JPH08201034A - 非接触表面形状測定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】測定に関するデータ処理内容を簡易化すること
により、被対象面を高速高精度に測定することができる
非接触表面形状測定装置を提供する。 【構成】白色光源１２を用いた干渉計において、位置が
固定されたワークＷに対して、参照鏡１８を光軸方向に
一定間隔で移動して干渉縞を発生させ、参照鏡１８の位
置移動量を変位センサ２２で測定するとともに、該干渉
縞をカメラ２６で撮像する。そして、カメラ２６で得ら
れた干渉縞の画像データを基に、被測定対象面の各位置
毎に干渉縞強度を検出する。更に、上記工程を繰り返し
て複数の干渉縞強度を得て、該干渉縞強度の微分値に相
当する値を算出し、その微分値に相当する値が最大値又
は最小値となる時の参照鏡１８の位置移動量に基づい
て、ワークＷの表面形状を測定する。このように、測定
に関するデータを干渉縞強度の微分値に相当する値とす
ることにより、処理内容が簡易化され、高速、高精度に
測定することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は非接触表面形状測定方法
及び装置に係り、特に光干渉計を利用して測定対象物の
表面形状を、高速高精度に測定する非接触表面形状測定
方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光の干渉を用いて被対象物の微細形状を
観察する方法は広く知られており、中でも、干渉計と顕
微鏡を組み合わせた干渉顕微鏡はマイケルソン型、リニ
ック型、ミラウ型等いくつかの種類がある。そして、前
記干渉顕微鏡をベースにして被対象物表面の干渉縞のパ
ターンを撮像し、参照面等を光軸方向に移動させなが
ら、得られる画像信号に基づいて被対象物の３次元形状
を測定する方法及び装置が米国特許５，１３３，６０１
号若しくは特公平６─１１６７号公報等に開示されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記米国特
許５，１３３，６０１号に記載の方式は、アレイ型検出
器の各測定点において、位相の異なる３フレーム以上の
干渉縞データからコヒーレンス度を算出して対象面を検
出しているので、被対象物の高さ方向の全測定範囲につ
いてコヒーレンス度の算出演算を行う必要がある。ま
た、特に白色光を光源とする場合には、５画面のデータ
からコヒーレンス度を算出しなければならない。このた
め、演算処理の負荷が重く、測定の高速化が困難である
という問題がある。

【０００４】一方、特公平６─１１６７号公報に記載の
方式は、干渉縞の最大輝度を検出することにより対象面
を検出しているため、アレイ型検出器の各測定点におい
て、干渉縞が最大輝度をとる瞬間を捉える必要がある。
このため、かかる最大輝度の瞬間を見逃さないように、
光路長変化を微小とする必要があり、結果的に測定時間
が長くなるという問題がある。

【０００５】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、測定に関するデータ処理内容を簡易化するこ
とにより、被対象面を高速高精度に測定することができ
る非接触表面形状測定装置を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決する為の手段】本発明は、前記目的を達成
するために、スペクトル幅の広い光源を使用し、前記光
源と被測定対象面までの第１の光路長と、参照面までの
第２の光路長との光路長差に応じて干渉縞を発生させ、
前記干渉縞の強度に基づいて被測定対象面の形状を測定
する非接触表面形状測定方法において、前記被測定対象
面又は前記参照面を光軸方向に一定間隔で移動する第１
の工程と、前記第１の工程により移動した前記被測定対
象面又は参照面の位置移動量を測定する第２の工程と、
前記第１の工程の移動に伴って発生する干渉縞を撮像す
る第３の工程と、前記第３の工程で得られた干渉縞の画
像データを基に、被測定対象面の各位置毎に干渉縞強度
を検出する第４の工程と、前記第１から第４の工程を繰
り返して得られる複数の前記干渉縞強度から、該干渉縞
強度の微分値に相当する値を算出する第５の工程と、前
記第５の工程により得られる前記微分値に相当する値が
最大値又は最小値となる時の前記被測定対象面又は参照
面の位置移動量に基づいて、被測定対象面の形状を測定
する第６の工程と、から成ることを特徴としている。

