本发明涉及利用对焦点法对被测定面的三维形状进行测定的三维形状测定装置以及三维形状测定方法。
背景技术：
1、已知有利用对焦点法[焦点变化(focus variation：fv)方式]对测定对象物的被测定面的全焦点图像、表面形状以及表面粗糙度形状等三维形状光学地进行测定的三维形状测定装置(参照专利文献1以及专利文献2)。
2、fv方式的三维形状测定装置具备驱动机构、设置有相机的显微镜以及控制装置。驱动机构将显微镜沿着扫描方向(高度方向)扫描。相机在显微镜被驱动机构扫描的期间，连续地拍摄被测定面而取得多个拍摄图像。控制装置运算各拍摄图像的对焦度，并基于对各拍摄图像的每个同一坐标的像素的对焦度进行比较的结果，对被测定面的三维形状进行测定。
3、基于这样的fv方式的三维形状测定与基于白色干涉方式(white lightinterferometry：wli)的三维形状测定相比，具有适于倾斜面的三维形状测定并且能够实现高速测定这样的优点。另一方面，基于fv方式的三维形状测定与基于wli方式的三维形状测定相比，具有被测定面的高度方向分辨率较低并且例如无法进行镜面那样的亮度变化较少的被测定面的测定这样的缺点。
4、在专利文献1中，公开了在利用fv方式进行镜面状的被测定面的三维形状测定的情况下对该被测定面投影纹理图案等图案的表面形状检测装置。根据该表面形状检测装置，通过在被测定面投影纹理图案而使该被测定面的对比度提高，从而使被测定面的三维形状的测定精度提高。
5、在专利文献2中，公开了具备光学机构、扫描台、干涉光产生机构、拍摄部以及遮光板的形状测定装置。光学机构具有被测定面的三维形状的计测精度以下的焦点深度，且将测定光导向下方的被测定面并且将反射光导向上方。扫描台将被测定面沿着扫描方向(高度方向)扫描。干涉光产生机构产生与反射光干涉的参照光。拍摄部拍摄“反射光”或者“该反射光与参照光的干涉光”。遮光板在参照光的光路中插入拔除自如地设置，并切换由摄影部进行的反射光的拍摄与干涉光的拍摄。在该专利文献2所记载的形状测定装置中，在利用fv方式进行斜面状的被测定面的三维形状测定的情况下，利用拍摄部进行干涉光的拍摄。由此，在由拍摄部拍摄到的拍摄图像中所包含的干涉条纹的作用下拍摄图像的对比度提高，因此被测定面的三维形状的测定精度提高。
6、现有技术文献
7、专利文献
8、专利文献1：日本特开平6-010675号公报
9、专利文献2：日本特开平10-68616号公报
技术实现思路
1、发明要解决的课题
2、另外，在上述专利文献1所记载的表面形状检测装置中，需要在显微镜设置对被测定面投影纹理图案的投影系统，也存在根据显微镜的种类(构造)而无法设置投影系统的情况。因此，在专利文献1所记载的方法中，无法使被测定面的三维形状的测定精度简单地提高。
3、在专利文献2所记载的形状测定装置中，需要在显微镜设置干涉光产生机构以及遮光板，但也存在根据显微镜的种类(构造)而无法设置干涉光产生机构以及遮光板的情况。因此，在专利文献2所记载的方法中也无法使被测定面的三维形状的测定精度简单地提高。另外，在专利文献2所记载的形状测定装置中，需要检测者进行遮光板的插入拔除，存在耗费工夫这样的问题。并且，在专利文献2所记载的形状测定装置中，需要设置具有被测定面的三维形状的计测精度以下的焦点深度的光学机构。
4、本发明是鉴于这样的情况而完成的，目的在于提供能够减少检测者的工夫且使被测定面的三维形状的测定精度简单地提高的三维形状测定装置以及三维形状测定方法。
5、用于解决课题的方案
