(57)【要約】【課題】光の干渉を利用して被測定面の形状を測定する際に、参照面の形状精度に拘わらず、被測定面の形状を高精度に測定する。【解決手段】被測定物Ｗ（被測定面）が配置される光路（被測定面用光路）Ｂを、第１のビームスプリッタ１２で分光された光が被測定物Ｗを通ることなく第３のビームスプリッタ１５に至る光路（第１測定用光路）と、前記分光された光が被測定物Ｗを通った後に第３のビームスプリッタ１５に至る光路（第２測定用光路）とに切り換え、測定を行う。そして、参照面が配置される光路Ａと第１測定用光路を通った光の干渉によって得られる測定結果と、光路Ａと第２測定用光路を通った光の干渉によって得られる測定結果とに基づき、被測定物Ｗの形状を算出する。【選択図】      図１
2005233767.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射された光を分光手段で分光し、その分光された光を参照面が配置される参照面用光路と被測定面が配置される被測定面用光路を通らせた後に重合手段で再び重ね合わせ、前記光を重ね合わせた時に生じる光の干渉を利用して、前記被測定面の形状を測定する測定装置において、
前記被測定面用光路を、前記分光手段で分光された光が前記被測定面を通ることなく前記重合手段に至る第１の光路と、前記分光手段で分光された光が前記被測定面を通った後に前記重合手段に至る第２の光路とに切り換える光路切換手段と、
前記被測定面用光路が前記第１の光路の場合に、前記参照面用光路と前記被測定面用光路を通った光の干渉によって得られる測定結果と、前記被測定面用光路が前記第２の光路の場合に、前記参照面用光路と前記被測定面用光路を通った光の干渉によって得られる測定結果とに基づき、前記被測定面の形状を算出する演算手段とを備えたことを特徴とする測定装置。
【請求項２】
前記光路切換手段は、入射した光を反射する反射面を有する光学部材であって、
前記光学部材は、前記第１の光路において、前記分光手段で分光された光が前記重合手段に直接反射されるように配置され、前記第２の光路において、前記分光手段で分光された光が前記被測定面を通った後に前記重合手段に反射されるように配置され、
前記光学部材は、前記第１の光路と第２の光路において、前記光を同一面にて反射させるように配置されることを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
光源から出射された光を分光手段で分光し、その分光された光を参照面が配置される参照面用光路と被測定面が配置される被測定面用光路を通らせた後に重合手段で再び重ね合わせ、前記光を重ね合わせた時に生じる光の干渉を利用して、前記被測定面の形状を測定する測定方法において、
前記分光手段で分光された光が前記被測定面を通ることなく前記重合手段に至るように前記被測定面用光路を形成し、その被測定面用光路と前記参照面用光路を通った光の干渉を利用して測定を行う第１の測定ステップと、
前記分光手段で分光された光が前記被測定面を通った後に前記重合手段に至るように前記被測定面用光路を形成し、その被測定面用光路と前記参照面用光路を通った光の干渉を利用して測定を行う第２の測定ステップと、
前記第１の測定ステップで得られる測定結果と前記第２の測定ステップで得られる測定結果とに基づき、前記被測定面の形状を算出する演算ステップとを備えたことを特徴とする測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光の干渉を利用して被測定面の形状を測定する測定装置、及び測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、高精度なガラス部品などの形状を測定する方法として、参照面に当てられた光と被測定面に当てられた光とを干渉させて干渉縞を生じさせ、その干渉縞から参照面を基準とした被測定面の形状を測定する方法が知られている。この測定方法を実現する装置としては、マッハツェンダー式の干渉計が広く用いられている（例えば、非特許文献１参照）。マッハツェンダー式の干渉計は、光源から出射された光を分光して別々の光路を通らせ、その別々の光路を通った光を重ね合わせた時に生じる光の干渉を利用して、被測定面の形状を測定するものである。
