專利名稱：非球面體測(cè)定方法以及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于對(duì)非球面體的表里2個(gè)的被檢測(cè)面之間所產(chǎn)生的相對(duì)的錯(cuò)位量 (面錯(cuò)位量以及面傾倒量)進(jìn)行測(cè)定的非球面體測(cè)定方法以及裝置。
背景技術(shù)：
在數(shù)碼相機(jī)(〒7夕&力^，)等的光學(xué)設(shè)備、光學(xué)傳感器中較多地使用非球面 透鏡、兩面非球面反射鏡等的非球面體，但是在該非球面體中在表里2個(gè)的被檢測(cè)面之間 產(chǎn)生相對(duì)的錯(cuò)位量。例如，在利用模鑄(*一> F )成形制作非球面透鏡的情況下，利用成 形用的模具彼此的相對(duì)的位置錯(cuò)位，在所成形的非球面透鏡產(chǎn)生面錯(cuò)位(構(gòu)成非球面透鏡 的2個(gè)的透鏡面各自的旋轉(zhuǎn)軸彼此的相對(duì)的位置的錯(cuò)位)、面傾倒O個(gè)透鏡面各自的旋轉(zhuǎn) 軸彼此的相對(duì)性傾斜的錯(cuò)位)。該非球面透鏡的面錯(cuò)位、面傾倒與模具的機(jī)構(gòu)完全地?zé)o關(guān)， 是困難的?？墒?，這些，成為增大非球面透鏡的像差(特別是，彗形像差等的旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱像 差)的要因，因此希望在被減少的方向進(jìn)行模具的修正。為了進(jìn)行模具修正，需要取得所產(chǎn) 生的面錯(cuò)位量以及面傾倒量。以往，該面錯(cuò)位量以及面傾倒量的測(cè)定中，使用觸針?lè)绞降男螤顪y(cè)定裝置。在該形 狀測(cè)定裝置中，對(duì)2個(gè)的透鏡面的形狀分別進(jìn)行測(cè)定，并基于這些的形狀信息，求取2個(gè)的 透鏡面的相對(duì)的面錯(cuò)位量以及面傾倒量?？墒牵谠摐y(cè)定方法中，存在1次的測(cè)定需要數(shù)小 時(shí)以上的問(wèn)題。日本專利公開(kāi)2007-33343號(hào)公報(bào)中，記載了能夠謀求測(cè)定時(shí)間的大幅度縮短的 測(cè)定方法。該測(cè)定方法，使用干涉計(jì)進(jìn)行非球面透鏡的透過(guò)波面測(cè)定，并基于所得到透過(guò)波 面數(shù)據(jù)而計(jì)算透過(guò)波面的彗形像差?；谠撳缧蜗癫畹挠?jì)算值，求取面錯(cuò)位量(面間偏移 量)以及面傾倒量(面間偏斜(★ >卜)量)。具體來(lái)說(shuō)，利用曾盧尼克(7工> 二》)多 項(xiàng)式對(duì)透過(guò)波面數(shù)據(jù)進(jìn)行近似，此時(shí)所得到的曾盧尼克多項(xiàng)式的各項(xiàng)的系數(shù)中，與3次的 彗形像差量聯(lián)動(dòng)而使得值發(fā)生變化的系數(shù)T^或Z7,以及與5次的彗形像差量聯(lián)動(dòng)而使得值 發(fā)生變化系數(shù)或Z14的各值，求取面錯(cuò)位量以及面傾倒量?？墒?，在日本專利公開(kāi)2007-33343號(hào)公報(bào)所記載的測(cè)定方法中，由于是以透過(guò)波 面測(cè)定為前提，因此存在如下的問(wèn)題。即，透過(guò)波面的形狀，不僅受到成為測(cè)定對(duì)象的非球 面透鏡的面錯(cuò)位、面傾倒，而且受到因透鏡的內(nèi)部折射率分布而引起的較大的影響。因此， 在日本專利公開(kāi)2007-33343號(hào)公報(bào)所記載的測(cè)定方法中，存在排除了透鏡構(gòu)成材料的折 射率分布的影響，難于僅對(duì)面錯(cuò)位、面傾倒高精度地進(jìn)行測(cè)定的問(wèn)題。另外，不透過(guò)干涉計(jì)的測(cè)定光那樣的非球面體，例如X線等的特殊的波長(zhǎng)的光(電 磁線)中所使用的非球面透鏡、具有以旋轉(zhuǎn)非球面形成的反射面的兩面非球面反射鏡等的 非球面體，在日本專利公開(kāi)2007-33343號(hào)公報(bào)所記載的測(cè)定方法中，存在難于對(duì)面錯(cuò)位 量、面傾倒量進(jìn)行測(cè)定的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種不受非球面體的內(nèi)部折射率分布的影響的非球 面體測(cè)定方法以及裝置。本發(fā)明的其他目的在于提供一種非球面體不透過(guò)干涉計(jì)的測(cè)定光的情況下，也能 夠?qū)γ驽e(cuò)位量以及面傾倒量進(jìn)行測(cè)定的非球面體測(cè)定方法以及裝置。為了達(dá)到上述目的、其他目的，本發(fā)明的非球面體測(cè)定方法，使用相互的相對(duì)位置 關(guān)系被特定的第1干涉計(jì)和第2干涉計(jì)而對(duì)非球面體的第1被檢測(cè)面和第2被檢測(cè)面的相 對(duì)的面錯(cuò)位量和面傾倒量進(jìn)行測(cè)定時(shí)，執(zhí)行第1干涉條紋取得步驟、第2干涉條紋取得步 驟、第1被檢測(cè)面形狀數(shù)據(jù)取得步驟、第2被檢測(cè)面形狀數(shù)據(jù)取得步驟、第1曾盧尼克系數(shù) 值計(jì)算步驟、第2曾盧尼克系數(shù)值計(jì)算步驟、第1偏移量/偏斜量計(jì)算步驟、第2偏移量/ 偏斜量計(jì)算步驟、面錯(cuò)位量/面傾倒量計(jì)算步驟。在所述第1干涉條紋取得步驟中，沿所述第1干涉計(jì)的第1測(cè)定光軸將第1測(cè)定 光照射到所述第1被檢測(cè)面。利用該第1測(cè)定光的被該第1被檢測(cè)面反射的第1反射波面 和該第1干涉計(jì)的第1參照波面的光干涉而形成第1干涉條紋。對(duì)該第1干涉條紋進(jìn)行攝 像，而得到圖像數(shù)據(jù)。在所述第2干涉條紋取得步驟中，沿所述第2干涉計(jì)的第2測(cè)定光軸將第2測(cè)定 光照射到所述第2被檢測(cè)面。利用該第2測(cè)定光的被該第2被檢測(cè)面反射的第2反射波面 和該第2干涉計(jì)的第2參照波面的光干涉而形成第2干涉條紋。對(duì)該第2干涉條紋進(jìn)行攝 像而得到圖像數(shù)據(jù)。在所述第1被檢測(cè)面形狀數(shù)據(jù)取得步驟中，對(duì)所述第1干涉條紋的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行 解析(解析)而求取所述第1被檢測(cè)面的形狀數(shù)據(jù)。在所述第2被檢測(cè)面形狀數(shù)據(jù)取得步 驟中，對(duì)所述第2干涉條紋的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行解析而求取所述第2被檢測(cè)面的形狀數(shù)據(jù)。所述第1曾盧尼克系數(shù)值計(jì)算步驟中，利用曾盧尼克多項(xiàng)式對(duì)所述第1被檢面的 形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行近似，并求取該曾盧尼克多項(xiàng)式的各項(xiàng)的系數(shù)的中、第1偏移量比例系數(shù)的 值和第1偏斜量比例系數(shù)的值。第1偏移量比例系數(shù)的值，是值所述第1被檢面中的、與和 所述第1測(cè)定光軸垂直的方向的偏移量成比例而發(fā)生變化。關(guān)于第1偏斜量比例系數(shù)的值， 值與第1被檢面的相對(duì)于所述第1測(cè)定光軸的偏斜量而成比例發(fā)生變化。在所述第2曾盧尼克系數(shù)值計(jì)算步驟中，利用曾盧尼克多項(xiàng)式對(duì)所述第2被檢面 的形狀數(shù)據(jù)近似。與所述第1曾盧尼克系數(shù)值計(jì)算步驟同樣，求取第2偏移量比例系數(shù)的 值以及第2偏斜量比例系數(shù)的值。所述第1偏移量·偏斜量計(jì)算步驟中，基于所述第1偏移量比例系數(shù)的值以及所 述第1偏斜量比例系數(shù)的值，而求取所述第1被檢面的相對(duì)于所述第1測(cè)定光軸的偏移量 以及偏斜量。同樣，在所述第2偏移量 偏斜量計(jì)算步驟中，求取所述第2被檢面相對(duì)于所 述第2測(cè)定光軸的偏移量以及偏斜量。在所述面錯(cuò)位量·面傾倒量計(jì)算步驟中，基于所述第1被檢面的偏移量以及偏斜 量、所述第2被檢面的偏移量以及偏斜量、所述第1干涉計(jì)以及所述第2干涉計(jì)的相對(duì)位置 關(guān)系的信息，而計(jì)算所述面錯(cuò)位量以及所述面傾倒量。在本發(fā)明的非球面體測(cè)定方法中，所述曾盧尼克多項(xiàng)式，是由極坐標(biāo)形式所表示 的4次以上的曾盧尼克多項(xiàng)式Ζ(Ρ，θ) (ρ是離開(kāi)極點(diǎn)的距離，θ是相對(duì)于極軸的偏角)。
