(57)【要約】      （修正有）【課題】被検体の形状や被検距離を干渉計を使用して高精度に計測する。【解決手段】干渉計で発生する迷光と参照光との干渉信号をフーリエスペクトルで表したＤａｔａＡ（ｆ）を、迷光を含む被検光と参照光との干渉信号をフーリエスペクトルで表したＤａｔａＢ（ｆ）から引くことによって得られる、迷光を含まない被検光と参照光との干渉信号をフーリエスペクトルで表したデータをＤａｔａＣ（ｆ）と表し、これを基に中心周波数を求める。算出された前記中心周波数における前記迷光を含む前記被検光の振幅と位相と、前記中心周波数における前記迷光の振幅と位相から、前記中心周波数における前記迷光を含まない前記被検光の位相を算出するステップ（Ｓ９）と、を有する。【選択図】図５
2013160543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
干渉計を利用して被検体の被検面の形状または被検距離を算出する計測方法であって、
前記干渉計で発生する迷光と参照光との干渉信号をフーリエスペクトルで表したデータを前記迷光を含む被検光と前記参照光との干渉信号をフーリエスペクトルで表したデータから引くことによって得られる、前記迷光を含まない前記被検光と前記参照光との干渉信号をフーリエスペクトルで表したデータを、周波数をｆとしてＤａｔａＣ（ｆ）とした場合に、次式で表される中心周波数ｆｃｅｎを算出するステップと、
2013160543.tif 000017
算出された前記中心周波数における前記迷光を含む前記被検光の振幅と位相と、前記中心周波数における前記迷光の振幅と位相から、前記中心周波数における前記迷光を含まない前記被検光の位相を算出するステップと、
を有することを特徴とする計測方法。
【請求項２】
ドップラーシフトによって前記迷光と前記参照光との干渉信号を、前記迷光を含まない前記被検光と前記参照光の干渉信号から分離するステップを更に有することを特徴とする請求項１に記載の計測方法。
【請求項３】
前記被検体と前記干渉計との間に遮光板を配置することによって前記迷光と前記参照光との干渉信号を、前記迷光を含まない前記被検光と前記参照光との干渉信号から分離するステップを更に有することを特徴とする請求項１に記載の計測方法。
【請求項４】
分離された前記迷光と前記参照光の干渉信号と離散フーリエ変換を用いて前記迷光の振幅と位相の周波数特性を算出するステップを更に有することを特徴とする請求項２または３に記載の計測方法。
【請求項５】
前記迷光の振幅の周波数特性をガウス関数、ローレンツ関数およびボイド関数のいずれかでフィッティングするステップを更に有することを特徴とする請求項４に記載の計測方法。
【請求項６】
前記迷光の位相の周波数特性を線形関数でフィッティングするステップを更に有することを特徴とする請求項４または５に記載の計測方法。
【請求項７】
分離された前記迷光と前記参照光の干渉信号を高速フーリエ変換することによって前記迷光と前記参照光の干渉信号をフーリエスペクトルで表したデータを取得するステップを更に有することを特徴とする請求項２または３に記載の計測方法。
【請求項８】
前記迷光を含む被検光と前記参照光との干渉信号を高速フーリエ変換することによって前記迷光を含む被検光と前記参照光との干渉信号をフーリエスペクトルで表したデータを取得するステップを更に有することを特徴とする請求項１乃至７のうち１項に記載の計測方法。
【請求項９】
前記迷光を含む被検光と前記参照光との干渉信号に対して前記中心周波数で離散フーリエ変換を実施することによって前記迷光を含む前記被検光の振幅と位相を算出するステップを更に有することを特徴とする請求項１乃至８のうち１項に記載の計測方法。
【請求項１０】
前記迷光の振幅の周波数特性をガウス関数、ローレンツ関数およびボイド関数のいずれかでフィッティングするステップと、
前記迷光の位相の周波数特性を線形関数でフィッティングするステップと、
フィッティングされた前記迷光の振幅と位相のそれぞれの周波数特性から前記中心周波数における前記迷光の振幅と位相を取得するステップと、
を更に有することを特徴とする請求項４に記載の計測方法。
【請求項１１】
