(57)【要約】【課題】本発明は、干渉測定における撮像素子の有効測定領域を高精度に判定する。【解決手段】被検光束と参照光束との位相差を変化させ（Ｓ１）、撮像素子から出力されるデータを参照し（Ｓ２）、前記位相差の変化に伴う前記撮像素子上の輝度変化を正弦的に近似し、その輝度変化の振幅の前記撮像素子上の分布を前記データに基づいて算出し（Ｓ４）、前記振幅が所定値以上となる高振幅領域を前記分布から求め、その高振幅領域を前記撮像素子上で前記干渉縞の形成される有効測定領域と判定する（Ｓ５）。【選択図】      図２
2004361135.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
参照物から射出する参照光束の波面と、被検物から反射若しくは透過により射出する被検光束の波面とが成す干渉縞を撮像素子にて検出する干渉測定方法において、
前記参照光束と前記被検光束との位相差を変化させ、前記撮像素子から出力されるデータを参照する手順と、
前記位相差の変化に伴う前記撮像素子上の輝度変化を正弦的に近似し、その輝度変化の振幅の前記撮像素子上の分布を前記データに基づいて算出する手順と、前記振幅が所定値以上となる高振幅領域を、前記撮像素子上で前記干渉縞の形成される有効測定領域と判定する手順と
を含むことを特徴とする干渉測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の干渉測定方法において、
前記算出する手順では、
前記振幅の前記撮像素子上の分布を、前記撮像素子上でとり得る振幅の最大値で正規化する
ことを特徴とする干渉測定方法。
【請求項３】
請求項２に記載の干渉測定方法において、
前記算出する手順では、
正規化前の振幅α、正規化振幅α’、前記最大値αｍａｘに関しα’＝α／αｍａｘで表される式を前記正規化に用いる
ことを特徴とする干渉測定方法。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の干渉測定方法において、
前記輝度変化のコントラストの前記撮像素子上の分布を前記データに基づいて算出する手順と、
前記コントラストが所定値以上となる高コントラスト領域と、前記高振幅領域との重複領域を、前記撮像素子上の有効測定領域と判定する手順と
をさらに含むことを特徴とする干渉測定方法。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の干渉測定方法において、
前記有効領域が１つ以上存在する場合に、前記１つ以上存在する有効測定領域を判別する手順と、
前記１つ以上存在する有効測定領域の重心を算出する手順と、
前記重心を中心として前記干渉縞を解析する手順と
をさらに含むことを特徴とする干渉測定方法。
【請求項６】
参照物から射出する参照光束の波面と、被検物から反射若しくは透過により射出する被検光束の波面とが成す干渉縞を撮像素子にて検出する干渉計と、
前記参照光束と前記被検光束との位相差を変化させる位相変化手段と、
前記撮像素子及び前記位相変化手段を駆動制御する制御部と、
前記撮像素子から出力されるデータを解析する演算部と
を備えた干渉測定装置において、
前記演算部は、
前記位相差の変化に伴う前記撮像素子上の輝度変化を正弦的に近似し、その輝度変化の振幅の前記撮像素子上の分布を前記データに基づいて算出する手順と、前記振幅が所定値以上となる高振幅領域を、前記撮像素子上で前記干渉縞の形成される有効測定領域と判定する手順と
を実行することを特徴とする干渉測定装置。
【請求項７】
請求項６に記載の干渉測定装置において、
前記算出する手順では、前記演算部は、
前記振幅の前記撮像素子上の分布を、前記撮像素子上でとり得る振幅の最大値で正規化する
ことを特徴とする干渉測定装置。
【請求項８】
請求項７に記載の干渉測定装置において、
前記算出する手順では、前記演算部は、
正規化前の振幅α、正規化振幅α’、前記最大値αｍａｘに関しα’＝α／αｍａｘで表される式を前記正規化に用いる
ことを特徴とする干渉測定装置。
【請求項９】
請求項６〜請求項８の何れか一項に記載の干渉測定装置において、
前記演算部は、
前記輝度変化のコントラストの前記撮像素子上の分布を前記データに基づいて算出する手順と、
前記コントラストが所定値以上となる高コントラスト領域と前記高振幅領域との重複領域を、前記撮像素子上の有効測定領域と判定する手順と
をさらに実行することを特徴とする干渉測定装置。
【請求項１０】
請求項６〜請求項９の何れか一項に記載の干渉測定装置において、
前記演算部は、
