(57)【要約】      （修正有）【課題】被検面が傾きを有するとともに粗面である場合でも、精度良く計測することが可能な計測装置を提供する。【解決手段】波長が互いに異なる複数の光束のそれぞれを第１光と第２光とに分割するビームスプリッタ８と、第１光と第２光との周波数に差が生じるように、少なくとも一方の周波数を変化させる波長シフタ９と、被検面に照射して被検面で反射された第２光と、第１光とを干渉させる光学系２００と、干渉光を複数の光束に分割する分割部１８と、分割された複数の光束を波長ごとに検出する検出部２２２ａ〜２２５ａ、２２２ｂ〜２２５ｂと、検出された干渉光の信号から複数の光束のそれぞれについて波長ごとに複素振幅を求めて、波長間の位相差と信号の強度情報とを求め、信号の強度情報から加重量を求め、位相差と加重量とから加重位相差平均を求め、加重位相差平均から被検面の位置または形状を求める処理部２３とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検面の位置または形状を計測する計測装置であって、
波長が互いに異なる複数の光束のそれぞれを第１光と第２光とに分割するビームスプリッタと、
前記ビームスプリッタにより分割された前記第１光と前記第２光との周波数に差が生じるように、前記第１光および前記第２光の少なくとも一方の前記周波数を変化させる波長シフタと、
前記波長シフタにより互いに周波数が異なった前記第１光および前記第２光について、前記第２光を前記被検面に照射して該被検面で反射された光と、前記第１光とを干渉させる光学系と、
前記光学系による干渉光を複数の光束に分割する分割部と、
前記分割部により分割された前記複数の光束を波長ごとに検出する検出部と、
前記検出部により検出された前記干渉光の信号から前記複数の光束のそれぞれについて波長ごとに複素振幅を求め、該複素振幅から波長間の位相差と前記信号の強度情報とを求め、該信号の強度情報から加重量を求め、前記位相差と前記加重量とから加重位相差平均を求め、該加重位相差平均から前記被検面の位置または形状を求める処理部と、
を有することを特徴とする計測装置。
【請求項２】
前記強度情報は、前記信号の振幅量、前記信号の１周期分に相当する強度平均値、または前記信号のコントラストであることを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
【請求項３】
前記加重量は、前記波長ごとの前記強度情報の積もしくは和、または一方の前記波長の前記強度情報であることを特徴とする請求項１または２に記載の計測装置。
【請求項４】
前記信号の強度情報から前記加重量を求める際に、前記信号の強度が所定の閾値以下の場合に、前記加重量をゼロとすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項５】
前記処理部は、前記被検面の傾き情報を予め取得し、前記傾き情報から前記複数の光束の位置の補正量を求め、該補正量を用いて前記複素振幅のずれ量を補正することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項６】
前記分割部は、前記被検面に対するフーリエ変換面で前記複数の光束を分割することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項７】
被検面の位置または形状を計測する計測方法であって、
波長が互いに異なる複数の光束のそれぞれを第１光と第２光とに分割させ、分割された前記第１光と前記第２光とのそれぞれの周波数に差が生じるように、前記第１光および前記第２光の少なくとも一方の前記周波数を変化させた後、互いに周波数が異なった前記第１光および前記第２光について、前記第２光を前記被検面に照射して該被検面で反射された光と、前記第１光とを干渉させるステップと、
前記反射された光と前記第１光との干渉光を複数の光束に分割させ、該複数の光束を波長ごとに検出して前記干渉光の信号を取得するステップと、
前記干渉光の信号から前記複数の光束のそれぞれについて波長ごとに複素振幅を求めるステップと、
前記複素振幅から波長間の位相差と前記信号の強度情報とを求めるステップと、
前記信号の強度情報から加重量を求めるステップと、
前記位相差と前記加重量とから加重位相差平均を求めるステップと、
前記加重位相差平均から前記被検面の位置または形状を求めるステップと、
を含むことを特徴とする計測方法。
