(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源からのコヒーレント光束を参照面と被検面に照射し、前記参照面及び前記被検面のそれぞれからの反射光である参照光と試料光の偏光面を偏光光学素子を介在させて互いに直交させることにより、光学的無干渉状態となした原光束を生成する観測光学系と、
前記原光束を複数に分光した分枝原光束に分け、前記分枝原光束のそれぞれに偏光光学素子を介して異なる固定的光学位相差を与えた複数の分枝位相シフト干渉縞を発生させ、前記被検面の観測範囲にある一つの位置がそれぞれの分枝観測座標系において同一位置になるよう位置の整合させ、分枝光束ごとに設けられた撮像装置でこれらの干渉縞に対応する画像データを取得し、前記被検面の観測範囲の平面起伏形状を位相シフト法を用いて数値データとして再現させる位相シフト干渉縞同時撮像装置において、
前記参照光と前記試料光との間に相対的な光学的位相差を別途与えたときに前記各撮像装置で得られる分枝ごとの位相シフト干渉縞画像データから算出した分枝ごとのバイアスと振幅と、試料光がない状態で各分枝ごとに得られる分枝参照光画像データとを用いて平面起伏形状計測時の分枝ごとの位相シフト干渉縞画像データを輝度変換して、観測領域内の各点におけるバイアスと振幅を整合調整し、位相シフト法により干渉縞の各点ごとの位相算出を行うことを特徴とする位相シフト干渉縞同時撮像装置における平面形状計測方法。
【請求項２】
前記参照光と前記試料光との間に相対的な光学的位相差を別途与える際、前記レーザ光源の波長をわずかづつ変化させることにより前記光学的位相差を発生させることを特徴とする請求項１記載の位相シフト干渉縞同時撮像装置における平面形状計測方法。
【請求項３】
前記参照光と前記試料光との間に相対的な光学的位相差を別途与える際、前記参照面あるいは前記被検面のどちらか一方を光軸に沿ってわずかづつ平行移動させることにより、前記光学的位相差を発生させることを特徴とする請求項１記載の位相シフト干渉縞同時撮像装置における平面形状計測方法。
【請求項４】
前記参照光と前記試料光との間に相対的な光学的位相差を別途与える際、前記参照面と前記被検面との間の光路に１より大きい屈折率をもつ無反射透過体であって、互いに厚みが異なる少なくとも１枚の平行板を挿入することにより前記光学的位相差を発生させることを特徴とする請求項１記載の位相シフト干渉縞同時撮像装置における平面形状計測方法。
【請求項５】
前記参照光と前記試料光との間に相対的な光学的位相差を別途与える際、前記参照面と前記被検面との間の光路に１より大きい屈折率を持つ無反射透過体であって、参照面及び被検面に向かい合う２面が平行でない光学楔を挿入し、光軸に対してほぼ略直交する面内において光学楔を楔方向に移動させ前記光学的位相差を発生させることを特徴とする請求項１記載の干渉縞同時撮像装置における平面形状計測方法。
【請求項６】
前記参照光と前記試料光との間に相対的な光学的位相差を別途与える際、前記参照面を被検面との間に液晶を配置し、液晶の電気的な制御により屈折率を可変し、所定の光学的位相差を発生させることを特徴とする請求項１記載の干渉縞同時撮像装置における平面形状計測方法。
【請求項７】
各点ごとに求めたバイアスと振幅前記バイアスと振幅が、許容範囲である各点の集合ごとに整理された前記バイアスと振幅の値であることを特徴とする請求項１記載の干渉縞同時撮像装置における平面形状計測方法。
【請求項８】
各点ごとに求めた前記バイアスと振幅の値から得た単純平均または中央値または２乗平均値が、バイアスと振幅の代表値として、各点の位置に関係なく全領域に用いられることを特徴とする請求項７記載の干渉縞同時撮像装置における平面形状計測方法。
【請求項９】