所述第1偏移量比例系數(shù)和所述第2偏移量比例系數(shù)，是由下式(1)所表達(dá)的項(xiàng) 的系數(shù)4、下式(2)所表達(dá)的項(xiàng)的系數(shù)&、下式(3)所表達(dá)的項(xiàng)的系數(shù)4和下式(4)所表 達(dá)的項(xiàng)的系數(shù)Z7。所述第1偏斜量比例系數(shù)和所述第2偏斜量比例系數(shù)是該系數(shù)\和該 系數(shù)4。ρ cos θ…⑴ρ sin θ... (2)(3 P 2-2) P cos θ …(3)(3 P 2-2) P sin θ …⑷另外，本發(fā)明的非球面體測(cè)定裝置具有第1干涉計(jì)、與該第1干涉計(jì)相對(duì)位置關(guān)系 被特定的第2干涉計(jì)、第1被檢面形狀數(shù)據(jù)取得機(jī)構(gòu)、第2被檢面形狀數(shù)據(jù)取得機(jī)構(gòu)、第1 曾盧尼克系數(shù)值計(jì)算機(jī)構(gòu)、第2曾盧尼克系數(shù)值計(jì)算機(jī)構(gòu)、第1偏移量/偏斜量計(jì)算機(jī)構(gòu)、 第2偏移量/偏斜量計(jì)算機(jī)構(gòu)、和面錯(cuò)位量/面傾倒量計(jì)算機(jī)構(gòu)。第1干涉計(jì)沿著第1測(cè)定光軸將第1測(cè)定光照射到所述第1被檢面，并得到利用 該第1測(cè)定光的被該第1被檢面反射的第1反射波面和第1參照波面的光干涉而形成的第 1干涉條紋的圖像數(shù)據(jù)。第2干涉計(jì)沿著第2測(cè)定光軸將第2測(cè)定光照射到所述第2被檢面，并得到利用 該第2測(cè)定光的被該第2被檢面反射的第2反射波面和第2參照波面的光干涉而形成的第 2干涉條紋的圖像數(shù)據(jù)。第1被檢面形狀數(shù)據(jù)取得機(jī)構(gòu)，對(duì)所述第1干涉條紋的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行解析而求得 所述第1被檢面的形狀數(shù)據(jù)。第2被檢面形狀數(shù)據(jù)取得機(jī)構(gòu)，對(duì)所述第2干涉條紋的圖像 數(shù)據(jù)進(jìn)行解析而求得所述第2被檢面的形狀數(shù)據(jù)。第1曾盧尼克系數(shù)值計(jì)算機(jī)構(gòu)利用曾盧尼克多項(xiàng)式對(duì)所述第1被檢面的形狀數(shù)據(jù) 進(jìn)行近似，而求取該曾盧尼克多項(xiàng)式的各項(xiàng)的系數(shù)中第1偏移量比例系數(shù)的值以及第1偏 斜量比例系數(shù)的值。第2曾盧尼克系數(shù)值計(jì)算機(jī)構(gòu)，利用曾盧尼克多項(xiàng)式對(duì)所述第2被檢 面的形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行近似，而求取第2偏移量比例系數(shù)的值以及第2偏斜量比例系數(shù)的值。第1偏移量/偏斜量計(jì)算機(jī)構(gòu)基于所述第1偏移量比例系數(shù)的值以及所述第1偏 斜量比例系數(shù)的值，對(duì)所述第1被檢面相對(duì)于所述第1測(cè)定光軸的偏移量以及偏斜量進(jìn)行 求取。第2偏移量/偏斜量計(jì)算機(jī)構(gòu)，與第1偏移量/偏斜量計(jì)算機(jī)構(gòu)同樣，對(duì)所述第2被 檢面相對(duì)于所述第2測(cè)定光軸的偏移量以及偏斜量進(jìn)行求取。面錯(cuò)位量/面傾倒量計(jì)算機(jī)構(gòu)，基于所述第1被檢面的偏移量以及偏斜量和所述 第2被檢面的偏移量以及偏斜量、所述第1干涉計(jì)以及所述第2干涉計(jì)的相對(duì)位置關(guān)系的 信息，對(duì)所述面錯(cuò)位量以及所述面傾倒量進(jìn)行計(jì)算。在本發(fā)明中，在將第2透鏡面做成球面的情況下，針對(duì)該第2透鏡面，產(chǎn)生相對(duì)于第 2測(cè)定光軸的偏移量，而不產(chǎn)生偏斜量。因此，上述的第2偏移量/偏斜量計(jì)算步驟以及第2 偏移量/偏斜量計(jì)算機(jī)構(gòu)中的第2被檢面的偏斜量的計(jì)算時(shí)，設(shè)該偏斜量為零而進(jìn)行計(jì)算。所述第1和第2干涉計(jì)具有干涉光學(xué)系、干涉條紋攝像系。所述干涉光學(xué)系統(tǒng)，具 有光源部，其輸出高可干涉性的光束；束徑放大透鏡，其對(duì)來(lái)自所述光源部的輸出光的束 徑進(jìn)行放大；光束分路光學(xué)元件，其將來(lái)自所述束徑放大透鏡的光束，沿測(cè)定光軸向所述非 球面體反射；校準(zhǔn)透鏡，其對(duì)來(lái)自所述光束分路光學(xué)元件的光束進(jìn)行校準(zhǔn)；平面基準(zhǔn)板；以及物鏡。所述平面基準(zhǔn)板具有相互平行的第1和第2基準(zhǔn)平面，并在位于所述非球面體側(cè) 的所述第2基準(zhǔn)平面中使來(lái)自所述校準(zhǔn)透鏡的平面波的一部分再返回反射而作為參照光， 使其余部分沿所述測(cè)定光軸而透過(guò)。所述物鏡，將透過(guò)所述平面基準(zhǔn)板后的光束，變換為由 球面波構(gòu)成的測(cè)定光，并照射到所述非球面體的被檢測(cè)面的中心部。來(lái)自所述被檢測(cè)面的 反射光與所述參照光干涉而形成干涉光。所述平面基準(zhǔn)板所述平面基準(zhǔn)板被保持在備有壓電元件的邊緣掃描適配器，并在 測(cè)量時(shí)能夠沿第1測(cè)定光軸L1方向移動(dòng)。另外，所述干涉條紋攝像系具備對(duì)所述干涉光 進(jìn)行聚光的成像透鏡；對(duì)由所述成像透鏡所成像的干涉條紋進(jìn)行攝像的二維圖像傳感器。本發(fā)明的非球面體測(cè)定方法以及裝置，基于成為來(lái)自測(cè)定對(duì)象的非球面體所具有 2個(gè)的被檢面(第1被檢面以及第2被檢面)的反射波面而形成的干涉條紋，而求取2個(gè)的 被檢面的形狀數(shù)據(jù)，并基于該形狀數(shù)據(jù)，測(cè)定2個(gè)的被檢面的相對(duì)的面錯(cuò)位量以及面傾倒 量。因此，與基于透過(guò)波面測(cè)定的以往技術(shù)不同，不受非球面體的內(nèi)部折射率分布的影響。 另外，本發(fā)明的方法和裝置，即使在非球面體不透過(guò)干涉計(jì)的測(cè)定光的情況下，也能夠?qū)γ?錯(cuò)位量以及面傾倒量進(jìn)行測(cè)定。


