JP6210832B2 - Measuring method and measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、光を用いて被検物の表面形状を計測するのに用いる計測方法及び計測装置に関するものである。 The present invention relates to a measurement method and a measurement apparatus used for measuring the surface shape of a test object using light.
近年、カメラ、光学ドライブ、露光装置等の光学機器では、非球面光学素子が多用されており、これらの光学機器の高精度化に伴い、非球面光学素子の形状も高精度化が求められている。このような非球面光学素子の高精度な形状を実現するためには、非球面光学素子の形状を高精度に計測する必要があり、そのための計測装置の1つとしてシャックハルトマンセンサを用いた計測装置が提案されている(特許文献1参照)。 In recent years, aspherical optical elements are frequently used in optical devices such as cameras, optical drives, and exposure apparatuses, and as the accuracy of these optical devices increases, the shape of the aspherical optical elements also needs to be increased. Yes. In order to realize such a highly accurate shape of the aspherical optical element, it is necessary to measure the shape of the aspherical optical element with high precision, and measurement using a Shack-Hartmann sensor as one of the measuring devices for that purpose An apparatus has been proposed (see Patent Document 1).
図10にその概略の構成を示すように、この計測装置100により非球面光学素子等の被検物120の形状を計測する際は、被検位置に被検物120を配置する。光源103から出射された光源光は、ビームスプリッタ104で反射され、対物レンズ102を透過してアパーチャ110を経て、被検査面120aの全面に曲率を同じくして照射される。被検査面120aでの反射光は、対物レンズ102とビームスプリッタ104とを透過し、シャックハルトマンセンサ105に入射され、マイクロレンズアレイ106の各マイクロレンズに入射され、それぞれCCDカメラ107上にスポットを形成する。CCDカメラ107により撮影された画像は、フレームグラバ108を経てコンピュータ109に入力され、この画像に基づいてCCDカメラ107上でのスポットの位置の分布(以下、スポット分布という)が演算される。
As shown in the schematic configuration of FIG. 10, when measuring the shape of the
コンピュータ109は、計測されたスポット分布を、予め基準になる球面波を用いて取得していた基準スポット分布と比較し、各スポットの移動量を算出する。1つのスポット移動量は、1つのマイクロレンズで集光される被検査面120aの領域の傾斜と基準球面波の傾斜との差分であり、全マイクロレンズに亘り積分することで、基準球面に対する被検査面120aの形状誤差を求めることができる。
The
しかしながら、特許文献1に記載された計測装置100では、計測された被検査面120aに対する光軸位置のデータは取得できるものの、被検物120の外周部に対する光軸位置のデータを取得することができない。尚、ここでの外周部とは、被検物120の被検査面120a以外の部位で他の部材に取り付ける等、位置決め可能な部位である。即ち、シャックハルトマンセンサ105の視野内には被検物120の外周部の情報が無いため、被検物120の外周部と被検査面120aとの位置関係を高精度に算出することは困難である。ここで、被検査面120aの位置を定義するための代表点を光軸とすると、被検物120の外周部と被検査面120aとの位置関係は、被検物120の外周部と光軸との位置関係となる。
However, the
また、シャックハルトマンセンサ105の視野内に被検物120の外周部を入れても、マイクロレンズアレイ106のレンズピッチにより分解能が制限されるため、被検物120の外周部と光軸との位置関係を高精度に算出することは困難である。このため、計測後の被検物120を、例えば鏡筒に組み付ける場合等において、被検物120の外周部と光軸との位置関係を高精度に決定できず、所望の光学性能を発揮できない可能性があった。
Even if the outer periphery of the
本発明は、被検物の外周部と光軸との位置関係を高精度に計測できる計測方法及び計測装置を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the measuring method and measuring apparatus which can measure the positional relationship of the outer peripheral part of a test object and an optical axis with high precision.
本発明は、光源と、シャックハルトマンセンサと、計測光学系と、演算部と、を備える形状計測装置により、被検物を計測する計測方法において、前記演算部は、前記被検物に対して投光された光の反射光から前記シャックハルトマンセンサにて複数の光スポットの位置を計測し、前記複数の光スポットの位置を被検位置データとして取得する取得工程と、既知の形状を有する基準面と該基準面の周囲の外周部とを備えると共に該外周部と光軸との位置関係が既知である基準物により形成される複数の光スポットの位置である基準位置データ及び前記被検位置データに基づき、前記被検物の光軸に対する前記被検物の外周部の位置を演算することで計測する第1の計測工程と、前記基準位置データ及び前記被検位置データに基づき、前記被検物の被検査面の形状を演算することで計測する第2の計測工程と、を実行することを特徴とする。 The present invention includes a light source, a sheet catcher click Hartmann sensor, a measuring optical system, an arithmetic unit, a shape measuring apparatus comprising, in the measurement method of measuring the test object, the arithmetic unit, the test object the positions of a plurality of light spots measured from the reflected light of the projected light by the Shack-Hartmann sensor to an acquisition process for acquiring a position of the plurality of light spots as the measured position data, already known A reference position data that is a position of a plurality of light spots formed by a reference object having a reference surface having a shape and an outer peripheral portion around the reference surface and having a known positional relationship between the outer peripheral portion and the optical axis; based on said test position data, the first measurement step and, prior Symbol reference position data and the test position data measured by calculating the position of the outer peripheral portion of the test object with respect to the optical axis of the test object based on the test Characterized by a second measuring step of measuring by calculating the shape of the test surface of the execution.
また、本発明は、光源と、シャックハルトマンセンサと、計測光学系と、演算部と、を備え、被検物を計測する形状計測装置において、前記演算部は、前記被検物に対して投光された光の反射光から前記シャックハルトマンセンサにて複数の光スポットの位置を計測し、前記複数の光スポットの位置を被検位置データとして取得し、既知の形状を有する基準面と該基準面の周囲の外周部とを備えると共に該外周部と光軸との位置関係が既知である基準物により形成される複数の光スポットの位置である基準位置データ及び前記被検位置データに基づき、前記被検物の光軸に対する前記被検物の外周部の位置を演算することで計測し、前記基準位置データ及び前記被検位置データに基づき、前記被検物の被検査面の形状を演算することで計測することを特徴とする。
Further, the present invention includes a light source, a sheet catcher click Hartmann sensor, comprising: a measuring optical system, a calculation unit, and the shape measuring apparatus for measuring a test object, the arithmetic unit, the test object reference plane the positions of a plurality of light spots is measured by the Shack-Hartmann sensor the reflected light projected light, it acquires the positions of the plurality of light spots as the measured position data, having a known shape for And reference position data which are positions of a plurality of light spots formed by a reference object having a known positional relationship between the outer periphery and the optical axis. And measuring the position of the outer periphery of the test object with respect to the optical axis of the test object, and based on the reference position data and the test position data, the test surface of the test object Measure by calculating the shape It is characterized in.
