(57)【要約】【課題】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を提供する。【解決手段】光源と、シャックハルトマンセンサと、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、被検物に対して光源から出射された光を投光し、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取得工程（ステップＳ６）と、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被検位置データに基づき、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（ステップＳ９）と、基準位置データ及び被検位置データに基づき、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（ステップＳ１０）と、を備える。【選択図】図２
2015075396.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、入射光の波面をマイクロレンズアレイで分割及び集光して２次元センサにより複数スポットの配列として検出する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、被検査面と該被検査面の周囲の外周部とを備える被検物を計測する計測方法において、
前記演算部が、前記被検物に対して前記光源から出射された光を前記計測光学系により投光し、投光し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、
前記演算部が、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、
前記演算部が、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、を備える、
ことを特徴とする計測方法。
【請求項２】
前記第１の計測工程では、前記演算部は、前記基準位置データに基づき、前記基準物の光軸と前記計測光学系の光軸との位置の差分である第１の差分を演算し、前記被検位置データに基づき、前記被検物の光軸と前記計測光学系の光軸との位置の差分である第２の差分を演算し、前記第１の差分と前記第２の差分とに基づき、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。
【請求項３】
前記第１の計測工程では、前記演算部は、前記基準位置データに基づき、前記基準物の光軸の位置を演算し、前記被検位置データに基づき、前記被検物の光軸の位置を演算し、前記基準物の光軸の位置と前記被検物の光軸の位置とに基づき、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。
【請求項４】
前記被検物及び前記基準物の少なくとも一方を位置決めして設置する設置部を前記計測光学系に対して相対的に移動させる移動機構を備え、
前記第１の計測工程では、前記演算部が、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。
【請求項５】
光学素子をモールド成形する成形工程と、
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。
【請求項６】
光源と、入射光の波面をマイクロレンズアレイで分割及び集光して２次元センサにより複数スポットの配列として検出する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、被検査面と該被検査面の周囲の外周部とを備える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前記光源から出射された光を前記計測光学系により投光し、投光し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。
【請求項７】
前記演算部は、前記基準位置データに基づき、前記基準物の光軸と前記計測光学系の光軸との位置の差分である第１の差分を演算し、前記被検位置データに基づき、前記被検物の光軸と前記計測光学系の光軸との位置の差分である第２の差分を演算し、前記第１の差分と前記第２の差分とに基づき、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。
【請求項８】
前記演算部は、前記基準位置データに基づき、前記基準物の光軸の位置を演算し、前記被検位置データに基づき、前記被検物の光軸の位置を演算し、前記基準物の光軸の位置と前記被検物の光軸の位置とに基づき、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。
【請求項９】
前記被検物及び前記基準物の少なくとも一方を位置決めして設置する設置部を前記計測光学系に対して相対的に移動させる移動機構を備え、
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６７５０９５８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、光源と、入射光の波面をマイクロレンズアレイで分割及び集光して２次元センサにより複数スポットの配列として検出する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、被検査面と該被検査面の周囲の外周部とを備える被検物を計測する計測方法において、前記演算部が、前記被検物に対して前記光源から出射された光を前記計測光学系により投光し、投光し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、前記演算部が、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、前記演算部が、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、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、光源と、入射光の波面をマイクロレンズアレイで分割及び集光して２次元センサにより複数スポットの配列として検出する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、被検査面と該被検査面の周囲の外周部とを備える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前記光源から出射された光を前記計測光学系により投光し、投光し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。
【発明の効果】
【００１１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る計測装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る計測装置により、被検物位置関係を演算する際の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第１実施形態に係る計測装置により被検物位置関係を演算する際の処理手順を示す説明図であり、（ａ）は基準物を設置した状態、（ｂ）は第１の差分を演算した状態である。また、（ｃ）は被検物を設置し第２の差分を演算した状態、（ｄ）は光軸同士の相対位置関係を演算した状態である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る計測装置により、被検物位置関係を演算する際の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２実施形態に係る計測装置により被検物位置関係を演算する際の処理手順を示す説明図であり、（ａ）は基準物光軸の座標を演算した状態、（ｂ）は被検物光軸の座標及び光軸同士の相対位置関係を演算した状態である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る計測装置により、被検物位置関係を演算する際の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第３実施形態に係る計測装置により被検物位置関係を演算する際の処理手順を示す説明図であり、（ａ）は基準物を設置し第１の差分を演算した状態、（ｂ）は基準物光軸を計測光学系の光軸に一致させた状態である。また、（ｃ）は被検物を設置し第２の差分を演算した状態、（ｄ）は被検物光軸を計測光学系の光軸に一致させた状態である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る計測装置の概略構成を示す説明図であり、（ａ）は全体の概略構成図、（ｂ）はＸ軸センサ及びＹ軸センサの拡大図である。
【図９】本発明の計測装置で用いられる被検物及び基準物の変形例を示す説明図であり、（ａ）は円板部の縮径部が外周部であり、（ｂ）は凹部の内周面が外周部であり、（ｃ）は全体形状が円弧形である。
【図１０】従来の計測装置により被検査面計測を行う場合の概略構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
［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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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）。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
【数１】
2015075396.tif 000003
【００４６】
ここで、ｒはＸＹ座標において数式２のように表される。
【００４７】
【数２】
2015075396.tif 000004
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
【数３】
2015075396.tif 000005
【００５１】
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。
【００５２】
【数４】
2015075396.tif 000006
【００５３】
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。
【００５４】
【数５】
2015075396.tif 000007
【００５５】
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。
【００５６】
【数６】
2015075396.tif 000008
【００５７】
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。
【００５８】
【数７】
2015075396.tif 000009
【００５９】
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。
【００６０】
【数８】
2015075396.tif 000010
【００６１】
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。
【００６２】
【数９】
2015075396.tif 000011
【００６３】
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。
【００６４】
【数１０】
2015075396.tif 000012
【００６５】
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。
【００６６】
【数１１】
2015075396.tif 000013
【００６７】
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。
【００６８】
【数１２】
2015075396.tif 000014
【００６９】
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。
【００７０】
【数１３】
2015075396.tif 000015
【００７１】
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。
【００７２】
【数１４】
2015075396.tif 000016
【００７３】
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。
【００７４】
【数１５】
2015075396.tif 000017
【００７５】
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。
【００７６】
【数１６】
2015075396.tif 000018
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
【数１７】
2015075396.tif 000019
【００８４】
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。
【００８５】
【数１８】
2015075396.tif 000020
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
【数１９】
2015075396.tif 000021
【００８９】
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。
【００９０】
［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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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）。
【００９４】
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。
【００９５】
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）。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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）。
【００９９】
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。
【０１００】
［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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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）。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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）。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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）。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【符号の説明】
【０１１９】
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。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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