"周期的な強度分布を有する面光源の像を被検面に投影する投影光学系による前記面光源の共役位置と前記被検面との間に所定の間隔が形成されるように設定して、前記投影光学系により前記面光源の像を前記被検面に投影する第1の投影ステップと、前記被検面にピントを合わせた観察光学系により観察される、前記被検面に投影された前記面光源の像の画像である第1の面光源画像を取得する第1の面光源画像取得ステップと、取得された前記第1の面光源画像における歪情報に基づき、前記被検面の各点における傾斜量を示す局所スロープ情報を求める局所スロープ情報取得ステップと、求められた前記局所スロープ情報に基づき前記被検面の形状情報を求める形状情報取得ステップと、を実行した後に、前記投影光学系による前記面光源の共役位置が前記被検面上に位置するように設定して、前記投影光学系により前記面光源の像を前記被検面に投影する第2の投影ステップと、前記観察光学系により観察される、前記被検面に投影された前記面光源の像の画像である第2の面光源画像を取得する第2の面光源画像取得ステップと、取得された前記第2の面光源画像における歪情報と、前記第1の面光源画像に基づき求められた前記局所スロープ情報と、該局所スロープ情報に基づき求められた前記形状情報とに基づき、前記第2の面光源画像の歪情報中に含まれる、前記被検面が有する段差部の段差量情報を求める段差量情報取得ステップと、求められた前記段差量情報に基づき前記形状情報を補正する形状情報補正ステップと、を実行することを特徴とする3次元形状測定方法。前記第2の投影ステップでは、前記第1の投影ステップのときと比較して、前記投影光学系の絞り半径を小さくする、ことを特徴とする請求項1に記載の3次元形状測定方法。前記段差量情報取得ステップは、前記第2の面光源画像の歪情報に基づき、前記被検面の各点における高さ量及び傾斜量との間に所定の関係式が成立する所定の変数の計測値を求める変数計測値取得ステップと、前記第1の面光源画像に基づき求められた前記局所スロープ情報と、該局所スロープ情報に基づき求められた前記形状情報と、前記所定の関係式と基づき、前記所定の変数の計算値を求める変数計算値取得ステップと、前記所定の変数の前記計測値と前記計算値との差に基づき、前記被検面が有する段差部の段差量を算出する段差量算出ステップと、を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の3次元形状測定方法。周期的な強度分布を有する面光源と、前記面光源の像を被検面に投影する投影光学系と、前記投影光学系により前記被検面に投影された前記面光源の像の画像を取得する観察光学系と、前記観察光学系により取得された前記面光源の像の画像を解析する解析装置と、を備えた3次元形状装置であって、前記投影光学系による前記面光源の共役位置を調整する面光源共役位置調整手段と、前記投影光学系の絞り半径を調整する絞り調整手段と、を備えたことを特徴とする3次元形状測定装置。前記投影光学系の前記被検面側の光軸と前記観察光学系の前記被検面側の光軸とが互いに一致する同軸光学系として構成され、前記投影光学系の絞り位置を該投影光学系の光軸と垂直な方向に調整する絞り位置調整手段を備えている、ことを特徴とする請求項4に記載の3次元形状測定装置。周期的な強度分布を有する面光源と、前記面光源の像を前記被検面に投影して該被検面を照明する照明光学系と、前記照明光学系により前記被検面に投影された前記面光源の像の画像を取得する、対物レンズを有する観察光学系と、前記観察光学系により取得された前記面光源の像の画像を解析する解析装置と、を備えた3次元形状測定用顕微鏡装置であって、前記照明光学系は、前記観察光学系の前記対物レンズを介して前記被検面を照明する同軸落射型のものであり、前記照明光学系による前記面光源の共役位置を調整する面光源共役位置調整手段と、前記照明光学系の絞り半径を調整する絞り調整手段と、前記照明光学系の絞り位置を該照明光学系の光軸と垂直な方向に調整する絞り位置調整手段と、を備えたことを特徴とする3次元形状測定用顕微鏡装置。前述のデフレクトメトリ及びマイクロデフレクトメトリは、被検面上に高さが急激に変化する部分以下段差部と称するが存在すると、この段差部の局所スロープ情報を正しく求めることができないという特性を有しており、このため、段差部を有する被検面の形状測定においては、段差部の高低差以下段差量と称するの情報も含めた正確な形状情報を得ることが難しいという問題がある。