CN107430046A

CN107430046A - 波面计测装置和波面计测方法

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Publication number: CN107430046A
Application number: CN201580077921.0A
Authority: CN
Inventors: 佐藤阳辅
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2015-03-27
Filing date: 2015-03-27
Publication date: 2017-12-01
Anticipated expiration: 2035-03-27
Also published as: DE112015006198T5; WO2016157344A1; CN107430046B; US20180073957A1; JPWO2016157344A1; US10444112B2; JP6426274B2

Abstract

波面计测装置(1)具有光源部(2)、保持部(3)、受光光学系统(4)、波面测定部(5)、波面数据生成部(6)，光源部(2)配置在计测轴(7)的一侧，波面测定部(5)配置在计测轴(7)的另一侧，保持部(3)配置在光源部(2)与波面测定部(5)之间，受光光学系统(4)配置在保持部(3)与波面测定部(5)之间，保持部(3)具有保持被检光学系统(10)的开口部(9)，从光源部(2)朝向被检光学系统(10)照射光束(L1)，利用波面测定部(5)测定透射过被检光学系统(10)的光束(L3)，利用波面数据生成部(6)，根据由波面测定部(5)测定出的结果生成波面像差数据，其中，通过受光光学系统(4)，开口部(9)附近和波面测定部(5)附近在光学上共轭，光束的测定至少包含使开口部(9)的中心从计测轴(7)离开规定距离的状态下的测定。

Description

波面计测装置和波面计测方法

技术领域

本发明涉及波面计测装置和波面计测方法。

背景技术

在制造由透镜单体或多个透镜构成的光学系统时，可能在各透镜面中产生偏心误差或面形状误差等制造误差。当存在制造误差时，光学系统的成像性能降低。

在被检光学系统的透射波面像差测定中，能够以简易的结构进行测定，所以，一般进行轴上的波面像差测定。但是，近年来，伴随光学系统的高精度化，不仅轴上的波面像差，轴外的波面像差的测定需求也提高。

并且，在轴外波面像差中包含轴上波面像差中未得到的信息。通过得到轴外波面像差的数据，被检光学系统的成像性能和制造误差的分析用的线索增加。例如，能够对被检光学系统的偏心量进行高精度的分析。

作为测定轴外波面像差的装置，存在专利文献1所公开的波面像差测定装置。在专利文献1所公开的波面像差测定装置中，从与物镜(被测定透镜)的轴外物点对应的位置照射光束。从物镜射出平行光束，但是，该平行光束相对于物镜的光轴倾斜。

在专利文献1所公开的波面像差测定装置中，利用能够在单轴方向上移动的工作台和测向台保持夏克哈特曼(Shack-Hartmann)传感器。而且，使用工作台和测向台使夏克哈特曼传感器倾斜移位，由此对夏克哈特曼传感器的朝向和位置进行调整，能够利用夏克哈特曼传感器接收倾斜的平行光束。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第5452032号

发明内容

发明要解决的课题

但是，在专利文献1所公开的波面像差测定装置中，为了使夏克哈特曼传感器倾斜移位而需要大规模的机构。并且，倾斜移位时的行程也增大。花费测定时间。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供能够使用简易机构在短时间内计测被检光学系统的轴外透射波面的波面计测装置和波面计测方法。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题并实现目的，本发明的波面计测装置具有光源部、保持部、受光光学系统、波面测定部、波面数据生成部，光源部配置在计测轴的一侧，波面测定部配置在计测轴的另一侧，保持部配置在光源部与波面测定部之间，受光光学系统配置在保持部与波面测定部之间，保持部具有保持被检光学系统的开口部，从光源部朝向被检光学系统照射光束，利用波面测定部测定透射过被检光学系统的光束，利用波面数据生成部，根据由波面测定部测定出的结果生成波面像差数据，其特征在于，通过受光光学系统，开口部附近和波面测定部附近在光学上共轭，光束的测定至少包含使开口部的中心从计测轴离开规定距离的状态下的测定。

并且，本发明的另一个波面计测装置具有光源部、保持部、受光光学系统、第1移动机构、波面测定部、波面数据生成部，光源部配置在计测轴的一侧，波面测定部配置在计测轴的另一侧，保持部配置在光源部与波面测定部之间，受光光学系统配置在保持部与波面测定部之间，保持部具有保持被检光学系统的开口部，从光源部朝向被检光学系统照射光束，利用波面测定部测定透射过被检光学系统的光束，利用波面数据生成部，根据由波面测定部测定出的结果生成波面像差数据，其特征在于，通过受光光学系统，开口部附近和波面测定部附近在光学上共轭，第1移动机构使被检光学系统移动到计测轴周围的多个位置，光束在被检光学系统上的透射区域在多个位置分别不同，波面测定部在多个位置分别测定透射过被检光学系统的光束，波面数据生成部根据在多个位置分别测定的结果生成波面像差数据。

并且，本发明的波面计测方法的特征在于，波面计测方法具有以下步骤：使被检光学系统附近和波面测定部附近成为光学共轭关系的步骤；偏心驱动步骤，使被检光学系统相对于波面计测装置的计测轴偏心；以及波面数据取得步骤，由波面测定部和波面数据生成部取得透射过被检光学系统的光束的波面像差数据。

发明效果

根据本发明，能够提供能够使用简易机构在短时间内计测被检光学系统的轴外透射波面的波面计测装置和波面计测方法。

附图说明

图1是示出第1实施方式的波面计测装置的图。

图2是示出保持部的例子的图。

图3是被检光学系统的例子，(a)是被检光学系统由一个单透镜构成的情况的图，(b)是被检光学系统由多个透镜构成的情况的图。

图4是示出SH传感器的构造和功能的图，(a)是示出平面波入射到SH传感器时的状况的图，(b)是示出非平面波入射到SH传感器时的状况的图。

图5是示出第2实施方式的波面计测装置的图。

图6是示出第1移动机构的例子的图。

图7是示出光束在被检光学系统上的透射区域的变化的图，(a)是示出第1位置处的透射区域的图，(b)是示出第2位置处的透射区域的图，(c)是示出第3位置处的透射区域的图，(d)是示出第4位置处的透射区域的图。

图8是示出开口部的移动的状况的图。

图9是示出被检光学系统的面形状的图。

图10是示出测定模式的图，(a)是示出第1模式的图，(b)是示出第2模式的图。

图11是示出使透镜面旋转时的状况的图，(a)是旋转角度为0度时的图，(b)是旋转角度为30度时的图，(c)是旋转角度为60度时的图。

图12是示出面顶的位置的图，(a)是示出通过基于第1模式的测定而求出的面顶位置的图，(b)是示出通过基于第2模式的测定而求出的面顶位置的图。

图13是示出受光光学系统的结构的图。

图14是示出投光光学系统的结构的图。

图15是示出另一个投光光学系统的结构的图。

图16是示出第2移动机构的例子的图。

图17是示出前后反转机构的例子的图，(a)是示出反转前的状态的图，(b)是示出反转后的状态的图。

图18是示出波面计测装置的整体结构的图。

图19是第1实施方式的波面计测方法的流程图。

图20是示出波面数据生成部的结构的例子的图。

图21是第2实施方式的波面计测方法的流程图。

图22是示出包含波面数据生成部的处理部的图。

图23是第3实施方式的波面计测方法的流程图。

图24是第4实施方式的波面计测方法的流程图。

图25是示出包含波面数据生成部的另一个处理部的图。

图26是第5实施方式的波面计测方法的流程图。

图27是示出包含波面数据生成部的另一个处理部的图。

图28是示出由被检光学系统的自转引起的球心的移动量的图。

图29是说明偏心自由度的图，(a)示出球面处的偏心自由度，(b)、(c)示出非球面处的偏心自由度。

图30是示出由自转引起的球心的移动的图，(a)示出前侧计测时的球心的移动，(b)示出后侧计测时的球心的移动。

图31是示出计测系统中的坐标和被检光学系统的偏心的图，(a)是利用透镜面表示偏心的图，(b)是利用球心表示偏心的图。

具体实施方式

在实施例的说明之前，对本发明的某个形式的实施方式的作用效果进行说明。另外，在对本实施方式的作用效果进行具体说明时，示出具体例进行说明。但是，与后述实施例的情况同样，这些例示的形式只不过是本发明中包含的形式中的一部分，其形式存在多种变化。因此，本发明不限于例示的形式。

对第1实施方式的波面计测装置进行说明。第1实施方式的波面计测装置具有光源部、保持部、受光光学系统、波面测定部、波面数据生成部，光源部配置在计测轴的一侧，波面测定部配置在计测轴的另一侧，保持部配置在光源部与波面测定部之间，受光光学系统配置在保持部与波面测定部之间，保持部具有保持被检光学系统的开口部，从光源部朝向被检光学系统照射光束，利用波面测定部测定透射过被检光学系统的光束，利用波面数据生成部，根据由波面测定部测定出的结果生成波面像差数据，其特征在于，通过受光光学系统，开口部附近和波面测定部附近在光学上共轭，光束的测定至少包含使开口部的中心从计测轴离开规定距离的状态下的测定。

图1示出第1实施方式的波面计测装置。并且，图2示出保持部的例子。波面计测装置1具有光源部2、保持部3、受光光学系统4、波面测定部5、波面数据生成部6。

如图1所示，光源部2配置在计测轴7的一侧。波面测定部5配置在计测轴7的另一侧。保持部3配置在光源部2与波面测定部5之间。受光光学系统4配置在保持部3与波面测定部5之间。

光源部2由LED或激光器构成。从光源部2朝向保持部3照射光束L1。

如图2所示，保持部3载置在工作台8上。在该例子中，工作台8是固定台。保持部3具有开口部9。在开口部9中插入有被检光学系统10。在图2中，被检光学系统10是单透镜。该单透镜在本来状态下直接插入到开口部9中。但是，也可以利用框部件保持单透镜，与框部件一起插入到开口部9中。

图3是被检光学系统的例子，(a)是被检光学系统由一个单透镜构成的情况的图，(b)是被检光学系统由多个透镜构成的情况的图。在图3(a)中，被检光学系统20由1枚透镜21和透镜框22构成。在图3(b)中，被检光学系统23由3枚单透镜24、25、26和镜筒27构成。

返回图1继续进行说明。在开口部9中插入被检光学系统10，从光源部2射出光束L1。由此，从光源部2射出的光束L1对被检光学系统10进行照射。

这里，在开口部9的中心12和计测轴7一致的情况下，被检光学系统10的轴和计测轴7成为大致一致的状态。该状态下的被检光学系统10用虚线表示。在该状态下，光源部2、被检光学系统10、受光光学系统4和波面测定部5共轴。从光源部2射出的光束L1对被检光学系统10的中央部进行照射。

在光源部2配置在被检光学系统10的前侧焦点位置的情况下，从被检光学系统10射出平行光束。在光源部2未配置在被检光学系统10的前侧焦点位置的情况下，从被检光学系统10射出非平行光束(会聚光束或发散光束)。光源部2可以不配置在被检光学系统10的前侧焦点位置，但是，优选光源部2配置在被检光学系统10的前侧焦点位置。

图1示出光源部2配置在被检光学系统10的前侧焦点位置的情况。因此，从被检光学系统10射出的光束L2如虚线所示成为平行光束。

另一方面，在开口部9的中心12和计测轴7不一致的情况下，被检光学系统10的轴和计测轴7成为离开的状态。该状态下的被检光学系统10用实线表示。在该状态下，光源部2、受光光学系统4和波面测定部5共轴，但是，被检光学系统10不与光源部2、受光光学系统4和波面测定部5共轴。

为了成为这种状态，从光源部2、被检光学系统10、受光光学系统4和波面测定部5共轴的状态起，仅使被检光学系统10在与计测轴7垂直的方向上移位即可。例如，使用者将保持部3载置在工作台8上，以成为使开口部9的中心12从计测轴7离开规定距离的状态即可。规定距离根据被检光学系统10来决定即可。

在开口部9的中心12和计测轴7不一致的情况下，入射到被检光学系统10的光束成为离轴状态的光束。其结果，如实线所示，从光源部2射出的光束L1对被检光学系统10的周边部进行照射。

透射过被检光学系统10周边部的光束L1在被检光学系统10中进行折射后，从被检光学系统10射出。光源部2配置在被检光学系统10的前侧焦点位置，所以，从被检光学系统10射出从光束L3与光束L2同样成为平行光束。

但是，光束L3的行进方向与光束L2的行进方向不同。光束L3在与计测轴7交叉后，从计测轴7离开。因此，在该状态下，光束L3不会入射到波面测定部5。

但是，在波面计测装置1中，在保持部3与波面测定部5之间配置有受光光学系统4。通过该受光光学系统4，能够使从受光光学系统4射出的光束的行进方向朝向计测轴7侧。

从受光光学系统4射出的光束的状况根据受光光学系统4的种类而不同。作为受光光学系统4，例如存在焦距无限大的光学系统和焦距有限的光学系统。前者被称为无焦光学系统。

对将焦距无限大的光学系统用于受光光学系统4的情况进行说明。该情况下，从受光光学系统4射出的光束L4为平行光束，光束L4在平行光束的状态下入射到波面测定部5。

对将焦距有限的光学系统用于受光光学系统4的情况进行说明。该情况下，例如从受光光学系统4射出的光束L5在受光光学系统4的焦点位置进行会聚，然后，一边发散一边入射到波面测定部5。

