(57)【要約】【課題】被検面上の測定箇所の位置を高精度に測定する上で有利な技術を提供する。【解決手段】被検面に向けて光を出射する出射部から前記被検面上の測定箇所に光を出射した際の光の出射角度を示す角度情報、および、前記測定箇所と前記出射部との距離を示す距離情報に基づいて、前記測定箇所の位置を測定する測定方法は、前記測定箇所を含む領域内における複数の測定点のそれぞれと前記出射部との距離の平均値を計測する計測工程と、前記被検面の設計データを用いて、前記被検面が設計値どおりに形成されていると仮定し、当該仮定において、前記測定箇所と前記出射部との距離と、前記複数の測定点と前記出射部との距離の平均値と、の差を第１オフセット値として計算する計算工程と、前記計測工程で計測された前記距離の平均値を、前記第１オフセット値で校正する校正工程と、前記第１オフセット値で校正された値を前記距離情報として用い、前記測定箇所の位置を決定する決定工程と、を含む。【選択図】図２
2014132252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検面に向けて光を出射する出射部から前記被検面上の測定箇所に光を出射した際の光の出射角度を示す角度情報、および、前記測定箇所と前記出射部との距離を示す距離情報に基づいて、前記測定箇所の位置を測定する測定方法であって、
前記測定箇所を含む領域内における複数の測定点のそれぞれと前記出射部との距離の平均値を計測する計測工程と、
前記被検面の設計データを用いて、前記被検面が設計値どおりに形成されていると仮定し、当該仮定において、前記測定箇所と前記出射部との距離と、前記複数の測定点と前記出射部との距離の平均値と、の差を第１オフセット値として計算する計算工程と、
前記計測工程で計測された前記距離の平均値を、前記第１オフセット値で校正する校正工程と、
前記第１オフセット値で校正された値を前記距離情報として用い、前記測定箇所の位置を決定する決定工程と、
を含む、ことを特徴とする測定方法。
【請求項２】
前記計測工程では、前記出射部から各測定点に光を出射した際における光の出射角度の平均値を計測し、
前記計算工程では、前記設計データを用いて、前記被検面が設計値どおりに形成されていると仮定し、当該仮定において、前記測定箇所に前記出射部から光を出射した際の出射角度と、前記複数の測定点に前記出射部から光を出射した際の出射角度の平均値との差を第２オフセット値として計算し、
前記校正工程では、前記計測工程で計測された前記出射角度の平均値を、前記第２オフセット値で校正し、
前記決定工程では、前記第２オフセット値で校正された値を前記角度情報として更に用い、前記測定箇所の位置を決定する、ことを特徴とする請求項１に記載の測定方法。
【請求項３】
前記設計データを用いて、前記被検面が設計値どおりに形成されていると仮定し、当該仮定において、前記被検面上の位置に対する、当該位置と前記出射部との距離の関係を表す第１プロファイルを生成する生成工程を更に含み、
前記計算工程では、前記測定箇所と前記出射部との距離と、前記複数の測定点と前記出射部との距離の平均値とを前記第１プロファイルに基づいてそれぞれ取得する、ことを特徴とする請求項１に記載の測定方法。
【請求項４】
前記設計データを用いて、前記被検面が設計値どおりに形成されていると仮定し、当該仮定において、前記被検面上の位置に対する、当該位置と前記出射部との距離の関係を表す第１プロファイルと、前記出射部における光の出射角度の関係を表す第２プロファイルとを生成する生成工程を更に含み、
前記計算工程では、
前記測定箇所と前記出射部との距離と、前記複数の測定点と前記出射部との距離の平均値とを前記第１プロファイルに基づいてそれぞれ取得し、
前記測定箇所に前記出射部から光を出射した際の出射角度と、前記複数の測定点に前記出射部から光を出射した際の出射角度の平均値とを前記第２プロファイルに基づいてそれぞれ取得する、ことを特徴とする請求項２に記載の測定方法。
【請求項５】
前記複数の測定点は、前記出射部により光の出射角度を変える方向に沿って配列し、
