JPS58146808A - 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】 本発明は物体平面の平面度を超精密に、しかも自動的に
測定することを可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
／１ｍ＋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く、実
用化されている例は皆無である。

本発明り所かる事情に鑑みてなされたものであって、ｏ
、ｏｉ声−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
昭５３−６８６７４号（特開＠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ｌを得る。

この干渉縞１のパターンをその長手方向を干渉縞の縞幅
方向に整合させ九１次元のイメージセンサ３４によって
、線方向に相異る３つの位置ａ、ｂ。

Ｃにて捉え、所定の明線（又は暗線）の位置１゜ｂ、ｃ
夫々における縞幅方向位置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　ｊＰ Ｆ＝−×−・・・（１） ｎ　　Ｐ 但し、人：干渉光源波長 ｎ：干渉次数（但しここではｎ＝１　）ΔＰ＝Ｐｂ−ヱ
し丑上虹　　　　　　・・・（２）として算出するもの
である。

そして本発明装置はイメージセンサの走査に新規な工夫
を施すと共に走査によって得たイメージセンサ出力を視
認し得て信頼感、操作性を高めた平面度測定装置を提供
することを目的とする。

以下本発明をその実施例を示す図１ｆｉＫ基いて具体的
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ｌＯをその測定
対象平面１０ｉを上に向けて載置すべき、上下＃０Ｊ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
１２内に納められている。

干渉光源となるＨｅ−Ｎｅレーデ（波長０．６３２８）
を調）２１はサンプルステージ１１の後側に投けたケー
ス１２の筒状部１２ａ内に出力側を上方にして鉛直に収
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．ビーム拡紋レンズ２３．直径２０声調のピ
ンホール２４を経て上方に設けた全反射−２５に到るよ
うにしである。全反射鏡２５は水平面、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
ザビームをケース１２の１１方へ水平に反射すべく配し
てあり、この反射レーザビームの光路におけるサンプル
ステージ１１の上方ＫＦｉ全反射鏡２６が水平面、鉛直
面の双方に対して４５＠傾斜させて、サンプルステージ
１１に向けて鉛直にレーデ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との闇に配し九対物レンズとしてのア
クロマート２７、ハーフミツ２８及びオプチカルフラッ
ト？９を経てサンプルステージ１１に向かうようにしで
ある。／１−７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７ラツト２９の参照平面２９暑と
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
３１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。ピントフード３３は干
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＠３２の鉛直軸の後方には１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
方向）へ回前すると、イメージセンサ３４の視野位置は
Ｃ位置方回（又は８位置方向）へ偏位することになる。

全反射鏡３２Ｖｉ適宜の枠体−３２ａに収付けられてお
り、その下側中央から下方へ延出させた丸軸を回転軸３
２ｂとし、この回転軸３２ｂ　Ｋ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４２ｍと
前記ギヤ３２ｃとの間にはコグドペル）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！＃
３２を水千回転させるようＫしである。全反射鏡３２又
はその枠体３２ａの回動域にはこの回動減成を規定する
リミットスイッチ４３．４４が設けられており、この回
＃Ｊ′ｗｔ限は前述のようにイメージセンす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）回動し九位置に定めである。

以上の構成から理解されるように干渉光路部、より詳し
くは光束重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の回転によシ
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、他の干渉縞を得る丸めの光学
系も同様に使用できる。その他１４．１４はオプチカル
フラット２９の姿勢調整用の、ネジ、３社ケース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シなる測定装置本体
２けｒｉ動による測定誤差を排除するえめに各部を可及
的に堅固に構成してあり、また底面には防振ゴム脚１５
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、咳は可動部の工作精度等ＦｉｌＯ，ｇ嘴オーダ
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九めに裏面に故度
のテーパ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本するブロッ
ク図である。この電子回路のうち前述のイメージセンサ
３４．回転エンコーダ４１．゛パルスモータ４２．その
駆動回路５３．リミットスイッチ４３．４４並びにイメ
ージセンサ３４用の駆動回路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は本発明装置の制御・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）、ＲＯＭ
　（読出し専用メモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメ
モリ）、入出力インターフェース、タロツクパルス発振
回路等を備えている。