前記有効領域が１つ以上存在する場合に、前記１つ以上存在する有効測定領域を判別する手順と、
前記１つ以上存在する有効測定領域の重心を算出する手順と、
前記重心を中心として前記干渉縞を解析する手順と
をさらに実行することを特徴とする干渉測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検物の表面測定などに適用される干渉測定方法及び干渉測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
投影露光装置に用いられるレンズやミラーなどの被検物の表面測定に、干渉測定が適用される。
この干渉測定は、光源から射出した測定光を被検面と参照面とに投光すると共に、その被検面から射出する被検光束と参照面から射出する参照光束とを同一面に導き、その面に生起する干渉縞を撮像素子で検出するものである。
【０００３】
その撮像素子の出力する画像データから、参照光束の波面と被検光束の波面とのずれの分布が求まるので、参照面を基準とした被検面の凹凸分布（形状）が既知となる。
このような干渉測定には、測定の高精度化を目的として、フリンジスキャン干渉法が適用されることが多い。
【０００４】
フリンジスキャン干渉法では、例えば参照面の位置を光軸方向に微少距離だけ移動させることにより、被検光束と参照光束との位相差を変化させる（フリンジスキャン）。そのときに撮像素子から順次出力される複数の画像データＢ１（ｘ，ｙ），Ｂ２（ｘ，ｙ），Ｂ３（ｘ，ｙ），・・・から、フリンジスキャンによる干渉縞の輝度の変化のパターンを見る。
【０００５】
この干渉縞の輝度の変化のパターンに基づけば、参照光束の波面と被検光束の波面とのずれの分布を高精度に求めることができる。
ところで、被検面のどの位置がどのような凹凸をしているのかを知るためには、干渉縞を検出するための撮像素子の各画素と、被検面上の各位置とが予め正確に対応づけられていなければならない。
【０００６】
このため、干渉測定が実施されるに当たっては、被検面のアライメント後、撮像素子上の有効測定領域、つまり、被検面の形状情報を含む「有効干渉縞」の形成領域が判定される。
判定の方法としては、次の２つの方法が挙げられる。
第１の方法は、特許文献１の［従来の技術］に記載されている方法であり、フリンジスキャンを試験的に行い、そのときに撮像素子の各画素Ｐｘｙから出力される画素信号Ｂ１ｘｙ，Ｂ２ｘｙ，Ｂ３ｘｙ，・・・の変化幅Δｘｙ（＝Ｂｘｙｍａｘ−Ｂｘｙｍｉｎ）を求め、その変化幅Δｘｙの撮像素子上の分布Δ（ｘ，ｙ）を求める。そして、変化幅Δｘｙの所定値以上となる領域が有効測定領域と判定される。
【０００７】
第２の方法は、特許文献１の［実施の形態］に記載されている方法であり、フリンジスキャンを試験的に行い、そのときに撮像素子の各画素Ｐｘｙから出力される画素信号Ｂ１ｘｙ，Ｂ２ｘｙ，Ｂ３ｘｙ，・・・のコントラストγｘｙを求め、そのコントラストγｘｙの撮像素子上の分布γ（ｘ，ｙ）を求める。そして、コントラストγｘｙの所定値以上となる領域が有効測定領域と判定される。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−９０１１２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、第１の方法では、有効干渉縞の形成領域内の画素Ｐｘｙから出力される画素信号Ｂ１ｘｙ，Ｂ２ｘｙ，Ｂ３ｘｙ，・・・であっても、それらの信号レベルが小さいときなどには、その変化幅Δｘｙが有効干渉縞の形成領域外の画素Ｐｘｎｙｎの画素信号Ｂ１ｘｎｙｎ，Ｂ２ｘｎｙｎ，Ｂ３ｘｎｙｎ，・・・（ノイズや迷光による影響のみを受けたノイズデータ）の変化幅Δｘｎｙｎより小さくなることもあるので、オペレータの判断を介さなければ判定を誤ることがあった。
【００１０】
また、第２の方法では、有効干渉縞の形成領域外の画素Ｐｘｎｙｎから出力される画素信号Ｂ１ｘｎｙｎ，Ｂ２ｘｎｙｎ，Ｂ３ｘｎｙｎ，・・・であっても、それらのノイズレベルが小さいときや、そのうち１つが偶然「０」となったときなどには、そのコントラストγｘｎｙｎが、有効干渉縞の形成領域内の画素Ｐｘｙから出力される画素信号Ｂ１ｘｙ，Ｂ２ｘｙ，Ｂ３ｘｙ，・・・のコントラストγｘｙより大きくなることもあるので、オペレータの判断を介さなければ判定を誤ることがあった。
【００１１】
