JP4027605B2 - 光学面の形状測定方法および装置および記録媒体 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、光学面の形状測定方法および装置および記録媒体に関する。
【0002】
【従来の技術】
光走査装置に搭載されるfθレンズやカメラ用のレンズは、設計・開発の段階から最終的に製品化される間に、幾度も試作される。これら試作品や製品においては、実際に形成されたレンズ面の形状や精度が、設計上の仕様を満たしているか否かを知るために、面形状・面精度を高精度に計測する必要があり、従来からそのための測定機も幾種か市販されている。
【0003】
近来、光学面は、非球面加工技術の発達に伴い、その測定に対する要求仕様が著しく高まっている。特に、fθレンズなどのレンズ面は、もともと要求精度がナノメータオーダと高い(高分解能計測)上に、測定範囲が広く(高ダイナミックレンジ計測)、かつ傾斜角も大きく(高傾斜角計測)、しかも自由曲面形状であるものも多く、在来の「xyzの3軸制御による3次元形状測定機」では対応が困難となりつつあり、また、干渉計を用いる測定方法では、測定は極めて困難である。
【0004】
例えば、自由曲面として形成された光学面に、形状誤差として「振幅:5nm、周期:10mmのうねり」が生じている場合、この「うねり」を3次元座標測定器で測定できるためには、(x,y,z)の測定精度が最悪でも5nmという、3次元超精密測定が必要である。
【0005】
特開平11−211427号公報は、3軸の直進ステージと、2軸の回転ステージ、さらに6軸の位置検出用のレーザー測長機をつけた構成の面形状測定装置を開示しているが、この装置は、その構成上、装置が大型化・複雑化するし、システムも不安定となり易い。
【0006】
光学素子に用いられる光学面の作用は、基本的に、光線を屈折あるいは反射する作用である。かかる観点からすると、光学素子における光学面の光学性能を評価するには、従来の、光学面の座標(x,y,z)を計測する方法よりも、曲率半径:Rまたは曲率:C(=1/R)を用い、光学面の(x,y,R)または(x,y,C)を測定する方がより適切で直截的である。
【0007】
光学面がレンズ面であれば、レンズ面と入射光線のなす角度から、スネルの法則により光線が屈折して進行する方向が定まり、光学面が反射面であれば、反射面と入射光線のなす角度から、反射の法則により反射光線の方向が定まるから、光学面の曲率もしくは曲率半径により、入射光線の結像位置が決定されるからである。
【0008】
曲率を測定する従来技術としては、特開平6−294629号公報開示のものがあるが、光学面による反射光をレンズにより受光素子上に絞り込んであり、このため、反射光が光軸に対してなす角の精度は上記レンズの性能に依存してしまう。このため、曲率の測定精度が上記レンズの性能に左右されてしまうという問題がある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、レンズ面や反射面である光学面の形状を、容易、且つ確実に精度よく測定することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の形状測定方法は「光源から出射したビームを被検物の光学面に照射し、光学面からの反射光を、受光手段の受光面に入射させ、受光手段により受光して、反射光の反射角を計測することにより、光学面の傾斜角分布を測定」する。
【0011】
「被検物」は、形状測定の対象となる光学面を有する光学素子であり、「光学面」は、レンズ面もしくは反射面(鏡面)である。
【0012】
請求項1記載の形状測定方法は「光学面からの反射光を、光束形態を保存しつつ受光手段の受光面に入射させ、受光手段により受光して、反射光の反射角を計測することにより、光学面の面位置ごとの傾斜角の傾斜角分布を測定」する。
【0013】
「光学面からの反射光を、光束形態を保存しつつ受光手段の受光面に入射させ」るとは、光学面から受光手段の受光面に至る光路上に、上記反射光束の光束形態を変化させるような光学系(凸レンズ・凹レンズ・凸面鏡・凹面鏡)が存在せず、反射光束がその光束形態を変化させることなく、受光手段に受光されることを意味する。
【0014】
光学面から受光手段に至る光路上にレンズ等があると、前述した特開平6−294629号公報開示のもののように、反射光の反射角の精度がレンズ等の性能に依存してしまうが、請求項1記載の測定方法では、反射光は、光束形態を保ったまま受光手段に受光されるので、反射角を精度よく測定でき、得られる傾斜角分布の精度も良い。
【0015】
上記測定された傾斜角分布に基づき「光学面の曲率半径分布および/または曲率分布」を演算により算出することができるが、請求項1記載の形状測定方法は「測定された傾斜角分布に基づき、光学面の平均曲率半径分布および/または平均曲率分布」を直接的に演算により算出することを特徴とする。
後述のように、平均曲率半径分布は、前述の「面位置」ごとにおいて、各面位置を含む所定の範囲内における曲率半径の平均値の光学面の測定領域における分布である。平均曲率分布は、上記所定の範囲内における曲率の平均値の光学面の測定領域における分布である。
【0016】
また、上記請求項1記載の形状測定方法において、「被検物の光学面に照射されるビームの、光学面照射位置におけるビーム径および/または波面曲率半径を調整する」ことができる(請求項2)。このようにすることにより、受光手段の受光面上に形成される反射光のスポット径の広がりを有効に小さくすることが可能となる。
【0017】
請求項1または2記載の形状測定方法において、「被検物の光学面に照射されるビームの波面を、アナモフィックな波面とする」ことができる(請求項3)。
【0018】
「アナモフィックな波面」は、ビーム方向に直交し、且つ、互いに直交する2方向における波面の曲率半径が異なるような波面である。
【0019】
このようにすると、光学面がアナモフィックな面である場合にも、受光手段の受光面上に形成される反射光のスポット径の広がりを、互いに直交する2方向とも有効に小さくすることが可能となる。
【0020】
上記請求項1〜3の任意の1に記載の形状測定方法において、被検物の光学面の傾斜角は、1度に1方向のみの傾斜角の分布を測定してもよいが、「2軸方向に対する独立した傾斜角分布」を測定することもできる(請求項4)。
【0021】
被検物の光学面は前述したように、レンズ面や反射面であり、例えば、被検物が試作品である場合のように、光学面の設計データが予め知られている場合も多い、このような場合には「被検物の光学面の設計データと、実測結果との比較により、光学面の形状誤差を演算算出する」ことができる(請求項5)。
【0022】
この場合の「形状誤差」は、設計上の光学面形状と、実際の光学面形状の差である。