制御部４の正面に臨ませ九スタートスイッチ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シ、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＜　Ｉ制
御部４の正面に臨ませたディジタルスイッチ５１はサム
ホイルスイッチ２桁分からなり、その置敷内容を被検物
ＩＯの平面度演算始象とするイメージセンナ出力を得べ
き視野を指定する丸めのデータ、換言すれば位置ａ、ｃ
を視野とするときの全反射鏡３２の回転角度位置を指示
する九めのデータとしてマイコン４８に与えるものであ
る。前記回転エンローダ４１Ｕ全反射鏡３２の１＠の回
転にり１１０発のパルスを出力するように構成してアシ
、その出力はエンコーダインターフェース５２を介して
マイコン４８へ読込まれる。反時計方向への回動減成を
規定するリミットスイッチ４３及び時計方向への回動減
成を規定するリミットスイッチ４４０作動状態はいずれ
もマイコン４８へ読込まれる。

リミットスイッチ４３．４４の作動状態はマイコン４８
によるパルスモータ４２の発停制御情報となる。即ちイ
ニシャル状態では全反射鏡３２Ｆｉリミツトスイツチ４
３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はモータ駆
動回路５３ヘパルスモーク４２を正転させて全反射鏡３
２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＠３２がリミットスイツφ４４を
作動せしめえり、纜はストップスイッチ５０が押込操作
され九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ヘパルスモータ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喪めのカクンタを備えており、
このカクンタは回転エンコーグ４１が発する原点パルス
にてクリヤされるようＫしである。この原点パルスは全
反射＠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輪３２ｂ
と回転エンコーグ４１とを連結しである。そしてマイコ
ン４８は上記カクンタの計数値が９０になる全反射鏡３
２の回動位置Ｂを、そのと拳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すとし、ディジタルスイ
ッチ５１による置数をＸとすると、カクンタ計数値が９
０−ｘ　、　９０−１−ｘとなる２つの回動位［Ａ、Ｃ
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ａ、ｃとする。

但しＸ　Ｆｉａ　−ｃ同寸法を一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Ｑ、
２　ｓｗ　Ｋ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。

イメージセンサ３４は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（又は暗線）同寸法のを１／１００の精
度で測定するのであるから、この場合の精度は理論的に （λ／２　）Ｘ（１／１ＧＧ　）中０．００３声調にす
ることができ、実用上での０．Ｏ１声−の精度を容易に
実現できるからである。従って実施例で＃′ｉ１０本の
干渉縞を捉える光学系の構成に対して１０２４ピツトの
ＭＯＳ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声陶である。

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クロックパルスを発す
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３４Ｆ
ｉ第１ビツトから第１０２４ピントまで順次走査されて
、その受光ｆＩＫ応じた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ｌ！Ｉ
ＩＩ御部４例のピークホールド増幅器５５、ローパスフ
ィルタ５６ｇ　。

５６ｂ又は５６ｃ１サンプルホ一ルド増幅器５７及びん
小コンバータ５８を介してマイコン４８にデイジタルデ
ータとして取込まれる。サンプルホールド周期及びい変
換周期は駆動回路４５へ与えるクロックパルス周期と整
合させである。

ローパスフィルタ５６畠、　５６ｂ、　５６ｃ　Ｆｉ夫
々の遮断周波数が５００Ｈｚ、　２５０Ｈｚ、　１１０
ＯＨと異っており、切換スイッチ５９によっていずれか
一つ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タに基き、（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
に設けた４桁の数値表示装置６０にノ一単位で小数以下
３桁まで表示されるようにしてあり、更に全反射鏡３２
０回＃によって行われるイメージセンサ３４の視野走査
にて得られる視野全体の干渉縞の２次元情報を、ケース
４フ正面に設けたＣＲＴ　６３に表示するようにして一
為。このＣＲＴ６３への表示は次のような回路構成によ
って行われる。

６４はＣＲＴ６３の画素に対応づけた画像メモリであっ
て、表示させるべきパターンの情報がマイコン４８に制
御されて書込まれ、ま九これから続出されてＣＲＴ６３
に＊示される。表示Ｓ曽るべきパターンは明線及び視野
位置ａ、ｂ、ｃを表す縦線であり、夫々が白表示される
。マイコン４８Ｆｉこの白表示を行わせるべきＣＲＴ６
３の画素を特定するデータを書込アドレスＷＡＤとして
、マルチプレクサ６５経由で画像メモリ６４へ与え、ま
た書込データそのものは白黒を表す１ビツトデータを直
接メモリ６４へ与える。マルチプレクサ６５はマイコン
４８から書込イネーブル信号ＷＥが与えられると書込ア
ドレスＷＡＤを選択してこれを画像メモリ６４へ入力さ
せる。書込イネーブル徊＊ＷＥけ画像メモリ６４へも与
えられ、これが与えられている闇、画像メモリ６４は書
込可能な状態になる。

