(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と；少なくとも第１及び第２のレンズ群と；この第１レンズ群と第２レンズ群の相対的な間隔を変化させる手段と；この第１レンズ群と第２レンズ群の間隔を検出する手段と；上記第２レンズの焦点位置近傍に配置した被検物の当て付け開口部と；を有し、上記光源からの光束を第１レンズ群と第２レンズ群とを介して上記当て付け開口部に当て付けた被検物の被検面に照射し、この被検面での反射光束による像の状態を第１レンズ群と第２レンズ群の間隔を変化させながら観察して、第２レンズを出射した光束と被検面とが略オートコリメーション状態になったときの第１レンズ群と第２レンズ群の間隔から被検面の形状を測定する装置において、装置の調整状態及び被検面形状による系統的な誤差要因を記憶するメモリー手段を有し、このメモリー手段に記憶された誤差データに基づき測定値を補正することを特徴とする面形状測定装置。
【請求項２】
上記誤差要因が、上記第２レンズの焦点位置と当て付け開口部との位置ずれに起因した誤差である請求項１に記載の面形状測定装置。
【請求項３】
上記誤差要因が、上記当て付け開口部に当て付けられる被検物の曲率半径に起因した誤差である請求項１に記載の面形状測定装置。
【請求項４】
上記誤差要因が、上記第２レンズの焦点位置と当て付け開口部との位置ずれに起因した誤差と、上記当て付け開口部に当て付けられる被検物の曲率半径に起因した誤差との双方である請求項１に記載の面形状測定装置。
【請求項５】
光源は可干渉性光源であり、上記観察像は干渉縞として観察される請求項１ないし４のいずれか１項に記載の面形状測定装置。
【請求項６】
光源と；少なくとも第１及び第２のレンズ群と；この第１レンズ群と第２レンズ群の相対的な間隔を変化させる手段と；この第１レンズ群と第２レンズ群の間隔を検出する手段と；上記第２レンズの焦点位置近傍に配置した被検物の当て付け開口部と；を有し、上記光源からの光束を第１レンズ群と第２レンズ群とを介して上記当て付け開口部に当て付けた被検物の被検面に照射し、この被検面での反射光束による像の状態を第１レンズ群と第２レンズ群の間隔を変化させながら観察して、第２レンズを出射した光束と被検面とが略オートコリメーション状態になったときの第１レンズ群と第２レンズ群の基準位置からの間隔の変動量ΔＸ’から被検面の形状を測定する装置において、上記第２レンズ群の焦点位置と実際の当て付け開口部の位置ずれに起因した測定誤差と、当て付け開口部に当て付けられる被検物の曲率半径に起因した測定誤差とを同時に考慮し、次式により曲率Ｃ及び面屈折力Ｐを求めることを特徴とする面形状測定装置。
Ｃ＝Ｃo＋Ａ１・ΔＸ’＋Ａ２・ΔＸ’2 ＋・・・・Ａｎ・ΔＸ’n
Ｐ＝Ｃ・（ｎ-１）
但し、Ａ１・・・Ａｎ；補正係数、
ΔＸ'；面形状に応じた間隔変動量の測定値、
ｎ；被検物の屈折率、
Ｃo ；基準曲面の曲率。
【請求項７】
光源は可干渉性光源であり、上記観察像は干渉縞として観察される請求項６に記載の面形状測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、光学素子として用いられるレンズのトーリック面や非球面、あるいは眼鏡レンズ（単レンズや累進多焦点レンズ）等の曲率半径や面アスなどの面形状（光学性能）を測定する装置に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】
従来より、光学面の曲率半径や面アスなどの光学的性能を測定する為の種々の装置が提案されている。特に、眼鏡用累進多焦点レンズの様に曲率半径が１つの面内で大きく変化するような被検面の場合では、例えば曲率半径が無限大〜５０ｍｍ程度の広い測定レンジが必要である。
【０００３】