本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、段差部を有する鏡面反射性物体の形状を高精度に測定することが可能な3次元形状測定方法及び装置並びに3次元形状測定用顕微鏡装置を提供することを目的とする。本発明を例示する3次元形状測定方法の一態様は、周期的な強度分布を有する面光源の像を被検面に投影する投影光学系による前記面光源の共役位置と前記被検面との間に所定の間隔が形成されるように設定して、前記投影光学系により前記面光源の像を前記被検面に投影する第1の投影ステップと、前記被検面にピントを合わせた観察光学系により観察される、前記被検面に投影された前記面光源の像の画像である第1の面光源画像を取得する第1の面光源画像取得ステップと、取得された前記第1の面光源画像における歪情報に基づき、前記被検面の各点における傾斜量を示す局所スロープ情報を求める局所スロープ情報取得ステップと、求められた前記局所スロープ情報に基づき前記被検面の形状情報を求める形状情報取得ステップと、を実行した後に、前記投影光学系による前記面光源の共役位置が前記被検面上に位置するように設定して、前記投影光学系により前記面光源の像を前記被検面に投影する第2の投影ステップと、前記観察光学系により観察される、前記被検面に投影された前記面光源の像の画像である第2の面光源画像を取得する第2の面光源画像取得ステップと、取得された前記第2の面光源画像における歪情報と、前記第1の面光源画像に基づき求められた前記局所スロープ情報と、該局所スロープ情報に基づき求められた前記形状情報とに基づき、前記第2の面光源画像の歪情報中に含まれる、前記被検面が有する段差部の段差量情報を求める段差量情報取得ステップと、求められた前記段差量情報に基づき前記形状情報を補正する形状情報補正ステップと、を実行することを特徴とする。また、本発明を例示する3次元形状測定装置の一態様は、周期的な強度分布を有する面光源と、前記面光源の像を被検面に投影する投影光学系と、前記投影光学系により前記被検面に投影された前記面光源の像の画像を取得する観察光学系と、前記観察光学系により取得された前記面光源の像の画像を解析する解析装置と、を備えた3次元形状装置であって、前記投影光学系による前記面光源の共役位置を調整する面光源共役位置調整手段と、前記投影光学系の絞り半径を調整する絞り調整手段と、を備えたことを特徴とする。また、本発明を例示する3次元形状測定用顕微鏡装置の一態様は、周期的な強度分布を有する面光源と、前記面光源の像を前記被検面に投影して該被検面を照明する照明光学系と、前記照明光学系により前記被検面に投影された前記面光源の像の画像を取得する、対物レンズを有する観察光学系と、前記観察光学系により取得された前記面光源の像の画像を解析する解析装置と、を備えた3次元形状測定用顕微鏡装置であって、前記照明光学系は、前記観察光学系の前記対物レンズを介して前記被検面を照明する同軸落射型のものであり、前記照明光学系による前記面光源の共役位置を調整する面光源共役位置調整手段と、前記照明光学系の絞り半径を調整する絞り調整手段と、前記照明光学系の絞り位置を該照明光学系の光軸と垂直な方向に調整する絞り位置調整手段と、を備えたことを特徴とする。本発明によれば、段差部を有する鏡面反射性物体の形状被検面の形状を高精度に測定することが可能となる。以下、本発明の実施形態について上記図面を参照しながら説明する。なお、図1及び図3においては、方向を示すためのX軸及びZ軸を図示しているが、これら2軸に対し垂直な方向紙面と垂直な方向をY軸方向紙面奥側が正と称する。第1実施形態図1及び図3に示す第1実施形態に係る3次元形状測定装置は、マクロな鏡面反射性物体被検面4の3次元形状を測定するための態様を例示するものであり、周期的な強度分布を有するインコヒーレントな面光源1と、この面光源1の像以下面光源像と称するを被検面4に投影する投影光学系2と、この投影光学系2により被検面4に投影された面光源像を観察する観察光学系5と、この観察光学系5により観察される面光源像を撮像するCCDやCMOS等からなる2次元撮像素子6と、この2次元撮像素子6により撮像された面光源像の画像を解析する解析装置7を備えてなる。面光源1は、強度分布を制御することが可能な空間変調型の面光源であり、本実施形態では、一方向に正弦波状の強度分布を有する周期パターンを形成するように構成されている。この面光源1は、例えば、ランプ、パターンマスク等で構成される。パターンマスクの場合は、透過型の液晶素子等で構成され、電気信号によって強度分布を制御できるように構成される。