(57)【要約】【課題】本発明は、環境変化に起因する誤差の重畳されていない複数の有意な干渉縞の輝度分布データを取得することのできる干渉測定方法を提供する。【解決手段】この干渉測定方法は、互いに位相の異なる干渉縞が同時に複数生起するよう被検面及び参照面に投光すべき光束を互いに投光角度の異なる光束（Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3，Ｌ4）に複数化する手順（１１，１２，１６）と、前記手順により同時に生起した複数の干渉縞をそれぞれ検出する手順（１４，１８，１５）とを含む。よって、環境変化が生じたとしても、同時に生起した複数の干渉縞の輝度分布の間には必要な差異（必要な位相差）しか生じておらず、環境変化に起因する誤差は何ら重畳されない。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに位相の異なる干渉縞が同時に複数生起するよう被検面及び参照面に投光すべき光束を互いに投光角度の異なる光束に複数化する手順と、
前記手順により同時に生起した複数の干渉縞をそれぞれ検出する手順と
を含むことを特徴とする干渉測定方法。
【請求項２】
互いに位相の異なる干渉縞が同時に複数生起するよう被検面及び参照面に投光すべき光束を互いに投光角度の異なる光束に複数化する投光光学系と、
前記同時に生起した複数の干渉縞をそれぞれ検出する検出光学系と
を備えたことを特徴とする干渉計。
【請求項３】
請求項２に記載の干渉計において、
前記投光光学系は、
前記複数化された各光束の投光角度の関係を調整するための角度調整装置を有する
ことを特徴とする干渉計。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載の干渉計において、
前記検出光学系には、
前記複数の干渉縞を分離する分離系と、生起位置の分離された複数の干渉縞を一括に検出する単一の撮像素子とが備えられる
ことを特徴とする干渉計。
【請求項５】
請求項２又は請求項３に記載の干渉計において、
前記検出光学系には、
前記複数の干渉縞を分離する分離系と、生起位置の分離された複数の干渉縞を個別に検出する複数の撮像素子とが備えられる
ことを特徴とする干渉計。
【請求項６】
請求項２〜請求項５の何れか一項に記載の干渉計において、
前記投光光学系には、
単一の光源から射出した前記光束を複数に分岐する分岐系が備えられる
ことを特徴とする干渉計。
【請求項７】
請求項２〜請求項６の何れか一項に記載の干渉計において、
前記投光光学系には、
前記被検面への入射光量分布が前記複数化された各光束の間で一致するようそれら各光束の光路の配置関係を調整する光路調整系が備えられる
ことを特徴とする干渉計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面形状を測定する干渉測定方法及び干渉計に関し、特に、互いに位相の異なる複数の干渉縞の輝度分布データを測定データとして取得する干渉測定方法及び干渉計に関する。
【背景技術】
【０００２】
面形状の高精度な測定に、干渉計を用いた測定（干渉測定）が適用される（非特許文献１など）。
この干渉測定では、測定精度を向上させるために、測定データとして互いに位相の異なる複数の干渉縞の輝度分布データを取得している。
干渉縞の位相を変化（縞走査）させる方法は幾つかあり、参照面から射出した光束（参照光束）と被検面から射出した光束（被検光束）との光路差を、参照面又は被検面を移動させることにより変化させる方法や、光路差を変化させる代わりにそれら光束の波長を変化させる方法などがある。
【０００３】
このような縞走査中に干渉縞の輝度分布を複数回検出すれば、互いに位相の異なる複数の有意な干渉縞の輝度分布データを取得することができる。それら輝度分布データに基づき解析（縞解析）を行えば、参照面の形状を基準とした被検面の形状が高精度に求まる。