圖1是本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的非球面體測(cè)定裝置的概略圖。圖2是圖1所示的非球面體測(cè)定裝置的光學(xué)系統(tǒng)的概略圖。圖3是表示圖1所示的解析控制部的構(gòu)成的方框圖。圖4是表示作為測(cè)定對(duì)象的非球面透鏡的構(gòu)成的剖面圖。圖5是表示第1測(cè)定坐標(biāo)系和第2測(cè)定坐標(biāo)系的相對(duì)位置關(guān)系的圖。圖6是表示模擬第1干涉條紋圖像的圖。圖7是表示模擬第2干涉條紋圖像的圖。圖8是表示針對(duì)模擬第1透鏡面的系數(shù)\的偏斜靈敏度的圖。圖9是表示針對(duì)模擬第2透鏡面的系數(shù)\的偏斜靈敏度的圖。圖10是表示針對(duì)模擬第1透鏡面的系數(shù)\的偏移靈敏度的圖。圖11是表示針對(duì)模擬第2透鏡面的系數(shù)\的偏移靈敏度的圖。圖12是表示針對(duì)模擬第1透鏡面的系數(shù)&的偏移靈敏度的圖。圖13是表示針對(duì)模擬第1透鏡面的系數(shù)&的偏移靈敏度的圖。圖14是表示針對(duì)模擬第1透鏡面的偏移量的計(jì)算誤差的圖。圖15是表示針對(duì)模擬第2透鏡面的偏移量的計(jì)算誤差的圖。圖16是針對(duì)模擬第1透鏡面的偏斜量的計(jì)算誤差。圖17是表示針對(duì)模擬第1透鏡面的偏斜量的計(jì)算誤差的圖。
具體實(shí)施例方式首先，參照?qǐng)D4，對(duì)作為測(cè)定對(duì)象的非球面透鏡9的構(gòu)成進(jìn)行說(shuō)明。非球面透鏡9， 設(shè)計(jì)上，具有由以第1旋轉(zhuǎn)軸A1為中心的旋轉(zhuǎn)非球面構(gòu)成的第1透鏡面91 (與第1被檢 測(cè)面相當(dāng))；由以第2旋轉(zhuǎn)軸A2為中心的旋轉(zhuǎn)非球面所構(gòu)成的第2透鏡面92 (與第2被檢 測(cè)面相當(dāng))；作為圓柱外表面的外周面93。
第1透鏡面91的中心點(diǎn)P1是第1透鏡面91和第1旋轉(zhuǎn)軸A1的交點(diǎn)，作為該中心 點(diǎn)P1的法曲率(法曲率)關(guān)于與第1透鏡面91相切(接t 3 )的所有切線(接線)的方 向成為相同的臍點(diǎn)(臍點(diǎn))而被設(shè)計(jì)。同樣，第2透鏡面92的中心點(diǎn)P2，是第2透鏡面92 和第2旋轉(zhuǎn)軸A2的交點(diǎn)，作為臍點(diǎn)而被設(shè)計(jì)。上述的第1旋轉(zhuǎn)軸A1以及第2旋轉(zhuǎn)軸A2,以存在于一根直線上的方式，以一致的 狀態(tài)被設(shè)計(jì)，但是由于制造誤差等，通常存在產(chǎn)生這些成為不一致的狀態(tài)的面錯(cuò)位以及面 傾倒的情況。在圖中，對(duì)第1旋轉(zhuǎn)軸A1和第2旋轉(zhuǎn)軸A2的錯(cuò)位量較大地進(jìn)行了表現(xiàn)，但是 通常光的波長(zhǎng)是量級(jí)(力一夕'一)微小的值。另外，在本實(shí)施方式中，以如下方式對(duì)面錯(cuò)位 量以及面傾倒量進(jìn)行定義。面錯(cuò)位量設(shè)定與第1旋轉(zhuǎn)軸A1或第2旋轉(zhuǎn)軸A2垂直的假想平面，把將存在第1 透鏡面91的中心的第1中心點(diǎn)P1 (第1透鏡面91和第1旋轉(zhuǎn)軸A1的交點(diǎn))和存在于第2 透鏡面92的中心的第2中心點(diǎn)P2 (第2透鏡面92和第2旋轉(zhuǎn)軸A2的交點(diǎn))投影在該假想 平面時(shí)的該假想平面上的第1中心點(diǎn)P1和第2中心點(diǎn)P2的各投影點(diǎn)相互間的距離設(shè)為面 錯(cuò)位量。另外，也可以在假想平面上設(shè)定正交坐標(biāo)系，將面錯(cuò)位量分(分K石)為各坐標(biāo)軸 方向的成分。面傾倒量將第1旋轉(zhuǎn)軸A1和第2旋轉(zhuǎn)軸A2所成的角度(兩者不相交的情況下為 第1旋轉(zhuǎn)軸A1的方向矢量( 々卜 > )和第2旋轉(zhuǎn)軸A2的方向矢量所成的角度)設(shè)為面 傾倒量。另外，也可以在假想平面上設(shè)定正交坐標(biāo)系，而將面傾倒量分為各坐標(biāo)軸方向的成 分。接下來(lái)，對(duì)圖1所示的非球面體測(cè)定裝置進(jìn)行說(shuō)明。該非球面體測(cè)定裝置，是對(duì)非 球面透鏡9的面錯(cuò)位量以及面傾倒量進(jìn)行測(cè)定并解析的裝置，具備配置在非球面透鏡9的 第1透鏡面91側(cè)的第1干涉計(jì)IA ；配置在第2透鏡面92側(cè)的第2干涉計(jì)IB ；載置于光學(xué) 平臺(tái)(定盤)2上的被檢測(cè)體對(duì)準(zhǔn)(7，O >卜)部3 ;進(jìn)行第丨干涉計(jì)1A的位置調(diào)整 的第1干涉計(jì)位置調(diào)整部4A ；進(jìn)行第2干涉計(jì)IB的位置調(diào)整的第2干涉計(jì)位置調(diào)整部4B ； 進(jìn)行非球面透鏡9的面錯(cuò)位量以及面傾倒量的測(cè)定解析等的控制解析部5。上述第1干涉計(jì)1A，如圖2所示那樣，具有第1干涉光學(xué)系統(tǒng)10A、第1干涉條紋 攝像系統(tǒng)20A以及第1對(duì)準(zhǔn)攝像系統(tǒng)25A。第1干涉光學(xué)系統(tǒng)統(tǒng)IOA采用斐索(” A '一、 型的光學(xué)系統(tǒng)配置，由如下部分構(gòu)成輸出高可干涉性的光束的光源部IlA ；對(duì)來(lái)自該光源 部IlA的輸出光的束徑進(jìn)行放大的束徑放大透鏡12A ；對(duì)來(lái)自該束徑放大透鏡12A的光束 向圖中右方反射的光束分路(分岐)光學(xué)元件13A ；對(duì)來(lái)自該光束分路光學(xué)元件13A的光束 進(jìn)行校準(zhǔn)的校準(zhǔn)透鏡14A ；平面基準(zhǔn)板15A ；以及物鏡(対物透鏡)ISA0平面基準(zhǔn)板15A，在 參照基準(zhǔn)平面15A a對(duì)來(lái)自校準(zhǔn)透鏡14A的平面波的一部分進(jìn)行再返回反射而作為第1參 照光。另外，平面波的其余部分，沿著第1測(cè)定光軸L1，而透過(guò)平面基準(zhǔn)板15A。物鏡18A， 將透過(guò)平面基準(zhǔn)板15A后的光束，變換為由球面波構(gòu)成的第1測(cè)定光，并照射到第1透鏡面 91的中心部(包含上述的第1中心點(diǎn)P1的區(qū)域)。來(lái)自該第1透鏡面91的反射光與第1 參照光干涉而得到第1干涉光。另外，上述平面基準(zhǔn)板15A，被保持在具有壓電(C - y )元件16A的邊緣掃描適 配器(7 1J y ^^ 7 9 ) 17A,實(shí)施邊緣掃描(7 'J m wy、測(cè)量等時(shí)在 第1測(cè)定光軸L1方向微動(dòng)。另外，上述物鏡18A，構(gòu)成為能夠從第1測(cè)定光軸L1上退避。