前記測定箇所を含む領域は、前記測定箇所を中心とする領域である、ことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の測定方法。
【請求項６】
前記被検面は、前記出射部により光の出射角度を変える方向に沿って配列した複数の前記測定箇所を含む、ことを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の測定方法。
【請求項７】
前記計測工程では、各測定点と前記出射部との距離を光の干渉を用いて計測する、ことを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の測定方法。
【請求項８】
前記出射部は、ガルバノミラー、音響光学素子、ポリゴンミラー又はＭＥＭＳを含み、
前記出射角度は、前記ガルバノミラー、音響光学素子、ポリゴンミラー又はＭＥＭＳの駆動により変えられる、ことを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の測定方法。
【請求項９】
被検面に向けて光を出射する出射部から前記被検面上の測定箇所に光を出射した際の光の出射角度を示す角度情報、および、前記測定箇所と前記出射部との距離を示す距離情報に基づいて、前記測定箇所の位置を測定する測定装置であって、
前記測定箇所を含む領域内における複数の測定点のそれぞれと前記出射部との距離の平均値を計測する計測部と、
前記被検面の設計データを用いて、前記被検面が設計値どおりに形成されていると仮定し、当該仮定において、前記測定箇所と前記出射部との距離と、前記複数の測定点と前記出射部との距離の平均値と、の差を第１オフセット値として計算し、前記計測部で計測された前記距離の平均値を前記第１オフセット値で校正する校正部と、
前記第１オフセット値で校正された値を前記距離情報として用い、前記測定箇所の位置を決定する決定部と、
を含む、ことを特徴とする測定装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の測定装置を用いて被検面の形状を測定する工程と、
前記工程における測定結果に基づいて前記被検面を加工する工程と、
を含むことを特徴とする物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定方法、測定装置および物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被検面に向けて光を出射する出射部を含む測定装置において、出射部から出射される光の出射角度を変えて被検面の形状を測定する測定方法がある。このような測定方法では、出射部から被検面上の測定箇所に向けて光を出射し、そのときにおける光の出射角度を示す角度情報、および当該測定箇所と出射部との距離を示す距離情報を計測する。これら角度情報および距離情報により当該測定箇所の位置（高さ）を取得することができ、このような計測を複数の測定箇所において行うことにより、被検面の形状を測定することができる。
【０００３】
しかしながら、出射部から測定箇所に光を照射して計測された距離情報には、被検面における光の散乱で発生するスペックルノイズなどにより誤差が生じてしまいうる。このように距離情報に誤差が生じていると、被検面の形状を高精度に測定することが困難となってしまう。そこで、測定箇所を含む領域内における複数の測定点で各測定点と出射部との距離の計測を行い、各測定点で計測された距離の平均値を当該測定箇所における距離情報として用いる方法が提案されている（特許文献１参照）。この方法を用いることで、スペックルノイズなどにより距離情報に生じる誤差を低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２２３９５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された測定方法では、スペックルノイズなどによる距離情報の誤差を低減するため、測定箇所を含む領域内における複数の測定点で計測された距離の平均値が、当該測定箇所における距離情報として用いられている。
