TWI633277B - Three-dimensional measuring device - Google Patents

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Abstract

本發明的目的在於提供能夠利用波長相異的光謀求測量範圍的擴大並且謀求測量效率的提升之三維測量裝置。
本發明的三維測量裝置1係具備：第1投光系統2A，係令第1波長光與第2波長光的合成光即第1光射入偏光分束器60的第1面60a；第2投光系統2B，係令第3波長光與第4波長光的合成光即第2光射入偏光分束器60的第2面60b；第1攝像系統4A，係能夠將從前述第2面60b射出的第1光的輸出光分離成第1波長光的輸出光及第2波長光的輸出光，分別予以攝像；及第2攝像系統4B，係能夠將從前述第1面60a射出的第2光的輸出光分離成第3波長光的輸出光及第4波長光的輸出光，分別予以攝像。

Description

三維測量裝置
本發明係有關測量被測量物形狀的三維測量裝置。
習知技術中，就測量被測量物形狀的三維測量裝置而言，已知有利用干涉儀的三維測量裝置。
在該種三維測量裝置中，所能夠測量的測量範圍(range)(動態範圍(dynamic range))為測量光的波長(例如1500nm(nanometer；奈米))的一半(例如750nm)。
因此，假若被測量物上存在測量光的波長的一半以上之高低差，會有測量範圍不夠，無法恰當地測量被測量物形狀之虞。相對地，當將測量光的波長增加時，會有解析度變粗，測量精度劣化之虞。
有鑒於此，近年來，有人提出利用波長相異的2種光進行測量來解決測量範圍不夠的三維測量裝置(參照例如下述之專利文獻1)。
在該種三維測量裝置中，係令第1波長光與第2波長光在合成的狀態下射入干涉光學系統(偏光分束器(beam splitter)等)，將從干涉光學系統射出的干涉光，藉由預定的光學分離手段(二向色鏡(dichroic mirror)等)進行波長分離，獲得第1波長光的干涉光及第2波長 光的干涉光。接著，根據對各波長光的干涉光個別進行攝像而得的干涉條紋圖像，進行被測量物的形狀測量。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1 日本國特開2010-164389號公報
要利用波長相異的2種光將三維測量的測量範圍進一步擴大時，只要將2種光的波長差更進一步縮小即可。2種光的波長愈接近，愈能夠將測量範圍加以擴大。
然而，2種光的波長愈接近，愈難以將2種光的波長適當地分離。
換言之，當欲以波長差小的2種光進行三維測量時，第1波長光的干涉光的攝像與第2波長光的干涉光的攝像必須分別在相異時序(timing)進行，有測量效率降低之虞。
在例如利用相移法(phase shift)的三維測量中，令相位以4個階段變化時必須取得4種圖像資料(data)，故在使用2種光的情形中，分別在相異時序而各需4次的攝像時間，共計需8次的攝像時間。
本發明乃係鑒於上述情事而研創，目的在於提供能夠利用波長相異的光謀求測量範圍的擴大並且謀求測量效率的提升之三維測量裝置。
以下，針對解決上述課題的各較佳手段，分項進行說明。另外，視需要，為相對應的手段附註其特有的作用效果。
手段1.一種三維測量裝置，係具備：預定的光學系統(特定光學系統)，係將射入的預定的光分割成兩道光，能夠將其中一道光作為測量光照射至被測量物且能夠將另一道光作為參考光照射至參考面，並且能夠將該兩道光重新合成予以射出；第1照射手段，係能夠射出要射入前述預定的光學系統的第1光；第2照射手段，係能夠射出要射入前述預定的光學系統的第2光；第1攝像手段，係能夠射入從前述預定的光學系統射出的前述第1光的輸出光；第2攝像手段，係能夠射入從前述預定的光學系統射出的前述第2光的輸出光；及圖像處理手段，係能夠根據藉由前述第1攝像手段及前述第2攝像手段進行攝像而得的干涉條紋圖像，執行前述被測量物的三維測量；令前述第1光與前述第2光分別射入前述預定的光學系統的相異位置；令前述第1光的輸出光與前述第2光的輸出光分別從前述預定的光學系統的相異位置射出；在前述構成下： 前述第1照射手段係，具備：第1波長光射出部，係能夠射出含有第1波長(例如491nm)的偏光之第1波長光；及/或第2波長光射出部，係能夠射出含有第2波長(例如540nm)的偏光之第2波長光；且構成為能夠射出含有前述第1波長的偏光及/或前述第2波長的偏光的前述第1光；前述第2照射手段係，具備：第3波長光射出部，係能夠射出含有第3波長(例如488nm)的偏光之第3波長光；及/或第4波長光射出部，係能夠射出含有第4波長(例如532nm)的偏光之第4波長光；且構成為能夠射出含有前述第3波長的偏光及/或前述第4波長的偏光的前述第2光；前述第1攝像手段係具備：第1波長光攝像部，係當含有前述第1波長的偏光的前述第1光射入前述預定的光學系統時，能夠對從前述預定的光學系統射出的前述第1光的輸出光所含的前述第1波長的偏光的輸出光進行攝像；及/或第2波長光攝像部，係當含有前述第2波長的偏光的前述第1光射入前述預定的光學系統時，能夠對從前述預定的光學系統射出的前述第1光的輸出光所含的前述第2波長的偏光的輸出光進行攝像；前述第2攝像手段係具備： 第3波長光攝像部，係當含有前述第3波長的偏光的前述第2光射入前述預定的光學系統時，能夠對從前述預定的光學系統射出的前述第2光的輸出光所含的前述第3波長的偏光的輸出光進行攝像；及/或第4波長光攝像部，係當含有前述第4波長的偏光的前述第2光射入前述預定的光學系統，能夠對從前述預定的光學系統射出的前述第2光的輸出光所含的前述第4波長的偏光的輸出光進行攝像。
另外，此處，從「預定的光學系統(特定光學系統)」輸出的「第1光的輸出光」係含有「第1光的參考光及測量光的合成光、或令該合成光發生干涉而得的干涉光」，「第2光的輸出光」係含有「第2光的參考光及測量光的合成光、或令該合成光發生干涉而得的干涉光」。以下亦同。
因此，「第1光的輸出光」所含的「第1波長的偏光的輸出光」係含有「第1波長的偏光的參考光及測量光的合成光、或令該合成光發生干涉而得的干涉光」，「第2波長的偏光的輸出光」係含有「第2波長的偏光的參考光及測量光的合成光、或令該合成光發生干涉而得的干涉光」。
此外，「第2光的輸出光」所含的「第3波長的偏光的輸出光」係含有「第3波長的偏光的參考光及測量光的合成光、或令該合成光發生干涉而得的干涉光」，「第4波長的偏光的輸出光」係含有「第4波長的偏光的參考光及測量光的合成光、或令該合成光發生干涉而得的干涉光」。
亦即，「預定的光學系統」係不只包括「令參考光及測量光在內部發生干涉後以干涉光的形式輸出的光學系統」，亦包括「沒有令參考光及測量光在內部發生干涉而是單純以合成光的形式輸出的光學系統」。其中，當從「預定的光學系統」輸出的「輸出光」為「合成光」時，為了拍攝「干涉條紋圖像」，便係至少在以「攝像手段」進行攝像前的階段，經預定的干涉手段而轉換成「干涉光」。
因此，能夠將以令光的干涉發生(對干涉條紋圖像進行攝像)為目的，而將射入的預定的光分割成兩道光，能夠將其中一道光作為測量光照射至被測量物且能夠將另一道光作為參考光照射至參考面，並且能夠將該兩道光重新合成予以射出的光學系統，稱為「干涉光學系統」。因此，在前述手段1中(在下述各手段中亦同)，亦可將「預定的光學系統(特定光學系統)」改稱為「干涉光學系統」。
此外，從「第1照射手段」射出的「第1光」係只要為至少含有「第1波長的偏光」及/或「第2波長的偏光」的光即可，亦可為含有之後於「預定的光學系統」等中去除(cut)的其他多餘成分的光(例如「無偏光」和「圓偏光」)。
同樣地，從「第1波長光射出部」射出的「第1波長光」係只要為至少含有「第1波長的偏光」的光即可，亦可為含有其他多餘成分的光，從「第2波長光射出部」射出的「第2波長光」係只要為至少含有 「第2波長的偏光」的光即可，亦可為含有其他多餘成分的光。
此外，從「第2照射手段」射出的「第2光」係只要為至少含有「第3波長的偏光」及/或「第4波長的偏光」的光即可，亦可為含有之後於「預定的光學系統」中去除的其他多餘成分的光(例如「無偏光」和「圓偏光」)。
同樣地，從「第3波長光射出部」射出的「第3波長光」係只要為至少含有「第3波長的偏光」的光即可，亦可為含有其他多餘成分的光，從「第4波長光射出部」射出的「第4波長光」係只要為至少含有「第4波長的偏光」的光即可，亦可為含有其他多餘成分的光。
依據前述手段1，將「第1光」與「第2光」分別從預定的光學系統的相異位置射入，藉此，「第1光」與「第2光」便在沒有相互干涉下個別地從預定的光學系統的相異位置射出。
藉此，就「第1光」所含的偏光(「第1波長的偏光」及/或「第2波長的偏光」)、與「第2光」所含的偏光(「第3波長的偏光」及/或「第4波長的偏光」)而言，便能夠使用波長接近的兩種偏光。結果，能夠利用波長接近的兩種偏光將三維測量的測量範圍更進一步擴大。尤其在本手段中，最多能夠利用四種波長相異的光，故亦能夠將測量範圍飛躍性地擴大。
除此之外，能夠同時地個別進行「第1光的輸出光(「第1波長的偏光的輸出光」及/或「第2波長的偏光的輸出光」)」的攝像、與「第2光的輸出光(「第3波長的偏光的輸出光」及/或「第4波長的偏光的輸出光」)」的攝像。結果，能夠縮短總體的攝像時間，從而能夠謀求測量效率的提升。尤其在本手段中，最多能夠對四種偏光的輸出光同時地個別進行攝像，故亦能夠令測量效率等飛躍性地提升。
另外，當使用複數種光時，雖然亦可考慮使用複數組干涉光學系統(干涉儀模組)來測量被測量物的構成，但在此種構成中，作為基準的參考面係按各干涉光學系統而異，讓參考光與測量光產生光路差的光路區間在複數道光間會不同，有測量精度降低之虞。此外，難以令複數組干涉光學系統的光路長正確達到一致，其調整作業亦會成為非常困難的作業。
關於這點，本手段係構成為對具備單一個作為基準的參考面的單一組干涉光學系統(預定的光學系統)使用複數種光，故，讓參考光與測量光產生光路差的光路區間在複數道光間會相同。結果，能夠防止因具備複數組干涉光學系統而致生的各種弊病。
此外，在本手段中，係例如能夠將使用「第1波長的偏光」及「第3波長的偏光」兩種偏光進行的測量、與使用「第2波長的偏光」及「第4波長的偏光」兩種偏光進行的測量，相應於被測量物的種類進行切換。亦即，依據本手段，既利用波長接近的兩種偏光謀 求測量範圍的擴大，亦能夠相應於被測量物的種類切換光的種類(波長)。結果，能夠謀求便利性和泛用性的提升。
例如對不適合紅色系光的晶圓(wafer)基板等被測量物，係能夠進行使用「第1波長的偏光」及「第3波長的偏光」兩種偏光(例如491nm與488nm的藍色系的兩道光)進行的測量，另一方面，對不適合藍色系光的銅等被測量物係能夠進行使用「第2波長的偏光」及「第4波長的偏光」兩種偏光(例如540nm與532nm的綠色系的兩道光)進行的測量。當然，各偏光的波長並不限於上述例示，亦可採用其他波長的偏光。
手段2.一種三維測量裝置，係具備：預定的光學系統(特定光學系統)，係將射入的預定的光分割成偏光方向彼此正交的兩道偏光，將其中一道偏光作為測量光照射至被測量物且將另一道偏光作為參考光照射至參考面，並且能夠將該兩道偏光重新合成予以射出；第1照射手段，係能夠射出要射入前述預定的光學系統的第1光；第2照射手段，係能夠射出要射入前述預定的光學系統的第2光；第1攝像手段，係能夠射入從前述預定的光學系統射出的前述第1光的輸出光；第2攝像手段，係能夠射入從前述預定的光學系統射出的前述第2光的輸出光；及 圖像處理手段，係能夠根據藉由前述第1攝像手段及前述第2攝像手段進行攝像而得的干涉條紋圖像，執行前述被測量物的三維測量；令前述第1光與前述第2光分別射入前述預定的光學系統的相異位置；前述預定的光學系統係：將前述第1光分割成由具有第1偏光方向的偏光(例如P偏光)構成的前述參考光、及由具有第2偏光方向的偏光(例如S偏光)構成的前述測量光；將前述第2光分割成由具有前述第2偏光方向的偏光構成的前述參考光、及由具有前述第1偏光方向的偏光構成的前述測量光；令重新合成出的前述第1光的輸出光與前述第2光的輸出光分別從前述預定的光學系統的相異位置射出；在前述構成下：前述第1照射手段係，具備：第1波長光射出部，係能夠射出含有第1波長的偏光之第1波長光；及/或第2波長光射出部，係能夠射出含有第2波長的偏光之第2波長光；且構成為能夠射出含有前述第1波長的偏光及/或前述第2波長的偏光的前述第1光；前述第2照射手段係，具備：第3波長光射出部，係能夠射出含有第3波長的偏光之第3波長光；及/或 第4波長光射出部，係能夠射出含有第4波長的偏光之第4波長光；且構成為能夠射出含有前述第3波長的偏光及/或前述第4波長的偏光的前述第2光；前述第1攝像手段係具備：第1波長光攝像部，係當含有前述第1波長的偏光的前述第1光射入前述預定的光學系統時，能夠對從前述預定的光學系統射出的前述第1光的輸出光所含的前述第1波長的偏光的輸出光進行攝像；及/或第2波長光攝像部，係當含有前述第2波長的偏光的前述第1光射入前述預定的光學系統時，能夠對從前述預定的光學系統射出的前述第1光的輸出光所含的前述第2波長的偏光的輸出光進行攝像；前述第2攝像手段係具備：第3波長光攝像部，係當含有前述第3波長的偏光的前述第2光射入前述預定的光學系統時，能夠對從前述預定的光學系統射出的前述第2光的輸出光所含的前述第3波長的偏光的輸出光進行攝像；及/或第4波長光攝像部，係當含有前述第4波長的偏光的前述第2光射入前述預定的光學系統，能夠對從前述預定的光學系統射出的前述第2光的輸出光所含的前述第4波長的偏光的輸出光進行攝像。
依據前述手段2，將「第1光(「第1波長的偏光」及/或「第2波長的偏光」)」與「第2光(「第3波長的偏光」及/或「第4波長的偏光」)」分別從預定 的光學系統的相異位置射入，藉此，「第1光」的參考光及測量光與「第2光」的參考光及測量光分別分割成相異的偏光成分(P偏光或S偏光)，故射入預定的光學系統的「第1光」與「第2光」便在沒有相互干涉下個別地從預定的光學系統射出。
因此，依據前述手段2，能夠利用以邁克生干涉儀(Michelson interferometer)和馬赫-岑得干涉儀(Mach-zehnder interferometer)的原理為基礎之比較簡單的構成來實現前述手段1的構成。
手段3.一種三維測量裝置，係具備：預定的光學系統(特定光學系統)，係將射入的預定的光分割成兩道光，能夠將其中一道光作為測量光照射至被測量物且能夠將另一道光作為參考光照射至參考面，並且能夠將該兩道光重新合成予以射出；第1照射手段，係能夠射出要射入前述預定的光學系統的第1輸入輸出部的第1光；第2照射手段，係能夠射出要射入前述預定的光學系統的第2輸入輸出部的第2光；第1攝像手段，係能夠射入藉由將前述第1光射入前述第1輸入輸出部而從前述第2輸入輸出部射出的前述第1光的輸出光；第2攝像手段，係能夠射入藉由將前述第2光射入前述第2輸入輸出部而從前述第1輸入輸出部射出的前述第2光的輸出光；及 圖像處理手段，係能夠根據藉由前述第1攝像手段及前述第2攝像手段進行攝像而得的干涉條紋圖像，執行前述被測量物的三維測量；前述第1照射手段係，具備：第1波長光射出部，係能夠射出含有第1波長的偏光之第1波長光；及/或第2波長光射出部，係能夠射出含有第2波長的偏光之第2波長光；且構成為能夠射出含有前述第1波長的偏光及/或前述第2波長的偏光的前述第1光；前述第2照射手段係，具備：第3波長光射出部，係能夠射出含有第3波長的偏光之第3波長光；及/或第4波長光射出部，係能夠射出含有第4波長的偏光之第4波長光；且構成為能夠射出含有前述第3波長的偏光及/或前述第4波長的偏光的前述第2光；前述第1攝像手段係具備：第1波長光攝像部，係當含有前述第1波長的偏光的前述第1光射入前述第1輸入輸出部時，能夠對從前述第2輸入輸出部射出的前述第1光的輸出光所含的前述第1波長的偏光的輸出光進行攝像；及/或第2波長光攝像部，係當含有前述第2波長的偏光的前述第1光射入前述第1輸入輸出部時，能夠對從前述第2輸入輸出部射出的前述第1光的輸出光所含的前述第2波長的偏光的輸出光進行攝像； 前述第2攝像手段係具備：第3波長光攝像部，係當含有前述第3波長的偏光的前述第2光射入前述第2輸入輸出部時，能夠對從前述第1輸入輸出部射出的前述第2光的輸出光所含的前述第3波長的偏光的輸出光進行攝像；及/或第4波長光攝像部，係當含有前述第4波長的偏光的前述第2光射入前述第2輸入輸出部時，能夠對從前述第1輸入輸出部射出的前述第2光的輸出光所含的前述第4波長的偏光的輸出光進行攝像。
依據前述手段3，將「第1光(「第1波長的偏光」及/或「第2波長的偏光」)」與「第2光(「第3波長的偏光」及/或「第4波長的偏光」)」分別從預定的光學系統的相異位置(第1輸入輸出部及第2輸入輸出部)射入，藉此，「第1光」與「第2光」便分別朝相反方向行走於相同的光路，在沒有相互干涉下個別地從預定的光學系統的相異位置(第1輸入輸出部及第2輸入輸出部)射出。結果，達到與前述手段1等相同的作用效果。
另外，為了讓前述手段3的構成更恰當地發揮功能，更佳為「在將前述被測量物設為與前述參考面相同的平面的情形中，要射入前述第1輸入輸出部的前述第1光(「第1波長的偏光」及/或「第2波長的偏光」)的偏光方向與從該第1輸入輸出部射出的前述第2光(「第3波長的偏光」及/或「第4波長的偏光」)的輸出光的偏光方向成為相同，且，要射入前述第2輸入輸出部的前述第2光(「第3波長的偏光」及/或「第4波 長的偏光」)的偏光方向與從該第2輸入輸出部射出的前述第1光(「第1波長的偏光」及/或「第2波長的偏光」)的輸出光的偏光方向成為相同」。在下述手段中亦同。
同樣地，更佳為「在令將前述第1光射入前述第1輸入輸出部的入射方向與將前述第2光射入前述第2輸入輸出部的入射方向在含有該兩入射方向的平面上一致的情形中，前述第1光(「第1波長的偏光」及/或「第2波長的偏光」)的偏光方向、與前述第2光(「第3波長的偏光」及/或「第4波長的偏光」)的偏光方向相差90°」。
此外，更佳為「在前述預定的光學系統中，在同一軸線上朝同一方向(例如射往被測量物和參考面)的前述第1光(「第1波長的偏光」及/或「第2波長的偏光」)或其測量光或參考光的偏光方向、與前述第2光(「第3波長的偏光」及/或「第4波長的偏光」)或其測量光或參考光的偏光方向相差90°」。
手段4.一種三維測量裝置，係具備：偏光分束器，係具有將射入的預定的光分割成偏光方向彼此正交的兩道偏光之交界面，將該所分割的其中一道偏光作為測量光照射至被測量物且將另一道偏光作為參考光照射至參考面，並且能夠將該兩道偏光重新合成予以射出；第1照射手段，係能夠射出要射入夾著前述交界面相鄰的前述偏光分束器的第1面及第2面當中成為第1輸入輸出部的前述第1面的第1光； 第2照射手段，係能夠射出要射入前述偏光分束器的成為第2輸入輸出部的前述第2面的第2光；第一1/4波長板，係配置在射入射出前述參考光的前述偏光分束器的第3面與前述參考面之間；第二1/4波長板，係配置在射入射出前述測量光的前述偏光分束器的第4面與前述被測量物之間；第1攝像手段，係能夠射入藉由將前述第1光射入前述偏光分束器的前述第1面而從前述第2面射出的前述第1光的輸出光；第2攝像手段，係能夠射入藉由將前述第2光射入前述偏光分束器的前述第2面而從前述第1面射出的前述第2光的輸出光；及圖像處理手段，係能夠根據藉由前述第1攝像手段及前述第2攝像手段進行攝像而得的干涉條紋圖像，執行前述被測量物的三維測量；前述第1照射手段係，具備：第1波長光射出部，係能夠射出含有第1波長的偏光之第1波長光；及/或第2波長光射出部，係能夠射出含有第2波長的偏光之第2波長光；且構成為能夠射出含有前述第1波長的偏光及/或前述第2波長的偏光的前述第1光；前述第2照射手段係，具備：第3波長光射出部，係能夠射出含有第3波長的偏光之第3波長光；及/或 第4波長光射出部，係能夠射出含有第4波長的偏光之第4波長光；且構成為能夠射出含有前述第3波長的偏光及/或前述第4波長的偏光的前述第2光；前述第1攝像手段係具備：第1波長光攝像部，係當含有前述第1波長的偏光的前述第1光射入前述第1面時，能夠對從前述第2面射出的前述第1光的輸出光所含的前述第1波長的偏光的輸出光進行攝像；及/或第2波長光攝像部，係當含有前述第2波長的偏光的前述第1光射入前述第1面時，能夠對從前述第2面射出的前述第1光的輸出光所含的前述第2波長的偏光的輸出光進行攝像；前述第2攝像手段係具備：第3波長光攝像部，係當含有前述第3波長的偏光的前述第2光射入前述第2面時，能夠對從前述第1面射出的前述第2光的輸出光所含的前述第3波長的偏光的輸出光進行攝像；及/或第4波長光攝像部，係當含有前述第4波長的偏光的前述第2光射入前述第2面時，能夠對從前述第1面射出的前述第2光的輸出光所含的前述第4波長的偏光的輸出光進行攝像。
依據前述手段4，能夠利用以邁克生干涉儀的原理為基礎的比較簡單的構成來實現前述手段1等的構成。
「偏光分束器」係具有在其交界面讓具有第1偏光方向的偏光(例如P偏光)透射、將具有第2偏光方向的偏光(例如S偏光)反射的功能。因此，從偏光分束器的第1面射入的第1光便例如分割成由具有第1偏光方向的偏光(例如P偏光)構成的參考光、及由具有第2偏光方向的偏光(例如S偏光)構成的測量光，從偏光分束器的第2面射入的第2光便例如分割成由具有第2偏光方向的偏光(例如S偏光)構成的參考光、及由具有第1偏光方向的偏光(例如P偏光)構成的測量光。在下述手段中亦同。
亦即，將「第1光(「第1波長的偏光」及/或「第2波長的偏光」)」與「第2光(「第3波長的偏光」及/或「第4波長的偏光」)」分別從預定的光學系統的相異位置(第1面及第2面)射入，藉此，「第1光」的參考光及測量光與「第2光」的參考光及測量光分別分割成相異的偏光成分(P偏光或S偏光)，故「第1光」與「第2光」便在沒有相互干涉下個別地從預定的光學系統射出。
另外，當使用波長相異的複數道光時，全部的光所共同使用的前述「1/4波長板」係有各光的波長差愈大，愈無法恰當地發揮功能之虞。因此，雖然亦取決於「1/4波長板」的性能，但要達到至少讓「1/4波長板」恰當地發揮功能之程度，更佳為使用波長差小的光，這不僅指「第1光(「第1波長的偏光」及/或「第2波長的偏光」)」與「第2光(「第3波長的偏光」及/或「第 4波長的偏光」)」的關係，亦指「第1光」所含的「第1波長的偏光」與「第2波長的偏光」的關係及「第2光」所含的「第3波長的偏光」與「第4波長的偏光」的關係。
手段5.一種三維測量裝置，係具備：第1照射手段，係能夠射出第1光；第2照射手段，係能夠射出第2光；作為第1輸入輸出部的第1偏光分束器，係將從前述第1照射手段射入的前述第1光分割成偏光方向彼此正交的兩道偏光，能夠將其中一道偏光作為測量光照射至被測量物且能夠將另一道偏光作為參考光照射至參考面，並且能夠將經前述被測量物而射入的前述第2光的測量光與經前述參考面而射入的前述第2光的參考光合成予以射出；作為第2輸入輸出部的第2偏光分束器，係將從前述第2照射手段射入的前述第2光分割成偏光方向彼此正交的兩道偏光，能夠將其中一道偏光作為測量光照射至被測量物且能夠將另一道偏光作為參考光照射至參考面，並且能夠將經前述被測量物而射入的前述第1光的測量光與經前述參考面而射入的前述第1光的參考光合成予以射出；第一1/4波長板，係配置在前述第1偏光分束器與前述參考面之間；第二1/4波長板，係配置在前述第1偏光分束器與前述被測量物之間； 第三1/4波長板，係配置在前述第2偏光分束器與前述參考面之間；第四1/4波長板，係配置在前述第2偏光分束器與前述被測量物之間；第1攝像手段，係能夠射入藉由將前述第1光射入前述第1偏光分束器而從前述第2偏光分束器射出的前述第1光的輸出光；第2攝像手段，係能夠射入藉由將前述第2光射入前述第2偏光分束器而從前述第1偏光分束器射出的前述第2光的輸出光；及圖像處理手段，係能夠根據藉由前述第1攝像手段及前述第2攝像手段進行攝像而得的干涉條紋圖像，執行前述被測量物的三維測量；前述第1照射手段係，具備：第1波長光射出部，係能夠射出含有第1波長的偏光之第1波長光；及/或第2波長光射出部，係能夠射出含有第2波長的偏光之第2波長光；且構成為能夠射出含有前述第1波長的偏光及/或前述第2波長的偏光的前述第1光；前述第2照射手段係，具備：第3波長光射出部，係能夠射出含有第3波長的偏光之第3波長光；及/或第4波長光射出部，係能夠射出含有第4波長的偏光之第4波長光； 且構成為能夠射出含有前述第3波長的偏光及/或前述第4波長的偏光的前述第2光；前述第1攝像手段係具備：第1波長光攝像部，係當含有前述第1波長的偏光的前述第1光射入前述第1偏光分束器時，能夠對從前述第2偏光分束器射出的前述第1光的輸出光所含的前述第1波長的偏光的輸出光進行攝像；及/或第2波長光攝像部，係當含有前述第2波長的偏光的前述第1光射入前述第1偏光分束器時，能夠對從前述第2偏光分束器射出的前述第1光的輸出光所含的前述第2波長的偏光的輸出光進行攝像；前述第2攝像手段係具備：第3波長光攝像部，係當含有前述第3波長的偏光的前述第2光射入前述第2偏光分束器時，能夠對從前述第1偏光分束器射出的前述第2光的輸出光所含的前述第3波長的偏光的輸出光進行攝像；及/或第4波長光攝像部，係當含有前述第4波長的偏光的前述第2光射入前述第2偏光分束器時，能夠對從前述第1偏光分束器射出的前述第2光的輸出光所含的前述第4波長的偏光的輸出光進行攝像。
依據前述手段5，能夠利用以馬赫-岑得干涉儀的原理為基礎的比較簡單的構成來實現前述手段1等的構成。
