JP6072317B2 - Eccentricity measuring method and eccentricity measuring device - Google Patents

Eccentricity measuring method and eccentricity measuring device Download PDF

Info

Publication number
JP6072317B2
JP6072317B2 JP2016001147A JP2016001147A JP6072317B2 JP 6072317 B2 JP6072317 B2 JP 6072317B2 JP 2016001147 A JP2016001147 A JP 2016001147A JP 2016001147 A JP2016001147 A JP 2016001147A JP 6072317 B2 JP6072317 B2 JP 6072317B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
aberration
aberration component
optical system
amount
wavefront
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2016001147A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2016095316A (en
Inventor
陽輔 佐藤
陽輔 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Corp filed Critical Olympus Corp
Publication of JP2016095316A publication Critical patent/JP2016095316A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6072317B2 publication Critical patent/JP6072317B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/02Testing optical properties
    • G01M11/0292Testing optical properties of objectives by measuring the optical modulation transfer function
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/02Testing optical properties
    • G01M11/0221Testing optical properties by determining the optical axis or position of lenses

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

本発明は、偏心量計測方法及び偏心量計測装置に関する。   The present invention relates to an eccentricity measuring method and an eccentricity measuring device.

レンズでは、レンズの製造の際に様々な誤差が生じることがある。また、光学系は1つのレンズ又は複数のレンズで構成されるが、光学系では、組み立ての際に様々な誤差が生じることがある。   In a lens, various errors may occur during the manufacture of the lens. In addition, the optical system includes one lens or a plurality of lenses, but in the optical system, various errors may occur during assembly.

レンズの製造における誤差としては、レンズ面の偏心がある。また、光学系の組み立てにおける誤差としては、レンズ自体の偏心がある。レンズや光学系で偏心が生じると、レンズの光学性能や光学系の光学性能の低下につながる。また、偏心量が大きくなるほど、光学性能の低下も大きくなる。   An error in the manufacture of the lens is the decentering of the lens surface. An error in assembling the optical system includes decentration of the lens itself. When the lens or the optical system is decentered, the optical performance of the lens or the optical system is deteriorated. Also, the greater the amount of eccentricity, the greater the degradation of optical performance.

偏心量を知ることができると、完成したレンズや光学系の合否判定に、その偏心量を利用することができる。ここで、合否判定とは、完成したレンズや光学系が所望の光学性能を有するか否かを判定することである。偏心量が規定値よりも小さい場合は合格となり、大きい場合は不合格になる。   If the amount of decentration can be known, the amount of decentration can be used for the pass / fail judgment of the completed lens or optical system. Here, the pass / fail determination is to determine whether or not the completed lens or optical system has a desired optical performance. When the amount of eccentricity is smaller than the specified value, it is acceptable, and when it is large, it is unacceptable.

また、判定の結果が不合格の場合、レンズの製造装置(研磨装置、成形装置)の調整や光学系の組み立て時の調整に、その偏心量の情報を利用することができる。このようなことから、偏心量を計測したいという要望は大きい。   If the determination result is unacceptable, the information on the amount of eccentricity can be used for adjustment of a lens manufacturing apparatus (a polishing apparatus or a molding apparatus) or adjustment during assembly of an optical system. For this reason, there is a great demand for measuring the amount of eccentricity.

偏心量を計測する技術としては、特許文献1に記載された計測技術や、特許文献2に記載された計測技術がある。   As a technique for measuring the amount of eccentricity, there are a measurement technique described in Patent Document 1 and a measurement technique described in Patent Document 2.

特許第837190号公報Japanese Patent No. 837190 特許第4260180号公報Japanese Patent No. 4260180

特許文献1に記載された計測技術は、オートコリメーション法を用いている。オートコリメーション法では、光学系が複数のレンズで構成されている場合であっても、各レンズ面について偏心量を計測することができる。   The measurement technique described in Patent Document 1 uses an autocollimation method. In the autocollimation method, even when the optical system is composed of a plurality of lenses, the amount of eccentricity can be measured for each lens surface.

特許文献2に記載された計測技術では、触針式のプローブを用いている。この方法では、プローブをレンズ面に接触させて、レンズ面の形状を計測する。また、プローブで、予め準備しておいた基準部材の形状を計測する。そして、基準部材とレンズ面との相対的な位置ズレを求めることで偏心量を計測している。なお、特許文献2に記載された計測技術では、2つのレンズ面について偏心量を計測することができる。   In the measurement technique described in Patent Document 2, a stylus type probe is used. In this method, the shape of the lens surface is measured by bringing the probe into contact with the lens surface. Further, the shape of the reference member prepared in advance is measured with the probe. Then, the amount of eccentricity is measured by obtaining a relative positional deviation between the reference member and the lens surface. In the measurement technique described in Patent Document 2, the amount of eccentricity can be measured for two lens surfaces.

オートコリメーション法は、レンズ面が球面であることを前提としている。すなわち、オートコリメーション法は、原理的に非球面の計測に対応していない。そのため、特許文献1に記載された計測技術では、非球面レンズや、非球面レンズが含まれる光学系については偏心量が計測できない。   The autocollimation method assumes that the lens surface is a spherical surface. That is, the autocollimation method does not support aspherical measurement in principle. Therefore, the measurement technique described in Patent Document 1 cannot measure the amount of eccentricity for an aspheric lens or an optical system including an aspheric lens.

この場合、非球面の面頂の付近を球面とみなして、球面と同様の計測を行うことが考えられる。しかしながら、このような計測では、非球面が大きく偏心していると、非球面からの反射光を受光できない状態が生じる。そのため、非球面レンズについては偏心量が計測できない。   In this case, it is conceivable that the vicinity of the top of the aspheric surface is regarded as a spherical surface and the same measurement as that of the spherical surface is performed. However, in such measurement, if the aspheric surface is greatly decentered, a state in which reflected light from the aspheric surface cannot be received occurs. Therefore, the amount of eccentricity cannot be measured for an aspheric lens.

また、特許文献1に記載された計測技術では、指標の像を観察している。この場合、反射光を受光できたとしても、非球面量が大きいと指標の像は大きくボケてしまう。そのため、非球面レンズについては偏心量が計測できない。   In the measurement technique described in Patent Document 1, an image of an index is observed. In this case, even if the reflected light can be received, if the amount of aspheric surface is large, the index image is greatly blurred. Therefore, the amount of eccentricity cannot be measured for an aspheric lens.

また、特許文献2の計測技術では、レンズ面にプローブを接触させる必要がある。そのため、複数のレンズで構成された光学系では、全てのレンズの偏心量を計測することはできない。   In the measurement technique disclosed in Patent Document 2, it is necessary to bring a probe into contact with the lens surface. For this reason, an optical system composed of a plurality of lenses cannot measure the eccentricity of all the lenses.

例えば、光学系が3つのレンズで構成されている場合、中央のレンズの両側にレンズが存在する。この場合、中央のレンズのレンズ面にプローブを接触させることができない。そのため、中央のレンズでは、レンズ面の形状は計測できない。また、両側のレンズでは、中央のレンズのレンズ面と対向しているレンズ面の形状は計測できない。   For example, when the optical system is composed of three lenses, there are lenses on both sides of the central lens. In this case, the probe cannot be brought into contact with the lens surface of the central lens. Therefore, the shape of the lens surface cannot be measured with the central lens. Further, with the lenses on both sides, the shape of the lens surface facing the lens surface of the central lens cannot be measured.

また、計測では、プローブとレンズ面を相対移動させる。この時の移動速度は低速であるため、計測時間が長くなる。また、基準部材の形状を計測しなくてはならないため、この点でも計測時間が長くなる。   In measurement, the probe and the lens surface are moved relative to each other. Since the moving speed at this time is low, the measurement time becomes long. Further, since the shape of the reference member has to be measured, the measurement time also becomes longer in this respect.

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、レンズ面の形状や光学系を構成するレンズの数に関係なく、短い時間で偏心量を計測できる偏心量計測方法及び偏心量計測装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and an eccentricity measuring method and an eccentricity capable of measuring the eccentricity in a short time regardless of the shape of the lens surface and the number of lenses constituting the optical system. It aims at providing a measuring device.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の偏心量計測方法は、
計測軸上に配置された被検光学系に計測軸外における複数の物体高座標から光束を照射して、偏心量を計測する方法であって、
被検光学系から出射した光束に基づいて、複数の物体高座標ごとの波面データを取得する取得工程と、
波面データから所定の収差成分を抽出する第1の抽出工程と、
複数の物体高座標の所定の収差成分の関係を用いて、所定の収差成分から第1の収差成分を抽出する第2の抽出工程と、
第1の収差成分、偏心収差感度及び偏心量についての連立1次方程式を解析する解析工程と、を備え、
所定の収差成分は、偏心によって生じる収差成分が含まれる収差成分であり、
第1の収差成分は、所定の収差成分のうちの偏心量の1乗に比例する収差成分であり、
偏心収差感度は、偏心量の1乗に比例する収差感度であることを特徴とする。
In order to solve the above-described problems and achieve the object, the eccentricity measuring method of the present invention is:
A method of measuring the amount of eccentricity by irradiating a test optical system arranged on a measurement axis with a light beam from a plurality of object height coordinates outside the measurement axis ,
An acquisition step of acquiring wavefront data for each of the plurality of object height coordinates based on the light beam emitted from the test optical system;
A first extraction step of extracting a predetermined aberration component from the wavefront data;
A second extraction step of extracting a first aberration component from a predetermined aberration component using a relationship between predetermined aberration components of a plurality of object high coordinates ;
An analysis step of analyzing simultaneous linear equations for the first aberration component, the decentration aberration sensitivity, and the decentering amount,
The predetermined aberration component is an aberration component including an aberration component caused by decentration,
The first aberration component is an aberration component that is proportional to the first power of the decentration amount among the predetermined aberration components,
The decentration aberration sensitivity is an aberration sensitivity proportional to the first power of the decentering amount.

また、本発明の偏心量計測装置は、
計測軸の一端に配置された投光系と、
計測軸の他端に配置された受光系と、
被検光学系を保持する保持部材と、
波面計測装置に接続された処理装置と、を備え、
保持部材は、投光系と受光系との間に配置され、
投光系は、被検光学系に光束を照射する位置に設けられ、
計測軸上に配置された被検光学系に計測軸外における複数の物体高座標から光束が照射され、
処理装置では、取得工程と、第1の抽出工程と、第2の抽出工程と、解析工程が実行され、
取得工程では、被検光学系から出射した光束に基づいて、複数の物体高座標ごとの波面データが取得され、
第1の抽出工程では、波面データから所定の収差成分が抽出され、
第2の抽出工程では、複数の物体高座標の所定の収差成分の関係を用いて、所定の収差成分から第1の収差成分が抽出され、
解析工程では、第1の収差成分、偏心収差感度及び偏心量についての連立1次方程式が解析され、
所定の収差成分は、偏心によって生じる収差成分が含まれる収差成分であり、
第1の収差成分は、所定の収差成分のうちの偏心量の1乗に比例する収差成分であり、
偏心収差感度は、偏心量の1乗に比例する収差感度であることを特徴とする。
The eccentricity measuring device of the present invention is
A light projecting system arranged at one end of the measurement axis;
A light receiving system disposed at the other end of the measurement axis;
A holding member for holding the test optical system;
A processing device connected to the wavefront measuring device,
The holding member is disposed between the light projecting system and the light receiving system,
The light projecting system is provided at a position where the test optical system is irradiated with a light beam,
A test optical system arranged on the measurement axis is irradiated with a light beam from a plurality of object height coordinates outside the measurement axis,
In the processing apparatus, an acquisition process, a first extraction process, a second extraction process, and an analysis process are executed,
In the acquisition step, wavefront data for each of the plurality of object height coordinates is acquired based on the light beam emitted from the test optical system,
In the first extraction step, a predetermined aberration component is extracted from the wavefront data,
In the second extraction step, the first aberration component is extracted from the predetermined aberration component using the relationship between the predetermined aberration components of the plurality of object height coordinates ,
In the analysis step, simultaneous linear equations for the first aberration component, the decentration aberration sensitivity, and the decentration amount are analyzed,
The predetermined aberration component is an aberration component including an aberration component caused by decentration,
The first aberration component is an aberration component that is proportional to the first power of the decentration amount among the predetermined aberration components,
The decentration aberration sensitivity is an aberration sensitivity proportional to the first power of the decentering amount.

本発明によれば、レンズ面の形状や光学系を構成するレンズの数に関係なく、短い時間で偏心量を計測できる偏心量計測方法及び偏心量計測装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an eccentricity amount measuring method and an eccentricity amount measuring apparatus capable of measuring an eccentricity amount in a short time regardless of the shape of the lens surface and the number of lenses constituting the optical system.

偏心によって収差が発生する様子を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows a mode that an aberration generate | occur | produces by eccentricity. 偏心自由度を説明する図であって、(a)は球面における偏心自由度を示し、(b)、(c)は非球面における偏心自由度を示している。It is a figure explaining eccentric freedom degree, Comprising: (a) shows the eccentric degree of freedom in a spherical surface, (b), (c) shows the eccentric degree of freedom in an aspherical surface. 計測系における座標と被検光学系の偏心を示す図であって、(a)は偏心をレンズ面で示した図、(b)は偏心を球心で示した図である。It is a figure which shows the decentration of the coordinate in a measurement system, and a to-be-tested optical system, Comprising: (a) is the figure which showed decentration with the lens surface, (b) is the figure which showed decentration with the spherical center. 本実施形態の計測方法のフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart of the measuring method of this embodiment. 本実施形態の計測方法のフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart of the measuring method of this embodiment. 光束を被検光学系に照射している様子を示す図であって、(a)は照射位置Pからの照射を示し、(b)は照射位置P’からの照射を示している。It is a figure which shows a mode that the light beam is irradiated to a test optical system, Comprising: (a) shows irradiation from the irradiation position P, (b) has shown irradiation from the irradiation position P '. 本実施形態の計測方法のフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart of the measuring method of this embodiment. 本実施形態の計測方法のフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart of the measuring method of this embodiment. 投光系におけるシステム収差を説明する図であって、(a)はシステム収差が発生していない状態を示し、(b)は投光系においてシステム収差が発生している状態を示す。It is a figure explaining the system aberration in a light projection system, Comprising: (a) shows the state in which system aberration has not generate | occur | produced, (b) shows the state in which system aberration has generate | occur | produced in the light projection system. 受光系におけるシステム収差を示す図であって、(a)はセンサー部品構成部におけるシステム収差を示し、(b)は波面データ取得部におけるシステム収差を示している。It is a figure which shows the system aberration in a light-receiving system, Comprising: (a) shows the system aberration in a sensor component structure part, (b) shows the system aberration in a wavefront data acquisition part. システム収差成分を予め求めておく方法を示す図である。It is a figure which shows the method of calculating | requiring a system aberration component beforehand. 第1の回転を示す図であって、(a)は第1の回転を行う前の状態を示し、(b)は第1の回転を行った後の状態を示している。It is a figure which shows 1st rotation, Comprising: (a) shows the state before performing 1st rotation, (b) has shown the state after performing 1st rotation. 第1の回転によって球心が変化する様子を示す図であって、(a)は第1の回転前の球心の位置を示し、(b)は第1の回転後の球心の位置を示し、(c)は第1の回転による球心の移動量を示している。It is a figure which shows a mode that a ball center changes with 1st rotation, Comprising: (a) shows the position of the ball center before the 1st rotation, (b) shows the position of the ball center after the 1st rotation. (C) shows the amount of movement of the ball center by the first rotation. 被検光学系と受光系の間に受光光学系を配置した様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the light reception optical system has been arrange | positioned between the test optical system and the light reception system. 第1の回転軸が計測軸に対して偏心している状態を示す図である。It is a figure showing the state where the 1st axis of rotation is eccentric to the measurement axis. 第1の回転軸と計測軸の相対関係を示す図であって、(a)は計測軸と第1の回転軸が一致している状態を示し、(b)は計測軸に対して第1の回転軸がチルトしている状態を示している。It is a figure which shows the relative relationship of a 1st rotating shaft and a measurement axis, Comprising: (a) shows the state in which a measuring axis and a 1st rotating shaft correspond, (b) is 1st with respect to a measuring axis. The rotation axis of FIG. 計測軸に対して第1の回転軸がブレている状態を示す図である。It is a figure showing the state where the 1st axis of rotation has blurred with respect to a measurement axis. 実行例1のフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart of the example 1 of execution. 実行例2のフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart of the execution example 2. FIG. 本実施形態の計測方法のフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart of the measuring method of this embodiment. 照射位置の移動の様子を示す図であって、(a)は一方の照射位置の移動前の位置を示し、(b)は一方の照射位置の移動後の位置を示し、(c)は他方の照射位置の移動前の位置を示し、(d)は他方の照射位置の移動後の位置を示している。It is a figure which shows the mode of a movement of an irradiation position, (a) shows the position before the movement of one irradiation position, (b) shows the position after the movement of one irradiation position, (c) is the other The position before the movement of the irradiation position is shown, and (d) shows the position after the movement of the other irradiation position. 本実施形態の計測方法のフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart of the measuring method of this embodiment. 照射位置の移動の様子を示す図であって、(a)は一方の照射位置の移動前の位置を示し、(b)は他方の照射位置の移動前の位置を示し、(c)は一方の照射位置の移動後の位置を示し、(d)は他方の照射位置の移動後の位置を示している。It is a figure which shows the mode of a movement of an irradiation position, (a) shows the position before the movement of one irradiation position, (b) shows the position before the movement of the other irradiation position, (c) shows one side The position after the movement of the irradiation position is shown, and (d) shows the position after the movement of the other irradiation position. 照射位置の移動の様子を示す図であって、(a)は照射位置の移動方向が一方向の場合を示し、(b)は照射位置の移動方向が二方向の場合を示している。It is a figure which shows the mode of a movement of an irradiation position, Comprising: (a) shows the case where the movement direction of an irradiation position is one direction, (b) has shown the case where the movement direction of an irradiation position is two directions. 照射位置のパターンを示す図であって、(a)は照射位置が二方向の状態を示し、(b)は照射位置が同心円状の状態を示し、(c)は照射位置が格子状の状態を示している。It is a figure which shows the pattern of an irradiation position, Comprising: (a) shows the state of an irradiation position in two directions, (b) shows the state of an irradiation position concentric, and (c) shows the state of an irradiation position in a grid | lattice form. Is shown. 光束を被検光学系に照射している様子を示す図であって、(a)は角度θでの照射を示し、(b)は角度θ’での照射を示している。It is a figure which shows a mode that the light beam is irradiated to a test optical system, Comprising: (a) shows irradiation by angle (theta), (b) has shown irradiation by angle (theta) '. 本実施形態の計測方法のフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart of the measuring method of this embodiment. 第2の回転を示す図であって、(a)は第2の回転を行う前の状態を示し、(b)は第2の回転を行った後の状態を示している。It is a figure which shows 2nd rotation, Comprising: (a) shows the state before performing 2nd rotation, (b) has shown the state after performing 2nd rotation. 第2の回転による座標軸の変化を説明するための図であって、(a)は第2の回転を行う前の状態を示し、(b)は第2の回転を行った後の状態を示している。It is a figure for demonstrating the change of the coordinate axis by 2nd rotation, Comprising: (a) shows the state before performing 2nd rotation, (b) shows the state after performing 2nd rotation. ing. 第1の回転による球心の移動を示す図であって、(a)は前側計測時での球心の移動を示し、(b)は後ろ側計測時での球心の移動を示している。It is a figure which shows the movement of the ball center by 1st rotation, Comprising: (a) shows the movement of the ball center at the time of front side measurement, (b) shows the movement of the ball center at the time of back side measurement. . 第1の回転と第2の回転による球心の動きを示す図であって、(a)は前側計測時で、第1の回転前の球心の位置を示し、(b)前側計測時で、第1の回転後の球心の位置を示し、(c)は後ろ側計測時で、第1の回転前の球心の位置を示し、(d)は後ろ側計測時で、第1の回転後の球心の位置を示している。It is a figure which shows the motion of the ball center by 1st rotation and 2nd rotation, Comprising: (a) is the time of front side measurement, shows the position of the ball center before 1st rotation, (b) At the time of front side measurement , Shows the position of the ball center after the first rotation, (c) shows the position of the ball center before the first rotation, (d) shows the position of the ball center before the first rotation, The position of the ball center after rotation is shown. 偏心収差感度B2jl(Ox,Oy)とB3jl(Ox,Oy)において現れる物体高関数を示す図であって、(a)は被検光学系が偏心していない場合を示し、(b)と(c)は、被検光学系が偏心している場合を示している。FIG. 6 is a diagram showing an object height function appearing in decentering aberration sensitivities B 2jl (Ox, Oy) and B 3jl (Ox, Oy), where (a) shows a case where the optical system to be tested is not decentered, and (b) (C) shows a case where the optical system to be tested is decentered. 偏心収差感度B4jl(Ox,Oy)において現れる物体高関数を示す図であって、(a)は被検光学系が偏心していない場合を示し、(b)と(c)は、被検光学系が偏心している場合を示している。FIG. 5 is a diagram showing an object height function appearing in decentration aberration sensitivity B 4jl (Ox, Oy), where (a) shows a case where the test optical system is not decentered, and (b) and (c) show the test optics. The case where the system is eccentric is shown. 偏心収差感度B5jl(Ox,Oy)とB6jl(Ox,Oy)において現れる物体高関数を示す図であって、(a)は被検光学系が偏心していない場合を示し、(b)と(c)は、被検光学系が偏心している場合を示している。FIG. 6 is a diagram showing an object height function appearing in decentration aberration sensitivities B 5jl (Ox, Oy) and B 6jl (Ox, Oy), where (a) shows a case where the optical system to be tested is not decentered, and (b) (C) shows a case where the optical system to be tested is decentered. 偏心収差感度B7jl(Ox,Oy)とB8jl(Ox,Oy)において現れる物体高関数を示す図であって、(a)は被検光学系が偏心していない場合を示し、(b)と(c)は、被検光学系が偏心している場合を示している。FIG. 6 is a diagram showing an object height function appearing in decentering aberration sensitivities B 7jl (Ox, Oy) and B 8jl (Ox, Oy), where (a) shows a case where the optical system to be tested is not decentered, and (b) (C) shows a case where the optical system to be tested is decentered. 実施形態の偏心量計測装置を示す図である。It is a figure which shows the eccentricity measuring device of embodiment. SHセンサーの構造と機能を示す図であって、(a)はSHセンサーに平面波が入射した場合の様子を示し、(b)はSHセンサーに非平面波が入射した場合の様子を示している。It is a figure which shows the structure and function of SH sensor, Comprising: (a) has shown the mode when a plane wave injects into SH sensor, (b) has shown the mode when a non-plane wave enters into SH sensor. SHセンサーにおけるシステム収差を示す図であって、(a)は基板が歪んだ場合を示し、(b)は基板が傾いた場合を示し、(c)はレンズピッチに誤差が生じた場合を示し、(d)はレンズごとの焦点距離が異なる場合を示している。4A and 4B are diagrams illustrating system aberrations in the SH sensor, where FIG. 5A illustrates a case where the substrate is distorted, FIG. 5B illustrates a case where the substrate is tilted, and FIG. 5C illustrates a case where an error occurs in the lens pitch. , (D) shows a case where the focal lengths of the lenses are different. 投光系の変形例であって、(a)は第1の変形例を示し、(b)は第2の変形例を示している。It is the modification of a light projection system, Comprising: (a) shows the 1st modification, (b) has shown the 2nd modification. 保持部材と計測軸の位置関係を示す図であって、(a)は第1の回転軸が計測軸と一致している場合を示し、(b)は第1の回転軸が計測軸と一致していない場合を示している。It is a figure which shows the positional relationship of a holding member and a measurement axis | shaft, Comprising: (a) shows the case where a 1st rotating shaft corresponds with a measuring axis, (b) shows a 1st rotating shaft and a measuring axis. The case where it did not do is shown. 保持部材の変形例を示す図であって、(a)は第1の変形例を示し、(b)は第2の変形例を示している。It is a figure which shows the modification of a holding member, Comprising: (a) shows the 1st modification, (b) has shown the 2nd modification. 第2の回転を行う様子を示す図あって、(a)は保持部材の移動前の様子を示し、(b)は保持部材の移動後の様子を示している。FIGS. 2A and 2B are diagrams illustrating a state in which the second rotation is performed, in which FIG. 2A illustrates a state before the holding member is moved, and FIG. 2B illustrates a state after the holding member is moved. 被検光学系が負の屈折力を有する場合の投光系を示す図である。It is a figure which shows a light projection system in case a to-be-tested optical system has negative refractive power. 受光系の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of a light-receiving system. 偏心量計測装置の第1の変形例を示す図である。It is a figure which shows the 1st modification of an eccentricity measuring device. 偏心量計測装置の第2の変形例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd modification of an eccentricity measuring device. 偏心量計測装置の第3の変形例を示す図である。It is a figure which shows the 3rd modification of an eccentric amount measuring apparatus.

