JPS58146806A - 平面度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 零発１３ＡＶｉ物体平面の平面度を超精密に、しかも自
動的に測定することを＃ｉＩ能とする平面度測定装置を
提案するものである。

磁気記録装置の磁気ヘッドのスライダー面には０．０５
）ｌ＊以下という極めて精密な平面度が要求される趨勢
にある。平面度の非接触測定方法としては光の干渉を利
用した方法が種々存在するものの、上述の如き精度での
測定を容易且つ安定に行わせる上で、機構部品の精度、
極微調整、測定精度の保守等の点での問題が多゛＜、実
用化されている例は皆無である。

本発明Ｖｉ所かる事情に鑑みてなされたものであって、
０．０１声調の精度での平面度測定を自動的に行える装
置の提供を目的とする。

まず本発明の測定装置による平面度測定の原理につき説
明するが、この原理自体は、本発明者の提案に係る特願
ＩＩ＠５３−６８６７４号（特開昭５４−１５９２５８
号公報）の「平面度測定方法」の測定原理と同様である
。即ち例えばフィゾー光学干渉系によって、第１図に示
すように被検平面とオプチカルフラット等の参照平面と
の干渉縞Ｉｔ−得る。

この干渉縞ｌのパターンをその長手方向を干渉縞の縞幅
方向に整合させた１次元のイメージセンサ３４によって
、縞方向に相異る３つの位置ａ、ｂ。

Ｃにて捉え、所定の明部（又は暗部）の位置ａ。

ｂ、ｃ犬々における縞幅方向付ｆｉｔ　Ｐａ、　Ｐｂ、
　Ｐｃ及び縞ピッチＰをイメージセンナ出力から検知し
、平面度Ｆを λ　ΔＰ Ｆ＝−×−・・・（１） ｎ　　Ｐ 但し、λ：干渉光源波長 ｎ：干渉次数（但しここではｎ−１） ＪＰ＝Ｐｂ−１」」Ｌ　　　　　　・・・（２）として
算出するものである。

そして本発明は、特に１このような平面度演算を行わせ
るためのデータの選別に工夫を施して複数の明線（又は
暗部）の同定が確実に行われるようにした平面度測定装
置を提供することを目的とする。

以下本発明装置をその実施例を示す図面に基き具体的に
説明する。

第２図は本発明装置の外観図、第３図はその光学系のレ
イアクト図である。この光学系は被検物１０をその測定
対象平面１０ａを上に向けて載置すべき、上下１可能の
サンプルステージ１１−を除いて内部を遮光したケース
ｌｚ内に納められている。

干渉光源となるＨｅ−Ｎｅレーザ（波長０．６３２８Ｊ
＊）２１Ｖｉサンプルステージ１１の後側に設けたケー
ス１２の筒状部１２ａ内に出力側を上方にして鉛直に取
付けてあり、レーザビームは光量調整用に設けたＮＤフ
ィルタ２２．ビーム拡散レンズ２３．直ｉ２０ｆｉｍの
ピンホール２４を経て上方に設けた全反射鏡２５に到る
ようにしである。全反射鏡２５け水平面、鉛直面の双方
に対して４５°傾斜させてピンホール２４を出た細径レ
ーデビームをケース１２の前方へ水平に反射すべく配し
てあり、この反射レーデビームの光路におけるサンプル
ステージ１１の上方ＫＶｉ全反射鍍２６が水平面、鉛直
面の双方に対して４５１′傾斜させて、サンプルステー
ジ１１に向けて鉛直にレーザビームを投じるように配し
てあり、このレーデビームはいずれも全反射鏡２６とサ
ンプルステージ１１との闇に配した対物レンズとしての
アクリラート２７、ハーフミラ２８及びオプチカルフラ
ット２９を経てサンプルステージＩＩＫ向かうようにし
である。ハーフミラ２８は水平面、鉛直面の双方に対し
て４５°傾斜させて、オプチカルフラット２９側からの
光、つまりオプチカルフラット２９の参照平面２９ｍと
・被検平面１０ａとによる干渉縞パターンをケース１２
の左方へ水平に反射すべく配しである。