手段6.一種三維測量裝置，係具備： 偏光分束器，係具有令具有第1偏光方向的偏光(例如P偏光)透射或反射、令具有第2偏光方向的偏光(例如S偏光)反射或透射之交界面；第1照射手段，係能夠射出要射入夾著前述交界面相鄰的前述偏光分束器的第1面及第2面當中成為第1輸入輸出部的前述第1面、含有具有前述第1偏光方向的偏光的第1光；第2照射手段，係能夠射出要射入前述偏光分束器的成為第2輸入輸出部的前述第2面、含有具有前述第2偏光方向的偏光的第2光；1/4波長板，係以與射出在前述交界面透射或反射的第1光及在前述交界面反射或透射的第2光的前述偏光分束器的預定面(例如第3面或第4面)相對向之方式配置；半鏡(half mirror)(參考面)，係在前述偏光分束器側的相反側以與前述1/4波長板相對向之方式配置，讓經前述1/4波長板而照射的光的一部分作為測量光透射而照射至被測量物，且將剩下的光作為參考光予以反射；第1攝像手段，係能夠射入藉由將前述第1光射入前述偏光分束器的前述第1面而從前述第2面射出的前述第1光的輸出光；第2攝像手段，係能夠射入藉由將前述第2光射入前述偏光分束器的前述第2面而從前述第1面射出的前述第2光的輸出光；及 圖像處理手段，係能夠根據藉由前述第1攝像手段及前述第2攝像手段進行攝像而得的干涉條紋圖像，執行前述被測量物的三維測量；前述第1照射手段係，具備：第1波長光射出部，係能夠射出含有第1波長的偏光之第1波長光；及/或第2波長光射出部，係能夠射出含有第2波長的偏光之第2波長光；且構成為能夠射出含有前述第1波長的偏光及/或前述第2波長的偏光的前述第1光；前述第2照射手段係，具備：第3波長光射出部，係能夠射出含有第3波長的偏光之第3波長光；及/或第4波長光射出部，係能夠射出含有第4波長的偏光之第4波長光；且構成為能夠射出含有前述第3波長的偏光及/或前述第4波長的偏光的前述第2光；前述第1攝像手段係具備：第1波長光攝像部，係當含有前述第1波長的偏光的前述第1光射入前述第1面時，能夠對從前述第2面射出的前述第1光的輸出光所含的前述第1波長的偏光的輸出光進行攝像；及/或第2波長光攝像部，係當含有前述第2波長的偏光的前述第1光射入前述第1面時，能夠對從前述第2面射出的前述第1光的輸出光所含的前述第2波長的偏光的輸出光進行攝像； 前述第2攝像手段係具備：第3波長光攝像部，係當含有前述第3波長的偏光的前述第2光射入前述第2面時，能夠對從前述第1面射出的前述第2光的輸出光所含的前述第3波長的偏光的輸出光進行攝像；及/或第4波長光攝像部，係當含有前述第4波長的偏光的前述第2光射入前述第2面時，能夠對從前述第1面射出的前述第2光的輸出光所含的前述第4波長的偏光的輸出光進行攝像。
依據前述手段6，能夠利用以菲左干涉儀(Fizeau interferometer)的原理為基礎的比較簡單的構成來實現前述手段1等的構成。
手段7.如手段3至6中任一項之三維測量裝置，其中具備：第1導光手段，係令從前述第1照射手段射出的第1光的至少一部分往前述第1輸入輸出部射入，並且令從前述第1輸入輸出部射出的前述第2光的輸出光的至少一部分往前述第2攝像手段射入；及第2導光手段，係令從前述第2照射手段射出的第2光的至少一部分往前述第2輸入輸出部射入，並且令從前述第2輸入輸出部射出的第1光的輸出光的至少一部分往前述第1攝像手段射入。
依據前述手段7，能夠利用比較簡單的構成來實現前述手段3等的構成。
例如，可舉出一構成例，即「具備：第1無偏光分束器(半鏡等)，係讓從前述第1照射手段射出的第1光的一部分透射且將剩下的部分反射，令該第1光的透射光或反射光往前述第1輸入輸出部射入，並且讓從前述第1輸入輸出部射出的第2光的輸出光的一部分透射且將剩下的部分反射，令該第2光的透射光或反射光往前述第2攝像手段射入；及第2無偏光分束器(半鏡等)，係讓從前述第2照射手段射出的第2光的一部分透射且將剩下的部分反射，令該第2光的透射光或反射光往前述第2輸入輸出部射入，並且讓從前述第2輸入輸出部射出的第1光的輸出光的一部分透射且將剩下的部分反射，令該第1光的透射光或反射光往前述第1攝像手段射入」。
手段8.如手段7之三維測量裝置，其中前述第1照射手段係具備：第1光隔離器(isolator)，係僅讓從前述第1波長光射出部射出的一方向的光透射且將相反方向的光遮斷；及/或第2光隔離器，係僅讓從前述第2波長光射出部射出的一方向的光透射且將相反方向的光遮斷；前述第2照射手段係具備：第3光隔離器，係僅讓從前述第3波長光射出部射出的一方向的光透射且將相反方向的光遮斷；及/或第4光隔離器，係僅讓從前述第4波長光射出部射出的一方向的光透射且將相反方向的光遮斷。
就前述手段7的導光手段而言，例如，在具備無偏光分束器的情形中，當該無偏光分束器讓從輸入輸出部射出的光的一部分透射且將剩下的部分反射，令該光的透射光或反射光其中一道往攝像手段射入時，沒有射入該攝像手段的另一道光係朝向照射手段。假若該光射入了光源(波長光射出部)，係有光源損傷導致動作變得不穩定之虞。
相對於此，依據本手段8，藉由具備光隔離器，能夠防止光源的損傷和不穩定化等。
手段9.如手段1至8中任一項之三維測量裝置，其中前述第1照射手段係具備：第1合成手段，係能夠將從前述第1波長光射出部射出的前述第1波長光及從前述第2波長光射出部射出的前述第2波長光合成作為前述第1光；前述第2照射手段係具備：第2合成手段，係能夠將從前述第3波長光射出部射出的前述第3波長光及從前述第4波長光射出部射出的前述第4波長光合成作為前述第2光；前述第1攝像手段係具備：第1分離手段，係當含有前述第1波長的偏光及前述第2波長的偏光的前述第1光從前述第1照射手段射出時，能夠將(例如前述從第2輸入輸出部射出的)前述第1光的輸出光分離成前述第1波長的偏光的輸出光、及前述第2波長的偏光的輸出光；前述第2攝像手段係具備： 第2分離手段，係當含有前述第3波長的偏光及前述第4波長的偏光的前述第2光從前述第2照射手段射出時，能夠將(例如從前述第1輸入輸出部射出的)前述第2光的輸出光分離成前述第3波長的偏光的輸出光、及前述第4波長的偏光的輸出光。
依據前述手段9，令第1波長光與第2波長光在合成的狀態下射入預定的光學系統(偏光分束器等)，將從預定的光學系統射出的輸出光，藉由分離手段(二向色鏡等)進行波長分離，而能夠獲得第1波長的偏光的輸出光、及第2波長的偏光的輸出光。
同樣地，令第3波長光與第4波長光在合成的狀態下射入預定的光學系統(偏光分束器等)，將從預定的光學系統射出的輸出光，藉由分離手段(二向色鏡等)進行波長分離，而能夠獲得第3波長的偏光的輸出光、及第4波長的偏光的輸出光。
結果，能夠使用與習知技術相同的干涉光學系統(預定的光學系統)，故能夠謀求構成的簡化。此外，依據本手段，最多能夠同時利用4種光，故能夠謀求測量範圍的更進一步擴大及測量效率的更進一步提升。
因此，當藉由第1合成手段合成「第1波長的偏光」與「第2波長的偏光」時，「第1光」所含的「第1波長的偏光」與「第2波長的偏光」係較佳為波長相差至能夠以第1分離手段(二向色鏡等)分離之程度的偏光。同樣地，當藉由第2合成手段合成「第3波長 的偏光」與「第4波長的偏光」時，「第2光」所含的「第3波長的偏光」與「第4波長的偏光」係較佳為波長相差至能夠以第2分離手段(二向色鏡等)分離之程度的偏光。
手段10.如手段1至9中任一項之三維測量裝置，其中具備：第1相移手段，係給前述第1波長的偏光的前述參考光與前述測量光之間賦予相對性的相位差；及/或第2相移手段，係給前述第2波長的偏光的前述參考光與前述測量光之間賦予相對性的相位差；並且具備：第3相移手段，係給前述第3波長的偏光的前述參考光與前述測量光之間賦予相對性的相位差；及/或第4相移手段，係給前述第4波長的偏光的前述參考光與前述測量光之間賦予相對性的相位差；前述圖像處理手段係具備：第1測量值取得手段，係能夠根據藉由前述第1波長光攝像部對藉由前述第1相移手段而相移成複數種(例如4種)的前述第1波長的偏光的輸出光進行攝像而得的複數種干涉條紋圖像，藉由相移法進行前述被測量物的形狀測量，取得該測量值作為第1測量值；及/或第2測量值取得手段，係能夠根據藉由前述第2波長光攝像部對藉由前述第2相移手段而相移成複數種(例如4種)的前述第2波長的偏光的輸出光進行攝像而得的複數種干涉條紋圖像，藉由相移法進行前述被測量物的形狀測量，取得該測量值作為第2測量值； 並且具備：第3測量值取得手段，係能夠根據藉由前述第3波長光攝像部對藉由前述第3相移手段而相移成複數種(例如4種)的前述第3波長的偏光的輸出光進行攝像而得的複數種干涉條紋圖像，藉由相移法進行前述被測量物的形狀測量，取得該測量值作為第3測量值；及/或第4測量值取得手段，係能夠根據藉由前述第4波長光攝像部對藉由前述第4相移手段而相移成複數種(例如4種)的前述第4波長的偏光的輸出光進行攝像而得的複數種干涉條紋圖像，藉由相移法進行前述被測量物的形狀測量，取得該測量值作為第4測量值；具備高度資訊取得手段，係能夠取得根據前述第1測量值及/或前述第2測量值、以及前述第3測量值及/或前述第4測量值而給定的高度資訊，作為前述被測量物的高度資訊。
在利用相移法的習知技術的三維測量裝置中，例如令相位以4個階段變化，必須拍攝與4個階段對應的4種干涉條紋圖像。因此，當為了提升測量範圍而使用波長差小的2種光時，分別在相異時序而各需4次的攝像時間，共計需8次的攝像時間。
相對於此，依據本手段10，能夠同時地個別進行「第1光的輸出光(「第1波長的偏光的輸出光」及/或「第2波長的偏光的輸出光」)」的攝像、與「第2光的輸出光(「第3波長的偏光的輸出光」及/或「第4波長的偏光的輸出光」)」的攝像。因此，例如能夠以共 計4次的攝像時間，最多取得4種光的共計16種(4×4種)的干涉條紋圖像。結果，能夠縮短總體的攝像時間，從而能夠謀求測量效率更進一步的提升。
手段11.如手段10之三維測量裝置，其中具備：第1分光手段，係將前述第1波長的偏光的輸出光分割成複數道光；及第1濾光(filter)手段，係作為前述第1相移手段，對藉由前述第1分光手段分割出的複數道分割光中至少藉由前述相移法進行的測量所需道數(例如四道)的分割光分別賦予相異相位差；以及/或第2分光手段，係將前述第2波長的偏光的輸出光分割成複數道光；及第2濾光手段，係作為前述第2相移手段，對藉由前述第2分光手段分割出的複數道分割光中至少藉由前述相移法進行的測量所需道數(例如四道)的分割光分別賦予相異相位差；並且具備：第3分光手段，係將前述第3波長的偏光的輸出光分割成複數道光；及第3濾光手段，係作為前述第3相移手段，對藉由前述第3分光手段分割出的複數道分割光中至少藉由前述相移法進行的測量所需道數(例如四道)的分割光分別賦予相異相位差；以及/或 第4分光手段，係將前述第4波長的偏光的輸出光分割成複數道光；及第4濾光手段，係作為前述第4相移手段，對藉由前述第4分光手段分割出的複數道分割光中至少藉由前述相移法進行的測量所需道數(例如四道)的分割光分別賦予相異相位差；前述第1波長光攝像部係構成為能夠至少對從前述第1濾光手段透射的前述複數道分割光同時進行攝像，及/或前述第2波長光攝像部係構成為能夠至少對從前述第2濾光手段透射的前述複數道分割光同時進行攝像；並且，前述第3波長光攝像部係構成為能夠至少對從前述第3濾光手段透射的前述複數道分割光同時進行攝像，及/或前述第4波長光攝像部係構成為能夠至少對從前述第4濾光手段透射的前述複數道分割光同時進行攝像。
就前述相移手段而言，例如能夠考慮令參考面沿著光軸移動而物理性地使光路長變化的構成。然而，在此種構成中，取得測量所需的全部的干涉條紋圖像需要一定時間，故不只測量時間會變長，還會受到其空氣的晃動和振動等的影響，故而有測量精度降低之虞。
關於這點，依據本手段11，能夠同時取得測量所需的全部的干涉條紋圖像。亦即，最多能夠同時取得4種光的共計16種(4×4種)的干涉條紋圖像。結果，謀求測量精度的提升，並且能夠大幅縮短總體的攝像時間，從而能夠謀求測量效率的飛躍性提升。
另外，就「分光手段」而言，例如可舉出將「將射入的光，分割成光路長分別相等且光路在正交於行進方向的平面排列成矩陣(matrix)狀的四道光之分光手段」等。例如，可舉出如下述手段12之構成的一例。
手段12.如手段11之三維測量裝置，其中前述分光手段(前述第1分光手段及/或前述第2分光手段、以及前述第3分光手段及/或前述第4分光手段)係具備：第1光學構件(第1凱斯特稜鏡(kester prism))，係呈沿第1平面的剖面形狀為三角形狀的三角柱形狀，照著沿與該第1平面正交的方向的穿過三個面當中的第1面與第2面之交線而與第3面正交的平面具有第1分歧手段(第1半鏡)；及第2光學構件(第2凱斯特稜鏡)，係呈沿與前述第1平面正交的第2平面的剖面形狀為三角形狀的三角柱形狀，照著沿與該第2平面正交的方向的穿過三個面當中的第1面與第2面之交線而與第3面正交的平面具有第2分歧手段(第2半鏡)；將前述第1光學構件的第3面與前述第2光學構件的第1面以相對向的方式配置；藉此，在前述第1分歧手段令(垂直)射入前述第1光學構件的前述第1面的光分歧成兩方向，令其中在前述第1分歧手段反射的分割光在前述第1面反射往前述第3面側，令在前述第1分歧手段透射出的分割光在前述第2面反射往前述第3面側，藉此，從前述第3面射出平行的兩道分割光； 且令從前述第1光學構件的第3面射出的兩道分割光(垂直)射入前述第2光學構件的第1面，在前述第2分歧手段令該兩道分割光分別分歧成兩方向，令其中在前述第2分歧手段反射的兩道分割光分別在前述第1面反射往前述第3面側，令在前述第2分歧手段透射出的兩道分割光分別在前述第2面反射往前述第3面側，藉此，從前述第3面射出平行的四道分割光。
依據前述手段12，能夠將從預定的光學系統(干涉光學系統)射出的光分光成排列成兩列兩行之矩陣狀的四道光。藉此，例如在如下述手段13所示對複數道分割光藉由單一個攝像元件同時進行攝像的構成中，能夠將以矩陣狀四等分攝像元件的攝像區域而得的分割區域分別分配給四道分割光，故能夠有效運用攝像元件的攝像區域。例如，當將寬高比(aspect ratio)為4：3的一般攝像元件的攝像區域予以四等分時，各分割區域的寬高比同樣會是4：3，故而能夠利用各分割區域內的更廣範圍。更甚者，能夠謀求測量精度的更進一步提升。
此外，假若使用繞射光柵作為分光手段，係有解析度降低之虞，而在本手段中係構成為將一道光分割成平行的兩道光，復將該兩道光分別分割成平行的兩道光，藉此分光成平行的四道光，故能夠謀求抑制解析度降低。
此外，就將一道光分割成平行的兩道光的手段而言，係採用具有上述構成的光學構件(凱斯特稜鏡)，故所分割出的兩道光的光路長在光學上會相等。結 果，不需具備調整所分割出的兩道光的光路長之光路調整手段，能夠謀求零件數目的削減並且謀求構成的簡化和裝置的小型化等。
此外，第1光學構件的第3面與第2光學構件的第1面只要抵接，便構成為從一道光射入分光手段到射出四道光為止的期間，光僅行進於光學構件內，沒有跑出到空氣中，故能夠降低因空氣的晃動等造成的影響。
手段13.如手段11或12之三維測量裝置，其中前述第1波長光攝像部係具備能夠至少對從前述第1濾光手段透射的前述複數道分割光同時進行攝像的單一個攝像元件，及/或前述第2波長光攝像部係具備能夠至少對從前述第2濾光手段透射的前述複數道分割光同時進行攝像的單一個攝像元件；前述第3波長光攝像部係具備能夠至少對從前述第3濾光手段透射的前述複數道分割光同時進行攝像的單一個攝像元件，及/或前述第2波長光攝像部係具備能夠至少對從前述第4濾光手段透射的前述複數道分割光同時進行攝像的單一個攝像元件。
另外，當對複數道分割光同時進行攝像時，雖亦可考慮藉由複數個攝像機(camera)(攝像元件)對各分割光分別進行攝像的構成，但在此種構成中，係有因各攝像機(攝像元件)的差別等而產生測量誤差之虞。
關於這點，依據本手段，由於係構成為對複數道分割光藉由單一個攝像元件同時進行攝像，故能夠抑制測量誤差等的產生而謀求測量精度的提升。
手段14.如手段1至13中任一項之三維測量裝置，其中前述被測量物為印刷在印刷基板的焊膏或形成在晶圓基板的焊料凸塊(bump)。
依據前述手段14，能夠進行印刷在印刷基板的焊膏或形成在晶圓基板的焊料凸塊的高度測量等。更甚者，能夠在焊膏或焊料凸塊的檢查中，根據該測量值進行焊膏或焊料凸塊的良否判定。因此，在該檢查中達到前述各手段的作用效果，能夠高精度地進行良否判定。結果，能夠謀求焊料印刷檢查裝置或焊料凸塊檢查裝置的檢查精度的提升。
1‧‧‧三維測量裝置
2A‧‧‧第1投光系統
2B‧‧‧第2投光系統
3‧‧‧干涉光學系統
4A‧‧‧第1攝像系統
4B‧‧‧第2攝像系統
5‧‧‧控制裝置
51A‧‧‧第1發光部
52A‧‧‧第2發光部
51B‧‧‧第3發光部
52B‧‧‧第4發光部
53A‧‧‧第1光隔離器
54A‧‧‧第2光隔離器
53B‧‧‧第3光隔離器
54B‧‧‧第4光隔離器
55A‧‧‧第1合成用二向色鏡
56A‧‧‧第1無偏光分束器
55B‧‧‧第2合成用二向色鏡
56B‧‧‧第2無偏光分束器
60‧‧‧偏光分束器
60a‧‧‧第1面
60b‧‧‧第2面
60c‧‧‧第3面
60d‧‧‧第4面
61、62‧‧‧1/4波長板
63‧‧‧參考面
64‧‧‧設置部
80A‧‧‧第1分離用二向色鏡
81A‧‧‧第1分光光學系統
83A‧‧‧1/4波長板單元
85A‧‧‧第1濾光單元
87A‧‧‧第1攝像機
82A‧‧‧第2分光光學系統
84A‧‧‧1/4波長板單元
86A‧‧‧第2濾光單元
88A‧‧‧第2攝像機
80B‧‧‧第2分離用二向色鏡
81B‧‧‧第3分光光學系統
83B‧‧‧1/4波長板單元
85B‧‧‧第3濾光單元
87B‧‧‧第3攝像機
82B‧‧‧第4分光光學系統
84B‧‧‧1/4波長板單元
86B‧‧‧第4濾光單元
88B‧‧‧第4攝像機
W‧‧‧工件
圖1係三維測量裝置的概略構成圖。
圖2係顯示三維測量裝置的電性構成之方塊(block)圖。
圖3係顯示分光光學系統之俯視圖。
圖4係顯示分光光學系統之前視圖。
圖5係顯示分光光學系統之右側視圖。
圖6係顯示分光光學系統之立體圖。
圖7係濾光單元(filter unit)的概略構成圖。
圖8係攝像元件的攝像區域的概略構成圖。
圖9係顯示第1光(第1波長光及第2波長光)的光路之光路圖。
圖10係顯示第2光(第3波長光及第4波長光)的光路之光路圖。
圖11係第2實施形態的三維測量裝置的概略構成圖。
圖12係第2實施形態的第1光(第1波長光及第2波長光)的光路之光路圖。
圖13係第2實施形態的第2光(第3波長光及第4波長光)的光路之光路圖。
圖14係第3實施形態的三維測量裝置的概略構成圖。
圖15係第3實施形態的第1光(第1波長光及第2波長光)的光路之光路圖。
圖16係第3實施形態的第2光(第3波長光及第4波長光)的光路之光路圖。
圖17係顯示第4實施形態的分光光學系統等之概略構成圖。
圖18係說明焊料凸塊的高度測量的原理之用的說明圖。
圖19係別的實施形態的濾光單元的概略構成圖。
[第1實施形態]
以下，針對三維測量裝置的一實施形態，參照圖式進行說明。圖1係顯示本實施形態的三維測量裝置1的概略構成之示意圖，圖2係顯示三維測量裝置1的電性構成之方塊圖。以下，為了說明上的方便，以圖1圖面的前後方向作為「X軸方向」、以圖面的上下方向作為「Y軸方向」、以圖面的左右方向作為「Z軸方向」來進行說明。
三維測量裝置1乃係根據邁克生干涉儀的原理而構成，係具備：兩組投光系統2A,2B(第1投光系統2A、第2投光系統2B)，係能夠輸出預定的光；干涉光學系統3，係射入從該些投光系統2A,2B分別射出的光；兩組攝像系統4A,4B(第1攝像系統4A、第2攝像系統4B)，係射入從該干涉光學系統3射出的光；及控制裝置5，係進行與投光系統2A,2B和干涉光學系統3、攝像系統4A,4B等有關的各種控制和圖像處理、運算處理等。
此處，「控制裝置5」係構成本實施形態的「圖像處理手段」，「干涉光學系統3」係構成本實施形態的「預定的光學系統(特定光學系統)」。另外，在本說明書的各實施形態中，係將以令光的干涉發生(對干涉條紋圖像進行攝像)為目的，而將射入的預定的光分割成兩道光(測量光及參考光)，在讓該兩道光產生光路差後重新合成予以輸出之光學系統，稱為「干涉光學系統」。亦即，不只將令兩道光(測量光及參考光)在內部發生干涉後以干涉光的形式輸出的光學系統稱為「干涉光學系 統」，對於沒有令兩道光(測量光及參考光)在內部發生干涉而是單純以合成光的形式輸出的光學系統亦稱為「干涉光學系統」。因此，如本實施形態之後述，當從「干涉光學系統」，兩道光(測量光及參考光)沒有發生干涉而是以合成光的形式輸出時，係至少在進行攝像前的階段(例如攝像系統的內部等)，經預定的干涉手段而轉換成干涉光。
以下，針對上述兩組投光系統2A,2B(第1投光系統2A、第2投光系統2B)的構成，詳細進行說明。首先，針對第1投光系統2A的構成，詳細進行說明。
第1投光系統2A係具備：兩個發光部51A,52A(第1發光部51A、第2發光部52A)；第1光隔離器53A，係對應第1發光部51A；第2光隔離器54A，係對應第2發光部52A；第1合成用二向色鏡55A；及第1無偏光分束器56A。
雖省略了圖示，但發光部51A,52A係分別具備下述等元件：雷射(laser)光源，係能夠輸出特定波長的直線偏光；擴束器(beam expander)，係將從該雷射光源輸出的直線偏光擴束成平行光射出；偏光板，係用於進行強度調整；1/2波長板，係用於調整偏光方向。其中，兩發光部51A,52A係分別射出波長相異的光。
詳細而言，第1發光部51A係將以相對於X軸方向及Z軸方向傾斜45°之方向為偏光方向的第1波長λ1(例如λ1=491nm)的直線偏光朝Y軸方向下方向射出。此外，第2發光部52A係將以相對於X軸方向及Y 軸方向傾斜45°之方向為偏光方向的第2波長λ2(例如λ2=540nm)的直線偏光朝Z軸方向左方向射出。
第1光隔離器53A乃係僅讓朝一方向(在本實施形態中為Y軸方向下方向)行進的光透射、將相反方向(在本實施形態中為Y軸方向上方向)的光遮斷的光學元件。藉此，便僅讓從第1發光部51A射出的光透射，從而能夠防止因回光造成的第1發光部51A的損傷和不穩定化等。
在上述構成下，從第1發光部51A朝Y軸方向下方向射出的第1波長λ1的直線偏光(以下，稱為「第1波長光」)係經第1光隔離器53A而射入第1合成用二向色鏡55A。
同樣地，第2光隔離器54A乃係僅讓朝一方向(在本實施形態中為Z軸方向左方向)行進的光透射、將相反方向(在本實施形態中為Z軸方向右方向)的光遮斷的光學元件。藉此，便僅讓從第2發光部52A射出的光透射，從而能夠防止因回光造成的第2發光部52A的損傷和不穩定化等。
在上述構成下，從第2發光部52A朝Z軸方向左方向射出的第2波長λ2的直線偏光(以下，稱為「第2波長光」)係經第2光隔離器54A而射入第1合成用二向色鏡55A。
第1合成用二向色鏡55A乃係將直角稜鏡(以等邊直角三角形為底面的三角柱狀的稜鏡。以下同)貼合而一體化的方塊(cube)型的公知的光學構件(二向色 稜鏡(dichroic prism))，其接合面55Ah形成有介電質多層膜。
第1合成用二向色鏡55A係以夾著其接合面55Ah相鄰的兩面當中的一面與Y軸方向正交且另一面與Z軸方向正交之方式配置。亦即，以第1合成用二向色鏡55A的接合面55Ah相對於Y軸方向及Z軸方向傾斜45°之方式配置。
本實施形態的第1合成用二向色鏡55A係具有至少反射第1波長光、讓第2波長光透射的特性。藉此，在圖1所示的本實施形態的配置構成中，射入第1合成用二向色鏡55A的第1波長光與第2波長光在合成後，作為以相對於X軸方向及Y軸方向傾斜45°之方向為偏光方向的直線偏光，朝Z軸方向左方向射出而射往第1無偏光分束器56A。
以下，從第1發光部51A射出的第1波長光與從第2發光部52A射出的第2波長光所合成出的合成光係稱為「第1光」。亦即，藉由「發光部51A,52A」、「光隔離器53A,54A」、「第1合成用二向色鏡55A」等構成本實施形態的「第1照射手段」。具體而言，藉由「第1發光部51A」構成「第1波長光射出部」，藉由「第2發光部52A」構成「第2波長光射出部」，藉由「第1合成用二向色鏡55A」構成「第1合成手段」。
第1無偏光分束器56A乃係將直角稜鏡貼合而一體化的方塊型的公知的光學構件，其接合面56Ah係例如施作有金屬膜等塗膜(coating)。「第1無偏光分束器56A」係構成本實施形態的「第1導光手段」。
無偏光分束器乃係連偏光狀態包括在內將入射光以預定的比率分割成透射光與反射光。在本實施形態中係採用具有1：1之分割比的所謂的半鏡。亦即，透射光的P偏光成分及S偏光成分、以及反射光的P偏光成分及S偏光成分，皆以相同的比率分割，並且透射光與反射光的各偏光狀態係與入射光的偏光狀態相同。以下亦同。
另外，在本實施形態中，係將以平行於圖1圖面的方向(Y軸方向或Z軸方向)為偏光方向的直線偏光稱為P偏光(P偏光成分)、將以垂直於圖1圖面的X軸方向為偏光方向的直線偏光稱為S偏光(S偏光成分)。「P偏光」係相當於「具有第1偏光方向的偏光」，「S偏光」係相當於「具有第2偏光方向的偏光」。
此外，第1無偏光分束器56A係以夾著其接合面56Ah相鄰的兩面當中的一面與Y軸方向正交且另一面與Z軸方向正交之方式配置。亦即，以第1無偏光分束器56A的接合面56Ah相對於Y軸方向及Z軸方向傾斜45°之方式配置。更詳言之，令從第1合成用二向色鏡55A朝Z軸方向左方向射入的第1光的一部分(一半)朝Z軸方向左方向透射，令剩下的部分(一半)朝Y軸方向下方向反射。
接著，針對第2投光系統2B的構成，詳細進行說明。同前述第1投光系統2A，第2投光系統2B係具備：兩個發光部51B,52B(第3發光部51B、第4發光部52B)；第3光隔離器53B，係對應第3發光部51B； 第4光隔離器54B，係對應第4發光部52B；第2合成用二向色鏡55B；及第2無偏光分束器56B。