【0023】
この発明の形状測定方法で、被検物の光学面により反射された反射光が、受光手段の受光面に、広がりをもったスポット状に入射する場合、反射光の受光面への入射位置としては「受光手段の受光する反射光の重心を演算して、演算された重心の位置」を用いることができる(請求項6)。
【0024】
上記請求項1〜6の任意の1に記載の形状測定方法において、「被検物の光学面と、この光学面にビームを照射する光学系と、光学面による反射光を受光する受光手段との相対的な位置関係を、制御手段により自動的に制御する」ことができる(請求項7)。
【0025】
請求項8記載の形状測定装置は、上記請求項1記載の形状測定方法を実施する装置であって、保持手段と、光源と、光学ユニットと、受光手段と、変位手段と、演算手段とを有する。
【0026】
「保持手段」は、被検物を保持する手段である。
「光源」は、被検物の光学面に照射するビームを放射する。
「光学ユニット」は、光源から射出させたビームを、被検物の光学面に照射する。
【0027】
「受光手段」は、光学面により反射された反射光を受光する。
「変位手段」は、被検物の光学面への、ビームの入射位置を相対的に変位させる手段である。
【0028】
「演算手段」は、受光手段により受光された反射光の位置と、光学面と、ビームとの位置関係とに基づき、光学面の傾斜角分布を演算算出する。
【0029】
請求項8記載の形状測定装置は、上記「受光手段」が、光学面により反射された反射光を直截的に受光する点を特徴のひとつとする。即ち、請求項8記載の形状測定装置においては「光学面から受光手段の受光面に至る光路上には、結像作用を持つ光学素子」は配備されない。
【0030】
上記請求項8記載の形状測定装置において、変位手段が「光学面へのビームの入射位置を変位させつつ、受光手段の位置を変位させる」ことができる(請求項9)。即ち、この場合、受光手段の受光面は、光学面への入射位置の変化に応じて、反射光を良好に受光できる位置へ変位されるのである。
【0031】
請求項8または9記載の形状測定装置において、光学ユニットは「光学面に照射されるビームの光学面位置でのビーム径および/または波面曲率半径を変化させる機能」を持つことができる(請求項10)。
【0032】
上記請求項8〜10の任意の1に記載の形状測定装置においては「光学ユニットからのビームをビームスプリッタを介して被検物の光学面に照射させ、光学面による反射光をビームスプリッタを介して受光手段に導く」ようにすることができる(請求項11 ) 。請求項8の場合のように、受光手段が反射光を直截的に受光する場合、ビームスプリッタとして「反射光の光束形態に何ら作用しないもの」を用いる。
【0033】
また、上記請求項8〜11の任意の1に記載の形状測定装置において、保持手段が「被検物の光学面を、照射されるビームの入射方向に対して所望の角だけ傾ける機能」を有することができる(請求項12)。
【0034】
請求項11、12のようにすることにより、光学面による反射光を、光学ユニット側に戻すことなく、確実に受光手段の受光面へ入射させることができる。
【0035】
上記請求項8〜12の任意の1に記載の形状測定装置における受光手段は、「被検物の光学面からの反射光の位置座標を、少なくとも2カ所で測定する」ように構成することができる(請求項13)。
【0036】
また、上記請求項8〜13の任意の1に記載の形状測定装置における光学ユニットを「照射用のビームにアナモフィックな波面を生成するためのアナモフィック光学素子を使用可能」に構成することができる(請求項14)。
【0037】
請求項8〜14の任意の1に記載の形状測定装置における演算手段は「測定された傾斜角分布に基づき、光学面の曲率半径分布および/または曲率分布を演算により算出する機能」を有することもできる(請求項15)。
【0038】
請求項8記載の形状測定装置における演算手段は「測定された傾斜角分布に基づき、光学面の平均曲率半径分布および/または平均曲率分布を直接的に演算により算出する機能」を有する。
【0039】
請求項8〜15の任意の1に記載の形状測定装置における演算手段は「予め入力された被検物の光学面の設計データと、実測結果との比較により、光学面の形状誤差を演算算出する機能」を有することができる(請求項16)。
【0040】
請求項17記載の記録媒体は、請求項8記載の形状測定装置を制御するためのプログラムを記録した記録媒体であって「開始ステップと、測定ステップと、表示ステップと」をプログラムとして記録されている。媒体の形態は、コンパクトディスク等の光情報記録媒体、フロッピディスクや磁気テープ等の磁気記録媒体等である。
【0041】
「開始ステップ」は、セットされた被検物に対する測定開始状態を実現するステップである。
「測定ステップ」は、光源からビームを放射させ、受光手段の受光出力に応じて所定の演算を行い、傾斜角を演算算出する工程と、被検物に対する次の測定状態の実現とを繰り返して、所望の測定領域における傾斜角分布を求めるステップである。
【0042】
「表示ステップ」は、測定ステップで求められた結果を表示するステップである。
【0043】
この請求項17記載の記録媒体における測定ステップは「傾斜角分布に基づき、光学面の曲率半径分布および/または曲率分布を演算により算出する工程」を有することができる(請求項18)。
【0044】
請求項17記載の記録媒体における測定ステップは「傾斜角分布に基づき、光学面の平均曲率半径分布および/または平均曲率分布を演算により算出する工程」を有することができる。
【0045】
上記請求項17〜18の任意の1に記載の記録媒体における測定ステップは「予め入力された被検物の光学面の設計データと、実測結果との比較により、光学面の形状誤差を演算算出する工程」を有することができる(請求項19)。
【0046】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を説明する。
図1において、符号0は被検物、符号10は光源、符号12は光学ユニット、符号14は移動ステージ、符号16は受光装置、符号18は移動ステージ、符号20は制御演算手段をそれぞれ示している。
【0047】
図に示された被検物0はレンズであり、その光学面SFの形状が測定の対象である。説明の便宜上、x、y、z方向を図の如くに定める。y方向は図面に直交する方向である。被検物0は移動ステージ14に保持される。移動ステージ14は3次元ステージで、制御演算手段20の制御を受けて、被検物0をx、y、z方向に変位できるようになっている。
【0048】
光源10は、この実施の形態においてレーザ光源であるが、この測定装置は光の干渉を利用するものではないので、LEDや白色光源を適宜の形態にして用いることもできる。
【0049】