ハーフミラ２８から反射された光ビームはケース１２の
左右方向及び前後方向の双方に対して４５゜傾斜させで
あるハーフミラ３１を透過して、鉛直軸回りに水平回転
可能に取付けた全反射鏡３２に到り、またハーフミラ３
１に反射されてケース１２の正面に設けたピントフード
３３に到るようになっている。ピント７−ド３３け干渉
縞の目視観察及び写真撮影のためのものである。全反射
鏡３２の鉛直軸の後方Ｋｔｉ１次元のイメージセンサ３
４がその長手方向を鉛直方向にして立設されており、全
反射鏡３２をケース１２の左右方向及び前後方向の双方
に対して４５″傾斜する回動位置になった場合に、イメ
ージセンサ３４の視野位置が第１図に示すｂ位置、つま
りこれらの光学系によって得られる干渉縞の略中央位置
に在り、全反射鏡３２が平面視で時計方向（又は反時計
人間）へ回動すると、イメージセンサ３４の視野位置は
Ｃ位置方回（又ｉｉａ位置方向）へ偏位することになる
。

全反射鏡３２は適宜の枠体３２ａ　Ｋ取付けられており
、その下側中央から下方へ延出させた丸軸を回転軸３２
ｂとし、この回転軸３２ｂにはギヤ３２ｃが嵌着されて
おり、下端には図示しない架台に支持された回転エンコ
ーダ４１が連結されている。回転エンコーダ４１の側方
には出力軸を鉛直にしたパルスモータ４２が架台に取付
けられており、その出力軸に嵌着したギヤ４２ａと前記
ギヤ３２ｃとの間にはコグドベルト１３が掛は回されて
おり、パルスモータ４２の駆動によって全反射鏡３２を
水平回転させるようＫしである。全反射＠３２又はその
枠体３２ａの回動ｖｃＫけこの回ＩＩＩ竣成を規定する
リミットスイッチ４３．４４が設けられており、この回
納域限は前述のようにイメージセンサ３４の視野位置が
ｂ位置にある状態から反時計方向及び時計方向へ略々等
角度（１０’以下）回動した位−置に定めである。

以上の構成から理解されるように干渉光路部、より詳し
くは光束束合せ光学系の検出側の光を回転可能な全反射
鏡３２（プリズムでもよい）にてイメージセンサ３４へ
向かわせる構成としており、全反射鏡３２の回転により
縞を読取るべき位置を変更するようにしているのである
。なお上述の構成はフィゾー干渉光学系を用いたが、マ
イクルソン干渉光学系等、他の干渉縞を得るための光学
系も同様に使用できる。その他１４．１４はオプチカル
７ラツト２９の姿勢調整用のネジ、３はケース１２外に
設けたレーデ用電源である。

ケース１２及びその内部の光学系よりなる測定装置本体
２Ｉ／ｉ振動による測定誤差を排除するために各部を可
及的に堅固に構成してあり、また底面には防振ゴム脚１
５を取付ける等の配慮をしである。更に光学系の取付位
置の精度、或＃−ｉ町動部の工作精度等は１０声−オー
ダとする。更にまた、ハーフミラ２８．３１及びオプチ
カルフラット２９は裏面干渉を回避するために裏面に＃
！ｌ：、度のテーバを付したものを用いる。

第４図は本発明装置の電子回路の要部を略示するブロッ
ク図である。この電子回路のうち前述のイメージセンサ
３４１回転エンコーダ４１．パルスモータ４２．その駆
動回路５３．リミットスイ７＋４３．４４並びにイメー
ジセンサ３４用＋７）駆１１１７回路４５及びヘッドア
ンプ４６、その他若干の操作部材、パイロットランプの
外は制御部４としてそのケース４７の内外に取付けられ
ている。

４８は本発明装置のＩＩＪ御・演算の中枢となるマイク
ロコンピュータであってＣＰＵ　（中央処理装置）、Ｒ
ＯＭ　（読出し専用メモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセ
スメモリ）、入出力インター７エース、クロックパルス
発振回路等を備えている。