波長をわずかづつ変化できる請求項２記載のレーザ光源、光軸に沿ってわずかづつ平行移動できる請求項３記載の前記参照面あるいは前記被検面、前記参照面と前記被検面との間の光路に位置される１より大きい屈折率をもつ請求項４記載の無反射透過体平行板、前記参照面と前記被検面との間の光路に位置される１より大きい屈折率をもちかつ楔方向に移動できる請求項５記載の光学楔、前記参照面と前記被検面との間の光路に位置されかつ電気的制御で屈折率を変化できる請求項６記載の液晶の何れかひとつを備える位相シフト干渉縞同時撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検面と参照面からの反射光が光学的に無干渉状態にある原光束を複数の分枝原光束に分割し、それぞれ分枝原光束に異なる固定的光学位相差を与えて干渉させ、複数の撮像装置で同時撮像を行う位相シフト干渉縞同時計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図１に示すような位相シフト干渉縞同時計測装置が本出願人による特願平１１−１３６８３１号出願で提案されている。
即ち、同位相シフト干渉縞同時計測装置においては、レーザ光源１からのレーザ光束はレンズ２よりビーム径を拡大され、ビームスプリッタ３を透過してコリメートレンズ４にて平行光束とされる。
そして、この平行光束は参照面５で反射された参照光と参照面５，１／４波長板６を透過し被検面７で反射された試料光を生成するが、この参照光と試料光は直交する直線偏光で光学的無干渉状態にある。
【０００３】
また、ビームスプリッタ３で反射された参照光と試料光は  １／４波長板８でそれぞれ互いに回転方向の異なる円偏光状態となり三分光プリズム９で３つの分枝光束に分割される。それぞれの分枝光束の光路上には偏光板１０〜１２が配置され、光軸に対してほぼ直交する面内における偏光板の透過軸角度が設定され、固定的光学位相差を与えた分枝位相シフト干渉縞が発生し、これらの分枝位相シフト干渉縞が撮像装置１３〜１５により同時に撮像される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
つまり、この位相シフト干渉縞同時計測装置では、偏光板１０〜１２の透過軸の正確な角度の設定により、計測に必要な分枝位相シフト干渉縞が与えられるが、この装置において被検面起伏形状を高精度に計測するためには、３つの分枝位相シフト干渉縞間におけるバイアス、振幅が観測領域内の各点にて等しいことが前提となる。
ところが、三分光プリズム９における分割強度誤差や１／４波長板８の低速軸の設置誤差にともなう透過光の楕円偏光化などが原因となり、３つの分枝位相シフト干渉縞のバイアスと振幅は、実際にはそれぞれ異なるものとなる。このため従来は、分枝位相シフト干渉縞画像からバイアスと振幅の代表値を算出し相互の差を補正する対策がとられている。
しかし、分枝光路上に介在する光学素子を均一に作用させることは、現実にはむずかしく、分枝位相シフト干渉縞間のバイアスと振幅の値は観測領域内の各点にて異なるのが現実であり、代表値で一様に補正する方法では、一画面内においてバイアスと振幅のばらつきが補正後に残ってしまう問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、前述したような位相シフト干渉縞同時撮像装置の問題に鑑み、３つの分枝位相シフト干渉縞の観測領域内の各点におけるバイアス、振幅が互いに異なっていても、高精度に解析できる位相シフト干渉縞画像を得ることができる平面形状計測方法を得るにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明は、分枝位相シフト干渉縞のバイアスと振幅値と分枝ごとに観測される参照光を観測領域内の各点において予め計測し、計測によって得られたバイアスと振幅の値と参照光画像データを用いて、以後の被検面計測時に得られる分枝位相シフト干渉縞画像データに対し輝度変換を施してバイアス、振幅の整合を観測領域内の各点ごとに行なうことで、位相シフト干渉縞同時計測装置大幅な高精度化を図ることを提案するものである。