【請求項８】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の計測装置、または請求項７に記載の計測方法を用いて物品の被検面の形状を計測する工程と、
計測された形状に基づいて前記被検面を加工する工程と、
を有することを特徴とする物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測装置、計測方法、および物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被検面の形状等を高精度に計測（測定）する装置として一般的にヘテロダイン干渉方式が知られている。特許文献１は、単波長ヘテロダイン干渉計、およびそれを用いた形状測定装置を開示している。この単波長干渉計においては、被検面が粗さを持つ場合、表面粗さ起因のスペックルパターンが２πより大きい標準偏差のランダムな位相を有する為、計測不確さが大きくなってしまい正確な計測が困難となる。この対策として、複数の異なる波長の干渉計測結果から各波長の位相を合成する多波長干渉計が既知の方法として知られている（非特許文献１参照）。非特許文献１によると、２つの波長のスペックルパターンに相関があるならば、その２つの波長の位相差は、巨視的表面プロファイルと微視的表面粗さに関する情報とが得られるとしている。また、２つの波長間のスペックルパターンの相関は、２つの波長の合成波長に依存することが知られている（非特許文献２参照）。非特許文献２によると、合成波長Λが小さい程、２波長間の相関が減少し、逆に合成波長Λが大きい程、２波長間の相関が増加する。ここで、合成波長Λは、２つの波長をλ１、λ２（λ１＞λ２）としたとき、Λ＝λ１×λ２／（λ１−λ２）で表わされる量である。このように、単波長干渉計では計測困難である粗面を有する計測対象物においても、多波長干渉計ではスペックルパターンの相関により計測が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１８５５２９号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】A. F. Fercher, H. Z. Hu, and U. Vry, ” Rough surfaceinterferometry with a two-wavelength heterodyne speckle interferometer ”, Applied Optics, Vol.24, No. 14, p. 2181-2188, 1985
【非特許文献２】U. Vry and F. Fercher, “ High-order statistical properties of speckle fields and theirapplication rough-surface interferometry ”, J. Opt. Soc. Am. A, Vol. 3, No. 7, p. 988-1000,1986
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
非特許文献２によると、２つの波長間のスペックルパターンの相関は、以下の（数１）に示すように、合成波長の大きさと同時に被検面の粗さおよび被検面の傾きに依存する。
【０００６】
【数１】
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【０００７】
ここで、μは、２つの波長間の複素相関関数、ｈ０は、被検面の高さ、Λは、２波長の合成波長、σｈは、被検面の粗さ、ｓは、被検面の傾き、ａは、被検面をガウスビームで照射したときの直径をそれぞれ表わす。（数１）によると、被検面の粗さが粗くなると、２波長間のスペックルの相関性が減少する。また、被検面の傾きが大きくなると、２波長間のスペックル相関性が減少する。通常、被検面が粗面の場合には、λ１のスペックルパターンに対して、λ２のスペックルパターンは、正反射した光を中心として結像光学系の倍率が変化したようなパターンとして形成される。更に、粗面である被検面が傾いている場合には、被検面が傾いていないスペックルパターンをフーリエ変換面内にシフトさせたようなパターンとして形成される。つまり、被検面に対するフーリエ変換面に形成されるλ１とλ２との異なる波長間のスペックルパターンのシフトに差が生じる為、２波長間のスペックルパターン相関が減少し、測長精度が悪化してしまう。更に、被検面の傾き角度が大きくなると、２波長間のフーリエ変換面内のスペックルパターンのシフト差が大きくなる為、２波長間のスペックルパターン相関も更に減少し大幅な測長精度悪化を招く。このように、粗面計測に多波長干渉計を適用したとしても、波長間の相関性の減少により精度良い測定が困難となる。
