JP2021001746A - Shape measurement method, lens manufacturing method, and shape measurement device - Google Patents

Abstract

To provide a shape measurement method capable of measuring a shape of a lens under test at high speed and with high accuracy.SOLUTION: A lens shape measurement method has a formation step of dividing reflected light from a first surface and a second surface of a lens to be tested to form a first spot group and a second spot group, a first acquisition step S104 of acquiring first image information based on the first spot group and the second spot group, a second acquisition step S105 of acquiring second image information based on either one of the first spot group and the second spot group, and a calculation step S106 of calculating the shape of at least one of the first surface and the second surface based on the difference between the first image information and the second image information.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、形状計測方法、レンズの製造方法、および形状計測装置に関する。 The present invention relates to a shape measuring method, a lens manufacturing method, and a shape measuring device.

近年、カメラや半導体露光装置などの光学機器では、具備される光学系の小型化のために、非球面レンズが用いられている。光学機器により得られる像の高精細化のために、非球面レンズの製造には高精度化が求められる。従来、被検レンズからの反射光の波面を、マイクロレンズアレイと撮像素子とを有するシャックハルトマンセンサーに入射させ、撮像素子上に形成されるスポットの位置から被検レンズの非球面形状を算出する方法が知られている。特許文献１には、被検レンズの第１面からの反射光で形成される第１スポットと第２面からの反射光で形成される第２スポットを合わせた光強度分布を、複数のガウス関数の和でフィッティングし、表面反射スポットの位置を求める方法が提案されている。 In recent years, aspherical lenses have been used in optical devices such as cameras and semiconductor exposure devices in order to reduce the size of the optical system provided. In order to improve the definition of the image obtained by the optical device, high precision is required in the manufacture of the aspherical lens. Conventionally, the wave surface of the reflected light from the test lens is incident on a Shackhardman sensor having a microlens array and an image sensor, and the aspherical shape of the test lens is calculated from the position of a spot formed on the image sensor. The method is known. Patent Document 1 describes a plurality of Gaussian light intensity distributions in which a first spot formed by the reflected light from the first surface of the test lens and a second spot formed by the reflected light from the second surface are combined. A method has been proposed in which the position of the surface reflection spot is obtained by fitting with the sum of the functions.

特許第６１１２９０９号公報Japanese Patent No. 6112909

しかしながら、特許文献１の方法では、第１スポットと第２スポットとが近接している場合、スポットの位置検出誤差が大きくなり、被検レンズの形状を精度良く計測することが難しくなる。 However, in the method of Patent Document 1, when the first spot and the second spot are close to each other, the spot position detection error becomes large, and it becomes difficult to accurately measure the shape of the test lens.

本発明は、被検レンズの形状を高精度に計測可能な形状計測方法、レンズの製造方法、および形状計測装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a shape measuring method, a lens manufacturing method, and a shape measuring device capable of measuring the shape of a lens to be inspected with high accuracy.

本発明の一側面としての形状計測方法は、被検レンズの第１面および第２面からの反射光を分割して第１スポット群および第２スポット群を形成する形成ステップと、第１スポット群および第２スポット群に基づく第１画像情報を取得する第１取得ステップと、第１スポット群および第２スポット群のうちいずれか一方に基づく第２画像情報を取得する第２取得ステップと、第１画像情報と第２画像情報との差に基づいて、第１面および第２面のうち少なくとも一方の形状を算出する算出ステップとを有することを特徴とする。 The shape measurement method as one aspect of the present invention includes a forming step of dividing the reflected light from the first surface and the second surface of the test lens to form a first spot group and a second spot group, and a first spot. A first acquisition step of acquiring the first image information based on the group and the second spot group, a second acquisition step of acquiring the second image information based on either the first spot group or the second spot group, and It is characterized by having a calculation step of calculating the shape of at least one of the first surface and the second surface based on the difference between the first image information and the second image information.

本発明の他の側面としての形状計測装置は、被検レンズの第１面および第２面からの反射光を分割して第１スポット群および第２スポット群を形成する複数の光学素子と、第１スポット群および第２スポット群に基づく第１画像情報を取得する撮像素子と、第１画像情報と、第１スポット群および第２スポット群のうちいずれか一方に基づく第２画像情報との差に基づいて第１面および第２面のうち少なくとも一方の形状を算出する算出部とを有することを特徴とする。 The shape measuring device as another aspect of the present invention includes a plurality of optical elements that divide the reflected light from the first surface and the second surface of the test lens to form the first spot group and the second spot group. An image sensor that acquires the first image information based on the first spot group and the second spot group, the first image information, and the second image information based on either the first spot group or the second spot group. It is characterized by having a calculation unit that calculates the shape of at least one of the first surface and the second surface based on the difference.

本発明によれば、被検レンズの形状を高速かつ高精度に計測可能な形状計測方法、レンズの製造方法、および形状計測装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a shape measuring method, a lens manufacturing method, and a shape measuring device capable of measuring the shape of a lens to be inspected at high speed and with high accuracy.

被検レンズの構成を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the structure of the lens under test. 形状計測装置の構成を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the structure of the shape measuring apparatus. 検出部の構成を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the structure of the detection part. マイクロレンズアレイの構成を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the structure of a microlens array. 撮影されるスポット像の模式図である。It is a schematic diagram of the spot image to be photographed. 実施例１の被検レンズの形状の計測手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the measurement procedure of the shape of the test lens of Example 1. FIG. 実施例１の予備スポット像の取得手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the acquisition procedure of the preliminary spot image of Example 1. FIG. 実施例１の第２差分スポット像の取得手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the acquisition procedure of the 2nd difference spot image of Example 1. FIG. 実施例１の形状を算出する手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of calculating the shape of Example 1. FIG. 実施例１の第１差分スポット像に含まれるノイズのシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of the noise included in the 1st difference spot image of Example 1. FIG. 実施例１の実験例の説明図である。It is explanatory drawing of the experimental example of Example 1. FIG. 実施例２の被検レンズの形状の計測手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the measurement procedure of the shape of the test lens of Example 2. レンズを退避させたアライメント時の光学配置を示す図である。It is a figure which shows the optical arrangement at the time of alignment with the lens retracted. スポット像のシミュレーション手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the simulation procedure of a spot image. 測定光軸の近傍の第１面反射光が検出部に入射してスポットを形成する様子を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining how the 1st surface reflected light in the vicinity of the measurement optical axis is incident on the detection part and forms a spot. 実施例６の被検レンズの形状の計測手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the measurement procedure of the shape of the test lens of Example 6. 実施例７の被検レンズの構成を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the structure of the test lens of Example 7.

以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In each figure, the same member is given the same reference number, and duplicate description is omitted.

［被検レンズの説明］
図１は、計測対象である被検レンズ１２の構成を説明する模式図である。被検レンズ１２には、第１面１２ａと第２面１２ｂが形成されている。第１面１２ａは、非球面軸１２ｃに対して軸対称な形状を示す非球面（軸対称非球面）となっている。すなわち、被検レンズ１２は、非球面レンズである。第２面１２ｂは、本実施例では球面であるが、非球面であってもよい。また、被検レンズ１２は、本実施例では両凸レンズであるが、両凹レンズやメニスカスレンズであってもよい。また、被検レンズ１２は、研削・研磨加工によって形成されてもよいし、モールド加工によって形成されてもよい。
［形状計測装置の説明］
図２は、形状計測装置１００の構成を説明する模式図である。形状計測装置１００は、光源１、シングルモード光ファイバー１ａ、光ファイバーコネクタ１ｂ、レンズ４，５、ステージ７、ステージコントローラー７ａ、ホルダー７ｂ、ハーフミラー８、検出部９、処理部１０、モニタ１０ｅ、および測長機１５を備える。 [Explanation of test lens]
FIG. 1 is a schematic view illustrating the configuration of the test lens 12 to be measured. A first surface 12a and a second surface 12b are formed on the lens 12 to be inspected. The first surface 12a is an aspherical surface (axial symmetric aspherical surface) showing a shape symmetrical with respect to the aspherical surface axis 12c. That is, the test lens 12 is an aspherical lens. The second surface 12b is spherical in this embodiment, but may be aspherical. The lens 12 to be inspected is a biconvex lens in this embodiment, but may be a biconcave lens or a meniscus lens. Further, the lens 12 to be inspected may be formed by grinding / polishing, or may be formed by molding.
[Explanation of shape measuring device]
FIG. 2 is a schematic view illustrating the configuration of the shape measuring device 100. The shape measuring device 100 includes a light source 1, a single-mode optical fiber 1a, an optical fiber connector 1b, lenses 4, 5, a stage 7, a stage controller 7a, a holder 7b, a half mirror 8, a detection unit 9, a processing unit 10, a monitor 10e, and a measuring unit. It is equipped with a long machine 15.

光源１から射出された光は、シングルモード光ファイバー１ａを介して光ファイバーコネクタ１ｂから射出され、測定光軸１ｃに沿って球面波として進行する。光源１として、本実施例では単色のレーザーを用いるが、発光ダイオードなどを用いてもよい。 The light emitted from the light source 1 is emitted from the optical fiber connector 1b via the single-mode optical fiber 1a and travels as a spherical wave along the measurement optical axis 1c. As the light source 1, a monochromatic laser is used in this embodiment, but a light emitting diode or the like may be used.

ステージ７は、ステージコントローラー７ａからの指令に基づいて被検レンズ１２を移動させる。ステージ７では、被検レンズ１２と同様に、図２に示されるｘｙｚ直交座標系が定義されている。ｚ軸は測定光軸１ｃに平行であり、測定光軸１ｃ上でｘ＝ｙ＝０である。ステージ７は、この座標系に基づいて、ｘ，ｙ，ｚ，θ_ｘ，θ_ｙ，θ_ｚの６軸方向へ駆動可能に構成されている。ホルダー７ｂは、ステージ７に取り付けられ、被検レンズ１２を保持する。 The stage 7 moves the test lens 12 based on a command from the stage controller 7a. In stage 7, the xyz orthogonal coordinate system shown in FIG. 2 is defined as in the lens 12 to be examined. The z-axis is parallel to the measurement optical axis 1c, and x = y = 0 on the measurement optical axis 1c. The stage 7 is configured to be _{driveable in} the six-axis directions of x, y, z, θ _x , θ _y , and θ _z based on this coordinate system. The holder 7b is attached to the stage 7 and holds the lens 12 to be inspected.

レンズ４は、ハーフミラー８を透過した光ファイバーコネクタ１ｂからの光を収束光に変換し、被検レンズ１２の第１面１２ａを照明する。ハーフミラー８は、測定光軸１ｃに対して４５°傾斜して配置されている。これにより、被検レンズ１２の反射光の進行方向は、測定光軸１ｃに平行な方向から、測定光軸１ｃに対して直交する測定光軸１ｄに平行な方向に変換される。測定光軸１ｃ，１ｄは、ハーフミラー８上で交わっている。レンズ５は、ハーフミラー８およびレンズ４とともに、第１面１２ａで反射された直後の光を結像倍率ｍで検出部９に結像する光学系を構成する。すなわち、レンズ５、ハーフミラー８、およびレンズ４は結像レンズ１４として機能し、第１面１２ａと検出部９は結像レンズ１４を介して共役な位置関係にある。 The lens 4 converts the light from the optical fiber connector 1b transmitted through the half mirror 8 into convergent light and illuminates the first surface 12a of the lens 12 to be inspected. The half mirror 8 is arranged at an angle of 45 ° with respect to the measurement optical axis 1c. As a result, the traveling direction of the reflected light of the lens 12 is changed from the direction parallel to the measurement optical axis 1c to the direction parallel to the measurement optical axis 1d orthogonal to the measurement optical axis 1c. The measurement optical axes 1c and 1d intersect on the half mirror 8. The lens 5, together with the half mirror 8 and the lens 4, constitutes an optical system that forms an image of the light immediately after being reflected by the first surface 12a on the detection unit 9 at an imaging magnification of m. That is, the lens 5, the half mirror 8, and the lens 4 function as an imaging lens 14, and the first surface 12a and the detection unit 9 are in a conjugated positional relationship via the imaging lens 14.

レンズ４，５のフォーカス距離や有効径は、第１面１２ａの有効径および曲率半径と、検出部９の検出面の大きさとによって決定される。レンズ４と被検レンズ１２との距離は、レンズ４を透過した光が第１面１２ａの曲率中心近傍に収束するように設定する。これにより、レンズ４を透過した光は第１面１２ａに対して全面に亘ってほぼ垂直に入射し、その反射光はハーフミラー８に至るまで入射光とほぼ同じ光路を進行する。設計形状の異なる被検レンズ１２に対して上記条件が常に満たされるように、結像レンズ１４は可動機構や交換機構を備えてもよい。ただし、第１面１２ａの反射光の傾斜は、第１面１２ａの非球面量（球面からの偏差）や形状誤差に依存する。第１面１２ａの非球面量が大きい場合、第１面１２ａの反射光の傾斜は入射光の傾斜からずれる。 The focus distance and effective diameter of the lenses 4 and 5 are determined by the effective diameter and radius of curvature of the first surface 12a and the size of the detection surface of the detection unit 9. The distance between the lens 4 and the lens 12 to be inspected is set so that the light transmitted through the lens 4 converges near the center of curvature of the first surface 12a. As a result, the light transmitted through the lens 4 is incident on the first surface 12a substantially perpendicular to the entire surface, and the reflected light travels in the same optical path as the incident light up to the half mirror 8. The imaging lens 14 may be provided with a movable mechanism or an interchangeable mechanism so that the above conditions are always satisfied for the test lenses 12 having different design shapes. However, the inclination of the reflected light of the first surface 12a depends on the amount of aspherical surface (deviation from the spherical surface) and the shape error of the first surface 12a. When the amount of aspherical surface of the first surface 12a is large, the inclination of the reflected light of the first surface 12a deviates from the inclination of the incident light.

図３は、検出部９の構成を説明する模式図である。検出部９は、複数の光学素子である複数のマイクロレンズ（ＭＬ：ｍｉｃｒｏｌｅｎｓ）２ａを備えるマイクロレンズアレイ（ＭＬＡ：ｍｉｃｒｏｌｅｎｓ ａｒｒａｙ）２、および撮像素子３から構成される。撮像素子３として、ＣＣＤカメラを用いてもよいし、ＣＭＯＳカメラを用いてもよい。また、ＭＬＡ２の代わりに、複数の微小な凹面ミラーが配列しているミラーアレイなどを導入してもよい。検出部９では、図３に示されるように、ξη直交座標系が定義されている。ξ軸およびη軸はいずれも測定光軸１ｄに対して直交し、測定光軸１ｄ上ではξ＝η＝０となる。撮像素子３の受光面３ａとＭＬＡ２はいずれもξη平面に対して平行に配置され、両者は面間隔ｌだけ離れている。検出部９は、光波面センサーとして汎用に使用されているシャックハルトマンセンサー（ＳＨＳ：Ｓｈａｃｋ−Ｈａｒｔｍａｎｎ Ｓｅｎｓｏｒ）と同様の構成であり、市販のＳＨＳを用いてもよい。 FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the configuration of the detection unit 9. The detection unit 9 is composed of a microlens array (MLA: microlens array) 2 including a plurality of microlens (ML: microlens) 2a which are a plurality of optical elements, and an image pickup element 3. A CCD camera or a CMOS camera may be used as the image pickup device 3. Further, instead of MLA2, a mirror array in which a plurality of minute concave mirrors are arranged may be introduced. In the detection unit 9, a ξη Cartesian coordinate system is defined as shown in FIG. Both the ξ axis and the η axis are orthogonal to the measurement optical axis 1d, and ξ = η = 0 on the measurement optical axis 1d. Both the light receiving surface 3a and the MLA2 of the image sensor 3 are arranged parallel to the ξη plane, and they are separated by a surface distance l. The detection unit 9 has the same configuration as the Shack-Hartmann sensor (SHS: Shack-Hartmann Sensor), which is generally used as a light wave surface sensor, and a commercially available SHS may be used.

本実施例では、ＭＬＡ２を、第１面１２ａの共役面に一致させている。ただし、受光面３ａなど、検出部９内のその他の面を第１面１２ａの共役面に一致させてもよい。 In this embodiment, MLA2 is matched with the conjugate plane of the first plane 12a. However, other surfaces in the detection unit 9, such as the light receiving surface 3a, may be aligned with the conjugate surface of the first surface 12a.

図４は、ＭＬＡ２の構成を説明する模式図である。ＭＬＡ２は、同一面内に等間隔で配置されている円形のＭＬ２ａ、およびＭＬ２ａ以外の箇所に入射した光を遮光するための遮光マスク２ｂから構成される。ＭＬ２ａの焦点距離はいずれもｆであり、受光面３ａとＭＬＡ２との間の面間隔ｌにほぼ等しい。遮光マスク２ｂの非遮光領域は円形であり、その中心はＭＬ２ａの光軸とほぼ一致している。ただし、ＭＬ２ａや遮光マスク２ｂの形状は円形に限らず、方形や六角形でもよい。本実施例では、図４に示されるように、ξ方向およびη方向に沿ってＭＬ２ａが間隔ｐで正方格子状に配置されている。例えば、ＭＬ２ａの１つであるＭＬ２ｃであれば、「ｋ行ｊ列目のＭＬ」と表現する。ただし、ＭＬ２ａは、必ずしも正方格子状に配置されていなくてもよい。また、本実施例では、表記の便宜上、測定光軸１ｄに最も近いＭＬを「０行０列目のＭＬ」とする。 FIG. 4 is a schematic diagram illustrating the configuration of MLA2. The MLA2 is composed of circular ML2a arranged at equal intervals in the same plane and a light-shielding mask 2b for blocking light incident on a portion other than the ML2a. The focal lengths of the ML2a are all f, which is substantially equal to the surface distance l between the light receiving surface 3a and the MLA2. The non-light-shielding region of the light-shielding mask 2b is circular, and its center substantially coincides with the optical axis of ML2a. However, the shape of the ML2a and the light-shielding mask 2b is not limited to a circle, and may be a square or a hexagon. In this embodiment, as shown in FIG. 4, ML2a are arranged in a square grid at intervals p along the ξ and η directions. For example, in the case of ML2c, which is one of ML2a, it is expressed as "ML in the kth row and jth column". However, the ML2a does not necessarily have to be arranged in a square grid pattern. Further, in this embodiment, for convenience of notation, the ML closest to the measurement optical axis 1d is referred to as "ML in the 0th row and 0th column".

