傾斜角度測定装置
【課題】互いに離間した複数の平面または回転対称な線織面からなる被検面の傾斜角度を、被検面を傷付けることなく、高精度に測定することが可能な傾斜角度測定装置を得る。
【解決手段】アライメント用反射平面４１および測定光偏向用反射面４２Ａ，４２Ｂを有する反射素子４０を、被検面９１Ａ，９１Ｂから離間した位置に保持し、干渉計１０から反射素子４０に向けて測定光を照射する。アライメント用反射平面４１からの戻り光により形成される干渉縞画像に基づき、干渉計１０に対する反射素子４０のアライメントが調整される。測定光偏向用反射面４２Ａ，４２Ｂにおいて偏向されて被検面９１Ａ，９１Ｂに照射され、再帰反射されて測定光偏向用反射面４２Ａ，４２Ｂを経由し干渉計１０に戻る被検光により形成される干渉縞画像に基づき、被検面９１Ａ，９１Ｂの相対傾斜角度が解析される。
【解決手段】アライメント用反射平面４１および測定光偏向用反射面４２Ａ，４２Ｂを有する反射素子４０を、被検面９１Ａ，９１Ｂから離間した位置に保持し、干渉計１０から反射素子４０に向けて測定光を照射する。アライメント用反射平面４１からの戻り光により形成される干渉縞画像に基づき、干渉計１０に対する反射素子４０のアライメントが調整される。測定光偏向用反射面４２Ａ，４２Ｂにおいて偏向されて被検面９１Ａ，９１Ｂに照射され、再帰反射されて測定光偏向用反射面４２Ａ，４２Ｂを経由し干渉計１０に戻る被検光により形成される干渉縞画像に基づき、被検面９１Ａ，９１Ｂの相対傾斜角度が解析される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに離間した複数の平面または回転対称な線織面からなる被検面の傾斜角度を測定する傾斜角度測定装置に関し、特に、互いに平行に配置された２つの平面間の平行度や円筒面各部の傾斜角度を測定するのに好適な傾斜角度測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モールド成形によりレンズを作製する場合、２つの成形用金型の間に相対的な傾きずれが生じていると、成形されたレンズに面倒れ（２つのレンズ面それぞれの回転軸同士の相対的な傾きずれ）が発生してしまう。このような面倒れは、成形された非球面レンズの収差を増大させる要因となるので、成形用金型間の相対的な傾きずれを無くすように調整することが望ましく、そのために金型同士の平行度（平行な状態からどの程度傾きずれが生じているのか）を高精度に測定することが要望されている。
【０００３】
従来、互いに平行に配置された２つの平面間の平行度を測定する装置として、下記特許文献１に記載されたものが知られている。この従来装置は、オートコリメータを用いるものであり、２つの平面のうちの一方に立方体状のビームスプリッタを設置しておき、オートコリメータからの測定光をビームスプリッタに照射し、ビームスプリッタの前面からの戻り光と、ビームスプリッタを介して照射された、２つの平面のうちの他方からの戻り光との焦点面上における位置のずれによって、２つの平面間の平行度を測定するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１３９９１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来装置は、被検面上にビームスプリッタを設置する必要があるため、被検面を傷付ける虞がある。
【０００６】
また、高精度な測定結果を得るためには、測定系、ビームスプリッタおよび被検面の相対的なアライメント調整を正確に行う必要があるが、このようなアライメント調整を行うための機構を備えていないため、アライメント調整の誤差が測定誤差として重畳される虞がある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、互いに離間した複数の平面または回転対称な線織面からなる被検面の傾斜角度を、被検面を傷付けることなく、高精度に測定することが可能な傾斜角度測定装置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】
【０００８】
上記目的を達成するため本発明に係る傾斜角度測定装置は、以下の特徴を備えている。
すなわち、本発明に係る傾斜角度測定装置は、互いに離間した複数の平面または回転対称な線織面からなる被検面の傾斜角度を測定する傾斜角度測定装置であって、
測定光軸に沿って測定光を出射するとともに該測定光が照射された被照射面から反射された戻り光により所定の画像を形成する測定系と、
アライメント用反射平面および該アライメント用反射平面に対し所定の角度で配置された、前記測定光を互いに異なる方向に偏向する測定光偏向用反射面を有する反射素子と、
前記反射素子を前記被検面から離間した位置に保持する反射素子保持手段と、
前記測定光軸に対する前記反射素子のアライメントを調整する反射素子アライメント調整手段と、
前記被検面に対する前記測定系のアライメントを調整する測定系アライメント調整手段と、
前記測定系から出射された前記測定光が前記測定光偏向用反射面において偏向されて前記被検面の各部に照射され、該被検面の各部から再帰反射されて該測定光偏向用反射面を経由し前記測定系に戻る被検光により形成される解析用画像を撮像する撮像手段と、
撮像された前記解析用画像に基づき、前記被検面の各部の相対傾斜角度を解析する解析手段と、を備えてなることを特徴とする。
【０００９】
本発明において、前記測定光がパルス光からなり、該パルス光の出射タイミングと前記撮像手段による撮像タイミングとを同期させる測定タイミング調整手段を備えていることが好ましい。
【００１０】
また、前記測定系は、前記被検光を参照光と干渉させて干渉縞画像を形成する干渉光学系からなるものとすることができる。
【００１１】
この場合、前記干渉縞画像がキャリア縞を重畳されたキャリア縞重畳干渉縞画像であり、前記解析手段は、前記キャリア縞重畳干渉縞画像を、フーリエ変換法を用いて解析するフーリエ変換解析部を有してなるものとすることができる。
【００１２】
一方、前記参照光を第１の円偏光、前記被検光を該第１の円偏光とは偏光の回転方向が逆向きとなる第２の円偏光とする円偏光生成手段と、前記第１の円偏光からなる参照光と前記第２の円偏光からなる被検光とからなる干渉光を複数に分割する干渉光分割手段と、分割された複数の干渉光の各光路上にそれぞれ配置された、透過軸の方向が互いに異なる複数の偏光子と、を備え、前記撮像手段は、前記複数の偏光子の各々を通過した各干渉光により形成される、互いに位相が異なる複数の干渉縞画像をそれぞれ撮像する複数の撮像部からなるものとすることもできる。
【００１３】
また、前記測定光偏向用反射面と前記被検面の各部との間の各光路上にそれぞれ配置された参照基準板を備え、該参照基準板は、前記測定光偏向用反射面において偏向された前記測定光の一部を透過するとともに他の一部を反射して前記参照光となす参照基準面を有してなる、とすることもできる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る傾斜角度測定装置は、上述の特徴を備えていることにより、以下のような作用効果を奏する。
【００１５】
すなわち、本発明の傾斜角度測定装置においては、反射素子保持手段により被検面から離間した位置に保持された反射素子の測定光偏向用反射面において測定光が偏向されて被検面の各部に照射され、被検面の各部からそれぞれ反射され測定光偏向用反射面を経由した戻り光により形成される解析用画像に基づき、被検面の各部の傾斜角度が測定解析される。
【００１６】
測定光を分岐するための反射素子が、被検面から離間した位置に保持されていることにより、被検面に接触することなく測定することが可能となるので、被検面を傷付ける虞がない。
【００１７】
また、反射素子がアライメント用反射平面を有するとともに、測定光軸に対する反射素子のアライメントを調整する反射素子アライメント調整手段と、被検面に対する測定系のアライメントを調整する測定系アライメント調整手段とを備えているので、測定系、反射素子および被検面の相対的なアライメント調整を正確に行うことができる。したがって、アライメント調整の誤差が測定誤差として重畳されることを防止することができるので、高精度な測定結果を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態に係る傾斜角度測定装置の概略構成図（平面図（Ａ）および正面図（Ｂ））である。
【図２】第１実施形態の測定系の構成を示す図である。
【図３】第１実施形態の解析制御装置の構成を示すブロック図である。
【図４】第１実施形態において撮像される干渉縞画像の模式図である。
【図５】パルス光の発光タイミングを示す図である。
【図６】第２実施形態に係る傾斜角度測定装置の概略構成図である。
【図７】第２実施形態の解析制御装置の構成を示すブロック図である。
【図８】第３実施形態に係る傾斜角度測定装置の概略構成図である。
【図９】反射素子および被検面の変形態様を示す概略図である。
【図１０】他の形態の測定系を示す概略構成図である。
【図１１】第４実施形態に係る傾斜角度測定装置の概略構成図である。
【図１２】第４実施形態の解析制御装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について、上述の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実施形態の説明に使用する各図は概略的な説明図であり、詳細な形状や構造を示すものではなく、各部材の大きさや部材間の距離等については適宜変更して示してある。また、図１（Ａ），（Ｂ）、図２、図６には、方向を示すための座標系を図示している。
【００２０】
〈第１実施形態〉
第１実施形態に係る傾斜角度測定装置は、図１に示すように、干渉計１０、干渉計調整ステージ３０、反射素子４０、反射素子調整ステージ５０および解析制御部６０（同図（Ｂ）のみに図示）を備え、モールド成形用の２つの金型９０Ａ，９０Ｂの各被検面９１Ａ，９１Ｂ（互いに離間した複数（２つ）の平面となっている）の相対的な傾斜角度（平行度）を測定するように構成されている。
【００２１】
上記干渉計１０は、図２に示すように、パルス発光可能なレーザ光源１１、1/4λ板１２、ビーム径変換用レンズ１３、コリメータレンズ１４、ビームスプリッタ１５、参照基準板１６、1/4λ板１７、結像レンズ１８Ａ，１８Ｂおよび撮像カメラ１９を備え、平行光からなる測定光を測定光軸Ｃ１０に沿って反射素子４０に向けて出射するように構成されている。また、金型９０Ａ，９０Ｂ側から反射素子４０を介して入射された被検光を、参照光と合波して干渉光を形成し、該干渉光により形成される干渉縞画像を撮像カメラ１９により撮像するように構成されている。
【００２２】
なお、上記撮像カメラ１９は、本実施形態における撮像手段を構成するものであり、結像レンズ１８Ａ，１８Ｂ側から入射された干渉光を３つに分岐する、３個のプリズム２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃからなる光束分岐プリズム２０（本実施形態における干渉光分割手段を構成する）、各プリズム２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの光出射端面側にそれぞれ配置された、各々の透過軸の方向が互いに異なる３枚の偏光板２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ（本実施形態における偏光子を構成する）および各偏光板２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの後段側にそれぞれ配置された３個の撮像素子２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ（本実施形態における撮像部を構成するもので、ＣＣＤやＣＭＯＳ等からなる）を備えてなる。
【００２３】
上記干渉計調整ステージ３０は、図１に示すように、ベース板３１と、該ベース板３１に対し、図中Ｘ軸回りおよびＹ軸回りの傾きが調整可能に配置された傾動板３２と、該傾動板３２上に設置された載置板３３と、調整ネジ３４Ａ，３４Ｂとを備え、載置板３３上に設置された干渉計１０の図中Ｘ軸回りおよびＹ軸回りのアライメントを調整するように構成されている。また、この干渉計調整ステージ３０は、上記ベース板３１を支持するθステージ３５を備えており（図１（Ｂ）参照）、このθステージ３５により、干渉計１０の図中Ｚ軸回りのアライメントを調整するように構成されている。
【００２４】
上記反射素子４０は、該反射素子４０のアライメント調整時に用いられるアライメント用反射平面４１と、該アライメント用反射平面４１に対し所定の角度（本実施形態では、内角４５度（外角１３５度））で配置された２つの測定光偏向用反射面４２Ａ，４２Ｂ（平面で構成される）とを備え、上記干渉計１０からの測定光を測定光偏向用反射面４２Ａ，４２Ｂにおいて２つの方向に分岐、偏向し、一方を金型９０Ａの被検面９１Ａに照射し、他方を金型９０Ｂの被検面９１Ｂに照射するように構成されている。また、被検面９１Ａ，９１Ｂからそれぞれ再帰反射された被検光を測定光偏向用反射面４２Ａ，４２Ｂにおいてそれぞれ偏向（直角に反射）し、干渉計１０に向けて出射するように構成されている。
【００２５】
上記反射素子調整ステージ５０は、上記載置板３３上に設置されたベース板５１と、該ベース板５１に対し、図中Ｙ軸回りおよびＺ軸回りの傾きが調整可能に配置された傾動板５２と、調整ネジ５３Ａ，５３Ｂとを備え、傾動板５２上に設置された反射素子４０のアライメントを調整するように構成されている。
【００２６】
上記解析制御部６０は、図１に示すように、コンピュータ等からなる解析制御装置６１（本実施形態における解析手段を構成する）と、干渉縞画像等を表示するモニタ装置６２と、解析制御装置６１に対する各種入力を行うための入力装置６３とを備えており、この解析制御装置６１は、図３に示すように、コンピュータ内に搭載されるＣＰＵやハードディスク等の記憶部および該記憶部に格納されたプログラム等により構成される測定タイミング調整部６４、解析用画像生成部６５および画像解析部６６を備えてなる。
【００２７】
上記測定タイミング調整部６４は、パルス点灯時におけるレーザ光源１１からのパルス光の出射タイミングと撮像カメラ１９による干渉縞画像の撮像タイミングとを同期させる測定タイミング調整手段を構成するものであり、撮像カメラ１９からの画像信号（ビデオ信号として出力される）に基づき、上記撮像素子２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃの各光蓄積時間内の所定のタイミングで、レーザ光源１１からパルス光が出射されるように調整する。
【００２８】
上記解析用画像生成部６５は、パルス発光時の撮像カメラ１９による撮像により得られた画像信号に基づき、解析に用いられる干渉縞画像（以下「解析用干渉縞画像」と称する）を生成するように構成されている。
【００２９】
上記画像解析部６６は、生成された上記解析用干渉縞画像に基づき、被検面９１Ａ，９１Ｂの相対的な傾斜角度（平行度）を解析するように構成されている。
【００３０】
なお、本実施形態では、上記干渉計調整ステージ３０により、被検面９１Ａ，９１Ｂに対する測定系（干渉計１０）のアライメントを調整する測定系アライメント調整手段が構成されている。また、上記反射素子調整ステージ５０により、測定光軸Ｃ１０に対する反射素子４０のアライメントを調整する反射素子アライメント調整手段が構成されており、干渉計調整ステージ３０および反射素子調整ステージ５０により、反射素子４０を被検面９１Ａ，９１Ｂから離間した位置に保持する反射素子保持手段が構成されている。
【００３１】
また、本実施形態では、レーザ光源１１、1/4λ板１２、ビーム径変換用レンズ１３、コリメータレンズ１４、ビームスプリッタ１５（無偏光ハーフミラーからなる）、参照基準板１６、1/4λ板１７および結像レンズ１８Ａ，１８Ｂにより、被検光を参照光と干渉させて干渉縞画像を形成する干渉光学系（測定系）が構成されており、1/4λ板１２、参照基準板１６および1/4λ板１７により、光源部（レーザ光源１１）からの出力光の偏光状態を調整し、被検光を第１の円偏光、参照光を該第１の円偏光とは偏光の向きが逆となる第２の円偏光とする円偏光生成手段が構成されている。
【００３２】
以下、第１実施形態に係る傾斜角度測定装置の作用について説明する。測定を実施するのに先立ってアライメント調整が行われるので、まず、その手順について説明する。
【００３３】
（アライメント調整）