【０００６】
近年、大きな曲率を有する被検面など、様々な形状の被検面を高精度に測定することが求められている。しかしながら、特許文献１に記載された測定方法では、スペックルノイズなどによる距離情報の誤差を低減できたとしても、複数の測定点で計測された距離の平均値と、測定箇所における距離情報との間に誤差が生じてしまう。そして、このような誤差が生じていると、被検面の形状を高精度に測定することが困難になってしまいうる。
【０００７】
そこで、本発明は、被検面上の測定箇所の位置を高精度に測定する上で有利な技術を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての測定方法は、被検面に向けて光を出射する出射部から前記被検面上の測定箇所に光を出射した際の光の出射角度を示す角度情報、および、前記測定箇所と前記出射部との距離を示す距離情報に基づいて、前記測定箇所の位置を測定する測定方法であって、前記測定箇所を含む領域内における複数の測定点のそれぞれと前記出射部との距離の平均値を計測する計測工程と、前記被検面の設計データを用いて、前記被検面が設計値どおりに形成されていると仮定し、当該仮定において、前記測定箇所と前記出射部との距離と、前記複数の測定点と前記出射部との距離の平均値と、の差を第１オフセット値として計算する計算工程と、前記計測工程で計測された前記距離の平均値を、前記第１オフセット値で校正する校正工程と、前記第１オフセット値で校正された値を前記距離情報として用い、前記測定箇所の位置を決定する決定工程と、を含む、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、例えば、被検面上の測定箇所の位置を高精度に測定する上で有利な技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態の測定装置を示す図である。
【図２】被検面の形状を測定する測定方法を示すフローチャートである。
【図３】走査方向の位置に対する出射角度θおよび距離Ｌを示す図である。
【図４】走査方向の位置に対する出射角度θ’のプロファイルおよび距離Ｌ’のプロファイルを示す図である。
【図５】走査方向の位置に対する出射角度θｎ’および距離Ｌｎ’を示す図である。
【図６】走査方向の位置に対する出射角度θｎ’および距離Ｌｎ’を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材ないし要素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。また、各図において、被検面上で互いに直交する方向をそれぞれＸ方向およびＹ方向とし、被検面に直交する方向をＺ方向とする。
【００１２】
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態の測定装置１００について、図１を参照して説明する。測定装置１００は、投受光部３および走査部４を有する出射部２と、距離計測部５と、出射角度計測部６と、校正部７と、決定部８とを含む測定系１により構成されている。測定系１は、被検物９における被検面１０上の測定箇所に向けて出射部２から光を出射した際の光の出射角度θ（角度情報）、および当該測定箇所と出射部２との距離（距離情報）に基づいて当該測定箇所の位置（例えばＺ方向）を測定する。そして、測定系１は、出射部２から出射される光の出射角度θを変えることにより被検面上で光を走査し、被検面上における複数の測定箇所について位置（Ｚ方向）をそれぞれ測定することにより、被検面の形状を測定することができる。
【００１３】