光源10から放射されたビーム(レーザ光)は、光学ユニット12を介して被検物0の光学面SFに照射される。光学ユニット12は、光学面SFへ照射されるビームのビーム形態を調整するのに用いられる。
【0050】
光学面SFにより反射された反射光(正反射光)は、受光装置16の受光面に入射する。この実施の形態で、受光装置16はCCDによるエリアセンサであるが、他にポジションセンサや分割フォトダイオードを用いることができる。
【0051】
受光装置16は、制御演算手段20により駆動制御され、その出力は制御演算手段20に入力する。受光素子16と制御演算手段20とは、この実施の形態において「受光手段」を構成している。
【0052】
受光装置16を保持する移動ステージ18は2次元ステージで、制御演算手段20の制御を受けて、受光装置16の受光面を「xy面」内で変位させる。
【0053】
移動ステージ14、18と制御演算手段20とはこの実施の形態において「変位手段」を構成する。
【0054】
制御演算手段20は、受光装置16からの入力情報に基づき、後述の如くして光学面SFの傾斜角:θを演算算出する。即ち、この実施の形態において制御演算手段20は「演算手段」をなす。制御演算手段20は、具体的にはコンピュータ等である。
【0055】
即ち、図1に示す形状測定装置は、被検物0を保持する保持手段14と、光源10と、この光源から射出させたビームを被検物の光学面SFに照射する光学ユニット12と、光学面により反射された反射光を受光する受光手段16、20と、被検物の光学面への、ビームの入射位置を相対的に変位させる変位手段14、20と、受光手段により受光された反射光の位置と、光学面と、ビームとの位置関係とに基づき、光学面SFの傾斜角:θの分布を演算算出する演算手段20とを有し、受光手段16、20は「光学面により反射された反射光を直截的に受光」する。
【0056】
以下、図1の装置による傾斜角分布の測定を説明する。光学面SFは、一般的には3次元的な形状を有するが、以下では説明の簡単のため、xz面内での形状:z=z(x)を考える。
【0057】
光学面SFによる反射光は、受光装置16の受光面に「2次元的な広がり」をもって入射するので、先ずは、受光面における反射光の入射位置を特定する必要がある。この実施の形態においては、受光装置がCCDによる2次元のエリアセンサであるので、以下の如くして入射位置の特定を行う。
【0058】
即ち、2次元ステージ18により2次元的に変位される受光装置16の受光面の基準位置(例えば、受光面の中央位置)の座標をXS、YS(x、y方向に平行である)とする。移動ステージ18の移動は制御演算手段20により制御されるので、上記座標XS、YSは、制御演算手段20中にデータとして存在する。
【0059】
受光面の基準位置を原点として、x方向にξ座標を設定し、y方向にη座標を設定する。受光面は、微小受光面の密な集合であるので、各微小受光面の座標は(ξi,ηj)で与えられる。
【0060】
このとき、受光面における反射光の入射位置は、受光面に入射する光束の重心であるとする。即ち、入射位置の座標は周知の「重心解析」により求められる。
【0061】
1例を説明すると、座標:(ξi,ηj)に入射する反射光の強度をPijとすると、重心のξ座標:ξGは、
ξG=[Σiξi{ΣjPijηj}]/ΣijPij
で与えられる。但し、この式において、「Σi」はiについての和、「Σj」はjについての和、「Σij」は、i、jについての和をとることを意味している。
【0062】
同様に重心のη座標:ηGは、
ηG=[Σiηi{ΣjPijξj}]/ΣijPij
で与えられる。
【0063】
このように重心を定めると、図1に示す反射光束の受光面への入射位置のx座標:x(基準は、図のように照射ビームの主光線位置である)は、
x=XS+ξG
で与えられる。
【0064】
即ち、この実施の形態においては、受光手段の受光する反射光の重心を演算して、演算された重心の位置を反射光の受光手段への入射位置とする(請求項6)。
【0065】
また、図における距離:Lは、受光装置16の受光面位置と「光学面SFにおけるビーム照射位置とのz方向の距離」を表し、この距離:Lは測定時に適宜に設定すると、制御演算手段20中にデータとして記憶される。
【0066】
さて、光学面SFのビーム照射位置における(xz面内における)傾斜角を図の如く「θ」とすると、反射の法則に従い、反射光の反射角は「2θ」となるが、図の関係から明らかなように、反射光の入射位置:x、距離:L、角:2θの間には、関係:
tan2θ=x/L (1)
が成り立つ。
【0067】
これから、
2θ=arctan(x/L) (2)
が得られるので、傾斜角:θは、演算:
θ=0.5×arctan(x/L) (3)
により算出することができる。即ち、演算手段としての制御演算手段20は、上記重心解析により「ξG」を求め、XSとの和によりxを算出し、さらに、上記(3)式により傾斜角:θを算出する。
【0068】
制御演算手段20により移動ステージ14を制御して、被検物0をx方向へ所定の微小距離:Δxずつステップ的に変位させ、各ステップごとに受光装置16の受光面への反射光の入射位置:xを求め、傾斜角:θを求める工程を繰り返すことにより、光学面SFの「xz面に平行なある断面における傾斜角分布」を得ることができる。
【0069】
なお、光学面のz方向における高低差が「ある程度大きい」ときは、移動ステージ14により被検物0をx方向へ変位させるとき、同時に、被検物0をz方向にも変位させることにより、距離:Lを不変に保つようにするのが良い。被検物0の光学面のデータは設計データとして知られている場合が一般的であるから、この設計データを制御演算手段20に予め記憶させておくことにより、被検物0のx方向への微小距離変化:Δxに対する、z方向の微小変化:Δzを算出して移動ステージ14による被検物0のz方向への変位距離を制御すればよい。
【0070】
別の方法として、移動ステージ14による被検物0の変位は、x方向のみとし、被検物0をz方向に変位させる代わりに、距離:Lを上記Δzで補正して演算を行うようにしてもよい。
【0071】
上記の如くして光学面の「ある断面についての傾斜角分布」が求められたのち、必要に応じて、移動ステージ14により被検物0をy方向(図面に直交する方向)へ所望の距離だけ変位させ、上記のプロセスを繰り返せば、光学面の全体もしくは所望の部分について、傾斜角分布:(x,y,θ)を知ることができる。
【0072】
なお、ビーム照射位置における傾斜角:θの変化による、反射光の受光装置16への入射位置の変化が大きく、入射位置が、受光面からはみ出すような場合には、(前述の設計データに基づき)制御演算手段20により移動ステージ18を制御して、受光装置16をx、y方向へ変位させて、反射光の入射位置の変化に追従させるのが良い。この場合、「変位手段」は、光学面SFへのビームの入射位置を(移動ステージ14により)変位させつつ、(移動ステージ18により)受光手段の位置を変位させることになる。