〈１〉反射素子４０の光軸Ｃ４０が測定光軸Ｃ１０に対し平行となるように、反射素子４０の傾き調整を行う。この傾き調整は、反射素子４０のアライメント用反射平面４１に測定光を照射し、該アライメント用反射平面４１からの反射光と参照光とにより形成される干渉縞画像（以下「反射素子アライメント用干渉縞画像」と称する）がヌル縞に最も近い状態となるように、反射素子調整ステージ５０を用いて行われる。なお、反射素子調整ステージ５０の機械的な精度等によっては、反射素子４０の光軸Ｃ４０および測定光軸Ｃ１０を互いに完全に平行に調整し切れない可能性もある。このような場合は、反射素子アライメント用干渉縞画像に基づき、反射素子４０の光軸Ｃ４０と測定光軸Ｃ１０との相対的な傾きをアライメント誤差として求めておき、このアライメント誤差に起因する測定誤差を解析時に補正するようにすればよい。
【００３４】
〈２〉反射素子４０の測定光偏向用反射面４２Ａ，４２Ｂに照射された測定光が、該測定光偏向用反射面４２Ａ，４２Ｂで２つの方向に分岐、偏向され、一方が被検面９１Ａに照射されて該被検面９１Ａから再帰反射され、他方が被検面９１Ｂに照射されて該被検面９１Ｂから再帰反射されるように、被検面９１Ａ，９１Ｂに対する反射素子４０および干渉計１０のアライメント調整を行う。このアライメント調整は、測定光偏向用反射面４２Ａ，４２Ｂに実際に測定光を照射して行う。すなわち、アライメント調整が完了している場合、測定光偏向用反射面４２Ａ，４２Ｂに照射された測定光は、該測定光偏向用反射面４２Ａ，４２Ｂで分岐、偏向されて被検面９１Ａ，９１Ｂに照射され、該被検面９１Ａ，９１Ｂで反射されて再び測定光偏向用反射面４２Ａ，４２Ｂを経由して干渉計１０に戻ることになる。そして、この戻り光と参照光とにより、図４に示すような２つの干渉縞画像（一方は測定光偏向用反射面４２Ａを経由した戻り光により形成される干渉縞画像で、他方は測定光偏向用反射面４２Ｂを経由した戻り光により形成される干渉縞画像）が形成されることになる。そこで、このような２つの干渉縞画像（解析可能な状態のものであれば良い）が実際に形成されるように、上述の干渉計調整ステージ３０を用いて、被検面９１Ａ，９１Ｂに対する反射素子４０および干渉計１０のアライメント調整を行う。なお、一方の干渉縞画像がヌル縞に最も近い状態となるまでアライメント調整を行ってもよい。
【００３５】
なお、反射素子４０Ａの加工精度によっては、アライメント用反射平面４１に対する２つの測定光偏向用反射面４２Ａ，４２Ｂの設置角度が設計値と異なるなどの製造誤差が生じる可能性がある。このような場合には、製造誤差を予め測定しておき、この製造誤差に起因する測定誤差を解析時に補正するようにすればよい。
【００３６】
アライメント調整の完了後、２つの金型９０Ａ，９０Ｂの相対的な傾斜角度（平行度）の測定を行う。以下、その測定時における作用について説明する。
【００３７】
（測定時の作用）
〈１〉アライメント調整後、図２に示すレーザ光源１１から直線偏光のレーザ光がパルス光として出射される。パルス発光のタイミングは、上記測定タイミング調整部６４により、撮像カメラ１９における撮像タイミングに応じて、例えば、図５に示すように調整される。図５は、撮像カメラ１９の各撮像素子２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃによる信号電荷の転送がインターライン・トランスファ方式で行われ、その読み出しがＮＴＳＣ規格のインタレース方式に適合するフレーム読み出しで行われる場合を想定したものである。
【００３８】
すなわち、図５に示す例では、各撮像素子２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃにおける奇数（ＯＤＤ）フィールドと偶数（ＥＶＥＮ）フィールドの各電荷蓄積期間（受光許容期間）が１／３０秒で、かつ各フィールドの電荷蓄積期間が１／６０秒ずつオーバーラップしている。また、奇数フィールド、偶数フィールドの順に交互に読み出され、１組の奇数フィールド、偶数フィールドにより１つのフレームが構成される。パルス光は、１フレームを構成する１組の奇数および偶数フィールドの各々の電荷蓄積期間が互いにオーバーラップした期間内の略中央の位置において、例えば１０μｓ幅で１回のみ発生されるようになっている。したがって、１フレームを構成する１組の奇数および偶数フィールドには、このパルス光が出射された期間においてのみ同時に電荷が蓄積されるようになっている。このように構成することにより、干渉縞画像を撮像する際に干渉計１０に生じる振動の影響を排除することが可能になるので、インライン（オンプロセス）での測定が可能となる。
【００３９】
〈２〉レーザ光源１１から出射されたパルス光は、1/4λ板１２により円偏光に変換された後、ビーム径変換用レンズ１３を介してコリメータレンズ１４に入射し、該コリメータレンズ１４において平行光に変換され（円偏光であることは変わらない）、ビームスプリッタ１５を介して（光束分岐面１５ａで図中下方に反射されて）参照基準板１６に入射する。
【００４０】
〈３〉参照基準板１６に入射したパルス光は、参照基準面１６ａにおいて２つに分岐され、一方は円偏光（第１の円偏光）からなる参照光としてビームスプリッタ１５に向けて反射され、他方は1/4λ板１７に入射する。
【００４１】
〈４〉1/4λ板１７に入射したパルス光は、該1/4λ板１７により直線偏光に変換され、測定光軸Ｃ１０に平行な測定光として干渉計１０から出射され、反射素子４０に入射する。
【００４２】
〈５〉反射素子４０に入射した測定光は、図２に示すように、該反射素子４０の測定光偏向用反射面４２Ａ，４２Ｂにおいて２つの方向に分岐、偏向され、一方が測定光偏向用反射面４２Ａから被検面９１Ａに照射され、他方が測定光偏向用反射面４２Ｂから被検面９１Ｂに照射される。
【００４３】
〈６〉被検面９１Ａに照射された一方の測定光は、該被検面９１Ａより再帰反射され、反射素子４０の測定光偏向用反射面４２Ａを経由して干渉計１０に戻り、1/4λ板１７により、上記参照光（第１の円偏光）とは偏光の回転方向が逆向きとなる円偏光（第２の円偏光。参照光を左円偏光とすれば右円偏光となる）に変換され、被検面９１Ａの波面情報を担持した被検光（以下「第１被検光」と称する）として参照基準板１６に向けて出射される。
【００４４】
〈７〉同様に、被検面９１Ｂに照射された他方の測定光は、該被検面９１Ｂより再帰反射され、反射素子４０の測定光偏向用反射面４２Ｂを経由して干渉計１０に戻り、1/4λ板１７により、上記参照光とは偏光の回転方向が逆向きとなる円偏光（第２の円偏光。参照光を左円偏光とすれば右円偏光となる）に変換され、被検面９１Ｂの波面情報を担持した被検光（以下「第２被検光」と称する）として参照基準板１６に向けて出射される。
【００４５】
〈８〉1/4λ板１７から出射された第１被検光は、参照基準面１６ａにおいて上記参照光と合波された後（合波された光を以下「第１干渉光」と称する）、ビームスプリッタ１５および結像レンズ１８Ａ，１８Ｂを介して撮像カメラ１９内に入射する。
【００４６】
〈９〉同様に、1/4λ板１７から出射された第２被検光は、参照基準面１６ａにおいて上記参照光と合波された後（合波された光を以下「第２干渉光」と称する）、ビームスプリッタ１５および結像レンズ１８Ａ，１８Ｂを介して撮像カメラ１９内に入射する。
【００４７】
〈１０〉撮像カメラ１９内に入射した第１被検光は、光束分岐プリズム２０により３つに分岐され、プリズム２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの各光出射端面側に各々配置された各偏光板２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃをそれぞれ透過した後、各偏光板２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの後段側に各々配置された各撮像素子２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ上において干渉縞画像（以下「第１干渉縞画像」と称する）をそれぞれ形成する。
【００４８】
〈１１〉同様に、撮像カメラ１９内に入射した第２被検光は、光束分岐プリズム２０により３つに分岐され、プリズム２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの各光出射端面側に各々配置された各偏光板２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃをそれぞれ透過した後、各撮像素子２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ上において干渉縞画像（以下「第２干渉縞画像」と称する）をそれぞれ形成する。第１干渉縞画像と第２干渉縞画像は、図４に示すように、各撮像素子２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ上に同時に形成され、各撮像素子２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃによりそれぞれ同時に撮像される。
【００４９】
〈１２〉３枚の偏光板２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃは、各々の透過軸の方向が互いに異なるように設定されているので（例えば、偏光板２２Ａの透過軸の方向に対し、偏光板２２Ｂの透過軸の方向が４５度、偏光板２２Ｃの透過軸の方向が９０度回転するように設定される）、各撮像素子２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ上に形成される各第１干渉縞画像は、位相が互いに異なった（９０度ずつずれた）ものとなる。同様に、各撮像素子２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ上に形成される各第２干渉縞画像も、位相が互いに異なった（９０度ずつずれた）ものとなる。
【００５０】
〈１３〉各撮像素子２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃによりそれぞれ同時に撮像された各第１干渉縞画像および各第２干渉縞画像の画像データは、各撮像素子２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃからそれぞれ別個のビデオ信号として出力され、上記解析用画像生成部６５により、互いに位相が異なる各３枚の解析用画像（各第１干渉縞画像の画像データから生成されるものを「解析用第１干渉縞画像」、各第２干渉縞画像の画像データから生成されるものを「解析用第２干渉縞画像」と称する）がそれぞれ生成される。
【００５１】
〈１４〉生成された３枚の解析用第１干渉縞画像に基づき、上記画像解析部６６において解析が行われ（公知の位相シフト法を適用することが可能）、被検面９１Ａの参照基準面１６ａに対する傾斜角度が求められる。同様に、３枚の解析用第２干渉縞画像に基づき、被検面９１Ｂの参照基準面１６ａに対する傾斜角度報が求められる。そして、求められた、参照基準面１６ａに対する被検面９１Ａ，９１Ｂの各傾斜角度に基づき、被検面９１Ａ，９１Ｂの相対的な傾斜角度（平行度）が求められる。なお、解析用第１干渉縞画像および解析用第１干渉縞画像に基づき被検面９１Ａ，９１Ｂの形状情報を求めることも可能である。
【００５２】
このように本実施形態の傾斜角度測定装置によれば、撮像カメラ１９による１回の撮像により、位相が互いに異なる複数枚（３枚）の解析用第１干渉縞画像および解析用第２干渉縞画像を生成することができるので、これら複数枚の画像に基づき位相シフト法を適用した高精度な解析を行うことが可能となっている。なお、位相が互いに異なる複数枚の干渉縞画像を１回の撮像により得る技術は、例えば、特開平２−２８７１０７号公報に詳述されている。
【００５３】
〈第２実施形態〉
第２実施形態に係る傾斜角度測定装置は、図６に示すように、干渉計１０Ａ、参照基準板調整ステージ７０、反射素子４０Ａ、反射素子調整ステージ５０Ａおよび解析制御部６０Ａを備え、円筒体１００の内周面（回転対称な線織面である円筒面状に形成されている）である被検面１０１の各部の相対的な傾斜角度（平行度）を測定するように構成されている。
【００５４】
上記干渉計１０Ａは、パルス発光可能なレーザ光源１１Ａ、ビーム径変換用レンズ１３Ａ、ビームスプリッタ１５Ａ、コリメータレンズ１４Ａ、参照基準板１６Ａ、結像レンズ１８Ｃおよび撮像カメラ１９Ａを備え、平行光からなる測定光を測定光軸Ｃ１０Ａに沿って反射素子４０Ａに向けて出射するように構成されている。また、被検面１０１側から反射素子４０Ａを介して入射された被検光を、参照光と合波して干渉光を形成し、該干渉光により形成される干渉縞画像を撮像カメラ１９Ａにより撮像するように構成されている。なお、撮像カメラ１９Ａは、本実施形態における撮像手段を構成するものであり、結像レンズ１８Ｃにより形成される干渉縞画像を撮像する撮像素子２３Ｄ（ＣＣＤやＣＭＯＳ等からなる）を備えてなる。
【００５５】
上記参照基準板調整ステージ７０は、ベース板７１と、該ベース板７１に対し、図中Ｘ１軸回りおよびＹ１軸回りの傾きが調整可能に配置された傾動板７２と、該傾動板７２に固設された円筒状の基準板支持部７３と、調整ネジ７４Ａ，７４Ｂとを備え、基準板支持部７３に設置された参照基準板１６Ａのアライメントを調整するように構成されている。なお、ベース板７１および傾動板７２には、測定光を通過させるための透孔７１ａ，７２ａがそれぞれ形成されている。
【００５６】
上記反射素子４０Ａは、該反射素子４０Ａのアライメント調整時に用いられるアライメント用反射平面４１Ａと、該アライメント用反射平面４１Ａに対し所定の角度（本実施形態では、内角４５度（外角１３５度））で配置された、円錐面状の測定光偏向用反射面４２Ｃとを備え、上記干渉計１０Ａからの測定光を測定光偏向用反射面４２Ｃにおいて測定光軸Ｃ１０Ａに対し放射状に偏向して被検面１０１の各部に照射するように構成されている。また、被検面１０１の各部から再帰反射された被検光を測定光偏向用反射面４２Ｃにおいて偏向（直角に反射）し、干渉計１０Ａに向けて出射するように構成されている。
【００５７】
上記反射素子調整ステージ５０Ａは、上記傾動板７２に設置された複数（図６では２本のみ図示しているが、３本配置されている）の支持ポール５４と、該支持ポール５４により支持されたベース板５１Ａと、該ベース板５１Ａ対し、図中Ｘ１軸回りおよびＹ１軸回りの傾きが調整可能に配置された傾動板５２Ａと、調整ネジ５３Ｃ，５３Ｄとを備え、傾動板５２Ａ上に設置された反射素子４０Ａのアライメントを調整するように構成されている。
【００５８】
上記解析制御部６０Ａは、コンピュータ等からなる解析制御装置６１Ａ（本実施形態における解析手段を構成する）と、干渉縞画像等を表示するモニタ装置６２Ａと、解析制御装置６１Ａに対する各種入力を行うための入力装置６３Ａとを備えており、この解析制御装置６１Ａは、図７に示すように、コンピュータ内に搭載されるＣＰＵやハードディスク等の記憶部および該記憶部に格納されたプログラム等により構成される測定タイミング調整部６４Ａ、解析用画像生成部６５Ａおよびフーリエ変換解析部６７を備えてなる。
【００５９】
上記測定タイミング調整部６４Ａは、パルス点灯時におけるレーザ光源１１Ａからパルス光の出射タイミングと撮像カメラ１９Ａによる干渉縞画像の撮像タイミングとを同期させる測定タイミング調整手段を構成するものであり、撮像カメラ１９Ａからの画像信号（ビデオ信号として出力される）に基づき、上記撮像素子２３Ｄの光蓄積時間内の所定のタイミングで、レーザ光源１１Ａからパルス光が出射されるように調整する。
【００６０】
上記解析用画像生成部６５Ａは、パルス発光時の撮像カメラ１９Ａによる撮像により得られた画像信号に基づき、解析に用いられる解析用干渉縞画像を生成するように構成されている。
【００６１】
上記フーリエ変換解析部６７は、本実施形態におけるフーリエ変換解析手段を構成するものであり、生成された上記解析用干渉縞画像に基づき、被検面１０１の各部の相対的な傾斜角度を、フーリエ変換法を用いて解析するように構成されている。
【００６２】
なお、図示を省略しているが、本実施形態では、上記第１実施形態における干渉計調整ステージ３０と同様の調整機構を備えており、この調整機構により測定系アライメント調整手段が構成されている。また、上記反射素子調整ステージ５０Ａにより、測定光軸Ｃ１０Ａに対する反射素子４０Ａのアライメントを調整する反射素子アライメント調整手段が構成されており、参照基準板調整ステージ７０および反射素子調整ステージ５０Ａにより、反射素子４０Ａを被検面１０１から離間した位置に保持する反射素子保持手段が構成されている。
【００６３】
以下、第２実施形態に係る傾斜角度測定装置の作用について説明する。測定を実施するのに先立ってアライメント調整が行われるので、まず、その手順について説明する。
【００６４】
（アライメント調整）
〈１〉参照基準板１６Ａの参照基準面１６Ａａが、測定光軸Ｃ１０Ａに対し垂直となるように、参照基準板１６Ａの傾き調整を行う。この傾き調整は、例えば、参照基準板１６Ａ上にコーナーキューブ（図示略）を設置して測定光を照射し、該コーナーキューブからの反射光と参照基準面１６Ａａからの反射光（参照光）とにより形成される干渉縞画像がヌル縞に最も近い状態となるように、参照基準板調整ステージ７０を用いて行われる。