这里，在第1实施方式的波面计测装置中，优选对开口部、受光光学系统、波面测定部进行定位，以使开口部与波面测定部共轭。

由此，通过受光光学系统4，开口部9的附近和波面测定部5的附近成为光学共轭关系。因此，从被检光学系统10射出的光束L3必定被引导至波面测定部5。

即，光束L3入射到受光光学系统4之后，在受光光学系统4中进行折射。在受光光学系统4中进行折射后的光束从受光光学系统4射出。从受光光学系统4射出的光束L4以与计测轴7交叉的方式不断接近计测轴7。

光束L4与计测轴7交叉的位置是与开口部9的附近在光学上共轭的位置。在该位置配置有波面测定部5。其结果，能够使光束L4入射到波面测定部5。

进而，在第1实施方式的波面计测装置中，优选对开口部、受光光学系统、波面测定部进行定位，以使被检光学系统的后侧主点与波面测定部共轭。

由此，能够使光束L4更加可靠地入射到波面测定部5。并且，利用波面测定部准确地再现刚刚从被检光学系统10射出之后的波面像差形状。在使用焦距有限的受光光学系统的情况下，利用波面测定部再现对刚刚从被检光学系统10射出之后的波面像差形状施加功率成分而得到的波面形状。

在波面测定部5中，进行光束L4的测定。该光束L4是透射过被检光学系统10的光束。如上所述，通过受光光学系统4，开口部9的附近和波面测定部5的附近成为光学共轭关系。因此，不管从被检光学系统10射出的光束L3在哪个方向上行进，都能够使光束L3入射到波面测定部5。

并且，波面测定部5的位置处的波面和刚刚从被检光学系统10射出之后的波面维持同一形状。即，刚刚从被检光学系统10射出之后的波面像差形状在波面测定部5中再现。

波面测定部5例如是夏克哈特曼传感器(以下称为“SH传感器”)。图4是示出SH传感器的构造和功能的图，(a)示出平面波入射到SH传感器时的状况，(b)示出非平面波入射到SH传感器时的状况。

SH传感器30由微透镜阵列31和摄像元件32构成。摄像元件32例如是CCD或CMOS。这里，设各微透镜等间隔地配置，各微透镜中不存在像差。

在SH传感器30中，通过微透镜阵列31使入射到SH传感器30的光束会聚。此时，在会聚位置形成与光束透射的微透镜的数量相同数量的光点像。在会聚位置配置有摄像元件32。光点像分别由摄像元件32接收。这里，在摄像元件32中，二维排列有微小的受光元件。由此，能够得知各光点像的位置。

在平面波入射到SH传感器30的情况下，光点像分别等间隔地形成。另一方面，在非平面波入射到SH传感器30的情况下，光点像不是分别等间隔地形成。这样，各光点像的位置依赖于入射到SH传感器30的波面的形状、即波面像差的产生量。

当使希望计测的波面入射到SH传感器30时，通过微透镜阵列31对波面进行分割。其结果，波面作为多个光点像投影到摄像元件32的摄像面上。根据这多个光点像的位置相对于基准位置的偏移量，能够计测波面像差。

波面数据生成部6根据由波面测定部5测定出的结果生成波面像差数据。即，根据多个光点像的位置相对于基准位置的偏移量计测波面像差。这里，光束L1对被检光学系统10的外周部进行照射。该照射位置在轴外，所以，该情况下，能够进行被检光学系统10的轴外波面像差的计测。

通过改变规定距离，能够改变被检光学系统10中的光束L1的照射位置。例如，可以将保持部3载置在工作台8上，以成为开口部9的中心11和计测轴7一致的状态。该情况下，如虚线所示，从被检光学系统10射出的光束L2与计测轴7平行地行进。在保持部3与波面测定部5之间配置有受光光学系统4，所以，光束L2入射到受光光学系统4。

这里，如上所述，通过受光光学系统4，开口部9的附近和波面测定部5的附近在光学上共轭。因此，刚刚从被检光学系统10射出之后的波面像差形状在波面测定部中再现。光束L1对被检光学系统10的中心部进行照射。该照射位置在轴上，所以，该情况下，能够进行被检光学系统10的轴上波面像差的计测。

工作台8可以是移动台。这样，仅使工作台8移动，就能够简单地进行轴外波面像差的计测与轴上波面像差的计测的切换。并且，在波面计测装置1中，在保持部3与波面测定部5之间配置有受光光学系统4。因此，在轴外波面像差的计测和轴上波面像差的计测的任意一方中，光束L4在波面测定部5上的入射位置相同。其结果，能够进行轴上波面像差的计测和轴外波面像差的计测，而不改变波面测定部5的位置。

为了从计测轴上波面像差的状态成为计测轴外波面像差的状态，使被检光学系统10在与计测轴7垂直的方向上移位即可。该情况下，被检光学系统10的移位所需要的移动量是与被检光学系统10的有效口径程度相同的量。该移动量是不那么多的量，所以，被检光学系统10的移动能够在短时间内完成。

进而，由于不需要改变波面测定部5的位置，所以，轴外波面像差的计测所需要的时间非常短即可。因此，能够利用简易结构在短时间内进行轴外波面像差的计测。并且，根据需要改变移动量，由此，能够进一步缩短计测时间。

对第2实施方式的波面计测装置进行说明。第2实施方式的波面计测装置具有光源部、保持部、第1移动机构、受光光学系统、波面测定部、波面数据生成部，光源部配置在计测轴的一侧，波面测定部配置在计测轴的另一侧，保持部配置在光源部与波面测定部之间，受光光学系统配置在保持部与波面测定部之间，保持部具有保持被检光学系统的开口部，从光源部朝向被检光学系统照射光束，利用波面测定部测定透射过被检光学系统的光束，利用波面数据生成部，根据由波面测定部测定出的结果生成波面像差数据，其特征在于，通过受光光学系统，开口部附近和波面测定部附近在光学上共轭，第1移动机构使被检光学系统移动到计测轴周围的多个位置，光束在被检光学系统上的透射区域在多个位置分别不同，波面测定部在多个位置分别测定透射过被检光学系统的光束，波面数据生成部根据在多个位置分别测定的结果生成波面像差数据。

在第2实施方式的波面计测装置中，也优选对开口部、受光光学系统、波面测定部进行定位，以使开口部与波面测定部共轭。进而，优选对开口部、受光光学系统、波面测定部进行定位，以使被检光学系统的后侧主点与波面测定部共轭。

图5示出第2实施方式的波面计测装置。波面计测装置1’具有光源部2、保持部3、第1移动机构40、受光光学系统4、波面测定部5、波面数据生成部6。对与图1所示的波面计测装置1相同的结构标注相同标号并省略详细说明。

波面计测装置1’具有第1移动机构。图6示出第1移动机构的例子。第1移动机构40由移动台41和移动台42构成。移动台41和移动台42都是在一个方向上移动的工作台。

在第1移动机构40中，以使移动台41的移动方向和移动台42的移动方向垂直的方式配置有移动台41和移动台42。由此，在与计测轴7垂直的面内，能够使被检光学系统10移动到各个位置。

其结果，在波面计测装置1’中，能够使被检光学系统10移动到计测轴7周围的多个位置。进而，能够使光束在被检光学系统10上的透射区域在多个位置分别不同。

这里，在本实施方式的波面计测装置中，优选第1移动机构使被检光学系统旋转，使透射区域变化。

在图7中，虚线所示的位置是第1移动机构40的初始位置。移动台41和移动台42分别由固定部和移动部构成。通过使移动部相对于固定部移动，能够使移动部上载置的物体移动。由此，在图7中，虚线所示的位置表示移动台41的固定部或移动台42的固定部。

如图7(a)所示，第1位置是从初始位置起使被检光学系统10向纸面内的右方向移动后的位置。在该位置，区域43位于计测轴7上。由此，光束L1穿过该区域43。

如图7(b)所示，第2位置是从初始位置起使被检光学系统10向纸面内的上方向移动后的位置。在该位置，区域44位于计测轴7上。由此，光束L1穿过该区域44。

如图7(c)所示，第3位置是从初始位置起使被检光学系统10向纸面内的左方向移动后的位置。在该位置，区域45位于计测轴7上。由此，光束L1穿过该区域45。

如图7(d)所示，第4位置是从初始位置起使被检光学系统10向纸面内的下方向移动后的位置。在该位置，区域46位于计测轴7上。由此，光束L1穿过该区域46。

这样，通过使用第1移动机构40，能够使得光束在被检光学系统10上的透射区域在多个位置分别不同。

被检光学系统10被插入到开口部9中。由此，根据开口部9的移动的状况，能够得知被检光学系统10的移动的状况。图8是示出开口部的中心的移动的状况的图。

在图8中，开口部9用虚线表示，并且，移动轨迹47用实线表示。移动轨迹47示出开口部9的中心12的移动的状况。移动轨迹47与以计测轴7为中心的圆的圆周一致。在开口部9中插入有被检光学系统10，所以，被检光学系统10也在以计测轴7为中心的圆的圆周上移动。这样，通过使用第1移动机构40，能够使被检光学系统10沿着移动轨迹47旋转。由此，光束在被检光学系统10上的透射区域变化。

并且，在本实施方式的波面计测装置中，优选第1移动机构使被检光学系统相对于计测轴在公转轨道上移动，波面测定部在公转轨道上的移动中取得波面像差数据。

如上所述，移动轨迹47与以计测轴7为中心的圆的圆周一致。沿着该圆周的移动是表示公转的轨道，所以，开口部9绕计测轴7公转。被检光学系统10被插入到开口部9中，所以，被检光学系统10也绕计测轴7公转。移动轨迹47表示公转轨道，计测轴7也可以称为公转轴。

通过使用第1移动机构40，能够使被检光学系统10在公转轨道上移动。并且，通过离散地进行被检光学系统10的移动，能够使被检光学系统10在公转轨道上的多个位置处静止。由此，在公转轨道上的移动中，能够在多个位置取得波面像差数据。

在波面计测装置1’中，能够使被检光学系统10移动到计测轴7周围的多个位置。该移动能够利用矢量表示。如图8所示，设被检光学系统10的移位量的大小为R。该移位量的大小R是以计测轴7为基准时的大小。

以显示移位的量和方向为目的，将计测轴7上的一点作为原点，利用矢量表示被检光学系统10的移动。将其称为公转移位矢量。当被检光学系统10在X方向上移位时，公转移位矢量利用(R,0)表示。另一方面，当被检光学系统10在Y方向上移位时，公转移位矢量利用(0,R)表示。并且，当设绕计测轴的角度为θ时，当被检光学系统10在θ方向上移位时，公转移位矢量利用(Rcosθ,Rsinθ)表示。

如0度、10度、20度…那样使该θ以10度间隔变化到350度，而使被检光学系统10移位。将该被检光学系统10的运动称为公转，将θ称为公转角度。但是，使被检光学系统10移位的间隔也可以不是10度。

在移位后的各位置处，通过波面测定部5测定透射过被检光学系统的光束。然后，利用波面数据生成部6，根据各位置处测定的结果生成波面像差数据。

并且，通过使被检光学系统在公转轨道上移动，能够以公转时的各个公转角度简单地实施轴外波面像差测定。这样得到的轴外波面像差测定数据能够用于在被检光学系统的周向上确认有无异常。

并且，通过投光光学系统，光束可以透射被检光学系统的有效径的一半以上。这样，通过以公转方式的轴外波面像差测定，能够在被检光学系统的有效径的整面范围内确认有无异常。

并且，在第1实施方式的波面计测装置和第2实施方式的波面计测装置(以下称为“本实施方式的波面计测装置”)中，优选受光光学系统至少具有位于最靠光源部侧的位置的前侧光学系统和位于最靠波面测定部侧的位置的后侧光学系统，前侧光学系统的后侧焦点位置和后侧光学系统的前侧焦点位置一致或共轭。

图13是示出受光光学系统的结构的图。对与图5所示的波面计测装置1’相同的结构标注相同标号并省略详细说明。

受光光学系统能够由2个以上的光学系统构成，但是，在波面计测装置60中，受光光学系统由2个光学系统构成。即，受光光学系统61由透镜62和透镜63构成。透镜62位于最靠光源部2侧的位置，透镜63位于波面测定部5侧。由此，透镜62对应于前侧光学系统，透镜63对应于后侧光学系统。

在波面计测装置60中，受光光学系统61由透镜62和透镜63构成，所以，透镜62的后侧焦点位置和透镜63的前侧焦点位置一致。由此，受光光学系统61是焦距无限大的光学系统。

这里，在本实施方式的波面计测装置中，优选对受光光学系统和波面测定部进行定位，以使透镜63的后侧焦点位置与波面测定部一致。

透镜62的后侧焦点位置和透镜63的前侧焦点位置一致，所以，当使波面测定部5与透镜63的后侧焦点位置一致时，透镜62的前侧焦点位置和波面测定部5成为光学共轭关系。

并且，在本实施方式的波面计测装置中，优选对保持部和共轭光学系统进行定位，以使开口部与透镜62的前侧焦点位置一致。

将被检光学系统10插入到开口部9中时，被检光学系统10位于透镜62的前侧焦点位置的附近。其结果，被检光学系统10和波面测定部5成为大致光学共轭关系。因此，从被检光学系统10射出的光束L3、L3’被引导至波面测定部5。

进而，在本实施方式的波面计测装置中，优选对被检光学系统和受光光学系统进行定位，以使被检光学系统的后侧主点与透镜62的前侧焦点位置一致。

这样，被检光学系统10和波面测定部5成为光学共轭关系。因此，从被检光学系统10射出的光束L3、L3’必定被引导至波面测定部5。

即，光束L3、L3’入射到透镜62之后，在透镜62中进行折射。被检光学系统9配置在透镜62的前侧焦点位置的附近或与其一致的位置。因此，从透镜62射出的光束在透镜62的后侧焦点位置进行会聚。并且，从透镜62射出的光束的中心光线与计测轴7大致平行。