【非特許文献１】末田  哲夫、「オプトロニクス活用のための光学部品の使い方と留意点（増補改訂版）」、株式会社オプトロニクス社、平成２年５月２１日、ｐ．２９２−２９４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、干渉計は、前述のように、参照面と被測定面とを比較し、参照面を基準として被測定面の形状を測定するものである。そのため、干渉計の測定精度は、参照面の形状精度に依存することとなり、参照面の形状精度以上の測定を行うことが出来ないという問題がある。即ち、参照面の形状精度が低ければ、測定精度も低くなってしまうことから、高精度な測定を行うためには、形状精度の高い参照面が必要とされる。
【０００４】
この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、参照面の形状精度に拘わらず、被測定面の形状を高精度に測定することができる測定装置、及び測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、光源から出射された光を分光手段で分光し、その分光された光を参照面が配置される参照面用光路と被測定面が配置される被測定面用光路を通らせた後に重合手段で再び重ね合わせ、前記光を重ね合わせた時に生じる光の干渉を利用して、前記被測定面の形状を測定する測定装置において、前記被測定面用光路を、前記分光手段で分光された光が前記被測定面を通ることなく前記重合手段に至る第１の光路と、前記分光手段で分光された光が前記被測定面を通った後に前記重合手段に至る第２の光路とに切り換える光路切換手段と、前記被測定面用光路が前記第１の光路の場合に、前記参照面用光路と前記被測定面用光路を通った光の干渉によって得られる測定結果と、前記被測定面用光路が前記第２の光路の場合に、前記参照面用光路と前記被測定面用光路を通った光の干渉によって得られる測定結果とに基づき、前記被測定面の形状を算出する演算手段とを備えたことを要旨とする。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の測定装置において、前記光路切換手段は、入射した光を反射する反射面を有する光学部材であって、前記光学部材は、前記第１の光路において、前記分光手段で分光された光が前記重合手段に直接反射されるように配置され、前記第２の光路において、前記分光手段で分光された光が前記被測定面を通った後に前記重合手段に反射されるように配置され、前記光学部材は、前記第１の光路と第２の光路において、前記光を同一面にて反射させるように配置されることを要旨とする。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、光源から出射された光を分光手段で分光し、その分光された光を参照面が配置される参照面用光路と被測定面が配置される被測定面用光路を通らせた後に重合手段で再び重ね合わせ、前記光を重ね合わせた時に生じる光の干渉を利用して、前記被測定面の形状を測定する測定方法において、前記分光手段で分光された光が前記被測定面を通ることなく前記重合手段に至るように前記被測定面用光路を形成し、その被測定面用光路と前記参照面用光路を通った光の干渉を利用して測定を行う第１の測定ステップと、前記分光手段で分光された光が前記被測定面を通った後に前記重合手段に至るように前記被測定面用光路を形成し、その被測定面用光路と前記参照面用光路を通った光の干渉を利用して測定を行う第２の測定ステップと、前記第１の測定ステップで得られる測定結果と前記第２の測定ステップで得られる測定結果とに基づき、前記被測定面の形状を算出する演算ステップとを備えたことを要旨とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、参照面の形状精度に拘わらず、被測定面の形状を高精度に測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（第１の実施形態）
以下、本発明を、光の干渉を利用して被測定物Ｗの平面形状（平面度）を測定する測定装置１０に具体化した第１の実施形態を図１及び図２に基づき説明する。図１〜図４では、測定に用いる光の光路を実線矢印で示し、矢印の方向が光の進む方向を示している。
【００１０】