そこで本発明は、撮像素子の有効測定領域を高精度に判定することのできる干渉測定方法及び干渉測定装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の干渉測定方法は、参照物から射出する参照光束の波面と、被検物から反射若しくは透過により射出する被検光束の波面とが成す干渉縞を撮像素子にて検出する干渉測定方法において、前記参照光束と前記被検光束との位相差を変化させ、前記撮像素子から出力されるデータを参照する手順と、前記位相差の変化に伴う前記撮像素子上の輝度変化を正弦的に近似し、その輝度変化の振幅の前記撮像素子上の分布を前記データに基づいて算出する手順と、前記振幅が所定値以上となる高振幅領域を、前記撮像素子上で前記干渉縞の形成される有効測定領域と判定する手順とを含むことを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の干渉測定方法は、請求項１に記載の干渉測定方法において、前記算出する手順では、前記振幅の前記撮像素子上の分布を、前記撮像素子上でとり得る振幅の最大値で正規化することを特徴とする。
請求項３に記載の干渉測定方法は、請求項２に記載の干渉測定方法において、前記算出する手順では、正規化前の振幅α、正規化振幅α’、前記最大値αｍａｘに関しα’＝α／αｍａｘで表される式を前記正規化に用いることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の干渉測定方法は、請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の干渉測定方法において、前記輝度変化のコントラストの前記撮像素子上の分布を前記データに基づいて算出する手順と、前記コントラストが所定値以上となる高コントラスト領域と、前記高振幅領域との重複領域を、前記撮像素子上の有効測定領域と判定する手順とをさらに含むことを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載の干渉測定方法は、請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の干渉測定方法において、前記有効領域が１つ以上存在する場合に、前記１つ以上存在する有効測定領域を判別する手順と、前記１つ以上存在する有効測定領域の重心を算出する手順と、前記重心を中心として前記干渉縞を解析する手順とをさらに含むことを特徴とする。
【００１６】
請求項６に記載の干渉測定装置は、参照物から射出する参照光束の波面と、被検物から反射若しくは透過により射出する被検光束の波面とが成す干渉縞を撮像素子にて検出する干渉計と、前記参照光束と前記被検光束との位相差を変化させる位相変化手段と、前記撮像素子及び前記位相変化手段を駆動制御する制御部と、前記撮像素子から出力されるデータを解析する演算部とを備えた干渉測定装置において、前記演算部は、前記位相差の変化に伴う前記撮像素子上の輝度変化を正弦的に近似し、その輝度変化の振幅の前記撮像素子上の分布を前記データに基づいて算出する手順と、前記振幅が所定値以上となる高振幅領域を、前記撮像素子上で前記干渉縞の形成される有効測定領域と判定する手順とを実行することを特徴とする。
【００１７】
請求項７に記載の干渉測定装置は、請求項６に記載の干渉測定装置において、前記算出する手順では、前記演算部は、前記振幅の前記撮像素子上の分布を、前記撮像素子上でとり得る振幅の最大値で正規化することを特徴とする。
請求項８に記載の干渉測定装置は、請求項７に記載の干渉測定装置において、前記算出する手順では、前記演算部は、正規化前の振幅α、正規化振幅α’、前記最大値αｍａｘに関しα’＝α／αｍａｘで表される式を前記正規化に用いることを特徴とする。
【００１８】
請求項９に記載の干渉測定装置は、請求項６〜請求項８の何れか一項に記載の干渉測定装置において、前記演算部は、前記輝度変化のコントラストの前記撮像素子上の分布を前記データに基づいて算出する手順と、前記コントラストが所定値以上となる高コントラスト領域と前記高振幅領域との重複領域を、前記撮像素子上の有効測定領域と判定する手順とをさらに実行することを特徴とする。
【００１９】
請求項１０に記載の干渉測定装置は、請求項６〜請求項９の何れか一項に記載の干渉測定装置において、前記演算部は、前記有効領域が１つ以上存在する場合に、前記１つ以上存在する有効測定領域を判別する手順と、前記１つ以上存在する有効測定領域の重心を算出する手順と、前記重心を中心として前記干渉縞を解析する手順とをさらに実行することを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
［第１実施形態］