【０００８】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、例えば、被検面が傾きを有するとともに粗面である場合でも、精度良く計測することが可能な計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、被検面の位置または形状を計測する計測装置であって、波長が互いに異なる複数の光束のそれぞれを第１光と第２光とに分割するビームスプリッタと、ビームスプリッタにより分割された第１光と第２光との周波数に差が生じるように、第１光および第２光の少なくとも一方の周波数を変化させる波長シフタと、波長シフタにより互いに周波数が異なった第１光および第２光について、第２光を被検面に照射して被検面で反射された光と、第１光とを干渉させる光学系と、光学系による干渉光を複数の光束に分割する分割部と、分割部により分割された複数の光束を波長ごとに検出する検出部と、検出部により検出された干渉光の信号から複数の光束のそれぞれについて波長ごとに複素振幅を求め、複素振幅から波長間の位相差と信号の強度情報とを求め、信号の強度情報から加重量を求め、位相差と加重量とから加重位相差平均を求め、加重位相差平均から被検面の位置または形状を求める処理部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、例えば、被検面が傾きを有するとともに粗面である場合でも、精度良く計測することが可能な計測装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１および第２実施形態に係る計測装置の構成を示す図である。
【図２】偏光ビームスプリッタにおける光束分離の関係を示す図である。
【図３】第１実施形態における測長値を算出する流れを示すフローチャートである。
【図４】第２実施形態における測長値を算出する流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。
【００１３】
（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態に係る計測装置について説明する。図１は、本実施形態に係る計測装置１００の構成を示す概略図である。計測装置１００は、波長が互いに異なる複数の光束を用いて被検面の位置または形状を計測する光波干渉計測装置である。計測装置１００は、複数の固定波長レーザ（固定波長レーザ１および固定波長レーザ２）と、波長の基準素子としてのガスセル３とを有する。また、計測装置１００は、光束分割素子としての偏光ビームスプリッタ８で各レーザからの光を、第１光としての参照光と第２光としての信号光とに分離し、参照光の周波数をシフトする手段としての波長シフタ９を有する。また、計測装置１００は、信号光を被検面に照射し、被検面からの反射光と参照光とを干渉させる光学系２００を含み、光学系２００は、干渉光の干渉信号を複数の光束に分割する手段を有する。更に、計測装置は、参照光と信号光とから測長値を算出する解析装置（処理部）２３を含み、これらの構成により被検面の距離計測を可能としている。解析装置２３は、ＣＰＵやＦＰＧＡなどのプロセッサーなどを含み、データを用いた演算処理を行う。なお、上記の光学系２００の構成部分は、一般的に干渉計（本実施形態では多波長干渉計）と呼ばれるが、この定義は厳密ではない。例えば、光学系２００と後述する検出器や処理部を含んだ上で干渉計と呼ばれることもあるし、さらに固定波長レーザ１、２や波長シフタ９などの光源部をも含む計測装置１００全体を干渉計と呼ぶこともある。
【００１４】
固定波長レーザ１を射出した光束は、ビームスプリッタ４で分割される。一方、固定波長レーザ１が射出する光の波長とは異なる波長を有する固定波長レーザ２を射出した光束は、ビームスプリッタ４に入射し、光線軸が固定波長レーザ１と同軸になると同時に、光束も分割される。ここで、固定波長レーザ１と固定波長レーザ２とは、同様のＤＦＢ半導体レーザを用いる。また、本実施形態では、固定波長レーザ１と固定波長レーザ２とは、別素子のレーザとしているが、光通信に用いられる多波長光源と同様に、複数の半導体レーザを１つの素子に集積した構造としても構わない。この場合には、コストおよび寸法の観点で有利である。また、必ずしもＤＦＢレーザに制約するものでは無く、ＨｅＮｅレーザ等でも構わない。