上述第1干涉條紋攝像系統(tǒng)20A，是非球面透鏡9 (第1透鏡面91)的測(cè)定時(shí)進(jìn)行 攝像的機(jī)構(gòu)，具備對(duì)透過(guò)光束分路光學(xué)元件13A、21A，而向左方行進(jìn)的第1干涉光進(jìn)行聚 光的成像透鏡22A ；具有由(XD、CMOS等構(gòu)成的2維圖像傳感器24A的攝像照相機(jī)23A。該 攝像照相機(jī)23A，利用成像透鏡22A而取得在2維圖像傳感器24A上形成的干涉條紋(第1 干涉條紋)的圖像數(shù)據(jù)。上述對(duì)準(zhǔn)攝像系統(tǒng)25A，在進(jìn)行第1干涉計(jì)IA和第2干涉計(jì)IB的相對(duì)的對(duì)準(zhǔn)調(diào)整 等時(shí)進(jìn)行攝像。該對(duì)準(zhǔn)攝像系統(tǒng)25A，具備利用光束分路光學(xué)元件21A，對(duì)反射到圖中下方 的光束進(jìn)行聚光的成像透鏡26A ；以及具有由(XD、CM0S等構(gòu)成的2維圖像傳感器28A的攝 像照相機(jī)27A。上述第2干涉計(jì)1B，具有與上述第1干涉計(jì)IA相同的構(gòu)成，因此僅附加符號(hào)而省 略詳細(xì)的說(shuō)明。上述被檢測(cè)體對(duì)準(zhǔn)部3，如圖1所示那樣，具有對(duì)非球面透鏡9進(jìn)行保持的保持 臺(tái)31 ；進(jìn)行非球面透鏡9的傾斜調(diào)整的透鏡傾斜調(diào)整臺(tái)32 ；進(jìn)行向圖中左右方向以及與紙 面垂直的方向的位置調(diào)整的透鏡位置調(diào)整臺(tái)33。該透鏡傾斜調(diào)整，對(duì)保持于保持臺(tái)31上的 非球面透鏡9的相對(duì)于第1測(cè)定光軸L1以及第2測(cè)定光軸L2的傾斜進(jìn)行調(diào)整。同樣，透鏡 位置調(diào)整，對(duì)保持在保持臺(tái)31上的非球面透鏡9的相對(duì)于第1測(cè)定光軸L1以及第2測(cè)定 光軸L2的位置進(jìn)行調(diào)整。上述第1干涉計(jì)位置調(diào)整部4A，如圖1所示那樣，具備使第1干涉計(jì)IA在圖中 上下方向可移動(dòng)地進(jìn)行保持的第IZ臺(tái)41A ；通過(guò)該第IZ臺(tái)41A而將第1干涉計(jì)IA沿圖中 左右方向以及與紙面垂直的方向進(jìn)行移動(dòng)的第IXY臺(tái)42A ；通過(guò)該第IXY臺(tái)42A以及該第 IZ臺(tái)41A而進(jìn)行第1干涉計(jì)IA的傾斜調(diào)整的第1干涉計(jì)傾斜調(diào)整臺(tái)43A。同樣，上述第2干涉計(jì)位置調(diào)整部4B，具有在圖中上下方向?qū)Φ?干涉計(jì)IB可 移動(dòng)地進(jìn)行保持的第2Z臺(tái)41B ；通過(guò)該第2Z臺(tái)41B使第2干涉計(jì)IB在圖中左右方向以及 與紙面垂直的方向移動(dòng)的第2XY臺(tái)42B ；通過(guò)該第2XY臺(tái)42B以及該第2Z臺(tái)41B進(jìn)行第2 干涉計(jì)IB的傾斜調(diào)整的第2干涉計(jì)傾斜調(diào)整臺(tái)43B。另外，上述控制解析部5，對(duì)第1透鏡面91以及第2透鏡面92的各中心部的形狀 數(shù)據(jù)(第1被檢測(cè)面形狀數(shù)據(jù)以及第2被檢測(cè)面形狀數(shù)據(jù))進(jìn)行求取，并由對(duì)上述的被檢 測(cè)體對(duì)準(zhǔn)部3、第1干涉計(jì)位置調(diào)整部4A以及第2干涉計(jì)位置調(diào)整部4B的各臺(tái)的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行 控制的計(jì)算機(jī)裝置等構(gòu)成。如圖3所示那樣，該計(jì)算機(jī)裝置的CPU，利用計(jì)算機(jī)程序，作為第 1被檢測(cè)面形狀數(shù)據(jù)取得機(jī)構(gòu)51A、第2被檢測(cè)面形狀數(shù)據(jù)取得機(jī)構(gòu)51B、第1曾盧尼克(, - > 二 * )系統(tǒng)數(shù)值計(jì)算機(jī)構(gòu)52A、第2曾盧尼克系數(shù)值計(jì)算機(jī)構(gòu)52B、第1偏移量/偏斜 量計(jì)算機(jī)構(gòu)53A、第2偏移量/偏斜量計(jì)算機(jī)構(gòu)53B、以及面錯(cuò)位量/面傾倒量計(jì)算機(jī)構(gòu)M 而發(fā)揮功能。上述第1被檢測(cè)面形狀數(shù)據(jù)取得機(jī)構(gòu)51A，基于上述第1干涉條紋的圖像數(shù)據(jù)，在 第1干涉計(jì)IA中設(shè)定的第1測(cè)定坐標(biāo)系中，對(duì)第1被檢測(cè)面形狀數(shù)據(jù)(第1透鏡面91的 中心部的形狀數(shù)據(jù))進(jìn)行求取。上述第2被檢測(cè)面形狀數(shù)據(jù)取得機(jī)構(gòu)51B，基于上述第2干涉條紋的圖像數(shù)據(jù)，在 第2干涉計(jì)IB中設(shè)定的第2測(cè)定坐標(biāo)系中，對(duì)第2被檢測(cè)面形狀數(shù)據(jù)(第2透鏡面92的 中心部的形狀數(shù)據(jù))進(jìn)行求取。
上述第1曾盧尼克系數(shù)值計(jì)算機(jī)構(gòu)52A，利用曾盧尼克多項(xiàng)式對(duì)上述第1被檢測(cè) 面形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行近似，并在該曾盧尼克多項(xiàng)式的各項(xiàng)的系數(shù)中，求取針對(duì)第1透鏡面91的 第1偏移量比例系數(shù)的值和第1偏斜量比例系數(shù)的值。關(guān)于第1偏移量比例系數(shù)的值，其 值與和上述第1測(cè)定光軸L1垂直的方向的偏移量成比例而發(fā)生變化。關(guān)于第1偏斜量比 例系數(shù)的值，其值與相對(duì)于第1測(cè)定光軸L1的偏斜量成比例而發(fā)生變化。上述第2曾盧尼克系數(shù)值計(jì)算機(jī)構(gòu)52B，利用曾盧尼克多項(xiàng)式對(duì)上述第2被檢測(cè)面 形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行近似，并對(duì)第2透鏡面92的第2偏移量比例系數(shù)的值以及第2偏斜量比例系 數(shù)的值進(jìn)行求取。上述第1偏移量/偏斜量計(jì)算機(jī)構(gòu)53A，基于上述第1曾盧尼克系數(shù)值計(jì)算機(jī)構(gòu) 52A中求取的第1偏移量比例系數(shù)的值以及第1偏斜量比例系數(shù)的值，對(duì)第1透鏡面91相 對(duì)于第1測(cè)定光軸L1的偏移量以及偏斜量進(jìn)行求取。上述第2偏移量/偏斜量計(jì)算機(jī)構(gòu)53A，基于第2偏移量比例系數(shù)的值以及第2偏 斜量比例系數(shù)的值，對(duì)第2透鏡面92相對(duì)于第2測(cè)定光軸L2的偏移量以及偏斜量進(jìn)行求 取。上述面錯(cuò)位量/面傾倒量計(jì)算機(jī)構(gòu)M，基于上述第1偏移量/偏斜量計(jì)算機(jī)構(gòu)53A 中求取的第1偏移量和第1偏斜量、上述第2偏移量/偏斜量計(jì)算機(jī)構(gòu)53B中求取的第2 偏移量和第2偏斜量、上述第1干涉計(jì)IA和上述第2干涉計(jì)IB的相對(duì)位置關(guān)系(上述第1 測(cè)定坐標(biāo)系和上述第2測(cè)定坐標(biāo)系的相對(duì)位置關(guān)系)的信息，對(duì)面錯(cuò)位量和面傾倒量進(jìn)行計(jì)算。接下來(lái)，對(duì)前述的非球面體測(cè)定裝置的作用(非球面體測(cè)定方法)進(jìn)行說(shuō)明。(1)最初，進(jìn)行第1干涉計(jì)IA和第2干涉計(jì)IB的相對(duì)的對(duì)準(zhǔn)調(diào)整。該對(duì)準(zhǔn)調(diào)整， 是用于使第1干涉計(jì)IA的第1測(cè)定光軸L1和第2干涉計(jì)IB的第2測(cè)定光軸L2 —致的調(diào) 整，操作員使用第1干涉計(jì)位置調(diào)整部4A和第2干涉計(jì)位置調(diào)整部4B進(jìn)行手動(dòng)操作。其 順序?yàn)橐韵?lt;a>使第1干涉計(jì)IA的物鏡18A和第2干涉計(jì)IB的物鏡18B，相對(duì)于對(duì)應(yīng)的第1 測(cè)定光軸L1或第2測(cè)定光軸L2垂直移動(dòng)，并從測(cè)定光軸L1上和第2測(cè)定光軸L2上分別退 避。