出射部２の投受光部３は、例えば、光源３ａ、受光素子３ｂ、ビームスプリッタ３ｃおよび干渉光生成部３ｄを含みうる。光源３ａは、例えばレーザーダイオードにより構成され、ビーム状のレーザー光（光）を生成する。生成された光は、ビームスプリッタ３ｃにより光路を変えられ、走査部４を介して被検面１０に向けて出射される。受光素子３ｂは、フォトダイオードや、光を被検面上で走査させる方向（出射角度を変える方向（第１実施形態ではＸ方向））における被検面の形状を測定できるように配置された複数の画素を含む。そして、各画素は、例えばＣＣＤ（電荷結合素子）センサやＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）センサなどにより構成されている。また、出射部２の走査部４は、例えばガルバノミラーを含む。ガルバノミラーは、それに供給される駆動電圧に応じた量だけ回転し、光源３ａにより生成された光の出射角度を、例えばＸ方向に沿って変えることができる。これにより、走査部４を通過した光を被検面上において、Ｘ方向に沿って走査することができる。走査部４は、光の出射角度（ガルバノミラーの角度）を電気信号として出射角度計測部６に供給する。ここで、第１実施形態の走査部４は、光の出射角度を変える素子としてガバルノミラーを用いているが、それに限られるものではなく、例えば、音響光学素子、ポリゴンミラーまたはＭＥＭＳを用いてもよい。
【００１４】
被検面１０で反射した光は、走査部４を介して投受光部３に再度入射し、ビームスプリッタ３ｃを通過して干渉光生成部３ｄに入射する。干渉光生成部３ｄは、例えば、第１ポラライザ３ｄ１と、複屈折結晶３ｄ２と、第２ポラライザ３ｄ３とを含む。第１ポラライザ３ｄ１を通過した光は、直交する偏向成分を有する光に分離され、複屈折結晶３ｄ２に入射する。複屈折結晶３ｄ２は、偏向成分に応じて異なる屈折率を有する結晶である。そのため、第１ポラライザ３ｄ１により分離された光は、偏向成分に応じて複屈折結晶３ｄ２内を通過する距離が異なり、互いに異なる位相遅れを有することとなる。複屈折結晶３ｄ２を通過した光は、第２ポラライザ３ｄ３を通過することにより偏向成分が整合され、位相遅れに応じた干渉光として投受光部３の受光素子３ｂに照射される。これにより、受光素子３ｂ上に干渉縞を発生させることができる。干渉縞は、出射部２と被検面上において光が照射される部分との間の距離Ｌの変化に応じて縞間隔が変化するため、その縞間隔を解析することにより距離Ｌを計測することができる。受光素子３ｂは、干渉光により生じた干渉縞を干渉信号として距離計測部５に供給する。
【００１５】
距離計測部５は、投受光部３の受光素子３ｂにより供給された干渉信号に対してフーリエ変換などの処理を行うことにより、出射部２と被検面上において光が照射される部分との間の距離Ｌを計測する。出射角度計測部６は、走査部４により供給された電気信号により、出射部２から出射される光の出射角度θを計測する。このように距離Ｌおよび出射角度θを計測する工程は、出射角度を変える方向（Ｘ方向）に沿って被検面上に配列した複数の測定箇所ごとに行われる。ここで、出射部２から各測定箇所に向けて光を出射して計測された距離Ｌおよび出射角度θを、以下では、各測定箇所における距離Ｌｎおよび出射角度θｎとする。
【００１６】
決定部８は、距離計測部５により計測された各測定箇所における距離Ｌｎ（距離情報）、および出射角度計測部６により計測された各測定箇所における出射角度θｎ（角度情報）に基づいて各測定箇所の位置（Ｚ方向）を決定する。このように、Ｘ方向に沿って配列した各測定箇所の位置を、各測定箇所における距離Ｌｎおよび出射角度θｎに基づいて決定することにより、被検面１０のＸ方向における形状（Ｘ−Ｚ平面に沿った被検物の断面形状）を測定することができる。また、被検面１０のＸ方向における形状を測定する工程を、測定系１または被検物９をＹ方向に少しずつ移動させながら繰り返し行うことにより、被検面１０の全面にわたって形状（ＸＹ平面）を測定することができる。
【００１７】
