路差の積算が正常に行われず形状の測定誤差の原因とな
るが、被測定面４Ａが平面に近い形状であれば、測定点
が多少ずれても光路差はそれほど異ならないので測定誤
差も小さい。したがって、この場合にはステージ位置計
測装置５３の精度の許容範囲が広くなる。

【００３２】第１の実施の形態の装置では、被測定面４
Ａで反射される平行光の光路差の測定をヘテロダイン測
定法により行い、いわゆる差動干渉計を実現しており、
また、反射ミラー７で反射される平行光の光路差に基づ
いて移動ステージ２のピッチングを計測し、被測定面４
Ａで反射される平行光の光路差のピッチング誤差をキャ
ンセルするようにしているので、移動ステージ２の移動
機構としてエアースライド（静圧空気を介して案内する
機構）のような高精度の機構を必要とせず、通常の安価
な転がり軸受けを使用することができる。

【００３３】第１の実施の形態では、レーザ光源１から
射出された光をそのまま測定ビームとして使用している
が、平行光に分割する前の光路にビームエキスパンダ等
を挿入することにより測定光束を拡げ、被測定面４Ａ上
の測定に有害な周期的なうねりや加工時（研削時、研磨
時等）に形成される加工痕の影響を排除することも可能
である。また逆に、光束を絞ることにより微細な形状に
ついて測定することもできる。さらに、ビーム間隔を例
えば５〜１０ｍｍ以下とすれば、従来からレーザ測長で
問題となっている空気ゆらぎの影響をほとんど無視する
ことができるようになり、空気ゆらぎの影響が残る場合
であっても、さらに光路を覆うようにしたり、あるいは
複数回取込んだ測定値を平均化する等の対策を講じるこ
とにより対処可能である。

【００３４】第１の実施の形態では、移動ステージ２に
レーザ光源１を除く光学部品を搭載しているが、光路の
一部を移動ステージ２の外部に形成するようにしてもよ
く、また逆に、レーザ光源を移動ステージに搭載するよ
うにしてもよい。なお、第１の実施の形態の装置では、
平行ビームＸ１の光路差および平行ビームＸ２の光路差
が非常に小さいため、通常のレーザ測長で行われている
発振周波数の安定化は必要なく、レーザ光源１として安
価なレーザ光源を使用することができる。

【００３５】−第２の実施の形態− 以下、図３を用いて本発明による形状測定装置の第２の
実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態
と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略す
る。

【００３６】第２の実施の形態は、第１の実施の形態に
おけるビームスプリッタ１２、１／４λ板１３，１４、
コーナーキューブ１６等に代えて偏光素子３０を移動ス
テージ２Ａに設け、偏光素子３０により平行光を形成す
るようにしたものである。

【００３７】第２の実施の形態では、レーザ光源１から
射出された光は、ミラー３１で反射されて偏光素子３０
に入射する。偏光素子３０は方解石等の複屈折を有する
結晶より作られており、偏光方向によって屈折角が異な
る現象を利用し、レーザ光源１から射出光を分割する。
第２の実施の形態では、偏光素子３０のみで平行光を作
り出せるため、非常に簡単な構成とすることができる。
偏光素子３０の大きさに応じて一意に平行光のビーム間
隔が定まるため、第２の実施の形態は、ビーム間隔を変
化させる必要のない場合に適用される。

【００３８】−第３の実施の形態− 以下、図４を用いて本発明による形状測定装置の第３の
実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態
と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略す
る。

【００３９】第１の実施の形態が移動ステージ２を移動
させて被測定面４Ａを走査するのに対し、第３の実施の
形態では、光学系２Ｂを固定したまま移動装置４０によ
って被測定物４を移動させることにより、平行光を被測
定面４Ａ上で走査するようにしたものである。第３の実
施の形態では、光学系２Ｂはベース５に対して固定さ
れ、被測定物４は移動装置４０によりＣ方向に移動され
る。また、反射ミラー７は支持部材６を介して移動装置
４０に対して一体に取り付けられている。

【００４０】第３の実施の形態は被測定物４が比較的小
型の場合や、例えば、被測定物４が加工装置の移動ステ
ージに載置されており、加工中における被測定物４の形
状を測定するような場合に適用できる。後者の場合にお
いて、加工装置の移動ステージが第３の実施の形態にお
ける移動装置４０として機能する。

【００４１】

【発明の効果】請求項１〜３に記載の発明によれば、測
定用レーザビームの干渉により生ずる明滅変化の周波数
を介して２測定点の相対位置を計測し、測定用レーザビ
ームの被測定物を基準とする角度に応じて相対位置を補
正するようにしたので、被測定物の形状を正確に測定す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による形状測定装置の第１の実施の形態
を示す図。

【図２】第１の実施の形態の形状測定装置の制御ブロッ
ク図。

【図３】本発明による形状測定装置の第２の実施の形態
を示す図。

【図４】本発明による形状測定装置の第３の実施の形態
を示す図。

【符号の説明】

１ レーザ光源 ２ 移動ステージ ３ リニアガイド ４ 被測定物 ４Ａ 被測定面 ７ 反射ミラー ２４ 受光素子 ２５ 受光素子 ５１ 移動ステージ駆動モータ ５２ 演算装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定物の被測定面上の２測定点に互い
   に平行で周波数の異なる２つの測定用レーザビームを照
   射する測定用レーザビーム照射手段と、 前記２つの測定用レーザビームを前記被測定面上で走査
   する走査手段と、 前記２測定点で反射される前記２つの測定用レーザビー
   ムを受光する受光手段と、 前記走査手段による走査時に、前記受光手段における前
   記２つの測定用レーザビームの干渉により生ずる明滅変
   化の周波数によって算出された前記２つの測定用レーザ
   ビームの光路差に基づき任意の前記２測定点の間の相対
   位置を計測する相対位置計測手段と、 前記２測定点に照射された前記測定用レーザビームの、
   前記被測定物を基準とするずれ角度を計測するビーム角
   計測手段と、 前記ビーム角計測手段により計測された前記ずれ角度に
   応じて、前記位置計測手段により計測された前記２測定
   点における相対位置を補正する補正手段と、 前記補正手段により補正された前記２測定点の相対位置
   を逐次積算することにより前記被測定面の形状を算出す
   る算出手段とを備えることを特徴とする形状測定装置。
2. 【請求項２】 前記ビーム角計測手段は、前記被測定物
   に対する角度が不変とされた反射平面と、 互いに平行で周波数の異なる２つのビーム角計測用レー
   ザビームであって前記測定用レーザビームに対する角度
   が不変とされたものを前記反射平面に向けて照射するビ
   ーム角計測用照射装置と、 前記反射平面上の２点で反射された前記２つのビーム角
   計測用レーザビームの光路差を介して求められた前記反
   射平面の角度に基づき、前記被測定物を基準とする前記
   測定用レーザビームのずれ角度を算出するビーム角度算
   出装置とを備えることを特徴とする請求項１に記載の形
   状測定装置。
3. 【請求項３】 前記測定用レーザビーム照射手段および
   前記ビーム角計測用照射装置は、互いに偏光方向が直交
   し周波数の異なる２つのレーザ光を射出する１つの光源
   を共用し、前記２つのレーザ光のうちの一を前記測定用
   レーザビームとして、他を前記ビーム角計測用レーザビ
   ームとして、それぞれ用いることを特徴とする請求項２
   に記載の形状測定装置。