JPS6364721B2

JPS6364721B2 -

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Publication number: JPS6364721B2
Application number: JP57029621A
Authority: JP
Priority date: 1982-02-24
Filing date: 1982-02-24
Publication date: 1988-12-13
Also published as: JPS58146806A

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ツドのスライダー面には
0.05μｍ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。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであ
つて、0.01μｍ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。即ち例えばフイゾー光学干渉系に
よつて、第１図に示すように被検平面とオプチカ
ルフラツト等の参照平面との干渉縞１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た１次元のイメージセンサ３
４によつて、縞方向に相異る３つの位置ａ，ｂ，
ｃにて捉え、所定の明縞（又は暗縞）の位置ａ，
ｂ，ｃ夫々における縞幅方向位置Pa，Pb，Pc及
び縞ピツチＰをイメージセンサ出力から検知し、
平面度ＦをＦ＝λ／2n×ΔP／Ｐ …(1) 但し、λ：干渉光源波長ｎ：干渉次数（但しここではｎ＝１） ΔP＝Pb−Pa＋Pc／２ …(2) として算出するものである。

そして本発明は、特に、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
数の明縞（又は暗縞）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具体的
な目的とする。

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
学系のレイアウト図である。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、上下動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１２内に納められてい
る。干渉光源となるHe−Neレーザ（波長
0.6328μｍ）２１はサンプルステージ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フイルタ２２、ビーム拡
散レンズ２３、直径20μｍのピンホール２４を経
て上方に設けた全反射鏡２５に到るようにしてあ
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の前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の上方には全反射鏡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ザビー
ムを投じるように配してあり、このレーザビーム
はいずれも全反射鏡２６とサンプルステージ１１
との間に配した対物レンズとしてのアクロマート
２７、ハーフミラ２８及びオプチカルフラツト２
９を経てサンプルステージ１１に向かうようにし
てある。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、オプチカルフラツト２
９側からの光、つまりオプチカルフラツト２９の
参照平面２９ａ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
配してある。

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゜傾斜させてあるハーフミラ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３
２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
うになつている。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
鏡３２の鉛直軸の後方には１次元のイメージセン
サ３４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
になつた場合に、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
よつ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）
へ回動すると、イメージセンサ３４の視野位置は
ｃ位置方向（又はａ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に取付けられ
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３２ｂ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が掛け回さ
れており、パルスモータ４２の駆動によつて全反
射鏡３２を水平回転させるようにしてある。全反
射鏡３２又はその枠体３２ａの回動域にはこの回
動域限を規定するリミツトスイツチ４３，４４が
設けられており、この回動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てある。

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
の構成はフイゾー干渉光学系を用いたが、マイケ
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
プチカルフラツト２９の姿勢調整用のネジ、３は
ケース１２外に設けたレーザ用電源である。

ケース１２及びその内部の光学系よりなる測定
装置本体２は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１５を取付ける等の配慮をしてあ
る。更に光学系の取付位置の精度、或は可動部の
工作精度等は10μｍ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ツト２９
は裏面干渉を回避するために裏面に数度のテーパ
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示す
るブロツク図である。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、リミツトスイ
ツチ４３，４４並びにイメージセンサ３４用の駆
動回路４５及びヘツドアンプ４６、その他若干の
操作部材、パイロツ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
イクロコンピユータであつて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）、入出力インターフエース、
クロツクパルス発振回路等を備えている。

制御部４の正面に臨ませたスタートスイツチ４
９及びストツプスイツチ５０はマイクロコンピユ
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
の照光スイツチであり、押込操作によつて上記指
令をマイコン４８に与えると共に、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
面に臨ませたデイジタルスイツチ５１はサムホイ
ルスイツチ２桁分からなり、その置数内容を被検
物１０の平面度演算対象とするイメージセンサ出
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構成してあり、その出力
はエンコーダインターフエース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域限
を規定するリミツトスイツチ４３及び時計方向へ
の回動域限を規定するリミツトスイツチ４４の作
動状態はいずれもマイコン４８へ読込まれる。

リミツトスイツチ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。即ちイニシヤル状態では全反射鏡３２は
リミツトスイツチ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ツチ４９を押込操
作するとマイコン４８はモータ駆動回路５３へパ
ルスモータ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がリミツトスイツチ４
４を作動せしめたり、或はストツプスイツチ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へパルスモータ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、これによる回転が行われ
てリミツトスイツチ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４
１が発する原点パルスにてクリヤされるようにし
てある。この原点パルスは全反射鏡３２がリミツ
トスイツチ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とを連結してある。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３２の回動位置Ｂ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ｂと
し、デイジタルスイツチ５１による置数をＸとす
ると、カウンタ計数値が90−ｘ、90＋ｘとなる２
つの回動以置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。但しＸはａ〜ｃ間寸法をmm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0.2mm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＋ｘになつた場合に
はリミツトスイツチ４４の作動を待つまでもなく
パルスモータ４２を逆転するように制御が行われ
る。