測定装置１００において、出射部２から測定箇所に光を照射して計測された距離情報には、被検面１０における光の散乱で発生するスペックルノイズなどにより誤差が生じてしまいうる。このように、距離情報にスペックルノイズなどにより誤差が生じていると、被検面の形状を高精度に測定することが困難となってしまう。そのため、測定装置１００は、測定箇所を含む領域内における複数の測定点に出射部２から光を照射し、各測定点で計測された距離Ｌの平均値（距離ＬｎＡＶＥ）を当該測定箇所における距離Ｌｎ（距離情報）として距離計測部５により計測する。これにより、スペックルノイズなどの誤差を低減することができる。同様に、測定装置１００は、各測定点で計測された出射角度θの平均値（出射角度θｎＡＶＥ）を、当該測定箇所における出射角度θｎ（角度情報）として出射角度計測部６により計測する。例えば、測定装置１００は、測定箇所１０ａを含む領域１０ｂにおける複数の測定点１０ｂ１〜１０ｂ４において距離Ｌおよび出射角度θをそれぞれ計測する。そして、測定装置１００は、測定点１０ｂ１〜１０ｂ４においてそれぞれ計測された距離Ｌの平均値（距離ＬｎＡＶＥ）を、測定箇所１０ａにおける距離Ｌｎとして用いる。また、測定装置１００は、測定点１０ｂ１〜１０ｂ４においてそれぞれ計測された出射角度θの平均値（出射角度θｎＡＶＥ）を、測定箇所１０ａにおける出射角度θｎとして用いる。ここで、距離ＬｎＡＶＥは、測定点１０ｂ１〜１０ｂ４においてそれぞれ計測された距離Ｌだけではなく、測定箇所１０ａにおいて計測された距離Ｌｎも含んだときの平均値としてもよい。同様に、出射角度θｎＡＶＥは、測定点１０ｂ１〜１０ｂ４においてそれぞれ計測された出射角度θだけではなく、測定箇所１０ａにおいて計測された出射角度θｎも含んだときの平均値としてもよい。
【００１８】
近年、大きな曲率を有する被検面など、様々な形状の被検面を測定することが求められている。しかしながら、各測定点で計測された距離Ｌの平均値（距離ＬｎＡＶＥ）を測定箇所における距離Ｌｎとする場合、スペックルノイズなどによる誤差を低減できたとしても、距離ＬｎＡＶＥと距離Ｌｎとの間に誤差が生じてしまう。また、出射角度θｎＡＶＥと出射角度θｎとの間にも誤差が生じてしまう。そして、このような誤差が生じていると、被検面の形状を高精度に測定することが困難になってしまいうる。そこで、第１実施形態の測定装置１００は、距離計測部５により計測された距離ＬｎＡＶＥ、および出射角度計測部６により計測された出射角度θｎＡＶＥを被検面１０の設計データに基づいてそれぞれ校正する校正部７を、決定部８の前に含んでいる。校正部７は、被検面１０の設計データを用いて、被検面１０が設計値どおりに形成されていると仮定し、当該仮定において、測定箇所と出射部２との距離Ｌｎ’および各測定点と出射部２との距離Ｌの平均値（距離Ｌｎ’ＡＶＥ）を取得する。そして、校正部７は、当該仮定した場合における距離Ｌｎ’と距離Ｌｎ’ＡＶＥとの差を第１オフセット値として計算し、距離計測部５により計測された距離ＬｎＡＶＥを第１オフセット値で校正する。また、校正部７は、当該仮定において、測定箇所に出射部２から光を出射した際の出射角度θｎ’、および各測定点に出射部２から光を出射した際の出射角度θの平均値（出射角度θｎ’ＡＶＥ）を取得する。そして、校正部７は、当該仮定した場合における出射角度θｎ’と出射角度θｎ’ＡＶＥとの差を第２オフセット値として計算し、出射角度計測部６により計測された出射角度θｎＡＶＥを第２オフセット値で校正する。これにより、被検面１０の形状が大きく湾曲していたり、歪んでいたりする場合であっても、被検面１０の形状を高精度に測定することができる。
【００１９】
ここで、第１実施形態の測定装置１００（測定系１）において被検面１０の形状を測定する測定方法を、校正部７における校正工程と併せて、図２を参照しながら説明する。図２は、被検面１０の形状を測定する測定方法を示すフローチャートである。
【００２０】
Ｓ１０１では、測定系１は、測定箇所を含む領域内における複数の測定点で計測された出射角度θの平均値（出射角度θｎＡＶＥ）を、当該測定箇所における出射角度θｎ（角度情報）として出射角度計測部６により計測する。また、測定系１は、測定箇所を含む領域内における複数の測定点で計測された距離Ｌの平均値（距離ＬｎＡＶＥ）を、当該測定箇所における距離Ｌｎ（距離情報）として距離計測部５により計測する。このような計測は、被検面上の複数の測定箇所において行われる。計測された各測定箇所における出射角度θｎＡＶＥおよび距離ＬｎＡＶＥは、例えば図３のように示される。図３は、被検面上のＸ方向の位置に対する出射角度θ（図３（ａ））および距離Ｌ（図３（ｂ））を示す図である。図３において、横軸（Ｘ軸）上の点３１は各測定箇所を示し、図３（ａ）の点３２は各測定箇所における出射角度θｎとして計測された出射角度θｎＡＶＥを示し、図３（ｂ）の点３３は各測定箇所における距離Ｌｎとして計測された距離ＬｎＡＶＥを示す。ここで、複数の測定箇所は、任意に設定される被検面上の位置であり、例えば、Ｘ方向に沿って一定の間隔で被検面上に配列するように設定される。また、測定箇所を含む領域は、当該測定箇所を中心とするように設定され、複数の測定点は、例えば、Ｘ方向に沿って配列するように設定される。