雖省略了圖示，但發光部51B,52B係分別具備下述等元件：雷射光源，係能夠輸出特定波長的直線偏光；擴束器，係將從該雷射光源輸出的直線偏光擴束成平行光射出；偏光板，係用於進行強度調整；1/2波長板，係用於調整偏光方向。其中，兩發光部51B,52B係分別射出波長相異的光。
詳細而言，第3發光部51B係將以相對於X軸方向及Y軸方向傾斜45°之方向為偏光方向的第3波長λ3(例如λ3=488nm)的直線偏光朝Z軸方向左方向射出。此外，第4發光部52B係將以相對於X軸方向及Z軸方向傾斜45°之方向為偏光方向的第4波長λ4(例如λ4=532nm)的直線偏光朝Y軸方向上方向射出。
第3光隔離器53B乃係僅讓朝一方向(在本實施形態中為Z軸方向左方向)行進的光透射、將相反方向(在本實施形態中為Z軸方向右方向)的光遮斷的光學元件。藉此，便僅讓從第3發光部51B射出的光透射，從而能夠防止因回光造成的第3發光部51B的損傷和不穩定化等。
在上述構成下，從第3發光部51B朝Z軸方向左方向射出的第3波長λ3的直線偏光(以下，稱為「第3波長光」)係經第3光隔離器53B而射入第2合成用二向色鏡55B。
同樣地，第4光隔離器54B乃係僅讓朝一方向(在本實施形態中為Y軸方向上方向)行進的光透射、將相反方向(在本實施形態中為Y軸方向下方向)的光遮斷的光學元件。藉此，便僅讓從第4發光部52B射出的光透射，從而能夠防止因回光造成的第4發光部52B的損傷和不穩定化等。
在上述構成下，從第4發光部52B朝Y軸方向上方向射出的第4波長λ4的直線偏光(以下，稱為「第4波長光」)係經第4光隔離器54B而射入第2合成用二向色鏡55B。
第2合成用二向色鏡55B乃係將直角稜鏡貼合而一體化的方塊型的公知的光學構件(二向色稜鏡)，其接合面55Bh形成有介電質多層膜。
第2合成用二向色鏡55B係以夾著其接合面55Bh相鄰的兩面當中的一面與Y軸方向正交且另一面與Z軸方向正交之方式配置。亦即，以第2合成用二向色鏡55B的接合面55Bh相對於Y軸方向及Z軸方向傾斜45°之方式配置。
本實施形態的第2合成用二向色鏡55B係具有至少反射第3波長光、讓第4波長光透射的特性。藉此，在圖1所示的本實施形態的配置構成中，射入第2合成用二向色鏡55B的第3波長光與第4波長光在合成後，作為以相對於X軸方向及Z軸方向傾斜45°之方向為偏光方向的直線偏光，朝Y軸方向上方向射出而射往第2無偏光分束器56B。
以下，從第3發光部51B射出的第3波長光與從第4發光部52B射出的第4波長光所合成出的合成光係稱為「第2光」。亦即，藉由「發光部51B,52B」、「光隔離器53B,54B」、「第2合成用二向色鏡55B」等構成本實施形態的「第2照射手段」。具體而言，藉由「第3發光部51B」構成「第3波長光射出部」，藉由「第4發光部52B」構成「第4波長光射出部」，藉由「第2合成用二向色鏡55B」構成「第2合成手段」。
第2無偏光分束器56B乃係將直角稜鏡貼合而一體化的方塊型的公知的光學構件，其接合面56Bh係例如施作有金屬膜等塗膜。「第2無偏光分束器56B」係構成本實施形態的「第2導光手段」。
此外，第2無偏光分束器56B係以夾著其接合面56Bh相鄰的兩面當中的一面與Y軸方向正交且另一面與Z軸方向正交之方式配置。亦即，以第2無偏光分束器56B的接合面56Bh相對於Y軸方向及Z軸方向傾斜45°之方式配置。更詳言之，令從第2合成用二向色鏡55B朝Y軸方向上方向射入的第2光的一部分(一半)朝Y軸方向上方向透射，令剩下的部分(一半)朝Z軸方向右方向反射。
以下，針對上述干涉光學系統3的構成，詳細進行說明。干涉光學系統3係具備偏光分束器(PBS)60、1/4波長板61,62、參考面63、設置部64等。
偏光分束器60乃係將直角稜鏡貼合而一體化的方塊型的公知的光學構件，其接合面(交界面)60h係例如施作有介電質多層膜等塗膜。
偏光分束器60乃係將射入的直線偏光分割成偏光方向彼此正交的兩個偏光成分(P偏光成分與S偏光成分)。本實施形態的偏光分束器60係構成為讓P偏光成分透射、將S偏光成分反射。此外，本實施形態的偏光分束器60係具有將射入的預定的光分割成兩道光(測量光及參考光)並且將該兩道光重新合成的功能。
偏光分束器60係以夾著其接合面60h相鄰的兩面當中的一面與Y軸方向正交且另一面與Z軸方向正交之方式配置。亦即，以偏光分束器60的接合面60h相對於Y軸方向及Z軸方向傾斜45°之方式配置。
更詳言之，以從前述第1無偏光分束器56A朝Y軸方向下方向反射的第1光所射入的偏光分束器60的第1面(Y軸方向上側面)60a及與該第1面60a相對向的第3面(Y軸方向下側面)60c係與Y軸方向正交之方式配置。「偏光分束器60的第1面60a」係相當於本實施形態的「第1輸入輸出部」。
另一方面，以與第1面60a夾著接合面60h相鄰的面即從前述第2無偏光分束器56B朝Z軸方向右方向反射的第2光所射入的偏光分束器60的第2面(Z軸方向左側面)60b及與該第2面60b相對向的第4面(Z軸方向右側面)60d係與Z軸方向正交之方式配置。「偏光分束器60的第2面60b」係相當於本實施形態的「第2輸入輸出部」。
此外，以與偏光分束器60的第3面60c沿Y軸方向相對向之方式配置1/4波長板61，以與該1/4波長板61沿Y軸方向相對向之方式配置參考面63。
1/4波長板61乃係相當於本實施形態的「第一1/4波長板」，係具有將直線偏光轉換成圓偏光且將圓偏光轉換成直線偏光的功能。亦即，從偏光分束器60的第3面60c射出的直線偏光(參考光)係在經1/4波長板61而轉換成圓偏光後照射至參考面63。此外，參考面63反射的參考光係在再次經1/4波長板61而從圓偏光轉換直線偏光後射入偏光分束器60的第3面60c。
另一方面，以與偏光分束器60的第4面60d沿Z軸方向相對向之方式配置1/4波長板62，以與該1/4波長板62沿Z軸方向相對向之方式配置設置部64。
1/4波長板62乃係相當於本實施形態的「第二1/4波長板」，係具有將直線偏光轉換成圓偏光且將圓偏光轉換成直線偏光的功能。亦即，從偏光分束器60的第4面60d射出的直線偏光(測量光)係在經1/4波長板62而轉換成圓偏光後照射至置於設置部64的作為被測量物的工件(work)W。此外，工件W反射的測量光係在再次經1/4波長板62而從圓偏光轉換成直線偏光後射入偏光分束器60的第4面60d。
以下，針對前述兩組攝像系統4A,4B(第1攝像系統4A、第2攝像系統4B)的構成，詳細進行說明。「第1攝像系統4A」係構成本實施形態的「第1攝像手段」，「第2攝像系統4B」係構成「第2攝像手段」。
首先，針對第1攝像系統4A的構成進行說明。第1攝像系統4A係具備第1分離用二向色鏡 80A，該第1分離用二向色鏡80A係將從第2無偏光分束器56B透射出的第1光(第1波長光與第2波長光的雙波長合成光)的參考光成分及測量光成分的合成光，分離成第1波長光的合成光(參考光成分及測量光成分)、及第2波長光的合成光(參考光成分及測量光成分)。「第1分離用二向色鏡80A」係構成本實施形態的「第1分離手段」。
第1分離用二向色鏡80A乃係將直角稜鏡貼合而一體化的方塊型的公知的光學構件(二向色稜鏡)，其接合面80Ah形成有介電質多層膜。
第1分離用二向色鏡80A係以夾著其接合面80Ah相鄰的兩面當中的一面與Y軸方向正交且另一面與Z軸方向正交之方式配置。亦即，以第1分離用二向色鏡80A的接合面80Ah相對於Y軸方向及Z軸方向傾斜45°之方式配置。
本實施形態的第1分離用二向色鏡80A乃係具有與前述第1合成用二向色鏡55A相同的特性。亦即，第1分離用二向色鏡80A係具有至少反射第1波長光、讓第2波長光透射的特性。
藉此，在圖1所示的本實施形態的配置構成中，射入第1分離用二向色鏡80A的第1光的合成光係分離成朝Y軸方向下方向射出的第1波長光的合成光、及朝Z軸方向左方向射出的第2波長光的合成光。
此外，第1攝像系統4A係復具備：第1分光光學系統81A，係將從第1分離用二向色鏡80A朝 Y軸方向下方向射出的第1波長光的合成光分割成四道分光；1/4波長板單元83A，係將由該第1分光光學系統81A分割出的四道分光分別轉換成圓偏光；第1濾光單元85A，係選擇性地讓從該1/4波長板單元83A透射出的四道分光的預定成分透射；及第1攝像機87A，係對從該第1濾光單元85A透射出的四道分光同時進行攝像。「第1攝像機87A」係構成本實施形態的「第1波長光攝像部」。
同樣地，第1攝像系統4A係復具備：第2分光光學系統82A，係將從第1分離用二向色鏡80A朝Z軸方向左方向射出的第2波長光的合成光分割成四道分光；1/4波長板單元84A，係將由該第2分光光學系統82A分割出的四道分光分別轉換成圓偏光；第2濾光單元86A，係選擇性地讓從該1/4波長板單元84A透射出的四道分光的預定成分透射；及第2攝像機88A，係對從該第2濾光單元86A透射出的四道分光同時進行攝像。「第2攝像機88A」係構成本實施形態的「第2波長光攝像部」。
接著，針對第2攝像系統4B的構成進行說明。第2攝像系統4B係具備第2分離用二向色鏡80B，該第2分離用二向色鏡80B係將從第1無偏光分束器56A透射出的第2光(第3波長光與第4波長光的雙波長合成光)的參考光成分及測量光成分的合成光，分離成第3波長光的合成光(參考光成分及測量光成分)、及第4波長光的合成光(參考光成分及測量光成分)。「第2分離用二向色鏡80B」係構成本實施形態的「第2分離手段」。
第2分離用二向色鏡80B乃係將直角稜鏡貼合而一體化的方塊型的公知的光學構件(二向色稜鏡)，其接合面80Bh形成有介電質多層膜。
第2分離用二向色鏡80B係以夾著其接合面80Bh相鄰的兩面當中的一面與Y軸方向正交且另一面與Z軸方向正交之方式配置。亦即，以第2分離用二向色鏡80B的接合面80Bh相對於Y軸方向及Z軸方向傾斜45°之方式配置。
本實施形態的第2分離用二向色鏡80B乃係具有與前述第2合成用二向色鏡55B相同的特性。亦即，第2分離用二向色鏡80B係具有至少反射第3波長光、讓第4波長光透射的特性。
藉此，在圖1所示的本實施形態的配置構成中，射入第2分離用二向色鏡80B的第2光的合成光係分離成朝Z軸方向左方向射出的第3波長光的合成光、及朝Y軸方向上方向射出的第4波長光的合成光。
此外，第2攝像系統4B係復具備：第3分光光學系統81B，係將從第2分離用二向色鏡80B朝Z軸方向左方向射出的第3波長光的合成光分割成四道分光；1/4波長板單元83B，係將由該第3分光光學系統81B分割出的四道分光分別轉換成圓偏光；第3濾光單元85B，係選擇性地讓從該1/4波長板單元83B透射出的四道分光的預定成分透射；及第3攝像機87B，係對從該第3濾光單元85B透射出的四道分光同時進行攝像。「第3攝像機87B」係構成本實施形態的「第3波長光攝像部」。
同樣地，第2攝像系統4B係復具備：第4分光光學系統82B，係將從第2分離用二向色鏡80B朝Y軸方向上方向射出的第4波長光的合成光分割成四道分光；1/4波長板單元84B，係將由該第4分光光學系統82B分割出的四道分光分別轉換成圓偏光；第4濾光單元86B，係選擇性地讓從該1/4波長板單元84B透射出的四道分光的預定成分透射；及第4攝像機88B，係對從該第4濾光單元86B透射出的四道分光同時進行攝像。「第4攝像機88B」係構成本實施形態的「第4波長光攝像部」。
此處，針對第1攝像系統4A及第2攝像系統4B使用的「第1分光光學系統81A」、「第2分光光學系統82A」、「第3分光光學系統81B」及「第4分光光學系統82B」的構成，參照圖3至圖6詳細進行說明。
本實施形態的「第1分光光學系統81A」、「第2分光光學系統82A」、「第3分光光學系統81B」及「第4分光光學系統82B」為相同構成，故此處係總稱為「分光光學系統81A,82A,81B,82B」來進行說明。
「分光光學系統81A,82A,81B,82B」係構成本實施形態的「分光手段」。具體而言，「第1分光光學系統81A」係構成「第1分光手段」，「第2分光光學系統82A」係構成「第2分光手段」，「第3分光光學系統81B」係構成「第3分光手段」，「第4分光光學系統82B」係構成「第4分光手段」。
另外，在參照圖3至圖6針對分光光學系統81A,82A,81B,82B進行說明時，為了說明上的方便，以圖3圖面的上下方向作為「X'軸方向」、以圖面的前後方向作為「Y'軸方向」、以圖面的左右方向作為「Z'軸方向」來進行說明。其中，說明分光光學系統81A,82A,81B,82B單體之用的座標系(X',Y',Z')與說明三維測量裝置1全體之用的座標系(X,Y,Z)為不同的座標系。
分光光學系統81A,82A,81B,82B乃係將無偏光的兩個光學構件(稜鏡)貼合而一體化的單體的無偏光的光學構件。
更詳言之，分光光學系統81A,82A,81B,82B係由第1稜鏡101與第2稜鏡102組成，該第1稜鏡101係將從該第1分離用二向色鏡80A或第2分離用二向色鏡80B射入的光分割成兩道分光，該第2稜鏡102係將由該第1稜鏡101分割出的兩道分光分別分割成兩道分光而射出共計四道分光。
第1稜鏡101及第2稜鏡102係分別藉由稱為「凱斯特稜鏡」的公知的光學構件構成。其中，在本實施形態中，所謂的「凱斯特稜鏡」係指「將具有內角分別為30°、60°、90°的直角三角形之剖面形狀的一對光學構件(三角柱形狀的稜鏡)貼合而一體化的具有正三角形之剖面形狀的正三角柱形狀的光學構件，其接合面具有無偏光的半鏡」者。當然，作為各稜鏡101,102而使用的凱斯特稜鏡並不限於此。只要滿足後述分光光學系統81A,82A,81B,82B的功能，則例如亦可採用非正 三角柱形狀者等不同於本實施形態的光學構件(凱斯特稜鏡)來作為各稜鏡101,102。
具體而言，作為第1光學構件(第1凱斯特稜鏡)的第1稜鏡101係俯視(X'-Z'平面)呈正三角形狀，並且呈沿Y'軸方向延伸的正三角柱形狀(參照圖3)。「X'-Z'平面」係相當於本實施形態的「第1平面」。
關於第1稜鏡101，係照著沿Y'軸方向的穿過呈長方形狀的三個面(第1面101a、第2面101b、第3面101c)當中的第1面101a與第2面101b之交線而與第3面101c正交的平面形成有半鏡101M。「半鏡101M」係構成本實施形態的「第1分歧手段」。
在第1稜鏡101中，第3面101c係以沿著X'-Y'平面而與Z'軸方向正交之方式配置，並且半鏡101M係以沿著Y'-Z'平面而與X'軸方向正交之方式配置。因此，第1面101a及第2面101b係分別以相對於X'軸方向及Z'軸方向傾斜30°或60°之方式配置。
另一方面，作為第2光學構件(第2凱斯特稜鏡)的第2稜鏡102係前視(Y'-Z'平面)呈正三角形狀，並且呈沿X'軸方向延伸的正三角柱形狀(參照圖4)。「Y'-Z'平面」係相當於本實施形態的「第2平面」。
關於第2稜鏡102，係照著沿X'軸方向的穿過呈正方形狀的三個面(第1面102a、第2面102b、第3面102c)當中的第1面102a與第2面102b之交線而與第3面102c正交之平面形成有半鏡102M。「半鏡102M」係構成本實施形態的「第2分歧手段」。
在第2稜鏡102中，第1面102a係以沿著X'-Y'平面而與Z'軸方向正交之方式配置。因此，第2面102b、第3面102c及半鏡102M係分別以相對於Y'軸方向及Z'軸方向傾斜30°或60°之方式配置。
此外，第1稜鏡101的第3面101c與第2稜鏡102的第1面102a係接合在一起。亦即，第1稜鏡101與第2稜鏡102係以含有半鏡101M的平面(Y'-Z'平面)與含有半鏡102M的平面形成正交的朝向進行接合。
此處，第1稜鏡101的第3面101c在X'軸方向的長度與第2稜鏡102的第1面102a在X'軸方向的長度係相同(參照圖3)。另一方面，第1稜鏡101的第3面101c在Y'軸方向的長度係為第2稜鏡102的第1面102a在Y'軸方向的長度的一半(參照圖4、圖5)。此外，第1稜鏡101的第3面101c係沿著第2稜鏡102的第1面102a與第2面102b之交線接合(參照圖6等)。
兩稜鏡101,102係分別藉由折射率比空氣高的具有預定折射率的光學材料(例如玻璃(glass)和壓克力(acrylic)等)形成。此外，可將兩稜鏡101,102藉由相同材料形成，亦可藉由不同材料形成。只要滿足後述分光光學系統81A,82A,81B,82B的功能，則各稜鏡101,102的材質便能夠分別任意選擇。
接著，針對分光光學系統81A,82A,81B,82B的作用，參照圖式詳細進行說明。
分光光學系統81A,82A,81B,82B係以使從第1分離用二向色鏡80A或第2分離用二向色鏡80B 射出的光F0垂直射入第1稜鏡101的第1面101a之方式配置(參照圖1、圖3)。其中，在圖1中，為了簡化，係以使分光光學系統81A,82A,81B,82B的正面面向觀者側之方式來圖示第1攝像系統4A及第2攝像系統4B。
從第1面101a射入第1稜鏡101內的光F0係在半鏡101M分歧成兩方向。詳細而言，係分歧成被半鏡101M反射而射往第1面101a側的分光FA1、及從半鏡101M透射而射往第2面101b側的分光FA2。
當中，被半鏡101M反射的分光FA1係在第1面101a全反射而射往第3面101c側，從第3面101c垂直射出。另一方面，從半鏡101M透射出的分光FA2係在第2面101b全反射而射往第3面101c側，從第3面101c垂直射出。亦即，從第1稜鏡101的第3面101c，射出平行的兩道分光FA1,FA2。
從第1稜鏡101的第3面101c射出的分光FA1,FA2係分別垂直射入第2稜鏡102的第1面102a(參照圖4)。
從第1面102a射入第2稜鏡102內的分光FA1,FA2係分別在半鏡102M分歧成兩方向。
詳細而言，其中一道分光FA1係分歧成被半鏡102M反射而射往第1面102a側的分光FB1、及從半鏡102M透射而射往第2面102b側的分光FB2。
另一道分光FA2係分歧成被半鏡102M反射而射往第1面102a側的分光FB3、及從半鏡102M透射而射往第2面102b側的分光FB4。
當中，被半鏡102M反射的分光FB1,FB3係分別在第1面102a全反射而射往第3面102c側，從第3面102c垂直射出。另一方面，從半鏡102M透射出的分光FB2,FB4係分別在第2面102b全反射而射往第3面102c側，從第3面102c垂直射出。亦即，從第2稜鏡102的第3面102c，平行射出排列成兩列兩行之矩陣狀的四道光FB1至FB4。
此外，從「第1分光光學系統81A」、「第2分光光學系統82A」、「第3分光光學系統81B」或「第4分光光學系統82B」的第2稜鏡102的第3面102c射出的光(四道分光FB1至FB4)係分別射入相對應的「1/4波長板單元83A」、「1/4波長板單元84A」、「1/4波長板單元83B」或「1/4波長板單元84B」(參照圖1)。
接著，針對第1攝像系統4A及第2攝像系統4B使用的「1/4波長板單元83A」、「1/4波長板單元84A」、「1/4波長板單元83B」及「1/4波長板單元84B」的構成，詳細進行說明。
本實施形態的「1/4波長板單元83A」、「1/4波長板單元84A」、「1/4波長板單元83B」及「1/4波長板單元84B」為相同構成，故此處係總稱為「1/4波長板單元83A,84A,83B,84B」來進行說明。
1/4波長板單元83A,84A,83B,84B係由在沿分光FB1至FB4的入射方向觀看的俯視下呈相同矩形狀的四片1/4波長板配置成兩列兩行之矩陣狀而成(省略圖示)。該四片1/4波長板乃係以分別與由前述分光光 學系統81A,82A,81B,82B分割出的四道分光FB1至FB4對應的方式設置，係構成為讓各分光FB1至FB4個別地射入。
此外，從「1/4波長板單元83A」、「1/4波長板單元84A」、「1/4波長板單元83B」或「1/4波長板單元84B」透射而轉換成圓偏光的光(四道分光FB1至FB4)係分別射入相對應的「第1濾光單元85A」、「第2濾光單元86A」、「第3濾光單元85B」或「第4濾光單元86B」(參照圖1)。
此處，針對第1攝像系統4A及第2攝像系統4B使用的「第1濾光單元85A」、「第2濾光單元86A」、「第3濾光單元85B」及「第4濾光單元86B」的構成，詳細進行說明。
本實施形態的「第1濾光單元85A」、「第2濾光單元86A」、「第3濾光單元85B」及「第4濾光單元86B」為相同構成，故此處係總稱為「濾光單元85A,86A,85B,86B」來進行說明。
濾光單元85A,86A,85B,86B係由在沿分光FB1至FB4的入射方向觀看的俯視下呈相同矩形狀的四片偏光板160a,160b,160c,160d配置成兩列兩行之矩陣狀而成(參照圖7)。圖7係示意性顯示濾光單元85A,86A,85B,86B的概略構成之俯視圖。
四片偏光板160a至160d乃係透射軸方向逐一相差45°的偏光板。更詳言之，係藉由透射軸方向為0°的第1偏光板160a、透射軸方向為45°的第2偏光 板160b、透射軸方向為90°的第3偏光板160c、透射軸方向為135°的第4偏光板160d構成。
此外，在四道分光FB1至FB4分別藉由前述1/4波長板單元83A,84A,83B,84B轉換成圓偏光後，分別射入濾光單元85A,86A,85B,86B的各偏光板160a至160d。詳細而言，分光FB1係射入第1偏光板160a，分光FB2係射入第2偏光板160b，分光FB3係射入第3偏光板160c，分光FB4係射入第4偏光板160d。
藉此，能夠產生令各分光FB1至FB4的參考光成分及測量光成分發生干涉且相位逐一相差90°的四種干涉光。詳細而言，從第1偏光板160a透射出的分光FB1係成為相位「0°」的干涉光，從第2偏光板160b透射出的分光FB2係成為相位「90°」的干涉光，從第3偏光板160c透射出的分光FB3係成為相位「180°」的干涉光，從第4偏光板160d透射出的分光FB4係成為相位「270°」的干涉光。
因此，「濾光單元85A,86A,85B,86B」係構成本實施形態的「濾光手段」、「干涉手段」及「相移手段」。具體而言，「第1濾光單元85A」係構成「第1相移手段」及「第1濾光手段」，「第2濾光單元86A」係構成「第2相移手段」及「第2濾光手段」，「第3濾光單元85B」係構成「第3相移手段」及「第3濾光手段」，「第4濾光單元86B」係構成「第4相移手段」及「第4濾光手段」。
此外，從「第1濾光單元85A」、「第2濾光單元86A」、「第3濾光單元85B」或「第4濾光單元86B」分別射出的四道分光FB1至FB4(干涉光)係同時分別由相對應的「第1攝像機87A」、「第2攝像機88A」、「第3攝像機87B」或「第4攝像機88B」進行攝像(參照圖1)。
結果，藉由第1攝像機87A取得相位逐一相差90°的第1波長光的4種干涉條紋圖像，藉由第2攝像機88A取得相位逐一相差90°的第2波長光的4種干涉條紋圖像，藉由第3攝像機87B取得相位逐一相差90°的第3波長光的4種干涉條紋圖像，藉由第4攝像機88B取得相位逐一相差90°的第4波長光的4種干涉條紋圖像。
此處，針對第1攝像系統4A及第2攝像系統4B使用的「第1攝像機87A」、「第2攝像機88A」、「第3攝像機87B」及「第4攝像機88B」的構成，詳細進行說明。
本實施形態的「第1攝像機87A」、「第2攝像機88A」、「第3攝像機87B」及「第4攝像機88B」為相同構成，故此處係總稱為「攝像機87A,88A,87B,88B」來進行說明。
攝像機87A,88A,87B,88B乃係具備透鏡(lens)和攝像元件等而構成的公知的攝像機。在本實施形態中，就攝像機87A,88A,87B,88B的攝像元件而言，係採用CCD(Charge Coupled Device；電荷耦合元件)區 域感測器(area sensor)。當然，攝像元件並不以此為限，例如亦可採用CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor；互補式金屬氧化物半導體)區域感測器等。
藉由攝像機87A,88A,87B,88B進行攝像而得的圖像資料係在攝像機87A,88A,87B,88B內部轉換成數位(digital)信號後以數位信號的形式輸入至控制裝置5(圖像資料記憶裝置154)。
關於本實施形態的攝像機87A,88A,87B,88B的攝像元件170，其攝像區域係對應於前述濾光單元85A,86A,85B,86B(偏光板160a至160d)而劃分成四個攝像區域H1至H4。詳細而言，係以使沿分光FB1至FB4的入射方向觀看的俯視下呈相同矩形狀的四個攝像區域H1至H4排列成兩列兩行之矩陣狀的方式劃分(參照圖8)。圖8係示意性顯示攝像元件170的攝像區域的概略構成之俯視圖。
藉此，便在第1攝像區域H1拍攝從第1偏光板160a透射出的分光FB1，在第2攝像區域H2拍攝從第2偏光板160b透射出的分光FB2，在第3攝像區域H3拍攝從第3偏光板160c透射出的分光FB3，在第4攝像區域H4拍攝從第4偏光板160d透射出的分光FB4。
亦即，便在第1攝像區域H1拍攝相位「0°」的干涉條紋圖像，在第2攝像區域H2拍攝相位「90°」的干涉條紋圖像，在第3攝像區域H3相位「180°」的干 涉條紋圖像，在第4攝像區域H4相位「270°」的干涉條紋圖像。
結果即，藉由第1攝像機87A，同時拍攝第1波長光的相位「0°」的干涉條紋圖像、相位「90°」的干涉條紋圖像、相位「180°」的干涉條紋圖像、相位「270°」的干涉條紋圖像。
藉由第2攝像機88A，同時拍攝第2波長光的相位「0°」的干涉條紋圖像、相位「90°」的干涉條紋圖像、相位「180°」的干涉條紋圖像、相位「270°」的干涉條紋圖像。
藉由第3攝像機87B，同時拍攝第3波長光的相位「0°」的干涉條紋圖像、相位「90°」的干涉條紋圖像、相位「180°」的干涉條紋圖像、相位「270°」的干涉條紋圖像。