タイミング信号発生器６６は発振器９分局器等からなり
、マイコン４８からの信号によって起動され、ＣＲＴ６
３の表示の丸めの垂直同期信号■Ｓ。

水平同期信号Ｈ８を発し、これらの同期信号ｖＳ。

Ｈ５＃−１ＣＲＴ６３及び読出しアドレス発生回路６７
へ与えられる。タイミング信号発生器６６Ｆｉ水平同期
信号Ｈ８の１周期内にＣＲＴ６３の水平方向画素数に等
しい欽現れるクロックパルスＣＬＫを発し、これを続出
しアドレス幾生回路６７へ与える。続出しアドレス発生
回路６７はＣＷＴ＠３て０ビーム走査に応じたデータ続
出しを行うべく１働メモリ６４の続出しアドレス鼠ムＤ
を作成する１ＩＩＩてあって主走査方向（水平方向）ア
ドレスは水平同期信号Ｈ３にてリセットされ、クロック
信号ＣＬＫ　Ｋてインクリメントされ、を九劇走査方崗
（ＩＩ直方向）アドレスＦｉ垂直同期信号ＶＳＫてリセ
ットされ、水平同期信号Ｈ５Ｋてインクリメントされる
構成としである。更にこのタイミング尭生−路６６はＣ
ＲＴ６３のビーム走査の垂直帰線期間にマイコン４８へ
所定信号を発する。マイコン４８はこの信号を受けてＣ
ＲＴ６３での表示Ｋｍ岡係傘ζ０期闇にデータ書込を行
わせるべく前記書込イネーブル信号ｗｇ等を尭する。

さて第５図はマイコン４８０−一内専を示す主要プログ
ラムの７０−チャートであ為、スタートス４ツチ４Ｇが
操作されるとパルス毫−夕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、
Ｐ１ｗ９０−ｘ、　Ｐ１＝９０十ｘを算出する。　これ
らＰｒ＊Ｐ＠及びＢ位置を規定するＰ、−９０を所定レ
ジスタに格納する。併せてＰｒ−Ｐｔ−ＰａＫ相当する
視野位置ａ、ｂ、ｃを白絣線表示のために画像メモリ６
４へ書込む。これら縦線の表示の場合は書込アドレスの
水平方向番地が夫々同一である。

パルスモータ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きれる。

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
計数する力作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、ピークアドレスの計算（後述）を行う。ピークア
ドレスとは明線を捉えているイメージセンサ３４のビッ
トのアドレスｌ−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（明線の数だけ有る）を表示のために画像メモリ６
４へ書込ませる。前記原点パルスが得られる位置、即ち
カタンクの内容がＯである場合の視野での検出結果を表
示すべきＣＲＴ６３での位置はラスク左端寄りの位置に
なるように、書込アドレスＷＡＤの水平方向番地が定め
られ、この番地を共有する垂直方向番地が前記ピークア
ドレスに関連づけて定められる。

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−？３４からのデータ読込を行い、同様にピ
ークアドレスの算出及び画像メモリへの書込を行う。次
いでカクンタをインクリメントする。これをカクンタの
計数内容がレジスタのＰ、に一致するまで反復する。な
おこの闇書込に関係のない期間にあってけ画像メモリ６
４から逐次舟体まれていくデータが読出されＣＲＴ６３
に次々と表示されていく。

而してカクンタ内容がＰ、になった場合はピークアドレ
スＰｉｌｅ　　Ｐｌｆｆｉ・・・Ｐｓ（・・・を計算し
、これをマイコン４８内ＲＡＭに格納すると共に画像メ
モリ６４に書込む。この場合、ＲＡＭへの書込は別の２
つの頭載に格納され、一方＃′ｉＰ、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ａｔ＜
　ｔｘイメージセン？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
込んだデータによシビークアドレスを計算し、画像メモ
リ６４へ書込む。また算出したピークアドレスを、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
はＰＩＩ、Ｐ、ｔ・・・Ｐ＋１・・・と比較し、新規に
現れた明線、消滅した明線等に対応するピークアドレス
に対する履歴をＲＡＭに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Ｐ２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、明線の同定が行われる
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＠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ＰｔＬ＊Ｐｔｔ・・・Ｐｌ・・・を算出
しこれを表示のためＫＩＩＩＩｉ像メモリ６４へ書込み
、また平面度演算又＃ｉ明線同定のためにＲＡＭに格納
する。