【０００７】

【作用】本発明によれば、スペクトル幅の広い光源を用
いた干渉計において、第１の工程で、被測定対象面又は
参照面を光軸方向に一定間隔で移動する前記光源と被測
定対象面までの第１の光路長と、参照面までの第２の光
路長との間に一定の間隔で光路長差を生じさせて干渉縞
を発生させ、第２の工程で、前記被測定対象面又は参照
面の位置移動量を測定するとともに、該干渉縞を第３の
工程で撮像する。そして、前記第３の工程で得られた干
渉縞の画像データを基に、第４の工程で、被測定対象面
の各位置毎に干渉縞強度を検出する。更に、前記第１か
ら第４の工程を繰り返して複数の干渉縞強度を得て、第
５の工程で該干渉縞強度の微分値に相当する値を算出
し、その微分値に相当する値が最大値又は最小値となる
時の前記被測定対象面又は参照面の位置移動量に基づい
て、第６の工程で被測定対象面の形状を測定する。この
ように、測定に関するデータ処理は干渉縞強度の微分値
に相当する値を主な内容としているので、処理内容が簡
易化され、被測定対象面を高速、高精度に測定すること
ができる。

【０００８】また、前記第６の工程において、前記微分
値に相当する値の最大値又は最小値を与える前後２点の
干渉縞強度データと、前記干渉縞強度データのバイアス
値（ＤＣ値）との交点を求め、その値を前記微分値に相
当する値の最大値又は最小値を与える時の前記被測定対
象面又は参照面の位置移動量としている。これにより、
前記微分値に相当する値の最大値又は最小値を与える時
の前記被測定対象面又は参照面の位置移動量を高精度に
算出することができ、測定の高精度化が図られる。

【０００９】更に、本発明によれば、前記第６の工程に
おいて、前記微分値に相当する値の最大値又は最小値を
与える付近の干渉縞強度データから、光源の中心波長に
ついての位相値を算出し、該位相値に基づいて前記被測
定対象面又は参照面の位置移動量の補正を行うことによ
り、前記被測定対象面の形状をより高精度に測定するこ
とができる。

【００１０】

【実施例】以下添付図面に従って本発明に係る非接触表
面形状測定方法及び装置の好ましい実施例について詳説
する。図１は本発明の非接触表面形状測定装置の構成を
説明するための概略構成図である。同図に示すように、
本測定装置は主にランプ１２、コリメートレンズ１４、
ハーフミラー１６、参照鏡１８、電歪素子（ＰｚＴ）２
０、変位センサ２２、結像レンズ２４、白黒固体撮像カ
メラ２６、フレームメモリ２８及び中央処理演算装置
（ＣＰＵ）３０等から構成される。尚、同図ではトワイ
マン・グリーン型干渉計を例に説明するが、リニック
型、ミラウ型干渉計等でもよい。

【００１１】ランプ１２は例えば白色光源を用い、該ラ
ンプ１２から出射された光は、コリメートレンズ１４に
より平行光にされ、ハーフミラー１６により２方向に分
割される。即ち、ハーフミラー１６で反射した光は被測
定対象物（ワーク）Ｗに照射される一方、ハーフミラー
１６を透過した光は参照鏡１８に照射される。ワークＷ
は固定されたステージ台（不図示）に載せられており、
ワークＷの表面で反射した光は、ハーフミラー１６及び
結像レンズ２４を経てカメラ２６に達し、他方、参照鏡
１８で反射した光はハーフミラー１６及び結像レンズ２
４を経てカメラ２６に達する。

【００１２】ＰｚＴ２０はＰｚＴドライバ３２によって
駆動され、参照鏡１８を光軸方向に一定間隔で変位させ
ることができ、変位センサ２２は、変位センサドライバ
３４を介して駆動され、前記参照鏡１８の変位量を測定
している。カメラ２６は、前記２光束の光学距離の差
（光路長差）に対応して観察される干渉縞を撮像すると
共に、該干渉縞画像を所定の電気信号に変換してフレー
ムメモリ２８に出力する。フレームメモリ２８は前記干
渉縞画像を前記光路長差、即ち参照鏡１８の変位量を変
数として記録する。