【００６５】
〈２〉反射素子４０Ａの光軸Ｃ４０Ａが測定光軸Ｃ１０Ａに対し平行となるように、反射素子４０Ａの傾き調整を行う。この傾き調整は、反射素子４０Ａのアライメント用反射平面４１Ａに測定光を照射し、該アライメント用反射平面４１Ａからの反射光と参照光とにより形成される反射素子アライメント用干渉縞画像がヌル縞に最も近い状態となるように、反射素子調整ステージ５０Ａを用いて行われる。なお、反射素子調整ステージ５０Ａの機械的な精度等によって、反射素子４０Ａの光軸Ｃ４０Ａおよび測定光軸Ｃ１０Ａを互いに完全に平行に調整し切れない場合には、反射素子アライメント用干渉縞画像に基づき、反射素子４０Ａの光軸Ｃ４０Ａと測定光軸Ｃ１０Ａとの相対的な傾きをアライメント誤差として求めておき、このアライメント誤差に起因する測定誤差を解析時に補正するようにすればよい。
【００６６】
〈３〉反射素子４０Ａの測定光偏向用反射面４２Ｃに照射された測定光が、該測定光偏向用反射面４２Ｃで放射状に偏向され、被検面１０１の各部に照射されて該被検面１０１の各部から再帰反射されるように、被検面１０１に対する反射素子４０Ａおよび干渉計１０Ａのアライメント調整を行う。このアライメント調整は、測定光偏向用反射面４２Ｃに実際に測定光を照射して行う。すなわち、アライメント調整が完了している場合、測定光偏向用反射面４２Ｃに照射された測定光は、該測定光偏向用反射面４２Ｃで偏向されて被検面１０１の各部に照射され、該被検面１０１の各部で反射されて再び測定光偏向用反射面４２Ｃを経由して干渉計１０Ａに戻ることになる。そして、この戻り光と参照光とにより、リング状の干渉縞画像（図示略）が形成されることになる。そこで、このようなリング状の干渉縞画像（解析可能な状態のものであれば良い）が実際に形成されるように、被検面１０１に対する反射素子４０Ａおよび干渉計１０Ａのアライメント調整を行う。
【００６７】
アライメント調整の完了後、被検面１０１の各部の相対的な傾斜角度（平行度）の測定が行われる。本実施形態では、後述するようにフーリエ変換法を用いて干渉縞画像の解析が行われるため、測定に際し、解析用の干渉縞画像に予めキャリア縞（空間キャリア周波数）が重畳されるようにする必要がある。キャリア縞の重畳は、例えば、被検面１０１に対し、反射素子４０Ａおよび干渉計１０Ａを微小な角度だけ傾斜させることにより行われる。以下、そのようなキャリア縞重畳のための調整が行われたとして、測定時における作用について説明する。
【００６８】
（測定時の作用）
〈１〉図６に示すレーザ光源１１Ａからレーザ光がパルス光として出射される。パルス発光のタイミングは、上記測定タイミング調整部６４Ａにより、撮像カメラ１９Ａにおける撮像タイミングに応じて、上記第１実施形態と同様に調整される。すなわち、撮像カメラ１９の撮像素子２３Ｄによる信号電荷の転送がインターライン・トランスファ方式で行われ、その読み出しがＮＴＳＣ規格のインタレース方式に適合するフレーム読み出しで行われる場合、図５に示すように、パルス光は、１フレームを構成する１組の奇数および偶数フィールドの各々の電荷蓄積期間が互いにオーバーラップした期間内の略中央の位置において、例えば１０μｓ幅で１回のみ発生されるようになっている。したがって、１フレームを構成する１組の奇数および偶数フィールドには、このパルス光が出射された期間においてのみ同時に電荷が蓄積されるようになっている。このように構成することにより、干渉縞画像を撮像する際に干渉計１０Ａに生じる振動の影響を排除することが可能になるので、インライン（オンプロセス）での測定が可能となる。
【００６９】
〈２〉レーザ光源１１Ａから出射されたパルス光は、ビーム径変換用レンズ１３Ａおよびビームスプリッタ１５Ａを介して（光束分岐面１５Ａａで図中下方に反射されて）コリメータレンズ１４Ａに入射し、該コリメータレンズ１４Ａにおいて平行光に変換されて参照基準板１６Ａに入射する。
【００７０】
〈３〉参照基準板１６Ａに入射したパルス光は、参照基準面１６Ａａにおいて２つに分岐され、一方は参照光としてコリメータレンズ１４Ａに向けて反射され、他方は測定光軸Ｃ１０Ａに平行な測定光として干渉計１０Ａから出射され、反射素子４０Ａに入射する。
【００７１】
〈４〉反射素子４０Ａに入射した測定光は、該反射素子４０Ａの測定光偏向用反射面４２Ｃにおいて放射状に偏向され、被検面１０１の各部に照射される。
【００７２】
〈５〉被検面１０１の各部に照射された測定光は、該被検面１０１の各部より再帰反射され、反射素子４０Ａの測定光偏向用反射面４２Ｃを経由して干渉計１０Ａに戻り、被検面１０１の各部の波面情報を担持した被検光として参照基準板１６Ａに入射する。
【００７３】
〈６〉参照基準板１６Ａに入射した被検光は、参照基準面１６Ａａにおいて上記参照光と合波されて干渉光を形成し、コリメータレンズ１４Ａ、ビームスプリッタ１５Ａおよび結像レンズ１８Ｃを介して撮像カメラ１９Ａ内に入射し、撮像素子２３Ｄ上において干渉縞画像を形成する。形成された干渉縞画像は、撮像素子２３Ｄにより撮像される。
【００７４】
〈７〉撮像素子２３Ｄにより撮像された干渉縞画像の画像データは、撮像素子２３Ｄからビデオ信号として出力され、上記解析用画像生成部６５Ａにより、解析用画像（以下「解析用干渉縞画像」と称する）が生成される。
【００７５】
〈８〉生成された解析用干渉縞画像に基づき、上記フーリエ変換解析部６７において、フーリエ変換法による解析が行われる。すなわち、解析用干渉縞画像をフーリエ変換し、その空間周波数領域におけるスペクトル分布を求め、予め重畳されたキャリア縞（空間キャリア周波数）に付随している信号のスペクトルのみを取り出し、それを原点に向けてシフトする。この処理により、解析用干渉縞画像に重畳されていた不要信号およびキャリア縞が除去されるので、除去後の画像データを解析することにより、高精度に被検面１０１の各部の相対的な傾斜角度を求めることができる。なお、解析用干渉縞画像に基づき被検面１０１の各部の形状情報を求めることも可能である。
【００７６】
〈第３実施形態〉
第３実施形態に係る傾斜角度測定装置は、図８に示すように、干渉計１０Ｂおよび反射素子４０Ｂ（光軸Ｃ４０Ｂ）を備え、図示した筒状体１１０の内周面（回転対称な線織面である円錐面状に形成されている）である被検面１１１の各部の相対的な傾斜角度を測定するように構成されている。
【００７７】
上記干渉計１０Ｂは、上述の第１実施形態の干渉計１０や第２実施形態の干渉計１０Ａと同様の構成とすることができる。また、図示していないが、第１実施形態または第２実施形態と同様に、反射素子４０Ｂを被検面１１１から離間した位置に保持する反射素子保持手段、測定光軸Ｃ１０Ｂに対する反射素子４０Ｂのアライメントを調整する反射素子アライメント調整手段、被検面１１１に対する測定系（干渉計１０Ｂ）のアライメントを調整する測定系アライメント調整手段、および解析用画像に基づき、被検面１１１の各部の相対傾斜角度を解析する解析手段を備えている。
【００７８】
上記反射素子４０Ｂは、該反射素子４０Ｂのアライメント調整時に用いられるアライメント用反射平面４１Ｃと、該アライメント用反射平面４１Ｃに対し所定の角度で配置された、円錐面状の測定光偏向用反射面４２Ｄとを備え、上記干渉計１０Ｂからの測定光を測定光偏向用反射面４２Ｄにおいて反射、偏向して被検面１１１の各部に照射するように構成されている。また、被検面１１１の各部から再帰反射された被検光を測定光偏向用反射面４２Ｄにおいて反射、偏向し、干渉計１０Ｂに向けて出射するように構成されている。なお、本実施形態の作用は、上述の第１実施形態や第２実施形態と同様であるので、説明は省略する。
【００７９】
〈反射素子および被検面の変形態様〉
上記反射素子４０Ｂは、図８に示した被検面１１１のような凹状面を測定するのに適しているが、これを図９に示す反射素子４０Ｃ（光軸Ｃ４０Ｃ）に替えることにより、図示した円錐台状被検体１２０の外周側面（回転対称な線織面である円錐面状に形成されている）である被検面１２１のような凸状面の各部の相対的な傾斜角度を測定することも可能となる。
【００８０】
この反射素子４０Ｃは、該反射素子４０Ｃのアライメント調整時に用いられるアライメント用反射平面４１Ｄと、該アライメント用反射平面４１Ｄに対し所定の角度で配置された、円錐面状の測定光偏向用反射面４２Ｅとを備えている。上記反射素子４０Ｂと異なるのは、アライメント用反射平面４１Ｄに対する測定光偏向用反射面４２Ｅの設置角度であり、他の構成および作用は同様である。
【００８１】
〈測定系の変形態様〉
上述の各実施形態においては、測定系として干渉計（１０，１０Ａ，１０Ｂ）が用いられているが、図１０に示すようなオートコリメータ８０を測定系として用いることも可能である。
【００８２】
このオートコリメータ８０は、光源８１、コンデンサレンズ８２、十字線等の標線が形成された光源側焦点鏡８３、ビームスプリッタ８４（光束分岐面８４ａ）、対物レンズ８５、撮像側焦点鏡８６、結像レンズ８７および撮像カメラ８８を備え、光源側焦点鏡８３および撮像側焦点鏡８６は、対物レンズ８５の焦点面にそれぞれ配置されている。
【００８３】
このオートコリメータ８０の測定光軸Ｃ８０上に、図示せぬ反射素子（上記各実施形態のものを用いることが可能）を配置し、オートコリメータ８０からの測定光を反射素子の測定光偏向用反射面で偏向して、図示せぬ被検面の各部に照射する。被検面の各部から再帰反射され、反射素子を経由してオートコリメータ８０に戻る被検光は対物レンズ８５により集光され、光源側焦点鏡８３上に標線像（以下「被検面標線像」と称する）が形成される（上記反射素子４０を用いた場合には、２つの被検面標線像が形成される）。また、オートコリメータ８０からの測定光は、反射素子のアライメント用反射平面からも再帰反射されてオートコリメータ８０に戻り、対物レンズ８５により集光され、光源側焦点鏡８３上に標線像（以下「基準標線像」と称する）が形成される。この被検面標線像および基準標線像を、結像レンズ８７を介して撮像カメラ８８内の撮像素子８９上に結像させて撮像し、その画像データを、図示せぬ解析装置において解析することにより、被検面の各部の相対的な傾斜角度を測定することができる。
【００８４】
〈第４実施形態〉
図１１に示す第４実施形態に係る傾斜角度測定装置は、上述の第１実施形態と同じく、モールド成形用の２つの金型２９０Ａ，２９０Ｂの各被検面２９１Ａ，２９１Ｂの相対的な傾斜角度（平行度）を測定するように構成されたものであり、干渉計２００、反射素子４０、反射素子調整ステージ５０および解析制御部２６０を備えている点は、上記第１実施形態と同様である。第１実施形態と異なるのは、反射素子４０と２つの金型２９０Ａ，２９０Ｂとの間の光路上に参照基準板２２０Ａ，２２０Ｂが配置され、これらの参照基準板２２０Ａ，２２０Ｂが、参照基準板調整ステージ２７０Ａ，２７０Ｂにより保持されている点、および反射素子４０のアライメント調整用の平行平面板２１６を備えている点にある。なお、図示を省略しているが、第１実施形態の干渉計調整ステージ３０（図１参照）と同様の干渉計調整ステージを備えており、上記反射素子調整ステージ５０および参照基準板調整ステージ２７０Ａ，２７０Ｂは、この干渉計調整ステージの載置板（第１実施形態の載置板３３を参照）上に設置されている。
【００８５】
上記干渉計２００は、図１１に示すように、半導体レーザ等からなるレーザ光源２０１と、該レーザ光源２０１からの光束の出射方向を音響光学効果により切り替えることにより、該光束を、所定のタイミング毎に極めて短い時間（例えば、１０μｓ）のみ出力されるパルス光として図中上方に出射するＡＯＭ２０２と、該ＡＯＭ２０２からのパルス光のビーム径を拡大するビーム径変換用レンズ２０３と、該ビーム径変換用レンズ２０３から出射された光束を、光束分岐面２１０ａにおいて図中左方に向けて反射するビームスプリッタ２１０と、該ビームスプリッタ２１０からの光束を平行光からなる測定光に変換し、測定光軸Ｃ２００に沿って出射するコリメータレンズ２１１と、結像レンズ２１２および撮像カメラ２１３を備えている。
【００８６】
なお、上記撮像カメラ２１３は、本実施形態における撮像手段を構成するものであり、結像レンズ２１２側から入射された干渉光を、光束分岐面２１４ａにおいて２つに分岐するビームスプリッタ２１４と、該ビームスプリッタ２１４の各光出射端面側にそれぞれ配置された２個の撮像素子２１５Ａ，２１５Ｂ（ＣＣＤやＣＭＯＳ等からなる）を備えてなる。
【００８７】
上記平行平面板２１６は、上記反射素子４０の干渉計２００に対するアライメント調整を行う際に測定光軸Ｃ２００上に配置され（図中２点鎖線で示す）、アライメント調整後に測定光の光路から外れた位置（図中実線で示す）に配置されるものであり、図示せぬ傾き調整ステージ（測定光軸Ｃ２００に対する平行平面板２１６の傾きを調整するステージ）およびリニアステージ（平行平面板２１６を測定光軸Ｃ２００に対し垂直な方向に移動させるステージ）により保持されている。
【００８８】
上記反射素子４０は、上述の第１実施形態で説明したものと同じ構成のものであり、上記干渉計２００からの測定光を測定光偏向用反射面４２Ａ，４２Ｂにおいて２つの方向に分岐、偏向し、一方を参照基準板２２０Ａを介して金型２９０Ａの被検面２９１Ａに照射し、他方を参照基準板２２０Ｂを介して金型２９０Ｂの被検面２９１Ｂに照射するように構成されている。
【００８９】
上記反射素子調整ステージ５０は、上述の第１実施形態で説明したものと同じ構成のものであり、図示せぬ上記載置板上に設置されたベース板５１と、該ベース板５１に対し、図中Ｙ１軸回りおよびＺ１軸回りの傾きが調整可能に配置された傾動板５２と、調整ネジ５３Ａ，５３Ｂとを備え、傾動板５２上に設置された反射素子４０のアライメントを調整するように構成されている。
【００９０】
上記参照基準板２２０Ａは、測定光偏向用反射面４２Ａからの測定光を参照基準面２２１Ａにおいて２つに分岐し、一方を測定光偏向用反射面４２Ａに向けて再帰反射し、他方を被検面２９１Ａに向けて透過するように構成されている。同様に、上記参照基準板２２０Ｂは、測定光偏向用反射面４２Ｂからの測定光を参照基準面２２１Ｂにおいて２つに分岐し、一方を測定光偏向用反射面４２Ｂに向けて再帰反射し、他方を被検面２９１Ｂに向けて透過するように構成されている。
【００９１】
上記参照基準板調整ステージ２７０Ａは、ベース板２７１Ａと、該ベース板２７１Ａに対し、図中Ｘ１軸回りおよびＺ１軸回りの傾きが調整可能に配置された傾動板２７２Ａと、調整ネジ２７３Ａ１，２７３Ｂ１とを備え、傾動板２７２Ａ上に設置された参照基準板２２０Ａの傾きを調整するように構成されている。同様に、上記参照基準板調整ステージ２７０Ｂは、ベース板２７１Ｂと、該ベース板２７１Ｂに対し、図中Ｘ１軸回りおよびＺ１軸回りの傾きが調整可能に配置された傾動板２７２Ｂと、調整ネジ２７３Ａ２，２７３Ｂ２とを備え、傾動板２７２Ｂ上に設置された参照基準板２２０Ｂの傾きを調整するように構成されている。なお、上述のベース板２７１Ａ，２７１Ｂおよび傾動板２７２Ａ，２７２Ｂには、測定光を通過させるための透孔（図示略）がそれぞれ形成されている。
【００９２】
上記解析制御部２６０は、図１１に示すように、コンピュータ等からなる解析制御装置２６１（本実施形態における解析手段を構成する）と、干渉縞画像等を表示するモニタ装置２６２と、解析制御装置２６１に対する各種入力を行うための入力装置２６３とを備えており、この解析制御装置２６１は、図１２に示すように、コンピュータ内に搭載されるＣＰＵやハードディスク等の記憶部および該記憶部に格納されたプログラム等により構成される測定タイミング調整部２６４、解析用画像生成部２６５および画像解析部２６６を備えてなる。
【００９３】
上記測定タイミング調整部２６４は、上記ＡＯＭ２０２からのパルス光が上記ビーム径変換用レンズ２０３に入射するタイミングと、上記撮像カメラ２１３による干渉縞画像の撮像タイミングとを同期させる測定タイミング調整手段を構成するものであり、上記撮像カメラ２１３からの画像信号（ビデオ信号として出力される）に基づき、上記撮像素子２１５Ａ，２１５Ｂの各光蓄積時間内の所定のタイミングで、ＡＯＭ２０２からのパルス光がビーム径変換用レンズ２０３に入射されるようにＡＯＭ２０２の駆動を制御する。
【００９４】
上記解析用画像生成部２６５は、パルス光がビーム径変換用レンズ２０３に向けて出射されたタイミングで撮像カメラ２１３による撮像により得られた画像信号に基づき、解析用干渉縞画像を生成するように構成されている。
【００９５】
上記画像解析部２６６は、生成された上記解析用干渉縞画像に基づき、被検面２９１Ａ，２９１Ｂの相対的な傾斜角度（平行度）を解析するように構成されている。
【００９６】
なお、本実施形態では、図示せぬ干渉計調整ステージにより、被検面２９１Ａ，２９１Ｂに対する測定系（干渉計２００）のアライメントを調整する測定系アライメント調整手段が構成されている。また、上記反射素子調整ステージ５０により、測定光軸Ｃ２００に対する反射素子４０のアライメントを調整する反射素子アライメント調整手段が構成されており、干渉計調整ステージおよび反射素子調整ステージ５０により、反射素子４０を被検面２９１Ａ，２９１Ｂから離間した位置に保持する反射素子保持手段が構成されている。