つまり、本発明においては、
レーザ光源からのコヒーレント光束を参照面と被検面に照射し、前記参照面及び前記被検面のそれぞれからの反射光である参照光と試料光の偏光面を偏光光学素子を介在させて互いに直交させることにより、光学的無干渉状態となした原光束を生成する観測光学系と、
前記原光束を複数に分光した分枝原光束に分け、前記分枝原光束のそれぞれに偏光光学素子を介して異なる固定的光学位相差を与えた複数の分枝位相シフト干渉縞を発生させ、前記被検面の観測範囲にある一つの位置がそれぞれの分枝観測座標系において同一位置になるよう位置の整合させ、分枝光束ごとに設けられた撮像装置でこれらの干渉縞に対応する画像データを取得し、前記被検面の観測範囲の平面起伏形状を位相シフト法を用いて数値データとして再現させる位相シフト干渉縞同時撮像装置において、
前記参照光と前記試料光との間に相対的な光学的位相差を別途与えたときに前記各撮像装置で得られる分枝ごとの位相シフト干渉縞画像データから算出した分枝原光束ごとのバイアスと振幅と、試料光がない状態で各分枝原光束ごとに得られる分枝参照光画像データとを用いて
平面起伏形状計測時の分枝ごとの位相シフト干渉縞画像データを輝度変換して、観測領域内の各点におけるバイアスと振幅を整合調整し、位相シフト法により干渉縞の各点ごとの位相算出を行う位相シフト干渉縞同時撮像装置における平面形状計測方法が提案される。
【０００７】
後述する本発明の好ましい実施例の説明においては、
1)前記参照光と前記試料光との間に相対的な光学的位相差を別途与える際、前記レーザ光源の波長をわずかづつ変化させることにより前記光学的位相差を発生させる方法、
2)前記参照光と前記試料光との間に相対的な光学的位相差を別途与える際、前記参照面あるいは前記被検面のどちらか一方を光軸に沿ってわずかづつ平行移動させることにより、前記光学的位相差を発生させる方法、
3)前記参照光と前記試料光との間に相対的な光学的位相差を別途与える際、前記参照面と前記被検面との間の光路に１より大きい屈折率をもつ無反射透過体であって、互いに厚みが異なる少なくとも１枚の平行板を挿入することにより前記光学位的相差を発生させる方法、
4)前記参照光と前記試料光との間に相対的な光学的位相差を別途与える際、前記参照面と前記被検面との間の光路に１より大きい屈折率を持つ無反射透過体であって、参照面及び被検面に向かい合う２面が平行でない光学楔を挿入し、光軸に対してほぼ略直交する面内において光学楔を楔方向に移動させ前記光学的位相差を発生させる方法、
5)前記参照光と前記試料光との間に相対的な光学的位相差を別途与える際、前記参照面を被検面との間に液晶を配置し、液晶の電気的な制御により屈折率を可変し、所定の光学的位相差を発生させる方法、
【０００８】
そして、本発明の実施例の説明においては、
1)各点ごとに求めた前記バイアスと振幅の他点との差異が、許容範囲である各点の集合ごとに整理された前記バイアスと振幅の値であるもの、
2)各点ごとに求めた前記バイアスと振幅の値から得た単純平均または中央値または２乗平均値が、バイアスと振幅の代表値として、各点の位置に関係なく全領域に用いられるもの、
3)前述した各平面形状計測方法を具体化するための、波長をわずかづつ変化できるレーザ光源、光軸に沿ってわずかづつ平行移動できる前記参照面あるいは前記被検面、前記参照面と前記被検面との間の光路に位置される１より大きい屈折率の無反射透過体平行板、前記参照面と前記被検面との間の光路に位置される１より大きい屈折率をもちかつ楔方向に移動できる光学楔、前記参照面と前記被検面との間の光路に位置されかつ電気的制御で屈折率を変化できる液晶を組み込まれた位相シフト干渉縞同時撮像装置