制御部４の正面にｌｉｌませたスタートスイッチ４９及
びストップスイッチ５０はマイクロコンピュータ（以下
マイコンという）４８に対して測定の開始及び停止又は
中断を夫々指令する押ボタン式の照光スイッチであり、
押込操作によって上記指令をマイコン４８に与えると共
に１マイコン４８側からの信号にて点灯する。同じく制
御部４の正面に臨ませたディジクルスィッチ５１ｉｊサ
ムホイルスイツチ２桁分からなり、その置数内容を被検
物ＩＯの平面度演算対象とするイメージセンナ出力を得
べき視野を指定するためのデータ、換言すれば位ｖ１ａ
、ｃを視野とするときの全反射鏡３２０回転角度位置を
指示するためのデータとしてマイコン４８に与えるもの
である。前記回転エンコーダ４１は全反射鏡３２の１’
の回転につき１０発のパルスを出力するように１１１ｖ
Ｌしてあり、その出力はエンコーグインターフェース５
２を介してマイコン４８へ読込まれる。反時計方向への
回！１ＥＩＪ［限を規定するリミットスイッチ４３及び
時計方向への回妨域限を規定するリミットスイッチ４４
の作納状謝はいずれもマイコン４８へ読込まれる。

リミットスイッチ４３．４４の作動状１１ｇはマイコン
４８によるパルスモータ４２０発停制御情報となる。即
ちイニシャル状態では全反射＠３２けリミットスイッチ
４３を作動せしめている状態にあり、この状態でスター
トスイッチ４９を押込操作するとマイコン４８けモ−タ
駆動回路５３ヘパルスモーク４２を正転させて全反射鏡
３２を時計方向へ回動させるべき信号を発し、これによ
る回動が行われて全反射鏡３２がリミットスイッチ４４
を°作動せしめたり、或はストップスイッチ５０が押込
操作された場合は上述の正転のための信号を断ち、モー
タ駆動回路５３ヘパルスモーク４２を逆転させて、全反
射鏡３２を反時計方向へ回動させるべき信号を発し、こ
れＫよる回転が行われてリミットスイッチ４３が作動す
るとモータ駆動回路５３への信号が断たれる。

マイコン４８にはイメージセンサ３４の視野位置又は全
反射鏡の回動位置特定のためのカウンタを備えており、
このカウンタは回転エンコーダ４１が発する原点パルス
にてクリヤされるようにしである。この原点パルスは全
反射鏡３２がリミットスイッチ４３作動位置から少し時
計方向に回動した位置にて得られるように回転軸３２ｂ
と回転エンコーダ４１とを連結しである。そしてマイコ
ン４８は上記カウンタの計数値が９０になる全反射鏡３
２の回動位置Ｂを、そのときのイメージセンナ出力を平
面度演算に用いるべき視野位置すとし、ディジタルスイ
ッチ５１１Ｃよる置数をＸとすると、カウンタ計数値が
９０−Ｘ、９０＋Ｘとなる２つの回動装置Ａ、Ｃを、そ
のときのイメージセンサ出力を平面度演算に用いるべき
視野位置ａ、ｃとする。

似しＸ　Ｖｉａ　−ｃ同寸法を１単位で表わす数値とし
て置数され、また回転エンコーダパルスが視野中の０．
２■に相当するように光学系を構成しているのでｘ　＝
　（Ｘ／２　）＋０．２として算出される。上記カウン
タの内容が９０＋ｘＫなった場合にはリミットスイッチ
４４０作動を待つまでもなく／（ルスモータ４２を逆転
するように制御が行われる。

イメージセンサ３４Ｆｉこれによって捉える干渉縞の本
数あたり１００ビツト程度のものが望ましい。

けだし相隣用縞（又は暗部）同寸法λ／２を１　／１０
０の精度で測定するのであるから、この場合の精度＃ｉ
理論的に （λ／２　）Ｘ（１／１００　）ｅｏ、００３声調にす
ることができ、実用上での０．０１声調の精度を容易に
実現できるからである。従って実施例では１０本の干渉
縞を捉える光学系の構成に対して１０２４ビツトのＭＯ
Ｓセンサを用いた。なおイメージセンサ３４のフォトダ
イオードピッチは２０声調である。

さてマイコン４８はデータ読込の処理に入ると駆動回路
４５に対してスタートパルス及びタロツクパルスを発す
る。駆動回路４５はこれを所要レベルにしてイメージセ
ンサ３４に与える。そうするとイメージセンサ３４＃ｉ
第１ピツトから第１０２４ビツトまで順次走査されて、
その受光量に応じた一レベルのビデオ出力を発し、この
ビデオ出力はヘッドアンプ４６にて増幅されて制御部４
例のピークホールド増幅器５５、ローパスフィルタ５６
鳳。