以下Ｐ、〜Ｐ３間においてはピークアドレスを画像メモ
リ６４へ書込み、また明線同定の丸めにＲＡＭに格納す
る。またカクンタがＰｓＫなつ九場合はＰｌ。

Ｐ、におけると同様に画像メモリ６４への書込、ＲＡＭ
への格納を行う。

その後にリミットスイッチ４４が作動する迄データ読込
、ピークアドレス計算、ピークアドレスの画像メモリ６
４への書込等を反復実行し、リミットスイッチ４４の作
動にてパルスモークを逆転させ、Ｐｂ　Ｐｔ＊　Ｐｌで
のピークアドレスのうち、共通する明線に関連するもの
につき平面度の演算を行い、これを数値表示装置６０に
表示させる。

以上により全反射鏡３２が回動することによって変じる
イメージセンサ３４の視野のうち、回転エンコーダ４１
の原点パルスが得られる位置からそれよりも視野位ｖｉ
ａ、ｂ、ｃ方向の視野ｆ１４斌についてはピークアドレ
ス又は萌縞のデータが画像メモリ６４に書込まれたこと
Ｋなるので、それ以後ＣＲＴ６３にはピントフード３３
に現れるパターンと同様の拡大された縞パターン及び視
野位置龜。

ｂ、ｃを示す綾線が表示される。

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
図のフローチャートに基き説明する。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
続しである出力ポートをハイレベルにし、所定のカクン
タに３をセントシ、次いでクロックパルスを駆動回路４
５へ発する。このタロツク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
ポ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Ｘ　Ｉ
Ｊアの先頭番地″に′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サ３４のビット３１０２
４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Ａ／［１変換ＬＳ父換データを
に番地に格納し、アドレスカ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Ｏになるまで継続し、ＲＡＭのに−に＋１０２
３番地にデータを格納する。

第７図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６
ＣＫ（処理対象とする１０２４のデータを格納したＲＡ
Ｍエリアの先頭番地）＋５０をセットし、別のカクンク
には９００をセットする。これは１０２４のデータのう
ち上端の５１ビツト、下端の１２４ビツトをデータ処理
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ためのＲＡＭエリアの先頭番地を第
２のアドレス力、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クカクンタＶｃＯを
セットする。

次に第１のアドレスカクンタの番地（最初はに＋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　１を読み出獣両者を比
較する。両者が等しい場合（両ビットの受光レベルが等
しい場合を意味する）は第１のアドレス力タンクの内容
を＋１し、またカクンタは−１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）はｇＩＪｌのアドレスカクンタ
の番地を＋１し、またカクンタは−１する。そしてこの
状態でＤＡＴＡ　Ｉ　（Ｋ＋５２番地のデータ）及びＤ
ＡＴ、Ａ　Ｏ（Ｋ＋５１８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ことに
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　Ｉ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の場合型は次々
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い明るくなる傾向にあること
Ｋなる。この場合も第１のアドレスカウンタを＋１し、
カウンタを−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
アドレスカウンタの内容になるまで）反復し、そのステ
ップでの第１のアドレスカウンタの内容をピークアドレ
スとして、第２のアドレスカウンタにて指示されるＲＡ
Ｍのアドレス（最初＃″ｉＷｉ４番地納する。そしてこ
の第２のアドレスカウンタの内容を＋１し、ビークカウ
ンタを＋１する。そしてＤＡＴＡ　Ｏ、ＤＡＴＡ　１の
大小比較を反復していく。以上の処理をカウンタの内容
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
。これらは次に説明するように平面度の演算に用いられ
る一方、ＣＲＴ６３に表示されるのけ前述のとおりであ
る。なお先の説明では便宜上ピークアドレスを画像メモ
リ６４に書込むこととしたが、それだけでＦｉ明明線Ｃ
ＲＴ６３上で視認できないほどに細くなるので、実際に
はピークアドレス及びその前後のアドレスにつき白表示
を行わせるべきデータを画像メモリ６４に書込むように
する。

而して本発明装置では前述のピークアドレスＰＩＩ＋Ｐ
１２・・・ＰＨ１・・・、Ｐｔｈｅ　ＰＩＦ・・・Ｐｔ
ｌ・・・、ＰＩ１　ｅ　ＰＨ２・・・Ｐａｌ・・・を平
面度算出のためのデータとするが、Ｐ、＝９０−ｘ〜Ｐ
、＝９０＋ｘの間において中途て現れ又は消滅した用Ｍ
（例えば第１図の最下の実線で表される明線）は処理対
象から外される。これは前述のようにピークアドレス算
出後に、回転エンコーダの出力パルス１つ分１１１に算
出したピークアドレスとの比較により識別され、ＲＡＭ
にその履歴情報が付される。