イメージセンサ３４はこれによつて捉える干渉
縞の本数あたり100ビツト程度のものが望ましい。
けだし相隣明縞（又は暗縞）間寸法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
度は理論的に（λ／２）×（１／100）≒0.003μｍにすることができ、実用上での0.01μｍの精度を
容易に実現できるからである。従つて実施例では
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MOSセンサを用いた。なおイメージセ
ンサ３４のフオトダイオードピツチは20μｍ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は第１ビツトから第1024
ビツトまで順次走査されて、その受光量に応じた
レベルのビデオ出力を発し、このビデオ出力はヘ
ツドアンプ４６にて増幅されて制御部４側のピー
クホールド増幅器５５、ローパスフイルタ５６
ａ，５６ｂ又は５６ｃ、サンプルホールド増幅器
５７及びＡ／Ｄ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Ａ／Ｄ変換周期は駆動回路
４５へ与えるクロツクパルス周期と整合させてあ
る。

ローパスフイルタ５６ａ，５６ｂ，５６ｃは
夫々の遮断周波数が500Hz、250Hz、100Hzと異つ
ており、切換スイツチ５９によつていずれか一つ
が選択されるようになつている。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たデータに基き、(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桁の表示装置６０にμｍ単
位で小数以下３桁まで表示されるようにしてあ
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ヤートである。スタートスイ
ツチ４９が操作されるとパルスモータ４２を正回
転させる。

そしてデイジタルスイツチ５１の置数内容Ｘを
読込み、P₁＝90−ｘ、P₃＝90＋ｘを算出する。
これらP₁，P₃及びＢ位置を規定するP₂＝90を所
定レジスタに格納する。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
カウンタをリセツトする。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P₁に一致するまで反復
し、P₁になつたときにピークアドレスの計算
（後述）を行う。ピークアドレスとは明縞を捉え
ているイメージセンサ３４のビツトのアドレス１
〜1024であり、前述のＰ，ΔP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（明縞
の数だけ有る）P₁₁，P₁₂…P_1i…をRAMに格納す
る。この場合には別の２つの領域に格納され、一
方はＰ，ΔP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、カウンタのインクリ
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、最初はP₁₁，P₁₂…P_1i…と比較し、新規に
現れた明縞、消滅した明縞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。斯かる処理をカウンタ内容が
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、明縞の同定が行われる結
果、干渉縞パターンが複雑であつてもλ／２波長
分相異する相隣明縞を誤認混同することはない。

而してカウンタ内容がP₂になると、P₁の場合
同様にピークアドレスP₂₁，P₂₂…P_2i…を算出し
これをRAMに格納する。以下カウンタ内容がP₃
になる迄P₁〜P₂間と同様の処理を行い、P₃にな
ると、同様にピークアドレスP₃₁，P₃₂…P_3i…を
算出してこれをRAMに格納する。そしてパルス
モータ４２をリミツトスイツチ４３が作動するま
で逆転させる。この間P₁，P₂，P₃でのピークア
ドレスのうち共通する明縞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図のフローチヤートに基き説明する。回
転エンコーダ４１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てある出力ポー
トをハイレベルにし、所定のカウンタに３をセツ
トし、次いでクロツクパルスを駆動回路４５へ発
する。このクロツクパルスにて上記カウンタをデ
クリメントし、カウンタ内容が０になつたあと上
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
初のビツトの出力を発する迄の時間遅れ（クロツ
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をアドレスカウンタにセツ
トし、またカウンタにはイメージセンサ３４のビ
ツト数1024をセツトする。そしてクロツクパルス
に同期してイメージセンサ３４の出力をＡ／Ｄ変
換し、変換データをＫ番地に格納し、アドレスカ
ウンタをインクリメント、上記カウンタをデクリ
メントする。このような処理をカウンタが０にな
るまで継続し、RAMのＫ〜Ｋ＋1023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ための処理内
容を示すフローチヤートである。まず第１のアド
レスカウンタにＫ（処理対象とする1024のデータ
を格納したRAMエリアの先頭番地）＋50をセツ
トし、別のカウンタには900をセツトする。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
スカウンタにK′としてセツトする。更に算出ピ
ーク数を計数するためのピークカウンタに０をセ
ツトする。

次に第１のアドレスカウンタの番地（最初はＫ
＋50番地）のデータDATA0及びその次の番地
（最初はＫ＋51番地）のデータDATA1を読み出
し、両者を比較する。両者が等しい場合（両ビツ
トの受光レベルが等しい場合を意味する）は第１
のアドレスカウンタの内容を＋１し、またカウン
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DATA0＞DATA1である場合
（Ｋ＋50番目のビツトよりＫ＋51番目のビツトの
方が暗いことを意味する）は第１のアドレスカウ
ンタの番地を＋１し、またカウンタは−１する。
そしてこの状態でDATA1（Ｋ＋52番地のデータ）
及びDATA0（Ｋ＋51番地のデータ）を読出して
両者を比較しDATA1＞DATA0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
あつてDATA0＜DATA1となつた場合は次に説
明するピーク特定のステツプに入る。