５６ｂ又＃′１５６ｃ　ｚサンプルホールド増幅器Ｓ７
及びん巾プンパータ５８を介してマイコン４８にディジ
タルデータとして取込まれる。サンプルホールド周期及
びルの変換周期は駆動回路４５へ与えるタロツクパルス
周期と整合させである。

ローパスフィルタ５６ｍ、　５６ｂ、　Ｓ・Ｃは犬々の
遮断周波数が５００Ｈｚ、　２５０Ｈｇ、　１１０ＯＨ
と異っており、切換スイッチ５９によって−ずれか−ク
が選択されるようになっている。いずれを選択するかは
雑音の周波数に応じて定めればよい。

このようにして取込まれ九デー声に基き、（１）式に依
る平面度Ｆの演算が行われ、その結果が制御部４の正面
に設は九４桁の表示装置６０に声一単位で小数以下３桁
まで表示されるようｋしである。

第５図はマイコン４８の制御内容を示す主要プログラム
のフローチャートである。スタートスイッチ４９が操作
されるとパルスモータ４３を正回転させる。

そしてディジタルスイッチ５１の置数内容Ｘを読込み、
Ｐ１＝　９０−ｘ、ＰＢｍ９Ｇ＋ｘを算出する。

これらＰｌｗＰｌ及びＢ位置を規定するＰ、＝９０を所
定レジスタに格納する。パルスそ一夕４２が回転を開始
すると少し遅れて回転エンコーダ４１から原点パルスが
入力される。この原点パルス入力によりイメージセンサ
３４の視野位置を特定するために回転エンコーダ４１の
出力パルスを計数するカウンタをリセットする。そして
イメージセンサ３４からのデータ読込（後述）を行い、
回転エンコーダ４１からのパルスが入力されると再びイ
メージセンサ３４からのデータ読込を行い、次いでカウ
ンタをインクリメントする。これをカウンタの計数内容
がレジスタのＰ、に一致するまで反復し、Ｐ。

になったときにピークアドレスの計算（後述）を行う。

ピークアドレスと＃′ｉ男縞を捉えているイメージセン
サ３４のビットのアドレス１〜１０２４であり、前述の
Ｐ　、　ＪＰの算出に用いる情報である。　そして算出
したピークアドレス（明部の数だけ有る）Ｐ＋ｔ。

ＰＩＦ・・・Ｐｈ１・・・をＲＡＭＫ：格納する。この
場合ＫＦｉ別の２つの領域に格納され、一方はＰ、ＪＰ
の演算に、他方は次のピークアドレスとの対応のために
用いられる。そして回転エンコーダからのパルスが入力
される都度イメージセンサ３４からのデータ読込、カク
ンタのインクリメントを行う。そしてイメージセンサか
ら読込んだデータによりピークアドレスを計算し、これ
を１つ前のピークアドレス計算にて得たピークアドレス
、最初ｔｉＰ□、Ｐ１１・・Ｐ１ビ・・と比較し、新規
に現れた明線、消滅した明部等に対応するピークアドレ
スに対する履歴をＲｋＭＫアドレスと共に格納する。そ
してピークアドレスをＲＡＭに格納し、次に算出された
ピークアドレスとの比較データとして用いる。斯かる処
理をカクンタ内容がＰ、になる迄継続する。上述の如き
ピークアドレスの順次比較により、明部の同定が行われ
る結果、干渉縞パターンが複雑であってもλ／２波長分
相異する相隣明線を誤認混同することはない。

而してカクンタ内容がＰ、になると、Ｐｌの場合同様に
ピークアドレスＰｕｓ　Ｐｔｌ・・・Ｐｒｌ・・・を算
出しこれをＲＡＭに格納する。以下カクンク内容がＰ、
［なる迄Ｐ１〜Ｐ、闇と同様の処理を行い、ＰＩになる
と、同様にピークアドレスＰａ１ｅ　Ｐａｔ・・・Ｐｓ
ｉ・・・を算出してこれをＲＡＭに格納する。そしてパ
ルスモータ４２をリミットスイッチ４３が作動するまで
逆転させる。