前記被検体と前記干渉計との間に光束分岐手段を配置することによって前記光束分岐手段によって分岐された前記被検体からの前記迷光を含まない前記被検光の振幅を計測するステップを更に有し、
前記中心周波数における前記迷光を含む前記被検光の振幅と位相と、前記中心周波数における前記迷光の振幅と位相と、前記中心周波数における前記迷光を含まない前記被検光の振幅から、前記中心周波数における前記迷光を含まない前記被検光の位相を算出することを特徴とする請求項１に記載の計測方法。
【請求項１２】
コンピュータに請求項１乃至１１のうちいずれか１項に記載の計測方法を実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、干渉計を利用した計測方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
干渉計を用いて被検面の形状や被検距離を計測する場合、偏光成分がＰ偏光とＳ偏光に正常に分離しない偏光他成分漏れや干渉光学系で発生する迷光に起因して光路長に周期的に周期誤差が発生して計測精度が低下することが問題となる。
【０００３】
そこで、特許文献１は、迷光を含まない被検光による主項と迷光による付加項とを、ドップラーシフトを用いてフーリエスペクトルとして分離することによって周期誤差を補正する方法を提案している。より具体的には、この方法は、迷光による付加項を定量化し、フーリエスペクトルにおいて主項と付加項が重畳したものから、定量化した付加項を除去することによって周期誤差を補正するものである。また、特許文献２は、ビームの光軸と干渉計のレンズの法線を傾けることで、迷光の発生量を最小化する方法を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４７１７３０８号公報
【特許文献２】特開２００８−１７７５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
被検面の形状を計測する場合、被検面が粗面であると光の散乱等のために被検面における被検光の反射率が小さくなる。また、この場合、粗面である被検面は光軸に垂直な方向に光束に対して相対移動されるが、これは鏡面を光軸方向に微小距離だけドップラーシフトさせることに相当する。すると、ドップラーシフトによって迷光を含まない被検光の信号と迷光の信号がフーリエスペクトルにおいて近接する場合がある。このように、被検光と迷光のフーリエスペクトルのピーク値が同程度となって近接すると両者の分離が困難になる。
【０００６】
特許文献１に記載の方法では、定量化された付加項は、フーリエスペクトルのピーク値での振幅と位相情報であるため、主項と付加項とが完全に重畳している場合にしか十分な補正をすることができない。また、特許文献２に記載の方法を用いると、レンズによる収差が発生し、別の計測誤差が発生するため、レンズで発生する迷光は除去できない。
【０００７】
本発明は、被検面の形状や被検距離を、干渉計を使用して高精度に計測することが可能な計測方法およびプログラムを提供することを例示的な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の計測方法およびプログラムは、干渉計を利用して被検体の被検面の形状または被検距離を算出する計測方法であって、前記干渉計で発生する迷光と参照光との干渉信号をフーリエスペクトルで表したデータを、前記迷光を含む被検光と前記参照光との干渉信号をフーリエスペクトルで表したデータから引くことによって得られる、前記迷光を含まない前記被検光と前記参照光との干渉信号をフーリエスペクトルで表したデータを周波数をｆとしてＤａｔａＣ（ｆ）とした場合に、次式で表される中心周波数ｆｃｅｎを算出するステップと、
【０００９】
【数１４】
2013160543.tif 000003
【００１０】
算出された前記中心周波数における前記迷光を含む前記被検光の振幅と位相と、前記中心周波数における前記迷光の振幅と位相から、前記中心周波数における前記迷光を含まない前記被検光の位相を算出するステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、被検面の形状や被検距離を、干渉計を使用して高精度に計測することが可能な計測方法およびプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の計測装置の光路図である。（実施例１）