【００１５】
ビームスプリッタ４で分割された一方の光束は、ガスセル３を透過後、分光素子５で固定波長レーザ１と固定波長レーザ２との光束それぞれに分離される。ガスセル３を透過後の光量は、固定波長レーザ１の光束については検出器６ａ、固定波長レーザ２の光束については検出器６ｂでそれぞれ検出される。レーザ制御ユニット７は、検出器６ａの信号を用いて固定波長レーザ１の波長をガスセルの吸収線である波長λ１に安定化するように制御を行う。波長の安定化は、例えば、検出器６ａの透過強度が一定となるように、レーザ制御ユニット７が固定波長レーザ１の波長を調整することにより行う。波長を調整する手段としては、例えば、注入電流を変調する方法や温調による方法を用いる。同様に、レーザ制御ユニット７は、検出器６ｂの信号を用いて固定波長レーザ２の波長をガスセルの吸収線である波長λ２に安定化するように制御を行う。ここで、本実施形態では、ガスセルのみを用いて波長精度を保障しているが、ガスセルの代わりにエタロンを用いても構わない。また、ガスセルとエタロンとの両方を用いても構わない。
【００１６】
ビームスプリッタ４で分割されたもう一方の光束は、偏光ビームスプリッタ８により、更に第１光束と第２光束とに分割される。第１光束は、波長シフタ９に入射する。波長シフタ９は、固定波長レーザ１と固定波長レーザ２とのそれぞれから出力される光束について、不図示の音響光学素子により入射波長に対して一定量の周波数シフトを印加する。波長シフタ９を射出した光束は、光学系２００に入射する。また、偏光ビームスプリッタ８により分割された第２の光束は、そのまま光学系２００に入射する。
【００１７】
光学系２００に入射した第１光束は、コリメートレンズ１０ａで平行光束とされ、λ／２板１１ａを通過後、図２に示すように偏光ビームスプリッタ１２で反射光束３１および透過光束３２に分割される。偏光ビームスプリッタ１２で分割された反射光束３１は、λ／２板２４を透過することで偏光方向が９０度回転させられる。更に、反射光束３１は、偏光ビームスプリッタ１３および偏光子１４を透過し、更に集光レンズ１５で集光された後に分光素子２１ａに入射する。一方、光学系２００に入射した第２光束は、コリメートレンズ１０ｂで平行光束とされ、λ／２板１１ｂを通過後、図２に示すように偏光ビームスプリッタ１３で反射光束４１および透過光束４２に分割される。偏光ビームスプリッタ１３で分割された反射光束４１は、偏光子１４を通過し、更に集光レンズ１５で集光された後に分光素子２１ａに入射する。ここで、λ／２板１１ａの光軸に対する回転方向は、反射光束３１と透過光束３２との光量比が所望となるように設定する。同様に、λ／２板１１ｂの光軸に対する回転方向は、反射光束４１と透過光束４２との光量比が所望となるように設定する。このとき、反射光束３１と反射光束４１との干渉信号のコントラストが最大となるようにする為、反射光束３１と反射光束４１との光量が同程度になることが好ましい。
【００１８】
分光素子２１は、同軸で入射した固定波長レーザ１と固定波長レーザ２との光束を分離する。検出器２１１ａは、分光素子２１ａを介した固定波長レーザ１からの反射光束３１と反射光束４１との干渉信号としての、両光束の周波数差に相当するビート信号を検出する。一方、検出器２１１ｂは、固定波長レーザ２からの反射光束３１と反射光束４１との干渉信号としての、両光束の周波数差に相当するビート信号を検出する。各検出器２１１ａ、２１１ｂの内部では、予め偏光子１４により反射光束３１と反射光束４１との共通偏光成分を抽出することで、干渉信号が得られる。以下、分光素子２１ａを介して各検出器２１１ａ、２１１ｂで検出される干渉信号を基準信号と称す。
【００１９】
一方、偏光ビームスプリッタ１２で分割された透過光束３２は、偏光ビームスプリッタ１６および偏光子１７を通過後、被検面に対する観測面（フーリエ変換面）にあるマイクロレンズアレイ（分割部）１８に入射する。一方、偏光ビームスプリッタ１３で分割された透過光束４２は、偏光ビームスプリッタ１６を透過後、λ／４板１９により円偏光とされ、集光レンズ２０で収束光束となって被検面に集光する。被検面で反射した光束は、その反射により逆周りの円偏光とされた後、λ／４板１９を再度透過することにより、入射時とは偏波面が９０度回転した直線偏光となって偏光ビームスプリッタ１６に再度入射する。その後、偏光ビームスプリッタ１６で反射され、偏光子１７を通過後、マイクロレンズアレイ１８に入射する。