6、用于达成本发明的目的的三维形状测定装置利用对焦点法对被测定面的三维形状进行测定，其中，三维形状测定装置具备：光源部，其出射测定光；干涉物镜，其包括干涉部及物镜，该干涉部从由光源部出射的测定光将测定光的一部分分割为参照光，将测定光向被测定面出射并且将参照光向参照面出射，而生成从被测定面返回的测定光与从参照面返回的参照光的合波光，该物镜将测定光聚光于被测定面；扫描部，其将干涉物镜相对于被测定面沿着与物镜的光轴平行的扫描方向相对地扫描；拍摄部，其在由扫描部进行的扫描的期间，反复拍摄由干涉部生成的合波光，而输出包含干涉条纹的多个拍摄图像；以及第一信号处理部，其运算从拍摄部输出的多个拍摄图像的每个像素的对焦度，并基于比较多个拍摄图像的每个同一坐标的像素的对焦度得到的结果，运算被测定面的三维形状。
7、根据该三维形状测定装置，在现有的装置中也能够简单地应用，因此能够使被测定面w的三维形状的测定精度简单地提高，并且能够减少由检测者进行的遮光板的插入拔除的工夫。
8、在本发明的其他方案的三维形状测定装置中，在将干涉部与被测定面之间的测定光的光路长度设为测定光路长度、并将干涉部与参照面之间的参照光的光路长度设为参照光路长度的情况下，测定光路长度与参照光路长度一致。由此，能够提高拍摄图像内的干涉条纹的强度，使拍摄图像内的被测定面的对比度更加提高。
9、在本发明的其他方案的三维形状测定装置中，具备：第二信号处理部，其基于从拍摄部输出的多个拍摄图像的每个同一坐标的像素的亮度值，针对每个像素运算被测定面的高度信息而运算被测定面的三维形状；第一评价值运算部，其运算第一信号处理部的运算结果的评价值以及第二信号处理部的运算结果的评价值；以及决定部，其基于第一评价值运算部的运算结果，将在第一信号处理部的运算结果以及第二信号处理部的运算结果中评价值较高的一方决定为被测定面的三维形状的运算结果。由此，能够通过一次的测定动作(扫描)执行fv方式以及wli方式的测定。
10、在本发明的其他方案的三维形状测定装置中，具备：第二信号处理部，其基于从拍摄部输出的多个拍摄图像的每个同一坐标的像素的亮度值，针对每个像素运算被测定面的高度信息而运算被测定面的三维形状；第二评价值运算部，其针对每个像素，运算第一信号处理部的运算结果的评价值以及第二信号处理部的运算结果的评价值；以及综合部，其基于第二评价值运算部的运算结果，针对每个像素，选择在第一信号处理部的运算结果以及第二信号处理部的运算结果中评价值较高的一方而生成被测定面的综合三维形状。由此，能够兼顾fv方式的测定的优点与wli方式的测定的优点。
11、在本发明的其他方案的三维形状测定装置中，评价值为信噪比。
12、在本发明的其他方案的三维形状测定装置中，扫描部将包括干涉物镜以及拍摄部的显微镜相对于被测定面相对地扫描。
13、用于达成本发明的目的的三维形状测定方法利用对焦点法对被测定面的三维形状进行测定，其中，三维形状测定方法包括：出射步骤，出射测定光；干涉步骤，从由出射步骤出射的测定光将测定光的一部分分割为参照光，将测定光向被测定面出射并且将参照光向参照面出射，而生成从被测定面返回的测定光与从参照面返回的参照光的合波光；扫描步骤，将包括进行干涉步骤的干涉部及将测定光聚光于被测定面的物镜的干涉物镜相对于被测定面沿着与物镜的光轴平行的扫描方向相对地扫描；拍摄步骤，在扫描步骤的期间，反复拍摄由干涉步骤生成的合波光，而输出包含干涉条纹的多个拍摄图像；以及信号处理步骤，运算由拍摄步骤输出的多个拍摄图像的每个像素的对焦度，并基于比较多个拍摄图像的每个同一坐标的像素的对焦度得到的结果，运算被测定面的三维形状。
14、发明效果
15、本发明能够减少检测者的工夫且使被测定面的三维形状的测定精度简单地提高。
1.一种三维形状测定装置，其利用对焦点法对被测定面的三维形状进行测定，其中，
2.根据权利要求1所述的三维形状测定装置，其中，
3.根据权利要求1或2所述的三维形状测定装置，其中，
4.根据权利要求1或2所述的三维形状测定装置，其中，
5.根据权利要求3或4所述的三维形状测定装置，其中，
6.根据权利要求1至5中任一项所述的三维形状测定装置，其中，
7.一种三维形状测定方法，其利用对焦点法对被测定面的三维形状进行测定，其中，