穿过了透镜62的后侧焦点位置的光束成为发散光束而入射到透镜63。如上所述，透镜62的后侧焦点位置与透镜63的前侧焦点位置一致。因此，入射到透镜63的光束成为平行光束而从透镜63射出。从透镜63射出的光束L4、L4’以与计测轴7交叉的方式不断接近计测轴7。其结果，能够使光束L4、L4’入射到波面测定部5。

如上所述，通过受光光学系统61，被检光学系统10和波面测定部5成为光学共轭关系。因此，不管从被检光学系统10射出的光束L3、L3’在哪个方向上行进，都能够使光束L3、L3’入射到波面测定部5。

并且，也可以在透镜62与透镜63之间配置中继光学系统。在配置中继光学的情况下，透镜62的后侧焦点位置和透镜63的前侧焦点位置成为光学共轭关系。这样，能够得到与使透镜62的后侧焦点位置和透镜63的前侧焦点位置一致的情况相同的作用效果。

在将SH传感器用于波面测定部5的情况下，微透镜阵列的数量决定波面像差形状的空间分辨率。因此，光束内占据的微透镜阵列的数量越多，则越能够进行高精度的波面像差计测。在透射过被检光学系统9之后的光束L3的直径较小的情况下，也增大通过受光光学系统4入射到波面测定部5的光束L4的直径，由此，能够使用足够数量的微透镜阵列。

例如，在设透镜62的焦距为60mm、透镜63的焦距为120mm的情况下，受光光学系统4的倍率成为2倍(120/60＝2)，能够使通过受光学系统4入射到波面测定部5的光束L4的直径相对于透射过被检光学系统9之后的光束L3的直径增大到2倍。

在透射过被检光学系统9之后的光束的光线角度较大的情况下，当入射到微透镜阵列的各透镜的光束的光线角度较大时，光束有时不会收敛在摄像元件内。光线角度是指构成光束的光线与计测轴7所成的角度。

在刚刚从被检光学系统10射出之后的波面像差较大的情况下，与入射到微透镜阵列的各透镜的光线对应的每个光线的光线角度大幅变化，投影到摄像元件32上的点像的间隔产生较大的疏密变化，很难进行波面像差的分析。

例如，在设透镜62的焦距为60mm、透镜63的焦距为120mm的情况下，受光光学系统4的倍率成为2倍(120/60＝2)，能够使光束L4的光线角度相对于光束L3的光线角度成为1/2(基于亥姆霍兹-拉格朗日(Helmholtz-Lagrange)不变量)。

这样，通过改变受光光学系统61的倍率，在光束L3的光线角度较大的情况下，在与入射到微透镜阵列的各透镜的光线对应的每个光线的光线角度大幅变化的情况下，也能够将光束L4的光线角度抑制在能够由SH传感器测定的光线角度内。

在波面计测装置40中，受光光学系统61是单焦点光学系统。因此，为了改变入射到波面测定部5的光束L4的直径，只要改变透镜62的焦距和透镜63的焦距中的至少一方即可。即，更换透镜62和透镜63中的至少一方即可。由此，能够改变入射到波面测定部5的光束L4的直径。

受光光学系统61也可以是变焦光学系统(无焦变焦)。由此，能够自由改变光束L4的直径，而不用更换构成受光光学系统61的透镜。

以上说明了将焦距无限大的光学系统用于受光光学系统的情况。但是，也可以将焦距有限的光学系统用于受光光学系统。该情况下，使被检光学系统的后侧主点与受光光学系统中的规定位置一致、使被检光学系统的波面测定部与该规定位置的像位置一致即可。规定位置的像位置是在受光光学系统中的规定位置配置有物体时形成物体的实像的位置。

并且，优选本实施方式的波面计测装置在光源部与保持部之间具有投光光学系统。这里，优选投光光学系统生成会聚光束。并且，优选对投光光学系统和保持部进行定位，以使会聚光束的会聚点的位置与被检光学系统的前侧焦点位置一致。

图14是示出投光光学系统的结构的图。对与图5所示的波面计测装置1’相同的结构标注相同标号并省略详细说明。图14所示的投光光学系统的结构是在计测具有正屈光力的被检光学系统的情况下使用的结构。

在波面计测装置70中，在光源部2与保持部3之间配置有投光光学系统71。投光光学系统71由透镜72和透镜73构成。在投光光学系统71中，透镜72的后侧焦点位置和透镜73的前侧焦点位置一致。由此，投光光学系统71是焦距无限大的光学系统。

并且，光源部2位于透镜72的前侧焦点位置。更详细地讲，光源部2的发光区域位于透镜72的前侧焦点位置。因此，从光源部2射出的发散光束通过透镜72转换为平行光束。该平行光束入射到透镜73，通过透镜73进行会聚。

在该例子中，被检光学系统10具有正屈光力。因此，被检光学系统10的前侧焦点在纸面内位于投光光学系统71的上侧。因此，在投光光学系统71中，在投光光学系统71的上侧形成光源部2的发光区域的像。其结果，能够使从被检光学系统10射出的光束L3、L3’成为平行光束。

通过改变透镜72的焦距和透镜73的焦距，能够自由设定发光区域的像的位置、发光区域的像的大小、发光区域的像位置处的开口数等。由此，根据被检光学系统9，将具有适当焦距的透镜用于透镜72和透镜73即可。

并且，投光光学系统71可以具有光学光圈74。在波面计测装置70中，光学光圈74配置在透镜72与透镜73之间、更详细地讲为透镜72的后侧焦点位置。但是，配置光学光圈74的位置不限于该位置。

在透镜72与透镜73之间，光束平行。因此，通过改变光学光圈74的开口部的大小，能够改变入射到透镜73的平行光束的直径。其结果，能够改变从透镜35射出的会聚光束的开口数。即，能够改变入射到被检光学系统9的光束L2的光束径。由此，根据被检光学系统9，将具有适当大小的开口部的光学光圈用于光学光圈74即可。

图15是示出另一个投光光学系统的结构的图。对与图5所示的波面计测装置1’相同的结构标注相同标号并省略详细说明。图15所示的投光光学系统的结构是在计测具有负屈光力的被检光学系统的情况下使用的结构。

在波面计测装置70中，在光源部2与保持部3之间配置有投光光学系统75。投光光学系统75由透镜76和透镜77构成。在投光光学系统75中，透镜76的后侧焦点位置和透镜77的前侧焦点位置一致。由此，投光光学系统75是焦距无限大的光学系统。

并且，光源部2位于透镜76的前侧焦点位置。更详细地讲，光源部2的发光区域位于透镜76的前侧焦点位置。因此，从光源部2射出的发散光束通过透镜76转换为平行光束。该平行光束入射到透镜77，通过透镜77进行会聚。

在该例子中，被检光学系统10’具有负屈光力。因此，被检光学系统10’的前侧焦点在纸面内位于被检光学系统10’的下侧。因此，在投光光学系统75中，在被检光学系统10’的下侧形成光源部2的发光区域的像。其结果，能够使从被检光学系统10’射出的光束L3、L3’成为平行光束。

以上说明了将焦距无限大的光学系统用于投光光学系统的情况。但是，也可以将焦距有限的光学系统用于投光光学系统。该情况下，使光源部与投光光学系统中的规定位置一致、使被检光学系统的前侧焦点位置与该规定位置的像位置一致即可。规定位置的像位置是在投光光学系统中的规定位置配置有物体时形成物体的实像的位置。

在本实施方式的波面计测装置中，优选投光光学系统能够在计测轴方向上进行驱动。

通过使投光光学系统71或投光光学系统75在沿着计测轴7的方向上移动，在计测轴7上的任意位置形成会聚点。由此，例如，通过使投光光学系统71移动，与投光光学系统75同样，能够进行具有负屈光力的被检光学系统10’的计测。优选光源部2与投光光学系统71一起移动。

在本实施方式的波面计测装置中，优选投光光学系统是变焦镜头。

由此，即使不使投光光学系统71或投光光学系统75移动，也在计测轴7上的任意位置形成会聚点。

在本实施方式的波面计测装置中，优选投光光学系统与受光光学系统共轴。

优选本实施方式的波面计测装置具有第2移动机构，第2移动机构使被检光学系统自转。

图16示出第2移动机构的例子。对与图6相同的结构标注相同标号并省略详细说明。

第2移动机构80例如是旋转台。第2移动机构80配置在第1移动机构40与保持部3之间。在第2移动机构80为旋转台的情况下，旋转台的中心轴与开口部9的中心轴11一致。由此，通过使旋转台旋转，能够使被检光学系统10自转。旋转台的中心轴是使被检光学系统10自转的轴，所以，可以称为自转轴。

优选本实施方式的波面计测装置具有前后反转机构，前后反转机构将与计测轴垂直的轴作为旋转轴而使被检光学系统旋转。

图17是示出前后反转机构的例子的图，(a)是示出反转前的状态的图，(b)是示出反转后的状态的图。对与图2相同的结构标注相同标号并省略详细说明。

前后反转机构90配置在波面计测装置的主体部92与工作台8之间。前后反转机构90例如是旋转台。在前后反转机构90为旋转台的情况下，以使旋转台的中心轴91与计测轴7垂直的方式，将前后反转机构90安装在主体部92上。

通过使旋转台旋转，能够使被检光学系统10反转。在图17(a)中，被检光学系统的透镜面S位于纸面内的上方向。从该状态起，通过使旋转台旋转180度，如图17(b)所示，能够成为被检光学系统10的透镜面S朝向纸面内的下方向的状态。旋转台的中心轴91是使被检光学系统10旋转的轴、即前后反转轴。

在图17中，通过框部件93将被检光学系统10按压在保持部3上。并且，保持部3固定在工作台8上。由此，即使使被检光学系统10旋转，也能够防止保持部3和被检光学系统10落下。

图18示出本实施方式的波面计测装置的整体结构。对与此前图示的结构相同的结构标注相同标号并省略详细说明。

波面计测装置100具有主体部101。在主体部101中具有光源部2、投光光学系统71、保持部3、受光光学系统4、波面测定部5和波面数据生成部6。

光源部2借助保持部件102安装在主体部101上。投光光学系统71借助保持部件103安装在主体部101上。受光光学系统4借助保持部件105安装在主体部101上。

保持部3安装在第2移动机构80上。第2移动机构80安装在第1移动机构40上。第1移动机构40安装在工作台8上。工作台8安装在前后反转机构90上。前后反转机构90借助保持部件104安装在主体部101上。

在波面计测装置100中，能够对具有各种焦距的被检光学系统进行计测。即使计测对象的被检光学系统变化，在不更换受光光学系统4的情况下，与波面测定部5共轭的位置不变化。另一方面，每当计测对象的被检光学系统变化时，被检光学系统10的后侧主点的位置变化。

如上所述，优选被检光学系统10的后侧主点和波面测定部5成为光学共轭关系。因此，优选保持部件104具有移动机构。

通过保持部件104的移动机构使被检光学系统10移动，由此，能够使被检光学系统10的后侧主点和波面测定部5成为光学共轭关系。

在将焦距无限大的光学系统用于受光光学系统4的情况下，例如如图13所示，受光光学系统4由透镜62和透镜63构成。该情况下，使被检光学系统10移动，使被检光学系统10的后侧主点位置与透镜62的前侧焦点位置一致。

在将焦距有限的光学系统用于受光光学系统4的情况下，使被检光学系统10移动，使被检光学系统10的后侧主点位置与跟波面测定部5共轭的位置一致。

当使被检光学系统10的位置变化时，被检光学系统10的前侧焦点位置变化。即使计测对象的被检光学系统变化，在不更换投光光学系统71的情况下，由投光光学系统71生成的会聚点和被检光学系统10的前侧焦点位置也不一致。因此，优选保持部件102和103均具有移动机构。

通过保持部件102的移动机构使光源部2移动，并且通过保持部件103的移动机构使投光光学系统71移动，由此，能够使由投光光学系统71生成的会聚点和被检光学系统10的前侧焦点位置一致。

在将焦距无限大的光学系统用于投光光学系统71的情况下，例如如图14所示，投光光学系统71由透镜72和透镜73构成。该情况下，使保持光源部2和投光光学系统71移动，使透镜73的后侧焦点位置与被检光学系统10的前侧焦点位置一致。

在将焦距有限的光学系统用于投光光学系统71的情况下，使保持光源部2和投光光学系统71移动，使由投光光学系统71形成的会聚点与被检光学系统10的前侧焦点位置一致。

在将焦距有限的光学系统用于投光光学系统71的情况下，有时仅使投光光学系统71移动，也能够使由投光光学系统71形成的会聚点与被检光学系统10的前侧焦点位置一致。

利用保持部件102保持着光源部2，利用保持部件103保持着投光光学系统71，但是，也可以利用同一保持部件保持光源部2和投光光学系统71，该保持部件具有移动机构。

投光光学系统71可以更换成其他投光光学系统。并且，投光光学系统71可以是变焦镜头。该情况下，有时由投光光学系统71生成的会聚点和被检光学系统10的前侧焦点位置也不一致。因此，如上所述，对光源部或投光光学系统的位置进行调整，使由投光光学系统71生成的会聚点和被检光学系统10的前侧焦点位置一致即可。

受光光学系统4可以更换成其他受光光学系统。并且，受光光学系统4可以是变焦镜头。该情况下，有时与波面测定部5共轭的位置也变化。该情况下，如上所述，使被检光学系统10移动即可。并且，根据需要使受光光学系统4或波面测定部5移动即可。由此，能够使被检光学系统10的后侧主点和波面测定部5成为光学共轭关系。