実施例の説明に先立ち、本発明のある態様に係る実施形態の作用効果を説明する。なお、本実施形態の作用効果を具体的に説明するに際しては、具体的な例を示して説明することになる。しかし、後述する実施例の場合と同様に、それらの例示される態様はあくまでも本発明に含まれる態様のうちの一部に過ぎず、その態様には数多くのバリエーションが存在する。したがって、本発明は例示される態様に限定されるものではない。   Prior to the description of the examples, effects of the embodiment according to an aspect of the present invention will be described. It should be noted that, when the operational effects of the present embodiment are specifically described, a specific example will be shown and described. However, as in the case of the embodiments to be described later, those exemplified aspects are only a part of the aspects included in the present invention, and there are many variations in the aspects. Therefore, the present invention is not limited to the illustrated embodiment.

本実施形態の偏心量計測方法を説明する前に、(I)偏心によって発生する収差、(II)偏心自由度、(III)計測系における座標、(IV)偏心したレンズ面を透過した後の波面、について説明する。   Before explaining the method of measuring the amount of eccentricity of this embodiment, (I) aberrations caused by eccentricity, (II) degrees of freedom of eccentricity, (III) coordinates in the measurement system, (IV) after passing through the decentered lens surface The wavefront will be described.

(I)偏心によって発生する収差について説明する。図1は、偏心によって収差が発生する様子を示す概念図である。なお、図1は概念図であるため、像IM1、像IM2及び像IM3の位置、像の大きさ及び形状は正確ではない。   (I) The aberration caused by decentration will be described. FIG. 1 is a conceptual diagram showing how aberration occurs due to decentration. Since FIG. 1 is a conceptual diagram, the positions of the image IM1, the image IM2, and the image IM3, and the size and shape of the image are not accurate.

光学系が偏心すると、偏心によって収差が発生する。光学系が複数のレンズで構成されている場合、1つのレンズ面の偏心によって発生した収差が、他のレンズ面で次々にリレーされて行く。   When the optical system is decentered, aberration occurs due to the decentration. When the optical system is composed of a plurality of lenses, aberrations generated by the decentering of one lens surface are relayed one after another on the other lens surfaces.

図1に示すように、物点OBの像については、レンズ面LS1によって像IM1が形成され、レンズ面LS2によって像IM2が形成され、レンズ面LS3によって像IM3が形成される。このように、物点OBの像はレンズ面LS1によって形成され、形成された像がレンズ面LS2及びレンズ面LS3によってリレーされて行く。   As shown in FIG. 1, for the image of the object point OB, the image IM1 is formed by the lens surface LS1, the image IM2 is formed by the lens surface LS2, and the image IM3 is formed by the lens surface LS3. Thus, the image of the object point OB is formed by the lens surface LS1, and the formed image is relayed by the lens surface LS2 and the lens surface LS3.

図1では、レンズ面LS1、レンズ面LS2及びレンズ面LS3が光軸に対して偏心している。この場合、像IM1、像IM2及び像IM3は、光軸上から離れた位置に形成される。   In FIG. 1, the lens surface LS1, the lens surface LS2, and the lens surface LS3 are decentered with respect to the optical axis. In this case, the image IM1, the image IM2, and the image IM3 are formed at positions away from the optical axis.

また、レンズ面LS1の偏心に伴って、像IM1に収差が発生する。この像IM1は、レンズ面LS2の物点に相当する。ここで、レンズ面LS2も偏心しているので、像IM2にも収差が発生する。像IM2での収差は、像IM1における収差にレンズ面LS2の偏心によって発生した収差が加わったものになる。像IM3での収差は、像IM2における収差にレンズ面LS3の偏心によって発生した収差が加わったものになる。   In addition, aberration occurs in the image IM1 with the decentering of the lens surface LS1. This image IM1 corresponds to an object point on the lens surface LS2. Here, since the lens surface LS2 is also decentered, aberration also occurs in the image IM2. The aberration in the image IM2 is obtained by adding the aberration generated by the decentering of the lens surface LS2 to the aberration in the image IM1. The aberration in the image IM3 is obtained by adding the aberration generated by the decentering of the lens surface LS3 to the aberration in the image IM2.

このように、レンズ面が偏心した状態では、レンズ面LS1、レンズ面LS2及びレンズ面LS3の各々で発生した収差が加算されながら、像がリレーされていく。   As described above, in the state where the lens surface is decentered, the images are relayed while adding aberrations generated on the lens surface LS1, the lens surface LS2, and the lens surface LS3.

(II)偏心自由度について説明する。偏心自由度は、偏心の種類を示すものである。偏心自由度には、大きく分けてシフトとチルトとがある。図2は偏心自由度を説明する図であって、(a)は球面における偏心自由度を示し、(b)、(c)は非球面における偏心自由度を示している。   (II) The eccentric degree of freedom will be described. The degree of eccentricity indicates the type of eccentricity. The degree of freedom in eccentricity is roughly divided into shift and tilt. FIG. 2 is a diagram for explaining the degree of freedom of eccentricity, in which (a) shows the degree of freedom of eccentricity on a spherical surface, and (b) and (c) show the degree of freedom of eccentricity on an aspherical surface.

図2(a)に示すように、球面における偏心は球心の位置で表すことができる。球面における偏心自由度は、幾何学的に、X方向のシフトとY方向のシフトのみである。   As shown in FIG. 2A, the eccentricity on the spherical surface can be expressed by the position of the spherical center. The degree of freedom of eccentricity on the spherical surface is geometrically only a shift in the X direction and a shift in the Y direction.

また、球面では、仮に空間上のある点を中心に球面がチルトしたとしても、チルトは、X方向のシフトやY方向のシフト及びZ方向の面間隔ズレが生じたと考えることができる。よって、球面における偏心自由度は、X方向のシフトとY方向のシフトのみと考えてよい。   In the case of a spherical surface, even if the spherical surface is tilted about a certain point in space, it can be considered that the tilt causes a shift in the X direction, a shift in the Y direction, and a gap in the inter-plane distance in the Z direction. Therefore, the degree of freedom of eccentricity on the spherical surface may be considered as only the shift in the X direction and the shift in the Y direction.

なお、面間隔のズレは製造時にも生じる。製造時の面間隔のズレは、例えば、1つのレンズでは肉厚の誤差、2つのレンズではレンズ間隔の誤差になる。製造誤差による面間隔のズレと、球面がチルトした時の面間隔のズレとは、現実的には区別できない。   In addition, the gap | interval of a surface space arises also at the time of manufacture. The deviation of the surface interval at the time of manufacture is, for example, an error in thickness for one lens and an error in lens interval for two lenses. In practice, it is not possible to distinguish the gap between the planes due to manufacturing errors and the gap between the planes when the spherical surface is tilted.

一方で、非球面は、図2(b)、(c)に示すように、非球面面頂と非球面軸を持っている。非球面軸は回転対称な軸である。非球面はこの非球面軸を有するため、非球面の場合は、偏心自由度として、X方向のシフトとY方向のシフトに加えて、A方向のチルトとB方向のチルトがある。X方向のシフトとY方向のシフトは、非球面面頂に関する偏心自由度である。また、A方向のチルトとB方向のチルトは、非球面軸に関する偏心自由度である。   On the other hand, as shown in FIGS. 2B and 2C, the aspheric surface has an aspheric surface top and an aspheric axis. The aspheric axis is a rotationally symmetric axis. Since an aspherical surface has this aspherical axis, in the case of an aspherical surface, there are a tilt in the A direction and a tilt in the B direction in addition to the shift in the X direction and the shift in the Y direction. The shift in the X direction and the shift in the Y direction are eccentric degrees of freedom with respect to the aspheric surface top. Further, the tilt in the A direction and the tilt in the B direction are degrees of freedom of eccentricity with respect to the aspherical axis.

このように、球面と非球面では、偏心自由度の数が異なる。よって、例えば、1つのレンズの第1面が球面で、第2面が非球面の場合、偏心自由度の数は最大で6になる。   Thus, the number of degrees of freedom of eccentricity differs between spherical and aspherical surfaces. Therefore, for example, when the first surface of one lens is a spherical surface and the second surface is an aspheric surface, the number of degrees of freedom of eccentricity is six at the maximum.

(III)計測系における座標について説明する。図3は計測系における座標と被検光学系の偏心を示す図であって、(a)は偏心をレンズ面で示した図、(b)は偏心を球心で示した図である。   (III) The coordinates in the measurement system will be described. 3A and 3B are diagrams showing the coordinates in the measurement system and the decentration of the optical system to be tested. FIG. 3A is a diagram showing the decentration with a lens surface, and FIG. 3B is a diagram showing the decentration with a spherical center.

計測系は、投光系と受光系とを有する。図3では、投光系をOx軸、Oy軸及びOz軸で表し、受光系をρx軸とρy軸とで表している。また、投光系の座標を物体高座標(Ox,Oy,Oz)で表し、受光系の座標を瞳座標(ρx,ρy)で表す。   The measurement system has a light projecting system and a light receiving system. In FIG. 3, the light projecting system is represented by the Ox axis, the Oy axis, and the Oz axis, and the light receiving system is represented by the ρx axis and the ρy axis. The coordinates of the light projecting system are represented by object height coordinates (Ox, Oy, Oz), and the coordinates of the light receiving system are represented by pupil coordinates (ρx, ρy).

図3(a)に示すように、被検光学系は、第1レンズ面LS1から第jレンズ面LSjまでのレンズ面から構成されている。ここでは、これらのレンズ面がOz軸に対してY方向にシフトしている状況を考える。また、レンズ面はいずれも球面とする。 As shown in FIG. 3 (a), the optical system to be measured is composed of a lens surface of the first lens surface LS 1 up to the j lens surface LS j. Here, a situation is considered in which these lens surfaces are shifted in the Y direction with respect to the Oz axis. The lens surfaces are all spherical.

図2(a)で説明したように、レンズ面が球面の場合、レンズ面の偏心は球心で表すことができる。そこで、図3(b)では、球心を用いてレンズ面のシフトを表している。図3(b)において、SC1、SC2、・・・、SCjは、各レンズ面の球心を表している。また、δ1、δ2、・・・、δjは、各レンズ面のY方向のシフト量を表している。 As described in FIG. 2A, when the lens surface is a spherical surface, the eccentricity of the lens surface can be represented by a spherical center. Therefore, in FIG. 3B, the lens surface shift is represented using a spherical center. In FIG. 3B, SC 1 , SC 2 ,..., SC j represent sphere centers of the lens surfaces. Further, δ 1 , δ 2 ,..., Δ j represent the amount of shift in the Y direction of each lens surface.

(IV)偏心したレンズ面を透過した後の波面について説明する。ここでは、数式を用いて説明する。   (IV) The wavefront after passing through the decentered lens surface will be described. Here, a description will be given using mathematical expressions.

図3(a)に示すように、投光系における物体高座標(Ox,Oy)から、被検光学系に対して光束LBが照射される。なお、光束LBはOxOy面から照射されている。よって、物体高座標は正確には(Ox,Oy,0)であるが、簡単のために(Ox,Oy)とする。   As shown in FIG. 3A, a light beam LB is irradiated on the optical system to be measured from the object height coordinates (Ox, Oy) in the light projecting system. The light beam LB is emitted from the OxOy surface. Therefore, the object height coordinate is (Ox, Oy, 0) to be precise, but is (Ox, Oy) for simplicity.

被検光学系を透過した光束LB’は受光系に入射する。なお、光束LBは、本来被検光学系に照射される光束の一部を示したものである。同様に、光束LB’は、本来受光系に入射する光束の一部を示したものである。   The light beam LB 'transmitted through the test optical system enters the light receiving system. The light beam LB indicates a part of the light beam originally irradiated on the optical system to be tested. Similarly, the light beam LB 'indicates a part of the light beam that is originally incident on the light receiving system.

受光系では、光束LB’に基づいて波面データが取得される。ここで、被検光学系ではレンズ面が偏心しているので、光束LB’の波面は偏心によって生じる波面収差を持つ。そこで、波面データを解析することで、偏心によって生じる波面収差を得ることができる。   In the light receiving system, wavefront data is acquired based on the light beam LB ′. Here, since the lens surface is decentered in the test optical system, the wavefront of the light beam LB 'has a wavefront aberration caused by the decentering. Therefore, by analyzing the wavefront data, it is possible to obtain wavefront aberration caused by decentration.

ここで、回転対称な光学系で生じる収差は、偏心量に依存しない項、偏心量の1乗に比例する項、偏心量の2乗に比例する項、偏心量の3乗に比例する項、偏心量の4乗に比例する項・・・というように、多項式を用いて展開することができる(参照:偏心の存在する光学系の3次の収差論、偏心光学系の3次の収差論、共に日本オプトメカトロニクス協会、Image field distribution model of wavefront aberration and models of distortion and field curvature [T. Matsuzawa: J.Opt.Soc.Am.A, 28, No. 2 (2011) 96-110])。   Here, the aberration generated in the rotationally symmetric optical system is a term that does not depend on the amount of eccentricity, a term that is proportional to the first power of the eccentricity amount, a term that is proportional to the square of the eccentricity amount, a term that is proportional to the third power of the eccentricity amount, A term proportional to the fourth power of the amount of decentering can be developed using a polynomial expression (see: third-order aberration theory of an optical system with decentration, third-order aberration theory of an eccentric optical system) Both, Japan Opto-Mechatronics Association, Image field distribution model of wavefront aberration and models of distortion and field curvature [T. Matsuzawa: J.Opt.Soc.Am.A, 28, No. 2 (2011) 96-110]).

ここでは、偏心量に依存する項だけを用いて、波面収差を展開する。この場合、波面収差Wは、例えば以下の式(1)で表すことができる。但し、ここでの波面収差Wは被検光学系に偏心がないときの波面に対する偏差として説明する。   Here, the wavefront aberration is developed using only the term depending on the amount of eccentricity. In this case, the wavefront aberration W can be expressed by, for example, the following formula (1). However, the wavefront aberration W here is described as a deviation from the wavefront when the optical system to be tested is not decentered.

W(Ox,Oy,ρx,ρy,Δ12,・・・,Δj)
1B11(Ox,Oy,ρx,ρy)
1 2B12(Ox,Oy,ρx,ρy)
2B21(Ox,Oy,ρx,ρy)
2 2B22(Ox,Oy,ρx,ρy)
+・・・
jBj1(Ox,Oy,ρx,ρy)
j 2Bj2(Ox,Oy,ρx,ρy) (1)
ここで、
Δjは第j面におけるOz軸に対する偏心量、
Bj1(Ox,Oy,ρx,ρy)は、第j面における偏心量の1乗に比例する偏心収差感度、
Bj2(Ox,Oy,ρx,ρy)は、第j面における偏心量の2乗に比例する偏心収差感度、
である。
W (Ox, Oy, ρx, ρy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= Δ 1 B 11 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ Δ 1 2 B 12 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ Δ 2 B 21 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ Δ 2 2 B 22 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ ...
+ Δ j B j1 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ Δ j 2 B j2 (Ox, Oy, ρx, ρy) (1)
here,
Δ j is the amount of eccentricity with respect to the Oz axis in the j-th plane,
B j1 (Ox, Oy, ρx, ρy) is the decentration aberration sensitivity proportional to the first power of the decentration amount on the j-th plane,
B j2 (Ox, Oy, ρx, ρy) is the decentration aberration sensitivity proportional to the square of the decentration amount on the j-th plane,
It is.

式(1)に示すように、多項式の各項は、偏心量と偏心収差感度の積で表される。なお、式(1)では、偏心量をY方向のシフト量に限定していない。よって、一般的な偏心量という意味で、δではなくΔで偏心量を表している。   As shown in the equation (1), each term of the polynomial is represented by the product of the amount of decentration and the decentration aberration sensitivity. In equation (1), the amount of eccentricity is not limited to the amount of shift in the Y direction. Therefore, in terms of a general amount of eccentricity, the amount of eccentricity is represented by Δ instead of δ.

また、式(1)では、収差論に基づいて波面収差Wを展開しているが、展開は偏心量の2乗に比例する項(Δ2に比例する項)までになっている。一般的に製造誤差で生じる偏心量は小さいため、偏心量の3乗以上に比例する項については、各項における収差量は微小と考えられるので、無視することができる。そのため、式(1)には、偏心量の3乗以上に比例する項は含まれていない。 Further, in the expression (1), the wavefront aberration W is developed based on the aberration theory, but the expansion is up to a term proportional to the square of the eccentricity (a term proportional to Δ 2 ). In general, since the amount of eccentricity caused by a manufacturing error is small, a term that is proportional to the third power or more of the amount of eccentricity can be ignored because the amount of aberration in each term is considered minute. Therefore, the expression (1) does not include a term proportional to the third power of the eccentricity.

ここで、式(1)の右辺の各項を「収差成分」という。また、偏心量Δが乗じられている項を「偏心収差成分」という。式(1)の右辺の各項には偏心量Δが乗じられている。よって、式(1)の右辺の各項は、全て偏心収差成分である。   Here, each term on the right side of Equation (1) is referred to as an “aberration component”. A term multiplied by the amount of eccentricity Δ is referred to as “decentration aberration component”. Each term on the right side of Equation (1) is multiplied by an eccentricity amount Δ. Therefore, all the terms on the right side of Equation (1) are decentration aberration components.

式(1)の各項の説明を表1に示す。

Figure 0006072317
Table 1 shows the explanation of each term in the formula (1).
Figure 0006072317

表1に示すように、式(1)における偏心収差成分は、偏心量の1乗に比例する偏心収差成分(Δに比例する項)と、偏心量の2乗に比例する偏心収差成分(Δ2に比例する項)と、からなる。また、Bj1(Ox,Oy,ρx,ρy)は第j面における偏心量の1乗に比例する偏心収差感度、Bj2(Ox,Oy,ρx,ρy)は第j面における偏心量の2乗に比例する偏心収差感度である。 As shown in Table 1, the decentration aberration component in the expression (1) includes an eccentric aberration component proportional to the first power of the decentering amount (a term proportional to Δ) and an eccentric aberration component proportional to the square of the decentering amount (Δ 2 )). Further, B j1 (Ox, Oy, ρx, ρy) is the decentration aberration sensitivity proportional to the first power of the decentering amount on the j-th surface, and B j2 (Ox, Oy, ρx, ρy) is 2 of the decentering amount on the j-th surface. The decentration aberration sensitivity proportional to the power.

以上のように、波面データを解析することで波面収差が得られる。そして、波面収差は収差成分の多項式で展開することができる。   As described above, wavefront aberration can be obtained by analyzing wavefront data. The wavefront aberration can be developed by a polynomial of aberration components.

更に、各収差成分における偏心収差感度も、収差論に基づいて多項式で展開できる。例えば、ゼルニケ多項式を用いて展開すると、偏心収差感度Bjl(Ox,Oy,ρx,ρy)は、以下の式(2)で表される。 Furthermore, the decentration aberration sensitivity in each aberration component can be developed by a polynomial based on the aberration theory. For example, when developed with Zernike polynomials, decentering aberration sensitivity B jl (Ox, Oy, ρx , ρy) is expressed by the following equation (2).

Bjl(Ox,Oy,ρx,ρy)
=1・B1jl(Ox,Oy)
+ρx・B2jl(Ox,Oy)
+ρy・B3jl(Ox,Oy)
+{2(ρx2+ρy2)-1}・B4jl(Ox,Oy)
+{ρx2-ρy2}・B5jl(Ox,Oy)
+2ρxρy・B6jl(Ox,Oy)
+{3(ρx2+ρy2)ρx-2ρx}・B7jl(Ox,Oy)
+{3(ρx2+ρy2)ρy-2ρy}・B8jl(Ox,Oy)
+{6(ρx2+ρy2)2-6(ρx2+ρy2)+1}・B9jl(Ox,Oy)
+・・・ (2)
ここで、
B1jl(Ox,Oy)〜B9jl(Ox,Oy)は偏心収差感度、
である。
B jl (Ox, Oy, ρx , ρy)
= 1 ・ B 1jl (Ox, Oy)
+ ρx ・ B 2jl (Ox, Oy)
+ ρy ・ B 3jl (Ox, Oy)
+ {2 (ρx 2 + ρy 2 ) -1} B 4jl (Ox, Oy)
+ {ρx 2 -ρy 2 } ・ B 5jl (Ox, Oy)
+ 2ρxρy ・ B 6jl (Ox, Oy)
+ {3 (ρx 2 + ρy 2 ) ρx-2ρx} ・ B 7jl (Ox, Oy)
+ {3 (ρx 2 + ρy 2 ) ρy-2ρy} B 8jl (Ox, Oy)
+ {6 (ρx 2 + ρy 2 ) 2 -6 (ρx 2 + ρy 2 ) +1} ・ B 9jl (Ox, Oy)
+ ... (2)
here,
B 1jl (Ox, Oy) to B 9jl (Ox, Oy) are decentration aberration sensitivity,
It is.

なお、偏心収差感度をBzjl(Ox,Oy)で表すと、Bzjl(Ox,Oy)は、ゼルニケ項の第Z項が乗じられた項の偏心収差感度であって、第j面における偏心量の1乗に比例する偏心収差感度である。 Incidentally, to represent the decentering aberration sensitivity B zjl (Ox, Oy), B zjl (Ox, Oy) is a decentering aberration sensitivity of terms first Z term of Zernike term is multiplied by the eccentric in the j surface This is the decentration aberration sensitivity proportional to the first power of the quantity.

ゼルニケ項の各項、各項を表す関数及び収差の対応関係を表2に示す。表2では、ゼルニケ項の第1項から第9項について、これらの対応関係を示している。

Figure 0006072317
Table 2 shows the relationship between each term of the Zernike term, the function representing each term, and the aberration. Table 2 shows the correspondence between the first to ninth terms of the Zernike term.
Figure 0006072317

ゼルニケ項の各項は、瞳座標ρxとρyで表される。ここで、ρxにおける次数とρyにおける次数によって決まる次数を、瞳座標の最大次数とする。この最大次数が偶数次であれば、その項の関数の次数は偶数次である。最大次数が奇数次であれば、その項の関数の次数は奇数次である。例えば、ゼルニケ項の第2項では、瞳座標はρxなので、ゼルニケ項の第2項における瞳座標の最大次数は1次で奇数次数になる。よって、ゼルニケ項の第2項を表す関数は、瞳座標の最大次数が1次で奇数次数の関数ということになる。   Each term of the Zernike term is represented by pupil coordinates ρx and ρy. Here, the order determined by the order at ρx and the order at ρy is the maximum order of the pupil coordinates. If this maximum order is an even order, the order of the function of that term is an even order. If the maximum order is an odd order, the order of the function of the term is an odd order. For example, in the second term of the Zernike term, since the pupil coordinates are ρx, the maximum degree of the pupil coordinates in the second term of the Zernike term is the first order and the odd order. Therefore, the function representing the second term of the Zernike term is a function of which the maximum degree of the pupil coordinates is the first order and the odd order.

また、ゼルニケ項の第6項では、瞳座標はρxρyなので、ゼルニケ項の第6項における瞳座標の最大次数は2次で偶数次数になる。よって、ゼルニケ項の第6項を表す関数は、瞳座標の最大次数が2次で偶数次数の関数ということになる。   In the sixth term of the Zernike term, since the pupil coordinates are ρxρy, the maximum degree of the pupil coordinates in the sixth term of the Zernike term is second order and even order. Therefore, the function representing the sixth term of the Zernike term is a function in which the maximum degree of pupil coordinates is second order and even order.

第1項から第9項についてまとめた結果を表3に示す。

Figure 0006072317
Table 3 shows a summary of the first to ninth terms.
Figure 0006072317

また、式(2)の第2項は、B2jl(Ox,Oy)にρxが乗じられた項である。よって、式(2)の第2項は、B2jl(Ox,Oy)に瞳座標が奇数次数の関数が乗じられた項ということになる。 The second term of Equation (2) is a term obtained by multiplying B 2jl (Ox, Oy) by ρx. Therefore, the second term of Equation (2) is a term obtained by multiplying B 2jl (Ox, Oy) by a function having an odd-order pupil coordinate.