も説明される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の平面形状計測方法は、図１に示した位相シフト干渉縞同時撮像装置において、分枝位相シフト干渉縞のバイアスと振幅値と分枝ごとに観測される参照光を観測領域内の各点において予め計測し、計測によって得られたバイアスと振幅の値と参照光画像データを用いて、以後の被検面計測時に得られる分枝位相シフト干渉縞画像データに対し輝度変換を施してバイアス、振幅の整合を観測領域内の各点ごとに行なうことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の平面形状計測方法を具体的に説明すると、位相シフト法を用いて３枚の干渉縞から被検面起伏形状を算出する場合、３枚の干渉縞を次式でそれぞれ表し、被検面起伏形状に相当するφ（ｘ，ｙ）を算出するのが一般的である。
【数１】
0003714854.tif 000002
ここで、Ｉ1 （ｘ，ｙ）、Ｉ2 （ｘ，ｙ）、Ｉ3 （ｘ，ｙ）はビデオカメラなどの撮像装置で計測される輝度情報を、Ｂ（ｘ，ｙ）、Ａ（ｘ，ｙ）はそれぞれの干渉縞のバイアス、振幅を、α（ｘ，ｙ）とβ（ｘ，ｙ）は干渉計にて計画的に付加される位相シフト量を表す。
【００１１】
図１に示した位相シフト干渉縞同時計測装置で被検面７を観測したときに撮像装置１３〜１５で得られる分枝位相シフト干渉縞も（１−１式）、（１−２式）、（１−３式）と同様に表されるのが理想である。
ところが、位相シフト干渉縞同時撮像装置においては位相シフト量α（ｘ，ｙ）、β（ｘ，ｙ）が計画値通り与えられていたとしても、円偏光生成に用いた１／４波長板６，８の低速軸設置誤差や３分割プリズムの光束分割誤差などが原因して、分枝位相シフト干渉縞間のバイアス、振幅はそれぞれ異なったものとなる。
さらには、干渉計構成部品の反射率や透過率の不均一性により、任意のｘ，ｙ座標上において３枚の干渉縞画像間で対応する点どおしのバイアスと振幅はｘ，ｙ各点にて異なるから、当然に、これらの問題に対して対策を施さなけれは、形状算出時に大きな誤差を生じることになる。
【００１２】
そこで、本発明では、３枚の干渉縞の輝度情報Ｉ1 （ｘ，ｙ）、Ｉ2 （ｘ，ｙ）、Ｉ3 （ｘ，ｙ）に対して輝度変換を施し、分枝位相シフト干渉縞間のバイアス、振幅の整合調整をｘ，ｙ各点にて行なったものと計画的に与えられた位相シフト量α（ｘ，ｙ）、β（ｘ，ｙ）を用いて、φ（ｘ，ｙ）を算出するが、この具体的な方法を次に説明する。
【００１３】
前述したような問題を加味して、位相シフト干渉縞同時撮像装置の撮像装置１３〜１５で得られた干渉縞は次の（２−１式）〜（２−３式）でそれぞれ表される。
【００１４】
【数２】
0003714854.tif 000003
【００１５】
また、参照光と試料光の間に光学的位相差δi を別途与えたときに、得られる分枝ごとの位相シフト干渉縞は次の（３−１式）〜（３−３式）で表わすことができる。
【数３】
0003714854.tif 000004
【００１６】
δi を任意に変化させて分枝ごとに３枚以上の分枝位相シフト干渉縞を得ると、各分枝ごとのバイアスと振幅を算出することができる。ここで、一つの算出方法例を示すと、δi を干渉縞位相１周期２πを等しく分割する値
δi ＝ｉ２π／Ｎ；ｉ＝１，２，３，・・・Ｎ
とした場合には、以下の計算を行なうことにより各分枝ごとのバイアス及び振幅は次の（４−１式）〜（４−３式）及び（５−１式）〜（５−３式）で算出される。
【００１７】
【数４】
0003714854.tif 000005
【００１８】
ここで得られたＢ1 （ｘ，ｙ）、Ｂ2 （ｘ，ｙ）、Ｂ3 （ｘ，ｙ）、Ａ1 （ｘ，ｙ）、Ａ2 （ｘ，ｙ）、Ａ3 （ｘ，ｙ）をバイアス及び振幅の整合調整用被検面Ｓを計測したときの値とし、また、参照光と試料光をそれぞれａ（ｘ，ｙ）、ｂ（ｘ，ｙ）とし、分枝ごとに配置した撮像装置１３〜１５に到達する参照光と試料光をａ1 （ｘ，ｙ）、ａ2 （ｘ，ｙ）、ａ3 （ｘ，ｙ）とｂ1 （ｘ，ｙ）、ｂ2 （ｘ，ｙ）、ｂ3 （ｘ，ｙ）とする（以後は、ｘ，ｙの次元を省き簡略化して示す）。
したがって、各分枝ごとのバイアスと振幅と参照光と試料光の関係は
【数５】