本発明によれば、基準位置データ及び被検位置データに基づき、被検物の光軸に対する被検物の外周部の位置を計測すると共に、被検査面の形状を計測する。即ち、シャックハルトマンセンサとの位置関係が既知である基準物に関する基準位置データに基づき、被検物の外周部の位置及び被検査面の形状を計測する。これにより、被検物の外周部と光軸との位置関係を、高精度に計測できるようになる。 According to the present invention, based on the reference position data and the test position data, the position of the outer periphery of the test object with respect to the optical axis of the test object is measured, and the shape of the test surface is measured. That is, the position of the outer peripheral portion of the test object and the shape of the test surface are measured based on the reference position data regarding the reference object whose positional relationship with the Shack-Hartmann sensor is known. As a result, the positional relationship between the outer peripheral portion of the test object and the optical axis can be measured with high accuracy.
以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[第1実施形態]
図1に示すように、計測装置1は、計測用のレーザダイオード光を光源光として出射するための光源部10と、該光源部10からの光源光が入射されるビームスプリッタ(分離光学系)20と、を備えている。また、この計測装置1は、計測対象物である被検物(光学素子)2及び基準物3を計測位置に位置決めして設置する保持部30と、計測対象物により反射された計測光がビームスプリッタ20を介して入射されるシャックハルトマンセンサ40と、を備えている。本実施形態では、被検物2及び基準物3は、全体形状が略円板形状で、かつ被検査面2aあるいは基準面3aが凸形状である非球面レンズ又は非球面ミラー等としている。
[First Embodiment]
As shown in FIG. 1, a measuring apparatus 1 includes a
光源部10には、光源光であるレーザダイオード光(光)を出射する光源11が設けられており、該光源11から出射されたレーザ光は、コリメータレンズ12により波形を平面波にして出射されるようになっている。ここでは、光源11はレーザダイオード光源であるが、これには限られず、白色光源やレーザ光源等を利用してもよい。また、光源部10の構成は一例であり、これに限られないことは勿論であり、例えば光源11とコリメータレンズ12との間に光ファイバを介在させてもよい。
The
ビームスプリッタ20は、光源部10に対向する入射面21と、計測対象物に対向する入出面22と、シャックハルトマンセンサ40に対向する出射面23とを備えている。ビームスプリッタ20は、入射面21に入射された光源光を入出面22から出射して計測対象物に照射させ、該光線が計測対象物で反射された反射光を入出面22から計測光として入射し、光源光から分離して出射面23から出射するようになっている。
The
ビームスプリッタ20の入出面22には、対物レンズ24が対向して設けられている。本実施形態では、被検査面2aあるいは基準面3aが凸形状であるので、対物レンズ24は集光レンズとしている。これにより、対物レンズ24は、ビームスプリッタ20の入出面22から出射された光源光を球面波にして計測対象物に照射すると共に、該計測対象物で反射された計測光を入出面22に入射するようになっている。尚、被検物2及び基準物3が凹形状である場合は、対物レンズ24は発散レンズとすることができる。
An
保持部30は、計測対象物を計測位置に着脱可能に保持するホルダ(設置部)31と、該ホルダ31の位置及び姿勢を調整するためにホルダ31を計測光学系60に対して相対的に移動可能な移動ステージ(移動機構)32とを備えている。ホルダ31は、例えば、水平面のX軸方向及びY軸方向に計測対象物が接触することで固定するようになっている。ここでは、保持部30は移動ステージ32を備えているが、本実施形態では後述するようにホルダ31を固定したまま利用するので、移動ステージ32は備えていなくてもよい。
The holding
ホルダ31には、計測対象物として被検物2及び基準物3の少なくとも一方が選択的に着脱可能になっている。被検物2は、被検物光軸2cを有する軸対象非球面の被検査面2aと、ホルダ31に対して位置決め可能なコバ(外周部)2bとを備えている。本実施形態では、コバ2bは、外側面であり、ホルダ31に直接接触することによりX軸方向及びY軸方向に位置決めされるようになっている。また、Z軸(光軸)を中心とする回転方向に対しては、例えばケガキ線を利用して位置決めするようになっている。あるいは、Z軸を中心とする回転方向に対しては、被検物2の外周にオリフラ面(平面)を設けて、位置決めするようにしてもよい。
At least one of the
基準物3は、基準物光軸3cを有する軸対象非球面の基準面3aと、ホルダ31に対して位置決め可能なコバ(外周部)3bとを備えると共に、基準物光軸3cとコバ3bとの位置関係である基準物位置関係が既知となっている。即ち、基準物3は、既知の形状を有する基準面3aと該基準面3aの周囲のコバ3bとを備えると共に、該コバ3bと基準物光軸3cとの位置関係が基準物位置関係として既知であるものとしている。
The
この基準物位置関係は、他の計測装置を利用する等して、事前に取得したものとなっている。コバ3bは、ホルダ31に直接接触することによりX軸方向及びY軸方向に位置決めされるようになっている。また、Z軸を中心とする回転方向に対しては、例えばケガキ線を利用して位置決めするようになっている。あるいは、Z軸を中心とする回転方向に対しては、基準物3の外周にオリフラ面を設けて、位置決めするようにしてもよい。基準物位置関係は、例えば図3(a)に示すように、基準物光軸3cとコバ3bとのX軸方向の距離がRx、Y軸方向の距離がRyであるように設定している。
This reference object positional relationship is acquired in advance by using another measuring device. The
基準面3aは、基準物光軸3cの位置だけでなく、基準面3aの形状も既知であるようにしている。これにより、後述するように基準面3aと被検査面2aとの形状の差分を演算することで、被検査面2aの形状を取得することができる。尚、基準面3aの形状は基準物3の設計値を用いても良いが、基準物3の基準面3aを計測し、その計測して得られたデータを基準面3aの形状として設定しても良い。
The
ここで、図1では、被検査面2a及び基準面3aが凸形状であるので、被検物2及び基準物3は対物レンズ24に対してその焦点よりも近い範囲に設置されているが、これには限られない。例えば、被検査面2a及び基準面3aが凹形状であれば、被検物2及び基準物3は対物レンズ24に対してその焦点よりも遠い範囲に設置する。
Here, in FIG. 1, since the
被検査面2a又は基準面3aにより反射された計測光は、ビームスプリッタ20の入出面22から入射され、ビームスプリッタ20内で反射され、出射面23から出射されてシャックハルトマンセンサ40に入射するようになっている。
The measurement light reflected by the