このようなレンズの面形状の測定装置として、本出願人は、特公平５−６９３６２号公報で、第１０図のような測定装置（原理）を提案した。この装置は、レーザ光源２０１からの直線偏光のレーザビーム（平行光束）がハーフミラー２０２に入射し、そのまま通過する光束と図の上部に反射される光束の２つに分けられる。ハーフミラー２０２での反射光束は使用されない。
【０００４】
この光束はハーフミラー２０２を通過後コンデンサレンズ（第１レンズ群）２０３に入射する。レンズ２０３に入射した光束は該レンズの焦点位置で一旦集光した後、発散光束となり、この発散光束は、次の対物レンズ（第２レンズ群）２０４に入射する。対物レンズ２０４を通過した光束は、入射する前の光束とは曲率半径の異なる波面として射出される。
【０００５】
対物レンズ２０４から射出した光束は、このレンズ２０４の焦点位置に配置された筒状の当て付け開口部２０６に当て付けて配置された被検面２０７の表面に入射し、該表面で反射して戻る。このとき、レンズ２０４を射出した波面の曲率半径と被検面２０７の曲率半径とが一致する状態、すなわちオートコリメーション状態が得られると、被検面２０７での反射光は正確に元来た光路を戻り、ハーフミラー２０２で反射し、集光レンズ２０８で集光されてスクリーン２０９上にそのオートコリメーション像が結像することになる。２０５は、対物レンズ２０４と被検面２０７の間に配置した１／４波長板、２０９はハーフミラー２０２とスクリーン２１０との間に配置した偏光板で、その偏光方向を調整することにより、迷光を除去し、光量損失を防ぐことができる。
【０００６】
この装置は、ハーフミラー２０２、コンデンサレンズ２０３、集光レンズ２０８、偏光板２０９及びスクリーン２１０の全体が枠体２１１に支持されていて、コンデンサレンズ２０３の光軸方向に可動である。そして、この枠体２１１を移動させてコンデンサレンズ２０３と対物レンズ２０４の相対的間隔Ｌを変化させることにより、被検面２０７の曲率半径と同一の曲率半径を有する波面を生成できるため、広範囲な測定レンジを実現している。
【０００７】
図１１は、その測定原理を説明する図である。被検面２０７の曲率半径ｒと、被検面に入射する光束の波面の曲率半径が一致する状態（オートコリメーション状態）は、言い換えると、入射光束の集光位置と被検面の曲率中心が一致している状態である。このオートコリメーション状態は、スクリーン２１０上での点像径が最小になる状態として検出される他、干渉計を用いた装置では干渉縞の本数が最小になる状態として検出される。
このオートコリメーション状態において、対物レンズ２０４の物体側焦点Ｆからコンデンサレンズ２０３によるビームの集光点迄の距離（間隔変動量）をΔＸ、対物レンズ２０４の前側焦点をＦ、前側焦点距離をｆ、後側焦点をＦ’、後側焦点距離をｆ’とすると、
ニュートンの結像公式より、
ｒ・ΔＸ＝ｆ・ｆ’
ｒ・ΔＸ＝ｆ2 （ｆ＝ｆ’）
ΔＸ＝ｆ2 ／ｒ
ｒ＝ｆ2 ／ΔＸ
が得られ、よってΔＸが分かれば、被検面２０７の曲率半径ｒが分かる。
【０００８】
また、被検面２０７の屈折率をｎとすると、次式により被検面２０７の曲率Ｃ及び面屈折力Ｐが得られる。
Ｃ＝１／ｒ＝−（１／ｆ2 ）・ΔＸ
Ｐ＝Ｃ・（ｎ−１）
【０００９】
この式から明らかなように、オートコリメーション状態における対物レンズ２０４の物体側焦点Ｆからコンデンサレンズ２０３による集光位置までの距離ΔＸと曲率Ｃ（＝１／ｒ、ｒ；曲率半径）は線形関係にあり、間隔変動量ΔＸを求めることでＣ（ｒ）を比例計算的に求めことができる。上の例で、仮にｆ＝１００ｍｍ、ΔＸ＝５ｍｍとすると、ｒ＝２０００ｍｍが得られる。
【００１０】