【００２１】
Ｓ１０２では、測定系１は、被検面１０が設計値どおりに形成されていると仮定し、当該仮定において、被検面上のＸ方向の位置に対する出射角度θ’の関係を示す出射角度θ’のプロファイル（第２プロファイル）を校正部７により生成する。また、測定系１は、被検面１０が設計値どおりに形成されていると仮定し、当該仮定において、被検面上のＸ方向の位置に対する距離Ｌ’の関係を示す距離Ｌ’のプロファイル（第１プロファイル）を校正部７により生成する。即ち、出射角度θ’のプロファイルおよび距離Ｌ’のプロファイルは、被検面１０の設計データ（ＣＡＤデータ）を用いて生成される。例えば、校正部７は、被検面１０が設計値どおりに形成されていると仮定した場合における被検面上の各測定点（設計データにおける各測定点）に出射部２から光を照射した際における光の出射角度θ’を式（１）を用いて取得していく。これにより、出射角度θ’のプロファイルを生成することができる。また、校正部７は、設計データにおける各測定点と出射部２との距離Ｌ’を式（２）を用いて取得していくことにより、距離Ｌ’のプロファイルを生成することができる。ここで、ｘｗおよびｙｗは設計データにおける各測定点の座標であり、ｘｐ、ｙｐおよびｚｐは出射部２の座標である。また、Ｆは、設計データにおける各測定点の座標と出射部２の座標とにより出射角度θ’を算出するための関数であり、Ｇｄｅｓｉｇｎは、設計データにおける各測定点の座標と出射角度θ’とにより距離Ｌ’を算出するための関数である。
【００２２】
【数１】
2014132252.tif 000003
【００２３】
【数２】
2014132252.tif 000004
【００２４】
このように被検面１０の設計データを用いて生成された出射角度θ’のプロファイルおよび距離Ｌ’のプロファイルは、例えば図４に示される。図４は、被検面上のＸ方向の位置に対する出射角度θ’のプロファイル（図４（ａ））および距離Ｌ’のプロファイル（図４（ｂ））を示す図である。図４において、横軸（Ｘ軸）上の点４１は設計データにおける各測定点を示し、図４（ａ）の点４２は設計データにおける各測定点で取得された出射角度θ’を示し、図４（ｂ）の点４３は設計データにおける各測定点で取得された距離Ｌ’を示す。
【００２５】
Ｓ１０３では、測定系１は、被検面１０が設計値どおりに形成されていると仮定した場合における被検面上の各測定箇所（設計データにおける各測定箇所）に、出射部２から光を照射した際における光の出射角度θｎ’を、式（３）を用いて校正部７により取得する。また、測定系１は、設計データにおける各測定箇所と出射部２との距離Ｌｎ’を、式（４）を用いて校正部７により取得する。ここで、ｘｗｎおよびｙｗｎは、設計データにおける各測定箇所の座標である。
【００２６】
【数３】
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【００２７】
【数４】
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【００２８】