図１、図２、図３、図４、図５を参照して本発明の第１実施形態について説明する。
【００２１】
本実施形態は、干渉測定装置の実施形態である。ここでは、面形状を測定する干渉測定装置を説明する。
図１は、本実施形態の干渉測定装置の構成図である。
この干渉測定装置には、干渉計１、及びコンピュータ３が配置される。
干渉計１は、例えば、干渉計本体１０にフィゾーレンズ４をセットしてなるフィゾー型干渉計である（以下、フィゾー型干渉計であるとして説明する。）。
【００２２】
この干渉計１において被検物２は、その被検面２ａがフィゾーレンズ４の最終面（フィゾー面）４ａに対向する状態で配置される。
干渉計本体１０には、レーザ光を出射する光源１０ａ、光源１０ａからの射出光束の径を拡大するビームエキスパンダ１０ｂ、ビームエキスパンダ１０ｂからの射出光束をフィゾーレンズ４の方向へ導光すると共にフィゾーレンズ４から戻る光束を所定の方向へ導光するビームスプリッタ１０ｃ、その導光された光束の径を縮小する光束径変換光学系１０ｄ、その縮小された光束の入射面に配置された撮像素子１０ｅ、及び、フィゾーレンズ４を光軸方向に移動させる移動機構１０ｆ、光源１０ａと撮像素子１０ｅと移動機構１０ｆとをそれぞれ駆動制御する制御回路１０ｇなどが備えられる。
【００２３】
この干渉計本体１０の制御回路１０ｇは、コンピュータ３からの指示に従い、干渉計本体１０内の光源１０ａ、撮像素子１０ｅ、移動機構１０ｆを駆動制御して測定を行う。
測定では、光源１０ａから光が射出されると、フィゾーレンズ４のフィゾー面４ａにおける反射光束（参照光束）ＬＲの波面と、被検面２ａにおける反射光束（被検光束）ＬＷの波面とが撮像素子１０ｅ上に重なり合い、有効な干渉縞が形成される。
【００２４】
この状態で移動機構１０ｆが駆動されると、フリンジスキャンが実現する。つまり、参照光束ＬＲと被検光束ＬＷとの位相差が変化する。以下、移動機構１０ｆによる位相差の変化量が一定である「直線スキャン」について説明する。
直線スキャンによると、撮像素子１０ｅ上で有効干渉縞の形成領域内の各位置の輝度は、時間に応じて互いに等速度で、かつ互いに異なる初期位相で正弦的に変化する。
【００２５】
この直線スキャン中に撮像素子１０ｅ上の各位置（ｘ，ｙ）に配置された各画素Ｐｘｙは、所定期間（以下、輝度の変化の１／４周期とする。）ずつ信号電荷を蓄積し、画素信号Ｂ１ｘｙ，Ｂ２ｘｙ，Ｂ３ｘｙ，・・・を順次出力する。
このようにして各画素Ｐｘｙから出力される各画素信号Ｂｉｘｙ（画像データＢｉ（ｘ，ｙ））（ｉ＝１，２，３，・・・）は、制御回路１０ｇを介してコンピュータ３に取り込まれる。
【００２６】
コンピュータ３は、取り込まれた画像データＢ１（ｘ，ｙ），Ｂ２（ｘ，ｙ），Ｂ３（ｘ，ｙ），Ｂ４（ｘ，ｙ），・・・のうち特定の画像データ（以下、画像データＢ１（ｘ，ｙ），Ｂ２（ｘ，ｙ），Ｂ３（ｘ，ｙ），Ｂ４（ｘ，ｙ）の４つとする。）を参照し、さらにそのうち撮像素子１０ｅ上の有効測定領域Ｅｄα（後述）に相当する有効画像データＢ１ｄ（ｘ，ｙ），Ｂ２ｄ（ｘ，ｙ），Ｂ３ｄ（ｘ，ｙ），Ｂ４ｄ（ｘ，ｙ）を、上記した直線スキャンに適応した解析手法で解析する。
【００２７】
その解析では、有効画像データＢ１ｄ（ｘ，ｙ），Ｂ２ｄ（ｘ，ｙ），Ｂ３ｄ（ｘ，ｙ），Ｂ４ｄ（ｘ，ｙ）から、有効測定領域Ｅｄαにおける輝度Ｉｘｙの初期位相φｘｙの分布φ（ｘ，ｙ）が求められ（算出方法については後述する式（８）を参照。）、さらにその分布φ（ｘ，ｙ）がフィゾー面４ａを基準とした被検面２ａの凹凸分布、つまり被検面２ａの形状Ｚ（ｘ，ｙ）に変換される。
【００２８】
なお、コンピュータ３にはモニタ３ａや入力器３ｂなどが接続され、これらモニタ３ａや入力器３ｂを介してオペレータは、干渉測定装置に対し測定や解析の指示をしたり、形状情報などの情報を表示させたりすることができる。
ここで、本実施形態の干渉測定装置においては、上述した測定に先立って行われる、有効測定領域Ｅｄαの判定手順に特徴がある。
【００２９】
以下、この判定手順について詳しく説明する。
図２は、本実施形態のコンピュータ３による判定手順を示す動作フローチャートである。
この判定手順では、最初に、試験的なフリンジスキャン（以下、測定時と同様の直線スキャンとする。）が行われ、画像データＢ１（ｘ，ｙ），Ｂ２（ｘ，ｙ），Ｂ３（ｘ，ｙ），Ｂ４（ｘ，ｙ）が順次取り込まれる（図２ステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３）。
【００３０】