この闇Ｐ、、　Ｐ、、　Ｐ、でのピークアドレスのうち
共通する明部に関連するものにつき平面度の演算を行い
これを表示装置６０に表示させる。

次にイメージセンサからのデータ読込処理について第６
図の７０−チャー）Ｋ基き説明する。回転エンコーダ４
１パルスが入力される等、データ読込開始の所定の条件
が整うと駆動回路４５にスタートパルスを与えるべく接
続しである出力ボートをハイレベルにし、所定のカクン
タに３をセットし、次いでクロックパルスを駆動回路４
５へ発する。このクロッグパルスにて上記カクンタをデ
クリメントし、カクンタ内容が０になったあと上記出力
ボートをローレベルにする。即ちスタートパルスを立下
らせる。ここまでの処理は使用イメージセンサ３４がス
タートパルスを受けてから最初のビットの出力を発する
迄の時間遅れ（クロックパルス３発分）を補償するため
のものである。

次にそのデータ読込の場合に用意されたＲＡＭ内エリア
の先頭番地Ｋをアドレスカクンタにセットし、またカク
ンタにはイメージセンｔ３４のビット＆　１０２４をセ
ットする。そしてクロックパルスに同期してイメージセ
ンサ３４の出力をＡ７Ｄ変換し、変換データをに番地に
格納し、アドレス力クンタをインクリメント、上記カク
ンタをデクリメントする。このような処理をカクンタが
０になるまで継続し、ＲＡＭのに−に＋１０２３番地に
データを格納する。

第７間はピークアドレスの計算の丸めの処理内容を示す
フローチャートである。まず第１のアドレスカクンタに
Ｋ（処理対象とする１０２４ノテータを格納したＲＡＭ
エリアの先頭番地）＋５０をセントし、別のカクンタに
け９００をセットする。これ＃−１１０２４のデータの
うち上端の５１ピツト、下端の１２４ピツトをデータ処
理対象から外すための処置である。次いで計算したピー
クアドレスを格納するだめのＲＡＭエリアの先頭番地を
第２のアドレスカクンタにに′としてセットする。更に
算出ピーク数を計数するためのビーフカタンクにＯをセ
ントする。

次に第１のアドレスカクンタの番地（最初はに十５０番
地）のデータＤＡＴＡ　Ｏ及びその次の番地（最初はに
＋５１番地）のデータＤＡＴＡ　Ｉを読み出し、両者を
比較する。両者が等しい場合上筒ピントの受光レベルが
等しい場合を意味する）は第１のアドレスカクンタの内
容を＋１し、またカクンタは−ｌする。そして次の番地
について同様の処理を実行する。

これに対してＤＡＴＡ　Ｏ＞　ＤＡＴＡ　Ｉである場合
（Ｋ＋５０番目のビットよりに＋５１番目のビットの方
が暗いことを意味する）Ｆｉ、第１のアドレスカクンタ
の番地を＋１し、またカクンタＶｉ−１する。そしてこ
の状態でＤＡＴＡ　Ｉ　（Ｋ＋５２番地のデータ）及び
ＤＡＴＡ　Ｏ（Ｋ＋５１番地のデータ）を読出して両者
を比較しＤＡＴＡ　Ｉ　＞　ＤＡＴＡ　Ｏでない場合は
番地が大となるに伴い暗くなる傾向を示しているととく
なるので同様の処理を反復する。

この過程にあってＤＡＴＡ　Ｏ＜　ＤＡＴＡ　１となっ
た場合は次に説明するピーク特定のステップに入る。

即ち第１のアドレスカクンタかに＋５０の場合裳は次々
とインクリメントされていった過程において、ＤＡＴＡ
　Ｏ＜　ＤＡＴＡ　１となった場合は番地を大としてデ
ータ処理を進めていくに従ｉ明るくなる傾向にあること
になる。この場合も第１のアドレスカクンタを＋１し、
カクンタを−１する処理をＤＡＴＡ　Ｏ＞　ＤＡＴＡ　
Ｉとなるまで（つまり最も明るいビットの番地が第１の
アドレスカクンタの内容になるまで）反復し、そのステ
ップでの第１のアドレスカクンタの内容をピークアドレ
スとして、第２のアドレスカクンタにて指示されるＲＡ
Ｍのアドレス（最初Ｆｉｒ番地）へ格納する。そしてこ
の、第２のアドレスカクンタの内容□を＋１し、ビーク
カクンタを＋１する。そしてＤＡＴＡ　Ｏ、ＤＡＴＡ　
Ｉの大小比較を反復していく。以上の処理をカクンタの
内容が０になるまで実行する。