【0073】
即ち、図1に実施の形態を示す形状測定装置では、光源10から出射したビームを被検物0の光学面SFに照射し、光学面SFからの反射光を、受光手段16の受光面に入射させ、受光手段により受光して、反射光の反射角:2θを計測することにより、光学面SFの傾斜角分布を測定する形状測定方法が実施され、光学面SFからの反射光は「光束形態を保存しつつ受光手段16の受光面に入射」する。
【0074】
ここで、上記形状測定方法を具体的に評価してみる。L=200mm、位置検出分解能:Δx=1μm、被検物0の光学面SFの最大傾斜角:θMAXを30度とすると、最小分解能:0.5秒、ダイナミックレンジ(=最大傾斜角/最小分解能)=2.2×105となり、高精度かつ高ダイナミックレンジの測定が可能である。
【0075】
上には、光学面SFのxy面内での傾斜角分布を測定する場合を説明したが、光学面SFからの反射光が受光装置16の受光面に入射するy方向の座標を検出するようにすれば、上記と同様にして、yz面内での傾斜角分布を測定することができる。移動ステージ18は2次元ステージであるので、反射光のy方向の入射位置(重心解析で求められる)を検出することは容易である。
【0076】
従って、上記の如くして、反射光の入射位置のx位置とy位置とを同時に測定することにより、被検物0の光学面SFの、2軸方向に対する独立した傾斜角分布を測定することができる。
【0077】
上のように、光学面の傾斜角分布が測定できると、この結果に基づき、曲率分布や曲率半径分布、さらには、平均曲率分布や平均曲率半径分布を演算により算出することができる。以下、これを説明する。
【0078】
光学面SFの面位置を特定する座標を、X(図1におけるx方向に平行),Y(図1におけるy方向に平行)とする。これらの座標:X,Yは、図1において、光学面SFが光学ユニット12からのビームにより照射される位置であり、移動ステージ14を制御する制御演算手段20のデータとして特定される。
【0079】
上記座標:X,Yにおける傾斜角を、X方向につき、θX(X,Y)、Y方向につき、θY(X,Y)とする。
【0080】
光学面SFの3次元形状を「Z(X,Y)」、座標:X,Yにおける光学面のXZ面内における曲率半径を「RX(X,Y)」、YZ面内における曲率半径を「RY(X,Y)」とすると、これらは周知の如く、
RX(X,Y)={1+(∂Z/∂X)2}3 / 2/(∂2Z/∂X2) (4)
RY(X,Y)={1+(∂Z/∂Y)2}3 / 2/(∂2Z/∂Y2) (5)
で定義される。
【0081】
(4)式において、
∂Z/∂X=tanθX(X,Y) (6)
∂2Z/∂X2=∂tanθX(X,Y)/∂X (7)
であり、(5)式において、
∂Z/∂Y=tanθY(X,Y) (8)
∂2Z/∂Y2=∂tanθY(X,Y)/∂Y (9)
であるから、前述の如くして測定された傾斜角分布:θX(X,Y)に基づき、(6)式および(7)式により「∂Z/∂Xと∂2Z/∂X2」を演算し、その結果を用いて(4)式の右辺を演算すれば、任意の位置:X,Yにおける曲率半径;RX(X,Y)を算出できるので、このような演算を各位置:X,Yに対して行うことにより、曲率半径分布:RX(X,Y)を得ることができる。
【0082】
同様に、傾斜角分布:θY(X,Y)に基づき、(8)式および(9)式により「∂Z/∂Yと∂2Z/∂Y2」を演算し、その結果を用いて(5)式の右辺を演算すれば、任意の位置:X,Yにおける曲率半径;RY(X,Y)を算出できるので、このような演算を各位置:X,Yに対して行うことにより、曲率半径分布:RY(X,Y)を得ることができる。
【0083】
曲率:Cは曲率半径:Rの逆数であるから、XZ面内の曲率分布:CX(X,Y)、YZ面内の曲率分布:CY(X,Y)は、それぞれ演算:
CX(X,Y)=1/RX(X,Y)=(∂2Z/∂X2)/{1+(∂Z/∂X)2}3 / 2
(10)
CY(X,Y)=1/RY(X,Y)=(∂2Z/∂Y2)/{1+(∂Z/∂Y)2}3 / 2
(11)
により算出することができる。
【0084】
即ち、図1に即して実施の形態を説明した形状測定装置において、制御演算手段20が、式(4)〜(9)もしくは式(6)〜(11)の演算を行うように構成したものは、請求項13記載の形状測定装置の実施の1形態となる。
【0085】
そしてこのような形状測定装置では、測定された傾斜角分布に基づき、光学面の曲率半径分布および/または曲率分布を演算により算出する形状測定方法が実施される。
【0086】
上記のように、X,Yの2軸方向に対し、それぞれ独立した傾斜角分布:θX(X,Y)、θY(X,Y)を測定することは、被検物0の光学面SFの曲率が2軸方向に異なる場合に特に有効である。
【0087】
レンズ面の傾斜角は、光学的には「射出光線の進行方向を決定する重要なファクタ」であるが、この発明の測定方法・装置によれば上記の如くして直接測定できる。また、光学面全体が偏心していると、傾斜角分布の測定結果が、設計値に対してバイアス成分をもつが、上記の如くして「基準に対するレンズ全体の偏心量」も測定できる。
【0088】
ところで、被検物0が光走査装置に用いられるfθレンズ等の走査レンズの場合、その光学性能を表す最も直截的な尺度は光学面の「曲率もしくは曲率半径を入射ビーム径内で平均した、平均曲率あるいは平均曲率半径の分布、即ち、平均曲率分布もしくは平均曲率半径分布」である。
【0089】
このような平均曲率分布あるいは平均曲率半径分布は、上に説明した曲率分布や曲率半径分布が分かれば、これらに対して平均化演算を行うことにより得ることができる。しかし、そのような手順を踏まなくても、傾斜角分布から直接的に算出することもできる。
【0090】
傾斜角分布から曲率分布もしくは曲率半径分布を算出し、これら曲率分布等から平均曲率分布等を算出すると、実測される傾斜角分布に対し、演算走査が繰り返されるため、演算工程での誤差が集積される虞があるが、傾斜角分布から直接に平均曲率分布等を算出できれば、このような誤差の積み重ねを回避することができる。
【0091】
簡単のために、光学面の形状を座標:Xのみの関数:Z(X)として説明すると、座標:Xの区間:[a,b]内における平均曲率:<C(a:b)>は、定義により、
<C(a:b)>=∫abC(X)dX/(b―a) (12)
である。なお「∫ab」は、積分の上限がbで下限がaであることを表す。
【0092】
式(10)を、Xのみの変数に簡単化して、
C(X)=1/R(X)=(d2Z/dX2)/{1+(dZ/dX)2}3 / 2 (13)
として、上記(12)式に代入し、積分を実行すると、次ぎの(14)式が得られる。
【0093】