【非特許文献１】ダニエルマラカーラ(Daniel Malacara)編,「オプティカル・ショップ・テスティング（Optical Shop Testing）」，第２版,ウィレイ・インターサイエンス（Wiley-Interscience）発行,ｐ.５１０-５１３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、縞走査中に環境変化（振動、空気揺らぎ、光源の出力変化など）が生じると、各輝度分布データの間に不必要な差異が生じ、誤差となる。環境変化に起因するこの誤差は、縞解析により消去することはできない。
そこで本発明は、環境変化に起因する誤差の重畳されていない複数の有意な干渉縞の輝度分布データを取得することのできる干渉測定方法及び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】
【０００５】
請求項１に記載の干渉測定方法は、互いに位相の異なる干渉縞が同時に複数生起するよう被検面及び参照面に投光すべき光束を互いに投光角度の異なる光束に複数化する手順と、前記手順により同時に生起した複数の干渉縞をそれぞれ検出する手順とを含むことを特徴とする。
請求項２に記載の干渉計は、互いに位相の異なる干渉縞が同時に複数生起するよう被検面及び参照面に投光すべき光束を互いに投光角度の異なる光束に複数化する投光光学系と、前記同時に生起した複数の干渉縞をそれぞれ検出する検出光学系とを備えたことを特徴とする。
【０００６】
請求項３に記載の干渉計は、請求項２に記載の干渉計において、前記投光光学系は、前記複数化された各光束の投光角度の関係を調整するための角度調整装置を有することを特徴とする。
請求項４に記載の干渉計は、請求項２又は請求項３に記載の干渉計において、前記検出光学系には、前記複数の干渉縞を分離する分離系と、生起位置の分離された複数の干渉縞を一括に検出する単一の撮像素子とが備えられることを特徴とする。
【０００７】
請求項５に記載の干渉計は、請求項２又は請求項３に記載の干渉計において、前記検出光学系には、前記複数の干渉縞を分離する分離系と、生起位置の分離された複数の干渉縞を個別に検出する複数の撮像素子とが備えられることを特徴とする。
請求項６に記載の干渉計は、請求項２〜請求項５の何れか一項に記載の干渉計において、前記投光光学系には、単一の光源から射出した前記光束を複数に分岐する分岐系が備えられることを特徴とする。
【０００８】
請求項７に記載の干渉計は、請求項２〜請求項６の何れか一項に記載の干渉計において、前記投光光学系には、前記被検面への入射光量分布が前記複数化された各光束の間で一致するようそれら各光束の光路の配置関係を調整する光路調整系が備えられることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、環境変化に起因する誤差の重畳されていない複数の有意な干渉縞の輝度分布データを取得することのできる干渉測定方法及び干渉計が実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
［実施形態］
本実施形態は、干渉計及びそれを用いた干渉測定方法の実施形態である。
先ず、本干渉計の構成を説明する。
干渉計には、図１に示すように、レーザ光源（その波長をλとする。）１１、ビームエキスパンダ１２、投光用ユニット１６、ビームスプリッタ（ハーフミラー）１３、結像レンズ１４、検出用ユニット（請求項における分離系に対応。）１８、撮像装置（請求項における撮像素子に対応。）１５などが備えられる。撮像装置１５から出力されるデータは、不図示の計算機に取り込まれる。
【００１１】
このうち、レーザ光源１１、ビームエキスパンダ１２、及び投光用ユニット１６が請求項における投光光学系に対応し、結像レンズ１４、検出用ユニット１８、撮像装置１５が請求項における検出光学系に対応する。
投光用ユニット１６には、ビームススプリッタ１６１、２つの偏光ビームスプリッタ１６２、１６３、４つの平面反射鏡（第１反射鏡１７１，第２反射鏡１７２，第３反射鏡１７３，第４反射鏡１７４）が備えられる。
【００１２】
このうち、ビームスプリッタ１６１、及び偏光ビームスプリッタ１６２，１６３が請求項における分岐系に対応する。