以上のようにして求めたピークアドレスは、イメージセ
ンサ３４に捉えられた干渉縞の明線の中心位置をイメー
ジセンサ３４の一端を基準とする位置情報となっている
。

而して本発明装置では前述のピークアドレスＰＩｌ＋Ｐ
１２”・Ｐｈ１　”’、Ｐｎｅ　Ｐｎ”’Ｐｔヒ・’、
Ｐ１１＋　Ｐａｔ　”’　Ｐｓｌ　”’　　を平面度算
出のためのデータとするが、Ｐ、＝９０−ｘ〜Ｐ３＝９
０−１−ｘの闇において中途で現れ又は消滅した明線（
例えば第１図の最下の実線で表される明線）は、平面度
演算の基準とする位置ａ、ｂ、ｃの総てにおいて現れて
いるものではないので、平面度演算の処理対象から外す
必要がある。また位１ｍａ、ｂ、　　ｃ夫々における上
記ピークアドレスを、同一の縞のもの同士組合せる同定
処理が必要である。そこで本発明装置では前述のように
してピークアドレスを算出した後に相前後して読込まれ
たピークアドレス同士の比較（即ち最新の読込みデータ
によって算出したピークアドレスと、回転エンコーダの
出力パルス１つ分前の読込みデータによって算出されて
ＲＡＭに格納されているピークアドレスとの比較）を行
い各線ごとの同定を行い、また発生、消滅の履歴情報が
ＲＡＭに書き加えられる。

即チ、最新のピークアドレスをＰＩ、　＊　、　Ｐ３，
１・・Ｐｊ、。（ｍｉｄピークカクンタの計数値）とし
、回転エンコーダの出力１つ分前のピークアドレスをＰ
　ｊ−１，ｌ　ｅ　Ｐｊ−’＋　”・・・とする。そし
て第８図に示すようにまず（Ｐｉ、ｘ　　Ｐｊ、ｔ　）
／４−　Ｐｏとして縞ピッチＰの±ｌ／４を算出し、こ
れ以下である９とを縞同定の条件とする。

そしてＰ」、１とＰ　１−ｔ、　＋　ｅ　Ｐｊ−”ｅり
夫々との差ΔＰ１−ｌ、を算出し、Ｐ、より小さい組合
せの縞を同一のものとして同定する。Ｐｌ−とＰＩ−ｓ
、ｓが同定された場合はＰｊ−１，１が消滅した本のと
して記憶され、又は平面度演算に必要なしとして放電さ
れる。以下ｋ（＝　２．３・・・ｍ　）番目のピークＰ
ｊ、ｋにつきＰｌ−＋、に−ｓ　ｅＰ）−＋、ｋｅ　Ｐ
ｊ◆ｌ、に夫々との差ｊＰ１−ｓ　、　　７Ｐｋ　＊　
　ノＰｋ＋１を求め、これがＰ、以下となる組合せの縞
を同一のものとして同定する。

而してピークアドレスｐＨｅ　ＰＩ！・・・Ｐｓｉ・・
・、Ｐ□、Ｐ□・・・Ｐ、ビ・・及びＰａｔｅＰ工・・
・Ｐｓｉ・・・のうち、中途での発生、消滅に係る履歴
を有するものを除外すると、その大小順に組合せた３つ
１組の数値が同一の明線に係るピークアドレスとして同
定される。従って３つ１組のデータにより（１）弐に従
って下記のように算出する。

平面度Ｆ　”　（Ｆ＋＋Ｆｙ＋　・”、＋　Ｆｍ−ｔ　
）／　（ｍ　　１　）但し、ｍは視野位置＠、ｂ、ｃに
共通する縞の数この平面度Ｆは前述のように表示装置６
０に表示される。なおＦ８〜Ｆ＠−ｓのうち最大値と最
小値とはＦ算出の際には使用しないこととするのがよい
。