画像データＢ４（ｘ，ｙ）の取り込みが終了すると（図２ステップＳ３ＹＥＳ）、画像データＢ１（ｘ，ｙ），Ｂ２（ｘ，ｙ），Ｂ３（ｘ，ｙ），Ｂ４（ｘ，ｙ）から、撮像素子１０ｅ上における輝度Ｉｘｙの振幅αｘｙの分布α（ｘ，ｙ）が算出される（図２ステップＳ４）。
この分布α（ｘ，ｙ）と予め決められた閾値Ａとに基づいて、有効測定領域Ｅｄαが判定される（図２ステップＳ５）。
【００３１】
ここで、図２ステップＳ４における分布α（ｘ，ｙ）の算出方法は、次のとおりである。
先ず第１に、撮像素子１０ｅ上において有効干渉縞の形成領域内の位置（ｘ，ｙ）の輝度Ｉｘｙは、上述した直線スキャンによると図３に示すとおり時間ｔに応じて正弦的に変化するので、式（１）で表される変化カーブを描く。
【数１】
2004361135.tif 000003
なお、式（１）において、
φｘｙ：輝度Ｉｘｙの初期位相、
ω：輝度Ｉｘｙの位相の変化速度（移動機構１０ｆの駆動パターンから決まる所定値）
Ｃｘｙ：輝度Ｉｘｙの平均値、
αｘｙ：輝度Ｉｘｙの振幅である。
【００３２】
第２に、位置（ｘ，ｙ）に配置された画素Ｐｘｙから出力される画素信号Ｂ１ｘｙ，Ｂ２ｘｙ，Ｂ３ｘｙ，Ｂ４ｘｙは、それぞれ輝度Ｉｘｙの１／４周期（周期Ｔ＝２π／ω）ずつの時間積分値であるので、式（２），（３），（４），（５）で表される。
【数２】
2004361135.tif 000004
【数３】
2004361135.tif 000005
【数４】
2004361135.tif 000006
【数５】
2004361135.tif 000007
以上の事実に基づき、位置（ｘ，ｙ）の輝度Ｉｘｙの振幅αｘｙは、その位置（ｘ，ｙ）に配置された画素Ｐｘｙの画素信号Ｂ１ｘｙ，Ｂ２ｘｙ，Ｂ３ｘｙ，Ｂ４ｘｙから、例えば式（６）により求められる。
【数６】
2004361135.tif 000008
因みに、平均値Ｃｘｙ，初期位相φｘｙも、同様に、例えば式（７），（８）により求められる（なお、式（８）は、上述した被検面２ａの形状の算出に当たり、初期位相φｘｙの算出に用いられる式でもある。）。
【数７】
2004361135.tif 000009
【数８】
2004361135.tif 000010
そして、この振幅αｘｙを各位置（ｘ，ｙ）についてそれぞれ求めれば、撮像素子１０ｅ上における振幅αｘｙの分布α（ｘ，ｙ）が求まる（以上、図２ステップＳ４の算出方法。）。
【００３３】
また、それに後続する図２ステップＳ５における判定方法は、次のとおりである。
先ず、分布α（ｘ，ｙ）は、式（９）により全ての位置（ｘ，ｙ）の輝度Ｉｘｙの振幅αｘｙの最大値αｍａｘ（以下、最大振幅という。）で正規化される。つまり、各振幅αｘｙは最大振幅αｍａｘを基準とした正規化振幅αｘｙ’で表される。
【数９】
2004361135.tif 000011
さらに、各正規化振幅αｘｙ’は、図４に示すように、それぞれ所定の閾値Ａと比較される。
そして、閾値Ａよりも大きい正規化振幅αｘｙ’に対応する位置（ｘ，ｙ）の存在領域が、有効測定領域Ｅｄαと判定される（以上、図２ステップＳ５の判定方法）。
【００３４】
次に、本実施形態の効果を図５を用いて説明する。
図５は、撮像素子１０ｅ上の各位置（ｘ，ｙ）の輝度Ｉｘｙの変化（直線スキャン中の変化）を示す図である。
撮像素子１０ｅ上の位置（ｘ１，ｙ１），（ｘ２，ｙ２）は、有効干渉縞の形成領域に存在するので、それらの輝度Ｉｘ１ｙ１，Ｉｘ２ｙ２は図５（１）（２）に示すとおり正弦的に変化し、その振幅αｘ１ｙ１，αｘ２ｙ２は比較的大きい。
【００３５】
一方、撮像素子１０ｅ上の位置（ｘ４，ｙ４）は、有効干渉縞の形成領域外なので、その輝度Ｉｘ４ｙ４は図５（４）に示すとおりランダムに微小変化するだけであり、その振幅αｘ４ｙ４は微少となる。
また、撮像素子１０ｅ上の位置（ｘ３，ｙ３）は、迷光に起因する、非有効な干渉縞の形成領域に存在するので、輝度Ｉｘ３ｙ３は図５（３）に示すとおり正弦的に変化するものの、その振幅αｘ３ｙ３は、αｘ２ｙ２とαｘ４ｙ４との間の小さい値となる。
【００３６】
ここで、上述した閾値Ａは、「有効干渉縞の輝度の正規化振幅の最小値と、非有効な干渉縞の輝度の正規化振幅の最大値との中間値」に予め最適化されている。
因みに、この最適化は、干渉計１及び被検物２の光学設計データや、既知形状の被検物２をセットして干渉計１から得た測定データなどに基づいて行うことができる。
【００３７】
その結果、有効干渉縞の形成領域内の位置（ｘ１，ｙ１），（ｘ２，ｙ２）は、有効測定領域Ｅｄαと判定され、有効干渉縞の形成領域外の位置（ｘ４，ｙ４），及び位置（ｘ３，ｙ３）は、それぞれ有効測定領域Ｅｄαではないと判定される。