【００２０】
マイクロレンズアレイ１８を通過した透過光束３２は、複数の光束に分割される。図１では説明を簡単にする為に、１次元方向に４分割した光束の例を示している。マイクロレンズアレイ１８で分割された光束は、光ファイバを介して個別に各分光素子２１ｂ〜２１ｅに入射する。ここで使用する光ファイバは、複数本の光ファイバであってもよいし、バンドルファイバでも構わない。また、ここでは光束を分割するためにマイクロレンズアレイを使用しているが、光検出器をマトリック状に配置したものとしてもよい。この構成によれば、光ファイバが不要となる。
【００２１】
以下、偏光ビームスプリッタ１２で分割された透過光束３２を参照光束、被検面で反射する光を被検光束と称す。尚、検出器で高コントラストの干渉信号を得る為に、偏光ビームスプリッタ１６を通過した参照光束と、被検面で反射し偏光ビームスプリッタ１６で反射した被検光束との強度を同じにすることが好ましい。その為、回転機構（不図示）によって偏光子１７を回転させ、強度調整を可能にしてもよい。また、別手段として、ＮＤフィルタ等（不図示）で参照光束または被検光束の強度調整をしても構わない。
【００２２】
各検出器（検出部）２２２ａ〜２２５ａは、それぞれに対応した各分光素子２１ｂ〜２１ｅに入射した固定波長レーザ１からの参照光束と被検光束との干渉信号を検出する。一方、各検出器（検出部）２２２ｂ〜２２５ｂは、それぞれに対応した固定波長レーザ２からの参照光束と被検光束との干渉信号を検出する。
【００２３】
以下、各分光素子２１ｂ〜２１ｅを介して各検出器２２２ａ〜２２５ａおよび各検出器２２２ｂ〜２２５ｂで検出される干渉信号を計測信号と称す。計測信号は、透過光束３２と透過光束４２との干渉信号としての、両光束の周波数差に相当するビート信号となる点は同一であるが、被検光束と参照光束との光路長により干渉信号の位相が基準信号と異なる。ここでは、分光素子２１を用いて波長毎の信号に分離する構成を示したが、固定波長レーザ１と固定波長レーザ２とからの参照光に異なる周波数シフト量を与え、検出器で検出した干渉信号を周波数分離することで波長毎の干渉信号に分離してもよい。この構成によれば、分光素子が不要となる。また、被検面に対するフーリエ変換面で分割された光束毎に２つ構成されていた検出器も１つとすることが可能となり、装置構成が単純になる。
【００２４】
このように、光学系２００の光束分割素子として偏光成分で分割可能な偏光ビームスプリッタを用いることで、参照光と信号光とを偏光により分離することが可能となる。これにより、直交する２つの偏光間で僅かに周波数シフト差を加えて、被検面と参照面との間のヘテロダイン検出が構成可能となり、高精度な位相計測が実現する。尚、本実施形態に係る計測装置１００は、被検面までの距離計測（測長）を行う構成としているが、被検面をＸＹ平面内に駆動可能なステージに載せることで、被検面の面形状情報を得るような形状計測にも適用可能である。また、駆動ステージの代わりにガルバノミラーを干渉系と被検面との間に配置しても構わない。
【００２５】
次に、計測装置１００における測長値の算出について説明する。図３は、解析装置２３が実行する計測方法としての測長値算出の流れを示すフローチャートである。まず、ステップＳ１０１では、解析装置２３は、検出器２２２ａ〜２２５ａおよび検出器２２２ｂ〜２２５ｂで検出されたそれぞれの干渉信号から複素振幅を求める。例えば、被検面に対するフーリエ変換面の位置で光束分割された各光束の光を検出器２２２ａ〜２２５ａで検出し、検出された干渉信号から複素振幅を求め、求められた複素振幅をそれぞれＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４とする。同様に、被検面に対するフーリエ変換面の位置で光束分割された各光束の光を検出器２２２ｂ〜２２５ｂで検出し、検出された干渉信号から複素振幅を求め、求められた複素振幅をそれぞれＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４とする。
【００２６】
ステップＳ１０１の実行後、解析装置２３は、以下のステップＳ１０２およびＳ１０３の２つの工程を並行して実行する。まず、ステップＳ１０２では、解析装置２３は、ステップＳ１０１で求めたＡｉ（ｉ＝１、２、３、４：以下同様）およびＢｉの各複素振幅から、分割された光束毎に位相差を算出し、波長間の位相差Ｃｉを求める。一方、ステップＳ１０３では、解析装置２３は、各干渉信号の強度情報としての、各複素振幅ＡｉおよびＢｉの各振幅量αｉおよびβｉをそれぞれ算出し、その後、分割された光束毎に加重量（重み）となるγｉを、αｉとβｉとの積算により求める。
