反射偏向素子、相対傾斜測定装置および非球面レンズ測定装置
【課題】互いに平行に形成された２つの面の相対的な傾きを、該２つの面が不透明な部材の表裏両側に位置するような場合でも、１つの測定系により測定可能とする反射偏向素子、相対傾斜測定装置および非球面レンズ測定装置を得る。
【解決手段】干渉計３０からの測定光の一部を、反射偏向素子１０Ｂを介して第１被検面７１に対し垂直に照射するとともに、測定光の他の一部を、反射偏向素子１０Ｂを介さずに第２被検面７２に対し垂直に照射する。第１被検面７１から再帰反射され、反射偏向素子１０Ｂを介して干渉計３０に戻る測定光により形成される第１解析用画像と、第２被検面７１から再帰反射されて干渉計３０に戻る測定光により形成される第２解析用画像とに基づき、第１被検面７１および第２被検面７２の相対的な傾きが解析される。
【解決手段】干渉計３０からの測定光の一部を、反射偏向素子１０Ｂを介して第１被検面７１に対し垂直に照射するとともに、測定光の他の一部を、反射偏向素子１０Ｂを介さずに第２被検面７２に対し垂直に照射する。第１被検面７１から再帰反射され、反射偏向素子１０Ｂを介して干渉計３０に戻る測定光により形成される第１解析用画像と、第２被検面７１から再帰反射されて干渉計３０に戻る測定光により形成される第２解析用画像とに基づき、第１被検面７１および第２被検面７２の相対的な傾きが解析される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定光を反射して偏向する反射偏向素子および該反射偏向素子を用いた測定装置に関し、特に、互いに平行に形成された２つの面の相対的な傾きを測定する場合や非球面レンズの面倒れを測定する場合に、測定光を偏向して被測定面に照射するために用いる光学素子として好適な反射偏向素子並びに該反射偏向素子を備えた相対傾斜測定装置および非球面レンズ測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、非球面レンズの製造誤差として生じる面ずれ（非球面レンズを構成する２つのレンズ面それぞれの軸同士の相対的な位置ずれ）や面倒れ（非球面レンズを構成する２つのレンズ面それぞれの軸同士の相対的な傾きずれ）を測定するための測定手法が各種提案されている。
【０００３】
モールド成形された非球面レンズの場合、光軸に対し垂直となる鍔状の張出部がレンズ部の周囲に形成されることがある。この張出部を構成する、光軸方向に離間した２つの面は、面倒れが発生していない場合には互いに平行となり、面倒れが発生している場合には相対的に傾くこととなるので、該張出部の２つの面の相対的な傾き（平行度）を測定することにより面倒れを求めることが可能となる。
【０００４】
例えば、下記特許文献１には、オートコリメータを用いて、基準平面に対する張出部の上下２つの面の傾きをそれぞれ測定し、その測定結果に基づき、２つの面の相対的な傾きを求める手法が記載されている。
【０００５】
また、下記特許文献２には、干渉計を用いて張出部の透過波面測定を行い、その測定結果に基づき、張出部の上下２つの面の相対的な傾きを求める手法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３１２７００３号公報
【特許文献２】特開２００８−２４９４１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１に記載の手法は、張出部の２つの面（以下、一方を第１面、他方を第２面と称する）の測定を別々に行う必要があるため、測定手順が煩雑となるという問題がある。第１面を測定する測定系と第２面を測定する測定系とを別個に設けて、第１面の測定と第２面の測定を同時に行うことも考えられるが、２つの測定系が必要となるので装置構成が複雑になるという問題が生じる。
【０００８】
上記特許文献２に記載の手法は、張出部が透明な場合には有効であるが、不透明な場合には適用できないという問題がある。また、張出部の第１面と第２面が測定光軸に対し垂直な方向に互いにずれた位置に配置されている場合にも適用することができない。
【０００９】
なお、このような問題は、非球面レンズの面倒れを測定する場合に限られるものではなく、互いに平行に形成された２つの面（例えば、平行平板の両面）の相対的な傾きを測定する場合にも同様に生じるものである。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、互いに平行に形成された２つの面の相対的な傾きを、該２つの面が不透明な部材の表裏両側に位置するような場合でも、１つの測定系により測定可能とする反射偏向素子並びに該反射偏向素子を備えた相対傾斜測定装置および非球面レンズ測定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】
【００１１】
上記目的を達成するため本発明に係る反射偏向素子は、第１の頂角を有する第１の直円錐面により構成された第１反射面と、該第１の直円錐面の内側において該第１の直円錐面に対し同軸でかつ逆向きに配置された、前記第１の頂角との和が１８０度となる第２の頂角を有する第２の直円錐面により構成された第２反射面とを有してなることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る反射偏向素子において、前記第１の頂角および前記第２の頂角を共に９０度に設定することができる。また、前記第１反射面および前記第２反射面の軸に対し垂直なアライメント用反射平面を設けることができる。
【００１３】
また、本発明に係る相対傾斜測定装置は、互いに平行に形成された第１被検面および第２被検面の相対的な傾きを測定する相対傾斜測定装置であって、
本発明に係る上述の反射偏向素子と、
平行光からなる測定光を出射し、該測定光の一部を、前記反射偏向素子を介して前記第１被検面に対し垂直に照射するとともに、該測定光の他の一部を、前記反射偏向素子を介さずに前記第２被検面に対し垂直に照射する測定系と、
前記第１被検面から再帰反射され、前記反射偏向素子を介して前記測定系に戻る測定光が担持する波面情報により形成される第１解析用画像と、前記第２被検面から再帰反射されて該測定系に戻る測定光により形成される第２解析用画像とに基づき、該第１被検面および該第２被検面の相対的な傾きを解析する相対傾斜解析手段と、を備えてなることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る相対傾斜測定装置において、前記第１解析用画像を径方向に反転して再構築する画像再構築部を備えることができる。また、前記測定系として干渉計を用いることができる。
【００１５】
また、本発明に係る非球面レンズ測定装置は、少なくとも一方が回転非球面とされた２つのレンズ面を有するとともに、該２つのレンズ面の一方側および他方側に、互いに平行に形成された第１被検面および第２被検面をそれぞれ備えた非球面レンズの面倒れおよび面ずれを測定する非球面レンズ測定装置であって、
本発明に係る上述の反射偏向素子と、
平行光からなる測定光を出射し、該測定光の一部を、前記反射偏向素子を介して前記第１被検面に対し垂直に照射するとともに、該測定光の他の一部を、前記反射偏向素子を介さずに前記第２被検面に対し垂直に照射する干渉計と、
前記第１被検面から再帰反射され、前記反射偏向素子を介して前記干渉計に戻る測定光が担持する波面情報により形成される第１解析用画像と、前記第２被検面から再帰反射されて該干渉計に戻る測定光により形成される第２解析用画像とに基づき、前記非球面レンズの面倒れを解析する面倒れ解析手段と、
前記干渉計から出射されて前記２つのレンズ面を透過した測定光を再帰反射するヌル光学素子と、
前記ヌル光学素子から再帰反射され、前記２つのレンズ面を再び透過して前記干渉計に戻る測定光により形成される解析用透過波面干渉縞画像に基づき、前記非球面レンズの面ずれを解析する面ずれ解析手段と、を備えてなることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る非球面レンズ測定装置において、前記第１解析用画像を径方向に反転して再構築する画像再構築部を備えることができる。
【００１７】
本発明において、「直円錐面」とは直円錐の側面を意味し、「頂角」とは直円錐の軸と母線とのなす角の２倍の角度を意味する。
【００１８】
また、「第１被検面」および「第２被検面」は、平面に限定されるものではなく、曲面上において互いに平行とみなせる領域を含む。例えば、２つの円筒面が、各々の円筒面の尾根線が互いに平行となるように対向して配置されている場合に、一方の円筒面の尾根線の領域を第１被検面、他方の円筒面の尾根線の領域を第２被検面とすることができる。
【００１９】
また、「第１解析用画像を径方向に反転して再構築する」とは、第１解析用画像を構成する各画素（厳密には各画素が有する各濃度値）の配列を、画像中心から放射状に延びる各半直線上において、画像中心から所定距離の地点を反転の基準点として、該基準点よりも画像中心から離れた外側の領域に位置する画素が該基準点よりも画像中心に近い内側の領域に位置するように変更する画像処理、または該内側の領域に位置する画素が該外側の領域に位置するように変更する画像処理を行って、画像処理前の第１解析用画像とは画素配列が異なる新たな第１解析用画像を構築（形成）することを意味する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る反射偏向素子、相対傾斜測定装置および非球面レンズ測定装置は、上述の特徴を備えていることにより、以下のような作用効果を奏する。
【００２１】
すなわち、本発明の反射偏向素子によれば、第１反射面および第２反射面の円錐軸に平行な方向から入射した平行光を、第１反射面において第１の頂角と等しい角度、第２反射面において第２の頂角と等しい角度だけそれぞれ偏向することにより、入射方向に対し１８０度偏向した逆の方向に出射することが可能となる。
【００２２】
これにより、互いに平行に形成された第１被検面および第２被検面が不透明な部材の表裏両側に位置する場合でも、一方の被検面側に位置する測定系から該一方の被検面に対し垂直に照射された測定光の一部を、１８０度偏向して他方の被検面に対し垂直に照射させることができ、また、該他方の被検面から再帰反射された測定光を、１８０度偏向して測定系に戻すことができる。
【００２３】
したがって、本発明の相対傾斜測定装置によれば、互いに平行に形成された第１被検面および第２被検面が不透明な部材の表裏両側に位置する場合でも、これら２つの被検面の相対的な傾きを、１つの測定系により測定することが可能となる。
【００２４】
同様に、本発明の非球面レンズ測定装置によれば、互いに平行に形成された第１被検面および第２被検面が不透明な部材の表裏両側に位置する場合でも、これら２つの被検面の相対的な傾きを、１つの測定系により測定することが可能となり、その測定結果に基づき、非球面レンズの面倒れを求めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施形態に係る反射偏向素子の概略構成を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態に係る反射偏向素子の概略構成を示す断面図である。
【図３】第２実施形態に係る反射偏向素子の概略構成を示す斜視図である。
【図４】第２実施形態に係る反射偏向素子の概略構成を示す断面図である。
【図５】一実施形態に係る相対傾斜測定装置の概略構成図である。
【図６】図５に示す解析装置の構成を示すブロック図である。
【図７】再構築前の第１解析用画像を示す図である。
【図８】再構築後の第１解析用画像を示す図である。
【図９】一実施形態に係る非球面レンズ測定装置の概略構成図である。
【図１０】図９に示す非球面レンズ測定装置の面倒れ測定時の概略構成図である。
【図１１】図９に示す解析制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】測定対象となる非球面レンズの正面図（Ａ）および平面図（Ｂ）である。
【図１３】非球面レンズの面倒れと面ずれの説明図（（Ａ）は面倒れのみの状態、（Ｂ）は面ずれのみの状態、（Ｃ）は面倒れと面ずれが共に生じている状態）である。
【図１４】再構築前の第１解析用画像を示す図である。
【図１５】再構築後の第１解析用画像を示す図である。
【図１６】他の形態の測定系を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態について、上述の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実施形態の説明に使用する各図は概略的な説明図であり、詳細な形状や構造を示すものではなく、各部材の大きさや部材間の距離等については適宜変更して示してある。
【００２７】
〈反射偏向素子の第１実施形態〉
第１実施形態に係る反射偏向素子１０は、図１，２に示すように、第１反射面１１、第２反射面１２およびアライメント用反射平面１３を備えてなる。
【００２８】