<C(a:b)>
=[{Z’(b)/√(1+Z’(b)2)}−{Z’(a)/√(1+Z’(a)2)}]/(b―a) (14)
ここに、Z’(a)=(dZ/dX)X=a、Z’(b)=(dZ/dX)X=bである。
【0094】
dZ/dX=tanθ(X)であるから、(14)式を用いることにより、区間:[a,b]内における平均曲率:<C(a:b)>は、傾斜角分布:θ(X)から容易に算出できることになる。
【0095】
ここで、a=X0−B/2、b=X0+B/2とし、パラメータ:Bとして「走査光学系の光学面に入射する偏向ビームのビーム直径」を用いれば、当該光学面に入射するビームのX=X0における「平均曲率」が求められる。X0を偏向ビームの入射領域に亘って変化させれば「平均曲率分布」が得られる。
【0096】
上記平均曲率:<C(a:b)>に対応する平均曲率半径:<R(a:b)>は、定義によって<R(a:b)>=1/<C(a:b)>により算出することができる。Z=Z(X,Y)の場合も、上記と同様にして平均曲率分布や、平均曲率半径分布を算出することができる。
【0097】
即ち、図1に実施の形態を説明した形状測定装置において、制御演算手段20で上記の平均曲率分布や平均曲率半径分布を演算算出するようにしたものは、請求項8記載の形状測定装置の実施の1形態となる。そして、このような実施の形態では「測定された傾斜角分布に基づき、光学面の平均曲率半径分布および/または平均曲率分布を演算により算出する」という請求項1記載の形状測定方法が実施される。
【0098】
被検物0が試作レンズであるような場合、測定対象となる光学面の形状データは、設計値として予め知られている。従って、このような場合、設計データから光学面の形状データを予め、制御演算手段20に入力しておき、上に説明したようにして実測される傾斜角分布から得られる実際の光学面形状との差を演算することにより、試作レンズにおける光学面の形状誤差を容易に知ることができる。
【0099】
簡単のために、被検物の光学面の形状がZ(X)である場合、傾斜角分布:θ(X)が知れると、この傾斜角分布は、光学面の1次微分:dZ/dXと、関係:dZ/dX=tanθ(X)で結ばれているから、傾斜角分布:θ(X)からtanθ(X)を求め、これに対応する設計上のdZ0/dX(設計データから得られる)との差:ΔZ’(X)=dZ/dX―dZ0/dXを、変数:Xで積分した
ΔZ=∫ΔZ’ (X)dX (15)
を求めれば、これが「形状誤差」を与える。このようにして、μmオーダーの精度で、nmオーダーの「光学面のうねり(空間的に周期性をもった形状誤差)」を測定することが可能である。
【0100】
このようにして知られた形状誤差に基づき、例えば、レンズ面成形用の金型の面を修正するなどして、容易に「設計データにより近い形状の光学面」を形成することが可能になる。測定対象としての被検物の光学面を「金型面」として、上述の如くして形状測定を行い、形状誤差を求めれば、設計上の金型面と実際の金型面との差を直截的に知ることもできる。
【0101】
即ち、図1の実施の形態において、制御演算手段20が上記の「形状誤差」を演算できるようにしたものは、請求項19記載の形状測定装置の実施の1形態となるのであり、かかる形状測定装置では「被検物の光学面の設計データと、実測結果との比較により、光学面の形状誤差を演算算出する」という請求項5記載の形状測定方法が実施されることになる。
【0102】
また、図1に実施の形態を示した形状測定装置による測定の際には、被検物0の光学面SFと、この光学面にビームを照射する光学系10、12と、光学面による反射光を受光する受光手段16との相対的な位置関係が、制御手段20により自動的に制御されている。
【0103】
図2は、形状測定装置の実施の別形態を、特徴部分のみ説明する図である。
【0104】
図1に即して説明した実施の形態において、反射光が受光装置16の受光面に入射する位置を検出できるためには、受光装置16の受光面上に反射光が形成するスポットの大きさが、受光面の大きさより小さくなければならない。
【0105】
光学面が「平面に近い形状」や「緩い凹面や緩い凸面」であれば、光学面に照射ビームとして実質的な平行光束を照射しても、反射光の発散の程度は小さく、受光装置16の受光面で十分に受光することができるが、光学面が凸面である場合、その曲率半径が小さくなるに従い、反射光の発散の程度が大きくなり、受光装置16の受光面で反射光を受光しきれない場合が生じてしまう。
【0106】
請求項10記載の形状測定装置では、このような状況に対して適切に対処するために、光学ユニットに「光学面に照射されるビームの光学面位置でのビーム径および/または波面曲率半径を変化させる機能」を持たせている。このようにビーム径や波面曲率半径を、光学面の曲率に応じて調整することにより、反射光の発散の程度を制御でき、受光装置16の受光面で常に適正に反射光を受光することが可能になる。
【0107】
図2に示す実施の形態においては、光学ユニット12Aに「光学面に照射されるビームの光学面位置でのビーム径および波面曲率半径を変化させる機能」を持たせている。
【0108】
図2(a)において、光源10から放射されたレーザ光(平行ビーム)は、光学ユニット12Aに入射すると、先ず正レンズ121により集光されてピンホール122を通過する。次いで、コリメートレンズ123を透過することにより平行ビームにコリメートされる。コリメートレンズ123は焦点距離可変のズーム機構を有し、射出ビームのビーム径を変化させることができる。
【0109】
コリメートレンズ123から射出した平行ビームは、アパーチャ124の開口を通過し、レンズ125により集光ビームに変換されて被検物0の光学面SFに照射される。
【0110】
レンズ125の焦点距離:fに対し、図示の距離:l3(レンズ125と光学面SFとの距離)を調整することにより、光学面SF上に所望の波面曲率半径を生成できる。
【0111】
図においては、単一のレンズ125を示しているが、焦点距離の異なる複数種のレンズ(正レンズ・負レンズ)を、レンズ125とともに、例えばレボルバ式に切り換えられる構成とすれば、被検物0の光学面形状(曲率)の広い範囲に応じて、適切な正レンズを選択することができる。
【0112】
図2の例では、被検物0の光学面SFが凸面であるので、光学面を照射するビームの波面を「光学面SFと同じ向きの凸の波面」としている。光学面が凹面の場合には「光学面に向って凸の波面」とするのが良く、この場合は、レンズ125を、l3>fを満足するように配置するか、あるいは、レンズ125として負レンズを用いればよい。
【0113】
図2の実施の形態において、受光装置16の受光面上に反射光が形成する光スポットのスポット径は、以下のように求めることができる。
【0114】
