(57)【要約】【課題】被検面の形状を測定する際に、被検面における頂点を求める上で有利な技術を提供する。【解決手段】プローブの先端を被検面に接触させた状態で前記プローブを前記被検面に対して相対的に走査させ、前記被検面の形状を測定する測定方法は、前記プローブの先端を前記被検面に接触させる接触工程と、前記プローブの先端を前記被検面に接触させた際に当該先端が前記被検面上で動いた経路を含む線を、前記プローブを前記被検面に対して相対的に走査させるときの走査経路として設定する設定工程と、前記走査経路に沿って前記プローブを走査させ、前記走査経路上における複数の測定箇所で位置情報を取得する取得工程と、前記走査経路上における前記位置情報に基づいて前記被検面の形状を決定する決定工程と、を含む。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プローブの先端を被検面に接触させた状態で前記プローブを前記被検面に対して相対的に走査させ、前記被検面の形状を測定する測定方法であって、
前記プローブの先端を前記被検面に接触させる接触工程と、
前記プローブの先端を前記被検面に接触させた際に当該先端が前記被検面上で動いた経路を含む線を、前記プローブを前記被検面に対して相対的に走査させるときの走査経路として設定する設定工程と、
前記走査経路に沿って前記プローブを走査させ、前記走査経路上における複数の測定箇所で位置情報を取得する取得工程と、
前記走査経路上における前記位置情報に基づいて前記被検面の形状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】
前記設定工程は、前記プローブの先端を前記被検面に接触させた際に前記プローブの傾きを検出し、前記プローブの傾きに基づいて前記走査経路を設定する、ことを特徴とする請求項１に記載の測定方法。
【請求項３】
前記設定工程は、前記プローブの先端を前記被検面に接触させた際に当該プローブが第１方向へ傾いた量である第１傾き量と、当該プローブが前記第１方向と異なる第２方向へ傾いた量である第２傾き量とを検出し、前記第１傾き量と前記第２傾き量とに基づいて前記走査経路を設定する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の測定方法。
【請求項４】
前記接触工程では、前記プローブの先端を、前記被検面で傾斜を有している部分に接触させる、ことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の測定方法。
【請求項５】
前記取得工程は、前記走査経路に沿って前記プローブを複数回にわたって相対的に走査させ、当該走査経路上の位置情報を取得する、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】
前記取得工程は、前記走査経路と平行な前記被検面上の第２走査経路に沿って、前記プローブを前記被検面に対して相対的に走査させ、前記第２走査経路上における複数の測定箇所で位置情報を取得し、
前記決定工程は、前記走査経路上で取得された位置情報と、前記第２走査経路上で取得された位置情報とに基づいて前記被検面の形状を決定する、
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】
前記取得工程は、前記第２走査経路に沿って前記プローブを複数回にわたって相対的に走査させ、当該第２走査経路上の位置情報を取得する、ことを特徴とする請求項６に記載の測定方法。
【請求項８】
前記第１傾き量と前記第２傾き量とに基づいて各測定箇所において前記プローブが傾いた角度を決定し、当該測定箇所において測定された位置情報を当該角度に基づいて補正する補正工程を更に含む、ことを特徴とする請求項３に記載の測定方法。
【請求項９】
プローブの先端を被検面に接触させた状態で前記プローブを前記被検面に対して相対的に走査させ、前記被検面の形状を測定する測定装置において、前記プローブを前記被検面に対して相対的に走査させるときの走査経路を決定する決定方法であって、
前記プローブの先端を前記被検面に接触させる接触工程と、
前記プローブの先端を前記被検面に接触させた際に当該先端が前記被検面上で動いた経路を含む前記被検面上の線を、前記プローブを前記被検面に対して相対的に走査させるときの走査経路として決定する決定工程と、
を含む、ことを特徴とする決定方法。
【請求項１０】
プローブの先端を被検面に接触させた状態で前記プローブを前記被検面に対して相対的に走査させ、前記被検面の形状を測定する測定装置であって、
前記プローブの移動を制御するとともに、前記被検面の形状の測定を制御する制御部を含み、
前記制御部は、
前記プローブの先端を前記被検面に接触させ、