接下來(lái)，將具有平行的2個(gè)光學(xué)平面(光學(xué)平板(才4力，7卜))的平行平 板工具(治具)(圖示略)配置于第1干涉計(jì)IA和第2干涉計(jì)IB之間(也可以將平行平 板工具保持于保持臺(tái)31)。另外，該配置時(shí)，以平行平板工具的2個(gè)的光學(xué)平面相對(duì)于第1 測(cè)定光軸L1和第2測(cè)定光軸L2盡可能垂直的方式進(jìn)行粗調(diào)整。<b>從第1干涉計(jì)IA向平行平板工具的一方面的光學(xué)平面(第1干涉計(jì)IA側(cè)的 光學(xué)平面)照射平行光束。利用對(duì)準(zhǔn)攝像系25A的攝像照相機(jī)27A，對(duì)由通過(guò)該一方面的光 學(xué)平面所反射的反射光所形成的束斑(卜)像和由來(lái)自參照基準(zhǔn)平面15A a的反射 光所形成的束斑像進(jìn)行攝像。使用第1干涉計(jì)傾斜調(diào)整臺(tái)43A，對(duì)第1干涉計(jì)IA的傾斜進(jìn) 行調(diào)整，以便使這些2個(gè)的束斑像相互重疊。利用該傾斜調(diào)整，第1干涉計(jì)IA的第1測(cè)定 光軸L1相對(duì)于平行平板工具的一方的光學(xué)平面垂直。另外，也可以替代這種手法，利用由 攝像照相機(jī)23A對(duì)由一方的光學(xué)平面所反射的反射光和來(lái)自參照基準(zhǔn)平面15A a的反射光 所形成的干涉條紋進(jìn)行攝像，以該干涉條紋成為零(3 > )條紋狀態(tài)的方式進(jìn)行第1干涉 計(jì)IA的傾斜調(diào)整。
11
<c>同樣，從第2干涉計(jì)IB向平行平板工具的另一方的光學(xué)平面(第2干涉計(jì)IB 側(cè)的光學(xué)平面)照射平行光束。通過(guò)對(duì)準(zhǔn)攝像系統(tǒng)25B的攝像照相機(jī)27B，對(duì)由利用該另一 方的光學(xué)平面所反射的反射光所形成的束斑像和由來(lái)自參照基準(zhǔn)平面15Ba的反射光所形 成的束斑像，進(jìn)行攝像。以這些2個(gè)的束斑像相互重疊的方式，使用第2干涉計(jì)傾斜調(diào)整臺(tái) 43B，對(duì)第2干涉計(jì)IB的傾斜進(jìn)行調(diào)整。利用該傾斜調(diào)整，第2干涉計(jì)IB的測(cè)定光軸L2相 對(duì)于平行平板工具的另一方面的光學(xué)平面為垂直。作為結(jié)果，第1測(cè)定光軸L1和第2測(cè)定 光軸L2相互平行。另外，如前述那樣，也可以形成干涉條紋，并按照該干涉條紋成為零條紋 狀態(tài)的方式進(jìn)行第2干涉計(jì)IB的傾斜調(diào)整。<d>也可以替代上述平行平板工具，而在第1干涉計(jì)IA和第2干涉計(jì)IB之間，配 置光學(xué)上視為正球(真球)的正球工具(圖示略)。<e>從第1干涉計(jì)IA向正球工具照射平面波，通過(guò)第1干涉條紋攝像系統(tǒng)20A的 攝像照相機(jī)23A，對(duì)由從該正球工具反射的反射光和來(lái)自參照基準(zhǔn)平面15Aa的反射光形成 的干涉條紋(同心的環(huán)狀)進(jìn)行攝像。以第1測(cè)定光軸L1位于該干涉條紋的中心的方式， 使用第IZ臺(tái)41A和第IXY臺(tái)42A，對(duì)第1干涉計(jì)IA的位置進(jìn)行調(diào)整。<f>同樣，從第2干涉計(jì)IB向正球工具照射平面波，而形成干涉條紋(成為同心的 環(huán)狀)，并利用第2干涉條紋攝像系統(tǒng)20B的攝像照相機(jī)2 對(duì)此進(jìn)行攝像。以第2測(cè)定 光軸L2位于該干涉條紋的中心的方式，使用第2Z臺(tái)41B和第2XY臺(tái)42B，對(duì)第2干涉計(jì)IB 的位置進(jìn)行調(diào)整。利用該位置調(diào)整，使第1測(cè)定光軸L1和第2測(cè)定光軸L2相互一致。另外，即使進(jìn)行這種對(duì)準(zhǔn)調(diào)整，有時(shí)因?yàn)楦髋_(tái)的機(jī)械的精度等，也不能夠使第1干 涉計(jì)IA的第1測(cè)定光軸L1和第2干涉計(jì)IB的第2測(cè)定光軸L2完全地一致。在這種情況 下，求取第1測(cè)定光軸L1和第2測(cè)定光軸L2的相對(duì)的位置、傾斜的錯(cuò)位量，并對(duì)它們的數(shù)據(jù) 進(jìn)行存儲(chǔ)。(2)接下來(lái)，去掉上述正球工具，將第1干涉計(jì)IA的物鏡18A和第2干涉計(jì)IB的 物鏡18B分別設(shè)置在第1測(cè)定光軸L1上和第2測(cè)定光軸L2上。并且，將非球面透鏡9保持 在保持臺(tái)31，而進(jìn)行非球面透鏡9相對(duì)于第1干涉計(jì)IA和第2干涉計(jì)IB的對(duì)準(zhǔn)調(diào)整。該 對(duì)準(zhǔn)調(diào)整，用于使上述的第1中心點(diǎn)P1和第2中心點(diǎn)P2分別位于第1干涉計(jì)IA的第1測(cè) 定光軸L1的近傍，和第2干涉計(jì)IB的第2測(cè)定光軸L2的近傍。操作者，使用透鏡傾斜調(diào)整 臺(tái)32和透鏡傾斜調(diào)整臺(tái)33，利用手動(dòng)操作進(jìn)行。(3)接下來(lái)，從第1干涉計(jì)IA向第1透鏡面91的中心部照射第1測(cè)定光，并通過(guò) 攝像照相機(jī)23A，對(duì)利用來(lái)自該第1測(cè)定光的第1透鏡面91的返回(戻>9 )光和第1參照 光的光干涉所形成的第1干涉條紋的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行攝像(第1干涉條紋取得步驟)。(4)同樣，從第2干涉計(jì)1B，向第2透鏡面92的中心部照射第2測(cè)定光，并利用攝 像照相機(jī)2 對(duì)來(lái)自該第2測(cè)定光的第2透鏡面92的返回光和第2參照光的光干涉所形 成的第2干涉條紋的圖像數(shù)據(jù)，進(jìn)行攝像(第2干涉條紋取得步驟)。(5)接下來(lái)，對(duì)上述第1干涉條紋的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行解析(可以使用一般的條紋解析 法)，在第1干涉計(jì)IA中設(shè)定的第1測(cè)定坐標(biāo)系中，對(duì)第1被檢測(cè)面形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行求取(第 1被檢測(cè)面形狀數(shù)據(jù)取得步驟)。在圖3所示的第1被檢測(cè)面形狀數(shù)據(jù)取得機(jī)構(gòu)51A中進(jìn) 行該處理。(6)同樣，對(duì)上述第2干涉條紋的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，并在第2干涉計(jì)IB中設(shè)定的第2測(cè)定坐標(biāo)系中，對(duì)第2被檢測(cè)面形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行求取(第2被檢測(cè)面形狀數(shù)據(jù)取得步 驟)。該處理，在圖3所示的第2形狀數(shù)據(jù)取得機(jī)構(gòu)51B中進(jìn)行。這里，對(duì)上述的第1測(cè)定坐標(biāo)系和第2測(cè)定坐標(biāo)系進(jìn)行說(shuō)明。如圖5所示那樣，第 1測(cè)定坐標(biāo)系，是具有相互正交的X軸、Y軸、Z軸的右手系的3維正交坐標(biāo)系，并以Z軸與 第1干涉計(jì)IA的第1測(cè)定光軸L1 一致的方式被設(shè)定。一方面，第2測(cè)定坐標(biāo)系，是具有相 互正交的U軸、V軸、W軸的右手系的3維正交坐標(biāo)系，并以W軸與第2干涉計(jì)IB的第2測(cè) 定光軸L2—致的方式被設(shè)定。