(a)レンズ125に入射する直前のビームの波面曲率半径:Rとレンズ125の焦点距離:fから式:
(1/R’)=(1/R)−(1/f) (16)
により、レンズ125を透過直後のビームの波面曲率半径:R’を算出する。
【0115】
この波面曲率半径:R’と、ガウスビームのビーム半径:wとにより、ビームウエスト半径:w0を、式:
w0=w/√{1+(πw2/λR’)2} (17)
により算出し、ビームウエスト位置z0を、式:
z0=R’/{1+(λR’/πw2)2} (18)
により算出する。なお、λはビームの波長である。
【0116】
すると、ビームウエスト位置:z0から距離:zだけ離れた位置におけるビーム半径:w(z)は、式:
w(z)2=w0 2[1+(λz/πw0 2)2} (19)
を満足し、ビームウエスト位置:z0から距離:zだけ離れた位置における波面曲率半径:R(z)は、式:
R(z)=z{1+(πw0 2/λz)2} (20)
を満足する。従って、(19)からw(z)をもとめ、(20)式により、波面曲率半径:R(z)を求めることができる。
【0117】
このR(z)において、zとして、光学面SFの位置のz座標を与えたものは、光学面SFに入射するビームの光学面SFの位置における波面曲率半径であり、この波面曲率半径を「Rin」と書くことにする(図2(b)参照)。また、同図に示すように、光学面SFの(ビーム入射位置における)曲率半径を「Rm」とし、光学面SFにより反射された反射光の反射直後の波面曲率半径を「Rout」とすると、これら曲率半径:Rin、Rm、Routの間には、関係:
(1/Rin)+(1/Rout)=1/Rm (21)
が成り立つので、この式に従って、反射光の上記波面曲率半径:Routを算出することができる。この波面曲率半径:Routが知れると、あとは、光学面SFと受光装置16の受光面との距離:l4が分かれば、受光面上における反射光のスポットの大きさを知ることができる。
【0118】
1例として、光学面SFのビーム照射位置部分が「曲率半径:Rm=200mmの凸面」である場合、波長:λ=633nmの平行ビームがレンズ125にビーム半径:w=0.5mmで入射するものとし、レンズ125の焦点距離:f=120mm、レンズ125と光学面SFとの距離:l3=50mmとすると、光学面SFに入射するビームの波面曲率半径:Rin=70mm、ビーム半径:w=0.29mmとなり、受光装置16の受光面までの距離:l4(=L)=200mmでは、反射光のスポット径は0.29mmとなる。
【0119】
このように形成される反射光の光スポットの入射位置を制御演算手段(コンピュータ)により重心位置として算出して決定する。受光装置のCCDのピッチは数μmであるので、重心位置を算出することでその1/10程度すなわちサブミクロンの分解能を得ることができる。
【0120】
波面曲率半径:Routが、光学面SFと受光面との距離l4に等しければ、受光面上で反射光のスポット径は最小となり、最も良い。しかし、光学面の曲率半径:Rmや、距離:l4も測定中に異なる場合があるので、上記光スポットは受光面から「はみ出さない」程度の大きさであれば良い。
【0121】
受光面上の光スポットの強度分布から、反射光の入射位置を重心解析で求めるには、受光面上の光スポット半径は、例えば0.5mm以下であることが望ましい。この場合(19)式より、ビームウエスト半径:w0が0.01mmでは、受光面の位置に対する許容範囲(上記距離:l4に対する許容範囲)は±25mm、ビームウエスト半径:w0が0.1mmのとき上記許容範囲は±243mm、ビームウエスト半径:w0が0.2mmのとき許容範囲は±455mmとなり、この許容範囲内に受光面が位置していれば、上記光スポット半径:0.5mm以下を達成できる。
【0122】
「反射光の入射位置の位置決め」をより高精度に行うため、受光面上での光スポット半径を0.25mm以下とすると、ビームウエスト半径:w0が0.01mmのとき許容範囲は±12mm、ビームウエスト半径:w0が0.1mmのとき許容範囲は±114mm、ビームウエスト半径:w0が0.2mmのとき許容範囲は±149mmとなる。
【0123】
また、レンズ125と光学面SFとの距離:l3が、45〜60mmの範囲で変化すると、ビームウエスト位置は受光面から−74mm〜21mmの範囲で大きく変化するが、ビーム直径の変化の範囲は0.29〜0.35mm程度であり、上記入射位置を決定する精度には殆ど影響しない。従って、距離:l3の変動の範囲が15mm以内であれば傾斜角分布の精度には実質的な影響はない。
【0124】
上記の説明に従うと、例えば「レンズ125に入射する直前のビーム半径が0.5mm程度」の場合、このビーム半径は、He−Neレーザ等のガスレーザの出射直後のビーム径に相当し、このような場合、図2(a)における光学ユニット12Aにおけるレンズ121、123は不要となる。従って、学ユニットはレンズ125のみでも実現できるから、光学ユニットは最小限1枚のレンズで構成することができる(図1は、この場合を示している)。
【0125】
図2に即して上に説明した形状測定装置は従って、光学ユニット12Aが「光学面SFに照射されるビームの光学面位置での波面曲率半径を変化させる機能」を持ち、請求項2記載の測定方法が実施される。
【0126】
次の例として、被検物0の光学面SFが、曲率半径:Rm=25mmの凸面の場合を考える。この場合には、前記距離:l3をどのように変えても、受光面上でのスポット径を1mm以下にできない。これは、小さな波面曲率半径:Rinを作ることができないためである。
【0127】
この場合に対処する方法としては、以下の2方法が考えられる。
第1の方法は、光学面SF上に照射されるビームの半径を、光学面状において3mmに変更する方法である。この場合、距離:l3=108mmとすると、波面曲率半径:Routは11.8mmとなり、受光面上のスポット径は0.34mmとなる。
【0128】
第2の方法は、レンズ125として、焦点距離:f=25mmのものを用いる方法である。距離:l3=13.2mmとすると、波面曲率半径:Routは12.0mmとなり、受光面上のスポット径は0.34mmとなる。
【0129】
即ち、このようにする場合は、光学ユニットは、光学面に照射されるビームの光学面位置でのビーム径を変化させる機能を持つことになり、請求項2記載の方法が実施されることになる。
【0130】
形状測定の対象である光学面の曲率が、X方向とY方向とで異なると、受光面上に入射する反射光のスポット形状が、例えば図2(c)に示すような具合に楕円形状となる。この場合、1方向で「ビームが細く」なるように光学系を調整し、1方向(例えば、X方向)の測定を行い、Y方向の曲率半径の測定は、再度光学系を調整し、この方向のスポット径が小さくなるようにして測定を行うと良い。
【0131】