本実施形態の測定装置１０は、光源１１と、分光手段としての第１のビームスプリッタ１２と、参照面とされる第２のビームスプリッタ１３と、光路切換手段（光学部材）としての偏光ビームスプリッタ１４と、重合手段としての第３のビームスプリッタ１５とを備えている。また、測定装置１０は、１／４波長板１６と、受光素子１７と、コンピュータ１８とを備えている。本実施形態では、受光素子１７とコンピュータ１８によって演算手段が構成されている（各図において破線で囲む）。なお、以下の説明では、前記各ビームスプリッタ１２〜１５と、１／４波長板１６を光学素子とも言う。
【００１１】
光源１１は、ヘリウムネオンレーザ光（λ＝６３２．８ｎｍ（ランダム偏光光又は直線偏光光））を出射する光源とされている。第１のビームスプリッタ１２は、光源１１から出射された光を入射するように配置されている。第１のビームスプリッタ１２は、ハーフミラーとして機能するように薄膜（誘電体膜、金属膜、ハイブリッド膜など）が蒸着された反射透過面１２ａを有し、入射した光を反射光と透過光に分光（分離）するようになっている。本実施形態では、分光された反射光が参照面用光路としての光路Ａを通る光となり、分光された透過光が被測定面用光路としての光路Ｂを通る光となる。
【００１２】
第２のビームスプリッタ１３は、第１のビームスプリッタ１２で反射された反射光を入射するように配置されている。第２のビームスプリッタ１３は、第１のビームスプリッタ１２と同様に反射透過面１３ａを有し、入射した光を反射光と透過光に分光するようになっている。本実施形態では、第２のビームスプリッタ１３の反射透過面１３ａを参照面として測定を行うようになっている。
【００１３】
偏光ビームスプリッタ１４は、第１のビームスプリッタ１２を透過した透過光を入射するように配置されている。偏光ビームスプリッタ１４は、偏光分離機能を有する薄膜（誘電体多層膜など）が蒸着された反射面としての反射透過面１４ａを有し、入射した光をｓ偏光（水平方向に振動する光）の反射光とｐ偏光（垂直方向に振動する光）の透過光に分光するようになっている。１／４波長板１６は、偏光ビームスプリッタ１４と被測定物Ｗとの間であって、偏光ビームスプリッタ１４を透過した透過光を入射するように配置されている。
【００１４】
第３のビームスプリッタ１５は、第２のビームスプリッタ１３で反射された反射光と偏光ビームスプリッタ１４で反射された反射光とを入射するように配置されている。第３のビームスプリッタ１５は、第１，第２のビームスプリッタ１２，１３と同様に反射透過面１５ａを有している。第３のビームスプリッタ１５では、第２のビームスプリッタ１３で反射された反射光が反射透過面１５ａで反射され、偏光ビームスプリッタ１４で反射された反射光が反射透過面１５ａを透過し、前記両光が重ね合わされるようになっている。
【００１５】
受光素子（例えば、ＣＣＤカメラ）１７は、第３のビームスプリッタ１５で重ね合わされた光を受光するように配置されている。受光素子１７には、光路Ａと光路Ｂを通った光の光路差に応じた干渉縞が捉えられるようになっている。また、受光素子１７には、コンピュータ１８が接続されている。受光素子１７は、受光した光を電気信号に変換し、その電気信号がコンピュータ１８に出力されるようになっている。コンピュータ１８は、電気信号を入力し、受光素子１７で捉えられた干渉縞を解析処理するようになっている。
【００１６】
そして、本実施形態の測定装置１０では、偏光ビームスプリッタ１４が、第１のビームスプリッタ１２を透過した光の入射面を変更できるように回転テーブル（図示しない）上に配置されている。詳しく言えば、偏光ビームスプリッタ１４は、図１に示す第１測定状態と図２に示す第２測定状態で光路Ｂ上に配置されるようになっている。第２測定状態（図２）で配置された偏光ビームスプリッタ１４は、第１測定状態（図１）で配置された偏光ビームスプリッタ１４を図１の紙面上、時計回り方向（右回転方向）に９０度回転させた状態となっている。そして、偏光ビームスプリッタ１４は、第１測定状態と第２測定状態において、第３のビームスプリッタ１５に対して光を反射させる面が同一面となるように配置されている。なお、第２測定状態で配置された偏光ビームスプリッタ１４は、第１測定状態で配置された偏光ビームスプリッタ１４を図１の紙面上、反時計回り方向（左回転方向）に９０度回転させた状態と同じである。しかしながら、このように配置した場合には、第３のビームスプリッタ１５に対して光を反射させる面が相違することになる。
【００１７】