藉由第4攝像機88B，同時拍攝第4波長光的相位「0°」的干涉條紋圖像、相位「90°」的干涉條紋圖像、相位「180°」的干涉條紋圖像、相位「270°」的干涉條紋圖像。
接著，針對控制裝置5的電性構成進行說明。如圖2所示，控制裝置5係具備：CPU(Central Processing Unit；中央處理器)暨輸入輸出介面(interface)151，係掌管三維測量裝置1整體的控制；作為「輸入手段」的輸入裝置152，係以鍵盤(keyboard)和滑鼠(mouse)、或觸控面板(touch panel)構成；作為「顯示手段」的顯示裝置153，係具有液晶螢幕等顯示螢幕； 圖像資料記憶裝置154，係用於記憶藉由攝像機87A,88A,87B,88B進行攝像而得的圖像資料等；運算結果記憶裝置155，係用於記憶各種運算結果；及設定資料記憶裝置156，係預先記憶有各種資訊。另外，上述各裝置152至156係電性連接至CPU暨輸入輸出介面151。
此外，本實施形態的圖像資料記憶裝置154係對應於「第1攝像機87A」、「第2攝像機88A」、「第3攝像機87B」及「第4攝像機88B」各者各具備四個圖像記憶體(memory)。詳細而言，係對應於各攝像機87A,88A,87B,88B而具備有：第1圖像記憶體，係將在攝像元件170的第1攝像區域H1拍攝得的干涉條紋圖像資料予以記憶；第2圖像記憶體，係將在第2攝像區域H2拍攝得的干涉條紋圖像資料予以記憶；第3圖像記憶體，係將第3攝像區域H3拍攝得的干涉條紋圖像資料予以記憶；及第4圖像記憶體，係將在第4攝像區域H4拍攝得的干涉條紋圖像資料予以記憶。
接著，針對三維測量裝置1的作用進行說明。另外，在本實施形態中，以第1投光系統2A進行的第1波長光的照射及第2波長光的照射、以及以第2投光系統2B進行的第3波長光的照射及第4波長光的照射係同時進行。因此，第1波長光及第2波長光的合成光即第1光的光路、與第3波長光及第4波長光的合成光即第2光的光路會有部分重疊，但為了更容易讓人明白，此處係就第1光及第2光的光路使用不同的圖式個別進行說明。
首先，針對第1光(第1波長光及第2波長光)的光路，參照圖9進行說明。如圖9所示，第1波長λ1的第1波長光(偏光方向相對於X軸方向及Z軸方向傾斜45。的直線偏光)從第1發光部51A朝Y軸方向下方向射出。同時，第2波長λ2的第2波長光(偏光方向相對於X軸方向及Y軸方向傾斜45°的直線偏光)從第2發光部52A朝Z軸方向左方向射出。
從第1發光部51A射出的第1波長光係通過第1光隔離器53A，射入第1合成用二向色鏡55A。同時，從第2發光部52A射出的第2波長光係通過第2光隔離器54A，射入第1合成用二向色鏡55A。
射入第1合成用二向色鏡55A的第1波長光與第2波長光係合成，該合成光係作為第1光(偏光方向相對於X軸方向及Y軸方向傾斜45°的直線偏光)，朝Z軸方向左方向射出而射往第1無偏光分束器56A。
射入第1無偏光分束器56A的第1光的一部分係朝Z軸方向左方向透射，剩下的部分係朝Y軸方向下方向反射。其中，朝Y軸方向下方向反射的第1光(偏光方向相對於X軸方向及Z軸方向傾斜45°的直線偏光)係射入偏光分束器60的第1面60a。另一方面，朝Z軸方向左方向透射的第1光係成為捨棄光，沒有射入任何光學系統等。
此處，只要將成為捨棄光的光視需要利用於波長測量或光的功率(power)測量，便能夠令光源穩定化，甚而謀求測量精度的提升(以下同)。
關於從偏光分束器60的第1面60a朝Y軸方向下方向射入的第1光，其P偏光成分係朝Y軸方向下方向透射而從第3面60c射出作為參考光，另一方面，其S偏光成分係朝Z軸方向右方向反射而從第4面60d射出作為測量光。
從偏光分束器60的第3面60c射出的第1光的參考光(P偏光)係在藉由通過1/4波長板61而轉換成右旋的圓偏光轉換後，在參考面63反射。此處，光的相對於行進方向的旋轉方向係維持不變。然後，第1光的參考光係在藉由再次通過1/4波長板61而從右旋的圓偏光轉換成S偏光後重新射入偏光分束器60的第3面60c。
另一方面，從偏光分束器60的第4面60d射出的第1光的測量光(S偏光)係在藉由通過1/4波長板62而轉換成左旋的圓偏光後，在工件W反射。此處，光的相對於行進方向的旋轉方向係維持不變。然後，第1光的測量光係在藉由再次通過1/4波長板62而從左旋的圓偏光轉換成P偏光後重新射入偏光分束器60的第4面60d。
此處，從偏光分束器60的第3面60c重新射入的第1光的參考光(S偏光)係在接合面60h朝Z軸方向左方向反射，另一方面，從第4面60d重新射入的第1光的測量光(P偏光)係在接合面60h朝Z軸方向左方向透射。接著，為第1光的參考光及測量光合成之狀態的合成光係作為輸出光從偏光分束器60的第2面60b射出。
從偏光分束器60的第2面60b射出的第1光的合成光(參考光及測量光)係射入第2無偏光分束器56B。關於朝Z軸方向左方向射入第2無偏光分束器56B的第1光的合成光，其一部分係朝Z軸方向左方向透射，剩下的部分係朝Y軸方向下方向反射。其中，朝Z軸方向左方向透射的合成光(參考光及測量光)係射入第1攝像系統4A的第1分離用二向色鏡80A。另一方面，朝Y軸方向下方向反射的合成光雖射入第2合成用二向色鏡55B，但其行進被第3光隔離器53B或第4光隔離器54B遮斷而成為捨棄光。
射入第1分離用二向色鏡80A的第1光的合成光(參考光及測量光)中，第1波長光的合成光(參考光及測量光)係在接合面80Ah朝Y軸方向下方向反射而射入第1分光光學系統81A，另一方面，第2波長光的合成光(參考光及測量光)係在接合面80Ah朝Z軸方向左方向透射而射入第2分光光學系統82A。
射入第1分光光學系統81A的第1波長光的合成光(參考光及測量光)係如上述分割成四道光(分光FB1至FB4)。同時，射入第2分光光學系統82A的第2波長光的合成光(參考光及測量光)係分割成四道光(分光FB1至FB4)。
藉由第1分光光學系統81A而分割成四道的第1波長光的合成光(參考光及測量光)係分別藉由1/4波長板單元83A而將其參考光成分(S偏光成分)轉換成左旋的圓偏光、將其測量光成分(P偏光成分)轉換成右旋的圓偏光。
同時，藉由第2分光光學系統82A而分割成四道的第2波長光的合成光(參考光及測量光)係分別藉由1/4波長板單元84A而將其參考光成分(S偏光成分)轉換成左旋的圓偏光、將其測量光成分(P偏光成分)轉換成右旋的圓偏光。另外，因左旋的圓偏光與右旋的圓偏光的旋轉方向不同，故不會發生干涉。
接著，通過1/4波長板單元83A的第1波長光的四道合成光係分別通過第1濾光單元85A(四片偏光板160a至160d)，藉此，其參考光成分與測量光成分係在與各偏光板160a至160d之角度相應的相位發生干涉。同時，通過1/4波長板單元84A的第2波長光的四道合成光係分別通過第2濾光單元86A(四片偏光板160a至160d)，藉此，其參考光成分與測量光成分係在與各偏光板160a至160d之角度相應的相位發生干涉。
此外，通過第1濾光單元85A(四片偏光板160a至160d)的第1波長光的四道干涉光(從第1偏光板160a透射出的相位「0°」的干涉光、從第2偏光板160b透射出的相位「90°」的干涉光、從第3偏光板160c透射出的相位「180°」的干涉光、從第4偏光板160d透射出的相位「270°」的干涉光)係射入第1攝像機87A。
同時，通過第2濾光單元86A(四片偏光板160a至160d)的第2波長光的四道干涉光(從第1偏光板160a透射出的相位「0°」的干涉光、從第2偏光板160b透射出的相位「90°」的干涉光、從第3偏光板160c透射出的相位「180°」的干涉光、從第4偏光板160d透射出的相位「270°」的干涉光)係射入第2攝像機88A。
接著，針對第2光(第3波長光及第4波長光)的光路，參照圖10進行說明。如圖10所示，第3波長λ3的第3波長光(偏光方向相對於X軸方向及Y軸方向傾斜45°的直線偏光)從第3發光部51B朝Z軸方向左方向射出。同時，第4波長λ4的第4波長光(偏光方向相對於X軸方向及Z軸方向傾斜45°的直線偏光)從第4發光部52B朝Y軸方向上方向射出。
從第3發光部51B射出的第3波長光係通過第3光隔離器53B，射入第2合成用二向色鏡55B。同時，從第4發光部52B射出的第4波長光係通過第4光隔離器54B，射入第2合成用二向色鏡55B。
射入第2合成用二向色鏡55B的第3波長光與第4波長光係合成，該合成光係作為第2光(偏光方向相對於X軸方向及Z軸方向傾斜45°的直線偏光)，朝Y軸方向上方向射出而射往第2無偏光分束器56B。
射入第2無偏光分束器56B的第2光的一部分係朝Y軸方向上方向透射，剩下的部分係朝Z軸方向右方向反射。其中，朝Z軸方向右方向反射的第2光(偏光方向相對於X軸方向及Y軸方向傾斜45°的直線偏光)係射入偏光分束器60的第2面60b。另一方面，朝Y軸方向上方向透射的第2光係成為捨棄光，沒有射入任何光學系統等。
關於從偏光分束器60的第2面60b朝Z軸方向右方向射入的第2光，其S偏光成分係朝Y軸方向下方向反射而從第3面60c射出作為參考光，另一方 面，其P偏光成分係朝Z軸方向右方向透射而從第4面60d射出作為測量光。
從偏光分束器60的第3面60c射出的第2光的參考光(S偏光)係在藉由通過1/4波長板61而轉換成左旋的圓偏光後，在參考面63反射。此處，光的相對於行進方向的旋轉方向係維持不變。然後，第2光的參考光係在藉由再次通過1/4波長板61而從左旋的圓偏光轉換成P偏光後重新射入偏光分束器60的第3面60c。
另一方面，從偏光分束器60的第4面60d射出的第2光的測量光(P偏光)係在藉由通過1/4波長板62而轉換成右旋的圓偏光後，在工件W反射。此處，光的相對於行進方向的旋轉方向係維持不變。然後，第2光的測量光係在藉由再次通過1/4波長板62而從右旋的圓偏光轉換成S偏光後重新射入偏光分束器60的第4面60d。
此處，從偏光分束器60的第3面60c重新射入的第2光的參考光(P偏光)係在接合面60h朝Y軸方向上方向透射，另一方面，從第4面60d重新射入的第2光的測量光(S偏光)係在接合面60h朝Y軸方向上方向反射。接著，為第2光的參考光及測量光合成之狀態的合成光係作為輸出光從偏光分束器60的第1面60a射出。
從偏光分束器60的第1面60a射出的第2光的合成光(參考光及測量光)係射入第1無偏光分束器56A。關於朝Y軸方向上方向射入第1無偏光分束器56A 的第2光的合成光，其一部分係朝Y軸方向上方向透射，剩下的部分係朝Z軸方向右方向反射。其中，朝Y軸方向上方向透射的合成光(參考光及測量光)係射入第2攝像系統4B的第2分離用二向色鏡80B。另一方面，朝Z軸方向右方向反射的合成光雖射入第1合成用二向色鏡55A，但其行進被第1光隔離器53A或第2光隔離器54A遮斷而成為捨棄光。
射入第2分離用二向色鏡80B的第2光的合成光(參考光及測量光)中，第3波長光的合成光(參考光及測量光)係在接合面80Bh朝Z軸方向左方向反射而射入第3分光光學系統81B，另一方面，第4波長光的合成光(參考光及測量光)係在接合面80Bh朝Y軸方向上方向透射而射入第4分光光學系統82B。
射入第3分光光學系統81B的第3波長光的合成光(參考光及測量光)係如上述分割成四道光(分光FB1至FB4)。同時，射入第4分光光學系統82B的第4波長光的合成光(參考光及測量光)係分割成四道光(分光FB1至FB4)。
藉由第3分光光學系統81B而分割成四道的第3波長光的合成光(參考光及測量光)係分別藉由1/4波長板單元83B而將其參考光成分(P偏光成分)轉換成右旋的圓偏光、將其測量光成分(S偏光成分)轉換成左旋的圓偏光。
同時，藉由第4分光光學系統82B而分割成四道的第4波長光的合成光(參考光及測量光)係分別 藉由1/4波長板單元84B而將其參考光成分(P偏光成分)轉換成右旋的圓偏光、將其測量光成分(S偏光成分)轉換成左旋的圓偏光。另外，因左旋的圓偏光與右旋的圓偏光的旋轉方向不同，故不會發生干涉。
接著，通過1/4波長板單元83B的第3波長光的四道合成光係分別通過第3濾光單元85B(四片偏光板160a至160d)，藉此，其參考光成分與測量光成分係在與各偏光板160a至160d之角度相應的相位發生干涉。同時，通過1/4波長板單元84B的第4波長光的四道合成光係分別通過第4濾光單元86B(四片偏光板160a至160d)，藉此，其參考光成分與測量光成分係在與各偏光板160a至160d之角度相應的相位發生干涉。
此外，通過第3濾光單元85B(四片偏光板160a至160d)的第3波長光的四道干涉光(從第1偏光板160a透射出的相位「0°」的干涉光、從第2偏光板160b透射出的相位「90°」的干涉光、從第3偏光板160c透射出的相位「180°」的干涉光、從第4偏光板160d透射出的相位「270°」的干涉光)係射入第3攝像機87B。
同時，通過第4濾光單元86B(四片偏光板160a至160d)的第4波長光的四道干涉光(從第1偏光板160a透射出的相位「0°」的干涉光、從第2偏光板160b透射出的相位「90°」的干涉光、從第3偏光板160c透射出的相位「180°」的干涉光、從第4偏光板160d透射出的相位「270°」的干涉光)係射入第4攝像機88B。
接著，針對控制裝置5所執行的形狀測量處理的程序進行說明。首先，控制裝置5係對第1投光系統2A及第2投光系統2B進行驅動控制，同時地執行來自第1發光部51A的第1波長光的照射及來自第2發光部52A的第2波長光的照射、以及來自第3發光部51B的第3波長光的照射及來自第4發光部52B的第4波長光的照射。
藉此，第1波長光及第2波長光的合成光即第1光射入偏光分束器60的第1面60a，並且，第3波長光及第4波長光的合成光即第2光射入偏光分束器60的第2面60b。
結果，從偏光分束器60的第2面60b射出第1光的合成光(參考光及測量光)，並且，從偏光分束器60的第1面60a射出第2光的合成光(參考光及測量光)。
從偏光分束器60射出的第1光的合成光的一部分係射入第1攝像系統4A，分離成第1波長光的合成光(參考光及測量光)、及第2波長光的合成光(參考光及測量光)。其中，第1波長光的合成光係在藉由第1分光光學系統81A而分割成四道後，經1/4波長板單元83A及第1濾光單元85A而射入第1攝像機87A。同時，第2波長光的合成光係在藉由第2分光光學系統82A而分割成四道後，經1/4波長板單元84A及第2濾光單元86A而射入第2攝像機88A。
另一方面，從偏光分束器60射出的第2光的合成光的一部分係射入第2攝像系統4B，分離成第3波長光的合成光(參考光及測量光)、及第4波長光的合成光(參考光及測量光)。其中，第3波長光的合成光係在藉由第3分光光學系統81B而分割成四道後，經1/4波長板單元83B及第3濾光單元85B而射入第3攝像機87B。同時，第4波長光的合成光係在藉由第4分光光學系統82B而分割成四道後，經1/4波長板單元84B及第4濾光單元86B而射入第4攝像機88B。
接著，控制裝置5係對第1攝像系統4A及第2攝像系統4B進行驅動控制，同時地執行以第1攝像機87A進行的攝像、以第2攝像機88A進行的攝像、以第3攝像機87B進行的攝像、及以第4攝像機88B進行的攝像。
結果，藉由第1攝像機87A(攝像元件170的攝像區域H1至H4)，將相位逐一相差90°的第1波長光的4種干涉條紋圖像以單一筆圖像資料的形式取得；藉由第2攝像機88A(攝像元件170的攝像區域H1至H4)，將相位逐一相差90°的第2波長光的4種干涉條紋圖像以單一筆圖像資料的形式取得；藉由第3攝像機87B(攝像元件170的攝像區域H1至H4)，將相位逐一相差90°的第3波長光的4種干涉條紋圖像以單一筆圖像資料的形式取得；藉由第4攝像機88B(攝像元件170的攝像區域H1至H4)，將相位逐一相差90°的第4波長光的4種干涉條紋圖像以單一筆圖像資料的形式取得。
接著，控制裝置5係將從第1攝像機87A取得的單一筆圖像資料分割成4種干涉條紋圖像資料(按與攝像元件170的攝像區域H1至H4對應的範圍)，分別記憶至圖像資料記憶裝置154內的與第1攝像機87A對應的第1至第4圖像記憶體。
同時，關於從第2攝像機88A、第3攝像機87B及第4攝像機88B分別取得的圖像資料，控制裝置5係亦進行同樣的處理，將干涉條紋圖像資料分別記憶至與各攝像機88A,87B,88B對應的第1至第4圖像記憶體。
接著，控制裝置5係根據記憶在圖像資料記憶裝置154的第1波長光的4種干涉條紋圖像資料、第2波長光的4種干涉條紋圖像資料、第3波長光的4種干涉條紋圖像資料、及第4波長光的4種干涉條紋圖像資料，藉由相移法測量工件W的表面形狀。亦即，算出工件W表面上各位置的高度資訊。
此處，針對使用干涉光學系統的以一般的相移法進行的高度測量的原理進行說明。預定的光(例如第1波長光等)的4種干涉條紋圖像資料的同一座標位置(x,y)的干涉條紋強度、亦即亮度I1(x,y)、I2(x,y)、I3(x,y)、I4(x,y)係能夠以下述[數學式1]的關係式表示。
[數學式1]
此處，△φ(x,y)係代表在座標(x,y)的基於測量光與參考光之光路差的相位差。此外，A(x,y)係代表干涉光的振幅，B(x,y)係代表偏移(bias)。其中，因參考光係均勻，故當將該參考光視為基準，△φ(x,y)便代表「測量光的相位」，A(x,y)便代表「測量光的振幅」。
因此，測量光的相位△φ(x,y)係能夠根據前述[數學式1]的關係式而以下述[數學式2]的關係式求取。
此外，測量光的振幅A(x,y)係能夠根據前述[數學式1]的關係式而以下述[數學式3]的關係式求取。
接著，從前述相位△φ(x,y)與振幅A(x,y)，根據下述[數學式4]的關係式，算出攝像元件面上的複振幅E0(x,y)。此處，i代表虛數單位。
接著，根據複振幅E0(x,y)，算出工件W面上的座標(ξ,η)的複振幅E0(ξ,η)。
首先，如下述[數學式5]所示，對上述複振幅E0(x,y)進行菲涅耳轉換(Fresnel transform)。此處，λ代表波長。
針對E0(ξ,η)解上式，便成為如下述[數學式6]。
接著，從所求得的複振幅E0(ξ,η)，根據下述[數學式7]的關係式，算出測量光的相位φ(ξ,η)、及測量光的振幅A(ξ,η)。
測量光的相位φ(ξ,η)係能夠藉由下述[數學式8]的關係式求取。
測量光的振幅A(ξ,η)係能夠藉由下述[數學式9]的關係式求取。
然後，進行相位-高度轉換處理，算出將工件W表面的凹凸形狀以三維表現的高度資訊z(ξ,η)。
高度資訊z(ξ,η)係能夠藉由下述[數學式10]的關係式算出。
接著，針對使用波長相異的2種光(例如「第1波長光」與「第3波長光」)的雙波長相移法的原理進行說明。藉由使用波長相異的2種光，能夠擴大測量範圍。當然，該原理係亦能夠應用在使用3種光或4種光時。
當使用波長相異的2種光(例如波長λc1的第1種光、與波長λc2的第2種光)進行測量時，係等同於以其合成波長λc0的光進行測量。此外，其測量範圍會擴大為λc0/2。合成波長λc0係能夠以下式(M1)表示。
λc0=(λc1×λc2)/(λc2-λc1)…(M1)
其中，設λc2>λc1。
此處，例如當設λc1=1500nm、λc2=1503nm，便從上式(M1)得到λc0=751.500μm，測量範圍係成為λc0/2=375.750μm。
在進行雙波長相移法時，首先係根據波長λc1的第1種光的4種干涉條紋圖像資料的亮度I1(x,y)、I2(x,y)、I3(x,y)、I4(x,y)(參照前述[數學式1])，算出工件W面上的座標(ξ,η)的第1種光的測量光的相位φ1(ξ,η)(參照前述[數學式8])。此處，所求取的相位φ1(ξ,η)係相當於本實施形態的「第1測量值」或「第2測量值」，藉由進行此算出的處理功能構成「第1測量值取得手段」或「第2測量值取得手段」。
另外，在第1種光的測量下，座標(ξ,η)的高度資訊z(ξ,η)係能夠以下式(M2)表示。
z(ξ,η)=d1(ξ,η)/2=[λc1×φ1(ξ,η)/4π]+[m1(ξ,η)×λc1/2]…(M2)
式中，d1(ξ,η)係代表第1種光的測量光與參考光之光路差，m1(ξ,η)係代表第1種光的條紋級序。
因此，相位φ1(ξ,η)係能夠以下式(M2')表示。
φ1(ξ,η)=(4π/λc1)×z(ξ,η)-2πm1(ξ,η)…(M2')
同樣地，根據波長λc2的第2種光的4種干涉條紋圖像資料的亮度I1(x,y)、I2(x,y)、I3(x,y)、I4(x,y)(參照前述[數學式1])，算出工件W面上的座標(ξ,η)的第2種光的測量光的相位φ2(ξ,η)(參照前述[數學式8])。此處，所求取的相位φ2(ξ,η)係相當於本實施形態的「第3測量值」或「第4測量值」，藉由進行此算出的處理功能構成「第3測量值取得手段」或「第4測量值取得手段」。
另外，在第2種光的測量下，座標(ξ,η)的高度資訊z(ξ,η)係能夠以下式(M3)表示。
z(ξ,η)=d2(ξ,η)/2=[λc2×φ2(ξ,η)/4π]+[m2(ξ,η)×λc2/2]…(M3)
式中，d2(ξ,η)係代表第2種光的測量光與參考光之光路差，m2(ξ,η)係代表第2種光的條紋級序。
因此，相位φ2(ξ,η)係能夠以下式(M3')表示。
φ2(ξ,η)=(4π/λc2)×z(ξ,η)-2πm2(ξ,η)…(M3')
接著，決定波長λc1的第1種光的條紋級序m1(ξ,η)或波長λc2的第2種光的條紋級序m2(ξ,η)。條紋級序m1、m2係能夠根據2種光(波長λc1、λc2)的光路差△d及波長差△λ求取。此處，光路差△d及波長差△λ係分別能夠表示如下式(M4)、(M5)。
△d=(λc1×φ1-λc2×φ2)/2π…(M4)
△λ=λc2-λc1…(M5)
其中，設λc2>λc1。
另外，在雙波長的合成波長λc0的測量範圍內，條紋級序m1、m2的關係係分成以下三種情形，在各情形中，決定條紋級序m1(ξ,η)、m2(ξ,η)的計算式係不同。此處，例如針對決定條紋級序m1(ξ,η)的情形進行說明。當然，針對條紋級序m2(ξ,η)亦能夠以相同的手法求取。
例如當為「φ1-φ2<-π」時係成為「m1-m2=-1」，此時，m1係能夠表示如下式(M6)。
m1=(△d/△λ)-(λc2/△λ)=(λc1×φ1-λc2×φ2)/2π(λc2-λc1)-λc2/(λc2-λc1)…(M6)
當為「-π<φ1-φ2<π」時係成為「m1-m2=0」，此時，m1係能夠表示如下式(M7)。
m1=△d/△λ=(λc1×φ1-λc2×φ2)/2π(λc2-λc1)…(M7)
當為「φ1-φ2>π」時係成為「m1-m2=+1」，此時，m1係能夠表示如下式(M8)。
m1=(△d/△λ)+(λ2/△λ)=(λc1×φ1-λc2×φ2)/2π(λc2-λc1)+λc2/(λc2-λc1)…(M8)
接著，能夠根據如上述而求得的條紋級序m1(ξ,η)或m2(ξ,η)，從上式(M2)、(M3)獲得高度資訊z(ξ,η)。藉由上述的處理功能構成「高度資訊取得手段」。此外，如上述而求得的工件W的測量結果(高度資訊)係儲存至控制裝置5的運算結果記憶裝置155。
如以上詳述，在本實施形態中，係令第1波長光與第2波長光的合成光即第1光從偏光分束器60的第1面60a射入，並且令第3波長光與第4波長光的合成光即第2光從偏光分束器60的第2面60b射入，藉此，將第1光的參考光及測量光、與第2光的參考光及測量光分別分割成相異的偏光成分(P偏光或S偏光)，故射入偏光分束器60的第1光與第2光便在沒有相互干涉下個別地從偏光分束器60射出。
藉此，就第1光所含的偏光(第1波長光及/或第2波長光)、與第2光所含的偏光(第3波長光及/或第4波長光)而言，便能夠使用波長接近的兩種偏光。結果，能夠利用波長接近的兩種偏光將三維測量的測量 範圍更進一步擴大。尤其在本實施形態中，最多能夠利用四種波長相異的光，故亦能夠將測量範圍飛躍性地擴大。
此外，在本實施形態中，係構成為：將從干涉光學系統3射出的第1光的合成光(參考光成分及測量光成分)分離成第1波長光的合成光與第2波長光的合成光，並且將從干涉光學系統3射出的第2光的合成光分離成第3波長光的合成光與第4波長光的合成光，同時地個別進行第1波長光的合成光的攝像、第2波長光的合成光的攝像、第3波長光的合成光的攝像、及第4波長光的合成光的攝像。藉此，能夠縮短總體的攝像時間，從而能夠謀求測量效率的提升。
除此之外，在本實施形態中，係構成為：使用分光光學系統81A,82A,81B,82B將各波長光的合成光分別分割成四道光，並且藉由濾光單元85A,86A,85B,86B將該些四道光轉換成相位逐一相差90°的四種干涉光。藉此，能夠同時取得以相移法進行的三維測量所需的全部干涉條紋圖像。亦即，能夠同時取得四種偏光的共計16種(4×4種)的干涉條紋圖像。結果，能夠將前述作用效果進一步提高。
此外，在分光光學系統81A,82A,81B,82B，就將一道光分割成平行的兩道光的手段而言，係採用屬於凱斯特稜鏡的稜鏡101,102，故所分割出的兩道光的光路長在光學上會相等。結果，不需具備調整所分割出的兩道光的光路長之光路調整手段，能夠謀求零件數的削減並且謀求構成的簡化和裝置的小型化等。
此外，係構成為從一道光F0射入分光光學系統81A,82A,81B,82B到射出四道光FB1至FB4為止的期間，光僅行進於光學構件內、沒有射出到空氣中，故能夠降低因空氣的晃動等造成的影響。
此外，在本實施形態中，係例如能夠將使用第1波長光與第3波長光兩種偏光進行的測量、與使用第2波長光與第4波長光兩種偏光進行的測量，相應於工件W的種類進行切換。亦即，依據本實施形態，既利用波長接近的兩種偏光謀求測量範圍的擴大，亦能夠相應於工件W的種類切換光的種類(波長)。結果，能夠謀求便利性和泛用性的提升。