この式によって得られた結果は、対物レンズ２０４の焦点位置Ｆに被検面が丁度一致した理想的な場合を想定している。しかし、厳密に対物レンズ２０４の焦点位置を見つけることは困難であり、位置誤差が発生することが考えられる。また仮に焦点位置を見つけだしたとしても、実際には固定開口２０６に種々の曲率半径を持つ被検面２０７が当て付くために、被検面の頂点位置Ｐと後側焦点Ｆ’の位置とは厳密には一致しない。
【００１１】
図５ないし図８は、被検面の頂点位置Ｐと対物レンズ２０４の後側焦点Ｆ’の位置とが一致しない各場合を具体的に描いたものである。図５、図６は、被検面が凸面の場合、図７、図８は同凹面の場合であり、図５、図７は曲率半径大、図６、図８は曲率半径小の場合を描いている。これらの図から明らかなように、被検面２０７の曲率半径が小さい（曲率が大きい）程、被検面の頂点Ｐ1 、Ｐ2 の位置と後側焦点Ｆ’の位置とのずれ量が大きくなり、測定誤差の原因となる。
【００１２】
加えて、後側焦点Ｆ’の位置を正確に検出するのは困難であるから、測定されたΔＸから求めたｒの値は、実際の被検面のｒとは異なってしまう。図９の実線は、間隔変動量ΔＸと、該変動量ΔＸを公式ｒ＝ｆ／ΔＸに当てはめて求めた曲率Ｃとの関係を示し、破線は、測定された間隔変動量ΔＸと実際の被検面の曲率との関係を示している。このグラフから、曲率半径が小さくなる（曲率Ｃが大きくなる）に従い、上記した間隔変動量Δｘと曲率Ｃとの線形性が損なわれ、高次の次数成分が上乗せされてくる為に測定誤差が大きくなることが分かる。
【００１３】
同様に、当て付け開口部２０６の機械的な位置ずれ（調整ずれ）により、該開口部２０６と対物レンズ２０４の後側焦点位置Ｆ’とが一致しない場合、あるいは対物レンズ２０４の焦点距離ｆが設計値からずれる場合もあり、これらの場合にも以上と全く同様の測定誤差が生じる。
【００１４】
【発明の目的】
本発明は、ほぼすべての曲率半径の光学被検面に対して、装置内部に起因した設置ずれや被検面の配置ずれ等に起因した測定誤差を補正し、曲率、光学的性能、面精度等を高精度に検査測定できる面形状測定装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【発明の概要】
本発明は、光源と；少なくとも第１及び第２のレンズ群と；この第１レンズ群と第２レンズ群の相対的な間隔を変化させる手段と；この第１レンズ群と第２レンズ群の間隔を検出する手段と；第２レンズの焦点位置近傍に配置した被検物の当て付け開口部と；を有し、光源からの光束を第１レンズ群と第２レンズ群とを介して上記当て付け開口部に当て付けた被検物の被検面に照射し、この被検面での反射光束による像の状態を第１レンズ群と第２レンズ群の間隔を変化させながら観察して、第２レンズを出射した光束と被検面とが略オートコリメーション状態になったときの第１レンズ群と第２レンズ群の間隔から被検面の形状を測定する装置において、装置の調整状態及び被検面形状による系統的な誤差要因を記憶するメモリー手段を有し、このメモリー手段に記憶された誤差データに基づき測定値を補正することを特徴としている。
【００１６】
誤差要因として、具体的には、少なくとも、第２レンズの焦点位置と当て付け開口部との位置ずれに起因した誤差、当て付け開口部に当て付けられる被検物の曲率半径に起因した誤差、あるいはこの双方の複合した誤差を上げることができる。
【００１７】
また本発明は、光源と；少なくとも第１及び第２のレンズ群と；この第１レンズ群と第２レンズ群の相対的な間隔を変化させる手段と；この第１レンズ群と第２レンズ群の間隔を検出する手段と；第２レンズの焦点位置近傍に配置した被検物の当て付け開口部と；を有し、光源からの光束を第１レンズ群と第２レンズ群とを介して上記当て付け開口部に当て付けた被検物の被検面に照射し、この被検面での反射光束による像の状態を第１レンズ群と第２レンズ群の間隔を変化させながら観察して、第２レンズを出射した光束と被検面とが略オートコリメーション状態になったときの第１レンズ群と第２レンズ群の基準位置からの間隔の変動量ΔＸ’から被検面の形状を測定する装置において、第２レンズ群の焦点位置と実際の当て付け開口部の位置ずれに起因した測定誤差と、当て付け開口部に当て付けられる被検物の曲率半径に起因した測定誤差とを同時に考慮し、次式により曲率Ｃ及び面屈折力Ｐを求めることを特徴としている。