【図２】図１に示す計測装置において発生し得る迷光の説明図である。（実施例１）
【図３】ドップラーシフトがある場合のフーリエ解析例を示すグラフである。（実施例１）
【図４】ドップラーシフトがない場合のフーリエ解析例を示すグラフである。（実施例１）
【図５】本発明の計測方法のフローチャートである。（実施例１）
【図６】図５に示すＳ１の一例として被検体速度１ｍ／ｓｅｃの信号のＦＦＴ解析結果を示すグラフである。（実施例１）
【図７】図５に示すＳ１の別の例として遮光板を配置した図である。（実施例１）
【図８】ＤＦＴによって算出した図１に示す集光レンズの１回分の迷光の振幅反射率ｒｅｒｒの周波数特性である。（実施例１）
【図９】ＤＦＴによって算出した図１に示す集光レンズによる迷光の位相φｅｒｒの周波数特性である。（実施例１）
【図１０】迷光と参照光の干渉信号、迷光を含む被検光と参照光の干渉信号、迷光を含まない被検光と参照光の干渉信号のそれぞれの周波数特性の絶対値を示すグラフである。（実施例１）
【図１１】図５のＳ９で算出されるパラメータの複素平面上での関係を示すグラフである。（実施例１）
【図１２】本発明の計測装置の光路図である。（実施例２）
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、実施例１の干渉計システムの光路図である。干渉計システムは干渉計を利用して被検体１０７の形状を計測する計測装置であり、被検体１０７の被検面１０７ａは粗面を想定している。実施例１においては、ヘテロダイン方式を用いて位相を算出する。
【００１５】
被検体１０７の被検面１０７ａの二次元形状を計測する場合には被検体１０７を不図示の駆動手段によってＺ方向に平行な光軸に垂直な方向であるＸＹ平面上で移動する。但し、不図示の駆動手段は、迷光成分を分離する際などに被検体１０７をＺ方向にも移動させることができる。なお、ここでの移動は被検体１０７と被検体１０７に照射される光束（または光軸）との相対的な移動であり、光束と被検体１０７の一方が他方に対して移動されれば足りる。
【００１６】
また、本実施例の干渉計システムは被検距離を計測する計測装置としても適用することができる。この場合、遠距離まで計測可能なように集光レンズ１０６を外して平行ビーム（光束）とし、被検体１０７の被検面１０７ａは粗面ではなく鏡面となり、被検体１０７は不図示の駆動手段によってＺ方向に平行な光軸方向に相対移動されることになる。
【００１７】
光源１０１はヘテロダイン光源（レーザー）であり、周波数ｆｒｅｆのＳ偏光と周波数ｆｓｉｇのＰ偏光のビーム（光束）を射出する。これらのビームは、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１０２に入射し、Ｓ偏光ビームはＰＢＳ１０２の偏光分離面を反射、Ｐ偏光ビームはＰＢＳ１０２の偏光分離面を透過する。
【００１８】
ＰＢＳ１０２の偏光分離面で反射されたＳ偏光ビームはλ／４波長板１０３を透過して円偏光になり、参照ミラー１０４で反射され、再びλ／４波長板１０３を透過してＰ偏光になり、ＰＢＳ１０２に再入射する。再入射したＰ偏光ビームはＰＢＳ１０２の偏光分離面を透過する。このビームを、以下、「参照光」と称する。
【００１９】
一方、ＰＢＳ１０２の偏光分離面を透過したＰ偏光ビームはλ／４波長板１０５を透過して円偏光になり、集光レンズ１０６でビーム径が絞られ、ビームのスポット位置近傍に配置された被検体１０７の被検面１０７ａで反射される。反射されたＰ偏光ビームはビーム径が広がり、集光レンズ１０６で平行光になり、再びλ／４波長板１０５を透過してＳ偏光になり、ＰＢＳ１０２に再入射する。再入射したＳ偏光ビームはＰＢＳ１０２の偏光分離面で反射される。このビームを、以下、「被検光」と称する。
【００２０】