尚、ここでのビームスプリッタ20は偏光を考慮したものではないが、ビームスプリッタ20を偏光ビームスプリッタにすると共に、ビームスプリッタ20に入射する光を直線偏光にしてもよい。この場合、偏光ビームスプリッタに入射する光の偏光方位を偏光ビームスプリッタで透過する方位に設定し、変更ビームスプリッタと対物レンズ24との間に1/4波長板を配置する。被検査面2a又は基準面3aから反射された計測光の偏光方位は1/4波長板を2回通過することで、入射時と90度回転し、計測光の全てが偏光ビームスプリッタで反射してシャックハルトマンセンサ40に入射するので、計測光の利用効率を向上できる。
The
シャックハルトマンセンサ40は、入射された光線を分割して集光してスポットを形成するマイクロレンズアレイ41と、形成された複数のスポットを撮像するCCDカメラ(2次元センサ)42と、を備えている。シャックハルトマンセンサは、入射光の波面をマイクロレンズアレイ41で分割及び集光し、CCDカメラ42により複数スポットの配列として検出するようになっている。
The Shack-
マイクロレンズアレイ41は、1枚の結像面にそれぞれ集光する複数のマイクロレンズを有している。但し、CCDカメラ42の画素数は、マイクロレンズアレイ41が有するマイクロレンズの総数よりも多い。CCDカメラ42は、マイクロレンズアレイ41の結像面に配置されている。ここでは、撮像素子としてCCDカメラ42を利用しているが、これには限られず、他のカメラを使用してもよい。
The
形成されるスポットの位置は、シャックハルトマンセンサ40に入射する計測光の波面が平面波であれば各マイクロレンズの各光軸上になる。被検査面2a又は基準面3aとマイクロレンズアレイ41とは、共役に配置されており、各マイクロレンズは被検査面2a又は基準面3aの一領域に対応している。
If the wavefront of the measurement light incident on the Shack-
上述したシャックハルトマンセンサ40は、フレームグラバ55を介して演算部50に接続されている。演算部50は、例えばコンピュータにより構成され、シャックハルトマンセンサ40から取得した計測値に基づき演算を行って、被検物光軸2cとコバ2bとの位置関係を算出するようになっている。演算部50を構成するコンピュータは、例えばCPU51と、各種データを一時的に記憶するRAM52と、各種演算を実行するためのプログラムを記憶するROM53と、入出力インターフェース回路(I/F)54と、を備えている。
The Shack-
CPU51は、シャックハルトマンセンサ40のCCDカメラ42で得られた画像に基づいて、各光スポットの光量重心を求め、光スポットの位置を計算し、スポット分布を取得して、その結果をRAM52に保存するようになっている。更に、CPU51は、スポット分布等のデータに基づいて、被検物2の形状及び被検物光軸2cとコバ2bとの位置関係を算出するようになっている。
The
被検物2の形状の算出手順としては、予め基準スポット分布を、基準物3を用いて校正データ(基準位置データ)として取得しておく。被検査面2aの1つの領域に基準面3aとの差分があると、その1つの領域の差分の平均値に依存して、その一領域に対応するマイクロレンズのスポット位置が基準位置からずれるようになる。基準面3aによるスポット位置と被検査面2aによるスポット位置とを比較して、計測光の波面収差を求めることで被検査面2aの基準面3aに対する形状誤差を計算する。1つのスポット移動量は1つのマイクロレンズで集光される被検査面2aの領域の傾斜と基準面3aの傾斜との差分であるから、全マイクロレンズに亘って積分することで被検査面2aの全面の基準面3aからの形状誤差を求めることができる。
As a procedure for calculating the shape of the
上述した計測装置1により被検物2の被検物光軸2cとコバ2bとの位置関係を算出する計測方法の手順を、図2に示すフローチャート及び図3に示す説明図に沿って説明する。
The procedure of the measuring method for calculating the positional relationship between the test object
まず、図3(a)に示すように、ホルダ31に基準物3のコバ3bを接触させて設置する(図2のステップS1)。この時、基準物3の基準物光軸3cを中心とする回転方向の設置角度は、ケガキ線を利用して位置決めし、基準物位置関係であるX軸方向の半径Rx及びY軸方向の半径Ryがホルダ31に対して適切に位置するようにする。
First, as shown in FIG. 3A, the
そして、計測装置1により基準物3の基準面3aの形状を計測する(図2のステップS2)。図3(b)に示すように、CPU51は、計測結果に基づき、後述するツェルニケ関数を利用する手法により、基準物光軸3cと計測光学系60の光軸60aとの差分(第1の差分)を演算する(図2のステップS3)。ここでは、CPU51は、第1の差分として、X軸方向の差分ΔX1とY軸方向の差分ΔY1とを算出する。
Then, the shape of the
そして、基準物3をホルダ31から離脱させ(図2のステップS4)、図3(c)に示すように、ホルダ31に被検物2のコバ2bを接触させて設置する(図2のステップS5)。この時、被検物2の被検物光軸2cを中心とする回転方向の設置角度は、ケガキ線を利用して位置決めすることにより、被検物2と基準物3とを同じ位置に設置する。尚、ここでは、移動ステージ32を固定しておくことにより、ホルダ31を固定したまま利用する。
Then, the
そして、計測装置1により、被検物2の被検査面2aの形状を計測する(図2のステップS6、取得工程)。即ち、CPU51は、被検物2に対して光源11から出射された光を計測光学系60により投光し、投光した光の反射光からシャックハルトマンセンサ40にて複数の光スポットの位置を計測し、複数の光スポットの位置を被検位置データとして取得する。図3(c)に示すように、CPU51は、計測結果に基づき、ツェルニケ関数を利用する手法により、被検物光軸2cと計測光学系60の光軸60aとの差分(第2の差分)を演算する(図2のステップS7)。ここでは、CPU51は、第2の差分として、X軸方向の差分ΔX2とY軸方向の差分ΔY2とを算出する。
And the shape of the to-
更に、図3(d)に示すように、CPU51は、第1の差分及び第2の差分に基づいて、基準物光軸3cの位置と被検物光軸2cの位置との差分(光軸同士の相対位置関係)を演算する(図2のステップS8)。ここでは、CPU51は、光軸同士の相対位置関係として、X軸方向の差分ΔX=|ΔX1−ΔX2|と、Y軸方向の差分ΔY=|ΔY1−ΔY2|とを算出する。
Furthermore, as shown in FIG. 3D, the
CPU51は、光軸同士の相対位置関係(ΔX,ΔY)と基準物位置関係とに基づいて、被検物光軸2cとコバ2bとの位置関係である被検物位置関係を演算する(ステップS9、第1の計測工程)。ここでは、CPU51は、基準物位置関係である半径Rx及びRyに対して、X軸方向の差分ΔX及びY軸方向の差分ΔY1を加算又は減算することにより、被検物位置関係を取得することができる。ここでの加減算の選択は、例えば、基準物位置関係である半径Rx及びRyに対して差分が加算される方向にあるのか、あるいは減算される方向にあるのかにより決定する。即ち、CPU51は、基準物3により形成される複数の光スポットの位置である基準位置データ及び被検位置データに基づき、被検物光軸2cに対する被検物2のコバ2bの位置を演算することで計測する。
The
そして、CPU51は、基準位置データ及び被検位置データに基づき、被検査面2aの形状を演算することで計測する(図2のステップS10、第2の計測工程)。
And CPU51 measures by calculating the shape of to-
被検物光軸2cの位置及び被検査面2aの形状の計測の終了後は、基準物3の基準面3aのデータを利用して、次の被検物2をホルダ31に設置して、次の被検物光軸2cの位置及び被検査面2aの形状の計測を行うことができる。即ち、次の被検物2については、図2のステップS5から計測処理を開始することができるので、基準物3の計測をする場合に比べて計測時間を短縮することができる。