Ｃ＝Ｃ0 ＋Ａ１・ΔＸ’＋Ａ２・ΔＸ’2 ＋・・・・Ａｎ・ΔＸ’n
Ｐ＝Ｃ・（ｎ−１）
但し、
Ａ１・・・Ａｎ；補正係数、
ΔＸ’；面形状に応じた間隔変動量の測定値、
ｎ；被検物の屈折率、
Ｃo ；基準曲面の曲率、
である。
『第２レンズを出射した光束と被検面とが略オートコリメーション状態になったとき』は、点像を観察する系では『点像の径が最小になったとき』、干渉縞を観察する系では『干渉縞の数が最も少なくなったとき』である。また、基準曲面の曲率を有する被検面に対して、略オートコリメーション状態になったときの第１レンズ群と第２レンズ群の間隔を『基準位置』とする。
【００１８】
本発明の面形状測定装置は、点光源を観察する測定装置にも、光源は可干渉性光源で観察像は干渉縞として観察する装置にも適用できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第一ないし第三の実施形態を説明する。このうち、第一、第二の実施形態は、オートコリメーション状態の検出に干渉計を用いるものである。図１は本発明の第一の実施形態を示す。レーザ光のような可干渉性のある光源１０１から射出した光束は、ビームエキスパンダー１０２により所望のビーム径に拡大された平行光束として射出され、ミラー１０３で９０゜折り曲げられた後ハーフミラー１０４に入射する。ハーフミラー１０４で反射した光束は、参照面１０５の第１面を通過した後、第２面の参照面１０６で１部の光束（約４％）が反射され、この反射光が参照光として元来た光路を戻り、ハーフミラー１０４を透過し、ミラー１１１で９０゜曲げられて結像レンズ１１２に入射し、所望の結像倍率で干渉縞検出手段であるＣＣＤカメラ１１４のＣＣＤ面１１３に到達する。
【００２０】
一方、参照面の第２面１０６を通過した残りの光束（約９６％）は、第１レンズ（コンデンサレンズ）１０７に入射してこのレンズの焦点位置で一旦集光し、その後発散して、第１レンズ１０７の後方に配置された第２レンズ（対物レンズ）１０８に入射する。この第１レンズ１０７と第２レンズ１０８は、その基準状態（初期位置）において、第１レンズ１０７を出射した光束の集光位置と第２レンズ１０８の前側焦点Ｆとが一致する。言い換えると、この実施形態では、第１レンズ１０７と第２レンズ１０８の基準状態では、被検物１１０の曲率半径が無限大（平面）の場合にオートコリメーション状態となる。この第２レンズ１０８は、第１レンズ１０７との間隔を変化させることが可能で、その基準位置からの間隔変化量ΔＸを測長器１１７により測定して、コンピュータ１１６に接続したメモリ１１８に取り込む。
【００２１】
第２レンズ１０８を射出した光束は、筒状の当て付け開口部１０９に密接している被検面１１０の表面に到達後反射されて、元来た光路を戻りハーフミラー１０４を通過しミラー１１１で９０゜折り曲げられて結像レンズ１１２に入射し、所望の結像倍率でＣＣＤカメラ１１４に到達する。このＣＣＤカメラ１１４のＣＣＤ面１１３上で上記の参照面１０６での反射光束と被検面１１０での反射光束とが干渉縞を生成する。この干渉縞を画像処理装置１１５を介してコンピュータ１１６にデジタル信号として取り込む。
【００２２】
この干渉縞をコンピュータ１１６により一般的に知られているツェルニケ多項式近似やザイデルの多項式近似等を用いた縞解析を行い、干渉縞の本数が最も少なくなるとき、すなわちオートコリメーション状態になるときの第２レンズ１０８の位置の変化量（基準位置からの間隔変動量）ΔＸを測長器１１７により測定する。
