TWI782828B - 三維測量裝置 - Google Patents

Abstract

[課題]提供一種可達成測量精度的提升等之三維測量裝置。 [解決手段]三維測量裝置1具備︰干涉光學系3，具有將入射光分割成兩道光之半鏡HM，將該分割的其中一道光照射到工件W且將另一道光照射到參考面23，將此等再度合成並射出；第1投光系2A，朝半鏡HM射出第1波長的第1光；第2投光系2B，朝半鏡HM射出第2波長的第2光；第1拍攝系4A，拍攝從半鏡HM射出之關於第1光的輸出光；第2拍攝系4B，拍攝從半鏡HM射出之關於第2光的輸出光；構成為根據藉由拍攝系4A、4B所取得的圖像資料執行工件W的三維測量，並且朝向工件W之第1光與第2光的行進方向不同，且，朝向參考面23之第1光與第2光的行進方向不同。

Description

三維測量裝置

本發明係關於測量被測量物的形狀之三維測量裝置。

以往，就測量被測量物的形狀之三維測量裝置而言，已知有利用干涉儀之三維測量裝置。近年來，為了謀求放大測量範圍，亦提案有利用波長不同的兩種光來進行測量之三維測量裝置(例如，參照專利文獻1)。

專利文獻1的三維測量裝置中，藉由使波長不同的兩種光分別從偏光分束器(beam splitter)之不同的位置射入，可將兩種光的波長差縮得極小，且可將測量範圍大幅放大。

一般而言，利用干涉儀的三維測量裝置，係如圖16所示，具備有︰偏光分束器(PBS)100；光源101，係射出要對該偏光分束器100射入之同調(coherent)光；及拍攝裝置102，係對從偏光分束器100射出的光進行拍攝。

圖16所示的例子中，預定波長的偏光(偏光方向相對於X軸方向及Y軸方向傾斜45°的偏光)從光源101在Z軸方向向下射出，射入偏光分束器100的第1面100a。

從偏光分束器100的第1面100a射入的光，係在偏光分束器100的交界面100e分歧成兩個方向，其P偏光成分(與圖16的紙面平行的方向設為偏光方向之直線偏光)在Z軸方向向下透射且從第3面100c作為測量光而射出，另一方面，其S偏光成分(將與圖16的紙面垂直的Y軸方向設為偏光方向之直線偏光)在X軸方向右反射且從第4面100d作為參考光射出。

從偏光分束器100的第3面100c射出的測量光(P偏光)係在藉由透射1/4波長板103轉換成右旋的圓偏光之後，在工件110反射。此處，相對於光的行進方向之旋轉方向係被維持。之後，此測量光係再度藉由透射1/4波長板103，而從右旋的圓偏光轉換成S偏光之後，再射入偏光分束器100的第3面100c。

另一方面，從偏光分束器100的第4面100d射出的參考光(S偏光)，係在藉由透射1/4波長板104轉換成左旋的圓偏光之後，在參考面111反射。此處，相對於光的行進方向之旋轉方向係被維持。之後，這樣的參考光係再度藉由透射1/4波長板104而從左旋的圓偏光轉換成P偏光之後，再射入偏光分束器100的第4面100d。

從偏光分束器100的第3面100c再度射入的測量光(S偏光)係在交界面100e沿著X軸方向向左反射，另一方面，從第4面100d再射入的參考光(P偏光)係在X軸方向向左透射交界面100e。藉此，測量光及參考光經合成後的合成光係作為輸出光而從偏光分束器100的第2面100b射出。

從偏光分束器100的第2面100b射出的合成光(測量光及參考光)，係首先藉由1/4波長板105，使其測量光成分(S偏光成分)轉換成左旋的圓偏光，使其參考光成分(P偏光成分)轉換成右旋的圓偏光。此處，左旋的圓偏光與右旋的圓偏光因旋轉方向不同，所以不會發生干涉。

此種合成光接著藉由透射偏光板106，使其測量光成分與參考光成分以相應於偏光板106的角度的相位發生干涉。接著，改變偏光板106的角度，藉由拍攝裝置102對這樣的干涉光進行複數種拍攝，依據所得到的輝度圖像資料，進行工件110的三維測量。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利6271493號公報

[發明欲解決之課題]

專利文獻1的三維測量裝置中，係藉由使用偏光分束器或1/4波長板等的光學構件，將波長不同的兩種光分別分離・轉換成偏光方向不同的偏光成分(P偏光及S偏光)，可將在同一光路上朝同一方向行進的兩種光分離。

例如，在專利文獻1中構成為與波長1500nm的第1光相關的S偏光成分(或P偏光成分)、以及與波長1503nm的第2光相關的P偏光成分(或S偏光成分)朝同一方向通過同一個1/4波長板(專利文獻1的干涉光學系3內的1/4波長板21、22等)。

然而，偏光分束器或1/4波長板等偏光成分(P偏光及S偏光)的分離・轉換上所需要的光學構件，不易以良好精度製造，其製造誤差會有大幅影響偏光成分的分離・轉換精度之虞。

尤其，非常難以精度良好地製造與兩種波長對應的1/4波長板。因此，如專利文獻1所示，在波長不同的兩種光通過的位置配置1/4波長板(專利文獻1的1/4波長板21、22等)時，會有在通過此之兩種光的至少一者產生轉換誤差之虞。

1/4波長板係具有對預定波長(例如1500nm或1503nm)的入射光賦予1/4波長份(例如375nm或375.75nm)的相位差，以將直線偏光轉換成圓偏光或將圓偏光轉換成直線偏光之功能的光學構件。

亦即，在製造波長1500nm的第1光、以及與波長1503nm的第2光對應的1/4波長板之情況，係製造賦予375nm～375.75nm中所期望的相位差(例如375.6nm)之1/4波長板。

因此，如專利文獻1所示，在藉由往返1/4波長板而使偏光成分從S偏光轉換成P偏光或從P偏光轉換成S偏光之構成中，會有偏光成分未被完全轉換，而些微殘留之轉換前的偏光成分(例如S偏光)混入轉換後的偏光成分(例如P偏光)之虞。

於此情況，如圖16所示，會導致未完全轉換的偏光成分以返回光Kp、Ks的形式，在偏光分束器100的交界面100e反射或透射等，形成為朝向與原本被引導之方向不同的方向被引導。

藉此，將與第1光相關的測量光(S偏光)及參考光(P偏光)之干涉光、以及與第2光相關的測量光(P偏光)及參考光(S偏光)之干涉光分別以不同的相機進行拍攝之專利文獻1的構成中，因為原本就會導致對僅拍攝與第1光(或第2光)相關的干涉光之第1相機(或第2相機)射入第2光(或第1光)的返回光，而拍攝包含此返回光之干涉光，所以會有測量精度降低之虞。

本發明係有鑒於上述情事等而完成者，其目的在提供一種可謀求測量精度的提升等之三維測量裝置。 [用以解決課題之手段]

以下，針對適合於解決上述課題之各手段分項作說明。此外，因應需要而在對應的手段附記特有的作用效果。

手段1.一種三維測量裝置，其特徵為： 具備： 預定的光學系(特定光學系)，具有將所射入之預定的光分割成兩道光之光學手段(例如分束器或半鏡等)，可將該分割的其中一道光的至少一部分作為測量光照射到被測量物且將另一道光的至少一部分作為參考光照射到參考面，並且將在前述被測量物反射之前述測量光的至少一部分與在前述參考面反射之前述參考光的至少一部分合成並射出； 第1照射手段，可將對前述光學手段的第1輸入部射入之第1波長的第1光射出； 第2照射手段，可將對前述光學手段的第2輸入部射入之第2波長的第2光射出； 第1拍攝手段，藉由對前述第1輸入部射入前述第1光，可拍攝從前述光學手段的第1輸出部射出之關於前述第1光之預定輸出光； 第2拍攝手段，藉由對前述第2輸入部射入前述第2光，可拍攝從前述光學手段的第2輸出部射出之關於前述第2光之預定輸出光；及 圖像處理手段，根據藉由前述第1拍攝手段及前述第2拍攝手段所取得的圖像資料，可執行前述被測量物的三維測量， 從前述光學手段朝向前述被測量物之關於前述第1光的測量光、與從前述光學手段朝向前述被測量物之關於前述第2光的測量光的行進方向(向量)係不同，且，從前述光學手段朝向前述參考面之關於前述第1光的參考光、與從前述光學手段朝向前述參考面之關於前述第2光的參考光的行進方向(向量)係不同， 在前述被測量物反射而朝向前述光學手段之關於前述第1光的測量光、與在前述被測量物反射而朝向前述光學手段之關於前述第2光的測量光的行進方向(向量)係不同，且在前述參考面反射而朝向前述光學手段之關於前述第1光的參考光、與在前述參考面反射而朝向前述光學手段之關於前述第2光的參考光的行進方向(向量)係不同， 前述光學手段係構成為可將在前述被測量物反射之前述第1光的測量光的一部分、與在前述參考面反射之前述第1光的參考光的一部分合成並從前述第1輸出部射出，且可將在前述被測量物反射之前述第2光的測量光的一部分、與在前述參考面反射之前述第2光的參考光的一部分合成並從前述第2輸出部射出。

根據上述手段1，成為從照射手段到拍攝手段之第1光及第2光的行進方向(向量)彼此重複的區間不存在之構成。亦即，射入預定的光學系之第1光與第2光不會彼此干涉，可在完全分離的狀態下從預定的光學系分別射出。此外，在此，即便有在行進方向為反向而光路重疊的情況、或光路交叉的情況，也不會產生特別的問題。

如此，根據本手段，藉由只要適當地設定相對於光學系之第1光及第2光各自的射入位置或射入角度，即可將第1光及第2光完全地分離來處理，所以可大幅減少偏光成分(P偏光及S偏光)的分離・轉換上所需之偏光分束器或1/4波長板等的光學構件，可謀求構成的簡單化。尤其，可實現省略了使波長不同的兩種光的偏光成分往同一方向通過同一光路上之1/4波長板的光學系。

結果，可排除上述之返回光的影響等、受到預定的光學構件之製造誤差等的影響，可達成測量精度的提升。

進而，可使用波長接近的兩種光作為第1光及第2光，可更加擴展關於三維測量的測量範圍。此外，可同時進行和第1光相關的輸出光的拍攝、以及和第2光相關的輸出光的拍攝，所以可達成測量效率的提升。

手段2.如手段1之三維測量裝置，其具備有： 第1偏光板，配置在前述光學手段與前述參考面之間，使第1偏光(例如P偏光)透射； 第2偏光板，配置在前述光學手段與前述被測量物間，使第2偏光(例如S偏光)透射； 第一1/4波長板，配置在前述光學手段的第1輸出部與前述第1拍攝手段之間，將關於前述第1光之前述第1偏光及前述第2偏光分別轉換成圓偏光；及 第二1/4波長板，配置在前述光學手段的第2輸出部與前述第2拍攝手段之間，將關於前述第2光之前述第1偏光及前述第2偏光分別轉換成圓偏光。

根據上述手段2，可進行利用相移法之三維測量，可達成測量精度的進一步提升。

此外，在此，就「第一1/4波長板」而言，可使用配合第1光的第1波長而製造之專用的1/4波長板，並且就「第二1/4波長板」而言，可使用配合第2光的第2波長而製造之專用的1/4波長板。藉此，與使用與兩種波長對應的1/4波長板之情況相比較，可降低光的轉換誤差。結果，可達成測量精度的提升。

手段3.如手段1或2之三維測量裝置，其中 從前述光學手段朝向前述被測量物之關於前述第1光的測量光的光路、和從前述光學手段朝向前述被測量物之關於前述第2光的測量光的光路，在與前述被測量物正交之預定的軸線(例如Z軸)方向觀看下，係以該軸線為中心形成對稱， 且，從前述光學手段朝向前述參考面之關於前述第1光的參考光的光路、和從前述光學手段朝向前述參考面之關於前述第2光的參考光的光路，在與前述參考面正交之預定的軸線(例如X軸)方向觀看下，係以該軸線為中心形成對稱。

根據上述手段3，例如在與被測量物正交的預定的軸線方向觀看下，與第1光的測量光的光路和第2光的測量光的光路重複之情況等相比較，從光學手段朝向被測量物之第1光的測量光與第2光的測量光不易混合存在。同樣地，從光學手段朝向參考面之第1光的參考光與第2光的參考光也不易混合存在。結果，可達成測量精度的進一步提升。

手段4.如手段1至3中任一手段之三維測量裝置，其中，前述第1光的測量光相對於前述被測量物之入射角、與前述第2光的測量光相對於前述被測量物之入射角係成為同一角度， 且，前述第1光的參考光相對於前述參考面之入射角、與前述第2光的參考光相對於前述參考面之入射角係成為同一角度。