另外，第1測(cè)定坐標(biāo)系和第2測(cè)定坐標(biāo)系的相對(duì)的位置關(guān)系， 在以第1測(cè)定光軸L1和第2測(cè)定光軸L2完全一致的方式被對(duì)準(zhǔn)調(diào)整的情況下，以Z軸和W 軸在同一直線上相互位于相同朝向的方式，X軸和U軸和Y軸和V軸分別相互平行而成為 相同朝向的方式被設(shè)定。另外，第1測(cè)定光軸L1和第2測(cè)定光軸L2不相互一致，在這些之 間產(chǎn)生相對(duì)錯(cuò)位的情況下，與此相對(duì)應(yīng)，產(chǎn)生第1測(cè)定坐標(biāo)系和第2測(cè)定坐標(biāo)系的相對(duì)位置 關(guān)系的錯(cuò)位。也即，在存在第1測(cè)定光軸L1和第2測(cè)定光軸L2的相對(duì)錯(cuò)位的情況下，這些 的錯(cuò)位量在上述(1)的順序中，作為第1干涉計(jì)IA和第2干涉計(jì)IB的相對(duì)位置信息而被 求取?；诖?，第1測(cè)定坐標(biāo)系和第2測(cè)定坐標(biāo)系和的相對(duì)位置關(guān)系被特定，并且被存儲(chǔ)。(7)接下來(lái)，利用曾盧尼克多項(xiàng)式對(duì)上述第1被檢測(cè)面形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行近似，在該曾 盧尼克多項(xiàng)式的各項(xiàng)的系數(shù)中，對(duì)第1透鏡面91求出第1偏移量比例系數(shù)的值和第1偏斜 量比例系數(shù)的值(第1曾盧尼克系數(shù)值計(jì)算步驟)。該處理，在圖3所示的第1曾盧尼克系 數(shù)值計(jì)算機(jī)構(gòu)52A中進(jìn)行。(8)同樣，利用曾盧尼克多項(xiàng)式對(duì)上述第2被檢測(cè)面形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行近似，在該曾盧 尼克多項(xiàng)式的各項(xiàng)的系數(shù)中，針對(duì)第2透鏡面92，求出第2偏移量比例系數(shù)的值和第2偏斜 量比例系數(shù)的值(第2曾盧尼克系數(shù)值計(jì)算步驟)。該處理，在圖3所示的第2曾盧尼克系 數(shù)值計(jì)算機(jī)構(gòu)52B中進(jìn)行。另外，在本實(shí)施方式中，作為曾盧尼克多項(xiàng)式，使用極坐標(biāo)形式所表達(dá)的10次的 曾盧尼克多項(xiàng)式z( P，θ) (ρ為離開(kāi)極點(diǎn)(極)的距離，θ是相對(duì)于極軸(始線)的偏 角)(在下式(A)中，全部為35個(gè)的某項(xiàng)中表示直到4次的9個(gè)項(xiàng)。&為常數(shù)項(xiàng))。 Z ( P，θ ) = Zo+Zi P cos θ +Z2 ρ sin θ +Z3 (2 P 2_1)+Z4 P 2Cos 2 θ +Z5 ρ 2Sin 2 θ+Z6 (3 P 2-2) P cos θ +Z7 (3 P 2~2) P sin θ+Z8 (6 P 4-6 P 2+1)......(A)另外，作為上述的第1偏移量比例系數(shù)和第2偏移量比例系數(shù)，使用由上式㈧所 表示的曾盧尼克多項(xiàng)式的第2項(xiàng)的系數(shù)4、第3項(xiàng)的系數(shù)4、第5項(xiàng)的系數(shù)4和第6項(xiàng)的 系數(shù)Z7,作為上述的第1偏斜量比例系數(shù)和第2偏斜量比例系數(shù)，使用第2項(xiàng)的系數(shù)Z1和 第3項(xiàng)的系數(shù)&。也即，在上述第1曾盧尼克系數(shù)值計(jì)算步驟中，利用上述曾盧尼克多項(xiàng)式對(duì)上述 第1被檢測(cè)面形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行近似，并將此時(shí)的系數(shù)ZpZyZpZ7的各值作為第1偏移量比例 系數(shù)值而求取，并將系數(shù)W的各值作為第ι偏斜量比例系數(shù)值而求取。同樣，在上述第2曾盧尼克系數(shù)值計(jì)算步驟中，利用上述曾盧尼克多項(xiàng)式上述對(duì) 第2被檢測(cè)面形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行近似，并將此時(shí)的系數(shù)W、!^τ 的各值作為第2偏移量比例 系數(shù)值而求取，并且將系數(shù)W的各值作為第2偏斜量比例系數(shù)值而求取。
(9)接下來(lái)，基于上述第1曾盧尼克系數(shù)值計(jì)算步驟中所求得的系數(shù)ZpAJp Z7 的各值，而將相對(duì)于第1測(cè)定光軸L1的第1透鏡面91的偏移量和偏斜量的各值，在上述第 1測(cè)定坐標(biāo)系中進(jìn)行求取(第1偏移量/偏斜量計(jì)算步驟)。該處理，在圖3所示的第1偏 移量/偏斜量計(jì)算機(jī)構(gòu)53A中，使用下式( (8)而進(jìn)行。sx = Z6(1_s,t)/a6(1_s)· · · (5)Sy = Z7(1_s,t)/a7(1_s)- - - (6)tx = (Z1(1_sjt)-a1(1_s) · s x) /a1(1_t) ... (7)tY = (Z2(1_s,t)-a2(1_s) · s x) /a2(1_t) ... (8)這里，％和sY，表示相對(duì)于第1測(cè)定光軸Ll的第1透鏡面91的X軸方向(X方向) 和Y軸方向(Y方向)的各偏移量。tx和、表示相對(duì)于第1測(cè)定光軸L1的第1透鏡面91 的X軸方向和Y軸方向的各偏斜量。另外，Z1(1_s ，t)，Z2 (l_s, t)，Z6(1—s，t)禾口 Z7(1—s，t)， 表示在第1 曾盧尼克系數(shù)值計(jì)算步驟中求取的系數(shù)&、Z2、&和Z7的各值。此外，a1(1_s), a2(1_s), a1(1_t), a2(1_t), a6(1_s)和a7a_s)，表示在后述的計(jì)算機(jī)仿真中求得的各比例常數(shù)。(10)同樣，基于在上述第2曾盧尼克系數(shù)值計(jì)算步驟中求得的系數(shù)4、22、26、27的 各值，在上述第2測(cè)定坐標(biāo)系中求取相對(duì)于第2測(cè)定光軸L2的第2透鏡面92的偏移量和 偏斜量(第2偏移量/偏斜量計(jì)算步驟)。該處理，在圖3所示的第2偏移量/偏斜量計(jì)算 機(jī)構(gòu)53B中，使用下式(9) (12)而進(jìn)行。Su = Z6(2_sjt)/a6(2_s)· · · (9)sv = Z7(2_s,t)/a7(2_s)...(10)tu = (Z1(2_s,t)-a1(2_s) · sx) /a1(2_t) · · · (11)tv = (Z2(1_s,t)-a2(2_s) · sx) /a2(2_t) ... (12)這里，Su和sv表示第2透鏡面92相對(duì)于第2測(cè)定光軸L2的U軸方向(U方向)和 V軸方向(V方向)的各偏移量。、和、，表示第2透鏡面92的U軸方向和V軸方向相對(duì)于 第2測(cè)定光軸L2的各偏斜量。另外，Z1(2_s,t)，Z2(2_s,t), Z6(2_s,t)和Z7(2_s,t)表示在第2曾盧尼 克系數(shù)值計(jì)算步驟中求取的系數(shù)Zp Z2, Z6和Z7的各值。此外，a 1 (2-s) ‘ a2(2-s)、ai(2-t)、a2(2-t)、 (2-s)、a7(2-s)，表示在后述的計(jì)算機(jī)仿真中求得的各比例常數(shù)。