以下、本実施形態の測定装置１０において形成される光路Ａと光路Ｂについて詳しく説明する。光路Ａと光路Ｂは、第１のビームスプリッタ１２で分光された光が第３のビームスプリッタ１５に至り、重ね合わされる迄の光路を示す。
【００１８】
光路Ａは、第１のビームスプリッタ１２と、第２のビームスプリッタ１３と、第３のビームスプリッタ１５とで形成されるようになっている。光路Ａでは、第１のビームスプリッタ１２で反射された反射光が、第２のビームスプリッタ１３（参照面）で反射され、さらに第３のビームスプリッタ１５で反射された後、受光素子１７にて受光されるようになっている。
【００１９】
光路Ｂは、偏光ビームスプリッタ１４の配置に応じて、２つの異なる光路として形成されるようになっている。即ち、偏光ビームスプリッタ１４を第１測定状態（図１）で配置した場合、光路Ｂは、第１のビームスプリッタ１２と、偏光ビームスプリッタ１４と、第３のビームスプリッタ１５とで形成されるようになっている。以下、このように形成された光路Ｂを「第１測定用光路Ｂａ」と示す。第１測定用光路Ｂａでは、第１のビームスプリッタ１２を透過した透過光が、偏光ビームスプリッタ１４で反射され、第３のビームスプリッタ１５を透過した後、受光素子１７にて受光されるようになっている。
【００２０】
なお、第１測定用光路Ｂａでは、偏光ビームスプリッタ１４を透過した透過光が、被測定物Ｗ（被測定面）で反射され、偏光ビームスプリッタ１４に再び入射することになるが、この光は１／４波長板１６を２回通って振動方向が９０度変更されている。そのため、被測定物Ｗで反射された光は、第３のビームスプリッタ１５とは逆方向に反射され、偏光ビームスプリッタ１４を透過しない（即ち、光源１１への戻り光とならない）。第１測定用光路Ｂａは、第１のビームスプリッタ１２で分光された光が被測定面を通ることなく第３のビームスプリッタ１５に至ることから第１の光路となる。
【００２１】
一方、偏光ビームスプリッタ１４を第２測定状態（図２）で配置した場合、光路Ｂは、第１のビームスプリッタ１２と、偏光ビームスプリッタ１４と、１／４波長板１６と、被測定物Ｗと、第３のビームスプリッタ１５とで形成されるようになっている。以下、このように形成された光路Ｂを「第２測定用光路Ｂｂ」と示す。第２測定用光路Ｂｂでは、第１のビームスプリッタ１２を透過した透過光が、偏光ビームスプリッタ１４を透過し、１／４波長板１６を通って被測定物Ｗ（被測定面）で反射された後、再び１／４波長板１６を通って偏光ビームスプリッタ１４に入射される。そして、偏光ビームスプリッタ１４に入射された光は、１／４波長板１６を２回通って振動方向が９０度変更されているため、偏光ビームスプリッタ１４で反射され、第３のビームスプリッタ１５を透過した後、受光素子１７にて受光されるようになっている。第２測定用光路Ｂｂでは、第１のビームスプリッタ１２で分光された光が被測定面を通った後に第３のビームスプリッタ１５に至ることから第２の光路となる。
【００２２】
このように構成された本実施形態の測定装置１０では、まず、光路Ａと第１測定用光路Ｂａによる測定１（第１の測定ステップ）と、光路Ａと第２測定用光路Ｂｂによる測定２（第２の測定ステップ）が行われるようになっている。その後に、測定１の測定結果と測定２の測定結果から被測定物Ｗ（被測定面）の平面形状が算出されるようになっている（演算ステップ）。なお、測定１と測定２は、どちらを先に行っても良い。
【００２３】
測定１では、偏光ビームスプリッタ１４を第１測定状態（図１）に配置して第１測定用光路Ｂａを形成し、光路Ａと第１測定用光路Ｂａを通った光の光路差（測定結果）を得ることができる。この測定１では、参照面（第２のビームスプリッタ１３の反射透過面１３ａ）を基準とし、偏光ビームスプリッタ１４の反射透過面１４ａの形状を測定していることとなる。一方、測定２では、偏光ビームスプリッタ１４を第２測定状態（図２）に配置して第２測定用光路Ｂｂを形成し、光路Ａと第２測定用光路Ｂｂを通った光の光路差（測定結果）を得ることができる。この測定２では、参照面（第２のビームスプリッタ１３の反射透過面１３ａ）を基準とし、偏光ビームスプリッタ１４の反射透過面１４ａの形状に加えて、被測定物Ｗの形状を測定していることとなる。
【００２４】