例如對不適合紅色系光的晶圓基板等工件W，係能夠進行使用第1波長光與第3波長光兩種偏光(例如491nm與488nm的藍色系的兩道光)進行的測量，另一方面，對不適合藍色系光的銅等工件W，係能夠進行使用第2波長光與第4波長光兩種偏光(例如540nm與532nm的綠色系的兩道光)進行的測量。
此外，在本實施形態中，係構成為對具備單一個作為基準的參考面63的單一組干涉光學系統3使用四種偏光，故，讓參考光與測量光產生光路差的光路區間在四種偏光間會相同。因此，相較於使用四組干涉光學系統(干涉儀模組)的構成，測量精度更為提升，並且，不用進行令四組干涉光學系統的光路長正確達到一致的困難作業。
[第2實施形態]
以下，針對第2實施形態，參照圖式進行說明。第2實施形態係具備與採用邁克生干涉儀的光學構成的第1實施形態不同的干涉光學系統，干涉光學系統的相關構成係不同於第1實施形態。因此，在本實施形態中係針對與第1實施形態不同的構成部分詳細進行說明，對於相同的構成部分係附加相同的元件符號且省略其詳細說明。
圖11係顯示本實施形態的三維測量裝置200的概略構成之示意圖。以下，為了說明上的方便，以圖11圖面的前後方向作為「X軸方向」、以圖面的上下方向作為「Y軸方向」、以圖面的左右方向作為「Z軸方向」來進行說明。
三維測量裝置200乃係根據馬赫-岑得干涉儀的原理而構成，係具備：兩組投光系統2A,2B(第1投光系統2A、第2投光系統2B)，係能夠輸出預定的光；干涉光學系統203，係射入從該些投光系統2A,2B分別射出的光；兩組攝像系統4A,4B(第1攝像系統4A、第2攝像系統4B)，係射入從該干涉光學系統203射出的光；及控制裝置5，係進行與投光系統2A,2B和干涉光學系統203、攝像系統4A,4B等有關的各種控制和圖像處理、運算處理等。「控制裝置5」係構成本實施形態的「圖像處理手段」，「干涉光學系統203」係構成本實施形態的「預定的光學系統」。
以下，針對干涉光學系統203的構成，詳細進行說明。干涉光學系統203係具備：兩個偏光分束器211,212(第1偏光分束器211，第2偏光分束器212)、四片1/4波長板215至218(第一1/4波長板215、第二1/4波長板216、第三1/4波長板217、第四1/4波長板218)、兩個全反射鏡221,222(第1全反射鏡221、第2全反射鏡222)、設置部224等。
偏光分束器211,212乃係將直角稜鏡貼合而一體化的方塊型的公知的光學構件，其接合面(交界面)211h,212h係例如施作有介電質多層膜等塗膜。
偏光分束器211,212乃係將射入的直線偏光分割成偏光方向彼此正交的兩個偏光成分(P偏光成分與S偏光成分)。本實施形態的偏光分束器211,212係構成為讓P偏光成分透射、將S偏光成分反射。此外，本實施形態的偏光分束器211,212係作為將射入的預定的光分割成兩道光的手段發揮功能，並且作為將射入的預定的兩道光合成的手段發揮功能。
第1偏光分束器211係以夾著其接合面211h相鄰的兩面當中的一面與Y軸方向正交且另一面與Z軸方向正交之方式配置。亦即，以第1偏光分束器211的接合面211h相對於Y軸方向及Z軸方向傾斜45°之方式配置。
更詳言之，以從第1投光系統2A的第1無偏光分束器56A朝Z軸方向左方向射出的第1光所射入的第1偏光分束器211的第1面(Z軸方向右側面)211a 及與該第1面211a相對向的第3面(Z軸方向左側面)211c係與Z軸方向正交之方式配置。「第1偏光分束器211(第1面211a)」係相當於本實施形態的「第1輸入輸出部」。
另一方面，以與第1面211a夾著接合面211h相鄰的面即第1偏光分束器211的第2面(Y軸方向下側面)211b及與該第2面211b相對向的第4面(Y軸方向上側面)211d係與Y軸方向正交之方式配置。
第2偏光分束器212係以夾著其接合面212h相鄰的兩面當中的一面與Y軸方向正交且另一面與Z軸方向正交之方式配置。亦即，以第2偏光分束器212的接合面212h相對於Y軸方向及Z軸方向傾斜45°之方式配置。
更詳言之，以從第2投光系統2B的第2無偏光分束器56B朝Z軸方向右方向射出的第2光所射入的第2偏光分束器212的第1面(Z軸方向左側面)212a及與該第1面212a相對向的第3面(Z軸方向右側面)212c係與Z軸方向正交之方式配置。「第2偏光分束器212(第1面212a)」係相當於本實施形態的「第2輸入輸出部」。
另一方面，以與第1面212a夾著接合面212h相鄰的面即第2偏光分束器212的第2面(Y軸方向上側面)212b及與該第2面212b相對向的第4面(Y軸方向下側面)212d係與Y軸方向正交之方式配置。
1/4波長板215至218乃係具有將直線偏光轉換成圓偏光且將圓偏光轉換成直線偏光的功能的光學構件。
第一1/4波長板215係以與第1偏光分束器211的第3面211c沿Z軸方向相對向之方式配置。亦即，第一1/4波長板215係將從第1偏光分束器211的第3面211c射出的直線偏光轉換成圓偏光，朝Z軸方向左方向射出。此外，第一1/4波長板215係在將朝Z軸方向右方向射入的圓偏光轉換成直線偏光後，朝Z軸方向右方向射出而射往第1偏光分束器211的第3面211c。
第二1/4波長板216係以與第1偏光分束器211的第4面211d沿Y軸方向相對向之方式配置。亦即，第二1/4波長板216係將從第1偏光分束器211的第4面211d射出的直線偏光轉換成圓偏光，朝Y軸方向上方向射出。此外，第二1/4波長板216係在將朝Y軸方向下方向射入的圓偏光轉換成直線偏光後，朝Y軸方向下方向射出而射往第1偏光分束器211的第4面211d。
第三1/4波長板217係以與第2偏光分束器212的第4面212d沿Y軸方向相對向之方式配置。亦即，第三1/4波長板217係將從第2偏光分束器212的第4面212d射出的直線偏光轉換成圓偏光，朝Y軸方向下方向射出。此外，第三1/4波長板217係在將朝Y軸方向上方向射入的圓偏光轉換成直線偏光後，朝Y軸方向上方向射出而射往第2偏光分束器212的第4面212d。
第四1/4波長板218係以與第2偏光分束器212的第3面212c沿Z軸方向相對向之方式配置。亦即，第四1/4波長板218係將從第2偏光分束器212的第3面212c射出的直線偏光轉換成圓偏光，朝Z軸方向 右方向射出。此外，第四1/4波長板218係在將朝Z軸方向左方向射入的圓偏光轉換成直線偏光後，朝Z軸方向左方向射出而射往第2偏光分束器212的第3面212c。
全反射鏡221,222乃係令入射光全反射的光學構件。其中，構成本實施形態的參考面的第1全反射鏡221係以在穿過第1偏光分束器211及第一1/4波長板215且沿Z軸方向延伸的軸線、與穿過第2偏光分束器212及第三1/4波長板217且沿Y軸方向延伸的軸線交叉之位置，相對於Y軸方向及Z軸方向傾斜45°之方式配置。
藉此，第1全反射鏡221係能夠令從第1偏光分束器211的第3面211c(經第一1/4波長板215)朝Z軸方向左方向射出的光，朝Y軸方向上方向反射，(經第三1/4波長板217)射入第2偏光分束器212的第4面212d。以及倒過來，第1全反射鏡221係能夠令從第2偏光分束器212的第4面212d(經第三1/4波長板217)朝Y軸方向下方向射出的光，朝Z軸方向右方向反射，(經第一1/4波長板215)射入第1偏光分束器211的第3面211c。
另一方面，第2全反射鏡222係以在穿過第1偏光分束器211及第二1/4波長板216且沿Y軸方向延伸的軸線、與穿過第2偏光分束器212及第四1/4波長板218且沿Z軸方向延伸的軸線交叉之位置，相對於Y軸方向及Z軸方向傾斜45°之方式配置。
藉此，第2全反射鏡222係能夠令從第1偏光分束器211的第4面211d(經第二1/4波長板216)朝Y軸方向上方向射出的光，朝Z軸方向左方向反射，(經第四1/4波長板218)射入第2偏光分束器212的第3面212c。以及倒過來，第2全反射鏡222係能夠令從第2偏光分束器212的第3面212c(經第四1/4波長板218)朝Z軸方向右方向射出的光，朝Y軸方向下方向反射，(經第二1/4波長板216)射入第1偏光分束器211的第4面211d。
設置部224乃係供設置作為被測量物的工件W之用。在本實施形態中，就工件W而言，係假設為膜(film)等具透光性者。設置部224係在穿過第2偏光分束器212及第2全反射鏡222且沿Z軸方向延伸的軸線上，配置在第四1/4波長板218與第2全反射鏡222之間。
接著，針對三維測量裝置200的作用進行說明。另外，在本實施形態中係同第1實施形態，以第1投光系統2A進行的第1波長光的照射及第2波長光的照射、以及以第2投光系統2B進行的第3波長光的照射及第4波長光的照射係同時進行。因此，第1波長光及第2波長光的合成光即第1光的光路、與第3波長光及第4波長光的合成光即第2光的光路會有部分重疊，但為了更容易讓人明白，此處係就第1光及第2光的光路使用不同的圖式個別進行說明。
首先，針對第1光(第1波長光及第2波長光)的光路，參照圖12進行說明。如圖12所示，第1波長λ1的第1波長光(偏光方向相對於X軸方向及Z軸方向傾斜45°的直線偏光)從第1發光部51A朝Y軸方向下方向射出。同時，第2波長λ2的第2波長光(偏光方向相對於X軸方向及Y軸方向傾斜45°的直線偏光)從第2發光部52A朝Z軸方向左方向射出。
從第1發光部51A射出的第1波長光係通過第1光隔離器53A，射入第1合成用二向色鏡55A。同時，從第2發光部52A射出的第2波長光係通過第2光隔離器54A，射入第1合成用二向色鏡55A。
接著，射入第1合成用二向色鏡55A的第1波長光與第2波長光在合成後，作為第1光(以相對於X軸方向及Y軸方向傾斜45°之方向為偏光方向的直線偏光)，朝Z軸方向左方向射出而射往第1無偏光分束器56A。
射入第1無偏光分束器56A的第1光的一部分(一半)係朝Z軸方向左方向透射，剩下的部分(一半)係朝Y軸方向下方向反射。其中，朝Z軸方向左方向透射的第1光係射入第1偏光分束器211的第1面211a。另一方面，朝Y軸方向下方向反射的第1光係成為捨棄光，沒有射入任何光學系統等。
關於從第1偏光分束器211的第1面211a朝Z軸方向左方向射入的第1光，其P偏光成分係朝Z軸方向左方向透射而從第3面211c射出作為參考光，另 一方面，其S偏光成分係朝Y軸方向上方向反射而從第4面211d射出作為測量光。
從第1偏光分束器211的第3面211c射出的第1光的參考光(P偏光)係在藉由通過第一1/4波長板215而轉換成右旋的圓偏光後，在第1全反射鏡221朝Y軸方向上方向反射。此處，光的相對於行進方向的旋轉方向係維持不變。
然後，第1光的參考光係在藉由通過第三1/4波長板217而從右旋的圓偏光轉換成S偏光後射入第2偏光分束器212的第4面212d。
另一方面，從第1偏光分束器211的第4面211d射出的第1光的測量光(S偏光)係在藉由通過第二1/4波長板216而轉換成左旋的圓偏光後，在第2全反射鏡222朝Z軸方向左方向反射。此處，光的相對於行進方向的旋轉方向係維持不變。
然後，第1光的測量光係在從設置在設置部224的工件W透射出後，在藉由通過第四1/4波長板218而從左旋的圓偏光轉換成P偏光後射入第2偏光分束器212的第3面212c。
此外，從第2偏光分束器212的第4面212d射入的第1光的參考光(S偏光)係在接合面212h朝Z軸方向左方向反射，另一方面，從第2偏光分束器212的第3面212c射入的第1光的測量光(P偏光)係在接合面212h朝Z軸方向左方向透射。接著，為第1光的參考光及測量光合成之狀態的合成光係作為輸出光從第2偏光分束器212的第1面212a射出。
從第2偏光分束器212的第1面212a射出的第1光的合成光(參考光及測量光)係射入第2無偏光分束器56B。關於朝Z軸方向左方向射入第2無偏光分束器56B的第1光的合成光，其一部分係朝Z軸方向左方向透射，剩下的部分係朝Y軸方向上方向反射。
其中，朝Z軸方向左方向透射的合成光(參考光及測量光)係射入第1攝像系統4A的第1分離用二向色鏡80A。另一方面，朝Y軸方向上方向反射的合成光雖射入第2合成用二向色鏡55B，但其行進被第3光隔離器53B或第4光隔離器54B遮斷而成為捨棄光。
射入第1分離用二向色鏡80A的第1光的合成光(參考光及測量光)中，第1波長光的合成光(參考光及測量光)係在接合面80Ah朝Y軸方向下方向反射而射入第1分光光學系統81A，另一方面，第2波長光的合成光(參考光及測量光)係在接合面80Ah朝Z軸方向左方向透射而射入第2分光光學系統82A。
射入第1分光光學系統81A的第1波長光的合成光(參考光及測量光)係在分割成四道後，經1/4波長板單元83A及第1濾光單元85A，由第1攝像機87A進行攝像。藉此，取得相位逐一相差90°的第1波長光的4種干涉條紋圖像。
同時，射入第2分光光學系統82A的第2波長光的合成光係在分割成四道後，經1/4波長板單元84A及第2濾光單元86A，由第2攝像機88A進行攝像。藉此，取得相位逐一相差90°的第2波長光的4種干涉條紋圖像。
接著，針對第2光(第3波長光及第4波長光)的光路，參照圖13進行說明。如圖13所示，第3波長λ3的第3波長光(偏光方向相對於X軸方向及Y軸方向傾斜45°的直線偏光)從第3發光部51B朝Z軸方向左方向射出。同時，第4波長λ4的第4波長光(偏光方向相對於X軸方向及Z軸方向傾斜45°的直線偏光)從第4發光部52B朝Y軸方向下方向射出。
從第3發光部51B射出的第3波長光係通過第3光隔離器53B，射入第2合成用二向色鏡55B。同時，從第4發光部52B射出的第4波長光係通過第4光隔離器54B，射入第2合成用二向色鏡55B。
接著，射入第2合成用二向色鏡55B的第3波長光與第4波長光在合成後，作為第2光(以相對於X軸方向及Z軸方向傾斜45°之方向為偏光方向的直線偏光)，朝Y軸方向下方向射出而射往第2無偏光分束器56B。
射入第2無偏光分束器56B的第2光的一部分(一半)係朝Y軸方向下方向透射，剩下的部分(一半)係朝Z軸方向右方向反射。其中，朝Z軸方向右方向反射的第2光係射入第2偏光分束器212的第1面212a。另一方面，朝Y軸方向下方向透射的第2光係成為捨棄光，沒有射入任何光學系統等。
關於從第2偏光分束器212的第1面212a朝Z軸方向右方向射入的第2光，其S偏光成分係朝Y軸方向下方向反射而從第4面212d射出作為參考光，另 一方面，其P偏光成分係朝Z軸方向右方向透射而從第3面212c射出作為測量光。
從第2偏光分束器212的第4面212d射出的第2光的參考光(S偏光)係在藉由通過第三1/4波長板217而轉換成左旋的圓偏光後，在第1全反射鏡221朝Z軸方向右方向反射。此處，光的相對於行進方向的旋轉方向係維持不變。
然後，第2光的參考光係在藉由通過第一1/4波長板215而從左旋的圓偏光轉換成P偏光後射入第1偏光分束器211的第3面211c。
另一方面，從第2偏光分束器212的第3面212c射出的第2光的測量光(P偏光)係在藉由通過第四1/4波長板218而轉換成右旋的圓偏光後，從設置在設置部224的工件W透射出。然後，第2光的測量光係在第2全反射鏡222朝Y軸方向下方向反射。此處，光的相對於行進方向的旋轉方向係維持不變。
第2全反射鏡222反射的第2光的測量光係在藉由通過第二1/4波長板216而從右旋的圓偏光轉換成S偏光後射入第1偏光分束器211的第4面211d。
此外，從第1偏光分束器211的第3面211c射入的第2光的參考光(P偏光)係在接合面211h朝Z軸方向右方向透射，另一方面，從第1偏光分束器211的第4面211d射入的第2光的測量光(S偏光)係在接合面211h朝Z軸方向右方向反射。接著，為第2光的參考光及測量光合成之狀態的合成光係作為輸出光從第1偏光分束器211的第1面211a射出。
從第1偏光分束器211的第1面211a射出的第2光的合成光(參考光及測量光)係射入第1無偏光分束器56A。關於朝Z軸方向右方向射入第1無偏光分束器56A的第2光的合成光，其一部分係朝Z軸方向右方向透射，剩下的部分係朝Y軸方向上方向反射。
其中，朝Y軸方向上方向反射的合成光(參考光及測量光)係射入第2攝像系統4B的第2分離用二向色鏡80B。另一方面，朝Z軸方向右方向透射的合成光雖射入第1合成用二向色鏡55A，但其行進被第1光隔離器53A或第2光隔離器54A遮斷而成為捨棄光。
射入第2分離用二向色鏡80B的第2光的合成光(參考光及測量光)中，第3波長光的合成光(參考光及測量光)係在接合面80Bh朝Z軸方向左方向反射而射入第3分光光學系統81B，另一方面，第4波長光的合成光(參考光及測量光)係在接合面80Bh朝Y軸方向上方向透射而射入第4分光光學系統82B。
射入第3分光光學系統81B的第3波長光的合成光(參考光及測量光)係在分割成四道後，經1/4波長板單元83B及第3濾光單元85B，由第3攝像機87B進行攝像。藉此，取得相位逐一相差90°的第3波長光的4種干涉條紋圖像。
同時，射入第4分光光學系統82B的第4波長光的合成光係在分割成四道後，經1/4波長板單元84B及第4濾光單元86B，由第4攝像機88B進行攝像。藉此，取得相位逐一相差90°的第4波長光的4種干涉條紋圖像。
接著，針對控制裝置5所執行的形狀測量處理的程序進行說明。首先，控制裝置5係對第1投光系統2A及第2投光系統2B進行驅動控制，同時地執行來自第1發光部51A的第1波長光的照射及來自第2發光部52A的第2波長光的照射、以及來自第3發光部51B的第3波長光的照射及來自第4發光部52B的第4波長光的照射。
藉此，第1波長光及第2波長光的合成光即第1光射入第1偏光分束器211的第1面211a，並且，第3波長光及第4波長光的合成光即第2光射入第2偏光分束器212的第1面212a。
結果，從第2偏光分束器212的第1面212a射出第1光的合成光(參考光及測量光)，並且，從第1偏光分束器211的第1面211a射出第2光的合成光(參考光及測量光)。
從第2偏光分束器212射出的第1光的合成光的一部分係射入第1攝像系統4A，分離成第1波長光的合成光(參考光及測量光)、及第2波長光的合成光(參考光及測量光)。其中，第1波長光的合成光係在藉由第1分光光學系統81A而分割成四道後，經1/4波長板單元83A及第1濾光單元85A而射入第1攝像機87A。同時，第2波長光的合成光係在藉由第2分光光學系統82A而分割成四道後，經1/4波長板單元84A及第2濾光單元86A而射入第2攝像機88A。
另一方面，從第1偏光分束器211射出的第2光的合成光的一部分係射入第2攝像系統4B，分離成第3波長光的合成光(參考光及測量光)、及第4波長光的合成光(參考光及測量光)。其中，第3波長光的合成光係在藉由第3分光光學系統81B而分割成四道後，經1/4波長板單元83B及第3濾光單元85B而射入第3攝像機87B。同時，第4波長光的合成光係在藉由第4分光光學系統82B而分割成四道後，經1/4波長板單元84B及第4濾光單元86B而射入第4攝像機88B。
接著，控制裝置5係對第1攝像系統4A及第2攝像系統4B進行驅動控制，同時地執行以第1攝像機87A進行的攝像、以第2攝像機88A進行的攝像、以第3攝像機87B進行的攝像、及以第4攝像機88B進行的攝像。
結果，藉由第1攝像機87A(攝像元件170的攝像區域H1至H4)，將相位逐一相差90°的第1波長光的4種干涉條紋圖像以單一筆圖像資料的形式取得；藉由第2攝像機88A(攝像元件170的攝像區域H1至H4)，將相位逐一相差90°的第2波長光的4種干涉條紋圖像以單一筆圖像資料的形式取得；藉由第3攝像機87B(攝像元件170的攝像區域H1至H4)，將相位逐一相差90°的第3波長光的4種干涉條紋圖像以單一筆圖像資料的形式取得；藉由第4攝像機88B(攝像元件170的攝像區域H1至H4)，將相位逐一相差90°的第4波長光的4種干涉條紋圖像以單一筆圖像資料的形式取得。
接著，控制裝置5係將從第1攝像機87A取得的單一筆圖像資料分割成4種干涉條紋圖像資料(按與攝像元件170的攝像區域H1至H4對應的範圍)，分別記憶至圖像資料記憶裝置154內的與第1攝像機87A對應的第1至第4圖像記憶體。
同時，關於從第2攝像機88A、第3攝像機87B及第4攝像機88B分別取得的圖像資料，控制裝置5係亦進行同樣的處理，將干涉條紋圖像資料分別記憶至與各攝像機88A,87B,88B對應的第1至第4圖像記憶體。
接著，控制裝置5係根據記憶在圖像資料記憶裝置154的第1波長光的4種干涉條紋圖像資料、第2波長光的4種干涉條紋圖像資料、第3波長光的4種干涉條紋圖像資料、及第4波長光的4種干涉條紋圖像資料，藉由相移法測量工件W的表面形狀。亦即，算出工件W表面上各位置的高度資訊。
如以上詳述，依據本實施形態，係在以馬赫-岑得干涉儀的原理為基礎的比較簡單的構成下，達到與前述第1實施形態相同的作用效果。
[第3實施形態]
以下，針對第3實施形態，參照圖式進行說明。第3實施形態係具備與採用邁克生干涉儀的光學構成的第1實施形態不同的干涉光學系統，主要是干涉光學系統的相關構成係不同於第1實施形態。因此，在本實施形 態中係針對與第1實施形態不同的構成部分詳細進行說明，對於相同的構成部分係附加相同的元件符號且省略其詳細說明。
圖14係顯示本實施形態的三維測量裝置300的概略構成之示意圖。以下，為了說明上的方便，以圖14圖面的前後方向作為「X軸方向」、以圖面的上下方向作為「Y軸方向」、以圖面的左右方向作為「Z軸方向」來進行說明。
三維測量裝置300乃係根據菲左干涉儀的原理而構成，係具備：兩組投光系統2A,2B(第1投光系統2A、第2投光系統2B)，係能夠輸出預定的光；干涉光學系統303，係射入從該些投光系統2A,2B分別射出的光；兩組攝像系統4A,4B(第1攝像系統4A、第2攝像系統4B)，係射入從該干涉光學系統303射出的光；及控制裝置5，係進行與投光系統2A,2B和干涉光學系統303、攝像系統4A,4B等有關的各種控制和圖像處理、運算處理等。「控制裝置5」係構成本實施形態的「圖像處理手段」，「干涉光學系統303」係構成本實施形態的「預定的光學系統」。
以下，針對干涉光學系統303的構成，詳細進行說明。干涉光學系統303係具備偏光分束器320、1/4波長板321、半鏡323、設置部324等。
偏光分束器320乃係將直角稜鏡貼合而一體化的方塊型的公知的光學構件，其接合面(交界面)320h係例如施作有介電質多層膜等塗膜。本實施形態 的偏光分束器320係構成為讓P偏光成分透射、將S偏光成分反射。在本實施形態中，「P偏光」係相當於「具有第1偏光方向的偏光」，「S偏光」係相當於「具有第2偏光方向的偏光」。
偏光分束器320係以夾著其接合面320h相鄰的兩面當中的一面與Y軸方向正交且另一面與Z軸方向正交之方式配置。亦即，以偏光分束器320的接合面320h相對於Y軸方向及Z軸方向傾斜45°之方式配置。
更詳言之，以從第1投光系統2A的第1無偏光分束器56A朝Y軸方向下方向射出的第1光所射入的偏光分束器320的第1面(Y軸方向上側面)320a及與該第1面320a相對向的第3面(Y軸方向下側面)320c係與Y軸方向正交之方式配置。「偏光分束器320的第1面320a」係相當於本實施形態的「第1輸入輸出部」。
另一方面，以與第1面320a夾著接合面320h相鄰的面即從第2投光系統2B的第2無偏光分束器56B朝Z軸方向右方向射出的第2光所射入的偏光分束器320的第2面(Z軸方向左側面)320b及與該第2面320b相對向的第4面(Z軸方向右側面)320d係與Z軸方向正交之方式配置。「偏光分束器320的第2面320b」係相當於本實施形態的「第2輸入輸出部」。
此外，以與偏光分束器320的第4面320d沿Z軸方向相對向之方式配置1/4波長板321，在該Z軸方向的更右側，以與該1/4波長板321沿Z軸方向相對向之方式配置半鏡323，在該Z軸方向的更右側，以 與該半鏡323沿Z軸方向相對向之方式配置設置部324。其中，為使週期性的干涉條紋(載波)產生，半鏡323嚴格來說係以相對於Z軸方向些微傾斜的狀態設置。
1/4波長板321係具有將直線偏光轉換成圓偏光且將圓偏光轉換成直線偏光的功能。亦即，從偏光分束器320的第4面320d射出的直線偏光(P偏光或S偏光)係在經1/4波長板321而轉換成圓偏光後照射至半鏡323。
半鏡323乃係將入射光以1：1的比率分割成透射光與反射光。具體而言，令從1/4波長板321朝Z軸方向右方向射入的圓偏光的一部分(一半)朝Z軸方向右方向透射作為測量光，令剩下的部分(一半)朝Z軸方向左方向反射作為參考光。此外，從半鏡323透射出的圓偏光(測量光)係照射至置於設置部324的作為被測量物的工件W。亦即，「半鏡323」係構成本實施形態的「參考面」。此外，「半鏡323」係作為將射入的預定的光分割成兩道光的手段發揮功能，並且作為將該兩道光重新合成的手段發揮功能。
接著，針對本實施形態的第1攝像系統4A及第2攝像系統4B的構成，詳細進行說明。本實施形態係構成為從第1實施形態省略「分光光學系統81A,82A,81B,82B」、「1/4波長板單元83A,84A,83B,84B」及「濾光單元85A,86A,85B,86B」。
亦即，本實施形態的第1攝像系統4A係具備：第1分離用二向色鏡80A，係將從第2無偏光分 束器56B射入的第1光的干涉光，分離成第1波長光的干涉光、與第2波長光的干涉光；第1攝像機87A，係對從第1分離用二向色鏡80A朝Y軸方向下方向射出的第1波長光的干涉光進行攝像；及第2攝像機88A，係對從第1分離用二向色鏡80A朝Z軸方向左方向射出的第2波長光的干涉光進行攝像。
同樣地，第2攝像系統4B係具備：第2分離用二向色鏡80B，係將從第1無偏光分束器56A射入的第2光的干涉光，分離成第3波長光的干涉光、與第4波長光的干涉光；第3攝像機87B，係對從第2分離用二向色鏡80B朝Z軸方向左方向射出的第3波長光的干涉光進行攝像；及第4攝像機88B，係對從第2分離用二向色鏡80B朝Y軸方向上方向射出的第4波長光的干涉光進行攝像。