【００２７】
次に、ステップＳ１０４では、解析装置２３は、ステップＳ１０２にて求めた位相差Ｃｉに、ステップＳ１０３にて求めた加重量γｉを、分割された光束毎に積算し、全ての光束の合計を算出する。そして、解析装置２３は、算出した合計値を加重量γｉの合計で除算することにより、加重位相差平均値を求める。
【００２８】
そして、ステップＳ１０５では、解析装置２３は、ステップＳ１０４にて取得した加重位相差平均値と、合成波長Λとを積算することにより、測長値を求める。なお、合成波長Λは、２つの波長をλ１、λ２（λ１＞λ２）としたとき、Λ＝λ１×λ２／（λ１−λ２）で表される。
【００２９】
このように、干渉信号の強度情報から光束毎の加重量γｉを算出し、加重位相差平均値を求めることで、測長誤差が小さい計測値の加重量γｉを大きくでき、その結果、測長誤差を小さくできる。例えば、分割された光束内に単一のスペックルを含むとすると、波長間のスペックル変化があったとしても、その光束内にスペックルが収まれば波長間の位相差Ｃｉに含まれる誤差が小さく、この場合、干渉信号の強度が大きくなるという傾向がある。また、分割された光束内に複数のスペックルを含み、かつスペックル毎に位相がほぼ同じ場合には、波長間の位相差Ｃｉに含まれる誤差が小さく、この場合、干渉信号の強度が大きくなるという傾向がある。一方、分割された光束内に複数のスペックルを含み、かつスペックル毎に位相が大きく異なる場合には、スペックルが変化した際の波長間の位相差Ｃｉが変化しやすい。したがって、この位相差Ｃｉに含まれる誤差が大きくなる傾向があり、この場合、干渉信号の強度が小さくなるという傾向がある。すなわち、本実施形態に係る計測装置１００は、上記のように加重位相差平均値を用いることで、被検面が粗面である場合でも精度良く測長できる。
【００３０】
以上のように、本実施形態によれば、被検面が傾きを有するとともに粗面である場合でも、精度良く計測することが可能な計測装置を提供することができる。
【００３１】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る計測装置について説明する。本実施形態に係る計測装置の特徴は、装置構成自体は第１実施形態に係る計測装置１００と同一としつつ、測長値算出の流れを変更する点にある。図４は、解析装置２３が実行する本実施形態に係る計測方法としての測長値算出の流れを示すフローチャートである。特に本実施形態では、解析装置２３は、予め取得した被検面の傾き情報から光束位置の補正量を求め、光束位置の補正をした後に光束毎に位相差を求める。ここで、被検面の傾き情報は、例えば、被検面を有する対象物の図面や、被検面の設置姿勢などの情報であり、または、別計測により計測されている情報としてもよい。また、被検面の傾き情報は、例えば解析装置２３内のメモリー（記憶部）に保存される。以下、具体的に測長値の算出について説明する。
【００３２】
まず、ステップＳ２０１では、第１実施形態に係る図３に示すステップＳ１０１と同様に、解析装置２３は、各検出器２２２ａ〜２２５ａおよび各検出器２２２ｂ〜２２５ｂで検出したそれぞれの干渉信号から複素振幅を求める。次に、ステップＳ２０２では、解析装置２３は、例えば、被検面の傾きがＸ方向に生じているとすると、保存されている被検面の傾き情報から光束位置の補正量ΔＬｘを求める。この補正量ΔLｘは、具体的には、ｆを被検面から反射光を受光する受光光学系の焦点距離とし、θを被検面の傾き情報とすると、以下の（数２）で表される。
【００３３】
【数２】
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【００３４】
次に、ステップＳ２０３では、解析装置２３は、ステップＳ２０２で求めた補正量ΔＬｘだけ複素振幅をシフトさせ、被検面の傾きに伴うずれ量を補正した光束位置の複素振幅を求める。例えば、ステップＳ２０１で取得した複素振幅ＡｉおよびＢｉについて、複素振幅Ａｉに対して複素振幅ＢｉがＸ方向に−ΔＬｘ分だけシフトしていると想定する。この場合、解析装置２３は、複素振幅ＢｉをＸ方向に＋ΔＬｘシフトしたときの値から、ずれ量を補正した複素振幅Ｂ´ｉを算出する。具体的には、まず、解析装置２３は、ステップＳ２０１で取得した複素振幅Ａｉ、Ｂｉを、それぞれ検出した検出器毎に実部と虚部とに分離する。次に、解析装置２３は、実部および虚部のそれぞれについてシフトさせたときの近傍２点データの直線内挿データから、シフト後の実部および虚部の各点のデータを求める。そして、解析装置２３は、求めた実部および虚部を複素振幅の形に戻し、複素振幅Ｂ´ｉとする。なお、ここでシフトさせたときに近傍に２点がない場合には、その部分に対応する光束位置のデータは、無効とされる。
