(57)【要約】【課題】参照光および被検光を偏光の回転方向が互いに逆向きとなる２つの円偏光に変換するための光学素子を通過する際の波面の乱れを抑制し、実時間での光干渉測定をより高精度に行うことが可能な実時間測定分岐干渉計を得る。【解決手段】光源部１からの光ビームを２光束に分岐し、第１光束を第２光束に対して所定の光学距離だけ迂回させた後に１光束に再合波して出射する迂回路部２を設ける。この迂回路部２における第１光束の光路上に第１のλ／２板１５を配置し、第２光束の光路上に、第１のλ／２板１５とは光学軸の方向が４５度だけ異なる第２のλ／２板１９を設置する。さらに、迂回路部２とビーム径拡大部３との間の光路上にλ／４板２１を配置することにより、第１光束および第２光束を偏光の回転方向が互いに逆向きとなる２つの円偏光に変換する。【選択図】図１
2011257190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線偏光からなる低コヒーレントの光ビームを出射する光源部、該光源部からの光ビームを２光束に分岐し、一方の光束を他方の光束に対して所定の光学距離だけ迂回させた後に１光束に再合波して出射する迂回路部、該迂回路部からの光ビームのビーム径を拡大するビーム径拡大部、ビーム径を拡大された光ビームを参照光用光束と測定光用光束とに分岐し、該測定光用光束を被検面に向けて出射する参照基準面、前記参照光用光束のうち前記迂回路部において前記一方の光束の光路を辿った光束成分からなる参照光と、前記測定光用光束の前記被検面からの戻り光のうち前記迂回路部において前記他方の光束の光路を辿った光束成分からなる被検光との干渉光により形成される干渉縞を撮像する撮像手段、および前記参照光と前記被検光との光路長差を前記光ビームの可干渉距離以下となるように調整する光路長調整手段を備えた実時間測定分岐型干渉計であって、
前記光源部から前記ビーム径拡大部に至るまでの光路上に配置され、該ビーム径拡大部に入射する光ビームのうち、前記一方の光束からなるビーム成分を第１の円偏光、前記他方の光束からなるビーム成分を該第１の円偏光とは偏光の回転方向が逆向きとなる第２の円偏光に変換する円偏光生成用光学素子を備え、
前記撮像手段は、前記干渉光を複数に分割する干渉光分割素子と、分割された複数の干渉光の各光路上にそれぞれ配置された、透過軸の方向が互いに異なる複数の偏光子と、該複数の偏光子の各々を通過した各干渉光により形成される、互いに位相が異なる干渉縞を同時にそれぞれ撮像する複数の撮像素子と、を備えてなることを特徴とする実時間測定分岐型干渉計。
【請求項２】
前記光源部は前記光ビームをパルス光として出射するものであり、該パルス光の出射タイミングと前記撮像手段による撮像タイミングとを調整する測定タイミング調整手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の実時間測定分岐型干渉計。
【請求項３】
前記円偏光生成用光学素子は、前記迂回路部における前記一方の光束の光路中に配置された第１のλ／２板と、該迂回路部における前記他方の光束の光路中に配置された、前記第１のλ／２板とは光学軸の方向が４５度だけ異なる第２のλ／２板と、前記迂回路部と前記ビーム径拡大部との間の光路中に配置されたλ／４板と、からなることを特徴とする請求項１または２記載の実時間測定分岐型干渉計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平面や曲面で構成される被検面の形状等を測定する干渉計に関し、特に、被検面の波面情報を担持した、互いに少しずつ位相が異なる複数の干渉縞を同時に得ることにより、測定光波長の数百分の１以下のオーダーでの高精度な光干渉測定を実時間で行うことを可能とした実時間測定用の干渉計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の実時間測定用の干渉計としては、下記特許文献１に記載されたものが知られている。この干渉計は、波長板を用いて、参照光および被検光を偏光の回転方向が互いに逆向きとなる２つの円偏光に変換するとともに、それらの干渉光を３分割した後、各々の干渉光を透過軸の方向が互いに４５度ずつ異なる各偏光板を通過させることにより、互いに９０度ずつ位相が異なる３つの干渉縞を同時に撮像し、これら３つの干渉縞を解析することにより、高精度な測定を実時間で行うことが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許２８２１６８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載された干渉計では、波長板を通過する時点での光束径が被照射領域の大きさと同程度に拡大されているため、光束径の大きさに応じた大面積の波長板を用いる必要がある。