第１反射鏡１７１、第２反射鏡１７２、第３反射鏡１７３、第４反射鏡１７４のうち少なくとも３つは、不図示のステージ（請求項における角度調整装置に対応。）に支持されており、その姿勢が調整可能である。このステージは、光学素子のアライメント用などに一般に用いられる高精度なステージである。
【００１３】
以上の各要素を備えた本干渉計に、被検物１とフィゾー部材２とがセットされる。
次に、本干渉計における各光束の振る舞いを説明する。
図１に示すように、レーザ光源１１から射出した光束は、ビームエキスパンダ１２によって適切なサイズの径の平行光束に変換された後、投光用ユニット１６内のビームスプリッタ１６１に入射する。
【００１４】
ビームスプリッタ１６１に入射した光束は、反射光と透過光との２つの光束に分岐され、一方の光束及び他方の光束は、偏光ビームスプリッタ１６２，１６３にそれぞれ入射する。
偏光ビームスプリッタ１６２に入射した光束は、その偏光方向に応じて反射光と透過光との２つの光束（以下、第１光束Ｌ1，第２光束Ｌ2とする。）に分岐され、第１光束Ｌ1及び第２光束Ｌ2は、第１反射鏡１７１の反射面１７１ａ及び第２反射鏡１７２の反射面１７２ａにそれぞれ入射する。
【００１５】
偏光ビームスプリッタ１６３に入射した光束も、その偏光方向に応じて反射光と透過光との２つの光束（以下、第３光束Ｌ3，第４光束Ｌ4とする。）に分岐され、第３光束Ｌ3及び第４光束Ｌ4は、第３反射鏡１７３の反射面１７３ａ及び第４反射鏡１７４の反射面１７４ａにそれぞれ入射する。
第１光束Ｌ1、第２光束Ｌ2は、反射面１７１ａ，１７２ａをそれぞれ反射し、偏光ビームスプリッタ１６２に再入射し、その後、ビームスプリッタ１６１に入射する。
【００１６】
第３光束Ｌ3、第４光束Ｌ4は、反射面１７３ａ，１７４ａをそれぞれ反射し、偏光ビームスプリッタ１６３に再入射し、その後、ビームスプリッタ１６１に入射する。
ビームスプリッタ１６１に入射した第１光束Ｌ1、第２光束Ｌ2、第３光束Ｌ3、第４光束Ｌ4は、ビームスプリッタ１３を透過又は反射（図１では透過）した後、フィゾー部材２に対し入射する。
【００１７】
第１光束Ｌ1の一部の光束Ｌ1r、第２光束Ｌ2の一部の光束Ｌ2r、第３光束Ｌ3の一部の光束Ｌ3r、第４光束Ｌ4の一部の光束Ｌ4rは、フィゾー部材２の参照面ｒにて反射し、参照面ｒの形状に応じた波面となってビームスプリッタ１３に戻る（以下、これらの光束Ｌ1r，Ｌ2r，Ｌ3r，Ｌ4rを、それぞれ「第１参照光束」、「第２参照光束」、「第３参照光束」、「第４参照光束」と称す。）。
【００１８】
第１光束Ｌ1の他の一部の光束Ｌ1o、第２光束Ｌ2の他の一部の光束Ｌ2o、第３光束Ｌ3の他の一部の光束Ｌ3o、第４光束Ｌ4の他の一部の光束Ｌ4oは、フィゾー部材２を透過した後に、参照面ｒへの入射角度と同角度で被検物１の被検面ｏに入射する。
被検面ｏに入射した光束Ｌ1o，Ｌ2o，Ｌ3o，Ｌ4oは、被検面ｏにて反射し、被検面ｏの形状に応じた波面となってフィゾー部材２を介しビームスプリッタ１３に戻る（以下、これらの光束Ｌ1o，Ｌ2o，Ｌ3o，Ｌ4oを、それぞれ「第１被検光束」、「第２被検光束」、「第３被検光束」、「第４被検光束」と称す。）。
【００１９】
因みに、このように、被検物１とフィゾー部材２とが光路に並べて挿入された本干渉計は、フィゾー型干渉計である。
ビームスプリッタ１３に戻った第１参照光束Ｌ1r及び第１被検光束Ｌ1o（＝第１光束Ｌ1）は、結像レンズ１４及び検出用ユニット１８（詳細は後述）を順に介して撮像装置１５に入射し、干渉縞Ｓ1を生成する。
【００２０】
ビームスプリッタ１３に戻った第２参照光束Ｌ2r及び第２被検光束Ｌ2o（＝第２光束Ｌ2）も、結像レンズ１４及び検出用ユニット１８（詳細は後述）を順に介して撮像装置１５に入射し、干渉縞Ｓ2を生成する。
ビームスプリッタ１３に戻った第３参照光束Ｌ3r及び第３被検光束Ｌ3o（＝第３光束Ｌ3）も、結像レンズ１４及び検出用ユニット１８（詳細は後述）を順に介して撮像装置１５に入射し、干渉縞Ｓ3を生成する。
【００２１】