根據上述手段4，可將第1光的光路長與第2光的光路長設為相同長度。結果，在關於第1光的拍攝處理、及關於第2光的拍攝處理中，可以相同大小(相同倍率)拍攝被測量物。進而，可達成測量精度的提升。

手段5.如手段1至4中任一手段之三維測量裝置，其中，前述光學手段係半鏡。

根據上述手段5，與分束器等厚壁的光學手段相比較，由於薄板狀半鏡可幾乎不考慮光的折射等，所以可將三維測量裝置進一步小型化。

例如，如圖15(a)所示，在使用半鏡200作為光學手段的情況，光相對於被測量物201之入射角θ的下限値，係可以下式(1)定義。

θ≧tan-1(φ/2WD)・・・(1) 此處，「ϕ」係從光源203射出且在被測量物201反射而射入拍攝元件204之雷射光的直徑(寬度)，「WD」係以光源203與拍攝元件204的配置位置不重疊的方式，必須確保最低限度之光源203(拍攝元件204)與被測量物201的距離。

相對於此，如圖15(b)所示，在使用分束器210作為光學手段的情況，由於必須考量分束器210中之光的折射等，所以無法適用上述式(1)。即便與使用半鏡200的情況同樣地，想要對被測量物201以入射角θ射入光時，若沒有將光源203(拍攝元件204)與被測量物201的距離WE設定得比使用半鏡200時的距離WD還長，則會導致光源203與拍攝元件204的配置位置重疊。

手段6.如手段1之三維測量裝置，其中構成為藉由根據前述圖像資料(干涉條紋圖像)得到前述測量光的複數振幅之傅立葉轉換法，可執行前述被測量物的三維測量，前述圖像資料(干涉條紋圖像)係拍攝藉由將前述光學手段與前述參考面設為預定的位置關係所產生之載波(carrier)條紋而獲得。

此外，「將前述光學手段與前述參考面設為預定的位置關係」，係包含例如「將前述參考面從預定的基準姿勢傾斜」。就前述「基準姿勢」而言，係包含例如在相對於與被測量物正交的第1軸線(例如Z軸)、及與前述第1軸線(例如Z軸)正交的第2軸線(例如X軸)，使前述「光學手段(例如分束器或半鏡等)」傾斜45°而配置的情況下，前述「參考面」相對於前述第2軸線(例如X軸)正交的姿勢。

根據上述手段6，偏光分束器當然不用說，係構成為亦可完全不配置在手段2中使用之1/4波長板或偏光板等用以將偏光成分(P偏光及S偏光)予以分離・轉換的光學構件。此外，就拍攝手段的拍攝元件而言，也不需使用偏光影像感測器。

結果，可達成零件數量的減少或構成的簡單化等。進而，可降低受到光學構件之製造誤差等的影響，而可達成測量精度的提升。

[用以實施發明的形態]

[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，為了說明方便，以圖1的紙面的左右方向作為「X軸方向」，以紙面的前後方向作為「Y軸方向」，以紙面的上下方向作為「Z軸方向」來進行說明。

三維測量裝置1乃係根據干涉儀的原理而構成，係具備有：兩個投光系2A、2B(第1投光系2A、第2投光系2B)，係能夠輸出特定波長的光；干涉光學系3，係被射入分別從該投光系2A、2B射出的光；兩個拍攝系4A、4B(第1拍攝系4A、第2拍攝系4B)，係能夠對從該干涉光學系3射出的光進行拍攝；及控制裝置5，係進行與投光系2A、2B和干涉光學系3、拍攝系4A、4B等有關的各種控制和圖像處理、運算處理等(參照圖2)。

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3」係構成本實施形態的「預定的光學系(特定光學系)」。此外，本實施形態中，以產生光的干涉(對干涉光進行拍攝)為目的，將射入之預定的光分割成2道光(測量光及參考光)，在令該2道光產生光路差後再度合成而輸出的光學系係稱為「干涉光學系」。亦即，關於沒有令兩道光在內部發生干涉而僅以合成光的形式輸出的光學系，亦稱為「干涉光學系」。因此，當如本實施形態所述，2道光(測量光及參考光)在沒有發生干涉下以合成光的形式從「干涉光學系」輸出時，係如後述至少在被攝像前的階段經由預定的干涉手段轉換成干涉光。

首先，針對兩個投光系2A、2B(第1投光系2A，第2投光系2B)的構成，詳細地說明。第1投光系2A係具備有第1發光部11A、第1光隔離器(isolator)12A等。此處，「第1發光部11A」構成本實施形態的「第1照射手段」。

雖省略圖示，而第1發光部11A具備有︰可輸出特定波長λ1的直線偏光之雷射光源、將從該雷射光源輸出的直線偏光放大且作為平行光射出之擴束器(beam expander)、用於進行強度調整之偏光板、以及用於調整偏光方向之1/2波長板等。

本實施形態中之第1發光部11A的光軸(光的射出方向)JA1，係相對於Z軸方向朝右側傾斜角度θ1。在這樣的構成下，本實施形態中，相對於X軸方向及Y軸方向傾斜45°的方向設為偏光方向之波長λ1(例如λ1＝1500nm)的直線偏光係從第1發光部11A朝干涉光學系3射出。此處，「波長λ1」相當於本實施形態的「第1波長」。之後，將從第1發光部11A射出的波長λ1的光稱為「第1光」。

第1光隔離器12A係僅使往一方向(本實施形態中為干涉光學系3側)行進的光透射且將往反方向(本實施形態中為第1發光部11A側)行進的光遮斷之光學元件。藉此，成為僅使從第1發光部11A射出的第1光透射，可防止因入射光所致之第1發光部11A的損傷或不穩定化等。

此外，本實施形態中，將以平行於圖1的紙面(X-Z平面)之方向設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的紙面之Y軸方向設為偏光方向的直線偏光稱為S偏光(S偏光成分)。

第2投光系2B係與上述第1投光系2A同樣，具備有第2發光部11B、第2光隔離器12B等。此處，「第2發光部11B」係構成本實施形態的「第2照射手段」。

第2發光部11B係與上述第1發光部11A同樣，具備有：可輸出特定波長λ2的直線偏光之雷射光源、將從該雷射光源輸出的直線偏光放大且作為平行光射出之擴束器、用於進行強度調整之偏光板、以及用於調整偏光方向之1/2波長板等。

本實施形態中之第2發光部11B的光軸(光的射出方向)JB1，係相對於X軸方向朝上側傾斜角度θ2。此外，本實施形態中，角度θ2係設定成與上述角度θ1同一角度。

在這樣的構成下，本實施形態中，相對於X軸方向及Y軸方向傾斜45°的方向設為偏光方向之波長λ2(例如λ2＝1503nm)的直線偏光係從第2發光部11B朝干涉光學系3射出。此處，「波長λ2」相當於本實施形態的「第2波長」。之後，將從第2發光部11B射出之波長λ2的光稱為「第2光」。

第2光隔離器12B係與第1光隔離器12A同樣，為僅使往一方向(本實施形態中干涉光學系3側)行進的光透射且將往反方向(本實施形態中第2發光部11B側)行進的光遮斷之光學元件。藉此，成為僅使從第2發光部11B射出的第2光透射，可防止因入射光所致之第2發光部11B的損傷或不穩定化等。

其次，就干涉光學系3的構成詳細地說明。干涉光學系3係具備有：半鏡(half mirror)HM、偏光板21、22、參考面23、設置部24等。

半鏡HM係包含偏光狀態在內將入射光以預定的比例(本實施形態中1：1)分割成透射光和反射光之公知的薄板狀光學構件，構成本實施形態的光學手段。藉此，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偏光成分皆被以相同的比例分割，同時透射光和反射光的各偏光狀態係成為與入射光的偏光狀態相同。

半鏡HM係以其表背兩面與Y軸方向平行，且相對於X軸方向及Z軸方向傾斜45°之方式配置。以下，在本實施形態中，將供射出自第1投光系2A(第1發光部11A)的第1光射入之半鏡HM的上側的面稱為「第1面HMa」，將供射出自第2投光系2B(第2發光部11B)的第2光射入之半鏡HM的下側的面稱為「第2面HMb」。

又，在干涉光學系3中，以與半鏡HM的第1面HMa在X軸方向對向之方式配置有偏光板21，並且以與該偏光板21在X軸方向對向之方式配置有參考面23。此外，偏光板21及參考面23係以與X軸方向正交之方式(以X軸方向成為法線方向之方式)配置。

本實施形態的偏光板21係以僅使作為第1偏光的P偏光透射，且遮斷S偏光之方式配置。亦即，僅自半鏡HM的第1面HMa射出之光的P偏光成分會透射偏光板21，且作為參考光照射到參考面23。又，在參考面23反射的參考光(P偏光)再度透射偏光板21並射入半鏡HM的第1面HMa。「偏光板21」係構成本實施形態的「第1偏光板」。

又，在干涉光學系3中，以與半鏡HM的第2面HMb在Z軸方向對向之方式配置有偏光板22，並且以與該偏光板22在Z軸方向對向之方式配置有設置部24。此外，偏光板22及設置部24係以與Z軸方向正交之方式(以Z軸方向成為法線方向之方式)配置。

本實施形態的偏光板22係以僅使作為第2偏光的S偏光透射，且遮斷P偏光之方式配置。亦即，僅自半鏡HM的第2面HMb射出之光的S偏光成分會透射偏光板22，且作為測量光照射到放置於設置部24之作為被測量物的工件W。又，在工件W反射的測量光(S偏光)係再度透射偏光板22並射入半鏡HM的第2面HMb。「偏光板22」係構成本實施形態的「第2偏光板」。

其次，就兩個拍攝系4A、4B(第1拍攝系4A、第2拍攝系4B)的構成詳細地說明。

第1拍攝系4A具備有1/4波長板31A、第1相機33A等。此處，「第1相機33A」係構成本實施形態的「第1拍攝手段」。

1/4波長板31A係用以將自半鏡HM的第1面HMa射出之第1光的參考光成分(P偏光成分)及測量光成分(S偏光成分)分別轉換成圓偏光，構成本實施形態的「第一1/4波長板」。此外，1/4波長板31A係配合第1光的波長λ1(例如λ1＝1500nm)而設計成專用之1/4波長板。

本實施形態的第1相機33A係具備有偏光影像感測器70A作為拍攝元件之偏光相機。本實施形態中之第1相機33A的光軸(與第1光相關之合成光的入射方向)JA2係相對於Z軸方向朝左側傾斜角度θ1。

如圖5所示，偏光影像感測器70A係具備有︰會成為感測器本體部之受光元件陣列71、設置在會成為其受光面側的前面側之偏光器陣列72、及設置在其前面側之微透鏡陣列73。

受光元件陣列71係具有由複數個受光元件(像素)74排列成二維矩陣狀而成之一般的CCD影像感測器等的半導體元件構造。

此外，實際上的受光元件陣列71乃係由多數個像素(例如1280×1024像素)排列而成，但在圖5中為了謀求說明的簡單化，而僅圖示出屬於其一部分之4行4列(關於偏光器陣列72及微透鏡陣列73，亦同樣)。

偏光器陣列72係複數個偏光器75排列成二維矩陣狀而成。各偏光器75係以與受光元件陣列71的各受光元件74一對一對應之方式設置。

偏光器75係選擇性地讓如上述轉換成圓偏光的參考光成分及測量光成分透射。藉此，能夠令旋轉方向相異的參考光成分與測量光成分發生干涉。又，對參考光成分及測量光成分賦予預定的相位差。因此，各偏光器75亦可構成本實施形態的「相移手段」、「干涉手段」。

偏光器75係由透射軸的設定角度逐一相差45°的4種偏光器75a、75b、75c、75d所構成。更詳言之，具備有：以相對於基準線(水平線)之透射軸的設定角度成為「0°」之方式設定的第1偏光器75a；以透射軸的設定角度成為「45°」之方式設定的第2偏光器75b；以透射軸的設定角度成為「90°」之方式設定的第3偏光器75c；及以透射軸的設定角度成為「135°」之方式設定的第4偏光器75d。

藉此，能夠令透射偏光器陣列72的各偏光器75之光的參考光成分及測量光成分以4種相位差發生干涉。亦即，能夠生成參考光及測量光的相位差逐一相差90°的4種干涉光。

就具體的設定而言，係以使透射第1偏光器75a的光的參考光成分的相移量成為「0°」、使透射第2偏光器75b的光的參考光成分的相移量成為「90°」、使透射第3偏光器75c的光的參考光成分的相移量成為「180°」、使透射第4偏光器75d的光的參考光成分的相移量成為「270°」的方式設計。