また、光束径が拡大された状態で波長板を透過するので、波面に乱れが生じ易く、これが測定結果に悪影響を及ぼす虞がある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、参照光および被検光を偏光の回転方向が互いに逆向きとなる２つの円偏光に変換するための光学素子を通過する際の波面の乱れを抑制し、実時間での光干渉測定をより高精度に行うことが可能な実時間測定分岐干渉計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】
【０００６】
上記目的を達成するため本発明の実時間測定分岐干渉計は、以下の特徴を備えている。
【０００７】
すなわち、本発明に係る実時間測定分岐干渉計は、
直線偏光からなる低コヒーレントの光ビームを出射する光源部、該光源部からの光ビームを２光束に分岐し、一方の光束を他方の光束に対して所定の光学距離だけ迂回させた後に１光束に再合波して出射する迂回路部、該迂回路部からの光ビームのビーム径を拡大するビーム径拡大部、ビーム径を拡大された光ビームを参照光用光束と測定光用光束とに分岐し、該測定光用光束を被検面に向けて出射する参照基準面、前記参照光用光束のうち前記迂回路部において前記一方の光束の光路を辿った光束成分からなる参照光と、前記測定光用光束の前記被検面からの戻り光のうち前記迂回路部において前記他方の光束の光路を辿った光束成分からなる被検光との干渉光により形成される干渉縞を撮像する撮像手段、および前記参照光と前記被検光との光路長差を前記光ビームの可干渉距離以下となるように調整する光路長調整手段を備えており、
前記光源部から前記ビーム径拡大部に至るまでの光路上に配置され、該ビーム径拡大部に入射する光ビームのうち、前記一方の光束からなるビーム成分を第１の円偏光、前記他方の光束からなるビーム成分を該第１の円偏光とは偏光の回転方向が逆向きとなる第２の円偏光に変換する円偏光生成用光学素子を備え、
前記撮像手段は、前記干渉光を複数に分割する干渉光分割素子と、分割された複数の干渉光の各光路上にそれぞれ配置された、透過軸の方向が互いに異なる複数の偏光子と、該複数の偏光子の各々を通過した各干渉光により形成される、互いに位相が異なる干渉縞を同時にそれぞれ撮像する複数の撮像素子と、を備えてなることを特徴とする。
【０００８】
本発明において、前記光源部は前記光ビームをパルス光として出射するものであり、該パルス光の出射タイミングと前記撮像手段による撮像タイミングとを調整する測定タイミング調整手段を備えているとすることができる。
【０００９】
また、前記円偏光生成用光学素子は、前記迂回路部における前記一方の光束の光路中に配置された第１のλ／２板と、該迂回路部における前記他方の光束の光路中に配置された、前記第１のλ／２板とは光学軸の方向が４５度だけ異なる第２のλ／２板と、前記迂回路部と前記ビーム径拡大部との間の光路中に配置されたλ／４板と、からなるものとすることができる。
【００１０】
また、前記測定光偏向用反射面と前記被検面の各部との間の各光路上にそれぞれ配置された参照基準板を備え、該参照基準板は、前記測定光偏向用反射面において偏向された前記測定光の一部を透過するとともに他の一部を反射して前記参照光となす参照基準面を有してなる、とすることもできる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る実時間測定分岐干渉計は、上述の特徴を備えていることにより、以下のような作用効果を奏する。
【００１２】
すなわち、本発明の実時間測定分岐干渉計によれば、光源部からビーム径拡大部に至るまでの光路上に配置された円偏光生成用光学素子により、ビーム径拡大部に入射する光ビームのうち迂回路部において分岐された一方の光束からなるビーム成分を第１の円偏光、他方の光束からなるビーム成分を該第１の円偏光とは偏光の回転方向が逆向きとなる第２の円偏光に変換され、これにより、参照光および被検光を偏光の回転方向が互いに逆向きとなる２つの円偏光とすることができる。この参照光と被検光との干渉光は、撮像手段における干渉光分割素子により複数に分割された後、透過軸の方向が互いに異なる複数の偏光子を通過することにより、各撮像素子上において互いに位相が異なる干渉縞をそれぞれ形成する。これらの干渉縞を解析することにより、被検面の形状等の測定を実時間で行うことができる。