接著，針對三維測量裝置300的作用進行說明。另外，在本實施形態中係同第1實施形態，以第1投光系統2A進行的第1波長光的照射及第2波長光的照射、以及以第2投光系統2B進行的第3波長光的照射及第4波長光的照射係同時進行。因此，第1波長光及第2波長光的合成光即第1光的光路、與第3波長光及第4波長光的合成光即第2光的光路會有部分重疊，但為了更容易讓人明白，此處係就第1光及第2光的光路使用不同的圖式個別進行說明。
首先，針對第1光(第1波長光及第2波長光)的光路，參照圖15進行說明。如圖15所示，第1 波長λ1的第1波長光(以X軸方向為偏光方向的S偏光)從第1發光部51A朝Y軸方向下方向射出。同時，第2波長λ2的第2波長光(以X軸方向為偏光方向的S偏光)從第2發光部52A朝Z軸方向左方向射出。
從第1發光部51A射出的第1波長光係通過第1光隔離器53A，射入第1合成用二向色鏡55A。同時，從第2發光部52A射出的第2波長光係通過第2光隔離器54A，射入第1合成用二向色鏡55A。
接著，射入第1合成用二向色鏡55A的第1波長光與第2波長光在合成後，作為第1光(以X軸方向為偏光方向的S偏光)，朝Z軸方向左方向射出而射往第1無偏光分束器56A。
射入第1無偏光分束器56A的第1光的一部分(一半)係朝Z軸方向左方向透射，剩下的部分(一半)係朝Y軸方向下方向反射。其中，朝Y軸方向下方向反射的第1光係射入偏光分束器320的第1面320a。另一方面，朝Z軸方向左方向透射的第1光係成為捨棄光，沒有射入任何光學系統等。
從偏光分束器320的第1面320a朝Y軸方向下方向射入的第1光(S偏光)係在接合面320h朝Z軸方向右方向反射而從第4面320d射出。
從偏光分束器320的第4面320d射出的第1光係在藉由通過1/4波長板321而從以X軸方向為偏光方向的S偏光轉換成左旋的圓偏光後照射至半鏡323。
關於照射至半鏡323的第1光，其一部分(一半)係從半鏡323朝Z軸方向右方向透射作為測量光，剩下的部分係朝Z軸方向左方向反射作為參考光。此處，透射光(測量光)及反射光(參考光)皆係光的相對於行進方向的旋轉方向(左旋)係維持不變。
此外，從半鏡323朝Z軸方向右方向透射出的第1光的測量光(左旋的圓偏光)係照射至置於設置部324的工件W而反射。此時亦是光的相對於行進方向的旋轉方向(左旋)係維持不變。
在工件W反射的第1光的測量光係朝Z軸方向左方向再次通過半鏡323，與前述在半鏡323朝Z軸方向左方向反射的第1光的參考光(左旋的圓偏光)合成。藉由將旋轉方向同為左旋的圓偏光之測量光及參考光進行合成，兩者係發生干涉。
接著，該第1光的干涉光係在藉由通過1/4波長板321而從左旋的圓偏光轉換成以Y軸方向為偏光方向的P偏光後重新射入偏光分束器320的第4面320d。
此處，從偏光分束器320的第4面320d重新射入的第1光的干涉光(P偏光)係在接合面320h朝Z軸方向左方向透射，作為輸出光從偏光分束器320的第2面320b射出。
從偏光分束器320的第2面320b射出的第1光的干涉光係射入第2無偏光分束器56B。關於朝Z軸方向左方向射入第2無偏光分束器56B的第1光的干涉光，其一部分係朝Z軸方向左方向透射，剩下的部分係朝Y軸方向下方向反射。
其中，朝Z軸方向左方向透射的干涉光係射入第1攝像系統4A的第1分離用二向色鏡80A。另一方面，朝Y軸方向下方向反射的干涉光雖射入第2合成用二向色鏡55B，但其行進被第3光隔離器53B或第4光隔離器54B遮斷而成為捨棄光。
射入第1分離用二向色鏡80A的第1光的干涉光中，第1波長光的干涉光係在接合面80Ah朝Y軸方向下方向反射，由第1攝像機87A進行攝像，另一方面，第2波長光的干涉光係在接合面80Ah朝Z軸方向左方向透射，由第2攝像機88A進行攝像。
接著，針對第2光(第3波長光及第4波長光)的光路，參照圖16進行說明。如圖16所示，第3波長λ3的第3波長光(以Y軸方向為偏光方向的P偏光)從第3發光部51B朝Z軸方向左方向射出。同時，第4波長λ4的第4波長光(以Z軸方向為偏光方向的P偏光)從第4發光部52B朝Y軸方向上方向射出。
從第3發光部51B射出的第3波長光係通過第3光隔離器53B，射入第2合成用二向色鏡55B。同時，從第4發光部52B射出的第4波長光係通過第4光隔離器54B，射入第2合成用二向色鏡55B。
接著，射入第2合成用二向色鏡55B的第3波長光與第4波長光在合成後，作為第2光(以Z軸方向為偏光方向的P偏光)，朝Y軸方向上方向射出而射往第2無偏光分束器56B。
射入第2無偏光分束器56B的第2光的一部分(一半)係朝Y軸方向上方向透射，剩下的部分(一半)係朝Z軸方向右方向反射。其中，朝Z軸方向右方向反射的第2光係射入偏光分束器320的第2面320b。另一方面，朝Y軸方向上方向透射的第2光係成為捨棄光，沒有射入任何光學系統等。
從偏光分束器320的第2面320b朝Z軸方向右方向射入的第2光(P偏光)係在接合面320h朝Z軸方向右方向透射而從第4面320d射出。
從偏光分束器320的第4面320d射出的第2光係在藉由通過1/4波長板321而從以Y軸方向為偏光方向的P偏光轉換成右旋的圓偏光後照射至半鏡323。
關於照射至半鏡323的第2光，其一部分(一半)係從半鏡323朝Z軸方向右方向透射作為測量光，剩下的部分係朝Z軸方向左方向反射作為參考光。此處，透射光(測量光)及反射光(參考光)皆係光的相對於行進方向的旋轉方向(右旋)係維持不變。
此外，從半鏡323朝Z軸方向右方向透射出的第2光的測量光(右旋的圓偏光)係照射至置於設置部324的工件W而反射。此時亦是光的相對於行進方向的旋轉方向(右旋)係維持不變。
在工件W反射的第2光的測量光係朝Z軸方向左方向再次通過半鏡323，與前述在半鏡323朝Z軸方向左方向反射的第2光的參考光(右旋的圓偏光)合 成。藉由將旋轉方向同為右旋的圓偏光之測量光及參考光進行合成，兩者係發生干涉。
接著，該第2光的干涉光係在藉由通過1/4波長板321而從右旋的圓偏光轉換成以X軸方向為偏光方向的S偏光後重新射入偏光分束器320的第4面320d。
此處，從偏光分束器320的第4面320d重新射入的第2光的干涉光(S偏光)係在接合面320h朝Y軸方向上方向反射，作為輸出光從偏光分束器320的第1面320a射出。
從偏光分束器320的第1面320a射出的第2光的干涉光係射入第1無偏光分束器56A。關於朝Y軸方向上方向射入第1無偏光分束器56A的第2光的干涉光，其一部分係朝Y軸方向上方向透射，剩下的部分係朝Z軸方向右方向反射。
其中，朝Y軸方向上方向透射的干涉光係射入第2攝像系統4B的第2分離用二向色鏡80B。另一方面，朝Z軸方向右方向反射的干涉光雖射入第1合成用二向色鏡55A，但其行進被第1光隔離器53A或第2光隔離器54A遮斷而成為捨棄光。
射入第2分離用二向色鏡80B的第2光的干涉光中，第3波長光的干涉光係在接合面80Bh朝Z軸方向左方向反射，由第3攝像機87B進行攝像，另一方面，第4波長光的干涉光係在接合面80Bh朝Y軸方向上方向透射，由第4攝像機88B進行攝像。
接著，針對控制裝置5所執行的形狀測量處理的程序進行說明。首先，控制裝置5係對第1投光系統2A及第2投光系統2B進行驅動控制，同時地執行來自第1發光部51A的第1波長光的照射及來自第2發光部52A的第2波長光的照射、以及來自第3發光部51B的第3波長光的照射及來自第4發光部52B的第4波長光的照射。
藉此，第1波長光及第2波長光的合成光即第1光射入偏光分束器320的第1面320a，並且，第3波長光及第4波長光的合成光即第2光射入偏光分束器320的第2面320b。
結果，從偏光分束器320的第2面320b射出第1光的干涉光，並且，從偏光分束器320的第1面320a射出第2光的干涉光。
從偏光分束器320的第2面320b射出的第1光的干涉光的一部分係射入第1攝像系統4A，分離成第1波長光的干涉光、及第2波長光的干涉光。其中，第1波長光的干涉光係射入第1攝像機87A。同時，第2波長光的干涉光係射入第2攝像機88A。
另一方面，從偏光分束器320的第1面320a射出的第2光的干涉光的一部分係射入第2攝像系統4B，分離成第3波長光的干涉光、及第4波長光的干涉光。其中，第3波長光的干涉光係射入第3攝像機87B。同時，第4波長光的干涉光係射入第4攝像機88B。
接著，控制裝置5係對第1攝像系統4A及第2攝像系統4B進行驅動控制，同時地執行以第1攝像機87A進行的攝像、以第2攝像機88A進行的攝像、以第3攝像機87B進行的攝像、及以第4攝像機88B進行的攝像。
結果，藉由第1攝像機87A取得第1波長光的干涉條紋圖像，藉由第2攝像機88A取得第2波長光的干涉條紋圖像，藉由第3攝像機87B取得第3波長光的干涉條紋圖像，藉由第4攝像機88B取得第4波長光的干涉條紋圖像。
接著，控制裝置5係將從第1攝像機87A、第2攝像機88A、第3攝像機87B及第4攝像機88B分別取得的干涉條紋圖像資料記憶至圖像資料記憶裝置154。
接著，控制裝置5係根據記憶在圖像資料記憶裝置154的第1波長光的干涉條紋圖像資料、第2波長光的干涉條紋圖像資料、第3波長光的干涉條紋圖像資料、及第4波長光的干涉條紋圖像資料，藉由傅立葉轉換法(Fourier Transform)測量工件W的表面形狀。亦即，算出工件W表面上各位置的高度資訊。
此處，針對以一般的傅立葉轉換法進行的高度測量的原理進行說明。第1種光或第2種光的干涉條紋圖像資料的同一座標位置(x,y)的干涉條紋強度、亦即亮度g(x,y)係能夠以下述[數學式11]的關係式表示。
式中，a(x,y)係代表偏移，b(x,y)係代表振幅，φ(x,y)係代表相位，fx0係代表x方向的載波頻率(carrier frequency)，fy0係代表y方向的載波頻率。
接著，將亮度g(x,y)進行二維傅立葉轉換，獲得二維空間頻譜(spectrum)。保留該左右之頻譜其中一方並移位(shift)至中央後，進行逆傅立葉轉換。
該移位後的頻譜係能夠以下述[數學式12]的關係式表示，因此只要針對相位φ求解，便能夠求取各座標的相位。
式中，c(x,y)為頻譜。
接著，當使用波長相異的2種光時，同前述第1實施形態，首先係根據波長λc1的第1種光的干涉條紋圖像資料的亮度g1(x,y)，算出工件W面上的座標(ξ,η)的第1種光的相位φ1(ξ,η)。
同樣地，根據波長λc2的第2種光的干涉條紋圖像資料的亮度g2(x,y)，算出工件W面上的座標(ξ,η)的第2種光的相位φ2(ξ,η)。
接著，從如上述而求得的第1種光的相位φ1(ξ,η)及第2種光的相位φ2(ξ,η)，算出工件W面上的座標(ξ,η)的高度資訊z(ξ,η)。此外，如上述而求得的工件W的測量結果(高度資訊)係儲存至控制裝置5的運算結果記憶裝置155。
如以上詳述，依據本實施形態，係在以菲左干涉儀的原理為基礎的比較簡單的構成下，達到與前述第1實施形態相同的作用效果。
[第4實施形態]
以下，針對第4實施形態，參照圖17進行說明。另外，本實施形態係就分光手段而言，具備與前述第1及第2實施形態的分光光學系統81A,82A,81B,82B不同的分光光學系統400。因此，僅針對分光光學系統400的相關構成進行詳細說明，對於其他構成部分係附加與第1實施形態等相同的元件符號且省略其詳細說明。
另外，在參照圖17針對分光光學系統400進行說明時，為了說明上的方便，以圖17圖面的前後方向作為「X'軸方向」、以圖面的上下方向作為「Y'軸方向」、以圖面的左右方向作為「Z'軸方向」來進行說明。其中，說明分光光學系統400單體之用的座標系(X',Y',Z')與說明三維測量裝置1全體之用的座標系(X,Y,Z)乃係不同的座標系。
本實施形態的分光光學系統400係以將無偏光型的四個光學構件(稜鏡)組合而一體化的單體的光學構件之形式構成。
更詳言之，分光光學系統400係構成為：沿著從分離用二向色鏡80A,80B射入的預定的光L0的行進方向(Z'軸方向左方向)，依序配置第1之稜鏡431、第2之稜鏡432、第3之稜鏡433、第4之稜鏡434。
另外，前述各稜鏡431至434係分別藉由折射率比空氣高的具有預定折射率的光學材料(例如玻璃和壓克力等)形成。因此，行進於各稜鏡431至434內的光的光路長係比行進於空氣中的光的光路長在光學上長。此處，例如亦可將四個稜鏡431至434皆藉由相同材料形成，亦可將至少一個藉由不同材料形成。只要滿足後述分光光學系統400的功能，則各稜鏡431至434的材質便能夠分別任意選擇。
第1之稜鏡431乃係前視(Z'-Y'平面)呈平行四邊形狀、沿X'軸方向延伸的四角柱形狀的稜鏡。以下，將「第1之稜鏡431」稱為「第1菱形稜鏡431」。
關於第1菱形稜鏡431，沿著X'軸方向呈長方形狀的四個面之中，位在Z'軸方向右側的面431a(以下，稱為「入射面431a」)及位在Z'軸方向左側的面431b(以下，稱為「出射面431b」)分別以與Z'軸方向正交之方式配置，位在Y'軸方向下側的面431c及位在Y'軸方向上側的面431d分別以相對於Z'軸方向及Y'軸方向傾斜45°之方式配置。
在該兩個傾斜的面431c,431d之中，位在Y'軸方向下側的面431c係設有無偏光的半鏡441，位在Y'軸方向上側的面431d係設有往內側全反射的無偏光的全反射鏡442。
以下，將設有半鏡441的面431c稱為「分歧面431c」，將設有全反射鏡442的面431d稱為「反射面431d」。另外，在圖17中，為了說明上的方便，在相當於分歧面431c(半鏡441)及反射面431d(全反射鏡442)的部位加上散點圖樣來表示。
第2之稜鏡432乃係前視(Z'-Y'平面)呈梯形狀、沿X'軸方向延伸的四角柱形狀的稜鏡。以下，將「第2之稜鏡432」稱為「第1梯形稜鏡432」。
關於第1梯形稜鏡432，沿著X'軸方向呈長方形狀的四個面之中，位在Y'軸方向上側的面432a及位在Y'軸方向下側的面432b分別以與Y'軸方向正交之方式配置，位在Z'軸方向右側的面432c以相對於Z'軸方向及Y'軸方向傾斜45°之方式配置，位在Z'軸方向左側的面432d以與Z'軸方向正交之方式配置。
其中，位在Z'軸方向右側的面432c係密接於第1菱形稜鏡431的分歧面431c(半鏡441)。以下，將位在Z'軸方向右側的面432c稱為「入射面432c」，將位在Z'軸方向左側的面432d稱為「出射面432d」。
第3之稜鏡433乃係俯視(X'-Z'平面)呈平行四邊形狀、沿Y'軸方向延伸的四角柱形狀的稜鏡。以下，將「第3之稜鏡433」稱為「第2菱形稜鏡433」。
關於第2菱形稜鏡433，沿著Y'軸方向呈長方形狀的四個面之中，位在Z'軸方向右側的面433a及位在Z'軸方向左側的面433b分別以與Z'軸方向正交之方式配置，位在X'軸方向觀者側的面433c及位在X' 軸方向裡側的面433d分別以相對於Z'軸方向及X'軸方向傾斜45°之方式配置。
在該兩個傾斜的面433c,433d之中，位在X'軸方向觀者側的面433c係設有無偏光的半鏡443，在位在X'軸方向裡側的面433d係設有往內側全反射的無偏光的全反射鏡444。
以下，將設有半鏡443的面433c稱為「分歧面433c」，將設有全反射鏡444的面433d稱為「反射面433d」。另外，在圖17中，為了說明上的方便，在相當於分歧面433c(半鏡443)及反射面433d(全反射鏡444)的部位加上散點圖樣來表示。
係構成為第2菱形稜鏡433的位在Z'軸方向右側的面433a之中的Y'軸方向下側一半係密接於第1梯形稜鏡432的出射面432d，Y'軸方向上側一半係與第1菱形稜鏡431的出射面431b相對向之狀態。以下，將位在Z'軸方向右側的面433a稱為「入射面433a」，將位在Z'軸方向左側的面433b稱為「出射面433b」。
第4之稜鏡434乃係俯視(X'-Z'平面)呈梯形狀、沿著Y'軸方向延伸的四角柱形狀的稜鏡。以下，將「第4之稜鏡434」稱為「第2梯形稜鏡434」。
關於第2梯形稜鏡434，沿Y'軸方向呈長方形狀的四個面之中，位在X'軸方向裡側的面434a及位在X'軸方向觀者側的面434b分別以與X'軸方向正交之方式配置，位在Z'軸方向右側的面434c以相對於Z'軸方向及X'軸方向傾斜45°之方式配置，位在Z'軸方向左側的面434d以與Z'軸方向正交之方式配置。
其中，位在Z'軸方向右側的面434c係密接於第2菱形稜鏡433的分歧面433c(半鏡443)。以下，將位在Z'軸方向右側的面434c稱為「入射面434c」，將位在Z'軸方向左側的面434d稱為「出射面434d」。
第2菱形稜鏡433的出射面433b及第2梯形稜鏡434的出射面434d係分別以與1/4波長板單元83A,84A,83B,84B相對向之方式配置。
此處，針對分光光學系統400的作用，參照圖17詳細進行說明。從分離用二向色鏡80A,80B射出的光L0係射入第1菱形稜鏡431的入射面431a。
從入射面431a射入的光L0係在分歧面431c(半鏡441)分歧成兩方向。詳細而言，係分歧成反射往Y'軸方向上側的分光LA1、及沿著Z'軸方向從半鏡441透射出的分光LA2。
其中，半鏡441反射的分光LA1係在第1菱形稜鏡431內沿著Y'軸方向行進，在反射面431d(全反射鏡442)反射往Z'軸方向左側，從出射面431b射出。從出射面431b射出的分光LA1係沿著Z'軸方向行進於空氣中，射入第2菱形稜鏡433的入射面433a。
另一方面，從半鏡441透射出的分光LA2係射入第1梯形稜鏡432的入射面432c，在第1梯形稜鏡432內部沿著Z'軸方向行進，從出射面432d射出。從出射面432d射出的分光LA2係射入第2菱形稜鏡433的入射面433a。
在本實施形態中，係以使從第1菱形稜鏡431的分歧面431c到第2菱形稜鏡433的入射面433a為止的兩分光LA1,LA2的光路長在光學上成為相同之方式任意地設定第1菱形稜鏡431及第1梯形稜鏡432的折射率及長度(Z'軸方向或Y'軸方向的長度)。
射入第2菱形稜鏡433的入射面433a的分光LA1,LA2係在分歧面433c(半鏡443)分歧成兩方向。詳細而言，其中一道分光LA1係分歧成沿著Z'軸方向從半鏡443透射出的分光LB1、及反射往X'軸方向裡側的分光LB2。另一道分光LA2係分歧成沿著Z'軸方向從半鏡443透射出的分光LB3、及反射往X'軸方向裡側的分光LB4。
其中，半鏡443反射的分光LB2,LB4係分別在第2菱形稜鏡433內沿著X'軸方向行進，在反射面433d(全反射鏡444)反射往Z'軸方向左側，從出射面433b射出。從出射面433b射出的分光LB2,LB4係分別沿著Z'軸方向行進於空氣中，射入1/4波長板單元83A,84A,83B,84B。
另一方面，從半鏡443透射出的分光LB1,LB3係射入第2梯形稜鏡434的入射面434c，在半鏡443內部沿著Z'軸方向行進，從出射面434d射出。從出射面434d射出的分光LB1,LB3係分別射入1/4波長板單元83A,84A,83B,84B。
在本實施形態中，係以使從第2菱形稜鏡433的分歧面433c到1/4波長板單元83A,84A,83B,84B 為止的四道分光LB1至LB4的光路長在光學上成為相同之方式任意地設定第2菱形稜鏡433及第2梯形稜鏡434的折射率及長度(Z'軸方向或X'軸方向的長度)。
如以上詳述，依據本實施形態，達到與前述第1實施形態相同的作用效果。
另外，並不限於前述實施形態的記載內容，例如亦可實施如下述。無庸贅言，亦當然能夠有未例示於下的其他應用例、變更例。
(a)在前述各實施形態中，針對工件W的具體例雖未特別言及，但就被測量物而言，例如可舉出印刷在印刷基板的焊膏和形成在晶圓基板的焊料凸塊等。
此處，針對焊料凸塊等的高度測量的原理進行說明。如圖18所示，凸塊503相對於電極501(基板500)的高度HB係能夠藉由以凸塊503的絕對高度ho減去該凸塊503周邊的電極501的絕對高度hr來求取[HB=ho-hr]。此處，就電極501的絕對高度hr而言，例如能夠使用電極501上任意一點的絕對高度和電極501上預定範圍的絕對高度的平均值等。此外，「凸塊503的絕對高度ho」和「電極501的絕對高度hr」係能夠在前述各實施形態中作為高度資訊z(ξ,η)來求取。
因此，在設有依循預設的良否判定基準來檢查焊膏和焊料凸塊之良否的檢查手段之焊料印刷檢查裝置或焊料凸塊檢查裝置中，亦可構成為具備有三維測量裝置1(200,300)。
另外，採用邁克生干涉儀的光學構成的前述第1實施形態等的三維測量裝置1和採用菲左干涉儀的光學構成的前述第3實施形態的三維測量裝置300係適用於反射性工件，採用馬赫-岑得干涉儀的光學構成的前述第2實施形態的三維測量裝置200係適用於透射性工件。此外，藉由使用相移法，便能夠進行排除掉0次光(透射光)的測量。
其中，在第2實施形態中，亦可構成為將第2全反射鏡222及設置部224省略，在第2全反射鏡222的位置設置工件W而能夠測量反射性工件。
此外，在前述各實施形態中，亦可構成為將設置工件W的設置部64(224,324)構成為能夠變位、將工件W表面分割成複數個測量區域，一邊依序移動各測量區域一邊進行各區域的形狀測量，將整個工件W的形狀測量分成複數次進行。
(b)干涉光學系統(預定的光學系統)的構成並不限於前述各實施形態。例如，就干涉光學系統而言，在前述第1實施形態中雖係採用邁克生干涉儀的光學構成、在第2實施形態中雖係採用馬赫-岑得干涉儀的光學構成、在第3實施形態中雖係採用菲左干涉儀的光學構成，但並不限於此，只要為將入射光分割成參考光與測量光來進行工件W的形狀測量之構成，則亦可採用其他光學構成。
此外，在前述各實施形態中，就偏光分束器60(211,212,320)而言，雖係採用將直角稜鏡貼合而 一體化的方塊型，但並不以此為限，例如亦可採用板(plate)型偏光分束器。
此外，前述偏光分束器60(211,212,320)雖係構成為讓P偏光成分透射、將S偏光成分反射，但並不限於此，亦可構成為將P偏光成分反射、讓S偏光成分透射。亦可構成為「S偏光」相當於「具有第1偏光方向的偏光」，「P偏光」相當於「具有第2偏光方向的偏光」。
(c)投光系統2A,2B的構成並不限於前述各實施形態。例如在前述各實施形態中，雖係構成為從第1發光部51A射出第1波長λ1(例如λ1=491nm)的第1波長光、從第2發光部52A射出第2波長λ2(例如λ2=540nm)的第2波長光、從第3發光部51B射出第3波長λ3(例如λ3=488nm)的第3波長光、從第4發光部52B射出第4波長λ4(例如λ4=532nm)的第4波長光，但各光的波長並不以此為限。
惟要將測量範圍更進一步擴大，較佳為將從第1投光系統2A照射的第1波長光及/或第2波長光、與從第2投光系統2B照射的第3波長光及/或第4波長光的波長差更進一步縮小。此外，從第1投光系統2A照射的第1波長光與第2波長光係較佳為波長相差至能夠以第1分離用二向色鏡80A分離之程度的偏光。同樣地，從第2投光系統2B照射的第3波長光與第4波長光係較佳為波長相差至能夠以第2分離用二向色鏡80B分離之程度的偏光。
此外，亦可構成為從第1投光系統2A(例如第1發光部51A)與第2投光系統2B(例如第3發光部51B)照射同一波長的光。
如前述，習知技術中，就測量被測量物形狀的三維測量裝置而言，已知有利用雷射光等的三維測量裝置(干涉儀)。在該種三維測量裝置中，係有因來自雷射光源的輸出光的晃動等的影響造成測量精度降低之虞。
對此，例如當被測量物較小，一道光(一種波長)的測量範圍還是不夠時，從相異兩光源照射同一波長的光，以該兩道光分別進行三維測量，藉此，便能夠謀求測量精度的提升。
然而，當欲以兩道光進行三維測量時，必須將第1光的輸出光的攝像與第2光的輸出光的攝像分別在相異時序進行，有測量效率降低之虞。
例如在利用相移法的三維測量中，當令相位以4個階段變化時係必須取得4種圖像資料，故在使用兩道光的情形中，分別在相異時序而各需4次的攝像時間，共計需8次的攝像時間。
照射同一波長的兩道光的本發明乃係鑒於上述情事而研創，目的在於提供能夠利用兩道光謀求測量效率的提升之三維測量裝置。
依據本發明，能夠同時進行第1光的輸出光的攝像與第2光的輸出光的攝像，故能夠以共計4次的攝像時間取得兩道光的共計8種干涉條紋圖像。結 果，能夠縮短總體的攝像時間，從而能夠謀求測量效率的提升。
具體而言，在根據馬赫-岑得干涉儀的原理而構成的前述第2實施形態的三維測量裝置200中，係能夠對一個工件W從不同方向照射兩道光(測量光)，故例如能夠更高精度地測量具有複雜形狀的工件等的全體樣貌。
此外，在前述各實施形態中，雖係構成為在投光系統2A,2B中具備光隔離器53A,54A,53B,54B，但亦可構成為省略光隔離器53A,54A,53B,54B。
此外，在前述各實施形態中，係亦可構成為夾介著第1無偏光分束器56A互換第1投光系統2A與第2攝像系統4B兩者的位置關係，亦可構成為夾介著第2無偏光分束器56B互換第2投光系統2B與第1攝像系統4A兩者的位置關係。
此外，在前述各實施形態中，亦可構成為夾介著第1合成用二向色鏡55A互換第1發光部51A與第2發光部52A兩者的位置關係，亦可構成為夾介著第2合成用二向色鏡55B互換第3發光部51B與第4發光部52B兩者的位置關係。
此外，導光手段的構成並不限於前述各實施形態的無偏光分束器56A,56B。只要為令從第1照射手段(第2照射手段)射出的第1光(第2光)的至少一部分往第1輸入輸出部(第2輸入輸出部)射入，並且令從第1輸入輸出部(第2輸入輸出部)射出的第2光的輸出光(第 1光的輸出光)的至少一部分往第2攝像手段(第1攝像手段)射入的構成，則亦可採用其他構成。