従って、測定１の測定結果と測定２の測定結果との差を求めることによって、参照面の形状精度の影響を受けずに、被測定物Ｗ（被測定面）の平面形状を算出することが可能となる。即ち、測定１と測定２の各測定結果には、前記各ビームスプリッタ１２〜１５の各反射透過面１２ａ〜１５ａの形状誤差も含まれている。そのため、測定１の測定結果と測定２の測定結果の差を求めれば、各測定結果に含まれる各反射透過面１２ａ〜１５ａの形状誤差分がキャンセルされることになり、その結果、被測定物Ｗ（被測定面）の形状のみを算出できる。
【００２５】
以下、測定１の測定結果と測定２の測定結果をさらに詳しく説明する。
以下の説明では、第１のビームスプリッタ１２、第２のビームスプリッタ１３（参照面）、偏光ビームスプリッタ１４、第３のビームスプリッタ１５、及び被測定面の各面形状（光を反射する面の形状）を順に「Ｆ１２」、「Ｆ１３」、「Ｆ１４」、「Ｆ１５」、「Ｔ」と示す。なお、各面形状は、２価の関数にて表される。従って、面形状が理想的な完全平面形状でなく、その面に対して光を斜めから入射して反射させる場合、反射された光は、入射した光（平面波）に対して、√２×（面形状）だけずれることとなる。なお、「√２」は「ルート２」を示す。また、面形状が理想的な完全平面形状でなく、その面に対して光を垂直に入射して反射させる場合、反射された光は、入射した光（平面波）に対して、２×（面形状）だけずれることとなる。そして、平面波に対するずれ量は、入射した光が、完全平面で反射した時と実際の面で反射した時の光の光路差から算出される。
【００２６】
以上のことから、光路Ａにおいて光源１１から出射されたレーザー光（位相の揃った平面波）は、第１〜第３のビームスプリッタ１２，１３，１５の各面形状の影響を受けて、√２×（Ｆ１２＋Ｆ１３＋Ｆ１５）だけ平面波からずれた光として受光素子１７に到達する。一方、第１測定用光路Ｂａ（図１）においてレーザー光は、偏光ビームスプリッタ１４の面形状の影響を受けて、√２×（Ｆ１４）だけ平面波からずれた光として受光素子１７に到達する。従って、測定１において、光路Ａと第１測定用光路Ｂａを通った光の光路差は、式（１）に示すようになる。
√２×（Ｆ１４）−√２×（Ｆ１２＋Ｆ１３＋Ｆ１５）…（１）
一方、第２測定用光路Ｂｂ（図２）においてレーザー光は、偏光ビームスプリッタ１４の面形状と、被測定物Ｗの面形状の影響を受けて、√２×（Ｆ１４）＋２×Ｔだけ平面波からずれた光として受光素子１７に到達する。従って、測定２において、光路Ａと第２測定用光路Ｂｂを通った光の光路差は、式（２）に示すようになる。
√２×（Ｆ１４）＋２×Ｔ−√２×（Ｆ１２＋Ｆ１３＋Ｆ１５）…（２）
そして、測定１の測定結果（式（１））と測定２の測定結果（式（２））の差を求めると、２×Ｔのみが算出されることとなる。これは、各ビームスプリッタ１２〜１５の各面形状（本実施形態では参照面の面形状も含む）による影響を受けずに、被測定物Ｗ（被測定面）の形状のみが算出されることを示している。
【００２７】
従って、本実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）偏光ビームスプリッタ１４を第１測定状態と第２測定状態に配置し、光路Ｂを第１測定用光路Ｂａと第２測定用光路Ｂｂに切り換えて測定１と測定２を行い、両測定結果から被測定物Ｗ（被測定面）の平面形状を算出するようにした。測定１では、光路Ａと光路Ｂ（第１測定用光路Ｂａ）上に配置された各光学素子の形状誤差を含む測定結果が得られ、測定２では、光路Ａと光路Ｂ（第１測定用光路Ｂａ）上に配置された各光学素子の形状誤差に加えて被測定物Ｗ（被測定面）の形状誤差を含む測定結果が得られることとなる。そのため、測定１と測定２の測定結果の差を求めることによって、被測定物Ｗ（被測定面）の形状のみを算出することができる。従って、参照面の形状精度に拘わらず、被測定面の形状を高精度に測定することができる。加えて、各光学素子の形状誤差も取り除くことができるので、被測定面の形状をさらに高精度に測定することができる。
【００２８】
（２）第１測定状態と第２測定状態では、入射した光を同一面にて反射させるように偏光ビームスプリッタ１４を配置した。そのため、測定１と測定２の各測定結果には、偏光ビームスプリッタ１４にて光が反射される時の形状誤差分として同一量を含ませることができる。従って、被測定面の形状をさらに高精度に測定することができる。
【００２９】
（３）偏光ビームスプリッタ１４と被測定物Ｗとの間に１／４波長板１６を配置した。そのため、測定１と測定２において、被測定物Ｗ（被測定面）で反射された光は、偏光ビームスプリッタ１４を透過することなく、第３のビームスプリッタ１５へ向かう方向、又はその方向とは反対方向へ反射されることとなる。従って、光源１１への戻り光を排除することができる。また、受光素子１７にて捉えられる干渉縞のコントラストを良好に維持できる。