【００１３】
円偏光生成用光学素子が配置される、光源部からビーム径拡大部に至るまでの光路上は、そこを通過する光ビームのビーム径が小さいので、円偏光生成用光学素子の大きさも小さくすることができる。また、ビーム径が小さい状態で光ビームが円偏光生成用光学素子を透過するので、透過の際に光ビームの波面に乱れが生じることを抑制することが可能となり、実時間での光干渉測定をより高精度に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一実施形態に係る実時間測定分岐干渉計の概略構成図である。
【図２】図１に示す解析制御装置の構成概念を示すブロック図である。
【図３】パルス光の出射タイミングを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、上述の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実施形態の説明に使用する各図は概略的な説明図であり、詳細な形状や構造を示すものではなく、各部材の大きさや部材間の距離等については適宜変更して示してある。
【００１６】
〈装置構成〉
図１に示す実時間測定分岐干渉計は、透明な平行平板からなる被検体９の第１面９１（図中上側の面）の形状を測定するものであり、光源部１、迂回路部２、ビーム径拡大部３、干渉光生成部４、撮像部５および解析制御部６を備えてなる。
【００１７】
上記光源部１は、被検体９の厚み（設計値）の２倍の光学距離よりも短い可干渉距離（例えば、３０μｍ程度）を有する、直線偏光からなる低コヒーレントの光ビームを出射する低可干渉光源１１（本実施形態では直線偏光板付きのＳＬＤが用いられる）と、該低可干渉光源１１からの光ビームの出射方向を音響光学効果により切り替えることにより、該光ビームを、所定のタイミング毎に極めて短い時間（例えば、１０μｓ）のみ出力されるパルス光として図中左方の迂回路部２に向けて出射するＡＯＭ１２とからなる。
【００１８】
上記迂回路部２は、ビームスプリッタ１３、反射ミラー１４、第１のλ／２板１５、反射ミラー１６、載置ステージ１７、迂回距離調整部１８、第２のλ／２板１９、ビームスプリッタ２０およびλ／４板２１からなり、光源部１から入射した光ビームを、ビームスプリッタ１３の光束分岐面１３ａ（無偏光）において図中上方に向かう第１光束と図中左方に向かう第２光束とに分岐するとともに、ビームスプリッタ１３から第２のλ／２板１９を介してビームスプリッタ２０に入射する第２光束に対し、第１光束を、ビームスプリッタ１３から反射ミラー１４、第１のλ／２板１５、反射ミラー１６を順に経由させた後にビームスプリッタ２０に入射させることにより、所定の光学距離だけ迂回させ、ビームスプリッタ２０の光束分岐面２０ａ（無偏光）において第２光束と合波し、さらにλ／４板２１を介してビーム径拡大部３に向けて出射するようになっている。なお、第１のλ／２板１５、第２のλ／２板１９およびλ／４板２１は、本実施形態における円偏光生成用光学素子を構成するものである。
【００１９】
第１のλ／２板１５および第２のλ／２板１９は、光学軸（速軸）の方向が互いに４５度だけ異なるように配置されており、これにより、第１のλ／２板１５を通過した第１光束と第２のλ／２板１９を通過した第２光束の各偏光方向（振動面の方向）を、互いに直交する方向に変換するように構成されている。また、λ／４板２１は、その光学軸（速軸）の方向が、入射する第１光束および第２光束の各偏光方向に対して４５度ずつ異なるように配置されており、これにより、λ／４板２１を通過した光ビームのうち、第１光束からなるビーム成分と第２光束からなるビーム成分とを、偏光の回転方向が互いに逆向きとなる２つの円偏光（第１光束の円偏光を第１の円偏光、第２光束の円偏光を第２の円偏光と称する）に変換して、ビーム径拡大部３に向けて出射するように構成されている。
【００２０】
このように本実施形態では、２つの円偏光を得るための円偏光生成用光学素子（第１のλ／２板１５、第２のλ／２板１９およびλ／４板２１。以下、これらを総称して「波長板」と称することがある）が、迂回路部２内および迂回路部２とビーム径拡大部３との間の光路上にそれぞれ配置されている。各波長板が配置される位置は、そこを通過する光ビームのビーム径が小さいので、各波長板の大きさも小さくすることができる。また、ビーム径が小さい状態で光ビームが各波長板を透過するので、透過の際に光ビームの波面に乱れが生じることを抑制することが可能となっている。