このように被検面１０の設計データを用いて取得された出射角度θｎ’および距離Ｌｎ’は、例えば図５のように示される。図５は、走査方向（Ｘ方向）の位置に対する出射角度θｎ’（図５（ａ））および距離Ｌｎ’（図５（ｂ））を示す図である。図５において、横軸（Ｘ軸）上の点５１は設計データにおける各測定箇所を示し、図３における点３１に対応する。また、図５（ａ）の点５２は設計データにおける各測定箇所で取得された出射角度θｎ’を示し、図５（ｂ）の点５３は、設計データにおける各測定箇所で取得された距離Ｌｎ’を示す。ここで、第１実施形態では、出射角度θｎ’および距離Ｌｎ’を、式（３）および式（４）を用いてそれぞれ取得したが、それに限られるものではなく、出射角度θ’のプロファイルおよび距離Ｌ’のプロファイルに基づいてそれぞれ取得してもよい。例えば、図４における複数の点４１（設計データにおける測定点）のうち点４１ｂが、図５における点５１ａ（設計データにおける測定箇所）と一致する場合を想定する。この場合、点５１ａにおける出射角度θｎ’（点５２ａ）は、図４（ａ）に示す出射角度θ’のプロファイルから点４１ｂにおける出射角度θ’（点４２ｂ）を抽出するだけでよい。同様に、点５１ａにおける距離Ｌｎ’（点５３ａ）は、図４（ｂ）に示す距離Ｌ’のプロファイルから点４１ｂにおける距離Ｌ’（点４３ｂ）を抽出するだけでよい。また、図４に示す出射角度θ’のプロファイルおよび距離Ｌ’のプロファイルがそれぞれ式により表される場合、当該式によって出射角度θｎ’および距離Ｌｎ’を求めてもよい。この場合、出射角度θｎ’および距離Ｌｎ’を、設計データにおけるＸ方向の位置のみをパラメータとして求めることができる。
【００２９】
Ｓ１０４では、測定系１は、Ｓ１０２で生成した出射角度θ’のプロファイルに基づいて、設計データにおける各測定箇所を含む領域内における出射角度θ’の平均値（出射角度θｎ’ＡＶＥ）を校正部７により取得する。また、測定系１は、Ｓ１０２で生成した距離Ｌ’のプロファイルに基づいて、設計データにおける各測定箇所を含む領域内における距離Ｌ’の平均値（距離Ｌｎ’ＡＶＥ）を校正部７により取得する。出射角度θｎ’ＡＶＥおよび距離Ｌｎ’ＡＶＥを取得する工程について、図６を参照して説明する。図６は、図４および図５を重ねて表したものに出射角度θｎ’ＡＶＥおよび距離Ｌｎ’ＡＶＥを併せて示した図である。図６（ａ）は、被検面上のＸ方向の位置に対する出射角度θ’を示す図であり、図６（ｂ）は、被検面のＸ方向の位置に対する距離Ｌ’を示す図である。例えば、設計データにおける測定箇所（点５１ａ）を含む領域６１ａを設定し、領域６１ａ内における出射角度θ’（点４２ａ〜４２ｄ）の平均値を求めることにより、点５１ａで示す測定箇所における出射角度θｎ’ＡＶＥ（点６２ａ）を取得することができる。また、領域６１ａ内における距離Ｌ’（点４３ａ〜４３ｄ）の平均値を求めることにより、点５１ａで示す測定箇所における距離Ｌｎ’ＡＶＥ（点６３ａ）を取得することができる。同様に、領域６１ｂ内における出射角度θ’の平均値を求めることにより、点５１ｂで示す測定箇所における出射角度θｎ’ＡＶＥ（点６２ｂ）および距離Ｌｎ’ＡＶＥ（点６３ｂ）を取得することができる。領域６１ｃ内における出射角度θ’の平均値を求めることにより、点５１ｃで示す測定箇所における出射角度θｎ’ＡＶＥ（点６２ｃ）および距離Ｌｎ’ＡＶＥ（点６３ｃ）を取得することができる。このように取得された出射角度θｎ’ＡＶＥおよび距離Ｌｎ’ＡＶＥは、式（５）および式（６）によりそれぞれ表される。Ｃｎは、測定箇所を含む領域内に含まれる測定点の数であり、Ｄｎは、測定箇所を含む領域のＸ方向の長さである。ここで、Ｓ１０４において出射角度θｎ’ＡＶＥおよび距離Ｌｎ’ＡＶＥを取得する際に設定される領域（測定箇所を含む領域）は、Ｓ１０１において出射角度θＡＶＥおよび距離距離ＬＡＶＥを計測する際に設定される領域に対応するように設定されるとよい。
【００３０】
【数５】
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【００３１】
【数６】
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【００３２】
Ｓ１０５では、測定系１は、校正部７において、Ｓ１０３において取得した出射角度θｎ’とＳ１０４において取得した出射角度θｎ’ＡＶＥとの差を出射角度のオフセット値Δθｎ（第２オフセット値）として計算する。また、測定系１は、校正部７において、Ｓ１０３において抽出した距離Ｌｎ’とＳ１０４において取得した出射角度Ｌｎ’ＡＶＥとの差を距離のオフセット値ΔＬｎ（第１オフセット値）として計算する。このように計算された出射角度のオフセット値Δθｎおよび距離のオフセット値ΔＬｎは、式（７）および式（８）によりそれぞれ表される。