第１反射面１１は、第１の頂角α１（図２参照）が９０度の第１の直円錐面（頂点Ｐ１に近い部分を仮想的に２点鎖線で示す）により構成されており、第２反射面１２は、第１の直円錐面の内側において該第１の直円錐面に対し同軸（図中の光軸Ｃ１０が共通の軸となる）でかつ逆向きに配置された、第２の頂角α２（図２参照）が９０度の第２の直円錐面（頂点Ｐ２）により構成されている。また、アライメント用反射平面１３は、第１反射面１１および第２反射面１２の軸（光軸Ｃ１０）に対し垂直に形成されている。なお、第１の頂角α１および第２の頂角α２の設定角度は９０度に限定されるものではない。α１は０＜Ｘ＜１８０を満たす任意の角度Ｘに設定することができ、それに応じてα２は（１８０−Ｘ）度の角度に設定することができる。このように、第１の頂角α１と第２の頂角α２との和が１８０度となるように設定することにより、光軸Ｃ１０を含む平面上において、第１の直円錐面の母線と第２の直円錐面の母線とのなす角の大きさは９０度となる。
【００２９】
この反射偏向素子１０は、光軸Ｃ１０に沿って第１反射面１１に入射した平行光を、該第１反射面１１において光軸Ｃ１０の放射方向内向きに９０度偏向するように反射した後、第２反射面１２において光軸Ｃ１０の方向（図中下向き）に９０度偏向するように反射することにより、入射光を入射方向に対し１８０度偏向して出射するように構成されている。同様に、光軸Ｃ１０に沿って第２反射面１２に入射した平行光を、該第２反射面１２において光軸Ｃ１０の放射方向外向きに９０度偏向するように反射した後、第１反射面１１において光軸Ｃ１０の方向（図中下向き）に９０度偏向するように反射することにより、入射光を入射方向に対し１８０度偏向して出射するように構成されている。また、光軸Ｃ１０に沿ってアライメント用反射平面１３に入射した平行光を再帰反射するように構成されている。
【００３０】
〈反射偏向素子の第２実施形態〉
第２実施形態に係る反射偏向素子１０Ａは、図３，４に示すように、第１反射面１１Ａ、第２反射面１２Ａおよびアライメント用反射平面１３Ａを備えてなる。
【００３１】
第１反射面１１Ａは、第１の頂角β１（図４参照）が９０度の第１の直円錐面（頂点Ｐ１Ａに近い部分を仮想的に２点鎖線で示す）により構成されており、第２反射面１２Ａは、第１の直円錐面の内側において該第１の直円錐面に対し同軸（図中の光軸Ｃ１０Ａが共通の軸となる）でかつ逆向きに配置された、第２の頂角β２（図４参照）が９０度の第２の直円錐面（頂点Ｐ２Ａに近い部分を仮想的に２点鎖線で示す）により構成されている。また、アライメント用反射平面１３Ａは、第１反射面１１Ａおよび第２反射面１２Ａの軸（光軸Ｃ１０Ａ）に対し垂直に形成されている。なお、第１の頂角β１および第２の頂角β２の設定角度は９０度に限定されるものではない。β１は０＜Ｘ＜１８０を満たす任意の角度Ｘに設定することができ、それに応じてβ２は（１８０−Ｘ）度の角度に設定することができる。このように、第１の頂角β１と第２の頂角β２との和が１８０度となるように設定することにより、光軸Ｃ１０Ａを含む平面上において、第１の直円錐面の母線と第２の直円錐面の母線とのなす角の大きさは９０度となる。
【００３２】
この反射偏向素子１０Ａは、光軸Ｃ１０Ａに沿って第１反射面１１Ａに入射した平行光を、該第１反射面１１Ａにおいて光軸Ｃ１０Ａの放射方向内向きに９０度偏向するように反射した後、第２反射面１２Ａにおいて光軸Ｃ１０Ａの方向（図中下向き）に９０度偏向するように反射することにより、入射光を入射方向に対し１８０度偏向して出射するように構成されている。同様に、光軸Ｃ１０Ａに沿って第２反射面１２Ａに入射した平行光を、該第２反射面１２Ａにおいて光軸Ｃ１０Ａの放射方向外向きに９０度偏向するように反射した後、第１反射面１１Ａにおいて光軸Ｃ１０Ａの方向（図中下向き）に９０度偏向するように反射することにより、入射光を入射方向に対し１８０度偏向して出射するように構成されている。また、光軸Ｃ１０Ａに沿ってアライメント用反射平面１３Ａに入射した平行光を再帰反射するように構成されている。
【００３３】
上述した第１実施形態の反射偏向素子１０は、図１，２に示すように、第２反射面１２が第２の直円錐面の頂点Ｐ２を含む領域まで形成されているので、光軸Ｃ１０に近い位置での入射光の偏向が可能となっている。すなわち、第１反射面１１の外縁部分に入射した光を、第２反射面１２を経由して光軸Ｃ１０に近接した位置から出射することができる。同様に、光軸Ｃ１０に近接した位置から第２反射面１２に入射した光を、第１反射面１１の外縁部分を経由して出射することができる。この点が、第１実施形態の反射偏向素子１０と第２実施形態の反射偏向素子１０Ａとの作用上の違いとなっている。
【００３４】
〈相対傾斜測定装置の実施形態〉
図５に示す相対傾斜測定装置２０は、半導体ウエハ等の平行平板７０（被検体載置台５４を介して被検体アライメント調整ステージ５２により保持されている）の表裏面からなる第１被検面７１および第２被検面７２の相対的な傾きを測定するものであり、反射偏向素子１０Ｂと干渉計３０と解析部４０とを備えてなる。なお、被検体載置台５４には、図中上下方向に貫通する孔によりそれぞれ構成される第１窓部５４ａ、第２窓部５４ｂが形成されている。
【００３５】
上記反射偏向素子１０Ｂは、上述の反射偏向素子１０と同タイプのものであり、光軸Ｃ１０Ｂを共通の軸とする直円錐面からなる第１反射面１１Ｂおよび第２反射面１２Ｂと、光軸Ｃ１０Ｂに対し垂直なアライメント用反射平面１３Ｂとを備えてなり、反射偏向素子アライメント調整ステージ５１により保持されている。
【００３６】
上記干渉計３０は、レーザ光源３１と、ビーム径変換用レンズ３２と、該ビーム径変換用レンズ３２を介してレーザ光源３１から出力されたレーザ光を、光束分岐面３３ａにおいて図中上方に向けて反射するビームスプリッタ３３と、該ビームスプリッタ３３からの光束を平行光からなる測定光に変換し、測定光軸Ｃ３０に沿って出射するコリメータレンズ３４と、該コリメータレンズ３４からの測定光を参照基準面３５ａにおいて２つに分岐し、一方を参照光としてコリメータレンズ３４に向けて反射するとともに、他方を平行平板７０に向けて出射する参照基準板３５（基準板アライメント調整ステージ５３により保持されている）と、を備えている。また、干渉縞画像を撮像するための結像レンズ３６および撮像カメラ３７（ＣＣＤやＣＭＯＳ等からなる撮像素子３８を有する）を備えている。
【００３７】
上記解析部４０は、コンピュータ等からなる解析装置４１と、干渉縞画像等を表示するモニタ装置４２と、解析装置４１に対する各種入力を行うための入力装置４３とを備えており、この解析装置４１は、図６に示すように、コンピュータ内に搭載されるＣＰＵやハードディスク等の記憶部および該記憶部に格納されたプログラム等により構成される干渉縞画像生成部４４および相対傾斜解析部４５（本実施形態における相対傾斜解析手段を構成する）を備えてなる。
【００３８】
上記干渉縞画像生成部４４は、上記撮像カメラ３７（図５参照）により撮像された画像信号に基づき、第１被検面７１の傾斜情報を担持した干渉縞画像（第１解析用画像）と、第２被検面７２の傾斜情報を担持した干渉縞画像（第２解析用画像）とを生成するように構成されており、上記第１解析用画像を径方向に反転して再構築する画像再構築部４４ａを備えている。
【００３９】
上記相対傾斜解析部４５は、生成された上記第１解析用画像（再構築されたもの）と上記第２解析用画像とに基づき、第１被検面７１および第２被検面７２の相対的な傾きを解析するように構成されている。
【００４０】
以下、本実施形態に係る相対傾斜測定装置２０の作用について説明する。測定を実施するのに先立ってアライメント調整が行われるので、まず、その手順について簡単に説明する。
【００４１】
（アライメント調整）
〈１〉参照基準板３５の参照基準面３５ａが、測定光軸Ｃ３０に対し垂直となるように、参照基準板３５の傾き調整を行う。この傾き調整は、例えば、参照基準面３５ａの上にコーナーキューブ（図示略）を設置して測定光を照射し、該コーナーキューブからの反射光と参照基準面３５ａからの反射光とにより形成される干渉縞画像がヌル縞状態となるように、基準板アライメント調整ステージ５３を用いて行われる。
【００４２】
〈２〉平行平板７０が測定光軸Ｃ３０に対し垂直となるように、平行平板７０の傾き調整を行う。この傾き調整は、例えば、参照基準板３５を介して平行平板７０の第２被検面７２に測定光を照射し、該第２被検面７２からの反射光と参照基準面３５ａからの反射光（参照光）とにより形成される干渉縞画像がヌル縞状態となるように、被検体アライメント調整ステージ５２を用いて行われる。
【００４３】
〈３〉反射偏向素子１０Ｂの光軸Ｃ１０Ｂが測定光軸Ｃ３０と平行となるように、反射偏向素子１０Ｂの傾き調整を行う。この傾き調整は、例えば、参照基準板３５を介して反射偏向素子１０Ｂのアライメント用反射平面１３Ｂに測定光を照射し、該アライメント用反射平面１３Ｂからの反射光と参照基準面３５ａからの反射光（参照光）とにより形成される干渉縞画像がヌル縞状態となるように、反射偏向素子アライメント調整ステージ５１を用いて行われる。
【００４４】
なお、このようなアライメント調整によっては完全に調整し切れなかった場合は、残ったアライメント誤差を求めておき、このアライメント誤差に起因する測定誤差を、解析時に補正することが好ましい。
【００４５】
アライメント調整後、平行平板７０の第１被検面７１および第２被検面７２の相対的な傾きの測定を行う。以下、その測定時における作用について説明する。
【００４６】
（測定時の作用）
〈１〉図５に示すレーザ光源３１からレーザ光が出射される。このレーザ光は、ビーム径変換用レンズ３２を介してビームスプリッタ３３に入射する。
【００４７】
〈２〉ビームスプリッタ３３に入射したレーザ光は、ビームスプリッタ３３の光束分岐面３３ａにおいて図中上方に反射されてコリメータレンズ３４に入射する。コリメータレンズ３４に入射した光束は、平行光に変換されて参照基準板３５に向けて出射される。
【００４８】
〈３〉参照基準板３５に入射した光束は、参照基準面３５ａにおいて、再帰反射される参照光と透過する測定光とに分岐される。
【００４９】
〈４〉参照基準面３５ａを透過した測定光の一部は、被検体載置台５４の第１窓部５４ａを通過して反射偏向素子１０Ｂの第１反射面１１Ｂに入射し、該第１反射面１１Ｂおよび第２反射面１２Ｂにおいて順次反射されることにより、１８０度偏向されて平行平板７０の第１被検面７１に対し垂直に照射される。
【００５０】
〈５〉一方、参照基準面３５ａを透過した測定光の他の一部は、被検体載置台５４の第２窓部５４ｂを通過し、反射偏向素子１０Ｂを介さずに、平行平板７０の第２被検面７２に対し垂直に照射される。
【００５１】
〈６〉反射偏向素子１０Ｂを介して第１被検面７１に照射された測定光は、該第１被検面７１から再帰反射されて（このとき測定光は第１被検面７１の傾きに応じた波面情報を担持する）反射偏向素子１０Ｂの第２反射面１２Ｂに入射し、該第２反射面１２Ｂおよび第１反射面１１Ｂにおいて順次反射されることにより１８０度偏向され、元の光路を略逆進して参照基準面３５ａに入射し、参照光と合波されて干渉光（以下「第１干渉光」と称する）を形成する。
【００５２】
〈７〉一方、第２被検面７２に照射された測定光は、該第２被検面７２から再帰反射され（このとき測定光は第２被検面７２の傾きに応じた波面情報を担持する）、元の光路を略逆進して参照基準面３５ａに入射し、参照光と合波されて干渉光（以下「第２干渉光」と称する）を形成する。
【００５３】
〈８〉上記第１干渉光は、コリメータレンズ３４およびビームスプリッタ３３を経由して結像レンズ３６に入射し、該結像レンズ３６により撮像カメラ３７の撮像素子３８上に集光されて干渉縞画像（以下「第１干渉縞画像」と称する）が結像される。結像された第１干渉縞画像は撮像カメラ３７により撮像され、その画像信号が干渉縞画像生成部４４（図６参照）に出力される。
【００５４】
〈９〉同様に、上記第２干渉光は、コリメータレンズ３４およびビームスプリッタ３３を経由して結像レンズ３６に入射し、該結像レンズ３６により撮像カメラ３７の撮像素子３８上に集光されて干渉縞画像（以下「第２干渉縞画像」と称する）が結像される。結像された第２干渉縞画像は撮像カメラ３７により撮像され、その画像信号が干渉縞画像生成部４４に出力される。なお、本実施形態では、上記第１干渉縞画像は撮像素子３８上においてリング状の領域に結像され、上記第２干渉縞画像は、このリング状の領域の内側に結像されるため、第１干渉縞画像と第２干渉縞画像を同時に撮像し得るようになっている。
【００５５】
〈１０〉干渉縞画像生成部４４に入力された画像信号により、該干渉縞画像生成部４４において第１解析用画像（第１干渉縞画像をデジタル化した画像）および第２解析用画像（第２干渉縞画像をデジタル化した画像）が生成され、その画像データ（以下、第１解析用画像の画像データを「第１解析用画像データ」、第２解析用画像の画像データを「第２解析用画像データ」と称する）が、上述の相対傾斜解析部４５に入力される。なお、上記第１干渉縞画像は、反射偏向素子１０Ｂを介して撮像されたものであるため、その画像データに基づき第１解析用画像を生成すると、図７に示すように、通常に撮像された干渉縞画像に対し、径方向に反転された状態の干渉縞画像となる。そこで、上記画像再構築部４４ａにおいて、この第１解析用画像を径方向に反転して再構築し、その再構築後の第１解析用画像（図８参照）の画像データを第１解析用画像データとして出力する。
【００５６】