【００３０】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を図３及び図４に基づき説明する。なお、以下に説明する実施形態では、既に説明した実施形態と同一構成については同一符号を付すなどして、その重複する説明を省略又は簡略する。
【００３１】
本実施形態の測定装置２０は、光路Ｂ上に、光路切換手段としての第４のビームスプリッタ２１が配置されている。第４のビームスプリッタ２１は、第１〜第３のビームスプリッタ１２，１３，１５と同様に反射透過面２１ａを有し、第１の実施形態における偏光ビームスプリッタ１４と同様に回転テーブル（図示しない）上に配置されている。そして、第４のビームスプリッタ２１は、図３に示す第１測定状態と、図４に示す第２測定状態で配置されるようになっている。第４のビームスプリッタ２１は、第１測定状態と第２測定状態において、第３のビームスプリッタ１５に対して光を反射させる面が同一面となるように配置されている。本実施形態において、光源１１から出射される光は、ランダム偏光光、直線偏光光、又は円偏光光でも良い。
【００３２】
以下、測定装置２０で形成される光路Ｂについて詳しく説明する。なお、光路Ａは、第１の実施形態と同様に形成されるので、その説明は省略する。
光路Ｂは、第４のビームスプリッタ２１の配置に応じて、２つの異なる光路（第１測定用光路Ｂａと第２測定用光路Ｂｂ）として形成されるようになっている。即ち、第４のビームスプリッタ２１を第１測定状態で配置した場合、光路Ｂ（第１測定用光路Ｂａ）は、第１のビームスプリッタ１２と、第４のビームスプリッタ２１と、第３のビームスプリッタ１５とで形成されるようになっている。第１測定用光路Ｂａでは、第１のビームスプリッタ１２を透過した透過光が、第４のビームスプリッタ２１で反射され、第３のビームスプリッタ１５を透過した後、受光素子１７にて受光されるようになっている。第１測定用光路Ｂａは、第１のビームスプリッタ１２で分光された光が被測定面を通ることなく第３のビームスプリッタ１５に至ることから第１の光路となる。
【００３３】
一方、第４のビームスプリッタ２１を第２測定状態で配置した場合、光路Ｂ（第２測定用光路Ｂｂ）は、第１のビームスプリッタ１２と、第４のビームスプリッタ２１と、被測定物Ｗと、第３のビームスプリッタ１５とで形成されるようになっている。第２測定用光路Ｂｂでは、第１のビームスプリッタ１２を透過した光が、第４のビームスプリッタ２１を透過し、被測定物Ｗ（被測定面）で反射された後、第４のビームスプリッタ２１に入射される。そして、第４のビームスプリッタ２１に入射された光は、当該第４のビームスプリッタ２１で反射され、第３のビームスプリッタ１５を透過した後、受光素子１７にて受光されるようになっている。第２測定用光路Ｂｂでは、第１のビームスプリッタ１２で分光された光が被測定面を通った後に第３のビームスプリッタ１５に至ることから第２の光路となる。
【００３４】
このように構成された本実施形態の測定装置２０では、第１の実施形態と同様に、光路Ａと第１測定用光路Ｂａによる測定１と、光路Ａと第２測定用光路Ｂｂによる測定２を行った後、測定１の測定結果と測定２の測定結果から被測定物Ｗ（被測定面）の平面形状が算出されるようになっている。そして、本実施形態の測定装置２０においても、測定１の測定結果を前述した式（１）で表すことができると共に、測定２の測定結果を前述した式（２）で表すことができる。従って、測定１の測定結果と測定２の測定結果との差を求めることによって、参照面の形状精度の影響を受けずに、被測定物Ｗ（被測定面）の平面形状を算出することが可能となる。
【００３５】
従って、本実施形態によれば、第１の実施形態の効果（１），（２）と同様の効果に加えて、以下に示す効果を得ることができる。
（４）光路Ｂを第１測定用光路Ｂａと第２測定用光路Ｂｂに切り換えるための光路切換手段として第４のビームスプリッタ２１を配置した。そのため、光学素子の部品点数を削減でき、測定装置２０の構造を簡素化することができると共に、製造コストの削減に貢献することができる。
【００３６】
なお、各実施形態は以下のように変更してもよい。