【００２１】
載置ステージ１７は、反射ミラー１４、第１のλ／２板１５および反射ミラー１６を載置保持するものであり、迂回距離調整部１８は、載置ステージ１７を介して反射ミラー１４、第１のλ／２板１５および反射ミラー１６を一体的に図中上下方向に移動させることにより、迂回路部２における第２光束に対する第１光束の迂回距離（上記所定の光学距離に相当する）を調整するように構成されている。なお、載置ステージ１７および迂回距離調整部１８は、本実施形態における光路長調整手段を構成する。
【００２２】
上記ビーム径拡大部３は、コンデンサレンズ２２とコリメータレンズ２３とからなり、迂回路部２からの光ビームをコンデンサレンズ２２により集光、拡散させてビーム径を拡大した後、コリメータレンズ２３により平行光に変換して図中左方に出射するように構成されている。
【００２３】
上記干渉光生成部４は、ハーフミラー２４および参照基準板２５からなり、ビーム径拡大部３からの光ビームをハーフミラー２４の光束分岐面２４ａ（無偏光）において参照基準板２５に向けて反射するとともに、該参照基準板２５の参照基準面２５ａにおいて光ビームを参照光用光束と測定光用光束とに分岐し、参照光用光束をハーフミラー２４に向けて再帰反射するとともに、測定光用光束を被検体９に向けて出射するように構成されている。また、測定光用光束の被検体９側からの戻り光を、参照基準面２５ａにおいて参照光用光束と合波するように構成されている。なお、本実施形態では、参照光用光束のうち迂回路部２において上記第１光束の光路を辿った光束成分（上述の第１の円偏光となっている）が参照光、測定光用光束の被検体９側からの戻り光のうち、第１面９１から再帰反射された戻り光で、かつ迂回路部２において上記第２光束の光路を辿った光束成分（上述の第２の円偏光となっている）が被検光とされ、これら参照光と被検光とが互いに干渉するように、迂回路部２における第２光束に対する第１光束の迂回距離の調整が行われる。
【００２４】
上記撮像部５は、コンデンサレンズ２６、結像レンズ２７および撮像カメラ２８からなり、上記参照光と上記被検光との干渉光により形成される干渉縞画像を撮像カメラ２８により撮像するように構成されている。この撮像カメラ２８は、本実施形態における撮像手段を構成するものであり、結像レンズ２７から入射された干渉光を３つに分岐する、３個のプリズム２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃからなる光束分割プリズム２９（本実施形態における光束分割素子を構成する）、各プリズム２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃの光出射端面側にそれぞれ配置された、各々の透過軸の方向が互いに異なる３枚の偏光板３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ（本実施形態における偏光子を構成する）および各偏光板３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの後段側にそれぞれ配置された３個の撮像素子３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃを備えてなる。
【００２５】
上記解析制御部６は、コンピュータ等からなる解析制御装置６１と、干渉縞画像等を表示するモニタ装置６２と、解析制御装置６１に対する各種入力を行うための入力装置６３とを備えており、この解析制御装置６１は、図２に示すように、コンピュータ内に搭載されるＣＰＵやハードディスク等の記憶部および該記憶部に格納されたプログラム等により構成される測定タイミング調整部６４、解析用画像生成部６５および画像解析部６６を備えてなる。
【００２６】
上記測定タイミング調整部６４は、ＡＯＭ１２（図１参照）からのパルス光が迂回路部２に入射するタイミングと、撮像カメラ２８による干渉縞画像の撮像タイミングとを同期させる測定タイミング調整手段を構成するものであり、撮像カメラ２８からの画像信号（ビデオ信号として出力される）に基づき、上記撮像素子３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃの各光蓄積時間内の所定のタイミングで、ＡＯＭ１２からのパルス光が迂回路部２に入射されるようにＡＯＭ１２の駆動を制御するように構成されている。
【００２７】