また、面光源1は、ステージ等からなる面光源共役位置調整手段11により、投影光学系2に対して移動可能に支持されており、投影光学系2に対する面光源1の位置を変えることにより、投影光学系2による面光源1の共役位置を調整することが可能となっている。投影光学系2は、複数のレンズ2つのレンズ21,23を例示と、開口絞り22と、この開口絞り22の絞り半径を調整する絞り調整手段24を備えている。この投影光学系2は、大きな結像NAを有しており、絞り調整手段24により開口絞り22の絞り半径を調整することによって、結像NAを調節することが可能に構成されている。観察光学系5は、複数のレンズ2つのレンズ51,53を例示と開口絞り52を備えており、被検面4の像を2次元撮像素子6上の撮像面に形成するように構成されている。次に、本発明に係る3次元形状測定方法の一実施形態について説明する。以下では、上述の第1実施形態に係る3次元形状測定装置に適用した場合を例にとって説明するが、後述する第2実施形態に係る3次元形状測定用顕微鏡装置に対しても同様に適用することが可能である。まず、面光源共役位置調整手段11により投影光学系2に対する面光源1の位置を調整することによって、投影光学系2による面光源1の共役位置3と被検面4との間に所定の間隔が形成されるように設定し、投影光学系2により面光源像を被検面4に投影する第1の投影ステップ。このとき、投影光学系2の開口絞り22は、絞り調整手段24により絞り半径が大きく設定されており、これにより、投影光学系2のNAが大きくなり、横分解能が高められる。次に、観察光学系5のピントを被検面4に合わせ、被検面4に投影された面光源像を観察光学系5によって取り込み、その面光源像の画像以下第1の面光源画像と称するを2次元撮像素子6により撮像する第1の面光源画像取得ステップ。投影光学系2による面光源1の共役位置3が被検面4から離れているため、2次元撮像素子6により撮像される第1の面光源画像はボケ像となる。次いで、解析装置7において、取得された第1の面光源画像の歪情報に基づき、被検面4の各点における傾斜量を示す局所スロープ情報を求め局所スロープ情報取得ステップ、さらに、求められた局所スロープ情報に基づき被検面4の形状情報を求める形状情報取得ステップ。以上の手順は、従来のデフレクトメトリにおいて行われる手順と同じである。なお、デフレクトメトリには定性的に、面光源1の共役位置3と被検面4との間隔が大きいほど、また、面光源1の周期パターンのピッチが小さいほど、感度及び分解能が高くなるが、面光源1の共役位置3と被検面4との間隔を大きくし、かつ面光源1の周期パターンのピッチを小さくすると、撮像される面光源像の周期パターンのボケがひどくなり、S/Nが低下するというトレードオフの関係がある。このため、このトレードオフの関係に基づき、面光源1の周期パターン正弦波状の強度分布のピッチと、面光源1の共役位置3と被検面4との間隔を、適宜調整することが好ましい。上述の局所スロープ情報及び形状情報を求める手法は従来公知のものと同様であるが、その原理は以下の通りである。すなわち、被検面4が完全な平面形状の場合には、正弦波状の強度分布をもつ面光源1のボケ像に歪はなく、面光源1と同じ位相をもった像が形成される正弦波状の強度分布はボケてもその位相は保存される性質を利用している。これに対し、被検面4が平面形状からずれている場合、被検面4の各点における傾斜量に対応して面光源像が歪むことになる。その歪み状態を解析することにより被検面4の局所スロープ情報を求めることができる。具体的には、観察光学系5において、被検面4上の各点からの主光線の方向と、被検面座標被検面4上に設定された座標と検出面座標2次元撮像素子の撮像面上に設定された座標との対応関係は、観察光学系5の設計値あるいは校正によって既知となる。さらに、投影光学系2により形成される面光源1の像共役位置3での面光源像の横座標X軸方向及びY軸方向の位置と、被検面4及び2次元撮像素子6の各横座標との対応関係は、撮像された第1の面光源画像における周期パターンの歪みから求められるので、共役位置3での面光源像から被検面4上の各点に向かう光線方向も求まることになる。被検面4の各点に対して、入射光、射出光の方向が求まるので、各座標における被検面4の傾斜量を求めることが可能となる。なお、高精度な測定を行うためには、面光源1の正弦波状の強度分布の位相を、例えば、0、π/2、π、3π/2と変えて測定を行い、測定毎に撮像された面光源像の画像データに対し、周知の位相シフト法を用いて解析することが好ましい。また、被検面4の形状情報を求めるためには、直交する2方向の各々に沿った局所スロープ情報を求める必要があるので、面光源1で形成する強度分布のパターンの方向をX軸方向に揃えた場合とY軸方向に揃えた場合との計2セットのデータ取得を行い、画像解析を行う。