且，在偏光器陣列72中，構成為此等透射軸角度不同的4種偏光器75a、75b、75c、75d以預定順序排列成2行2列之矩陣狀而成的特定的偏光器排列圖案(參照圖5的粗框部分)係反覆配置成矩陣狀。

本實施形態的前述偏光器排列圖案係構成為，從偏光器陣列72的正面觀看下，第1偏光器75a配置在右下，第2偏光器75b配置在右上，第3偏光器75c配置在左上，第4偏光器75d配置在左下。

藉此，不論是在偏光器陣列72的哪個位置抽出排成2列2行之矩陣狀的4個偏光器75，皆一定含有透射軸角度相異的4種偏光器75a、75b、75c、75d各一個。

微透鏡陣列73乃係由複數個微透鏡76排列成二維矩陣狀而成。微透鏡76乃係令每個像素的聚光效率提升之用，係以與偏光器陣列72的各偏光器75一對一對應的方式設置。

藉此，藉由微透鏡陣列73的各微透鏡76而聚光的光係分別透射相對應之偏光器陣列72的各偏光器75，對其參考光成分及測量光成分分別賦予預定的相位差，並且成為干涉光，分別被相對應的受光元件陣列71的各受光元件74所受光。

藉由第1相機33A拍攝而取得的輝度圖像資料，係在第1相機33A內部轉換成數位信號後，以數位信號的形式輸入控制裝置5(圖像資料記憶裝置54)。

與第1拍攝系4A同樣，第2拍攝系4B係具備有1/4波長板31B、第2相機33B等。此處，「第2相機33B」係構成本實施形態的「第2拍攝手段」。

1/4波長板31B係用以將從半鏡HM的第2面HMb射出之第2光的參考光成分(P偏光成分)及測量光成分(S偏光成分)分別轉換成圓偏光，構成本實施形態的「第二1/4波長板」。此外，1/4波長板31B係配合第2光的波長λ2(例如λ2＝1503nm)而設計成專用之1/4波長板。

與第1相機33A同樣，本實施形態的第2相機33B係具備有偏光影像感測器70B作為拍攝元件之偏光相機。本實施形態之第2相機33B的光軸(第2光的合成光之入射方向)JB2，係相對於X軸方向往下側傾斜角度θ2。又，偏光影像感測器70B由於係與第1相機33A的上述偏光影像感測器70A為同一構成，故省略其詳細說明。

與第1相機33A同樣，藉由第2相機33B拍攝而取得的輝度圖像資料，係在第2相機33B內部轉換成數位信號後，以數位信號的形式輸入控制裝置5(圖像資料記憶裝置54)。

此處，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：微電腦(microcomputer)51，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52，係以鍵盤和滑鼠、或觸控面板構成；作為「顯示手段」的顯示裝置53，係具有液晶畫面等顯示畫面；圖像資料記憶裝置54，係用於依序記憶藉由相機33A、33B進行攝像而取得的輝度圖像資料等；運算結果記憶裝置55，係用於記憶各種運算結果；及設定資料記憶裝置56，係預先記憶有各種資訊。

另外，微電腦51係具備作為運算手段的CPU(Central Processing Unit；中央處理器)51a、記憶各種程式的ROM(Read Only Memory；唯讀記憶體)51b、暫時記憶運算資料和輸出資料等各種資料的RAM(Random Access Memory；隨機存取記憶體)51c等，係與前述各種裝置52～56電性連接。

接著，針對三維測量裝置1的作用進行說明。另外，如後述，本實施形態的第1光及第2光的照射乃係同時進行，第1光的光路與第2光的光路有部分重疊，但此處係為了更容易讓人明白而按第1光及第2光的光路利用不同的圖式個別進行說明。

首先，針對第1光的光路，參照圖3進行說明。如圖3所示，波長λ1的第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)係從第1投光系2A(第1發光部11A)朝干涉光學系3射出。此處，光的行進方向(向量)係相對於Z軸方向僅傾斜上述角度θ1。

從第1投光系2A射出的第1光係射入半鏡HM的第1位置P1。因此，此「半鏡HM的第1位置P1」係構成本實施形態的「第1輸入部」。

射入半鏡HM的第1位置P1之第1光，其一部分(一半)係在第1面HMa反射而朝向偏光板21射出，另一方面，剩下的部分(一半)係透射半鏡HM而從第2面HMb朝偏光板22射出。

在半鏡HM的第1面HMa反射的第1光係射入偏光板21，僅其P偏光成分透射偏光板21。透射偏光板21之第1光的P偏光成分，係以參考光的形式照射到參考面23並反射。此處，相對於第1光之參考光(P偏光)的參考面23之入射角及反射角，係成為上述角度θ1。

之後，在參考面23反射之第1光的參考光(P偏光)，係再度透射偏光板21，並射入半鏡HM的第2位置P2。射入半鏡HM的第2位置P2之第1光的參考光，其一部分(一半)係在第1面HMa反射而朝第1拍攝系4A射出，另一方面，剩下的部分(一半)係透射半鏡HM而從第2面HMb朝第2投光系2B射出。

另一方面，從第1投光系2A射入半鏡HM的第1位置P1並透射該半鏡HM的第1光係射入偏光板22，僅其S偏光成分透射偏光板22。透射偏光板22之第1光的S偏光成分，係以測量光的形式照射到工件W並反射。此處，相對於第1光之測量光的設置部24(工件W)之入射角及反射角，係成為上述角度θ1。

之後，在工件W反射之第1光的測量光(S偏光)，再度透射偏光板22並射入半鏡HM的第2位置P2。射入半鏡HM的第2位置P2之第1光的測量光，其一部分(一半)透射半鏡HM且從第1面HMa朝第1拍攝系4A射出。另一方面，剩下的部分(一半)係在第2面HMb反射且朝第2投光系2B射出。

亦即，在半鏡HM的第2位置P2，合成在第1面HMa反射之第1光的參考光(P偏光)、與朝第1面HMa透射之第1光的測量光(S偏光)，並且合成朝第2面HMb透射之第1光的參考光(P偏光)、與在第2面HMb反射之第1光的測量光(S偏光)。

結果，第1光的參考光(P偏光)及測量光(S偏光)經合成的合成光，係作為來自干涉光學系3的輸出光，從半鏡HM的第2位置P2分別對第1拍攝系4A及第2投光系2B射出。因此，此「半鏡HM的第2位置P2」係構成本實施形態的「第1輸出部」。

其中，射入第2投光系2B之第1光的合成光(參考光及測量光)係被第2光隔離器12B遮斷其行進而成為捨棄光。

另一方面，射入第1拍攝系4A之第1光的合成光(參考光及測量光)係首先藉由1/4波長板31A而將其測量光成分(S偏光成分)轉換成左旋的圓偏光，將其參考光成分(P偏光成分)轉換成右旋的圓偏光。此處，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。

第1光的合成光係接著射入第1相機33A(偏光影像感測器70A)，並透射偏光器陣列72，藉此其參考光成分與測量光成分係在與各種偏光器75a、75b、75c、75d的透射軸角度相應的相位發生干涉。且，此種第1光的干涉光係藉由第1相機33A(受光元件陣列71)進行拍攝。

具體而言，在與第1偏光器75a對應的受光元件74中，係接收在該第1偏光器75a中對參考光成分及測量光成分賦予了「0°」的相位差之第1光的干涉光。

同樣地，在與第2偏光器75b對應的受光元件74中，係接收在該第2偏光器75b對參考光成分及測量光成分賦予了「90°」之相位差的第1光的干涉光。在與第3偏光器75c對應的受光元件74中，係接收在該第3偏光器75c對參考光成分及測量光成分賦予了「180°」之相位差的第1光的干涉光。在與第4偏光器75d對應的受光元件74中，係接收在該第4偏光器75d對參考光成分及測量光成分賦予了「270°」之相位差的第1光的干涉光。

其次，針對第2光的光路，參照圖4進行說明。如圖4所示，波長λ2的第2光(偏光方向相對於Y軸方向及Z軸方向傾斜45°的直線偏光)係從第2投光系2B(第2發光部11B)朝干涉光學系3射出。此處，光的行進方向(向量)係相對於X軸方向僅傾斜角度θ2(＝θ1)。

從第2投光系2B射出的第2光係射入半鏡HM的第2位置P2。因此，此「半鏡HM的第2位置P2」係構成本實施形態的「第2輸入部」。

射入半鏡HM的第2位置P2之第2光，其一部分(一半)係透射半鏡HM且朝偏光板21射出，另一方面，剩下的部分(一半)係在第2面HMb反射且朝偏光板22射出。

透射半鏡HM的第2位置P2之第2光係射入偏光板21，僅其P偏光成分透射偏光板21。透射偏光板21之第2光的P偏光成分係以參考光的形式照射到參考面23並反射。此處，相對於第2光的參考光(P偏光)的參考面23之入射角及反射角係成為上述角度θ2。

之後，在參考面23反射之第2光的參考光(P偏光)係再度透射偏光板21，並射入半鏡HM的第1位置P1。射入半鏡HM的第1位置P1之第2光的參考光，其一部分(一半)係透射半鏡HM而從第2面HMb朝第2拍攝系4B射出，另一方面，剩下的部分(一半)係在第1面HMa反射而朝第1投光系2A射出。

另一方面，從第2投光系2B射入半鏡HM的第2位置P2且在第2面HMb反射的第2光係射入偏光板22，僅其S偏光成分透射偏光板22。透射偏光板22之第2光的S偏光成分，係以測量光的形式照射到工件W並反射。此處，相對於第2光之測量光的設置部24(工件W)之入射角及反射角係成為上述角度θ2。

之後，在工件W反射之第2光的測量光(S偏光)係再度透射偏光板22，並射入半鏡HM的第1位置P1。射入半鏡HM的第1位置P1之第2光的測量光，其一部分(一半)係在第2面HMb反射而朝第2拍攝系4B射出，另一方面，剩下的部分(一半)係透射半鏡HM而從第1面HMa朝第1投光系2A射出。

亦即，在半鏡HM的第1位置P1，在第1面HMa反射之第2光的參考光(P偏光)、與朝第1面HMa透射之第2光的測量光(S偏光)係合成，並且朝第2面HMb透射之第2光的參考光(P偏光)、與在第2面HMb反射之第2光的測量光(S偏光)係合成。

結果，第2光的參考光(P偏光)及測量光(S偏光)經合成的合成光，係作為來自干涉光學系3的輸出光，從半鏡HM的第1位置P1分別對第2拍攝系4B及第1投光系2A射出。因此，此「半鏡HM的第2位置P2」係構成本實施形態的「第2輸出部」。

其中，射入第1投光系2A之第2光的合成光(參考光及測量光)，係被第1光隔離器12A遮斷其行進而成為捨棄光。

另一方面，射入第2拍攝系4B之第2光的合成光(參考光及測量光)係首先藉由1/4波長板31B，將其測量光成分(S偏光成分)轉換成左旋的圓偏光，將其參考光成分(P偏光成分)轉換成右旋的圓偏光。此處，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。

第2光的合成光係接著射入第2相機33B(偏光影像感測器70B)，並透射偏光器陣列72，藉此其參考光成分與測量光成分係在與各種偏光器75a、75b、75c、75d的透射軸角度相應的相位發生干涉。且，此種第2光的干涉光係藉由第2相機33B(受光元件陣列71)進行拍攝。

具體而言，在與第1偏光器75a對應的受光元件74中，係接收在該第1偏光器75a中對參考光成分及測量光成分賦予了「0°」的相位差之第2光的干涉光。

同樣地，在與第2偏光器75b對應的受光元件74中，係接收在該第2偏光器75b中對參考光成分及測量光成分賦予了「90°」的相位差之第2光的干涉光。在與第3偏光器75c對應的受光元件74中，係接收在該第3偏光器75c對參考光成分及測量光成分賦予了「180°」的相位差之第2光的干涉光。在與第4偏光器75d對應的受光元件74中，係接收在該第4偏光器75d對參考光成分及測量光成分賦予了「270°」的相位差之第2光的干涉光。

接著，針對藉控制裝置5所執行的形狀測量處理的程序進行詳細說明。首先，在將工件W設置到設置部24後，從第1投光系2A對干涉光學系3(半鏡HM的第1位置P1)照射第1光，同時從第2投光系2B對干涉光學系3(半鏡HM的第2位置P2)照射第2光。

其結果，從干涉光學系3(半鏡HM的第2位置P2)對第1拍攝系4A射出第1光的合成光(參考光及測量光)，同時從干涉光學系3(半鏡HM的第1位置P1)對第2拍攝系4B射出第2光的合成光(參考光及測量光)。