对本实施方式的波面计测方法进行说明。在本实施方式的波面计测方法中，其特征在于，波面计测方法具有以下步骤：使被检光学系统附近和波面测定部附近成为光学共轭关系的步骤；使被检光学系统相对于波面计测装置的计测轴偏心的偏心驱动步骤；以及波面测定部和波面数据生成部取得透射过被检光学系统的光束的波面像差数据的波面数据取得步骤。

在实施波面计测之前，在波面计测装置中设置被检光学系统。此时，在波面计测装置中设置被检光学系统，以使被检光学系统附近和波面测定部附近成为光学共轭关系。并且，在波面计测装置中设置被检光学系统，以成为被检光学系统相对于波面计测装置的计测轴偏心的状态。

在波面计测装置中设置被检光学系统后，取得透射过被检光学系统的光束的波面像差数据。对波面像差数据的取得进行具体说明。

在第1实施方式的波面计测方法中，通过使被检光学系统公转，计测轴外波面像差。图19是第1实施方式的波面计测方法的流程图。

如上所述，在本实施方式的波面计测装置中，使被检光学系统移动到计测轴周围的多个位置，使光束在被检光学系统上的透射区域在多个位置不同。因此，在第1实施方式的波面计测方法中，在步骤S100中，进行测定次数的设定。在测定次数的设定中，指定测定次数即可，但是也可以指定角度增量Δθ。角度增量Δθ是0度、10度、20度…那样使被检光学系统10移位时的角度的变化量。

在步骤S101中，进行设定内容的确认。在设定了角度增量Δθ的情况下，在步骤S102中，根据角度增量Δθ求出测定次数。

在步骤S103中，对表示测定次数的参数n进行初始化，在步骤S104中，对表示公转角度的参数θ进行初始化。然后，执行步骤S105。在步骤S105中，光束对被检光学系统进行照射。

在第1次测定中，在波面计测装置中设置了被检光学系统的状态、即公转角度θ＝0的状态下，光束对被检光学系统进行照射。在步骤S106中，使用透射过被检光学系统的光束进行波面像差数据WFD的取得。在步骤S107中，进行所取得的波面像差数据WFD的存储。由此，第1次测定结束。

接着，在步骤S108中，进行测定次数的确认。在测定次数与所设定的次数不一致的情况下，在步骤S109中，使测定次数加上1。并且，在步骤S110中，加上Δθ，设定新公转角度θ。

在步骤S111中，根据新设定的公转角度θ进行被检光学系统的移动。被检光学系统的新位置是与公转角度θ对应的位置。然后，进行新位置处的波面像差数据WFD的取得和存储。

反复进行步骤S106～步骤S111，直到测定次数与所设定的次数一致为止。在测定次数与所设定的次数一致时，结束测定。

这样，在本实施方式的计测方法中，在被检光学系统自转之前的状态、即最初在波面计测装置中设置了被检光学系统的状态下，取得各公转角度下的波面像差数据WFD。在使用夏克哈特曼传感器作为波面测定部的情况下，形成与微透镜的数量相同数量的光点像(以下称为“点群”)。利用摄像元件对该点群进行摄像，由此，针对点群的各点取得位置数据。在Δθ为10度的情况下，得到36个波面像差数据WFD。另外，计测轴和公转轴存在些许的轴偏移也没有问题。

图20示出波面数据生成部的结构的例子。波面数据生成部6具有运算处理部110、程序存储部111、数据存储部112、第1移动机构控制部113。针对第2移动机构控制部114，在第2实施方式的波面计测方法中进行说明。

运算处理部110按照所指定的程序进行各种运算和处理。

程序存储部111存储用于使运算处理部110执行规定处理的程序。在程序存储部111中存储有用于执行例如图19所示的流程图的处理的程序。该程序也能够从波面数据生成部6的外部读入。由此，程序存储部111能够省略。

数据存储部112存储由波面测定部5取得的波面像差数据WFD、由运算处理部110进行的处理的结果。

第1移动机构控制部113根据来自运算处理部110的指示对第1移动机构40进行控制。通过第1移动机构40，被检光学系统移动到与公转角度θ对应的位置。

在图20中，图示了第2移动机构控制部114和第2移动机构80。但是，在第1实施方式的波面计测方法中，被检光学系统的移动仅为公转。由此，为了进行被检光学系统的移动，具有第1移动机构控制部113和第1移动机构40即可，不需要第2移动机构控制部114和第2移动机构80。

第2实施方式的波面计测方法是通过使被检光学系统公转并且自转来计测轴外波面像差的方法。图21是第2实施方式的波面计测方法的流程图。对与第1实施方式的波面计测方法的流程图相同的处理标注相同标号并省略详细说明。

当设第1实施方式的计测方法的测定为“基于公转的轴外波面像差测定”时，在第2实施方式的计测方法中，使被检光学系统自转，进行“基于公转的轴外波面像差测定”。设使被检光学系统自转之前的状态为第1状态，设使被检光学系统自转之后的状态为第2状态。

在第2实施方式的计测方法中，为了进行第1状态和第2状态的区分，使用参数FG。在步骤S120中，对表示自转状态的参数FG进行初始化。在波面计测装置中设置了被检光学系统的状态是第1状态。

在步骤S121中，进行自转状态的确认。在第1状态的情况下，反复进行步骤S106～步骤S111，直到测定次数与所设定的次数一致为止。在测定次数与所设定的次数一致时，结束第1状态下的测定。

结束第1状态下的测定后，进入步骤S122。在步骤S122中，进行自转状态的确认。在第1状态的情况下，执行步骤S123。在步骤S123中，进行被检光学系统的自转。优选自转角度为180度。

在自转结束后，在步骤S124中，为了表示第2状态而在参数FG中设定1。然后，返回步骤S103。

在步骤S121中，进行自转状态的确认。由于FG＝1，所以，在步骤S121中判断为处于第2状态。由此，执行步骤S125和步骤S126。在步骤S125中，使用透射过被检光学系统的光束进行波面像差数据WFD’的取得。在步骤S126中，进行所取得的波面像差数据WFD’的存储。反复进行测波面像差数据WFD’的取得和存储，直到测定次数与所设定的次数一致为止。

在测定次数与所设定的次数一致时，结束第2状态下的测定。结束第2状态下的测定后，进入步骤S127。在步骤S127中，进行波面像差变化数据的取得。在步骤S127中，把第1状态下取得的波面像差数据设为参照波面数据，把第2状态下取得的波面像差数据设为测定波面数据，进行伴随自转的波面像差变化数据的取得。

在第2实施方式的计测方法中，使被检光学系统自转180度，但是不限于该值。另外，计测轴和自转轴存在些许的轴偏移也没有问题。被检光学系统的轴和自转轴存在些许的轴偏移也没有问题。

这样，在第2实施方式的计测方法中，除了使被检光学系统自转之前的状态以外，在使其自转之后的状态下，以各公转角度取得波面像差数据WFD’。在使用夏克哈特曼传感器作为波面测定部的情况下，针对点群的各点取得位置数据。在Δθ为10度的情况下，在被检光学系统自转之后的状态下，也得到36个波面像差数据WFD’。另外，计测轴和公转轴存在些许的轴偏移也没有问题。

设被检光学系统自转前的波面像差数据WFD为参照波面像差数据，设自转后的波面像差数据WFD’为测定波面像差数据，对波面像差变化数据进行分析。根据公转角度状态、即取得波面像差数据WFD、WFD’的多个位置分别对波面像差变化数据进行分析。其结果，得到36个波面像差变化数据。

为了实施第2实施方式的波面计测方法，优选本实施方式的波面计测装置具有自转前波面数据取得控制部、自转后波面数据取得控制部、波面变化数据分析部，第1状态是第2移动机构实施自转之前的状态，第2状态是第2移动机构实施自转之后的状态，自转前波面数据取得控制部在第1状态下，使被检光学系统相对于计测轴在公转轨道上移动，保存在公转轨道中的多个位置分别取得的波面像差数据，自转后波面数据取得控制部在第2状态下，使被检光学系统相对于计测轴在公转轨道上移动，保存在公转轨道中的多个位置分别取得的波面像差数据，波面变化数据分析部把第1状态下取得的波面像差数据设为参照波面数据，把第2状态下取得的波面像差数据设为测定波面数据，取得伴随自转的波面像差变化数据。

图22示出包含波面数据生成部的处理部。对与图20相同的结构标注相同标号并省略详细说明。

波面数据生成部6A具有运算处理部110、程序存储部111、数据存储部112、第1波面数据取得控制部121、第2波面数据取得控制部122、第1移动机构控制部113、第2移动机构控制部114。并且，在波面数据生成部6A上连接有波面变化数据分析部130。

第1波面数据取得控制部121是自转前波面数据取得控制部。第1波面数据取得控制部121根据第1程序执行处理。第1程序中的处理是如下处理：在第1状态、即被检光学系统自转之前的状态下，使被检光学系统相对于计测轴在公转轨道上移动，在公转轨道的多个位置进行波面像差数据WFD的取得和存储。

因此，第1移动机构控制部113和第2移动机构控制部114根据来自第1波面数据取得控制部121的指示，对第1移动机构40和第2移动机构80进行控制。

第2波面数据取得控制部122是自转后波面数据取得控制部。第2波面数据取得控制部122根据第2程序执行处理。第2程序中的处理是如下处理：在第2状态、即被检光学系统自转之后的状态下，使被检光学系统相对于计测轴在公转轨道上移动，在公转轨道的多个位置进行波面像差数据WFD’的取得和存储。

因此，第1移动机构控制部113和第2移动机构控制部114根据来自第2波面数据取得控制部122的指示，对第1移动机构40和第2移动机构80进行控制。

这样，通过使用第1波面数据取得控制部121和第2波面数据取得控制部122，能够减轻运算处理部110的负担，并且，还能够提高处理速度。

第2波面数据取得控制部122中的处理也可以由第1波面数据取得控制部121来进行。

并且，第1波面数据取得控制部121中的处理和第2波面数据取得控制部122中的处理也可以由运算处理部110来进行。该情况下，可以代替波面数据生成部6A而使用图20所示的波面数据生成部6。

第3实施方式的波面计测方法是进行泽尼克(Zernike)拟合的方法。图23是第3实施方式的波面计测方法的流程图。在图23中，省略第2实施方式的波面计测方法的流程图中的多个处理的图示。

如上所述，在步骤S127中，取得伴随自转的波面像差变化数据。在步骤S128中，对该波面像差变化数据进行泽尼克拟合。

在使用夏克哈特曼传感器作为波面测定部的情况下，针对点群的各点取得位置数据。这里，取得参照波面像差数据的点群的各点的位置和测定波面像差数据的点群的各点的位置。

因此，以参照波面像差数据的点群的位置为基准，针对测定波面像差数据的点群的全部点，计算测定波面像差数据的点群的位置以何种程度发生位移。

然后，将测定波面像差数据的点群的各点的位置的变化量与泽尼克多项式的微分函数进行拟合。由此，得到泽尼克系数。将所得到的泽尼克系数称为泽尼克波面像差变化数据。这样，能够对像差量进行定量。

参照波面像差数据和测定波面像差数据是相同的被检光学系统的数据。由此，使用参照波面像差数据的处理也可以称为进行自引用。

为了实施第3实施方式的波面计测方法，在本实施方式的波面计测装置中，优选波面变化数据分析部对多个位置分别取得的波面像差变化数据实施泽尼克拟合，取得多个位置中的每一个位置处的泽尼克波面像差变化数据。

第3实施方式的波面计测方法由图22所示的波面变化数据分析部130来进行。

并且，波面变化数据分析部130中的处理也可以由运算处理部110来进行。该情况下，由图22所示的处理部进行的处理也可以由图20所示的波面数据生成部6来进行。

第4实施方式的波面计测方法是接着第3实施方式的波面计测方法进行的方法。图24是第4实施方式的波面计测方法的流程图。对与图23相同的处理标注相同标号并省略详细说明。

当设第3实施方式的计测方法为“自引用法”时，在第4实施方式的计测方法中，使用通过自引用法得到的泽尼克波面像差变化数据进行和运算和差运算。

如上所述，在公转轨道上的多个位置进行波面像差数据的取得，针对各取得位置得到泽尼克波面像差变化数据。在Δθ为10度的情况下，得到36个泽尼克波面像差变化数据。因此，在步骤S130中，提取隔着计测轴对置的取得位置的对儿。

提取出的对儿的位置隔着计测轴对置，所以，绕计测轴180度对称。例如，θ＝0度的位置处的泽尼克波面像差变化数据和θ＝180度的位置处的泽尼克波面像差变化数据成为对儿。并且，θ＝40度的位置处的泽尼克波面像差变化数据和θ＝220度的位置处的泽尼克波面像差变化数据成为对儿。

接着，执行步骤S131。在步骤S131中，针对提取出的对儿的泽尼克波面像差变化数据，进行泽尼克多项式的光瞳坐标的次数的确认。然后，在泽尼克多项式的光瞳坐标的次数为偶数次的情况下执行步骤S132，在泽尼克多项式的光瞳坐标的次数为奇数次的情况下执行步骤S133。

在步骤S132中，在泽尼克波面像差变化数据彼此之间，针对泽尼克多项式的光瞳坐标为偶数次的泽尼克系数执行差运算。在步骤S133中，在泽尼克波面像差变化数据彼此之间，针对泽尼克多项式的光瞳坐标为奇数次的泽尼克系数执行和运算。在步骤S134中，确认该处理结束后的对儿的数量。