また、式(2)の第6項は、B6jl(Ox,Oy)にρxρyが乗じられた項である。よって、式(2)の第6項は、B6jl(Ox,Oy)に瞳座標が偶数次数の関数が乗じられた項ということになる。 The sixth term of Equation (2) is a term obtained by multiplying B 6jl (Ox, Oy) by ρxρy. Therefore, the sixth term of Equation (2) is a term obtained by multiplying B 6jl (Ox, Oy) by a function having an even-order pupil coordinate.

式(2)の各項の説明を表4に示す。

Figure 0006072317
Table 4 shows an explanation of each term in the formula (2).
Figure 0006072317

このように、偏心収差感度Bjl(Ox,Oy,ρx,ρy)をゼルニケ多項式で展開した場合、多項式の各項は、瞳座標が奇数次数の関数が乗じられた項と、瞳座標が偶数次数の関数が乗じられた項と、に分かれる。 Thus, decentering aberration sensitivity B jl (Ox, Oy, ρx , ρy) when deployed with Zernike polynomials, each term of the polynomial, the term pupil coordinate is multiplied by the odd order function, the pupil coordinate is an even number It is divided into a term multiplied by a function of order.

更に、偏心収差感度Bzjl(Ox,Oy)も、多項式で展開することができる。ただし、瞳座標が奇数次数の関数が乗じられた項と瞳座標が偶数次数の関数が乗じられた項とで、展開式が異なる。 Further, the decentration aberration sensitivity B zjl (Ox, Oy) can also be developed by a polynomial expression. However, the expansion formula differs between a term multiplied by a function of odd-order pupil coordinates and a term multiplied by a function of even-order pupil coordinates.

偏心収差感度Bzjl(Ox,Oy)における添え字のlがl=1の場合とl=2の場合とに分けて説明する。 The description will be made separately for the case where the subscript l in the decentering aberration sensitivity B zjl (Ox, Oy) is l = 1 and l = 2.

l=1の場合、偏心収差感度Bzj1(Ox,Oy)は、ゼルニケ項の第Z項が乗じられた項の偏心収差感度であって、第j面における偏心量の1乗に比例する偏心収差感度を表している。 When l = 1, the decentration aberration sensitivity B zj1 (Ox, Oy) is the decentration aberration sensitivity of the term multiplied by the Z term of the Zernike term, and is decentered in proportion to the first power of the decentration amount on the j th surface. It represents the aberration sensitivity.

瞳座標が奇数次数の関数が乗じられた項の偏心収差感度Bzj1(Ox,Oy)について説明する。この偏心収差感度Bzj1(Ox,Oy)は、ゼルニケ項の第2項、第3項、第7項、第8項・・・(以下、「ゼルニケ項の第2項等」という)が乗じられた項の偏心収差感度である。この偏心収差感度Bzj1(Ox,Oy)(z=2,3,7,8・・・)は、以下の式(3)で表される。
Bzj1(Ox,Oy)=Czj100+Czj120Ox2+Czj111OxOy+Czj102Oy2+・・・ (3)
Decentration aberration sensitivity B zj1 (Ox, Oy) of a term whose pupil coordinates are multiplied by an odd-order function will be described. This decentering aberration sensitivity B zj1 (Ox, Oy) is multiplied by the second term, the third term, the seventh term, the eighth term, etc. (hereinafter referred to as “the second term of the Zernike term, etc.”) of the Zernike term. The decentration aberration sensitivity of the given term. This decentering aberration sensitivity B zj1 (Ox, Oy) (z = 2, 3, 7, 8,...) Is expressed by the following equation (3).
B zj1 (Ox, Oy) = C zj100 + C zj120 Ox 2 + C zj111 OxOy + C zj102 Oy 2 + (3)

式(3)に示すように、偏心量の1乗に比例する偏心収差感度では、ゼルニケ項の第2項等が乗じられた項の偏心収差感度Bzj1(Ox,Oy)は、物体高座標に対して偶関数になっている。 As shown in Equation (3), the decentration aberration sensitivity B zj1 (Ox, Oy) of the term multiplied by the second term of the Zernike term, etc. Is an even function.

瞳座標が偶数次数の関数が乗じられた項の偏心収差感度Bzj1(Ox,Oy)について説明する。この偏心収差感度Bzj1(Ox,Oy)は、ゼルニケ項の第1項、第4項、第5項、第6項、第9項・・・(「ゼルニケ項の第4項等」という)が乗じられた項の偏心収差感度である。この偏心収差感度Bzj1(Ox,Oy)(z=1,4,5,6,9・・・)は、以下の式(4)で表される。
Bzj1(Ox,Oy)=Czj110Ox+Czj101Oy+Czj130Ox3+Czj121Ox2Oy
+Czj112OxOy2+Czj103Oy3+・・・ (4)
Decentration aberration sensitivity B zj1 (Ox, Oy) of a term whose pupil coordinates are multiplied by an even-order function will be described. This decentration aberration sensitivity B zj1 (Ox, Oy) is the first term, the fourth term, the fifth term, the sixth term, the ninth term, etc. of the Zernike term (referred to as “the fourth term of the Zernike term, etc.”). Is the decentration aberration sensitivity of the term multiplied by. This decentering aberration sensitivity B zj1 (Ox, Oy) (z = 1, 4, 5, 6, 9...) Is expressed by the following equation (4).
B zj1 (Ox, Oy) = C zj110 Ox + C zj101 Oy + C zj130 Ox 3 + C zj121 Ox 2 Oy
+ C zj112 OxOy 2 + C zj103 Oy 3 + ... (4)

式(4)に示すように、偏心量の1乗に比例する偏心収差感度では、ゼルニケ項の第4項等が乗じられた項の偏心収差感度Bzj1(Ox,Oy)は、物体高座標に対して奇関数になっている。 As shown in Equation (4), in the decentration aberration sensitivity proportional to the first power of the decentering amount, the decentration aberration sensitivity B zj1 (Ox, Oy) of the term multiplied by the fourth term of the Zernike term is the object high coordinate. Is an odd function.

l=2の場合、偏心収差感度Bzj2(Ox,Oy)は、ゼルニケ項の第Z項が乗じられた項の偏心収差感度であって、第j面における偏心量の2乗に比例する偏心収差感度を表している。 When l = 2, the decentration aberration sensitivity B zj2 (Ox, Oy) is the decentration aberration sensitivity of the term multiplied by the Z term of the Zernike term, and is decentered in proportion to the square of the decentration amount on the j th surface. It represents the aberration sensitivity.

瞳座標が奇数次数の関数が乗じられた項の偏心収差感度Bzj1(Ox,Oy)について説明する。この偏心収差感度Bzj2(Ox,Oy)は、ゼルニケ項の第2項等が乗じられた項の偏心収差感度である。この偏心収差感度Bzj2(Ox,Oy)(z=2,3,7,8・・・)は、以下の式(5)で表される。
Bzj2(Ox,Oy)=Czj210Ox+Czj201Oy+Czj230Ox3+Czj221Ox2Oy
+Czj212OxOy2+Czj203Oy3+・・・ (5)
Decentration aberration sensitivity B zj1 (Ox, Oy) of a term whose pupil coordinates are multiplied by an odd-order function will be described. The decentration aberration sensitivity B zj2 (Ox, Oy) is the decentration aberration sensitivity of a term multiplied by the second term of the Zernike term. The decentration aberration sensitivity B zj2 (Ox, Oy) (z = 2, 3, 7, 8,...) Is expressed by the following equation (5).
B zj2 (Ox, Oy) = C zj210 Ox + C zj201 Oy + C zj230 Ox 3 + C zj221 Ox 2 Oy
+ C zj212 OxOy 2 + C zj203 Oy 3 + ... (5)

式(5)に示すように、偏心量の2乗に比例する偏心収差感度では、ゼルニケ項の第2項等が乗じられた項の偏心収差感度Bzj2(Ox,Oy)は、物体高座標に対して奇関数になっている。 As shown in Equation (5), in the decentration aberration sensitivity proportional to the square of the decentering amount, the decentration aberration sensitivity B zj2 (Ox, Oy) of the term multiplied by the second term of the Zernike term is the object high coordinate. Is an odd function.

瞳座標が偶数次数の関数が乗じられた項の偏心収差感度Bzj1(Ox,Oy)について説明する。この偏心収差感度Bzj2(Ox,Oy)は、ゼルニケ項の第4項等が乗じられた項の偏心収差感度である。この偏心収差感度Bzj2(Ox,Oy)(z=1,4,5,6,9・・・)は、以下の式(6)で表される。
Bzj2(Ox,Oy)=Czj200+Czj220Ox2+Czj211OxOy+Czj202Oy2+・・・ (6)
Decentration aberration sensitivity B zj1 (Ox, Oy) of a term whose pupil coordinates are multiplied by an even-order function will be described. The decentration aberration sensitivity B zj2 (Ox, Oy) is the decentration aberration sensitivity of a term multiplied by the fourth term of the Zernike term. This decentering aberration sensitivity B zj2 (Ox, Oy) (z = 1, 4, 5, 6, 9...) Is expressed by the following equation (6).
B zj2 (Ox, Oy) = C zj200 + C zj220 Ox 2 + C zj211 OxOy + C zj202 Oy 2 + (6)

式(6)に示すように、偏心量の2乗に比例する偏心収差感度では、ゼルニケ項の第4項等が乗じられた項の偏心収差感度Bzj2(Ox,Oy)は、物体高座標に対して偶関数になっている。 As shown in equation (6), in the decentration aberration sensitivity proportional to the square of the decentering amount, the decentration aberration sensitivity B zj2 (Ox, Oy) of the term multiplied by the fourth term of the Zernike term is the object high coordinate. Is an even function.

なお、式(3)〜(6)におけるCは物体高座標、瞳座標及び偏心量に依存しない定数である。また、Cにおける添え字は、左側から順に、ゼルニケ項の第Z項、第j面、lの値、物体高座標Oxにおける次数、物体高座標Oyにおける次数を表している。   In Expressions (3) to (6), C is a constant that does not depend on the object height coordinates, pupil coordinates, and eccentricity. The subscripts in C indicate the Z-th term of the Zernike term, the j-th surface, the value of l, the order at the object height coordinate Ox, and the order at the object height coordinate Oy in order from the left side.

このように、偏心収差感度Bzjl(Ox,Oy)は、条件によって、物体高座標に対して奇関数になる場合と、物体高座標に対して偶関数になる場合とに分かれる。 As described above, the decentration aberration sensitivity B zjl (Ox, Oy) is divided into an odd function for the object height coordinate and an even function for the object height coordinate, depending on conditions.

以上のように、被検光学系においてレンズ面が偏心することで、収差が発生する。発生した収差は、波面収差となって現れる。このように、レンズ面の偏心と収差とは密接に関連している。そして、波面収差は、偏心量と偏心収差感度で表される。そこで、波面収差と偏心収差感度から、偏心量を求めることができる。   As described above, aberration occurs due to the decentering of the lens surface in the test optical system. The generated aberration appears as wavefront aberration. Thus, the decentering of the lens surface and the aberration are closely related. The wavefront aberration is expressed by the amount of decentration and the decentration aberration sensitivity. Therefore, the amount of decentration can be obtained from the wavefront aberration and the decentration aberration sensitivity.

本実施形態の偏心量計測方法(以下、「本実施形態の計測方法」という)について説明する。   The eccentricity measuring method of the present embodiment (hereinafter referred to as “the measuring method of the present embodiment”) will be described.

本実施形態の偏心量計測方法は、計測軸上に配置された被検光学系に光束を照射して、偏心量を計測する方法であって、被検光学系から出射した光束に基づいて波面データを取得する取得工程と、波面データから所定の収差成分を抽出する第1の抽出工程と、所定の収差成分から第1の収差成分を抽出する第2の抽出工程と、第1の収差成分、偏心収差感度及び偏心量についての連立1次方程式を解析する解析工程と、を備え、所定の収差成分は、偏心によって生じる収差成分が含まれる収差成分であり、第1の収差成分は、所定の収差成分のうちの偏心量の1乗に比例する収差成分であり、偏心収差感度は、偏心量の1乗に比例する収差感度であることを特徴とする。   The decentering amount measuring method of this embodiment is a method for measuring the amount of decentering by irradiating a test optical system arranged on a measurement axis with a light beam, and based on the light beam emitted from the test optical system. An acquisition step of acquiring data, a first extraction step of extracting a predetermined aberration component from the wavefront data, a second extraction step of extracting the first aberration component from the predetermined aberration component, and a first aberration component An analysis step of analyzing simultaneous linear equations for decentration aberration sensitivity and decentering amount, wherein the predetermined aberration component is an aberration component including an aberration component caused by decentration, and the first aberration component is predetermined Among the aberration components, the aberration component is proportional to the first power of the decentering amount, and the decentering aberration sensitivity is an aberration sensitivity proportional to the first power of the decentering amount.

本実施形態の計測方法のフローチャートを図4に示す。本実施形態の計測方法は、計測軸上に配置された被検光学系に光束を照射して、偏心量を計測する方法である。そのために、本実施形態の計測方法は、ステップS100、ステップS200、ステップS300及びステップS400を有する。   A flowchart of the measurement method of this embodiment is shown in FIG. The measurement method of this embodiment is a method of measuring the amount of eccentricity by irradiating a test optical system arranged on a measurement axis with a light beam. For this purpose, the measurement method of the present embodiment includes step S100, step S200, step S300, and step S400.

ステップS100は取得工程である。上述のように、被検光学系には光束が照射される。被検光学系に照射された光束は被検光学系を通過して、被検光学系から出射する。ステップS100では、被検光学系から出射した光束に基づいて、波面データWFDを取得する。   Step S100 is an acquisition process. As described above, the test optical system is irradiated with the light beam. The light beam applied to the test optical system passes through the test optical system and exits from the test optical system. In step S100, wavefront data WFD is acquired based on the light beam emitted from the test optical system.

ステップS200は第1の抽出工程である。第1の抽出工程では、波面データWFDから所定の収差成分を抽出する。この所定の収差成分は、偏心によって生じる収差成分が含まれる収差成分である。   Step S200 is a first extraction step. In the first extraction step, a predetermined aberration component is extracted from the wavefront data WFD. This predetermined aberration component is an aberration component including an aberration component caused by decentration.

被検光学系においてレンズ面が偏心した状態(以下、「偏心状態」という)では、被検光学系から出射した光束の波面には、偏心によって生じる波面収差が含まれている。波面データWFDは波面収差そのものを示すデータではないが、波面収差の情報を含んでいる。   In a state where the lens surface is decentered in the test optical system (hereinafter referred to as “decentered state”), the wavefront of the light beam emitted from the test optical system includes wavefront aberration caused by the decentering. The wavefront data WFD is not data indicating the wavefront aberration itself, but includes information on the wavefront aberration.

波面収差は、様々な種類の収差の総和である。ステップS200では、波面データWFDを解析することで、各収差における収差量を求めることができる。この解析では、多項式を用いる。多項式としては、例えば、ゼルニケ多項式がある。   Wavefront aberration is the sum of various types of aberrations. In step S200, the amount of aberration in each aberration can be obtained by analyzing the wavefront data WFD. In this analysis, a polynomial is used. An example of the polynomial is a Zernike polynomial.

ゼルニケ多項式を用いて波面収差Wを展開すると、波面収差Wは以下の式(7)で表される。なお、ここでは、ゼルニケ項の第9項までを使って波面収差を展開する。   When the wavefront aberration W is developed using the Zernike polynomial, the wavefront aberration W is expressed by the following equation (7). Here, the wavefront aberration is developed using up to the ninth term of the Zernike term.

W(Ox,Oy,ρx,ρy,Δ12,・・・,Δj)
=1・W1(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)
+ρx・W2(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)
+ρy・W3(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)
+{2(ρx2+ρy2)-1}・W4(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)
+(ρx2-ρy2)・W5(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)
+2ρxρy・W6(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)
+{3(ρx2+ρy2)ρx-2ρx}・W7(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)
+{3(ρx2+ρy2)ρy-2ρy}・W8(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)
+{6(ρx2+ρy2)2-6(ρx2+ρy2)+1}・W9(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)
=f1(ρx,ρy)・W1(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)
+f2(ρx,ρy)・W2(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)
+f3(ρx,ρy)・W3(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)
+f4(ρx,ρy)・W4(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)
+f5(ρx,ρy)・W5(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)
+f6(ρx,ρy)・W6(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)
+f7(ρx,ρy)・W7(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)
+f8(ρx,ρy)・W8(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)
+f9(ρx,ρy)・W9(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj) (7)
ここで、
1〜W9は収差成分、
f1(ρx,ρy)〜f9(ρx,ρy)はゼルニケ項を表す関数、
である。
W (Ox, Oy, ρx, ρy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= 1 ・ W 1 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
+ ρx ・ W 2 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
+ ρy · W 3 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
+ {2 (ρx 2 + ρy 2 ) -1} · W 4 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
+ (ρx 2 -ρy 2 ) ・ W 5 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
+ 2ρxρy · W 6 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
+ {3 (ρx 2 + ρy 2 ) ρx-2ρx} · W 7 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
+ {3 (ρx 2 + ρy 2 ) ρy-2ρy} · W 8 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
+ {6 (ρx 2 + ρy 2 ) 2 -6 (ρx 2 + ρy 2 ) +1} · W 9 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= f 1 (ρx, ρy) ・ W 1 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
+ f 2 (ρx, ρy) ・ W 2 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
+ f 3 (ρx, ρy) ・ W 3 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
+ f 4 (ρx, ρy) ・ W 4 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
+ f 5 (ρx, ρy) ・ W 5 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
+ f 6 (ρx, ρy) ・ W 6 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
+ f 7 (ρx, ρy) ・ W 7 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
+ f 8 (ρx, ρy) ・ W 8 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
+ f 9 (ρx, ρy) ・ W 9 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j ) (7)
here,
W 1 to W 9 are aberration components,
f 1 (ρx, ρy) to f 9 (ρx, ρy) are functions representing Zernike terms,
It is.

ここで、波面データWFDを解析して得た波面収差Wは既知である。そこで、式(7)においてW1〜W9を変化させて、波面収差Wと波面収差Wとの差が最も小さくなるW1〜W9をの組み合わせを求める。 Here, the wavefront aberration W M obtained by analyzing the wavefront data WFD is known. Therefore, by changing W 1 to W 9 in Equation (7), a combination of W 1 to W 9 that minimizes the difference between the wavefront aberration W and the wavefront aberration W M is obtained.

一方、上述のように、波面収差Wは式(1)で表すことができる。式(1)を、再度、以下に示す。
W(Ox,Oy,ρx,ρy,Δ12,・・・,Δj)
1B11(Ox,Oy,ρx,ρy)
1 2B12(Ox,Oy,ρx,ρy)
2B21(Ox,Oy,ρx,ρy)
2 2B22(Ox,Oy,ρx,ρy)
+・・・
jBj1(Ox,Oy,ρx,ρy)
j 2Bj2(Ox,Oy,ρx,ρy) (1)
On the other hand, as described above, the wavefront aberration W can be expressed by Expression (1). Equation (1) is again shown below.
W (Ox, Oy, ρx, ρy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= Δ 1 B 11 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ Δ 1 2 B 12 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ Δ 2 B 21 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ Δ 2 2 B 22 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ ...
+ Δ j B j1 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ Δ j 2 B j2 (Ox, Oy, ρx, ρy) (1)

また、偏心収差感度Bjl(Ox,Oy,ρx,ρy)は、式(2’)に示すように展開できる。なお、式(2’)では、ゼルニケ項をf(ρx,ρy)で表している。また、ゼルニケ項の第5項〜第8項、及び第10項以上について記載を省略している。 Further, the eccentric aberration sensitivity B jl (Ox, Oy, ρx , ρy) can be expanded as shown in Equation (2 '). In Equation (2 ′), the Zernike term is represented by f z (ρx, ρy). In addition, description is omitted for the fifth to eighth terms and the tenth term or more of the Zernike term.

Bjl(Ox,Oy,ρx,ρy)
=f1(ρx,ρy)・B1jl(Ox,Oy)+f2(ρx,ρy)・B2jl(Ox,Oy)+f3(ρx,ρy)・B3jl(Ox,Oy)
+f4(ρx,ρy)・B4jl(Ox,Oy)+・・・+f9(ρx,ρy)・B9jl(Ox,Oy) (2’)
B jl (Ox, Oy, ρx , ρy)
= f 1 (ρx, ρy) ・ B 1jl (Ox, Oy) + f 2 (ρx, ρy) ・ B 2jl (Ox, Oy) + f 3 (ρx, ρy) ・ B 3jl (Ox, Oy)
+ f 4 (ρx, ρy) ・ B 4jl (Ox, Oy) + ・ ・ ・ + f 9 (ρx, ρy) ・ B 9jl (Ox, Oy) (2 ')

式(2’)を式(1)に代入すると、以下の式(1−1)が得られる。
W(Ox,Oy,ρx,ρy,Δ12,・・・,Δj)
1{f1(ρx,ρy)・B111(Ox,Oy)+f2(ρx,ρy)・B211(Ox,Oy)+f3(ρx,ρy)・B311(Ox,Oy)
+f4(ρx,ρy)・B411(Ox,Oy)+・・・+f9(ρx,ρy)・B911(Ox,Oy)}
1 2{f1(ρx,ρy)・B112(Ox,Oy)+f2(ρx,ρy)・B212(Ox,Oy)+f3(ρx,ρy)・B312(Ox,Oy)
+f4(ρx,ρy)・B412(Ox,Oy)+・・・+f9(ρx,ρy)・B912(Ox,Oy)}
2{f1(ρx,ρy)・B121(Ox,Oy)+f2(ρx,ρy)・B221(Ox,Oy)+f3(ρx,ρy)・B321(Ox,Oy)
+f4(ρx,ρy)・B421(Ox,Oy)+・・・+f9(ρx,ρy)・B921(Ox,Oy)}
2 2{f1(ρx,ρy)・B122(Ox,Oy)+f2(ρx,ρy)・B222(Ox,Oy)+f3(ρx,ρy)・B322(Ox,Oy)
+f4(ρx,ρy)・B422(Ox,Oy)+・・・+f9(ρx,ρy)・B922(Ox,Oy)}
+・・・
j{f1(ρx,ρy)・B1j1(Ox,Oy)+f2(ρx,ρy)・B2j1(Ox,Oy)+f3(ρx,ρy)・B3j1(Ox,Oy)
+f4(ρx,ρy)・B4j1(Ox,Oy)+・・・+f9(ρx,ρy)・B9j1(Ox,Oy)}
j 2{f1(ρx,ρy)・B1j2(Ox,Oy)+f2(ρx,ρy)・B2j2(Ox,Oy)+f3(ρx,ρy)・B3j2(Ox,Oy)
+f4(ρx,ρy)・B4j2(Ox,Oy)+・・・+f9(ρx,ρy)・B9j2(Ox,Oy)}
(1−1)
When Expression (2 ′) is substituted into Expression (1), the following Expression (1-1) is obtained.
W (Ox, Oy, ρx, ρy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= Δ 1 (f 1 (ρx, ρy) ・ B 111 (Ox, Oy) + f 2 (ρx, ρy) ・ B 211 (Ox, Oy) + f 3 (ρx, ρy) ・ B 311 (Ox, Oy )
+ f 4 (ρx, ρy) ・ B 411 (Ox, Oy) + ・ ・ ・ + f 9 (ρx, ρy) ・ B 911 (Ox, Oy)}
+ Δ 1 2 (f 1 (ρx, ρy) ・ B 112 (Ox, Oy) + f 2 (ρx, ρy) ・ B 212 (Ox, Oy) + f 3 (ρx, ρy) ・ B 312 (Ox, Oy)
+ f 4 (ρx, ρy) ・ B 412 (Ox, Oy) + ・ ・ ・ + f 9 (ρx, ρy) ・ B 912 (Ox, Oy)}
+ Δ 2 (f 1 (ρx, ρy) ・ B 121 (Ox, Oy) + f 2 (ρx, ρy) ・ B 221 (Ox, Oy) + f 3 (ρx, ρy) ・ B 321 (Ox, Oy )
+ f 4 (ρx, ρy) ・ B 421 (Ox, Oy) + ・ ・ ・ + f 9 (ρx, ρy) ・ B 921 (Ox, Oy)}
+ Δ 2 2 (f 1 (ρx, ρy) ・ B 122 (Ox, Oy) + f 2 (ρx, ρy) ・ B 222 (Ox, Oy) + f 3 (ρx, ρy) ・ B 322 (Ox, Oy)
+ f 4 (ρx, ρy) ・ B 422 (Ox, Oy) + ・ ・ ・ + f 9 (ρx, ρy) ・ B 922 (Ox, Oy)}
+ ...
+ Δ j (f 1 (ρx, ρy) ・ B 1j1 (Ox, Oy) + f 2 (ρx, ρy) ・ B 2j1 (Ox, Oy) + f 3 (ρx, ρy) ・ B 3j1 (Ox, Oy )
+ f 4 (ρx, ρy) ・ B 4j1 (Ox, Oy) + ・ ・ ・ + f 9 (ρx, ρy) ・ B 9j1 (Ox, Oy)}
+ Δ j 2 (f 1 (ρx, ρy) ・ B 1j2 (Ox, Oy) + f 2 (ρx, ρy) ・ B 2j2 (Ox, Oy) + f 3 (ρx, ρy) ・ B 3j2 (Ox, Oy)
+ f 4 (ρx, ρy) ・ B 4j2 (Ox, Oy) + ・ ・ ・ + f 9 (ρx, ρy) ・ B 9j2 (Ox, Oy)}
(1-1)