接著，藉由第1拍攝系4A拍攝前述第1光的合成光，同時藉由第2拍攝系4B拍攝前述第2光的合成光。接著，從各相機33A、33B分別取得的輝度圖像資料係被輸出到控制裝置5。控制裝置5係將所輸入的輝度圖像資料記憶於圖像資料記憶裝置54。

如上述，在分別以一次的拍攝處理所取得的輝度圖像資料(第1光的輝度圖像資料、及第2光的輝度圖像資料)，係包含有進行三維測量方面所需要的4種輝度資料(相位不同的4種干涉光的強度資料)。

接著，控制裝置5係根據記憶在圖像資料記憶裝置54之第1光的輝度圖像資料及第2光的輝度圖像資料，藉由相移法測量工件W的表面形狀。亦即，進行工件W表面上之各測量位置的高度測量。如上述而求得的工件W的測量結果(高度資料)係儲存至控制裝置5的運算結果記憶裝置55。此外，如上述利用使用波長不同的兩種光之相移法的測量方法係公知技術(參照例如日本專利第6271493號公報)，所以省略其詳細的說明。

如以上詳述，本實施形態中，成為從投光系2A、2B到拍攝系4A、4B之第1光及第2光的行進方向(向量)彼此重複的區間不存在之構成。亦即，射入干涉光學系3的第1光與第2光不會彼此干涉，在完全分離的狀態下從干涉光學系3分別射出。

如上所述，根據本實施形態，藉由僅適當地設定相對於干涉光學系3之第1光及第2光各自的入射位置或入射角度，即可將第1光及第2光完全地分離來處理，所以可大幅減少在偏光成分(P偏光及S偏光)的分離・轉換上所必要之偏光分束器或1/4波長板等的光學構件，可謀求構成的簡單化。尤其，可實現省略了波長不同的兩種光的偏光成分往同一方向通過同一光路上之1/4波長板的光學系。

結果，可排除從預定的光學構件接收之製造誤差等的影響，可達成測量精度的提升。

進而，可使用波長接近的兩種光作為第1光及第2光，可更加擴大三維測量的測量範圍。此外，可同時進行和第1光相關的輸出光的拍攝、以及和第2光相關的輸出光的拍攝，所以可達成測量效率的提升。

此外，本實施形態中，藉由使用偏光影像感測器70A、70B作為相機33A、33B的拍攝元件，能夠以藉由各相機33A、33B所進行的1次拍攝，同時取得關於工件W之藉由相移法進行的高度測量所需之複數種輝度資料。就結果而言，能夠謀求構成的簡單化和資料取得時間的縮短等。

[第2實施形態] 以下，針對第2實施形態，參照圖6進行說明。本實施形態與第1實施形態的相異點主要是在拍攝系4A、4B的配置構成等。因此，本實施形態中，針對與第1實施形態不同的特徵部分詳細地說明，關於同一構成部分則標註同一符號，並省略其詳細的說明。

本實施形態的第1拍攝系4A，係以對從半鏡HM的第2位置P2朝兩個方向射出之第1光的合成光中朝向第2投光系2B射出的光進行拍攝之方式構成。同樣地，本實施形態的第2拍攝系4B，係以對從半鏡HM的第1位置P1朝兩個方向射出之第2光的合成光中朝向第1投光系2A射出的光進行拍攝之方式構成。以下，詳細地說明。

本實施形態中，具備有第1分束器13A，其係以在第2投光系2B與半鏡HM之間，與第2發光部11B的光軸JB1重疊之方式配置。

此外，第1分束器13A係將直角稜鏡(以直角等腰三角形為底面的三角柱狀稜鏡。以下同樣。)貼合而設成一體的立體型的公知光學構件，於其接合面13Ah施以例如金屬膜等的塗布。

以下係同樣地，分束器係與半鏡HM同樣，包含偏光狀態在內將入射光以預定的比例(本實施形態中，1：1)分割成透射光與反射光。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偏光成分皆被以相同的比例分割，同時透射光和反射光的各偏光狀態係成為與入射光的偏光狀態相同。

第1分束器13A係以夾著其接合面13Ah而相鄰的兩面中之一者與第2發光部11B的光軸JB1正交，且另一者與第1相機33A的光軸JA2正交之方式配置。亦即，第1分束器13A的接合面13Ah係以相對於光軸JB1及光軸JA2傾斜45°之方式配置。

藉此，透過第1分束器13A，能夠使從半鏡HM的第2位置P2的第2面HMb射出之第1光的合成光的一部分(一半)朝第2投光系2B側透射，使剩下的部分(一半)朝第1拍攝系4A側反射並射入。

又，本實施形態中，具備有第2分束器13B，其係以在第1投光系2A與半鏡HM之間，與第1發光部11A的光軸JA1重疊之方式配置。

與第1分束器13A同樣，第2分束器13B係將直角稜鏡貼合而設成一體的立體型的公知光學構件，於其接合面13Bh施以例如金屬膜等的塗布。

第2分束器13B係以夾著其接合面13Bh而相鄰的兩面中之一者與第1發光部11A的光軸JA1正交，且另一者與第2相機33B的光軸JB2正交之方式配置。亦即，第2分束器13B的接合面13Bh係以相對於光軸JA1及光軸JB2傾斜45°之方式配置。

藉此，透過第2分束器13B，能夠使從半鏡HM的第1位置P1的第1面HMa射出之第2光的合成光的一部分(一半)朝第1投光系2A側透射，使剩下的部分(一半)朝第2拍攝系4B側反射並射入。

其次，針對本實施形態之第1光的光路進行說明。從第1投光系2A射出的第1光係射入第2分束器13B。

射入第2分束器13B之第1光的一部分(一半)，係透射接合面13Bh並射入半鏡HM的第1位置P1。另一方面，射入第2分束器13B之第1光的剩下的部分(一半)，係在接合面13Bh反射而成為捨棄光。

之後，射入半鏡HM的第1位置P1之第1光係循著與上述第1實施形態同樣的光路，合成有第1光的參考光(P偏光)及測量光(S偏光)之合成光係從半鏡HM的第2位置P2朝第1分束器13A射出。

射入第1分束器13A之第1光的合成光(參考光及測量光)，其一部分(一半)係透射接合面13Ah並射入第2投光系2B，另一方面，剩下的部分(一半)係在接合面13Ah反射並射入第1拍攝系4A。

其中，射入第2投光系2B之第1光的合成光(參考光及測量光)，係藉由第2光隔離器12B遮斷其行進而成為捨棄光。另一方面，射入第1拍攝系4A之第1光的合成光，係參考光成分及測量光成分分別轉換成圓偏光，而以干涉光的形式被拍攝。

其次，就本實施形態之第2光的光路進行說明。從第2投光系2B射出的第2光，係射入第1分束器13A。

射入第1分束器13A之第2光的一部分(一半)，係透射接合面13Ah並射入半鏡HM的第2位置P2。另一方面，射入第1分束器13A之第2光的剩下的部分(一半)，係在接合面13Ah反射而成為捨棄光。

之後，射入半鏡HM的第2位置P2之第2光，係循著與上述第1實施形態同樣的光路，合成有第2光的參考光(P偏光)及測量光(S偏光)之合成光係從半鏡HM的第1位置P1對第2分束器13B射出。

射入第2分束器13B之第2光的合成光(參考光及測量光)，其一部分(一半)係透射接合面13Bh並射入第1投光系2A，另一方面，剩下的部分(一半)係在接合面13Bh反射並射入第2拍攝系4B。

其中，射入第1投光系2A之第2光的合成光(參考光及測量光)，係藉由第1光隔離器12A遮斷其行進而成為捨棄光。另一方面，射入第2拍攝系4B之第2光的合成光，其參考光成分及測量光成分分別轉換成圓偏光，而以干涉光的形式被拍攝。

如以上詳述，根據本實施形態，可達成與上述第1實施形態同樣的作用效果。此外，根據本實施形態，可將各種機器匯集配置。

惟，本實施形態中，除了半鏡HM之外，藉由分束器13A、13B，會進一步使朝拍攝系4A、4B射入的光量減半，所以就這點而言，第1實施形態較佳。

[第3實施形態] 以下，針對第3實施形態，參照圖7進行說明。本實施形態與第1實施形態的相異點，主要是在投光系2A、2B和拍攝系4A、4B的配置構成。因此，本實施形態中，針對與第1實施形態不同的特徵部分詳細地說明，關於同一構成部分則標註同一符號，並省略其詳細的說明。

本實施形態中，係以從第1投光系2A(第1發光部11A)射出的第1光、及從第2投光系2B(第2發光部11B)射出的第2光，皆射入半鏡HM的第1面HMa之方式構成。

詳細而言，第1發光部11A的光軸(第1光的射出方向)JA1係相對於Z軸方向朝右側傾斜角度θ1，第2發光部11B的光軸JB1(第2光的射出方向)係相對於Z軸方向朝左側傾斜角度θ2。惟，本實施形態中，角度θ1與角度θ2係設定成同一角度，構成為以Z軸方向為中心，第1投光系2A與第2投光系2B呈對稱配置。

又，本實施形態中，第1拍攝系4A係以從半鏡HM的第2面HMb射出之第1光的合成光會射入之方式配置，第2拍攝系4B係以從半鏡HM的第2面HMb射出之第2光的合成光會射入之方式配置。

詳細而言，第1相機33A的光軸(第1光的合成光的入射方向)JA2係相對於X軸方向朝上側傾斜角度θ1，第2相機33B的光軸(第2光的合成光的入射方向)JB2係相對於X軸方向朝下側傾斜角度θ2。因此，本實施形態中，第1拍攝系4A與第2拍攝系4B係構成為以X軸方向為中心呈對稱配置。

其次，針對本實施形態之第1光的光路進行說明。從第1投光系2A射出的第1光係射入半鏡HM的第1位置P1。之後，第1光係循著與上述第1實施形態同樣的光路，合成有第1光的參考光(P偏光)及測量光(S偏光)之合成光係從半鏡HM的第2位置P2朝第2投光系2B及第1拍攝系4A射出。

其中，射入第2投光系2B之第1光的合成光(參考光及測量光)，係藉由第2光隔離器12B遮斷其行進而成為捨棄光。另一方面，射入第1拍攝系4A之第1光的合成光，其參考光成分及測量光成分分別轉換成圓偏光，而以干涉光的形式被拍攝。

其次，針對本實施形態之第2光的光路作說明。波長λ2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)係從第2投光系2B(第2發光部11B)朝干涉光學系3射出。

從第2投光系2B射出的第2光係射入半鏡HM的第2位置P2。因此，此「半鏡HM的第2位置P2」係構成本實施形態的「第2輸入部」。

射入半鏡HM的第2位置P2之第2光，其一部分(一半)係在第1面HMa反射並朝偏光板21射出，另一方面，剩下的部分(一半)係透射半鏡HM並從第2面HMb朝偏光板22射出。

在半鏡HM的第1面HMa反射之第2光，係射入偏光板21，僅其P偏光成分透射偏光板21。透射偏光板21之第2光的P偏光成分係以參考光的形式照射到參考面23並反射。此處，相對於第2光的參考光(P偏光)的參考面23之入射角及反射角係成為上述角度θ2(＝θ1)。

之後，在參考面23反射之第2光的參考光(P偏光)係再度透射偏光板21並射入半鏡HM的第1位置P1。射入半鏡HM的第1位置P1之第2光的參考光，其一部分(一半)係在第1面HMa反射並朝第1投光系2A射出，另一方面，剩下的部分(一半)係透射半鏡HM並從第2面HMb朝第2拍攝系4B射出。

另一方面，從第2投光系2B射入半鏡HM的第2位置P2並透射該半鏡HM之第2光，係射入偏光板22，僅其S偏光成分透射偏光板22。透射偏光板22之第2光的S偏光成分係以測量光的形式照射到工件W並反射。此處，相對於第2光之測量光的設置部24(工件W)之入射角及反射角係成為上述角度θ2(＝θ1)。

之後，在工件W反射之第2光的測量光(S偏光)係再度透射偏光板22並射入半鏡HM的第1位置P1。射入半鏡HM的第1位置P1之第2光的測量光，其一部分(一半)係透射半鏡HM並從第1面HMa朝第1投光系2A射出，另一方面，剩下的部分(一半)係在第2面HMb反射並朝第2拍攝系4B射出。

亦即，在半鏡HM的第1位置P1，合成在第2面HMb反射之第2光的測量光(S偏光)、與朝第2面HMb透射之第2光的參考光(P偏光)，並且合成朝第1面HMa透射之第2光的測量光(S偏光)、與在第1面HMa反射之第2光的參考光(P偏光)。