将通过该运算而得到的结果称为像差成分。可以认为像差成分是与被检光学系统的偏心量或位移量的一次方成比例产生的像差成分量。

像差成分也可以如下那样得到。一般而言，由于被检光学系统的偏心量的一次方而产生的波面像差表示为物体高坐标的函数。可以认为物体高坐标与被检光学系统的移位的矢量对应。由此，使用最小二乘法等算法针对该函数应用泽尼克波面像差数据，由此能够得到像差成分。

为了实施第4实施方式的波面计测方法，优选本实施方式的波面计测装置具有像差成分量提取分析部，像差成分量提取分析部针对各状态下得到的泽尼克波面像差变化数据，在绕计测轴180度对称的泽尼克波面像差变化数据彼此之间，针对泽尼克多项式的光瞳坐标为偶数次的泽尼克系数取差，针对泽尼克多项式的光瞳坐标为奇数次的泽尼克系数取和，提取像差成分。

图25示出包含波面数据生成部的另一个处理部。对与图22相同的结构标注相同标号并省略详细说明。

在波面数据生成部6A上连接有像差成分量提取分析部140。在像差成分量提取分析部140中，进行上述步骤S130～步骤S134的处理。由此，得到像差成分。

并且，像差成分量提取分析部140中的处理也可以由运算处理部110来进行。该情况下，由图25所示的处理部进行的处理也可以由图20所示的波面数据生成部6来进行。

第5实施方式的波面计测方法是接着第4实施方式的波面计测方法进行的方法。图26是第4实施方式的波面计测方法的流程图。对与图24相同的处理标注相同标号并省略详细说明。

当设第4实施方式的计测方法为“1次的偏心像差提取法”时，在第4实施方式的计测方法中，使用通过1次的偏心像差提取法得到的像差成分，计算自转轴基准的被检光学系统的偏心量。

在自转轴基准偏心量计算部中实施步骤S140，但是，在实施步骤S140之前，预先计算偏心像差灵敏度。偏心像差灵敏度使用光学CAD等来计算。但是，偏心像差灵敏度是利用偏心量的一次方的成分表示的量，所以，如下那样计算。

针对被检光学系统的设计形状计算波面像差变化数据。该波面像差变化数据表示对象面以单位偏心量偏心时的透射波面像差的波面像差形状变化。

接着，对波面像差变化数据进行泽尼克拟合，得到泽尼克系数、即泽尼克波面像差变化数据。接着，在公转角度180度对称的2个状态下，针对泽尼克波面像差变化数据进行以下运算。

针对泽尼克多项式的光瞳坐标为偶数的项的泽尼克系数取差，针对泽尼克多项式的光瞳坐标为奇数的项的泽尼克系数取和。将通过该运算而得到的结果设为偏心像差灵敏度。可以认为偏心像差灵敏度是与被检光学系统的各面处的每个偏心自由度的单位偏心量或单位位移量的一次方成比例产生的像差成分量。

在步骤S140中，针对偏心像差灵敏度、像差成分和伴随自转的被检光学系统的各面的各偏心自由度的位移量建立联立1次方程式。然后，通过最小二乘法等算法对该联立1次方程式进行分析。由此，计算伴随自转的被检光学系统的各面处的每个偏心自由度的位移量。

为了实施第5实施方式的波面计测方法，优选本实施方式的波面计测装置具有自转轴基准偏心量计算部，自转轴基准偏心量计算部根据分析出的被检光学系统的各面的各偏心自由度的位移量，计算自转轴基准的被检光学系统的偏心量。

图27示出包含波面数据生成部的另一个处理部。对与图25相同的结构标注相同标号并省略详细说明。

在波面数据生成部6A上连接有自转轴基准偏心量计算部150。在自转轴基准偏心量计算部150中，进行上述步骤S140和步骤S141的处理。由此，得到自转轴基准的被检光学系统的偏心量。

并且，自转轴基准偏心量计算部150中的处理也可以由运算处理部110来进行。该情况下，由图27所示的处理部进行的处理也可以由图20所示的波面数据生成部6来进行。

对偏心计算的例子进行说明。通过联立1次方程式的分析，得到伴随自转的被检光学系统的各面处的各偏心自由度的位移量。针对该各偏心自由度的位移量，考虑自转角度，设置基准位置，由此能够确定为空间上的位置。具体而言，在自转角度为180度的情况下，如果伴随自转的被检光学系统的各面处的各偏心自由度的位移量除以-2，则能够确定自转轴基准的自转前的透镜面的位置。

例如，在透镜面由球面构成的情况下，透镜面的位置能够利用球心表示。图28是示出由于被检光学系统的自转而引起的球心的移动量的图。在图28中，被检光学系统10由4个透镜面构成。

在第1状态、即实施自转之前的状态下，球心200、球心201、球心202和球心203位于自转轴的一侧。当从该状态起进行自转时，球心200、球心201、球心202和球心203移动到自转轴的另一侧。该另一侧是隔着自转轴而与一侧相反的位置。

如图28所示，关于球心相对于自转轴的偏心量，在球心200为δ1，在球心201为δ2，在球心202为δ3，在球心203为δ4。通过被检光学系统10的旋转，球心200、球心201、球心202和球心203分别发生位移。该位移量成为相对于自转前的自转轴的偏心量的-2倍。

另外，在存在多个透镜面的情况下，也可以对透镜面彼此的偏心量进行评价。该情况下，如图28所示，设定新轴210，以使空间中分布的多个透镜面的偏心量最小。然后，以新轴210为基准对透镜面的偏心量进行评价即可。

关于新轴210的设定，例如设定临时轴，针对从临时轴到球心的距离，在全部透镜面中取平方和。然后，使临时轴变化，将平方和最小时的临时轴作为新轴即可。或者，也可以针对从临时轴到球心的距离除以透镜的曲率半径而得到的量，在全部透镜面中取平方和。然后，使临时轴变化，将平方和最小时的临时轴作为新轴。

进而，能够在空间上定义独立轴，作为该轴基准的透镜面的位置来计算偏心量。例如，能够以第1面的非球面轴为基准，计算第2面的非球面轴倾斜、第2面的非球面面顶位置。

在本实施方式的波面计测装置和波面计测方法中，一边使被检光学系统沿着公转轨道移动，一边进行波面像差数据的测定。通过该移动，针对被检光学系统呈周状进行波面像差数据的取得。因此，根据本实施方式的波面计测装置和波面计测方法，例如，即使被检光学系统中存在面精度错误，也能够进行稳健的偏心测定。

针对使面精度错误旋转180度时成为相同形状的、面的曲率半径误差或旋转对称的起伏(表1所示的泽尼克项的4项、9项、16项…这样的形状)、As(5项、6项、12项、13项…这样的形状)、四叶状(17项、18项…这样的形状)的情况，能够利用自引用法(第2实施方式的波面计测方法：使被检光学系统自转的方法)来抵消。但是，针对三叶状的面精度错误(10项、11项…)这样的形状，无法利用180度旋转的自引用法来抵消。

关于三叶形状的面精度错误，即使测定截面形状而测定了偏心，在该方法中，偏心量也会根据被检光学系统的方位而变化。与此相对，在本实施方式的波面计测装置和波面计测方法中，不管被检光学系统成为哪个方位，都能够进行非常稳健的偏心测定。

在波面计测装置1’中，通过对波面像差数据进行分析，能够求出被检光学系统10的面顶位置。因此，对利用2个模式测定被检光学系统而求出面顶位置的情况进行说明。

图9是示出被检光学系统的面形状的图。被检光学系统10是单透镜。透镜面50在透镜的周边部具有多个凹部和凸部。具体而言，如图9所示，具有凹部L1和凸部H1、凹部L2和凸部H2、以及凹部L3和凸部H3。凹部和凸部隔着面的中心而对置。图9所示的面形状是由于制造误差而产生的形状，不是设计中决定的形状。

这里，考虑使用相同被检光学系统10进行多次计测的情况。在进行测定之前，当然没有判明透镜面的形状和偏心位置。因此，在计测装置中设置基准位置，在计测装置中设置被检光学系统10后，例如产生以下状况。

在第1次测定中，设置被检光学系统10，以使凹部L1与基准位置一致。在第2次测定中，设置被检光学系统10，以使凸部H2与基准位置一致。在第3次测定中，设置被检光学系统10，以使凸部H3和凹部L2的中间位置与基准位置一致。

这样，这里将被检光学系统10中的特定部位与基准位置不一致的状况称为“被检光学系统相对于基准位置的朝向不同”。被检光学系统10中的特定部位例如是凹部、凸部、面顶位置(偏心位置)。

在基于第1模式51的测定中，如图10(a)所示，使对透镜面50的周边部进行照射的光束以描绘圆的方式移动。第1模式51与固定光束的位置而使被检光学系统公转的情况下的模式相同。由此，第1模式51可以称为本实施方式的波面计测装置中的测定模式。

在基于第2模式52的测定中，如图10(b)所示，使对透镜面50进行照射的光束在十字方向上移动。第2模式52是现有的计测装置中常用的测定模式中的一个。

在基于第1模式51的测定和基于第2模式52的测定中，都是一边使光束移动，一边在多个位置测定光束。然后，使用测定出的各位置处的测定数据计算面顶位置。因此，在基于第1模式51的测定中，当描绘圆的移动结束后，计算面顶位置。并且，在基于第2模式52的测定中，当描绘十字的移动结束后，计算面顶位置。

每当在计测装置中载置被检光学系统10时，通过使透镜面50旋转，能够再现被检光学系统10相对于基准位置的朝向不同这样的状况。

在图11中，基准位置53是计测装置的基准位置。在第1次测定中，如图11(a)所示，设置透镜面50，以使凹部L1与基准位置53一致。在该状态下进行基于第1模式51的测定，计算面顶位置。接着，在相同状态下进行基于第2模式52的测定，计算面顶位置。

接着，使透镜面旋转30度，进行第2次测定。在第2次测定中，如图11(b)所示，设置透镜面50，以使凹部L1和凸部H2的中间位置与基准位置53一致。在该状态下进行基于第1模式51的测定，计算面顶位置。接着，在相同状态下进行基于第2模式52的测定，计算面顶位置。

进而，进一步使透镜面旋转30度，进行第3次测定。在第3次测定中，如图11(c)所示，设置透镜面50，以使凸部H2与基准位置53一致。在该状态下进行基于第1模式51的测定，计算面顶位置。接着，在相同状态下进行基于第2模式52的测定，计算面顶位置。

这样，到透镜面旋转一圈为止，进行透镜面的旋转以及各位置处的基于第1模式51的测定和基于第2模式52的测定。图12示出其结果。

图12是示出面顶的位置的图，(a)是示出通过基于第1模式的测定而求出的面顶位置的图，(b)是示出通过基于第2模式的测定而求出的面顶位置的图。在图12中，原点表示自转轴，XY轴是与自转轴垂直的2个垂直的轴，是表示偏心量的方向/大小的轴。

图12是按照每20度使透镜面旋转时的计测结果。该情况下，测定次数为18次，所以，通过测定而得到的面顶位置的数量也是18。为了易于观察，利用实线连接第1面的面顶位置SP1的各点。并且，利用虚线连接第2面顶位置SP2的各点。

在利用第1模式进行测定的情况下，如图12(a)所示，第1面顶位置SP1在任意角度下均位于比第2面顶位置SP2更靠内侧的位置。由此，在利用第1模式进行测定的情况下，即使被检光学系统10相对于基准位置的朝向不同，也能够正确求出面顶位置。即，不管以哪个朝向在计测装置中设置被检光学系统10，都能够正确求出面顶位置。

这意味着，在被检光学系统产生了偏心的情况下，能够正确求出偏心量和偏心位置。并且，为了求出偏心量和偏心位置，需要波面像差，因此，在基于第1模式的测定中，能够正确求出波面像差。

另一方面，在利用第2模式进行测定的情况下，如图12(b)所示，根据旋转角度，有时第1面顶位置SP1位于比第2面顶位置SP2更靠内侧的位置，有时第1面顶位置SP1位于比第2面顶位置SP2更靠外侧的位置。由此，意味着在以第2模式进行测定的情况下，当被检光学系统10相对于基准位置的朝向不同时，面顶位置出现偏差。即，意味着根据在计测装置中设置被检光学系统10时的朝向，面顶位置出现偏差。

这样，根据第2实施方式的波面计测装置，不管以哪个朝向在计测装置中设置被检光学系统10，都能够正确求出波面像差、偏心量、面顶位置。

如上所述，针对偏心像差灵敏度、像差成分和伴随自转的被检光学系统的各面处的各偏心自由度的位移量，建立联立1次方程式。然后，通过最小二乘法等算法对联立1次方程式进行分析。其结果，能够计算伴随自转的被检光学系统的各面处的各偏心自由度的位移量。在进行该计算时，可以认为拟合残差反映了被检光学系统的偏心以外的制造误差的程度。由此，该信息也可以是被检光学系统的性能或制造误差分析的线索。

并且，在本实施方式的波面计测方法中，优选进行使用了上述前后反转机构90的波面计测。根据本实施方式的波面计测方法，在偏心自由度较多的情况下，也能够测定每个偏心自由度的偏心。或者，能够提高偏心测定精度。

在图18所示的波面计测装置100中，保持部3位于第2移动机构80上。并且，第2移动机构80位于第1移动机构40上。由此，保持部3成为能够按照使被检光学系统10自转的每个自转机构(第2移动机构)进行轴外移位的构造。在波面计测装置100中，通过轴外移位进行公转测定，并且，在轴外移位的状态下，能够实施基于被检光学系统的自转的自引用法。

本实施方式的波面计测方法的特征在于，具有使保持部3绕与计测轴7垂直的轴旋转180度的步骤。该旋转轴是前后反转轴91。在本实施方式的波面计测方法中，前后反转轴91与波面计测装置中的Y轴平行。