しかも、本実施形態における振幅αｘｙの算出は、上述したように、位置（ｘ，ｙ）の輝度Ｉｘｙの変化カーブがそれぞれ正弦的であり、かつ画素信号Ｂｉｘｙが輝度Ｉｘｙの時間積分値であるとの前提に立つので、高精度である。
【００３８】
よって、閾値Ａの最適化さえ行われれば、有効測定領域Ｅｄαの判定は、高精度化される。
また、本実施形態では判定に当たり各振幅αｘｙが正規化されるので、例えば干渉計本体１０内の光源１０ａのパワーが変更されても（参照光束ＬＲと被検光束ＬＷとの両者の強度が同率で変更されても）、閾値Ａを変更する必要が無いという利点もある。
【００３９】
［第２実施形態］
図６、図７、図８、図９を参照して本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、干渉測定装置の実施形態である。ここでは、第１実施形態の干渉測定装置との相違点についてのみ説明する。
本実施形態の干渉測定装置と第１実施形態の干渉測定装置との相違点は、コンピュータ３による判定手順にある。以下、本実施形態の判定手順について詳しく説明する。
【００４０】
図６は、本実施形態のコンピュータ３による判定手順を示す動作フローチャートである。
この判定手順でも、最初に試験的な直線スキャンが行われ、画像データＢ１（ｘ，ｙ），Ｂ２（ｘ，ｙ），Ｂ３（ｘ，ｙ），Ｂ４（ｘ，ｙ）が順次取り込まれる（図６ステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３）。
【００４１】
画像データＢ４（ｘ，ｙ）の取り込みが終了すると（図６ステップＳ３ＹＥＳ）、画像データＢ１（ｘ，ｙ），Ｂ２（ｘ，ｙ），Ｂ３（ｘ，ｙ），Ｂ４（ｘ，ｙ）から、撮像素子１０ｅ上における輝度Ｉｘｙの振幅αｘｙの分布α（ｘ，ｙ）が算出される（図６ステップＳ４）。この算出方法は、第１実施形態の算出方法（図２ステップＳ４）と同じである。
【００４２】
この分布α（ｘ，ｙ）と予め決められた閾値Ａとに基づいて、有効測定領域Ｅｄαが仮判定される（図６ステップＳ５）。この仮判定方法は、第１実施形態の判定方法（図２ステップＳ５）と同じである（図７（ａ）参照。）。
また、本実施形態では、さらに、画像データＢ１（ｘ，ｙ），Ｂ２（ｘ，ｙ），Ｂ３（ｘ，ｙ），Ｂ４（ｘ，ｙ）から、撮像素子１０ｅ上における輝度Ｉｘｙのコントラストγｘｙの分布γ（ｘ，ｙ）が算出される（図６ステップＳ４’）。
【００４３】
この分布γ（ｘ，ｙ）と予め決められた閾値Ｂとに基づいて、有効測定領域Ｅｄαが仮判定される（図６ステップＳ５’）。
ここで、図６ステップＳ４’における分布γ（ｘ，ｙ）の算出方法は、次のとおりである。
先ず第１に、撮像素子１０ｅ上において有効干渉縞の形成領域内の位置（ｘ，ｙ）の輝度Ｉｘｙは、上述した直線スキャンによると図３に示すとおり時間ｔに応じて正弦的に変化するので、式（１）で表される変化カーブを描く。
【００４４】
第２に、位置（ｘ，ｙ）に配置された画素Ｐｘｙから出力される画素信号Ｂ１ｘｙ，Ｂ２ｘｙ，Ｂ３ｘｙ，Ｂ４ｘｙは、それぞれ輝度Ｉｘｙの１／４周期（周期Ｔ＝２π／ω）ずつの時間積分値であるので、式（２），（３），（４），（５）で表される。
以上の事実に基づき、位置（ｘ，ｙ）の輝度Ｉｘｙの振幅αｘｙが、その位置（ｘ，ｙ）に配置された画素Ｐｘｙの画素信号Ｂ１ｘｙ，Ｂ２ｘｙ，Ｂ３ｘｙ，Ｂ４ｘｙから、例えば式（６）により求められる。また、輝度Ｉｘｙの平均値Ｃｘｙが、例えば上述した式（７）により求められる。
【００４５】
そして、Ｃｘｙ，αｘｙにより、輝度Ｉｘｙのコントラストγｘｙが、次式（１０）で求められる。
【数１０】
2004361135.tif 000012
そして、このコントラストγｘｙを各位置（ｘ，ｙ）についてそれぞれ求めれば、撮像素子１０ｅ上におけるコントラストγｘｙの分布γ（ｘ，ｙ）が求まる（以上、図６ステップＳ４’の算出方法。）。
【００４６】
また、それに後続する図６ステップＳ５’における仮判定方法は、次のとおりである。
各コントラストγｘｙは、図７（ｂ）に示すように、それぞれ所定の閾値Ｂと比較される。
そして、閾値Ｂよりも大きいコントラストγｘｙに対応する位置（ｘ，ｙ）の存在領域が、有効測定領域Ｅｄγと仮判定される（以上、図６ステップＳ５’の仮判定方法）。
【００４７】
さらに、本実施形態では、以上２つの仮判定の結果に基づいて、真の有効測定領域Ｅｄが判定される（図６ステップＳ６）。
この判定では、図８に示すように、有効測定領域Ｅｄαと、有効測定領域Ｅｄγとが比較され、両者の重複する領域が求められる。そして、その重複する領域が、真の有効測定領域Ｅｄと判定される。