結果，合成有第2光的參考光(P偏光)及測量光(S偏光)之合成光，係作為來自干涉光學系3的輸出光，從半鏡HM的第1位置P1分別對第2拍攝系4B及第1投光系2A射出。因此，此「半鏡HM的第1位置P1」係構成本實施形態的「第2輸出部」。

其中，射入第1投光系2A之第2光的合成光(參考光及測量光)係藉由第1光隔離器12A遮斷其行進而成為捨棄光。

另一方面，射入第2拍攝系4B之第2光的合成光，其參考光成分及測量光成分分別轉換成圓偏光，而以干涉光的形式被拍攝。

如以上詳述，根據本實施形態，可達成與上述第1實施形態同樣的作用效果。

[第4實施形態] 以下，針對第4實施形態，參照圖8進行說明。本實施形態係具有與第2實施形態同樣的特徵，與第3實施形態的相異處主要是在拍攝系4A、4B的配置構成等。因此，本實施形態中，針對與第2、第3實施形態不同的特徵部分詳細地說明，關於同一構成部分則標註同一符號，並省略其詳細的說明。

本實施形態的第1拍攝系4A，係以對從半鏡HM的第2位置P2朝兩個方向射出之第1光的合成光中朝第2投光系2B射出的光進行拍攝之方式構成。同樣地，本實施形態的第2拍攝系4B，係以對從半鏡HM的第1位置P1朝兩個方向射出之第2光的合成光中朝向第1投光系2A射出的光進行拍攝之方式構成。以下，詳細地說明。

本實施形態中，具備有第1分束器13A，其係以在第2投光系2B與半鏡HM之間，與第2發光部11B的光軸JB1重疊之方式配置。

第1分束器13A係以夾著其接合面13Ah而相鄰的兩面中之一者與第2發光部11B的光軸JB1正交，且另一者與第1相機33A的光軸JA2正交之方式配置。亦即，第1分束器13A的接合面13Ah係以相對於光軸JB1及光軸JA2傾斜45°之方式配置。

藉此，透過第1分束器13A，能夠使從半鏡HM的第2位置P2的第1面HMa射出之第1光的合成光的一部分(一半)朝第2投光系2B側透射，使剩下的部分(一半)朝第1拍攝系4A側反射並射入。

又，本實施形態中，具備有第2分束器13B，其係以在第1投光系2A與半鏡HM之間，與第1發光部11A的光軸JA1重疊之方式配置。

第2分束器13B係以夾著其接合面13Bh而相鄰的兩面中之一者與第1發光部11A的光軸JA1正交，且另一者與第2相機33B的光軸JB2正交之方式配置。亦即，第2分束器13B的接合面13Bh係以相對於光軸JA1及光軸JB2傾斜45°之方式配置。

藉此，透過第2分束器13B，能夠使從半鏡HM的第1位置P1的第1面HMa射出之第2光的合成光的一部分(一半)朝第1投光系2A側透射，使剩下的部分(一半)朝第2拍攝系4B側反射並射入。

其次，針對本實施形態之第1光的光路進行說明。從第1投光系2A射出的第1光係射入第2分束器13B。

射入第2分束器13B之第1光的一部分(一半)，係透射接合面13Bh並射入半鏡HM的第1位置P1。另一方面，射入第2分束器13B之第1光的剩下的部分(一半)，係在接合面13Bh反射而成為捨棄光。

之後，射入半鏡HM的第1位置P1之第1光，係循著與上述第1實施形態同樣的光路，合成有第1光的參考光(P偏光)及測量光(S偏光)之合成光係從半鏡HM的第2位置P2對第1分束器13A射出。

射入第1分束器13A之第1光的合成光(參考光及測量光)，其一部分(一半)係透射接合面13Ah並射入第2投光系2B，另一方面，剩下的部分(一半)係在接合面13Ah反射並射入第1拍攝系4A。

其中，射入第2投光系2B之第1光的合成光(參考光及測量光)，係藉由第2光隔離器12B遮斷其行進而成為捨棄光。另一方面，射入第1拍攝系4A之第1光的合成光，其參考光成分及測量光成分分別轉換成圓偏光，而以干涉光的形式被拍攝。

其次，針對本實施形態之第2光的光路進行說明。從第2投光系2B射出的第2光係射入第1分束器13A。

射入第1分束器13A之第2光的一部分(一半)，係透射接合面13Ah並射入半鏡HM的第2位置P2。另一方面，射入第1分束器13A之第2光的剩下的部分(一半)，係在接合面13Ah反射而成為捨棄光。

之後，射入半鏡HM的第2位置P2之第2光係循著與上述第3實施形態同樣的光路，合成有第2光的參考光(P偏光)及測量光(S偏光)的合成光係從半鏡HM的第1位置P1對第2分束器13B射出。

射入第2分束器13B之第2光的合成光(參考光及測量光)，其一部分(一半)係透射接合面13Bh並射入第1投光系2A，另一方面，剩下的部分(一半)係在接合面13Bh反射並射入第2拍攝系4B。

其中，射入第1投光系2A之第2光的合成光(參考光及測量光)，係藉由第1光隔離器12A遮斷其行進而成為捨棄光。另一方面，射入第2拍攝系4B之第2光的合成光，其參考光成分及測量光成分分別轉換成圓偏光，而以干涉光的形式被拍攝。

如以上詳述，根據本實施形態，可達成與上述第1實施形態同樣的作用效果。此外，根據本實施形態，可將各種機器匯集配置。

惟，與第2實施形態同樣，本實施形態中，除了半鏡HM外，藉由分束器13A、13B，朝拍攝系4A、4B射入的光量會進一步減半，所以就這點而言，第3實施形態較佳。

[第5實施形態] 以下，針對第5實施形態，參照圖9進行說明。本實施形態與第1實施形態的相異點，主要是在具備有各種透鏡。因此，本實施形態中，針對與第1實施形態相異的特徵部分，詳細地說明，關於同一構成部分則標註同一符號，並省略其詳細的說明。

本實施形態的干涉光學系3，係以在半鏡HM與偏光板21之間，與偏光板21在X軸方向對向之方式配置有物鏡L1，且在半鏡HM與偏光板22之間，與偏光板22在Z軸方向對向之方式配置有物鏡L2。

物鏡L1係以一側的焦點位置對準參考面23，且另一側(第1拍攝系4A側及第2拍攝系4B側)的焦點位置，與後述之成像透鏡L4A的另一側(干涉光學系3側)的焦點位置、及後述之成像透鏡L4B的另一側(干涉光學系3側)的焦點位置分別重疊的方式配置。

物鏡L2係以一側的焦點位置對準設置部24的位置，且另一側(第1拍攝系4A側及第2拍攝系4B側)的焦點位置，與後述之成像透鏡L4A的另一側(干涉光學系3側)的焦點位置、及後述之成像透鏡L4B的另一側(干涉光學系3側)的焦點位置分別重疊之方式配置。

此外，物鏡L1、L2亦可藉由包含複數個透鏡的透鏡單元所構成。當然，亦可由一片透鏡構成。又，亦可取代上述配置構成，而作成例如在偏光板21與參考面23之間配置有物鏡L1之構成。同樣地，亦可作成在偏光板22與設置部24(工件W)之間配置有物鏡L2之構成。

又，本實施形態的第1投光系2A具備有：在第1光隔離器12A與半鏡HM之間，以與第1發光部11A的光軸JA1重疊的方式配置之投光透鏡L3A。投光透鏡L3A具有使從第1發光部11A射出的第1光朝物鏡L1、L2聚光之功能。

同樣地，本實施形態的第2投光系2B具備有：在第2光隔離器12B與半鏡HM之間，以與第2發光部11B的光軸JB1重疊之方式配置的投光透鏡L3B。投光透鏡L3B具有使從第2發光部11B射出的第2光朝物鏡L1、L2聚光之功能。

此外，投光透鏡L3A、L3B的配置構成並不限定於上述構成。例如亦可作成在第1發光部11A與第1光隔離器12A之間配置有投光透鏡L3A的構成。同樣地，亦可作成在第2發光部11B與第2光隔離器12B之間配置有投光透鏡L3B的構成。

又，本實施形態的第1拍攝系4A具備有：在1/4波長板31A與半鏡HM之間，以與第1相機33A的光軸JA2重疊的方式配置之成像透鏡L4A。

成像透鏡L4A係以一側(第1相機33A側)的焦點位置對準偏光影像感測器70A的位置，且另一側(干涉光學系3側)的焦點位置與參考光用物鏡L1之第1拍攝系4A側的焦點位置、及測量光用物鏡L2之第1拍攝系4A側的焦點位置分別重疊之方式對位。

亦即，成像透鏡L4A係具有使從半鏡HM射出之第1光的合成光朝第1相機33A(偏光影像感測器70A)成像之功能。

同樣地，本實施形態的第2拍攝系4B具備有：在1/4波長板31B與半鏡HM之間，以與第2相機33B的光軸JB2重疊之方式配置的成像透鏡L4B。

成像透鏡L4B係以一側(第2相機33B側)的焦點位置對準偏光影像感測器70B的位置，且另一側(干涉光學系3側)的焦點位置，與參考光用物鏡L1的第2拍攝系4B側的焦點位置、及測量光用物鏡L2的第2拍攝系4B側的焦點位置分別重疊之方式對位。

亦即，成像透鏡L4B具有使從半鏡HM射出之第2光的合成光朝第2相機33B(偏光影像感測器70B)成像之功能。

此外，成像透鏡L4A、L4B亦可藉由包含複數個透鏡的透鏡單元構成。當然，亦可藉由一片透鏡構成。又，亦可取代上述配置構成，而作成例如在1/4波長板31A與第1相機33A之間配置有成像透鏡L4A之構成。同樣地，亦可作成在1/4波長板31B與第2相機33B之間配置有成像透鏡L4B之構成。

又，如圖10(a)、(b)所示，相對於配置有物鏡L1、L2的情況下之第1光的參考面23及設置部24之入射角θ1，必須滿足下式(2)。當然，關於第2光的入射角θ2，亦同樣。

0＜θ1＜θNA・・・(2) 此處，「θNA」係表示透過數值孔徑NA的物鏡L1、L2可射入參考面23及設置部24之第1光的最大入射角度(相對於物鏡L1、L2的中心軸JO之最大角度)。

又，物鏡L1、L2的數值孔徑NA係可以下式(3)表示。

NA＝n×sinθNA・・・(3) 此處，「n」係表示參考面23與物鏡L1之間之介質的折射率。惟，若為空氣中，則n≒1。

又，如由比較圖10(a)、(b)得知，第1光的入射角θ1盡可能小者，較可對更廣的範圍照射均一的平行光。結果，可更均一地測量更廣的範圍，可謀求進一步提升測量精度等。當然，關於第2光的入射角θ2，亦同樣。

如以上詳述，根據本實施形態，可達成與上述第1實施形態同樣的作用效果。

此外，本實施形態中，具備有物鏡L1、L2、投光透鏡L3A、L3B、與成像透鏡L4A、L4B。藉此，可取得在工件W上有焦點的圖像資料，並且也可將工件W放大來拍攝。結果，可達成測量精度的提升。

此外，如本實施形態所示，在具備有物鏡L1、L2的構成中，對工件W照射的光(測量光)會集中在1點(狹窄範圍)，所以會有可測量的測量區域變窄之虞。

相對於此，在本實施形態中，藉由具備投光透鏡L3A、L3B，使自發光部11A、11B射出的光朝物鏡L1、L2聚光，可對工件W之更廣的範圍照射均一的平行光。結果，可更均一地測量更廣的範圍，可達成測量精度的進一步提升、及測量效率的進一步提升。

[第6實施形態] 以下，針對第6實施形態，參照圖11進行說明。本實施形態與第1實施形態的相異點，主要在干涉光學系3的構成等。因此，本實施形態中，針對與第1實施形態不同的特徵部分詳細地說明，關於同一構成部分則標註同一符號，並省略其詳細的說明。

本實施形態的干涉光學系3具備有分束器(BS)20作為光學手段，來取代半鏡HM。

分束器20係將直角稜鏡貼合而設成一體的立體型的公知光學構件，於其接合面(交界面)20h施以例如金屬膜等的塗布。

分束器20係與半鏡HM同樣，包含偏光狀態在內將入射光以預定的比例(本實施形態中1：1)分割成透射光與反射光。藉此，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偏光成分皆被以相同的比例分割，同時透射光與反射光的各偏光狀態係成為與入射光的偏光狀態相同。