0003714854.tif 000006
で表される。
【００１９】
次に、異なる被検面Ｔを計測する際に、先に算出したバイアス及び振幅値を用いて分枝位相シフト干渉縞画像に対して輝度変換を施し、バイアス及び振幅の整合調整を図り、被検面Ｔの起伏形状を算出する方法を説明する。
図２（ａ）はバイアス及び振幅整合調整用被検面Ｓを計測する場合の撮像装置に入力される反射光強度モデルを、図２（ｂ）は被検面Ｔの計測時に撮像装置に入力される反射光強度モデルをそれぞれ示す。
【００２０】
これらの図２（ａ），（ｂ）において、被検面Ｔ計測時の試料光ｂ’とｂがｂ’＝γｂの関係にあるとすると、３台の撮像装置１３〜１５に到達する試料光はそれぞれｂ’1 ＝γｂ1 、ｂ’2 ＝γｂ2 、ｂ’3 ＝γｂ3 のように同様の割合で影響を受けると考えることができる。
これらを考慮すると、被検面Ｔ計測時の分枝ごとのバイアスＢ1 ’、Ｂ2 ’、Ｂ3 ’、振幅Ａ1 ’、Ａ2 ’、Ａ3 ’と先に得られているバイアスＢ1 、Ｂ2 、Ｂ3 と振幅Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 の関係は、次の（８−１式）〜（８−３式）及び（９−１式）〜（９−３式）で表される。
【数６】
0003714854.tif 000007
【００２１】
よって、被検面Ｔの観測時に得られる３枚の分枝位相シフト干渉縞は、それぞれ
【数７】
0003714854.tif 000008
で表されることになる。
【００２２】
（１０−１式）〜（１０−３式）中のａ1 、ａ2 、ａ3 は、試料光を遮光したときに得られる参照光強度であり、被検面によらず時間的に一定の値である。
また、ｂ1 、ｂ2 、ｂ3 はａ1 、ａ2 、ａ3 とバイアス及び振幅の整合調整用被検面Ｓより得られた、Ｂ1 、Ｂ2 、Ｂ3 の（６−１式）〜（７−３式）の関係から算出することができる。
【００２３】
式（１０−１）〜（１０−３）の３つの式を用いたφの算出を以下に説明すると、
（１０−１式）−ａ1 から、
【数８】
0003714854.tif 000009
（１０−２式）−ａ2 から、
【数９】
0003714854.tif 000010
（１０−３式）−ａ3 から、
【数１０】
0003714854.tif 000011
が得られる。
【００２４】
そして、（１１−１式）〜（１１−３式）から、
【数１１】
0003714854.tif 000012
が得られる。
【００２５】
行列式は
【数１２】
0003714854.tif 000013
になり、例えばα＝π／２、β＝πのときは、％１≠０でφについて解くことができる。
【００２６】
したがって、（１２式）は次式に書き換えられる。
【数１３】
0003714854.tif 000014
となる。
【００２７】
よって、位相φは
【数１４】
0003714854.tif 000015
より得られるが、これは、分枝位相シフト干渉縞間のバイアス及び振幅の差異が観測領域内のｘ，ｙ面内の各点にて解消された後に、算出されたφ（ｘ，ｙ）被検面起伏形状算出結果である。
【００２８】
次に、分枝位相シフト干渉縞のバイアスと振幅を計測するために、参照光と試料光に光学位相差を別途与える方法について説明する。
参照面５に対する被検面７の距離がｄ（ｘ，ｙ）の時に撮像装置１３より得られる干渉縞は前述した（１−１式）において、
【数１５】
0003714854.tif 000016
であるから、次式で表される。
【数１６】
0003714854.tif 000017
Ｉ（ｘ，ｙ）は干渉縞強度、Ｂ（ｘ，ｙ）、Ａ（ｘ，ｙ）はそれぞれバイアス、振幅、λはレーザ光源１の波長を表す。
【００２９】
ここで、波長λを微少量Δλi 変化させたときの干渉縞は、
【数１７】
0003714854.tif 000018
ここで、
【数１８】
0003714854.tif 000019
であるから、
【数１９】
0003714854.tif 000020
