21及盖构件22。自光源装置8照射至被检物Q的线光LI在被检物Q的表面反射散射，其至少一部分向成像光学系统21入射。摄影装置9中，摄影元件20是经由成像光学系统21及盖构件22而检测自光源装置8经由被检物Q的表面向成像光学系统21入射的光(以下称为成像光束L2)。成像光束L2包含自光源装置8出射的光束中经由被检物Q的表面而入射至成像光学系统21的光束的至少一部分。本实施例中，控制装置5控制摄影元件20的拍摄时序等。
[0079]摄影元件20例如为CXD影像感测器、CMOS影像感测器等。摄影元件20例如包含二维地排列于受光面的多个像素。多个像素的各包含光电二极管等受光元件。各光电二极管产生对应于入射的光的光量的电荷。摄影元件20可借由CCD等读取产生在各像素的电荷，借此检测入射至受光面的光的光量分布。
[0080]如图3所示，成像光学系统21在摄影元件20的受光面形成与物体面Pl共轭的像面P2。本实施例中，物体面Pl是包含自光源装置8的线光LI的传输方向(出射方向)D1、及线光LI的点的长度方向D2的面P3的一部分。本实施例中，将物体面Pl的中心称为第I中心23，将像面P2的中心称为第2中心24。本实施例中，像面P2的中心设为借由成像光学系统21而形成像的区域的中心位置，物体面Pl的中心成为在成像光学系统21中与像面P2的中心共轭的位置。又，将连结第I中心23与第2中心24的轴称为第I轴25，将包含物体面Pl的面P3与包含像面P2的面P4的交线上的轴称为第2轴26。又，将在物体面Pl与像面P2之间与第I轴25正交的面称为第I面P5。
[0081]再者，第I轴25并非仅限定于通过物体面Pl的中心及像面P2的中心的轴。亦可为通过物体面Pl的任意点与像面P2的任意点的轴。只要为如可明白光学构件的各的倾斜方向为顺时针倾斜或逆时针倾斜的轴，则第I轴可以任意方式设定。
[0082]又，第I轴25亦可以如下方式设定。第I轴25的像面的I点是自由摄影元件20输出的像素信号中用作图像数据的像素范围选择像面的I点。而且，物体面的I点是选择与借由本成像光学系统21而选择的像面的I点为共轭关系的I点。而且，借由连结将选择的像面的I点与物体面的I点链接的轴，而设定第I轴25。又，第I轴亦可以与除非共轴透镜以外的构成成像光学系统的透镜的光轴吻合的方式设定。
[0083]本实施例中，在包含第I轴25且相对于第2轴26垂直的面内，物体面Pl与像面P2的各者相对于第I轴25而倾斜。物体面Pl相对于第I轴25倾斜的(倾倒的)方向(以下称为第I方向D3)与像面P2相对于第I轴25倾斜的方向(以下称为第2方向D4)相反。物体面Pl以随着靠近第2轴26而靠近第I面P5的方式相对于第I轴25倾斜。像面P2以随着靠近第2轴26而自相对于第I面P5与物体面Pl相反的侧靠近第I面P5的方式，相对于第I轴25倾斜。
[0084]再者，物体面Pl与像面P2之一或两者亦可包含曲面。例如，在物体面Pl包含曲面的情形时，表示相对于各种轴等的物体面Pl的倾斜等的位置关系可使用对应于物体面Pl的平均平面P7(参照图4)而定义。当然，关于像面，亦可同样地定义平均平面，因此在研宄如本案发明般物体面或像面是否倾斜于哪一方向时，可使用此种平均平面进行评价。图4中，符号P6表示曲面，符号R表示曲面P6中在像面P2形成像的成像光束L2所通过的区域(以下称为有效径R)。本实施例中，平均平面P7是有效径R的平均平面P7上的各点与曲面P6的距离d的均方根(RMS)为最小的平面。
[0085]本实施例的成像光学系统21是在摄影元件20的受光面形成自光源装置8照射至被检物Q的线光LI在被检物Q上描画的图案L3的像。关于成像光学系统21的构成在下文进行叙述。