ＭＬ２ａの光軸の位置（ξ_{０，ｊ，ｋ}，η_{０，ｊ，ｋ}）は、例えば、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ Ｖｏｌ．４４，Ｎｏ．３０，ｐ６４１９に記載の方法で事前に取得しておく。検出部９は距離ｌが焦点距離ｆに等しくなるように組み立てられているが、その組立には有限の誤差が存在する。そこで、距離ｌについても、校正し、精密な値を事前に取得しておく。本実施例では、全てのＭＬ２ａと受光面３ａとの距離が面間隔ｌで均一であるとして扱うが、ＭＬ２ａごとに受光面３ａとの距離ｌ_ｊ，ｋを求め、後述の光線傾斜分布の算出式（２），（３）などに反映してもよい。 The position of the optical axis of ML2a (ξ _{0, j, k} , η _{0, j, k} ) is determined by, for example, Applied Optics Vol. 44, No. 30. Obtain in advance by the method described on p6419. The detection unit 9 is assembled so that the distance l is equal to the focal length f, but there is a finite error in the assembly. Therefore, the distance l is also calibrated and a precise value is obtained in advance. In this embodiment, the distance of all ML2a and the light receiving surface 3a treated as a uniform surface interval l, determine the distance l _{j, k} of the light receiving surface 3a to each ML2a, calculation of the ray graded below It may be reflected in equations (2), (3) and the like.

処理部１０は、演算機能を持つＣＰＵ１０ａを備え、算出部として機能する。また、処理部１０は、不図示のインターフェースを介して撮像素子３の出力信号を入力したり、ステージコントローラー７ａに対して被検レンズ１２の位置制御情報を出力したりすることが可能である。処理部１０は、これらの機能を利用して、後述する被検レンズ１２の形状の計測手順に従って計測処理を行う。計測処理を行うためには、計測処理を行うプログラム、検出部９の構成に関する情報、およびレンズ４，５、ハーフミラー８や被検レンズ１２の形状と配置に関する情報などが必要となる。これらのデータは、例えば、処理部１０に備えられたＲＯＭ１０ｂやＲＡＭ１０ｃなどのメモリの所定領域に格納しておく。 The processing unit 10 includes a CPU 10a having a calculation function, and functions as a calculation unit. In addition, the processing unit 10 can input the output signal of the image sensor 3 via an interface (not shown) and output the position control information of the lens 12 to be inspected to the stage controller 7a. The processing unit 10 utilizes these functions to perform measurement processing according to a measurement procedure for the shape of the lens 12 to be inspected, which will be described later. In order to perform the measurement process, a program for performing the measurement process, information on the configuration of the detection unit 9, information on the shapes and arrangements of the lenses 4 and 5, the half mirror 8 and the lens 12 to be inspected, and the like are required. These data are stored in a predetermined area of a memory such as a ROM 10b or a RAM 10c provided in the processing unit 10, for example.

さらに、処理部１０は、例えば、ＩＥＥＥ８０２．３規格のネットワークインターフェースなどから構成される通信手段１０ｄを有し、モニタ１０ｅに接続されている。ＣＰＵ１０ａは、例えば、被検レンズ１２の形状の計測結果、またはそれに基づく被検レンズ１２の評価結果を、モニタ１０ｅに表示したり、通信手段１０ｄを介して形状計測装置１００が設置されたレンズ製造プラントの他の機器に送信したりすることができる。
［スポット像の説明］
被検レンズ１２がホルダー７ｂに設置されると、レンズ４で収束された光の一部は第１面１２ａで反射される。反射された直後の光の波面には、第１面１２ａの非球面形状が反映される。第１面１２ａで反射された光（第１面反射光）Ｌ１は、レンズ４を通過し、ハーフミラー８で反射されてレンズ５でおおよそコリメートされ、検出部９に入射する。また、レンズ４で収束された光の一部は、第１面１２ａを通過し、第２面１２ｂで反射される。第２面１２ｂで反射された光（第２面反射光）Ｌ２は、一旦第１面１２ａの近傍で集光した後に発散光となり、レンズ４でおおよそコリメートされ、レンズ５に入射する。ただし、レンズ５に入射する第２面反射光は、その光束径がレンズ５の口径を大きく上回るため、そのほとんどがレンズ５を保持するホルダー５ａによって遮られる。ホルダー５ａに遮られなかった測定光軸１ｄの近傍の第２面反射光のみが、レンズ５によって収束され、検出部９の中央部に入射する。 Further, the processing unit 10 has, for example, a communication means 10d composed of a network interface of the IEEE802.3 standard and the like, and is connected to the monitor 10e. The CPU 10a displays, for example, the measurement result of the shape of the lens 12 to be inspected or the evaluation result of the lens 12 to be inspected based on the measurement result on the monitor 10e, or manufactures a lens in which the shape measuring device 100 is installed via the communication means 10d. It can be sent to other equipment in the plant.
[Explanation of spot image]
When the lens 12 to be inspected is installed in the holder 7b, a part of the light focused by the lens 4 is reflected by the first surface 12a. The aspherical shape of the first surface 12a is reflected on the wave surface of the light immediately after being reflected. The light reflected by the first surface 12a (first surface reflected light) L1 passes through the lens 4, is reflected by the half mirror 8, is roughly collimated by the lens 5, and is incident on the detection unit 9. Further, a part of the light focused by the lens 4 passes through the first surface 12a and is reflected by the second surface 12b. The light reflected by the second surface 12b (second surface reflected light) L2 is once condensed in the vicinity of the first surface 12a and then becomes divergent light, which is approximately collimated by the lens 4 and incident on the lens 5. However, since the luminous flux diameter of the second surface reflected light incident on the lens 5 greatly exceeds the diameter of the lens 5, most of the light is blocked by the holder 5a that holds the lens 5. Only the second-plane reflected light in the vicinity of the measurement optical axis 1d that is not blocked by the holder 5a is converged by the lens 5 and incident on the central portion of the detection unit 9.

図３では、第１面反射光Ｌ１と第２面反射光Ｌ２が検出部９に入射する様子が示されている。図３は模式図であり、ＭＬやスポットの数は図示された数に限定されない。検出部９は結像レンズ１４を介して第１面１２ａと共役な位置関係にあるため、検出部９に入射する第１面反射光Ｌ１の波面Ｗ１には第１面１２ａの非球面形状が反映される。その後、第１面反射光Ｌ１は、ＭＬＡ２によって分割され、撮像素子３の受光面３ａにスポット群ＳＰ１を形成する。具体的には、スポット群ＳＰ１は、各ＭＬの中心を通過する波面Ｗ１の法線（光線Ｒ１）と受光面３ａの交点に形成される。第２面反射光Ｌ２は、ＭＬＡ２によって分割され、受光面３ａにスポット群ＳＰ２を形成する。具体的には、スポット群ＳＰ２は、各ＭＬの中心を通過する第２面反射光Ｌ２の波面Ｗ２の法線（光線Ｒ２）と受光面３ａの交点に形成される。 FIG. 3 shows how the first surface reflected light L1 and the second surface reflected light L2 are incident on the detection unit 9. FIG. 3 is a schematic diagram, and the number of MLs and spots is not limited to the number shown. Since the detection unit 9 has a conjugate positional relationship with the first surface 12a via the imaging lens 14, the aspherical shape of the first surface 12a is formed on the wave surface W1 of the first surface reflected light L1 incident on the detection unit 9. It will be reflected. After that, the first surface reflected light L1 is divided by MLA2 to form a spot group SP1 on the light receiving surface 3a of the image pickup device 3. Specifically, the spot group SP1 is formed at the intersection of the normal line (light ray R1) of the wave surface W1 passing through the center of each ML and the light receiving surface 3a. The second surface reflected light L2 is divided by MLA2 to form a spot group SP2 on the light receiving surface 3a. Specifically, the spot group SP2 is formed at the intersection of the normal line (light ray R2) of the wave surface W2 of the second surface reflected light L2 passing through the center of each ML and the light receiving surface 3a.

図５は、撮像素子３によって撮影されるスポット像の模式図である。図５は模式図であり、スポットの数は図示された数に限定されない。スポット群ＳＰ１およびスポット群ＳＰ２はそれぞれ、白丸および黒丸で示されている。第１面１２ａは非球面であるため、その形状を反映する波面Ｗ１は非球面波となる。そのため、ＭＬＡ２ではＭＬ２ａが等間隔に配列しているにも関わらず、スポット群ＳＰ１は不等間隔に配列する。検出部９に入射した第２面反射光Ｌ２は収束光であり、これによって形成されるスポット群ＳＰ２は、コリメート光によって形成されるスポット群ＳＰ１と比較して、狭い間隔で密集する。さらに、第２面１２ｂは球面であるため、第２面反射光Ｌ２は球面波であり、スポット群ＳＰ２は等間隔に配列する。
［形状の計測手順の説明］
図６は、本実施例の被検レンズ１２の形状の計測手順を示すフローチャートである。被検レンズ１２の形状の計測は、レンズを製造する際、加工対象物（ワーク）を加工してレンズを製作する加工ステップの後に実行される。 FIG. 5 is a schematic view of a spot image captured by the image sensor 3. FIG. 5 is a schematic diagram, and the number of spots is not limited to the number shown. The spot group SP1 and the spot group SP2 are indicated by white circles and black circles, respectively. Since the first surface 12a is an aspherical surface, the wave surface W1 reflecting its shape is an aspherical wave. Therefore, in MLA2, although the ML2a are arranged at equal intervals, the spot group SP1 is arranged at unequal intervals. The second surface reflected light L2 incident on the detection unit 9 is convergent light, and the spot group SP2 formed thereby is densely packed at narrow intervals as compared with the spot group SP1 formed by the collimated light. Further, since the second surface 12b is a spherical surface, the second surface reflected light L2 is a spherical wave, and the spot group SP2 is arranged at equal intervals.
[Explanation of shape measurement procedure]
FIG. 6 is a flowchart showing a procedure for measuring the shape of the lens 12 to be inspected in this embodiment. The measurement of the shape of the lens 12 to be inspected is executed after the processing step of processing the object to be processed (work) to produce the lens when the lens is manufactured.

ステップＳ１０１では、処理部１０は、第１予備スポット像Ｉ_ＳＰ３（ξ，η）を取得する。ステップＳ１０１の詳細については後述する。ステップＳ１０１の処理は、第２取得ステップに相当する。 In step S101, the processing unit 10 acquires the first preliminary spot image _ISP3 (ξ, η). Details of step S101 will be described later. The process of step S101 corresponds to the second acquisition step.

ステップＳ１０２では、被検レンズ１２がホルダー７ｂに設置される。このとき、第１面１２ａをレンズ４に対面させ、第２面１２ｂをホルダー７ｂと接触させる。また、非球面軸１２ｃを測定光軸１ｃにおおよそ一致させる。あらかじめホルダー７ｂに設けられた目印に合わせて被検レンズ１２を設置してもよいし、ホルダー７ｂに不図示の位置決めピンなどを設けて被検レンズ１２を突き当ててもよい。また、ステージ７のθ_ｚ方向における位置を０°に設定しておく。被検レンズ１２をホルダー７ｂに設置した結果、受光面３ａには、図５に示されるように、スポット群ＳＰ１，ＳＰ２が形成される。ステップＳ１０２の処理は、形成ステップに相当する。 In step S102, the lens 12 to be inspected is installed in the holder 7b. At this time, the first surface 12a is made to face the lens 4, and the second surface 12b is brought into contact with the holder 7b. Further, the aspherical axis 12c is approximately aligned with the measurement optical axis 1c. The test lens 12 may be installed according to a mark provided on the holder 7b in advance, or the holder 7b may be provided with a positioning pin (not shown) or the like to abut the test lens 12. Further, the position of the stage 7 in the θ _z direction is set to 0 °. As a result of installing the lens 12 to be inspected in the holder 7b, spot groups SP1 and SP2 are formed on the light receiving surface 3a as shown in FIG. The process of step S102 corresponds to the forming step.

ステップＳ１０３では、被検レンズ１２をｘ方向、ｙ方向、ｚ方向、θ_ｘ方向、およびθ_ｙ方向においてアライメントする。ステップＳ１０３の詳細については後述する。 In step S103, the lens 12 to be examined is aligned in the x direction, the y direction, the z direction, the θ _x direction, and the θ _y direction. Details of step S103 will be described later.

ステップＳ１０４では、処理部１０は、撮像素子３にスポット群ＳＰ１，ＳＰ２に基づくスポット像を撮影させ、撮像素子３からスポット像（画像情報）として受光面３ａにおける光強度分布Ｉ（ξ，η）を取得する。ステップＳ１０４の処理は、第１取得ステップに相当する。 In step S104, the processing unit 10 causes the image sensor 3 to take a spot image based on the spot groups SP1 and SP2, and the light intensity distribution I (ξ, η) on the light receiving surface 3a is generated as a spot image (image information) from the image sensor 3. To get. The process of step S104 corresponds to the first acquisition step.

ステップＳ１０５では、処理部１０は、スポット像Ｉ（ξ，η）と第１予備スポット像Ｉ_ＳＰ３（ξ，η）を減算し、第２差分スポット像ΔＩ_２（ξ，η）を取得する。ステップＳ１０５の詳細については後述する。 In step S105, the processing unit 10, a spot image I (ξ, η) and the first preliminary spot image _{I SP3 (ξ, η)} by subtracting the second differential spot image ΔI ₂ (ξ, η) acquires. Details of step S105 will be described later.

ステップＳ１０６では、処理部１０は、第２差分スポット像ΔＩ_２（ξ，η）を解析し、形状を算出する。ステップＳ１０６の詳細については後述する。ステップＳ１０６で、処理部１０が形状データを出力する場合、モニタ１０ｅに表示してもよいし、通信手段１０ｄを介して他の機器に送信してもよい。出力した形状データに基づいて、被検レンズ１２の出荷の可否を判断してもよいし、形状誤差を抑制するように被検レンズ１２に対してさらに加工を施してもよい。ステップＳ１０５とＳ１０６の処理は、算出ステップに相当する。
［第１予備スポット像Ｉ_ｓｐ３を取得するステップＳ１０１の説明］
ステップＳ１０１における第１予備スポット像の取得には、被検レンズ１２と同じ設計形状に基づいて製作された、不図示の予備レンズ１６を用いる。予備レンズ１６には、被検レンズ１２の第１面１２ａおよび第２面１２ｂとそれぞれ同じ設計形状に基づいて、第３面１６ａおよび第４面１６ｂが形成されている。すなわち、第３面１６ａは、非球面軸１６ｃに対して軸対称な形状を示す非球面となっている。第４面１６ｂには、反射防止処理が施されている。反射防止処理としては、反射防止膜の形成や、サンドブラストなどで粗面にすることが挙げられる。また、予備レンズ１６と近い屈折率を示すジェル状の物質を塗布してもよい。 In step S106, the processing unit 10 analyzes the second difference spot image ΔI ₂ (ξ, η) and calculates the shape. Details of step S106 will be described later. When the processing unit 10 outputs the shape data in step S106, it may be displayed on the monitor 10e or transmitted to another device via the communication means 10d. Based on the output shape data, it may be determined whether or not the test lens 12 can be shipped, or the test lens 12 may be further processed so as to suppress the shape error. The processing of steps S105 and S106 corresponds to the calculation step.
[Explanation of step S101 for acquiring the first preliminary spot image I _sp3 ]
To acquire the first preliminary spot image in step S101, a spare lens 16 (not shown) manufactured based on the same design shape as the test lens 12 is used. The spare lens 16 is formed with a third surface 16a and a fourth surface 16b based on the same design shape as the first surface 12a and the second surface 12b of the lens 12 to be inspected. That is, the third surface 16a is an aspherical surface showing a shape symmetrical with respect to the aspherical surface axis 16c. The fourth surface 16b is subjected to antireflection treatment. Examples of the antireflection treatment include forming an antireflection film and roughening the surface by sandblasting or the like. Further, a gel-like substance having a refractive index close to that of the spare lens 16 may be applied.

図７は、本実施例の第１予備スポット像の取得手順を示すフローチャートである。 FIG. 7 is a flowchart showing the acquisition procedure of the first preliminary spot image of this embodiment.

ステップＳ１０１ａでは、予備レンズ１６がホルダー７ｂに設置される。このとき、第３面１６ａをレンズ４に対面させ、第４面１６ｂをホルダー７ｂと接触させる。また、ステージ７のθ_ｚ方向における位置を０°に設定しておく。 In step S101a, the spare lens 16 is installed in the holder 7b. At this time, the third surface 16a is made to face the lens 4, and the fourth surface 16b is brought into contact with the holder 7b. Further, the position of the stage 7 in the θ _z direction is set to 0 °.

ステップＳ１０１ｂでは、予備レンズ１６をｘ方向、ｙ方向、θ_ｘ方向、θ_ｙ方向においてアライメントする。本ステップでは、まず、ステップＳ１０４と同様に、スポット像を撮影する。第４面１６ｂには反射防止処理が施されているため、第３面１６ａで反射された光（第３面反射光）によって形成されるスポット群ＳＰ３のみから構成されるスポット像が撮影される。このため、従来の簡易な方法に従ってスポット群ＳＰ３を構成する各スポットの位置を検出することができる。本実施例では、特開２０１６−３８３００号公報に記載された方法などに従い、処理部１０によってスポット群ＳＰ３の各スポットの位置が検出され、検出部９に入射した不図示の第３面反射光の波面Ｗ３の傾斜成分とコマ収差成分とが算出される。さらに、特開２０１５−７５３９６号公報に記載された方法などに従い、波面Ｗ３の傾斜成分とコマ収差成分とから、測定光軸１ｃに対する非球面軸１６ｃのｘ方向、ｙ方向、θ_ｘ方向、およびθ_ｙ方向の位置ずれが算出される。その後、処理部１０は、ステージコントローラー７ａに指令を出し、算出された位置ずれ量を相殺するようにステージ７を駆動させる。 In step S101b, the spare lens 16 is aligned in the x direction, the y direction, the θ _x direction, and the θ _y direction. In this step, first, a spot image is taken in the same manner as in step S104. Since the fourth surface 16b is subjected to antireflection treatment, a spot image composed of only the spot group SP3 formed by the light reflected by the third surface 16a (third surface reflected light) is photographed. .. Therefore, the position of each spot constituting the spot group SP3 can be detected according to a conventional simple method. In this embodiment, the position of each spot of the spot group SP3 is detected by the processing unit 10 according to the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-38300, and the third surface reflected light (not shown) incident on the detection unit 9 is detected. The inclination component and the coma aberration component of the wave surface W3 of the above are calculated. Further, according to the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-75396, the x-direction, y-direction, θ- _x- direction, and the aspherical axis 16c with respect to the measurement optical axis 1c are obtained from the inclination component and coma aberration component of the wave surface W3. The positional deviation in the θ _y direction is calculated. After that, the processing unit 10 issues a command to the stage controller 7a to drive the stage 7 so as to cancel the calculated misalignment amount.