After the measurement of the position of the test object
尚、上述した手順では、基準物光軸3cと計測光学系60の光軸60aとの差分と、被検物光軸2cと計測光学系60の光軸60aとの差分と、をそれぞれ算出し、各差分間の差分を用いて被検物位置関係を演算しているが、これには限られない。例えば、基準物光軸3cとコバ3bとの基準物位置関係は既知であるので、ステップS3で算出した第1の差分から計測光学系60の光軸60aとコバ3b(ホルダ31)との位置関係を演算することができる。これにより、計測光学系60の光軸60aとホルダ31との位置関係は既知であるので、ステップS7で算出した第2の差分から被検物光軸2cとコバ2b(ホルダ31)との被検物位置関係を演算するようにしてもよい。この場合、上述した手順とは計測光学系60の光軸60aを算出する点で異なるが、第1の差分と第2の差分を算出し、結果的には各差分同士の差分を利用することと同じ原理を利用している。
In the above-described procedure, the difference between the reference object
また、上述した被検物2を製造する際は、まずモールド成形し(成形工程)、上述した計測方法により被検物2の形状を計測することにより、成形された被検物2を評価(評価工程)するようにしている。これにより、高精度な形状の被検物2を得ることができるようになる。
Moreover, when manufacturing the
以下、ステップS3及びステップS7での第1の差分及び第2の差分を演算する工程の具体例について、詳細に説明する。ここでは、シャックハルトマンセンサ40で検出された計測光の情報は、CPU51により解析され、ツェルニケ関数にフィッティングされるものとする。軸対称非球面では、ツェルニケ関数にフィットした時の2,3項(ティルト項)は基準面3a又は被検査面2aに照射した球面波に対する基準面3a又は被検査面2aの傾斜を示し、7,8項(コマ項)は光軸方向に直交する方向へのシフトを示す。尚、以下では説明のために被検査面2aを計測する場合について説明するが、基準面3aを計測する場合も同様である。
Hereinafter, a specific example of the process of calculating the first difference and the second difference in step S3 and step S7 will be described in detail. Here, it is assumed that the information of the measurement light detected by the Shack-
被検査面2aの設計形状が軸対称非球面f0(r)である時、その形状はツェルニケ関数を用いて、数式1のように展開される。
When the design shape of the
ここで、rはXY座標において数式2のように表される。
Here, r is expressed as
また、数式1中、r0は被検査面2aの評価半径、Zk2(x,y)はツェルニケ関数の軸対称成分を表す。
In Equation 1, r 0 represents an evaluation radius of the
次に、被検物光軸2cが計測光学系60の光軸(照射球面波光軸)60aに対して微小量ΔxだけX軸方向にずれて配置されている場合を考える。この時の形状fxs,Δx(x,y)は、数式3のように近似される。
Next, consider a case where the
数式3の右辺第2項に含まれる導関数は、ツェルニケ関数fi(x,y)により数式4のように展開することができる。
The derivative included in the second term on the right side of
数式4において、Z2(x,y)及びZ7(x、y)は、ツェルニケ関数のうちの数式5で定義される関数であり、それぞれティルト成分とコマ成分とを表わしている。 In Equation 4, Z 2 (x, y) and Z 7 (x, y) are functions defined by Equation 5 of the Zernike function, and represent a tilt component and a coma component, respectively.
数式3乃至5では、被検物光軸2cが計測光学系60の光軸60aに対して微小量ΔxだけX軸方向にずれて配置されている場合を示したが、微小量ΔyだけY軸方向にずれて配置されている場合についても、同様に数式6のように表される。
被検物光軸2cが計測光学系60の光軸60aに対してX軸を中心に微小量θxだけ回転している場合、その形状fxt,θx(x,y)は数式7のように表される。
When the test object
Δfxt(x,y)を求める際には、適当な微小量θxを設定した上で、数式8に示す連立方程式を作成する。 When obtaining Δf xt (x, y), an appropriate minute amount θ x is set and a simultaneous equation shown in Expression 8 is created.
数式8に示す連立方程式からfxt,θx(x,y)を求め、数式9に代入する。 F xt, θx (x, y) is obtained from the simultaneous equations shown in Expression 8 and substituted into Expression 9.
このΔfxt(x,y)は、ツェルニケ関数を用いて、数式10のように展開することができる。
This Δf xt (x, y) can be expanded as shown in
数式7乃至10は被検物光軸2cが計測光学系60の光軸60aに対してX軸を中心に微小量θxだけ回転している場合であったが、Y軸を中心に微小量θyだけ回転している場合についても同様に、数式11に示すように展開することができる。
Equation 7-10 is the test object
従って、被検物光軸2cが計測光学系60の光軸60aに対し、X軸方向にΔx、Y軸方向にΔy移動し、X軸を中心にθx、Y軸を中心にθyだけ回転した時の被検査面形状fΔx,Δy,θx,θy(x,y)は、数式12により表すことができる。
Therefore, the
また、その反射波面の非軸対称成分Wr,as(x,y)は、数式13で示すようになる。 Further, the non-axisymmetric component W r, as (x, y) of the reflected wavefront is expressed by Equation 13.
この反射波面の非軸対称成分は、計測光学系60を介して倍率aでシャックハルトマンセンサ40に伝達されるため、シャックハルトマンセンサ40に入射する非軸対称成分を有する波面Ws,as(x,y)は、数式14で示すようになる。
Since the non-axisymmetric component of the reflected wavefront is transmitted to the Shack-
ここで、シャックハルトマンセンサ40で得られた波面Ws(x,y)は、数式15のようにツェルニケ関数に分解することができる。
Here, the wavefront W s (x, y) obtained by the Shack-
そして、得られたcs,2、cs,3、cs,7、cs,8は、Δx、Δy、θx、θyに対して数式16の関係を有する。 The obtained c s, 2 , c s, 3 , c s, 7 , c s, 8 have the relationship of Equation 16 with respect to Δx, Δy, θx, θy.