【００２３】
図１に示した第一の実施形態の面形状測定装置の干渉計はフィゾー型干渉計であるが、本発明はこの型の干渉計に限定されるものではない。その他の例としてトワイマン型干渉計の例を第二の実施形態として図２に示す。
【００２４】
レーザ光のような可干渉性のある光源７０１からの光束は、ビームエキスパンダー７０２により所望のビーム径に拡大された平行光束として射出した後ハーフミラー７０３に入射する。ハーフミラー７０３に入射した光束は、その半分が反射して９０°折り曲げられ、残りが透過して射出する。
【００２５】
反射した光束は、参照面７０４の表面で反射して今度はハーフミラー７０３を透過し、ミラー７１０により９０°折り曲げられた後、結像レンズ７１１に入射して所望の結像倍率で干渉縞検出手段であるＣＣＤカメラ７１２のＣＣＤ面７１２ａに到達する。
【００２６】
一方、ハーフミラー７０３を透過した光束は、ミラー７０５により９０°折り曲げられた後、第１レンズ（コンデンサレンズ）７０６に入射してこのレンズの焦点位置に一旦集光した後発散して、第１レンズ７０６の後方に配置された第２レンズ（対物レンズ）７０７に入射する。この第二の実施形態においても、第１レンズ７０６と第２レンズ７０７とは、その基準状態において第１レンズ７０６による集光位置と第２レンズ７０７の前側焦点Ｆの位置とが一致するようになっている。この第２レンズ７０７は、第１レンズ７０６との間隔を変化させることが可能で、その基準位置からの間隔変動量ΔＸを測長器７１３により測定して、コンピュータコンピュータ７１６に接続されたメモリ７１６に取り込む。
【００２７】
第２レンズ７０７を射出した光束は、筒状の当て付け開口部７０８周縁部に密接している被検面７０９の表面に到達後に反射されて、元来た経路を戻りハーフミラー７０３に至り、今度は該ハーフミラー７０３で反射して９０°折り曲げられ結像レンズ７１１に入射し、所望の結像倍率でＣＣＤカメラ７１２のＣＣＤ面７１２ａ上に到達する。
【００２８】
このＣＣＤカメラ７１２のＣＣＤ面上で、上記参照面７０４での反射光束と被検面での反射光束とにより干渉縞が生成される。この干渉縞をコンピュータ７１６によって解析し、干渉縞の本数が最も少なくなる第２レンズ７０７の位置（基準状態からの間隔変動量）ΔＸを測長器７１３により測定する。
【００２９】
以上２つの実施形態は、光学系に干渉計を用いたものであるが、オートコリメーション状態の検出は、点像を観察することによっても可能である。それを第三の実施形態として図３に示す。
【００３０】
光源３０１より射出した光束は、ビームエキスパンダー３０２により所望の径の平行光束とされた後、ハーフミラー３０３により反射光束と透過光束に分割される。透過光束は使用せず、反射光束だけを使用し、この反射光束は、最初に第１レンズ（コンデンサレンズ）３０４に入射しこのレンズの焦点位置で一旦集光した後、発散して第２レンズ（対物レンズ）３０５に入射する。
【００３１】
このときに第１レンズ３０４の集光点（結像点）から第２レンズ３０５の前側焦点位置Ｆまでの距離ΔＸを変化させることによって第２レンズ３０５の射出波面が変化する（波面の曲率半径Ｒが変わる）。波面の曲率を変えるために、レンズ３０４かレンズ３０５のどちらかを移動する必要があるが本装置ではレンズ３０５が光軸に沿って移動可能である。この実施形態でも、基準状態は、第１レンズ３０４による集光位置が第２レンズ３０５の前側焦点Ｆの位置に一致する状態である。
【００３２】
第２レンズ３０５の後側焦点位置Ｆ’には筒状の当て付け開口部３０６があり、被検レンズ３０７はこの当て付け開口部３０６の外周に当て付いて配置される。
【００３３】
この被検レンズ３０７の表面で反射した光束はオートコリメション状態であれば、元来た光路を戻り再度ハーフミラー３０３に入射し、今度は該ミラー３０３を透過した光束を対象として、この透過光束が結像レンズ３０９に入射し所望の結像倍率でＣＣＤカメラ３１１の撮像面３１０に入射する。