【００９７】
以下、第４実施形態に係る傾斜角度測定装置の作用について説明する。測定を実施するのに先立ってアライメント調整が行われるので、まず、その手順について説明する。
【００９８】
（アライメント調整）
〈１〉図１１に示す平行平面板２１６を測定光軸Ｃ２００上に設置し、その反射基準面２１６ａが測定光軸Ｃ２００に対し垂直となるように、平行平面板２１６の傾き調整を行う。この傾き調整は、例えば、反射基準面２１６ａと反射素子４０との間の光路上にコーナーキューブ（図示略）を設置して測定光を照射し、該コーナーキューブからの反射光と反射基準面２１６ａからの反射光とにより形成される干渉縞画像がヌル縞に最も近い状態となるように、図示せぬ傾き調整ステージを用いて行われる。
【００９９】
〈２〉反射素子４０の光軸Ｃ４０が測定光軸Ｃ４０に対し平行となるように、反射素子４０の傾き調整を行う。この傾き調整は、反射素子４０のアライメント用反射平面４１に平行平面板２１６を介して測定光を照射し、該アライメント用反射平面４１からの反射光と反射基準面２１６ａからの反射光とにより形成される反射素子アライメント用干渉縞画像がヌル縞に最も近い状態となるように、反射素子調整ステージ５０を用いて行われる。反射素子４０の傾き調整が終了した後、平行平面板２１６を測定光の光路外に移動させる。
【０１００】
〈３〉参照基準板２２０Ａの参照基準面２２１Ａが測定光軸Ｃ２００に対し垂直となるように、参照基準板２２０Ａの傾き調整を行う。この傾き調整は、例えば、参照基準面２２１Ａと被検面２９１Ａとの間の光路上にコーナーキューブ（図示略）を設置し、反射素子４０の測定光偏向用反射面４２Ａを介して参照基準板２２０Ａに測定光を照射し、該コーナーキューブからの反射光と参照基準面２２１Ａからの反射光とにより形成される干渉縞画像がヌル縞に最も近い状態となるように、参照基準板調整ステージ２７０Ａを用いて行われる。
【０１０１】
〈４〉同様に、参照基準板２２０Ｂの参照基準面２２１Ｂが測定光軸Ｃ２００に対し垂直となるように、参照基準板２２０Ｂの傾き調整を行う。この傾き調整は、例えば、参照基準面２２１Ｂと被検面２９１Ｂとの間の光路上にコーナーキューブ（図示略）を設置し、反射素子４０の測定光偏向用反射面４２Ｂを介して参照基準板２２０Ｂに測定光を照射し、該コーナーキューブからの反射光と参照基準面２２１Ｂからの反射光とにより形成される干渉縞画像がヌル縞状態となるように、参照基準板調整ステージ２７０Ｂを用いて行われる。なお、参照基準板調整ステージ２７０Ａ，２７０Ｂの機械的な精度等によって、参照基準板２２０Ａ，２２０Ｂの傾きを互いに完全に調整し切れない場合には、調整時に撮像された干渉縞画像に基づき、参照基準面２２１Ａ，２２１Ｂのアライメント誤差を求めておき、このアライメント誤差に起因する測定誤差を解析時に補正するようにすればよい。
【０１０２】
〈５〉反射素子４０の測定光偏向用反射面４２Ａ，４２Ｂに照射された測定光が、該測定光偏向用反射面４２Ａ，４２Ｂで２つの方向に分岐、偏向され、一方が参照基準板２２０Ａを介して被検面２９１Ａに照射されて該被検面２９１Ａから再帰反射され、他方が参照基準板２２０Ｂを介して被検面２９１Ｂに照射されて該被検面２９１Ｂから再帰反射されるように、被検面２９１Ａ，２９１Ｂに対する反射素子４０および干渉計２００のアライメント調整を行う。このアライメント調整は、測定光偏向用反射面４２Ａ，４２Ｂで分岐、偏向され、参照基準板２２０Ａ，２２０Ｂを介して被検面２９１Ａ，２９１Ｂに照射された後、該被検２９１Ａ，２９１Ｂで反射されて再び参照基準板２２０Ａ，２２０Ｂに戻る光と、最初に参照基準板２２０Ａ，２２０Ｂを透過する際に、参照基準面２２１Ａ，２２１Ｂから反射された光との光干渉により、図４に示すような２つの干渉縞画像が形成されるように、上述の干渉計調整ステージを用いて行われる（上記第１実施形態のアライメント手順〈２〉参照）。
【０１０３】
アライメント調整の完了後、２つの金型２９０Ａ，２９０Ｂの相対的な傾斜角度（平行度）の測定を行う。以下、その測定時における作用について説明する。
【０１０４】
（測定時の作用）
〈１〉図１１に示すレーザ光源２０１からのレーザ光が、ＡＯＭ２０２により所定のタイミングで方向変換され、パルス光としてビーム径変換用レンズ２０３に向けて出射される。パルス光がビーム径変換用レンズ２０３に向けて出射されるタイミングは、上記測定タイミング調整部２６４により、撮像カメラ２１３における撮像タイミングに応じて、上記第１実施形態と同様に調整される。すなわち、撮像カメラ２１３の撮像素子２１５Ａ，２１５Ｂによる信号電荷の転送がインターライン・トランスファ方式で行われ、その読み出しがＮＴＳＣ規格のインタレース方式に適合するフレーム読み出しで行われる場合、図５に示すように、パルス光は、１フレームを構成する１組の奇数および偶数フィールドの各々の電荷蓄積期間が互いにオーバーラップした期間内の略中央の位置において、例えば１０μｓ幅で１回のみビーム径変換用レンズ２０３に向けて出射されるようになっている。したがって、１フレームを構成する１組の奇数および偶数フィールドには、このパルス光がビーム径変換用レンズ２０３に向けて出射された期間においてのみ同時に電荷が蓄積されるようになっている。
【０１０５】
〈２〉ビーム径変換用レンズ２０３に向けて出射されたパルス光は、該ビーム径変換用レンズ２０３およびビームスプリッタ２１０を介して（光束分岐面２１０ａで図中左方に反射されて）コリメータレンズ２１１に入射し、該コリメータレンズ２１１において測定光軸Ｃ２００に平行な測定光に変換されて反射素子４０に向けて出射される。
【０１０６】
〈３〉反射素子４０に入射した測定光は、該反射素子４０の測定光偏向用反射面４２Ａ，４２Ｂにおいて２つの方向に分岐、偏向され、一方が測定光偏向用反射面４２Ａから参照基準板２２０Ａに照射され、他方が測定光偏向用反射面４２Ｂから参照基準板２２０Ｂに照射される。
【０１０７】
〈４〉参照基準板２２０Ａに入射した測定光は、参照基準面２２１Ａにおいて２つに分岐され、一方は参照光（以下「第１参照光」と称する）として測定光偏向用反射面４２Ａに向けて反射され、他方は参照基準面２２１Ａを透過して被検面２９１Ａに照射される。
【０１０８】
〈５〉同様に、参照基準板２２０Ｂに入射した測定光は、参照基準面２２１Ｂにおいて２つに分岐され、一方は参照光（以下「第２参照光」と称する）として測定光偏向用反射面４２Ｂに向けて反射され、他方は参照基準面２２１Ｂを透過して被検面２９１Ｂに照射される。
【０１０９】
〈６〉被検面２９１Ａに照射された測定光は、該被検面２９１Ａの波面情報を担持した被検光として再帰反射され、参照基準面２２１Ａにおいて上記第１参照光と合波される（合波された光を以下「第１干渉光」と称する）。
【０１１０】
〈７〉同様に、被検面２９１Ｂに照射された測定光は、該被検面２９１Ｂの波面情報を担持した被検光として再帰反射され、参照基準面２２１Ｂにおいて上記第２参照光と合波される（合波された光を以下「第２干渉光」と称する）。
【０１１１】
〈８〉上記第１干渉光は、反射素子４０の測定光偏向用反射面４２Ａにより干渉計２００に向けて反射され、コリメータレンズ２１１、ビームスプリッタ２１０および結像レンズ２１２を介して撮像カメラ２１３に入射した後、その一部がビームスプリッタ２１４を透過して撮像素子２１５Ａに入射し、該撮像素子２１５Ａ上において干渉縞画像（以下「第１干渉縞画像」と称する）を形成し、該第１干渉縞画像が撮像素子２１５Ａにより撮像される。なお、撮像素子２１５Ａおよび撮像素子２１５Ｂは、各々の光軸が結像レンズ２１２の光軸（測定光軸Ｃ２００と一致する）に対して互いに逆方向にシフトした位置にそれぞれ配置されている。このため、第１干渉光の他の一部は、ビームスプリッタ２１４の光束分岐面２１４ａにより図中下方に反射されるが、この第１干渉光は撮像素子２１５Ｂには入射しないようになっている。
【０１１２】
〈９〉同様に、上記第２干渉光は、反射素子４０の測定光偏向用反射面４２Ｂにより干渉計２００に向けて反射され、コリメータレンズ２１１、ビームスプリッタ２１０および結像レンズ２１２を介して撮像カメラ２１３に入射した後、その一部がビームスプリッタ２１４の光束分岐面２１４ａにより図中下方に反射されて撮像素子２１５Ｂに入射し、該撮像素子２１５Ｂ上において干渉縞画像（以下「第２干渉縞画像」と称する）を形成し、該第２干渉縞画像が撮像素子２１５Ｂにより撮像される（撮像のタイミングは上記第１干渉縞画像の撮像と同時）。なお、上述のように、撮像素子２１５Ａおよび撮像素子２１５Ｂが配置されているため、第２干渉光の他の一部は、ビームスプリッタ２１４を透過して図中右方に出射されるが、この第２干渉光は撮像素子２１５Ａには入射しないようになっている。
【０１１３】
〈１０〉２つの撮像素子２１５Ａ，２１５Ｂにより同時に撮像された第１干渉縞画像および第２干渉縞画像の各画像データは、撮像素子２１５Ａ，２１５Ｂから別個のビデオ信号として出力され、上記解析用画像生成部２６５により２つの解析用画像（第１干渉縞画像の画像データから生成されるものを「解析用第１干渉縞画像」、第２干渉縞画像の画像データから生成されるものを「解析用第２干渉縞画像」と称する）がそれぞれ生成される。
【０１１４】
〈１１〉生成された解析用第１干渉縞画像に基づき、上記画像解析部２６６において解析が行われ（公知の縞解析法を適用することが可能）、被検面２９１Ａの参照基準面２２１Ａに対する傾斜角度が求められる。同様に、解析用第２干渉縞画像に基づき、被検面２９１Ｂの参照基準面２２１Ｂに対する傾斜角度報が求められる。そして、求められた各傾斜角度情報に基づき、被検面２９１Ａ，２９１Ｂの相対的な傾斜角度（平行度）が求められる。なお、解析用第１干渉縞画像および解析用第１干渉縞画像に基づき被検面２９１Ａ，２９１Ｂの形状情報を求めることも可能である。
【０１１５】
このように本実施形態の傾斜角度測定装置によれば、測定光偏向用反射面４２Ａ，４２Ｂと被検面２９１Ａ，２９１Ｂとの間の各光路上に、参照基準板２２０Ａ，２２０Ｂを配置したことにより、参照基準面２２１Ａ，２２１Ｂと被検面２９１Ａ，２９１Ｂとの間の光路長を短くすることができるので、被検面２９１Ａ，２９１Ｂ間の空気の擾乱等の影響を受け難くすることが可能となる。
【０１１６】
また、上述の第１干渉縞画像および第２干渉縞画像を、２つの撮像素子２１５Ａ，２１５Ｂを用いて別々に撮像するように構成することにより、これら２つの干渉縞画像を１つの撮像素子により撮像するように構成した場合よりも、第１干渉縞画像および第２干渉縞画像を拡大して撮像することができるので、より高精度な測定を行うことが可能となる。
【０１１７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に態様が限定されるものではなく、種々の態様のものを実施形態とすることができる。
【０１１８】
例えば、反射素子におけるアライメント用反射平面と測定光偏向用反射面との相対角度は、測定対象となる被検面各部の相対角度に応じて適宜に設定することが可能である。
【０１１９】
また、上記各実施形態における干渉計はフィゾータイプとされているが、マイケルソンタイプ等の他のタイプの干渉計を用いることも可能である。
【０１２０】
また、上記第４実施形態において、互いに別体分離の構成とされた反射素子４０と参照基準板２２０Ａ，２２０Ｂとを、互いに一体に構成することも可能である。
【符号の説明】
【０１２１】
１０，１０Ａ，１０Ｃ，２００ 干渉計
１１，１１Ａ，２０１ レーザ光源
１２，１７ 1/4λ板
１３，１３Ａ，２０３ ビーム径変換用レンズ
１４，１４Ａ，２１１ コリメータレンズ
１５，１５Ａ，８４，２１０，２１４ ビームスプリッタ
１５ａ，１５Ａａ，８４ａ，２１０ａ，２１４ａ 光束分岐面
１６，１６Ａ，２２０Ａ，２２０Ｂ 参照基準板
１６ａ，１６Ａａ，２２１Ａ，２２１Ｂ 参照基準面
１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，８７，２１２ 結像レンズ
１９，１９Ａ，８８，２１３ 撮像カメラ
２０ 光束分岐プリズム
２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ プリズム
２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ 偏光板
２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ，８９，２１５Ａ，２１５Ｂ 撮像素子
３０ 干渉計調整ステージ
３１ ベース板
３２ 傾動板
３３ 載置板
３４Ａ，３４Ｂ 調整ネジ
３５ θステージ
４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ 反射素子
４１，４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄ アライメント用反射平面
４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄ，４２Ｅ 測定光偏向用反射面
５０，５０Ａ 反射素子調整ステージ
５１，５１Ａ ベース板
５２，５２Ａ 傾動板
５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄ 調整ネジ
５４ 支持ポール
６０，６０Ａ，２６０ 解析制御部
６１，６１Ａ，２６１ 解析制御装置
６２，６２Ａ，２６２ モニタ装置
６３，６３Ａ，２６３ 入力装置
６４，６４Ａ，２６４ 測定タイミング調整部
６５，６５Ａ，２６５ 解析用画像生成部
６６，２６６ 画像解析部
６７ フーリエ変換解析部
７０，２７０Ａ，２７０Ｂ 参照基準板調整ステージ
７１，２７１Ａ，２７１Ｂ ベース板
７１ａ，７２ａ 透孔
７２，２７２Ａ，２７２Ｂ 傾動板
７３ 基準板支持部
７４Ａ，７４Ｂ，２７３Ａ１，２７３Ｂ１，２７３Ａ２，２７３Ｂ２ 調整ネジ
８０ オートコリメータ
８１ 光源
８２ コンデンサレンズ
８３ 光源側焦点鏡
８５ 対物レンズ
８６ 撮像側焦点鏡
９０Ａ，９０Ｂ，２９０Ａ，２９０Ｂ 金型
９１Ａ，９１Ｂ，１０１，１１１，１２１，２９１Ａ，２９１Ｂ 被検面
１００ 円筒体
１１０ 筒状体
１２０ 円錐台状被検体
Ｃ１０，Ｃ１０Ａ，Ｃ１０Ｂ，Ｃ８０，Ｃ２００ 測定光軸
Ｃ４０，Ｃ４０Ａ，Ｃ４０Ｂ，Ｃ４０Ｃ 光軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに離間した複数の平面または回転対称な線織面からなる被検面の傾斜角度を測定する傾斜角度測定装置に関し、特に、互いに平行に配置された２つの平面間の平行度や円筒面各部の傾斜角度を測定するのに好適な傾斜角度測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モールド成形によりレンズを作製する場合、２つの成形用金型の間に相対的な傾きずれが生じていると、成形されたレンズに面倒れ（２つのレンズ面それぞれの回転軸同士の相対的な傾きずれ）が発生してしまう。このような面倒れは、成形された非球面レンズの収差を増大させる要因となるので、成形用金型間の相対的な傾きずれを無くすように調整することが望ましく、そのために金型同士の平行度（平行な状態からどの程度傾きずれが生じているのか）を高精度に測定することが要望されている。
【０００３】
従来、互いに平行に配置された２つの平面間の平行度を測定する装置として、下記特許文献１に記載されたものが知られている。この従来装置は、オートコリメータを用いるものであり、２つの平面のうちの一方に立方体状のビームスプリッタを設置しておき、オートコリメータからの測定光をビームスプリッタに照射し、ビームスプリッタの前面からの戻り光と、ビームスプリッタを介して照射された、２つの平面のうちの他方からの戻り光との焦点面上における位置のずれによって、２つの平面間の平行度を測定するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１３９９１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来装置は、被検面上にビームスプリッタを設置する必要があるため、被検面を傷付ける虞がある。
【０００６】
また、高精度な測定結果を得るためには、測定系、ビームスプリッタおよび被検面の相対的なアライメント調整を正確に行う必要があるが、このようなアライメント調整を行うための機構を備えていないため、アライメント調整の誤差が測定誤差として重畳される虞がある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、互いに離間した複数の平面または回転対称な線織面からなる被検面の傾斜角度を、被検面を傷付けることなく、高精度に測定することが可能な傾斜角度測定装置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】