ビームスプリッタ１３に戻った第４参照光束Ｌ4r及び第４被検光束Ｌ4o（＝第４光束Ｌ4）も、結像レンズ１４及び検出用ユニット１８（詳細は後述）を順に介して撮像装置１５に入射し、干渉縞Ｓ4を生成する。
撮像装置１５内の撮像素子の撮像面（不図示）は、結像レンズ１４に関し被検面ｏと共役な位置に配置される。
【００２２】
この撮像面上に生起する干渉縞Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3，Ｓ4の輝度分布は、それぞれ参照面ｒを基準とした被検面ｏの形状の情報を含む。撮像装置１５から不図示の計算機に出力されるデータは、これらの干渉縞Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3，Ｓ4の輝度分布データである。
次に、本干渉計の各部の詳細について説明する。
先ず、本干渉計において、第１反射鏡１７１の配置角度θ1（第１光束Ｌ1の反射面１７１ａに対する入射角度）、第２反射鏡１７２の配置角度θ2（第２光束Ｌ2の反射面１７２ａに対する入射角度）、第３反射鏡１７３の配置角度θ3（第３光束Ｌ3の反射面１７３ａに対する入射角度）、第４反射鏡１７４の配置角度θ4（第４光束Ｌ4の反射面１７４ａに対する入射角度）は、式（１）を満たす。
２ｋｄ（cosθ2−cosθ1）＝π／２，
２ｋｄ（cosθ3−cosθ1）＝π，
２ｋｄ（cosθ4−cosθ1）＝３π／２  ・・・（１）
但し、ｋは光源１１から射出される光束の波数（ｋ＝２π／λ），ｄは参照面ｒと被検面ｏとの間の光学的距離である。
【００２３】
因みに、光源１１の波長λの一般的な値、干渉計の各部のサイズの一般的な値を考慮すると、この式（１）を満たすようなθ1，θ2，θ3，θ4の間の差異は僅かである（最大で数分程度）。
このため、図１においては、第１反射鏡１７１の配置角度θ1、第２反射鏡１７２の配置角度θ2、第３反射鏡１７３の配置角度θ3、第４反射鏡１７４の配置角度θ4は、何れも「０」であるかのごとく示した。
【００２４】
なお、第１反射鏡１７１の配置角度がθ1、第２反射鏡１７２の配置角度がθ2、第３反射鏡１７３の配置角度がθ3、第４反射鏡１７４の配置角度がθ4であるとき、参照面ｒ及び被検面ｏに対する第１光束Ｌ1の入射角度、参照面ｒ及び被検面ｏに対する第２光束Ｌ2の入射角度、参照面ｒ及び被検面ｏに対する第３光束Ｌ3の入射角度、参照面ｒ及び被検面ｏに対する第４光束Ｌ4の入射角度も、それぞれθ1，θ2，θ3，θ4と表せる（図２（ａ）参照）。
【００２５】
式（１）によれば、これらの入射角度θ1，θ2，θ3，θ4は互いに異なる。
また、θ1，θ2，θ3，θ4が互いに異なれば、図２（ｂ）に示すように、結像レンズ１４による第１光束Ｌ1の集光点Ｆ1と、結像レンズ１４による第２光束Ｌ2の集光点Ｆ2と、結像レンズ１４による第３光束Ｌ3の集光点Ｆ3と、結像レンズ１４による第４光束Ｌ4の集光点Ｆ4とがずれる。
【００２６】
本干渉計では、これら集光点Ｆ1，Ｆ2，Ｆ3，Ｆ4が図３（ａ）に示すとおり二次元的に分布するよう、第１反射鏡１７１、第２反射鏡１７２、第３反射鏡１７３、第４反射鏡１７４の各傾斜方向はそれぞれ適切に選定される。
また、式（１）によれば、干渉縞Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3，Ｓ4の間に生じる位相差は、π／２，π，３π／２となる。以下、理由を示す。
【００２７】
先ず、第ｎ反射鏡の配置角度がθnであるとき、図２（ａ）に示すように、第ｎ参照光束Ｌnrと第ｎ被検光束Ｌnoとの光路差は、２ｋｄcosθnで表される。
よって、第ｎ光束Ｌnによる干渉縞Ｓnの輝度分布Ｉn（ｘ，ｙ）は、式（２）のとおり表される。
Ｉn(x,y)＝Ｉ0(x,y)＋Ａ0(x,y)cos［ψ0(x,y)−ψr(x,y)＋２ｋｄcosθn］  ・・・（２）
但し、ψ0（ｘ，ｙ）は被検面ｏの形状、ψr（ｘ，ｙ）は参照面ｒの形状、Ｉ0は輝度分布の０次成分、Ａ0は輝度振幅である。
【００２８】
よって、干渉縞Ｓ1の輝度分布Ｉ1（ｘ，ｙ）、干渉縞Ｓ2の輝度分布Ｉ2（ｘ，ｙ）、干渉縞Ｓ3の輝度分布Ｉ3（ｘ，ｙ）、干渉縞Ｓ4の輝度分布Ｉ4（ｘ，ｙ）は、それぞれ式（３）のとおり表される。