在本实施方式的波面计测方法中，在使保持部绕前后反转轴91旋转之前的状态下，进行基于公转的轴外波面像差测定、自引用法和1次的偏心像差提取法。

接着，使保持部3绕前后反转轴91旋转180度。当使保持部3绕前后反转轴91旋转180度后，被检光学系统10的前后绕Y轴反转。另外，计测轴7和自转轴(例如开口部9的中心轴11)存在些许的轴偏移也没有问题。此时，自转轴和被检光学系统10的相对位置关系不变。

这里，对偏心自由度进行说明。偏心自由度表示偏心的种类。偏心自由度大致分成移位和倾斜。图29是说明偏心自由度的图，(a)示出球面处的偏心自由度，(b)、(c)示出非球面处的偏心自由度。

如图29(a)所示，球面处的偏心能够利用球心的位置表示。球面处的偏心自由度在几何学上仅为X方向的移位和Y方向的移位。

并且，在球面中，即使球面以空间上的某个点为中心倾斜，也可以认为倾斜产生X方向的移位或Y方向的移位和Z方向的面间隔偏移。由此，可以认为球面处的偏心自由度仅为X方向的移位和Y方向的移位。

另外，在制造时还产生面间隔的偏移。关于制造时的面间隔的偏移，例如，在一个透镜中成为壁厚的误差，在2个透镜中成为透镜间隔的误差。在现实中无法区分由制造误差引起的面间隔的偏移和球面倾斜时的面间隔的偏移。

另一方面，如图29(b)、(c)所示，非球面具有非球面面顶和非球面轴。非球面轴是旋转对称的轴。非球面具有该非球面轴，所以，在非球面的情况下，作为偏心自由度，除了X方向的移位和Y方向的移位以外，还存在A方向的倾斜和B方向的倾斜。X方向的移位和Y方向的移位是与非球面面顶有关的偏心自由度。并且，A方向的倾斜和B方向的倾斜是与非球面轴有关的偏心自由度。

当使保持部3绕前后反转轴91旋转180度后，关于被检光学系统10相对于自转轴的偏心量，X方向的符号反转，但是，B方向的符号相同。并且，Y方向的符号相同，A方向的符号相反。

对这点进行说明。在透镜面为球面的情况下，当透镜面偏心时，通过自转而使球心移动。图30是示出由自转引起的球心的移动的图，(a)示出前侧计测时的球心的移动，(b)示出后侧计测时的球心的移动。另外，在图30中，利用圆表示球心附近的透镜面。由此，2个圆只不过分别显示同一透镜面的一部分。

前侧计测是使保持部3绕前后反转轴91旋转180度之前的计测。使用图30(a)对前侧计测时的球心的运动进行说明。在自转前，球心220位于OxOy坐标系的第1象限。然后，在自转后，球心220位于第3象限。球心220的移动量为δf，x成分为δX，y成分为δY。

后侧计测是使保持部3绕前后反转轴91旋转180度之后的计测。使用图30(b)对后侧计测时的球心的运动进行说明。在自转前，球心220位于OxOy坐标系的第2象限。然后，在自转后，球心220位于第4象限。球心220的移动量为δr，x成分为δX，y成分为δY。

如上所述，在绕前后反转轴91旋转的计测中，配置有被检光学系统10，以使规定距离的绝对值在后侧计测时和前侧计测时相同。由此，|δf|＝|δr|。

另外，在表示球心220的移动的矢量中，Y成分的矢量的朝向在前侧计测时和后侧计测时相同。另一方面，X成分的矢量的朝向在前侧计测时和后侧计测时成为相反朝向。

因此，在使用通过后侧计测而得到的计测结果进行运算的情况下，需要使数值的符号反转。

接着，针对偏心像差灵敏度、在绕前后反转轴91的旋转前和旋转后得到的像差成分和伴随自转的被检光学系统的各面处的各偏心自由度的位移量，建立联立1次方程式。然后，通过最小二乘法等算法对该联立1次方程式进行分析。由此，计算伴随自转的被检光学系统的各面的各偏心自由度的位移量。但是，关于前后反转旋转后的偏心像差灵敏度的各偏心自由度，X方向的符号反转，B方向的符号相同，Y方向的符号相同，A方向的符号相反。计算出的各偏心自由度的位移量是前后反转轴旋转前的旋转轴基准的位移量。

与图26所示的处理同样实施偏心计算即可。

下面，对提取与被检光学系统的各面处的位移量的一次方成比例的像差的点进行说明。对以下式子中使用的坐标进行说明。图31是示出计测系统中的坐标和被检光学系统的偏心的图，(a)是利用透镜面表示偏心的图，(b)是利用球心表示偏心的图。

在图31中，利用Ox轴、Oy轴和Oz轴表示光源部(投光投光系统)的坐标系，利用ρx轴和ρy轴表示波面测定部的坐标系。并且，利用物体高坐标(Ox,Oy,Oz)表示光源部中的坐标，利用光瞳坐标(ρx,ρy)表示波面测定部中的坐标。

如图31(a)所示，被检光学系统由第1透镜面LS₁～第j透镜面LS_j的透镜面构成。这里，考虑这些透镜面相对于Oz轴在Y方向上移位的状况。并且，设透镜面均为球面。

如图29(a)中说明的那样，在透镜面为球面的情况下，透镜面的偏心能够利用球心表示。因此，在图31(b)中，使用球心表示透镜面的移位。在图31(b)中，SC₁、SC₂、…、SC_j表示各透镜面的球心。

并且，δ₁、δ₂、…、δ_j表示各透镜面的Y方向的移位量。

对1次的偏心像差提取法进行说明。考虑不存在偏心误差和面精度错误等制造误差的旋转对称的被检光学系统。将被检光学系统的透射光束的波面像差表示为Φ(Ox,Oy,ρx,ρy)。被检光学系统旋转对称，所以，Φ能够使用以下3个项、利用幂多项式展开(参照文献M.Born and E.Wolf,Principles of Optics)。

Ox²+Oy²,ρx²+ρy²,Oxρx+Oyρy

即，Φ利用以下的式(1)表示。根据式(1)读取到，与光瞳坐标为偶数次数的项相乘的物体坐标次数也为偶数，与光瞳坐标为奇数次数的项相乘的物体坐标次数也为奇数。

接着，考虑物体坐标在X方向上偏移δx、在Y方向上偏移δy时的Φ。此时的Φ在展开时，如式(2)所示，成为在式(1)中加上包含δx、δy的项的形式。

根据式(2)读取到，关于δx、δy的总次数为奇数次而乘以δx、δy而得到的项，相乘而得到的多项式成为光瞳坐标的偶数次与物体坐标的奇数次之积、或光瞳坐标的奇数次与物体坐标的偶数次之积(认为将式(1)的物体高坐标的一个次数置换为δx·δy时，容易理解。由此，物体坐标次数在式(1)中为偶数的项变化为奇数，在式(1)中为奇数的项变化为偶数。)。

为了防止变得烦杂，当使用括弧、利用光瞳坐标和物体坐标的多项式来表达时，式(2)利用以下的式(3)表示。

Φ(Ox+δx,Oy+δy,ρx,ρy)＝

+δx×(由光瞳坐标偶数次与物体坐标奇数次之积构成的多项式)

+δx×(由光瞳坐标奇数次与物体坐标偶数次之积构成的多项式)

+δy×(由光瞳坐标偶数次与物体坐标奇数次之积构成的多项式)

+δy×(由光瞳坐标奇数次与物体坐标偶数次之积构成的多项式)

+δx²×(由光瞳坐标偶数次与物体坐标偶数次之积构成的多项式)

+δx²×(由光瞳坐标奇数次与物体坐标奇数次之积构成的多项式)

+δy²×(由光瞳坐标偶数次与物体坐标偶数次之积构成的多项式)

+δy²×(由光瞳坐标奇数次与物体坐标奇数次之积构成的多项式)

+δxδy×(由光瞳坐标偶数次与物体坐标偶数次之积构成的多项式)

+δxδy×(由光瞳坐标奇数次与物体坐标奇数次之积构成的多项式)

+····(3)

括弧内的多项式的各项的系数使用以下内容表示。

a_l'n'm

另外，式(3)的括弧内的多项式能够针对光瞳坐标、使用泽尼克多项式展开。因此，在1次的偏心像差提取法中，当如下所述进行相减时，能够在光瞳坐标为偶数次数的项中提取乘以了δx的奇数次、δy的奇数次的项。

Φ(Ox+δx,Oy+δy,ρx,ρy))-Φ(-Ox+δx,-Oy+δy,ρx,ρy))

并且，在1次的偏心像差提取法中，当如下所述进行相加时，能够在光瞳坐标为奇数次数的项中提取乘以了δx的奇数次、δy的奇数次的项。

Φ(Ox+δx,Oy+δy,ρx,ρy))+Φ(-Ox+δx,-Oy+δy,ρx,ρy))

如果δx、δy的量微小，则认为乘以了δx的3次、5次··、δy的3次、5次的项的像差量小到可以忽略。因此，不影响认为通过进行1次的偏心像差提取法，能够提取乘以了δx的1次、δy的1次的项。

由此，进行相减后的结果利用以下的式(4)表示。

Φ(Ox+δx,Oy+δy,ρx,ρy)-Φ(-Ox+δx,-Oy+δy,ρx,ρy)＝

+δx×(由光瞳坐标偶数次与物体坐标奇数次之积构成的多项式)×2

+δy×(由光瞳坐标偶数次与物体坐标奇数次之积构成的多项式)×2 (4)

另一方面，进行相加后的结果利用以下的式(5)表示。

Φ(Ox+δx,Oy+δy,ρx,ρy)+Φ(-Ox+δx,-Oy+δy,ρx,ρy)＝

+δx×(由光瞳坐标奇数次与物体坐标偶数次之积构成的多项式)×2

+δy×(由光瞳坐标奇数次与物体坐标偶数次之积构成的多项式)×2 (5)

认为透射过被检光学系统的光束的波面像差是透射过被检光学系统的各面时产生的像差之和(参照文献H.H.Hopkins,Wave Theory of Aberrations)。当设由于k面而产生的像差为Φk时，能够如下考虑被检光学系统的透射光束的波面像差Φ。

其中，Φk利用以下的式(6)表示。

Ox,Oy,ρx,ρy不以每个k面的坐标进行显示，而以被检光学系统整体的坐标进行显示。考虑k面在X方向上偏心δkx、在Y方向上偏心δky时的Φk时，Φk利用以下的式(7)表示。

为了防止变得烦杂，当使用括弧、利用光瞳坐标和物体坐标的多项式来表达时，式(7)利用以下的式(8)表示。

Φk(Ox-δkx,Oy-δky,ρx,ρy)＝

+δkx×(由光瞳坐标偶数次与物体坐标奇数次之积构成的多项式)

+δkx×(由光瞳坐标奇数次与物体坐标偶数次之积构成的多项式)

+δky×(由光瞳坐标偶数次与物体坐标奇数次之积构成的多项式)

+δky×(由光瞳坐标奇数次与物体坐标偶数次之积构成的多项式)

+δkx²×(由光瞳坐标偶数次与物体坐标偶数次之积构成的多项式)

+δkx²×(由光瞳坐标奇数次与物体坐标奇数次之积构成的多项式)

+δky²×(由光瞳坐标偶数次与物体坐标偶数次之积构成的多项式)

+δky²×(由光瞳坐标奇数次与物体坐标奇数次之积构成的多项式)

+δkxδky×(由光瞳坐标偶数次与物体坐标偶数次之积构成的多项式)

+δkxδky×(由光瞳坐标奇数次与物体坐标奇数次之积构成的多项式)

+····(8)

与δx、δy的计算同样，如果δkx、δky的量微小，则认为通过进行1次的偏心像差提取法，能够提取乘以了δkx的1次、δky的1次的项。不仅k面，针对被检光学系统的各面，能够提取乘以了每个偏心自由度的偏心量的一次方的项。

进行相减后的结果利用以下的式(9)表示。

Φk(Ox-δx,Oy-δy,ρx,ρy)-Φk(-Ox-δx,-Oy-δy,ρx,ρy)＝

+δky×(由光瞳坐标偶数次与物体坐标奇数次之积构成的多项式) (9)

另一方面，进行相加后的结果利用以下的式(10)表示。

Φk(Ox-δx,Oy-δy,ρx,ρy)+Φk(-Ox-δx,-Oy-δy,ρx,ρy)＝

+δky×(由光瞳坐标奇数次与物体坐标偶数次之积构成的多项式) (10)

关于1个面的偏心自由度，如果是球面，则为XY这2个，如果是非球面，则为XYBA这4个。在以上的说明中，设偏心自由度为XY这2个进行了说明。在考虑BA的偏心自由度的情况下，虽然省略导出，但是，通过实施1次的偏心像差提取法，同样提取δkB、δkA的项。

在1次的偏心像差提取法中，根据光瞳坐标是偶数次数还是奇数次数，改变取像差之和还是取像差之差，但是，通过对实测的波面像差进行泽尼克拟合，能够分离与光瞳坐标的偶数次数的项对应的像差成分和与奇数次数的项对应的像差成分。表1示出泽尼克多项式。