例如，在第1實施形態中，只要為令從第1投光系統2A(第2投光系統2B)照射的第1光(第2光)射入偏光分束器60的第1面60a(第2面60b)，且能夠藉由第2攝像系統4B(第1攝像系統4A)對從偏光分束器60的第1面60a(第2面60b)射出的第2光的輸出光(第1光的輸出光)進行攝像的構成，則亦可採用其他構成。
此外，在前述各實施形態中，就第1無偏光分束器56A及第2無偏光分束器56B而言，雖係採用將直角稜鏡貼合而一體化的方塊型，但並不以此為限，例如亦可採用板型的預定的半鏡。
此外，在前述各實施形態中，就第1合成用二向色鏡55A及第2合成用二向色鏡55B、以及第1分離用二向色鏡80A及第2分離用二向色鏡80B而言，雖係採用將直角稜鏡貼合而一體化的方塊型，但並不以此為限，例如亦可採用板型的預定的二向色鏡。
(d)在前述各實施形態(除了第3實施形態)中，雖係構成為根據相位相異的4種干涉條紋圖像資料進行相移法，但並不限於此，例如亦可構成為根據相位相異的2種或3種干涉條紋圖像資料進行相移法。
當然，第1實施形態等的三維測量裝置1和第2實施形態的三維測量裝置200係亦能夠適用於藉由例如如第3實施形態的傅立葉轉換法所示不同於相移法的其他方法進行三維測量的構成。
反之，第3實施形態的三維測量裝置300係亦能夠適用於藉由相移法等不同於傅立葉轉換法的其他方法進行三維測量的構成。
(e)在前述各實施形態(除了第3實施形態)中，就相移手段而言，係採用由透射軸方向相異的四片偏光板組成的濾光單元85A,86A,85B,86B。但相移手段的構成並不限於此上述。
例如，亦可構成為將濾光單元85A,86A,85B,86B改採用以能夠變更透射軸方向之方式構成的旋轉式的偏光板。在此種構成中，便將分光光學系統81A,82A,81B,82B等省略。
具體而言，第1攝像系統4A係具備：1/4波長板，係將第1波長光的合成光(參考光成分與測量光成分)轉換成圓偏光；旋轉式的第1偏光板，係選擇性地讓從該1/4波長板透射出的光的預定成分透射；及第1攝像機87A，係對從該第1偏光板透射出的光進行攝像；並且具備：1/4波長板，係將第2波長光的合成光(參考光成分與測量光成分)轉換成圓偏光；旋轉式的第2偏光板，係選擇性地讓從該1/4波長板透射出的光的預定成分透射；第2攝像機88A，係對從該第2偏光板透射出的光進行攝像。
同樣地，第2攝像系統4B係具備：1/4波長板，係將第3波長光的合成光(參考光成分與測量光成分)轉換成圓偏光；旋轉式的第3偏光板，係選擇性地讓從該1/4波長板透射出的光的預定成分透射；及第3攝 像機87B，係對從該第3偏光板透射出的光進行攝像；並且具備：1/4波長板，係將第4波長光的合成光(參考光成分與測量光成分)轉換成圓偏光；旋轉式的第4偏光板，係選擇性地讓從該1/4波長板透射出的光的預定成分透射；及第4攝像機88B，係對從該第4偏光板透射出的光進行攝像。
此處，旋轉式的各偏光板係以使其透射軸方向逐次變化45°之方式控制。具體而言，透射軸方向係以成為「0°」、「45°」、「90°」、「135°」之方式變化。藉此，能夠讓從各偏光板透射的光的參考光成分及測量光成分在4種相位發生干涉。亦即，能夠產生相位逐一相差90°的干涉光。具體而言，能夠產生相位為「0°」的干涉光、相位為「90°」的干涉光、相位為「180°」的干涉光、相位為「270°」的干涉光。
接著，針對在採用上述旋轉式的偏光板的前述第1實施形態的構成下，控制裝置5所執行的形狀測量處理的程序進行說明。
控制裝置5係首先將第1攝像系統4A的第1偏光板及第2偏光板的透射軸方向設定到預定的基準位置(例如「0°」)，並且將第2攝像系統4B的第3偏光板及第4偏光板的透射軸方向設定到預定的基準位置(例如「0°」)。
接著，控制裝置5係對第1投光系統2A及第2投光系統2B進行驅動控制，同時地執行來自第1發光部51A的第1波長光的照射及來自第2發光部52A 的第2波長光的照射、以及來自第3發光部51B的第3波長光的照射及來自第4發光部52B的第4波長光的照射。
藉此，第1波長光及第2波長光的合成光即第1光射入干涉光學系統3的偏光分束器60的第1面60a，並且，第3波長光及第4波長光的合成光即第2光射入偏光分束器60的第2面60b。
結果，從偏光分束器60的第2面60b射出第1光的合成光(參考光及測量光)，並且，從偏光分束器60的第1面60a射出第2光的合成光(參考光及測量光)。
接著，從偏光分束器60射出的第1光的合成光的一部分係射入第1攝像系統4A，分離成第1波長光的合成光(參考光及測量光)、及第2波長光的合成光(參考光及測量光)。其中，第1波長光的合成光係經前述1/4波長板及第1偏光板(透射軸方向「0°」)而射入第1攝像機87A。同時，第2波長光的合成光係經前述1/4波長板及第2偏光板(透射軸方向「0°」)而射入第2攝像機88A。
另一方面，從偏光分束器60射出的第2光的合成光的一部分係射入第2攝像系統4B，分離成第3波長光的合成光(參考光及測量光)、及第4波長光的合成光(參考光及測量光)。其中，第3波長光的合成光係經前述1/4波長板及第3偏光板(透射軸方向「0°」)而射入第3攝像機87B。同時，第4波長光的合成光係經前 述1/4波長板及第4偏光板(透射軸方向「0°」)而射入第4攝像機88B。
接著，控制裝置5係對第1攝像系統4A及第2攝像系統4B進行驅動控制，同時地執行以第1攝像機87A進行的攝像、以第2攝像機88A進行的攝像、以第3攝像機87B進行的攝像、及以第4攝像機88B進行的攝像。
結果，藉由第1攝像機87A拍攝第1波長光的相位「0°」的干涉條紋圖像，藉由第2攝像機88A拍攝第2波長光的相位「0°」的干涉條紋圖像，藉由第3攝像機87B拍攝第3波長光的相位「0°」的干涉條紋圖像，藉由第4攝像機88B拍攝第4波長光的相位「0°」的干涉條紋圖像。接著，控制裝置5係將從各攝像機87A,88A,87B,88B取得的干涉條紋圖像資料分別記憶至圖像資料記憶裝置154。
接著，控制裝置5係進行第1攝像系統4A的第1偏光板及第2偏光板的切換處理、以及第2攝像系統4B的第3偏光板及第4偏光板的切換處理。具體而言，令各偏光板分別轉動變位到透射軸方向成為「45°」的位置。
當該切換處理結束，控制裝置5便進行與上述一連串的第一次測量處理相同的第二次測量處理。亦即，控制裝置5係照射第1至第4波長光，並且對第1至第4波長光的干涉光分別進行攝像。
結果，便取得第1波長光的相位「90°」的干涉條紋圖像、第2波長光的相位「90°」的干涉條紋圖像、第3波長光的相位「90°」的干涉條紋圖像、及第4波長光的相位「90°」的干涉條紋圖像。
之後，重覆兩次與上述第一次及第二次測量處理相同的測量處理。亦即，在將各偏光板的透射軸方向設定在「90°」的狀態進行第三次測量處理，取得第1波長光的相位「180°」的干涉條紋圖像、第2波長光的相位「180°」的干涉條紋圖像、第3波長光的相位「180°」的干涉條紋圖像、及第4波長光的相位「180°」的干涉條紋圖像。
然後，在將各偏光板的透射軸方向設定在「135°」的狀態下進行第4次測量處理，取得第1波長光的相位「270°」的干涉條紋圖像、第2波長光的相位「270°」的干涉條紋圖像、第3波長光的相位「270°」的干涉條紋圖像、及第4波長光的相位「270°」的干涉條紋圖像。
如上述，藉由進行4次測量處理，便能夠取得在藉由相移法進行三維測量所需的全部的圖像資料(由第1波長光的4種干涉條紋圖像資料、第2波長光的4種干涉條紋圖像資料、第3波長光的4種干涉條紋圖像資料、及第4波長光的4種干涉條紋圖像資料組成的共計16種干涉條紋圖像資料)。接著，控制裝置5係根據記憶在圖像資料記憶裝置154的干涉條紋圖像資料，藉由相移法測量工件W的表面形狀。
惟在使用如前述的旋轉式的偏光板作為相移手段的方法中，為了取得進行三維測量所需的全部的圖像資料，係必須在複數個時序進行攝像。因此，著眼於將攝像時間縮短這點，更佳為如前述第1實施形態等採用能夠在一次的時序對全部的圖像資料進行攝像的濾光單元85A,86A,85B,86B等。
此外，例如在第1實施形態中，亦可採用藉由壓電元件(piezo element)等令參考面63沿著光軸移動而物理性地使光路長變化的構成作為相移手段。
此外，在第2實施形態中，亦可採用令全反射鏡221(參考面)一邊維持相對於Y軸方向及Z軸方向傾斜45°的狀態一邊藉由壓電元件等而沿著與該傾斜方向正交的方向移動而物理性地使光路長變化的構成作為相移手段。
此外，在第3實施形態中，當採用相移法時，例如亦可採用藉由壓電元件等令半鏡323(參考面)沿著光軸移動而物理性地使光路長變化的構成。
惟在使用如上述的令參考面移動的構成作為相移手段的方法中，由於必須就波長相異的複數道光變化參考面的動作量(相移量)，故無法對複數道光同時進行攝像。因此，著眼於將攝像時間縮短這點，更佳為如前述第1實施形態等採用能夠在一次的時序對全部的圖像資料進行攝像的濾光單元85A,86A,85B,86B等。
(f)在前述各實施形態(除了第3實施形態)中，當進行雙波長相移法時，係構成為藉由計算式求取 高度資訊z(ξ,η)，但並不限於此，例如亦可構成為預先記憶有表示相位φ1、φ2、條紋級序m1、m2、高度資訊z之對應關係的數值表和表資料(table data)，參酌數值表和表資料來取得高度資訊z。此時，並無非給定條紋級序不可之必要。
(g)分光手段的構成並不限於前述第1實施形態等。例如在前述第1實施形態等的分光光學系統81A,82A,81B,82B和前述第4實施形態的分光光學系統400中，雖係構成為將射入的光分光成四道，但並不限於此，例如亦可構成為分光成三道等能夠至少分割成藉由相移法進行的測量所需道數的光。
此外，在前述各實施形態中，雖係構成為將射入的合成光F0等，分割成光路在正交於行進方向的平面排列成矩陣狀的四道光FB1至FB4等，但只要為使用複數個攝像機對各分光FB1至FB4等進行攝像的構成，便無非以排列成矩陣狀之方式進行分光不可之必要。
此外，在前述各實施形態中，就分光手段而言，雖係採用將複數個光學構件(稜鏡)組合而一體化的分光光學系統81A等，但並不限於此，亦可採用繞射光柵作為分光手段。
(h)濾光手段的構成並不限於前述第1實施形態等。例如在前述第1實施形態中，係構成為：將濾光單元85A,86A,85B,86B以透射軸方向為0°的第1偏光板160a、透射軸方向為45°的第2偏光板160b、透射軸方向為90°的第3偏光板160c、透射軸方向為135° 的第4偏光板160d構成，使用透射軸方向逐一相差45°的上述四片偏光板160a至160d來取得相位逐一相差90°的4種干涉條紋圖像，根據該4種干涉條紋圖像，藉由相移法進行形狀測量。
亦可改以根據相位相異的3種干涉條紋圖像，藉由相移法進行形狀測量時，此時構成如下述。例如亦可構成如圖19所示，將濾光單元85A,86A,85B,86B的第1偏光板160a、第2偏光板160b、第3偏光板160c、第4偏光板160d分別採用透射軸方向為0°的偏光板、透射軸方向為60°(或45°)的偏光板、透射軸方向為120°(或90°)的偏光板、將測量光(例如右旋的圓偏光)及參考光(例如左旋的圓偏光)轉換成直線偏光的1/4波長板與選擇性地讓測量光的直線偏光透射的偏光板之組合。此處，亦可構成為將「1/4波長板」及「偏光板」之組合採用所謂的「圓偏光板」。
依據上述構成，能夠以藉由一個攝像元件進行的一次攝像，不僅取得相位各差120°(或90°)的3種干涉條紋圖像，還取得工件W的亮度圖像。藉此，便能夠不僅根據3種干涉條紋圖像，藉由相移法進行形狀測量，還組合進行以亮度圖像為根據的測量。例如，便能夠對藉由相移法進行的形狀測量所得的三維資料進行映射(mapping)和進行測量區域的抽出等。結果，能夠進行組合複數種測量的綜合性的判斷，從而能夠謀求測量精度的進一步提升。
另外，在圖19所示的例子中，就第4偏光板160d而言，雖係採用將圓偏光轉換成直線偏光的1/4波長板與選擇性地讓測量光的直線偏光透射的偏光板之組合，但並不限於此，只要為選擇性地僅讓測量光透射的構成，則亦可採用其他構成。
此外，亦可構成為省略第4偏光板160d。亦即，亦可構成為藉由一個攝像元件同時對從濾光單元85A,86A,85B,86B的第1偏光板160a、第2偏光板160b、第3偏光板160c分別透射出的三道光、與未經濾光單元85A,86A,85B,86B(偏光板)而直接射入的一道光進行攝像。
依據上述構成，達到與配置「1/4波長板」及「偏光板」之組合作為第4偏光板160d的前述構成相同的作用效果。亦即，能夠以藉由一個攝像元件進行的一次攝像，不僅取得相位各差120°(或90°)的3種干涉條紋圖像，還取得工件W的亮度圖像。
另外，就算直接拍攝測量光(例如右旋的圓偏光)與參考光(例如左旋的圓偏光)，因參考光為已知(能夠預先測量獲得)且均勻，故藉由攝像後的處理進行將該參考光量移除的處理和將均勻光移除的處理，藉此，便能夠將測量光的信號抽出。
就將第4偏光板160d省略的構成的優點而言，相較於配置「1/4波長板」及「偏光板」之組合的構成，由於能夠省略該些「1/4波長板」及「偏光板」，故光學零件減少，能夠謀求構成的簡化和抑制零件數目的增加等。
(i)攝像系統4A,4B的構成並不限於前述各實施形態。例如在前述各實施形態中，雖係使用具備透鏡的攝像機，但並無非有透鏡不可之必要，即使使用無透鏡的攝像機，仍亦可藉由利用前述[數學式6]的關係式等而藉由計算求取對焦的圖像來進行。
此外，在前述各實施形態中，亦可構成為夾介著第1分離用二向色鏡80A互換「第1分光光學系統81A、1/4波長板單元83A、第1濾光單元85A及第1攝像機87A」與「第2分光光學系統82A、1/4波長板單元84A、第2濾光單元86A及第2攝像機88A」兩者的位置關係，亦可構成為夾介著第2分離用二向色鏡80B互換「第3分光光學系統81B、1/4波長板單元83B、第3濾光單元85B及第3攝像機87B」與「第4分光光學系統82B、1/4波長板單元84B、第4濾光單元86B及第4攝像機88B」兩者的位置關係。
(j)在前述各實施形態中，係構成為同時使用「第1波長光」、「第2波長光」、「第3波長光」及「第4波長光」四道波長光。亦即，構成為同時射出四道波長光，並且同時拍攝該些光的干涉條紋圖像，根據該些圖像進行三維測量。但並不限於此，亦可採用其他構成。
例如，亦可構成為：在不射出「第1波長光」、「第2波長光」、「第3波長光」及「第4波長光」四道波長光中的「第4波長光」下，同時射出「第1波長光」、「第2波長光」及「第3波長光」三道波長光，並且同時拍攝該些光的干涉條紋圖像，根據該些圖像進行三維測量。
同樣地，亦可構成為：在不射出「第1波長光」、「第2波長光」、「第3波長光」及「第4波長光」四道波長光中的例如「第2波長光」及「第4波長光」下，同時射出「第1波長光」及「第3波長光」兩道波長光，並且同時拍攝該些光的干涉條紋圖像，根據該些圖像進行三維測量。
只要構成為至少從第1投光系統2A及第2投光系統2B同時射出第1光(「第1波長光」及/或「第2波長光」)及第2光(「第3波長光」及/或「第4波長光」)，並且同時拍攝該些光的干涉條紋圖像，便能夠比習知技術縮短總體的攝像時間，從而能夠謀求測量效率的提升。
亦即，若不追求攝像時間的縮短，則亦可未必要構成為同時使用「第1波長光」、「第2波長光」、「第3波長光」及「第4波長光」四道波長光。例如亦可構成為：在不射出「第2波長光」及「第4波長光」下，同時射出「第1波長光」及「第3波長光」兩道波長光，並且同時拍攝該些光的干涉條紋圖像，然後，在不射出「第1波長光」及「第3波長光」下，同時射出「第2波長光」及「第4波長光」兩道波長光，並且同時拍攝該些光的干涉條紋圖像。
(k)當如前述(j)所述最多只使用三道波長光或兩道波長光時，係亦可採用預先將不使用的波長光的射出機構和攝像機構從前述各實施形態中省略而成之構成的三維測量裝置1(200,300)。
例如當不使用第2波長光時，係亦可構成為從第1投光系統2A中將射出第2波長光的射出機構(第2發光部52A、第2光隔離器54A)與合成兩道波長光的合成機構(第1合成用二向色鏡55A)省略。同樣地，當不使用第2波長光時，係亦可構成為從第1攝像系統4A中將對預定的輸出光進行波長分離的分離機構(第1分離用二向色鏡80A)與對第2波長光的輸出光進行攝像的攝像機構(第2分光光學系統82A、1/4波長板單元84A、第2濾光單元86A、第2攝像機88A)省略。
(l)當構成為如前述(j)所述，在第1投光系統2A及/或第2投光系統2B中經常切換使用所射出的波長光時(例如構成為在第1投光系統2A中僅射出「第1波長光」與「第2波長光」其中一道時)，係亦可構成為在第1攝像系統4A中將對預定的輸出光進行波長分離的分離機構(第1分離用二向色鏡80A)省略，並且將對第1波長光的輸出光進行攝像的攝像機構與對第2波長光的輸出光進行攝像的攝像機構其中一者省略而共用另一者。

Claims (28)

  1. 一種三維測量裝置，係具備：預定的光學系統，係將射入的預定的光分割成偏光方向彼此正交的兩道偏光，將其中一道偏光作為測量光照射至被測量物且將另一道偏光作為參考光照射至參考面，並且能夠將該兩道偏光重新合成予以射出；第1照射手段，係能夠射出要射入前述預定的光學系統的第1光；第2照射手段，係能夠射出要射入前述預定的光學系統的第2光；第1攝像手段，係能夠射入從前述預定的光學系統射出的前述第1光的輸出光；第2攝像手段，係能夠射入從前述預定的光學系統射出的前述第2光的輸出光；及圖像處理手段，係能夠根據藉由前述第1攝像手段及前述第2攝像手段進行攝像而得的干涉條紋圖像，執行前述被測量物的三維測量；令前述第1光與前述第2光分別射入前述預定的光學系統的相異位置；前述預定的光學系統係：將前述第1光分割成由具有第1偏光方向的偏光構成的前述參考光、及由具有第2偏光方向的偏光構成的前述測量光；將前述第2光分割成由具有前述第2偏光方向的偏光構成的前述參考光、及由具有前述第1偏光方向的偏光構成的前述測量光；令重新合成出的前述第1光的輸出光與前述第2光的輸出光分別從前述預定的光學系統的相異位置射出；在前述構成下：前述第1照射手段係，具備：第1波長光射出部，係能夠射出含有第1波長的偏光之第1波長光；及/或第2波長光射出部，係能夠射出含有第2波長的偏光之第2波長光；且構成為能夠射出含有前述第1波長的偏光及/或前述第2波長的偏光的前述第1光；前述第2照射手段係，具備：第3波長光射出部，係能夠射出含有第3波長的偏光之第3波長光；及/或第4波長光射出部，係能夠射出含有第4波長的偏光之第4波長光；且構成為能夠射出含有前述第3波長的偏光及/或前述第4波長的偏光的前述第2光；前述第1攝像手段係具備：第1波長光攝像部，係當含有前述第1波長的偏光的前述第1光射入前述預定的光學系統時，能夠對從前述預定的光學系統射出的前述第1光的輸出光所含的前述第1波長的偏光的輸出光進行攝像；及/或第2波長光攝像部，係當含有前述第2波長的偏光的前述第1光射入前述預定的光學系統時，能夠對從前述預定的光學系統射出的前述第1光的輸出光所含的前述第2波長的偏光的輸出光進行攝像；前述第2攝像手段係具備：第3波長光攝像部，係當含有前述第3波長的偏光的前述第2光射入前述預定的光學系統時，能夠對從前述預定的光學系統射出的前述第2光的輸出光所含的前述第3波長的偏光的輸出光進行攝像；及/或第4波長光攝像部，係當含有前述第4波長的偏光的前述第2光射入前述預定的光學系統，能夠對從前述預定的光學系統射出的前述第2光的輸出光所含的前述第4波長的偏光的輸出光進行攝像。
  2. 如請求項1之三維測量裝置，其中前述第1照射手段係具備：第1合成手段，係能夠將從前述第1波長光射出部射出的前述第1波長光及從前述第2波長光射出部射出的前述第2波長光合成作為前述第1光；前述第2照射手段係具備：第2合成手段，係能夠將從前述第3波長光射出部射出的前述第3波長光及從前述第4波長光射出部射出的前述第4波長光合成作為前述第2光；前述第1攝像手段係具備：第1分離手段，係當含有前述第1波長的偏光及前述第2波長的偏光的前述第1光從前述第1照射手段射出時，能夠將前述第1光的輸出光分離成前述第1波長的偏光的輸出光、及前述第2波長的偏光的輸出光；前述第2攝像手段係具備：第2分離手段，係當含有前述第3波長的偏光及前述第4波長的偏光的前述第2光從前述第2照射手段射出時，能夠將前述第2光的輸出光分離成前述第3波長的偏光的輸出光、及前述第4波長的偏光的輸出光。
  3. 如請求項1之三維測量裝置，其中具備：第1相移手段，係給前述第1波長的偏光的前述參考光與前述測量光之間賦予相對性的相位差；及/或第2相移手段，係給前述第2波長的偏光的前述參考光與前述測量光之間賦予相對性的相位差；並且具備：第3相移手段，係給前述第3波長的偏光的前述參考光與前述測量光之間賦予相對性的相位差；及/或第4相移手段，係給前述第4波長的偏光的前述參考光與前述測量光之間賦予相對性的相位差；前述圖像處理手段係具備：第1測量值取得手段，係能夠根據藉由前述第1波長光攝像部對藉由前述第1相移手段而相移成複數種的前述第1波長的偏光的輸出光進行攝像而得的複數種干涉條紋圖像，取得藉由相移法進行前述被測量物的形狀測量所得的相位作為第1測量值；及/或第2測量值取得手段，係能夠根據藉由前述第2波長光攝像部對藉由前述第2相移手段而相移成複數種的前述第2波長的偏光的輸出光進行攝像而得的複數種干涉條紋圖像，取得藉由相移法進行前述被測量物的形狀測量所得的相位作為第2測量值；並且具備：第3測量值取得手段，係能夠根據藉由前述第3波長光攝像部對藉由前述第3相移手段而相移成複數種的前述第3波長的偏光的輸出光進行攝像而得的複數種干涉條紋圖像，取得藉由相移法進行前述被測量物的形狀測量所得的相位作為第3測量值；及/或第4測量值取得手段，係能夠根據藉由前述第4波長光攝像部對藉由前述第4相移手段而相移成複數種的前述第4波長的偏光的輸出光進行攝像而得的複數種干涉條紋圖像，取得藉由相移法進行前述被測量物的形狀測量所得的相位作為第4測量值；具備高度資訊取得手段，係能夠取得根據前述第1測量值及/或前述第2測量值、以及前述第3測量值及/或前述第4測量值而給定的高度資訊，作為前述被測量物的高度資訊。
  4. 如請求項3之三維測量裝置，其中具備：第1分光手段，係將前述第1波長的偏光的輸出光分割成複數道光；及第1濾光手段，係作為前述第1相移手段，對藉由前述第1分光手段分割出的複數道分割光中至少藉由前述相移法進行的測量所需道數的分割光分別賦予相異相位差；以及/或第2分光手段，係將前述第2波長的偏光的輸出光分割成複數道光；及第2濾光手段，係作為前述第2相移手段，對藉由前述第2分光手段分割出的複數道分割光中至少藉由前述相移法進行的測量所需道數的分割光分別賦予相異相位差；並且具備：第3分光手段，係將前述第3波長的偏光的輸出光分割成複數道光；及第3濾光手段，係作為前述第3相移手段，對藉由前述第3分光手段分割出的複數道分割光中至少藉由前述相移法進行的測量所需道數的分割光分別賦予相異相位差；以及/或第4分光手段，係將前述第4波長的偏光的輸出光分割成複數道光；及第4濾光手段，係作為前述第4相移手段，對藉由前述第4分光手段分割出的複數道分割光中至少藉由前述相移法進行的測量所需道數的分割光分別賦予相異相位差；前述第1波長光攝像部係構成為能夠至少對透射過前述第1濾光手段的前述複數道分割光同時進行攝像，及/或前述第2波長光攝像部係構成為能夠至少對透射過前述第2濾光手段的前述複數道分割光同時進行攝像；並且，前述第3波長光攝像部係構成為能夠至少對透射過前述第3濾光手段的前述複數道分割光同時進行攝像，及/或前述第4波長光攝像部係構成為能夠至少對透射過前述第4濾光手段的前述複數道分割光同時進行攝像。
  5. 如請求項4之三維測量裝置，其中前述分光手段係具備：第1光學構件，係呈沿第1平面的剖面形狀為三角形狀的三角柱形狀，照著沿與該第1平面正交的方向的穿過三個面當中的第1面與第2面之交線而與第3面正交的平面具有第1分歧手段；及第2光學構件，係呈沿與前述第1平面正交的第2平面的剖面形狀為三角形狀的三角柱形狀，照著沿與該第2平面正交的方向的穿過三個面當中的第1面與第2面之交線而與第3面正交的平面具有第2分歧手段；將前述第1光學構件的第3面與前述第2光學構件的第1面以相對向的方式配置；藉此，藉前述第1分歧手段令射入前述第1光學構件的前述第1面的光分歧成兩方向，其中令藉前述第1分歧手段反射的分割光藉前述第1面往前述第3面側反射，令透射過前述第1分歧手段的分割光藉前述第2面往前述第3面側反射，藉此，從前述第3面射出平行的兩道分割光；且令從前述第1光學構件的第3面射出的兩道分割光射入前述第2光學構件的第1面，藉前述第2分歧手段令該兩道分割光分別分歧成兩方向，其中令藉前述第2分歧手段反射的兩道分割光分別藉前述第1面往前述第3面側反射，令透射過前述第2分歧手段的兩道分割光分別藉前述第2面往前述第3面側反射，藉此，從前述第3面射出平行的四道分割光。
  6. 如請求項4之三維測量裝置，其中前述第1波長光攝像部係具備能夠至少對透射過前述第1濾光手段的前述複數道分割光同時進行攝像的單一個攝像元件，及/或前述第2波長光攝像部係具備能夠至少對透射過前述第2濾光手段的前述複數道分割光同時進行攝像的單一個攝像元件；前述第3波長光攝像部係具備能夠至少對透射過前述第3濾光手段的前述複數道分割光同時進行攝像的單一個攝像元件，及/或前述第2波長光攝像部係具備能夠至少對透射過前述第4濾光手段的前述複數道分割光同時進行攝像的單一個攝像元件。
  7. 如請求項5之三維測量裝置，其中前述第1波長光攝像部係具備能夠至少對透射過前述第1濾光手段的前述複數道分割光同時進行攝像的單一個攝像元件，及/或前述第2波長光攝像部係具備能夠至少對透射過前述第2濾光手段的前述複數道分割光同時進行攝像的單一個攝像元件；前述第3波長光攝像部係具備能夠至少對透射過前述第3濾光手段的前述複數道分割光同時進行攝像的單一個攝像元件，及/或前述第2波長光攝像部係具備能夠至少對透射過前述第4濾光手段的前述複數道分割光同時進行攝像的單一個攝像元件。