第１解析用画像の再構築は、具体的には、以下の手順で行われる。まず、再構築前の第１解析用画像において、画像中心Ｏから放射状に延びる各半直線上において、画像中心Ｏから所定距離ｅの地点を反転の基準点として設定する。図７では、１つの半直線Ｒと、各半直線上における反転の基準点を結んで形成される円Ｅを図示しており、以下、反転の基準点を円Ｅとして説明する。そして、各半直線上において、円Ｅの外側の領域に位置する画素が円Ｅの内側の領域に位置するように変更する画像処理を行って画像を再構築する。図７では、半直線Ｒ上において、円Ｅの外側の２点Ｋ１，Ｋ２に位置する画素が、円Ｅの内側の２点Ｋ´１，Ｋ´２にそれぞれ配列し直されることを例示している。
【００５７】
なお、点Ｋ１と点Ｋ´１は、半直線Ｒ上における円Ｅからの距離が互いに等しくなっている（点Ｋ２と点Ｋ´２についても同じ）。これは、第１反射面１１Ｂを構成する直円錐の頂角（図２のα１に相当）と第２反射面１２Ｂを構成する直円錐の頂角（図２のα２に相当）が共に９０度に設定されていることによる。各々の頂角が９０度と異なる角度に設定された場合には、その設定角度に応じて、点Ｋ１と点Ｋ´１の円Ｅからの各距離の比が適宜決定されることとなる（点Ｋ２と点Ｋ´２についても同じ）。また、図７では、反転の基準点（円Ｅ）よりも外側の領域に位置する画素が内側の領域に位置するように変更されるが、これとは逆に、反転の基準点よりも内側の領域に位置する画素が外側の領域に位置するように変更される場合もある。例えば、平行平板７０に替えて、中央部（光軸近傍の領域）に開口を有する平行平板（図示略）の表裏面（第１被検面および第２被検面）の相対的な傾きを測定する際に、第２被検面側から出射された測定光を、平行平板の中央部の開口を通過させて反射偏向素子１０Ｂの第２反射面１２Ｂおよび第１反射面１１Ｂをこの順に経由させて第１被検面に照射する場合において、その際に形成される第１解析用画像の反転、再構築を行う場合がこれに該当する。
【００５８】
〈１１〉上記相対傾斜解析部４５に入力された第１解析用画像データおよび第２解析用画像データに基づき、該相対傾斜解析部４５において解析が行われ、平行平板７０の第１被検面７１および第２被検面７２の相対的な傾きが求められる。具体的には、再構築後の第１解析用画像を解析することにより（通常の縞解析法を適用することができる）、第１被検面７１の参照基準面３５ａに対する傾きが求められ、第２解析用画像を解析することにより第２被検面７２の参照基準面３５ａに対する傾きが求められる。そして、参照基準面３５ａに対する第１被検面７１および第２被検面７２の各傾きに基づき、被検面７１および第２被検面７２の相対的な傾きが求められる。
【００５９】
〈非球面レンズ測定装置の実施形態〉
図９に示す非球面レンズ測定装置２５は、非球面レンズ９０（レンズ載置台５５を介して被検体アライメント調整ステージ５２Ａにより保持されている）の面倒れおよび面ずれを測定するものであり、反射偏向素子１０Ｃと干渉計３０Ａと解析部４０Ａとヌル光学素子６０を備えてなる。なお、レンズ載置台５５には、図中上下方向に貫通する孔によりそれぞれ構成される第１窓部５５ａ、第２窓部５５ｂ（図１０参照）および第３窓部５５ｃ（図９参照）が形成されている。
【００６０】
上記非球面レンズ９０は、図１２に示すように、少なくとも一方が回転非球面とされた２つのレンズ面（第１レンズ面９１ａおよび第２レンズ面９１ｂ）を有するレンズ部９１と、該レンズ部９１の外周部に鍔状に形成された張出部９２とからなる。本実施形態においては、張出部９２が測定光に対し不透明に構成されており、該張出部９２の図中上側の面が第１レンズ面９１ａの側に形成された第１被検面９２ａとされ、張出部９２の図中下側の面が第２レンズ面９１ｂの側に形成された第２被検面９２ｂ（第１被検面９２ａに対し平行に設計されている）とされている。
【００６１】
なお、本実施形態においては、図１３（Ａ）に示すように、第１レンズ面９１ａの中心軸Ｃ９１ａ（第１レンズ面９１ａの非球面式によって決定される）と、第２レンズ面９１ｂの中心軸Ｃ９１ｂ（第２レンズ面９１ｂの非球面式によって決定される）との相対的な傾き角γ（２つの中心軸Ｃ９１ａ，Ｃ９１ｂのなす角；２つの中心軸Ｃ９１ａ，Ｃ９１ｂが互いに交わらない場合は、それぞれの方向ベクトルのなす角）を、非球面レンズ９０の面倒れと定義する。また、第１レンズ面９１ａおよびその中心軸Ｃ９１ａは、第１レンズ面９１ａの中心点Ｑ１（中心軸Ｃ９１ａと第１レンズ面９１ａとの交点）を回転中心として傾き、第２レンズ面９１ｂおよびその中心軸Ｃ９１ｂは、第２レンズ面９１ｂの中心点Ｑ２（中心軸Ｃ９１ｂと第２レンズ面９１ｂとの交点）を回転中心として傾くと仮定する。
【００６２】
また、図１３（Ｂ）に示すように、本実施形態においては、第１レンズ面９１ａの中心軸Ｃ９１ａと第２レンズ面９１ｂの中心軸Ｃ９１ｂとの相対的な位置ずれｄ（中心軸Ｃ９１ａ，Ｃ９１ｂは互いに平行）を、非球面レンズ９０の面ずれと定義する。
【００６３】
さらに、図１３（Ｃ）に示すように、非球面レンズ９０に面倒れと面ずれが共に生じている場合には、図１３（Ｃ）に示す状態から面倒れを取り除いた状態（第１レンズ面９１ａおよび中心軸Ｃ９１ａを、中心点Ｑ１を回転中心として回転させて、２つの中心軸Ｃ９１ａ，Ｃ９１ｂが互いに平行となるようにした状態）において残存する、２つの中心軸Ｃ９１ａ，Ｃ９１ｂ同士の相対的な位置ずれを、非球面レンズ９０の面ずれと定義する。
【００６４】
上記反射偏向素子１０Ｃは、上述の反射偏向素子１０Ａと同タイプのものであり、図９に示すように、光軸Ｃ１０Ｃを共通の軸とする直円錐面からなる第１反射面１１Ｃおよび第２反射面１２Ｃと、光軸Ｃ１０Ｃに対し垂直なアライメント用反射平面１３Ｃとを備えてなり、反射偏向素子アライメント調整ステージ５１Ａにより保持されている。
【００６５】
上記干渉計３０Ａは、レーザ光源３１Ａと、ビーム径変換用レンズ３２Ａと、該ビーム径変換用レンズ３２Ａを介してレーザ光源３１Ａから出力されたレーザ光を、光束分岐面３３Ａａにおいて図中上方に向けて反射するビームスプリッタ３３Ａと、該ビームスプリッタ３３Ａからの光束を平行光からなる測定光に変換し、測定光軸Ｃ３０Ａに沿って出射するコリメータレンズ３４Ａと、該コリメータレンズ３４Ａからの測定光を参照基準面３５Ａａにおいて２つに分岐し、一方を参照光としてコリメータレンズ３４Ａに向けて反射するとともに、他方を非球面レンズ９０に向けて出射する参照基準板３５Ａ（基準板アライメント調整ステージ５３Ａにより保持されている）と、を備えている。また、干渉縞画像を撮像するための結像レンズ３６Ａおよび撮像カメラ３７Ａ（ＣＣＤやＣＭＯＳ等からなる撮像素子３８Ａを有する）を備えている。
【００６６】
上記解析部４０Ａは、コンピュータ等からなる解析装置４１Ａと、干渉縞画像等を表示するモニタ装置４２Ａと、解析装置４１Ａに対する各種入力を行うための入力装置４３Ａとを備えており、この解析装置４１Ａは、図１１に示すように、コンピュータ内に搭載されるＣＰＵやハードディスク等の記憶部および該記憶部に格納されたプログラム等により構成される干渉縞画像生成部４４Ａ、面倒れ解析部４６（本実施形態における面倒れ解析手段を構成する）および面ずれ解析部４７（本実施形態における面ずれ解析手段を構成する）を備えてなる。
【００６７】
上記干渉縞画像生成部４４Ａは、上記反射偏向素子１０Ｃを用いた測定時に上記撮像カメラ３７Ａ（図９参照）により撮像された画像信号に基づき、第１被検面９２ａの傾斜情報を担持した干渉縞画像（第１解析用画像）と、第２被検面９２ｂの傾斜情報を担持した干渉縞画像（第２解析用画像）とを生成するとともに、上記ヌル光学素子６０を用いた測定時に上記撮像カメラ３７Ａにより撮像された画像信号に基づき、解析用透過波面干渉縞画像を生成するように構成されており、上記第１解析用画像を径方向に反転して再構築する画像再構築部４４Ａａを備えている。
【００６８】
上記面倒れ解析部４６は、生成された上記第１解析用画像（再構築されたもの）と上記第２解析用画像とに基づき、非球面レンズ９０の面倒れを解析するように構成されている。
【００６９】
上記面ずれ解析部４７は、生成された上記解析用透過波面干渉縞画像に基づき、非球面レンズ９０の面ずれを解析するように構成されている。
【００７０】
上記ヌル光学素子６０は、非球面レンズ９０のレンズ部９１を透過した後、一旦収束して発散する光束を再帰反射させるヌルミラー部６１と、該ヌルミラー部６１の中心軸である光軸Ｃ６０に対し垂直に配された反射平面部６２とを備えてなり、ヌル光学素子アライメント調整ステージ５６により保持されている。
【００７１】
なお、上記反射偏向素子１０Ｃおよび上記ヌル光学素子６０は、さらに電動Ｘ軸ステージ５７、電動Ｙ軸ステージ５８および電動Ｚ軸ステージ５９により順次支持されており、非球面レンズ９０の測定時において自動的に位置調整されるようになっている。
【００７２】
以下、本実施形態に係る非球面レンズ測定装置２５の作用について説明する。測定を実施するのに先立ってアライメント調整が行われるので、まず、その手順について簡単に説明する。
【００７３】
（アライメント調整）
〈１〉参照基準板３５Ａの参照基準面３５Ａａが、測定光軸Ｃ３０Ａに対し垂直となるように、参照基準板３５Ａの傾き調整を行う。この傾き調整は、例えば、参照基準面３５Ａａの上にコーナーキューブ（図示略）を設置して測定光を照射し、該コーナーキューブからの反射光と参照基準面３５Ａａからの反射光とにより形成される干渉縞画像がヌル縞状態となるように、基準板アライメント調整ステージ５３Ａを用いて行われる。
【００７４】
〈２〉非球面レンズ９０の張出部９２が測定光軸Ｃ３０Ａに対し垂直となるように、非球面レンズ９０の傾き調整を行う。この傾き調整は、例えば、参照基準板５３Ａを介して張出部９２の第２被検面９２ｂに測定光を照射し、該第２被検面９２ｂからの反射光と参照基準面３５Ａａからの反射光（参照光）とにより形成される干渉縞画像がヌル縞状態となるように、被検体アライメント調整ステージ５２Ａを用いて行われる。
【００７５】
〈３〉反射偏向素子１０Ｃの光軸Ｃ１０Ｃが測定光軸Ｃ３０Ａと平行となるように、反射偏向素子１０Ｂの傾き調整を行う。この傾き調整は、例えば、電動Ｘ軸ステージ５７、電動Ｙ軸ステージ５８および電動Ｚ軸ステージ５９を用いて反射偏向素子１０Ｃを非球面レンズ９０の図中上方に位置するように移動させた後、参照基準板５３Ａを介して反射偏向素子１０Ｃのアライメント用反射平面１３Ｃに測定光を照射し、該アライメント用反射平面１３Ｃからの反射光と参照基準面３５Ａａからの反射光（参照光）とにより形成される干渉縞画像がヌル縞状態となるように、反射偏向素子アライメント調整ステージ５１Ａを用いて行われる。
【００７６】
〈４〉ヌル光学素子６０の光軸Ｃ６０が測定光軸Ｃ３０Ａと平行となるように、ヌル光学素子６０の傾き調整を行う。この傾き調整は、例えば、電動Ｘ軸ステージ５７、電動Ｙ軸ステージ５８および電動Ｚ軸ステージ５９を用いてヌル光学素子６０を非球面レンズ９０の図中上方に位置するように移動させた後、参照基準板５３Ａを介してヌル光学素子６０のアライメント用反射平面部６２に測定光を照射し、該反射平面６２からの反射光と参照基準面３５Ａａからの反射光（参照光）とにより形成される干渉縞画像がヌル縞状態となるように、ヌル光学素子アライメント調整ステージ５６を用いて行われる。
【００７７】
なお、このようなアライメント調整によっては完全に調整し切れなかった場合は、残ったアライメント誤差を求めておき、このアライメント誤差に起因する測定誤差を、解析時に補正することが好ましい。
【００７８】
アライメント調整後、非球面レンズ９０の測定を行う。以下、その測定時における作用について説明する。
【００７９】
（測定時の作用）
〈１〉図９に示すように、電動Ｘ軸ステージ５７、電動Ｙ軸ステージ５８および電動Ｚ軸ステージ５９によりヌル光学素子６０が非球面レンズ９０の図中上方に位置するように移動される。このとき、非球面レンズ９０に対するヌル光学素子６０の相対位置の調整が行われる。この位置調整は、例えば、前掲の特許文献２に記載の手法を用いて行われる。
【００８０】
〈２〉ヌル光学素子６０が設置された後、レーザ光源３１Ａからレーザ光が出射される。このレーザ光は、ビーム径変換用レンズ３２Ａを介してビームスプリッタ３３Ａに入射し、該ビームスプリッタ３３Ａの光束分岐面３３Ａａにおいて図中上方に反射されてコリメータレンズ３４Ａに入射する。コリメータレンズ３４Ａに入射した光束は、平行光に変換されて参照基準板３５Ａに向けて出射される。
【００８１】
〈３〉参照基準板３５Ａに入射した光束は、参照基準面３５Ａａにおいて、再帰反射される参照光と透過する測定光とに分岐される。
【００８２】
〈４〉参照基準面３５Ａａを透過した測定光の一部は、レンズ載置台５５の第３窓部５５ｃを通過して非球面レンズ９０のレンズ部９１に入射し、該レンズ部９１を透過してヌル光学素子６０のヌルミラー部６１に照射される。
【００８３】
〈５〉ヌルミラー部６１に照射された測定光は、該ヌルミラー部６１から再帰反射されて非球面レンズ９０のレンズ部９１に再入射し、該レンズ部９１を透過して参照基準面３５Ａａに入射し、参照光と合波されて干渉光（以下「透過波面干渉光」と称する）を形成する。
【００８４】
〈６〉上記透過波面干渉光は、コリメータレンズ３４Ａおよびビームスプリッタ３３Ａを経由して結像レンズ３６Ａに入射し、該結像レンズ３６Ａにより撮像カメラ３７Ａの撮像素子３８Ａ上に集光されて干渉縞画像（以下「透過波面干渉縞画像」と称する）が結像される。結像された透過波面干渉縞画像は撮像カメラ３７Ａにより撮像され、その画像信号が干渉縞画像生成部４４Ａ（図１１参照）に出力される。