数式16に示す連立方程式を解くことにより、Δx、Δy、θx、θyを算出することができ、照射している計測光学系60の光軸60aに対する被検物光軸2cの光軸ずれを求めることができる。
By solving the simultaneous equations shown in Expression 16, Δx, Δy, θx, θy can be calculated, and the optical axis deviation of the
上述したように、本実施形態の計測装置1によれば、基準位置データ及び被検位置データに基づき、被検物光軸2cに対する被検物2のコバ2bの位置を計測すると共に、被検査面2aの形状を計測する。即ち、シャックハルトマンセンサ40との位置関係が既知である基準物3に関する基準位置データに基づき、被検物2のコバ2bの位置及び被検査面2aの形状を計測する。これにより、被検物2のコバ2bと被検物光軸2cとの位置関係を、高精度に計測できるようになる。
As described above, according to the measurement apparatus 1 of the present embodiment, the position of the
また、本実施形態の計測装置1によれば、第1の差分及び第2の差分、あるいは必要に応じて計測光学系60の光軸60aを、基準面3aあるいは被検査面2aの反射波面より求めているため、例えば1μm以下の高い精度で算出することができる。このため、被検物2のコバ2bと被検物光軸2cとの被検物位置関係を、高精度に計測できるようになる。
Further, according to the measurement apparatus 1 of the present embodiment, the first difference and the second difference, or the
また、本実施形態の計測装置1によれば、被検物2のコバ2bと被検物光軸2cとの被検物位置関係の計測と同時に被検査面2aの形状も計測している。これにより、1回の計測作業で被検査面2aの形状とコバ2bに対する被検物光軸2cの位置関係との両方を取得できるので、作業者の作業工数を増やすことなく被検物位置関係を得ることができるようになる。
Further, according to the measuring apparatus 1 of the present embodiment, the shape of the
上述した本実施形態では、ティルト成分とコマ成分を表す関数としてツェルニケ関数の2、3、7、8項に注目し、被検物光軸2cの差分の大きさを求める場合について説明したが、これには限られない。例えば、コマ成分に関しては、空間周波数の高いより高次のツェルニケ関数に注目して求めるようにしてもよい。
In the present embodiment described above, attention has been paid to the Zernike functions 2, 3, 7, and 8 as functions representing the tilt component and the coma component, and the case where the magnitude of the difference between the test object
また、本実施形態では、設計形状を用いた場合について説明したが、これには限られず、設計形状を用いずに求めるようにしてもよい。この場合、例えば、これは被検物2を設置し、シャックハルトマンセンサ40に入射した波面からcs,2、cs,7を求める。次に、被検査面2aをX軸方向に微小量Δxだけ移動し、それぞれのツェルニケ係数の変化量Δcs,2(Δx)、Δcs,7(Δx)を求める。この変化量は、b11、b21と数式17の関係にあるので、これによりb11、b21を算出することができる。
In this embodiment, the case where the design shape is used has been described. However, the present invention is not limited to this, and the design shape may be obtained without using the design shape. In this case, for example, this sets up the
更に、X軸を中心に被検査面2aを微小量θxだけ回転し、その前後でのツェルニケ係数の変化量Δcs,2(θx)、Δcs,7(θx)を求める。この変化量は、b12、b22と数式18の関係にあるので、これによりb12、b22を算出することができる。 Further, the surface to be inspected 2a is rotated by a minute amount θx around the X axis, and the amount of change Δc s, 2 (θx), Δc s, 7 (θx) of the Zernike coefficient before and after that is obtained. Since this change amount has a relationship of b 12 and b 22 and Expression 18, b 12 and b 22 can be calculated by this.
尚、b33、b34、b43、b44についても同様の方法で算出することができる。 Note that b 33 , b 34 , b 43 , and b 44 can be calculated by the same method.
また、本実施形態では、シャックハルトマンセンサ40で得られた波面のデータをそのまま利用する場合について説明したが、これには限られず、例えば、波面のデータを一旦形状に変換してから光軸間の差分を算出するようにしてもよい。この場合、被検物2を設置し、シャックハルトマンセンサ40で波面を計測してから、その波面Ws(x,y)を形状f(x,y)に変換する。得られた形状f(x,y)を、Δx、Δy、θx、θyをフィッティングパラメータとして、数式19によりフィッティングする。
In the present embodiment, the wavefront data obtained by the Shack-
Δfxt(x,y)、Δfyt(x,y)は、前述の方法等で事前に求めておく。このようなフィッティングによりΔx、Δy、θx、θyを算出することで、被検物光軸2cのずれ量を求めることができる。
Δf xt (x, y) and Δf yt (x, y) are obtained in advance by the method described above. By calculating Δx, Δy, θx, θy by such fitting, it is possible to obtain the amount of deviation of the
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態に係る計測装置1について説明する。第2実施形態は、第1実施形態とはCPU51における処理が異なるが、装置自体は同様であるので、第1実施形態と同じく図1を利用し、同一符号を付して説明を省略する。また、基準物3及び被検物2についても、第1実施形態と同様のものとしている。
[Second Embodiment]
Next, the measuring device 1 according to the second embodiment of the present invention will be described. The second embodiment differs from the first embodiment in the processing in the
本実施形態での被検物2の被検物光軸2cとコバ2bとの位置関係を算出する手順を、図4に示すフローチャート及び図5に示す説明図に沿って説明する。
The procedure for calculating the positional relationship between the test object
まず、図5(a)に示すように、ホルダ31に基準物3のコバ3bを接触させて設置する(図4のステップS11)。この時、基準物3の基準物光軸3cを中心とする回転方向の設置角度は、ケガキ線を利用して位置決めし、基準物位置関係であるX軸方向の半径Rx及びY軸方向の半径Ryがホルダ31に対して適切に位置するようにする。
First, as shown in FIG. 5A, the
そして、計測装置1により基準物3の基準面3aの形状を計測し(図4のステップS12)、CPU51は、撮像画像43において基準物光軸3cの位置を演算して座標(X1,Y1)を取得する(図4のステップS13)。
Then, the shape of the
そして、基準物3をホルダ31から離脱させ(図4のステップS14)、図5(b)に示すように、ホルダ31に被検物2のコバ2bを接触させて設置する(図4のステップS15)。この時、被検物2の被検物光軸2cを中心とする回転方向の設置角度は、ケガキ線を利用して位置決めすることにより、被検物2と基準物3とを同じ位置に設置する。尚、ここでは、移動ステージ32を固定したままにして、ホルダ31を固定したまま利用する。
Then, the