Ｉ1(x,y)＝Ｉ0(x,y)＋Ａ0(x,y)cos［ψ0(x,y)−ψr(x,y)＋２ｋｄcosθ1］，
Ｉ2(x,y)＝Ｉ0(x,y)＋Ａ0(x,y)cos［ψ0(x,y)−ψr(x,y)＋２ｋｄcosθ2］，
Ｉ3(x,y)＝Ｉ0(x,y)＋Ａ0(x,y)cos［ψ0(x,y)−ψr(x,y)＋２ｋｄcosθ3］，
Ｉ4(x,y)＝Ｉ0(x,y)＋Ａ0(x,y)cos［ψ0(x,y)−ψr(x,y)＋２ｋｄcosθ4］  ・・・（３）
この式（３）に式（１）を代入すると、干渉縞Ｓ1と干渉縞Ｓ2との位相差はπ／２となり、干渉縞Ｓ1と干渉縞Ｓ3との位相差はπとなり、干渉縞Ｓ1と干渉縞Ｓ4との位相差は３／２πとなることが分かる。
【００２９】
次に、検出用ユニット１８について詳細に説明する。
検出用ユニット１８は、図３（ａ），（ｂ）に示すとおり、四角錐状の分離素子１８ｓと、４つの平面反射鏡１８１，１８２，１８３，１８４とからなる。
分離素子１８ｓにおいて、四角錐の４側面に相当する面１８ｓ1，１８ｓ2，１８ｓ3，１８ｓ4がそれぞれ反射面となっている。
【００３０】
分離素子１８ｓの姿勢は、これら反射面１８ｓ1，１８ｓ2，１８ｓ3，１８ｓ4が結像レンズ１４の側を向くよう設定される。
これら反射面１８ｓ1，１８ｓ2，１８ｓ3，１８ｓ4の略中心に、結像レンズ１４から射出した第１光束Ｌ1の集光点Ｆ1，第２光束Ｌ2の集光点Ｆ2，第３光束Ｌ3の集光点Ｆ3，第４光束Ｌ4の集光点Ｆ4がそれぞれ位置する。
【００３１】
反射面１８ｓ1，１８ｓ2，１８ｓ3，１８ｓ4は、第１光束Ｌ1、第２光束Ｌ2、第３光束Ｌ3、第４光束Ｌ4をそれぞれ異なる方向に偏向する。
平面反射鏡１８１，１８２，１８３，１８４は、それら第１光束Ｌ1、第２光束Ｌ2、第３光束Ｌ3、第４光束Ｌ4を図３（ｂ）に示すとおり撮像装置１５の方向に偏向する。
このような検出用ユニット１８の働きにより、図４に示すとおり、第１光束Ｌ1による干渉縞Ｓ1と、第２光束Ｌ2による干渉縞Ｓ2と、第３光束Ｌ3による干渉縞Ｓ3と、第４光束Ｌ4による干渉縞Ｓ4とが撮像装置１５の撮像面１５ａ上で確実に分離される。
【００３２】
次に、本干渉計を用いた干渉測定について説明する。
干渉測定では、以上の本干渉計が駆動される。
不図示の計算機は、本干渉計の撮像装置１５から同じタイミングで出力される１つの輝度分布データを取り込み、その輝度分布データから干渉縞Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3，Ｓ4の輝度分布データを個別に抽出する。
【００３３】
ここで、干渉縞Ｓ1，Ｓ2の位相差、干渉縞Ｓ1，Ｓ3の位相差、干渉縞Ｓ1，Ｓ4の位相差は、上述した式（１）によってそれぞれπ／２，π，３π／２に設定されている。
計算機は、このような位相差を有した干渉縞Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3，Ｓ4の輝度分布データに対し、それらに適した縞解析（例えば、４バケット法などの周知の縞解析）を施す。
この縞解析によれば、参照面ｒを基準とした被検面ｏの形状（ψ0（ｘ，ｙ）−ψr（ｘ，ｙ））を、波数ｋ，輝度分布の０次成分Ｉ0（ｘ，ｙ），輝度振幅Ａ0（ｘ、ｙ）に依らず、高精度に求めることができる。
【００３４】
次に、本干渉計及び干渉測定方法の効果を説明する。
本干渉計には、投光用ユニット１６などの投光光学系が備えられ、被検面ｏ及び参照面ｒに投光すべき光束が互いに投光角度の異なる光束Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3，Ｌ4に複数化されている。これによって、互いに位相の異なる複数の干渉縞Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3，Ｓ4が同時に生起する。
【００３５】