画像解析によって求めたX軸方向及びY軸方向の2方向の局所スロープ情報を積分することにより、被検面4の形状情報を求めることができる。以上の手順により求められる被検面4の形状情報のシミュレーション結果を図2縦軸及び横軸の数値は無単位。以下の図5~図8において同じに示す。被検面4は段差部を有する形状に設定してある。図2において、点線で表されているのが、予め設定した被検面4の真の形状であり、実線で表されているのが、シミュレーションで得られた計測結果である。図2に示すように、これまでのデフレクトメトリにおける測定手法では、段差部おける局所スロープ情報を正しく求めることができず、その結果、計測データの段差部図中の実線が分離した部分に誤差が重畳してしまうことが分かる。次に、本発明に係る3次元形状測定方法の特徴部分である、段差部の段差量情報を求める手順に移る。まず、図3に示すように、面光源1の位置を光軸方向にシフトさせることにより、投影光学系2による面光源1の共役位置が被検面4上に位置するように設定するとともに、図1に示す態様との比較において、投影光学系2の開口絞り22の絞り半径を小さくして、投影光学系2により面光源像を被検面4に投影する第2の投影ステップ。開口絞り22の絞り半径を小さくすることにより、被検面4への入射光束の指向性が高くなり、その結果、段差部に対する測定感度は高くなる。一方、開口絞り22の絞り半径を小さくすると、投影光学系2のNAが小さくなるため、面光源1の周期パターンのピッチ正弦波状の強度分布の周期を小さくすると解像度が低下してしまう。そこで、被検面4の形態や、投影光学系2及び観察光学系5の条件等によって、面光源1の周期パターンのピッチを必要に応じて適宜変更することが好ましい。次に、観察光学系5のピントを被検面4に合わせ、被検面4に投影された面光源像を観察光学系5により取り込み、その面光源像の画像以下第2の面光源画像と称するを2次元撮像素子6により撮像する第2の面光源画像取得ステップ。次いで、解析装置7において、取得された第2の面光源画像における歪情報と、先に、第1の面光源画像に基づき求められた上述の局所スロープ情報と、この局所スロープ情報に基づき求められた上述の形状情報とに基づき、第2の面光源画像の歪情報中に含まれる、被検面4が有する段差部の段差量情報を求める段差量情報取得ステップ。この段差量情報取得ステップにおける具体的手順は、以下の通りである。まず、上記第2の面光源画像における歪情報に基づき、被検面4の各点における高さ量及び傾斜量との間に所定の関係式後述する式4が成立する所定の変数後述するDの計測値後述するDx2を求める変数計測値取得ステップ。次に、上記第1の面光源画像に基づき求められた上述の局所スロープ情報と、この局所スロープ情報に基づき求められた上述の形状情報と、上記所定の関係式とに基づき、上記所定の変数Dの計算値後述するDax2及びDbx2を求める変数計算値取得ステップ。そして、上記所定の変数の計測値と計算値との差に基づき、被検面4が有する段差部の段差量を算出する段差量算出ステップ。この段差量情報取得ステップの終了後、求められた段差量情報に基づき、上述の形状情報を補正し形状情報補正ステップ、段差部を含めた被検面4の形状情報を求める。ここで、上述の段差量算出ステップにおいて段差量を算出する原理について、図4を参照しながら説明する。図4では、被検面4の、X軸方向に沿った断面の一部を太い曲線で示している。また、投影光学系2の投影角度投影光学系2の光軸とZ軸とのなす角度をφ、被検面4上の任意の点Qにおける傾き量をθ、高さ量をfx1で示している。さらに、X軸上に、投影光学系2による面光源1の共役位置と観察光学系5のピント合致位置が位置するものとし、このX軸を含む紙面に垂直な平面を基準面としている。図4において、角度φで被検面4上の点Qx1,fx1に入射した光線は、矢印Kの方向に反射される。この光線の2次元撮像素子6への入射位置は、基準面上での点Rxz,0に対応する。一方、被検面4が理想的な平面基準面で形成されていた場合、上記光線の2次元撮像素子6への入射位置は、基準面上での点Px0,0に対応する。すなわち、被検面4上の点Qにおける高さ量fx1と傾斜量θによって、点Pから点Rへと座標がシフトし、これにより面光源像における正弦波状の強度分布が歪みを持つことになる。したがって、この歪み量を解析することにより、点Pから点Rへのシフト量を表す変数Dの計測値Dx2=x2-x1を求めることができる。今回のシミュレーションで与えた被検面4の形状に対しては、図5に示すようなDx2のグラフ曲線が得られる。