上記解析用画像生成部６５は、撮像カメラ１８の各撮像素子３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃにより得られた各画像信号に基づき、解析に用いられる干渉縞画像（以下「解析用干渉縞画像」と称する）を生成するように構成されている。
【００２８】
上記画像解析部６７は、生成された解析用干渉縞画像に基づき、被検体９の第１面９１の形状を求めるように構成されている。
【００２９】
以下、本実施形態に係る実時間測定分岐干渉計の作用について説明する。なお、アライメント調整は完了しているものとする。
【００３０】
（測定時の作用）
〈１〉図１に示す低可干渉光源１１からの直線偏光の光ビームが、ＡＯＭ１２により所定のタイミングで方向変換され、パルス光として迂回路部２に向けて出射される。パルス光が迂回路部２に向けて出射されるタイミングは、上記測定タイミング調整部６４により、撮像カメラ２８における撮像タイミングに応じて、例えば、図３に示すように調整される。図３は、撮像カメラ２８の各撮像素子３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃによる信号電荷の転送がインターライン・トランスファ方式で行われ、その読み出しがＮＴＳＣ規格のインタレース方式に適合するフレーム読み出しで行われる場合を想定したものである。
【００３１】
すなわち、図３に示す例では、各撮像素子３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃにおける奇数（ＯＤＤ）フィールドと偶数（ＥＶＥＮ）フィールドの各電荷蓄積期間（受光許容期間）が１／３０秒で、かつ各フィールドの電荷蓄積期間が１／６０秒ずつオーバーラップしている。また、奇数フィールド、偶数フィールドの順に交互に読み出され、１組の奇数フィールド、偶数フィールドにより１つのフレームが構成される。パルス光は、１フレームを構成する１組の奇数および偶数フィールドの各々の電荷蓄積期間が互いにオーバーラップした期間内の略中央の位置において、例えば１０μｓ幅で１回のみ発生されるようになっている。したがって、１フレームを構成する１組の奇数および偶数フィールドには、このパルス光が出射された期間においてのみ同時に電荷が蓄積されるようになっている。このように構成することにより、干渉縞画像を撮像する際に干渉計等に生じる振動の影響を排除することが可能になるので、インライン（オンプロセス）での測定が可能となる。
【００３２】
〈２〉迂回路部２に入射したパルス光は、ビームスプリッタ１３の光束分岐面１３ａにおいて、反射ミラー１４に向かう第１光束と第２のλ／２板１９に向かう第２光束とに分岐される。
【００３３】
〈３〉第１光束は、反射ミラー１４により直角に反射されて第１のλ／２板１５に入射し、該第１のλ／２板１５により、その偏光方向が所定の方向に規定された後、反射ミラー１６を介してビームスプリッタ２０に入射する。
【００３４】
〈４〉一方、第２光束は、第２のλ／２板１９に入射し、該第２のλ／２板１９によりその偏光方向が、第１のλ／２板１５を通過後の第１光束の偏光方向に対し垂直となる方向に規定された後、ビームスプリッタ２０に入射する。
【００３５】
〈５〉ビームスプリッタ２０に入射した第１光束および第２光束は、光束分岐面２０ａにおいて１光束に再合波され、λ／４板２１に向けて出射される。
【００３６】
〈６〉λ／４板２１に向けて出射された光ビームは、λ／４板２１を通過する際に、その第１光束からなるビーム成分と第２光束からなるビーム成分とが、偏光の回転方向が互いに逆向きとなる第１の円偏光および第２の円偏光に変換され、ビーム径拡大部３に向けて出射される。
【００３７】
〈７〉λ／４板２１からビーム径拡大部３に向けて出射された光ビームは、コンデンサレンズ２２により集光、拡散されてビーム径を拡大された後、コリメータレンズ２３により平行光に変換されて干渉光生成部４に入射する。
【００３８】
〈８〉干渉光生成部４に入射した光ビームは、ハーフミラー２４の光束分岐面２４ａを介して参照基準板２５に入射し、参照基準面２５ａにおいて参照光用光束と測定光用光束とに分岐され、参照光用光束はハーフミラー２４に向けて再帰反射され、測定光用光束は被検体９に向けて出射される。
【００３９】
〈９〉被検体９に向けて出射された測定光用光束の一部は、被検体９の第１面９１や第２面９２から反射されて参照基準板２５に戻る。本実施形態では、上述したように、参照光用光束のうち迂回路部２において第１光束の光路を辿った光束成分（第１の円偏光）が参照光、測定光用光束の被検体９側からの戻り光のうち、第１面９１から再帰反射された戻り光で、かつ迂回路部２において第２光束の光路を辿った光束成分（第２の円偏光）が被検光とされる。