【００４８】
次に、本実施形態の効果を図９を用いて説明する。
図９は、撮像素子１０ｅ上の各領域を説明する図である。
撮像素子１０ｅ上では、有効干渉縞の形成領域Ｄの外側の細い輪帯状の領域Ｎαには、若干ではあるものの余分な回折光が入射しているので、その領域Ｎαの輝度Ｉｘｎｙｎの振幅αｘｎｙｎは大きいとみなされることがある。
【００４９】
このため、振幅αｘｙに基づいて仮判定された有効測定領域Ｅｄαには、有効干渉縞の形成領域Ｄではないにも拘わらずその領域Ｎαが含まれることがある。つまり、Ｅｄα＝Ｄ＋Ｎαである。
また、撮像素子１０ｅ上では、その形成領域Ｄから外れた領域Ｎγあっても、そこに配置された画素Ｐｘｎｙｎの画素信号Ｂｘｎｙｎのノイズ成分が偶然に小さくなれば、その領域Ｎγの輝度Ｉｘｎｙｎのコントラストγｘｎｙｎは大きいとみなされる。
【００５０】
このため、コントラストγｘｙに基づいて仮判定された有効測定領域Ｅｄγには、有効干渉縞の形成領域Ｄではないにも拘わらずその領域Ｎγが含まれることがある。つまり、Ｅｄγ＝Ｄ＋Ｎγである。
しかし、領域Ｎαは有効測定領域Ｅｄγには含まれず、領域Ｎγは有効測定領域領域Ｅｄαには含まれないので、有効測定領域Ｅｄαと有効測定領域Ｅｄγとの重複領域である有効測定領域Ｅｄからは、領域Ｎαと領域Ｎγとの双方が除外される。
【００５１】
したがって、その有効測定領域Ｅｄは、有効干渉縞の形成領域Ｄに正確に一致する。
以上の結果、本実施形態の干渉測定によれば、第１実施形態の干渉測定よりも判定までの手順が多くなるものの、その有効測定領域の判定精度は高い。
［その他］
なお、上記各実施形態における振幅αｘｙ，平均値Ｃｘｙ，初期位相φｘｙの算出式については、式（１），（２），（３），（４），（５）に基づく他の算出式に代えてもよい。
【００５２】
また、上記各実施形態では、撮像素子１０ｅの有効測定領域Ｅｄα，Ｅｄγ，Ｅｄの判定に、連続する４つの画像データＢ１（ｘ，ｙ），Ｂ２（ｘ，ｙ），Ｂ３（ｘ，ｙ），Ｂ４（ｘ，ｙ）が用いられているが、連続する５つ以上の画像データを用いてその算出精度を向上させてもよい。
例えば、４つの画像データＢ１（ｘ，ｙ），Ｂ２（ｘ，ｙ），Ｂ３（ｘ，ｙ），Ｂ４（ｘ，ｙ）に５つ目の画像データＢ５（ｘ，ｙ）を加えると共に、算出式における”Ｂ１ｘｙ”を”（Ｂ１ｘｙ＋Ｂ５ｘｙ）／２”に置換すれば、それらの算出精度は高まる。
【００５３】
また、判定に必要なパラメータ（αｘｙ，Ｃｘｙ）を算出できるのであれば、不連続に取得された４つ以上の画像データを用いてもよい。
また、上記各実施形態では、被検面２ａの形状の算出に、連続する４つの画像データＢ１（ｘ，ｙ），Ｂ２（ｘ，ｙ），Ｂ３（ｘ，ｙ），Ｂ４（ｘ，ｙ）が用いられているが、連続する５つ以上の画像データを用いてその算出精度を向上させてもよい。
【００５４】
また、形状の算出に必要なパラメータ（φｘｙ）を算出できるのであれば、不連続に取得された４つ以上の画像データを用いてもよい。
また、上記各実施形態では、フリンジスキャンとして直線スキャン（図１０（ａ）参照）を採用したが、図１０（ｂ）に示すようなステップスキャンを採用してもよい。
【００５５】
直線スキャンは、参照光束ＬＲと被検光束ＬＷとの位相差を「線形変化」させ、有効干渉縞の輝度Ｉｘｙを図１０（ａ）に示すように滑らかに変化させるものであるのに対し、ステップスキャンは、参照光束ＬＲと被検光束ＬＷとの位相差をステップ状に変化させ、有効干渉縞の輝度Ｉｘｙを例えば図１０（ｂ）の実線で示すようにステップ状に変化させるものである。
【００５６】
なお、直線スキャンに代えてステップスキャンを採用した場合、振幅αｘｙ，平均値Ｃｘｙ，初期位相φｘｙの算出方法は、そのステップスキャンのパターン、ステップスキャン中における撮像素子１０ｅの信号電荷の蓄積のパターンとに応じたものに変更される。それらのパターンが図１０（ｂ）に示すとおり（すなわち１ステップ及び１回の蓄積時間が１／４周期分ずつ）のときには、算出方法は、例えば以下のようにすればよい。
【００５７】
このとき、撮像素子１０ｅ上において有効干渉縞の形成領域内の位置（ｘ，ｙ）に配置された画素Ｐｘｙから出力される画素信号Ｂ１ｘｙ，Ｂ２ｘｙ，Ｂ３ｘｙ，Ｂ４ｘｙは、各ステップにおける輝度Ｉｘｙを１／４周期（周期Ｔ＝２π／ω）ずつ蓄積した値（長方形の面積）であるので、式（１１），（１２），（１３），（１４）で表される。
【数１１】
2004361135.tif 000013
【数１２】
2004361135.tif 000014