【００１３】ＣＰＵ３０は、バス３６を介して前記フレ
ームメモリ２８、ＰｚＴドライバ３２及び変位センサド
ライバ３４と接続されるとともに、フレームメモリ２８
を介して入力する干渉縞データを処理してワークＷの表
面形状を測定する。尚、このデータ処理については後述
する。また、ＣＰＵ３０には、キーボード４０及びモニ
タＴＶ４２が接続されており、操作者はモニタＴＶ４２
の表示を見ながら、キーボード４０を介して各種入力を
行うことができるとともに、モニタＴＶ４２にワークＷ
の表面形状測定結果等を表示させることができる。

【００１４】次に、本測定装置の測定原理について説明
する。図２は図１の干渉計部分の拡大図である。ハーフ
ミラー１６と参照鏡１８との間の距離をＬＲ、ハーフミ
ラー１６とワークＷとの間の距離をＬＷとすると、この
場合の光路長差（ＯＰＤ：Optical path difference ）
は次式（１）で表される。

【００１５】ＯＰＤ＝２×（ＬＲ−ＬＷ）……（１） 前記ＯＰＤは、ＰｚＴ２０を駆動して参照鏡１８を光軸
上で変位させることにより変化させることができる変数
として、これを変数Ｚで定義する。ここで、ＯＰＤ（＝
Ｚ）をゼロ付近で連続的に変化させた場合、カメラ上の
１点で観察される干渉縞の強度Ｉ（Ｚ）は、図３に示す
Ｉ（Ｚ）のような関数になる。また、前記Ｉ（Ｚ）のＺ
についての微分は同図Ｊ（Ｚ）のような関数になる。本
測定装置では、Ｚを全測定範囲内で変化させ、カメラ上
の各測定点について上記Ｊ（Ｚ）の最大値（又は最小
値）を与えるＺ値、即ちＺａ（又はＺｂ）を求めること
により、ワークＷの表面形状を算出するものである。

【００１６】以下具体的にＪ（Ｚ）の最大値を与えるＺ
値、即ちＺａを簡易に検出する方法を説明する。Ｚは予
め定められた一定間隔で離散的に変化させることがで
き、各Ｚ値に応じて干渉縞画像を取得し、該画像のデー
タから干渉縞の強度を観察する。そして連続する２点Ｚ
i ，Ｚi-1 での干渉縞強度Ｉ（Ｚi)，Ｉ（Ｚi-1)を用い
て、微分値Ｊ（Ｚi)を次式（２），（３）で算出する。 ・Ｉ（Ｚi)＞Ｉ（Ｚi-1)のとき Ｊ（Ｚi)＝Ｉ（Ｚi)−Ｉ（Ｚi-1)……（２） ・Ｉ（Ｚi)≦Ｉ（Ｚi-1)のとき Ｊ（Ｚi)＝０ ……（３） 但し、 Ｚi −Ｚi-1 ＝定数Ｃ ：Ｃは参照鏡１８を移動さ
せる一定間隔距離 ０＜Ｚi −Ｚi-1 ≦λ／６ ：λは光源の中心波長 とする。

【００１７】Ｚを全測定範囲内で変化させて上記Ｊ
（Ｚ）を算出し、それらのうちＪ（Ｚ）の最大値を与え
るＺ値、即ちＺi とＺi-1 の一組を判別し、次式（４）
でＪ（Ｚ） の最大値を与えるＺａを検出する。 Ｚａ＝（Ｚi ＋Ｚi-1 ）／２……（４） これにより、Ｚａを簡易に検出することができる。

【００１８】また、前記（４）式に代えて、図４（Ａ）
に示すように、前記Ｊ（Ｚ）の最大値を与えるＺi とＺ
i-1 の２点Ａ（Ｚi ，Ｉ（Ｚi)）及びＢ（Ｚi-1 ，Ｉ
（Ｚi-1)）を結ぶ直線ｌ１と、干渉縞強度のバイアス値
（ＤＣ値）との交点をＪ（Ｚ）の最大値を与えるＺａと
して検出してもよい。これにより得られるＺａは前記
（４）式から得られるＺａよりも高精度となる。