(11)接下來(lái)，基于在上述第1偏移量/偏斜量計(jì)算步驟中求得的各偏移量sx、sY 和各偏斜量tx、tY，上述第2偏移量/偏斜量計(jì)算步驟中求得的各偏移量Su、sv和各偏斜量 tu; tv，和上述順序(1)中求得的第1干涉計(jì)IA和第2干涉計(jì)IB的相對(duì)位置關(guān)系(第1測(cè) 定坐標(biāo)系和第2測(cè)定坐標(biāo)系和的相對(duì)位置關(guān)系)，對(duì)上述的面錯(cuò)位量和面傾倒量進(jìn)行計(jì)算 (面錯(cuò)位量/面傾倒量計(jì)算步驟)。該處理，在圖3所示的面錯(cuò)位量/面傾倒量計(jì)算機(jī)構(gòu)M 中，按照以下的順序進(jìn)行。<a>第2測(cè)定坐標(biāo)系，利用第1干涉計(jì)IA和第2干涉計(jì)IB的實(shí)際的相對(duì)位置關(guān)系 的影響，產(chǎn)生與第1測(cè)定坐標(biāo)系的相對(duì)的錯(cuò)位。該第2測(cè)定坐標(biāo)系，被校正為圖5所示的適 當(dāng)狀態(tài)(W軸位于和第1測(cè)定坐標(biāo)系的Z軸同一直線上相互相同方向，U軸和V軸成為與第 1測(cè)定坐標(biāo)系的X軸和Y軸分別相互平行且相同朝向的狀態(tài))。<b>接下來(lái)，將校正前的第2測(cè)定坐標(biāo)系中求得的各偏移量Su、sv和各偏斜量t 、 tv，校正為校正后的第2測(cè)定坐標(biāo)系中的各偏移量、s/和各偏斜量t/、t/。<c>并且，將第1測(cè)定坐標(biāo)系中的偏移量％和sY和校正后的第2測(cè)定坐標(biāo)系中的各偏移量和S/的各自的差(Sx-%'，Sy-Sv)，作為第1透鏡面91和第2透鏡面92的 X軸方向和Y軸方向的各面錯(cuò)位量而計(jì)算。<d>同樣，將第1測(cè)定坐標(biāo)系中的偏斜量、和、與校正后的第2測(cè)定坐標(biāo)系中的 各偏斜量t/和t/各自的差(tx-t/，tY-tv)，作為第1透鏡面91和第2透鏡面92的X 軸方向和Y軸方向的各面傾倒量而計(jì)算。這里，對(duì)于上述的計(jì)算機(jī)仿真，例示具體的數(shù)值而進(jìn)行說(shuō)明。在該計(jì)算機(jī)仿真中， 首先，基于第1透鏡面91和第2透鏡面92的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，將與第1透鏡面91對(duì)應(yīng)的模擬第 1透鏡面和與第2透鏡面92對(duì)應(yīng)的模擬第2透鏡面設(shè)定在計(jì)算機(jī)上。本實(shí)施方式中，將模 擬第1透鏡面和模擬第2透鏡面的非球面系數(shù)作為下述的表1所示的值。另外，非球面式， 使用下式(B)所表達(dá)的數(shù)據(jù)。表1
權(quán)利要求
1.一種非球面體測(cè)定方法，對(duì)具有作為旋轉(zhuǎn)非球面的第1被檢測(cè)面和作為旋轉(zhuǎn)非球面 或球面的第2被檢測(cè)面的非球面體，使用相互的相對(duì)位置關(guān)系被特定的第1干涉計(jì)和第2 干涉計(jì)而對(duì)該第1被檢測(cè)面和該第2被檢測(cè)面的相對(duì)的面錯(cuò)位量和面傾倒量進(jìn)行測(cè)定，其 特征在于，具有第1干涉條紋取得步驟，其中沿所述第1干涉計(jì)的第1測(cè)定光軸將第1測(cè)定光照射到 所述第1被檢測(cè)面，并取得利用該第1測(cè)定光的被該第1被檢測(cè)面反射的第1反射波面和 該第1干涉計(jì)的第1參照波面的光干涉而形成的第1干涉條紋的圖像數(shù)據(jù)；第2干涉條紋取得步驟，其中沿所述第2干涉計(jì)的第2測(cè)定光軸將第2測(cè)定光照射到 所述第2被檢測(cè)面，并取得利用該第2測(cè)定光的被該第2被檢測(cè)面反射的第2反射波面和 該第2干涉計(jì)的第2參照波面的光干涉而形成的第2干涉條紋的圖像數(shù)據(jù)；第1被檢測(cè)面形狀數(shù)據(jù)取得步驟，其中對(duì)所述第1干涉條紋的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行解析而求 取所述第1被檢測(cè)面的形狀數(shù)據(jù)；第2被檢測(cè)面形狀數(shù)據(jù)取得步驟，其中對(duì)所述第2干涉條紋的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行解析而求 取所述第2被檢測(cè)面的形狀數(shù)據(jù)；第1曾盧尼克系數(shù)值計(jì)算步驟，其中利用曾盧尼克多項(xiàng)式對(duì)所述第1被檢測(cè)面形狀數(shù) 據(jù)取得步驟中所求得的所述第1被檢測(cè)面的形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行近似，而求取該曾盧尼克多項(xiàng) 式的各項(xiàng)的系數(shù)中、值與所述第1被檢測(cè)面的垂直于所述第1測(cè)定光軸的方向的偏移量成 比例而發(fā)生變化的第1偏移量比例系數(shù)的值，以及值與該第1被檢測(cè)面相對(duì)于該第1測(cè)定 光軸的偏斜量成比例而發(fā)生變化的第1偏斜量比例系數(shù)的值；第2曾盧尼克系數(shù)值計(jì)算步驟，其中利用曾盧尼克多項(xiàng)式對(duì)所述第2被檢測(cè)面形狀數(shù) 據(jù)取得步驟中所求得的所述第2被檢測(cè)面的形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行近似，而求取該曾盧尼克多項(xiàng) 式的各項(xiàng)的系數(shù)中，值與所述第2被檢測(cè)面的垂直于所述第2測(cè)定光軸的方向的偏移量成 比例而發(fā)生變化的第2偏移量比例系數(shù)的值，和值與該第2被檢測(cè)面的相對(duì)于該第2測(cè)定 光軸的偏斜量成比例而發(fā)生變化的第2偏斜量比例系數(shù)的值；第1偏移量/偏斜量計(jì)算步驟，其中基于所述第1曾盧尼克系數(shù)值計(jì)算步驟中所求得 的所述第1偏移量比例系數(shù)的值和所述第1偏斜量比例系數(shù)的值，求取所述第1被檢測(cè)面 相對(duì)于所述第1測(cè)定光軸的偏移量和偏斜量；第2偏移量/偏斜量計(jì)算步驟，其中基于在所述第2曾盧尼克系數(shù)值計(jì)算步驟中所求 得的所述第2偏移量比例系數(shù)的值和所述第2偏斜量比例系數(shù)的值，求取所述第2被檢測(cè) 面相對(duì)于所述第2測(cè)定光軸的偏移量和偏斜量；面錯(cuò)位量/面傾倒量計(jì)算步驟，其中基于所述第1偏移量/偏斜量計(jì)算步驟中所求得 的所述第1被檢測(cè)面的偏移量和偏斜量、所述第2偏移量/偏斜量計(jì)算步驟中所求得的所 述第2被檢測(cè)面的偏移量和偏斜量、以及所述第1干涉計(jì)和所述第2干涉計(jì)的相對(duì)位置關(guān) 系的信息，計(jì)算所述面錯(cuò)位量和所述面傾倒量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非球面體測(cè)定方法，其特征在于，所述曾盧尼克多項(xiàng)式，是由極坐標(biāo)形式所表示的4次以上的曾盧尼克多項(xiàng)式Z(P， Θ)，其中P是離開(kāi)極點(diǎn)的距離，θ是相對(duì)于極軸的偏角，所述第1偏移量比例系數(shù)和所述第2偏移量比例系數(shù)，是由下式(1)所表達(dá)的項(xiàng)的系數(shù)二工、下式( 所表達(dá)的項(xiàng)的系數(shù)&、下式C3)所表達(dá)的項(xiàng)的系數(shù)^5和下式(4)所表達(dá)的項(xiàng) 的系數(shù)z7，所述第1偏斜量比例系數(shù)和所述第2偏斜量比例系數(shù)是該系數(shù)\和該系數(shù) P cos θ... (1)P sin θ…(2)(3 P 2-2) P cos θ ...⑶ (3 P 2-2) P sin θ — (4) 。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非球面體測(cè)定方法，其特征在于， 所述非球面體是非球面透鏡。