式(1−1)において、fの添え字とBの添え字の1番目は、共にゼルニケ項の番号を表している。そこで、ゼルニケ項の番号ごとにまとめると式(1−2)が得られる。
W(Ox,Oy,ρx,ρy,Δ12,・・・,Δj)
=f1(ρx,ρy)・[{Δ1B111(Ox,Oy)+Δ2B121(Ox,Oy)+・・・+ΔjB1j1(Ox,Oy)}
+{Δ1 2B112(Ox,Oy)+Δ2 2B122(Ox,Oy)+・・・+Δj 2B1j2(Ox,Oy)}]
+f2(ρx,ρy)・[{Δ1B211(Ox,Oy)+Δ2B221(Ox,Oy)+・・・+ΔjB2j1(Ox,Oy)}
+{Δ1 2B212(Ox,Oy)+Δ2 2B222(Ox,Oy)+・・・+Δj 2B2j2(Ox,Oy)}]
+f3(ρx,ρy)・[{Δ1B311(Ox,Oy)+Δ2B321(Ox,Oy)+・・・+ΔjB3j1(Ox,Oy)}
+{Δ1 2B312(Ox,Oy)+Δ2 2B322(Ox,Oy)+・・・+Δj 2B3j2(Ox,Oy)}]
+f4(ρx,ρy)・[{Δ1B411(Ox,Oy)+Δ2B421(Ox,Oy)+・・・+ΔjB4j1(Ox,Oy)}
+{Δ1 2B412(Ox,Oy)+Δ2 2B422(Ox,Oy)+・・・+Δj 2B4j2(Ox,Oy)}]
+・・・
+f9(ρx,ρy)・[{Δ1B911(Ox,Oy)+Δ2B921(Ox,Oy)+・・・+ΔjB9j1(Ox,Oy)}
+{Δ1 2B912(Ox,Oy)+Δ2 2B921(Ox,Oy)+・・・+Δj 2B9j2(Ox,Oy)}]
(1−2)
In Expression (1-1), the first of the subscript “f” and the subscript “B” both represents the Zernike term number. Therefore, when the Zernike terms are numbered together, equation (1-2) is obtained.
W (Ox, Oy, ρx, ρy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= f 1 (ρx, ρy) ・ [{Δ 1 B 111 (Ox, Oy) + Δ 2 B 121 (Ox, Oy) + ・ ・ ・ + Δ j B 1j1 (Ox, Oy)}
+ {Δ 1 2 B 112 (Ox, Oy) + Δ 2 2 B 122 (Ox, Oy) + ・ ・ ・ + Δ j 2 B 1j2 (Ox, Oy)}]
+ f 2 (ρx, ρy) ・ [{Δ 1 B 211 (Ox, Oy) + Δ 2 B 221 (Ox, Oy) + ・ ・ ・ + Δ j B 2j1 (Ox, Oy)}
+ {Δ 1 2 B 212 (Ox, Oy) + Δ 2 2 B 222 (Ox, Oy) + ・ ・ ・ + Δ j 2 B 2j2 (Ox, Oy)}]
+ f 3 (ρx, ρy) ・ [{Δ 1 B 311 (Ox, Oy) + Δ 2 B 321 (Ox, Oy) + ・ ・ ・ + Δ j B 3j1 (Ox, Oy)}
+ {Δ 1 2 B 312 (Ox, Oy) + Δ 2 2 B 322 (Ox, Oy) + ・ ・ ・ + Δ j 2 B 3j2 (Ox, Oy)}]
+ f 4 (ρx, ρy) ・ [{Δ 1 B 411 (Ox, Oy) + Δ 2 B 421 (Ox, Oy) + ・ ・ ・ + Δ j B 4j1 (Ox, Oy)}
+ {Δ 1 2 B 412 (Ox, Oy) + Δ 2 2 B 422 (Ox, Oy) + ・ ・ ・ + Δ j 2 B 4j2 (Ox, Oy)}]
+ ...
+ f 9 (ρx, ρy) ・ [{Δ 1 B 911 (Ox, Oy) + Δ 2 B 921 (Ox, Oy) + ・ ・ ・ + Δ j B 9j1 (Ox, Oy)}
+ {Δ 1 2 B 912 (Ox, Oy) + Δ 2 2 B 921 (Ox, Oy) + ・ ・ ・ + Δ j 2 B 9j2 (Ox, Oy)}]
(1-2)

式(7)と式(1−2)から、以下の式(8−1)〜(8−9)が得られる。
1(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)
=[{Δ1B111(Ox,Oy)+Δ2B121(Ox,Oy)+・・・+ΔjB1j1(Ox,Oy)}
+{Δ1 2B112(Ox,Oy)+Δ2 2B122(Ox,Oy)+・・・+Δj 2B1j2(Ox,Oy)}] (8−1)
2(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)
=[{Δ1B211(Ox,Oy)+Δ2B221(Ox,Oy)+・・・+ΔjB2j1(Ox,Oy)}
+{Δ1 2B212(Ox,Oy)+Δ2 2B222(Ox,Oy)+・・・+Δj 2B2j2(Ox,Oy)}] (8−2)
3(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)
=[{Δ1B311(Ox,Oy)+Δ2B321(Ox,Oy)+・・・+ΔjB3j1(Ox,Oy)}
+{Δ1 2B312(Ox,Oy)+Δ2 2B322(Ox,Oy)+・・・+Δj 2B3j2(Ox,Oy)}] (8−3)
4(Ox,OyΔ12,・・・,Δj)
=[{Δ1B411(Ox,Oy)+Δ2B421(Ox,Oy)+・・・+ΔjB4j1(Ox,Oy)}
+{Δ1 2B412(Ox,Oy)+Δ2 2B422(Ox,Oy)+・・・+Δj 2B4j2(Ox,Oy)}] (8−4)
5(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)
=[{Δ1B511(Ox,Oy)+Δ2B521(Ox,Oy)+・・・+ΔjB5j1(Ox,Oy)}
+{Δ1 2B512(Ox,Oy)+Δ2 2B522(Ox,Oy)+・・・+Δj 2B5j2(Ox,Oy)}] (8−5)
6(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)
=[{Δ1B611(Ox,Oy)+Δ2B621(Ox,Oy)+・・・+ΔjB6j1(Ox,Oy)}
+{Δ1 2B612(Ox,Oy)+Δ2 2B622(Ox,Oy)+・・・+Δj 2B6j2(Ox,Oy)}] (8−6)
7(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)
=[{Δ1B711(Ox,Oy)+Δ2B721(Ox,Oy)+・・・+ΔjB7j1(Ox,Oy)}
+{Δ1 2B712(Ox,Oy)+Δ2 2B722(Ox,Oy)+・・・+Δj 2B7j2(Ox,Oy)}] (8−7)
8(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)
=[{Δ1B811(Ox,Oy)+Δ2B821(Ox,Oy)+・・・+ΔjB8j1(Ox,Oy)}
+{Δ1 2B812(Ox,Oy)+Δ2 2B822(Ox,Oy)+・・・+Δj 2B8j2(Ox,Oy)}] (8−8)
9(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)
=[{Δ1B911(Ox,Oy)+Δ2B921(Ox,Oy)+・・・+ΔjB9j1(Ox,Oy)}
+{Δ1 2B912(Ox,Oy)+Δ2 2B922(Ox,Oy)+・・・+Δj 2B9j2(Ox,Oy)}] (8−9)
From the equations (7) and (1-2), the following equations (8-1) to (8-9) are obtained.
W 1 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= [{Δ 1 B 111 (Ox, Oy) + Δ 2 B 121 (Ox, Oy) + ・ ・ ・ + Δ j B 1j1 (Ox, Oy)}
+ {Δ 1 2 B 112 (Ox, Oy) + Δ 2 2 B 122 (Ox, Oy) +... + Δ j 2 B 1j2 (Ox, Oy)}] (8-1)
W 2 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= [{Δ 1 B 211 (Ox, Oy) + Δ 2 B 221 (Ox, Oy) + ・ ・ ・ + Δ j B 2j1 (Ox, Oy)}
+ {Δ 1 2 B 212 (Ox, Oy) + Δ 2 2 B 222 (Ox, Oy) + ... + Δ j 2 B 2j2 (Ox, Oy)}] (8-2)
W 3 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= [{Δ 1 B 311 (Ox, Oy) + Δ 2 B 321 (Ox, Oy) + ・ ・ ・ + Δ j B 3j1 (Ox, Oy)}
+ {Δ 1 2 B 312 (Ox, Oy) + Δ 2 2 B 322 (Ox, Oy) + ・ ・ ・ + Δ j 2 B 3j2 (Ox, Oy)}] (8-3)
W 4 (Ox, OyΔ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= [{Δ 1 B 411 (Ox, Oy) + Δ 2 B 421 (Ox, Oy) + ・ ・ ・ + Δ j B 4j1 (Ox, Oy)}
+ {Δ 1 2 B 412 (Ox, Oy) + Δ 2 2 B 422 (Ox, Oy) + ・ ・ ・ + Δ j 2 B 4j2 (Ox, Oy)}] (8-4)
W 5 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= [{Δ 1 B 511 (Ox, Oy) + Δ 2 B 521 (Ox, Oy) + ・ ・ ・ + Δ j B 5j1 (Ox, Oy)}
+ {Δ 1 2 B 512 (Ox, Oy) + Δ 2 2 B 522 (Ox, Oy) + ・ ・ ・ + Δ j 2 B 5j2 (Ox, Oy)}] (8-5)
W 6 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= [{Δ 1 B 611 (Ox, Oy) + Δ 2 B 621 (Ox, Oy) + ・ ・ ・ + Δ j B 6j1 (Ox, Oy)}
+ {Δ 1 2 B 612 (Ox, Oy) + Δ 2 2 B 622 (Ox, Oy) +... + Δ j 2 B 6j2 (Ox, Oy)}] (8-6)
W 7 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= [{Δ 1 B 711 (Ox, Oy) + Δ 2 B 721 (Ox, Oy) + ・ ・ ・ + Δ j B 7j1 (Ox, Oy)}
+ {Δ 1 2 B 712 (Ox, Oy) + Δ 2 2 B 722 (Ox, Oy) + ・ ・ ・ + Δ j 2 B 7j2 (Ox, Oy)}] (8-7)
W 8 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= [{Δ 1 B 811 (Ox, Oy) + Δ 2 B 821 (Ox, Oy) + ・ ・ ・ + Δ j B 8j1 (Ox, Oy)}
+ {Δ 1 2 B 812 (Ox, Oy) + Δ 2 2 B 822 (Ox, Oy) +... + Δ j 2 B 8j2 (Ox, Oy)}] (8-8)
W 9 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= [{Δ 1 B 911 (Ox, Oy) + Δ 2 B 921 (Ox, Oy) + ・ ・ ・ + Δ j B 9j1 (Ox, Oy)}
+ {Δ 1 2 B 912 (Ox, Oy) + Δ 2 2 B 922 (Ox, Oy) + ・ ・ ・ + Δ j 2 B 9j2 (Ox, Oy)}] (8-9)

ここで、式(8−1)〜式(8−9)の右辺は、いずれも、Δ1〜Δjを含む項とΔ1 2〜Δj 2を含む項とからなる。このように、W1〜W9は、いずれも偏心量Δが乗じられている項を用いて表される。上述のように、偏心量Δが乗じられている項は「偏心収差成分」であるから、W1〜W9は、いずれも偏心収差成分である。 Here, the right side of the equation (8-1) to (8-9) are both composed of the terms including a term and Δ 1 2 j 2 comprising Δ 1j. Thus, W 1 to W 9 are all expressed using terms that are multiplied by the amount of eccentricity Δ. As described above, since the term multiplied by the decentering amount Δ is the “decentration aberration component”, W 1 to W 9 are all decentering aberration components.

また、上述のように、所定の収差成分は、偏心によって生じる収差成分が含まれる収差成分である。W1〜W9は、偏心収差成分、すなわち、偏心によって生じる収差成分である。よって、W1〜W9は、所定の収差成分ということになる。 Further, as described above, the predetermined aberration component is an aberration component including an aberration component caused by decentration. W 1 to W 9 are decentration aberration components, that is, aberration components generated by decentration. Therefore, W 1 to W 9 are predetermined aberration components.

このように、波面データWFDを解析して波面収差を求めること、すなわち、W1〜W9の組み合わせを求めることで、波面データWFDから所定の収差成分を抽出することができる。 As described above, by analyzing the wavefront data WFD and obtaining the wavefront aberration, that is, by obtaining the combination of W 1 to W 9, a predetermined aberration component can be extracted from the wavefront data WFD.

ステップS300は第2の抽出工程である。第2の抽出工程では、所定の収差成分から第1の収差成分を抽出する。この第1の収差成分は、偏心量の1乗に比例する収差成分である。   Step S300 is a second extraction step. In the second extraction step, the first aberration component is extracted from the predetermined aberration component. This first aberration component is an aberration component proportional to the first power of the amount of decentration.

本実施形態の計測方法では、後述のように、偏心量についての連立1次方程式を作成し、この連立1次方程式を解くことにより偏心量を求める。第1の収差成分は、この連立1次方程式に用いられる。   In the measurement method of the present embodiment, as will be described later, a simultaneous linear equation for the amount of eccentricity is created, and the amount of eccentricity is obtained by solving this simultaneous linear equation. The first aberration component is used in this simultaneous linear equation.

上述のように、W1〜W9は所定の収差成分である。ただし、W1〜W9はいずれも、偏心量の1乗に比例する収差成分と偏心量の2乗に比例する収差成分とからなる。この場合、偏心量と収差量とは線形関係にはならない。 As described above, W 1 to W 9 are predetermined aberration components. However, each of W 1 to W 9 is composed of an aberration component proportional to the first power of the eccentricity and an aberration component proportional to the second power of the eccentricity. In this case, the amount of decentration and the amount of aberration do not have a linear relationship.

そこで、所定の収差成分の中から、偏心量の1乗に比例する収差成分、すなわち、第1の収差成分を抽出する。   Therefore, an aberration component proportional to the first power of the decentering amount, that is, a first aberration component is extracted from predetermined aberration components.

第1の収差成分は、式(8−1)〜(8−9)から偏心量の2乗に比例する収差成分を除いたものになる。よって、第1の収差成分をW11〜W91とすると、W11〜W91は以下の式(9−1)〜(9−9)で表される。
11(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)
1B111(Ox,Oy)+Δ2B121(Ox,Oy)+・・・+ΔjB1j1(Ox,Oy) (9−1)
21(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)
1B211(Ox,Oy)+Δ2B221(Ox,Oy)+・・・+ΔjB2j1(Ox,Oy) (9−2)
31(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)
1B311(Ox,Oy)+Δ2B321(Ox,Oy)+・・・+ΔjB3j1(Ox,Oy) (9−3)
41(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)
1B411(Ox,Oy)+Δ2B421(Ox,Oy)+・・・+ΔjB4j1(Ox,Oy) (9−4)
51(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)
1B511(Ox,Oy)+Δ2B521(Ox,Oy)+・・・+ΔjB5j1(Ox,Oy) (9−5)
61(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)
1B611(Ox,Oy)+Δ2B621(Ox,Oy)+・・・+ΔjB6j1(Ox,Oy) (9−6)
71(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)
1B711(Ox,Oy)+Δ2B721(Ox,Oy)+・・・+ΔjB7j1(Ox,Oy) (9−7)
81(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)
1B811(Ox,Oy)+Δ2B821(Ox,Oy)+・・・+ΔjB8j1(Ox,Oy) (9−8)
91(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)
1B911(Ox,Oy)+Δ2B921(Ox,Oy)+・・・+ΔjB9j1(Ox,Oy) (9−9)
The first aberration component is obtained by removing the aberration component proportional to the square of the decentering amount from the equations (8-1) to (8-9). Therefore, if the first aberration component is W 11 to W 91 , W 11 to W 91 are expressed by the following equations (9-1) to (9-9).
W 11 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= Δ 1 B 111 (Ox, Oy) + Δ 2 B 121 (Ox, Oy) + ・ ・ ・ + Δ j B 1j1 (Ox, Oy) (9-1)
W 21 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= Δ 1 B 211 (Ox, Oy) + Δ 2 B 221 (Ox, Oy) + ・ ・ ・ + Δ j B 2j1 (Ox, Oy) (9-2)
W 31 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= Δ 1 B 311 (Ox, Oy) + Δ 2 B 321 (Ox, Oy) + ・ ・ ・ + Δ j B 3j1 (Ox, Oy) (9-3)
W 41 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= Δ 1 B 411 (Ox, Oy) + Δ 2 B 421 (Ox, Oy) + ・ ・ ・ + Δ j B 4j1 (Ox, Oy) (9-4)
W 51 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= Δ 1 B 511 (Ox, Oy) + Δ 2 B 521 (Ox, Oy) + ・ ・ ・ + Δ j B 5j1 (Ox, Oy) (9-5)
W 61 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= Δ 1 B 611 (Ox, Oy) + Δ 2 B 621 (Ox, Oy) + ・ ・ ・ + Δ j B 6j1 (Ox, Oy) (9-6)
W 71 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= Δ 1 B 711 (Ox, Oy) + Δ 2 B 721 (Ox, Oy) + ・ ・ ・ + Δ j B 7j1 (Ox, Oy) (9-7)
W 81 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= Δ 1 B 811 (Ox, Oy) + Δ 2 B 821 (Ox, Oy) + ・ ・ ・ + Δ j B 8j1 (Ox, Oy) (9-8)
W 91 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= Δ 1 B 911 (Ox, Oy) + Δ 2 B 921 (Ox, Oy) + ・ ・ ・ + Δ j B 9j1 (Ox, Oy) (9-9)

ここで、式(9−1)〜(9−9)の記載を簡略にすると、以下の式(10−1)〜(10−9)で表される。
111B1112B121+・・・+ΔjB1j1 (10−1)
211B2112B221+・・・+ΔjB2j1 (10−2)
311B3112B321+・・・+ΔjB3j1 (10−3)
411B4112B421+・・・+ΔjB4j1 (10−4)
511B5112B521+・・・+ΔjB5j1 (10−5)
611B6112B621+・・・+ΔjB6j1 (10−6)
711B7112B721+・・・+ΔjB7j1 (10−7)
811B8112B821+・・・+ΔjB8j1 (10−8)
911B9112B921+・・・+ΔjB9j1 (10−9)
Here, when description of Formula (9-1)-(9-9) is simplified, it represents with the following formula | equation (10-1)-(10-9).
W 11 = Δ 1 B 111 + Δ 2 B 121 +... + Δ j B 1j1 (10-1)
W 21 = Δ 1 B 211 + Δ 2 B 221 +... + Δ j B 2j1 (10-2)
W 31 = Δ 1 B 311 + Δ 2 B 321 +... + Δ j B 3j1 (10-3)
W 41 = Δ 1 B 411 + Δ 2 B 421 +... + Δ j B 4j1 (10-4)
W 51 = Δ 1 B 511 + Δ 2 B 521 +... + Δ j B 5j1 (10−5)
W 61 = Δ 1 B 611 + Δ 2 B 621 +... + Δ j B 6j1 (10−6)
W 71 = Δ 1 B 711 + Δ 2 B 721 +... + Δ j B 7j1 (10−7)
W 81 = Δ 1 B 811 + Δ 2 B 821 +... + Δ j B 8j1 (10−8)
W 91 = Δ 1 B 911 + Δ 2 B 921 + ... + Δ j B 9j1 (10-9)

ステップS400は解析工程である。解析工程では、第1の収差成分、偏心収差感度及び偏心量についての連立1次方程式を解析する。   Step S400 is an analysis process. In the analysis step, simultaneous linear equations regarding the first aberration component, the decentration aberration sensitivity, and the decentering amount are analyzed.

第1の収差成分を抽出すると、偏心量と収差量との関係を線形に扱える。また偏心量と収差量との関係が線形に扱えると、被検光学系の偏心量が製造誤差として大きい場合でも、後述の連立1次方程式を解くことで、高い精度で偏心量を求めることができる。   When the first aberration component is extracted, the relationship between the amount of decentration and the amount of aberration can be handled linearly. Further, if the relationship between the amount of decentration and the amount of aberration can be handled linearly, even if the amount of decentration of the optical system to be tested is large as a manufacturing error, the amount of decentration can be obtained with high accuracy by solving the simultaneous linear equations described later. it can.

式(10−1)〜(10−9)からわかるように、第1の収差成分を抽出すると、連立1次方程式を作成することができる。ここで、式(10−1)〜(10−9)の左辺は収差量である。一方、Δ1〜Δjの単位は長さまたは角度である。したがって、式(10−1)〜(10−9)が成立するためには、例えば、B111の単位は「収差量/長さ」または「収差量/角度」になる。 As can be seen from the equations (10-1) to (10-9), when the first aberration component is extracted, simultaneous linear equations can be created. Here, the left side of the equations (10-1) to (10-9) is the aberration amount. On the other hand, units of Δ 1 to Δ j are lengths or angles. Accordingly, in order to satisfy the expressions (10-1) to (10-9), for example, the unit of B 111 is “aberration amount / length” or “aberration amount / angle”.

「収差量/長さ」は、被検光学系のうちの単面を単位偏心量だけシフトしたときの収差の発生量を表している。また、「収差量/角度」は、被検光学系のうちの単面を単位偏心量だけチルトしたときの収差の発生量を表している。よって、上述のように、B111〜B9j1は偏心収差感度を表していることになる。 “Aberration amount / length” represents the amount of aberration generated when a single surface of the optical system to be tested is shifted by a unit decentering amount. “Aberration amount / angle” represents the amount of aberration that occurs when a single surface of the optical system under test is tilted by a unit eccentricity. Therefore, as described above, B 111 to B 9j1 represent the decentration aberration sensitivity.

この偏心収差感度は、被検光学系を設計した時のデータに基づいて算出できる。そうすると、式(10−1)〜(10−9)において、左辺の第1の収差成分、すなわち収差量と、右辺の偏心収差感度とが既知になる。よって、式(10−1)〜(10−9)の連立1次方程式を解くことで、偏心量Δ1〜Δjを求めることができる。 The decentration aberration sensitivity can be calculated based on data when the test optical system is designed. Then, in the expressions (10-1) to (10-9), the first aberration component on the left side, that is, the aberration amount, and the decentration aberration sensitivity on the right side are known. Therefore, the eccentric amounts Δ 1 to Δ j can be obtained by solving the simultaneous linear equations of the expressions (10-1) to (10-9).

なお、第1の収差成分は、偏心量の1乗に比例する量である。よって、偏心収差感度も、偏心量の1乗に比例する収差感度でなければならない。このように、偏心量の1乗に比例する偏心収差感度は、偏心量の1乗に比例する収差成分の単位偏心量あたりの偏心収差の変化である。   Note that the first aberration component is an amount proportional to the first power of the amount of decentration. Therefore, the decentration aberration sensitivity must also be an aberration sensitivity proportional to the first power of the decentration amount. Thus, the decentration aberration sensitivity proportional to the first power of the decentration amount is a change in decentration aberration per unit decentering amount of the aberration component proportional to the first power of the decentration amount.

ここで、波面データの取得は、被検光学系から出射する光束を用いて行われる。そのため、被検光学系は、1つのレンズで構成されていても、複数のレンズで構成されていても良い。また、計測できる偏心自由度はシフトとチルトであるため、レンズ面が球面であっても非球面であっても良い。また、レンズ面の偏心を1つ1つ計測しているわけではないので、短時間で計測が行える。   Here, the acquisition of the wavefront data is performed using a light beam emitted from the optical system to be detected. Therefore, the test optical system may be composed of one lens or a plurality of lenses. In addition, since the eccentricity that can be measured is shift and tilt, the lens surface may be spherical or aspherical. Moreover, since the eccentricity of the lens surface is not measured one by one, measurement can be performed in a short time.