そして、計測装置1により被検物2の被検査面2aの形状を計測する(図4のステップS16、取得工程)。CPU51は、撮像画像43において被検物光軸2cの位置を演算して座標(X2,Y2)を取得する(図4のステップS17)。
And the shape of the to-
更に、CPU51は、基準物光軸3c及び被検物光軸2cの各位置に基づいて、基準物光軸3cの位置と被検物光軸2cの位置との光軸同士の相対位置関係を演算する(図4のステップS18)。ここでは、CPU51は、光軸同士の相対位置関係として、X軸方向の差分ΔX=|X1−X2|と、Y軸方向の差分ΔY=|Y1−Y2|とを算出する。
Further, the
CPU51は、光軸同士の相対位置関係(ΔX,ΔY)と基準物位置関係に基づいて、被検物光軸2cとコバ2bとの位置関係である被検物位置関係を演算する(ステップS19、第1の計測工程)。ここでは、CPU51は、基準物位置関係である半径Rx及びRyに対して、X軸方向の差分ΔX及びY軸方向の差分ΔYを加算又は減算することにより、被検物位置関係を取得することができる。ここでの加減算の選択は、例えば、基準物位置関係である半径Rx及びRyに対して差分が加算される方向にあるのか、あるいは減算される方向にあるのかにより決定する。
The
そして、CPU51は、基準位置データ及び被検位置データに基づき、被検査面2aの形状を演算することで計測する(図4のステップS20、第2の計測工程)。
And CPU51 measures by calculating the shape of to-
上述したように本実施形態の計測装置1によれば、基準物光軸3c及び被検物光軸2cの各位置に基づいて光軸同士の相対位置関係を演算しているので、ツェルニケ関数等を利用して計測光学系60の光軸60aを考慮する場合に比べて演算を簡易化できる。
As described above, according to the measuring apparatus 1 of the present embodiment, the relative positional relationship between the optical axes is calculated based on the positions of the reference object
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態に係る計測装置1について説明する。第3実施形態は、第1実施形態とはCPU51における処理が異なるが、装置自体は同様であるので、第1実施形態と同じく図1を利用し、同一符号を付して説明を省略する。また、基準物3及び被検物2についても、第1実施形態と同様のものとしている。
[Third Embodiment]
Next, a measuring apparatus 1 according to the third embodiment of the present invention will be described. The third embodiment is different from the first embodiment in the processing in the
本実施形態での被検物2の被検物光軸2cとコバ2bとの位置関係を算出する手順を、図6に示すフローチャート及び図7に示す説明図に沿って説明する。
The procedure for calculating the positional relationship between the test object
まず、図7(a)に示すように、ホルダ31に基準物3のコバ3bを接触させて設置する(図6のステップS21)。この時、基準物3の基準物光軸3cを中心とする回転方向の設置角度は、ケガキ線を利用して位置決めし、基準物位置関係であるX軸方向の半径Rx及びY軸方向の半径Ryがホルダ31に対して適切に位置するようにする(図示省略)。また、移動ステージ32にホルダ31の座標を設定しておき、最初の時点でのホルダ31の適宜位置31aの座標を初期位置(0,0)としておく。
First, as shown in FIG. 7A, the
そして、計測装置1により基準物3の基準面3aの形状を計測し(図6のステップS22)、CPU51は、ツェルニケ関数を利用する手法により、基準物光軸3cと計測光学系60の光軸60aとの差分(第1の差分)を演算する(図6のステップS23)。ここでは、CPU51は、第1の差分として、X軸方向の差分ΔX1とY軸方向の差分ΔY1とを算出する。
Then, the shape of the
CPU51は、基準物光軸3cと計測光学系60の光軸60aとが一致しているか否かを判断する。具体的には、CPU51は、第1の差分(ΔX1,ΔY1)が所定の閾値(規定量)以下であるか否かを判断する(図6のステップS24)。ここでの規定量は、被検物位置関係に要求される精度に応じて適宜設定することができ、規定量が小さい程、基準物光軸3cと計測光学系60の光軸60aとを高精度に一致できるので、計測精度を向上できる。
The
CPU51が、第1の差分(ΔX1,ΔY1)が規定量以下ではないと判断した場合は、第1の差分(ΔX1,ΔY1)を小さくする方向に移動ステージ32を駆動してホルダ31を介して基準物3を移動させる(図6のステップS25)。そして、再度、計測装置1により基準物3の基準面3aの形状を計測する(図6のステップS22)。
When the
また、図7(b)に示すように、CPU51が、第1の差分(ΔX1,ΔY1)が規定量以下であると判断した場合は、ホルダ31の位置(p1,q1)を第1のステージ位置としてRAM52に記憶する(図6のステップS26)。ここでのホルダ31の第1のステージ位置(p1,q1)は、移動ステージ32への制御量あるいはホルダ31の位置検出センサ等を適宜利用して計測し、その位置は初期位置(0,0)から第1の差分(ΔX1,ΔY1)だけ移動した位置となる。また、基準物光軸3cと計測光学系60の光軸60aとが一致してから、必要に応じて、再度、計測装置1により基準物3の基準面3aの形状を計測してもよい。
Further, as shown in FIG. 7B, when the
そして、基準物3をホルダ31から離脱させ(図6のステップS27)、図7(c)に示すように、ホルダ31に被検物2のコバ2bを接触させて設置する(図6のステップS28)。この時、被検物2の被検物光軸2cを中心とする回転方向の設置角度は、ケガキ線を利用して位置決めすることにより、被検物2と基準物3とを同じ位置に設置する。
Then, the
そして、計測装置1により被検物2の被検査面2aの形状を計測(図6のステップS29、取得工程)する。CPU51は、ツェルニケ関数を利用する手法により、被検物光軸2cと計測光学系60の光軸60aとの差分(第2の差分)を演算する(図6のステップS30)。ここでは、CPU51は、第2の差分として、X軸方向の差分ΔX2とY軸方向の差分ΔY2とを算出する。
And the shape of the to-
CPU51は、被検物光軸2cと計測光学系60の光軸60aとが一致しているか否かを判断する。具体的には、CPU51は、第2の差分(ΔX2,ΔY2)が所定の閾値(規定量)以下であるか否かを判断する(図6のステップS31)。ここでの規定量は、被検物位置関係に要求される精度に応じて適宜設定することができ、規定量が小さい程、被検物光軸2cと計測光学系60の光軸60aとを高精度に一致できるので、計測精度を向上できる。
The
CPU51が、第2の差分(ΔX2,ΔY2)が規定量以下ではないと判断した場合は、第2の差分(ΔX2,ΔY2)を小さくする方向に移動ステージ32を駆動してホルダ31を介して被検物2を移動させる(図6のステップS32)。そして、再度、計測装置1により被検物2の被検査面2aの形状を計測する(図6のステップS29)。
When the
また、図7(d)に示すように、CPU51が、第2の差分(ΔX2,ΔY2)が規定量以下であると判断した場合は、ホルダ31の位置(p2,q2)を第2のステージ位置としてRAM52に記憶する(図6のステップS33)。ここでのホルダ31の第2のステージ位置(p2,q2)は、移動ステージ32への制御量あるいはホルダ31の位置検出センサ等を適宜利用して計測し、その位置は第1のステージ位置(p1,q1)から第2の差分(ΔX2,ΔY2)だけ移動した位置となる。また、被検物光軸2cと計測光学系60の光軸60aとが一致してから、必要に応じて、再度、計測装置1により被検物2の被検査面2aの形状を計測してもよい。
Further, as shown in FIG. 7D, when the
更に、CPU51は、第1のステージ位置(p1,q1)及び第2のステージ位置(p2,q2)に基づいて、基準物光軸3cの位置と被検物光軸2cの位置との光軸同士の相対位置関係を演算する(図6のステップS34)。ここでは、CPU51は、光軸同士の相対位置関係として、X軸方向の差分ΔX=|p1−p2|=|ΔX1−ΔX2|と、Y軸方向の差分ΔY=|q1−q2|=|ΔY1−ΔY2|とを算出する。
Furthermore, the
CPU51は、光軸同士の相対位置関係(ΔX,ΔY)と基準物位置関係に基づいて、被検物光軸2cとコバ2bとの位置関係である被検物位置関係を演算する(図6のステップS35、第1の計測工程)。ここでは、CPU51は、基準物位置関係である半径Rx及びRyに対して、X軸方向の差分ΔX及びY軸方向の差分ΔYを加算又は減算することにより、被検物位置関係を取得することができる。ここでの加減算の選択は、例えば、基準物位置関係である半径Rx及びRyに対して差分が加算される方向にあるのか、あるいは減算される方向にあるのかにより決定する。