前記プローブの先端を前記被検面に接触させた際に当該先端が前記被検面上で動いた経路を含む線を、前記プローブを前記被検面に対して相対的に走査させるときの走査経路として設定し、
前記走査経路に沿って前記プローブを走査させ、前記走査経路上における複数の測定箇所で位置情報を取得し、
前記走査経路上における前記位置情報に基づいて前記被検面の形状を決定する、
ことを特徴とする測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定方法、決定方法および測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レンズ、ミラー、プリズム、およびそれらの金型などの表面形状を、プローブの先端を被検面（表面）に接触させながら測定する接触式の測定装置が知られている。接触式の測定装置は、プローブの先端を被検面に接触させた状態でプローブを被検面に対して相対的に走査させ、その際におけるプローブの変位をレーザー測長器などによって検出することにより被検面の形状を測定することができる。
【０００３】
このような接触式の測定装置では、プローブによって被検面を走査する複数の経路を、被検面の頂点を含む経路に対して対称になるように設定することが求められている。そのため、被検面の形状を測定する際に、被検面における頂点の位置を求めることが必要である。そこで、接触式の測定装置において、被検面の頂点の位置を求める方法が、特許文献１に提案されている。特許文献１では、プローブにより被検面を走査する複数の経路を、それらが平行になるように被検面上に設定し、各経路に沿ってプローブを走査させることにより各経路における曲率半径が決定される。そして、各経路において決定された曲率半径に基づいて被検面における頂点の位置を求める。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２７１３５９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に記載された測定装置では、プローブを被検面に接触させる工程と、プローブを被検面に接触させた状態で走査させる工程とを繰り返すことにより、被検面における頂点の位置を求めている。そのため、被検面における頂点の位置を求めるまでに相応の時間が掛ってしまう。特に、プローブを被検面に接触させる際には、プローブの破損や被検面の損傷などを防ぐため、緩やかな接触動作が求められており、プローブを被検面に接触させる工程を繰り返すことは、その分だけ時間が掛ってしまうこととなる。
【０００６】
そこで、本発明は、被検面の形状を測定する際に、被検面における頂点を求め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】
【０００７】
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、プローブの先端を被検面に接触させた状態で前記プローブを前記被検面に対して相対的に走査させ、前記被検面の形状を測定する測定方法であって、前記プローブの先端を前記被検面に接触させる接触工程と、前記プローブの先端を前記被検面に接触させた際に当該先端が前記被検面上で動いた経路を含む線を、前記プローブを前記被検面に対して相対的に走査させるときの走査経路として設定する設定工程と、前記走査経路に沿って前記プローブを走査させ、前記走査経路上における複数の測定箇所で位置情報を取得する取得工程と、前記走査経路上における前記位置情報に基づいて前記被検面の形状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】
【０００８】
本発明によれば、例えば、被検面の形状を測定する際に、被検面における頂点を求め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】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態の測定装置を示す図である。
【図２】プローブを被検面に接触させた際に、プローブに加わる力を説明するための図である。
【図３】プローブが傾いている状態におけるプローブハウジングの内部をＺ方向から見たときの図である。
【図４】第１実施形態の測定装置において被検面の形状を計測する方法を示すフローチャートである。
【図５】被検面上におけるプローブの走査経路を示す図である。
【図６】被検面上におけるプローブの走査経路を示す図である。