このようにする代わりに、光学ユニット12Aに「シリンダレンズ等のアナモフィックレンズ」を付加して、受光面上のスポット径上を「略円形状」にするようにしても良く、この場合には、2軸方向を同時に測定できる。
【0132】
具体的には、レンズ125を、1方向(X方向)に関しては、前述の説明のようにして焦点距離:fと距離:l3を設計し、他の方向(Y方向)に関しては、Y方向に曲率を有するをシリンダレンズを付加的に配置して補正を行うようにすればよい。照射ビームの径をX、Y方向で変えたい場合は、アパーチャ124の開口部に矩形開口を用いても良い。
【0133】
先に説明した図1の実施の形態の場合、光学面SFの傾斜角:θが0に近いと、光学面SFによる反射光の反射角:2θも小さく、受光装置の位置と光源・光学ユニットの配置位置とが相互に干渉しあうので、これら相互を分離する必要がある。
【0134】
この目的のためには、例えば、図3に要部を示す実施の形態のように、光学ユニット12からのビームを、ハーフミラー等のビームスプリッタ30を介して被検物0の光学面SFに照射させ、光学面SFによる反射光をビームスプリッタ30を介して受光手段の受光装置16に導くようにしてもよいし、図4に要部を示す実施の形態のように、保持手段14Aとして「被検物0の光学面SFを、照射されるビームの入射方向に対して所望の角だけ傾ける機能」を有するものを用いてもよい。
【0135】
図4のように、被検物0の光学面SFを照射ビームに対して相対的に傾けると、傾斜角の値自体が変わってくるが、最終的には、傾斜角の変化量が曲率等の光学性能に影響を与えるファクタとなるので実用的な問題はない。上に説明したのは、光学面における傾斜角が微小な場合であったが、逆に光学面の傾斜角が45度を越えると、反射光は受光装置の受光面に入射しない。このような場合にも、被検物の光学面を傾けて測定することが有効である。
【0136】
図5は、形状測定装置の、実施の他の形態の特徴部分を説明するための図である。この形状測定装置は、受光手段が、被検物0の光学面SFからの反射光の位置座標を、少なくとも2カ所で測定することを特徴とする。
【0137】
図5の実施の形態において、(a)はxz面内で見た光学配置、(b)はyz面で見た光学配置である。反射光を2カ所で測定するため、受光手段に、受光装置16に加えて第2の受光装置17を配置している。受光装置16、17とも、図示されない変位手段によりxy面内で変位可能である。なお、図5において、符号HMはハーフミラーを示し、符号BMはハーフミラーに入射する照射用のビームを示している。
【0138】
図5の実施の形態において、第2の受光装置17は「透過型フォトセンサ」である。このため、光学面SFによる反射光は、受光装置17を透過して受光装置17に入射する。受光装置17の透過位置が重心解析により決定される。このように、反射光の光路上の2点の座標を測定することにより、反射光の方向ベクトルを一義的に特定でき、図1の実施の形態に適用した場合、レンズ125と光学面SFとの距離:Lが不明でも、傾斜角を測定できる。
【0139】
なお、図3〜図5の実施の形態においても、図2に即して説明した実施の形態の場合と同様、被検物の光学面に照射されるビームの、光学面照射位置におけるビーム径および/または波面曲率半径を調整し、あるいは、被検物の光学面に照射されるビームの波面をアナモフィックな波面とすることができることは言うまでもない。
【0140】
図6及び図7に測定の実測値の例を示す。図6は、光学面をXZ面で(仮想的に)切断したある断面における曲率半径分布を示している。図7は、ある光学面につき、2次元的な曲率半径分布を3次元俯瞰図として示したものである。
【0141】
図6に示す曲率半径分布は、光学性能、特に結像位置に直結する物理量であるが、この曲率半径がどのように分布しているかが一目でわかる。因みに、この光学面では、周辺で曲率が緩くなっているのがわかる。図7では、光学面全体の曲率半径分布が俯瞰でき、この例ではY方向に対して、X方向に曲率半径が大きく変化しているのが一目でわかる。
【0142】
上に説明した実施の形態において、形状測定装置の各部の制御や演算は,制御演算手段20で行われ、制御演算手段20は具体的にはコンピュータ等である。
【0143】
このような場合、コンピュータとして実現される制御演算手段20における各制御をプログラム化して、CD等の記録媒体に記録することができる。
【0144】
図8に示すように、この記録媒体には、セットされた被検物に対する測定開始状態を実現する開始ステップ:ST1と、光源からビームを放射させ、受光手段の受光出力に応じて所定の演算を行い、傾斜角を演算算出する工程と、被検物に対する次の測定状態の実現とを繰り返して、所望の測定領域における傾斜角分布を求める測定ステップ:ST2と、測定ステップで求められた結果を表示する表示ステップ:ST3とが、プログラムとして記録される。
【0145】
開始ステップ:ST1には、被検物を保持手段にセットすべき旨の表示を行い、それに応じて被検物がセットされると、被検物の光学面の設計データを入力するべき旨の表示を行い、設計データの入力が行われると被検物を測定開始ポジションに位置させる工程が、制御プログラムとして記録される。
【0146】
測定ステップ:ST2には、上の実施の各形態で説明したようなプロセス、即ち、照射ビームに対する被検物の変位、受光装置の変位、光源の点滅、受光装置からの出力に基づく重心解析、傾斜角の算出、照射ビームの波面曲率半径やビーム径の調整、曲率半径分布や曲率分布の演算算出、平均曲率分布や平均曲率半径分布の算出、さらには光学面の形状誤差の算出等を行う工程が、プログラム化されて記録される。
【0147】
そして、表示ステップ:ST3には、測定ステップ:ST2において、演算された各種の測定結果を所定のアウトプット様式(数値データや、図6、図7のようなイメージデータ等)で表示する工程が、プログラム化されて記録される。
【0148】
従って例えば、制御演算装置としてコンピュータを用い、図1のようなハードウエアを構成し、上記記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータに読み込ませれば、この発明の形状測定装置を構成することができ、この発明の形状測定方法を実施することができる。
【0149】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明によれば、新規な形状測定方法・形状測定装置および記録媒体を実現できる。
【0150】
この発明の測定方法・装置では、従来の3次元座標測定と異なり、光学面の光学性能に直接関係する傾斜角分布を測定し、曲率分布等を演算算出するので、ゆるい精度でも高精度測定が可能である。また、請求項1の測定方法や請求項8の測定装置では、光学面からの反射光が、光束形態を保存しつつ受光手段の受光面に受光されるので、「光学面から受光手段に至る光路上にレンズ等がある場合」と異なり、測定精度がレンズ等の性能に依存することがなく、精度の良い測定が可能である。