・前記各実施形態において、第２のビームスプリッタ１３を、反射鏡（ミラー）に変更しても良い。また、第１〜第４のビームスプリッタ１２，１３，１５，２１をハーフミラーに変更しても良い。
【００３７】
・前記各実施形態の測定装置１０、２０は、被測定物Ｗの平面形状を測定する装置に具体化したが、被測定物が曲面形状である場合に、その曲面形状を測定する装置に具体化しても良い。この場合、例えば、第２の実施形態の測定装置２０では、第４のビームスプリッタ２１と被測定物Ｗとの間に、透過球面体とレンズを配置し、測定１と測定２の測定結果から曲面形状を算出すれば良い。
【００３８】
・前記各実施形態において、光学素子の形状誤差が測定に与える影響をさらに小さくするために、光学素子を、当該光学素子の屈折率に近い屈折率を持つ液体中に配置し、測定を行うようにしても良い。図１及び図２には、偏光ビームスプリッタ１４と、１／４波長板１６と、被測定物Ｗを液体Ｌが満たされた液体槽２２（二点鎖線で示す）に配置した状態が示されている。光の干渉を利用した測定では、光学素子の形状誤差に対して光学素子の屈折率と周囲の媒体の屈折率の差を乗じたものが透過する光の波面精度を決定することとなる。そのため、光学素子の周囲を、その光学素子の屈折率に近い屈折率となる媒体（液体Ｌ）で満たせば、光学素子の形状誤差の影響をさらに小さくした測定結果を得ることができる。例えば、光学素子が、波長６３２．８ｎｍの光に対して屈折率１．５１５１となるものであれば、温度２０度のときに波長５８９．３ｎｍの光に対して屈折率１．５１６となるセダ油を用いる。このとき、光学素子の形状誤差の影響は、０．００１倍（１．５１６−１．５１５１＝０．００１）となる。因みに、光学部材を液体Ｌで満たさない場合、空気の屈折率が１であることから、光学素子の形状誤差の影響は、０．５倍（１．５１５１−１＝０．５）となる。
【００３９】
・前記各実施形態において、光源１１と第１のビームスプリッタ１２との間、及び第３のビームスプリッタ１５と受光素子１７との間に、コリメータレンズを配置し、測定装置１０，２０を構成しても良い。
【００４０】
・前記各実施形態の測定装置１０，２０を用いて、光を透過する被測定物Ｗを測定する場合には、次のように変更しても良い。即ち、測定１では、被測定物Ｗを光路Ｂ上に配置させずに測定を行い、測定２では、被測定物Ｗを第１のビームスプリッタ１２と偏光ビームスプリッタ１４（又は第４のビームスプリッタ２１）との間に配置し、測定を行う。そして、測定１の測定結果と測定２の測定結果から被測定物Ｗを光が透過した時の波面収差を算出する。この場合、偏光ビームスプリッタ１４（又は第４のビームスプリッタ２１）は、図１（又は図３）の状態で配置され、光路Ｂは、被測定物Ｗが光路Ｂ上に配置された場合と配置されない場合とで異なる光路として形成される。従って、被測定物Ｗを光路Ｂ上に配置した状態と配置していない状態とに切り換える手段が光路切換手段となる。
【００４１】
次に、前記実施形態及び別例から把握できる技術的思想を以下に追記する。
（イ）前記光学部材は、偏光ビームスプリッタであり、当該偏光ビームスプリッタと前記被測定面との間には、１／４波長板が配置されていることを特徴とする請求項２に記載の測定装置。
【００４２】
（ロ）前記演算手段は、前記参照面用光路と前記第１の光路を通った光の光路差と、前記参照面用光路と前記第２の光路を通った光の光路差の差を求めることにより、前記被測定面の形状を算出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の測定装置。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】第１の実施形態の測定装置を示す概略図。
【図２】同じく、概略図。
【図３】第２の実施形態の測定装置を示す概略図。
【図４】同じく、概略図。
【符号の説明】
【００４４】
１０，２０…測定装置、１１…光源、１２…ビームスプリッタ（分光手段）、１４…偏光ビームスプリッタ（光路切換手段）、１５…ビームスプリッタ（重合手段）、２１…ビームスプリッタ（光路切換手段）、１７…受光素子（演算手段）、１８…コンピュータ（演算手段）。
【図１】
2005233767.tif 000003
【図２】
2005233767.tif 000004
【図３】
2005233767.tif 000005
【図４】
2005233767.tif 000006