ステップＳ１０１ｃでは、予備レンズ１６をｚ方向においてアライメントする。本ステップでは、測長機１５で予備レンズ１６のｚ方向の位置ずれをモニタしながら、その位置ずれを相殺するようにステージ７をｚ方向において移動させる。その際、測長機１５によるｚ方向の位置測定結果を処理部１０に取り込み、その結果に基づいて、処理部１０からステージコントローラー７ａにステージ駆動量を送信する。測長機１５には、不図示の可動機構が設けられている。可動機構は通常、光路から離れた場所に設けられているが、本ステップを実行する際にはレンズ４と予備レンズ１６との間に挿入される。測長機１５として、三角測量による測長機、レーザー測長機、または白色干渉計を用いればよい。 In step S101c, the spare lens 16 is aligned in the z direction. In this step, while monitoring the misalignment of the spare lens 16 in the z direction with the length measuring device 15, the stage 7 is moved in the z direction so as to cancel the misalignment. At that time, the position measurement result in the z direction by the length measuring machine 15 is taken into the processing unit 10, and the stage drive amount is transmitted from the processing unit 10 to the stage controller 7a based on the result. The length measuring machine 15 is provided with a movable mechanism (not shown). The movable mechanism is usually provided at a location away from the optical path, but is inserted between the lens 4 and the spare lens 16 when performing this step. As the length measuring machine 15, a length measuring machine by triangulation, a laser length measuring machine, or a white interferometer may be used.

ステップＳ１０１ｄでは、第３面反射光によって形成されるスポット群ＳＰ３を撮像素子３で撮影し、これを第１予備スポット像とする。第３面１６ａの設計形状は、被検レンズ１２の第１面１２ａと同じであるから、第３面反射光によって形成されるスポット群ＳＰ３は第１面反射光Ｌ１によって形成されるスポット群ＳＰ１とよく一致する。
［被検レンズをアライメントするステップＳ１０３の説明］
ステップＳ１０３では、ｘ方向、ｙ方向、θ_ｘ方向、およびθ_ｙ方向のアライメントと、ｚ方向のアライメントが行われる。ｚ方向のアライメントは、前述のステップＳ１０１ｃの処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。 In step S101d, the spot group SP3 formed by the third surface reflected light is photographed by the image sensor 3, and this is used as the first preliminary spot image. Since the design shape of the third surface 16a is the same as that of the first surface 12a of the lens 12 to be inspected, the spot group SP3 formed by the third surface reflected light is the spot group SP1 formed by the first surface reflected light L1. Matches well with.
[Explanation of step S103 for aligning the test lens]
In step S103, the x-direction, y-direction, θ- _x- direction, and θ- _y- direction alignment and the z-direction alignment are performed. Since the alignment in the z direction is the same as the process of step S101c described above, detailed description thereof will be omitted.

ｘ方向、ｙ方向、θ_ｘ方向、およびθ_ｙ方向のアライメントでは、まず、ステップＳ１０４と同様に、スポット像を撮影する。図５に示されるように、検出部９には第１面反射光Ｌ１と第２面反射光Ｌ２が入射しており、光束径は第１面反射光Ｌ１の方が大きい。そのため、受光面３ａには、第１面反射光Ｌ１によって形成されるスポット群ＳＰ１のみが形成された、ドーナツ状の領域が存在する。本ステップでは、このドーナツ状の領域に存在するスポット群ＳＰ１について、各スポットの位置を検出する。スポット群ＳＰ１のスポット位置を算出する手順は、例えばステップＳ１０１ｂでのスポット群ＳＰ３のスポット位置を検出する手段に従う。スポット群ＳＰ１のスポット位置を検出した後、ステップＳ１０１ｂにてスポット群ＳＰ３のスポット位置を検出した後の手順に従い、ｘ方向、ｙ方向、θ_ｘ方向、およびθ_ｙ方向においてアライメントする。 In the x-direction, y-direction, θ- _x- direction, and θ- _y- direction alignment, first, a spot image is taken as in step S104. As shown in FIG. 5, the first surface reflected light L1 and the second surface reflected light L2 are incident on the detection unit 9, and the first surface reflected light L1 has a larger luminous flux diameter. Therefore, the light receiving surface 3a has a donut-shaped region in which only the spot group SP1 formed by the first surface reflected light L1 is formed. In this step, the position of each spot is detected for the spot group SP1 existing in this donut-shaped region. The procedure for calculating the spot position of the spot group SP1 follows, for example, the means for detecting the spot position of the spot group SP3 in step S101b. After detecting the spot position of the spot group SP1, the alignment is performed in the x direction, the y direction, the θ _x direction, and the θ _y direction according to the procedure after detecting the spot position of the spot group SP3 in step S101b.

なお、被検レンズ１２の曲率半径や、レンズ４と被検レンズ１２との距離などによっては、前述のドーナツ状の領域が狭い場合や、光束径が第２面反射光Ｌ２の方が大きく、スポット群ＳＰ１のみが形成されたドーナツ状の領域が存在しない場合がある。この場合、スポット群ＳＰ１のみが形成されたドーナツ状の領域ができるよう、被検レンズ１２をｚ方向へΔＤだけ移動させてからアライメントした後、被検レンズ１２をｚ方向へ−ΔＤだけ移動させればよい。ΔＤは光線追跡などの方法により予め算出しておく。なお、被検レンズ１２を移動させてもよいが、光学素子の面間隔が変更すればよく、例えばレンズ４をｚ方向へ移動させたり、レンズ５や検出部９をｘ方向へ移動させたり、複数の要素を移動させたりしてもよい。 Depending on the radius of curvature of the lens 12 to be inspected, the distance between the lens 4 and the lens 12 to be inspected, and the like, the above-mentioned donut-shaped region may be narrow, or the light flux diameter may be larger in the second surface reflected light L2. There may be no donut-shaped region in which only the spot group SP1 is formed. In this case, the test lens 12 is moved by ΔD in the z direction and then aligned, and then the test lens 12 is moved by −ΔD in the z direction so that a donut-shaped region in which only the spot group SP1 is formed is formed. Just do it. ΔD is calculated in advance by a method such as ray tracing. The lens 12 to be inspected may be moved, but the surface spacing of the optical elements may be changed. For example, the lens 4 may be moved in the z direction, the lens 5 or the detection unit 9 may be moved in the x direction, or the like. Multiple elements may be moved.

ステップＳ１０１ｂ，Ｓ１０１ｃ，Ｓ１０３のアライメントにより、スポット群ＳＰ１とスポット群ＳＰ３はどちらも非球面軸が測定光軸１ｃと一致するようにアライメントされた状態で取得されるため、スポット群ＳＰ１，ＳＰ３をよく一致させることができる。このため、後述するステップＳ１０５ａでスポット像Ｉ（ξ，η）からスポット群ＳＰ１に由来する光強度信号を低減でき、ステップＳ１０６で高精度に形状を算出することができる。
［第２差分スポット像を取得するステップＳ１０５の説明］
図８は、本実施例の第２差分スポット像ΔＩ_２（ξ，η）の取得手順を示すフローチャートである。 By the alignment of steps S101b, S101c, and S103, both the spot group SP1 and the spot group SP3 are acquired in a state where the aspherical axis is aligned with the measurement optical axis 1c. Therefore, the spot groups SP1 and SP3 are often used. Can be matched. Therefore, the light intensity signal derived from the spot group SP1 can be reduced from the spot image I (ξ, η) in step S105a described later, and the shape can be calculated with high accuracy in step S106.
[Explanation of Step S105 for Acquiring Second Difference Spot Image]
FIG. 8 is a flowchart showing the acquisition procedure of the second difference spot image ΔI ₂ (ξ, η) of this embodiment.

ステップＳ１０５ａでは、ステップＳ１０４で取得したスポット像を構成する光強度分布（以下、単にスポット像と示す）Ｉ（ξ，η）から、第１予備スポット像を構成する光強度分布（以下、単に第１予備スポット像と示す）Ｉ_ＳＰ３（ξ，η）を減算する。減算結果を、第１差分スポット像ΔＩ_１（ξ，η）（＝Ｉ−Ｉ_ＳＰ３）とする。 In step S105a, from the light intensity distribution (hereinafter, simply referred to as a spot image) I (ξ, η) that constitutes the spot image acquired in step S104, the light intensity distribution that constitutes the first preliminary spot image (hereinafter, simply the first). 1 Subtract _ISP3 (ξ, η) (shown as a preliminary spot image). Let the subtraction result be the first difference spot image ΔI ₁ (ξ, η) (= I-I _SP3 ).

スポット像Ｉ（ξ，η）は、第１面反射光Ｌ１によって形成されるスポット群ＳＰ１を構成する光強度分布Ｉ_ＳＰ１（ξ，η）と、第２面反射光Ｌ２によって形成されるスポット群ＳＰ２を構成する光強度分布Ｉ_ＳＰ２（ξ，η）の和となる。すなわち、Ｉ＝Ｉ_ＳＰ１＋Ｉ_ＳＰ２となる。一方、第１予備スポット像Ｉ_ＳＰ３（ξ，η）は、予備レンズ１６の第３面反射光によって形成されるスポット群ＳＰ３によって構成されるものであり、光強度分布Ｉ_ＳＰ１と類似する。このため、光強度分布Ｉと第１予備スポット像Ｉ_ＳＰ３（ξ，η）の差である第１差分スポット像ΔＩ_１（ξ，η）では、スポット群ＳＰ２に由来する光強度信号はそのまま残り、スポット群ＳＰ１に由来する光強度信号が低減される。 The spot image I (ξ, η) is a spot group formed by the light intensity distribution _ISP1 (ξ, η) forming the spot group SP1 formed by the first surface reflected light L1 and the second surface reflected light L2. It is the sum of the light intensity distribution I _SP2 (ξ, η) that constitutes SP2. That is, I = I _SP1 + I _SP2 . On the other hand, the first preliminary spot image _ISP3 (ξ, η) is composed of the spot group SP3 formed by the third surface reflected light of the spare lens 16, and is similar to the light intensity distribution _ISP1 . Therefore, in the first difference spot image ΔI ₁ (ξ, η), which is the difference between the light intensity distribution I and the first preliminary spot image I _SP3 (ξ, η), the light intensity signal derived from the spot group SP2 remains as it is. , The light intensity signal derived from the spot group SP1 is reduced.

ここで、第１差分スポット像ΔＩ_１に含まれる、スポット群ＳＰ１に由来する光強度信号をより低減するための処理を加えてもよい。例えば、第１差分スポット像ΔＩ_１（ξ，η）のうち、所定の閾値よりも小さい信号や負の信号をゼロに変換してもよい。 Here, a process for further reducing the light intensity signal derived from the spot group SP1 included in the first difference spot image ΔI ₁ may be added. For example, in the first difference spot image ΔI ₁ (ξ, η), a signal smaller than a predetermined threshold value or a negative signal may be converted to zero.

ステップＳ１０５ｂでは、第１差分スポット像ΔＩ_１を解析し、スポット群ＳＰ２を構成する各スポットの位置を検出する。第１差分スポット像ΔＩ_１では、スポット群ＳＰ１に由来する光強度信号が低減されている。このため、ステップＳ１０１ｂと同様に特開２０１６−３８３００号公報に記載された方法に従って第１差分スポット像ΔＩ_１を解析することにより、スポット群ＳＰ２を構成する各スポットの位置を検出できる。以下、「ｋ行ｊ列目のＭＬ」を透過した第２面反射光Ｌ２によって形成されるスポット群ＳＰ２の各スポットの位置を（ξ_{ｂ，ｊ，ｋ}，η_{ｂ，ｊ，ｋ}）と表す。 In step S105b, the first difference spot image ΔI ₁ is analyzed to detect the position of each spot constituting the spot group SP2. In the first difference spot image ΔI ₁ , the light intensity signal derived from the spot group SP1 is reduced. Therefore, the position of each spot constituting the spot group SP2 can be detected by analyzing the first difference spot image ΔI ₁ according to the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-38300 in the same manner as in step S101b. Hereinafter, the position of each spot of the spot group SP2 formed by the second surface reflected light L2 transmitted through the “ML in the k-th row and j-th column” is expressed as (ξ _{b, j, k} , η _{b, j, k} ). ..

ステップＳ１０５ｃでは、ステップＳ１０５ｂで検出したスポット位置（ξ_{ｂ，ｊ，ｋ}，η_{ｂ，ｊ，ｋ}）に基づいて、第２予備スポット像を構成する光強度分布Ｉ_２（ξ，η）（以下、単に第２予備スポット像と示す）を算出する。具体的には、例えばスポット位置（ξ_{ｂ，ｊ，ｋ}，η_{ｂ，ｊ，ｋ}）を以下の式（１）に代入して、第２予備スポット像Ｉ_２（ξ，η）を算出する。 In step S105c, the light intensity distribution I ₂ (ξ, η) (hereinafter, ξ, η) constituting the second preliminary spot image is based on the spot position (ξ _{b, j, k} , η _{b, j, k} ) detected in step S105b. , Simply referred to as the second preliminary spot image). Specifically, for example, the spot position (ξ _{b, j, k} , η _{b, j, k} ) is substituted into the following equation (1) to calculate the second preliminary spot image I ₂ (ξ, η). ..

これにより、スポット群ＳＰ１に由来する光強度信号を含まない、スポット群ＳＰ２に由来する光強度信号のみから構成される第２予備スポット像Ｉ_２（ξ，η）を取得することができる。式（１）では、各スポットの強度分布をガウス関数で、スポット像をその重ね合わせとして表現している。スポットの強度分布を適切に表現するものであればガウス関数に限定されることはなく、ベッセル関数やｓｉｎｃ関数などを用いてもよい。Ｗ_ｂは、スポット群ＳＰ２を構成するスポットの半径（スポット半径）を表す。Ｉ_ｂは、スポット群ＳＰ２のピーク強度を表す。スポット半径Ｗ_ｂについては、ＭＬ２ａの設計値と、ＭＬＡ２と受光面３ａとの間の面間隔ｌから、フレネル回折やフラウンホーファ回折などの光伝搬公式を用いて計算する。光伝搬公式を用いる代わりに角スペクトル法やＦＤＴＤ法などで光伝搬の計算を行ってもよいし、計算の際に第２面反射光Ｌ２の波面Ｗ２の形状を考慮してもよい。ピーク強度Ｉ_ｂについては、検出部９に入射する第２面反射光Ｌ２の照射密度、スポット半径Ｗ_ｂおよび撮像素子３の受光感度から算出する。第２面反射光Ｌ２の照射密度については、光源１の出力や結像レンズ１４の結像倍率などに基づいて解析的に算出してもよいし、光線追跡によってシミュレーションしてもよい。 As a result, the second preliminary spot image I ₂ (ξ, η) composed of only the light intensity signal derived from the spot group SP2, which does not include the light intensity signal derived from the spot group SP1, can be acquired. In the equation (1), the intensity distribution of each spot is expressed by a Gaussian function, and the spot image is expressed as the superposition thereof. The Gaussian function is not limited as long as it appropriately expresses the spot intensity distribution, and a Bessel function, a sinc function, or the like may be used. W _b represents the radius (spot radius) of the spots constituting the spot group SP2. I _b represents the peak intensity of the spot group SP2. The spot radius W _b is calculated from the design value of ML2a and the surface spacing l between the MLA2 and the light receiving surface 3a by using light propagation formulas such as Fresnel diffraction and Fraunhofer diffraction. Instead of using the light propagation formula, the light propagation may be calculated by the angular spectrum method, the FDTD method, or the like, or the shape of the wave surface W2 of the second surface reflected light L2 may be taken into consideration in the calculation. The peak intensity I _b is calculated from the irradiation density of the second surface reflected light L2 incident on the detection unit 9, the spot radius W _b, and the light receiving sensitivity of the image sensor 3. The irradiation density of the second surface reflected light L2 may be analytically calculated based on the output of the light source 1, the imaging magnification of the imaging lens 14, or the like, or may be simulated by ray tracing.

ステップＳ１０５ｄでは、スポット像Ｉ（ξ，η）から第２予備スポット像Ｉ_２（ξ，η）（≒Ｉ_ｓｐ２）を減算し、第２差分スポット像ΔＩ_２（ξ，η）（＝Ｉ−Ｉ_２≒Ｉ_ｓｐ１）を算出する。第２差分スポット像ΔＩ_２では、スポット群ＳＰ２に由来する光強度信号が低減され、スポット群ＳＰ１に由来する光強度信号がそのまま残る。ここでも、ステップＳ１０５ａと同様に、スポット群ＳＰ２に由来する光強度信号をより低減するための処理を加えてもよい。
［形状を算出するステップＳ１０６の説明］
図９は、形状を算出する手順を示すフローチャートである。 In step S105d, the second preliminary spot image I ₂ (ξ, η) (≈I _sp2 ) is subtracted from the spot image I (ξ, η), and the second difference spot image ΔI ₂ (ξ, η) (= I− I ₂ ≈ I _sp1 ) is calculated. In the second difference spot image ΔI ₂ , the light intensity signal derived from the spot group SP2 is reduced, and the light intensity signal derived from the spot group SP1 remains as it is. Here, as in step S105a, a process for further reducing the light intensity signal derived from the spot group SP2 may be added.
[Explanation of step S106 for calculating shape]
FIG. 9 is a flowchart showing a procedure for calculating the shape.

ステップＳ１０６ａでは、第２差分スポット像ΔＩ_２を解析し、スポット群ＳＰ１を構成する各スポットの位置を検出する。第２差分スポット像ΔＩ_２では、スポット群ＳＰ２に由来する光強度信号が低減されている。このため、ステップＳ１０１ｂと同様に特開２０１６−３８３００号公報に記載された方法に従って第２差分スポット像ΔＩ_２を解析することにより、スポット群ＳＰ１を構成する各スポットの位置を検出できる。以下、「ｋ行ｊ列目のＭＬ」を透過した第１面反射光Ｌ１によって形成されるスポット群ＳＰ１の各スポットの位置を（ξ_{ｕ，ｊ，ｋ}，η_{ｕ，ｊ，ｋ}）と表す。 In step S106a, the second difference spot image ΔI ₂ is analyzed to detect the position of each spot constituting the spot group SP1. In the second difference spot image ΔI ₂ , the light intensity signal derived from the spot group SP2 is reduced. Therefore, the position of each spot constituting the spot group SP1 can be detected by analyzing the second difference spot image ΔI ₂ according to the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-38300 in the same manner as in step S101b. Hereinafter, the position of each spot of the spot group SP1 formed by the first-plane reflected light L1 transmitted through the “ML in the k-th row and j-th column” is represented as (ξ _{u, j, k} , η _{u, j, k} ). ..