【図７】シリンドリカルレンズの表面上におけるプローブの走査経路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態の測定装置１について、図１を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態の測定装置１を示す図である。第１実施形態の測定装置１は、プローブ４と、プローブ４を弾性支持するプローブハウジング６と、プローブハウジング６を駆動する駆動部１３とを含む。また、測定装置１は、プローブ４の移動を制御するとともに、被検面の形状の測定を制御する制御部１４を含む。そして、測定装置１は、プローブ４の先端を被検面に接触させた状態でプローブ４を被検面に対して相対的に走査させ、被検面の形状を測定することができる。
【００１２】
プローブ４は、プローブ球２とプローブシャフト３とを含む。プローブ球２は、プローブシャフト３の被検面側の先端に備えらた真球度の高い精密球であり、被検面の形状を測定する際に被検面に接触させる部分である。プローブ４は、プローブハウジング６により弾性支持部材５を介して弾性支持されている。プローブハウジング６は、第１検出部７ｘと第２検出部７ｙとを有している。第１検出部７ｘは、プローブ４の先端（プローブ球２）が被検面に接触した際にプローブ４がＸ方向（第１方向）に傾いた量である第１傾き量を検出する。また、第２検出部７ｙは、プローブ球２が被検面に接触した際にプローブ４がＹ方向（第２方向）に傾いた量である第２傾き量を検出する。
【００１３】
第１検出部７ｘは、プローブハウジング６内のＸ方向側に配置され、例えば、Ｚ方向に離れて配置された複数の変位計（第１実施形態では２つの変位計（７ｘ１および７ｘ２））を含む。そして、第１検出部７ｘは、変位計７ｘ１により検出されたプローブ４のＸ方向への変位量と、変位計７ｘ２により検出されたプローブ４のＸ方向への変位量とに基づいてプローブ４の第１傾き量を検出することができる。変位計７ｘ１および７ｘ２は、例えば静電容量センサをそれぞれ含むように構成されており、プローブ４と変位計７ｘ１との間の容量変化、およびプローブ４と変位計７ｘ２との間の容量変化をそれぞれ計測する。これにより、変位計７ｘ１および７ｘ２は、プローブ４のＸ方向への変位量をそれぞれ検出することができる。第１実施形態の変位計７ｘ１および７ｘ２では、静電容量センサを含むように構成されているが、それに限定されるものではなく、プローブ４の変位量を高精度に検出できるように構成されていればよい。
【００１４】
同様に、第２検出部７ｙは、プローブハウジング６のＹ方向側に配置され、例えば、Ｚ方向に離れて配置された複数の変位計（第１実施形態では２つの変位計（７ｙ１および７ｙ２））を含む。そして、第２検出部７ｙは、変位計７ｙ１により検出されたプローブのＹ方向への変位量と、変位計７ｙ２により検出されたプローブ４のＹ方向への変位量とに基づいてプローブ４の第２傾き量を検出することができる。変位計７ｙ１および７ｙ２は、例えば静電容量センサをそれぞれ含むように構成されており、プローブと変位計７ｙ１との間の容量変化、およびプローブと変位計７ｙ２との間の容量変化をそれぞれ計測する。これにより、変位計７ｙ１および７ｙ２は、プローブ４のＹ方向への変位量をそれぞれ検出することができる。
【００１５】
また、プローブハウジング６は、プローブ４のＺ方向の変位を検出する第３検出部７ｚを有している。第３検出部７ｚは、プローブハウジング６のＺ方向側の面に配置された変位計を含む。変位計は、例えば静電容量センサを含み、プローブと変位計との間の容量変化を計測することによってプローブ４のＺ方向への変位量を検出することができる。ここで、第１検出部７ｘ、第２検出部７ｙおよび第３検出部７ｚに含まれる変位計は、静電容量センサを含むように構成されているが、それに限定されるものではなく、プローブ４の変位量を高精度に検出できるように構成されていればよい。
【００１６】
駆動部１３は、ベース１６上に配置されており、プローブハウジング６を駆動するために設けられている。駆動部１３は、例えば、プローブハウジング６を支持する天板１３ａと、天板１３ａをＺ方向に駆動するＺ軸ステージ１３ｂと、天板１３ａをＹ方向に駆動するＹ軸ステージ１３ｃと、天板１３ａをＸ方向に駆動するＸ軸ステージ１３ｄによって構成されている。これにより、プローブハウジング６を３軸方向（３次元的）に移動可能となり、プローブハウジング６により弾性支持されたプローブ４を、ベース１６上に配置された被検物Ｗの被検面に接触させた状態で、被検面に対して相対的に走査させることができる。
【００１７】