分束器20係以夾著其接合面20h而相鄰的兩面中之一者與X軸方向正交，且另一者與Z軸方向正交之方式配置。亦即，分束器20的接合面20h係以相對於X軸方向及Z軸方向傾斜45°之方式配置。

更詳言之，供從第1投光系2A(第1發光部11A)射出的第1光射入之分束器20的第1面(Z軸方向上側面)20a、以及與該第1面20a相對向的第3面(Z軸方向下側面)20c係以與Z軸方向正交之方式配置。

另一方面，與第1面20a夾著接合面20h而相鄰的面，即供從第2投光系2B(第2發光部11B)射出的第2光射之分束器20的第2面(X軸方向左側面)20b、以及與該第2面20b相對向的第4面(X軸方向右側面)20d係以與X軸方向正交之方式配置。

又，在本實施形態的干涉光學系3中，以與分束器20的第4面20d在X軸方向相對向之方式配置有偏光板21，以與該偏光板21在X軸方向相對向之方式配置有參考面23。

亦即，僅從分束器20的第4面20d射出之光的P偏光成分透射偏光板21，且作為參考光照射到參考面23。又，在參考面23反射的參考光(P偏光)係再度透射偏光板21並射入分束器20的第4面20d。

另一方面，以與分束器20的第3面20c在Z軸方向相對向的方式配置有偏光板22，以與該偏光板22在Z軸方向相對向的方式配置有設置部24。

亦即，僅自分束器20的第3面20c射出之光的S偏光成分透射偏光板22，且作為測量光照射到放置於設置部24之作為被測量物的工件W。又，在工件W反射的測量光(S偏光)係再度透射偏光板22並射入分束器20的第3面20c。

其次，就第1光的光路進行說明。從第1投光系2A朝干涉光學系3射出第1光。

從第1投光系2A射出的第1光係射入分束器20的第1面20a的第1位置20a1。因此，此「分束器20的第1面20a的第1位置20a1」係構成本實施形態的「第1輸入部」。

本實施形態之第1發光部11A的光軸(光的射出方向)JA1係相對於Z軸方向朝右側傾斜角度θ1。此角度θ1係成為第1光朝向第1面20a之入射角。

從分束器20的第1面20a射入的第1光係以預定的折射角折射，且在接合面20h的第1位置20h1，其一部分(一半)係在接合面20h反射並從第4面20d的第1位置20d1以預定的折射角折射而朝偏光板21射出，另一方面，剩下的部分(一半)係透射接合面20h並從第3面20c的第1位置20c1以預定的折射角折射而朝偏光板22射出。

從分束器20的第4面20d的第1位置20d1射出的第1光係射入偏光板21，僅其P偏光成分透射偏光板21。透射偏光板21之第1光的P偏光成分係以參考光的形式照射到參考面23並反射。此處，相對於第1光的參考光(P偏光)的參考面23之入射角及反射角，係成為上述角度θ1。

之後，在參考面23反射之第1光的參考光(P偏光)，係再度透射偏光板21並射入分束器20的第4面20d的第2位置20d2。

從分束器20的第4面20d的第2位置20d2射入之第1光的參考光，係以預定的折射角折射，且在接合面20h的第2位置20h2，其一部分(一半)係在接合面20h反射並從分束器20的第1面20a的第2位置20a2以預定的折射角折射而朝第1拍攝系4A射出，另一方面，剩下的部分(一半)係透射接合面20h並從分束器20的第2面20b的第1位置20b1以預定的折射角折射而朝第2投光系2B射出。

另一方面，從分束器20的第3面20c的第1位置20c1射出之第1光係射入偏光板22，僅其S偏光成分透射偏光板22。透射偏光板22之第1光的S偏光成分，係以測量光的形式照射到工件W並反射。此處，相對於第1光的測量光的設置部24(工件W)之入射角及反射角係成為上述角度θ1。

之後，在工件W反射之第1光的測量光(S偏光)係再度透射偏光板22，並射入分束器20的第3面20c的第2位置20c2。

從分束器20的第3面20c的第2位置20c2射入之第1光的測量光，係以預定的折射角折射，且在接合面20h的第2位置20h2，其一部分(一半)係在接合面20h反射並從分束器20的第2面20b的第1位置20b1以預定的折射角折射而朝第2投光系2B射出，另一方面，剩下的部分(一半)係透射接合面20h並從分束器20的第1面20a的第2位置20a2以預定的折射角折射而朝第1拍攝系4A射出。

亦即，在接合面20h的第2位置20h2，合成在接合面20h反射之第1光的參考光(P偏光)、與透射接合面20h之第1光的測量光(S偏光)，並且合成透射接合面20h之第1光的參考光(P偏光)、與在接合面20h反射之第1光的測量光(S偏光)。

結果，合成有第1光的參考光(P偏光)及測量光(S偏光)之合成光，係作為來自干涉光學系3的輸出光，從分束器20的第1面20a的第2位置20a2朝第1拍攝系4A射出，並且從分束器20的第2面20b的第1位置20b1朝第2投光系2B射出。因此，此「分束器20的第1面20a的第2位置20a2」係構成本實施形態的「第1輸出部」。

其中，射入第2投光系2B之第1光的合成光(參考光及測量光)，係藉由第2光隔離器12B遮斷其行進而成為捨棄光。另一方面，射入第1拍攝系4A之第1光的合成光，其參考光成分及測量光成分分別轉換成圓偏光，而以干涉光的形式被拍攝。

其次，針對第2光的光路進行說明。從第2投光系2B朝干涉光學系3射出第2光。

從第2投光系2B射出的第2光係射入分束器20的第2面20b的第1位置20b1。因此，此「分束器20的第2面20b的第1位置20b1」係構成本實施形態的「第2輸入部」。

本實施形態之第2發光部11B的光軸(光的射出方向)JB1係相對於X軸方向朝上側傾斜角度θ2。此角度θ2係成為第2光朝向第2面20b之入射角。

從分束器20的第2面20b射入的第2光係以預定的折射角折射，且在接合面20h的第2位置20h2，其一部分(一半)係在接合面20h反射並從第3面20c的第1位置20c2以預定的折射角折射而朝偏光板22射出，另一方面，剩下的部分(一半)係透射接合面20h並從第4面20d的第2位置20d2以預定的折射角折射而朝偏光板21射出。

從分束器20的第4面20d的第2位置20d2射出的第2光係射入偏光板21，僅其P偏光成分透射偏光板21。透射偏光板21之第2光的P偏光成分係以參考光的形式照射到參考面23並反射。此處，相對於第2光的參考光(P偏光)的參考面23之入射角及反射角係成為上述角度θ2(＝θ1)。

之後，在參考面23反射之第2光的參考光(P偏光)，係再度透射偏光板21並射入分束器20的第4面20d的第1位置20d1。

從分束器20的第4面20d的第1位置20d1射入之第2光的參考光，係以預定的折射角折射，且在接合面20h的第1位置20h1，其一部分(一半)係在接合面20h反射並從分束器20的第1面20a的第1位置20a1以預定的折射角折射而朝第1投光系2A射出，另一方面，剩下的部分(一半)係透射接合面20h並從分束器20的第2面20b的第2位置20b2以預定的折射角折射而朝第2拍攝系4B射出。

另一方面，從分束器20的第3面20c的第2位置20c2射出之第2光係射入偏光板22，僅其S偏光成分透射偏光板22。透射偏光板22之第2光的S偏光成分，係以測量光的形式照射到工件W並反射。此處，相對於第2光之測量光的設置部24(工件W)之入射角及反射角係成為上述角度θ2(＝θ1)。

之後，在工件W反射之第2光的測量光(S偏光)係再度透射偏光板22，並射入分束器20的第3面20c的第1位置20c1。

從分束器20的第3面20c的第1位置20c1射入之第2光的測量光，係以預定的折射角折射，且在接合面20h的第1位置20h1，其一部分(一半)係在接合面20h反射並從分束器20的第2面20b的第2位置20b2以預定的折射角折射而朝第2拍攝系4B射出，另一方面，剩下的部分(一半)係透射接合面20h並從分束器20的第1面20a的第1位置20a1以預定的折射角折射而朝第1投光系2A射出。

亦即，在接合面20h的第1位置20h1，合成在接合面20h反射之第2光的參考光(P偏光)、與透射接合面20h之第2光的測量光(S偏光)，並且合成透射接合面20h之第2光的參考光(P偏光)、與在接合面20h反射之第2光的測量光(S偏光)。

結果，合成有第2光的參考光(P偏光)及測量光(S偏光)之合成光，係作為來自干涉光學系3的輸出光，從分束器20的第1面20a的第1位置20a1朝第1投光系2A射出，並且從分束器20的第2面20b的第2位置20b2朝第2拍攝系4B射出。因此，此「分束器20的第2面20b的第2位置20b2」係構成本實施形態的「第2輸出部」。

其中，射入第1投光系2A之第2光的合成光(參考光及測量光)，係藉由第1光隔離器12A遮斷其行進而成為捨棄光。另一方面，射入第2拍攝系4B之第2光的合成光，其參考光成分及測量光成分分別轉換成圓偏光，而以干涉光的形式被拍攝。

如以上詳述，根據本實施形態，可達成與上述第1實施形態同樣的作用效果。

此外，除了本實施形態的構成外，亦可如上述第5實施形態所示作成具備有物鏡L1、L2、投光透鏡L3A、L3B、與成像透鏡L4A、L4B之構成。

惟，在對光大幅折射的分束器20配置有物鏡L1、L2等的情況，會有由物鏡L1、L2等所聚焦的光不會集中在1點之虞。因此，在要配置物鏡L1、L2等的情況，就光學手段而言，比起分束器20，較佳為使用實質上不考量折射亦可的薄板狀半鏡HM。

[第7實施形態] 以下，針對第7實施形態，參照圖12進行說明。本實施形態與第1實施形態的相異點，主要是在干涉光學系3的構成等和運算方法。因此，本實施形態中，針對與第1實施形態不同的特徵部分詳細地說明，關於同一構成部分則標註同一符號，並省略其詳細的說明。此外，目前為止的實施形態中，參考面23與半鏡HM所成的角度及與分束器20的接合面20h所成的角度乃係45°，惟本實施形態中係從45°略微傾斜。因此，光路與圖12並不嚴謹地一致，傾斜角微小，所以各記號的位置關係的偏差係不會影響以下的說明之程度，以上先予說明。

本實施形態的干涉光學系3與第1實施形態不同，沒有偏光板21、22與1/4波長板31A、31B。

相機33A、33B係搭載有一般的CCD元件或CMOS元件作為影像感測器，70A及70B並非偏光影像感測器。

藉第1相機33A拍攝而取得的輝度圖像資料，係在第1相機33A內部轉換成數位信號後，以數位信號的形式輸入控制裝置5(圖像資料記憶裝置54)。

同樣地，藉第2相機33B拍攝而取得的輝度圖像資料，係在第2相機33B內部轉換成數位信號後，以數位信號的形式輸入控制裝置5(圖像資料記憶裝置54)。

其次，說明關於第1光的光路。如圖12所示，波長λ1的第1光係從第1投光系2A(第1發光部11A)朝干涉光學系3射出。此處，光的行進方向(向量)相對於Z軸方向僅傾斜角度θ1。

從第1投光系2A射出的第1光係射入半鏡HM的第1位置P1。因此，此「半鏡HM的第1位置P1」係構成本實施形態的「第1輸入部」。

即便以可實施後述的傅立葉轉換法之角度將參考鏡(reference mirror)傾斜，第1光只要是在影像感測器上以充分的對比具有可干涉的同調長度(coherence length)之光源即可。

射入半鏡HM的第1位置P1之第1光，其一部分(一半)係在第1面HMa反射而朝參考面23射出，另一方面，剩下的部分(一半)係透射半鏡HM而從第2面HMb朝設置部24射出。

在半鏡HM的第1面HMa反射之第1光係以參考光的形式照射到參考面23並反射。此處，相對於第1光的參考光的參考面23之入射角及反射角，係成為上述角度θ1。

之後，在參考面23反射之第1光的參考光，係再度射入半鏡HM的第2位置P2。射入半鏡HM的第2位置P2之第1光的參考光，其一部分(一半)係在第1面HMa反射而朝第1拍攝系4A射出，另一方面，剩下的部分(一半)係透射半鏡HM而從第2面HMb朝第2投光系2B射出。

另一方面，從第1投光系2A射入半鏡HM的第1位置P1並透射該半鏡HM的第1光，係以測量光的形式照射到工件W並反射。此處，相對於關於第1光的測量光的設置部24(工件W)之入射角及反射角，係成為上述角度θ1。