[0086]本实施例中，自光源装置8出射且在被检物Q上的I点反射散射的光是借由通过成像光学系统21，而聚光于摄影元件20的受光面上的大致I点。即，形成于摄影元件20上的像的各点与成像光学系统21的物体面Pl与被检物Q交叉的线(图案L3)上的各点是I对I对应。如此，表示摄影装置9的拍摄结果的信息包含表示被检物Q的表面的各点的位置的信息。
[0087]如图2所示，本实施例的盖构件22配置于成像光学系统21中最靠近像面P2的光学构件与摄影元件20的受光面(像面P2)之间的光路。本实施例中，盖构件22为板状的构件(平行平板)，例如为如石英、玻璃等可使成像光束L2的至少一部分透过的材质。本实施例的盖构件22是以覆盖摄影元件20中朝向成像光学系统21的表面20a的方式设置。盖构件22的一面抵接于摄影元件20。盖构件22抑制灰尘等侵入摄影元件20的表面20a。
[0088]本实施例中，盖构件22的表面相对于成像光学系统21的像面P2 (摄影元件20的受光面)实质上平行。自成像光学系统21出射的成像光束L2自相对于盖构件22非垂直的方向入射。入射至盖构件22的成像光束L2通过盖构件22自相对于摄影元件20的受光面非垂直的方向入射。
[0089]图1所示的扫描装置(扫描部)4可使平台装置2与光探针3的相对位置变化。即，扫描装置4可使平台装置2上的被检物Q与光探针3的相对位置变化。本实施例的扫描装置4是可更换地保持光探针3，相对于固定于形状测定装置I的设置区域的平台装置2而移动光探针3。若扫描装置4移动光探针3，则自光探针3的光源装置8出射的线光LI扫描被检物Q的表面。
[0090]本实施例的扫描装置4具备基台30、多个支臂部31、多个关节部(连接部)32、多个扫描驱动部33及检测器34。
[0091]本实施例的基台30固定于形状测定装置I的设置区域，与平台装置2的相对位置被固定。多个支臂部31经由关节部32而相互连接。相互连接的多个支臂部31是一端侧(基端部)与基台30连接，另一端侧(前端部)与光探针3连接。
[0092]扫描驱动部33安装于支臂部31的内部或外部等。扫描驱动部33包含例如电动马达等致动器。扫描驱动部33可使借由关节部32而相互连接的I对支臂部31的相对位置变化。检测器34例如为编码器，检测利用扫描驱动部33产生的支臂部31的移动量。
[0093]本实施例的扫描装置4借由控制装置5而控制。控制装置5借由控制扫描装置4的扫描驱动部33，而控制光探针3的位置与姿势的至少一个。又，控制装置5自扫描装置4的检测器34取得光探针3的位置信息。光探针3的位置信息包含表示光探针3的位置的信息与表示姿势的信息的至少一个。再者，形状测定装置I亦可具备计测光探针3的位置与姿势的至少一个的计测器(例如激光干涉计)，控制装置5亦可自该计测器取得光探针3的位置信息。
[0094]输入装置7是由例如键盘、鼠标、操纵杆、轨迹球、触摸板等各种输入元件而构成。输入装置7受理对控制装置5的各种信息的输入。各种信息例如包含表示使形状测定装置I开始测定的指令(co_and)的指令信息、关于利用形状测定装置I进行的测定的设定信息、用以手动操作形状测定装置I的至少一部分的操作信息等。
[0095]显不设备6是由例如液晶显不设备、有机电致发光显不设备等而构成。显不设备6显示关于形状测定装置I的测定的测定信息。测定信息例如包含表示关于测定的设定的设定信息、表示测定及工艺处理的经过的经过信息、表示测定的结果的形状信息等。本实施例的显示设备6自控制装置5供给表示测定信息的图像数据，根据该图像数据显示表示测定信息的图像。
[0096]本实施例的控制装置5是以如下方式控制形状测定装置I的各部分。控制装置5是控制光源装置8的光源11发出光的时序、光源11的输出(光量)等。控制装置5是以使自光源装置8出射的照明光(线光LI)扫描被检物Q的表面的方式控制扫描装置4。控制装置5是在被检物Q的表面中照射有来自光源装置8的线光LI的部位借由扫描而产生时间变化的期间，使摄影装置9拍摄多个讯框的图像。