【００１９】尚、上記ＤＣ値は、可干渉範囲外の各画素
の明暗値として求めることができるのみならず、複数の
測定点の平均値として求めてもよし、或いは周波数解析
により算出してもよい。ところで、前記連続する２点Ｚ
i ，Ｚi-1 での干渉縞強度Ｉ（Ｚi)，Ｉ（Ｚi-1)を用い
て、微分値Ｊ（Ｚi)を算出する以外に、連続する３点を
用いて微分値を算出してもよい。

【００２０】即ち、連続する３点Ｚi+1 ，Ｚi ，Ｚi-1
での干渉縞強度Ｉ（Ｚi+1)，Ｉ（Ｚi)，Ｉ（Ｚi-1)を用
いて、微分値Ｊ（Ｚi)を次式（５），（６）で算出す
る。 ・Ｉ（Ｚi+1)＞Ｉ（Ｚi)＞Ｉ（Ｚi-1)のとき Ｊ（Ｚi)＝Ｉ（Ｚi+1)−Ｉ（Ｚi-1)……（５） ・上記以外のとき Ｊ（Ｚi)＝０ ……（６） 但し、 Ｚi+1 −Ｚi ＝定数Ｃ ：Ｃは参照鏡１８を移動さ
せる一定間隔距離 Ｚi −Ｚi-1 ＝定数Ｃ ０＜Ｚi −Ｚi-1 ≦λ／６ ：λは光源の中心波長 とする。

【００２１】Ｚを全測定範囲内で変化させて上記Ｊ
（Ｚ）を算出し、それらのうちＪ（Ｚ）の最大値を与え
るＺ値、即ちＺi+1 、Ｚi 及びＺi-1 の一組を判別し、
次式（７）でＪ（Ｚ） の最大値を与えるＺａを検出す
る。 Ｚａ＝Ｚi ……（７） これにより、Ｚａを簡易に検出することができる。

【００２２】また、前記（７）式に代えて、図４（Ｂ）
に示すように、前記Ｊ（Ｚ）の最大値を与えるＺi+1 と
Ｚi-1 の２点Ａ（Ｚi+1 ，Ｉ（Ｚi+1 ））及びＢ（Ｚi-
1 ，Ｉ（Ｚi-1)）を結ぶ直線ｌ２と、干渉縞強度のＤＣ
値との交点をＪ（Ｚ） の最大値を与えるＺａとして検
出してもよい。これにより得られるＺａは前記（７）式
から得られるＺａよりも高精度となる。

【００２３】上記構成の非接触表面形状測定装置の測定
手順について、図５を参照しながら説明する。先ず、ワ
ークＷの表面上の各測定点(x,y) 毎の微分最大値Ｊ′
(x,y) 及びその最大値を与えるφ′(x,y) のメモリをク
リアし、測定装置の初期化を行うとともに、ＰｚＴ２０
を駆動してＺ方向測定位置を初期位置に移動する（ステ
ップ２０２）。

【００２４】そして上述した方法により、各測定点(x,
y) における微分値Ｊ(x,y) を算出する（ステップ２０
４）。次に、各測定点(x,y) 毎にステップ２０４で求め
たＪ(x,y) と、前記メモリに記憶している前回までの微
分最大値Ｊ′(x,y) とを比較し（ステップ２０６）、 Ｊ(x,y) ＞ Ｊ′(x,y) の場合にＪ′(x,y) をＪ(x,y) に置き換えて微分最大値
Ｊ′(x,y) を更新するとともに、その時のＺ位置φ′
(x,y) を更新する（ステップ２０８）。尚、初期位置で
は、メモリはクリアされておりＪ′(x,y) 及びφ′(x,
y) は記録されていないので、自動的にＪ′(x,y) ，
φ′(x,y) が記録される。

【００２５】続いて、ＰｚＴ２０を駆動して参照鏡１８
をＺ方向に一定距離Ｃだけ移動させて、測定位置を移動
する（ステップ２１０）。該測定位置でステップ２０
４、２０６の工程を行い、 Ｊ(x,y) ＞ Ｊ′(x,y) の場合にはＪ′(x,y) をＪ(x,y) に置き換えて微分最大
値Ｊ′(x,y) を更新するとともに、その時のＺ位置φ′
(x,y) を更新する（ステップ２０８）。