このように、本実施形態の偏心量計測方法によれば、レンズ面の形状や光学系を構成するレンズの数に関係なく、短い時間で偏心量を計測できる。   Thus, according to the eccentricity measuring method of the present embodiment, the eccentricity can be measured in a short time regardless of the shape of the lens surface and the number of lenses constituting the optical system.

本実施形態の計測方法について、好ましい実施形態を説明する。   A preferred embodiment of the measurement method of the present embodiment will be described.

本実施形態の計測方法では、取得工程では、2つの照射位置から光束が照射され、2つの照射位置は計測軸に対して対称になっており、第1の抽出工程は、一方の照射位置における波面データと他方の照射位置における波面データの各々から、所定の収差成分を抽出することが好ましい。   In the measurement method of the present embodiment, in the acquisition process, light beams are irradiated from two irradiation positions, the two irradiation positions are symmetric with respect to the measurement axis, and the first extraction process is performed at one irradiation position. It is preferable to extract a predetermined aberration component from each of the wavefront data and the wavefront data at the other irradiation position.

本実施形態の計測方法のフローチャートを図5に示す。本実施形態の計測方法では、ステップS100は、ステップS110、ステップS120、ステップS130及びステップS140を有する。また、ステップS200は、ステップS210とステップS220を有する。   A flowchart of the measurement method of this embodiment is shown in FIG. In the measurement method of the present embodiment, Step S100 includes Step S110, Step S120, Step S130, and Step S140. Moreover, step S200 has step S210 and step S220.

ステップS100は取得工程である。取得工程は、ステップS110、ステップS120、ステップS130及びステップS140を有する。   Step S100 is an acquisition process. The acquisition process includes step S110, step S120, step S130, and step S140.

本実施形態の計測方法における取得工程では、2つの照射位置から光束を照射する。ここで、2つの照射位置は異なる。図6は光束を被検光学系に照射している様子を示す図であって、(a)は照射位置Pからの照射を示し、(b)は照射位置P’からの照射を示している。   In the acquisition step in the measurement method of the present embodiment, the light beam is irradiated from two irradiation positions. Here, the two irradiation positions are different. FIGS. 6A and 6B are diagrams showing a state in which a test optical system is irradiated with a light beam. FIG. 6A shows irradiation from an irradiation position P, and FIG. 6B shows irradiation from an irradiation position P ′. .

ステップS110では、投光系1の照射位置Pに光源を配置する。ここで、照射位置Pの物体高座標は(Ox,Oy,0)である。光源から光束を被検光学系2に照射する。光源から球面波4が出射する。球面波4は被検光学系2に入射する。被検光学系2はOz軸に対して偏心しているため、被検光学系2から非平面波7が出射する。なお、Oz軸は計測軸である。   In step S110, a light source is arranged at the irradiation position P of the light projecting system 1. Here, the object height coordinate of the irradiation position P is (Ox, Oy, 0). A test light system 2 is irradiated with a light beam from a light source. A spherical wave 4 is emitted from the light source. The spherical wave 4 is incident on the test optical system 2. Since the test optical system 2 is decentered with respect to the Oz axis, a non-planar wave 7 is emitted from the test optical system 2. The Oz axis is a measurement axis.

ステップS120では、波面データWFDを取得する。被検光学系2から出射した非平面波7は、受光系3に入射する。そこで、受光系3で波面データWFDが取得される。   In step S120, wavefront data WFD is acquired. The non-planar wave 7 emitted from the test optical system 2 enters the light receiving system 3. Therefore, wavefront data WFD is acquired by the light receiving system 3.

ステップS130では、投光系1の照射位置P’に光源を配置する。ここで、照射位置P’の物体高座標は(-Ox,-Oy,0)である。光源から光束を被検光学系2に照射する。被検光学系2から非平面波7’が出射する。   In step S <b> 130, a light source is arranged at the irradiation position P ′ of the light projecting system 1. Here, the object height coordinate of the irradiation position P ′ is (−Ox, −Oy, 0). A test light system 2 is irradiated with a light beam from a light source. A non-planar wave 7 ′ is emitted from the test optical system 2.

ステップS140では、波面データWFD’を取得する。被検光学系2から出射した非平面波7’は受光系3に入射する。そこで、受光系3で波面データWFD’が取得される。   In step S140, wavefront data WFD 'is acquired. The non-planar wave 7 ′ emitted from the test optical system 2 enters the light receiving system 3. Therefore, the wavefront data WFD ′ is acquired by the light receiving system 3.

ここで、照射位置Pと照射位置P’は、計測軸に対しては対称になっている。しかしながら、被検光学系の各レンズ面は計測軸に対して偏心している。そのため、照射位置Pから照射されるビームと照射位置P’から照射されるビームとで、被検光学系を通る光路が非対称な光路になる。この場合、非平面波7と非平面波7’とで、波面の形状が対称な形状とならない。そのため、波面データWFDと波面データWFD’は対称なデータとならない。   Here, the irradiation position P and the irradiation position P ′ are symmetric with respect to the measurement axis. However, each lens surface of the test optical system is decentered with respect to the measurement axis. Therefore, the optical path passing through the optical system to be measured is asymmetrical between the beam irradiated from the irradiation position P and the beam irradiated from the irradiation position P ′. In this case, the non-planar wave 7 and the non-planar wave 7 ′ do not have a symmetrical wavefront shape. Therefore, the wavefront data WFD and the wavefront data WFD ′ are not symmetric data.

ステップS200は第1の抽出工程である。ステップS200は、ステップS210とステップS220で構成されている。上述のように、波面データWFDと波面データWFD’は対称なデータとならない。   Step S200 is a first extraction step. Step S200 includes steps S210 and S220. As described above, the wavefront data WFD and the wavefront data WFD ′ are not symmetric data.

そこで、ステップS210では、照射位置Pにおける波面データWFDから、所定の収差成分が抽出される。また、ステップS220では、照射位置P’における波面データWFD’から、所定の収差成分が抽出される。   Therefore, in step S210, a predetermined aberration component is extracted from the wavefront data WFD at the irradiation position P. In step S220, a predetermined aberration component is extracted from the wavefront data WFD 'at the irradiation position P'.

ステップS300では、第1の収差成分が抽出される。抽出した第1の収差成分を用いてステップS400を実行する。ステップS400において連立1次方程式を解くことで、偏心量Δ1〜Δjを求めることができる。 In step S300, the first aberration component is extracted. Step S400 is executed using the extracted first aberration component. By solving the simultaneous linear equations in step S400, the eccentric amounts Δ 1 to Δ j can be obtained.

このように、本実施形態の偏心量計測方法によれば、レンズ面の形状や光学系を構成するレンズの数に関係なく、短い時間で偏心量を計測できる。   Thus, according to the eccentricity measuring method of the present embodiment, the eccentricity can be measured in a short time regardless of the shape of the lens surface and the number of lenses constituting the optical system.

また、本実施形態の計測方法では、所定の収差成分は第2の収差成分を含んでおり、第2の収差成分は、所定の収差成分のうちの偏心量の2乗に比例する収差成分であり、物体高座標は照射位置を表す座標であり、所定の関数は第2の収差成分を表す関数であって、物体高座標を変数として含んでいる関数であり、第2の抽出工程は、第1の演算工程と第2の演算工程とを有し、第1の演算工程では、所定の関数が奇関数の場合に、一方の照射位置における所定の収差成分と、他方の照射位置における所定の収差成分との和をとり、第2の演算工程では、所定の関数が偶関数の場合に、一方の照射位置における所定の収差成分と、他方の照射位置における所定の収差成分との差をとることが好ましい。   In the measurement method of the present embodiment, the predetermined aberration component includes the second aberration component, and the second aberration component is an aberration component proportional to the square of the decentering amount of the predetermined aberration component. Yes, the object height coordinate is a coordinate representing the irradiation position, the predetermined function is a function representing the second aberration component and includes the object height coordinate as a variable, and the second extraction step includes: A first calculation step and a second calculation step. In the first calculation step, when the predetermined function is an odd function, the predetermined aberration component at one irradiation position and the predetermined calculation at the other irradiation position. In the second calculation step, when the predetermined function is an even function, the difference between the predetermined aberration component at one irradiation position and the predetermined aberration component at the other irradiation position is calculated. It is preferable to take.

本実施形態の計測方法のフローチャートを図7に示す。本実施形態の計測方法では、ステップS100は、ステップS110、ステップS120、ステップS130及びステップS140を有する。また、ステップS200は、ステップS210とステップS220を有する。また、ステップS300は、ステップS310、ステップS320及びステップS330を有する。なお、ステップS100とステップS200については、詳細な説明を省略する。   A flowchart of the measurement method of this embodiment is shown in FIG. In the measurement method of the present embodiment, Step S100 includes Step S110, Step S120, Step S130, and Step S140. Moreover, step S200 has step S210 and step S220. Step S300 includes step S310, step S320, and step S330. Detailed description of step S100 and step S200 is omitted.

本実施形態の計測方法でも、計測軸に対して対称な2つの照射位置から、被検光学系に光束を照射する。これにより、波面データWFDと波面データWFD’とを取得することができる(ステップS100)。   Also in the measurement method of the present embodiment, the test optical system is irradiated with a light beam from two irradiation positions symmetrical with respect to the measurement axis. As a result, the wavefront data WFD and the wavefront data WFD 'can be acquired (step S100).

そして、波面データWFDと波面データWFD’の各々から、所定の収差成分が抽出される(ステップS200)。   Then, a predetermined aberration component is extracted from each of the wavefront data WFD and the wavefront data WFD ′ (step S200).

ここで、一方の照射位置Pの物体高座標を(Ox,Oy)とすると、他方の照射位置P’の物体高座標は(-Ox,-Oy)になる。なお、光束の照射はOxOy面内(Oz=0)で行われる。そのため、物体高座標はOxとOyだけを用いる。   Here, if the object height coordinate of one irradiation position P is (Ox, Oy), the object height coordinate of the other irradiation position P ′ is (−Ox, −Oy). The light beam irradiation is performed in the OxOy plane (Oz = 0). Therefore, only Ox and Oy are used for the object height coordinates.

波面データWFDを解析することで、波面収差Wが得られる。この場合、照射位置Pの物体高座標は(Ox,Oy)であるので、波面収差Wから抽出した所定の収差成分W1〜W9は、上述の式(8−1)〜(8−9)で表される。 The wavefront aberration W is obtained by analyzing the wavefront data WFD. In this case, since the object height coordinate of the irradiation position P is (Ox, Oy), the predetermined aberration components W 1 to W 9 extracted from the wavefront aberration W are the above-described equations (8-1) to (8-9). ).

また、波面データWFD’を解析することで、波面収差Wの取得が行われる。この場合、照射位置P’物体高座標は(-Ox,-Oy)であるので、波面収差Wから抽出した所定の収差成分W1〜W9は、以下の式(8−1’)〜(8−9’)で表される。 Further, the wavefront aberration W is acquired by analyzing the wavefront data WFD ′. In this case, since the irradiation position P ′ object height coordinate is (−Ox, −Oy), the predetermined aberration components W 1 to W 9 extracted from the wavefront aberration W are expressed by the following equations (8-1 ′) to ( 8-9 ′).

1(-Ox,-Oy,Δ12,・・・,Δj)
=[{Δ1B111(-Ox,-Oy)+Δ2B121(-Ox,-Oy)+・・・+ΔjB1j1(-Ox,-Oy)}
+{Δ1 2B112(-Ox,-Oy)+Δ2 2B122(-Ox,-Oy)+・・・+Δj 2B1j2(-Ox,-Oy)}] (8−1’)
2(-Ox,-Oy,Δ12,・・・,Δj)
=[{Δ1B211(-Ox,-Oy)+Δ2B221(-Ox,-Oy)+・・・+ΔjB2j1(-Ox,-Oy)}
+{Δ1 2B212(-Ox,-Oy)+Δ2 2B222(-Ox,-Oy)+・・・+Δj 2B2j2(-Ox,-Oy)}] (8−2’)
3(-Ox,-Oy,Δ12,・・・,Δj)
=[{Δ1B311(-Ox,-Oy)+Δ2B321(-Ox,-Oy)+・・・+ΔjB3j1(-Ox,-Oy)}
+{Δ1 2B312(-Ox,-Oy)+Δ2 2B322(-Ox,-Oy)+・・・+Δj 2B3j2(-Ox,-Oy)}] (8−3’)
4(-Ox,-Oy,Δ12,・・・,Δj)
=[{Δ1B411(-Ox,-Oy)+Δ2B421(-Ox,-Oy)+・・・+ΔjB4j1(-Ox,-Oy)}
+{Δ1 2B412(-Ox,-Oy)+Δ2 2B422(-Ox,-Oy)+・・・+Δj 2B4j2(-Ox,-Oy)}] (8−4’)
5(-Ox,-Oy,Δ12,・・・,Δj)
=[{Δ1B511(-Ox,-Oy)+Δ2B521(-Ox,-Oy)+・・・+ΔjB5j1(-Ox,-Oy)}
+{Δ1 2B512(-Ox,-Oy)+Δ2 2B522(-Ox,-Oy)+・・・+Δj 2B5j2(-Ox,-Oy)}] (8−5’)
6(-Ox,-Oy,Δ12,・・・,Δj)
=[{Δ1B611(-Ox,-Oy)+Δ2B621(-Ox,-Oy)+・・・+ΔjB6j1(-Ox,-Oy)}
+{Δ1 2B612(-Ox,-Oy)+Δ2 2B622(-Ox,-Oy)+・・・+Δj 2B6j2(-Ox,-Oy)}] (8−6’)
7(-Ox,-Oy,Δ12,・・・,Δj)
=[{Δ1B711(-Ox,-Oy)+Δ2B721(-Ox,-Oy)+・・・+ΔjB7j1(-Ox,-Oy)}
+{Δ1 2B712(-Ox,-Oy)+Δ2 2B722(-Ox,-Oy)+・・・+Δj 2B7j2(-Ox,-Oy)}] (8−7’)
8(-Ox,-Oy,Δ12,・・・,Δj)
=[{Δ1B811(-Ox,-Oy)+Δ2B821(-Ox,-Oy)+・・・+ΔjB8j1(-Ox,-Oy)}
+{Δ1 2B812(-Ox,-Oy)+Δ2 2B822(-Ox,-Oy)+・・・+Δj 2B8j2(-Ox,-Oy)}] (8−8’)
9(-Ox,-Oy,Δ12,・・・,Δj)
=[{Δ1B911(-Ox,-Oy)+Δ2B921(-Ox,-Oy)+・・・+ΔjB9j1(-Ox,-Oy)}
+{Δ1 2B912(-Ox,-Oy)+Δ2 2B922(-Ox,-Oy)+・・・+Δj 2B9j2(-Ox,-Oy)}] (8−9’)
W 1 (-Ox, -Oy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= [{Δ 1 B 111 (-Ox, -Oy) + Δ 2 B 121 (-Ox, -Oy) + ・ ・ ・ + Δ j B 1j1 (-Ox, -Oy)}
+ {Δ 1 2 B 112 (−Ox, −Oy) + Δ 2 2 B 122 (−Ox, −Oy) +... + Δ j 2 B 1j2 (−Ox, −Oy)}] (8-1 ')
W 2 (-Ox, -Oy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= [{Δ 1 B 211 (-Ox, -Oy) + Δ 2 B 221 (-Ox, -Oy) + ・ ・ ・ + Δ j B 2j1 (-Ox, -Oy)}
+ {Δ 1 2 B 212 (−Ox, −Oy) + Δ 2 2 B 222 (−Ox, −Oy) +... + Δ j 2 B 2j2 (−Ox, −Oy)}] (8-2 ')
W 3 (-Ox, -Oy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= [{Δ 1 B 311 (-Ox, -Oy) + Δ 2 B 321 (-Ox, -Oy) + ・ ・ ・ + Δ j B 3j1 (-Ox, -Oy)}
+ {Δ 1 2 B 312 (-Ox, -Oy) + Δ 2 2 B 322 (-Ox, -Oy) + ... + Δ j 2 B 3j2 (-Ox, -Oy)}] (8-3 ')
W 4 (-Ox, -Oy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= [{Δ 1 B 411 (-Ox, -Oy) + Δ 2 B 421 (-Ox, -Oy) + ・ ・ ・ + Δ j B 4j1 (-Ox, -Oy)}
+ {Δ 1 2 B 412 (-Ox, -Oy) + Δ 2 2 B 422 (-Ox, -Oy) + ... + Δ j 2 B 4j2 (-Ox, -Oy)}] (8-4 ')
W 5 (−Ox, −Oy, Δ 1 , Δ 2 ,..., Δ j )
= [{Δ 1 B 511 (-Ox, -Oy) + Δ 2 B 521 (-Ox, -Oy) + ・ ・ ・ + Δ j B 5j1 (-Ox, -Oy)}
+ {Δ 1 2 B 512 (−Ox, −Oy) + Δ 2 2 B 522 (−Ox, −Oy) +... + Δ j 2 B 5j2 (−Ox, −Oy)}] (8−5 ')
W 6 (-Ox, -Oy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= [{Δ 1 B 611 (-Ox, -Oy) + Δ 2 B 621 (-Ox, -Oy) + ・ ・ ・ + Δ j B 6j1 (-Ox, -Oy)}
+ {Δ 1 2 B 612 (−Ox, −Oy) + Δ 2 2 B 622 (−Ox, −Oy) +... + Δ j 2 B 6j2 (−Ox, −Oy)}] (8-6 ')
W 7 (-Ox, -Oy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= [{Δ 1 B 711 (-Ox, -Oy) + Δ 2 B 721 (-Ox, -Oy) + ・ ・ ・ + Δ j B 7j1 (-Ox, -Oy)}
+ {Δ 1 2 B 712 (−Ox, −Oy) + Δ 2 2 B 722 (−Ox, −Oy) +... + Δ j 2 B 7j2 (−Ox, −Oy)}] (8−7 ')
W 8 (−Ox, −Oy, Δ 1 , Δ 2 ,..., Δ j )
= [{Δ 1 B 811 (-Ox, -Oy) + Δ 2 B 821 (-Ox, -Oy) + ・ ・ ・ + Δ j B 8j1 (-Ox, -Oy)}
+ {Δ 1 2 B 812 (−Ox, −Oy) + Δ 2 2 B 822 (−Ox, −Oy) +... + Δ j 2 B 8j2 (−Ox, −Oy)}] (8−8 ')
W 9 (-Ox, -Oy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= [{Δ 1 B 911 (-Ox, -Oy) + Δ 2 B 921 (-Ox, -Oy) + ・ ・ ・ + Δ j B 9j1 (-Ox, -Oy)}
+ {Δ 1 2 B 912 (-Ox, -Oy) + Δ 2 2 B 922 (-Ox, -Oy) + ... + Δ j 2 B 9j2 (-Ox, -Oy)}] (8-9 ')

このように、本実施形態の計測方法では、所定の収差成分が2つ得られる。そこで、2つの所定の収差成分を用いて、第1の収差成分を抽出する。この抽出はステップS300で行われる。ステップS300は第2の抽出工程である。   As described above, in the measurement method of the present embodiment, two predetermined aberration components are obtained. Therefore, the first aberration component is extracted using two predetermined aberration components. This extraction is performed in step S300. Step S300 is a second extraction step.

第2の抽出工程、すなわち第1の収差成分を抽出する工程について説明する。ここでは、以下の所定の収差成分を用いて説明する。
2(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)とW2(-Ox,-Oy,Δ12,・・・,Δj)。
4(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)とW4(-Ox,-Oy,Δ12,・・・,Δj)。
The second extraction step, that is, the step of extracting the first aberration component will be described. Here, description will be made using the following predetermined aberration components.
W 2 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 ,..., Δ j ) and W 2 (−Ox, −Oy, Δ 1 , Δ 2 ,..., Δ j ).
W 4 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 ,..., Δ j ) and W 4 (−Ox, −Oy, Δ 1 , Δ 2 ,..., Δ j ).

2(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)とW2(-Ox,-Oy,Δ12,・・・,Δj)は、それぞれ式(8−2)と式(8−2’)で表される。 W 2 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 ,..., Δ j ) and W 2 (−Ox, −Oy, Δ 1 , Δ 2 ,..., Δ j ) are respectively expressed by equations (8− 2) and the formula (8-2 ′).

2(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)
=[{Δ1B211(Ox,Oy)+Δ2B221(Ox,Oy)+・・・+ΔjB2j1(Ox,Oy)}
+{Δ1 2B212(Ox,Oy)+Δ2 2B222(Ox,Oy)+・・・+Δj 2B2j2(Ox,Oy)}] (8−2)
2(-Ox,-Oy,Δ12,・・・,Δj)
=[{Δ1B211(-Ox,-Oy)+Δ2B221(-Ox,-Oy)+・・・+ΔjB2j1(-Ox,-Oy)}
+{Δ1 2B212(-Ox,-Oy)+Δ2 2B222(-Ox,-Oy)+・・・+Δj 2B2j2(-Ox,-Oy)}] (8−2’)
W 2 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= [{Δ 1 B 211 (Ox, Oy) + Δ 2 B 221 (Ox, Oy) + ・ ・ ・ + Δ j B 2j1 (Ox, Oy)}
+ {Δ 1 2 B 212 (Ox, Oy) + Δ 2 2 B 222 (Ox, Oy) + ... + Δ j 2 B 2j2 (Ox, Oy)}] (8-2)
W 2 (-Ox, -Oy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= [{Δ 1 B 211 (-Ox, -Oy) + Δ 2 B 221 (-Ox, -Oy) + ・ ・ ・ + Δ j B 2j1 (-Ox, -Oy)}
+ {Δ 1 2 B 212 (−Ox, −Oy) + Δ 2 2 B 222 (−Ox, −Oy) +... + Δ j 2 B 2j2 (−Ox, −Oy)}] (8-2 ')

上述のように、W2は、偏心量の1乗に比例する収差成分と偏心量の2乗に比例する収差成分とからなる。ここで、偏心量の1乗に比例する収差成分は第1の収差成分で、偏心量の2乗に比例する収差成分は第2の収差成分である。そこで、第1の収差成分をW21、第2の収差成分をW22とする。 As described above, W 2 includes an aberration component that is proportional to the first power of the decentering amount and an aberration component that is proportional to the second power of the decentering amount. Here, the aberration component proportional to the first power of the decentering amount is the first aberration component, and the aberration component proportional to the second power of the decentering amount is the second aberration component. Accordingly, the first aberration component is W 21 and the second aberration component is W 22 .

式(8−2)と式(8−2’)について、第1の収差成分W21における各項を表5に示す。なお、簡単のために、W21は物体高座標のみで表す。

Figure 0006072317
Table 5 shows the terms in the first aberration component W 21 for the expressions (8-2) and (8-2 ′). For simplicity, W 21 is represented only by the object height coordinates.
Figure 0006072317

また、式(8−2)と式(8−2’)について、第2の収差成分W22における各項を表6に示す。

Figure 0006072317
Table 6 shows the terms in the second aberration component W 22 for the expressions (8-2) and (8-2 ′).
Figure 0006072317

表5におけるB2j1(Ox,Oy)とB2j1(-Ox,-Oy)は、ゼルニケ項の第2項が乗じられた項の偏心収差感度であって、第j面における偏心量の1乗に比例する偏心収差感度を表している。 B 2j1 (Ox, Oy) and B 2j1 ( -Ox , -Oy) in Table 5 are the decentration aberration sensitivities of the term multiplied by the second term of the Zernike term, and are the first power of the decentration amount on the j-th surface. The decentration aberration sensitivity proportional to is expressed.

この場合、上述のように、ゼルニケ項の第2項等が乗じられた項の偏心収差感度Bzj1(Ox,Oy)(z=2,3,7,8・・・)は、式(3)で表される。式(3)を、再度、以下に示す。
Bzj1(Ox,Oy)=Czj100+Czj120Ox2+Czj111OxOy+Czj102Oy2+・・・ (3)
In this case, as described above, the decentration aberration sensitivity B zj1 (Ox, Oy) (z = 2, 3, 7, 8,...) Of the term multiplied by the second term of the Zernike term is expressed by the equation (3). ). Equation (3) is again shown below.
B zj1 (Ox, Oy) = C zj100 + C zj120 Ox 2 + C zj111 OxOy + C zj102 Oy 2 + (3)

よって、B2j1(Ox,Oy)とB2j1(-Ox,-Oy)は、式(3)から以下のように式(3’)、(3”)で表される。
B2j1(Ox,Oy) =C2j100+C2j120Ox2+C2j111OxOy+C2j102Oy2+・・・ (3’)
B2j1(-Ox,-Oy)=C2j100+C2j120Ox2+C2j111OxOy+C2j102Oy2+・・・ (3”)
Therefore, B 2j1 (Ox, Oy) and B 2j1 ( −Ox , −Oy) are expressed by equations (3 ′) and (3 ″) as follows from equation (3).
B 2j1 (Ox, Oy) = C 2j100 + C 2j120 Ox 2 + C 2j111 OxOy + C 2j102 Oy 2 + ... (3 ')
B 2j1 ( -Ox , -Oy) = C 2j100 + C 2j120 Ox 2 + C 2j111 OxOy + C 2j102 Oy 2 + ... (3 ”)

その結果、B2j1(-Ox,-Oy)=B2j1(Ox,Oy)となる。このように、偏心量の1乗に比例する偏心収差感度では、ゼルニケ項の第2項が乗じられた項の偏心収差感度B2j1(Ox,Oy)は、物体高座標に対して偶関数になっている。 As a result, B 2j1 ( −Ox , −Oy) = B 2j1 (Ox, Oy). Thus, in the decentration aberration sensitivity proportional to the first power of the decentration amount, the decentration aberration sensitivity B 2j1 (Ox, Oy) of the term multiplied by the second term of the Zernike term is an even function with respect to the object height coordinate. It has become.