被検光と参照光はＰＢＳ１０２で合波され、集光レンズ１０８に入射し、検出器１０９で受光される。受光された干渉信号は解析器１１０に送られ、被検体１０７におけるビームが照射された点の位相が算出される。解析器１１０は、マイクロコンピュータから構成され、干渉計システムの各部を制御する制御手段である。
【００２１】
被検体１０７を光軸に垂直なＸＹ方向に移動させ、各点の位相を算出することで、被検体１０７の被検面１０７の面形状を算出する。スポット径内の粗さが光源波長よりも大きい場合は、複数の光源を用いて合成波長を作成して計測する。ここで、二つの光源波長λ１とλ２に対して作成される合成波長Λは、以下の式で与えられる。
【００２２】
【数１】
2013160543.tif 000004
【００２３】
合成波長Λは光源波長λ１とλ２に対して波長が大きくなる。従って、合成波長を用いることでスポット径内の粗さが光源波長よりも大きい場合も計測が可能となる。
【００２４】
次に、本干渉計システムで発生し得る周期誤差の説明をする。ある時刻ｔでの検出器１０９での理想的な参照光及び被検光の電場Ｅｒｅｆ（ｔ）とＥｓｉｇ（ｔ）を以下に示す。
【００２５】
【数２】
2013160543.tif 000005
【００２６】
【数３】
2013160543.tif 000006
【００２７】
ここで、ｆＤｏｐ（ｔ）は被検距離の変化に伴うドップラーシフト、φｔａｒ（ｘ，ｙ，ｔ）は被検体上のビームが照射されている点（ｘ，ｙ）の位相を表わす。また、比例係数は説明の簡易性のために省略する。時刻ｔでの被検距離ｚは次式で与えられる。λｓｉｇは被検光側の光源波長である。
【００２８】
【数４】
2013160543.tif 000007
【００２９】
被検体１０７の被検面１０７ａは粗面であり、ＸＹ方向に移動すると、凹凸によって被検距離（Ｚ方向）が変化してドップラーシフトが発生する。実際の検出器１０９でのＥｒｅｆ（ｔ）とＥｓｉｇ（ｔ）は、ＰＢＳ１０２の消光比が理想的でないことによる偏光他成分漏れや迷光によって、一般的に「周期誤差」と呼ばれる誤差成分が付加される。
【００３０】
図２は、粗面計測時に特に除去が困難である集光レンズ１０６で反射することによって生じる迷光を説明する図である。同図において、集光レンズ１０６を透過し、被検体１０７で反射し、再度集光レンズ１０６を透過するビームを実線矢印２０１で示す。また、集光レンズ１０６で反射し、被検体１０７に到達しないビームを点線矢印２０２で示す。このビーム２０２が迷光となるビームである。この場合、特許文献２に開示されているように、集光レンズ１０６を傾けることによって集光レンズ１０６の反射光が被検光と同軸にならないようにすると収差が発生するため好ましくない。
【００３１】
迷光を含まない被検光と迷光が同軸の場合、検出器１０９での参照光の電場Ｅｒｅｆ（ｔ）は数式２と同じであるが、被検光の電場Ｅｓｉｇ（ｔ）は数式５のようになる。
【００３２】
【数５】
2013160543.tif 000008
【００３３】
ここで、ｒｔａｒ（ｘ，ｙ）は集光レンズ１０６の２回分の振幅透過率と被検体１０７の振幅反射率の積、ｒｅｒｒは集光レンズ１０６の１回分の振幅反射率、φｅｒｒは集光レンズ１０６による迷光の位相を表わす。被検体１０７はビームが照射される点（ｘ，ｙ）によって振幅反射率が大きく変化するため、ｒｔａｒ（ｘ，ｙ）は（ｘ，ｙ）の関数として表記している。一方、ｒｅｒｒ及びφｅｒｒはほぼ一定値であるため、定数として表記している。
【００３４】
数式２、５により、検出器１０９での強度Ｉは以下のように表わされる。
【００３５】
【数６】
2013160543.tif 000009
【００３６】
ここで、次式が成立し、一般的にビート周波数と呼ばれる。
【００３７】
【数７】
2013160543.tif 000010
【００３８】
解析器１１０では、数式６をフーリエ解析する。図３に、ドップラーシフトが発生している場合の計測条件下でのフーリエ解析例を示す。図３において、横軸は周波数（Ｈｚ）、縦軸はフーリエ成分（任意単位）である。直流（ＤＣ）成分を除いて、３つの周波数においてフーリエ成分を持ち、低い周波数から順番にそれぞれ数式６の第４、５、６項に対応する。また、図３には、３つの周波数それぞれで算出される位相を表記した。ここで分かるように、周波数Δｆ＋２ｆＤｏｐ（ｔ）での位相を算出することで、φｔａｒ（ｘ，ｙ，ｔ）を算出可能である。従って、集光レンズ１０６による迷光があっても誤差は発生しない。