【００４０】
〈１０〉上述の参照光および被検光は、参照基準面２５ｂにおいて互いに合波される。このとき、参照光と被検光との光路長差（図１に示す番号の順番で、１１→１２→１３ａ→１４→１５→１６→２０ａ→２１→２２→２３→２４ａ→２５ａまでの光路長と、１１→１２→１３ａ→１９→２０ａ→２１→２２→２３→２４ａ→２５ａ→９１→２５ａまでの光路長との差）が、用いられる低コヒーレント光の可干渉距離以下となっていない場合には、参照光と被検光とによる光干渉は起きない。
【００４１】
〈１１〉参照光と被検光との光路長差が低コヒーレント光の可干渉距離以下となるように、迂回路部２における第１光束の第２光束に対する迂回距離を調整する。この迂回距離の調整は、迂回距離調整部１８によって、載置ステージ１７上に載置された反射ミラー１４、第１のλ／２板１５および反射ミラー１６を一体的に移動させることにより行われる。
【００４２】
〈１２〉参照光と被検光との光路長差が低コヒーレント光の可干渉距離以下となるように調整されると、参照光と被検光とにより干渉光が形成され、この干渉光は、ハーフミラー２４、コンデンサレンズ２６および結像レンズ２７を介して撮像カメラ２８内に入射する。
【００４３】
〈１３〉撮像カメラ２８内に入射した干渉光は、光束分岐プリズム２９により３つに分岐され、プリズム２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃの各光出射端面側に各々配置された各偏光板３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃをそれぞれ透過した後、各偏光板３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの後段側に各々配置された各撮像素子３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ上において干渉縞をそれぞれ形成する。これらの干渉縞は、各撮像素子３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃによりそれぞれ同時に撮像される。
【００４４】
〈１４〉３枚の偏光板３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃは、各々の透過軸の方向が互いに異なるように設定されているので（例えば、偏光板３０Ａの透過軸の方向に対し、偏光板３０Ｂの透過軸の方向が４５度、偏光板３０Ｃの透過軸の方向が９０度回転するように設定される）、各撮像素子３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ上に形成される各干渉縞は、位相が互いに異なった（９０度ずつずれた）ものとなる。
【００４５】
〈１５〉各撮像素子３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃによりそれぞれ同時に撮像された干渉縞の画像データは、各撮像素子３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃからそれぞれ別個の画像信号（ビデオ信号）として出力され、上記解析用画像生成部６５により、互いに位相が異なる３枚の解析用干渉縞画像が生成される。
【００４６】
〈１６〉生成された３枚の解析用干渉縞画像の画像データに基づき、上記画像解析部６６において解析が行われ（公知の位相シフト法を適用することが可能）、被検体９の第１面９１の形状が解析される。
【００４７】
なお、参照光と被検光との干渉光により干渉縞が形成される状態において、迂回路部２における第１光束の第２光束に対する迂回距離を微調整し、その迂回距離の微調整毎に、各撮像素子３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ上に形成される干渉縞を撮像するとともに、それらのコントラスト（モジュレーションでも可）を求めるようにしてもよい。この場合、迂回路部２における第１光束と第２光束との光路長差と、各干渉縞のコントラストとの対応関係から、コントラストが最大となるときの、迂回路部２における第１光束と第２光束との光路長差を算出することにより、参照基準面２５ａから被検体９の第１面９１までの光学距離を求めることができる。また、これを利用して、被測定面である第１面９１に段差があるような場合に、その段差の高さを求めることも可能である。