また、本干渉計には、検出用ユニット１８などの検出光学系が備えられ、同時に生起した干渉縞Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3，Ｓ4の輝度分布がそれぞれ検出される。
よって、本干渉計に環境変化が生じたとしても、同時に生起した干渉縞Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3，Ｓ4の輝度分布データの間には必要な差異（必要な位相差）しか生じておらず、環境変化に起因する誤差は何ら重畳されない。
【００３６】
つまり、本干渉計を用いた干渉測定により取得される干渉縞Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3，Ｓ4の輝度分布データは、環境変化に起因する誤差の重畳されていない複数の有意な干渉縞のデータである。
したがって、本干渉測定によれば、参照面ｒを基準とした被検面ｏの形状は、干渉計の環境変化の影響を受けることなく高精度に求まる。
【００３７】
また、本干渉計においては、第１反射鏡１７１、第２反射鏡１７２、第３反射鏡１７３、第４反射鏡１７４のうち少なくとも３つの姿勢が調整可能であるので、光束Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3，Ｌ4の被検面ｏに対する入射角度（投光角度）の関係は、調整可能である。
よって、参照面ｒと被検面ｏとの間の光学的距離ｄや光源１１の波長λなどが各種に変更された場合にも、本干渉計は式（１）を満足させて同様の効果を得ることができる。
【００３８】
また、本干渉計においては、複数の干渉縞Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3，Ｓ4の生起位置を分離する検出用ユニット１８が備えられ、干渉縞Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3，Ｓ4を一括に検出する単一の撮像装置１５とが備えられるので、撮像装置１５の点数は最小に抑えられている。
また、本干渉計においては、単一の光源１１から射出した光束を複数に分岐する投光用ユニット１６が備えられるので、光源１１の特性によって決まるパラメータ（波数ｋ、輝度分布の０次成分Ｉ0、輝度振幅Ａ0）を複数の干渉縞Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3，Ｓ4の間でより確実に共通化することができる。つまり、本干渉計は、被検面ｏの形状を高精度に求めるために必要な複数の有意な輝度分布データを、より確実に取得することができる。
【００３９】
［実施形態の変形例］
なお、本干渉計においては、図５に示すとおり、被検面ｏ及び参照面ｒと投光用ユニット１６との間に結像レンズ（請求項における光路調整系に対応。）１９を挿入し、結像レンズ１９に関し被検面ｏと反射面１７１ａ、被検面ｏと反射面１７２ａ、被検面ｏと反射面１７３ａ、被検面ｏと反射面１７４ａをそれぞれ共役関係に設定するとよい。
【００４０】
以下、その理由を説明する。ここでは、図６に基づいて代表する２つの反射面１７１ａ，１７２ａ、２つの光束Ｌ1，Ｌ2、２つの干渉縞Ｓ1，Ｓ2について説明する（他の２つの反射面，他の２つの光束、他の２つの干渉縞も同様のことが当てはまる。）。
反射面１７１ａ，１７２ａは、共通の光源１１からの光束によって照明されるので、その光束にたとえ強度斑が生じていたとしても、図６（ａ），（ｂ）の上部に示すように、反射面１７１ａの入射光量分布Ｄ１と反射面１７２ａの入射光量分布Ｄ２とは、略等しい。
【００４１】
但し、結像レンズ１９が挿入されていないときには、図６（ａ）に示すように、光束Ｌ1と光束Ｌ2とは少しずつずれて進行し、被検面ｏ上ではずれる。よって、図６（ａ）の下部に示すように、光束Ｌ1の被検面ｏに対する入射光量分布Ｄ１’と、光束Ｌ2の被検面ｏに対する入射光量分布Ｄ２’とは、異なる。
一方、結像レンズ１９が挿入されているときにも、図６（ｂ）に示すように、光束Ｌ1と光束Ｌ2とは少しずつずれて進行するが、結像レンズ１９の作用によって、被検面ｏ上では重なる。よって、図６（ｂ）の下部に示すように、光束Ｌ1の被検面ｏに対する入射光量分布Ｄ１’と、光束Ｌ2の被検面ｏに対する入射光量分布Ｄ２’とは、一致する（つまり、被検面ｏ上の同じ位置の入射光量が光束Ｌ1と光束Ｌ2との間で一致する。）。