一方、表6におけるB2j2(Ox,Oy)とB2j2(-Ox,-Oy)は、ゼルニケ項の第2項が乗じられた項の偏心収差感度であって、第j面における偏心量の2乗に比例する偏心収差感度を表している。 On the other hand, B 2j2 (Ox, Oy) and B 2j2 ( -Ox , -Oy) in Table 6 are the decentration aberration sensitivity of the term multiplied by the second term of the Zernike term, and the amount of decentration on the j-th surface. It shows the decentration aberration sensitivity proportional to the square.

この場合、上述のように、ゼルニケ項の第2項等が乗じられた項の偏心収差感度Bzj2(Ox,Oy)(z=2,3,7,8・・・)は、式(5)で表される。式(5)を、再度、以下に示す。
Bzj2(Ox,Oy)=Czj210Ox+Czj201Oy+Czj230Ox3+Czj221Ox2Oy
+Czj212OxOy2+Czj203Oy3+・・・ (5)
In this case, as described above, the decentration aberration sensitivity B zj2 (Ox, Oy) (z = 2, 3, 7, 8,...) Of the term multiplied by the second term of the Zernike term is expressed by the equation (5). ). Equation (5) is again shown below.
B zj2 (Ox, Oy) = C zj210 Ox + C zj201 Oy + C zj230 Ox 3 + C zj221 Ox 2 Oy
+ C zj212 OxOy 2 + C zj203 Oy 3 + ... (5)

よって、B2j2(Ox,Oy)とB2j2(-Ox,-Oy)は、式(5)から以下のように式(5’)、(5”)で表される。
B2j2(Ox,Oy) = C2j210Ox+C2j201Oy+C2j230Ox3+C2j221Ox2Oy
+C2j212OxOy2+C2j203Oy3+・・・ (5’)
B2j2(-Ox,-Oy)=-C2j210Ox-C2j201Oy-C2j230Ox3-C2j221Ox2Oy
-C2j212OxOy2-C2j203Oy3-・・・
=-{C2j210Ox+C2j201Oy+C2j230Ox3+C2j221Ox2Oy
+C2j212OxOy2+C2j203Oy3+・・・} (5”)
Therefore, B 2j2 (Ox, Oy) and B 2j2 ( −Ox , −Oy) are expressed by the following equations (5 ′) and (5 ″) from the equation (5).
B 2j2 (Ox, Oy) = C 2j210 Ox + C 2j201 Oy + C 2j230 Ox 3 + C 2j221 Ox 2 Oy
+ C 2j212 OxOy 2 + C 2j203 Oy 3 + ... (5 ')
B 2j2 ( -Ox , -Oy) =-C 2j210 Ox-C 2j201 Oy-C 2j230 Ox 3 -C 2j221 Ox 2 Oy
-C 2j212 OxOy 2 -C 2j203 Oy 3 -...
=-{C 2j210 Ox + C 2j201 Oy + C 2j230 Ox 3 + C 2j221 Ox 2 Oy
+ C 2j212 OxOy 2 + C 2j203 Oy 3 + ...} (5 ”)

その結果、B2j2(-Ox,-Oy)=-B2j2(Ox,Oy)となる。このように、偏心量の2乗に比例する偏心収差感度では、ゼルニケ項の第2項が乗じられた項の偏心収差感度B2j2(Ox,Oy)は、物体高座標に対して奇関数になっている。 As a result, B 2j2 ( −Ox , −Oy) = − B 2j2 (Ox, Oy). Thus, in the decentration aberration sensitivity proportional to the square of the decentration amount, the decentration aberration sensitivity B 2j2 (Ox, Oy) of the term multiplied by the second term of the Zernike term is an odd function with respect to the object high coordinate. It has become.

B2j1(-Ox,-Oy)=B2j1(Ox,Oy)を反映したときの第1の収差成分W21を表7に示す。表7から分かるように、2つの照射位置が対称な場合、すなわち、物体高座標が(Ox,Oy)と(-Ox,-Oy)の場合、W21(-Ox,-Oy)=W21(Ox,Oy)となる。このように、第1の収差成分W21は物体高座標に対して偶関数になっている。

Figure 0006072317
B 2j1 (-Ox, -Oy) = B 2j1 (Ox, Oy) of the first aberration component W 21 when the reflecting shown in Table 7. As can be seen from Table 7, when the two irradiation positions are symmetrical, that is, when the object height coordinates are (Ox, Oy) and (−Ox, −Oy), W 21 (−Ox, −Oy) = W 21 (Ox, Oy). As described above, the first aberration component W 21 is an even function with respect to the object height coordinate.
Figure 0006072317

また、B2j2(-Ox,-Oy)=-B2j2(Ox,Oy)を反映したときの第2の収差成分W22を表8に示す。表8から分かるように、2つの照射位置が対称な場合、W22(-Ox,-Oy)=-W22(Ox,Oy)となる。このように、第2の収差成分W22は物体高座標に対して奇関数になっている。

Figure 0006072317
Also, B 2j2 (-Ox, -Oy) = - shows B 2j2 (Ox, Oy) of the second aberration component W 22 when the reflected in Table 8. As can be seen from Table 8, when the two irradiation positions are symmetrical, W 22 (−Ox, −Oy) = − W 22 (Ox, Oy). As described above, the second aberration component W 22 is an odd function with respect to the object height coordinate.
Figure 0006072317

一方、W4(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)とW4(-Ox,-Oy,Δ12,・・・,Δj)は、それぞれ、式(8−4)と式(8−4’)で表される。
4(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)
=[{Δ1B411(Ox,Oy)+Δ2B421(Ox,Oy)+・・・+ΔjB4j1(Ox,Oy)}
+{Δ1 2B412(Ox,Oy)+Δ2 2B422(Ox,Oy)+・・・+Δj 2B4j2(Ox,Oy)}] (8−4)
4(-Ox,-Oy,Δ12,・・・,Δj)
=[{Δ1B411(-Ox,-Oy)+Δ2B421(-Ox,-Oy)+・・・+ΔjB4j1(-Ox,-Oy)}
+{Δ1 2B412(-Ox,-Oy)+Δ2 2B422(-Ox,-Oy)+・・・+Δj 2B4j2(-Ox,-Oy)}] (8−4’)
On the other hand, W 4 (Ox, Oy, Δ 1, Δ 2, ···, Δ j) and W 4 (-Ox, -Oy, Δ 1, Δ 2, ···, Δ j) , respectively, wherein It is represented by (8-4) and Formula (8-4 ′).
W 4 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= [{Δ 1 B 411 (Ox, Oy) + Δ 2 B 421 (Ox, Oy) + ・ ・ ・ + Δ j B 4j1 (Ox, Oy)}
+ {Δ 1 2 B 412 (Ox, Oy) + Δ 2 2 B 422 (Ox, Oy) + ・ ・ ・ + Δ j 2 B 4j2 (Ox, Oy)}] (8-4)
W 4 (-Ox, -Oy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= [{Δ 1 B 411 (-Ox, -Oy) + Δ 2 B 421 (-Ox, -Oy) + ・ ・ ・ + Δ j B 4j1 (-Ox, -Oy)}
+ {Δ 1 2 B 412 (-Ox, -Oy) + Δ 2 2 B 422 (-Ox, -Oy) + ... + Δ j 2 B 4j2 (-Ox, -Oy)}] (8-4 ')

上述のように、W4は、偏心量の1乗に比例する収差成分と偏心量の2乗に比例する収差成分とからなる。ここで、偏心量の1乗に比例する収差成分は第1の収差成分で、偏心量の2乗に比例する収差成分は第2の収差成分である。そこで、第1の収差成分をW41、第2の収差成分をW42とする。 As described above, W 4 includes an aberration component that is proportional to the first power of the decentering amount and an aberration component that is proportional to the second power of the decentering amount. Here, the aberration component proportional to the first power of the decentering amount is the first aberration component, and the aberration component proportional to the second power of the decentering amount is the second aberration component. Therefore, the first aberration component is W 41 , and the second aberration component is W 42 .

式(8−4)と式(8−4’)について、第1の収差成分W41における各項を表9に示す。なお、簡単のために、W41は物体高座標のみで表す。

Figure 0006072317
Table 9 shows terms in the first aberration component W 41 for the expressions (8-4) and (8-4 ′). For simplicity, W 41 is represented only by the object height coordinates.
Figure 0006072317

また、式(8−4)と式(8−4’)について、第2の収差成分W42における各項を表10に示す。

Figure 0006072317
Further, Table 10 shows each term in the second aberration component W 42 for Expression (8-4) and Expression (8-4 ′).
Figure 0006072317

表10におけるB4j1(Ox,Oy)とB4j1(-Ox,-Oy)は、ゼルニケ項の第4項が乗じられた項の偏心収差感度であって、第j面における偏心量の1乗に比例する偏心収差感度を表している。 B 4j1 (Ox, Oy) and B 4j1 ( -Ox , -Oy) in Table 10 are the decentration aberration sensitivity of the term multiplied by the fourth term of the Zernike term, and are the first power of the decentering amount on the j-th surface. The decentration aberration sensitivity proportional to is expressed.

この場合、上述のように、ゼルニケ項の第4項等が乗じられた項の偏心収差感度Bzjl(Ox,Oy)(z=1,4,5,6,9・・・)は、式(4)で表される。式(4)を、再度、以下に示す。
Bzj1(Ox,Oy)=Czj110Ox+Czj101Oy+Czj130Ox3+Czj121Ox2Oy
+Czj112OxOy2+Czj103Oy3+・・・ (4)
In this case, as described above, the decentration aberration sensitivity B zjl (Ox, Oy) (z = 1, 4, 5, 6, 9...) Of the term multiplied by the fourth term of the Zernike term is It is represented by (4). Equation (4) is again shown below.
B zj1 (Ox, Oy) = C zj110 Ox + C zj101 Oy + C zj130 Ox 3 + C zj121 Ox 2 Oy
+ C zj112 OxOy 2 + C zj103 Oy 3 + ... (4)

よって、B4j1(Ox,Oy)とB4j1(-Ox,-Oy)は、式(4)から以下のように式(4’)、(4”)で表される。
B4j1(Ox,Oy) = C4j110Ox+C4j101Oy+C4j130Ox3+C4j121Ox2Oy
+C4j112OxOy2+C4j103Oy3+・・・ (4’)
B4j1(-Ox,-Oy)=-C4j110Ox-C4j101Oy-C4j130Ox3-C4j121Ox2Oy
-C4j112OxOy2-C4j103Oy3-・・・
=-{C4j110Ox+C4j101Oy+C4j130Ox3+C4j121Ox2Oy
+C4j112OxOy2+C4j103Oy3+・・・} (4”)
Therefore, B 4j1 (Ox, Oy) and B 4j1 ( −Ox , −Oy) are expressed by equations (4 ′) and (4 ″) as follows from equation (4).
B 4j1 (Ox, Oy) = C 4j110 Ox + C 4j101 Oy + C 4j130 Ox 3 + C 4j121 Ox 2 Oy
+ C 4j112 OxOy 2 + C 4j103 Oy 3 + ... (4 ')
B 4j1 ( -Ox , -Oy) =-C 4j110 Ox-C 4j101 Oy-C 4j130 Ox 3 -C 4j121 Ox 2 Oy
-C 4j112 OxOy 2 -C 4j103 Oy 3 -...
=-{C 4j110 Ox + C 4j101 Oy + C 4j130 Ox 3 + C 4j121 Ox 2 Oy
+ C 4j112 OxOy 2 + C 4j103 Oy 3 + ...} (4 ”)

その結果、B4j1(-Ox,-Oy)=-B4j1(Ox,Oy)となる。このように、偏心量の1乗に比例する偏心収差感度では、ゼルニケ項の第4項が乗じられた項の偏心収差感度B4j1(Ox,Oy)は、物体高座標に対して奇関数となっている。 As a result, B 4j1 ( −Ox , −Oy) = − B 4j1 (Ox, Oy). Thus, in the decentration aberration sensitivity proportional to the first power of the decentration amount, the decentration aberration sensitivity B 4j1 (Ox, Oy) of the term multiplied by the fourth term of the Zernike term is an odd function with respect to the object high coordinate. It has become.

一方、表11におけるB4j2(Ox,Oy)とB4j2(-Ox,-Oy)は、ゼルニケ項の第4項が乗じられた項の偏心収差感度であって、第j面における偏心量の2乗に比例する偏心収差感度を表している。 On the other hand, B 4j2 (Ox, Oy) and B 4j2 ( -Ox , -Oy) in Table 11 are the decentration aberration sensitivity of the term multiplied by the fourth term of the Zernike term, and the amount of decentration on the j-th surface. It shows the decentration aberration sensitivity proportional to the square.

この場合、上述のように、ゼルニケ項の第4項等が乗じられた項の偏心収差感度Bzj2(Ox,Oy)(z=1,4,5,6,9・・・)は、式(6)で表される。式(6)を、再度、以下に示す。
Bzj2(Ox,Oy)=Czj200+Czj220Ox2+Czj211OxOy+Czj202Oy2+・・・ (6)
In this case, as described above, the decentration aberration sensitivity B zj2 (Ox, Oy) (z = 1, 4, 5, 6, 9...) Of the term multiplied by the fourth term of the Zernike term is It is represented by (6). Equation (6) is again shown below.
B zj2 (Ox, Oy) = C zj200 + C zj220 Ox 2 + C zj211 OxOy + C zj202 Oy 2 + (6)

よって、B4j2(Ox,Oy)とB4j2(-Ox,-Oy)は、式(6)から以下のように式(6’)、(6”)で表される。
B4j2(Ox,Oy) =C4j200+C4j220Ox2+C4j211OxOy+C4j202Oy2+・・・ (6’)
B4j2(-Ox,-Oy)=C4j200+C4j220Ox2+C4j211OxOy+C4j202Oy2+・・・ (6”)
Therefore, B 4j2 (Ox, Oy) and B 4j2 ( −Ox , −Oy) are expressed by the following equations (6 ′) and (6 ″) from the equation (6).
B 4j2 (Ox, Oy) = C 4j200 + C 4j220 Ox 2 + C 4j211 OxOy + C 4j202 Oy 2 + ... (6 ')
B 4j2 ( -Ox , -Oy) = C 4j200 + C 4j220 Ox 2 + C 4j211 OxOy + C 4j202 Oy 2 + ... (6 ”)

その結果、B4j2(-Ox,-Oy)=B4j2(Ox,Oy)となる。このように、偏心量の2乗に比例する偏心収差感度では、ゼルニケ項の第4項が乗じられた項の偏心収差感度B4j2(Ox,Oy)は、物体高座標に対して偶関数となっている。 As a result, B 4j2 ( −Ox , −Oy) = B 4j2 (Ox, Oy). Thus, in the decentration aberration sensitivity proportional to the square of the decentering amount, the decentration aberration sensitivity B 4j2 (Ox, Oy) of the term multiplied by the fourth term of the Zernike term is an even function with respect to the object height coordinate. It has become.

B4j1(-Ox,-Oy)=-B4j1(Ox,Oy)を反映したときの第1の収差成分W41を表11に示す。表11から分かるように、2つの照射位置が対称な場合、W41(-Ox,-Oy)=-W41(Ox,Oy)となる。このように、第1の収差成分W41は物体高座標に対して奇関数となっている。

Figure 0006072317
B 4j1 (-Ox, -Oy) = - B 4j1 (Ox, Oy) of the first aberration component W 41 when the reflecting shown in Table 11. As can be seen from Table 11, when the two irradiation positions are symmetric, W 41 (−Ox, −Oy) = − W 41 (Ox, Oy). Thus, the first aberration component W 41 is an odd function with respect to the object height coordinate.
Figure 0006072317

また、B4j2(-Ox,-Oy)=B4j2(Ox,Oy)を反映したときの第2の収差成分w42を表12に示す。表12から分かるように、2つの照射位置が対称な場合、W42(-Ox,-Oy)=W42(Ox,Oy)となる。このように、第2の収差成分W42は物体高座標に対して偶関数となっている。

Figure 0006072317
Also shows B 4j2 (-Ox, -Oy) = B 4j2 (Ox, Oy) of the second aberration component w 42 when reflected in Table 12. As can be seen from Table 12, when the two irradiation positions are symmetric, W 42 (−Ox, −Oy) = W 42 (Ox, Oy). Thus, the second aberration component W 42 is a even function with respect to the object height coordinates.
Figure 0006072317

以上のように、所定の収差成分W2では、第1の収差成分W21を表す関数は偶関数、第1の収差成分W22を表す関数は奇関数になる。一方、所定の収差成分W4では、第1の収差成分W41を表す関数は偶関数、第1の収差成分W42を表す関数は奇関数になる。 As described above, in the predetermined aberration component W 2 , the function representing the first aberration component W 21 is an even function and the function representing the first aberration component W 22 is an odd function. On the other hand, in the predetermined aberration component W 4 , the function representing the first aberration component W 41 is an even function and the function representing the first aberration component W 42 is an odd function.

ここで、所定の関数を、第2の収差成分を表す関数であって、物体高座標を変数とする関数とすると、所定の関数は、偶関数になる場合と奇関数になる場合とに分かれる。   Here, if the predetermined function is a function representing the second aberration component and the object height coordinate is a variable, the predetermined function is divided into an even function and an odd function. .

そこで、ステップS310を実行して、所定の関数が奇関数の場合と、所定の関数が偶関数の場合とで、異なる演算を行う。   Therefore, step S310 is executed, and different operations are performed when the predetermined function is an odd function and when the predetermined function is an even function.

所定の収差成分W2では、第2の収差成分W22を表す関数は奇関数なので、所定の関数は奇関数になる。この場合、ステップS310における判断結果はYESになる。その結果、ステップS320が実行される。ステップS320は第1の演算工程である。 In the predetermined aberration component W 2 , since the function representing the second aberration component W 22 is an odd function, the predetermined function is an odd function. In this case, the determination result in step S310 is YES. As a result, step S320 is executed. Step S320 is a first calculation step.

第1の演算工程では、一方の照射位置における所定の収差成分と、他方の照射位置における所定の収差成分との和をとる。すなわち、W2(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)とW2(-Ox,-Oy,Δ12,・・・,Δj)の和をとる。 In the first calculation step, the sum of the predetermined aberration component at one irradiation position and the predetermined aberration component at the other irradiation position is taken. That is, the sum of W 2 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 ,..., Δ j ) and W 2 (−Ox, −Oy, Δ 1 , Δ 2 ,..., Δ j ) is taken.

両者の和をとった結果を式(11)に示す。
2(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)+W2(-Ox,-Oy,Δ12,・・・,Δj)
=2・{Δ1B211(Ox,Oy)+Δ2B221(Ox,Oy)+・・・+ΔjB2j1(Ox,Oy)} (11)
The result of taking the sum of both is shown in Equation (11).
W 2 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 ,..., Δ j ) + W 2 (−Ox, −Oy, Δ 1 , Δ 2 ,..., Δ j )
= 2 ・ {Δ 1 B 211 (Ox, Oy) + Δ 2 B 221 (Ox, Oy) + ・ ・ ・ + Δ j B 2j1 (Ox, Oy)} (11)

ここで、第1の収差成分W21は式(9−2)で表される。式(9−2)を、再度、以下に示す。
21(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)
1B211(Ox,Oy)+Δ2B221(Ox,Oy)+・・・+ΔjB2j1(Ox,Oy) (9−2)
Here, the first aberration component W 21 is expressed by Expression (9-2). Formula (9-2) is again shown below.
W 21 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= Δ 1 B 211 (Ox, Oy) + Δ 2 B 221 (Ox, Oy) + ・ ・ ・ + Δ j B 2j1 (Ox, Oy) (9-2)

よって、式(11)と式(9−2)から式(11’)が得られる。
2(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)+W2(-Ox,-Oy,Δ12,・・・,Δj)
=2・{Δ1B211(Ox,Oy)+Δ2B221(Ox,Oy)+・・・+ΔjB2j1(Ox,Oy)}
=2・W21(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj) (11’)
Therefore, Expression (11 ′) is obtained from Expression (11) and Expression (9-2).
W 2 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 ,..., Δ j ) + W 2 (−Ox, −Oy, Δ 1 , Δ 2 ,..., Δ j )
= 2 ・ {Δ 1 B 211 (Ox, Oy) + Δ 2 B 221 (Ox, Oy) + ・ ・ ・ + Δ j B 2j1 (Ox, Oy)}
= 2 · W 21 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j ) (11 ')

式(11’)に示すように、両者の和をとることで、第1の収差成分W21は残り、第2の収差成分W22が消滅する。よって、所定の収差成分W2から第1の収差成分W21を抽出することができる。 As shown in Expression (11 ′), by taking the sum of the two, the first aberration component W 21 remains and the second aberration component W 22 disappears. Therefore, the first aberration component W 21 can be extracted from the predetermined aberration component W 2 .

一方、所定の収差成分W4では、第2の収差成分W42を表す関数は偶関数なので、所定の関数は偶関数になる。この場合、ステップS310における判断結果はNOになる。その結果、ステップS330が実行される。ステップS330は第2の演算工程である。 On the other hand, in the predetermined aberration component W 4 , since the function representing the second aberration component W 42 is an even function, the predetermined function is an even function. In this case, the determination result in step S310 is NO. As a result, step S330 is executed. Step S330 is a second calculation step.

第2の演算工程では、一方の照射位置における所定の収差成分と、他方の照射位置における所定の収差成分との差をとる。すなわち、W4(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)とW4(-Ox,-Oy,Δ12,・・・,Δj)の差をとる。両者の差をとった結果を式(12)に示す。
4(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)-W4(-Ox,-Oy,Δ12,・・・,Δj)
=2・{Δ1B411(Ox,Oy)+Δ2B421(Ox,Oy)+・・・+ΔjB4j1(Ox,Oy)} (12)
In the second calculation step, the difference between the predetermined aberration component at one irradiation position and the predetermined aberration component at the other irradiation position is taken. That, W 4 (Ox, Oy, Δ 1, Δ 2, ···, Δ j) and W 4 (-Ox, -Oy, Δ 1, Δ 2, ···, Δ j) taking the difference between. The result of taking the difference between the two is shown in equation (12).
W 4 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 ,..., Δ j ) −W 4 (−Ox, −Oy, Δ 1 , Δ 2 ,..., Δ j )
= 2 ・ {Δ 1 B 411 (Ox, Oy) + Δ 2 B 421 (Ox, Oy) + ・ ・ ・ + Δ j B 4j1 (Ox, Oy)} (12)

ここで、第1の収差成分W41は式(9−4)で表される。式(9−4)を、再度、以下に示す。
41(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)
1B411(Ox,Oy)+Δ2B421(Ox,Oy)+・・・+ΔjB4j1(Ox,Oy) (9−4)
Here, the first aberration component W 41 is expressed by Expression (9-4). Formula (9-4) is again shown below.
W 41 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= Δ 1 B 411 (Ox, Oy) + Δ 2 B 421 (Ox, Oy) + ・ ・ ・ + Δ j B 4j1 (Ox, Oy) (9-4)

よって、式(12)と式(9−4)から式(12’)が得られる。
4(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)-W4(-Ox,-Oy,Δ12,・・・,Δj)
=2・{Δ1B411(Ox,Oy)+Δ2B421(Ox,Oy)+・・・+ΔjB4j1(Ox,Oy)}
=2・W41(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj) (12’)
Therefore, Expression (12 ′) is obtained from Expression (12) and Expression (9-4).
W 4 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 ,..., Δ j ) −W 4 (−Ox, −Oy, Δ 1 , Δ 2 ,..., Δ j )
= 2 ・ {Δ 1 B 411 (Ox, Oy) + Δ 2 B 421 (Ox, Oy) + ・ ・ ・ + Δ j B 4j1 (Ox, Oy)}
= 2 · W 41 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j ) (12 ')

式(12’)に示すように、両者の差をとることで、第1の収差成分W41は残り、第2の収差成分W42が消滅する。よって、所定の収差成分W4から第1の収差成分W41を抽出することができる。 As shown in the equation (12 ′), by taking the difference between the two, the first aberration component W 41 remains and the second aberration component W 42 disappears. Therefore, the first aberration component W 41 can be extracted from the predetermined aberration component W 4 .