  8. 一種三維測量裝置，係具備：預定的光學系統，係將射入的預定的光分割成兩道光，能夠將其中一道光作為測量光照射至被測量物且能夠將另一道光作為參考光照射至參考面，並且能夠將該兩道光重新合成予以射出；第1照射手段，係能夠射出要射入前述預定的光學系統的第1輸入輸出部的第1光；第2照射手段，係能夠射出要射入前述預定的光學系統的第2輸入輸出部的第2光；第1攝像手段，係能夠射入藉由將前述第1光射入前述第1輸入輸出部而從前述第2輸入輸出部射出的前述第1光的輸出光；第2攝像手段，係能夠射入藉由將前述第2光射入前述第2輸入輸出部而從前述第1輸入輸出部射出的前述第2光的輸出光；及圖像處理手段，係能夠根據藉由前述第1攝像手段及前述第2攝像手段進行攝像而得的干涉條紋圖像，執行前述被測量物的三維測量；前述第1照射手段係，具備：第1波長光射出部，係能夠射出含有第1波長的偏光之第1波長光；及/或第2波長光射出部，係能夠射出含有第2波長的偏光之第2波長光；且構成為能夠射出含有前述第1波長的偏光及/或前述第2波長的偏光的前述第1光；前述第2照射手段係，具備：第3波長光射出部，係能夠射出含有第3波長的偏光之第3波長光；及/或第4波長光射出部，係能夠射出含有第4波長的偏光之第4波長光；且構成為能夠射出含有前述第3波長的偏光及/或前述第4波長的偏光的前述第2光；前述第1攝像手段係具備：第1波長光攝像部，係當含有前述第1波長的偏光的前述第1光射入前述第1輸入輸出部時，能夠對從前述第2輸入輸出部射出的前述第1光的輸出光所含的前述第1波長的偏光的輸出光進行攝像；及/或第2波長光攝像部，係當含有前述第2波長的偏光的前述第1光射入前述第1輸入輸出部時，能夠對從前述第2輸入輸出部射出的前述第1光的輸出光所含的前述第2波長的偏光的輸出光進行攝像；前述第2攝像手段係具備：第3波長光攝像部，係當含有前述第3波長的偏光的前述第2光射入前述第2輸入輸出部時，能夠對從前述第1輸入輸出部射出的前述第2光的輸出光所含的前述第3波長的偏光的輸出光進行攝像；及/或第4波長光攝像部，係當含有前述第4波長的偏光的前述第2光射入前述第2輸入輸出部時，能夠對從前述第1輸入輸出部射出的前述第2光的輸出光所含的前述第4波長的偏光的輸出光進行攝像。
  9. 如請求項8之三維測量裝置，其中具備：第1導光手段，係令從前述第1照射手段射出的第1光的至少一部分往前述第1輸入輸出部射入，並且令從前述第1輸入輸出部射出的前述第2光的輸出光的至少一部分往前述第2攝像手段射入；及第2導光手段，係令從前述第2照射手段射出的第2光的至少一部分往前述第2輸入輸出部射入，並且令從前述第2輸入輸出部射出的第1光的輸出光的至少一部分往前述第1攝像手段射入。
  10. 如請求項8之三維測量裝置，其中前述第1照射手段係具備：第1合成手段，係能夠將從前述第1波長光射出部射出的前述第1波長光及從前述第2波長光射出部射出的前述第2波長光合成作為前述第1光；前述第2照射手段係具備：第2合成手段，係能夠將從前述第3波長光射出部射出的前述第3波長光及從前述第4波長光射出部射出的前述第4波長光合成作為前述第2光；前述第1攝像手段係具備：第1分離手段，係當含有前述第1波長的偏光及前述第2波長的偏光的前述第1光從前述第1照射手段射出時，能夠將前述第1光的輸出光分離成前述第1波長的偏光的輸出光、及前述第2波長的偏光的輸出光；前述第2攝像手段係具備：第2分離手段，係當含有前述第3波長的偏光及前述第4波長的偏光的前述第2光從前述第2照射手段射出時，能夠將前述第2光的輸出光分離成前述第3波長的偏光的輸出光、及前述第4波長的偏光的輸出光。
  11. 如請求項8之三維測量裝置，其中具備：第1相移手段，係給前述第1波長的偏光的前述參考光與前述測量光之間賦予相對性的相位差；及/或第2相移手段，係給前述第2波長的偏光的前述參考光與前述測量光之間賦予相對性的相位差；並且具備：第3相移手段，係給前述第3波長的偏光的前述參考光與前述測量光之間賦予相對性的相位差；及/或第4相移手段，係給前述第4波長的偏光的前述參考光與前述測量光之間賦予相對性的相位差；前述圖像處理手段係具備：第1測量值取得手段，係能夠根據藉由前述第1波長光攝像部對藉由前述第1相移手段而相移成複數種的前述第1波長的偏光的輸出光進行攝像而得的複數種干涉條紋圖像，取得藉由相移法進行前述被測量物的形狀測量所得的相位作為第1測量值；及/或第2測量值取得手段，係能夠根據藉由前述第2波長光攝像部對藉由前述第2相移手段而相移成複數種的前述第2波長的偏光的輸出光進行攝像而得的複數種干涉條紋圖像，取得藉由相移法進行前述被測量物的形狀測量所得的相位作為第2測量值；並且具備：第3測量值取得手段，係能夠根據藉由前述第3波長光攝像部對藉由前述第3相移手段而相移成複數種的前述第3波長的偏光的輸出光進行攝像而得的複數種干涉條紋圖像，取得藉由相移法進行前述被測量物的形狀測量所得的相位作為第3測量值；及/或第4測量值取得手段，係能夠根據藉由前述第4波長光攝像部對藉由前述第4相移手段而相移成複數種的前述第4波長的偏光的輸出光進行攝像而得的複數種干涉條紋圖像，取得藉由相移法進行前述被測量物的形狀測量所得的相位作為第4測量值；具備高度資訊取得手段，係能夠取得根據前述第1測量值及/或前述第2測量值、以及前述第3測量值及/或前述第4測量值而給定的高度資訊，作為前述被測量物的高度資訊。
  12. 如請求項9之三維測量裝置，其中前述第1照射手段係具備：第1光隔離器，係僅讓從前述第1波長光射出部射出的一方向的光透射且將相反方向的光遮斷；及/或第2光隔離器，係僅讓從前述第2波長光射出部射出的一方向的光透射且將相反方向的光遮斷；前述第2照射手段係具備：第3光隔離器，係僅讓從前述第3波長光射出部射出的一方向的光透射且將相反方向的光遮斷；及/或第4光隔離器，係僅讓從前述第4波長光射出部射出的一方向的光透射且將相反方向的光遮斷。
  13. 如請求項11之三維測量裝置，其中具備：第1分光手段，係將前述第1波長的偏光的輸出光分割成複數道光；及第1濾光手段，係作為前述第1相移手段，對藉由前述第1分光手段分割出的複數道分割光中至少藉由前述相移法進行的測量所需道數的分割光分別賦予相異相位差；以及/或第2分光手段，係將前述第2波長的偏光的輸出光分割成複數道光；及第2濾光手段，係作為前述第2相移手段，對藉由前述第2分光手段分割出的複數道分割光中至少藉由前述相移法進行的測量所需道數的分割光分別賦予相異相位差；並且具備：第3分光手段，係將前述第3波長的偏光的輸出光分割成複數道光；及第3濾光手段，係作為前述第3相移手段，對藉由前述第3分光手段分割出的複數道分割光中至少藉由前述相移法進行的測量所需道數的分割光分別賦予相異相位差；以及/或第4分光手段，係將前述第4波長的偏光的輸出光分割成複數道光；及第4濾光手段，係作為前述第4相移手段，對藉由前述第4分光手段分割出的複數道分割光中至少藉由前述相移法進行的測量所需道數的分割光分別賦予相異相位差；前述第1波長光攝像部係構成為能夠至少對透射過前述第1濾光手段的前述複數道分割光同時進行攝像，及/或前述第2波長光攝像部係構成為能夠至少對透射過前述第2濾光手段的前述複數道分割光同時進行攝像；並且，前述第3波長光攝像部係構成為能夠至少對透射過前述第3濾光手段的前述複數道分割光同時進行攝像，及/或前述第4波長光攝像部係構成為能夠至少對透射過前述第4濾光手段的前述複數道分割光同時進行攝像。
  14. 如請求項13之三維測量裝置，其中前述分光手段係具備：第1光學構件，係呈沿第1平面的剖面形狀為三角形狀的三角柱形狀，照著沿與該第1平面正交的方向的穿過三個面當中的第1面與第2面之交線而與第3面正交的平面具有第1分歧手段；及第2光學構件，係呈沿與前述第1平面正交的第2平面的剖面形狀為三角形狀的三角柱形狀，照著沿與該第2平面正交的方向的穿過三個面當中的第1面與第2面之交線而與第3面正交的平面具有第2分歧手段；將前述第1光學構件的第3面與前述第2光學構件的第1面以相對向的方式配置；藉此，藉前述第1分歧手段令射入前述第1光學構件的前述第1面的光分歧成兩方向，其中令藉前述第1分歧手段反射的分割光藉前述第1面往前述第3面側反射，令透射過前述第1分歧手段的分割光藉前述第2面往前述第3面側反射，藉此，從前述第3面射出平行的兩道分割光；且令從前述第1光學構件的第3面射出的兩道分割光射入前述第2光學構件的第1面，藉前述第2分歧手段令該兩道分割光分別分歧成兩方向，其中令藉前述第2分歧手段反射的兩道分割光分別藉前述第1面往前述第3面側反射，令透射過前述第2分歧手段的兩道分割光分別藉前述第2面往前述第3面側反射，藉此，從前述第3面射出平行的四道分割光。
  15. 如請求項13之三維測量裝置，其中前述第1波長光攝像部係具備能夠至少對透射過前述第1濾光手段的前述複數道分割光同時進行攝像的單一個攝像元件，及/或前述第2波長光攝像部係具備能夠至少對透射過前述第2濾光手段的前述複數道分割光同時進行攝像的單一個攝像元件；前述第3波長光攝像部係具備能夠至少對透射過前述第3濾光手段的前述複數道分割光同時進行攝像的單一個攝像元件，及/或前述第2波長光攝像部係具備能夠至少對透射過前述第4濾光手段的前述複數道分割光同時進行攝像的單一個攝像元件。
  16. 如請求項14之三維測量裝置，其中前述第1波長光攝像部係具備能夠至少對前述第1濾光手段的前述複數道分割光同時進行攝像的單一個攝像元件，及/或前述第2波長光攝像部係具備能夠至少對透射過前述第2濾光手段透射的前述複數道分割光同時進行攝像的單一個攝像元件；前述第3波長光攝像部係具備能夠至少對透射過前述第3濾光手段的前述複數道分割光同時進行攝像的單一個攝像元件，及/或前述第2波長光攝像部係具備能夠至少對透射過前述第4濾光手段的前述複數道分割光同時進行攝像的單一個攝像元件。
  17. 一種三維測量裝置，係具備：偏光分束器，係具有將射入的預定的光分割成偏光方向彼此正交的兩道偏光之交界面，將該所分割的其中一道偏光作為測量光照射至被測量物且將另一道偏光作為參考光照射至參考面，並且能夠將該兩道偏光重新合成予以射出；第1照射手段，係能夠射出要射入夾著前述交界面相鄰的前述偏光分束器的第1面及第2面當中成為第1輸入輸出部的前述第1面的第1光；第2照射手段，係能夠射出要射入前述偏光分束器的成為第2輸入輸出部的前述第2面的第2光；第一1/4波長板，係配置在射入射出前述參考光的前述偏光分束器的第3面與前述參考面之間；第二1/4波長板，係配置在射入射出前述測量光的前述偏光分束器的第4面與前述被測量物之間；第1攝像手段，係能夠射入藉由將前述第1光射入前述偏光分束器的前述第1面而從前述第2面射出的前述第1光的輸出光；第2攝像手段，係能夠射入藉由將前述第2光射入前述偏光分束器的前述第2面而從前述第1面射出的前述第2光的輸出光；及圖像處理手段，係能夠根據藉由前述第1攝像手段及前述第2攝像手段進行攝像而得的干涉條紋圖像，執行前述被測量物的三維測量；前述第1照射手段係，具備：第1波長光射出部，係能夠射出含有第1波長的偏光之第1波長光；及/或第2波長光射出部，係能夠射出含有第2波長的偏光之第2波長光；且構成為能夠射出含有前述第1波長的偏光及/或前述第2波長的偏光的前述第1光；前述第2照射手段係，具備：第3波長光射出部，係能夠射出含有第3波長的偏光之第3波長光；及/或第4波長光射出部，係能夠射出含有第4波長的偏光之第4波長光；且構成為能夠射出含有前述第3波長的偏光及/或前述第4波長的偏光的前述第2光；前述第1攝像手段係具備：第1波長光攝像部，係當含有前述第1波長的偏光的前述第1光射入前述第1面時，能夠對從前述第2面射出的前述第1光的輸出光所含的前述第1波長的偏光的輸出光進行攝像；及/或第2波長光攝像部，係當含有前述第2波長的偏光的前述第1光射入前述第1面時，能夠對從前述第2面射出的前述第1光的輸出光所含的前述第2波長的偏光的輸出光進行攝像；前述第2攝像手段係具備：第3波長光攝像部，係當含有前述第3波長的偏光的前述第2光射入前述第2面時，能夠對從前述第1面射出的前述第2光的輸出光所含的前述第3波長的偏光的輸出光進行攝像；及/或第4波長光攝像部，係當含有前述第4波長的偏光的前述第2光射入前述第2面時，能夠對從前述第1面射出的前述第2光的輸出光所含的前述第4波長的偏光的輸出光進行攝像。
  18. 如請求項17之三維測量裝置，其中具備：第1導光手段，係令從前述第1照射手段射出的第1光的至少一部分往前述第1輸入輸出部射入，並且令從前述第1輸入輸出部射出的前述第2光的輸出光的至少一部分往前述第2攝像手段射入；及第2導光手段，係令從前述第2照射手段射出的第2光的至少一部分往前述第2輸入輸出部射入，並且令從前述第2輸入輸出部射出的第1光的輸出光的至少一部分往前述第1攝像手段射入。
  19. 如請求項17之三維測量裝置，其中前述第1照射手段係具備：第1合成手段，係能夠將從前述第1波長光射出部射出的前述第1波長光及從前述第2波長光射出部射出的前述第2波長光合成作為前述第1光；前述第2照射手段係具備：第2合成手段，係能夠將從前述第3波長光射出部射出的前述第3波長光及從前述第4波長光射出部射出的前述第4波長光合成作為前述第2光；前述第1攝像手段係具備：第1分離手段，係當含有前述第1波長的偏光及前述第2波長的偏光的前述第1光從前述第1照射手段射出時，能夠將前述第1光的輸出光分離成前述第1波長的偏光的輸出光、及前述第2波長的偏光的輸出光；前述第2攝像手段係具備：第2分離手段，係當含有前述第3波長的偏光及前述第4波長的偏光的前述第2光從前述第2照射手段射出時，能夠將前述第2光的輸出光分離成前述第3波長的偏光的輸出光、及前述第4波長的偏光的輸出光。
  20. 如請求項17之三維測量裝置，其中具備：第1相移手段，係給前述第1波長的偏光的前述參考光與前述測量光之間賦予相對性的相位差；及/或第2相移手段，係給前述第2波長的偏光的前述參考光與前述測量光之間賦予相對性的相位差；並且具備：第3相移手段，係給前述第3波長的偏光的前述參考光與前述測量光之間賦予相對性的相位差；及/或第4相移手段，係給前述第4波長的偏光的前述參考光與前述測量光之間賦予相對性的相位差；前述圖像處理手段係具備：第1測量值取得手段，係能夠根據藉由前述第1波長光攝像部對藉由前述第1相移手段而相移成複數種的前述第1波長的偏光的輸出光進行攝像而得的複數種干涉條紋圖像，取得藉由相移法進行前述被測量物的形狀測量所得的相位作為第1測量值；及/或第2測量值取得手段，係能夠根據藉由前述第2波長光攝像部對藉由前述第2相移手段而相移成複數種的前述第2波長的偏光的輸出光進行攝像而得的複數種干涉條紋圖像，取得藉由相移法進行前述被測量物的形狀測量所得的相位作為第2測量值；並且具備：第3測量值取得手段，係能夠根據藉由前述第3波長光攝像部對藉由前述第3相移手段而相移成複數種的前述第3波長的偏光的輸出光進行攝像而得的複數種干涉條紋圖像，取得藉由相移法進行前述被測量物的形狀測量所得的相位作為第3測量值；及/或第4測量值取得手段，係能夠根據藉由前述第4波長光攝像部對藉由前述第4相移手段而相移成複數種的前述第4波長的偏光的輸出光進行攝像而得的複數種干涉條紋圖像，取得藉由相移法進行前述被測量物的形狀測量所得的相位作為第4測量值；具備高度資訊取得手段，係能夠取得根據前述第1測量值及/或前述第2測量值、以及前述第3測量值及/或前述第4測量值而給定的高度資訊，作為前述被測量物的高度資訊。
  21. 如請求項18之三維測量裝置，其中前述第1照射手段係具備：第1光隔離器，係僅讓從前述第1波長光射出部射出的一方向的光透射且將相反方向的光遮斷；及/或第2光隔離器，係僅讓從前述第2波長光射出部射出的一方向的光透射且將相反方向的光遮斷；前述第2照射手段係具備：第3光隔離器，係僅讓從前述第3波長光射出部射出的一方向的光透射且將相反方向的光遮斷；及/或第4光隔離器，係僅讓從前述第4波長光射出部射出的一方向的光透射且將相反方向的光遮斷。
  22. 如請求項20之三維測量裝置，其中具備：第1分光手段，係將前述第1波長的偏光的輸出光分割成複數道光；及第1濾光手段，係作為前述第1相移手段，對藉由前述第1分光手段分割出的複數道分割光中至少藉由前述相移法進行的測量所需道數的分割光分別賦予相異相位差；以及/或第2分光手段，係將前述第2波長的偏光的輸出光分割成複數道光；及第2濾光手段，係作為前述第2相移手段，對藉由前述第2分光手段分割出的複數道分割光中至少藉由前述相移法進行的測量所需道數的分割光分別賦予相異相位差；並且具備：第3分光手段，係將前述第3波長的偏光的輸出光分割成複數道光；及第3濾光手段，係作為前述第3相移手段，對藉由前述第3分光手段分割出的複數道分割光中至少藉由前述相移法進行的測量所需道數的分割光分別賦予相異相位差；以及/或第4分光手段，係將前述第4波長的偏光的輸出光分割成複數道光；及第4濾光手段，係作為前述第4相移手段，對藉由前述第4分光手段分割出的複數道分割光中至少藉由前述相移法進行的測量所需道數的分割光分別賦予相異相位差；前述第1波長光攝像部係構成為能夠至少對透射過前述第1濾光手段的前述複數道分割光同時進行攝像，及/或前述第2波長光攝像部係構成為能夠至少對透射過前述第2濾光手段的前述複數道分割光同時進行攝像；並且，前述第3波長光攝像部係構成為能夠至少對透射過前述第3濾光手段的前述複數道分割光同時進行攝像，及/或前述第4波長光攝像部係構成為能夠至少對透射過前述第4濾光手段的前述複數道分割光同時進行攝像。
  23. 如請求項22之三維測量裝置，其中前述分光手段係具備：第1光學構件，係呈沿第1平面的剖面形狀為三角形狀的三角柱形狀，照著沿與該第1平面正交的方向的穿過三個面當中的第1面與第2面之交線而與第3面正交的平面具有第1分歧手段；及第2光學構件，係呈沿與前述第1平面正交的第2平面的剖面形狀為三角形狀的三角柱形狀，照著沿與該第2平面正交的方向的穿過三個面當中的第1面與第2面之交線而與第3面正交的平面具有第2分歧手段；將前述第1光學構件的第3面與前述第2光學構件的第1面以相對向的方式配置；藉此，藉前述第1分歧手段令射入前述第1光學構件的前述第1面的光分歧成兩方向，其中令藉前述第1分歧手段反射的分割光藉前述第1面往前述第3面側反射，令藉前述第1分歧手段透射出的分割光藉前述第2面往前述第3面側反射，藉此，從前述第3面射出平行的兩道分割光；且令從前述第1光學構件的第3面射出的兩道分割光射入前述第2光學構件的第1面，藉前述第2分歧手段令該兩道分割光分別分歧成兩方向，其中令藉前述第2分歧手段反射的兩道分割光分別藉前述第1面往前述第3面側反射，令透射過前述第2分歧手段的兩道分割光分別藉前述第2面往前述第3面側反射，藉此，從前述第3面射出平行的四道分割光。
  24. 如請求項22之三維測量裝置，其中前述第1波長光攝像部係具備能夠至少對透射過前述第1濾光手段的前述複數道分割光同時進行攝像的單一個攝像元件，及/或前述第2波長光攝像部係具備能夠至少對透射過前述第2濾光手段的前述複數道分割光同時進行攝像的單一個攝像元件；前述第3波長光攝像部係具備能夠至少對透射過前述第3濾光手段的前述複數道分割光同時進行攝像的單一個攝像元件，及/或前述第2波長光攝像部係具備能夠至少對透射過前述第4濾光手段的前述複數道分割光同時進行攝像的單一個攝像元件。
  25. 如請求項23之三維測量裝置，其中前述第1波長光攝像部係具備能夠至少對透射過前述第1濾光手段的前述複數道分割光同時進行攝像的單一個攝像元件，及/或前述第2波長光攝像部係具備能夠至少對透射過前述第2濾光手段的前述複數道分割光同時進行攝像的單一個攝像元件；前述第3波長光攝像部係具備能夠至少對透射過前述第3濾光手段的前述複數道分割光同時進行攝像的單一個攝像元件，及/或前述第2波長光攝像部係具備能夠至少對透射過前述第4濾光手段的前述複數道分割光同時進行攝像的單一個攝像元件。
  26. 一種三維測量裝置，係具備：第1照射手段，係能夠射出第1光；第2照射手段，係能夠射出第2光；作為第1輸入輸出部的第1偏光分束器，係將從前述第1照射手段射入的前述第1光分割成偏光方向彼此正交的兩道偏光，能夠將其中一道偏光作為測量光照射至被測量物且能夠將另一道偏光作為參考光照射至參考面，並且能夠將經前述被測量物而射入的前述第2光的測量光與經前述參考面而射入的前述第2光的參考光合成予以射出；作為第2輸入輸出部的第2偏光分束器，係將從前述第2照射手段射入的前述第2光分割成偏光方向彼此正交的兩道偏光，能夠將其中一道偏光作為測量光照射至被測量物且能夠將另一道偏光作為參考光照射至參考面，並且能夠將經前述被測量物而射入的前述第1光的測量光與經前述參考面而射入的前述第1光的參考光合成予以射出；第一1/4波長板，係配置在前述第1偏光分束器與前述參考面之間；第二1/4波長板，係配置在前述第1偏光分束器與前述被測量物之間；第三1/4波長板，係配置在前述第2偏光分束器與前述參考面之間；第四1/4波長板，係配置在前述第2偏光分束器與前述被測量物之間；第1攝像手段，係能夠射入藉由將前述第1光射入前述第1偏光分束器而從前述第2偏光分束器射出的前述第1光的輸出光；第2攝像手段，係能夠射入藉由將前述第2光射入前述第2偏光分束器而從前述第1偏光分束器射出的前述第2光的輸出光；及圖像處理手段，係能夠根據藉由前述第1攝像手段及前述第2攝像手段進行攝像而得的干涉條紋圖像，執行前述被測量物的三維測量；前述第1照射手段係，具備：第1波長光射出部，係能夠射出含有第1波長的偏光之第1波長光；及/或第2波長光射出部，係能夠射出含有第2波長的偏光之第2波長光；且構成為能夠射出含有前述第1波長的偏光及/或前述第2波長的偏光的前述第1光；前述第2照射手段係，具備：第3波長光射出部，係能夠射出含有第3波長的偏光之第3波長光；及/或第4波長光射出部，係能夠射出含有第4波長的偏光之第4波長光；且構成為能夠射出含有前述第3波長的偏光及/或前述第4波長的偏光的前述第2光；前述第1攝像手段係具備：第1波長光攝像部，係當含有前述第1波長的偏光的前述第1光射入前述第1偏光分束器時，能夠對從前述第2偏光分束器射出的前述第1光的輸出光所含的前述第1波長的偏光的輸出光進行攝像；及/或第2波長光攝像部，係當含有前述第2波長的偏光的前述第1光射入前述第1偏光分束器時，能夠對從前述第2偏光分束器射出的前述第1光的輸出光所含的前述第2波長的偏光的輸出光進行攝像；前述第2攝像手段係具備：第3波長光攝像部，係當含有前述第3波長的偏光的前述第2光射入前述第2偏光分束器時，能夠對從前述第1偏光分束器射出的前述第2光的輸出光所含的前述第3波長的偏光的輸出光進行攝像；及/或第4波長光攝像部，係當含有前述第4波長的偏光的前述第2光射入前述第2偏光分束器時，能夠對從前述第1偏光分束器射出的前述第2光的輸出光所含的前述第4波長的偏光的輸出光進行攝像。
  27. 一種三維測量裝置，係具備：偏光分束器，係具有令具有第1偏光方向的偏光透射或反射、令具有第2偏光方向的偏光反射或透射之交界面；第1照射手段，係能夠射出第1光，該第1光係被射入夾著前述交界面相鄰的前述偏光分束器的第1面及第2面當中成為第1輸入輸出部的前述第1面且含有具有前述第1偏光方向的偏光；第2照射手段，係能夠射出第2光，該第2光係被射入前述偏光分束器的成為第2輸入輸出部的前述第2面且含有具有前述第2偏光方向的偏光；1/4波長板，係以與射出在前述交界面透射或反射的第1光及在前述交界面反射或透射的第2光的前述偏光分束器的預定面相對向之方式配置；半鏡，係在前述偏光分束器側的相反側以與前述1/4波長板相對向之方式配置，讓經前述1/4波長板而照射的光的一部分作為測量光透射而照射至被測量物，且將剩下的光作為參考光予以反射；第1攝像手段，係能夠射入藉由將前述第1光射入前述偏光分束器的前述第1面而從前述第2面射出的前述第1光的輸出光；第2攝像手段，係能夠射入藉由將前述第2光射入前述偏光分束器的前述第2面而從前述第1面射出的前述第2光的輸出光；及圖像處理手段，係能夠根據藉由前述第1攝像手段及前述第2攝像手段進行攝像而得的干涉條紋圖像，執行前述被測量物的三維測量；前述第1照射手段係，具備：第1波長光射出部，係能夠射出含有第1波長的偏光之第1波長光；及/或第2波長光射出部，係能夠射出含有第2波長的偏光之第2波長光；且構成為能夠射出含有前述第1波長的偏光及/或前述第2波長的偏光的前述第1光；前述第2照射手段係，具備：第3波長光射出部，係能夠射出含有第3波長的偏光之第3波長光；及/或第4波長光射出部，係能夠射出含有第4波長的偏光之第4波長光；且構成為能夠射出含有前述第3波長的偏光及/或前述第4波長的偏光的前述第2光；前述第1攝像手段係具備：第1波長光攝像部，係當含有前述第1波長的偏光的前述第1光射入前述第1面時，能夠對從前述第2面射出的前述第1光的輸出光所含的前述第1波長的偏光的輸出光進行攝像；及/或第2波長光攝像部，係當含有前述第2波長的偏光的前述第1光射入前述第1面時，能夠對從前述第2面射出的前述第1光的輸出光所含的前述第2波長的偏光的輸出光進行攝像；前述第2攝像手段係具備：第3波長光攝像部，係當含有前述第3波長的偏光的前述第2光射入前述第2面時，能夠對從前述第1面射出的前述第2光的輸出光所含的前述第3波長的偏光的輸出光進行攝像；及/或第4波長光攝像部，係當含有前述第4波長的偏光的前述第2光射入前述第2面時，能夠對從前述第1面射出的前述第2光的輸出光所含的前述第4波長的偏光的輸出光進行攝像。
  28. 如請求項1至27中任一項之三維測量裝置，其中前述被測量物為印刷在印刷基板的焊膏或形成在晶圓基板的焊料凸塊。
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