【００３４】
これを画像処理装置３１２を介してコンピュータ３１４に取り込み画像解析等を用いて点像解析して、最小の点像径になる位置（基準状態からの移動量）をΔＸとして測長器３１３により測定する。
【００３５】
本発明による面形状測定装置は、以上の図１ないし図３のいずれの実施形態においても、被検面１１０、７０９、３０７での反射光束による像（図１、図２の実施形態では干渉縞、図３の実施形態では点像）を観察しながら、第２レンズ１０８、７０７、３０５を光軸方向に移動させて第１レンズ１０７、７０６、３０４との間隔を変化させ、オートコリメーション状態（図１、図２の実施形態では干渉縞の本数が最も少なくなる状態、図３の実施形態では、最小の点像径になる状態）となる第２レンズの位置データから面形状を測定する。しかし、図５ないし８で説明したように、被検面１１０、７０９、３０７の頂点位置Ｐ1 、Ｐ2 と第２レンズ１０８、７０７、３０５の後側焦点位置Ｆ’とが、該被検面の曲率半径の大小によりずれる誤差、あるいは当て付け開口部１０９、７０８、３０６自体の機械的な位置ずれ（調整ずれ）、第２レンズの焦点距離誤差等により、測定誤差が生じる。
【００３６】
そこで、以上の実施形態では、曲率Ｃ0 ＝０の基準曲面、つまり平面からなる基準曲面に対してオートコリメーションするようにした第１対物レンズ１０７（３０４、７０６）と第２対物レンズ１０８（３０５、７０７）の間隔量を基準位置とし、ニュートン原器のように曲率半径が既知の被検物を数種測定して、それぞれの被検物に対しオートコリメーション状態となるときのΔＸを測定し、この測定で得られたデータを最小二乗近似法等により、任意の次数（１〜３次程度）によってフィッティングさせ、このフィッティングにより得られた係数を測定器と接続したコンピュータ１１６（３１４、７１６）に接続したメモリー１１８（３１５、７１８）に格納する。そして、測定データと、メモリー１１８（３１５、７１８）内に格納したこの近似係数を用いて演算を行い補正後の測定結果を得る。補正後の測定結果は、例えばＣＲＴディスプレイ１１９（７１５）に表示することができる。
【００３７】
ｎ次で近似した場合は、１次の係数をＡ１、２次の係数をＡ２・・・・ｎ次の係数をＡｎとし、得られる間隔変動量をΔＸとすると、曲率Ｃ及び面屈折力Ｐは次式（１）、（２）で得られる。
Ｃ＝Ｃ0 ＋Ａ１・ΔＸ＋Ａ２・ΔＸ2 ＋・・・・Ａｎ・ΔＸn     （１）
Ｐ＝Ｃ・（ｎ−１）    （２）
但し、
Ａ１・・・Ａｎ；補正係数、
ΔＸ；被検物の面形状に応じた間隔変動量、
ｎ；被検物の屈折率、
Ｃo ；は基準曲面の曲率、
である。
【００３８】
実際の被検面を測定して得られる間隔変動量ΔＸと、近似で得られた係数を用いて上の式から、装置自体の持つ誤差（レンズ１０８、３０５、７０７の焦点距離誤差や、当て付け開口部１０９、１０９、７０８の位置ずれ）や被検面の曲率半径の大小による配置ずれに起因した測定誤差を補正することができ、測定精度が向上する。
【００３９】
上述の例によって、さらに本発明の実施形態の原理を説明する。上記のニュートンの結像公式は、誤差のない状態を前提としている。しかし、実際には、焦点距離のずれ、曲率半径の大小による誤差があり、求めたΔＸをニュートンの式に当てはめて計算しても正しい値が得られない。そこで、まず既に曲率半径が分かっている複数のレンズの数値を用いて、ｒ＝ｆ2 ／ΔＸに当てはめ、理論的間隔変動量ΔＸとそのときの曲率Ｃの関係（図９の実線）を求める。一方、同じ既に曲率半径の分かっているレンズを用いて実際にオートコリメーションさせて測定し、求めたΔＸ’を用いて、測定した間隔変動量ΔＸ’と測定曲率Ｃの関係（図９の破線）を求める。この実線と破線は当然一致しない。