プローブハウジング６には、プローブハウジング６のＸ方向の位置を計測するための干渉計９ｘ１および９ｘ２が備えられている。干渉計９ｘ１および９ｘ２はそれぞれ、例えば、ベース１６に接続された構造体１７により支持されたＸ基準ミラー１０に向けてレーザー光を照射し、Ｘ基準ミラー１０で反射されたレーザー光によりプローブハウジング６における基準位置からの変位を検出する。これにより、Ｘ基準ミラー１０とプローブハウジング６との距離、即ち、プローブハウジング６のＸ方向の位置を計測することができる。同様に、プローブハウジング６には、プローブハウジング６のＹ方向の位置を計測するための干渉計９ｙ１および９ｙ２（不図示）、プローブハウジング６のＺ方向の位置を計測するための干渉計９ｚが備えられている。干渉計９ｙ１および９ｙ２はそれぞれ、例えば、ベース１６に接続された構造体１７により支持されたＹ基準ミラー（不図示）に向けてレーザー光を照射し、Ｙ基準ミラーで反射されたレーザー光によりプローブハウジング６における基準位置からの変位を検出する。これにより、Ｙ基準ミラーとプローブハウジング６との距離、即ち、プローブハウジング６のＹ方向の位置を計測することができる。干渉計９ｚは、例えば、ベース１６に接続された構造体１７により支持されたＺ基準ミラー１２に向けてレーザー光を照射し、Ｚ基準ミラー１２で反射されたレーザー光によりプローブハウジング６における基準位置からの変位を検出する。これにより、Ｚ基準ミラー１２とプローブハウジング６との距離、即ち、プローブハウジング６のＺ方向の位置を計測することができる。
【００１８】
このように構成された測定装置１では、被測定物の形状によってはプローブによって被検面を走査する複数の経路を、被検面の頂点を含む経路に対して対称になるように設定することが求められている。例えば、凸レンズなど頂点を中心とした回転対称の被検物を測定する際には、被検面の頂点の位置を求めることが必要である。そのため、被検面の頂点を含むようにプローブの走査経路を設定することが必要である。そこで、制御部１４は、プローブ４の先端（プローブ球２）を被検面に接触させた際に当該先端が被検面上で動いた経路を含む線を、プローブ４を被検面に対して相対的に走査させるときの走査経路として設定する。例えば、被検面上において傾斜を有している部分にプローブ球２を接触させた場合、プローブ球２は当該傾斜に応じて動き、プローブ４は弾性支持部材５を支点として傾く。このようにプローブ球２が被検面の傾斜に応じて動いたとき、プローブ球２が動いた方向と反対側の方向（プローブ４（プローブシャフト３）が傾いた方向）に被検面の頂点が位置することとなる。そのため、プローブ球２が被検面上で動いた経路を含む線をプローブの走査経路として設定すると、当該走査経路に被検面の頂点を含ませることができる。即ち、被検面の頂点を通るようにプローブ４を走査させることができる。また、制御部１４は、設定した走査経路上における複数の測定箇所で位置情報を取得し、取得した位置情報に基づいて被検面の形状を決定する。
【００１９】
ここで、プローブ４を被検物Ｗの被検面に接触させた際にプローブ４が傾く原理について、図２を参照しながら説明する。図２（ａ）は、被検面において傾斜を有している部分ｐにプローブ球２を接触させた際における、プローブ球２に加わる力とプローブシャフト３に加わる力との関係を表した図である。プローブ球２を被検面上の部分ｐに接触させると、プローブシャフト３における点ｑには、弾性支持部材５の剛性により、プローブシャフト３を−Ｚ方向に向けて押す力（Ｚ軸針圧）Ｆｚと、プローブシャフト３を拘束させる力（拘束力）Ｆｒとが発生する。そのため、プローブシャフト３における点ｑには、Ｚ軸針圧Ｆｚと拘束力Ｆｒとを合成した力である合力Ｆｂが生じる。プローブ球２には、Ｚ軸針圧Ｆｚにより、部分ｐから垂直抗力Ｆｎと、被検面とプローブ球２との間の摩擦力Ｆｘとが発生する。そのため、プローブ球２には、部分ｐから、垂直抗力Ｆｎと摩擦力Ｆｘとを合成した力である合力Ｆａが生じる。この合力Ｆａは、例えば光学レンズや金型など、プローブ球２と被検面との摩擦が小さい場合、摩擦力Ｆｘが小さくなるため、推力抗力Ｆｎとほぼ同じ方向および大きさとなり、合力Ｆｂと反対の方向となる。また、合力Ｆｂは、合力Ｆａから見て左側にオフセットした（ずれた）位置関係にあるため、プローブ球２には、反時計回りの方向にモーメントＮが発生する。プローブ４は、プローブ球２に発生するモーメントＮの影響を受けて、点ｑを支点として、プローブ球２がＸ方向に動くように傾く。
【００２０】
被検物Ｗが、図２（ｂ）に示すように、頂点Ｏを中心とした回転対称である場合、上述したＺ軸針圧Ｆｚ、拘束力Ｆｒ、垂直抗力Ｆｎおよび摩擦力Ｆｘは、被検面の頂点Ｏを含む面Ｐ上で発生する。したがって、合力Ｆａおよび合力Ｆｂも面Ｐ上で生じるため、プローブ球２は面Ｐに沿って動き、プローブ４は面Ｐに沿って傾くこととなる。即ち、プローブ球２を被検面上の部分ｐに接触させた際にプローブ球２が動いた経路を含む被検面上の線は、被検面と面Ｐとが交わる線２１となる。そして、線２１をプローブ４の走査経路として設定することにより、プローブ４を被検面の頂点を通るように走査させることができる。このような走査経路は、上述したように、プローブハウジング６に備えられた第１検出部７ｘにより検出されたプローブ４の第１傾き量と、第２検出部７ｙにより検出されたプローブ４の第２傾き量とに基づいて制御部１４により決定される。