The
そして、CPU51は、基準位置データ及び被検位置データに基づき、被検査面2aの形状を演算することで計測する(図6のステップS36、第2の計測工程)。
And CPU51 measures by calculating the shape of to-
上述したように本実施形態の計測装置1によれば、基準物光軸3c及び被検物光軸2cをそれぞれ計測光学系60の光軸60aに一致させて、各ステージ位置を利用して光軸同士の相対位置関係を演算している。光軸の一致によりアライメントによる影響が小さいため、形状計測が高精度になり、被検物光軸2cとコバ2bとの関係を計測する精度を向上することができる。
As described above, according to the measurement apparatus 1 of the present embodiment, the reference object
上述した第1乃至第3実施形態では、被検物2及び基準物3をホルダ31に直接突き当てて位置決めする場合について説明したが、これには限られない。例えば、非接触式のセンサを用いて被検物2及び基準物3の位置決めを行うようにしてもよい。この場合、例えば、図8に示す計測装置101のように、被検物2及び基準物3のX軸方向を検出するX軸センサ33と、Y軸方向を検出するY軸センサ34と、頂点位置(Z軸方向)を検出するZ軸センサ35とを用いるようにする。また、被検物2及び基準物3には、光軸方向の回転角度を位置決めするために、X軸方向を向いた平面2d,3dやY軸方向を向いた平面2e,3eを設けることが好ましい。Z軸センサ35は、光路に対して重なる計測位置と退避する退避位置とに移動可能になっており、被検物2及び基準物3の位置決め時には計測位置に位置し、計測装置101による被検物2及び基準物3の計測時には退避位置に位置するようにする。
In the first to third embodiments described above, the case where the
また、上述した第1乃至第3実施形態では、被検物2及び基準物3の外側面をコバ2b,3bとして位置決めを行うようにした場合について説明したが、これには限られない。例えば、図9(a)に示すように、被検物2(基準物3)が被検査面2a(基準面3a)の反対面側が段状に縮径されている場合、縮径部の外周部をコバ2f(3f)にすることができる。この場合、ホルダ36には、コバ2f(3f)のみに当接する当接部36aを設けるようにする。また、例えば、図9(b)に示すように、被検物2(基準物3)が被検査面2a(基準面3a)の反対面側の中央部が凹んでいる場合、凹部の内周面をコバ2g(3g)(外周部)にすることができる。この場合、ホルダ37には、コバ2g(3g)のみに当接する当接部37aを設けるようにする。
In the first to third embodiments described above, the case where the outer surfaces of the
また、上述した第1乃至第3実施形態では、被検物2及び基準物3は全体形状が略円板形状である場合について説明したが、これには限られない。即ち、被検物光軸2c(基準物光軸3c)の部分が無くても、軸対象非球面を有する被検物2(基準物3)の一部の計測を行うことにより、被検物光軸2c(基準物光軸3c)の位置を演算することは可能である。例えば、図9(c)に示すように、被検物2(基準物3)を、円周面にコバ2b(3b)を有する円弧形としたり、あるいは扇形や穴開き等の形状にすることができる。
In the first to third embodiments described above, the
1…計測装置、2…被検物(光学素子)、2a…被検査面、2b…コバ(外周部)、2c…被検物光軸(被検物の光軸)、3…基準物、3a…基準面、3b…コバ(外周部)、3c…基準物光軸(基準物の光軸)、11…光源、20…ビームスプリッタ、31…ホルダ(設置部)、32…移動ステージ(移動機構)、40…シャックハルトマンセンサ、41…マイクロレンズアレイ、42…CCDカメラ(2次元センサ)、50…演算部、60…計測光学系、60a…計測光学系の光軸。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Measuring apparatus, 2 ... Test object (optical element), 2a ... Test surface, 2b ... Edge (outer peripheral part), 2c ... Test object optical axis (optical axis of test object), 3 ... Reference object, 3a ... reference plane, 3b ... edge (outer peripheral part), 3c ... reference object optical axis (reference object optical axis), 11 ... light source, 20 ... beam splitter, 31 ... holder (installation part), 32 ... moving stage (moving) Mechanism), 40 ... Shack-Hartmann sensor, 41 ... microlens array, 42 ... CCD camera (two-dimensional sensor), 50 ... arithmetic unit, 60 ... measuring optical system, 60a ... optical axis of measuring optical system.
Claims (9)
前記演算部は、
前記被検物に対して投光された光の反射光から前記シャックハルトマンセンサにて複数の光スポットの位置を計測し、前記複数の光スポットの位置を被検位置データとして取得する取得工程と、
既知の形状を有する基準面と該基準面の周囲の外周部とを備えると共に該外周部と光軸との位置関係が既知である基準物により形成される複数の光スポットの位置である基準位置データ及び前記被検位置データに基づき、前記被検物の光軸に対する前記被検物の外周部の位置を演算することで計測する第1の計測工程と、
前記基準位置データ及び前記被検位置データに基づき、前記被検物の被検査面の形状を演算することで計測する第2の計測工程と、を実行する、
ことを特徴とする計測方法。 A light source, a sheet catcher click Hartmann sensor, a measuring optical system, an arithmetic unit, a shape measuring apparatus comprising, in the measurement method of measuring the test object,
The computing unit is
An acquisition step wherein the measuring the position of a plurality of light spots by the Shack-Hartmann sensor from the reflected light of the test object with respect to projected light, acquires the positions of the plurality of light spots as the measured position data ,
Reference position relationship between the outer peripheral portion and the optical axis is the position of a plurality of light spots formed by the reference object are known with and a peripheral portion around the reference surface and the reference surface having a shape of a previously known A first measurement step of measuring by calculating the position of the outer peripheral portion of the test object relative to the optical axis of the test object based on the position data and the test position data;
Based on the previous SL reference position data and the test position data, said performing a second measurement step of measuring by calculating the shape of the test surface of the test object, and
A measuring method characterized by this.