【００８５】
〈７〉干渉縞画像生成部４４Ａに入力された画像信号により、該干渉縞画像生成部４４Ａにおいて解析用透過波面干渉縞画像（透過波面干渉縞画像をデジタル化した画像）が生成され、その画像データ（以下「解析用透過波面干渉縞画像データ」と称する）が、上述の面ずれ解析部４７に入力される。
【００８６】
〈８〉図１０に示すように、電動Ｘ軸ステージ５７、電動Ｙ軸ステージ５８および電動Ｚ軸ステージ５９により反射偏向素子１０Ｃが非球面レンズ９０の図中上方に位置するように移動される。
【００８７】
〈９〉反射偏向素子１０Ｃが設置された後、レーザ光源３１Ａからレーザ光が出射される。このレーザ光は、ビーム径変換用レンズ３２Ａを介してビームスプリッタ３３Ａに入射し、該ビームスプリッタ３３Ａの光束分岐面３３Ａａにおいて図中上方に反射されてコリメータレンズ３４Ａに入射する。コリメータレンズ３４Ａに入射した光束は、平行光に変換されて参照基準板３５Ａに向けて出射される。
【００８８】
〈１０〉参照基準板３５Ａに入射した光束は、参照基準面３５Ａａにおいて、再帰反射される参照光と透過する測定光とに分岐される。
【００８９】
〈１１〉参照基準面３５Ａａを透過した測定光の一部は、レンズ載置台５５の第１窓部５５ａを通過して反射偏向素子１０Ｃの第１反射面１１Ｃに入射し、該第１反射面１１Ｃおよび第２反射面１２Ｃにおいて順次反射されることにより、１８０度偏向されて非球面レンズ９０の第１被検面９２ａに対し垂直に照射される。
【００９０】
〈１２〉一方、参照基準面３５Ａａを透過した測定光の他の一部は、レンズ載置台５５の第２窓部５５ｂを通過し、反射偏向素子１０Ｃを介さずに、非球面レンズ９０の第２被検面９２ｂに対し垂直に照射される。
【００９１】
〈１３〉反射偏向素子１０Ｃを介して第１被検面９２ａに照射された測定光は、該第１被検面９２ａから再帰反射されて（このとき測定光は第１被検面９２ａの傾きに応じた波面情報を担持する）反射偏向素子１０Ｃの第２反射面１２Ｃに入射し、該第２反射面１２Ｃおよび第１反射面１１Ｃにおいて順次反射されることにより１８０度偏向され、元の光路を略逆進して参照基準面３５Ａａに入射し、参照光と合波されて干渉光（以下「第１干渉光」と称する）を形成する。
【００９２】
〈１４〉一方、第２被検面９２ｂに照射された測定光は、該第２被検面９２ｂから再帰反射され（このとき測定光は第２被検面９２ｂの傾きに応じた波面情報を担持する）、元の光路を略逆進して参照基準面３５Ａａに入射し、参照光と合波されて干渉光（以下「第２干渉光」と称する）を形成する。
【００９３】
〈１５〉上記第１干渉光は、コリメータレンズ３４Ａおよびビームスプリッタ３３Ａを経由して結像レンズ３６Ａに入射し、該結像レンズ３６Ａにより撮像カメラ３７Ａの撮像素子３８Ａ上に集光されて干渉縞画像（以下「第１干渉縞画像」と称する）が結像される。結像された第１干渉縞画像は撮像カメラ３７Ａにより撮像され、その画像信号が干渉縞画像生成部４４Ａ（図１１参照）に出力される。
【００９４】
〈１６〉同様に、上記第２干渉光は、コリメータレンズ３４Ａおよびビームスプリッタ３３Ａを経由して結像レンズ３６Ａに入射し、該結像レンズ３６Ａにより撮像カメラ３７Ａの撮像素子３８Ａ上に集光されて干渉縞画像（以下「第２干渉縞画像」と称する）が結像される。結像された第２干渉縞画像は撮像カメラ３７Ａにより撮像され、その画像信号が干渉縞画像生成部４４Ａに出力される。なお、本実施形態では、上記第１干渉縞画像は撮像素子３８Ａ上においてリング状の領域に結像され、上記第２干渉縞画像は、このリング状の領域の内側に結像されるため、第１干渉縞画像と第２干渉縞画像を同時に撮像し得るようになっている。
【００９５】
〈１７〉干渉縞画像生成部４４Ａに入力された画像信号により、該干渉縞画像生成部４４Ａにおいて第１解析用画像（第１干渉縞画像をデジタル化した画像）および第２解析用画像（第２干渉縞画像をデジタル化した画像）が生成され、その画像データ（以下、第１解析用画像の画像データを「第１解析用画像データ」、第２解析用画像の画像データを「第２解析用画像データ」と称する）が、上述の面倒れ解析部４６に入力される。なお、上記第１干渉縞画像は、反射偏向素子１０Ｃを介して撮像されたものであるため、その画像データに基づき第１解析用画像を生成すると、図１４に示すように、通常に撮像された干渉縞画像に対し、径方向に反転された状態の干渉縞画像となる。そこで、上記画像再構築部４４Ａａにおいて、この第１解析用画像を径方向に反転して再構築し、その再構築後の第１解析用画像（図１５参照）の画像データを第１解析用画像データとして出力する。
【００９６】
〈１８〉上記面倒れ解析部４６に入力された第１解析用画像データおよび第２解析用画像データに基づき、該面倒れ解析部４６において解析が行われ、非球面レンズ９０の第１被検面９２ａと第２被検面９２ｂとの相対的な傾きが求められ、その結果に基づき、非球面レンズ９０の面倒れが求められる。
【００９７】
〈１９〉上記相面ずれ解析部４７に入力された解析用透過波面干渉縞画像データに基づき、非球面レンズ９０の面ずれが求められる。具体的には、解析用透過波面干渉縞画像データに基づき非球面レンズ９０の全体のコマ収差が求められ、この全体のコマ収差から上記手順〈１８〉で求められた面倒れに起因して発生する面倒れ分コマ収差が差し引かれることにより、面ずれに起因して発生する面ずれ分コマ収差が求められる。この面ずれ分コマ収差に基づき、非球面レンズ９０の面ずれが求められる。なお、このような手法の詳細については、前掲の特許文献２に記載されている。
【００９８】
〈測定系の変形態様〉
上述の相対傾斜測定装置２０および非球面レンズ測定装置２５においては、測定系として干渉計３０，３０Ａが用いられているが、図１６に示すようなオートコリメータ８０を測定系として用いることも可能である。
【００９９】
このオートコリメータ８０は、光源８１、コンデンサレンズ８２、十字線等の標線が形成された光源側焦点鏡８３、ビームスプリッタ８４（光束分岐面８４ａ）、対物レンズ８５、撮像側焦点鏡８６、結像レンズ８７および撮像カメラ８８を備え、光源側焦点鏡８３および撮像側焦点鏡８６は、対物レンズ８５の焦点面にそれぞれ配置されている。
【０１００】
このオートコリメータ８０の測定光軸Ｃ８０上に、図示せぬ反射偏向素子（上記各実施形態のものを用いることが可能）を配置し、オートコリメータ８０からの測定光一部を、反射偏向素子を介して第１被検面（図示略）に対し垂直に照射するとともに、該測定光の他の一部を、反射偏向素子を介さずに第２被検面（図示略）に対し垂直に照射する。第１被検面から再帰反射され、反射偏向素子を経由してオートコリメータ８０に戻る光は対物レンズ８５により集光され、撮像側焦点鏡８６上に第１の標線像が形成される。一方、第２被検面から再帰反射された光も、同様に対物レンズ８５により集光され、撮像側焦点鏡８６上に第２の標線像が形成される。これら第１および第２の標線像を、結像レンズ８７を介して撮像カメラ８８内の撮像素子８９上に結像させて撮像し、その画像データを、図示せぬ解析装置において解析することにより、第１被検面および第２被検面の相対的な傾きを求めることができる。なお、第１の標線像については、反射偏向素子を介して撮像されたものであるため、通常に撮像された標線像に対し、径方向に反転された状態の標線像となる。そこで、この第１の標線像を径方向に反転して再構築することが好ましい。
【０１０１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に態様が限定されるものではなく、種々の態様のものを実施形態とすることができる。
【０１０２】
例えば、上述の反射偏向素子１０，１０Ａは、アライメント用反射平面１３，１３Ａをそれぞれ備えているが、このようなアライメント用反射平面を備えていない構成の反射偏向素子（図示略）を形成することも可能である。
【０１０３】
また、上述の干渉計３０，３０Ａはフィゾータイプとされているが、マイケルソンタイプ等の他のタイプの干渉計を用いることも可能である。
【符号の説明】
【０１０４】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ 反射偏向素子
１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ 第１反射面
１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ 第２反射面
１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ アライメント用反射平面
２０ 相対傾斜測定装置
２５ 非球面レンズ測定装置
３０，３０Ａ 干渉計
３１，３１Ａ レーザ光源
３２，３２Ａ ビーム径変換用レンズ
３３，３３Ａ ビームスプリッタ
３３ａ，３３Ａａ 光束分岐面
３４，３４Ａ コリメータレンズ
３５，３５Ａ 参照基準板
３５ａ，３５Ａａ 参照基準面
３６，３６Ａ 結像レンズ
３７，３７Ａ 撮像カメラ
３８，３８Ａ 撮像素子
４０，４０Ａ 解析部
４１，４１Ａ 解析装置
４２，４２Ａ モニタ装置
４３，４３Ａ 入力装置
４４，４４Ａ 干渉縞画像生成部
４４ａ，４４Ａａ 画像再構築部
４５ 相対傾斜解析部
４６ 面倒れ解析部
４７ 面ずれ解析部
５１，５１Ａ 反射偏向素子アライメント調整ステージ
５２，５２Ａ 被検体アライメント調整ステージ
５３，５３Ａ 基準板アライメント調整ステージ
５４ 被検体載置台
５５ レンズ載置台
５６ ヌル光学素子アライメント調整ステージ
５７ 電動Ｘ軸ステージ
５８ 電動Ｙ軸ステージ
５９ 電動Ｚ軸ステージ
６０ ヌル光学素子
６１ ヌルミラー部
６２ 反射平面部
７０ 平行平板
７１，９２ａ 第１被検面
７２，９２ｂ 第２被検面
８０ オートコリメータ
８１ 光源
８２ コンデンサレンズ
８３ 光源側焦点鏡
８５ 対物レンズ
８６ 撮像側焦点鏡
９０ 非球面レンズ
９１ レンズ部
９２ 張出部
Ｃ１０，Ｃ１０Ａ，Ｃ１０Ｂ，Ｃ１０Ｃ，Ｃ６０ 光軸
Ｃ３０，Ｃ３０Ａ，Ｃ８０ 測定光軸
Ｃ９１ａ，Ｃ９１ｂ 中心軸
Ｐ１，Ｐ２ 頂点
Ｑ１，Ｑ２ 中心点
α１，β１ 第１の頂角
α２，β２ 第２の頂角
Ｏ 画像中心
Ｅ 円（反転の基準点）
ｅ 所定距離
Ｋ１，Ｋ２，Ｋ´１，Ｋ´２ 画素の位置
Ｒ 半直線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定光を反射して偏向する反射偏向素子および該反射偏向素子を用いた測定装置に関し、特に、互いに平行に形成された２つの面の相対的な傾きを測定する場合や非球面レンズの面倒れを測定する場合に、測定光を偏向して被測定面に照射するために用いる光学素子として好適な反射偏向素子並びに該反射偏向素子を備えた相対傾斜測定装置および非球面レンズ測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、非球面レンズの製造誤差として生じる面ずれ（非球面レンズを構成する２つのレンズ面それぞれの軸同士の相対的な位置ずれ）や面倒れ（非球面レンズを構成する２つのレンズ面それぞれの軸同士の相対的な傾きずれ）を測定するための測定手法が各種提案されている。
【０００３】
モールド成形された非球面レンズの場合、光軸に対し垂直となる鍔状の張出部がレンズ部の周囲に形成されることがある。この張出部を構成する、光軸方向に離間した２つの面は、面倒れが発生していない場合には互いに平行となり、面倒れが発生している場合には相対的に傾くこととなるので、該張出部の２つの面の相対的な傾き（平行度）を測定することにより面倒れを求めることが可能となる。
【０００４】
例えば、下記特許文献１には、オートコリメータを用いて、基準平面に対する張出部の上下２つの面の傾きをそれぞれ測定し、その測定結果に基づき、２つの面の相対的な傾きを求める手法が記載されている。
【０００５】
また、下記特許文献２には、干渉計を用いて張出部の透過波面測定を行い、その測定結果に基づき、張出部の上下２つの面の相対的な傾きを求める手法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３１２７００３号公報
【特許文献２】特開２００８−２４９４１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１に記載の手法は、張出部の２つの面（以下、一方を第１面、他方を第２面と称する）の測定を別々に行う必要があるため、測定手順が煩雑となるという問題がある。第１面を測定する測定系と第２面を測定する測定系とを別個に設けて、第１面の測定と第２面の測定を同時に行うことも考えられるが、２つの測定系が必要となるので装置構成が複雑になるという問題が生じる。
【０００８】
上記特許文献２に記載の手法は、張出部が透明な場合には有効であるが、不透明な場合には適用できないという問題がある。また、張出部の第１面と第２面が測定光軸に対し垂直な方向に互いにずれた位置に配置されている場合にも適用することができない。
【０００９】