【００３９】
一方、ドップラーシフトが発生していない場合は誤差が発生する。図４に、ドップラーシフトが発生していない場合の計測条件下でのフーリエ解析例を示す。図４において、横軸は周波数（Ｈｚ）、縦軸はフーリエ成分（任意単位）である。ＤＣ成分を除いて、１つの周波数Δｆにおいてフーリエ成分を持つ。これは数式４においてｆＤｏｐ（ｔ）＝０の場合の第５項と６項の和に対応する。これより周波数Δｆの位相を算出すると、数式８のようになる。
【００４０】
【数８】
2013160543.tif 000011
【００４１】
従って、ドップラーシフトが発生しない場合は誤差が発生する。ｒｔａｒ（ｘ，ｙ）が一定の場合は被検距離に応じて周期的に誤差が付加されるが、粗面計測のようにｒｔａｒ（ｘ，ｙ）が一定ではなく大きく変動する場合は誤差も周期的ではなくなる。
【００４２】
さて、図３、４に示した例は、フーリエ解析する際に矩形の窓関数を使用してもフーリエ成分の裾が広がらないようなサンプリングレート、ドップラーシフト、データ数を選定した。更に、図４の例ではドップラーシフトを完全にゼロとした。
【００４３】
しかし実際には、ドップラーシフトは様々な値を取り得る。従って、実際のデータに対してフーリエ解析する場合は、矩形窓ではなく実空間でのデータの両端がゼロに近づくような窓関数を使用する必要がある。また、上述したように、粗面の形状を計測するために、光軸を粗面に対して垂直方向に相対移動させる必要がある。
【００４４】
そのため、測定中は光路長が変化し続けることとなるが、相対移動速度と粗面の形状によっては、常時少量のドップラーシフトが発生する場合がある。更に、粗面計測時は被検体１０７の振幅反射率が非常に小さくなり、迷光となる集光レンズ１０６の振幅反射率と同程度、あるいはそれ以下になることがある。
【００４５】
以上のような計測条件下では、二つの観点から誤差が発生する。まず、ΔｆとΔｆ＋２ｆＤｏｐ（ｔ）のフーリエ成分が非常に近接し、かつそれらの振幅が同等であるため、計測信号の周波数であるΔｆ＋２ｆＤｏｐ（ｔ）を正確に算出することが困難となり、結果として算出位相に誤差が付加される。さらに、ΔｆとΔｆ＋２ｆＤｏｐ（ｔ）の裾が重なり合っている為に誤差が付加される。ドップラーシフトが完全にゼロであれば、ΔｆとΔｆ＋２ｆＤｏｐ（ｔ）が完全に一致し、数式８で表わされる誤差となるが、実際には数式８とは異なるｒｅｒｒ及びφｅｒｒの影響による誤差が付加される。
【００４６】
図５は、実施例１の計測方法のフローチャートであり、「Ｓ」は「ステップ」の略である。図５に示す計測方法は、コンピュータに各ステップの機能を実行させるためのプログラムとして具現化が可能であり、本実施例では、解析器１１０によって実行可能である。
【００４７】
本実施例の計測方法は、同図に示すように、事前計測と本計測がある。
【００４８】
事前計測は、迷光成分を被検光から分離し、ｒｅｒｒ及びφｅｒｒの周波数特性を算出し、周波数ｆを使用してフィッティング関数ｒｅｒｒＦｉｔ（ｆ）及びφｅｒｒＦｉｔ（ｆ）を作成する。本計測は、迷光を含む被検光と参照光の干渉信号のデータの高速フーリエ変換（ＦＦＴ）結果から、ｒｅｒｒ及びφｅｒｒの影響を差し引き、迷光を含まない被検光と参照光の干渉信号の中心周波数ｆｃｅｎを高精度に決定する。これにより、上述した一つ目の誤差を低減することができる。
【００４９】
次に、その中心周波数ｆｃｅｎにおいて、再度迷光を含む被検光と参照光の干渉信号のデータに対して離散フーリエ変換（ＤＦＴ）を実施し、迷光を含む被検光の振幅ｒｍｅａ（ｘ，ｙ，ｔ）及び位相φｍｅａ（ｘ，ｙ，ｔ）を算出する。最終的に、ｒｅｒｒＦｉｔ（ｆｃｅｎ）、φｅｒｒＦｉｔ（ｆｃｅｎ）、ｒｍｅａ（ｘ，ｙ，ｔ）、φｍｅａ（ｘ，ｙ，ｔ）よりベクトル演算でφｔａｒ（ｘ，ｙ，ｔ）を算出する。ここで、迷光の振幅と位相にはフィッティング関数を用い、その周波数にはｆｃｅｎを用いることで、上述した二つ目の誤差を低減する。
【００５０】