ステップＳ１０６ｂでは、ステップＳ１０６ａで検出された各スポットの位置（ξ_{ｕ，ｊ，ｋ}，η_{ｕ，ｊ，ｋ}）に基づいて、ＭＬＡ２に入射した光線の傾斜の分布Ψ_{ξ，ｕ，ｊ，ｋ}，Ψ_{η，ｕ，ｊ，ｋ}を算出する。具体的には、各スポットの位置（ξ_{ｕ，ｊ，ｋ}，η_{ｕ，ｊ，ｋ}）、ＭＬ２ａの光軸の位置（ξ_{０，ｊ，ｋ}，η_{０，ｊ，ｋ}）、ＭＬ２ａと受光面３ａの距離ｌを、以下の式（２），（３）に代入する。 In step S106b, the distribution of the slopes of the light rays incident on the MLA2 is based on the positions of each spot (ξ _{u, j, k} , η _{u, j, k} ) detected in step S106a Ψ _{ξ, u, j, k.} , Ψ _{η, u, j, k} are calculated. Specifically, the position of each spot (ξ _{u, j, k} , η _{u, j, k} ), the position of the optical axis of ML2a (ξ _{0, j, k} , η _{0, j, k} ), ML2a and light reception The distance l of the surface 3a is substituted into the following equations (2) and (3).

Ψ_{ξ，ｕ，ｊ，ｋ}＝（η_{ｕ，ｊ，ｋ}―η_{０，ｊ，ｋ}）／ｌ （２）
Ψ_{η，ｕ，ｊ，ｋ}＝（ξ_{ｕ，ｊ，ｋ}―ξ_{０，ｊ，ｋ}）／ｌ （３）
ステップＳ１０６ｃでは、ＭＬＡ２に入射した光線を逆方向に被検レンズ１２の第１面１２ａまで追跡し、第１面１２ａで反射された直後の光線の傾斜分布ｖ２（ｘ，ｙ）（＝（ｖ２_ｘ（ｘ，ｙ）、ｖ２_ｙ（ｘ，ｙ）））を算出する。 Ψ _{ξ, u, j, k} = (η _{u, j, k} ―η _{0, j, k} ) / l (2)
Ψ _{η, u, j, k} = (ξ _{u, j, k} ―ξ _{0, j, k} ) / l (3)
In step S106c, the light beam incident on the MLA2 is traced in the opposite direction to the first surface 12a of the lens 12 to be inspected, and the gradient distribution v2 (x, y) (= (v2) of the light ray immediately after being reflected by the first surface 12a. _x (x, y), v2 _y (x, y)))) is calculated.

ステップＳ１０６ｄでは、以下の式（４）を用いて、第１面１２ａでの光線の傾斜分布ｖ２（ｘ，ｙ）と光線傾斜分布ｖ１（ｘ，ｙ）との傾斜の差Δｓ（ｘ，ｙ）を演算する。なお、ｖ１（ｘ，ｙ）＝（ｖ１_ｘ（ｘ，ｙ），ｖ１_ｙ（ｘ，ｙ））、Δｓ（ｘ，ｙ）＝（Δｓ_ｘ（ｘ，ｙ）、Δｓ_ｙ（ｘ，ｙ））である。 In step S106d, the difference in slope Δs (x, y) between the light slope distribution v2 (x, y) and the light ray slope distribution v1 (x, y) on the first surface 12a is used by the following equation (4). ) Is calculated. In addition, v1 (x, y) = (v1 _x (x, y), v1 _y (x, y)), Δs (x, y) = (Δs _x (x, y), Δs _y (x, y)) ).

Δｓ（ｘ，ｙ）＝ｖ２（ｘ，ｙ）―ｖ１（ｘ，ｙ） （４）
光線傾斜分布ｖ１（ｘ，ｙ）は、被検レンズ１２の第１面１２ａがその設計値と一致した場合の光線傾斜分布である。これは、光ファイバーコネクタ１ｂから射出された光線を第１面１２ａで反射されるまでを追跡することで算出しておく。傾斜の差Δｓ（ｘ，ｙ）は、第１面１２ａと、その設計値との差、すなわち形状誤差をｘ方向やｙ方向に微分した値となっている。 Δs (x, y) = v2 (x, y) -v1 (x, y) (4)
The ray gradient distribution v1 (x, y) is a ray gradient distribution when the first surface 12a of the lens 12 to be inspected matches the design value. This is calculated by tracking the light beam emitted from the optical fiber connector 1b until it is reflected by the first surface 12a. The inclination difference Δs (x, y) is the difference between the first surface 12a and its design value, that is, the value obtained by differentiating the shape error in the x direction and the y direction.

ステップＳ１０６ｅでは、傾斜の差Δｓ（ｘ，ｙ）をｘ方向やｙ方向に積分することで、被検レンズ１２の第１面１２ａの形状誤差を算出する。算出された形状誤差に、設計値を加算することで、第１面１２ａの形状を演算することができる。 In step S106e, the shape error of the first surface 12a of the lens 12 to be inspected is calculated by integrating the inclination difference Δs (x, y) in the x direction and the y direction. By adding the design value to the calculated shape error, the shape of the first surface 12a can be calculated.

積分のアルゴリズムとして、式（５）の基底関数ｆ_ｉ（ｘ，ｙ）の多項式ｓを微分した式（６），（７）を傾斜の差Δｓ（ｘ，ｙ）にフィッティングし、得られた多項式ｓの各項の係数と基底関数ｆ_ｉ（ｘ，ｙ）を掛け合わせる方法（ｍｏｄａｌ法）を使用できる。 As the algorithm of the integral equation (5) basis functions _f i of (x, y) Equation (6) obtained by differentiating the polynomial s of, fitting in (7) the slope of the difference Delta] s (x, y), resulting coefficient of each term of the polynomial s and basis functions _f i (x, y) a method (modal method) for multiplying can be used.

また、傾斜の差Δｓ（ｘ，ｙ）を加算していく方法（ｚｏｎａｌ法）を用いることもできる。 It is also possible to use a method (zonal method) in which the difference in inclination Δs (x, y) is added.

なお、ステップＳ１０６ｄでは、光線傾斜分布ｖ１（ｘ，ｙ）を光線追跡シミュレーションで算出したが、実測データに基づいて算出してもよい。例えば、第１予備スポット像Ｉ_ｓｐ３（ξ，η）に対し、ステップＳ１０６ａ〜Ｓ１０６ｃの処理を実施し、予備レンズ１６の第３面１６ａでの光線傾斜分布ｖ１（ｘ，ｙ）を算出してもよい。この場合、ステップＳ１０６ｅで求まる形状誤差は、予備レンズ１６の第３面１６ａと被検レンズ１２の第１面１２ａの形状誤差である。予め第３面１６ａの形状を、形状計測装置１００とは別の計測装置、例えば触針式の計測装置などで計測しておき、ステップＳ１０６ｅで求めた形状誤差に加算することで、第１面１２ａの形状を演算することができる。 In step S106d, the ray tracing distribution v1 (x, y) was calculated by the ray tracing simulation, but it may be calculated based on the actually measured data. For example, the first preliminary spot image I _sp3 (ξ, η) is subjected to the processes of steps S106a to S106c to calculate the ray gradient distribution v1 (x, y) on the third surface 16a of the spare lens 16. May be good. In this case, the shape error obtained in step S106e is the shape error between the third surface 16a of the spare lens 16 and the first surface 12a of the test lens 12. The shape of the third surface 16a is measured in advance by a measuring device different from the shape measuring device 100, for example, a stylus type measuring device, and is added to the shape error obtained in step S106e to obtain the first surface. The shape of 12a can be calculated.

以上の算出方法において、予備レンズ１６として、被検レンズ１２と同じ設計形状に基づいて形成されたレンズを用いたが、第３面１６ａと第１面１２ａの設計形状が同じであればよいため、第４面１６ｂの形状や、レンズの厚みなどは不問である。さらに、第３面１６ａにおいても、必ずしも設計形状が同じでなくてもよい。例えば、解析する領域のみで形状が類似していてもよいし、曲率成分だけが一致していてもよい。 In the above calculation method, a lens formed based on the same design shape as the test lens 12 is used as the spare lens 16, but the design shapes of the third surface 16a and the first surface 12a may be the same. The shape of the fourth surface 16b, the thickness of the lens, and the like do not matter. Further, the design shape of the third surface 16a does not necessarily have to be the same. For example, the shapes may be similar only in the region to be analyzed, or only the curvature components may be the same.

また、ステップＳ１０５ｃで第２予備スポット像Ｉ_２（ξ，η）を算出する前に、第１差分スポット像ΔＩ_１（ξ，η）から、各スポットの強度Ｉ_{ｂ，ｊ，ｋ}やスポット半径Ｗ_{ｂ，ｊ，ｋ}を取得しておいてもよい。例えば、第１差分スポット像ΔＩ_１（ξ，η）からスポット群ＳＰ２を構成する各スポット１つ１つを切り出して、以下の式（８）でフィッティングすることで、各スポットの強度Ｉ_{ｂ，ｊ，ｋ}や半径Ｗ_{ｂ，ｊ，ｋ}を取得する。 Further, before calculating the second preliminary spot image I ₂ (ξ, η) in step S105c, the intensities I _{b, j, k} and the spot radius of each spot are obtained from the first difference spot image ΔI ₁ (ξ, η). W _{b, j, k} may be acquired. For example, by cutting out each of the spots constituting the spot group SP2 from the first difference spot image ΔI ₁ (ξ, η) and fitting them by the following equation (8), the intensities Ib of each spot _, Acquire _{j, k} and radii W _{b, j, k} .

取得した各スポットの強度Ｉ_{ｂ，ｊ，ｋ}やスポット半径Ｗ_{ｂ，ｊ，ｋ}を式（８）に代入して求めたＩ_ｊ，ｋ（ξ，η）を、以下の式（９）に代入し、スポットごとの強度や半径のばらつきに対応した第２予備スポット像Ｉ_２（ξ，η）を算出することができる。 I _{j, k} (ξ, η) obtained by substituting the acquired intensity I _{b, j, k} and the spot radius W _{b, j, k} into the equation (8) into the following equation (9). By substituting, the second preliminary spot image I ₂ (ξ, η) corresponding to the variation in intensity and radius for each spot can be calculated.

［効果］
本実施例の方法によれば、第１面反射光のスポットに近い第２面反射光のスポットであっても、正確に低減することができる。このため、第２面からの反射光があっても、第１面の形状を高精度に計測することができる。
［第２予備スポット像を算出する理由の説明］
第１差分スポット像ΔＩ_１には、スポット群ＳＰ１とスポット群ＳＰ３の違いに伴うノイズΔＩ_ＳＰ１（＝Ｉ_ＳＰ１−Ｉ_ＳＰ３）が含まれている。ノイズΔＩ_ＳＰ１はスポット群ＳＰ１とスポット群ＳＰ３の違いに伴って生じるため、スポット群ＳＰ１，ＳＰ３と同様に周期的に表れ、その周期はスポット群ＳＰ１の周期（＝スポット間隔）ｑ_ｕと同程度である。 [effect]
According to the method of this embodiment, even a spot of the second surface reflected light close to the spot of the first surface reflected light can be accurately reduced. Therefore, even if there is reflected light from the second surface, the shape of the first surface can be measured with high accuracy.
[Explanation of the reason for calculating the second preliminary spot image]
The first difference spot image ΔI ₁ includes noise ΔI _SP1 (= I _SP1- I _SP3 ) due to the difference between the spot group SP1 and the spot group SP3. Since the noise ΔI _SP1 is generated due to the difference between the spot group SP1 and the spot group SP3, it appears periodically in the same manner as the spot group SP1 and SP3, and the cycle is about the same as the cycle (= spot interval) q _u of the spot group SP1. Is.

図１０は、ノイズΔＩ_ＳＰ１のシミュレーション結果を示す図である。シミュレーションでは、被検レンズ１２の第１面１２ａと予備レンズ１６の第３面１６ａの曲率半径の差が１μｍある場合を想定した。このときの、スポット群ＳＰ１とスポット群ＳＰ３を構成する光強度分布Ｉ_ｓｐ１，Ｉ_ｓｐ３を示した図が図１０（ａ）である。説明の簡略化のため、各スポット群を構成するスポットを１つずつ図示している。図１０（ａ）に示されるように、スポット群ＳＰ１とスポット群ＳＰ３はほぼ重なっているが、曲率半径の差により、両者は０．１６μｍずれている。 FIG. 10 is a diagram showing a simulation result of noise ΔIS _SP1 . In the simulation, it was assumed that the difference in the radius of curvature between the first surface 12a of the test lens 12 and the third surface 16a of the spare lens 16 is 1 μm. FIG. 10A is a diagram showing the light intensity distributions I _sp1 and I _sp3 constituting the spot group SP1 and the spot group SP3 at this time. For the sake of brevity, the spots constituting each spot group are shown one by one. As shown in FIG. 10 (a), the spot group SP1 and the spot group SP3 substantially overlap each other, but they are displaced by 0.16 μm due to the difference in the radius of curvature.

光強度分布Ｉ_ＳＰ１と第１予備スポット像Ｉ_ＳＰ３（ξ，η）を減算し、ノイズΔＩ_ｓｐ１を計算した結果が図１０（ｂ）である。図１０（ａ）でスポット強度は４５００程度であるのに対し、図１０（ｂ）のノイズでは強度が６０程度であり、スポット強度の１％程度である。スポット群ＳＰ１，ＳＰ２の強度は同程度であるから、スポット群ＳＰ２に対するノイズの強度比も１％程度である。したがって、第１差分スポット像ΔＩ_１に含まれるノイズ強度は、スポット強度の１％程度である。例えば、直径４０μｍのスポットがノイズと重なり、スポットの左右で光強度信号が１％変化すると、１００ｎｍ程度の位置検出誤差が発生する。 FIG. 10B shows the result of calculating the noise ΔI _sp1 by subtracting the light intensity distribution _ISP1 and the first preliminary spot image _ISP3 (ξ, η). The spot intensity in FIG. 10 (a) is about 4500, whereas the noise in FIG. 10 (b) has an intensity of about 60, which is about 1% of the spot intensity. Since the intensities of the spot groups SP1 and SP2 are about the same, the noise intensity ratio to the spot group SP2 is also about 1%. Therefore, the noise intensity included in the first difference spot image ΔI ₁ is about 1% of the spot intensity. For example, when a spot having a diameter of 40 μm overlaps with noise and the light intensity signal changes by 1% on the left and right sides of the spot, a position detection error of about 100 nm occurs.

仮に、ステップＳ１０５ｂ，Ｓ１０５ｃを実施せずに、第１差分スポット像ΔＩ_１をそのまま第２予備スポット像とすることを考える。その場合、第２予備スポット像Ｉ_２（ξ，η）には、スポット群ＳＰ２を構成する光強度分布Ｉ_ＳＰ２（ξ，η）に加え、周期ｑ_ｕのノイズΔＩ_ＳＰ１が含まれるため、Ｉ_２＝Ｉ_ＳＰ２＋ΔＩ_ＳＰ１となる。ステップＳ１０５ｄでは、第２差分スポット像ΔＩ_２が、スポット像Ｉ（ξ，η）と第２予備スポット像Ｉ_２（ξ，η）の差（＝Ｉ−Ｉ_２）として算出される。その結果、第２差分スポット像ΔＩ_２＝Ｉ_ＳＰ１−ΔＩ_ＳＰ１＝Ｉ_ＳＰ３となり、ステップＳ１０６では、スポット群ＳＰ１の各スポットの位置に代わってスポット群ＳＰ３の各スポットの位置が算出されてしまう。すなわち、ステップＳ１０６で算出されるスポット群ＳＰ１の各スポットの位置には、スポット群ＳＰ１，ＳＰ３の各スポットの位置の差が誤差として加わる。その結果、ステップＳ１０６ｅでは、予備レンズ１６の第３面１６ａの形状が算出されてしまう。 Suppose that the first difference spot image ΔI ₁ is used as it is as the second preliminary spot image without performing steps S105b and S105c. In this case, since the second preliminary spot image _{I 2} (ξ, η), in addition to the light intensity distribution _{I SP2} constituting the group of spots SP2 (ξ, η), which includes noise [Delta] I _SP1 cycle _{q u,} I ₂ = I _SP2 + ΔI _SP1 . In step S105d, the second difference spot image ΔI ₂ is calculated as the difference (= I−I ₂ ) between the spot image I (ξ, η) and the second preliminary spot image I ₂ (ξ, η). As a result, the second difference spot image ΔI ₂ = I _SP1 − ΔI _SP1 = I _SP3 , and in step S106, the position of each spot of the spot group SP3 is calculated instead of the position of each spot of the spot group SP1. That is, the difference in the position of each spot of the spot groups SP1 and SP3 is added as an error to the position of each spot of the spot group SP1 calculated in step S106. As a result, in step S106e, the shape of the third surface 16a of the spare lens 16 is calculated.