なお、このような問題は、非球面レンズの面倒れを測定する場合に限られるものではなく、互いに平行に形成された２つの面（例えば、平行平板の両面）の相対的な傾きを測定する場合にも同様に生じるものである。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、互いに平行に形成された２つの面の相対的な傾きを、該２つの面が不透明な部材の表裏両側に位置するような場合でも、１つの測定系により測定可能とする反射偏向素子並びに該反射偏向素子を備えた相対傾斜測定装置および非球面レンズ測定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】
【００１１】
上記目的を達成するため本発明に係る反射偏向素子は、第１の頂角を有する第１の直円錐面により構成された第１反射面と、該第１の直円錐面の内側において該第１の直円錐面に対し同軸でかつ逆向きに配置された、前記第１の頂角との和が１８０度となる第２の頂角を有する第２の直円錐面により構成された第２反射面とを有してなることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る反射偏向素子において、前記第１の頂角および前記第２の頂角を共に９０度に設定することができる。また、前記第１反射面および前記第２反射面の軸に対し垂直なアライメント用反射平面を設けることができる。
【００１３】
また、本発明に係る相対傾斜測定装置は、互いに平行に形成された第１被検面および第２被検面の相対的な傾きを測定する相対傾斜測定装置であって、
本発明に係る上述の反射偏向素子と、
平行光からなる測定光を出射し、該測定光の一部を、前記反射偏向素子を介して前記第１被検面に対し垂直に照射するとともに、該測定光の他の一部を、前記反射偏向素子を介さずに前記第２被検面に対し垂直に照射する測定系と、
前記第１被検面から再帰反射され、前記反射偏向素子を介して前記測定系に戻る測定光が担持する波面情報により形成される第１解析用画像と、前記第２被検面から再帰反射されて該測定系に戻る測定光により形成される第２解析用画像とに基づき、該第１被検面および該第２被検面の相対的な傾きを解析する相対傾斜解析手段と、を備えてなることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る相対傾斜測定装置において、前記第１解析用画像を径方向に反転して再構築する画像再構築部を備えることができる。また、前記測定系として干渉計を用いることができる。
【００１５】
また、本発明に係る非球面レンズ測定装置は、少なくとも一方が回転非球面とされた２つのレンズ面を有するとともに、該２つのレンズ面の一方側および他方側に、互いに平行に形成された第１被検面および第２被検面をそれぞれ備えた非球面レンズの面倒れおよび面ずれを測定する非球面レンズ測定装置であって、
本発明に係る上述の反射偏向素子と、
平行光からなる測定光を出射し、該測定光の一部を、前記反射偏向素子を介して前記第１被検面に対し垂直に照射するとともに、該測定光の他の一部を、前記反射偏向素子を介さずに前記第２被検面に対し垂直に照射する干渉計と、
前記第１被検面から再帰反射され、前記反射偏向素子を介して前記干渉計に戻る測定光が担持する波面情報により形成される第１解析用画像と、前記第２被検面から再帰反射されて該干渉計に戻る測定光により形成される第２解析用画像とに基づき、前記非球面レンズの面倒れを解析する面倒れ解析手段と、
前記干渉計から出射されて前記２つのレンズ面を透過した測定光を再帰反射するヌル光学素子と、
前記ヌル光学素子から再帰反射され、前記２つのレンズ面を再び透過して前記干渉計に戻る測定光により形成される解析用透過波面干渉縞画像に基づき、前記非球面レンズの面ずれを解析する面ずれ解析手段と、を備えてなることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る非球面レンズ測定装置において、前記第１解析用画像を径方向に反転して再構築する画像再構築部を備えることができる。
【００１７】
本発明において、「直円錐面」とは直円錐の側面を意味し、「頂角」とは直円錐の軸と母線とのなす角の２倍の角度を意味する。
【００１８】
また、「第１被検面」および「第２被検面」は、平面に限定されるものではなく、曲面上において互いに平行とみなせる領域を含む。例えば、２つの円筒面が、各々の円筒面の尾根線が互いに平行となるように対向して配置されている場合に、一方の円筒面の尾根線の領域を第１被検面、他方の円筒面の尾根線の領域を第２被検面とすることができる。
【００１９】
また、「第１解析用画像を径方向に反転して再構築する」とは、第１解析用画像を構成する各画素（厳密には各画素が有する各濃度値）の配列を、画像中心から放射状に延びる各半直線上において、画像中心から所定距離の地点を反転の基準点として、該基準点よりも画像中心から離れた外側の領域に位置する画素が該基準点よりも画像中心に近い内側の領域に位置するように変更する画像処理、または該内側の領域に位置する画素が該外側の領域に位置するように変更する画像処理を行って、画像処理前の第１解析用画像とは画素配列が異なる新たな第１解析用画像を構築（形成）することを意味する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る反射偏向素子、相対傾斜測定装置および非球面レンズ測定装置は、上述の特徴を備えていることにより、以下のような作用効果を奏する。
【００２１】
すなわち、本発明の反射偏向素子によれば、第１反射面および第２反射面の円錐軸に平行な方向から入射した平行光を、第１反射面において第１の頂角と等しい角度、第２反射面において第２の頂角と等しい角度だけそれぞれ偏向することにより、入射方向に対し１８０度偏向した逆の方向に出射することが可能となる。
【００２２】
これにより、互いに平行に形成された第１被検面および第２被検面が不透明な部材の表裏両側に位置する場合でも、一方の被検面側に位置する測定系から該一方の被検面に対し垂直に照射された測定光の一部を、１８０度偏向して他方の被検面に対し垂直に照射させることができ、また、該他方の被検面から再帰反射された測定光を、１８０度偏向して測定系に戻すことができる。
【００２３】
したがって、本発明の相対傾斜測定装置によれば、互いに平行に形成された第１被検面および第２被検面が不透明な部材の表裏両側に位置する場合でも、これら２つの被検面の相対的な傾きを、１つの測定系により測定することが可能となる。
【００２４】
同様に、本発明の非球面レンズ測定装置によれば、互いに平行に形成された第１被検面および第２被検面が不透明な部材の表裏両側に位置する場合でも、これら２つの被検面の相対的な傾きを、１つの測定系により測定することが可能となり、その測定結果に基づき、非球面レンズの面倒れを求めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施形態に係る反射偏向素子の概略構成を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態に係る反射偏向素子の概略構成を示す断面図である。
【図３】第２実施形態に係る反射偏向素子の概略構成を示す斜視図である。
【図４】第２実施形態に係る反射偏向素子の概略構成を示す断面図である。
【図５】一実施形態に係る相対傾斜測定装置の概略構成図である。
【図６】図５に示す解析装置の構成を示すブロック図である。
【図７】再構築前の第１解析用画像を示す図である。
【図８】再構築後の第１解析用画像を示す図である。
【図９】一実施形態に係る非球面レンズ測定装置の概略構成図である。
【図１０】図９に示す非球面レンズ測定装置の面倒れ測定時の概略構成図である。
【図１１】図９に示す解析制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】測定対象となる非球面レンズの正面図（Ａ）および平面図（Ｂ）である。
【図１３】非球面レンズの面倒れと面ずれの説明図（（Ａ）は面倒れのみの状態、（Ｂ）は面ずれのみの状態、（Ｃ）は面倒れと面ずれが共に生じている状態）である。
【図１４】再構築前の第１解析用画像を示す図である。
【図１５】再構築後の第１解析用画像を示す図である。
【図１６】他の形態の測定系を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態について、上述の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実施形態の説明に使用する各図は概略的な説明図であり、詳細な形状や構造を示すものではなく、各部材の大きさや部材間の距離等については適宜変更して示してある。
【００２７】
〈反射偏向素子の第１実施形態〉
第１実施形態に係る反射偏向素子１０は、図１，２に示すように、第１反射面１１、第２反射面１２およびアライメント用反射平面１３を備えてなる。
【００２８】
第１反射面１１は、第１の頂角α１（図２参照）が９０度の第１の直円錐面（頂点Ｐ１に近い部分を仮想的に２点鎖線で示す）により構成されており、第２反射面１２は、第１の直円錐面の内側において該第１の直円錐面に対し同軸（図中の光軸Ｃ１０が共通の軸となる）でかつ逆向きに配置された、第２の頂角α２（図２参照）が９０度の第２の直円錐面（頂点Ｐ２）により構成されている。また、アライメント用反射平面１３は、第１反射面１１および第２反射面１２の軸（光軸Ｃ１０）に対し垂直に形成されている。なお、第１の頂角α１および第２の頂角α２の設定角度は９０度に限定されるものではない。α１は０＜Ｘ＜１８０を満たす任意の角度Ｘに設定することができ、それに応じてα２は（１８０−Ｘ）度の角度に設定することができる。このように、第１の頂角α１と第２の頂角α２との和が１８０度となるように設定することにより、光軸Ｃ１０を含む平面上において、第１の直円錐面の母線と第２の直円錐面の母線とのなす角の大きさは９０度となる。
【００２９】
この反射偏向素子１０は、光軸Ｃ１０に沿って第１反射面１１に入射した平行光を、該第１反射面１１において光軸Ｃ１０の放射方向内向きに９０度偏向するように反射した後、第２反射面１２において光軸Ｃ１０の方向（図中下向き）に９０度偏向するように反射することにより、入射光を入射方向に対し１８０度偏向して出射するように構成されている。同様に、光軸Ｃ１０に沿って第２反射面１２に入射した平行光を、該第２反射面１２において光軸Ｃ１０の放射方向外向きに９０度偏向するように反射した後、第１反射面１１において光軸Ｃ１０の方向（図中下向き）に９０度偏向するように反射することにより、入射光を入射方向に対し１８０度偏向して出射するように構成されている。また、光軸Ｃ１０に沿ってアライメント用反射平面１３に入射した平行光を再帰反射するように構成されている。
【００３０】
〈反射偏向素子の第２実施形態〉
第２実施形態に係る反射偏向素子１０Ａは、図３，４に示すように、第１反射面１１Ａ、第２反射面１２Ａおよびアライメント用反射平面１３Ａを備えてなる。
【００３１】
第１反射面１１Ａは、第１の頂角β１（図４参照）が９０度の第１の直円錐面（頂点Ｐ１Ａに近い部分を仮想的に２点鎖線で示す）により構成されており、第２反射面１２Ａは、第１の直円錐面の内側において該第１の直円錐面に対し同軸（図中の光軸Ｃ１０Ａが共通の軸となる）でかつ逆向きに配置された、第２の頂角β２（図４参照）が９０度の第２の直円錐面（頂点Ｐ２Ａに近い部分を仮想的に２点鎖線で示す）により構成されている。また、アライメント用反射平面１３Ａは、第１反射面１１Ａおよび第２反射面１２Ａの軸（光軸Ｃ１０Ａ）に対し垂直に形成されている。なお、第１の頂角β１および第２の頂角β２の設定角度は９０度に限定されるものではない。β１は０＜Ｘ＜１８０を満たす任意の角度Ｘに設定することができ、それに応じてβ２は（１８０−Ｘ）度の角度に設定することができる。このように、第１の頂角β１と第２の頂角β２との和が１８０度となるように設定することにより、光軸Ｃ１０Ａを含む平面上において、第１の直円錐面の母線と第２の直円錐面の母線とのなす角の大きさは９０度となる。
【００３２】
この反射偏向素子１０Ａは、光軸Ｃ１０Ａに沿って第１反射面１１Ａに入射した平行光を、該第１反射面１１Ａにおいて光軸Ｃ１０Ａの放射方向内向きに９０度偏向するように反射した後、第２反射面１２Ａにおいて光軸Ｃ１０Ａの方向（図中下向き）に９０度偏向するように反射することにより、入射光を入射方向に対し１８０度偏向して出射するように構成されている。同様に、光軸Ｃ１０Ａに沿って第２反射面１２Ａに入射した平行光を、該第２反射面１２Ａにおいて光軸Ｃ１０Ａの放射方向外向きに９０度偏向するように反射した後、第１反射面１１Ａにおいて光軸Ｃ１０Ａの方向（図中下向き）に９０度偏向するように反射することにより、入射光を入射方向に対し１８０度偏向して出射するように構成されている。また、光軸Ｃ１０Ａに沿ってアライメント用反射平面１３Ａに入射した平行光を再帰反射するように構成されている。
【００３３】
上述した第１実施形態の反射偏向素子１０は、図１，２に示すように、第２反射面１２が第２の直円錐面の頂点Ｐ２を含む領域まで形成されているので、光軸Ｃ１０に近い位置での入射光の偏向が可能となっている。すなわち、第１反射面１１の外縁部分に入射した光を、第２反射面１２を経由して光軸Ｃ１０に近接した位置から出射することができる。同様に、光軸Ｃ１０に近接した位置から第２反射面１２に入射した光を、第１反射面１１の外縁部分を経由して出射することができる。この点が、第１実施形態の反射偏向素子１０と第２実施形態の反射偏向素子１０Ａとの作用上の違いとなっている。