【００２１】
次に、第１傾き量および第２傾き量により走査経路を決定する方法について、図１および図３を参照しながら説明する。図３（ａ）は、プローブ球２が被検面に接触してプローブ４が傾いている状態におけるプローブハウジング６の内部をＺ方向から見たときの図である。上述したように、プローブハウジング６は、第１検出部７ｘと第２検出部７ｙとを含んでいる。そして、第１検出部７ｘはＺ方向に離れて配置された変位計７ｘ１および変位計７ｘ２を、第２検出部７ｙはＺ方向に離れて配置された変位計７ｙ１および変位計７ｙ２をそれぞれ含む。
【００２２】
変位計７ｘ１は、変位計７ｘ１が配置されているＺ方向の位置において、変位計７ｘ１とプローブ４（プローブシャフト３）とのＸ方向の距離ｐｘ１を計測する。例えば、変位計７ｘ１は、プローブ球２を被検面に接触させない状態（非接触状態）のときのプローブ４のＸ方向の位置に対する、プローブ球２を被検面に接触させた状態（接触状態）のときのプローブ４のＸ方向の変位量を計測する。この変位量を、非接触状態のときにおける変位計７ｘ１とプローブ４とのＸ方向の距離（基準距離）に加えることにより、接触状態のときにおける変位計７ｘ１とプローブ４とのＸ方向の距離ｐｘ１を計測することができる。同様にして、変位計７ｘ２は、変位計７ｘ２が配置されているＺ方向の位置において、接触状態のときにおける変位計７ｘ２とプローブ４とのＸ方向の距離ｐｘ２を計測することができる。これにより、第１検出部７ｘは、プローブ４がＸ方向（第１方向）に傾いた量である第１傾き量を検出することができる。
【００２３】
変位計７ｙ１は、変位計７ｙ１が配置されているＺ方向の位置において、変位計７ｙ１とプローブ４とのＹ方向の距離ｐｙ１を計測する。例えば、変位計７ｙ１は、非接触状態のときのプローブ４のＹ方向の位置に対する、接触状態のときのプローブ４のＹ方向の変位量を計測する。この変位量を、非接触状態のときにおける変位計７ｙ１とプローブ４とのＹ方向の距離（基準距離）に加えることにより、接触状態のときにおける変位計７ｙ１とプローブとのＹ方向の距離ｐｙ１を計測することができる。同様にして、変位計７ｙ２は、変位計７ｙ２が配置されているＺ方向の位置において、接触状態のときにおける変位計７ｙ２とプローブ４とのＹ方向の距離ｐｙ２を計測することができる。これにより、第２検出部７ｙは、プローブ４がＹ方向（第２方向）に傾いた量である第２傾き量を検出することができる。
【００２４】
制御部１４は、第１検出部により検出された第１傾き量と、第２検出部により検出された第２傾き量とに基づいて、プローブ球２を被検面に接触させた際にプローブ４が傾いた方向Ａ（プローブ球２が動いた方向と反対の方向）を式（１）により求める。そして、制御部１４は、この方向Ａに基づいて、プローブ４が被検面に対して相対的に走査させるときの走査経路を決定する。これにより、決定した走査経路を、被検面の頂点を含むようにすることができる。ここで、第１実施形態の測定装置１では、変位計７ｘ１と変位計７ｙ１とは、Ｚ方向における同じ位置に配置されており、変位計７ｘ２と変位計７ｙ２とは、Ｚ方向における同じ位置に配置されているものとする。本実施形態では、図３（ａ）に示すように、第１検出部７ｘおよび第２検出部７ｙがプローブハウジング６に備えられているものについて説明した。しかし、図３（ｂ）に示すように、第１検出部７ｘおよび第２検出部７ｙを構造体１７に備えてもよい。
Ａ＝［（ｐｘ１−ｐｘ２），（ｐｙ１−ｐｙ２）］      ・・・（１）
【００２５】
このように構成された測定装置１において被検面の形状を計測する方法を、図４および図５を参照しながら説明する。図４は、第１実施形態の測定装置１において被検面の形状を計測する方法を示すフローチャートであり、図５は、被検面上におけるプローブ４の走査経路を示す図である。ここでは、被検物Ｗとして凸レンズを想定する。
【００２６】
まず、図４に示すフローチャートを開始する前に、測定装置１の電源を入れるとともに装置のシステムを立ち上げ、被検物Ｗを測定装置内（ベース１６上）に配置する。電源を入れた直後は装置内の温度等の変動が大きく、測定精度等に影響を及ぼす恐れがあるため、電源を入れてから一定時間が経過した後に測定を開始するとよい。また、測定を開始する前に、被検物Ｗの情報や測定したい部分に応じて、測定箇所などの測定シーケンスが設定される。Ｓ１では、制御部１４は、駆動部１３を制御して、プローブ４を退避位置から被検物Ｗの上方に移動させる。Ｓ２では、制御部１４は、測定を開始する指令が供給されるまで待機する。測定を開始する指令が供給された場合は、Ｓ３に進む。Ｓ３では、制御部１４は、駆動部１３を制御することによりプローブ４を−Ｚ方向に移動させ、プローブ４の先端（プローブ球２）を被検面に接触させる。このとき、例えば、図５（ａ）に示すように、被検面の頂点から離れた位置にあり、かつ傾斜を有している被検面上の部分ｐにプローブ球２を接触させる。例えば、曲率が大きい被検面上の部分ｐにプローブ球２を接触させるとよい。このように傾斜を有する部分ｐにプローブ球２を接触させた場合、プローブ４は大きく傾くため、プローブ４が傾いた方向を検出してプローブ４の走査経路を設定することが容易になる。一方で、被検面の頂点Ｏなど、傾斜が少ない被検面上の部分にプローブを接触させた場合、プローブ４はほとんど傾かないため、プローブ４の走査経路を設定することが困難になってしまいうる。