4.一種非球面體測(cè)定裝置，對(duì)具有作為旋轉(zhuǎn)非球面的第1被檢測(cè)面和作為旋轉(zhuǎn)非球面 或球面的第2被檢測(cè)面的非球面體，測(cè)定該第1被檢測(cè)面和該第2被檢測(cè)面的相對(duì)的面錯(cuò) 位量和面傾倒量，其特征在于，具有第1干涉計(jì)，其沿第1測(cè)定光軸將第1測(cè)定光照射到所述第1被檢測(cè)面，并得到由該第 1測(cè)定光的被該第1被檢測(cè)面反射的第1反射波面和第1參照波面的光干涉所形成的第1 干涉條紋的圖像數(shù)據(jù)；第2干涉計(jì)，其與所述第1干涉計(jì)的相對(duì)位置關(guān)系被特定，并沿第2測(cè)定光軸將第2測(cè) 定光照射到所述第2被檢測(cè)面，得到由該第2測(cè)定光的被該第2被檢測(cè)面反射的第2反射 波面和第2參照波面的光干涉所形成的第2干涉條紋的圖像數(shù)據(jù)；第1被檢測(cè)面形狀數(shù)據(jù)取得機(jī)構(gòu)，其對(duì)所述第1干涉條紋的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行解析而求取 所述第1被檢測(cè)面的形狀數(shù)據(jù)；第2被檢測(cè)面形狀數(shù)據(jù)取得機(jī)構(gòu)，其對(duì)所述第2干涉條紋的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行解析而求取 所述第2被檢測(cè)面的形狀數(shù)據(jù)；第1曾盧尼克系數(shù)值計(jì)算機(jī)構(gòu)，其利用曾盧尼克多項(xiàng)式對(duì)在所述第1被檢測(cè)面形狀數(shù) 據(jù)取得機(jī)構(gòu)中所求得的所述第1被檢測(cè)面的形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行近似，而求取該曾盧尼克多項(xiàng) 式的各項(xiàng)的系數(shù)中、值與所述第1被檢測(cè)面的垂直于所述第1測(cè)定光軸的方向的偏移量成 比例而發(fā)生變化的第1偏移量比例系數(shù)的值，以及值與該第1被檢測(cè)面的相對(duì)于該第1測(cè) 定光軸的偏斜量成比例而發(fā)生變化的第1偏斜量比例系數(shù)的值，第2曾盧尼克系數(shù)值計(jì)算機(jī)構(gòu)，其利用曾盧尼克多項(xiàng)式對(duì)在所述第2被檢測(cè)面形狀數(shù) 據(jù)取得機(jī)構(gòu)中所求得的所述第2被檢測(cè)面的形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行近似，并求取該曾盧尼克多項(xiàng) 式的各項(xiàng)的系數(shù)中、值與所述第2被檢測(cè)面的垂直于所述第2測(cè)定光軸的方向的偏移量成 比例而發(fā)生變化的第2偏移量比例系數(shù)的值，以及值與該第2被檢測(cè)面的相對(duì)于該第2測(cè) 定光軸的偏斜量成比例而發(fā)生變化的第2偏斜量比例系數(shù)；第1偏移量/偏斜量計(jì)算機(jī)構(gòu)，其基于所述第1曾盧尼克系數(shù)值計(jì)算機(jī)構(gòu)中所求得的 所述第1偏移量比例系數(shù)的值和所述第1偏斜量比例系數(shù)的值，求取所述第1被檢測(cè)面相 對(duì)于所述第1測(cè)定光軸的偏移量和偏斜量；第2偏移量/偏斜量計(jì)算機(jī)構(gòu)，其基于所述第2曾盧尼克系數(shù)值計(jì)算機(jī)構(gòu)中所求得的 所述第2偏移量比例系數(shù)的值和所述第2偏斜量比例系數(shù)的值，求取所述第2被檢測(cè)面相 對(duì)于所述第2測(cè)定光軸的偏移量和偏斜量；面錯(cuò)位量/面傾倒量計(jì)算機(jī)構(gòu)，其基于所述第1偏移量/偏斜量計(jì)算機(jī)構(gòu)中所求得的所述第1被檢測(cè)面的偏移量和偏斜量、所述第2偏移量/偏斜量計(jì)算機(jī)構(gòu)中所求得的所述 第2被檢測(cè)面的偏移量和偏斜量、所述第1干涉計(jì)和所述第2干涉計(jì)的相對(duì)位置關(guān)系的信 息，計(jì)算所述面錯(cuò)位量和所述面傾倒量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的非球面體測(cè)定裝置，其特征在于， 所述第1和第2干涉計(jì)具有干涉光學(xué)系統(tǒng)和干涉條紋攝像系統(tǒng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的非球面體測(cè)定裝置，其特征在于， 所述干涉光學(xué)系統(tǒng)，具有光源部，其輸出高可干涉性的光束；束徑放大透鏡，其對(duì)來(lái)自所述光源部的輸出光的束徑進(jìn)行放大； 光束分路光學(xué)元件，其將來(lái)自所述束徑放大透鏡的光束，沿測(cè)定光軸向所述非球面體 反射；校準(zhǔn)透鏡，其對(duì)來(lái)自所述光束分路光學(xué)元件的光束進(jìn)行校準(zhǔn)； 平面基準(zhǔn)板，其具有相互平行的第1和第2基準(zhǔn)平面，并在位于所述非球面體側(cè)的所述 第2基準(zhǔn)平面中，使來(lái)自所述校準(zhǔn)透鏡的平面波的一部分再返回反射而作為參照光，使其 余部分沿所述測(cè)定光軸而透過(guò)；物鏡，其將透過(guò)所述平面基準(zhǔn)板后的光束，變換為由球面波構(gòu)成的測(cè)定光，并照射到所 述非球面體的被檢測(cè)面的中心部，來(lái)自所述被檢測(cè)面的反射光與所述參照光干涉而形成干涉光。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的非球面體測(cè)定裝置，其特征在于，所述平面基準(zhǔn)板被保持在備有壓電元件的邊緣掃描適配器，并在測(cè)量時(shí)沿第1測(cè)定光 軸L1方向移動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的非球面體測(cè)定裝置，其特征在于， 所述干涉條紋系統(tǒng)，還具備對(duì)所述干涉光進(jìn)行聚光的成像透鏡；以及對(duì)由所述成像透鏡所成像的干涉條紋進(jìn)行攝像的二維圖像傳感器。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種非球面體測(cè)定方法以及裝置，其中通過(guò)使用了第1和第2干涉計(jì)的反射波面測(cè)定，求取非球面透鏡的第1透鏡面以及第2透鏡面的形狀數(shù)據(jù)。各形狀數(shù)據(jù)由曾盧尼克多項(xiàng)式所近似?；谠撛R尼克多項(xiàng)式的系數(shù)Z1、Z2、Z6以及Z7的值，求取第1透鏡面相對(duì)于第1測(cè)定光軸的偏移量和偏斜量，以及第2透鏡面相對(duì)于第2測(cè)定光軸的偏移量和偏斜量。并基于所得到的各偏移量和偏斜量以及第1干涉計(jì)和第2干涉計(jì)的相對(duì)位置關(guān)系，計(jì)算面錯(cuò)位量和面傾倒量。
文檔編號(hào)G01B11/02GK102087097SQ201010583299
公開(kāi)日2011年6月8日 申請(qǐng)日期2010年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月8日
發(fā)明者孫萍, 葛宗濤 申請(qǐng)人:富士膠片株式會(huì)社