【００３４】
〈相対傾斜測定装置の実施形態〉
図５に示す相対傾斜測定装置２０は、半導体ウエハ等の平行平板７０（被検体載置台５４を介して被検体アライメント調整ステージ５２により保持されている）の表裏面からなる第１被検面７１および第２被検面７２の相対的な傾きを測定するものであり、反射偏向素子１０Ｂと干渉計３０と解析部４０とを備えてなる。なお、被検体載置台５４には、図中上下方向に貫通する孔によりそれぞれ構成される第１窓部５４ａ、第２窓部５４ｂが形成されている。
【００３５】
上記反射偏向素子１０Ｂは、上述の反射偏向素子１０と同タイプのものであり、光軸Ｃ１０Ｂを共通の軸とする直円錐面からなる第１反射面１１Ｂおよび第２反射面１２Ｂと、光軸Ｃ１０Ｂに対し垂直なアライメント用反射平面１３Ｂとを備えてなり、反射偏向素子アライメント調整ステージ５１により保持されている。
【００３６】
上記干渉計３０は、レーザ光源３１と、ビーム径変換用レンズ３２と、該ビーム径変換用レンズ３２を介してレーザ光源３１から出力されたレーザ光を、光束分岐面３３ａにおいて図中上方に向けて反射するビームスプリッタ３３と、該ビームスプリッタ３３からの光束を平行光からなる測定光に変換し、測定光軸Ｃ３０に沿って出射するコリメータレンズ３４と、該コリメータレンズ３４からの測定光を参照基準面３５ａにおいて２つに分岐し、一方を参照光としてコリメータレンズ３４に向けて反射するとともに、他方を平行平板７０に向けて出射する参照基準板３５（基準板アライメント調整ステージ５３により保持されている）と、を備えている。また、干渉縞画像を撮像するための結像レンズ３６および撮像カメラ３７（ＣＣＤやＣＭＯＳ等からなる撮像素子３８を有する）を備えている。
【００３７】
上記解析部４０は、コンピュータ等からなる解析装置４１と、干渉縞画像等を表示するモニタ装置４２と、解析装置４１に対する各種入力を行うための入力装置４３とを備えており、この解析装置４１は、図６に示すように、コンピュータ内に搭載されるＣＰＵやハードディスク等の記憶部および該記憶部に格納されたプログラム等により構成される干渉縞画像生成部４４および相対傾斜解析部４５（本実施形態における相対傾斜解析手段を構成する）を備えてなる。
【００３８】
上記干渉縞画像生成部４４は、上記撮像カメラ３７（図５参照）により撮像された画像信号に基づき、第１被検面７１の傾斜情報を担持した干渉縞画像（第１解析用画像）と、第２被検面７２の傾斜情報を担持した干渉縞画像（第２解析用画像）とを生成するように構成されており、上記第１解析用画像を径方向に反転して再構築する画像再構築部４４ａを備えている。
【００３９】
上記相対傾斜解析部４５は、生成された上記第１解析用画像（再構築されたもの）と上記第２解析用画像とに基づき、第１被検面７１および第２被検面７２の相対的な傾きを解析するように構成されている。
【００４０】
以下、本実施形態に係る相対傾斜測定装置２０の作用について説明する。測定を実施するのに先立ってアライメント調整が行われるので、まず、その手順について簡単に説明する。
【００４１】
（アライメント調整）
〈１〉参照基準板３５の参照基準面３５ａが、測定光軸Ｃ３０に対し垂直となるように、参照基準板３５の傾き調整を行う。この傾き調整は、例えば、参照基準面３５ａの上にコーナーキューブ（図示略）を設置して測定光を照射し、該コーナーキューブからの反射光と参照基準面３５ａからの反射光とにより形成される干渉縞画像がヌル縞状態となるように、基準板アライメント調整ステージ５３を用いて行われる。
【００４２】
〈２〉平行平板７０が測定光軸Ｃ３０に対し垂直となるように、平行平板７０の傾き調整を行う。この傾き調整は、例えば、参照基準板３５を介して平行平板７０の第２被検面７２に測定光を照射し、該第２被検面７２からの反射光と参照基準面３５ａからの反射光（参照光）とにより形成される干渉縞画像がヌル縞状態となるように、被検体アライメント調整ステージ５２を用いて行われる。
【００４３】
〈３〉反射偏向素子１０Ｂの光軸Ｃ１０Ｂが測定光軸Ｃ３０と平行となるように、反射偏向素子１０Ｂの傾き調整を行う。この傾き調整は、例えば、参照基準板３５を介して反射偏向素子１０Ｂのアライメント用反射平面１３Ｂに測定光を照射し、該アライメント用反射平面１３Ｂからの反射光と参照基準面３５ａからの反射光（参照光）とにより形成される干渉縞画像がヌル縞状態となるように、反射偏向素子アライメント調整ステージ５１を用いて行われる。
【００４４】
なお、このようなアライメント調整によっては完全に調整し切れなかった場合は、残ったアライメント誤差を求めておき、このアライメント誤差に起因する測定誤差を、解析時に補正することが好ましい。
【００４５】
アライメント調整後、平行平板７０の第１被検面７１および第２被検面７２の相対的な傾きの測定を行う。以下、その測定時における作用について説明する。
【００４６】
（測定時の作用）
〈１〉図５に示すレーザ光源３１からレーザ光が出射される。このレーザ光は、ビーム径変換用レンズ３２を介してビームスプリッタ３３に入射する。
【００４７】
〈２〉ビームスプリッタ３３に入射したレーザ光は、ビームスプリッタ３３の光束分岐面３３ａにおいて図中上方に反射されてコリメータレンズ３４に入射する。コリメータレンズ３４に入射した光束は、平行光に変換されて参照基準板３５に向けて出射される。
【００４８】
〈３〉参照基準板３５に入射した光束は、参照基準面３５ａにおいて、再帰反射される参照光と透過する測定光とに分岐される。
【００４９】
〈４〉参照基準面３５ａを透過した測定光の一部は、被検体載置台５４の第１窓部５４ａを通過して反射偏向素子１０Ｂの第１反射面１１Ｂに入射し、該第１反射面１１Ｂおよび第２反射面１２Ｂにおいて順次反射されることにより、１８０度偏向されて平行平板７０の第１被検面７１に対し垂直に照射される。
【００５０】
〈５〉一方、参照基準面３５ａを透過した測定光の他の一部は、被検体載置台５４の第２窓部５４ｂを通過し、反射偏向素子１０Ｂを介さずに、平行平板７０の第２被検面７２に対し垂直に照射される。
【００５１】
〈６〉反射偏向素子１０Ｂを介して第１被検面７１に照射された測定光は、該第１被検面７１から再帰反射されて（このとき測定光は第１被検面７１の傾きに応じた波面情報を担持する）反射偏向素子１０Ｂの第２反射面１２Ｂに入射し、該第２反射面１２Ｂおよび第１反射面１１Ｂにおいて順次反射されることにより１８０度偏向され、元の光路を略逆進して参照基準面３５ａに入射し、参照光と合波されて干渉光（以下「第１干渉光」と称する）を形成する。
【００５２】
〈７〉一方、第２被検面７２に照射された測定光は、該第２被検面７２から再帰反射され（このとき測定光は第２被検面７２の傾きに応じた波面情報を担持する）、元の光路を略逆進して参照基準面３５ａに入射し、参照光と合波されて干渉光（以下「第２干渉光」と称する）を形成する。
【００５３】
〈８〉上記第１干渉光は、コリメータレンズ３４およびビームスプリッタ３３を経由して結像レンズ３６に入射し、該結像レンズ３６により撮像カメラ３７の撮像素子３８上に集光されて干渉縞画像（以下「第１干渉縞画像」と称する）が結像される。結像された第１干渉縞画像は撮像カメラ３７により撮像され、その画像信号が干渉縞画像生成部４４（図６参照）に出力される。
【００５４】
〈９〉同様に、上記第２干渉光は、コリメータレンズ３４およびビームスプリッタ３３を経由して結像レンズ３６に入射し、該結像レンズ３６により撮像カメラ３７の撮像素子３８上に集光されて干渉縞画像（以下「第２干渉縞画像」と称する）が結像される。結像された第２干渉縞画像は撮像カメラ３７により撮像され、その画像信号が干渉縞画像生成部４４に出力される。なお、本実施形態では、上記第１干渉縞画像は撮像素子３８上においてリング状の領域に結像され、上記第２干渉縞画像は、このリング状の領域の内側に結像されるため、第１干渉縞画像と第２干渉縞画像を同時に撮像し得るようになっている。
【００５５】
〈１０〉干渉縞画像生成部４４に入力された画像信号により、該干渉縞画像生成部４４において第１解析用画像（第１干渉縞画像をデジタル化した画像）および第２解析用画像（第２干渉縞画像をデジタル化した画像）が生成され、その画像データ（以下、第１解析用画像の画像データを「第１解析用画像データ」、第２解析用画像の画像データを「第２解析用画像データ」と称する）が、上述の相対傾斜解析部４５に入力される。なお、上記第１干渉縞画像は、反射偏向素子１０Ｂを介して撮像されたものであるため、その画像データに基づき第１解析用画像を生成すると、図７に示すように、通常に撮像された干渉縞画像に対し、径方向に反転された状態の干渉縞画像となる。そこで、上記画像再構築部４４ａにおいて、この第１解析用画像を径方向に反転して再構築し、その再構築後の第１解析用画像（図８参照）の画像データを第１解析用画像データとして出力する。
【００５６】
第１解析用画像の再構築は、具体的には、以下の手順で行われる。まず、再構築前の第１解析用画像において、画像中心Ｏから放射状に延びる各半直線上において、画像中心Ｏから所定距離ｅの地点を反転の基準点として設定する。図７では、１つの半直線Ｒと、各半直線上における反転の基準点を結んで形成される円Ｅを図示しており、以下、反転の基準点を円Ｅとして説明する。そして、各半直線上において、円Ｅの外側の領域に位置する画素が円Ｅの内側の領域に位置するように変更する画像処理を行って画像を再構築する。図７では、半直線Ｒ上において、円Ｅの外側の２点Ｋ１，Ｋ２に位置する画素が、円Ｅの内側の２点Ｋ´１，Ｋ´２にそれぞれ配列し直されることを例示している。
【００５７】
なお、点Ｋ１と点Ｋ´１は、半直線Ｒ上における円Ｅからの距離が互いに等しくなっている（点Ｋ２と点Ｋ´２についても同じ）。これは、第１反射面１１Ｂを構成する直円錐の頂角（図２のα１に相当）と第２反射面１２Ｂを構成する直円錐の頂角（図２のα２に相当）が共に９０度に設定されていることによる。各々の頂角が９０度と異なる角度に設定された場合には、その設定角度に応じて、点Ｋ１と点Ｋ´１の円Ｅからの各距離の比が適宜決定されることとなる（点Ｋ２と点Ｋ´２についても同じ）。また、図７では、反転の基準点（円Ｅ）よりも外側の領域に位置する画素が内側の領域に位置するように変更されるが、これとは逆に、反転の基準点よりも内側の領域に位置する画素が外側の領域に位置するように変更される場合もある。例えば、平行平板７０に替えて、中央部（光軸近傍の領域）に開口を有する平行平板（図示略）の表裏面（第１被検面および第２被検面）の相対的な傾きを測定する際に、第２被検面側から出射された測定光を、平行平板の中央部の開口を通過させて反射偏向素子１０Ｂの第２反射面１２Ｂおよび第１反射面１１Ｂをこの順に経由させて第１被検面に照射する場合において、その際に形成される第１解析用画像の反転、再構築を行う場合がこれに該当する。
【００５８】
〈１１〉上記相対傾斜解析部４５に入力された第１解析用画像データおよび第２解析用画像データに基づき、該相対傾斜解析部４５において解析が行われ、平行平板７０の第１被検面７１および第２被検面７２の相対的な傾きが求められる。具体的には、再構築後の第１解析用画像を解析することにより（通常の縞解析法を適用することができる）、第１被検面７１の参照基準面３５ａに対する傾きが求められ、第２解析用画像を解析することにより第２被検面７２の参照基準面３５ａに対する傾きが求められる。そして、参照基準面３５ａに対する第１被検面７１および第２被検面７２の各傾きに基づき、被検面７１および第２被検面７２の相対的な傾きが求められる。
【００５９】
〈非球面レンズ測定装置の実施形態〉
図９に示す非球面レンズ測定装置２５は、非球面レンズ９０（レンズ載置台５５を介して被検体アライメント調整ステージ５２Ａにより保持されている）の面倒れおよび面ずれを測定するものであり、反射偏向素子１０Ｃと干渉計３０Ａと解析部４０Ａとヌル光学素子６０を備えてなる。なお、レンズ載置台５５には、図中上下方向に貫通する孔によりそれぞれ構成される第１窓部５５ａ、第２窓部５５ｂ（図１０参照）および第３窓部５５ｃ（図９参照）が形成されている。
【００６０】
上記非球面レンズ９０は、図１２に示すように、少なくとも一方が回転非球面とされた２つのレンズ面（第１レンズ面９１ａおよび第２レンズ面９１ｂ）を有するレンズ部９１と、該レンズ部９１の外周部に鍔状に形成された張出部９２とからなる。本実施形態においては、張出部９２が測定光に対し不透明に構成されており、該張出部９２の図中上側の面が第１レンズ面９１ａの側に形成された第１被検面９２ａとされ、張出部９２の図中下側の面が第２レンズ面９１ｂの側に形成された第２被検面９２ｂ（第１被検面９２ａに対し平行に設計されている）とされている。
【００６１】
なお、本実施形態においては、図１３（Ａ）に示すように、第１レンズ面９１ａの中心軸Ｃ９１ａ（第１レンズ面９１ａの非球面式によって決定される）と、第２レンズ面９１ｂの中心軸Ｃ９１ｂ（第２レンズ面９１ｂの非球面式によって決定される）との相対的な傾き角γ（２つの中心軸Ｃ９１ａ，Ｃ９１ｂのなす角；２つの中心軸Ｃ９１ａ，Ｃ９１ｂが互いに交わらない場合は、それぞれの方向ベクトルのなす角）を、非球面レンズ９０の面倒れと定義する。また、第１レンズ面９１ａおよびその中心軸Ｃ９１ａは、第１レンズ面９１ａの中心点Ｑ１（中心軸Ｃ９１ａと第１レンズ面９１ａとの交点）を回転中心として傾き、第２レンズ面９１ｂおよびその中心軸Ｃ９１ｂは、第２レンズ面９１ｂの中心点Ｑ２（中心軸Ｃ９１ｂと第２レンズ面９１ｂとの交点）を回転中心として傾くと仮定する。