【００３３】
【数７】
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【００３４】
【数８】
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【００３５】
Ｓ１０６では、測定系１は、校正部７において、Ｓ１０１により計測された出射角度θｎＡＶＥおよび距離ＬｎＡＶＥを、Ｓ１０５により計算された出射角度のオフセット値Δθｎおよび距離のオフセット値ΔＬｎを用いてそれぞれ校正する。Ｓ１０７では、測定系１は、決定部８において、出射角度のオフセット値Δθｎおよび距離のオフセット値ΔＬｎによりそれぞれ校正された各測定箇所の出射角度θｎＡＶＥおよび距離ＬｎＡＶＥにより、各測定箇所の位置を決定する。Ｓ１０７により決定された各測定箇所の位置［Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚｎ］は、式（９）により表される。このように、各測定箇所の位置を決定することにより、被検面１０の形状（Ｘ−Ｚ平面に沿った被検物の断面形状）を測定することができる。ここで、ｆは、各測定箇所における出射角度θと距離Ｌとにより被検面の形状を決定するための関数である。
【００３６】
【数９】
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【００３７】
上述したように、第１実施形態の測定装置１００は、各測定箇所における距離Ｌｎ（距離情報）および出射角度θｎ（角度情報）として、距離ＬｎＡＶＥおよび出射角度θｎＡＶＥを用いて被検面の形状を計測している。そして、この距離ＬｎＡＶＥおよび出射角度θｎＡＶＥは、被検面の設計データから取得された距離のオフセット値ΔＬｎおよび出射角度のオフセット値Δθｎによりそれぞれ校正される。これにより、大きな曲率を有する被検面など、様々な形状の被検面を高精度に測定することができる。ここで、第１実施形態の測定装置１００では、距離ＬｎＡＶＥおよび出射角度θｎＡＶＥをそれぞれのオフセット値により校正しているが、それに限られるものではなく、出射角度θｎＡＶＥを校正せずに距離Ｌｎのみを校正してもよい。例えば、出射部２から出射される光の出射角度を走査部４により等角速度で変え、一定の時間で各測定箇所を設定する場合、即ち、出射角度が一定の角度を進むごとに各測定箇所を設定する場合を想定する。この場合、各測定箇所における出射角度θｎは、走査部における角速度および時間で必然的に決まるため、測定箇所を含む領域における出射角度θの平均値（出射角度θｎＡＶＥ）を出射角度θｎとして計測する必要が生じない。したがって、この場合は、距離ＬｎＡＶＥのみを校正すれば、被検面の形状を高精度に測定することができる。
【００３８】
＜物品の製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態における物品の製造方法は、例えば、レンズやミラーなどの光学素子等の物品を加工する際に用いられる。本実施形態の物品の製造方法は、上記の測定装置を用いて被検物の形状を測定する工程と、かかる工程における測定結果に基づいて被検物を加工する工程とを含む。例えば、被検物の形状を測定装置を用いて計測し、その測定結果に基づいて、被検物の形状が設計値になるように当該被検物を加工する。本実施形態の物品の製造方法は、測定装置により高精度に被検物の形状を測定できるため、従来の方法に比べて、少なくとも物品の加工精度の点で有利である。
【００３９】
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ないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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