第1の収差成分Wz1と第2の収差成分Wz2について、物体高座標に対して偶関数になる場合と物体高座標に対して奇関数になる場合をまとめた結果を表13に示す。表13では、ここで、第1の収差成分をWz1で表し、第2の収差成分をWz2で表している。

Figure 0006072317
Table 13 shows a summary of a case where the first aberration component W z1 and the second aberration component W z2 are an even function with respect to the object height coordinate and an odd function with respect to the object height coordinate. In Table 13, here, the first aberration component is represented by W z1 and the second aberration component is represented by W z2 .
Figure 0006072317

表13から分かるように、以下の所定の収差成分については、第1の演算工程を実行することで、所定の収差成分から第1の収差成分を抽出することができる。
3(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)とW3(-Ox,-Oy,Δ12,・・・,Δj)。
7(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)とW7(-Ox,-Oy,Δ12,・・・,Δj)。
8(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)とW8(-Ox,-Oy,Δ12,・・・,Δj)。
このように、Wzのうち、瞳座標が奇数次数の関数が乗じられた収差成分、すなわち、ゼルニケ項の第2項等の関数が乗じられた収差成分Wzについては、以下のようになる(z=2,3,7,8・・・)。
Wz(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)+Wz(-Ox,-Oy,Δ12,・・・,Δj
=2Δ1Bz11(Ox,Oy)+・・・+2ΔjBzj1(Ox,Oy)
As can be seen from Table 13, for the following predetermined aberration component, the first aberration component can be extracted from the predetermined aberration component by executing the first calculation step.
W 3 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 ,..., Δ j ) and W 3 (−Ox, −Oy, Δ 1 , Δ 2 ,..., Δ j ).
W 7 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 ,..., Δ j ) and W 7 (−Ox, −Oy, Δ 1 , Δ 2 ,..., Δ j ).
W 8 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 ,..., Δ j ) and W 8 (−Ox, −Oy, Δ 1 , Δ 2 ,..., Δ j ).
As described above, the aberration component Wz multiplied by a function such as the second term of the Zernike term is multiplied as follows (z) = 2,3,7,8 ...).
Wz (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2, ···, Δ j) + Wz (-Ox, -Oy, Δ 1, Δ 2, ···, Δ j)
= 2Δ 1 B z11 (Ox, Oy) + ... + 2Δ j B zj1 (Ox, Oy)

また、以下の所定の収差成分については、第2の演算工程を実行することで、所定の収差成分から第1の収差成分を抽出することができる。
5(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)とW5(-Ox,-Oy,Δ12,・・・,Δj)。
6(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)とW6(-Ox,-Oy,Δ12,・・・,Δj)。
9(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)とW9(-Ox,-Oy,Δ12,・・・,Δj)。
このように、Wzのうち、瞳座標が偶数次数の関数が乗じられた収差成分、すなわち、ゼルニケ項の第4項等の関数が乗じられた収差成分Wzについては、以下のようになる(z=1,4,5,6,9・・・)。
Wz(Ox,Oy,Δ12,・・・,Δj)-Wz(-Ox,-Oy,Δ12,・・・,Δj
=2Δ1Bz11(Ox,Oy)+・・・+2ΔjBzj1(Ox,Oy)
For the following predetermined aberration component, the first aberration component can be extracted from the predetermined aberration component by executing the second calculation step.
W 5 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 ,..., Δ j ) and W 5 (−Ox, −Oy, Δ 1 , Δ 2 ,..., Δ j ).
W 6 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 ,..., Δ j ) and W 6 (−Ox, −Oy, Δ 1 , Δ 2 ,..., Δ j ).
W 9 (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2 ,..., Δ j ) and W 9 (−Ox, −Oy, Δ 1 , Δ 2 ,..., Δ j ).
As described above, the aberration component Wz multiplied by the function of the even-order pupil coordinates, that is, the aberration component Wz multiplied by the function such as the fourth term of the Zernike term in Wz is as follows (z = 1,4,5,6,9 ...).
Wz (Ox, Oy, Δ 1 , Δ 2, ···, Δ j) -Wz (-Ox, -Oy, Δ 1, Δ 2, ···, Δ j)
= 2Δ 1 B z11 (Ox, Oy) + ... + 2Δ j B zj1 (Ox, Oy)

このように、所定の関数、すなわち、第2の収差成分を表す関数が奇関数の場合は、第1の演算工程を実施する。第1の演算工程では、一方の照射位置における所定の収差成分と、他方の照射位置における所定の収差成分との和をとる。その結果、所定の収差成分から第1の収差成分を抽出することができる。   Thus, when the predetermined function, that is, the function representing the second aberration component is an odd function, the first calculation step is performed. In the first calculation step, the sum of the predetermined aberration component at one irradiation position and the predetermined aberration component at the other irradiation position is taken. As a result, the first aberration component can be extracted from the predetermined aberration component.

また、所定の関数が偶関数の場合は、第2の演算工程を実施する。第2の演算工程では、一方の照射位置における所定の収差成分と、他方の照射位置における所定の収差成分との差をとる。その結果、所定の収差成分から第1の収差成分を抽出することができる。   Further, when the predetermined function is an even function, the second calculation step is performed. In the second calculation step, the difference between the predetermined aberration component at one irradiation position and the predetermined aberration component at the other irradiation position is taken. As a result, the first aberration component can be extracted from the predetermined aberration component.

以上説明したように、ステップS300を実行することで、第1の収差成分が抽出される。抽出した第1の収差成分を用いてステップS400を実行する。ステップS400で連立1次方程式を解くことで、偏心量Δ1〜Δjを求めることができる。 As described above, the first aberration component is extracted by executing step S300. Step S400 is executed using the extracted first aberration component. By solving the simultaneous linear equations in step S400, the eccentric amounts Δ 1 to Δ j can be obtained.

このように、本実施形態の偏心量計測方法によれば、レンズ面の形状や光学系を構成するレンズの数に関係なく、短い時間で偏心量を計測できる。   Thus, according to the eccentricity measuring method of the present embodiment, the eccentricity can be measured in a short time regardless of the shape of the lens surface and the number of lenses constituting the optical system.

また、本実施形態の計測方法では、設計収差成分が存在する場合であっても、所定の収差成分から第1の収差成分を抽出することができる。   Further, in the measurement method of the present embodiment, the first aberration component can be extracted from the predetermined aberration component even when the design aberration component exists.

以上の説明では、波面収差Wは被検光学系に偏心がないときの波面に対する偏差としてきた。ここでは、波面収差Wを平面波や球面波といった理想的な波面に対する偏差として説明する。   In the above description, the wavefront aberration W is a deviation from the wavefront when the test optical system is not decentered. Here, the wavefront aberration W is described as a deviation from an ideal wavefront such as a plane wave or a spherical wave.

設計収差成分について説明する。偏心計測における被検光学系は、組み上がりレンズ、群単体、レンズ単体、などが対象となる。被検光学系は、設計時のデータに基づいて製造される。光学系の設計では、複数枚のレンズを組み合わせて収差の発生を極力抑えるように設計が行われるが、全ての収差について、発生量をゼロにすることは非常に困難である。また、そのような組み上がりレンズのうちの一部のレンズ、例えば各群単体、各レンズ単体については設計上収差が発生する。   The design aberration component will be described. The test optical system in the decentration measurement is an assembled lens, a group single unit, a lens single unit, or the like. The test optical system is manufactured based on design data. In designing an optical system, a plurality of lenses are combined so as to suppress the generation of aberration as much as possible. However, it is very difficult to reduce the generation amount of all aberrations to zero. In addition, some of the assembled lenses, for example, each group alone and each lens alone generate aberrations in design.

よって、設計の段階で被検光学系は収差を持つ。そこで、この収差を設計収差とすると、設計収差も波面収差に含まれる。設計収差成分をM(Ox,Oy,ρx,ρy)とすると、波面収差Wは、以下の式(1−3)で表される。   Therefore, the test optical system has aberration at the design stage. Therefore, if this aberration is a design aberration, the design aberration is also included in the wavefront aberration. When the design aberration component is M (Ox, Oy, ρx, ρy), the wavefront aberration W is expressed by the following equation (1-3).

W(Ox,Oy,ρx,ρy,Δ12,・・・,Δj)
=M(Ox,Oy,ρx,ρy)
1B11(Ox,Oy,ρx,ρy)
1 2B12(Ox,Oy,ρx,ρy)
2B21(Ox,Oy,ρx,ρy)
2 2B22(Ox,Oy,ρx,ρy)
+・・・
jBj1(Ox,Oy,ρx,ρy)
j 2Bj2(Ox,Oy,ρx,ρy) (1−3)
W (Ox, Oy, ρx, ρy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= M (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ Δ 1 B 11 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ Δ 1 2 B 12 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ Δ 2 B 21 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ Δ 2 2 B 22 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ ...
+ Δ j B j1 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ Δ j 2 B j2 (Ox, Oy, ρx, ρy) (1-3)

この設計収差成分M(Ox,Oy,ρx,ρy)は、所定の収差成分である。設計収差成分M(Ox,Oy,ρx,ρy)も、偏心収差感度と同様に、収差論に基づいて多項式で展開できる。例えば、ゼルニケ多項式を用いると、設計収差成分M(Ox,Oy,ρx,ρy)は、以下の式(13)で示すように多項式で展開できる。   This design aberration component M (Ox, Oy, ρx, ρy) is a predetermined aberration component. The design aberration component M (Ox, Oy, ρx, ρy) can also be developed as a polynomial based on the aberration theory, similarly to the decentration aberration sensitivity. For example, when the Zernike polynomial is used, the design aberration component M (Ox, Oy, ρx, ρy) can be expanded by a polynomial as shown in the following equation (13).

M(Ox,Oy,ρx,ρy)
=1・M1(Ox,Oy)
+ρx・M2(Ox,Oy)
+ρy・M3(Ox,Oy)
+{2(ρx2+ρy2)-1}・M4(Ox,Oy)
+{ρx2-ρy2}・M5(Ox,Oy)
+2ρxρy・M6(Ox,Oy)
+{3(ρx2+ρy2)ρx-2ρx}・M7(Ox,Oy)
+{3(ρx2+ρy2)ρy-2ρy}・M8(Ox,Oy)
+{6(ρx2+ρy2)2-6(ρx2+ρy2)+1}・M9(Ox,Oy)
+・・・ (13)
ここで、
M1(Ox,Oy)〜M9(Ox,Oy)は物体高座標に依存する関数、
である。
M (Ox, Oy, ρx, ρy)
= 1 ・ M 1 (Ox, Oy)
+ ρx ・ M 2 (Ox, Oy)
+ ρy ・ M 3 (Ox, Oy)
+ {2 (ρx 2 + ρy 2 ) -1} ・ M 4 (Ox, Oy)
+ {ρx 2 -ρy 2 } ・ M 5 (Ox, Oy)
+ 2ρxρy ・ M 6 (Ox, Oy)
+ {3 (ρx 2 + ρy 2 ) ρx-2ρx} ・ M 7 (Ox, Oy)
+ {3 (ρx 2 + ρy 2 ) ρy-2ρy} ・ M 8 (Ox, Oy)
+ {6 (ρx 2 + ρy 2 ) 2 -6 (ρx 2 + ρy 2 ) +1} ・ M 9 (Ox, Oy)
+ ... (13)
here,
M 1 (Ox, Oy) to M 9 (Ox, Oy) are functions that depend on the object height coordinates,
It is.

ここで、物体高座標に依存する関数をMz(Ox,Oy)で表すと、Mz(Ox,Oy)は物体高座標に依存する関数であって、ゼルニケ項の第Z項が乗じられた項における関数である。なお、ゼルニケ項は瞳座標に依存する関数である。よって、Mz(Ox,Oy)は物体高座標に依存する関数であって、瞳座標に依存する関数が乗じられた項における関数、ということもできる。 Here, if a function that depends on the object height coordinate is expressed by M z (Ox, Oy), M z (Ox, Oy) is a function that depends on the object height coordinate and is multiplied by the Z term of the Zernike term. It is a function in the term. The Zernike term is a function that depends on the pupil coordinates. Therefore, M z (Ox, Oy) is a function that depends on the object height coordinate, and can be said to be a function in a term multiplied by a function that depends on the pupil coordinate.

このように、設計収差成分M(Ox,Oy,ρx,ρy)をゼルニケ多項式で展開した場合、多項式の各項は、瞳座標が奇数次数の関数が乗じられた項と、瞳座標が偶数次数の関数が乗じられた項と、に分かれる。   In this way, when the design aberration component M (Ox, Oy, ρx, ρy) is expanded by a Zernike polynomial, each term of the polynomial is a term multiplied by a function whose pupil coordinate is an odd order, and the pupil coordinate is an even order. And the term multiplied by the function.

更に、物体高座標に依存する関数Mz(Ox,Oy)も、多項式で展開することができる。ただし、瞳座標が奇数次数の関数が乗じられた項と瞳座標が偶数次数の関数が乗じられた項とで、展開式が異なる。 Furthermore, the function M z (Ox, Oy) depending on the object height coordinate can also be expanded by a polynomial. However, the expansion formula differs between a term multiplied by a function of odd-order pupil coordinates and a term multiplied by a function of even-order pupil coordinates.

瞳座標が奇数次数の関数が乗じられた項のMz(Ox,Oy)は、ゼルニケ項の第2項等が乗じられた項のMz(Ox,Oy)である。この場合のMz(Ox,Oy)(z=2,3,7,8・・・)は、以下の式(14)で表される。
Mz(Ox,Oy)=Czm10Ox+Czm01Oy+Czm30Ox3+zm21Ox2Oy+Czm12OxOy2+Czm03Oy3+・・・ (14)
Terms the pupil coordinate is multiplied by the odd order of the function M z (Ox, Oy) is the term for the second term such Zernike terms are multiplied by M z (Ox, Oy). M z (Ox, Oy) (z = 2, 3, 7, 8,...) In this case is expressed by the following equation (14).
M z (Ox, Oy) = C zm10 Ox + C zm01 Oy + C zm30 Ox 3 + zm21 Ox 2 Oy + C zm12 OxOy 2 + C zm03 Oy 3 + (14)

式(14)に示すように、ゼルニケ項の第2項等が乗じられた項のMz(Ox,Oy)は、物体高座標に対して奇関数となっている。 As shown in Expression (14), M z (Ox, Oy) of a term multiplied by the second term of the Zernike term is an odd function with respect to the object high coordinate.

瞳座標が偶数次数の関数が乗じられた項のMz(Ox,Oy)は、ゼルニケ項の第4項等が乗じられた項のMz(Ox,Oy)である。この場合のMz(Ox,Oy)(z=1,4,5,6,9・・・)は、以下の式(15)で表される。
Mz(Ox,Oy)=Czm00+Czm20Ox2+Czm11OxOy+Czm02Oy2+・・・ (15)
Terms the pupil coordinates are multiplied by the even order function M z (Ox, Oy) is the term which is multiplied by the fourth term like Zernike term M z (Ox, Oy). M z (Ox, Oy) (z = 1, 4, 5, 6, 9...) In this case is expressed by the following equation (15).
M z (Ox, Oy) = C zm00 + C zm20 Ox 2 + C zm11 OxOy + C zm02 Oy 2 + (15)

式(15)に示すように、ゼルニケ項の第4項等が乗じられた項のMz(Ox,Oy)は、物体高座標に対して偶関数となっている。 As shown in Expression (15), M z (Ox, Oy) of a term multiplied by the fourth term of the Zernike term is an even function with respect to the object high coordinate.

第1の収差成分を表す関数、第2の収差成分を表す関数及び設計収差成分における物体高座標に依存する関数(以下、「設計収差成分を表す関数」という)について、偶関数になる場合と奇関数になる場合をまとめた結果を表14に示す。

Figure 0006072317
The function representing the first aberration component, the function representing the second aberration component, and the function depending on the object height coordinate in the design aberration component (hereinafter referred to as “function representing the design aberration component”) become an even function; Table 14 shows the result of summarizing the case of an odd function.
Figure 0006072317

上述のように、所定の関数、すなわち、第2の収差成分を表す関数が奇関数の場合、第1の演算工程を実施すると、第2の収差成分が消滅する。ここで、表14から分かるように、第2の収差成分を表す関数が奇関数の場合、設計収差成分を表す関数も奇関数になっている。そのため、第1の演算工程を実施すると、設計収差成分も消滅することになる。その結果、所定の収差成分から第1の収差成分を抽出することができる。   As described above, when the predetermined function, that is, the function representing the second aberration component is an odd function, when the first calculation step is performed, the second aberration component disappears. Here, as can be seen from Table 14, when the function representing the second aberration component is an odd function, the function representing the design aberration component is also an odd function. For this reason, when the first calculation step is performed, the design aberration component also disappears. As a result, the first aberration component can be extracted from the predetermined aberration component.

また、所定の関数が偶関数の場合、第2の演算工程を実施すると、第2の収差成分が消滅する。ここで、表14から分かるように、第2の収差成分を表す関数が偶関数の場合、設計収差成分を表す関数も偶関数になっている。そのため、第2の演算工程を実施すると、設計収差成分も消滅することになる。その結果、所定の収差成分から第1の収差成分を抽出することができる。   When the predetermined function is an even function, the second aberration component disappears when the second calculation step is performed. Here, as can be seen from Table 14, when the function representing the second aberration component is an even function, the function representing the design aberration component is also an even function. For this reason, when the second calculation step is performed, the design aberration component also disappears. As a result, the first aberration component can be extracted from the predetermined aberration component.

抽出した第1の収差成分を用いてステップS400を実行する。ステップS400で連立1次方程式を解くことで、偏心量Δ1〜Δjを求めることができる。 Step S400 is executed using the extracted first aberration component. By solving the simultaneous linear equations in step S400, the eccentric amounts Δ 1 to Δ j can be obtained.

このように、本実施形態の偏心量計測方法によれば、被検光学系に設計収差が存在する場合であっても、レンズ面の形状や光学系を構成するレンズの数に関係なく、短い時間で偏心量を計測できる。   As described above, according to the decentering amount measuring method of the present embodiment, even when there is a design aberration in the test optical system, it is short regardless of the shape of the lens surface and the number of lenses constituting the optical system. The amount of eccentricity can be measured over time.

また、本実施形態の計測方法では、取得工程は第1の回転を含み、第1の回転では、計測軸の周りに被検光学系を回転させ、同一の照射位置で、第1の回転前の波面データと、第1の回転後の波面データと、を取得することが好ましい。   In the measurement method of the present embodiment, the acquisition step includes a first rotation. In the first rotation, the optical system to be measured is rotated around the measurement axis, and the same irradiation position is used before the first rotation. It is preferable to acquire the wavefront data and the wavefront data after the first rotation.

本実施形態の計測方法のフローチャートを図8に示す。本実施形態の計測方法では、ステップS100は、ステップS110、ステップS121、ステップS122及びステップS150を有する。なお、ステップS200、ステップS300及びステップS400については、詳細な説明を省略する。   A flowchart of the measurement method of this embodiment is shown in FIG. In the measurement method of this embodiment, step S100 includes step S110, step S121, step S122, and step S150. Detailed descriptions of step S200, step S300, and step S400 are omitted.

上述のように、波面データは、波面収差の情報を含んだデータである。波面データは受光系によって取得される。例えば、受光系が干渉計の場合、波面データは位相データになる。また、受光系がシャックハルトマンセンサー(以下、「SHセンサー」という)の場合、波面データは光スポット像位置のデータになる。SHセンサーの詳細については後述する。   As described above, the wavefront data is data including information on wavefront aberration. Wavefront data is acquired by the light receiving system. For example, when the light receiving system is an interferometer, the wavefront data is phase data. When the light receiving system is a Shack-Hartmann sensor (hereinafter referred to as “SH sensor”), the wavefront data is data of the light spot image position. Details of the SH sensor will be described later.

図9は投光系におけるシステム収差を説明する図であって、(a)はシステム収差が発生していない状態を示し、(b)は投光系においてシステム収差が発生している状態を示す。システム収差は、計測系自身が持つ収差である。システム収差は、投光系や受光系で発生する。   FIGS. 9A and 9B are diagrams for explaining system aberrations in the light projection system. FIG. 9A shows a state where no system aberration occurs, and FIG. 9B shows a state where system aberrations occur in the light projection system. . System aberration is an aberration of the measurement system itself. System aberration occurs in a light projecting system and a light receiving system.

図9(a)に示すように、投光系10の照射位置Pに、光源が配置されている。投光系10においてシステム収差が発生していない場合、光源から球面波40が出射する。球面波40は、被検光学系20に入射する。被検光学系20はOz軸に対して偏心しているため、被検光学系20から非平面波50が出射する。   As shown in FIG. 9A, a light source is disposed at the irradiation position P of the light projecting system 10. When no system aberration occurs in the light projecting system 10, the spherical wave 40 is emitted from the light source. The spherical wave 40 enters the test optical system 20. Since the test optical system 20 is decentered with respect to the Oz axis, a non-planar wave 50 is emitted from the test optical system 20.

照射する光束の波面については、スペイシャルフィルターを使うなどすれば収差を除去できる。しかしながら、製造誤差により、十分な除去ができないこともある。この場合、投光系10においてシステム収差が発生する。   For the wavefront of the irradiated light beam, aberration can be removed by using a spatial filter. However, sufficient removal may not be possible due to manufacturing errors. In this case, system aberration occurs in the light projecting system 10.

投光系10においてシステム収差が発生すると、図9(b)に示すように、被検光学系20に照射する光束の波面は、歪んだ波面60になる。この場合、被検光学系20から出射する非平面波51は、球面波40を被検光学系20に照射した時の非平面波50と異なる。   When system aberration occurs in the light projecting system 10, the wavefront of the light beam applied to the test optical system 20 becomes a distorted wavefront 60, as shown in FIG. In this case, the non-planar wave 51 emitted from the test optical system 20 is different from the non-plane wave 50 when the spherical optical wave 40 is irradiated on the test optical system 20.

図10は受光系におけるシステム収差を示す図であって、(a)はセンサー部品構成部におけるシステム収差を示し、(b)は波面データ取得部におけるシステム収差を示している。   10A and 10B are diagrams showing system aberrations in the light receiving system, in which FIG. 10A shows system aberrations in the sensor component constituent unit, and FIG. 10B shows system aberrations in the wavefront data acquisition unit.

受光系30は、例えば、センサー部品構成部31と波面データ取得部32とで構成されている。受光系30に入射した非平面波50は、センサー部品構成部31を通過した後、波面データ取得部32に到達する。   The light receiving system 30 includes, for example, a sensor component configuration unit 31 and a wavefront data acquisition unit 32. The non-planar wave 50 that has entered the light receiving system 30 reaches the wavefront data acquisition unit 32 after passing through the sensor component component 31.

センサー部品構成部31には、必要に応じて光学系が配置される。例えば、受光系に入射する光束径と、波面データ取得部32における受光領域を略一致させる必要がある場合、センサー部品構成部31に光学系が配置される。また、複数の光スポット像を形成する場合にも、センサー部品構成部31に光学系が配置される。   An optical system is arranged in the sensor component component 31 as necessary. For example, when it is necessary to make the diameter of the light beam incident on the light receiving system substantially coincide with the light receiving area in the wavefront data acquisition unit 32, the optical system is arranged in the sensor component constituting unit 31. In addition, an optical system is arranged in the sensor component constituent unit 31 when forming a plurality of light spot images.

この光学系に製造誤差がある場合や、この光学系の取り付けに誤差が生じた場合、光学系で収差が発生する。そのため、センサー部品構成部31においてシステム収差が発生する。この場合、非平面波50にシステム収差が加わる。その結果、図10(a)に示すように、波面データ取得部32に入射する非平面波52は非平面波50と異なる。   If there is a manufacturing error in this optical system, or if an error occurs in the mounting of this optical system, aberration occurs in the optical system. As a result, system aberration occurs in the sensor component component 31. In this case, system aberration is added to the non-planar wave 50. As a result, the non-planar wave 52 incident on the wavefront data acquisition unit 32 is different from the non-planar wave 50 as shown in FIG.