【０００８】
上記目的を達成するため本発明に係る傾斜角度測定装置は、以下の特徴を備えている。
すなわち、本発明に係る傾斜角度測定装置は、互いに離間した複数の平面または回転対称な線織面からなる被検面の傾斜角度を測定する傾斜角度測定装置であって、
測定光軸に沿って測定光を出射するとともに該測定光が照射された被照射面から反射された戻り光により所定の画像を形成する測定系と、
アライメント用反射平面および該アライメント用反射平面に対し所定の角度で配置された、前記測定光を互いに異なる方向に偏向する測定光偏向用反射面を有する反射素子と、
前記反射素子を前記被検面から離間した位置に保持する反射素子保持手段と、
前記測定光軸に対する前記反射素子のアライメントを調整する反射素子アライメント調整手段と、
前記被検面に対する前記測定系のアライメントを調整する測定系アライメント調整手段と、
前記測定系から出射された前記測定光が前記測定光偏向用反射面において偏向されて前記被検面の各部に照射され、該被検面の各部から再帰反射されて該測定光偏向用反射面を経由し前記測定系に戻る被検光により形成される解析用画像を撮像する撮像手段と、
撮像された前記解析用画像に基づき、前記被検面の各部の相対傾斜角度を解析する解析手段と、を備えてなることを特徴とする。
【０００９】
本発明において、前記測定光がパルス光からなり、該パルス光の出射タイミングと前記撮像手段による撮像タイミングとを同期させる測定タイミング調整手段を備えていることが好ましい。
【００１０】
また、前記測定系は、前記被検光を参照光と干渉させて干渉縞画像を形成する干渉光学系からなるものとすることができる。
【００１１】
この場合、前記干渉縞画像がキャリア縞を重畳されたキャリア縞重畳干渉縞画像であり、前記解析手段は、前記キャリア縞重畳干渉縞画像を、フーリエ変換法を用いて解析するフーリエ変換解析部を有してなるものとすることができる。
【００１２】
一方、前記参照光を第１の円偏光、前記被検光を該第１の円偏光とは偏光の回転方向が逆向きとなる第２の円偏光とする円偏光生成手段と、前記第１の円偏光からなる参照光と前記第２の円偏光からなる被検光とからなる干渉光を複数に分割する干渉光分割手段と、分割された複数の干渉光の各光路上にそれぞれ配置された、透過軸の方向が互いに異なる複数の偏光子と、を備え、前記撮像手段は、前記複数の偏光子の各々を通過した各干渉光により形成される、互いに位相が異なる複数の干渉縞画像をそれぞれ撮像する複数の撮像部からなるものとすることもできる。
【００１３】
また、前記測定光偏向用反射面と前記被検面の各部との間の各光路上にそれぞれ配置された参照基準板を備え、該参照基準板は、前記測定光偏向用反射面において偏向された前記測定光の一部を透過するとともに他の一部を反射して前記参照光となす参照基準面を有してなる、とすることもできる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る傾斜角度測定装置は、上述の特徴を備えていることにより、以下のような作用効果を奏する。
【００１５】
すなわち、本発明の傾斜角度測定装置においては、反射素子保持手段により被検面から離間した位置に保持された反射素子の測定光偏向用反射面において測定光が偏向されて被検面の各部に照射され、被検面の各部からそれぞれ反射され測定光偏向用反射面を経由した戻り光により形成される解析用画像に基づき、被検面の各部の傾斜角度が測定解析される。
【００１６】
測定光を分岐するための反射素子が、被検面から離間した位置に保持されていることにより、被検面に接触することなく測定することが可能となるので、被検面を傷付ける虞がない。
【００１７】
また、反射素子がアライメント用反射平面を有するとともに、測定光軸に対する反射素子のアライメントを調整する反射素子アライメント調整手段と、被検面に対する測定系のアライメントを調整する測定系アライメント調整手段とを備えているので、測定系、反射素子および被検面の相対的なアライメント調整を正確に行うことができる。したがって、アライメント調整の誤差が測定誤差として重畳されることを防止することができるので、高精度な測定結果を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態に係る傾斜角度測定装置の概略構成図（平面図（Ａ）および正面図（Ｂ））である。
【図２】第１実施形態の測定系の構成を示す図である。
【図３】第１実施形態の解析制御装置の構成を示すブロック図である。
【図４】第１実施形態において撮像される干渉縞画像の模式図である。
【図５】パルス光の発光タイミングを示す図である。
【図６】第２実施形態に係る傾斜角度測定装置の概略構成図である。
【図７】第２実施形態の解析制御装置の構成を示すブロック図である。
【図８】第３実施形態に係る傾斜角度測定装置の概略構成図である。
【図９】反射素子および被検面の変形態様を示す概略図である。
【図１０】他の形態の測定系を示す概略構成図である。
【図１１】第４実施形態に係る傾斜角度測定装置の概略構成図である。
【図１２】第４実施形態の解析制御装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について、上述の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実施形態の説明に使用する各図は概略的な説明図であり、詳細な形状や構造を示すものではなく、各部材の大きさや部材間の距離等については適宜変更して示してある。また、図１（Ａ），（Ｂ）、図２、図６には、方向を示すための座標系を図示している。
【００２０】
〈第１実施形態〉
第１実施形態に係る傾斜角度測定装置は、図１に示すように、干渉計１０、干渉計調整ステージ３０、反射素子４０、反射素子調整ステージ５０および解析制御部６０（同図（Ｂ）のみに図示）を備え、モールド成形用の２つの金型９０Ａ，９０Ｂの各被検面９１Ａ，９１Ｂ（互いに離間した複数（２つ）の平面となっている）の相対的な傾斜角度（平行度）を測定するように構成されている。
【００２１】
上記干渉計１０は、図２に示すように、パルス発光可能なレーザ光源１１、1/4λ板１２、ビーム径変換用レンズ１３、コリメータレンズ１４、ビームスプリッタ１５、参照基準板１６、1/4λ板１７、結像レンズ１８Ａ，１８Ｂおよび撮像カメラ１９を備え、平行光からなる測定光を測定光軸Ｃ１０に沿って反射素子４０に向けて出射するように構成されている。また、金型９０Ａ，９０Ｂ側から反射素子４０を介して入射された被検光を、参照光と合波して干渉光を形成し、該干渉光により形成される干渉縞画像を撮像カメラ１９により撮像するように構成されている。
【００２２】
なお、上記撮像カメラ１９は、本実施形態における撮像手段を構成するものであり、結像レンズ１８Ａ，１８Ｂ側から入射された干渉光を３つに分岐する、３個のプリズム２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃからなる光束分岐プリズム２０（本実施形態における干渉光分割手段を構成する）、各プリズム２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの光出射端面側にそれぞれ配置された、各々の透過軸の方向が互いに異なる３枚の偏光板２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ（本実施形態における偏光子を構成する）および各偏光板２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの後段側にそれぞれ配置された３個の撮像素子２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ（本実施形態における撮像部を構成するもので、ＣＣＤやＣＭＯＳ等からなる）を備えてなる。
【００２３】
上記干渉計調整ステージ３０は、図１に示すように、ベース板３１と、該ベース板３１に対し、図中Ｘ軸回りおよびＹ軸回りの傾きが調整可能に配置された傾動板３２と、該傾動板３２上に設置された載置板３３と、調整ネジ３４Ａ，３４Ｂとを備え、載置板３３上に設置された干渉計１０の図中Ｘ軸回りおよびＹ軸回りのアライメントを調整するように構成されている。また、この干渉計調整ステージ３０は、上記ベース板３１を支持するθステージ３５を備えており（図１（Ｂ）参照）、このθステージ３５により、干渉計１０の図中Ｚ軸回りのアライメントを調整するように構成されている。
【００２４】
上記反射素子４０は、該反射素子４０のアライメント調整時に用いられるアライメント用反射平面４１と、該アライメント用反射平面４１に対し所定の角度（本実施形態では、内角４５度（外角１３５度））で配置された２つの測定光偏向用反射面４２Ａ，４２Ｂ（平面で構成される）とを備え、上記干渉計１０からの測定光を測定光偏向用反射面４２Ａ，４２Ｂにおいて２つの方向に分岐、偏向し、一方を金型９０Ａの被検面９１Ａに照射し、他方を金型９０Ｂの被検面９１Ｂに照射するように構成されている。また、被検面９１Ａ，９１Ｂからそれぞれ再帰反射された被検光を測定光偏向用反射面４２Ａ，４２Ｂにおいてそれぞれ偏向（直角に反射）し、干渉計１０に向けて出射するように構成されている。
【００２５】
上記反射素子調整ステージ５０は、上記載置板３３上に設置されたベース板５１と、該ベース板５１に対し、図中Ｙ軸回りおよびＺ軸回りの傾きが調整可能に配置された傾動板５２と、調整ネジ５３Ａ，５３Ｂとを備え、傾動板５２上に設置された反射素子４０のアライメントを調整するように構成されている。
【００２６】
上記解析制御部６０は、図１に示すように、コンピュータ等からなる解析制御装置６１（本実施形態における解析手段を構成する）と、干渉縞画像等を表示するモニタ装置６２と、解析制御装置６１に対する各種入力を行うための入力装置６３とを備えており、この解析制御装置６１は、図３に示すように、コンピュータ内に搭載されるＣＰＵやハードディスク等の記憶部および該記憶部に格納されたプログラム等により構成される測定タイミング調整部６４、解析用画像生成部６５および画像解析部６６を備えてなる。
【００２７】
上記測定タイミング調整部６４は、パルス点灯時におけるレーザ光源１１からのパルス光の出射タイミングと撮像カメラ１９による干渉縞画像の撮像タイミングとを同期させる測定タイミング調整手段を構成するものであり、撮像カメラ１９からの画像信号（ビデオ信号として出力される）に基づき、上記撮像素子２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃの各光蓄積時間内の所定のタイミングで、レーザ光源１１からパルス光が出射されるように調整する。
【００２８】
上記解析用画像生成部６５は、パルス発光時の撮像カメラ１９による撮像により得られた画像信号に基づき、解析に用いられる干渉縞画像（以下「解析用干渉縞画像」と称する）を生成するように構成されている。
【００２９】
上記画像解析部６６は、生成された上記解析用干渉縞画像に基づき、被検面９１Ａ，９１Ｂの相対的な傾斜角度（平行度）を解析するように構成されている。
【００３０】
なお、本実施形態では、上記干渉計調整ステージ３０により、被検面９１Ａ，９１Ｂに対する測定系（干渉計１０）のアライメントを調整する測定系アライメント調整手段が構成されている。また、上記反射素子調整ステージ５０により、測定光軸Ｃ１０に対する反射素子４０のアライメントを調整する反射素子アライメント調整手段が構成されており、干渉計調整ステージ３０および反射素子調整ステージ５０により、反射素子４０を被検面９１Ａ，９１Ｂから離間した位置に保持する反射素子保持手段が構成されている。
【００３１】
また、本実施形態では、レーザ光源１１、1/4λ板１２、ビーム径変換用レンズ１３、コリメータレンズ１４、ビームスプリッタ１５（無偏光ハーフミラーからなる）、参照基準板１６、1/4λ板１７および結像レンズ１８Ａ，１８Ｂにより、被検光を参照光と干渉させて干渉縞画像を形成する干渉光学系（測定系）が構成されており、1/4λ板１２、参照基準板１６および1/4λ板１７により、光源部（レーザ光源１１）からの出力光の偏光状態を調整し、被検光を第１の円偏光、参照光を該第１の円偏光とは偏光の向きが逆となる第２の円偏光とする円偏光生成手段が構成されている。
【００３２】
以下、第１実施形態に係る傾斜角度測定装置の作用について説明する。測定を実施するのに先立ってアライメント調整が行われるので、まず、その手順について説明する。
【００３３】
（アライメント調整）
〈１〉反射素子４０の光軸Ｃ４０が測定光軸Ｃ１０に対し平行となるように、反射素子４０の傾き調整を行う。この傾き調整は、反射素子４０のアライメント用反射平面４１に測定光を照射し、該アライメント用反射平面４１からの反射光と参照光とにより形成される干渉縞画像（以下「反射素子アライメント用干渉縞画像」と称する）がヌル縞に最も近い状態となるように、反射素子調整ステージ５０を用いて行われる。なお、反射素子調整ステージ５０の機械的な精度等によっては、反射素子４０の光軸Ｃ４０および測定光軸Ｃ１０を互いに完全に平行に調整し切れない可能性もある。このような場合は、反射素子アライメント用干渉縞画像に基づき、反射素子４０の光軸Ｃ４０と測定光軸Ｃ１０との相対的な傾きをアライメント誤差として求めておき、このアライメント誤差に起因する測定誤差を解析時に補正するようにすればよい。
【００３４】
〈２〉反射素子４０の測定光偏向用反射面４２Ａ，４２Ｂに照射された測定光が、該測定光偏向用反射面４２Ａ，４２Ｂで２つの方向に分岐、偏向され、一方が被検面９１Ａに照射されて該被検面９１Ａから再帰反射され、他方が被検面９１Ｂに照射されて該被検面９１Ｂから再帰反射されるように、被検面９１Ａ，９１Ｂに対する反射素子４０および干渉計１０のアライメント調整を行う。このアライメント調整は、測定光偏向用反射面４２Ａ，４２Ｂに実際に測定光を照射して行う。すなわち、アライメント調整が完了している場合、測定光偏向用反射面４２Ａ，４２Ｂに照射された測定光は、該測定光偏向用反射面４２Ａ，４２Ｂで分岐、偏向されて被検面９１Ａ，９１Ｂに照射され、該被検面９１Ａ，９１Ｂで反射されて再び測定光偏向用反射面４２Ａ，４２Ｂを経由して干渉計１０に戻ることになる。そして、この戻り光と参照光とにより、図４に示すような２つの干渉縞画像（一方は測定光偏向用反射面４２Ａを経由した戻り光により形成される干渉縞画像で、他方は測定光偏向用反射面４２Ｂを経由した戻り光により形成される干渉縞画像）が形成されることになる。そこで、このような２つの干渉縞画像（解析可能な状態のものであれば良い）が実際に形成されるように、上述の干渉計調整ステージ３０を用いて、被検面９１Ａ，９１Ｂに対する反射素子４０および干渉計１０のアライメント調整を行う。なお、一方の干渉縞画像がヌル縞に最も近い状態となるまでアライメント調整を行ってもよい。
【００３５】
なお、反射素子４０Ａの加工精度によっては、アライメント用反射平面４１に対する２つの測定光偏向用反射面４２Ａ，４２Ｂの設置角度が設計値と異なるなどの製造誤差が生じる可能性がある。このような場合には、製造誤差を予め測定しておき、この製造誤差に起因する測定誤差を解析時に補正するようにすればよい。
【００３６】
アライメント調整の完了後、２つの金型９０Ａ，９０Ｂの相対的な傾斜角度（平行度）の測定を行う。以下、その測定時における作用について説明する。
【００３７】
（測定時の作用）
〈１〉アライメント調整後、図２に示すレーザ光源１１から直線偏光のレーザ光がパルス光として出射される。パルス発光のタイミングは、上記測定タイミング調整部６４により、撮像カメラ１９における撮像タイミングに応じて、例えば、図５に示すように調整される。図５は、撮像カメラ１９の各撮像素子２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃによる信号電荷の転送がインターライン・トランスファ方式で行われ、その読み出しがＮＴＳＣ規格のインタレース方式に適合するフレーム読み出しで行われる場合を想定したものである。
【００３８】
すなわち、図５に示す例では、各撮像素子２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃにおける奇数（ＯＤＤ）フィールドと偶数（ＥＶＥＮ）フィールドの各電荷蓄積期間（受光許容期間）が１／３０秒で、かつ各フィールドの電荷蓄積期間が１／６０秒ずつオーバーラップしている。また、奇数フィールド、偶数フィールドの順に交互に読み出され、１組の奇数フィールド、偶数フィールドにより１つのフレームが構成される。パルス光は、１フレームを構成する１組の奇数および偶数フィールドの各々の電荷蓄積期間が互いにオーバーラップした期間内の略中央の位置において、例えば１０μｓ幅で１回のみ発生されるようになっている。したがって、１フレームを構成する１組の奇数および偶数フィールドには、このパルス光が出射された期間においてのみ同時に電荷が蓄積されるようになっている。このように構成することにより、干渉縞画像を撮像する際に干渉計１０に生じる振動の影響を排除することが可能になるので、インライン（オンプロセス）での測定が可能となる。