【００４８】
上述したように本実施形態の実時間測定分岐干渉計によれば、位相が互いに異なる複数（３つ）の干渉縞を同時に得ることができるので、これら複数の干渉縞に基づき位相シフト法を適用した高精度な測定を実時間で行うことが可能となっている。なお、位相が互いに異なる複数の干渉縞を同時に得る技術は、前掲の特許文献１に詳述されている。
【００４９】
また、被検体９の厚みの２倍の光学距離よりも短い可干渉距離を有する低コヒーレント光を用いるとともに、被検光と参照光とが干渉するように両光の光路長差を調整する迂回路部２を備えていることにより、被検体９の第２面９２からの戻り光が参照光と干渉することを防止し得るようになっている。このような被検体裏面からの戻り光による不要な干渉を防止するための技術は、例えば、特許第３７９５１９１号公報に詳述されている。
【００５０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に態様が限定されるものではない。
【００５１】
例えば、上記実施形態では、迂回路部２における第１光束の光路上と第２光束の光路上にそれぞれλ／２板（第１のλ／２板１５および第２のλ／２板１９）を配置しているが、一方の光路上のみにλ／２板を配置して、第１光束の偏光方向と第２光束の偏光方向とを互いに直交させることも可能である。
【００５２】
また、上記実施形態では、低可干渉光源１１（ＳＬＤ）からの光ビームをパルス光とするためにＡＯＭ１２を用いているが、光チョッパを用いて出力光をパルス化することも可能である。一方、パルスレーザを用いることも可能である。例えば、フェムト秒パルスレーザからのパルス光を、光ファイバを介して出射させることにより、低コヒーレントのパルス光を得ることが可能である。
【００５３】
また、上記実施形態では、迂回路部２における第１光束の第２光束に対する迂回距離を調整することにより、参照光と被検光との光路長差を調整するようにしているが、参照基準面２５ａと被検体９の第１面９１との間の光学距離を調整することにより、参照光と被検光との光路長差を調整するように構成することも可能である。
【００５４】
また、上記実施形態の実時間測定分岐干渉計は、平面（被検体９の第１面９１）の形状を測定するように構成されているが、本発明は、球面の形状測定や球面の曲率半径を測定する場合にも適用することが可能である。
【００５５】
また、被測定面が大きい場合や、うねりが大きいものの場合には、被測定面の部分領域毎に測定を行い、それらの測定結果を、開口合成の手法により互いにつなぎ合わせることも可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１      光源部
２      迂回路部
３      ビーム径拡大部
４      干渉光生成部
５      撮像部
６      解析制御部
９      被検体
１１      低可干渉光源
１２      ＡＯＭ
１３，２０      ビームスプリッタ
１３ａ，２０ａ，２４ａ      光束分岐面
１４，１６      反射ミラー
１５      第１のλ／２板
１７      載置ステージ
１８      迂回距離調整部
１９      第２のλ／２板
２０      光束分岐プリズム
２１      λ／４板
２２，２６      コンデンサレンズ
２３      コリメータレンズ
２４      ハーフミラー
２５      参照基準板
２５ａ    参照基準面
２７      結像レンズ
２８      撮像カメラ
２８      光束分割プリズム
２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ      プリズム
３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ      偏光板
３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ      撮像素子
６１      解析制御装置
６２      モニタ装置
６３      入力装置
６４      測定タイミング調整部
６５      解析用画像生成部
６６      画像解析部
９１      第１面
９２      第２面
【図１】
2011257190.tif 000003
【図２】
2011257190.tif 000004
【図３】
2011257190.tif 000005