之後，在工件W反射之關於第1光的測量光，係再度射入半鏡HM的第2位置P2。射入半鏡HM的第2位置P2之第1光的測量光，其一部分(一半)係透射半鏡HM而從第1面HMa朝第1拍攝系4A射出，另一方面，剩下的部分(一半)係在第2面HMb反射而朝第2投光系2B射出。

亦即，在半鏡HM的第2位置P2，合成在第1面HMa反射之第1光的參考光、與朝第1面HMa透射之第1光的測量光，並且合成朝第2面HMb透射之第1光的參考光、與在第2面HMb反射之第1光的測量光。

結果，合成有第1光的參考光及測量光之合成光，係作為來自干涉光學系3的輸出光，而從半鏡HM的第2位置P2對第1拍攝系4A及第2投光系2B分別射出。因此，此「半鏡HM的第2位置P2」係構成本實施形態的「第1輸出部」。

其中，射入第2投光系2B之第1光的合成光(參考光及測量光)，係藉由第2光隔離器12B遮斷其行進而成為捨棄光。

另一方面，射入第1拍攝系4A之第1光的合成光(參考光及測量光)，由於係在影像感測器70A上發生干涉，所以第1相機33A獲得由第1光源產生的干涉條紋圖像。

如前述，參考面23在目前為止的實施例中與半鏡HM所成的角度為45°，本實施形態中係從45°略微傾斜，藉此在干涉條紋圖像會產生載波條紋。將參考面(參考鏡)23傾斜的方向與半鏡HM所成的角度不論在比45°大的方向上或者比45°小的方向上都良好。此外，在傅立葉轉換法的性質上，將影像感測器的像素間距設為D，使用波長設為λ，參考面23之與45°的傾斜角設為θ3時，為|θ3|≦tan-1(λ/2D)。又，藉由將參考面23傾斜，光軸JA2與光軸JB2不會通過相機33A、33B的中心，但因光線具有充分的寬度，所以參考光會射入相機33A、33B。在未射入的情況，係藉由將傾斜角調整到會射入的程度，或使光線變粗等來進行調整。此外，如上述將參考面23意圖地傾斜以從產生載波條紋的干涉條紋圖像獲得測量光的複數振幅之利用傅立葉轉換法的測量方法由於是公知技術(參照例如專利第6271493號公報之372～377段落)，故省略其詳細說明。

其次，說明關於第2光的光路。如圖12所示，波長λ2的第2光從第2投光系2B(第2發光部11B)朝干涉光學系3射出。此處，光的行進方向(向量)相對於X軸方向僅傾斜角度θ2(＝θ1)。

第2光亦與第1光同樣，即便以可實施傅立葉轉換法的角度將參考面(參考鏡)23傾斜，只要是在影像感測器上以充分的對比具有可干涉之同調長度的光源即可。

從第2投光系2B射出的第2光，係射入半鏡HM的第2位置P2。因此，此「半鏡HM的第2位置P2」係構成本實施形態的「第2輸入部」。

射入半鏡HM的第2位置P2之第2光，其一部分(一半)係透射半鏡HM而朝參考面23射出，另一方面，剩下的部分(一半)係在第2面HMb反射而朝設置部24射出。

透射半鏡HM的第2位置P2之第2光係以參考光的形式照射到參考面23並反射。此處，相對於第2光的參考光的參考面23之入射角及反射角係成為上述角度θ2。

之後，在參考面23反射之第2光的參考光，係再度射入半鏡HM的第1位置P1。射入半鏡HM的第1位置P1之第2光的參考光，其一部分(一半)係透射半鏡HM而從第2面HMb朝第2拍攝系4B射出，另一方面，剩下的部分(一半)係在第1面HMa反射而朝第1投光系2A射出。

另一方面，從第2投光系2B射入半鏡HM的第2位置P2且在第2面HMb反射之第2光係以測量光的形式照射到工件W並反射。此處，相對於第2光之測量光的設置部24(工件W)之入射角及反射角係成為上述角度θ2。

之後，在工件W反射之第2光的測量光，係再度射入半鏡HM的第1位置P1。射入半鏡HM的第1位置P1之第2光的測量光，其一部分(一半)係在第2面HMb反射而朝第2拍攝系4B射出，另一方面，剩下的部分(一半)係透射半鏡HM而從第1面HMa朝第1投光系2A射出。

亦即，在半鏡HM的第1位置P1，合成在第1面HMa反射之第2光的參考光、與朝第1面HMa透射之第2光的測量光，並且合成朝第2面HMb透射之第2光的參考光、與在第2面HMb反射之第2光的測量光。

結果，合成有第2光的參考光及測量光之合成光係作為來自干涉光學系3的輸出光，從半鏡HM的第1位置P1對第2拍攝系4B及第1投光系2A分別射出。因此，此「半鏡HM的第2位置P2」係構成本實施形態的「第2輸出部」。

其中，射入第1投光系2A之第2光的合成光(參考光及測量光)，係藉由第1光隔離器12A遮斷其行進而成為捨棄光。

另一方面，射入第2拍攝系4B之第2光的合成光(參考光及測量光)，由於係在影像感測器70B上發生干涉，所以第2相機33B會獲得利用第2光源所產生的干涉條紋圖像。

此外，如上述將參考面23意圖地傾斜以從產生載波條紋的干涉條紋圖像獲得測量光的複數振幅之利用傅立葉轉換法的測量方法由於是公知技術(參照例如專利第6271493號公報之372～377段落)，故省略其詳細說明。

如上述，在分別以1次的拍攝處理所取得之輝度圖像資料(第1光的輝度圖像資料、及第2光的輝度圖像資料)，係包含有進行三維測量方面所需之測量光的複數振幅資訊。

接著，控制裝置5係可根據記憶在圖像資料記憶裝置54之第1光的輝度圖像資料及第2光的輝度圖像資料，藉由傅立葉轉換法算出各波長之測量光的相位。藉由所得到之兩個波長的相位資訊，測量工件W的表面形狀。亦即，進行工件W的表面上之各測量位置的高度測量。以此方式求得之工件W的測量結果(高度資料)，係儲存在控制裝置5的運算結果記憶裝置55。此外，如上述藉由使用波長不同的兩種光的傅立葉轉換法所進行的測量方法，由於係為公知技術(參照例如日本專利第6271493號公報)，故省略其詳細說明。

如以上詳述，本實施形態中，成為從投光系2A、2B到拍攝系4A、4B之第1光及第2光的行進方向(向量)彼此重複的區間不存在之構成。亦即，射入干涉光學系3之第1光與第2光不會彼此干涉，在完全分離的狀態下從干涉光學系3分別射出。

如此，根據本實施形態，藉由僅適當地設定相對於干涉光學系3之第1光及第2光各自的入射位置或入射角度，可將第1光及第2光完全地分離來處理，所以可大幅減少在偏光成分(P偏光及S偏光)的分離・轉換上所必要之偏光分束器或1/4波長板等的光學構件，可謀求構成的簡單化。尤其，可實現省略了波長不同的兩種光的偏光成分往同一方向通過同一光路上之1/4波長板的光學系。

結果，可排除自預定的光學構件所接收之製造誤差等的影響，可達成測量精度的提升。

進而，可使用波長接近的兩種光作為第1光及第2光，可更加擴大三維測量的測量範圍。此外，可同時進行和第1光相關的輸出光的拍攝、以及和第2光相關的輸出光的拍攝，所以可達成測量效率的提升。

此外，本實施形態中，藉由不使用偏光影像感測器作為相機33A、33B的拍攝元件，可達成構成的進一步簡單化。

此外，除了本實施形態的構成外，亦可如上述第5實施形態所示作成具備有物鏡L1、L2、投光透鏡L3A、L3B、與成像透鏡L4A、L4B之構成。

此外，不限定於上述各實施形態的記載內容，例如亦可以如下方式實施。當然，以下未例示的其他應用例、變更例當然亦可。

(a)上述各實施形態中，關於工件W的具體例(形狀、大小、材質等類別)，並未特別提及，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。當然，亦可作成測量與此等不同的被測量物之構成。又，亦可作成依據預設的良否判定基準，在檢查被測量物的良否之檢查裝置中具備有三維測量裝置1之構成。

(b)投光系2A、2B、干涉光學系3及拍攝系4A、4B的配置構成，並不限定於上述各實施形態。

(b-1)例如在上述各實施形態中，相對於第1光的參考光的參考面23之入射角θ1及反射角θ1、相對於第1光的測量光的設置部24(工件W)之入射角θ1及反射角θ1、相對於第2光的參考光的參考面23之入射角θ2及反射角θ2、以及相對於第2光的測量光的設置部24(工件W)之入射角θ2及反射角θ2係設定為相同角(θ1＝θ2)。

不限定於此，亦可構成為和第1光相關的上述各種角度θ1、以及和第2光相關的上述各種角度θ2係設定為不同的角度。

(b-2)上述各實施形態中，係成為藉由兩個拍攝系4A、4B從不同角度拍攝一個工件W之構成，所以可縮小相對於與工件W正交的軸線(Z軸)之上述角度θ1、θ2，盡可能從一樣近的角度拍攝工件W，在謀求提升測量精度上是較佳的。

(b-3)第1光之上述各種角度θ1、及第2光之上述各種角度θ2，較佳係第1光及第2光相對於半鏡HM的入射角設定成比第1光及第2光全反射之臨界角還小。

(b-4)光學手段的「第1輸入部」及「第2輸入部」的位置、光學手段的「第1輸出部」及「第2輸出部」的位置、以及第1光的上述各種角度θ1及第2光的上述各種角度θ2之組合，並不限定於上述各實施形態，只要以至少朝向工件W之第1光的測量光、與朝向工件W之第2光的測量光的行進方向(向量)不重複之方式構成，則亦可為任何的組合。

亦即，如圖13(參照粗虛線部)所示，亦可為排除朝向工件W或參考面23之第1光的測量光及參考光、與朝向工件W或參考面23之第2光的測量光及參考光的行進方向(向量)重複的情況之任何的組合。

例如，上述各實施形態中，第1光的光路及第2光的光路係限定在同一XZ平面，但不限定於此，亦可構成為在沿Z軸方向觀看的俯視下，朝向工件W之第1光的測量光的光路、及朝向工件W之第2光的測量光的光路的至少一者係以沿著Y軸方向之方式設定。

換言之，亦可構成為朝向工件W之第1光的測量光的光路、及朝向工件W之第2光的測量光的光路的至少一者係以相對於Z軸方向具有朝向Y軸方向(前方向或後方向)的傾斜之方式設定。

又，亦可構成為在沿Z軸方向觀看的俯視下，以朝向工件W之第1光的測量光的光路、及朝向工件W之第2光的測量光的光路重複之方式設定，並且以第1光的測量光的入射角θ1、與第2光的測量光的入射角θ2不同之方式設定。

(c)干涉光學系(預定的光學系)及光學手段的構成，並不限定於上述各實施形態。

(c-1)例如光學手段並不限定於上述各實施形態的半鏡HM或分束器20，亦可使用將所射入的預定光分割成兩道光之其他光學構件。

(c-2)如圖14(a)所示，上述第6實施形態中，在分束器20的第1面20a，從第1投光系2A射出之第1光的入射光K1所射入的第1位置20a1、與第1光的射出光(第1光的參考光及測量光的合成光)K2所射出的第2位置20a2，係以在與正方形狀的第1面20a的一邊平行的方向排列之方式設定。

取而代之，如圖14(b)所示，亦可構成為在分束器20的第1面20a，第1光的入射光K1所射入的第1位置20a1、與第1光的射出光K2所射出的第2位置20a2，係以在正方形狀的第1面20a的對角線方向排列之方式設定。

藉此，如由比較圖14(a)、(b)得知，若第1光的入射光K1及射出光K2的直徑(寬度)沒有改變，則圖14(b)所示的構成(第1位置20a1與第2位置20a2在第1面20a的對角線方向排列之構成)較可使用第1面20a的一邊的長度短之更小的分束器20(α1＞α2)。結果，可達成裝置的小型化。

當然，不限於上述第6實施形態(分束器20)，使用矩形板狀的半鏡HM之上述第1～第5實施形態中亦同樣地，亦可構成為第1光的入射光K1所射入的第1位置P1、與第1光的射出光K2所射出的第2位置P2係以在半鏡HM的對角線方向排列之方式設定。

(d)照射手段的構成並不限定於上述投光系2A、2B的構成。

(d-1)例如，在上述各實施形態中，係例示從第1投光系2A照射波長λ1＝1500nm的光，從第2投光系2B照射波長λ2＝1503nm的光之構成，但各光的波長並不限定於此。但是，為了擴大測量範圍，較佳為將兩道光的波長差縮得更小。