【００２７】
Ｓ４では、制御部１４は、プローブ球２を被検面に接触させた際にプローブ球２が被検面上で動いた経路を含むように、プローブ４を被検面に対して相対的に走査させるときの走査経路ｍ１を設定する。プローブ４の走査経路ｍ１は、上述したように、プローブ球２を被検面に接触させた際にプローブ４が傾いた方向（プローブ球２が動いた方向と反対方向）に向かって当該プローブ４を走査させるように設定される。そして、プローブ４が傾いた方向は、上述したように、第１検出部７ｘにより検出された第１傾き量（プローブがＸ方向に傾いた量）と、第２検出部７ｙにより検出された第２傾き量（プローブがＹ方向に傾いた量）とに基づいて求められる。このようにプローブ４の走査経路ｍ１を設定することにより、プローブの走査経路ｍ１は、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように被検面の頂点Ｏを含むため、被検面の頂点Ｏを通るようにプローブ４を走査させることができる。ここで、図２（ｂ）に示すように、頂点Ｏおよび走査経路ｍ１を含む面ＰをＸＺ平面とする。
【００２８】
Ｓ５では、制御部１４は、駆動部１３を制御することにより、Ｓ４で設定された走査経路ｍ１に沿ってプローブ４を走査させ、走査経路ｍ１上における複数の測定箇所で位置情報を取得する。第１実施形態では、制御部１４は、例えば、図５（ｃ）の破線矢印５１で示すように、走査経路ｍ１に沿ってプローブ４を往復走査させる。このように往復走査させることにより、例えば、被検面上の部分ｐから一定方向（例えば−Ｘ方向）のみにプローブ４を走査させたときに生じうるプローブ４が通らない走査経路ｍ１上の領域５２を小さくすることができる。往復走査させることにより、被検面上の同じ場所を２回計測することができる。ここで、第１実施形態の測定装置１では、プローブ４を走査経路ｍ１に沿って往復走査（２回走査）させたが、それに限られるものではなく、例えば、プローブ４を走査経路ｍ１に沿って複数回（３回以上）にわたって走査させてもよい。
【００２９】
制御部１４は、まず、プローブ４が傾いた方向に向けて、即ち、被検面上の部分ｐから頂点Ｏに向かう方向（−Ｘ方向）にプローブ４を走査させる（領域５３）。プローブ球２が頂点Ｏを通過するとプローブ４が傾く方向が反対方向になるが、制御部１４は、プローブ球２が頂点Ｏを通過した際においても、領域５３においてプローブを走査させた方向と同じ方向（−Ｘ方向）にプローブ４を走査させる（領域５４）。そして、制御部１４は、プローブ球２のＺ方向の位置が頂点ＯのＺ方向の位置より距離ａだけ低くなるまで走査経路ｍ１に沿って−Ｘ方向にプローブ４を走査させる。プローブ球２のＺ方向の位置が頂点ＯのＺ方向の位置より距離ａだけ低くなったとき、制御部１４は、プローブ４を走査させる方向を反対方向（Ｘ方向）にし、再度、走査経路ｍ１に沿って（頂点Ｏに向けて）プローブ４を走査させる（領域５４）。プローブ球２が頂点Ｏを通過するとプローブ４が傾く方向が反対方向（−Ｘ方向）になるが、制御部１４は、プローブ球２が頂点Ｏを通過した際においても、領域５４においてプローブを走査させた方向と同じ方向（Ｘ方向）にプローブ４を走査させる（領域５３）。そして、制御部１４は、プローブ球２のＺ方向の位置が頂点ＯのＺ方向の位置より距離ｂだけ低くなるまで走査経路ｍ１に沿ってＸ方向にプローブ４を走査させる。プローブ球２のＺ方向の位置が頂点Ｏの位置より距離ｂだけ低くなったとき、制御部１４は、プローブを走査させる方向を反対方向（−Ｘ方向）にし、再度、走査経路ｍ１に沿って（頂点Ｏに向けて）プローブ４を走査させる（領域５３（領域５２））。そして、プローブ球２が部分ｐにきたときに測定が終了する。ここで、第１実施形態では、制御部１４は、被検面上の部分ｐからプローブ４が傾いた方向に向けてプローブ４を走査させたが、例えば、被検面上の部分ｐからプローブ４が傾いた方向と反対の方向に向けてプローブ４を走査させてもよい。このように、被検面上の部分ｐからどの方向にプローブ４を走査させるかなどの測定シーケンスは、上述したように、被検面の測定を開始する前に設定される。測定シーケンスでは、プローブ４を走査させる方向の他に、例えば、走査経路ｍ１に沿ってプローブ４を走査させる回数、距離ａや距離ｂなどが設定されうる。