【００２６】一方、ステップ２０６でＪ(x,y) ≦Ｊ′
(x,y) の場合はＪ′(x,y) は更新されない。同様にし
て、全測定範囲内の測定が終了するまで上記工程を繰り
返し、変位センサ２２が最終測定位置を検出したら（ス
テップ２１２）、測定を終了し、メモリに記憶している
φ′(x,y) に基づいてワークＷの表面形状を求める（ス
テップ２１４）。

【００２７】尚、本実施例では微分値Ｊ′(x,y) の置き
換えを測定位置毎に逐次行う場合を説明したが、これに
限るものでなく、測定範囲（Ｚ）の一部範囲又は全範囲
について複数の干渉縞の画像データを取り込んでメモリ
に保存した後、前記微分値Ｊ(x,y) の最大値を算出して
もよい。図６は本発明の別の実施例を示す非接触表面形
状測定装置の概略構成図である。同図の非接触表面形状
測定装置は、図１に示す非接触表面形状測定装置の構成
の他に更に、ハーフミラー５２、干渉フィルタ５４、白
黒固体撮像カメラ５６及び記録媒体５８等を加えた構成
から成る。尚、図１の実施例中同一又は類似の部材には
同一の符号を付し、その説明は省略する。

【００２８】ハーフミラー５２は結像レンズ２４を通過
した光を分割してその一部をカメラ５６に導き、干渉フ
ィルタ５４は光源ランプ１２の光源スペクトルの中心波
長λを選択的に透過する。そして、カメラ５６の撮影部
では単一波長λについての干渉縞のみが観察される。こ
の干渉縞を基に、位相シフト法を用いて、ワークＷの表
面形状測定の分解能をさらに向上させるものである。

【００２９】カメラ５６は、前記参照鏡１８の変位量に
対応して観察される干渉縞を撮像すると共に、該干渉縞
画像を所定の電気信号に変換してフレームメモリ２８に
出力する。フレームメモリ２８は前記干渉縞画像を参照
鏡１８の変位量を変数として記録する。ＣＰＵ３０は、
フレームメモリ２８を介して入力するカメラ２６及び５
６からの干渉縞データを処理してワークＷの表面形状を
より高精度に測定する。

【００３０】記録媒体５８はハードディスクドライブ６
０及びフロッピディスクドライブ６２を含み、シリアル
インタフェース６４及びバス３６を介してＣＰＵ３０と
接続されており、測定したワークＷの表面形状の測定デ
ータ等を保存することができる。図７は図６の構成の非
接触表面形状測定装置の測定手順を説明するためのフロ
ー図である。

【００３１】先ず、ワークＷの表面上の各測定点(x,y)
毎の微分最大値Ｊ′(x,y) 及びその最大値を与えるφ′
(x,y) のメモリをクリアし、測定装置の初期化を行うと
ともに、ＰｚＴ２０を駆動してＺ方向測定位置を初期位
置に移動する（ステップ３０２）。そして上述した方法
により、各測定点(x,y) における微分値Ｊ(x,y) を算出
する（ステップ３０４）。

【００３２】次に、各測定点(x,y) 毎にステップ３０４
で求めたＪ(x,y) と、前記メモリに記憶している前回ま
での微分最大値Ｊ′(x,y) とを比較し（ステップ３０
６）、 Ｊ(x,y) ＞ Ｊ′(x,y) の場合に、点(x,y) における中心波長λについての位相
値φ(x,y) を算出し（ステップ３０７）、更に、Ｊ′
(x,y) をＪ(x,y) に置き換えて微分最大値Ｊ′(x,y) を
更新するとともに、その時のＺ位置（Ｚａ）と前記φ
(x,y) に相当する距離を加えた値φ′(x,y) を次式
（８）に従って更新する（ステップ３０８）。