【表1】

泽尼克项	式
		1	1
2	ρx
		3	ρy
4	2(ρx^2+ρy^2)-1
		5	ρx^2-ρy^2
6	2ρxρy
		7	3(ρx^2+ρy^2)ρx-2ρx
8	3(ρx^2+ρy^2)ρy-2ρy
		9	6(ρx^2+ρy^2)^2-6(ρx^2+ρy^2)+1
10	(ρx^2-3ρy^2)ρx
		11	(3ρx^2-ρy^2)ρy
12	(4(ρx^2+ρy^2)-3)(ρx^2-ρy^2)
		13	(4(ρx^2+ρy^2)-3)(2ρxρy)
14	(10(ρx^2+ρy^2)^2-12(ρx^2+ρy^2)+3)ρx
		15	(10(ρx^2+ρy^2)^2-12(ρx^2+ρy^2)+3)ρy
16	20(ρx^2+ρy^2)^3-30(ρx^2+ρy^2)^2+12(ρx^2+ρy^2)-1
		17	(ρx^2-ρy^2)^2-(2ρxρy)2
18	2(ρx^2-ρy^2)(2ρxρy)

根据1次的偏心像差提取法，能够将偏心量和由于该偏心量而产生的像差量(第1像差成分)设为线性关系进行处理。

对自引用法进行说明。一般而言，在通过实测而得到的像差中，不仅包含由被检光学系统引起的像差，还包含由于计测装置的制造误差而产生的像差(系统像差)。例如，考虑夏克哈特曼传感器的微透镜阵列相对于摄像元件倾斜、或基板变形、在投光光学系统或受光光学系统中存在面精度错误或组装时的校准误差等。

并且，在实测中，存在各种轴、例如投光光学系统轴、受光光学系统轴、被检光学系统轴。这些轴实际上存在偏心，所以，使用概略的轴这样的意思。很难使这些轴和公转轴完全一致。公转轴是穿过使被检光学系统公转时的公转轨道的中心位置的轴。

在这种情况下计算被检光学系统的偏心量时，所求出的偏心量是以什么为基准时的偏心量等、偏心量的意思不明确。

自引用法是解决这种问题的方法。在自引用法中，去除由于计测装置的制造误差而产生的系统像差，同时，能够制作被检光学系统的偏心量的基准轴。由此，能够实现高精度的偏心测定。

在自引用法中，进行使被检光学系统自转之前的测定和使其自转之后的测定。通过自转前的测定而得到的被检光学系统的波面像差利用以下的式(11)表示。

其中，

δkx+Jx、δky+Jy是被检光学系统的k面处的投光光学系统的轴基准的偏心量，是在被检光学系统配置在从公转轴离开的位置的状态下、忽略了所给出的公转移位矢量时的偏心量，

sys是系统像差，

Jx,Jy是投光光学系统轴基准的公转轴的偏心量，

δkx、δky是自转轴基准的被检光学系统的偏心量。

并且，δkx,δky,Jx,Jy是微小量，所以，忽略与它们的三次方以后成比例的项。

通过自转后的测定而得到的被检光学系统的波面像差利用以下的式(12)表示。这里，使被检光学系统绕自转轴旋转180度。

实施自引用法，根据自转前的波面像差和自转后的波面像差计算波面像差变化数据。

Φ_自转180度(Ox,Oy)-Φ_自转0度(Ox,Oy)＝

(δ1x)×(由光瞳坐标偶数次与物体坐标奇数次之积构成的多项式)×(-2)

+(δ1x)×(由光瞳坐标奇数次与物体坐标偶数次之积构成的多项式)×(-2)

+(δ1y)×(由光瞳坐标偶数次与物体坐标奇数次之积构成的多项式)×(-2)

+(δ1y)×(由光瞳坐标奇数次与物体坐标偶数次之积构成的多项式)×(-2)

+(2δ1x×Jx)×(由光瞳坐标偶数次与物体坐标偶数次之积构成的多项式)×(-2)

+(2δ1x×Jx)×(由光瞳坐标奇数次与物体坐标奇数次之积构成的多项式)×(-2)

+(2δ1y×Jy)×(由光瞳坐标偶数次与物体坐标偶数次之积构成的多项式)×(-2)

+(2δ1y×Jy)×(由光瞳坐标奇数次与物体坐标奇数次之积构成的多项式)×(-2)

+(δ1x×Jy+δ1y×Jx)×(由光瞳坐标偶数次与物体坐标偶数次之积构成的多项式)×(-2)

+(δ1y×Jx+δ1x×Jy)×(由光瞳坐标奇数次与物体坐标奇数次之积构成的多项式)×(-2)

+(δ2x)×(由光瞳坐标偶数次与物体坐标奇数次之积构成的多项式)×(-2)

+(δ2x)×(由光瞳坐标奇数次与物体坐标偶数次之积构成的多项式)×(-2)

+(δ2y)×(由光瞳坐标偶数次与物体坐标奇数次之积构成的多项式)×(-2)

+(δ2y)×(由光瞳坐标奇数次与物体坐标偶数次之积构成的多项式)×(-2)

+(2δ2x×Jx)×(由光瞳坐标偶数次与物体坐标偶数次之积构成的多项式)×(-2)

+(2δ2x×Jx)×(由光瞳坐标奇数次与物体坐标奇数次之积构成的多项式)×(-2)

+(2δ2y×Jy)×(由光瞳坐标偶数次与物体坐标偶数次之积构成的多项式)×(-2)

+(2δ2y×Jy)×(由光瞳坐标奇数次与物体坐标奇数次之积构成的多项式)×(-2)

+(δ2x×Jy+δ2y×Jx)×(由光瞳坐标偶数次与物体坐标偶数次之积构成的多项式)×(-2)

+(δ2x×Jy+δ2y×Jx)×(由光瞳坐标奇数次与物体坐标奇数次之积构成的多项式)×(-2)

+····

+(δkx)×(由光瞳坐标偶数次与物体坐标奇数次之积构成的多项式)×(-2)

+(δkx)×(由光瞳坐标奇数次与物体坐标偶数次之积构成的多项式)×(-2)

+(δky)×(由光瞳坐标偶数次与物体坐标奇数次之积构成的多项式)×(-2)

+(δky)×(由光瞳坐标奇数次与物体坐标偶数次之积构成的多项式)×(-2)

+(2δkx×Jx)×(由光瞳坐标偶数次与物体坐标偶数次之积构成的多项式)×(-2)

+(2δkx×Jx)×(由光瞳坐标奇数次与物体坐标奇数次之积构成的多项式)×(-2)

+(2δky×Jy)×(由光瞳坐标偶数次与物体坐标偶数次之积构成的多项式)×(-2)

+(2δky×Jy)×(由光瞳坐标奇数次与物体坐标奇数次之积构成的多项式)×(-2)

+(δkx×Jy+δky×Jx)×(由光瞳坐标偶数次与物体坐标偶数次之积构成的多项式)×(-2)

+(δkx×Jy+δky×Jx)×(由光瞳坐标奇数次与物体坐标奇数次之积构成的多项式)×(-2)

在这种状态下，还是无法去除投光光学系统的轴与公转轴的轴的偏心的影响。因此，进一步执行1次的偏心像差提取法。

[Φ_自转180度(Ox,Oy)-Φ_自转0度(Ox,Oy)]-[Φ_自转180度(-Ox,-Oy)-Φ_自转0度(-Ox,-Oy)]＝

(δ1x)×(由光瞳坐标偶数次与物体坐标奇数次之积构成的多项式)×(-2)×2

+(δ1y)×(由光瞳坐标偶数次与物体坐标奇数次之积构成的多项式)×(-2)×2

+(2δ1x×Jx)×(由光瞳坐标奇数次与物体坐标奇数次之积构成的多项式)×(-2)×2

+(2δ1y×Jy)×(由光瞳坐标奇数次与物体坐标奇数次之积构成的多项式)×(-2)×2

+(δ1y×Jx+δ1x×Jy)×(由光瞳坐标奇数次与物体坐标奇数次之积构成的多项式)×(-2)×2

+(δ2x)×(由光瞳坐标偶数次与物体坐标奇数次之积构成的多项式)×(-2)×2

+(δ2y)×(由光瞳坐标偶数次与物体坐标奇数次之积构成的多项式)×(-2)×2

+(2δ2x×Jx)×(由光瞳坐标奇数次与物体坐标奇数次之积构成的多项式)×(-2)×2

+(2δ2y×Jy)×(由光瞳坐标奇数次与物体坐标奇数次之积构成的多项式)×(-2)×2

+(δ2x×Jy+δ2y×Jx)×(由光瞳坐标奇数次与物体坐标奇数次之积构成的多项式)×(-2)×2

+····

+(δkx)×(由光瞳坐标偶数次与物体坐标奇数次之积构成的多项式)×(-2)×2

+(δky)×(由光瞳坐标偶数次与物体坐标奇数次之积构成的多项式)×(-2)×2

+(2δkx×Jx)×(由光瞳坐标奇数次与物体坐标奇数次之积构成的多项式)×(-2)×2

+(2δky×Jy)×(由光瞳坐标奇数次与物体坐标奇数次之积构成的多项式)×(-2)×2

+(δkx×Jy+δky×Jx)×(由光瞳坐标奇数次与物体坐标奇数次之积构成的多项式)×(-2)×2

[Φ_自转180度(Ox,Oy)-Φ_自转0度(Ox,Oy)]+[Φ_自转180度(-Ox,-Oy)-Φ_自转0度(-Ox,-Oy)]＝

(δ1x)×(由光瞳坐标奇数次与物体坐标偶数次之积构成的多项式)×(-2)×2

+(δ1y)×(由光瞳坐标奇数次与物体坐标偶数次之积构成的多项式)×(-2)×2

+(2δ1x×Jx)×(由光瞳坐标偶数次と物体座標偶数次之积构成的多项式)×(-2)×2

+(2δ1y×Jy)×(由光瞳坐标偶数次与物体坐标偶数次之积构成的多项式)×(-2)×2

+(δ1x×Jy+δ1y×Jx)×(由光瞳坐标偶数次与物体坐标偶数次之积构成的多项式)×(-2)×2

+(δ2x)×(由光瞳坐标奇数次与物体坐标偶数次之积构成的多项式)×(-2)×2

+(δ2y)×(由光瞳坐标奇数次与物体坐标偶数次之积构成的多项式)×(-2)×2

+(2δ2x×Jx)×(由光瞳坐标偶数次与物体坐标偶数次之积构成的多项式)×(-2)×2

+(2δ2y×Jy)×(由光瞳坐标偶数次与物体坐标偶数次之积构成的多项式)×(-2)×2

+(δ2x×Jy+δ2y×Jx)×(由光瞳坐标偶数次与物体坐标偶数次之积构成的多项式)×(-2)×2

+····

+(δkx)×(由光瞳坐标奇数次与物体坐标偶数次之积构成的多项式)×(-2)×2

+(δky)×(由光瞳坐标奇数次与物体坐标偶数次之积构成的多项式)×(-2)×2

+(2δkx×Jx)×(由光瞳坐标偶数次与物体坐标偶数次之积构成的多项式)×(-2)×2

+(2δky×Jy)×(由光瞳坐标偶数次与物体坐标偶数次之积构成的多项式)×(-2)×2

+(δkx×Jy+δky×Jx)×(由光瞳坐标偶数次与物体坐标偶数次之积构成的多项式)×(-2)×2

根据泽尼克拟合的性质，对光瞳坐标偶数次的项进行分离，由此，能够得到与自转轴基准的偏心量成比例的像差成分。

+····

根据泽尼克拟合的性质，对光瞳坐标奇数次的项进行分离，由此，能够得到与自转轴基准的偏心量成比例的像差成分。

+····

这里，说明了如下情况：针对由物体坐标、光瞳坐标和偏心量表示的波面像差，应用自引用法和1次的偏心像差提取法，由此，能够提取与伴随自转的被检光学系统的各面的位移量的一次方成比例的像差成分。

关于自引用法和1次的偏心像差提取法，在通过使被检光学系统进行轴外移位移动来进行轴外波面像差测定的情况下，也能够应用而没有问题。认为上述说明的物体坐标对应于公转移位矢量即可。

考虑在公转移位矢量中存在误差的情况、即存在由对测定装置的被检光学系统的位置进行控制的装置引起的定位误差的情况的影响。但是，被检光学系统的位移量是微米级别的，与此相对，公转移位矢量的大小的级别是毫米级别的。即使公转移位矢量的定位误差为数微米，作为本来的公转移位矢量的大小的误差的比例，也小于1％。

由此，即使在公转移位矢量的大小中存在微米级别的误差，从上述第1像差成分的式子来看，也能够高精度地测定像差成分。

上述已经说明了，即使公转轴从投光光学系统的轴偏移(Jx,Jy)，也能够提取第1像差成分而没有问题。

受光光学系统从投光光学系统的轴偏移的情况的影响包含在系统像差sys中。上述已经说明了，即使存在系统像差sys，也能够提取第1像差成分而没有问题。

即使在包含投光光学系统/受光光学系统的测定装置中存在偏心误差、面精度错误、组装误差等制造误差，也包含在系统像差sys中。上述已经说明了，即使存在系统像差sys，也能够提取第1像差成分而没有问题。