【００３０】
このようにプローブ４を走査経路ｍ１に沿って走査させている際に、制御部１４は、走査経路ｍ１上における複数の測定箇所で位置情報を取得する。例えば、制御部１４は、各測定箇所において、プローブ４の変位量を各検出部（７ｘ、７ｙおよび７ｚ）に、プローブハウジング６の位置を各干渉計（９ｘ、９ｙおよび９ｚ）にそれぞれ計測させる。そして、制御部１４は、各検出部により検出されたプローブ４の変位量、および各干渉計により計測されたプローブハウジング６の位置に基づいてプローブ球２の位置を取得することができる。制御部１４は、このプローブ球２の位置に基づいて、走査経路ｍ１上における各測定箇所での位置情報、即ち、位置座標を取得することができる。ここで、プローブ球２の位置から各測定箇所の位置情報を取得する際、プローブ４は、当該測定箇所における傾斜に応じて傾いた状態である。この状態では、被検面とプローブ球２とが接触する被検面上の部分ｐと、プローブ球２の中心との間に位置ずれがあるため、各測定箇所の位置情報に誤差が生じうる。そのため、制御部１４において、第１検出部７ｘにより検出された第１傾き量と、第２検出部７ｙにより検出された第２傾き量とに基づいてプローブ４が傾いた角度を決定し、その角度に基づいて各測定箇所の位置情報を補正してもよい。また、プローブ４を走査経路ｍ１に沿って複数回にわたって相対的に走査させる場合には、各測定箇所における位置情報を複数取得し、当該測定箇所で取得された複数の位置情報の平均値を、当該測定箇所の位置情報としてもよい。例えば、図５（ｃ）において、測定箇所５５ではプローブ４が２回通過するため、２回にわたって位置情報が取得される。この場合、測定箇所５５において２回にわたって取得された位置情報の平均値が、当該測定箇所５５における位置情報とされる。
【００３１】
Ｓ６では、制御部１４は、各測定箇所において測定された位置情報に基づいて被検面の形状を決定する。第１実施形態では、被検面の頂点Ｏを含む走査経路ｍ１上でプローブを相対的に走査させただけであるため、被検面の走査経路ｍ１上における形状（断面形状）が決定される。Ｓ７では、制御部１４は、駆動部１３を制御することにより、プローブ４を被検面から離し、プローブ４を被検面の上方から退避位置に移動させる。
【００３２】
上述したように、第１実施形態の測定装置１では、プローブ４を被検面に接触させた際におけるプローブ４の傾きに応じて走査経路を設定している。即ち、プローブ４の先端（プローブ球２）を被検面に接触させた際に、プローブ球２が被検面上で動いた経路を含む線をプローブ４を被検面に対して相対的に走査させるときの走査経路として設定している。このようにプローブ４の走査経路を設定することにより、当該走査経路は被検面の頂点を含むため、被検面の頂点を通るようにプローブ４を走査させることができる。
【００３３】
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態では、プローブ４を被検面に対して相対的に走査させるときの走査経路を複数設定する場合について、図６を参照しながら説明する。第２実施形態で用いられる測定装置は、第１実施形態の測定装置１と同様であるため、測定装置についての説明は省略する。
【００３４】
まず、第１実施形態の図４で示したフローチャートと同様に、制御部１４は、プローブ球２を被検面に接触させた際におけるプローブ４の傾きに応じて走査経路ｍ１を設定する。即ち、プローブ球２を被検面に接触させた際にプローブ球２が被検面上で動いた経路を含む線を、プローブ４を被検面に対して相対的に走査させるときの走査経路ｍ１として設定する。これにより、プローブ４の走査経路ｍ１は被検面の頂点Ｏを含むため、被検面の頂点を通るようにプローブ４を走査させることができる。そして、制御部１４は、走査経路ｍ１上における複数の測定箇所で位置情報を取得する。
【００３５】
次に、図６に示すように、制御部１４は、被検面の頂点Ｏを含む走査経路ｍ１と平行、かつ走査経路ｍ１と距離ｄだけ離れた被検面上の第２走査経路ｍ２を設定する。そして、制御部１４は、第２走査経路ｍ２に沿ってプローブ４を被検面上で走査させ、第２走査経路上における複数の測定箇所で位置情報を取得する。第２走査経路上における複数の測定箇所で位置情報を取得した後、制御部１４は、第２走査経路ｍ２と平行、かつ第２走査経路ｍ２と距離ｄだけ離れた被検面上の第３走査経路ｍ３を設定する。そして、制御部１４は、第３走査経路ｍ３に沿ってプローブ４を被検面上で走査させ、第３走査経路上における複数の測定箇所で位置情報を取得する。このように、第２実施形態では、プローブ４を走査させる走査経路を平行に距離ｄだけ順次ずらしながら設定し、各走査経路における複数の測定箇所で位置情報を取得する。制御部１４は、各走査経路上における複数の測定箇所で取得された位置情報に基づいて被検面の形状を決定する。ここで、制御部１４は、プローブを、第２走査経路ｍ２に沿って複数回にわたって相対的に走査させてもよい。この場合、第２走査経路上の各測定箇所における位置情報を複数取得し、当該測定箇所で取得された複数の位置情報の平均値を、当該測定箇所の位置情報としてもよい。第３走査経路においても同様である。