そこで本実施例では、第１差分スポット像ΔＩ_１から第２差分スポット像ΔＩ_２を算出する際に、ステップＳ１０５ｂ，Ｓ１０５ｃを実施して第２予備スポット像Ｉ_２（ξ，η）を算出する。これらのステップでは、第１差分スポット像ΔＩ_１（＝Ｉ_ｓｐ２＋ΔＩ_ＳＰ１）から第２予備スポット像Ｉ_２（ξ，η）（＝Ｉ_ｓｐ２＋ΔＩ_ＳＰ１’≒Ｉ_ｓｐ２）を算出する際に、式（１）を用いる。式（１）はスポット群ＳＰ２を表現する周期ｑ_ｂの周期関数であり、第１面１２ａと第２面１２ｂの曲率の違いにより、周期ｑ_ｂは周期ｑ_ｕとは異なる値を示す。そのため、この演算により、周期ｑ_ｕのノイズΔＩ_ＳＰ１は、周期ｑ_ｂのノイズΔＩ_ＳＰ１’に変換される。このため、第２差分スポット像ΔＩ_２（＝Ｉ−Ｉ_２＝Ｉ_ＳＰ１−ΔＩ_ＳＰ１’）は、周期ｑ_ｕのスポット群ＳＰ１と、周期ｑ_ｂのノイズΔＩ_ＳＰ１’との差となる。その結果、各スポットとそれに近接するノイズの位置関係がスポットごとに異なり、多くのスポットでノイズの位置がスポットから離れる。そのため、ステップＳ１０６にて第２差分スポット像ΔＩ_２に含まれるスポット群ＳＰ１の各スポットの位置検出において、ノイズと離れたスポットでは位置検出誤差が抑制され、形状が精度良く算出される。 Therefore, in this embodiment, when calculating the second difference spot image ΔI ₂ from the first difference spot image ΔI ₁ , steps S105b and S105c are performed to calculate the second preliminary spot image I ₂ (ξ, η). .. In these steps, when calculating the first difference spot images _{ΔI 1 (= I sp2 + ΔI} SP1) from the second pre-spot image _{I 2 (ξ, η) (} = I sp2 + ΔI SP1 '≒ I sp2), the formula (1) is used. Equation (1) is a periodic function of the period q _b expressing the spot group SP2, and the period q _b shows a value different from the period q _u due to the difference in curvature between the first surface 12a and the second surface 12 _b . Therefore, by this operation, noise [Delta] I _SP1 cycle _{q u} is converted into the noise [Delta] I _SP1 'period _{q b.} Therefore, the second difference spot image ΔI ₂ (= I−I ₂ = I _SP1- ΔI _SP1 ′) is the difference between the spot group SP1 having the period q _u and the noise ΔI _SP1 ′ having the period q _b . As a result, the positional relationship between each spot and the noise in the vicinity thereof differs from spot to spot, and the noise position is separated from the spot in many spots. Therefore, in the position detection of each spot of the spot group SP1 included in the second difference spot image ΔI ₂ in step S106, the position detection error is suppressed in the spot away from the noise, and the shape is calculated accurately.

上記理由により、本実施例ではステップＳ１０５ｂ，Ｓ１０５ｃを実施し、第２予備スポット像を算出する。
［実験例］
図１１は、本発明の実験例の説明図であり、被検レンズの第２面に反射防止処理を施してから計測した被検レンズの第１面の形状と、反射防止処理を施すことなく本実施例に記載の方法で計測した被検レンズの第１面の形状との、差を示している。すなわち、図１１は、本実施例に記載の第２面反射光によって形成されるスポット群ＳＰ２の低減処理により生じた、計算誤差を表している。なお、反射防止処理としては、被検レンズと近い屈折率を示すジェル状の物質を塗布した。また、予備レンズとして、第３面の形状が、被検レンズの第１面との形状差１００ｎｍＰＶ程度のものを使用した。計算誤差はＰＶ値で３１．９ｎｍ、ＲＭＳ値で４．７ｎｍとなり、一般的なレンズに求められる形状の精度と比較しても十分に小さい。 For the above reason, in this embodiment, steps S105b and S105c are carried out to calculate a second preliminary spot image.
[Experimental example]
FIG. 11 is an explanatory diagram of an experimental example of the present invention, showing the shape of the first surface of the test lens measured after the second surface of the test lens is subjected to the antireflection treatment, and without the antireflection treatment. The difference from the shape of the first surface of the test lens measured by the method described in this embodiment is shown. That is, FIG. 11 shows a calculation error caused by the reduction processing of the spot group SP2 formed by the second surface reflected light described in this embodiment. As the antireflection treatment, a gel-like substance having a refractive index close to that of the test lens was applied. Further, as a spare lens, a lens having a third surface having a shape difference of about 100 nm PV from the first surface of the lens to be inspected was used. The calculation error is 31.9 nm in PV value and 4.7 nm in RMS value, which is sufficiently small compared to the shape accuracy required for a general lens.

本実施例では、図２の形状計測装置１００を使用し形状計測を行う点で、実施例１と同じであるが、第２予備スポット像を取得する手順が異なり、それに伴い第２差分スポット像ΔＩ_２の取得方法が異なる。 This embodiment is the same as that of the first embodiment in that the shape is measured by using the shape measuring device 100 of FIG. 2, but the procedure for acquiring the second preliminary spot image is different, and the second difference spot image is accompanied by the difference. The acquisition method of ΔI ₂ is different.

図１２は、本実施例の被検レンズ１２の形状の計測手順を示すフローチャートである。 FIG. 12 is a flowchart showing a procedure for measuring the shape of the lens 12 to be inspected in this embodiment.

ステップＳ２０１では、第２予備スポット像Ｉ_２（ξ，η）を取得する。ステップＳ２０１では、不図示の予備レンズ１７を用いる。予備レンズ１７には、被検レンズ１２の第１面１２ａおよび第２面１２ｂとそれぞれ同じ設計形状に基づいて、第５面１７ａおよび第６面１７ｂが形成されている。第５面１７ａには反射防止膜が形成されており、第５面１７ａに入射した光のほとんどはこれを透過する。ステップＳ２０１では、図７のフローチャートに従って第２予備スポット像Ｉ_２（ξ，η）を取得する。ただし、ステップＳ１０１ａにてホルダー７ｂに予備レンズ１７を設置する際には、第５面１７ａをレンズ４に対面させ、第６面１７ｂをホルダー７ｂと接触させる。また、実施例１のステップＳ１０１ｂでは、第３面反射光によって形成されるスポット群ＳＰ３を解析してアライメントしたが、本実施例のステップＳ１０１ｂでは、第６面１７ｂで反射された光によって形成されるスポット群を解析してアライメントする。アライメントの方法は、第６面１７ｂが球面の場合と、非球面の場合で異なる。非球面の場合、実施例１のステップＳ１０１ｂと同様に、波面の傾斜成分とコマ収差成分から求めたｘ方向、ｙ方向、θ_ｘ方向、およびθ_ｙ方向の位置ずれを相殺するようにステージ７を駆動する。球面の場合、波面の傾斜成分から求めたｘ方向およびｙ方向の位置ずれを相殺するようにステージ７を駆動し、θ_ｘ方向およびθ_ｙ方向における調整は行われない。 In step S201, the second preliminary spot image I ₂ (ξ, η) is acquired. In step S201, a spare lens 17 (not shown) is used. The spare lens 17 is formed with a fifth surface 17a and a sixth surface 17b based on the same design shape as the first surface 12a and the second surface 12b of the lens 12 to be inspected. An antireflection film is formed on the fifth surface 17a, and most of the light incident on the fifth surface 17a is transmitted through the antireflection film. In step S201, the second preliminary spot image I ₂ (ξ, η) is acquired according to the flowchart of FIG. However, when the spare lens 17 is installed on the holder 7b in step S101a, the fifth surface 17a faces the lens 4 and the sixth surface 17b comes into contact with the holder 7b. Further, in step S101b of Example 1, the spot group SP3 formed by the third surface reflected light was analyzed and aligned, but in step S101b of this embodiment, it is formed by the light reflected by the sixth surface 17b. Analyze and align the spots. The alignment method differs depending on whether the sixth surface 17b is spherical or aspherical. In the case of an aspherical surface, as in step S101b of the first embodiment, the stage 7 so as to cancel the positional deviations in the x-direction, y-direction, θ- _x- direction, and θ- _y- direction obtained from the slope component and the coma aberration component of the wave surface. To drive. In the case of a spherical surface, the stage 7 is driven so as to cancel the positional deviations in the x-direction and the y-direction obtained from the inclination component of the wave surface, and adjustments in the θ _x- direction and the θ- _y direction are not performed.

ステップＳ２０２の処理は、図６のステップＳ１０２の処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。 Since the process of step S202 is the same as the process of step S102 of FIG. 6, detailed description thereof will be omitted.

ステップＳ２０３では、図６のステップＳ１０３と同様に、被検レンズ１２をｘ方向、ｙ方向、ｚ方向、θ_ｘ方向、およびθ_ｙ方向においてアライメントする。ただし、実施例１のステップＳ１０３では、スポット群ＳＰ１のみが存在し、スポット群ＳＰ２が存在しないドーナツ状の領域に含まれるスポットを解析し、アライメントした。これに対し、本実施例のステップＳ２０３では、スポット群ＳＰ２のみが存在し、スポット群ＳＰ１が存在しないドーナツ状の領域に含まれるスポットを解析し、アライメントする。なお、光束径が第１面反射光Ｌ１の方が大きく、スポット群ＳＰ２のみが形成されたドーナツ状の領域が存在しない。そのため、レンズ５を退避させるなど、ドーナツ状の領域ができる光学配置に変更してアライメントした後、変更前の光学配置を戻す。 In step S203, the lens 12 to be inspected is aligned in the x direction, the y direction, the z direction, the θ _x direction, and the θ _y direction in the same manner as in step S103 of FIG. However, in step S103 of Example 1, the spots included in the donut-shaped region in which only the spot group SP1 is present and the spot group SP2 is not present are analyzed and aligned. On the other hand, in step S203 of this embodiment, the spots included in the donut-shaped region in which only the spot group SP2 exists and the spot group SP1 does not exist are analyzed and aligned. The first surface reflected light L1 has a larger luminous flux diameter, and there is no donut-shaped region in which only the spot group SP2 is formed. Therefore, after changing to an optical arrangement in which a donut-shaped region is formed, such as retracting the lens 5, and aligning the lens 5, the optical arrangement before the change is restored.

図１３は、レンズ５を退避させたアライメント時の光学配置を示す図である。レンズ５が退避し、第２面１２ｂが結像レンズ１４ｂを介して形成される検出部９の共役面と一致する位置にステージ７が移動すると、レンズ４で収束された光は再び発散した後にその一部が第１面１２ａを透過し、第２面１２ｂで反射される。反射された直後の第２面反射光Ｌ２の波面には、第２面１２ｂの非球面形状が反映される。この第２面反射光Ｌ２は、第１面１２ａを透過した後にレンズ４，１１でコリメートされ、ハーフミラー８で反射された後に検出部９に入射する。 FIG. 13 is a diagram showing an optical arrangement at the time of alignment with the lens 5 retracted. When the lens 5 retracts and the stage 7 moves to a position where the second surface 12b coincides with the conjugate surface of the detection unit 9 formed via the imaging lens 14b, the light focused by the lens 4 is diverged again. A part of it passes through the first surface 12a and is reflected by the second surface 12b. The aspherical shape of the second surface 12b is reflected on the wave surface of the second surface reflected light L2 immediately after being reflected. The second surface reflected light L2 is transmitted through the first surface 12a, then collimated by the lenses 4 and 11, reflected by the half mirror 8, and then incident on the detection unit 9.

検出部９は結像レンズ１４を介して第２面１２ｂと共役な位置関係にあるため、検出部９に入射する第２面反射光Ｌ２の波面Ｗ２には第２面１２ｂの非球面形状が反映される。その後、第２面反射光Ｌ２は、ＭＬＡ２によって分割され、撮像素子３の受光面３ａにスポット群ＳＰ２を形成する。さらに、レンズ４で収束された光の一部は、第１面１２ａを透過することなく反射される。第１面１２ａへの入射光の波面曲率は第１面１２ａの曲率とは大きく異なるため、第１面反射光Ｌ１は大きく発散する。その結果、外周部で反射された光はレンズ４を保持するホルダー４ａによって遮られ、測定光軸１ｃ近傍で反射された光のみがレンズ４，１１によって収束し、検出部９の中央部に入射する。検出部９に入射した第１面反射光Ｌ１はＭＬＡ２によって分割され、撮像素子３の受光面３ａの中央部にスポット群ＳＰ１を形成する。 Since the detection unit 9 has a conjugate positional relationship with the second surface 12b via the imaging lens 14, the wave surface W2 of the second surface reflected light L2 incident on the detection unit 9 has an aspherical shape of the second surface 12b. It will be reflected. After that, the second surface reflected light L2 is divided by MLA2 to form a spot group SP2 on the light receiving surface 3a of the image pickup device 3. Further, a part of the light focused by the lens 4 is reflected without passing through the first surface 12a. Since the wave surface curvature of the incident light on the first surface 12a is significantly different from the curvature of the first surface 12a, the first surface reflected light L1 is largely diverged. As a result, the light reflected on the outer peripheral portion is blocked by the holder 4a holding the lens 4, and only the light reflected near the measurement optical axis 1c is converged by the lenses 4 and 11 and incident on the central portion of the detection unit 9. To do. The first surface reflected light L1 incident on the detection unit 9 is divided by the MLA2 to form a spot group SP1 at the center of the light receiving surface 3a of the image pickup device 3.

なお、レンズ５を退避する例についてせつめいしたが、ドーナツ状領域ができるようにすればよく、実現方法はレンズ５の退避に限定されない。 Although the example of retracting the lens 5 has been scrutinized, it is sufficient to create a donut-shaped region, and the realization method is not limited to the retracting of the lens 5.

ステップＳ２０４の処理は、図６のステップＳ１０４の処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。 Since the process of step S204 is the same as the process of step S104 of FIG. 6, detailed description thereof will be omitted.

ステップＳ２０５では、スポット像Ｉ（ξ，η）から第２予備スポット像Ｉ_２（ξ，η）を減算し、減算した結果得られる光強度分布を第２差分スポット像ΔＩ_２として取得する。ここでも、実施例１のステップＳ１０５ａ同様、スポット群ＳＰ２に由来する光強度信号をより低減するための処理を加えてもよい。本実施例では、ステップＳ２０１で、第２予備スポット像Ｉ_２（ξ，η）を既に取得しているため、実施例１のステップＳ１０５のように、本ステップで第２予備スポット像Ｉ_２（ξ，η）を算出する必要はない。 In step S205, the second preliminary spot image I ₂ (ξ, η) is subtracted from the spot image I (ξ, η), and the light intensity distribution obtained as a result of the subtraction is acquired as the second difference spot image ΔI ₂ . Here, as in step S105a of the first embodiment, a process for further reducing the light intensity signal derived from the spot group SP2 may be added. In this embodiment, in step S201, since the second preliminary spot image _{I 2 (ξ, η)} was already obtained, examples as in the first step S105, the step in the second preliminary spot image _I 2 ( It is not necessary to calculate ξ, η).

ステップＳ２０６の処理は、図６のステップＳ１０６の処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。 Since the process of step S206 is the same as the process of step S106 of FIG. 6, detailed description thereof will be omitted.

本実施例では、第２予備スポット像Ｉ_２（ξ，η）を撮影して取得しているため、実施例１と比較して、第２予備スポット像Ｉ_２（ξ，η）の算出に伴う計算誤差を低減できる。 In this embodiment, since the second preliminary spot image I ₂ (ξ, η) is photographed and acquired, the calculation of the second preliminary spot image I ₂ (ξ, η) is performed as compared with the first embodiment. The accompanying calculation error can be reduced.

本実施例では、図２の形状計測装置１００を使用し、図６のフローチャートに従って形状計測を行う点で、実施例１と同じであるが、ステップＳ１０１で第１予備スポット像を取得する方法が異なり、それに伴い第１差分スポット像の取得方法も異なる。 The present embodiment is the same as the first embodiment in that the shape measuring device 100 of FIG. 2 is used and the shape is measured according to the flowchart of FIG. 6, but the method of acquiring the first preliminary spot image in step S101 is Differently, the acquisition method of the first difference spot image is also different accordingly.

実施例１のステップＳ１０１では予備レンズ１６を用いて第１予備スポット像Ｉ_ＳＰ３（ξ，η）を取得したのに対し、本実施例のステップＳ１０１では被検レンズ１２の設計値やＭＬＡ２の校正値に基づいて算出する。 In step S101 of the first embodiment, the first spare spot image _ISP3 (ξ, η) was acquired by using the spare lens 16, whereas in step S101 of this embodiment, the design value of the test lens 12 and the calibration of the MLA2 were obtained. Calculate based on the value.

第１面１２ａの非球面量が小さい場合、第１面１２ａは球面で近似されるので、波面Ｗ１は球面波と近似され、スポット群ＳＰ１の間隔は等間隔と近似される。このとき、「ｋ行ｊ列目のＭＬ」を透過した第１面反射光Ｌ１が形成するスポットの位置（ξ_{ｕ，ｊ，ｋ}，η_{ｕ，ｊ，ｋ}）は、以下の式（１０），（１１）で表される。 When the amount of aspherical surface of the first surface 12a is small, the first surface 12a is approximated by a spherical surface, so that the wave surface W1 is approximated by a spherical wave and the intervals of the spot group SP1 are approximated by equal intervals. At this time, the position of the spot (ξ _{u, j, k} , η _{u, j, k} ) formed by the first-plane reflected light L1 transmitted through the “ML in the k-th row and j-th column” is calculated by the following equation (10). , (11).

位置（ξ_{ｕ，０，０}，η_{ｕ，０，０}）は、「０行０列目のＭＬ」を透過した第１面反射光Ｌ１が形成するスポットの位置である。本実施例では、このようにスポット群ＳＰ１が略等間隔に配列されることを前提とし、第１予備スポット像Ｉ_ＳＰ３（ξ，η）を算出する。 The position (ξ _{u, 0, 0} , η _{u, 0, 0} ) is the position of the spot formed by the first surface reflected light L1 transmitted through the “ML in the 0th row and 0th column”. In this embodiment, the first preliminary spot image I _SP3 (ξ, η) is calculated on the premise that the spot groups SP1 are arranged at substantially equal intervals in this way.

図１４は、スポット像のシミュレーション手順を示すフローチャートである。 FIG. 14 is a flowchart showing a spot image simulation procedure.

ステップＳ１０１ｐでは、処理部１０は以下の式（１２）〜（１４）のｐ，ｌ，ξ_{０，０，０}，η_{０，０，０}に、事前に取得した値を代入し、パラメータ群Ｘ（＝（ξ_{ｕ，０，０}，η_{ｕ，０，０}，ｑ_ｕ））を算出する。 In step S101p, the processing unit 10 substitutes the values acquired in advance into p, l, ξ _0,0,0 , η _0,0,0 of the following equations (12) to (14), and the parameter group X (= (ξ _{u, 0, 0} , η _{u, 0} , ₀ , q _u )) is calculated.