(d-2)又，上述各實施形態的發光部11A、11B係採用雷射光源，並射出雷射光之構成，但不限定於此，亦可採用其他的構成。只要構成為能夠至少射出可令干涉發生之同調性(coherence)高的光(同調光)射出即可。

例如，亦可採用將LED(Light-Emitting Diode；發光二極體)光源等不同調(incoherent)光源與僅讓特定的波長透射的帶通濾波器(band-pass filter)和空間濾波器(spatial filter)等組合以提高同調性而能夠射出同調光之構成。

(e)關於拍攝手段及拍攝元件的構成並不限定於上述各實施形態。

(e-1)例如，在上述各實施形態中，雖舉出CCD影像感測器作為受光元件陣列71的一例，但受光元件陣列71並不限定於此，例如亦可為具有CMOS影像感測器等半導體元件構造。

(e-2)上述各實施形態的偏光影像感測器70A、70B，係構成為具備受光元件陣列71、偏光器陣列72和微透鏡陣列73之構成，但不限定於此，例如亦可構成為省略了微透鏡陣列73的構成。

(e-3)偏光器陣列72的偏光器75的排列，並不限定於上述各實施形態。

例如在上述各實施形態中係構成為透射軸的設定角度逐一相差45°的4種偏光器75a、75b、75c、75d以預定順序配置，但亦可構成為以不同於上述的順序配置。

此外，亦可構成為透射軸角度相異的3種偏光器以預定順序配置。例如亦可構成為透射軸的設定角度逐一相差60°或45°之3種偏光器以預定順序配置。

(f)關於使參考光和測量光的相位差改變之相移的構成並不限定於上述各實施形態。

(f-1)上述各本實施形態中，構成為使用透射軸的設定角度逐一相差45°的4種偏光器75以預定的排列且與各受光元件74對應而逐一配置而成的偏光影像感測器70A、70B，來作為相機33A、33B的拍攝元件，藉此以利用各相機33A、33B所進行的1次拍攝，同時取得利用相移法進行之工件W的高度測量所需之複數種輝度資料。

不限定於此，例如取代偏光影像感測器70A、70B，亦可構成為改使用省略了偏光器陣列72之一般的影像感測器來作為拍攝元件，並且在拍攝系4A、4B中具備能夠變更透射軸方向之偏光板。

藉由這樣的偏光板，可使利用1/4波長板31A、31B而轉換成圓偏光之第1光及第2光的各成分選擇性地透射，可使旋轉方向不同之第1光及第2光的參考光成分與測量光成分針對特定的相位干涉。

更具體而言，亦可構成為第1拍攝系4A具備：將第1光的合成光(參考光成分及測量光成分)轉換成圓偏光之1/4波長板31A、和使透射該1/4波長板31A的光之預定成分選擇性地透射(使參考光及測量光干涉)之旋轉式第1偏光板、和對透射該第1偏光板的光進行拍攝之第1相機33A；並且第2拍攝系4B具備將第2光的合成光(參考光成分及測量光成分)轉換成圓偏光之1/4波長板31B、和使透射該1/4波長板31B之光的預定成分選擇性地透射(使參考光及測量光干涉)之旋轉式第2偏光板、和對透射該第2偏光板的光進行拍攝之第2相機33B。

又，亦可採用藉由壓電元件等使參考面23朝該參考面23的法線方向移動，物理性地使光路長改變，藉此進行相移之構成。

惟，變更上述之偏光板的透射軸方向以進行相移的構成、或使參考面23移動以進行相移的構成，為了在進行三維測量上取得所需的全部圖像資料，必須在複數個時間點進行拍攝。因此，從可縮短拍攝時間的觀點來看，更佳為如上述各實施形態所示採用可在1次的時間點拍攝全部的圖像資料之構成。此外，在上述構成中，不僅測量時間變長，由於受到其間之空氣的擾動或振動等的影響，所以也會有測量精度降低之虞。

(f-2)在上述各實施形態中，係構成為在藉由相移法進行工件W的高度測量時，針對第1光及第2光，分別依據相位逐一相差90°之4種干涉光的輝度圖像資料(第1光的輝度圖像資料及第2光的輝度圖像資料)來進行相移法，但相移次數及相移量並不限定於此等。例如亦可構成為依據相位逐一相差120°(或90°)的3種干涉光的輝度圖像資料，進行藉由相移法之工件W的高度測量。

(f-3)亦可適用於藉由與相移法或傅立葉轉換方法不同的其他方法進行三維測量之構成。

(g)在上述第7實施形態(圖12)中，將參考面23的傾斜角θ3以繞著Y軸的旋轉角度來表示，惟此傾斜角係為一例，實際的傾斜角可以繞著Z軸，或者可以朝繞著Y軸和繞著Z軸兩者相結合的角度傾斜。

1:三維測量裝置 2A:第1投光系 2B:第2投光系 3:干涉光學系 4A:第1拍攝系 4B:第2拍攝系 5:控制裝置 11A:第1發光部 11B:第2發光部 21,22:偏光板 23:參考面 24:設置部 31A:1/4波長板 31B:1/4波長板 33A:第1相機 33B:第2相機 70A:偏光影像感測器 70B:偏光影像感測器 HM:半鏡 W:工件

圖1係第1實施形態之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圖。 圖3係顯示第1光的光路之光路圖。 圖4係顯示第2光的光路之光路圖。 圖5係偏光影像感測器的概略構成圖。 圖6係第2實施形態之三維測量裝置的概略構成圖。 圖7係第3實施形態之三維測量裝置的概略構成圖。 圖8係第4實施形態之三維測量裝置的概略構成圖。 圖9係第5實施形態之三維測量裝置的概略構成圖。 圖10(a)、圖10(b)係用以說明配置有物鏡時相對於第1光的參考面及設置部之入射角的示意圖。 圖11係第6實施形態之三維測量裝置的概略構成圖。 圖12係第7實施形態之三維測量裝置的概略構成圖。 圖13係顯示第1光的測量光及參考光、與第2光的測量光及參考光的行進方向重複時的一例之光路圖。 圖14(a)係顯示在第1光的入射光所射入的第1位置、與第1光的射出光所射出之第2位置，在與分束器的第1面的一邊平行的方向排列的狀態之示意圖，圖14(b)係顯示第1光的入射光所射入的第1位置、與第1光的射出光所射出的第2位置，在分束器的第1面的對角線方向排列的狀態之示意圖。 圖15(a)係用以說明使用半鏡時之被測量物的入射光及反射光的光路等之示意圖，圖15(b)係用以說明使用分束器時之被測量物的入射光及反射光的光路等之示意圖。 圖16係顯示習知的三維測量裝置之光的光路之光路圖。

1:三維測量裝置 2A:第1投光系 2B:第2投光系 3:干涉光學系 4A:第1拍攝系 4B:第2拍攝系 11A:第1發光部 11B:第2發光部 12A:第1光隔離器 12B:第2光隔離器 21,22:偏光板 23:參考面 24:設置部 31A:1/4波長板 31B:1/4波長板 33A:第1相機 33B:第2相機 70A:偏光影像感測器 70B:偏光影像感測器 HM:半鏡 HMa:第1面 HMb:第2面 W:工件 JA1,JB1:光軸 JA2,JB2:光軸

Claims (10)

1. 一種三維測量裝置，其特徵為： 具備： 預定的光學系，具有將所射入之預定的光分割成兩道光之光學手段，可將該分割的其中一道光的至少一部分作為測量光照射到被測量物且將另一道光的至少一部分作為參考光照射到參考面，並且將在前述被測量物反射之前述測量光的至少一部分與在前述參考面反射之前述參考光的至少一部分合成並射出； 第1照射手段，可將對前述光學手段的第1輸入部射入之第1波長的第1光射出； 第2照射手段，可將對前述光學手段的第2輸入部射入之第2波長的第2光射出； 第1拍攝手段，藉由對前述第1輸入部射入前述第1光，可拍攝從前述光學手段的第1輸出部射出之關於前述第1光之預定輸出光； 第2拍攝手段，藉由對前述第2輸入部射入前述第2光，可拍攝從前述光學手段的第2輸出部射出之關於前述第2光之預定輸出光；及 圖像處理手段，根據藉由前述第1拍攝手段及前述第2拍攝手段所取得的圖像資料，可執行前述被測量物的三維測量； 從前述光學手段朝向前述被測量物之關於前述第1光的測量光、與從前述光學手段朝向前述被測量物之關於前述第2光的測量光的行進方向係不同，且從前述光學手段朝向前述參考面之關於前述第1光的參考光、與從前述光學手段朝向前述參考面之關於前述第2光的參考光的行進方向係不同， 在前述被測量物反射而朝向前述光學手段之關於前述第1光的測量光、與在前述被測量物反射而朝向前述光學手段之關於前述第2光的測量光的行進方向係不同，且在前述參考面反射而朝向前述光學手段之關於前述第1光的參考光、與在前述參考面反射而朝向前述光學手段之關於前述第2光的參考光的行進方向係不同， 前述光學手段係構成為可將在前述被測量物反射之關於前述第1光的測量光的一部分、與在前述參考面反射之關於前述第1光的參考光的一部分合成並從前述第1輸出部射出，且可將在前述被測量物反射之關於前述第2光的測量光的一部分、與在前述參考面反射之關於前述第2光的參考光的一部分合成並從前述第2輸出部射出。
2. 如請求項1之三維測量裝置，其具備有： 第1偏光板，配置在前述光學手段與前述參考面之間，使第1偏光透射； 第2偏光板，配置在前述光學手段與前述被測量物之間，使第2偏光透射； 第一1/4波長板，配置在前述光學手段的第1輸出部與前述第1拍攝手段之間，將關於前述第1光之前述第1偏光及前述第2偏光分別轉換成圓偏光；及 第二1/4波長板，配置在前述光學手段的第2輸出部與前述第2拍攝手段之間，將關於前述第2光之前述第1偏光及前述第2偏光分別轉換成圓偏光。
3. 如請求項1之三維測量裝置，其中 從前述光學手段朝向前述被測量物之關於前述第1光的測量光的光路、和從前述光學手段朝向前述被測量物之關於前述第2光的測量光的光路，在與前述被測量物正交之預定的軸線方向觀看下，係以該軸線為中心形成對稱， 且從前述光學手段朝向前述參考面之關於前述第1光的參考光的光路、和從前述光學手段朝向前述參考面之關於前述第2光的參考光的光路，在與前述參考面正交之預定的軸線方向觀看下，係以該軸線為中心形成對稱。
4. 如請求項2之三維測量裝置，其中 從前述光學手段朝向前述被測量物之關於前述第1光的測量光的光路、和從前述光學手段朝向前述被測量物之關於前述第2光的測量光的光路，在與前述被測量物正交之預定的軸線方向觀看下，係以該軸線為中心形成對稱， 且從前述光學手段朝向前述參考面之關於前述第1光之參考光的光路、和從前述光學手段朝向前述參考面之關於前述第2光的參考光的光路，在與前述參考面正交之預定的軸線方向觀看下，係以該軸線為中心形成對稱。
5. 如請求項1之三維測量裝置，其中前述第1光的測量光相對於前述被測量物之入射角、與前述第2光的測量光相對於前述被測量物之入射角係成為同一角度， 且前述第1光的參考光相對於前述參考面之入射角、與前述第2光的參考光相對於前述參考面之入射角係成為同一角度。
6. 如請求項2之三維測量裝置，其中，前述第1光的測量光相對於前述被測量物之入射角、與前述第2光的測量光相對於前述被測量物之入射角係成為同一角度， 且前述第1光的參考光相對於前述參考面之入射角、與前述第2光的參考光相對於前述參考面之入射角係成為同一角度。
7. 如請求項3之三維測量裝置，其中，前述第1光的測量光相對於前述被測量物之入射角、與前述第2光的測量光相對於前述被測量物之入射角係成為同一角度， 且前述第1光的參考光相對於前述參考面之入射角、與前述第2光的參考光相對於前述參考面之入射角係成為同一角度。
8. 如請求項4之三維測量裝置，其中，前述第1光的測量光相對於前述被測量物之入射角、與前述第2光的測量光相對於前述被測量物之入射角係成為同一角度， 且前述第1光的參考光相對於前述參考面之入射角、與前述第2光的參考光相對於前述參考面之入射角係成為同一角度。
9. 如請求項1至8中任一項之三維測量裝置，其中前述光學手段係半鏡。
10. 如請求項1之三維測量裝置，其中 構成為藉由依據前述圖像資料得到前述測量光的複數振幅之傅立葉轉換法，可執行前述被測量物的三維測量，前述圖像資料係拍攝藉由將前述光學手段與前述參考面設為預定的位置關係所產生之載波條紋而獲得。

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