即ち、最新のピークアドレスをＰｊ、　１　ｅ　ＰＩｎ
　”・・・Ｐｊ、□（ｍはピークカウンタの計数値）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
ＰＩ−＋、　ｔ　、　Ｐ）−ｓ、倉・・・とする。まず
（Ｐｊ、　ｓ　　Ｐ　Ｈ，ｒ　）／４＝　Ｐ、として縞
ピッチＰの±１／４を算出し、これ以下であることを縞
同定の条件とする。

そしてＰｊ、ｔとＰｊ−１，１＃　Ｐｊ−１−犬々との
差ＪＰ、　、　ＪＰ。

を算出し、Ｐｏより小さい組合せの縞を同一のものとし
て同定する。Ｐ３．ｔとＰｊＪ、１が同定された場合Ｖ
ｉＰ　１−ｔ、　ｔが消滅したものとして記憶され、又
は千面實演算に必要なしとして放置される。以下ｋ（＝
２．３・−ｍ）番目のピークＰｊｌｋにつきＰｊ−１，
に−１９Ｐ　ｊ−１，ｋ　ｖ　　Ｐ　ｊ＋１．　ｋ夫々
との差ノＰｋ−１＃　　ノＰｋ＃　　ノＰｋ◆ｌを求め
、これがＰ０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ＰＩＩ　＋　ＰＩＦ・・・Ｐ＋１
・・・、’ｆｌ＊Ｐ□・・・Ｐｙｌ・・・及びＰＩＩＩ
　Ｉ　ＰＩ２・・・２３％・・・のうち、中途での発生
、消滅に保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）式に従って下記のように算出する。

λ　ｐ！Ｅｌｌ−１（Ｐ＋。−ｔ　＋　Ｐｍｍ−息）／
２Ｆ、、＝　−Ｘ ２ｎ　　　　　　Ｐｌｍ　　Ｐｐｍ−１平面度Ｆ　＝　
（Ｆ＋＋Ｆｚ＋・”＋Ｆａ＋−ｓ　）／（ｍ　　１　）
イ目し、ｍ＃′ｉ視舒位置ａ、ｂ、ｃＫ共通の縞の数こ
の平面度ＦＶｉ前述のように表示装置１１６０に表示さ
れる。なおｍの数が２以下又は１６以上の場合はエラー
表示を行わせる。また上述の説明は明線について行った
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サと、 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
部と、 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、 画像表示部とを備え、 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
に捉えるべく配してあり、 また前記光学手段はイメージセンナの視野を干渉縞の縞
方向に変じるべく回動する構成としてあリ、該光学手段
の回＃によって＃ｉ！えた干渉縞の２次元情報を前記画
像表示部に表示するようにデータ処理部と画像表示部と
を関連づけであることを持欲とするものであるから、０
．０１声調の精度での自４１１超精密平面度測定が実現
でき、更に測定装置の前作状腓がＣＲＴ６３の表示内容
によって目視欅４でき、超精密４＋１定に対する信頼感
が一層高まる。

また上記実施例のように現計位置ａ、ｂ、ｃもＣＲＴ６
３に表示させる場合は各位置又ＦｉＸの値の選択の適否
判断も可能となり、操作の便宜性も高いＯ 更に上述の如き精度を得るための機構部品峻は組付けの
精イは１０声ｍオーダで足り、使用時の極＃調整、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
のための１次元イメージセンナ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ｖｌ）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
堅固に同定し得、振ｖ１、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。

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ｊ
Ａ！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、ｖＪ４図は電子回路のブロッ
ク図、第５図乃至第８図はマイコンによる演算、制御の
フローチャートである。 ２１・・・Ｈｅ　−Ｎ　ｅレーザ　２８，３１・・・ハ
ーフミラ２９・・・オプチカルフラット　３２・・・全
反射鏡３４・・・イメージセン？　　４１・・・回転エ
ンコーダ４２・・・パルスモータ　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　６３・・・ＣＲＴ６
４・・・画像メモリ代理人　弁理士　　河　野　登　犬

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、 干渉縞を捉えるだめの１次元のイメージセンサと、 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
   部と、 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、 画像表示部とを備え、 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
   に捉えるべく配してあり、また前記光学手段はイメージ
   センサの視野を干渉縞の縞方向に変じるべく回動する構
   成としてあり、該光学手段の回動によって捉えた干渉縞
   の２次元情報を前記画像表示部に表示するようにデータ
   処理部と画像表示部とを関連づけであることを特徴とす
   る平面度測定装置。