【００３５】
一方、被検面の傾きがＸ方向およびＹ方向の任意方向に生じている場合には、解析装置２３は、被検面の位置に対する共役の位置近傍で、マトリックス的に２次元に光束分離すればよい。この場合、光束位置の補正量は、具体的には以下の（数３）に示す２式、すなわちＸ方向の光束位置の補正量(ΔＬｘ)およびＹ方向の光束位置の補正量(ΔＬｙ)で表される。（数３）において、θｘは、被検面のＸ方向の傾き情報であり、θｙは、被検面のＹ方向の傾き情報である。なお、解析装置２３は、光束分離を２次元的に行うことに伴い、後の光束位置の補正についても、２つの補正量ΔＬｘ、ΔＬｙに基づいて２次元的に処理することになる。
【００３６】
【数３】
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【００３７】
そして、ステップＳ２０３の終了後は、解析装置２３は、複素振幅ＡｉおよびＢ´ｉについて、第１実施形態に係る図３に示すステップＳ１０２〜Ｓ１０５にそれぞれ対応するステップＳ２０４〜Ｓ２０７を実行し、最終的に測長値を求める。このように、本実施形態によれば、被検面の傾きに合わせて予め複素振幅のずれ量を補正した上で加重位相差平均値を求めるので、より高精度な計測を可能とする。
【００３８】
なお、上記各実施形態では、加重量γｉの決定に際し参照する干渉信号の強度情報として各波長の振幅量αｉ、βｉを用いたが、本発明は、これに限定されない。例えば、干渉信号の１周期分の強度平均値や、コントラスト（振幅量／１周期分の強度平均値）を用いて加重量γｉを求めてもよい。また、加重量γｉの決定には、各波長の干渉信号の強度情報の和、つまり、加算してもよいし、または、一方の波長における強度情報を単独で用いてもよい。さらに、加重量γｉの決定に際し、予め干渉信号の強度情報の所定の閾値を設定し、閾値以下の場合、その部分の加重量γｉをゼロとすることで、測長誤差の大きな計測値を排除することも可能となる。
【００３９】
また、上記各実施形態では、干渉計が多波長ヘテロダイン干渉計であるものとして説明したが、本発明は、干渉計を多波長ホモダイン干渉計として粗面計測を行う場合にも適用することができる。この場合、干渉信号を被検面に対するフーリエ変換面で光束分割し、各波長の複素振幅または位相を検出するものとして、図３や図４に示す測長値の算出を同様に適用でき、干渉計が多波長ホモダイン干渉計でも精度良く粗面である被検面の計測が可能となる。また、上記各実施形態では、干渉計を２波長干渉計として説明したが、異なる３波長以上の多波長干渉計としてもよいし、さらに、複数波長の１つを波長走査することで絶対測長を可能とする多波長走査干渉計としてもよい。
【００４０】
（物品の製造方法）
本実施形態における物品の製造方法は、例えば、ギアなどの金属部品や光学素子などの物品を加工する際に用いられる。本実施形態の物品の加工方法は、上記の計測装置（計測方法）を用いて、上記物品の被検面の形状を計測する工程と、かかる工程における計測結果に基づいて被検面を加工する工程とを含む。例えば、被検面の形状を計測装置を用いて計測し、その計測結果に基づいて、被検面の形状が設計値など所望の形状になるように当該被検面を加工する。上記計測装置により高精度に被検面の形状を計測できるため、本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、少なくとも物品の加工精度の点で有利である。
【００４１】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
【符号の説明】
【００４２】
８      偏光ビームスプリッタ
９      波長シフタ
１８    マイクロレンズアレイ
２３    解析装置
１００  計測装置
２００  光学系
２２１ａ〜２２５ａ  検出器
２２１ｂ〜２２５ｂ  検出器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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