式（１２）〜（１４）は、図１５より幾何学的に導出される。図１５は、第１面反射光Ｌ１が検出部９に入射してスポットを形成する様子を説明する模式図である。ただし、図１５では、第１面反射光Ｌ１の光軸が測定光軸１ｄと一致している。これは、図１５において、形状計測装置１００を構成する全ての光学面が測定光軸１ｃ，１ｄに対して軸対称であることが前提とされていることを意味する。具体的には、非球面軸１２ｃが測定光軸１ｃに一致し、レンズ４，５がそれぞれ測定光軸１ｃ，１ｄに対して軸対称な形状を示すことが前提とされている。ρ_ｕは、検出部９に入射する波面Ｗ１の曲率である。曲率ρ_ｕは、被検レンズ１２に入射する光波面の曲率の設計値、結像レンズ１４の結像倍率の設計値、および被検レンズ１２の設計形状や屈折率から解析的に算出してもよいし、これらのパラメータに基づいて光線追跡を行って算出してもよい。 Equations (12) to (14) are geometrically derived from FIG. FIG. 15 is a schematic view illustrating how the first surface reflected light L1 is incident on the detection unit 9 to form a spot. However, in FIG. 15, the optical axis of the first surface reflected light L1 coincides with the measurement optical axis 1d. This means that in FIG. 15, it is assumed that all the optical surfaces constituting the shape measuring device 100 are axisymmetric with respect to the measurement optical axes 1c and 1d. Specifically, it is premised that the aspherical axis 12c coincides with the measurement optical axis 1c, and the lenses 4 and 5 show an axisymmetric shape with respect to the measurement optical axes 1c and 1d, respectively. ρ _u is the curvature of the wave surface W1 incident on the detection unit 9. The curvature ρ _u is analytically calculated from the design value of the curvature of the light wave surface incident on the test lens 12, the design value of the imaging magnification of the imaging lens 14, and the design shape and refractive index of the imaging lens 12. Alternatively, it may be calculated by performing ray tracing based on these parameters.

ステップＳ１０１ｑでは、処理部１０は、パラメータ群Ｗ（＝（ｗ_ｕ，Ｉ_ｕ））を算出する。ｗ_ｕは、スポット群ＳＰ１を構成するスポットの半径（スポット半径）である。Ｉ_ｕは、スポット群ＳＰ１のピーク強度である。いずれのパラメータもスポット形状に関連している。スポット半径ｗ_ｕについては、ＭＬ２ａの設計値と、ＭＬＡ２と受光面３ａとの間の面間隔ｌから、フレネル回折やフラウンホーファ回折などの光伝搬公式を用いて計算する。光伝搬公式を用いる代わりに角スペクトル法やＦＤＴＤ法などで光伝搬の計算を行ってもよいし、計算の際に第１面反射光Ｌ１の波面Ｗ１の形状を考慮してもよい。ピーク強度Ｉ_ｕについては、検出部９に入射する第１面反射光Ｌ１の照射密度、スポット半径ｗ_ｕ、および撮像素子３の受光感度から算出する。第１面反射光Ｌ１の照射密度については、光源１の出力や結像レンズ１４の結像倍率などに基づいて解析的に算出してもよいし、光線追跡によってシミュレーションしてもよい。 In step S101q, the processing unit 10 calculates the parameter group W (= (w _u , I _u )). _woo is the radius (spot radius) of the spots constituting the spot group SP1. _Iu is the peak intensity of the spot group SP1. Both parameters are related to the spot shape. The spot radius w _u is calculated from the design value of ML2a and the surface distance l between the MLA2 and the light receiving surface 3a by using light propagation formulas such as Fresnel diffraction and Fraunhofer diffraction. Instead of using the light propagation formula, the light propagation may be calculated by the angular spectrum method, the FDTD method, or the like, or the shape of the wave surface W1 of the first surface reflected light L1 may be taken into consideration in the calculation. The peak intensity I _u is calculated from the irradiation density of the first surface reflected light L1 incident on the detection unit 9, the spot radius w _u , and the light receiving sensitivity of the image sensor 3. The irradiation density of the first surface reflected light L1 may be analytically calculated based on the output of the light source 1, the imaging magnification of the imaging lens 14, or the like, or may be simulated by ray tracing.

ステップＳ１０１ｒでは、処理部１０は、パラメータ群Ｒ（＝ｒ_ｂ）を算出する。ｒ_ｂは、図５に示されるように、受光面３ａに入射する第２面反射光Ｌ２の光束半径である。光束半径ｒ_ｂは、被検レンズ１２の外径や結像レンズ１４の結像倍率などに基づいて解析的に算出してもよいし、光線追跡によってシミュレーションしてもよい。 In step S101r, the processing unit 10 calculates the parameter group R (= r _b ). As shown in FIG. 5, r _b is the luminous flux radius of the second surface reflected light L2 incident on the light receiving surface 3a. The luminous flux radius r _b may be analytically calculated based on the outer diameter of the test lens 12 or the imaging magnification of the imaging lens 14, or may be simulated by ray tracing.

ステップＳ１０１ｓでは、処理部１０は、パラメータ群Ｘ，Ｗ，Ｒに基づいて予備スポット像を算出する。例えば、パラメータ群Ｘ，Ｗを以下の式（１５）に代入した後、ξ^２＋η^２＞ｒ_ｂ ^２を満たす位置（ξ，η）での光強度信号にゼロを代入する。 In step S101s, the processing unit 10 calculates a preliminary spot image based on the parameter groups X, W, and R. For example, after substituting the parameter groups X and W into the following equation (15), zero is substituted for the light intensity signal at the position (ξ, η) that satisfies ξ ² + η ² > r _b ² .

式（１５）では、スポットは、スポット群ＳＰ１において、等間隔に配列され、式（１０），（１１）に従うことを前提としている。また、各スポットの強度分布をガウス関数で、スポット像をその重ね合わせとして表現している。スポットの強度分布を適切に表現するものであればガウス関数に限定されることはなく、ベッセル関数やｓｉｎｃ関数などを用いてもよい。 In the formula (15), it is assumed that the spots are arranged at equal intervals in the spot group SP1 and follow the formulas (10) and (11). In addition, the intensity distribution of each spot is expressed by a Gaussian function, and the spot image is expressed as a superposition thereof. The Gaussian function is not limited as long as it appropriately expresses the spot intensity distribution, and a Bessel function, a sinc function, or the like may be used.

以上で、ステップＳ１０１の処理が終了する。 This completes the process of step S101.

なお、ステップＳ１０１の処理は、形状の計測を開始する前に事前に行っておいてもよい。また、パラメータ群は、本実施例では装置設計値に基づいて算出されたが、形状計測装置１００上で実測されてもよい。 The process of step S101 may be performed in advance before starting the shape measurement. Further, although the parameter group was calculated based on the device design value in this embodiment, it may be actually measured on the shape measuring device 100.

また、実施例１で示した式（７）を用いたフィッティングと同様に、スポット像Ｉ（ξ，η）からスポット１つ１つを切り出して、以下の式（１６）でフィッティングしてもよい。 Further, similarly to the fitting using the formula (7) shown in the first embodiment, each spot may be cut out from the spot image I (ξ, η) and fitted by the following formula (16). ..

これにより、スポットごとの強度や半径のばらつきに対応した第１予備スポット像Ｉ_ｓｐ３（ξ，η）を算出することができる。ただし、第２スポット群ＳＰ２のスポットが近くにあるスポット群ＳＰ１のスポットは前述の通り、精度よくフィッティングできないため、フィッティング対象外とする必要がある。フィッティング対象外としたスポットの強度や半径については、周囲のスポットの強度や半径に基づいて補間計算で取得する。 As a result, the first preliminary spot image I _sp3 (ξ, η) corresponding to the variation in the intensity and radius for each spot can be calculated. However, as described above, the spots of the spot group SP1 in which the spots of the second spot group SP2 are close to each other cannot be fitted accurately, and therefore need to be excluded from the fitting target. The intensity and radius of the spots excluded from the fitting target are obtained by interpolation calculation based on the intensity and radius of the surrounding spots.

ステップＳ１０２〜Ｓ１０４，Ｓ１０６の処理はそれぞれ、実施例１のステップＳ１０２〜Ｓ１０４，Ｓ１０６の処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。 Since the processes of steps S102 to S104 and S106 are the same as the processes of steps S102 to S104 and S106 of the first embodiment, detailed description thereof will be omitted.

ステップＳ１０５では、実施例１でのステップＳ１０５と同様、図８のフローチャートに従って第２差分スポット像ΔＩ_２を算出する。本実施例のステップＳ１０５ａでは、実施例１のステップＳ１０５ａと同様に、スポット像Ｉ（ξ，η）から、第１予備スポット像Ｉ_ｓｐ３（ξ、η）を減算し、第１差分スポット像ΔＩ_１（ξ，η）を算出する。さらに、第１差分スポット像ΔＩ_１の、ξ^２＋η^２＞ｒ_ｂ ^２を満たす位置（ξ，η）での光強度信号にゼロを代入する。ステップＳ１０５ｂ〜Ｓ１０５ｄの処理はそれぞれ、実施例１のステップＳ１０５ｂ〜Ｓ１０５ｄの処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。 In step S105, the second difference spot image ΔI ₂ is calculated according to the flowchart of FIG. 8 as in step S105 in the first embodiment. In step S105a of this embodiment, the first preliminary spot image I _sp3 (ξ, η) is subtracted from the spot image I (ξ, η) in the same manner as in step S105a of Example 1, and the first difference spot image ΔI ₁ (ξ, η) is calculated. Further, zero is substituted for the light intensity signal of the first difference spot image ΔI _{1 at} the position (ξ, η) that satisfies ξ ² + η ² > r _b ² . Since the processes of steps S105b to S105d are the same as the processes of steps S105b to S105d of the first embodiment, detailed description thereof will be omitted.

なお、形状の計測を実施する前に、ξ_{０，０，０}＝η_{０，０，０}＝０となるように検出部９の配置を調整しておいてもよい。 Before measuring the shape, the arrangement of the detection unit 9 may be adjusted so that ξ ₀ , ₀ , ₀ = η _0, 0, ₀ = 0.

本実施例では、予備レンズを不要とするので、実施例１と比較して計測コストを低減することができる。 Since the spare lens is not required in this embodiment, the measurement cost can be reduced as compared with the first embodiment.

本実施例では、図２の形状計測装置１００を使用し、図１２のフローチャートに従って形状計測を行う点で、実施例２と同じであるが、ステップＳ２０１で第２予備スポット像を取得する方法が異なる。 The present embodiment is the same as the second embodiment in that the shape measuring device 100 of FIG. 2 is used and the shape is measured according to the flowchart of FIG. 12, but the method of acquiring the second preliminary spot image in step S201 is different.

実施例２のステップＳ２０１では予備レンズ１７を用いて第２予備スポット像Ｉ_２（ξ，η）を取得したのに対し、本実施例のステップＳ２０１では被検レンズ１２の設計値やＭＬＡ２の校正値に基づいて算出する。 In step S201 of the second embodiment, the second spare spot image I ₂ (ξ, η) was acquired by using the spare lens 17, whereas in step S201 of this embodiment, the design value of the test lens 12 and the calibration of the MLA 2 were obtained. Calculate based on the value.

実施例３の第１予備スポット像のシミュレーション手順の前提条件と同様に、第２面１２ｂの非球面量が小さく、スポット群ＳＰ２が等間隔に配列された場合の第２予備スポット像のシミュレーション方法を説明する。このとき、「ｋ行ｊ列目のＭＬ」を透過した第２面反射光Ｌ２が形成するスポットの位置（ξ_{ｂ，ｊ，ｋ}，η_{ｂ，ｊ，ｋ}）は以下の式（１７），（１８）で表される。 Similar to the precondition of the simulation procedure of the first preliminary spot image of the third embodiment, the simulation method of the second preliminary spot image when the aspherical surface amount of the second surface 12b is small and the spot groups SP2 are arranged at equal intervals. To explain. At this time, the positions of the spots (ξ _{b, j, k} , η _{b, j, k} ) formed by the second-plane reflected light L2 transmitted through the “ML in the k-th row and j-th column” are expressed in the following equation (17). It is represented by (18).

位置（ξ_{ｂ，０，０}、η_{ｂ，０，０}）は、「０行０列目のＭＬ」を透過した第２面反射光Ｌ２が形成するスポットの位置である。本実施例では、このようにスポット群ＳＰ２が略等間隔に配列されることを前提とし、第２予備スポット像Ｉ_２（ξ，η）を算出する。 The position (ξ _{b, 0, 0} , η _{b, 0, 0} ) is the position of the spot formed by the second surface reflected light L2 transmitted through the “ML in the 0th row and 0th column”. In this embodiment, the second preliminary spot image I ₂ (ξ, η) is calculated on the premise that the spot groups SP2 are arranged at substantially equal intervals in this way.

スポット像のシミュレーション手順は、実施例３と同様に、図１４のフローチャートに従う。 The procedure for simulating the spot image follows the flowchart of FIG. 14 as in the third embodiment.

ステップＳ１０１ｐでは、処理部１０は、以下の式（１９）〜（２１）のｐ，ｌ，ξ_{０，０，０}，η_{０，０，０}に、事前に取得した値を代入し、パラメータ群Ｘ（＝（ξ_{ｂ，０，０}，η_{ｂ，０，０}，ｑ_ｂ））を算出する。 In step S101p, the processing unit 10 substitutes the values acquired in advance into p, l, ξ _0,0,0 , η _0,0,0 of the following equations (19) to (21), and sets parameters. Calculate X (= (ξ _{b, 0, 0} , η _{b, 0} , ₀ , q _b )).

式（１９）〜（２１）は、図１５より幾何学的に導出される。第２面反射光Ｌ２が検出部９に入射してスポットを形成する様子も、実施例３で示した図１５と同じである。ただし、図１５では、第２面反射光Ｌ２の光軸が測定光軸１ｄと一致している。これは、図１５において、形状計測装置１００を構成する全ての光学面が測定光軸１ｃ，１ｄに対して軸対称であることが前提とされていることを意味する。具体的には、非球面軸１２ｃが測定光軸１ｃに一致し、被検レンズ１２に裏面傾斜がなく、レンズ４，５がそれぞれ測定光軸１ｃ，１ｄに対して軸対称な形状を示すことが前提とされている。ρ_ｂは検出部９に入射する波面Ｗ２の曲率である。曲率ρ_ｂは、被検レンズ１２に入射する光波面の曲率の設計値、結像レンズ１４の結像倍率の設計値、および被検レンズ１２の設計形状や屈折率から解析的に算出してもよいし、これらのパラメータに基づいて光線追跡を行って算出してもよい。 Equations (19) to (21) are geometrically derived from FIG. The appearance of the second surface reflected light L2 incident on the detection unit 9 to form a spot is also the same as in FIG. 15 shown in the third embodiment. However, in FIG. 15, the optical axis of the second surface reflected light L2 coincides with the measurement optical axis 1d. This means that in FIG. 15, it is assumed that all the optical surfaces constituting the shape measuring device 100 are axisymmetric with respect to the measurement optical axes 1c and 1d. Specifically, the aspherical axis 12c coincides with the measurement optical axis 1c, the lens 12 under test has no backside inclination, and the lenses 4 and 5 show an axisymmetric shape with respect to the measurement optical axes 1c and 1d, respectively. Is assumed. ρ _b is the curvature of the wave surface W2 incident on the detection unit 9. The curvature ρ _b is analytically calculated from the design value of the curvature of the light wave surface incident on the test lens 12, the design value of the imaging magnification of the imaging lens 14, and the design shape and refractive index of the imaging lens 12. Alternatively, it may be calculated by performing ray tracing based on these parameters.

ステップＳ１０１ｑでは、処理部１０は、パラメータ群Ｗ（＝（ｗ_ｂ，Ｉ_ｂ））を算出する。ｗ_ｂは、スポット群ＳＰ２を構成するスポットの半径（スポット半径）である。Ｉ_ｂは、スポット群ＳＰ２のピーク強度である。いずれのパラメータもスポット形状に関連している。スポット半径ｗ_ｂについては、ＭＬ２ａの設計値と、ＭＬＡ２と受光面３ａとの間の面間隔ｌから、フレネル回折やフラウンホーファ回折などの光伝搬公式を用いて計算する。光伝搬公式を用いる代わりに角スペクトル法やＦＤＴＤ法などで光伝搬の計算を行ってもよいし、計算の際に第２面反射光Ｌ２の波面Ｗ２の形状を考慮してもよい。ピーク強度Ｉ_ｂについては、検出部９に入射する第２面反射光Ｌ２の照射密度、スポット半径ｗ_ｂ、および撮像素子３の受光感度から算出する。第２面反射光Ｌ２の照射密度については、光源１の出力や結像レンズ１４の結像倍率などに基づいて解析的に算出してもよいし、光線追跡によってシミュレーションしてもよい。 In step S101q, the processing unit 10 calculates the parameter group W (= (w _b , I _b )). w _b is the radius (spot radius) of the spots constituting the spot group SP2. _Ib is the peak intensity of the spot group SP2. Both parameters are related to the spot shape. The spot radius w _b is calculated from the design value of ML2a and the surface distance l between the MLA2 and the light receiving surface 3a by using a light propagation formula such as Fresnel diffraction or Fraunhofer diffraction. Instead of using the light propagation formula, the light propagation may be calculated by the angular spectrum method, the FDTD method, or the like, or the shape of the wave surface W2 of the second surface reflected light L2 may be taken into consideration in the calculation. The peak intensity I _b is calculated from the irradiation density of the second surface reflected light L2 incident on the detection unit 9, the spot radius w _b , and the light receiving sensitivity of the image sensor 3. The irradiation density of the second surface reflected light L2 may be analytically calculated based on the output of the light source 1, the imaging magnification of the imaging lens 14, or the like, or may be simulated by ray tracing.

ステップＳ１０１ｒでは、処理部１０は、パラメータ群Ｒ（＝ｒ_ｂ）を算出する。ｒ_ｂは、図５に示されるように、受光面３ａに入射する第１面反射光Ｌ１の光束半径である。光束半径ｒ_ｂは、被検レンズ１２の外径や結像レンズ１４の結像倍率などに基づいて解析的に算出してもよいし、光線追跡によってシミュレーションしてもよい。 In step S101r, the processing unit 10 calculates the parameter group R (= r _b ). As shown in FIG. 5, r _b is the luminous flux radius of the first surface reflected light L1 incident on the light receiving surface 3a. The luminous flux radius r _b may be analytically calculated based on the outer diameter of the test lens 12 or the imaging magnification of the imaging lens 14, or may be simulated by ray tracing.