【0151】
また、この発明の記録媒体には、この発明の形状測定方法の実施の工程がプログラム化されて記録されているので、形状測定装置のハードウエアを用意さえすれば、このハードウエアを記録媒体に記録されたプログラムで制御するのみで、この方法の形状測定方法を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】形状測定装置の実施の1形態を説明するための図である。
【図2】形状測定装置の実施の別形態を特徴部分のみ説明するための図である。
【図3】形状測定装置の実施の他の形態を特徴部分のみ説明するための図である。
【図4】形状測定装置の実施の他の形態を特徴部分のみ説明するための図である。
【図5】形状測定装置の実施の他の形態を特徴部分のみ説明するための図である。
【図6】この発明の形状測定装置で実測された曲率半径分布の1例を示す図である。
【図7】この発明の形状測定装置で実測された曲率半径分布の1例を3次元俯瞰図として示す図である。
【図8】記録媒体に記録されるステップを説明するための図である。
【符号の説明】
0 被検物
SF 光学面
10 光源
12 光学ユニット
16 受光装置
Claims (19)
- 光源から出射したビームを被検物の光学面に照射し、上記光学面からの反射光を、光束形態を保存しつつ受光手段の受光面に入射させ、上記受光手段により受光して、上記反射光の反射角を計測することにより、上記光学面の面位置ごとの傾斜角の傾斜角分布を測定し、測定された傾斜角分布に基づき、光学面の平均曲率半径分布および/または平均曲率分布を直接的に演算により算出することを特徴とする形状測定方法。
- 請求項1記載の形状測定方法において、
被検物の光学面に照射されるビームの、光学面照射位置におけるビーム径および/または波面曲率半径を調整することを特徴とする形状測定方法。 - 請求項1または2記載の形状測定方法において、
被検物の光学面に照射されるビームの波面をアナモフィックな波面とすることを特徴とする形状測定方法。 - 請求項1〜3の任意の1に記載の形状測定方法において、
被検物の光学面の、2軸方向に対する独立した傾斜角分布を測定することを特徴とする形状測定方法。 - 請求項1〜4の任意の1に記載の形状測定方法において、
被検物の光学面の設計データと、実測結果との比較により、上記光学面の形状誤差を演算算出することを特徴とする形状測定方法。 - 請求項1〜5の任意の1に記載の形状測定方法において、
受光手段の受光する反射光の重心を演算して、演算された重心の位置を上記反射光の受光手段への入射位置とすることを特徴とする形状測定方法。 - 請求項1〜6の任意の1に記載の形状測定方法において、
被検物の光学面と、この光学面にビームを照射する光学系と、上記光学面による反射光を受光する受光手段との相対的な位置関係を、制御手段により自動的に制御することを特徴とする形状測定方法。 - 請求項1記載の形状測定方法を実施する装置であって、
被検物を保持する保持手段と、
光源と、
この光源から射出させたビームを被検物の光学面に照射する光学ユニットと、上記光学面により反射された反射光を直截的に受光する受光手段と、
上記被検物の光学面への、上記ビームの入射位置を相対的に変位させる変位手段と、
上記受光手段により受光された反射光の位置と、上記光学面と、上記ビームとの位置関係とに基づき、上記光学面の傾斜角分布を演算算出する演算手段とを有し、
上記演算手段が、測定された傾斜角分布に基づき、光学面の平均曲率半径分布および/または平均曲率分布を直接的に演算により算出する機能を有することを特徴とする形状測定装置。 - 請求項8記載の形状測定装置において、
変位手段が、光学面へのビームの入射位置を変位させつつ、受光手段の位置を変位させることを特徴とする形状測定装置。 - 請求項8または9記載の形状測定装置において、
光学ユニットが、光学面に照射されるビームの光学面位置でのビーム径および/または波面曲率半径を変化させる機能を持つことを特徴とする形状測定装置。 - 請求項8〜10の任意の1に記載の形状測定装置において、
光学ユニットからのビームをビームスプリッタを介して被検物の光学面に照射させ、上記光学面による反射光を上記ビームスプリッタを介して受光手段に導くことを特徴とする形状測定装置。 - 請求項8〜11の任意の1に記載の形状測定装置において、
保持手段が、被検物の光学面を、照射されるビームの入射方向に対して所望の角だけ傾ける機能を有することを特徴とする形状測定装置。 - 請求項8〜12の任意の1に記載の形状測定装置において、
受光手段が、被検物の光学面からの反射光の位置座標を、少なくとも2カ所で測定することを特徴とする形状測定装置。 - 請求項8〜13の任意の1に記載の形状測定装置において、
光学ユニットが、照射用のビームにアナモフィックな波面を生成するためのアナモフィック光学素子を使用可能であることを特徴とする形状測定装置。 - 請求項8〜14の任意の1に記載の形状測定装置において、
演算手段が、測定された傾斜角分布に基づき、光学面の曲率半径分布および/または曲率分布を演算により算出する機能を有することを特徴とする形状測定装置。 - 請求項8〜15の任意の1に記載の形状測定装置において、
演算手段が、予め入力された被検物の光学面の設計データと、実測結果との比較により、上記光学面の形状誤差を演算算出する機能を有することを特徴とする形状測定装置。 - 請求項8記載の形状測定装置を制御するためのプログラムを記録した記録媒体であって、
セットされた被検物に対する測定開始状態を実現する開始ステップと、
光源からビームを放射させ、受光手段の受光出力に応じて所定の演算を行い、傾斜角を演算算出する工程と、被検物に対する次の測定状態の実現とを繰り返して、所望の測定領域における傾斜角分布を求め、求められた傾斜角分布に基づき、光学面の平均曲率半径分布および/または平均曲率分布を、直接的に演算により算出する工程を有する測定ステップと、
測定ステップで求められた結果を表示する表示ステップとを、プログラムとして記録された記録媒体。 - 請求項17記載の記録媒体において、
測定ステップが、傾斜角分布に基づき、光学面の曲率半径分布および/または曲率分布を、演算により算出する工程を有することを特徴とする記録媒体。 - 請求項17または18記載の記録媒体において、
測定ステップが、予め入力された被検物の光学面の設計データと、実測結果との比較により、上記光学面の形状誤差を演算算出する工程を有することを特徴とする記録媒体。
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