即ち第１のアドレスカウンタがＫ＋50の場合或
は次々とインクリメントされていつた過程におい
て、DATA0＜DATA1となつた場合は番地を大
としてデータ処理を進めていくに従い明るくなる
傾向にあることになる。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
DATA0＞DATA1となるまで（つまり最も明る
いビツトの番地が第１のアドレスカウンタの内容
になるまで）反復し、そのステツプでの第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RAMの
アドレス（最初はK′番地）へ格納する。そして
この第２のアドレスカウンタの内容を＋１し、ピ
ークカウンタを＋１する。そしてDATA0，
DATA1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縞の中
心位置をイメージセンサ３４の一端を基準とする
位置情報となつている。

而して本発明装置では前述のピークアドレス
P₁₁，P₁₂…P_1i…、P₂₁，P₂₂…P_2i…、P₃₁，P₃₂…
P_3i…を平面度算出のためのデータとするが、P₁
＝90−ｘ〜P₃＝90＋ｘの間において中途で現れ
又は消滅した明縞（例えば第１図の最下の実線で
表される明縞）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。また位置ａ，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。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つ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
みデータによつて算出されてRAMに格納されて
いるピークアドレスとの比較）を行い各縞ごとの
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。

即ち、最新のピークアドレスをP_j,1，P_j,2…P_j,n
（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P_j-1,1，
P_j-1,2…とする。そして第８図に示すようにまず
（P_j,2−P_j,1）／４＝P₀として縞ピツチ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P_j,1とP_j-1,1，P_j-1,2夫々との差ΔP₁，ΔP₂
を算出し、P₀より小さい組合せの縞を同一のも
のとして同定する。P_j,1とP_j-1,2が同定された場合
はP_j-1,1が消滅したものとして記憶され、又は平
面度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P_j,kにつきP_j-1,k-1，
P_j-1,k，P_j+1,k夫々との差ΔP_k-1，ΔP_k，ΔP_k+1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P₁₁，P₁₂…P_1i…、P₂₁，
P₂₂…P_2i…及びP₃₁，P₃₂…P_3i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
縞に係るピークアドレスとして同定される。従つ
て３つ１組のデータにより(1)式に従つて下記のよ
うに算出する。

F₁＝λ／2n×P₂₁−（P₁₁＋P₃₁）／２／P₂₂−P₂₁ F₂＝λ／2n×P₂₂−（P₁₂＋P₃₂）／２／P₂₃−P₂₂ 〓 F_n-1＝λ／2n ×P_2n-1−（P_1n-1＋P_3n-1）／２／P_2n−P_2n-1 平面度Ｆ＝（F₁＋F₂＋…＋F_n-1）／（ｍ−１）但し、ｍは視野位置ａ，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６０に表
示される。なおF₁〜F_n-1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に信頼
性なし又は異常であるとしてエラー表示を行わせ
る。

上述の説明は明縞について行つたが、暗縞につ
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、データ処理回路はイメージセンサ長手方向
における干渉縞の位置を特定して干渉縞のピツチ
を求める一方、相異なる回動位置から相前後して
入力されたイメージセンサ出力によつて求めた干
渉縞の位置の差を求め、この差が干渉縞のピツチ
に関連して定めた基準値より小さい場合に、両位
置にある干渉縞を同一のものと判定すべくなして
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、0.01μｍ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１
０をサンプルステージ１１に載置し、所要のスイ
ツ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或は
組付けの精度は10μｍオーダで足り、使用時の極
微調整、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）の回転によつて行う構
造としているのでイメージセンサを堅固に固定し
得、振動、その他によるノイズ、従つて誤差要因
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からパルスモータ４２の駆動回路５３へパル
スモータ４２をステツプ回転させるために与える
パルス信号の数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つて、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ウト図、第４図
は電子回路のブロツク図、第５図乃至第８図はマ
イコンによる演算、制御のフローチヤートであ
る。２１……He−Neレーザ、２８，３１……ハー
フミラ、２９……オプチカルフラツト、３２……
全反射鏡、３４……イメージセンサ、４１……回
転エンコーダ、４２……パルスモータ、４８……
マイコン、５１……デイジタルスイツチ、５６
ａ，５６ｂ，５６ｃ……ローパスフイルタ。

Claims

【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、イメージセンサ長手方
向における干渉縞の位置を特定して干渉縞のピツ
チを求める一方、相異なる回動位置から相前後し
て入力されたイメージセンサ出力によつて求めた
干渉縞の位置の差を求め、この差が干渉縞のピツ
チに関連して定めた基準値より小さい場合に、両
位置にある干渉縞を同一のものと判定すべくなし
てあることを特徴とする平面度測定装置。