この場合にはｍの数が２以下のときにエラーを表示させ
る。また１６以上の場合もデータ（信頼性なし又は異常
であるとしてエラー表示を行わせる。

上述の説明は明線について行り九が、暗線についても同
様に実施できることは言うまでもない。

以上のように本発明に係る平面度測定装置は、干渉縞を
生成させるべき光学系と、 干渉縞を捉えるための１次元のイメージセンナと、 イメージセンサ出力に基き平面度を演算するデータ処理
回路と、 前記光学系による干渉縞の光をイメージセンサへ向かわ
せる光学手段とを備え、 前記イメージセンサは干渉縞の縞幅方向をその長手方向
に捉えるべく配してあり、 またＶ４ｔＩ記光学手段はイメージセンナの視野ヲ干渉
縞の縞方向に変じるべく回動可能に枢支されており、 更に前記イメージセンサ出力は前記光学手段の回動位置
に関連づけて前記データ処理回路へ入力され、データ処
理回路は相前後して入力されるイメージセンサ出力大々
に基いて算出した干渉縞に係るデータを比較し、その比
較結果に基き、平面度演算のための有効データを選別す
べくなしであることを特徴とするものであるから、干渉
縞の同定ミスの虞れもなく、０．０１／１１１１ｇの精
度での平面度測定を実現できる。しかもこの測定は被検
物ｌＯをサンプルステージ１１に載置し、所要のスイッ
チ操作を行うだけで自動的に行われる。

更に上述の如き精度を得るための機構部品表は組付けの
精度はｌＯ７Ｏ７−ダで足り、使用時の極微調整１面倒
な保守等は全く不要である。更に干渉縞パターン読取の
だめの１次元イメージセンサの視野走査はこれを光路中
間に介在させた光学手段（実施例では全反射鏡）の回転
によって行う構造としているのでイメージセンナを堅固
に固定し得、振動、その他によるノイズ、従って誤差要
因が排除できる。また上記光学手段についても視野走査
を回転運動にて行わせるのでその可動部を容易に高精度
で製作し得、且つその回転運動も安定的に行われる。

なお上述の実施例では回転エンコーダ４１にて走査視野
情報を得るように構成したが、この場合は全反射鏡３２
の回動駆動手段としてパルスモータ４２に替えて連続回
転する通常のモータを使用できる。逆に、パルスモータ
４２を用いる場合は、回転エンコーダを設けることなく
、マイコン４８カラハルスモータ４２の駆動回路５３ヘ
パルスモータ４２をステップ回転させる九めに与えるパ
ルス信号の故そのものを走査視野情報とすることができ
る。

以上詳述したように本発明は測定精度、使用の便宜性及
び製造の面で画期的な平面度測定装置を提供することを
可能とし、本発明が超精密平面度測定技術に寄与する処
は多大である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すものであって、第１図は測
定原理の説明図、第・２図は本発明装置の外観図、第３
図は光学系のレイアク゛ト図、第４図ｆ″ｉ電子回路の
ブロック図、第５図乃至第８図はマイコンによる演算、
制御の７０−チャートである。 ２１−Ｈｅ−Ｎｅレーデ　２８，３１　・／％−ｙミラ
２９・・・オプチカルフラット　３２・・・全反射鏡３
４・・・イメージセンサ　４１・・・回転エンコーダ４
２・・・パルスモーク　４８・・・マイコン　５１・・
・ディジタルスイッチ　５６ａ、　５６ｂ、　５６ｃ・
・・ローパスフィルタ 特　許　出　願　人　　　住友特殊金属株式会社代理人
　弁理士　　河　野　登　夫

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　被検平面と、参照平面とに関連する干渉縞を得、
   該干渉縞に基いて被検平面の平面度を測定する装置にお
   いて、 干渉縞を生成させるべき光学系と、 干渉縞を捉えるための１次元のイメージセンサと、 イメージセンナ出力に基き平面度を演算するデータ処理
   回路と、 前記光学系による干渉縞の光をイメージセンサへ向かわ
   せる光学手段とを備え、 前記イメージセンナは干渉縞の縞幅方向をその長手方向
   に捉えるぺ〈配してあり、′−！九前記光学手段はイメ
   ージセンナの視野を干渉縞の縮方向に変じるべく回動可
   能に枢支されており、 更に前記イメージセンサ出力は前記光学手段の回動位置
   に関連づけて前記データ処理回路へ入力され、データ処
   理回路は相前後して入力されるイメージセンナ出力大々
   に基いて算出した干渉縞に係るデータを比較し、その比
   較結果に基き、平面度演算のための有効データを選別す
   べくなしであることを特徴とする平面度測定装置。