【００６２】
また、図１３（Ｂ）に示すように、本実施形態においては、第１レンズ面９１ａの中心軸Ｃ９１ａと第２レンズ面９１ｂの中心軸Ｃ９１ｂとの相対的な位置ずれｄ（中心軸Ｃ９１ａ，Ｃ９１ｂは互いに平行）を、非球面レンズ９０の面ずれと定義する。
【００６３】
さらに、図１３（Ｃ）に示すように、非球面レンズ９０に面倒れと面ずれが共に生じている場合には、図１３（Ｃ）に示す状態から面倒れを取り除いた状態（第１レンズ面９１ａおよび中心軸Ｃ９１ａを、中心点Ｑ１を回転中心として回転させて、２つの中心軸Ｃ９１ａ，Ｃ９１ｂが互いに平行となるようにした状態）において残存する、２つの中心軸Ｃ９１ａ，Ｃ９１ｂ同士の相対的な位置ずれを、非球面レンズ９０の面ずれと定義する。
【００６４】
上記反射偏向素子１０Ｃは、上述の反射偏向素子１０Ａと同タイプのものであり、図９に示すように、光軸Ｃ１０Ｃを共通の軸とする直円錐面からなる第１反射面１１Ｃおよび第２反射面１２Ｃと、光軸Ｃ１０Ｃに対し垂直なアライメント用反射平面１３Ｃとを備えてなり、反射偏向素子アライメント調整ステージ５１Ａにより保持されている。
【００６５】
上記干渉計３０Ａは、レーザ光源３１Ａと、ビーム径変換用レンズ３２Ａと、該ビーム径変換用レンズ３２Ａを介してレーザ光源３１Ａから出力されたレーザ光を、光束分岐面３３Ａａにおいて図中上方に向けて反射するビームスプリッタ３３Ａと、該ビームスプリッタ３３Ａからの光束を平行光からなる測定光に変換し、測定光軸Ｃ３０Ａに沿って出射するコリメータレンズ３４Ａと、該コリメータレンズ３４Ａからの測定光を参照基準面３５Ａａにおいて２つに分岐し、一方を参照光としてコリメータレンズ３４Ａに向けて反射するとともに、他方を非球面レンズ９０に向けて出射する参照基準板３５Ａ（基準板アライメント調整ステージ５３Ａにより保持されている）と、を備えている。また、干渉縞画像を撮像するための結像レンズ３６Ａおよび撮像カメラ３７Ａ（ＣＣＤやＣＭＯＳ等からなる撮像素子３８Ａを有する）を備えている。
【００６６】
上記解析部４０Ａは、コンピュータ等からなる解析装置４１Ａと、干渉縞画像等を表示するモニタ装置４２Ａと、解析装置４１Ａに対する各種入力を行うための入力装置４３Ａとを備えており、この解析装置４１Ａは、図１１に示すように、コンピュータ内に搭載されるＣＰＵやハードディスク等の記憶部および該記憶部に格納されたプログラム等により構成される干渉縞画像生成部４４Ａ、面倒れ解析部４６（本実施形態における面倒れ解析手段を構成する）および面ずれ解析部４７（本実施形態における面ずれ解析手段を構成する）を備えてなる。
【００６７】
上記干渉縞画像生成部４４Ａは、上記反射偏向素子１０Ｃを用いた測定時に上記撮像カメラ３７Ａ（図９参照）により撮像された画像信号に基づき、第１被検面９２ａの傾斜情報を担持した干渉縞画像（第１解析用画像）と、第２被検面９２ｂの傾斜情報を担持した干渉縞画像（第２解析用画像）とを生成するとともに、上記ヌル光学素子６０を用いた測定時に上記撮像カメラ３７Ａにより撮像された画像信号に基づき、解析用透過波面干渉縞画像を生成するように構成されており、上記第１解析用画像を径方向に反転して再構築する画像再構築部４４Ａａを備えている。
【００６８】
上記面倒れ解析部４６は、生成された上記第１解析用画像（再構築されたもの）と上記第２解析用画像とに基づき、非球面レンズ９０の面倒れを解析するように構成されている。
【００６９】
上記面ずれ解析部４７は、生成された上記解析用透過波面干渉縞画像に基づき、非球面レンズ９０の面ずれを解析するように構成されている。
【００７０】
上記ヌル光学素子６０は、非球面レンズ９０のレンズ部９１を透過した後、一旦収束して発散する光束を再帰反射させるヌルミラー部６１と、該ヌルミラー部６１の中心軸である光軸Ｃ６０に対し垂直に配された反射平面部６２とを備えてなり、ヌル光学素子アライメント調整ステージ５６により保持されている。
【００７１】
なお、上記反射偏向素子１０Ｃおよび上記ヌル光学素子６０は、さらに電動Ｘ軸ステージ５７、電動Ｙ軸ステージ５８および電動Ｚ軸ステージ５９により順次支持されており、非球面レンズ９０の測定時において自動的に位置調整されるようになっている。
【００７２】
以下、本実施形態に係る非球面レンズ測定装置２５の作用について説明する。測定を実施するのに先立ってアライメント調整が行われるので、まず、その手順について簡単に説明する。
【００７３】
（アライメント調整）
〈１〉参照基準板３５Ａの参照基準面３５Ａａが、測定光軸Ｃ３０Ａに対し垂直となるように、参照基準板３５Ａの傾き調整を行う。この傾き調整は、例えば、参照基準面３５Ａａの上にコーナーキューブ（図示略）を設置して測定光を照射し、該コーナーキューブからの反射光と参照基準面３５Ａａからの反射光とにより形成される干渉縞画像がヌル縞状態となるように、基準板アライメント調整ステージ５３Ａを用いて行われる。
【００７４】
〈２〉非球面レンズ９０の張出部９２が測定光軸Ｃ３０Ａに対し垂直となるように、非球面レンズ９０の傾き調整を行う。この傾き調整は、例えば、参照基準板５３Ａを介して張出部９２の第２被検面９２ｂに測定光を照射し、該第２被検面９２ｂからの反射光と参照基準面３５Ａａからの反射光（参照光）とにより形成される干渉縞画像がヌル縞状態となるように、被検体アライメント調整ステージ５２Ａを用いて行われる。
【００７５】
〈３〉反射偏向素子１０Ｃの光軸Ｃ１０Ｃが測定光軸Ｃ３０Ａと平行となるように、反射偏向素子１０Ｂの傾き調整を行う。この傾き調整は、例えば、電動Ｘ軸ステージ５７、電動Ｙ軸ステージ５８および電動Ｚ軸ステージ５９を用いて反射偏向素子１０Ｃを非球面レンズ９０の図中上方に位置するように移動させた後、参照基準板５３Ａを介して反射偏向素子１０Ｃのアライメント用反射平面１３Ｃに測定光を照射し、該アライメント用反射平面１３Ｃからの反射光と参照基準面３５Ａａからの反射光（参照光）とにより形成される干渉縞画像がヌル縞状態となるように、反射偏向素子アライメント調整ステージ５１Ａを用いて行われる。
【００７６】
〈４〉ヌル光学素子６０の光軸Ｃ６０が測定光軸Ｃ３０Ａと平行となるように、ヌル光学素子６０の傾き調整を行う。この傾き調整は、例えば、電動Ｘ軸ステージ５７、電動Ｙ軸ステージ５８および電動Ｚ軸ステージ５９を用いてヌル光学素子６０を非球面レンズ９０の図中上方に位置するように移動させた後、参照基準板５３Ａを介してヌル光学素子６０のアライメント用反射平面部６２に測定光を照射し、該反射平面６２からの反射光と参照基準面３５Ａａからの反射光（参照光）とにより形成される干渉縞画像がヌル縞状態となるように、ヌル光学素子アライメント調整ステージ５６を用いて行われる。
【００７７】
なお、このようなアライメント調整によっては完全に調整し切れなかった場合は、残ったアライメント誤差を求めておき、このアライメント誤差に起因する測定誤差を、解析時に補正することが好ましい。
【００７８】
アライメント調整後、非球面レンズ９０の測定を行う。以下、その測定時における作用について説明する。
【００７９】
（測定時の作用）
〈１〉図９に示すように、電動Ｘ軸ステージ５７、電動Ｙ軸ステージ５８および電動Ｚ軸ステージ５９によりヌル光学素子６０が非球面レンズ９０の図中上方に位置するように移動される。このとき、非球面レンズ９０に対するヌル光学素子６０の相対位置の調整が行われる。この位置調整は、例えば、前掲の特許文献２に記載の手法を用いて行われる。
【００８０】
〈２〉ヌル光学素子６０が設置された後、レーザ光源３１Ａからレーザ光が出射される。このレーザ光は、ビーム径変換用レンズ３２Ａを介してビームスプリッタ３３Ａに入射し、該ビームスプリッタ３３Ａの光束分岐面３３Ａａにおいて図中上方に反射されてコリメータレンズ３４Ａに入射する。コリメータレンズ３４Ａに入射した光束は、平行光に変換されて参照基準板３５Ａに向けて出射される。
【００８１】
〈３〉参照基準板３５Ａに入射した光束は、参照基準面３５Ａａにおいて、再帰反射される参照光と透過する測定光とに分岐される。
【００８２】
〈４〉参照基準面３５Ａａを透過した測定光の一部は、レンズ載置台５５の第３窓部５５ｃを通過して非球面レンズ９０のレンズ部９１に入射し、該レンズ部９１を透過してヌル光学素子６０のヌルミラー部６１に照射される。
【００８３】
〈５〉ヌルミラー部６１に照射された測定光は、該ヌルミラー部６１から再帰反射されて非球面レンズ９０のレンズ部９１に再入射し、該レンズ部９１を透過して参照基準面３５Ａａに入射し、参照光と合波されて干渉光（以下「透過波面干渉光」と称する）を形成する。
【００８４】
〈６〉上記透過波面干渉光は、コリメータレンズ３４Ａおよびビームスプリッタ３３Ａを経由して結像レンズ３６Ａに入射し、該結像レンズ３６Ａにより撮像カメラ３７Ａの撮像素子３８Ａ上に集光されて干渉縞画像（以下「透過波面干渉縞画像」と称する）が結像される。結像された透過波面干渉縞画像は撮像カメラ３７Ａにより撮像され、その画像信号が干渉縞画像生成部４４Ａ（図１１参照）に出力される。
【００８５】
〈７〉干渉縞画像生成部４４Ａに入力された画像信号により、該干渉縞画像生成部４４Ａにおいて解析用透過波面干渉縞画像（透過波面干渉縞画像をデジタル化した画像）が生成され、その画像データ（以下「解析用透過波面干渉縞画像データ」と称する）が、上述の面ずれ解析部４７に入力される。
【００８６】
〈８〉図１０に示すように、電動Ｘ軸ステージ５７、電動Ｙ軸ステージ５８および電動Ｚ軸ステージ５９により反射偏向素子１０Ｃが非球面レンズ９０の図中上方に位置するように移動される。
【００８７】
〈９〉反射偏向素子１０Ｃが設置された後、レーザ光源３１Ａからレーザ光が出射される。このレーザ光は、ビーム径変換用レンズ３２Ａを介してビームスプリッタ３３Ａに入射し、該ビームスプリッタ３３Ａの光束分岐面３３Ａａにおいて図中上方に反射されてコリメータレンズ３４Ａに入射する。コリメータレンズ３４Ａに入射した光束は、平行光に変換されて参照基準板３５Ａに向けて出射される。
【００８８】
〈１０〉参照基準板３５Ａに入射した光束は、参照基準面３５Ａａにおいて、再帰反射される参照光と透過する測定光とに分岐される。
【００８９】
〈１１〉参照基準面３５Ａａを透過した測定光の一部は、レンズ載置台５５の第１窓部５５ａを通過して反射偏向素子１０Ｃの第１反射面１１Ｃに入射し、該第１反射面１１Ｃおよび第２反射面１２Ｃにおいて順次反射されることにより、１８０度偏向されて非球面レンズ９０の第１被検面９２ａに対し垂直に照射される。
【００９０】
〈１２〉一方、参照基準面３５Ａａを透過した測定光の他の一部は、レンズ載置台５５の第２窓部５５ｂを通過し、反射偏向素子１０Ｃを介さずに、非球面レンズ９０の第２被検面９２ｂに対し垂直に照射される。
【００９１】
〈１３〉反射偏向素子１０Ｃを介して第１被検面９２ａに照射された測定光は、該第１被検面９２ａから再帰反射されて（このとき測定光は第１被検面９２ａの傾きに応じた波面情報を担持する）反射偏向素子１０Ｃの第２反射面１２Ｃに入射し、該第２反射面１２Ｃおよび第１反射面１１Ｃにおいて順次反射されることにより１８０度偏向され、元の光路を略逆進して参照基準面３５Ａａに入射し、参照光と合波されて干渉光（以下「第１干渉光」と称する）を形成する。
【００９２】
〈１４〉一方、第２被検面９２ｂに照射された測定光は、該第２被検面９２ｂから再帰反射され（このとき測定光は第２被検面９２ｂの傾きに応じた波面情報を担持する）、元の光路を略逆進して参照基準面３５Ａａに入射し、参照光と合波されて干渉光（以下「第２干渉光」と称する）を形成する。
【００９３】
〈１５〉上記第１干渉光は、コリメータレンズ３４Ａおよびビームスプリッタ３３Ａを経由して結像レンズ３６Ａに入射し、該結像レンズ３６Ａにより撮像カメラ３７Ａの撮像素子３８Ａ上に集光されて干渉縞画像（以下「第１干渉縞画像」と称する）が結像される。結像された第１干渉縞画像は撮像カメラ３７Ａにより撮像され、その画像信号が干渉縞画像生成部４４Ａ（図１１参照）に出力される。
【００９４】
〈１６〉同様に、上記第２干渉光は、コリメータレンズ３４Ａおよびビームスプリッタ３３Ａを経由して結像レンズ３６Ａに入射し、該結像レンズ３６Ａにより撮像カメラ３７Ａの撮像素子３８Ａ上に集光されて干渉縞画像（以下「第２干渉縞画像」と称する）が結像される。結像された第２干渉縞画像は撮像カメラ３７Ａにより撮像され、その画像信号が干渉縞画像生成部４４Ａに出力される。なお、本実施形態では、上記第１干渉縞画像は撮像素子３８Ａ上においてリング状の領域に結像され、上記第２干渉縞画像は、このリング状の領域の内側に結像されるため、第１干渉縞画像と第２干渉縞画像を同時に撮像し得るようになっている。
【００９５】
〈１７〉干渉縞画像生成部４４Ａに入力された画像信号により、該干渉縞画像生成部４４Ａにおいて第１解析用画像（第１干渉縞画像をデジタル化した画像）および第２解析用画像（第２干渉縞画像をデジタル化した画像）が生成され、その画像データ（以下、第１解析用画像の画像データを「第１解析用画像データ」、第２解析用画像の画像データを「第２解析用画像データ」と称する）が、上述の面倒れ解析部４６に入力される。なお、上記第１干渉縞画像は、反射偏向素子１０Ｃを介して撮像されたものであるため、その画像データに基づき第１解析用画像を生成すると、図１４に示すように、通常に撮像された干渉縞画像に対し、径方向に反転された状態の干渉縞画像となる。そこで、上記画像再構築部４４Ａａにおいて、この第１解析用画像を径方向に反転して再構築し、その再構築後の第１解析用画像（図１５参照）の画像データを第１解析用画像データとして出力する。