【００３６】
上述したように、第２実施形態の測定装置では、第１実施形態と同様にして被検面の頂点Ｏを含むようにプローブ４の走査経路ｍ１を設定した後、走査経路ｍ１と平行な複数の走査経路（例えば走査経路ｍ２およびｍ３）を設定する。そして、各走査経路上における複数の測定箇所で取得された位置情報に基づいて被検面の形状を決定する。これにより、被検面の形状を３次元的に測定することができる。
【００３７】
本実施形態では、被検面の形状を三次元的に測定する方法として、プローブの走査経路ｍ１に対して平行な複数の走査経路を設定したが、これに限られない。走査経路ｍ１とは異なる被検面にプローブ球を接触させ、被検面の頂点Ｏを含む走査経路を設定する。第１実施形態で説明した方法で走査経路を設定し計測することで被検面の断面形状を計測する。このように、頂点Ｏから放射状に走査経路を設定して被検面の形状を計測してもよい。
【００３８】
＜第３実施形態＞
第１実施形態および第２実施形態では、凸レンズなど、頂点Ｏを中心とした回転対称の被検物Ｗを測定する場合について説明したが、第３実施形態では、回転対称ではない被検物Ｗを測定する場合について説明する。第３実施形態では、被検物Ｗとして、シリンドリカルレンズを測定する場合について、図７を参照しながら説明する。
【００３９】
図７（ａ）は、シリンドリカルレンズの表面における円周方向の形状を測定する方法を示す図である。プローブ球２をシリンドリカルレンズの表面の部分ｐに接触させた際にプローブ４が傾く方向（プローブ球２が動く方向と反対の方向）は、シリンドリカルレンズの頂上稜線Ｒに対して直交する。そのため、図４に示すフローチャートと同様の工程を行うことにより、制御部１４は、プローブ４の走査経路ｍ１を設定し、走査経路ｍ１上における複数の測定箇所において位置情報を取得する。次に、制御部１４は、図７（ｂ）に示すように、走査経路ｍ１と平行、かつ距離ｄだけ離れた走査経路ｍ２を設定し、走査経路ｍ２上における複数の測定箇所において位置情報を取得する。このように、プローブ４を走査させる走査経路を平行に距離ｄだけ順次ずらしながら複数本設定し、各走査経路における複数の測定箇所で位置情報を取得する。これにより、シリンドリカルレンズの形状を３次元的に測定することができる。
【００４０】
図７（ｃ）は、シリンドリカルレンズの表面における頂上稜線Ｒと平行な方向の形状を測定する方法を示す図である。プローブ球２をシリンドリカルレンズの表面の部分ｐに接触させた際にプローブ４が傾く方向（プローブ球２が動く方向と反対の方向）は、シリンドリカルレンズの頂上稜線Ｒに対して直交する。そのため、制御部１４は、プローブ４の走査方向が、プローブ４が傾いた方向と直交する方向になるように、即ち、頂上稜線Ｒと平行な方向になるようにプローブの走査経路ｍ１を設定し、走査経路ｍ１上における複数の測定箇所において位置情報を取得する。次に、制御部１４は、図７（ｄ）に示すように、走査経路ｍ１と平行、かつ距離ｄだけ離れた走査経路ｍ２を設定し、走査経路ｍ２上における複数の走査箇所において位置情報を取得する。このように、プローブ４を走査させる走査経路を平行に距離ｄだけ順次ずらしながら複数本設定し、各走査経路における複数の測定箇所で位置情報を取得する。これにより、シリンドリカルレンズの形状を３次元的に測定することができる。ここで、第３実施形態では、隣り合う走査経路の間隔を一定とした（例えば、走査経路ｍ１と走査経路ｍ２との間の距離ｄ）が、それに限られるものではない。例えば、急斜面では間隔を狭め、緩斜面では間隔を広げるといったように、必要に応じて隣り合う走査経路の間隔を任意に設定してもよい。
【００４１】
上記のいずれの実施形態も被検面が凸面について説明したが、被検面は凹面であっても構わない。被検面が凹面の場合、プローブの先端を被検面に接触させた際に、プローブ球が動いた方向（プローブ４が傾いた方向と反対側の方向）に被検面の底が位置することになる。
【００４２】
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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【図７】
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