【００３９】
〈２〉レーザ光源１１から出射されたパルス光は、1/4λ板１２により円偏光に変換された後、ビーム径変換用レンズ１３を介してコリメータレンズ１４に入射し、該コリメータレンズ１４において平行光に変換され（円偏光であることは変わらない）、ビームスプリッタ１５を介して（光束分岐面１５ａで図中下方に反射されて）参照基準板１６に入射する。
【００４０】
〈３〉参照基準板１６に入射したパルス光は、参照基準面１６ａにおいて２つに分岐され、一方は円偏光（第１の円偏光）からなる参照光としてビームスプリッタ１５に向けて反射され、他方は1/4λ板１７に入射する。
【００４１】
〈４〉1/4λ板１７に入射したパルス光は、該1/4λ板１７により直線偏光に変換され、測定光軸Ｃ１０に平行な測定光として干渉計１０から出射され、反射素子４０に入射する。
【００４２】
〈５〉反射素子４０に入射した測定光は、図２に示すように、該反射素子４０の測定光偏向用反射面４２Ａ，４２Ｂにおいて２つの方向に分岐、偏向され、一方が測定光偏向用反射面４２Ａから被検面９１Ａに照射され、他方が測定光偏向用反射面４２Ｂから被検面９１Ｂに照射される。
【００４３】
〈６〉被検面９１Ａに照射された一方の測定光は、該被検面９１Ａより再帰反射され、反射素子４０の測定光偏向用反射面４２Ａを経由して干渉計１０に戻り、1/4λ板１７により、上記参照光（第１の円偏光）とは偏光の回転方向が逆向きとなる円偏光（第２の円偏光。参照光を左円偏光とすれば右円偏光となる）に変換され、被検面９１Ａの波面情報を担持した被検光（以下「第１被検光」と称する）として参照基準板１６に向けて出射される。
【００４４】
〈７〉同様に、被検面９１Ｂに照射された他方の測定光は、該被検面９１Ｂより再帰反射され、反射素子４０の測定光偏向用反射面４２Ｂを経由して干渉計１０に戻り、1/4λ板１７により、上記参照光とは偏光の回転方向が逆向きとなる円偏光（第２の円偏光。参照光を左円偏光とすれば右円偏光となる）に変換され、被検面９１Ｂの波面情報を担持した被検光（以下「第２被検光」と称する）として参照基準板１６に向けて出射される。
【００４５】
〈８〉1/4λ板１７から出射された第１被検光は、参照基準面１６ａにおいて上記参照光と合波された後（合波された光を以下「第１干渉光」と称する）、ビームスプリッタ１５および結像レンズ１８Ａ，１８Ｂを介して撮像カメラ１９内に入射する。
【００４６】
〈９〉同様に、1/4λ板１７から出射された第２被検光は、参照基準面１６ａにおいて上記参照光と合波された後（合波された光を以下「第２干渉光」と称する）、ビームスプリッタ１５および結像レンズ１８Ａ，１８Ｂを介して撮像カメラ１９内に入射する。
【００４７】
〈１０〉撮像カメラ１９内に入射した第１被検光は、光束分岐プリズム２０により３つに分岐され、プリズム２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの各光出射端面側に各々配置された各偏光板２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃをそれぞれ透過した後、各偏光板２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの後段側に各々配置された各撮像素子２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ上において干渉縞画像（以下「第１干渉縞画像」と称する）をそれぞれ形成する。
【００４８】
〈１１〉同様に、撮像カメラ１９内に入射した第２被検光は、光束分岐プリズム２０により３つに分岐され、プリズム２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの各光出射端面側に各々配置された各偏光板２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃをそれぞれ透過した後、各撮像素子２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ上において干渉縞画像（以下「第２干渉縞画像」と称する）をそれぞれ形成する。第１干渉縞画像と第２干渉縞画像は、図４に示すように、各撮像素子２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ上に同時に形成され、各撮像素子２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃによりそれぞれ同時に撮像される。
【００４９】
〈１２〉３枚の偏光板２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃは、各々の透過軸の方向が互いに異なるように設定されているので（例えば、偏光板２２Ａの透過軸の方向に対し、偏光板２２Ｂの透過軸の方向が４５度、偏光板２２Ｃの透過軸の方向が９０度回転するように設定される）、各撮像素子２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ上に形成される各第１干渉縞画像は、位相が互いに異なった（９０度ずつずれた）ものとなる。同様に、各撮像素子２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ上に形成される各第２干渉縞画像も、位相が互いに異なった（９０度ずつずれた）ものとなる。
【００５０】
〈１３〉各撮像素子２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃによりそれぞれ同時に撮像された各第１干渉縞画像および各第２干渉縞画像の画像データは、各撮像素子２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃからそれぞれ別個のビデオ信号として出力され、上記解析用画像生成部６５により、互いに位相が異なる各３枚の解析用画像（各第１干渉縞画像の画像データから生成されるものを「解析用第１干渉縞画像」、各第２干渉縞画像の画像データから生成されるものを「解析用第２干渉縞画像」と称する）がそれぞれ生成される。
【００５１】
〈１４〉生成された３枚の解析用第１干渉縞画像に基づき、上記画像解析部６６において解析が行われ（公知の位相シフト法を適用することが可能）、被検面９１Ａの参照基準面１６ａに対する傾斜角度が求められる。同様に、３枚の解析用第２干渉縞画像に基づき、被検面９１Ｂの参照基準面１６ａに対する傾斜角度報が求められる。そして、求められた、参照基準面１６ａに対する被検面９１Ａ，９１Ｂの各傾斜角度に基づき、被検面９１Ａ，９１Ｂの相対的な傾斜角度（平行度）が求められる。なお、解析用第１干渉縞画像および解析用第１干渉縞画像に基づき被検面９１Ａ，９１Ｂの形状情報を求めることも可能である。
【００５２】
このように本実施形態の傾斜角度測定装置によれば、撮像カメラ１９による１回の撮像により、位相が互いに異なる複数枚（３枚）の解析用第１干渉縞画像および解析用第２干渉縞画像を生成することができるので、これら複数枚の画像に基づき位相シフト法を適用した高精度な解析を行うことが可能となっている。なお、位相が互いに異なる複数枚の干渉縞画像を１回の撮像により得る技術は、例えば、特開平２−２８７１０７号公報に詳述されている。
【００５３】
〈第２実施形態〉
第２実施形態に係る傾斜角度測定装置は、図６に示すように、干渉計１０Ａ、参照基準板調整ステージ７０、反射素子４０Ａ、反射素子調整ステージ５０Ａおよび解析制御部６０Ａを備え、円筒体１００の内周面（回転対称な線織面である円筒面状に形成されている）である被検面１０１の各部の相対的な傾斜角度（平行度）を測定するように構成されている。
【００５４】
上記干渉計１０Ａは、パルス発光可能なレーザ光源１１Ａ、ビーム径変換用レンズ１３Ａ、ビームスプリッタ１５Ａ、コリメータレンズ１４Ａ、参照基準板１６Ａ、結像レンズ１８Ｃおよび撮像カメラ１９Ａを備え、平行光からなる測定光を測定光軸Ｃ１０Ａに沿って反射素子４０Ａに向けて出射するように構成されている。また、被検面１０１側から反射素子４０Ａを介して入射された被検光を、参照光と合波して干渉光を形成し、該干渉光により形成される干渉縞画像を撮像カメラ１９Ａにより撮像するように構成されている。なお、撮像カメラ１９Ａは、本実施形態における撮像手段を構成するものであり、結像レンズ１８Ｃにより形成される干渉縞画像を撮像する撮像素子２３Ｄ（ＣＣＤやＣＭＯＳ等からなる）を備えてなる。
【００５５】
上記参照基準板調整ステージ７０は、ベース板７１と、該ベース板７１に対し、図中Ｘ１軸回りおよびＹ１軸回りの傾きが調整可能に配置された傾動板７２と、該傾動板７２に固設された円筒状の基準板支持部７３と、調整ネジ７４Ａ，７４Ｂとを備え、基準板支持部７３に設置された参照基準板１６Ａのアライメントを調整するように構成されている。なお、ベース板７１および傾動板７２には、測定光を通過させるための透孔７１ａ，７２ａがそれぞれ形成されている。
【００５６】
上記反射素子４０Ａは、該反射素子４０Ａのアライメント調整時に用いられるアライメント用反射平面４１Ａと、該アライメント用反射平面４１Ａに対し所定の角度（本実施形態では、内角４５度（外角１３５度））で配置された、円錐面状の測定光偏向用反射面４２Ｃとを備え、上記干渉計１０Ａからの測定光を測定光偏向用反射面４２Ｃにおいて測定光軸Ｃ１０Ａに対し放射状に偏向して被検面１０１の各部に照射するように構成されている。また、被検面１０１の各部から再帰反射された被検光を測定光偏向用反射面４２Ｃにおいて偏向（直角に反射）し、干渉計１０Ａに向けて出射するように構成されている。
【００５７】
上記反射素子調整ステージ５０Ａは、上記傾動板７２に設置された複数（図６では２本のみ図示しているが、３本配置されている）の支持ポール５４と、該支持ポール５４により支持されたベース板５１Ａと、該ベース板５１Ａ対し、図中Ｘ１軸回りおよびＹ１軸回りの傾きが調整可能に配置された傾動板５２Ａと、調整ネジ５３Ｃ，５３Ｄとを備え、傾動板５２Ａ上に設置された反射素子４０Ａのアライメントを調整するように構成されている。
【００５８】
上記解析制御部６０Ａは、コンピュータ等からなる解析制御装置６１Ａ（本実施形態における解析手段を構成する）と、干渉縞画像等を表示するモニタ装置６２Ａと、解析制御装置６１Ａに対する各種入力を行うための入力装置６３Ａとを備えており、この解析制御装置６１Ａは、図７に示すように、コンピュータ内に搭載されるＣＰＵやハードディスク等の記憶部および該記憶部に格納されたプログラム等により構成される測定タイミング調整部６４Ａ、解析用画像生成部６５Ａおよびフーリエ変換解析部６７を備えてなる。
【００５９】
上記測定タイミング調整部６４Ａは、パルス点灯時におけるレーザ光源１１Ａからパルス光の出射タイミングと撮像カメラ１９Ａによる干渉縞画像の撮像タイミングとを同期させる測定タイミング調整手段を構成するものであり、撮像カメラ１９Ａからの画像信号（ビデオ信号として出力される）に基づき、上記撮像素子２３Ｄの光蓄積時間内の所定のタイミングで、レーザ光源１１Ａからパルス光が出射されるように調整する。
【００６０】
上記解析用画像生成部６５Ａは、パルス発光時の撮像カメラ１９Ａによる撮像により得られた画像信号に基づき、解析に用いられる解析用干渉縞画像を生成するように構成されている。
【００６１】
上記フーリエ変換解析部６７は、本実施形態におけるフーリエ変換解析手段を構成するものであり、生成された上記解析用干渉縞画像に基づき、被検面１０１の各部の相対的な傾斜角度を、フーリエ変換法を用いて解析するように構成されている。
【００６２】
なお、図示を省略しているが、本実施形態では、上記第１実施形態における干渉計調整ステージ３０と同様の調整機構を備えており、この調整機構により測定系アライメント調整手段が構成されている。また、上記反射素子調整ステージ５０Ａにより、測定光軸Ｃ１０Ａに対する反射素子４０Ａのアライメントを調整する反射素子アライメント調整手段が構成されており、参照基準板調整ステージ７０および反射素子調整ステージ５０Ａにより、反射素子４０Ａを被検面１０１から離間した位置に保持する反射素子保持手段が構成されている。
【００６３】
以下、第２実施形態に係る傾斜角度測定装置の作用について説明する。測定を実施するのに先立ってアライメント調整が行われるので、まず、その手順について説明する。
【００６４】
（アライメント調整）
〈１〉参照基準板１６Ａの参照基準面１６Ａａが、測定光軸Ｃ１０Ａに対し垂直となるように、参照基準板１６Ａの傾き調整を行う。この傾き調整は、例えば、参照基準板１６Ａ上にコーナーキューブ（図示略）を設置して測定光を照射し、該コーナーキューブからの反射光と参照基準面１６Ａａからの反射光（参照光）とにより形成される干渉縞画像がヌル縞に最も近い状態となるように、参照基準板調整ステージ７０を用いて行われる。
【００６５】
〈２〉反射素子４０Ａの光軸Ｃ４０Ａが測定光軸Ｃ１０Ａに対し平行となるように、反射素子４０Ａの傾き調整を行う。この傾き調整は、反射素子４０Ａのアライメント用反射平面４１Ａに測定光を照射し、該アライメント用反射平面４１Ａからの反射光と参照光とにより形成される反射素子アライメント用干渉縞画像がヌル縞に最も近い状態となるように、反射素子調整ステージ５０Ａを用いて行われる。なお、反射素子調整ステージ５０Ａの機械的な精度等によって、反射素子４０Ａの光軸Ｃ４０Ａおよび測定光軸Ｃ１０Ａを互いに完全に平行に調整し切れない場合には、反射素子アライメント用干渉縞画像に基づき、反射素子４０Ａの光軸Ｃ４０Ａと測定光軸Ｃ１０Ａとの相対的な傾きをアライメント誤差として求めておき、このアライメント誤差に起因する測定誤差を解析時に補正するようにすればよい。
【００６６】
〈３〉反射素子４０Ａの測定光偏向用反射面４２Ｃに照射された測定光が、該測定光偏向用反射面４２Ｃで放射状に偏向され、被検面１０１の各部に照射されて該被検面１０１の各部から再帰反射されるように、被検面１０１に対する反射素子４０Ａおよび干渉計１０Ａのアライメント調整を行う。このアライメント調整は、測定光偏向用反射面４２Ｃに実際に測定光を照射して行う。すなわち、アライメント調整が完了している場合、測定光偏向用反射面４２Ｃに照射された測定光は、該測定光偏向用反射面４２Ｃで偏向されて被検面１０１の各部に照射され、該被検面１０１の各部で反射されて再び測定光偏向用反射面４２Ｃを経由して干渉計１０Ａに戻ることになる。そして、この戻り光と参照光とにより、リング状の干渉縞画像（図示略）が形成されることになる。そこで、このようなリング状の干渉縞画像（解析可能な状態のものであれば良い）が実際に形成されるように、被検面１０１に対する反射素子４０Ａおよび干渉計１０Ａのアライメント調整を行う。
【００６７】
アライメント調整の完了後、被検面１０１の各部の相対的な傾斜角度（平行度）の測定が行われる。本実施形態では、後述するようにフーリエ変換法を用いて干渉縞画像の解析が行われるため、測定に際し、解析用の干渉縞画像に予めキャリア縞（空間キャリア周波数）が重畳されるようにする必要がある。キャリア縞の重畳は、例えば、被検面１０１に対し、反射素子４０Ａおよび干渉計１０Ａを微小な角度だけ傾斜させることにより行われる。以下、そのようなキャリア縞重畳のための調整が行われたとして、測定時における作用について説明する。
【００６８】
（測定時の作用）
〈１〉図６に示すレーザ光源１１Ａからレーザ光がパルス光として出射される。パルス発光のタイミングは、上記測定タイミング調整部６４Ａにより、撮像カメラ１９Ａにおける撮像タイミングに応じて、上記第１実施形態と同様に調整される。すなわち、撮像カメラ１９の撮像素子２３Ｄによる信号電荷の転送がインターライン・トランスファ方式で行われ、その読み出しがＮＴＳＣ規格のインタレース方式に適合するフレーム読み出しで行われる場合、図５に示すように、パルス光は、１フレームを構成する１組の奇数および偶数フィールドの各々の電荷蓄積期間が互いにオーバーラップした期間内の略中央の位置において、例えば１０μｓ幅で１回のみ発生されるようになっている。したがって、１フレームを構成する１組の奇数および偶数フィールドには、このパルス光が出射された期間においてのみ同時に電荷が蓄積されるようになっている。このように構成することにより、干渉縞画像を撮像する際に干渉計１０Ａに生じる振動の影響を排除することが可能になるので、インライン（オンプロセス）での測定が可能となる。
【００６９】
〈２〉レーザ光源１１Ａから出射されたパルス光は、ビーム径変換用レンズ１３Ａおよびビームスプリッタ１５Ａを介して（光束分岐面１５Ａａで図中下方に反射されて）コリメータレンズ１４Ａに入射し、該コリメータレンズ１４Ａにおいて平行光に変換されて参照基準板１６Ａに入射する。