で表される。
【００３０】
同様に、撮像装置１４、撮像装置１５によって得られる干渉縞は
【数２０】
0003714854.tif 000021
【００３１】
で表される。
つまり、δi ＝Ｃ・Δλi に相当する量、及び／または、レーザ光源１の波長をΔλi だけ変化させることで、参照光と試料光に光学位相差を別途付加できる。そして、分枝ごとに得られる複数の位相シフト干渉縞画像から（４−１式）〜（４−３式）及び（５−１式）〜（５−３式）に示した演算を行なうことで、各分枝位相シフト干渉縞のバイアス及び振幅を、ｘ，ｙ各点ごとに算出することができる。
【００３２】
また、参照光と試料光に光学位相差を別途与える際に、図３や図４に示すように、参照面あるいは被検面を光軸方向にΔｄi 平行移動させても、各分枝位相シフト干渉縞のバイアス、振幅をｘ，ｙの各点ごとに算出することができる。その時の分枝位相シフト干渉縞は次式で表される。
【数２１】
0003714854.tif 000022
【００３３】
つまり、（１８−１式）〜（１８−３式）から明らかなように、
0003714854.tif 000023
に相当する変位量Δｄi を与えたときに、各分枝原光束ごとに得られる複数の位相シフト干渉縞から（４−１式）〜（４−２式）、（５−１式）〜（５−３式）に示した演算を行なうことで、各分枝位相シフト干渉縞のバイアス及び振幅を、ｘ，ｙの各点ごとに算出することができる。
【００３４】
また、参照光と試料光に光学位相差を別途与えるに当たっては、前記参照面５を被検面７との間の光路に１より大きい屈折率を持つ無反射透過体で厚みの異なる平行板を挿入しても、分枝位相シフト干渉縞間の固定的光学位相差を計測することができる。
【００３５】
例えば、図５に示すように屈折率ｎで厚みがｌ1 、ｌ2 の平行板１６，１７を用い、
平行板１６，１７を挿入していない状態を          δ1
厚みｌ1 の平行板１６の挿入時を                  δ2
厚みｌ2 の平行板１７の挿入時を                  δ3
とする場合や、
図６に示すように、屈折率ｎ1 、ｎ2 で厚みが同じｌの平行板１８，１９を用いて、
平行板１８，１９を挿入していない状態を          δ1
屈折率ｎ1 の平行板１８の挿入時を                δ2
屈折率ｎ2 の平行板１９の挿入時を                δ3
としても、参照光と試料光に光学的位相差を別途与えることが可能で、分枝位相シフト干渉縞のバイアス、振幅をｘ，ｙ各点ごとに算出することができる。
【００３６】
また、参照光と試料光に光学的位相差を別途与える際に、図７に示すように、前記参照面と被検面との間の光路に１より大きい屈折率を持つ無反射透過体であって、参照面と被検面と向かい合う２面が平行でない光学楔７を挿入し、光学楔７を光軸とほぼ直交する面内において楔方向に移動させ、各分枝位相シフト干渉縞のバイアス、振幅をｘ，ｙ各点ごとに算出することも可能である。
【００３７】
さらに、図８のように液晶２１を参照面と被検面の間に挿入し、制御装置２２による電圧などの電気的な制御により液晶２１の屈折率を可変させ、δ1 、δ2 、δ3 に相当する光学的位相差を発生させても各分枝位相シフト干渉縞のバイアス、振幅をｘ，ｙ各点ごとに算出することも可能である。
【００３８】
勿論、前述した方法により得られる各分枝原光束の位相シフト干渉縞のバイアス及び振幅Ｂ1 （ｘ，ｙ）、Ｂ2 （ｘ，ｙ）、Ｂ3 （ｘ，ｙ）、Ａ1 （ｘ，ｙ）、Ａ2 （ｘ，ｙ）、Ａ3 （ｘ，ｙ）は、輝度変換による分枝位相シフト干渉縞のバイアス、振幅整合の調整にそのまま使用されてもよい。
【００３９】
データ処理をさらに容易にする方法について説明すると、図９はＢ1 （ｘ，ｙ）のデータ中のあるｙ1 に対する１次元のデータＢ1 （ｘ，ｙ1 ）を表しており、グラフはＢ1 （ｘ，ｙ1 ）が観測領域内の位置ｘに対して値が異なることを意味している。