【００３３】 φ′(x,y) ＝Ｚａ＋λ×φ(x,y) ／４π …………（８） 尚、初期位置では、メモリはクリアされておりＪ′(x,
y) 及びφ′(x,y) は記録されていないので、自動的に
Ｊ′(x,y) ，φ′(x,y) が記録される。続いて、ＰｚＴ
２０を駆動して参照鏡１８をＺ方向に一定距離Ｃだけ移
動させて、測定位置を移動する（ステップ３１０）。該
測定位置でステップ３０４からステップ３０８の工程を
行い、 Ｊ(x,y) ＞ Ｊ′(x,y) の場合には点(x,y) における中心波長λについての位相
値φ(x,y) を算出し（ステップ３０７）、更に、Ｊ′
(x,y) をＪ(x,y) に置き換えて微分最大値Ｊ′(x,y) を
更新するとともに、その時のφ′(x,y) を更新する（ス
テップ３０８）。

【００３４】一方、ステップ３０６でＪ(x,y) ≦Ｊ′
(x,y) の場合はＪ′(x,y) 及びφ′(x,y) は更新されな
い。同様にして、全測定範囲内の測定が終了するまで上
記工程を繰り返し、変位センサ２２が最終測定位置を検
出したら（ステップ３１２）、測定を終了し、メモリに
記憶しているφ′(x,y) に基づいてワークＷの表面形状
を求める（ステップ３１４）。

【００３５】尚、本実施例では微分値Ｊ′(x,y) の置き
換えを測定位置毎に逐次行う場合を説明したが、これに
限るものでなく、測定範囲（Ｚ）の一部範囲又は全範囲
について複数の干渉縞の画像データを取り込んでメモリ
に保存した後、前記微分値Ｊ(x,y) の最大値を算出して
もよい。上記のように、カメラ２６の干渉縞画像データ
に基づいて干渉縞強度の微分値が最大（又は最小）とな
る付近を算出し、更に、前記微分値の最大（又は最小）
となる付近のカメラ５６の干渉縞画像データから、位相
シフト法により位相を算出して、測定を高精度化するこ
とができる。

【００３６】この際、カメラ２６のみでも測定可能であ
るが、図７の実施例のように中心波長λの干渉フィルタ
とカメラ５６を使用することにより、単一波長について
の干渉縞が得られるため、より高精度の測定が可能とな
る。また、上記実施例では、光源ランプ１２は白色光源
として説明したが、これに限るものでなく、白色光源に
フィルタを使用してスペクトル幅を調整してもよいし、
又は、あるスペクトル幅を有する広域光源を用いてもよ
い。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る非接
触表面形状測定方法及び装置によれば、被測定対象面又
は参照面を光軸方向に一定間隔で移動させて、干渉縞を
発生させ、得られた干渉縞の画像データを基に、被測定
対象面の各位置毎に干渉縞強度を検出し、複数の干渉縞
強度を得て、該干渉縞強度の微分値に相当する値を算出
し、その微分値に相当する値が最大値又は最小値となる
時の前記被測定対象面又は参照面の位置移動量に基づい
て、被測定対象面の形状を測定することにしたので、測
定に関するデータ処理内容が簡易化され、被測定対象面
を高速・高精度に測定することができる。

【００３８】また、前記微分値に相当する値の最大値又
は最小値を与える前後２点の干渉縞強度データと、前記
干渉縞強度データのバイアス値（ＤＣ値）との交点を算
出し、その値を前記微分値に相当する値の最大値又は最
小値を与える時の前記被測定対象面又は参照面の位置移
動量とすることにより、前記微分値に相当する値の最大
値又は最小値を与える時の前記被測定対象面又は参照面
の位置移動量を高精度に算出することができ、より高精
度の測定が可能である。

【００３９】更に、前記微分値に相当する値の最大値又
は最小値を与える付近の干渉縞強度データから位相値を
算出し、該位相値に基づいて前記被測定対象面又は参照
面の位置移動量の補正を行うことにより、測定の分解能
を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の非接触表面形状測定装置の概略構成図