【００７０】
〈３〉参照基準板１６Ａに入射したパルス光は、参照基準面１６Ａａにおいて２つに分岐され、一方は参照光としてコリメータレンズ１４Ａに向けて反射され、他方は測定光軸Ｃ１０Ａに平行な測定光として干渉計１０Ａから出射され、反射素子４０Ａに入射する。
【００７１】
〈４〉反射素子４０Ａに入射した測定光は、該反射素子４０Ａの測定光偏向用反射面４２Ｃにおいて放射状に偏向され、被検面１０１の各部に照射される。
【００７２】
〈５〉被検面１０１の各部に照射された測定光は、該被検面１０１の各部より再帰反射され、反射素子４０Ａの測定光偏向用反射面４２Ｃを経由して干渉計１０Ａに戻り、被検面１０１の各部の波面情報を担持した被検光として参照基準板１６Ａに入射する。
【００７３】
〈６〉参照基準板１６Ａに入射した被検光は、参照基準面１６Ａａにおいて上記参照光と合波されて干渉光を形成し、コリメータレンズ１４Ａ、ビームスプリッタ１５Ａおよび結像レンズ１８Ｃを介して撮像カメラ１９Ａ内に入射し、撮像素子２３Ｄ上において干渉縞画像を形成する。形成された干渉縞画像は、撮像素子２３Ｄにより撮像される。
【００７４】
〈７〉撮像素子２３Ｄにより撮像された干渉縞画像の画像データは、撮像素子２３Ｄからビデオ信号として出力され、上記解析用画像生成部６５Ａにより、解析用画像（以下「解析用干渉縞画像」と称する）が生成される。
【００７５】
〈８〉生成された解析用干渉縞画像に基づき、上記フーリエ変換解析部６７において、フーリエ変換法による解析が行われる。すなわち、解析用干渉縞画像をフーリエ変換し、その空間周波数領域におけるスペクトル分布を求め、予め重畳されたキャリア縞（空間キャリア周波数）に付随している信号のスペクトルのみを取り出し、それを原点に向けてシフトする。この処理により、解析用干渉縞画像に重畳されていた不要信号およびキャリア縞が除去されるので、除去後の画像データを解析することにより、高精度に被検面１０１の各部の相対的な傾斜角度を求めることができる。なお、解析用干渉縞画像に基づき被検面１０１の各部の形状情報を求めることも可能である。
【００７６】
〈第３実施形態〉
第３実施形態に係る傾斜角度測定装置は、図８に示すように、干渉計１０Ｂおよび反射素子４０Ｂ（光軸Ｃ４０Ｂ）を備え、図示した筒状体１１０の内周面（回転対称な線織面である円錐面状に形成されている）である被検面１１１の各部の相対的な傾斜角度を測定するように構成されている。
【００７７】
上記干渉計１０Ｂは、上述の第１実施形態の干渉計１０や第２実施形態の干渉計１０Ａと同様の構成とすることができる。また、図示していないが、第１実施形態または第２実施形態と同様に、反射素子４０Ｂを被検面１１１から離間した位置に保持する反射素子保持手段、測定光軸Ｃ１０Ｂに対する反射素子４０Ｂのアライメントを調整する反射素子アライメント調整手段、被検面１１１に対する測定系（干渉計１０Ｂ）のアライメントを調整する測定系アライメント調整手段、および解析用画像に基づき、被検面１１１の各部の相対傾斜角度を解析する解析手段を備えている。
【００７８】
上記反射素子４０Ｂは、該反射素子４０Ｂのアライメント調整時に用いられるアライメント用反射平面４１Ｃと、該アライメント用反射平面４１Ｃに対し所定の角度で配置された、円錐面状の測定光偏向用反射面４２Ｄとを備え、上記干渉計１０Ｂからの測定光を測定光偏向用反射面４２Ｄにおいて反射、偏向して被検面１１１の各部に照射するように構成されている。また、被検面１１１の各部から再帰反射された被検光を測定光偏向用反射面４２Ｄにおいて反射、偏向し、干渉計１０Ｂに向けて出射するように構成されている。なお、本実施形態の作用は、上述の第１実施形態や第２実施形態と同様であるので、説明は省略する。
【００７９】
〈反射素子および被検面の変形態様〉
上記反射素子４０Ｂは、図８に示した被検面１１１のような凹状面を測定するのに適しているが、これを図９に示す反射素子４０Ｃ（光軸Ｃ４０Ｃ）に替えることにより、図示した円錐台状被検体１２０の外周側面（回転対称な線織面である円錐面状に形成されている）である被検面１２１のような凸状面の各部の相対的な傾斜角度を測定することも可能となる。
【００８０】
この反射素子４０Ｃは、該反射素子４０Ｃのアライメント調整時に用いられるアライメント用反射平面４１Ｄと、該アライメント用反射平面４１Ｄに対し所定の角度で配置された、円錐面状の測定光偏向用反射面４２Ｅとを備えている。上記反射素子４０Ｂと異なるのは、アライメント用反射平面４１Ｄに対する測定光偏向用反射面４２Ｅの設置角度であり、他の構成および作用は同様である。
【００８１】
〈測定系の変形態様〉
上述の各実施形態においては、測定系として干渉計（１０，１０Ａ，１０Ｂ）が用いられているが、図１０に示すようなオートコリメータ８０を測定系として用いることも可能である。
【００８２】
このオートコリメータ８０は、光源８１、コンデンサレンズ８２、十字線等の標線が形成された光源側焦点鏡８３、ビームスプリッタ８４（光束分岐面８４ａ）、対物レンズ８５、撮像側焦点鏡８６、結像レンズ８７および撮像カメラ８８を備え、光源側焦点鏡８３および撮像側焦点鏡８６は、対物レンズ８５の焦点面にそれぞれ配置されている。
【００８３】
このオートコリメータ８０の測定光軸Ｃ８０上に、図示せぬ反射素子（上記各実施形態のものを用いることが可能）を配置し、オートコリメータ８０からの測定光を反射素子の測定光偏向用反射面で偏向して、図示せぬ被検面の各部に照射する。被検面の各部から再帰反射され、反射素子を経由してオートコリメータ８０に戻る被検光は対物レンズ８５により集光され、光源側焦点鏡８３上に標線像（以下「被検面標線像」と称する）が形成される（上記反射素子４０を用いた場合には、２つの被検面標線像が形成される）。また、オートコリメータ８０からの測定光は、反射素子のアライメント用反射平面からも再帰反射されてオートコリメータ８０に戻り、対物レンズ８５により集光され、光源側焦点鏡８３上に標線像（以下「基準標線像」と称する）が形成される。この被検面標線像および基準標線像を、結像レンズ８７を介して撮像カメラ８８内の撮像素子８９上に結像させて撮像し、その画像データを、図示せぬ解析装置において解析することにより、被検面の各部の相対的な傾斜角度を測定することができる。
【００８４】
〈第４実施形態〉
図１１に示す第４実施形態に係る傾斜角度測定装置は、上述の第１実施形態と同じく、モールド成形用の２つの金型２９０Ａ，２９０Ｂの各被検面２９１Ａ，２９１Ｂの相対的な傾斜角度（平行度）を測定するように構成されたものであり、干渉計２００、反射素子４０、反射素子調整ステージ５０および解析制御部２６０を備えている点は、上記第１実施形態と同様である。第１実施形態と異なるのは、反射素子４０と２つの金型２９０Ａ，２９０Ｂとの間の光路上に参照基準板２２０Ａ，２２０Ｂが配置され、これらの参照基準板２２０Ａ，２２０Ｂが、参照基準板調整ステージ２７０Ａ，２７０Ｂにより保持されている点、および反射素子４０のアライメント調整用の平行平面板２１６を備えている点にある。なお、図示を省略しているが、第１実施形態の干渉計調整ステージ３０（図１参照）と同様の干渉計調整ステージを備えており、上記反射素子調整ステージ５０および参照基準板調整ステージ２７０Ａ，２７０Ｂは、この干渉計調整ステージの載置板（第１実施形態の載置板３３を参照）上に設置されている。
【００８５】
上記干渉計２００は、図１１に示すように、半導体レーザ等からなるレーザ光源２０１と、該レーザ光源２０１からの光束の出射方向を音響光学効果により切り替えることにより、該光束を、所定のタイミング毎に極めて短い時間（例えば、１０μｓ）のみ出力されるパルス光として図中上方に出射するＡＯＭ２０２と、該ＡＯＭ２０２からのパルス光のビーム径を拡大するビーム径変換用レンズ２０３と、該ビーム径変換用レンズ２０３から出射された光束を、光束分岐面２１０ａにおいて図中左方に向けて反射するビームスプリッタ２１０と、該ビームスプリッタ２１０からの光束を平行光からなる測定光に変換し、測定光軸Ｃ２００に沿って出射するコリメータレンズ２１１と、結像レンズ２１２および撮像カメラ２１３を備えている。
【００８６】
なお、上記撮像カメラ２１３は、本実施形態における撮像手段を構成するものであり、結像レンズ２１２側から入射された干渉光を、光束分岐面２１４ａにおいて２つに分岐するビームスプリッタ２１４と、該ビームスプリッタ２１４の各光出射端面側にそれぞれ配置された２個の撮像素子２１５Ａ，２１５Ｂ（ＣＣＤやＣＭＯＳ等からなる）を備えてなる。
【００８７】
上記平行平面板２１６は、上記反射素子４０の干渉計２００に対するアライメント調整を行う際に測定光軸Ｃ２００上に配置され（図中２点鎖線で示す）、アライメント調整後に測定光の光路から外れた位置（図中実線で示す）に配置されるものであり、図示せぬ傾き調整ステージ（測定光軸Ｃ２００に対する平行平面板２１６の傾きを調整するステージ）およびリニアステージ（平行平面板２１６を測定光軸Ｃ２００に対し垂直な方向に移動させるステージ）により保持されている。
【００８８】
上記反射素子４０は、上述の第１実施形態で説明したものと同じ構成のものであり、上記干渉計２００からの測定光を測定光偏向用反射面４２Ａ，４２Ｂにおいて２つの方向に分岐、偏向し、一方を参照基準板２２０Ａを介して金型２９０Ａの被検面２９１Ａに照射し、他方を参照基準板２２０Ｂを介して金型２９０Ｂの被検面２９１Ｂに照射するように構成されている。
【００８９】
上記反射素子調整ステージ５０は、上述の第１実施形態で説明したものと同じ構成のものであり、図示せぬ上記載置板上に設置されたベース板５１と、該ベース板５１に対し、図中Ｙ１軸回りおよびＺ１軸回りの傾きが調整可能に配置された傾動板５２と、調整ネジ５３Ａ，５３Ｂとを備え、傾動板５２上に設置された反射素子４０のアライメントを調整するように構成されている。
【００９０】
上記参照基準板２２０Ａは、測定光偏向用反射面４２Ａからの測定光を参照基準面２２１Ａにおいて２つに分岐し、一方を測定光偏向用反射面４２Ａに向けて再帰反射し、他方を被検面２９１Ａに向けて透過するように構成されている。同様に、上記参照基準板２２０Ｂは、測定光偏向用反射面４２Ｂからの測定光を参照基準面２２１Ｂにおいて２つに分岐し、一方を測定光偏向用反射面４２Ｂに向けて再帰反射し、他方を被検面２９１Ｂに向けて透過するように構成されている。
【００９１】
上記参照基準板調整ステージ２７０Ａは、ベース板２７１Ａと、該ベース板２７１Ａに対し、図中Ｘ１軸回りおよびＺ１軸回りの傾きが調整可能に配置された傾動板２７２Ａと、調整ネジ２７３Ａ１，２７３Ｂ１とを備え、傾動板２７２Ａ上に設置された参照基準板２２０Ａの傾きを調整するように構成されている。同様に、上記参照基準板調整ステージ２７０Ｂは、ベース板２７１Ｂと、該ベース板２７１Ｂに対し、図中Ｘ１軸回りおよびＺ１軸回りの傾きが調整可能に配置された傾動板２７２Ｂと、調整ネジ２７３Ａ２，２７３Ｂ２とを備え、傾動板２７２Ｂ上に設置された参照基準板２２０Ｂの傾きを調整するように構成されている。なお、上述のベース板２７１Ａ，２７１Ｂおよび傾動板２７２Ａ，２７２Ｂには、測定光を通過させるための透孔（図示略）がそれぞれ形成されている。
【００９２】
上記解析制御部２６０は、図１１に示すように、コンピュータ等からなる解析制御装置２６１（本実施形態における解析手段を構成する）と、干渉縞画像等を表示するモニタ装置２６２と、解析制御装置２６１に対する各種入力を行うための入力装置２６３とを備えており、この解析制御装置２６１は、図１２に示すように、コンピュータ内に搭載されるＣＰＵやハードディスク等の記憶部および該記憶部に格納されたプログラム等により構成される測定タイミング調整部２６４、解析用画像生成部２６５および画像解析部２６６を備えてなる。
【００９３】
上記測定タイミング調整部２６４は、上記ＡＯＭ２０２からのパルス光が上記ビーム径変換用レンズ２０３に入射するタイミングと、上記撮像カメラ２１３による干渉縞画像の撮像タイミングとを同期させる測定タイミング調整手段を構成するものであり、上記撮像カメラ２１３からの画像信号（ビデオ信号として出力される）に基づき、上記撮像素子２１５Ａ，２１５Ｂの各光蓄積時間内の所定のタイミングで、ＡＯＭ２０２からのパルス光がビーム径変換用レンズ２０３に入射されるようにＡＯＭ２０２の駆動を制御する。
【００９４】
上記解析用画像生成部２６５は、パルス光がビーム径変換用レンズ２０３に向けて出射されたタイミングで撮像カメラ２１３による撮像により得られた画像信号に基づき、解析用干渉縞画像を生成するように構成されている。
【００９５】
上記画像解析部２６６は、生成された上記解析用干渉縞画像に基づき、被検面２９１Ａ，２９１Ｂの相対的な傾斜角度（平行度）を解析するように構成されている。
【００９６】
なお、本実施形態では、図示せぬ干渉計調整ステージにより、被検面２９１Ａ，２９１Ｂに対する測定系（干渉計２００）のアライメントを調整する測定系アライメント調整手段が構成されている。また、上記反射素子調整ステージ５０により、測定光軸Ｃ２００に対する反射素子４０のアライメントを調整する反射素子アライメント調整手段が構成されており、干渉計調整ステージおよび反射素子調整ステージ５０により、反射素子４０を被検面２９１Ａ，２９１Ｂから離間した位置に保持する反射素子保持手段が構成されている。
【００９７】
以下、第４実施形態に係る傾斜角度測定装置の作用について説明する。測定を実施するのに先立ってアライメント調整が行われるので、まず、その手順について説明する。
【００９８】
（アライメント調整）
〈１〉図１１に示す平行平面板２１６を測定光軸Ｃ２００上に設置し、その反射基準面２１６ａが測定光軸Ｃ２００に対し垂直となるように、平行平面板２１６の傾き調整を行う。この傾き調整は、例えば、反射基準面２１６ａと反射素子４０との間の光路上にコーナーキューブ（図示略）を設置して測定光を照射し、該コーナーキューブからの反射光と反射基準面２１６ａからの反射光とにより形成される干渉縞画像がヌル縞に最も近い状態となるように、図示せぬ傾き調整ステージを用いて行われる。
【００９９】
〈２〉反射素子４０の光軸Ｃ４０が測定光軸Ｃ４０に対し平行となるように、反射素子４０の傾き調整を行う。この傾き調整は、反射素子４０のアライメント用反射平面４１に平行平面板２１６を介して測定光を照射し、該アライメント用反射平面４１からの反射光と反射基準面２１６ａからの反射光とにより形成される反射素子アライメント用干渉縞画像がヌル縞に最も近い状態となるように、反射素子調整ステージ５０を用いて行われる。反射素子４０の傾き調整が終了した後、平行平面板２１６を測定光の光路外に移動させる。
【０１００】
〈３〉参照基準板２２０Ａの参照基準面２２１Ａが測定光軸Ｃ２００に対し垂直となるように、参照基準板２２０Ａの傾き調整を行う。この傾き調整は、例えば、参照基準面２２１Ａと被検面２９１Ａとの間の光路上にコーナーキューブ（図示略）を設置し、反射素子４０の測定光偏向用反射面４２Ａを介して参照基準板２２０Ａに測定光を照射し、該コーナーキューブからの反射光と参照基準面２２１Ａからの反射光とにより形成される干渉縞画像がヌル縞に最も近い状態となるように、参照基準板調整ステージ２７０Ａを用いて行われる。
【０１０１】
〈４〉同様に、参照基準板２２０Ｂの参照基準面２２１Ｂが測定光軸Ｃ２００に対し垂直となるように、参照基準板２２０Ｂの傾き調整を行う。この傾き調整は、例えば、参照基準面２２１Ｂと被検面２９１Ｂとの間の光路上にコーナーキューブ（図示略）を設置し、反射素子４０の測定光偏向用反射面４２Ｂを介して参照基準板２２０Ｂに測定光を照射し、該コーナーキューブからの反射光と参照基準面２２１Ｂからの反射光とにより形成される干渉縞画像がヌル縞状態となるように、参照基準板調整ステージ２７０Ｂを用いて行われる。なお、参照基準板調整ステージ２７０Ａ，２７０Ｂの機械的な精度等によって、参照基準板２２０Ａ，２２０Ｂの傾きを互いに完全に調整し切れない場合には、調整時に撮像された干渉縞画像に基づき、参照基準面２２１Ａ，２２１Ｂのアライメント誤差を求めておき、このアライメント誤差に起因する測定誤差を解析時に補正するようにすればよい。
【０１０２】
〈５〉反射素子４０の測定光偏向用反射面４２Ａ，４２Ｂに照射された測定光が、該測定光偏向用反射面４２Ａ，４２Ｂで２つの方向に分岐、偏向され、一方が参照基準板２２０Ａを介して被検面２９１Ａに照射されて該被検面２９１Ａから再帰反射され、他方が参照基準板２２０Ｂを介して被検面２９１Ｂに照射されて該被検面２９１Ｂから再帰反射されるように、被検面２９１Ａ，２９１Ｂに対する反射素子４０および干渉計２００のアライメント調整を行う。このアライメント調整は、測定光偏向用反射面４２Ａ，４２Ｂで分岐、偏向され、参照基準板２２０Ａ，２２０Ｂを介して被検面２９１Ａ，２９１Ｂに照射された後、該被検２９１Ａ，２９１Ｂで反射されて再び参照基準板２２０Ａ，２２０Ｂに戻る光と、最初に参照基準板２２０Ａ，２２０Ｂを透過する際に、参照基準面２２１Ａ，２２１Ｂから反射された光との光干渉により、図４に示すような２つの干渉縞画像が形成されるように、上述の干渉計調整ステージを用いて行われる（上記第１実施形態のアライメント手順〈２〉参照）。