对求解偏心方程式所需要的偏心像差灵敏度的计算方法进行说明。偏心方程式是1次方程式，所以，需要在能够线性处理针对偏心量产生的像差量的方面下工夫。

利用光学CAD，如下所述计算与偏心量的一次方成比例的偏心像差灵敏度。

将使用了实测中使用的被检光学系统、投光系统、受光系统的计测机反映在光学CAD的透镜数据中。

在不存在偏心误差、面精度错误这样的制造误差的理想状态下设定被检光学系统的数据。设为被检光学系统的轴、投光系统的轴、受光系统的轴、自转轴、公转轴一致的设定。

以与实测相同的照射条件、公转移位矢量取得各公转移位矢量中的波面像差数据。将其设为参照波面像差数据。

接着，在按照每个偏心自由度以单位偏心量偏心的状态下，同样取得各公转移位矢量中的波面像差数据。将其设为测定波面像差数据。

根据两个波面像差数据对波面像差变化量进行分析。进而进行泽尼克拟合，进行定量。将其称为泽尼克波面像差变化灵敏度。

针对各公转移位矢量中的泽尼克波面像差变化灵敏度，对对称的公转移位矢量执行1次的偏心像差提取法。将其称为偏心像差灵敏度。

说明进行双面非球面单透镜的偏心测定的情况。偏心自由度成为1面的X、2面的X、1面的B、2面的B、1面的Y、2面的Y、1面的A、2面的A这8个。

按照每个偏心自由度设与自转轴相伴的面的位移量为HX1、HX1、HB1、HB2、HY1、HY2、HA1、HA2。设这些每个偏心自由度的偏心像差灵敏度为X1、X2、B1、B2、Y1、Y2、A1、A2。设通过实测得到的第1像差成分为T。

使用括弧将泽尼克项和公转角度θ表示为(泽尼克项,公转角度)。偏心方程式如下所述。

进一步使用前后反转后的数据时，如下所述。其中，对前后反转后的数据标注破折号来表示。在绕Y轴实施前后反转的情况下，使X灵敏度和A灵敏度反转。

能够利用最小二乘法等算法，针对与自转轴相伴的面的位移量，按照每个偏心自由度求出HX1、HX1、HB1、HB2、HY1、HY2、HA1、HA2。在自转角度为180度的情况下，它们除以-2而得到的值表示前后反转前的自转轴基准的各面的位置。

产业上的可利用性

如上所述，本发明适用于能够使用简易机构在短时间内测定被检光学系统的轴外透射波面像差的波面计测装置和波面计测方法。

标号说明

1、1’：波面计测装置；2：光源部；3：保持部；4：受光光学系统；5：波面测定部；6：波面数据生成部；7：计测轴；8：工作台；9：开口部；10、10’：被检光学系统；11：开口部的中心轴；12：开口部的中心；20、23：被检光学系统；21、24、25、26：透镜；22：透镜框；27：镜筒；30：夏克哈特曼传感器；31：微透镜阵列；32：摄像元件；40：第1移动机构；41、42：移动台；43、44、45、46：区域；47：移动轨迹；50：透镜面；51：第1模式；52：第2模式；53：基准位置；60：波面计测装置；61：受光光学系统；62、63：透镜；70：波面计测装置；71、75：投光光学系统；72、73、76、77：透镜；74：光学光圈；80：第2移动机构；90：前后反转机构；91：旋转台的中心轴；92：波面计测装置的主体部；93：框部件；100：波面计测装置；101：主体部；102、103、104、105：保持部件；110：运算处理部；111：程序存储部；112：数据存储部；113：第1移动机构控制部；114：第2移动机构控制部；121：第1波面数据取得控制部；122：第2波面数据取得控制部；130：波面变化数据分析部；140：像差成分量提取分析部；150：自转轴基准偏心量计算部；200、201、202、203：球心；210：新轴；220：球心；L1、L1’、L2、L2’、L3、L3’、L4、L4’：光束；H1、H2、H3：凸部；L1、L2、L3：凹部；SP1：第1面顶位置；SP2：第2面顶位置；S：透镜面；δ1、δ2、δ3、δ4：偏心量；X、Y、A、B：偏心自由度。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.(删除)

2.(修改后)一种波面计测装置，其具有光源部、保持部、第1移动机构、受光光学系统、波面测定部、波面数据生成部、第2移动机构、自转前波面数据取得控制部、自转后波面数据取得控制部、波面变化数据分析部，

所述光源部配置在计测轴的一侧，

所述波面测定部配置在所述计测轴的另一侧，

所述保持部配置在所述光源部与所述波面测定部之间，

所述受光光学系统配置在所述保持部与所述波面测定部之间，

所述保持部具有保持被检光学系统的开口部，

从所述光源部朝向所述被检光学系统照射光束，

利用所述波面测定部测定透射过所述被检光学系统的光束，

利用所述波面数据生成部，根据由所述波面测定部测定出的结果生成波面像差数据，其特征在于，

通过所述受光光学系统，所述开口部附近和所述波面测定部附近在光学上共轭，

所述第1移动机构使所述被检光学系统移动到所述计测轴周围的多个位置，

所述光束在所述被检光学系统上的透射区域在所述多个位置分别不同，

所述波面测定部在所述多个位置分别测定透射过所述被检光学系统的光束，

所述波面数据生成部根据在所述多个位置分别测定的结果生成所述波面像差数据，

所述第2移动机构使所述被检光学系统自转，

第1状态是实施所述第2移动机构的自转之前的状态，

第2状态是实施所述第2移动机构的自转之后的状态，

所述自转前波面数据取得控制部在所述第1状态下，使所述被检光学系统相对于所述计测轴在公转轨道上移动，保存在所述公转轨道中的所述多个位置分别取得的波面像差数据，

所述自转后波面数据取得控制部在所述第2状态下，使所述被检光学系统相对于所述计测轴在公转轨道上移动，保存在所述公转轨道中的所述多个位置分别取得的波面像差数据，

所述波面变化数据分析部把所述第1状态下取得的波面像差数据设为参照波面数据，把所述第2状态下取得的波面像差数据设为测定波面数据，取得伴随自转的波面像差变化数据。

3.(修改后)根据权利要求2所述的波面计测装置，其特征在于，

所述开口部、所述受光光学系统、所述波面测定部被定位成，所述开口部与所述波面测定部共轭。

4.(修改后)根据权利要求2所述的波面计测装置，其特征在于，

所述开口部、所述受光光学系统、所述波面测定部被定位成，所述被检光学系统的后侧主点与所述波面测定部共轭。

5.(修改后)根据权利要求2～4中的任意一项所述的波面计测装置，其特征在于，

所述受光光学系统至少具有位于最靠光源部侧的位置的前侧光学系统和位于最靠波面测定部侧的位置的后侧光学系统，

所述前侧光学系统的后侧焦点位置和所述后侧光学系统的前侧焦点位置一致或共轭。

6.(修改后)根据权利要求2～5中的任意一项所述的波面计测装置，其特征在于，

在所述光源部与所述保持部之间具有投光光学系统。

7.(修改后)根据权利要求2～6中的任意一项所述的波面计测装置，其特征在于，

所述投光光学系统与所述受光光学系统共轴。

8.(修改后)根据权利要求2～7中的任意一项所述的波面计测装置，其特征在于，

所述投光光学系统生成会聚光束。

9.(修改后)根据权利要求2～8中的任意一项所述的波面计测装置，其特征在于，

所述投光光学系统和所述保持部被定位成，所述会聚光束的会聚点的位置与所述被检光学系统的前侧焦点位置一致。

10.(修改后)根据权利要求2～9中的任意一项所述的波面计测装置，其特征在于，

所述投光光学系统能够在所述计测轴方向上进行驱动。

11.(修改后)根据权利要求2～10中的任意一项所述的波面计测装置，其特征在于，

所述投光光学系统是变焦镜头。

12.(修改后)根据权利要求2～11中的任意一项所述的波面计测装置，其特征在于，

所述第1移动机构使所述被检光学系统旋转，使所述透射区域变化。

13.(修改后)根据权利要求2～12中的任意一项所述的波面计测装置，其特征在于，

所述第1移动机构使所述被检光学系统相对于所述计测轴在公转轨道上移动，

所述波面测定部在所述公转轨道上的移动中取得所述波面像差数据。

14.(删除)

15.(删除)

16.(修改后)根据权利要求2所述的波面计测装置，其特征在于，

所述波面变化数据分析部对在所述多个位置分别取得的波面像差变化数据实施泽尼克拟合，取得各取得位置处的泽尼克波面像差变化数据。

17.(修改后)根据权利要求16所述的波面计测装置，其特征在于，

所述波面计测装置具有像差成分量提取分析部，

所述像差成分量提取分析部针对各状态下得到的所述泽尼克波面像差变化数据，在绕所述计测轴180度对称的泽尼克波面像差变化数据彼此之间，针对泽尼克多项式的光瞳坐标为偶数次的泽尼克系数取差，针对泽尼克多项式的光瞳坐标为奇数次的泽尼克系数取和，提取第1像差成分。

18.(修改后)根据权利要求2～13、16、17中的任意一项所述的波面计测装置，其特征在于，

所述波面计测装置具有前后反转机构，

所述前后反转机构将与所述计测轴垂直的轴作为旋转轴而使所述被检光学系统旋转。

19.(修改后)根据权利要求2～13、16～18中的任意一项所述的波面计测装置，其特征在于，

所述波面计测装置具有自转轴基准偏心量计算部，

所述自转轴基准偏心量计算部根据分析后的被检光学系统的各面的各偏心自由度的位移量，计算自转轴基准的被检光学系统的偏心量。

20.一种波面计测方法，其特征在于，所述波面计测方法具有以下步骤：

使被检光学系统附近和波面测定部附近成为光学共轭关系的步骤；

偏心驱动步骤，使所述被检光学系统相对于波面计测装置的计测轴偏心；以及

波面数据取得步骤，由波面测定部和波面数据生成部取得透射过所述被检光学系统的光束的波面像差数据，

在所述波面数据取得步骤中，在第1状态和第2状态下取得所述波面数据，

在所述第1状态下，在实施自转之前的状态下，使所述被检光学系统相对于所述计测轴在公转轨道上移动，

在所述第2状态下，在实施自转之后的状态下，使所述被检光学系统相对于所述计测轴在公转轨道上移动，

把所述第1状态下取得的波面像差数据设为参照波面数据，把所述第2状态下取得的波面像差数据设为测定波面数据，取得伴随自转的波面像差变化数据。

说明或声明(按照条约第19条的修改)

删除了权利要求1。

权利要求2是在申请时的权利要求2中追加了申请时的权利要求14和15的记载内容而成的。

权利要求3-13变更了引用的权利要求的编号。

删除了权利要求14、15。

权利要求16、18、19变更了引用的权利要求的编号。

订正了权利要求17中的误记。

在权利要求20中追加了使被检光学系统自转的步骤。

Claims

1.一种波面计测装置，其具有光源部、保持部、受光光学系统、波面测定部、波面数据生成部，

所述光源部配置在计测轴的一侧，

所述波面测定部配置在所述计测轴的另一侧，

所述保持部配置在所述光源部与所述波面测定部之间，

所述保持部具有保持被检光学系统的开口部，

从所述光源部朝向所述被检光学系统照射光束，

利用所述波面测定部测定透射过所述被检光学系统的光束，

所述光束的测定至少包含使所述开口部的中心从所述计测轴离开规定距离的状态下的测定。

2.一种波面计测装置，其具有光源部、保持部、第1移动机构、受光光学系统、波面测定部、波面数据生成部，

所述光源部配置在计测轴的一侧，

所述波面测定部配置在所述计测轴的另一侧，

所述保持部配置在所述光源部与所述波面测定部之间，

所述保持部具有保持被检光学系统的开口部，

从所述光源部朝向所述被检光学系统照射光束，

利用所述波面测定部测定透射过所述被检光学系统的光束，

所述波面数据生成部根据在所述多个位置分别测定的结果生成所述波面像差数据。

3.根据权利要求1或2所述的波面计测装置，其特征在于，

4.根据权利要求1或2所述的波面计测装置，其特征在于，

5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的波面计测装置，其特征在于，

6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的波面计测装置，其特征在于，

在所述光源部与所述保持部之间具有投光光学系统。

7.根据权利要求1～6中的任意一项所述的波面计测装置，其特征在于，

所述投光光学系统与所述受光光学系统共轴。

8.根据权利要求1～7中的任意一项所述的波面计测装置，其特征在于，

所述投光光学系统生成会聚光束。

9.根据权利要求1～8中的任意一项所述的波面计测装置，其特征在于，

10.根据权利要求1～9中的任意一项所述的波面计测装置，其特征在于，

所述投光光学系统能够在所述计测轴方向上进行驱动。

11.根据权利要求1～10中的任意一项所述的波面计测装置，其特征在于，

所述投光光学系统是变焦镜头。

12.根据权利要求1～11中的任意一项所述的波面计测装置，其特征在于，

13.根据权利要求1～12中的任意一项所述的波面计测装置，其特征在于，

14.根据权利要求1～13中的任意一项所述的波面计测装置，其特征在于，

所述波面计测装置具有第2移动机构，

所述第2移动机构使所述被检光学系统自转。

15.根据权利要求1～14中的任意一项所述的波面计测装置，其特征在于，

所述波面计测装置具有自转前波面数据取得控制部、自转后波面数据取得控制部、波面变化数据分析部，

第1状态是实施所述第2移动机构的自转之前的状态，

第2状态是实施被所述第2移动机构的自转之后的状态，

16.根据权利要求15所述的波面计测装置，其特征在于，

17.根据权利要求16所述的波面计测装置，其特征在于，

所述波面计测装置具有像差成分量提取分析部，

所述像差成分量提取分析部针对所述各状态下得到的泽尼克波面像差变化数据，在绕所述计测轴180度对称的泽尼克波面像差变化数据彼此之间，针对泽尼克多项式的光瞳坐标为偶数次的泽尼克系数取差，针对泽尼克多项式的光瞳坐标为奇数次的泽尼克系数取和，提取第1像差成分。

18.根据权利要求1～17中的任意一项所述的波面计测装置，其特征在于，

所述波面计测装置具有前后反转机构，

19.根据权利要求1～18中的任意一项所述的波面计测装置，其特征在于，

所述波面计测装置具有自转轴基准偏心量计算部，

波面数据取得步骤，由波面测定部和波面数据生成部取得透射过所述被检光学系统的光束的波面像差数据。