ことを特徴とする請求項1記載の計測方法。 In the first measuring step, based on pre-Symbol reference position data, it calculates a first difference which is a difference between the positions of the optical axis of the measuring optical system and the optical axis of the reference product, the test position data And calculating a second difference that is a difference in position between the optical axis of the test object and the optical axis of the measurement optical system, and based on the first difference and the second difference, Calculating the relative positional relationship between each other, and calculating the position of the outer peripheral portion of the test object relative to the optical axis of the test object based on the relationship between the relative positional relationship and the optical axis and outer peripheral portion of the reference object. Measure with
The measuring method according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1記載の計測方法。 In the first measuring step, based on pre-Symbol reference position data, calculates the position of the optical axis of the reference object, based on said test position data, calculates the position of the optical axis of the test object, wherein Based on the position of the optical axis of the reference object and the position of the optical axis of the test object, the relative positional relationship between the optical axes is calculated, and the relationship between the relative positional relationship and the optical axis and the outer periphery of the reference object is calculated. Based on the measurement, by calculating the position of the outer periphery of the test object relative to the optical axis of the test object,
The measuring method according to claim 1.
前記第1の計測工程では、前記基準面の形状を計測する際に、前記基準物の光軸と前記計測光学系の光軸とを一致させるように、前記移動機構により前記設置部を介して前記基準物を移動させ、前記被検査面の形状を計測する際に、前記被検物の光軸と前記計測光学系の光軸とを一致させるように、前記移動機構により前記設置部を介して前記被検物を移動させ、前記移動機構による前記基準物の移動量と、前記移動機構による前記被検物の移動量と、に基づき、光軸同士の相対位置関係を演算し、前記相対位置関係と前記基準物の光軸及び外周部との関係に基づき、前記被検物の光軸に対する前記被検物の外周部の位置を演算することで計測する、
ことを特徴とする請求項1記載の計測方法。 A moving mechanism for moving an installation portion for positioning and installing at least one of the test object and the reference object relative to the measurement optical system;
In the first measuring step, when measuring the shape of the pre-Symbol reference plane, so as to match the optical axis of the measuring optical system and the optical axis of the reference object, through the installation part by the moving mechanism When moving the reference object and measuring the shape of the surface to be inspected, the moving mechanism causes the installation portion to be aligned with the optical axis of the object to be measured and the optical axis of the measurement optical system. The object to be moved through, and based on the amount of movement of the reference object by the moving mechanism and the amount of movement of the object by the moving mechanism, the relative positional relationship between the optical axes is calculated, Based on the relative positional relationship and the relationship between the optical axis and the outer peripheral portion of the reference object, the position of the outer peripheral portion of the test object is calculated with respect to the optical axis of the test object
The measuring method according to claim 1.
請求項1乃至4のいずれか1項に記載の計測方法を用いて、前記被検物である前記光学素子の形状を計測することにより、成形された前記光学素子を評価する評価工程と、を備える、
ことを特徴とする光学素子の製造方法。 A molding step of molding the optical element;
An evaluation step for evaluating the molded optical element by measuring the shape of the optical element that is the test object using the measurement method according to claim 1. Prepare
A method for manufacturing an optical element.
前記演算部は、
前記被検物に対して投光された光の反射光から前記シャックハルトマンセンサにて複数の光スポットの位置を計測し、前記複数の光スポットの位置を被検位置データとして取得し、
既知の形状を有する基準面と該基準面の周囲の外周部とを備えると共に該外周部と光軸との位置関係が既知である基準物により形成される複数の光スポットの位置である基準位置データ及び前記被検位置データに基づき、前記被検物の光軸に対する前記被検物の外周部の位置を演算することで計測し、
前記基準位置データ及び前記被検位置データに基づき、前記被検物の被検査面の形状を演算することで計測する、
ことを特徴とする計測装置。 A light source, a sheet catcher click Hartmann sensor, comprising: a measuring optical system, a calculation unit, and the shape measuring apparatus for measuring a test object,
The computing unit is
Wherein measuring the position of a plurality of light spots by the Shack-Hartmann sensor from the reflected light of the test object with respect to projected light, it acquires the positions of the plurality of light spots as the measured position data,
A reference position which is a position of a plurality of light spots formed by a reference object having a reference surface having a known shape and an outer peripheral portion around the reference surface and having a known positional relationship between the outer peripheral portion and the optical axis Based on the data and the test position data, by measuring the position of the outer periphery of the test object relative to the optical axis of the test object,
Based on the reference position data and the test position data, by measuring the shape of the test surface of the test object ,
A measuring device characterized by that.
ことを特徴とする請求項6記載の計測装置。 The calculation unit calculates a first difference, which is a difference in position between the optical axis of the reference object and the optical axis of the measurement optical system, based on the reference position data, and based on the test position data, A second difference that is a difference in position between the optical axis of the test object and the optical axis of the measurement optical system is calculated, and the relative position between the optical axes is calculated based on the first difference and the second difference. Calculate the relationship, based on the relationship between the relative positional relationship and the optical axis and the outer peripheral portion of the reference object, to measure by calculating the position of the outer peripheral portion of the test object relative to the optical axis of the test object,
The measuring apparatus according to claim 6.
ことを特徴とする請求項6記載の計測装置。 The calculation unit calculates the position of the optical axis of the reference object based on the reference position data, calculates the position of the optical axis of the test object based on the test position data, and calculates the light of the reference object. Based on the position of the axis and the position of the optical axis of the test object, a relative positional relationship between the optical axes is calculated, and based on the relationship between the relative position relationship and the optical axis and the outer periphery of the reference object, Measure by calculating the position of the outer periphery of the test object relative to the optical axis of the test object,
The measuring apparatus according to claim 6.
前記演算部は、前記基準面の形状を計測する際に、前記基準物の光軸と前記計測光学系の光軸とを一致させるように、前記移動機構により前記設置部を介して前記基準物を移動させ、前記被検査面の形状を計測する際に、前記被検物の光軸と前記計測光学系の光軸とを一致させるように、前記移動機構により前記設置部を介して前記被検物を移動させ、前記移動機構による前記基準物の移動量と、前記移動機構による前記被検物の移動量と、に基づき、光軸同士の相対位置関係を演算し、前記相対位置関係と前記基準物の光軸及び外周部との関係に基づき、前記被検物の光軸に対する前記被検物の外周部の位置を演算することで計測する、
ことを特徴とする請求項6記載の計測装置。 A moving mechanism for moving an installation portion for positioning and installing at least one of the test object and the reference object relative to the measurement optical system;
When the shape of the reference surface is measured, the arithmetic unit is configured to cause the reference object and the optical axis of the measurement optical system to coincide with the reference object via the installation unit by the moving mechanism. When measuring the shape of the surface to be inspected, the moving mechanism causes the optical axis of the measurement optical system to coincide with the optical axis of the object to be inspected via the installation portion. The specimen is moved, and the relative positional relationship between the optical axes is calculated based on the amount of movement of the reference object by the moving mechanism and the amount of movement of the specimen by the moving mechanism, and the relative positional relationship Based on the relationship between the optical axis and the outer peripheral part of the reference object, the position of the outer peripheral part of the test object is calculated with respect to the optical axis of the test object.
The measuring apparatus according to claim 6.
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