なお、ここでも、上述の位相シフト法を適用することにより、高精度に歪み量を検出することが可能となり、Dx2の計測精度も高くすることができる。上述のx0,x1,x2,φ,θ,fx1の間には、下記の式1、式2の関係が成立する。また、θは、fx1の微分値f ́x1として表せるので、下記の式3の関係が成立する。したがって、上記計測値Dx2と、被検面4上の点Qにおける高さ量fx1と傾斜量θ=f ́x1との間には、下記の式4の関係が成立する。一方、上述の局所スロープ情報取得ステップにおいて求められた被検面4の局所スロープ情報詳細には被検面4上の各点における傾斜量をθm、上述の形状情報取得ステップにおいて求められた被検面4の形状情報詳細には被検面4上の各点における高さ量をfmx1とすると、θmとfmx1との間には下記の式5の関係が成立する。θmとfmx1は、段差部を除いては、被検面4の情報を正しく示しているので、段差部の手前までの被検面4の形状は下記の式6により、段差部の後の被検面4の形状は下記の式7により、それぞれ表すことができる。ここで、式6中の定数Ca、式7の定数Cbは、積分の初期値であるとともに、段差部の補正に関わる補正定数である。式5~式7の関係を、式4にあてはめることにより、上記変数Dの計算値Dax2、Dbx2を算出することができる。算出されたDax2、Dbx2と、上記計測値Dx2との差が最小となるように、補正定数Ca、Cbの値を決定し、決定された補正定数Ca、Cbの値を、式6及び式7に代入することにより、段差量が補正された被検面4の形状情報を求めることができる。補正定数Ca、Cbの値を決定する前の計算値Da、Dbは、図6に示す曲線となるが、値を決定した後は図7に示す曲線となる。また、段差量が補正された被検面4の形状計測結果も図8に示すように真の形状に近づくことが確かめられた。第2実施形態図9及び図10に示す本発明の第2実施形態に係る3次元形状測定用顕微鏡装置は、ミクロな鏡面反射性物体被検面4の3次元形状を測定するための顕微鏡への適用態様を例示するものであり、周期的な強度分布を有するインコヒーレントな面光源1と、この面光源1の像面光源像を被検面4に投影する照明光学系2A投影光学系としても機能すると、この照明光学系2Aにより被検面4に投影された面光源像を観察する観察光学系5と、この観察光学系5により観察される面光源像を撮像するCCDやCMOS等からなる2次元撮像素子6と、この2次元撮像素子6により撮像された面光源像の画像を解析する解析装置7を備えてなる。上述の第1実施形態と同様、面光源1は、ステージ等からなる面光源共役位置調整手段11により、照明光学系2Aに対して移動可能に支持されており、照明光学系2Aに対する面光源1の位置を変えることにより、照明光学系2Aによる面光源1の共役位置を調整することが可能となっている。観察光学系5は、複数のレンズ対物レンズOLとレンズ53を例示と開口絞り52を備えており、被検面4の像を2次元撮像素子6上の撮像面に結像させるように構成されている。また、観察光学系5の光軸上にはビームスプリッタBSが配置されている。照明光学系2Aは、観察光学系5の対物レンズOLを介して被検面4を照明する同軸落射型のものであり、レンズ21及び開口絞り22を介して図中左方に導いた面光源1からの光線を、ビームスプリッタBSにより対物レンズOLに導き、面光源像を投影するように構成されている。また、この照明光学系2Aは、開口絞り22の絞り半径を調整する絞り調整手段24と、開口絞り22の絞り位置を照明光学系2Aの光軸と垂直な方向に調整する絞り位置調整手段25を備えている。被検面4の局所スロープ情報を求める場合の構成及び手順は、上述の第1実施形態と同様であるが、本実施形態の場合、傾斜量の検出感度が半減することに注意する必要がある前掲の非特許文献2を参照。被検面4の段差量情報を求める場合には、図10に示すように、面光源1の位置を光軸方向にシフトさせることにより、照明光学系2Aによる面光源1の共役位置が被検面4上に位置するように設定するとともに、図9に示す態様との比較において、照明光学系2Aの開口絞り22の絞り半径を小さくして、照明光学系2Aにより面光源像を被検面4に投影する。この点は、上述の第1実施形態と同様である。ただし、本実施形態の場合、開口絞り22の絞り半径を小さくするだけではなく、面光源1の周期パターンに対し垂直な方向図10では下方に絞り位置をシフトさせ、このシフト操作によって被検面4への照明光の入射角を制御する。被検面4の段差量情報を求める解析方法や原理は上述の第1実施形態と同様である。"