また、シミュレーションのパラメータとして、サンプリングレート５０ＭＨｚ、ビート周波数２０ＭＨｚ、データ数１００００、光源波長１μｍ、ｒｔａｒ（ｘ，ｙ）＝ｒｅｒｒ、φｔａｒ（ｘ，ｙ，ｔ）＝０．１λ、φｅｒｒ＝０．３λの場合で計算を行う。
【００５１】
事前計測では、まず、迷光を分離する（Ｓ１）。迷光を分離する方法としては、上述したようにドップラーシフトを発生させる方法がある。図６に被検体速度１ｍ／ｓｅｃでの信号のＦＦＴ解析結果を示す。図６において、横軸は周波数（Ｈｚ）、縦軸はフーリエ成分（任意単位）である。左側ピークが迷光で右側ピークが被検光を表している。窓関数としては数式９で与えられるブラックマンを用いた。
【００５２】
【数９】
2013160543.tif 000012
【００５３】
図６に示すように、迷光が分離されているのが確認できる。この後のシミュレーションにおいてもＦＦＴ及びＤＦＴを随時使用するが、すべて窓関数は数式９で表わされるブラックマンを用いている。また、ブラックマン以外の窓関数、ハン、ハミング、カイザーといった窓関数を用いてもよい。
【００５４】
また、ドップラーシフト以外に、図７に示すように、遮光板１１１を集光レンズ１０６と被検体１０７との間に挿脱可能に配置してもよい。迷光となるビーム２０２は干渉計側に戻るが、被検体１０７に入射するビーム２０１は遮光板１１１によって遮光される。従って迷光の成分のみが計測可能となる。
【００５５】
次に、ビート周波数近傍でのｒｅｒｒ及びφｅｒｒをＦＦＴではなくＤＦＴを用いて算出する（Ｓ２）。ここで、「近傍」とは、ビート周波数の近くにおいてｒｅｒｒが広がる裾の周波数範囲である。例えば、後述する図８において、ｒｅｒｒはビート周波数２０ＭＨｚの近くにおいて約１９．９９０ＭＨｚ〜約２０．０１０ＭＨｚで広がっているので、この周波数範囲となる。
【００５６】
ＦＦＴの場合では算出可能な周波数は計測時間によって決定してしまう。従って、計測時間によっては周波数分解能が粗くなり、後で述べるフィッティング関数の精度が著しく低下するが、ＤＦＴでは任意の周波数の振幅と位相を算出することができるからである。従って、フィッティング関数を高精度に算出することが可能となる。
【００５７】
図８にｒｅｒｒ、図９にφｅｒｒの計算結果を示す。図８において、横軸は周波数（Ｈｚ）、縦軸はフーリエ成分（任意単位）である。図９において、横軸は周波数（Ｈｚ）、縦軸は位相（λ）である。
【００５８】
ＦＦＴの場合は、サンプリングレート５０ＭＨｚ、データ数１００００に対して周波数分解能は５０００Ｈｚとなるが、ＤＦＴの場合（図８・図９の場合）は、周波数分解能を２５Ｈｚで計算している。従って、ＦＦＴに対してＤＦＴを用いた場合の方が、２００倍周波数分解能が高い計算が可能となる。また、本実施例では周波数分解能を２５Ｈｚとしたが、更に周波数分解能の高分解能化が必要な場合は、それに応じて計算すればよい。
【００５９】
次に、ｒｅｒｒ及びφｅｒｒをｆの関数としてフィッティングし、フィッティング関数ｒｅｒｒＦｉｔ（ｆ）、φｅｒｒＦｉｔ（ｆ）  を作成する（Ｓ３）。ｒｅｒｒは、ガウス関数でフィッティングする。その他、ローレンツ関数、ボイド関数などを用いてもよい。また、φｅｒｒは、線形関数でフィッティングする。
【００６０】
次に、フィッティングした関数を用いて、データＡを作成する（Ｓ４）。データＡは数式１０のように与えられ、干渉計において発生する迷光と参照光の干渉信号をフーリエスペクトルで表したデータである。
【００６１】
【数１０】
2013160543.tif 000013
【００６２】
図１０にデータＡの絶対値のビート周波数近傍の値を示す。図１０において、横軸は周波数（Ｈｚ）、縦軸はフーリエ成分（任意単位）である。一点鎖線はデータＡの絶対値である。後で述べるように、これは迷光を含まない被検光と参照光の干渉信号の中心周波数ｆｃｅｎを高精度に決定するために用いる。ここで、横軸のデータ間隔はＦＦＴの周波数分解能に合わせて表記してある。また、ここではフィッティング関数を用いてデータＡを算出したが、Ｓ１で迷光を分離してＦＦＴした結果をそのまま用いてもよい。
【００６３】
次に、本計測を開始する。ここでは、被検体速度が１ｍｍ／ｓｅｃの場合を考える。
【００６４】