【００４０】
そこで、実際に装置で測定したΔＸ’値から正しい曲率Ｃを求めるために、つまり、図９の実線による曲率Ｃでなく破線による曲率Ｃを求めるために、多数の既知の曲率半径のレンズを用いて実際に装置で測定したΔＸ’値とそのレンズの既知の曲率半径の値を用い、最小２乗法を利用して、任意の次数に対する補正係数Ａ１〜Ａｎを求める。このような補正を実際の測定値に対して行なうことにより、正しい曲率半径を得ることができる。別言すると、測定値ΔＸ’が与えられたとき、従来は図９の実線の関係式に基づいて曲率が求められていたのに対し、本発明は、これを補正して、図９の破線の関係式に基づいて、被検面の曲率を求めるのである。
【００４１】
具体例を説明する。次の例は１ないし１９の被検レンズを用い、最小２乗法を適用して、３次迄の補正係数Ａ１〜Ａ３を求めた例である。
0003911074.tif 000002
とかける。
【００４２】
実際に補正（近似）した場合の誤差量と、補正（近似）前の誤差量の比較を行った結果を図４に示す。図を見ると測定誤差の量が小さくなっていることが分か
【００４３】
従来は、第２対物レンズの焦点距離ｆ２と測定された間隔変動量ΔＸより、被検面の曲率半径を得ていたが、本発明では、間隔変動量と補正係数による多項式により一義的に曲率を求めることができる。第２対物レンズ１０８（３０５、７０７）の焦点距離を求める必要もなくなり、測定値ΔＸ’と曲率Ｃの関数を、上述の（１）、（２）の近次式を用いて求めるだけでよい。
【００４４】
【発明の効果】
本発明による面形状測定装置によれば、被検面の面形状を高精度に測定することが可能であり、測定器の光学的なアライメントに対する精度が緩くても高精度の測定ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の面形状測定装置をフィゾー干渉計を用いて実現した第一の実施形態の光学構成図である。
【図２】本発明の面形状測定装置をトワイマン型干渉計を用いて実現した第二の実施形態の光学構成図である。
【図３】本発明の面形状測定装置を、点像による解析を行なう光学系であってデジタル的な解析を用いた従来装置に適用して実現した第三の実施形態の光学構成図である。
【図４】本発明装置において干渉編解析による測定結果を補正した場合の誤差と補正前の誤差量を比較した図である。
【図５】被検面とレンズの焦点位置とのずれを示す図である。
【図６】被検面とレンズの焦点位置とのずれを示す図である。
【図７】被検面とレンズの焦点位置とのずれを示す図である。
【図８】被検面とレンズの焦点位置とのずれを示す図である。
【図９】従来装置におけるレンズの間隔調整量ΔＸと、このΔＸに基づき計算される曲率Ｃの誤差とを示すグラフで示す図である。
【図１０】本出願人が特公平５−６９３６２号公報で提案した従来の面形状測定装置の光学構成図である。
【図１１】オートコリメーション状態を説明する説明図である。
【符号の説明】
１０１  ７０１  ３０１  光源
１０７  ７０６  ３０４  第１レンズ
１０８  ７０７  ３０５  第２レンズ
１０９  ７０８  ３０６  当て付け開口部
１１０  ７０９  ３０７  被検面（被検物）
【図１】
0003911074.tif 000003
【図２】
0003911074.tif 000004
【図３】
0003911074.tif 000005
【図４】
0003911074.tif 000006
【図５】
0003911074.tif 000007
【図６】
0003911074.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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