【００４２】
このように、入射光量分布Ｄ１’，Ｄ２’が一致すれば、光束Ｌ1による干渉縞Ｓ1と光束Ｌ2による干渉縞Ｓ2との間の輝度分布の０次成分Ｉ0（ｘ，ｙ）をより確実に共通化することができる。
その結果、被検面ｏの形状を高精度に求めるために必要な複数の有意な輝度分布データを、より確実に取得することができる。
【００４３】
なお、言うまでもないが、光源１１から射出される光束の強度斑が十分に小さいときには、ここで述べた結像レンズ１９不要である。
また、本干渉計においては、偏光ビームスプリッタ１６２又は１６３（図１，図５参照）の代わりにビームスプリッタ（ハーフミラー）を用いてもよい。
また、本干渉計においては、図１、図５に示した分岐系（ビームスプリッタ１６１、偏光ビームスプリッタ１６２，１６３）に代えて、図７に示すように、それらの機能を併せ持った単一のプリズム２６１が適用されてもよい。図７では、このようなプリズム２６１を適用した投光用ユニットを符号２６で示した。
【００４４】
また、本干渉計においては、図１、図５、図７に示した投光用ユニット１６，２６、図１、図５に示した検出用ユニット１８の少なくとも１つは、汎用の干渉計に対し挿脱可能に構成されていてもよい。このようなユニットを用意しておけば、汎用の干渉計を本干渉計として利用することが可能になる。
また、本干渉計においては、図３に示した検出用ユニット１８に代えて、図８に示す検出用ユニット２８が適用されてもよい。
【００４５】
この検出用ユニット２８が適用されるときには、結像レンズ１４から射出した第１光束Ｌ1の集光点Ｆ1，第２光束Ｌ2の集光点Ｆ2，第３光束Ｌ3の集光点Ｆ3，第４光束Ｌ4の集光点Ｆ4が図８（ａ）に示すとおり一次元的に分布するよう、光源１１からの光束に対する第１反射鏡１７１、第２反射鏡１７２、第３反射鏡１７３、第４反射鏡１７４の各傾斜方向はそれぞれ適切に選定される。
【００４６】
検出用ユニット２８は、図８（ａ），（ｂ）に示すとおり、分離素子２８ｓと、４つの平面反射鏡２８１，２８２，２８３，２８４とからなる。
分離素子２８ｓは、互いに異なる方向に傾斜し、かつ一列に並ぶ４つの反射面２８ｓ1，２８ｓ2，２８ｓ3，２８ｓ4を有する。
分離素子２８ｓの姿勢は、４つの反射面２８ｓ1，２８ｓ2，２８ｓ3，２８ｓ4が結像レンズ１４の側を向くよう設定される。
【００４７】
分離素子２８ｓの反射面２８ｓ1，２８ｓ2，２８ｓ3，２８ｓ4の略中心に、集光点Ｆ1，Ｆ2，Ｆ3，Ｆ4がそれぞれ位置する。
反射面２８ｓ1，２８ｓ2，２８ｓ3，２８ｓ4は、第１光束Ｌ1、第２光束Ｌ2、第３光束Ｌ3、第４光束Ｌ4をそれぞれ異なる方向に偏向する。平面反射鏡２８１，２８２，２８３，２８４は、それらの第１光束Ｌ1、第２光束Ｌ2、第３光束Ｌ3、第４光束Ｌ4を図８（ｂ）に示すとおり撮像装置１５の方向に偏向する。
【００４８】
このような検出用ユニット２８も、図３に示した検出用ユニット１８と同様の働きをする。
また、本干渉計には、撮像装置１５が１つしか備えられないとしたが、図９（ａ），（ｂ）に示すように、干渉縞Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3，Ｓ4を個別に検出する複数の撮像装置１５が備えられてもよい。その場合、図３に示した平面反射鏡１８１，１８２，１８３，１８４や、図８に示した平面反射鏡２８１，２８２，２８３，２８４は省略可能である。
【００４９】
また、本干渉計は、同時に生起する干渉縞の数が「４」とされたが、被検面ｏの形状算出に要求される精度に応じて、「２」，「３」，又は「５以上の数」とされてもよい。
但し、波数ｋ，輝度分布の０次成分Ｉ0（ｘ，ｙ），輝度振幅Ａ0（ｘ、ｙ）に依らず高精度に形状算出をするためには、干渉縞の数は「３以上の数」である必要がある。
因みに、その数が「３」であるときには、検出用ユニット内の分離素子として、図１０に示すような三角錐状の分離素子３８ｓ（反射面の数が「３」）を用いることができる。