まず、迷光を含む被検光と参照光の干渉信号のデータに対してＦＦＴを実施し、データＢを取得する。データＢは、迷光を含む被検光と参照光との干渉信号をフーリエスペクトルで表したデータである。図１０の実線がデータＢの絶対値のビート周波数近傍の値を示している。これは、迷光と参照光の干渉信号の周波数２０ＭＨｚと迷光を含まない被検光と参照光の干渉信号の周波数２０．００２ＭＨｚ（ドップラーシフトは１ｋＨｚ）が混同されている結果となっている。
【００６５】
次に、データＣを作成する（Ｓ６）。データＣ（ＤａｔａＣ（ｆ））は数式１１で与えられ、迷光を含まない被検光と参照光の干渉信号をフーリエスペクトルで表したデータである。
【００６６】
【数１１】
2013160543.tif 000014
【００６７】
図１０の点線がデータＣの絶対値のビート周波数近傍の値を示している。データＢの絶対値に対してデータＣの絶対値をみると、周波数の中心が増加する方向へシフトしていることが分かる。これは、データＣが迷光と参照光の干渉信号の周波数２０ＭＨｚの影響を除去していることを意味する。
【００６８】
次に、データＣから迷光を含まない被検光と参照光の中心周波数ｆｃｅｎを決定する（Ｓ７）。中心周波数ｆｃｅｎは数式１２で与えられる。
【００６９】
【数１２】
2013160543.tif 000015
【００７０】
次に、再度迷光を含む被検光と参照光の干渉信号のデータに対して中心周波数ｆｃｅｎでＤＦＴを実施し、その振幅ｒｍｅａ（ｘ，ｙ，ｔ）及び位相φｍｅａ（ｘ，ｙ，ｔ）を算出する（Ｓ８）。
【００７１】
本計測の最後に、ｒｍｅａ（ｘ，ｙ，ｔ）及びφｍｅａ（ｘ，ｙ，ｔ）と、ｒｅｒｒＦｉｔ（ｆｃｅｎ）及びφｅｒｒＦｉｔ（ｆｃｅｎ）とから、φｔａｒ（ｘ，ｙ，ｔ）を算出する（Ｓ９）。図１１にこれらの複素数平面上での関係を示す。ベクトル演算を施すことによって、最終的な目的であるφｔａｒ（ｘ，ｙ，ｔ）を算出可能となる。
【００７２】
シミュレーション結果として、被検体速度が±１ｍｍ／ｓｅｃ以内の場合、本実施例の方法を用いない場合の誤差量はＲＭＳで１１０ｍλと非常に大きいが、本実施例を用いることによって、２．８  ｍλと誤差を１／４０程度に低減できることを確認した。
【００７３】
以上、本実施例によれば、被検体の反射率が大きく変化する粗面計測時の場合も周期誤差を低減することが可能となる。
【実施例２】
【００７４】
実施例２は、図５のＳ９が異なる。図１２は、実施例２の干渉計システムの光路図である。図１に対して、集光レンズ１０６と被検体１０７の間にハーフミラー１２０（光束分岐手段）が配置されている。これより、被検体１０７を反射（分岐）した光はハーフミラー１２０で反射され、集光レンズ１２１で集光され、検出器１２２で受光される。受光された信号は解析器１１０に送られる。受光された信号の強度を解析することによって、ｒｔａｒ（ｘ，ｙ）を直接算出することができる。
【００７５】
さて、ドップラーシフトが十分に小さく、迷光を含まない被検光の中心周波数ｆｃｅｎが明確になっている場合、数式８は以下のように書き換えられる。数式１３からφｔａｒ（ｘ，ｙ，ｚ）を算出可能である。
【００７６】
【数１３】
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【００７７】
以上、本発明によって、被検体の反射率が大きく変化する粗面計測時の場合も周期誤差を低減することが可能となる。本実施例では、迷光の発生原因を集光レンズ１０６に限定して説明したが、他の光学素子面による迷光も同等に補正可能である。
【００７８】
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及び変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
計測装置は、被検面の形状や被検距離を計測する分野に適用することができる。
【符号の説明】
【００８０】
１０４…参照ミラー、１０７…被検体、１０７ａ…被検面、１１０…解析器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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