【０１０３】
アライメント調整の完了後、２つの金型２９０Ａ，２９０Ｂの相対的な傾斜角度（平行度）の測定を行う。以下、その測定時における作用について説明する。
【０１０４】
（測定時の作用）
〈１〉図１１に示すレーザ光源２０１からのレーザ光が、ＡＯＭ２０２により所定のタイミングで方向変換され、パルス光としてビーム径変換用レンズ２０３に向けて出射される。パルス光がビーム径変換用レンズ２０３に向けて出射されるタイミングは、上記測定タイミング調整部２６４により、撮像カメラ２１３における撮像タイミングに応じて、上記第１実施形態と同様に調整される。すなわち、撮像カメラ２１３の撮像素子２１５Ａ，２１５Ｂによる信号電荷の転送がインターライン・トランスファ方式で行われ、その読み出しがＮＴＳＣ規格のインタレース方式に適合するフレーム読み出しで行われる場合、図５に示すように、パルス光は、１フレームを構成する１組の奇数および偶数フィールドの各々の電荷蓄積期間が互いにオーバーラップした期間内の略中央の位置において、例えば１０μｓ幅で１回のみビーム径変換用レンズ２０３に向けて出射されるようになっている。したがって、１フレームを構成する１組の奇数および偶数フィールドには、このパルス光がビーム径変換用レンズ２０３に向けて出射された期間においてのみ同時に電荷が蓄積されるようになっている。
【０１０５】
〈２〉ビーム径変換用レンズ２０３に向けて出射されたパルス光は、該ビーム径変換用レンズ２０３およびビームスプリッタ２１０を介して（光束分岐面２１０ａで図中左方に反射されて）コリメータレンズ２１１に入射し、該コリメータレンズ２１１において測定光軸Ｃ２００に平行な測定光に変換されて反射素子４０に向けて出射される。
【０１０６】
〈３〉反射素子４０に入射した測定光は、該反射素子４０の測定光偏向用反射面４２Ａ，４２Ｂにおいて２つの方向に分岐、偏向され、一方が測定光偏向用反射面４２Ａから参照基準板２２０Ａに照射され、他方が測定光偏向用反射面４２Ｂから参照基準板２２０Ｂに照射される。
【０１０７】
〈４〉参照基準板２２０Ａに入射した測定光は、参照基準面２２１Ａにおいて２つに分岐され、一方は参照光（以下「第１参照光」と称する）として測定光偏向用反射面４２Ａに向けて反射され、他方は参照基準面２２１Ａを透過して被検面２９１Ａに照射される。
【０１０８】
〈５〉同様に、参照基準板２２０Ｂに入射した測定光は、参照基準面２２１Ｂにおいて２つに分岐され、一方は参照光（以下「第２参照光」と称する）として測定光偏向用反射面４２Ｂに向けて反射され、他方は参照基準面２２１Ｂを透過して被検面２９１Ｂに照射される。
【０１０９】
〈６〉被検面２９１Ａに照射された測定光は、該被検面２９１Ａの波面情報を担持した被検光として再帰反射され、参照基準面２２１Ａにおいて上記第１参照光と合波される（合波された光を以下「第１干渉光」と称する）。
【０１１０】
〈７〉同様に、被検面２９１Ｂに照射された測定光は、該被検面２９１Ｂの波面情報を担持した被検光として再帰反射され、参照基準面２２１Ｂにおいて上記第２参照光と合波される（合波された光を以下「第２干渉光」と称する）。
【０１１１】
〈８〉上記第１干渉光は、反射素子４０の測定光偏向用反射面４２Ａにより干渉計２００に向けて反射され、コリメータレンズ２１１、ビームスプリッタ２１０および結像レンズ２１２を介して撮像カメラ２１３に入射した後、その一部がビームスプリッタ２１４を透過して撮像素子２１５Ａに入射し、該撮像素子２１５Ａ上において干渉縞画像（以下「第１干渉縞画像」と称する）を形成し、該第１干渉縞画像が撮像素子２１５Ａにより撮像される。なお、撮像素子２１５Ａおよび撮像素子２１５Ｂは、各々の光軸が結像レンズ２１２の光軸（測定光軸Ｃ２００と一致する）に対して互いに逆方向にシフトした位置にそれぞれ配置されている。このため、第１干渉光の他の一部は、ビームスプリッタ２１４の光束分岐面２１４ａにより図中下方に反射されるが、この第１干渉光は撮像素子２１５Ｂには入射しないようになっている。
【０１１２】
〈９〉同様に、上記第２干渉光は、反射素子４０の測定光偏向用反射面４２Ｂにより干渉計２００に向けて反射され、コリメータレンズ２１１、ビームスプリッタ２１０および結像レンズ２１２を介して撮像カメラ２１３に入射した後、その一部がビームスプリッタ２１４の光束分岐面２１４ａにより図中下方に反射されて撮像素子２１５Ｂに入射し、該撮像素子２１５Ｂ上において干渉縞画像（以下「第２干渉縞画像」と称する）を形成し、該第２干渉縞画像が撮像素子２１５Ｂにより撮像される（撮像のタイミングは上記第１干渉縞画像の撮像と同時）。なお、上述のように、撮像素子２１５Ａおよび撮像素子２１５Ｂが配置されているため、第２干渉光の他の一部は、ビームスプリッタ２１４を透過して図中右方に出射されるが、この第２干渉光は撮像素子２１５Ａには入射しないようになっている。
【０１１３】
〈１０〉２つの撮像素子２１５Ａ，２１５Ｂにより同時に撮像された第１干渉縞画像および第２干渉縞画像の各画像データは、撮像素子２１５Ａ，２１５Ｂから別個のビデオ信号として出力され、上記解析用画像生成部２６５により２つの解析用画像（第１干渉縞画像の画像データから生成されるものを「解析用第１干渉縞画像」、第２干渉縞画像の画像データから生成されるものを「解析用第２干渉縞画像」と称する）がそれぞれ生成される。
【０１１４】
〈１１〉生成された解析用第１干渉縞画像に基づき、上記画像解析部２６６において解析が行われ（公知の縞解析法を適用することが可能）、被検面２９１Ａの参照基準面２２１Ａに対する傾斜角度が求められる。同様に、解析用第２干渉縞画像に基づき、被検面２９１Ｂの参照基準面２２１Ｂに対する傾斜角度報が求められる。そして、求められた各傾斜角度情報に基づき、被検面２９１Ａ，２９１Ｂの相対的な傾斜角度（平行度）が求められる。なお、解析用第１干渉縞画像および解析用第１干渉縞画像に基づき被検面２９１Ａ，２９１Ｂの形状情報を求めることも可能である。
【０１１５】
このように本実施形態の傾斜角度測定装置によれば、測定光偏向用反射面４２Ａ，４２Ｂと被検面２９１Ａ，２９１Ｂとの間の各光路上に、参照基準板２２０Ａ，２２０Ｂを配置したことにより、参照基準面２２１Ａ，２２１Ｂと被検面２９１Ａ，２９１Ｂとの間の光路長を短くすることができるので、被検面２９１Ａ，２９１Ｂ間の空気の擾乱等の影響を受け難くすることが可能となる。
【０１１６】
また、上述の第１干渉縞画像および第２干渉縞画像を、２つの撮像素子２１５Ａ，２１５Ｂを用いて別々に撮像するように構成することにより、これら２つの干渉縞画像を１つの撮像素子により撮像するように構成した場合よりも、第１干渉縞画像および第２干渉縞画像を拡大して撮像することができるので、より高精度な測定を行うことが可能となる。
【０１１７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に態様が限定されるものではなく、種々の態様のものを実施形態とすることができる。
【０１１８】
例えば、反射素子におけるアライメント用反射平面と測定光偏向用反射面との相対角度は、測定対象となる被検面各部の相対角度に応じて適宜に設定することが可能である。
【０１１９】
また、上記各実施形態における干渉計はフィゾータイプとされているが、マイケルソンタイプ等の他のタイプの干渉計を用いることも可能である。
【０１２０】
また、上記第４実施形態において、互いに別体分離の構成とされた反射素子４０と参照基準板２２０Ａ，２２０Ｂとを、互いに一体に構成することも可能である。
【符号の説明】
【０１２１】
１０，１０Ａ，１０Ｃ，２００ 干渉計
１１，１１Ａ，２０１ レーザ光源
１２，１７ 1/4λ板
１３，１３Ａ，２０３ ビーム径変換用レンズ
１４，１４Ａ，２１１ コリメータレンズ
１５，１５Ａ，８４，２１０，２１４ ビームスプリッタ
１５ａ，１５Ａａ，８４ａ，２１０ａ，２１４ａ 光束分岐面
１６，１６Ａ，２２０Ａ，２２０Ｂ 参照基準板
１６ａ，１６Ａａ，２２１Ａ，２２１Ｂ 参照基準面
１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，８７，２１２ 結像レンズ
１９，１９Ａ，８８，２１３ 撮像カメラ
２０ 光束分岐プリズム
２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ プリズム
２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ 偏光板
２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ，８９，２１５Ａ，２１５Ｂ 撮像素子
３０ 干渉計調整ステージ
３１ ベース板
３２ 傾動板
３３ 載置板
３４Ａ，３４Ｂ 調整ネジ
３５ θステージ
４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ 反射素子
４１，４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄ アライメント用反射平面
４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄ，４２Ｅ 測定光偏向用反射面
５０，５０Ａ 反射素子調整ステージ
５１，５１Ａ ベース板
５２，５２Ａ 傾動板
５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄ 調整ネジ
５４ 支持ポール
６０，６０Ａ，２６０ 解析制御部
６１，６１Ａ，２６１ 解析制御装置
６２，６２Ａ，２６２ モニタ装置
６３，６３Ａ，２６３ 入力装置
６４，６４Ａ，２６４ 測定タイミング調整部
６５，６５Ａ，２６５ 解析用画像生成部
６６，２６６ 画像解析部
６７ フーリエ変換解析部
７０，２７０Ａ，２７０Ｂ 参照基準板調整ステージ
７１，２７１Ａ，２７１Ｂ ベース板
７１ａ，７２ａ 透孔
７２，２７２Ａ，２７２Ｂ 傾動板
７３ 基準板支持部
７４Ａ，７４Ｂ，２７３Ａ１，２７３Ｂ１，２７３Ａ２，２７３Ｂ２ 調整ネジ
８０ オートコリメータ
８１ 光源
８２ コンデンサレンズ
８３ 光源側焦点鏡
８５ 対物レンズ
８６ 撮像側焦点鏡
９０Ａ，９０Ｂ，２９０Ａ，２９０Ｂ 金型
９１Ａ，９１Ｂ，１０１，１１１，１２１，２９１Ａ，２９１Ｂ 被検面
１００ 円筒体
１１０ 筒状体
１２０ 円錐台状被検体
Ｃ１０，Ｃ１０Ａ，Ｃ１０Ｂ，Ｃ８０，Ｃ２００ 測定光軸
Ｃ４０，Ｃ４０Ａ，Ｃ４０Ｂ，Ｃ４０Ｃ 光軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに離間した複数の平面または回転対称な線織面からなる被検面の傾斜角度を測定する傾斜角度測定装置であって、
測定光軸に沿って測定光を出射するとともに該測定光が照射された被照射面から反射された戻り光により所定の画像を形成する測定系と、
アライメント用反射平面および該アライメント用反射平面に対し所定の角度で配置された、前記測定光を互いに異なる方向に偏向する測定光偏向用反射面を有する反射素子と、
前記反射素子を前記被検面から離間した位置に保持する反射素子保持手段と、
前記測定光軸に対する前記反射素子のアライメントを調整する反射素子アライメント調整手段と、
前記被検面に対する前記測定系のアライメントを調整する測定系アライメント調整手段と、
前記測定系から出射された前記測定光が前記測定光偏向用反射面において偏向されて前記被検面の各部に照射され、該被検面の各部から再帰反射されて該測定光偏向用反射面を経由し前記測定系に戻る被検光により形成される解析用画像を撮像する撮像手段と、
撮像された前記解析用画像に基づき、前記被検面の各部の相対傾斜角度を解析する解析手段と、を備えてなることを特徴とする傾斜角度測定装置。
【請求項２】
前記測定光がパルス光からなり、該パルス光の出射タイミングと前記撮像手段による撮像タイミングとを調整する測定タイミング調整手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の傾斜角度測定装置。
【請求項３】
前記測定系は、前記被検光を参照光と干渉させて干渉縞画像を形成する干渉光学系からなることを特徴とする請求項１または２記載の傾斜角度測定装置。
【請求項４】
前記干渉縞画像が空間キャリア縞を重畳されたキャリア縞重畳干渉縞画像であり、
前記解析手段は、前記キャリア縞重畳干渉縞画像を、フーリエ変換法を用いて解析するフーリエ変換解析部を有してなることを特徴とする請求項３記載の傾斜角度測定装置。
【請求項５】
前記参照光を第１の円偏光、前記被検光を該第１の円偏光とは偏光の回転方向が逆向きとなる第２の円偏光とする円偏光生成手段と、
前記第１の円偏光からなる参照光と前記第２の円偏光からなる被検光とからなる干渉光を複数に分割する干渉光分割手段と、
分割された複数の干渉光の各光路上にそれぞれ配置された、透過軸の方向が互いに異なる複数の偏光子と、を備え、
前記撮像手段は、前記複数の偏光子の各々を通過した各干渉光により形成される、互いに位相が異なる複数の干渉縞画像をそれぞれ撮像する複数の撮像部からなることを特徴とする請求項３記載の傾斜角度測定装置。
【請求項６】
前記測定光偏向用反射面と前記被検面の各部との間の各光路上にそれぞれ配置された参照基準板を備え、該参照基準板は、前記測定光偏向用反射面において偏向された前記測定光の一部を透過するとともに他の一部を反射して前記参照光となす参照基準面を有してなる、ことを特徴とする請求項３記載の傾斜角度測定装置。
【請求項１】
互いに離間した複数の平面または回転対称な線織面からなる被検面の傾斜角度を測定する傾斜角度測定装置であって、
測定光軸に沿って測定光を出射するとともに該測定光が照射された被照射面から反射された戻り光により所定の画像を形成する測定系と、
アライメント用反射平面および該アライメント用反射平面に対し所定の角度で配置された、前記測定光を互いに異なる方向に偏向する測定光偏向用反射面を有する反射素子と、
前記反射素子を前記被検面から離間した位置に保持する反射素子保持手段と、
前記測定光軸に対する前記反射素子のアライメントを調整する反射素子アライメント調整手段と、
前記被検面に対する前記測定系のアライメントを調整する測定系アライメント調整手段と、
前記測定系から出射された前記測定光が前記測定光偏向用反射面において偏向されて前記被検面の各部に照射され、該被検面の各部から再帰反射されて該測定光偏向用反射面を経由し前記測定系に戻る被検光により形成される解析用画像を撮像する撮像手段と、
撮像された前記解析用画像に基づき、前記被検面の各部の相対傾斜角度を解析する解析手段と、を備えてなることを特徴とする傾斜角度測定装置。
【請求項２】
前記測定光がパルス光からなり、該パルス光の出射タイミングと前記撮像手段による撮像タイミングとを調整する測定タイミング調整手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の傾斜角度測定装置。
【請求項３】
前記測定系は、前記被検光を参照光と干渉させて干渉縞画像を形成する干渉光学系からなることを特徴とする請求項１または２記載の傾斜角度測定装置。
【請求項４】
前記干渉縞画像が空間キャリア縞を重畳されたキャリア縞重畳干渉縞画像であり、
前記解析手段は、前記キャリア縞重畳干渉縞画像を、フーリエ変換法を用いて解析するフーリエ変換解析部を有してなることを特徴とする請求項３記載の傾斜角度測定装置。
【請求項５】
前記参照光を第１の円偏光、前記被検光を該第１の円偏光とは偏光の回転方向が逆向きとなる第２の円偏光とする円偏光生成手段と、
前記第１の円偏光からなる参照光と前記第２の円偏光からなる被検光とからなる干渉光を複数に分割する干渉光分割手段と、
分割された複数の干渉光の各光路上にそれぞれ配置された、透過軸の方向が互いに異なる複数の偏光子と、を備え、
前記撮像手段は、前記複数の偏光子の各々を通過した各干渉光により形成される、互いに位相が異なる複数の干渉縞画像をそれぞれ撮像する複数の撮像部からなることを特徴とする請求項３記載の傾斜角度測定装置。
【請求項６】
前記測定光偏向用反射面と前記被検面の各部との間の各光路上にそれぞれ配置された参照基準板を備え、該参照基準板は、前記測定光偏向用反射面において偏向された前記測定光の一部を透過するとともに他の一部を反射して前記参照光となす参照基準面を有してなる、ことを特徴とする請求項３記載の傾斜角度測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−２３７３７９（Ｐ２０１１−２３７３７９Ａ）
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１１２１８（Ｐ２０１０−１１１２１８）
【出願日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]