【００５０】
また、同時に生起する各干渉縞Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3，Ｓ4の位相差は、π／２、π、３π／２，２πに設定されたが、干渉縞の数が「５」であるときには、例えば、π／２、π、３π／２，２π，５π／２（つまり、π／２の整数倍）に設定される。
或いは、各干渉縞の位相差は、π／２の整数倍以外に設定されてもよい。但し、π／２の整数倍に設定された方が、縞解析の演算が簡単になるので都合がよい。
【００５１】
また、図１、図５では、複数の光束Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3，Ｌ4の光路が同一平面上に配置されたが、同一平面上に配置されていなくてもよい。
また、本干渉測定方法では、光束Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3，Ｌ4の強度が共通である（輝度分布の０次成分Ｉ0（ｘ，ｙ）が干渉縞Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3，Ｓ4の間で共通）とみなしたが、それらを別途測定し、その測定結果に基づく補正演算を、上述した縞解析に加えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本干渉計の構成図である。
【図２】（ａ）は、被検面ｏと参照面ｒとの間隔ｄ、被検面ｏへの第ｎ光束の入射角度θnを示す図である。（ｂ）は、光束Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3，Ｌ4の集光点Ｆ1，Ｆ2，Ｆ3，Ｆ4の関係を示す図である。
【図３】（ａ）は、検出用ユニット１８を結像レンズ１４の側から見た側面図である。（ｂ）は、検出用ユニット１８の斜視図である。
【図４】撮像面１５ａ上における干渉縞Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3，Ｓ4の配置関係を示す図である。
【図５】結像レンズ１９を挿入した本干渉計の構成図である。
【図６】（ａ）は、結像レンズ１９を挿入していない状態の反射面１７１ａ，１７２ａと被検面ｏとの光学的関係を示す概念図である。（ｂ）は、結像レンズ１９を挿入した状態の反射面１７１ａ，１７２ａと被検面ｏとの光学的関係を示す概念図である。
【図７】投光用ユニット１６に代えて本干渉計に適用可能なプリズム２６１の周辺の構成図である。
【図８】（ａ）は、検出用ユニット１８に代えて本干渉計に適用可能な検出用ユニット２８を結像レンズ１４の側から見た側面図である。（ｂ）は、その検出用ユニット２８の斜視図である。
【図９】（ａ）は、複数の撮像装置１５と分離素子１８ｓとからなる検出光学系を示す側面図（結像レンズ１４の側から見た側面図）である。（ｂ）は、複数の撮像素子１５と分離素子２８ｓとからなる検出光学系を示す側面図（結像レンズ１４の側から見た側面図）である。
【図１０】同時に生起する干渉縞の数が３であるときに適用可能な分離素子３８ｓの斜視図である。
【符号の説明】
【００５３】
１  被検物
２  フィゾー部材
１１  レーザ光源
１２  ビームエキスパンダ
１６  投光用ユニット
１３，１６１  ビームスプリッタ
１４  結像レンズ
１８  検出用ユニット
１５  撮像装置
１６２，１６３  偏光ビームスプリッタ
１７１  第１反射鏡
１７２  第２反射鏡
１７３  第３反射鏡
１７４  第４反射鏡
１７１ａ，１７２ａ，１７３ａ，１７４ａ  反射面
【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】
2005249575.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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