[0097]又，本实施例的控制装置5具备取得关于被检物的形状的信息的形状信息取得部35。形状信息取得部35取得摄影装置9的拍摄结果(图像数据)，根据该拍摄结果而取得关于被检物Q的形状的信息。本实施例的控制装置5将表示形状测定装置I的测定信息的图像数据供给至显示设备6，使表示测定信息的图像显示于显示设备6。例如，控制装置5将关于被检物Q的形状制测定结果(形状信息)可视化，使表示测定结果的图像显示于显示设备6。
[0098]然而，一般的形状测定装置等光学装置在成像光学系统的像面相对于物体面倾斜的情形时，朝向像面上的某一点收敛的成像光束中边缘的光线相对于像面非对称地入射，围绕垂直于像面的轴的像差容易变成非轴对称。例如，若于成像光学系统与像面之间配置有盖玻璃(透明的平行平板)等构件，则在包含物体面的中心的法线方向与像面的中心的法线方向的面上的盖玻璃，产生关于上述轴而非对称的像差，例如像散、彗形像差。因此，成像光束中自物体面上的I点出射的光束(以下称为部分光束)在像面上的点的形状围绕垂直于像面的轴而容易变成非轴对称。在此情形时，借由摄影元件而检测的亮度分布的波峰位置是仅偏移非轴对称的像差量，使被检物的表面的位置自实际位置偏移而进行检测。结果，有可能存在测定精度降低的情况。
[0099]其次，说明本实施例的成像光学系统21的构成。本实施例的成像光学系统21是以抵消于盖构件22产生的像差中围绕垂直于像面P2的轴而非轴对称的成分的至少一部分的方式构成。尤其，借由使构成成像光学系统21的透镜偏心，而抵消非轴对称成分的像差。
[0100]再者，各实施例中，“偏心”包含透镜相对于第I轴倾斜(tilt)、与使某透镜的对称轴相对于其他多个透镜的对称轴不变更方向而移动(偏移)的情况之一或两者。以下说明中，尤其对仅使某一特定的透镜相对于第I轴或光轴而倾斜的例进行说明，但并不仅限定于此。又，如此借由使构成成像光学系统21的一部分光学构件偏心，在成像光学系统21产生的像差可抵消上述非轴对称成分(像差)的至少一部分。本实施例的成像光学系统21可藉由具备如以下所说明的光学构件，而抑制例如非轴对称的像差的产生等。再者，关于各实施例，光轴与第I轴配置于相同的位置，但本发明并不限定于此。再者，所谓该光轴，当然是指链接成像光学系统中不偏心的透镜的各对称轴的轴。以下说明中，以相对于第I轴的倾斜角度进行说明。
[0101]图5是表示本实施例的成像光学系统21的构成的图。图6是表示本实施例的成像光学系统21的参数的表I。所有参数中揭示的曲率半径“r”、面间隔“d”、其他长度单位在未作特别记载的情形时使用“mm”，但光学系统即便比例扩大或比例缩小亦获得同等的光学性能，因此单位并不限定于亦可使用其他适当单位。
[0102]再者，以下说明中，有时参照图5等所示的XYZ正交坐标系而说明构成要素的位置关系等。该XYZ正交坐标系中，X轴方向为平行于第I轴25的方向，Y轴方向为平行于第2轴26的方向，Z轴方向为正交于X轴方向及Y轴方向的各方向。
[0103]又，有时将成像光学系统21的各光学面与面编号建立关联而进行说明。例如，图6的表I中的面编号是将物体面Pl作为起点(面编号O)，自图5所示的物体面Pl越靠近像面P2的光学面编号越大。例如，对应于面编号I的第I光学面是物体面Pl的下一个配置的光学面。如将第I光学面称为符号“Al”，将第2光学面称为符号“A2”，相对于O以上的整数“η”将第η光学面以符号“An”表示。
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