【００９６】
〈１８〉上記面倒れ解析部４６に入力された第１解析用画像データおよび第２解析用画像データに基づき、該面倒れ解析部４６において解析が行われ、非球面レンズ９０の第１被検面９２ａと第２被検面９２ｂとの相対的な傾きが求められ、その結果に基づき、非球面レンズ９０の面倒れが求められる。
【００９７】
〈１９〉上記相面ずれ解析部４７に入力された解析用透過波面干渉縞画像データに基づき、非球面レンズ９０の面ずれが求められる。具体的には、解析用透過波面干渉縞画像データに基づき非球面レンズ９０の全体のコマ収差が求められ、この全体のコマ収差から上記手順〈１８〉で求められた面倒れに起因して発生する面倒れ分コマ収差が差し引かれることにより、面ずれに起因して発生する面ずれ分コマ収差が求められる。この面ずれ分コマ収差に基づき、非球面レンズ９０の面ずれが求められる。なお、このような手法の詳細については、前掲の特許文献２に記載されている。
【００９８】
〈測定系の変形態様〉
上述の相対傾斜測定装置２０および非球面レンズ測定装置２５においては、測定系として干渉計３０，３０Ａが用いられているが、図１６に示すようなオートコリメータ８０を測定系として用いることも可能である。
【００９９】
このオートコリメータ８０は、光源８１、コンデンサレンズ８２、十字線等の標線が形成された光源側焦点鏡８３、ビームスプリッタ８４（光束分岐面８４ａ）、対物レンズ８５、撮像側焦点鏡８６、結像レンズ８７および撮像カメラ８８を備え、光源側焦点鏡８３および撮像側焦点鏡８６は、対物レンズ８５の焦点面にそれぞれ配置されている。
【０１００】
このオートコリメータ８０の測定光軸Ｃ８０上に、図示せぬ反射偏向素子（上記各実施形態のものを用いることが可能）を配置し、オートコリメータ８０からの測定光一部を、反射偏向素子を介して第１被検面（図示略）に対し垂直に照射するとともに、該測定光の他の一部を、反射偏向素子を介さずに第２被検面（図示略）に対し垂直に照射する。第１被検面から再帰反射され、反射偏向素子を経由してオートコリメータ８０に戻る光は対物レンズ８５により集光され、撮像側焦点鏡８６上に第１の標線像が形成される。一方、第２被検面から再帰反射された光も、同様に対物レンズ８５により集光され、撮像側焦点鏡８６上に第２の標線像が形成される。これら第１および第２の標線像を、結像レンズ８７を介して撮像カメラ８８内の撮像素子８９上に結像させて撮像し、その画像データを、図示せぬ解析装置において解析することにより、第１被検面および第２被検面の相対的な傾きを求めることができる。なお、第１の標線像については、反射偏向素子を介して撮像されたものであるため、通常に撮像された標線像に対し、径方向に反転された状態の標線像となる。そこで、この第１の標線像を径方向に反転して再構築することが好ましい。
【０１０１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に態様が限定されるものではなく、種々の態様のものを実施形態とすることができる。
【０１０２】
例えば、上述の反射偏向素子１０，１０Ａは、アライメント用反射平面１３，１３Ａをそれぞれ備えているが、このようなアライメント用反射平面を備えていない構成の反射偏向素子（図示略）を形成することも可能である。
【０１０３】
また、上述の干渉計３０，３０Ａはフィゾータイプとされているが、マイケルソンタイプ等の他のタイプの干渉計を用いることも可能である。
【符号の説明】
【０１０４】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ 反射偏向素子
１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ 第１反射面
１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ 第２反射面
１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ アライメント用反射平面
２０ 相対傾斜測定装置
２５ 非球面レンズ測定装置
３０，３０Ａ 干渉計
３１，３１Ａ レーザ光源
３２，３２Ａ ビーム径変換用レンズ
３３，３３Ａ ビームスプリッタ
３３ａ，３３Ａａ 光束分岐面
３４，３４Ａ コリメータレンズ
３５，３５Ａ 参照基準板
３５ａ，３５Ａａ 参照基準面
３６，３６Ａ 結像レンズ
３７，３７Ａ 撮像カメラ
３８，３８Ａ 撮像素子
４０，４０Ａ 解析部
４１，４１Ａ 解析装置
４２，４２Ａ モニタ装置
４３，４３Ａ 入力装置
４４，４４Ａ 干渉縞画像生成部
４４ａ，４４Ａａ 画像再構築部
４５ 相対傾斜解析部
４６ 面倒れ解析部
４７ 面ずれ解析部
５１，５１Ａ 反射偏向素子アライメント調整ステージ
５２，５２Ａ 被検体アライメント調整ステージ
５３，５３Ａ 基準板アライメント調整ステージ
５４ 被検体載置台
５５ レンズ載置台
５６ ヌル光学素子アライメント調整ステージ
５７ 電動Ｘ軸ステージ
５８ 電動Ｙ軸ステージ
５９ 電動Ｚ軸ステージ
６０ ヌル光学素子
６１ ヌルミラー部
６２ 反射平面部
７０ 平行平板
７１，９２ａ 第１被検面
７２，９２ｂ 第２被検面
８０ オートコリメータ
８１ 光源
８２ コンデンサレンズ
８３ 光源側焦点鏡
８５ 対物レンズ
８６ 撮像側焦点鏡
９０ 非球面レンズ
９１ レンズ部
９２ 張出部
Ｃ１０，Ｃ１０Ａ，Ｃ１０Ｂ，Ｃ１０Ｃ，Ｃ６０ 光軸
Ｃ３０，Ｃ３０Ａ，Ｃ８０ 測定光軸
Ｃ９１ａ，Ｃ９１ｂ 中心軸
Ｐ１，Ｐ２ 頂点
Ｑ１，Ｑ２ 中心点
α１，β１ 第１の頂角
α２，β２ 第２の頂角
Ｏ 画像中心
Ｅ 円（反転の基準点）
ｅ 所定距離
Ｋ１，Ｋ２，Ｋ´１，Ｋ´２ 画素の位置
Ｒ 半直線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の頂角を有する第１の直円錐面により構成された第１反射面と、該第１の直円錐面の内側において該第１の直円錐面に対し同軸でかつ逆向きに配置された、前記第１の頂角との和が１８０度となる第２の頂角を有する第２の直円錐面により構成された第２反射面とを有してなることを特徴とする反射偏向素子。
【請求項２】
前記第１の頂角および前記第２の頂角が共に９０度に設定されていることを特徴とする請求項１記載の反射偏向素子。
【請求項３】
前記第１反射面および前記第２反射面の軸に対し垂直なアライメント用反射平面を有してなることを特徴とする請求項１または２記載の反射偏向素子。
【請求項４】
互いに平行に形成された第１被検面および第２被検面の相対的な傾きを測定する相対傾斜測定装置であって、
請求項１〜３のうちいずれか１項記載の反射偏向素子と、
平行光からなる測定光を出射し、該測定光の一部を、前記反射偏向素子を介して前記第１被検面に対し垂直に照射するとともに、該測定光の他の一部を、前記反射偏向素子を介さずに前記第２被検面に対し垂直に照射する測定系と、
前記第１被検面から再帰反射され、前記反射偏向素子を介して前記測定系に戻る測定光が担持する波面情報により形成される第１解析用画像と、前記第２被検面から再帰反射されて該測定系に戻る測定光により形成される第２解析用画像とに基づき、該第１被検面および該第２被検面の相対的な傾きを解析する相対傾斜解析手段と、を備えてなることを特徴とする相対傾斜測定装置。
【請求項５】
前記第１解析用画像を径方向に反転して再構築する画像再構築部を備えていることを特徴とする請求項４記載の相対傾斜測定装置。
【請求項６】
前記測定系が干渉計であることを特徴とする請求項４または５記載の相対傾斜測定装置。
【請求項７】
少なくとも一方が回転非球面とされた２つのレンズ面を有するとともに、該２つのレンズ面の一方側および他方側に、互いに平行に形成された第１被検面および第２被検面をそれぞれ備えた非球面レンズの面倒れおよび面ずれを測定する非球面レンズ測定装置であって、
請求項１〜３のうちいずれか１項記載の反射偏向素子と、
平行光からなる測定光を出射し、該測定光の一部を、前記反射偏向素子を介して前記第１被検面に対し垂直に照射するとともに、該測定光の他の一部を、前記反射偏向素子を介さずに前記第２被検面に対し垂直に照射する干渉計と、
前記第１被検面から再帰反射され、前記反射偏向素子を介して前記干渉計に戻る測定光が担持する波面情報により形成される第１解析用画像と、前記第２被検面から再帰反射されて該干渉計に戻る測定光により形成される第２解析用画像とに基づき、前記非球面レンズの面倒れを解析する面倒れ解析手段と、
前記干渉計から出射されて前記２つのレンズ面を透過した測定光を再帰反射するヌル光学素子と、
前記ヌル光学素子から再帰反射され、前記２つのレンズ面を再び透過して前記干渉計に戻る測定光により形成される解析用透過波面干渉縞画像に基づき、前記非球面レンズの面ずれを解析する面ずれ解析手段と、を備えてなることを特徴とする非球面レンズ測定装置。
【請求項８】
前記第１解析用画像を径方向に反転して再構築する画像再構築部を備えていることを特徴とする請求項７記載の非球面レンズ測定装置。
【請求項１】
第１の頂角を有する第１の直円錐面により構成された第１反射面と、該第１の直円錐面の内側において該第１の直円錐面に対し同軸でかつ逆向きに配置された、前記第１の頂角との和が１８０度となる第２の頂角を有する第２の直円錐面により構成された第２反射面とを有してなることを特徴とする反射偏向素子。
【請求項２】
前記第１の頂角および前記第２の頂角が共に９０度に設定されていることを特徴とする請求項１記載の反射偏向素子。
【請求項３】
前記第１反射面および前記第２反射面の軸に対し垂直なアライメント用反射平面を有してなることを特徴とする請求項１または２記載の反射偏向素子。
【請求項４】
互いに平行に形成された第１被検面および第２被検面の相対的な傾きを測定する相対傾斜測定装置であって、
請求項１〜３のうちいずれか１項記載の反射偏向素子と、
平行光からなる測定光を出射し、該測定光の一部を、前記反射偏向素子を介して前記第１被検面に対し垂直に照射するとともに、該測定光の他の一部を、前記反射偏向素子を介さずに前記第２被検面に対し垂直に照射する測定系と、
前記第１被検面から再帰反射され、前記反射偏向素子を介して前記測定系に戻る測定光が担持する波面情報により形成される第１解析用画像と、前記第２被検面から再帰反射されて該測定系に戻る測定光により形成される第２解析用画像とに基づき、該第１被検面および該第２被検面の相対的な傾きを解析する相対傾斜解析手段と、を備えてなることを特徴とする相対傾斜測定装置。
【請求項５】
前記第１解析用画像を径方向に反転して再構築する画像再構築部を備えていることを特徴とする請求項４記載の相対傾斜測定装置。
【請求項６】
前記測定系が干渉計であることを特徴とする請求項４または５記載の相対傾斜測定装置。
【請求項７】
少なくとも一方が回転非球面とされた２つのレンズ面を有するとともに、該２つのレンズ面の一方側および他方側に、互いに平行に形成された第１被検面および第２被検面をそれぞれ備えた非球面レンズの面倒れおよび面ずれを測定する非球面レンズ測定装置であって、
請求項１〜３のうちいずれか１項記載の反射偏向素子と、
平行光からなる測定光を出射し、該測定光の一部を、前記反射偏向素子を介して前記第１被検面に対し垂直に照射するとともに、該測定光の他の一部を、前記反射偏向素子を介さずに前記第２被検面に対し垂直に照射する干渉計と、
前記第１被検面から再帰反射され、前記反射偏向素子を介して前記干渉計に戻る測定光が担持する波面情報により形成される第１解析用画像と、前記第２被検面から再帰反射されて該干渉計に戻る測定光により形成される第２解析用画像とに基づき、前記非球面レンズの面倒れを解析する面倒れ解析手段と、
前記干渉計から出射されて前記２つのレンズ面を透過した測定光を再帰反射するヌル光学素子と、
前記ヌル光学素子から再帰反射され、前記２つのレンズ面を再び透過して前記干渉計に戻る測定光により形成される解析用透過波面干渉縞画像に基づき、前記非球面レンズの面ずれを解析する面ずれ解析手段と、を備えてなることを特徴とする非球面レンズ測定装置。
【請求項８】
前記第１解析用画像を径方向に反転して再構築する画像再構築部を備えていることを特徴とする請求項７記載の非球面レンズ測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１１−２４２５４４（Ｐ２０１１−２４２５４４Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１３５８１（Ｐ２０１０−１１３５８１）
【出願日】平成２２年５月１７日（２０１０．５．１７）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１７日（２０１０．５．１７）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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