ステップＳ１０１ｓでは、処理部１０は、パラメータ群Ｘ，Ｗ，Ｒに基づいて予備スポット像を算出する。例えば、パラメータ群Ｘ，Ｗを以下の式（２２）に代入した後、ξ^２＋η^２＞ｒ_ｂ ^２を満たす位置（ξ，η）での光強度信号にゼロを代入する。 In step S101s, the processing unit 10 calculates a preliminary spot image based on the parameter groups X, W, and R. For example, after substituting the parameter groups X and W into the following equation (22), zero is substituted for the light intensity signal at the position (ξ, η) that satisfies ξ ² + η ² > r _b ² .

式（２２）では、スポットは、スポット群ＳＰ２において、等間隔に配列され、式（１７），（１８）に従うことを前提としている。また、各スポットの強度分布をガウス関数で、スポット像をその重ね合わせとして表現している。スポットの強度分布を適切に表現するものであればガウス関数に限定されることはなく、ベッセル関数やｓｉｎｃ関数などを用いてもよい。 In the formula (22), it is assumed that the spots are arranged at equal intervals in the spot group SP2 and follow the formulas (17) and (18). In addition, the intensity distribution of each spot is expressed by a Gaussian function, and the spot image is expressed as a superposition thereof. The Gaussian function is not limited as long as it appropriately expresses the spot intensity distribution, and a Bessel function, a sinc function, or the like may be used.

以上で、ステップＳ２０１の処理が終了する。 This completes the process of step S201.

なお、ステップＳ２０１の処理は、形状の計測を開始する前に事前に行っておいてもよい。また、パラメータ群は、本実施例では装置設計値に基づいて算出されたが、形状計測装置１００上で実測されてもよい。 The process of step S201 may be performed in advance before starting the shape measurement. Further, although the parameter group was calculated based on the device design value in this embodiment, it may be actually measured on the shape measuring device 100.

また、実施例１で示した式（７）を用いたフィッティングと同様に、スポット像Ｉ（ξ，η）からスポット１つ１つを切り出して、式（７）でフィッティングしてもよい。これにより、スポットごとの強度や半径のばらつきに対応した第２予備スポット像Ｉ_２（ξ，η）を算出することができる。ただし、スポット群ＳＰ１のスポットが近くにある第２スポット群ＳＰ２のスポットは前述の通り、精度よくフィッティングできないため、フィッティング対象外とする必要がある。フィッティング対象外としたスポットの強度や半径については、周囲のスポットの強度や半径に基づいて補間計算で取得する。 Further, similarly to the fitting using the formula (7) shown in the first embodiment, each spot may be cut out from the spot image I (ξ, η) and fitted by the formula (7). As a result, the second preliminary spot image I ₂ (ξ, η) corresponding to the variation in the intensity and radius for each spot can be calculated. However, as described above, the spot of the second spot group SP2 in which the spot of the spot group SP1 is nearby cannot be fitted accurately, and therefore needs to be excluded from the fitting target. The intensity and radius of the spots excluded from the fitting target are obtained by interpolation calculation based on the intensity and radius of the surrounding spots.

ステップＳ２０２〜Ｓ２０６の処理はそれぞれ、実施例２のステップＳ２０２〜Ｓ２０６の処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。 Since the processes of steps S202 to S206 are the same as the processes of steps S202 to S206 of the second embodiment, detailed description thereof will be omitted.

なお、形状の計測を実施する前に、ξ_{０，０，０}＝η_{０，０，０}＝０となるように検出部９の配置を調整しておいてもよい。 Before measuring the shape, the arrangement of the detection unit 9 may be adjusted so that ξ ₀ , ₀ , ₀ = η _0, 0, ₀ = 0.

本実施例では、予備レンズを不要とするので、実施例２と比較して計測コストを低減することができる。 Since the spare lens is not required in this embodiment, the measurement cost can be reduced as compared with the second embodiment.

本実施例では、図２の形状計測装置１００を使用し、図６のフローチャートに従って形状計測を行う点で、実施例３と同じであるが、ステップＳ１０１で第１予備スポット像を取得する方法が異なる。 The present embodiment is the same as the third embodiment in that the shape measuring device 100 of FIG. 2 is used and the shape is measured according to the flowchart of FIG. 6, but the method of acquiring the first preliminary spot image in step S101 is different.

実施例３では、第１面反射光Ｌ１が検出部９に入射する際、第１面１２ａの非球面量が小さい場合に限って、波面Ｗ１は球面波で近似できるとしている。この前提の下、スポット群ＳＰ１がいずれも等間隔に配列される式（１０），（１１）のモデルを立てた。しかしながら、第１面１２ａの非球面量が大きい場合、波面Ｗ１を非球面波として扱う必要があり、式（１０），（１１）のモデルが成立しない。本実施例では、このような場合であっても、予備スポット像をシミュレーションで求めて形状を計測する方法について説明する。 In the third embodiment, when the first surface reflected light L1 is incident on the detection unit 9, the wave surface W1 can be approximated by a spherical wave only when the amount of aspherical surface of the first surface 12a is small. Based on this premise, the models of equations (10) and (11) in which the spot groups SP1 are all arranged at equal intervals were established. However, when the amount of aspherical surface of the first surface 12a is large, it is necessary to treat the wave surface W1 as an aspherical wave, and the models of equations (10) and (11) do not hold. In this embodiment, even in such a case, a method of obtaining a preliminary spot image by simulation and measuring the shape will be described.

第１面１２ａの非球面量が増加すると、波面Ｗ１には、例えば、以下の式（２３）で表される軸対称な形状ΔＷ_ｕ（ξ，η）が付加される。 When the aspherical amount of the first surface 12a is increased, the wavefront W1 is, for example, axisymmetric shape [Delta] W u _(xi], eta) represented by the following formula (23) is added.

ｃ_ｕ，ｉは、Ｚｅｒｎｉｋｅ係数、Ｚ_ｉ（ξ，η）はＺｅｒｎｉｋｅ関数を表している。Ｚｅｒｎｉｋｅ関数Ｚ_ｉ（ξ，η）は、以下の式（２４），（２５）で定義される。 _{cu and i} represent Zernike coefficients, and Z _i (ξ, η) represent Zernike functions. Zernike functions _{Z i} (xi], eta) has the following formula (24) is defined by (25).

Ｚ_９（ξ、η）＝（１−６ρ^２＋６ρ^４） （２４）
Ｚ_１６（ξ、η）＝−１＋１２ρ^２−３０ρ^４＋２０ρ^６ （２５）
ただし、ρ^２＝ξ^２＋η^２である。本実施例では、波面をＺｅｒｎｉｋｅ関数で展開する際の最高項数を１６としているが、それ以上に高次の軸対称成分を付加してもよい。このときのスポット像は、式（１５）に代わり、以下の式（２６）で表される。 Z ₉ (ξ, η) = (1-6ρ ² + 6ρ ⁴ ) (24)
_{Z 16 (ξ, η) =} - 1 + 12ρ 2 -30ρ 4 + 20ρ 6 (25)
However, ρ ² = ξ ² + η ² . In this embodiment, the maximum number of terms when the wave surface is expanded by the Zernike function is 16, but a higher-order axisymmetric component may be added. The spot image at this time is represented by the following equation (26) instead of the equation (15).

なお、実施例３の第１予備スポット像のシミュレーションを非球面量が大きい場合に対応させる方法として記述したが、同様にして実施例４の第２予備スポット像のシミュレーション方法を非球面量が大きい場合に対応させてもよい。この場合、波面Ｗ２に、付加される軸対称な形状ΔＷ_ｂ（ξ，η）は以下の式（２７）で、スポット像は以下の式（２８）で表される。 Although the simulation of the first preliminary spot image of Example 3 is described as a method corresponding to the case where the aspherical surface amount is large, similarly, the simulation method of the second preliminary spot image of Example 4 has a large aspherical surface amount. It may correspond to the case. In this case, the axisymmetric shape ΔW _b (ξ, η) added to the wave surface W2 is represented by the following equation (27), and the spot image is represented by the following equation (28).

本実施例によれば、波面Ｗ１，Ｗ２を非球面波としてスポット像をモデリングするので、第１面１２ａの非球面量が大きい場合などでも、予備スポット像を算出することができる。その結果、実施例３または実施例４と比較して、高精度な形状を取得することができる。 According to this embodiment, since the spot image is modeled using the wave surfaces W1 and W2 as aspherical waves, the preliminary spot image can be calculated even when the amount of the aspherical surface of the first surface 12a is large. As a result, it is possible to obtain a highly accurate shape as compared with Example 3 or Example 4.

本実施例では、図２の形状計測装置１００を使用し、シミュレーションで算出した予備スポット像との減算結果に基づいて形状計測を行う点で、実施例３と同じであるが、予備スポット像を実測のスポット像により近づけるための処理が加わる。 This embodiment is the same as in Example 3 in that the shape measuring device 100 of FIG. 2 is used and the shape is measured based on the subtraction result from the preliminary spot image calculated by the simulation, but the preliminary spot image is used. Processing is added to bring the actual spot image closer.

図１６は、本実施例の被検レンズ１２の形状の計測手順を示すフローチャートである。 FIG. 16 is a flowchart showing a procedure for measuring the shape of the lens 12 to be inspected in this embodiment.

ステップＳ３０１では、図１４のステップＳ１０１ｐ，Ｓ１０１ｑ，Ｓ１０１ｒの処理を行い、パラメータ群Ｘ，Ｗ，Ｒを算出する。ここでは、スポット群ＳＰ１，ＳＰ２の両方に関するパラメータ群を算出する。すなわち、パラメータ群Ｘ（＝（ξ_{ｕ，０，０}，η_{ｕ，０，０}，ξ_{ｂ，０，０}，η_{ｂ，０，０}，ｑ_ｕ，ｑ_ｂ））、パラメータ群Ｗ（＝（ｗ_ｕ，ｗ_ｂ，Ｉ_ｕ，Ｉ_ｂ））、パラメータ群Ｒ（＝ｒ_ａ，ｒ_ｂ）を算出する。 In step S301, the processes of steps S101p, S101q, and S101r of FIG. 14 are performed, and the parameter groups X, W, and R are calculated. Here, the parameter group for both the spot groups SP1 and SP2 is calculated. That is, the parameter group _{X (= (ξ u, 0,0} , η u, 0,0, ξ b, 0,0, η b, 0,0, q u, q b)), parameter group W (= ( _{w u, w b, I u} , I b)), parameter group R ₍₌ r a, calculates a _{r b).}

ステップＳ３０２〜Ｓ３０４の処理はそれぞれ、図６のステップＳ１０２〜Ｓ１０４の処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。 Since the processes of steps S302 to S304 are the same as the processes of steps S102 to S104 of FIG. 6, detailed description thereof will be omitted.

ステップＳ３０５では、スポット像をフィッティングする。フィッティングでは、取得したスポット像Ｉと、パラメータ群Ｘ，Ｗ，Ｒを以下の式（２９）に代入して算出される予備スポット像との差が最小となるパラメータ群Ｘが算出される。 In step S305, the spot image is fitted. In the fitting, the parameter group X that minimizes the difference between the acquired spot image I and the preliminary spot image calculated by substituting the parameter groups X, W, and R into the following equation (29) is calculated.

式（２９）は、式（１５）で表されるスポット群ＳＰ１のシミュレーション結果と、式（２２）で表されるスポット群ＳＰ２のシミュレーション結果を足し合わせたものである。式（１５）は周期ｑ_ｕの周期関数、式（２２）は周期ｑ_ｂの周期関数なので、式（２９）は周期の異なる周期関数の和に相当する。 Equation (29) is a sum of the simulation result of the spot group SP1 represented by the equation (15) and the simulation result of the spot group SP2 represented by the equation (22). Since equation (15) is a periodic function of period q _u and equation (22) is a periodic function of period q _b , equation (29) corresponds to the sum of periodic functions having different periods.

算出の際には、Ｅｘｃｅｌソフトのソルバー機能や、Ｍａｔｌａｂソフトのｆｍｉｎｓｅａｒｃｈ関数などの、非線形最適化プログラムを使用すればよい。フィッティング対象とするスポットは、スポット群ＳＰ１のうちξ^２＋η^２≦ｒ_ｕ ^２を満たす位置にあるスポットと、スポット群ＳＰ２のうちξ^２＋η^２≦ｒ_ｂ ^２を満たす位置にあるスポットに限定する。 At the time of calculation, a nonlinear optimization program such as the solver function of Excel software or the fminsearch function of MATLAB software may be used. Spots and for fitting is limited to the spot with a spot at a position satisfying _{^{ξ 2 + η 2 ≦ r u}} 2 of the spot group SP1, a position which satisfies the _{^{ξ 2 + η 2 ≦ r b}} 2 of the spot group SP2 ..

ステップＳ３０６では、ステップＳ３０５のフィッティング結果に基づき、第２予備スポット像Ｉ_２（ξ，η）を算出する。具体的には、ステップＳ３０５で求まったパラメータＸ，Ｗを、式（２２）に代入する。 In step S306, the second preliminary spot image I ₂ (ξ, η) is calculated based on the fitting result of step S305. Specifically, the parameters X and W obtained in step S305 are substituted into the equation (22).

ステップＳ３０７，Ｓ３０８の処理はそれぞれ、図１２のステップＳ２０５，Ｓ２０６の処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。
［ステップＳ３０５のフィッティングにおいて、収束性を高める処理の説明］
ステップＳ３０５においてスポット像を正しくフィッティングするためには、高精度なパラメータ群Ｗを入力する必要がある。ステップＳ１０１ｑではパラメータ群Ｗを算出しているが、これは装置設計値から算出したものであり、形状計測装置１００の製造誤差が反映されていない。そのため、ステップＳ１０１ｑで算出されたパラメータ群Ｗは、フィッティングの初期値として使用するには精度が不足することがある。 Since the processes of steps S307 and S308 are the same as the processes of steps S205 and S206 of FIG. 12, respectively, detailed description thereof will be omitted.
[Explanation of processing for improving convergence in fitting in step S305]
In order to correctly fit the spot image in step S305, it is necessary to input the highly accurate parameter group W. In step S101q, the parameter group W is calculated, but this is calculated from the device design value, and the manufacturing error of the shape measuring device 100 is not reflected. Therefore, the parameter group W calculated in step S101q may lack accuracy to be used as an initial value for fitting.

また、広域においてスポット像を非線形最適化プログラムでフィッティングする場合、パラメータ群Ｘを構成するスポット間隔ｑ_ｕ，ｑ_ｂの初期値には高い精度が求められる。スポット間隔ｑ_ｕ，ｑ_ｂの初期値が実際のスポット間隔からずれていると、外周部のスポットの位置が大きくずれた状態からフィッティングが開始されることとなり、その収束性が低下する。ステップＳ１０１ｐではスポット間隔ｑ_ｕ，ｑ_ｂを算出しているが、これは装置設計値から算出したものであり、形状計測装置１００の製造誤差が反映されていない。そのため、ステップＳ１０１ｐで算出されたスポット間隔ｑ_ｕ，ｑ_ｂは、フィッティングの初期値として使用するには精度が不足することがある。 Also, when fitting a spot image in a non-linear optimization program in a wide area, the spot interval q _u constituting the parameter group _X, a high accuracy is required for the initial value of q _b. If the initial values of the spot intervals q _u and q _b deviate from the actual spot intervals, the fitting will be started from the state where the positions of the spots on the outer peripheral portion are significantly deviated, and the convergence will be lowered. In step S101p spot interval q _u, but calculates the q _b, which is obtained by calculating from the device design values, manufacturing errors shape measuring apparatus 100 is not reflected. Therefore, the spot intervals q _u and q _b calculated in step S101p may not be accurate enough to be used as initial values for fitting.

そこで、ステップＳ３０５を、スポット像をプレフィッティングするプレフィッティング工程と、プレフィッティングの結果に基づいてフィッティングを行うフィッティング工程とに分割することが好ましい。プレフィッティング工程では、光束半径ｒ_ｕ，ｒ_ｂよりも小さい解析半径を設定し、解析半径の内側のスポットを対象として式（２９）でフィッティングを施し、パラメータ群Ｘ，Ｗを算出する。プレフィッティング工程におけるパラメータ群Ｘ，Ｗの初期値として、ステップＳ１０１ｐ，Ｓ１０１ｑで算出された値を用いる。プレフィッティング工程の解析領域を十分に小さく設定することで、装置設計値に基づくパラメータ群Ｘ、Ｗを初期値としても、高い収束性を得ることができる。 Therefore, it is preferable to divide step S305 into a pre-fitting step of pre-fitting the spot image and a fitting step of performing fitting based on the pre-fitting result. In the pre-fitting step, the light beam radius r _u, and set a smaller analytical radius than r _b, subjected to fitting by the formula (29) as an object inside the spot of analysis radius, calculates a parameter group X, W. The values calculated in steps S101p and S101q are used as the initial values of the parameter groups X and W in the prefitting step. By setting the analysis area of the prefitting process sufficiently small, high convergence can be obtained even if the parameter groups X and W based on the device design values are set as initial values.

フィッティング工程では、パラメータ群Ｗをプレフィッティング工程で算出した値に固定するとともに、プレフィッティング工程で算出されたパラメータ群Ｘを初期値とする。このようなプレフィッティング工程を事前に導入することにより、高精度なフィッティングを実現することができる。 In the fitting step, the parameter group W is fixed to the value calculated in the prefitting step, and the parameter group X calculated in the prefitting step is used as the initial value. By introducing such a pre-fitting process in advance, highly accurate fitting can be realized.