図９において、本発明では、Ｂ1 （Ｘ，ｙ1 ）に対してある許容範囲ｔを設定し、その範囲内にある数値データ群を一まとめに整理して代表値で置き換え、Ｂ1 ’（ｘ，ｙ1 ）で図示したようなデータ列を作成する。この考えをｘ、ｙの２次元のデータ群に応用し、ある許容範囲ｔ内にある領域のデータ群を代表値で置き換える。
また、Ｂ2 （ｘ，ｙ）、Ｂ3 （ｘ，ｙ）、Ａ1 （ｘ，ｙ）、Ａ2 （ｘ，ｙ）、Ａ3 （ｘ，ｙ）に対しても同様の処理を施し、Ｂ2 ’（ｘ，ｙ）、Ｂ3 ’（ｘ，ｙ）、Ａ1 ’（ｘ，ｙ）、Ａ2 ’（ｘ，ｙ）、Ａ3 ’（ｘ，ｙ）を作成する。Ｂ1 ’（ｘ，ｙ）、Ｂ2 ’（ｘ，ｙ）、Ｂ3 ’（ｘ，ｙ）、Ａ1 ’（ｘ，ｙ）、Ａ2 ’（ｘ，ｙ）、Ａ3 ’（ｘ，ｙ）を使用して、計算機に内に保有するパラメータ数を減らすことでメモリ容量の節約が可能となる。
さらには、図１０に示すように、Ｂ1 （ｘ，ｙ）、Ｂ2 （ｘ，ｙ）、Ｂ3 （ｘ，ｙ）、Ａ1 （ｘ，ｙ）、Ａ2 （ｘ，ｙ）、Ａ3 （ｘ，ｙ）を単純平均や中央値Ｂ1 ’、Ｂ2 ’、Ｂ3 ’、Ａ1 ’、Ａ2 ’、Ａ3 ’で置き換えたり、あるいは、図１１に示すように、２乗平均より算出したＢ1 ’（ｘ，ｙ）、Ｂ2 ’（ｘ，ｙ）、Ｂ3 ’（ｘ，ｙ）、Ａ1 ’（ｘ，ｙ）、Ａ2 ’（ｘ，ｙ）、Ａ3 ’（ｘ，ｙ）にすれば、平面形状計測装置にて被検面起伏形状を算出する際に、さらに多くのメモリ容量の節約が可能となる。
【００４０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、分枝ごとに、異なる分布状態から得られる分枝位相シフト干渉縞のバイアス、振幅を予め計測し、以後の被検面計測時に得られる分枝位相シフト干渉縞のバイアス、振幅を観測領域内のｘ，ｙ各点にて輝度変換を施して整合調整を行ない、被検起伏形状算出を行なうことで大幅な精度向上が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による位相シフト干渉縞同時撮像装置の光学系の概念図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は被検面Ｓ，Ｔの計測時に撮像装置に入力される反射光強度の比較モデルである。
【図３】同位相シフト干渉縞同時撮像装置における第１の光学的位相差付与手段の説明図である。
【図４】同位相シフト干渉縞同時撮像装置における第２の光学的位相差付与手段の説明図である。
【図５】同位相シフト干渉縞同時撮像装置における第３の光学的位相差付与手段の説明図である。
【図６】同位相シフト干渉縞同時撮像装置における第４の光学的位相差付与手段の説明図である。
【図７】同位相シフト干渉縞同時撮像装置における第５の光学的位相差付与手段の説明図である。
【図８】同位相シフト干渉縞同時撮像装置における第６の光学的位相差付与手段の説明図である。
【図９】本発明による分枝ごとの干渉縞のバイアス、振幅の算出方法の説明図である。
【図１０】単純平均による分枝ごとの干渉縞のバイアス、振幅の算出方法の説明図である。
【図１１】２乗平均による分枝ごとの干渉縞のバイアス、振幅の算出方法の説明図である。
【符号の説明】
１          レーザ光源
２          レンズ
３          ビームスプリッタ
４          コリメータレンズ
５          参照面
６          １／４波長板
７          被検面
８          １／４波長板
９          ３分光プリズム
１０〜１２  偏光板
１３〜１５  撮像装置
１６〜１９  平行板
２０        光学楔
２１        液晶
２２        制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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