【図２】図１の干渉計部分の拡大図

【図３】カメラ上のある１点で観測される干渉縞強度及
びその微分値を示すグラフ

【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は干渉縞強度の微分値Ｊ
（Ｚ）の最大値を与えるＺａを、ＤＣ値を用いて高精度
に算出する方法を説明するためのグラフ

【図５】図１の非接触表面形状測定装置の測定手順を説
明するためのフロー図

【図６】本発明の別の実施例を示す非接触表面形状測定
装置の概略構成図

【図７】図６の非接触表面形状測定装置の測定手順を説
明するためのフロー図

【符号の説明】

１２…光源ランプ １６、５２…ハーフミラー １８…参照鏡 ２０…電歪素子（ＰｚＴ） ２２…変位センサ ２６、５６…白黒固体撮像カメラ ２８…フレームメモリ ３０…ＣＰＵ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スペクトル幅の広い光源を使用し、 前記光源と被測定対象面までの第１の光路長と、参照面
   までの第２の光路長との光路長差に応じて干渉縞を発生
   させ、前記干渉縞の強度に基づいて被測定対象面の形状
   を測定する非接触表面形状測定方法において、 前記被測定対象面又は前記参照面を光軸方向に一定間隔
   で移動する第１の工程と、 前記第１の工程により移動した前記被測定対象面又は参
   照面の位置移動量を測定する第２の工程と、 前記第１の工程の移動に伴って発生する干渉縞を撮像す
   る第３の工程と、 前記第３の工程で得られた干渉縞の画像データを基に、
   被測定対象面の各位置毎に干渉縞強度を検出する第４の
   工程と、 前記第１から第４の工程を繰り返して得られる複数の前
   記干渉縞強度から、該干渉縞強度の微分値に相当する値
   を算出する第５の工程と、 前記第５の工程により得られる前記微分値に相当する値
   が最大値又は最小値となる時の前記被測定対象面又は参
   照面の位置移動量に基づいて、被測定対象面の形状を測
   定する第６の工程と、から成ることを特徴とする非接触
   表面形状測定方法。
2. 【請求項２】 前記第６の工程は、前記第１の工程を行
   う毎に逐次行うことを特徴とする請求項１の非接触表面
   形状測定方法。
3. 【請求項３】 前記第６の工程は、前記被測定対象面又
   は参照面の全可動範囲内又はその一部の範囲内で前記第
   １から第５の工程を繰り返した後に行うことを特徴とす
   る請求項１の非接触表面形状測定方法。
4. 【請求項４】 前記第６の工程において、前記微分値に
   相当する値の最大値又は最小値を与える前後２点の干渉
   縞強度データと、前記干渉縞強度データのバイアス値
   （ＤＣ値）との交点を前記微分値に相当する値の最大値
   又は最小値を与える時の前記被測定対象面又は参照面の
   位置移動量とすることを特徴とする請求項１の非接触表
   面形状測定方法。
5. 【請求項５】 前記第６の工程において、前記微分値に
   相当する値の最大値又は最小値を与える付近の干渉縞強
   度データから、光源の中心波長についての位相値を算出
   し、該位相値に基づいて前記被測定対象面の形状をより
   高精度に測定することを特徴とする請求項１の非接触表
   面形状測定方法
6. 【請求項６】 スペクトル幅の広い光源と、 前記光源と被測定対象面までの第１の光路長と、参照面
   までの第２の光路長との光路長差に応じて干渉縞を発生
   させる干渉計と、 前記干渉縞を撮像する撮像手段と、 前記被測定対象面又は前記参照面を光軸方向に一定間隔
   で移動させる走査手段と、 前記走査手段により移動した前記被測定対象面又は参照
   面の位置移動量を測定する位置測定手段と、 前記撮像手段によって得られる干渉縞画像データを基
   に、被測定対象面の各位置毎に干渉縞強度を検出し、位
   相の異なる複数の干渉縞画像データから前記干渉縞強度
   の微分値に相当する値を算出する演算手段とを有し、 前記演算手段により得られる前記微分値に相当する値が
   最大値又は最小値となる時の前記被測定対象面又は参照
   面の位置移動量に基づいて、被測定対象面の形状を測定
   することを特徴とする非接触表面形状測定装置。