【数１３】
2004361135.tif 000015
【数１４】
2004361135.tif 000016
以上の事実に基づき、振幅αｘｙは、例えば式（１５）により求められる。
【数１５】
2004361135.tif 000017
また、平均値Ｃｘｙ，初期位相φｘｙは、例えば式（１６），（１７）により求められる。
【数１６】
2004361135.tif 000018
【数１７】
2004361135.tif 000019
（以上、ステップスキャンの説明）
また、上記各実施形態の干渉測定装置は、被検面２ａの形状を測定するタイプの干渉測定装置であるが、透過性の被検物の透過波面を測定するタイプの干渉測定装置（干渉計本体１０から射出した後に被検物を透過した測定光束をその被検物の方向へ折り返す反射ミラーを配置している。）にも、本発明は適用可能である。
【００５８】
また、上記各実施形態では、同時に測定される被検物が１つであるとして説明したが、２つ以上の場合（レンズアレイの各単位レンズを一括して測定した場合など）には、次のような手順をコンピュータ３に実行させてもよい。
先ず、判定した有効測定領域Ｅｄから、個々の被検物に対応する個々の有効測定領域（以下、部分領域という。）を認識し、個々の部分領域の重心を算出する。
【００５９】
ここで、個々の部分領域を認識するためには、４隣接法や８隣接法を適用すればよい。
４隣接法とは撮像素子上の１つの画素に着目した場合に、その画素の上、下、左、右の４つの画素を比較してこれらの画素が１つの固まりであるかどうか（同一の部分領域に属するかどうか）を判定する方法であり、８隣接法は、左下、上、右上、右、右下、下、左下、左の８つの画素を比較する方法である。
【００６０】
そして、各部分領域毎に、算出した各重心を中心としてＺｅｒｎｉｋｅ係数などを算出して評価を行う。
このようにすれば、個々の被検物を分離して評価することができる。
なお、上記した有効測定領域の重心の算出や評価は、有効測定領域が１つの場合に行っても構わない。
【００６１】
また、上記各実施形態の干渉測定装置では、制御回路１０ｇの機能の一部又は全部がコンピュータ３の側に搭載されていてもよい。また、コンピュータ３の機能の一部又は全部が制御回路１０ｇの側に搭載されていてもよい。また、制御回路１０ｇ及びコンピュータ３の機能の一部又は全部が手動で行われるよう干渉測定装置が構成されていてもよい。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、撮像素子の有効測定領域を高精度に判定することのできる干渉測定方法及び干渉測定装置が実現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の干渉測定装置の構成図である。
【図２】第１実施形態のコンピュータ３による判定手順を示す動作フローチャートである。
【図３】有効干渉縞上の或る画素Ｐｘｙにおける輝度Ｉｘｙの時間変化を示す図である。
【図４】第１実施形態における有効測定領域Ｅｄαの判定方法を示す図である。
【図５】撮像素子１０ｅ上の各位置（ｘ，ｙ）の輝度Ｉｘｙの変化（直線スキャン中の変化）を示す図である。
【図６】第２実施形態のコンピュータ３による判定手順を示す動作フローチャートである。
【図７】第２実施形態における有効測定領域Ｅｄα，Ｅｄγの仮判定方法を示す図である。
【図８】第２実施形態における有効測定領域Ｅｄの判定方法を示す図である。
【図９】撮像素子１０ｅ上の各領域を説明する図である。
【図１０】フリンジスキャンのバリエーションを示す図である。
【符号の説明】
１  干渉計
２  被検物
２ａ  被検面
３  コンピュータ
４  フィゾーレンズ
１０  干渉計本体
１０ａ  光源
１０ｂ  ビームエキスパンダ
１０ｃ  ビームスプリッタ
１０ｄ  光束径変換光学系
１０ｅ  撮像素子
１０ｆ  移動機構
１０ｇ  制御回路
３ａ  モニタ
３ｂ  入力器
【図１】
2004361135.tif 000020
【図２】
2004361135.tif 000021
【図３】
2004361135.tif 000022
【図４】
2004361135.tif 000023
【図５】
2004361135.tif 000024
【図６】
2004361135.tif 000025
【図７】
2004361135.tif 000026
【図８】
2004361135.tif 000027
【図９】
2004361135.tif 000028
【図１０】
2004361135.tif 000029