プレフィッティング工程では、式（２９）を用いており、スポットシフト量（ξ_{ｕ，０，０}，η_{ｕ，０，０}，ξ_{ｂ，０，０}，η_{ｂ，０，０}）のフィッティング初期値には式（１３），（１４），（２０），（２１）の結果を用いている。式（１３），（１４），（２０），（２１）は、波面Ｗ１の光軸が測定光軸１ｄと一致していることを前提としている。すなわち、プレフィッティングの対象とするスポット像は、波面Ｗ１の光軸が測定光軸１ｄと一致している状態で取得されている必要がある。そのためには、非球面軸１２ｃが測定光軸１ｃと一致している必要がある。これらの軸が一致していないと、第１面１２ａや第２面１２ｂで反射される光の波面が大きく傾斜し、波面Ｗ１，Ｗ２も大きく傾斜する。その結果、スポット群ＳＰ１，ＳＰ２の各スポットの位置が大きくずれることとなり、式（２９）で算出される各スポットの位置を初期値としてフィッティングを行っても、安定した収束性は期待できない。ステップＳ１０２では突き当て機構などを利用して非球面軸１２ｃを測定光軸１ｃとおおよそ一致させるものの、これだけではプレフィッティングに必要な設置精度は得られない。 In the pre-fitting step, equation (29) is used, and the initial fitting value of the spot shift amount (ξ _{u, 0} , ₀ , η _{u, 0} , ₀ , ξ _{b, 0} , ₀ , η _{b, 0, 0} ) is used. The results of equations (13), (14), (20), and (21) are used for. Equations (13), (14), (20), and (21) are based on the premise that the optical axis of the wave surface W1 coincides with the measurement optical axis 1d. That is, the spot image to be prefitted needs to be acquired in a state where the optical axis of the wave surface W1 coincides with the measurement optical axis 1d. For that purpose, the aspherical axis 12c needs to coincide with the measurement optical axis 1c. If these axes do not match, the wave surface of the light reflected by the first surface 12a and the second surface 12b is greatly inclined, and the wave surfaces W1 and W2 are also greatly inclined. As a result, the positions of the spots of the spot groups SP1 and SP2 are greatly deviated, and stable convergence cannot be expected even if the fitting is performed with the position of each spot calculated by the equation (29) as the initial value. In step S102, the aspherical axis 12c is approximately matched with the measurement optical axis 1c by using a butt mechanism or the like, but the installation accuracy required for prefitting cannot be obtained by this alone.

そこで、本実施例でも、ステップＳ３０４でスポット像を撮影する前に、ステップＳ３０３において、被検レンズ１２をｘ方向、ｙ方向、ｚ方向、θ_ｘ方向、およびθ_ｙ方向においてアライメントしている。
ステップＳ３０３を実施することにより、被検レンズ１２はアライメントされ、非球面軸１２ｃは測定光軸１ｃに一致する。これにより、スポット群ＳＰ１の各スポットの位置が式（１０），（１１）で算出される値にほぼ一致するのに加え、スポット群ＳＰ２の各スポットの位置が式（１７），（１８）で算出される値に近づく。その結果、ステップＳ３０５におけるプレフィッティングの収束性が向上する。 Therefore, also in this embodiment, the lens 12 to be examined is aligned in the x direction, the y direction, the z direction, the θ _x direction, and the θ _y direction in the step S303 before taking the spot image in the step S304.
By carrying out step S303, the lens 12 to be inspected is aligned, and the aspherical axis 12c coincides with the measurement optical axis 1c. As a result, the positions of the spots in the spot group SP1 almost match the values calculated by the equations (10) and (11), and the positions of the spots in the spot group SP2 are in the equations (17) and (18). It approaches the value calculated by. As a result, the convergence of prefitting in step S305 is improved.

なお、形状の計測を実施する前に、ξ_{０，０，０}＝η_{０，０，０}＝０となるように検出部９の配置を調整しておいてもよい。 Before measuring the shape, the arrangement of the detection unit 9 may be adjusted so that ξ ₀ , ₀ , ₀ = η _0, 0, ₀ = 0.

以上の説明では、ステップＳ３０５のフィッティングにおいて、式（１５）と式（２２）を足し合わせた式（２９）を用いてスポット群ＳＰ１，ＳＰ２を想定してシミュレーションした予備スポット像を算出した。一方、式（２２）を用いてスポット群ＳＰ２のみを想定した第２予備スポット像Ｉ_２（ξ，η）を算出してもよい。この場合、スポット群ＳＰ２のスポットのうち、スポット群ＳＰ１のスポットと十分離れたスポットのみをフィッティング対象として選択する必要がある。また、式（１５）を用いてスポット群ＳＰ１のみを想定した第１予備スポット像Ｉ_ｓｐ３（ξ，η）を算出してフィッティングしてもよいが、この場合はステップＳ３０６で第２予備スポット像Ｉ_２（ξ，η）を算出するステップが異なる。具体的には、ステップＳ３０５で求まったパラメータＸ，Ｗを、式（１５）に代入して第１予備スポット像Ｉ_ｓｐ３（ξ，η）を算出した後、ステップＳ１０５ａ〜Ｓ１０５ｃを行い、第２予備スポット像Ｉ_２（ξ，η）を算出する。 In the above description, in the fitting of step S305, a preliminary spot image simulated assuming the spot groups SP1 and SP2 was calculated using the equation (29) obtained by adding the equations (15) and (22). On the other hand, the second preliminary spot image I ₂ (ξ, η) assuming only the spot group SP2 may be calculated using the equation (22). In this case, among the spots of the spot group SP2, only the spots sufficiently distant from the spot of the spot group SP1 need to be selected as the fitting target. Further, the first preliminary spot image I _sp3 (ξ, η) assuming only the spot group SP1 may be calculated and fitted using the equation (15), but in this case, the second preliminary spot image is in step S306. The steps to calculate I ₂ (ξ, η) are different. Specifically, the parameters X and W obtained in step S305 are substituted into the equation (15) to calculate the first preliminary spot image I _sp3 (ξ, η), and then steps S105a to S105c are performed to perform the second step. The preliminary spot image I ₂ (ξ, η) is calculated.

また、実施例３で示したスポット群ＳＰ１，ＳＰ２がいずれも等間隔に配列される式（１５），（２２）を使用したが、実施例５の式（２６），（２８）を使用してもよい。この場合、Ｚｅｒｎｉｋｅ係数とパラメータ群Ｘを変動パラメータとして、式（２６），（２８）を足し合わせた式を、スポット像にフィッティングする。 Further, although the equations (15) and (22) in which the spot groups SP1 and SP2 shown in the third embodiment are arranged at equal intervals were used, the equations (26) and (28) of the fifth embodiment were used. You may. In this case, the Zernike coefficient and the parameter group X are used as fluctuation parameters, and the equation obtained by adding the equations (26) and (28) is fitted to the spot image.

本実施例は、フィッティングを用いてスポット群ＳＰ１の第１スポットと、スポット群ＳＰ２のスポットを分離するという点で、特許文献１と類似している。しかしながら、特許文献１ではスポット群ＳＰ１のスポットと、スポット群ＳＰ２のスポットとを１つずつ分離しているが、本実施例ではスポット群ＳＰ１，ＳＰ２を２つの周期関数の和でフィッティングし、一括で分離している。この点で、特許文献１の風方と本実施例の方法は大きく異なる。 This example is similar to Patent Document 1 in that the first spot of the spot group SP1 and the spot of the spot group SP2 are separated by using fitting. However, in Patent Document 1, the spot of the spot group SP1 and the spot of the spot group SP2 are separated one by one, but in this embodiment, the spot groups SP1 and SP2 are fitted by the sum of the two periodic functions and collectively. It is separated by. In this respect, the wind method of Patent Document 1 and the method of this embodiment are significantly different.

特許文献１の方法では、第１スポットと第２スポットの重なりの小さいスポットは精度よく分離され、大きく重なったスポットは分離精度が低い。すなわち、分離精度の高いスポットと低いスポットが混在する。一方、本実施例では、全スポットを一括で分離するので、その精度は重なり具合に依存しない。さらに、分離するスポットには重なりの小さいスポットが含まれるので、高い精度での分離が可能となる。その結果、重なりの大きさに依らず、全てのスポットで高精度な分離が実現する。 In the method of Patent Document 1, spots having a small overlap between the first spot and the second spot are separated with high accuracy, and spots with a large overlap have low separation accuracy. That is, spots with high separation accuracy and spots with low separation accuracy coexist. On the other hand, in this embodiment, since all the spots are separated at once, the accuracy does not depend on the degree of overlap. Further, since the spots to be separated include spots having a small overlap, it is possible to separate the spots with high accuracy. As a result, high-precision separation is realized at all spots regardless of the size of the overlap.

本発明は、非球面レンズに限らず、球面レンズにも適用することができる。本実施例では、被検レンズを球面レンズとし、その形状を計測する場合について説明する。 The present invention can be applied not only to an aspherical lens but also to a spherical lens. In this embodiment, a case where the lens to be inspected is a spherical lens and the shape thereof is measured will be described.

本実施例では、図２の形状計測装置１００を使用し、図６のフローチャートに従って形状計測を行う点で、実施例３と同じである。しかしながら、ステップＳ１０２で被検レンズ１２をホルダー７ｂに設置する方法と、ステップＳ１０３で被検レンズ１２をアライメントする方法が異なる。 This embodiment is the same as that of the third embodiment in that the shape measuring device 100 of FIG. 2 is used and the shape is measured according to the flowchart of FIG. However, the method of installing the test lens 12 in the holder 7b in step S102 and the method of aligning the test lens 12 in step S103 are different.

図１７は、本実施例の被検レンズ１８の構成を説明する模式図である。被検レンズ１８には、第１面１８ａおよび第２面１８ｂが形成されている。第１面１８ａと第２面１８ｂの周囲には、コバ１８ｄが形成されている。コバ１８ｄには、基準面１８ｃが形成されている。 FIG. 17 is a schematic view illustrating the configuration of the lens 18 to be inspected in this embodiment. A first surface 18a and a second surface 18b are formed on the lens 18 to be inspected. An edge 18d is formed around the first surface 18a and the second surface 18b. A reference surface 18c is formed on the edge 18d.

実施例３のステップＳ１０２では非球面軸１２ｃを測定光軸１ｃにおおよそ一致させたが、本実施例ではこれを行う必要はないが、基準面１８ｃがｘｙ平面に対して平行となるように被検レンズ１８を設置する。本実施例では、ホルダー７ｂが基準面１３ｃを受けるための不図示の基準面を有し、この基準面がｘｙ平面に対して平行となるようにステージ７の傾きが調整される。 In step S102 of the third embodiment, the aspherical axis 12c is approximately aligned with the measurement optical axis 1c, but this is not necessary in this embodiment, but the reference surface 18c is covered so as to be parallel to the xy plane. The inspection lens 18 is installed. In this embodiment, the holder 7b has a reference plane (not shown) for receiving the reference plane 13c, and the inclination of the stage 7 is adjusted so that the reference plane is parallel to the xy plane.

実施例３のステップＳ１０３でのアライメントでは、第１面反射光Ｌ１の波面Ｗ１の傾斜成分とコマ収差成分から求めたｘ方向、ｙ方向、θ_ｘ方向、およびθ_ｙ方向の位置ずれを相殺するようにステージ７を駆動させた。本実施例では、第１面反射光Ｌ１の波面Ｗ１の傾斜成分から求めた、ｘ方向、およびｙ方向の位置ずれを相殺するようにステージ７を駆動させる。 In the alignment in step S103 of the third embodiment, the displacements in the x-direction, y-direction, θ- _x- direction, and θ- _y- direction obtained from the inclination component and the coma aberration component of the wave surface W1 of the first-plane reflected light L1 are offset. The stage 7 was driven as described above. In this embodiment, the stage 7 is driven so as to cancel the positional deviations in the x-direction and the y-direction obtained from the inclination component of the wave surface W1 of the first-plane reflected light L1.

なお、球面レンズである被検レンズ１８に対して第１予備スポット像をシミュレーションで求める実施例３の方法を適用したが、第１予備スポット像を撮影により取得する実施例１の方法を適用してもよい。この場合、ステップＳ１０１ａで予備レンズ１６を設置する方法、ステップＳ１０１ｂで予備レンズ１６をアライメントする方法に関しても、実施例１とは異なる。すなわち、ステップＳ１０１ａでは、予備レンズ１６の非球面軸１６ｃを測定光軸１ｃにおおよそ一致させる必要はなく、予備レンズ１６に設けた基準面がｘｙ平面に対し平行となるように予備レンズ１６を設置する。また、ステップＳ１０１ｂでは、第３面反射光の波面Ｗ３の傾斜成分から求めた、ｘ方向、およびｙ方向の位置ずれを相殺するようにステージ７を駆動させる。 Although the method of Example 3 for obtaining the first preliminary spot image by simulation was applied to the test lens 18 which is a spherical lens, the method of Example 1 for acquiring the first preliminary spot image by photographing was applied. You may. In this case, the method of installing the spare lens 16 in step S101a and the method of aligning the spare lens 16 in step S101b are also different from those of the first embodiment. That is, in step S101a, it is not necessary to make the aspherical axis 16c of the spare lens 16 substantially coincide with the measurement optical axis 1c, and the spare lens 16 is installed so that the reference plane provided on the spare lens 16 is parallel to the xy plane. To do. Further, in step S101b, the stage 7 is driven so as to cancel the positional deviations in the x direction and the y direction obtained from the inclination component of the wave surface W3 of the third surface reflected light.

本実施例によれば、非球面軸を測定光軸に一致させるステップを備えないため、球面レンズの面間偏心を計測することができる。
［その他の実施例］
本発明は、上述の実施例の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。 According to this embodiment, since the step of matching the aspherical axis with the measurement optical axis is not provided, the interplanetary eccentricity of the spherical lens can be measured.
[Other Examples]
The present invention supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiment to a system or device via a network or storage medium, and one or more processors in the computer of the system or device reads and executes the program. It can also be realized by the processing to be performed. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.

なお、いずれの実施例においても、第１面の形状を計測対象として説明したが、第２面の形状を計測してもよい。 Although the shape of the first surface has been described as the measurement target in any of the embodiments, the shape of the second surface may be measured.

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。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and modifications can be made within the scope of the gist thereof.

２ａ マイクロレンズ（光学素子）
１２ 被検レンズ
１２ａ 第１面
１２ｂ 第２面
Ｌ１ 第１面反射光
Ｌ２ 第２面反射光
ＳＰ１ スポット群
ＳＰ２ スポット群 2a Microlens (optical element)
12 Lens to be inspected 12a 1st surface 12b 2nd surface L1 1st surface reflected light L2 2nd surface reflected light SP1 Spot group SP2 Spot group

Claims (11)

被検レンズの第１面および第２面からの反射光を分割して第１スポット群および第２スポット群を形成する形成ステップと、
前記第１スポット群および前記第２スポット群に基づく第１画像情報を取得する第１取得ステップと、
前記第１スポット群および前記第２スポット群のうちいずれか一方に基づく第２画像情報を取得する第２取得ステップと、
前記第１画像情報と前記第２画像情報との差に基づいて、前記第１面および前記第２面のうち少なくとも一方の形状を算出する算出ステップとを有することを特徴とする形状計測方法。 A forming step of dividing the reflected light from the first surface and the second surface of the lens to be examined to form the first spot group and the second spot group, and
The first acquisition step of acquiring the first image information based on the first spot group and the second spot group, and
A second acquisition step of acquiring second image information based on either the first spot group or the second spot group, and
A shape measuring method comprising a calculation step of calculating the shape of at least one of the first surface and the second surface based on the difference between the first image information and the second image information. 前記第２取得ステップでは、前記被検レンズとは異なる予備レンズで反射された光に基づいて前記第２画像情報を取得することを特徴とする請求項１に記載の形状計測方法。 The shape measurement method according to claim 1, wherein in the second acquisition step, the second image information is acquired based on the light reflected by a spare lens different from the test lens. 前記第２取得ステップでは、前記被検レンズの設計形状に基づいて前記第２画像情報を取得することを特徴とする請求項１に記載の形状計測方法。 The shape measurement method according to claim 1, wherein in the second acquisition step, the second image information is acquired based on the design shape of the lens to be inspected. 前記第２取得ステップでは、所定の関数を前記第１スポット群および前記第２スポット群を撮像することで取得されるスポット像にフィッティングすることで、前記第２画像情報を構成するパラメータを算出することを特徴とする請求項１に記載の形状計測方法。 In the second acquisition step, the parameters constituting the second image information are calculated by fitting a predetermined function to the spot image acquired by imaging the first spot group and the second spot group. The shape measuring method according to claim 1, wherein the shape is measured. 前記第２取得ステップでは、前記第１スポット群または前記第２スポット群に含まれるスポットの位置を等間隔で表した所定の関数が用いられることを特徴とする請求項３又は４に記載の形状計測方法。 The shape according to claim 3 or 4, wherein in the second acquisition step, a predetermined function representing the positions of the first spot group or the spots included in the second spot group at equal intervals is used. Measurement method. 前記第２取得ステップでは、前記第１スポット群または前記第２スポット群に含まれるスポットの位置を不等間隔で表した所定の関数が用いられることを特徴とする請求項３又は４に記載の形状計測方法。 The third or four aspect of the present invention, wherein in the second acquisition step, a predetermined function representing the positions of the first spot group or the spots included in the second spot group at unequal intervals is used. Shape measurement method. 前記第２取得ステップでは、前記第２スポット群に基づく前記第２画像情報を取得することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の形状計測方法。 The shape measurement method according to any one of claims 1 to 6, wherein in the second acquisition step, the second image information based on the second spot group is acquired. 前記第２取得ステップでは、前記第１画像情報および前記第１スポット群に基づく画像情報を用いて前記第２スポット群に基づく前記第２画像情報を取得することを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の形状計測方法。 Claims 1 to 7 are characterized in that in the second acquisition step, the second image information based on the second spot group is acquired by using the first image information and the image information based on the first spot group. The shape measuring method according to any one of the above. 前記第１面は、軸対称非球面であることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の形状計測方法。 The shape measuring method according to any one of claims 1 to 8, wherein the first surface is an axisymmetric aspherical surface. レンズを形成するステップと、
請求項１から９のいずれか１項に記載の形状計測方法を用いて前記レンズの形状を計測するステップとを有することを特徴とするレンズの製造方法。 The steps to form the lens and
A method for manufacturing a lens, which comprises a step of measuring the shape of the lens by using the shape measuring method according to any one of claims 1 to 9. 被検レンズの第１面および第２面からの反射光を分割して第１スポット群および第２スポット群を形成する複数の光学素子と、
前記第１スポット群および前記第２スポット群に基づく第１画像情報を取得する撮像素子と、
前記第１画像情報と、前記第１スポット群および前記第２スポット群のうちいずれか一方に基づく第２画像情報との差に基づいて前記第１面および前記第２面のうち少なくとも一方の形状を算出する算出部とを有することを特徴とする形状計測装置。
A plurality of optical elements that divide the reflected light from the first surface and the second surface of the lens to be inspected to form the first spot group and the second spot group, and
An image sensor that acquires first image information based on the first spot group and the second spot group, and
The shape of at least one of the first surface and the second surface based on the difference between the first image information and the second image information based on either the first spot group or the second spot group. A shape measuring device characterized by having a calculation unit for calculating.