また、上述のように、受光系30が干渉計の場合、波面データ取得部32には干渉縞が形成される。また、受光系30がSHセンサーの場合、波面データ取得部32には複数の光スポット像が形成される。   Further, as described above, when the light receiving system 30 is an interferometer, interference fringes are formed in the wavefront data acquisition unit 32. When the light receiving system 30 is an SH sensor, a plurality of light spot images are formed in the wavefront data acquisition unit 32.

よって、波面データ取得部32では、干渉縞を細かい領域に分割して波面の情報を取得する。あるいは、波面データ取得部32では、複数の光スポット像の位置を検出する。そのために、波面データ取得部32では、例えば、微小な受光素子33(以下、「受光素子」という)が2次元に配置されている。   Therefore, the wavefront data acquisition unit 32 divides the interference fringes into fine regions and acquires wavefront information. Alternatively, the wavefront data acquisition unit 32 detects the positions of a plurality of light spot images. Therefore, in the wavefront data acquisition unit 32, for example, minute light receiving elements 33 (hereinafter referred to as “light receiving elements”) are two-dimensionally arranged.

波面データ取得部32に製造誤差がある場合、例えば、図10(b)に示すように、受光素子33は規則正しく配列されない。そのため、波面データ取得部32においてシステム収差が発生する。また、製造誤差によって、受光素子33の受光面積の大きさにばらつきが生じることもある。この場合も、波面データ取得部32においてシステム収差が発生する。   When there is a manufacturing error in the wavefront data acquisition unit 32, for example, as shown in FIG. 10B, the light receiving elements 33 are not regularly arranged. Therefore, system aberration occurs in the wavefront data acquisition unit 32. Further, the size of the light receiving area of the light receiving element 33 may vary due to manufacturing errors. Also in this case, system aberration occurs in the wavefront data acquisition unit 32.

このように、投光系10や受光系30がシステム収差を持つ場合、システム収差も波面収差に含まれる。この場合、受光系30で取得した波面データは、被検光学系20の偏心によって生じた波面収差を正確に反映したデータにはならない。   Thus, when the light projection system 10 and the light receiving system 30 have system aberration, the system aberration is also included in the wavefront aberration. In this case, the wavefront data acquired by the light receiving system 30 is not data that accurately reflects the wavefront aberration caused by the eccentricity of the test optical system 20.

システム収差成分をSys(Ox,Oy,ρx,ρy)とすると、波面収差Wは、以下の式(1−4)で表される。但し、ここでの波面収差Wは被検光学系の偏心がなく、かつ、システム収差がないときの波面に対する偏差として説明する。   When the system aberration component is Sys (Ox, Oy, ρx, ρy), the wavefront aberration W is expressed by the following equation (1-4). However, the wavefront aberration W here is described as a deviation from the wavefront when there is no decentering of the test optical system and no system aberration.

W(Ox,Oy,ρx,ρy,Δ12,・・・,Δj)
=Sys(Ox,Oy,ρx,ρy)
1B11(Ox,Oy,ρx,ρy)
1 2B12(Ox,Oy,ρx,ρy)
2B21(Ox,Oy,ρx,ρy)
2 2B22(Ox,Oy,ρx,ρy)
+・・・
jBj1(Ox,Oy,ρx,ρy)
j 2Bj2(Ox,Oy,ρx,ρy) (1−4)
W (Ox, Oy, ρx, ρy, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= Sys (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ Δ 1 B 11 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ Δ 1 2 B 12 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ Δ 2 B 21 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ Δ 2 2 B 22 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ ...
+ Δ j B j1 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ Δ j 2 B j2 (Ox, Oy, ρx, ρy) (1-4)

ここで、システム収差成分は、あらかじめ求めておくことができる。図11はシステム収差成分を予め求めておく方法を示す図である。ここでは、センサー部品構成部31でシステム収差が発生しているものとする。   Here, the system aberration component can be obtained in advance. FIG. 11 is a diagram showing a method for obtaining a system aberration component in advance. Here, it is assumed that system aberration occurs in the sensor component component 31.

この方法では、収差が非常に少ない光学系21を用いる。図11では、光学系21から出射する光束は、受光系30に入射する角度、位置及び光束径が、被検光学系20から出射する光束(図10(a))と一致した状態になっている。すなわち、このような状態となるように、照射位置PP、照射角度、光学系21の位置及びOz軸に対する光学系21の傾きが調整されている。 In this method, an optical system 21 with very little aberration is used. In FIG. 11, the light beam emitted from the optical system 21 is in a state in which the angle, position, and light beam diameter incident on the light receiving system 30 coincide with the light beam emitted from the optical system 20 to be tested (FIG. 10A). Yes. That is, the irradiation position P P , the irradiation angle, the position of the optical system 21, and the inclination of the optical system 21 with respect to the Oz axis are adjusted so as to achieve such a state.

図11では、投光系10の照射位置PP(0xp,0yp,0)に光源が配置されている。投光系10ではシステム収差が発生していないので、光源から球面波40が出射する。球面波40は、光学系21に入射する。光学系21は、収差が非常に少ない光学系である。よって、光学系21から平面波53が出射する。平面波53は、センサー部品構成部31に入射する。 In FIG. 11, the light source is arranged at the irradiation position P P (0x p , 0y p , 0) of the light projecting system 10. Since no system aberration occurs in the light projecting system 10, the spherical wave 40 is emitted from the light source. The spherical wave 40 is incident on the optical system 21. The optical system 21 is an optical system with very little aberration. Therefore, the plane wave 53 is emitted from the optical system 21. The plane wave 53 is incident on the sensor component component 31.

ここで、平面波53には、センサー部品構成部31におけるシステム収差が加わる。その結果、センサー部品構成部31から非平面波54が出射する。非平面波54は波面データ取得部32に入射し、波面データが取得される。   Here, system aberration in the sensor component component 31 is added to the plane wave 53. As a result, the non-planar wave 54 is emitted from the sensor component component 31. The non-planar wave 54 enters the wavefront data acquisition unit 32, and wavefront data is acquired.

取得された波面データには、センサー部品構成部31におけるシステム収差の情報のみが含まれている。そこで、この波面データから得られる波面収差W’は、以下の式(16)で表される。
W’(Ox,Oy,ρx,ρy)=Sys(Ox,Oy,ρx,ρy) (16)
The acquired wavefront data includes only system aberration information in the sensor component component 31. Therefore, the wavefront aberration W ′ obtained from this wavefront data is expressed by the following equation (16).
W ′ (Ox, Oy, ρx, ρy) = Sys (Ox, Oy, ρx, ρy) (16)

但し、上述のように、光学系21から出射する光束は、受光系30に入射する角度、位置及び光束径が、被検光学系20から出射する光束(図10(a))と一致するようになっている。よって、図11における投光系10の照射位置PP(0xp,0yp,0)は、図10(a)における照射位置P(0x,0y,0)に対応する。よって、W’の物体高座標を(0x,0y)で表した。 However, as described above, the light beam emitted from the optical system 21 is such that the angle, position, and light beam diameter incident on the light receiving system 30 coincide with the light beam emitted from the test optical system 20 (FIG. 10A). It has become. Therefore, the irradiation position P P (0x p , 0y p , 0) of the light projecting system 10 in FIG. 11 corresponds to the irradiation position P (0x, 0y, 0) in FIG. Therefore, the object height coordinate of W ′ is represented by (0x, 0y).

そこで、式(17)の演算を行うことで、Sys(Ox,Oy,ρx,ρy)を除去することができる。
W(Ox,Oy,ρx,ρy,Δ12,・・・,Δj)-W’(Ox,Oy,ρx,ρy) (17)
Therefore, Sys (Ox, Oy, ρx, ρy) can be removed by performing the calculation of Expression (17).
W (Ox, Oy, ρx, ρy, Δ 1 , Δ 2 ,..., Δ j ) −W ′ (Ox, Oy, ρx, ρy) (17)

照射位置が一つの場合、この方法は容易に実施できる。しかしながら、照射位置が非常に多くなると、あらかじめ求めておくデータの数も膨大になる。そのため、この方法を実施することは容易ではない。   If there is only one irradiation position, this method can be easily performed. However, if the number of irradiation positions becomes very large, the number of data to be obtained in advance becomes enormous. Therefore, it is not easy to implement this method.

そこで、本実施形態の計測方法では、同一の照射位置で、2つの波面データを取得する。そのために、図8に示すように、ステップS100を実行する。   Therefore, in the measurement method of the present embodiment, two wavefront data are acquired at the same irradiation position. For this purpose, step S100 is executed as shown in FIG.

図12は第1の回転を示す図であって、(a)は第1の回転を行う前の状態を示し、(b)は第1の回転を行った後の状態を示している。なお、投光系と受光系は、共にシステム収差を有しているものとする。   FIGS. 12A and 12B are diagrams showing the first rotation, in which FIG. 12A shows a state before the first rotation, and FIG. 12B shows a state after the first rotation. It is assumed that both the light projecting system and the light receiving system have system aberrations.

ステップS110では、図12(a)に示すように、照射位置P(Ox,Oy,0)から光束を被検光学系20に照射する。波面60は被検光学系20に入射する。被検光学系20から非平面波51が出射する。非平面波51は、投光系10のシステム収差と被検光学系20の偏心収差を含んでいる。非平面波51は受光系30に入射する。受光系30もシステム収差を持つ。よって、最終的に検出される波面は、投光系10のシステム収差、被検光学系20の偏心収差及び受光系30のシステム収差を有する。   In step S110, as shown in FIG. 12A, the test optical system 20 is irradiated with the light beam from the irradiation position P (Ox, Oy, 0). The wavefront 60 is incident on the test optical system 20. A non-planar wave 51 is emitted from the test optical system 20. The non-planar wave 51 includes the system aberration of the projection system 10 and the decentration aberration of the optical system 20 to be measured. The non-planar wave 51 enters the light receiving system 30. The light receiving system 30 also has system aberration. Therefore, the wavefront finally detected has the system aberration of the light projecting system 10, the decentration aberration of the optical system 20 to be measured, and the system aberration of the light receiving system 30.

続いて、ステップS121を実行する。これにより、波面データWFDθ1が取得される。波面データWFDθ1は、投光系10のシステム収差の情報、被検光学系20の偏心収差の情報及び受光系30のシステム収差の情報を有する。この波面データWFDθ1を解析することで、波面収差Wが得られる。波面収差Wは以下の式(1−5)で表される。なお、ここでは、被検光学系の偏心をY方向のシフトとしているので、偏心量はδで表している。   Subsequently, step S121 is executed. Thereby, wavefront data WFDθ1 is acquired. The wavefront data WFDθ1 includes information on the system aberration of the light projecting system 10, information on the decentration aberration of the test optical system 20, and information on the system aberration of the light receiving system 30. The wavefront aberration W is obtained by analyzing the wavefront data WFDθ1. The wavefront aberration W is expressed by the following equation (1-5). Here, since the eccentricity of the optical system to be detected is a shift in the Y direction, the amount of eccentricity is represented by δ.

W(Ox,Oy,ρx,ρy,δ12,・・・,δj)
=Sys(Ox,Oy,ρx,ρy)
1B11(Ox,Oy,ρx,ρy)
1 2B12(Ox,Oy,ρx,ρy)
2B21(Ox,Oy,ρx,ρy)
2 2B22(Ox,Oy,ρx,ρy)
+・・・
jBj1(Ox,Oy,ρx,ρy)
j 2Bj2(Ox,Oy,ρx,ρy) (1−5)
W (Ox, Oy, ρx, ρy, δ 1 , δ 2 , ..., δ j )
= Sys (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ δ 1 B 11 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ δ 1 2 B 12 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ δ 2 B 21 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ δ 2 2 B 22 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ ...
+ δ j B j1 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ δ j 2 B j2 (Ox, Oy, ρx, ρy) (1-5)

次に、ステップS150を実行する。ステップS150では第1の回転を行う。第1の回転では、計測軸の周りに被検光学系20を回転させる。回転させる角度は、例えば、180°である。なお、投光系10の位置は固定したままである。よって、照射位置Pは移動しない。また、受光系30の位置も固定したままである。   Next, step S150 is executed. In step S150, the first rotation is performed. In the first rotation, the test optical system 20 is rotated around the measurement axis. The rotation angle is, for example, 180 °. The position of the light projecting system 10 remains fixed. Therefore, the irradiation position P does not move. Further, the position of the light receiving system 30 remains fixed.

ステップS150の終了後、ステップS110を実行する。ステップS110では、図12(b)に示すように、照射位置P(Ox,Oy,0)から光束を被検光学系20に照射する。波面60は被検光学系20に入射する。被検光学系20から非平面波55が出射する。非平面波55は、非平面波51とは異なる。   After step S150 ends, step S110 is executed. In step S110, as shown in FIG. 12B, the optical system 20 is irradiated with a light beam from the irradiation position P (Ox, Oy, 0). The wavefront 60 is incident on the test optical system 20. A non-planar wave 55 is emitted from the test optical system 20. The non-plane wave 55 is different from the non-plane wave 51.

非平面波55は、投光系10のシステム収差と被検光学系20の偏心収差を含んでいる。非平面波55は受光系30に入射する。受光系30もシステム収差を持つ。よって、最終的に検出される波面は、投光系10のシステム収差、被検光学系20の偏心収差及び受光系30のシステム収差を有する。   The non-planar wave 55 includes the system aberration of the light projecting system 10 and the decentration aberration of the test optical system 20. The non-planar wave 55 enters the light receiving system 30. The light receiving system 30 also has system aberration. Therefore, the wavefront finally detected has the system aberration of the light projecting system 10, the decentration aberration of the optical system 20 to be measured, and the system aberration of the light receiving system 30.

続いて、ステップS122を実行する。これにより、波面データWFDθ2が取得される。波面データWFDθ2は、投光系10のシステム収差の情報、被検光学系20の偏心収差の情報及び受光系のシステム収差の情報を有する。この波面データWFDθ2を解析することで、波面収差Wが得られる。波面収差Wは以下の式(1−6)で表される。   Subsequently, Step S122 is executed. Thereby, wavefront data WFDθ2 is acquired. The wavefront data WFDθ2 includes information on the system aberration of the light projecting system 10, information on the decentration aberration of the test optical system 20, and information on the system aberration of the light receiving system. The wavefront aberration W is obtained by analyzing the wavefront data WFDθ2. The wavefront aberration W is expressed by the following equation (1-6).

W(Ox,Oy,ρx,ρy,-δ1,-δ2,・・・,-δj)
=Sys(Ox,Oy,ρx,ρy)
+(-δ1)B11(Ox,Oy,ρx,ρy)
+(-δ1)2B12(Ox,Oy,ρx,ρy)
+(-δ2)B21(Ox,Oy,ρx,ρy)
+(-δ2)2B22(Ox,Oy,ρx,ρy)
+・・・
+(-δj)Bj1(Ox,Oy,ρx,ρy)
+(-δj)2Bj2(Ox,Oy,ρx,ρy) (1−6)
W (Ox, Oy, ρx, ρy, -δ 1 , -δ 2 , ..., -δ j )
= Sys (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ (-δ 1 ) B 11 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ (-δ 1 ) 2 B 12 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ (-δ 2 ) B 21 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ (-δ 2 ) 2 B 22 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ ...
+ (-δ j ) B j1 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ (-δ j ) 2 B j2 (Ox, Oy, ρx, ρy) (1-6)

上述のように、システム収差成分Sys(Ox,Oy,ρx,ρy)は、投光系や受光系の製造誤差などで生じる収差成分である。このシステム収差成分は、座標(Ox,Oy,ρx,ρy)に依存する。被検光学系20を回転する前の偏心状態と回転した後の偏心状態とで、偏心状態がそれほど大きく変化しなければ、実質的に、システム収差成分Sys(Ox,Oy,ρx,ρy)は偏心量に依存しないとみなせる。   As described above, the system aberration component Sys (Ox, Oy, ρx, ρy) is an aberration component generated due to a manufacturing error of the light projecting system or the light receiving system. This system aberration component depends on the coordinates (Ox, Oy, ρx, ρy). If the decentered state does not change so much between the decentered state before rotating the optical system 20 and the decentered state after rotating, the system aberration component Sys (Ox, Oy, ρx, ρy) is substantially equal. It can be considered that it does not depend on the amount of eccentricity.

式(1−5)と式(1−6)とでは、システム収差成分は同一である。そこで、ステップS200において、式(18)の演算を行う。この演算によりSys(Ox,Oy,ρx,ρy)が除去されるので、所定の収差成分を抽出することができる。
W(Ox,Oy,ρx,ρy,δ12,・・・,δj)
-W(Ox,Oy,ρx,ρy,-δ1,-δ2,・・・,-δj) (18)
In the equations (1-5) and (1-6), the system aberration component is the same. Therefore, in step S200, the calculation of Expression (18) is performed. Since Sys (Ox, Oy, ρx, ρy) is removed by this calculation, a predetermined aberration component can be extracted.
W (Ox, Oy, ρx, ρy, δ 1 , δ 2 , ..., δ j )
-W (Ox, Oy, ρx, ρy, -δ 1 , -δ 2 , ..., -δ j ) (18)

ここで、上述のように、本実施形態の計測方法では、2つの波面データが得られる。そこで、第1の回転を行う前に取得した波面データを参照用データ、第1の回転後に取得した波面データを計測用データとする。この場合、式(18)は、参照用データを波面の基準として、計測用データを解析していることになる。すなわち、式(18)で表される波面収差は、被検光学系が第1の回転前の波面に対する第1の回転後の波面の偏差である。   Here, as described above, in the measurement method of the present embodiment, two wavefront data are obtained. Therefore, the wavefront data acquired before the first rotation is referred to as reference data, and the wavefront data acquired after the first rotation is used as measurement data. In this case, the equation (18) analyzes the measurement data using the reference data as the wavefront standard. That is, the wavefront aberration expressed by the equation (18) is a deviation of the wavefront after the first rotation with respect to the wavefront before the first optical system rotates.

例えば、参照用データから計測用データへの波面データの変化量を、解析により求める。SHセンサーの場合、参照用のスポット画像の光スポット像位置を基準として、測定用のスポット画像の光スポット像位置へのベクトルを計算する。このベクトル計算に用いられる参照用の光スポット像と計測用の光スポット像は、一対一で対応している。一対一で対応している2つの光スポット像は、同一のマイクロレンズアレイを通って形成された光スポット像である。干渉計の場合は、参照用の位相データを基準として、計測用の位相データの位相変化量を計算する。   For example, the change amount of the wavefront data from the reference data to the measurement data is obtained by analysis. In the case of the SH sensor, a vector to the light spot image position of the spot image for measurement is calculated based on the light spot image position of the reference spot image. There is a one-to-one correspondence between the light spot image for reference and the light spot image for measurement used in this vector calculation. Two light spot images corresponding one-to-one are light spot images formed through the same microlens array. In the case of an interferometer, the phase change amount of the phase data for measurement is calculated with reference to the phase data for reference.

ここで、スポット画像は、光スポット像を撮像した画像である。参照用のスポット画像とは、参照波面をSHセンサーに入射したときに形成される光スポット像を撮像した画像である。また、測定用のスポット画像とは、測定波面をSHセンサーに入射させたときに形成される光スポット像を撮像した画像である。第1の回転を行う場合は、参照用のスポット画像は、第1の回転を行う前の状態で光スポット像を撮像した画像、測定用のスポット画像は、第1の回転を行った後の状態で光スポット像を撮像した画像である。   Here, the spot image is an image obtained by capturing a light spot image. The reference spot image is an image obtained by capturing a light spot image formed when the reference wavefront is incident on the SH sensor. The spot image for measurement is an image obtained by capturing a light spot image formed when the measurement wavefront is incident on the SH sensor. In the case of performing the first rotation, the reference spot image is an image obtained by capturing the light spot image in a state before the first rotation, and the measurement spot image is obtained after the first rotation. It is the image which imaged the light spot image in the state.

このようにして、参照用データと計測用データから、最終的な波面データが取得される。ここで、例えば回転角度が180度である場合は、被検光学系の各レンズは、計測軸に対する偏心量の−2倍、変位したことになる。   In this way, final wavefront data is acquired from the reference data and the measurement data. Here, for example, when the rotation angle is 180 degrees, each lens of the test optical system is displaced by -2 times the amount of eccentricity with respect to the measurement axis.

ここで、レンズ面が球面で構成されている場合は、レンズ面の位置は球心で表すことができる。図13は第1の回転によって球心が変化する様子を示す図であって、(a)は第1の回転前の球心の位置を示し、(b)は第1の回転後の球心の位置を示し、(c)は第1の回転による球心の移動量を示している。図13では、被検光学系22は4つのレンズ面で構成されている。   Here, when the lens surface is formed of a spherical surface, the position of the lens surface can be represented by a spherical center. FIGS. 13A and 13B are diagrams showing how the ball center changes due to the first rotation. FIG. 13A shows the position of the ball core before the first rotation, and FIG. 13B shows the ball center after the first rotation. (C) shows the amount of movement of the ball center by the first rotation. In FIG. 13, the test optical system 22 is composed of four lens surfaces.

図13(a)に示すように、第1の回転を行う前の状態では、球心70、球心71、球心72及び球心73は、第1の回転軸の一方の側に位置している。この状態から第1の回転を行うと、図13(b)に示すように、球心70、球心71、球心72及び球心73は、第1の回転軸の他方の側に移動する。この他方の側は、第1の回転軸を挟んで一方の側と反対の位置である。   As shown in FIG. 13A, in the state before the first rotation, the ball center 70, the ball center 71, the ball center 72, and the ball center 73 are located on one side of the first rotation axis. ing. When the first rotation is performed from this state, as shown in FIG. 13B, the ball center 70, the ball center 71, the ball center 72, and the ball center 73 move to the other side of the first rotation axis. . The other side is at a position opposite to the one side across the first rotation shaft.

図13(c)に示すように、計測軸に対する球心の偏心量は、球心70ではδ1、球心71ではδ2、球心72ではδ3、球心73ではδ4である。被検光学系の回転によって、球心70、球心71、球心72及び球心73の各々は変位する。この変位量は、回転前の計測軸に対する偏心量の−2倍となる。   As shown in FIG. 13C, the eccentric amount of the sphere center with respect to the measurement axis is δ1 for the sphere center 70, δ2 for the sphere center 71, δ3 for the sphere center 72, and δ4 for the sphere center 73. Each of the spherical center 70, the spherical center 71, the spherical center 72, and the spherical center 73 is displaced by the rotation of the test optical system. This amount of displacement is -2 times the amount of eccentricity with respect to the measurement axis before rotation.

ステップS200では、最終的な波面データから所定の収差成分が抽出される。このとき、所定の収差成分は、計測軸に対する偏心量の−2倍に相当する収差量である。このようにして、システム収差が存在しても、計測軸に対する偏心量の−2倍の収差量を抽出することができる。   In step S200, a predetermined aberration component is extracted from the final wavefront data. At this time, the predetermined aberration component is an amount of aberration corresponding to −2 times the amount of eccentricity with respect to the measurement axis. In this way, even when system aberration exists, it is possible to extract an amount of aberration that is -2 times the amount of eccentricity with respect to the measurement axis.

ステップS200の実行後、ステップS300を実行する。ステップS300を実行することで、第1の収差成分が抽出される。抽出した第1の収差成分を用いてステップS400を実行する。ステップS400で連立1次方程式を解くことで、偏心量Δ1〜Δjを求めることができる。 After step S200 is executed, step S300 is executed. By executing step S300, the first aberration component is extracted. Step S400 is executed using the extracted first aberration component. By solving the simultaneous linear equations in step S400, the eccentric amounts Δ 1 to Δ j can be obtained.

この時の偏心量Δ1〜Δjは、計測軸に対する−2倍の偏心量である。ステップS400の実行で得られた偏心量を−2で割ると、計測軸に対する偏心量を求めることができる。なお、このときの偏心量は、被検光学系が回転する前の状態での偏心量である。 The eccentric amounts Δ 1 to Δ j at this time are −2 times the eccentric amount with respect to the measurement axis. When the amount of eccentricity obtained in step S400 is divided by -2, the amount of eccentricity with respect to the measurement axis can be obtained. Note that the amount of decentering at this time is the amount of decentering before the test optical system rotates.

このように、本実施形態の偏心量計測方法によれば、投光系や受光系にシステム収差が存在する場合であっても、レンズ面の形状や光学系を構成するレンズの数に関係なく、短い時間で偏心量を計測できる。   Thus, according to the eccentricity measuring method of the present embodiment, even when system aberration exists in the light projecting system and the light receiving system, regardless of the shape of the lens surface and the number of lenses constituting the optical system. The amount of eccentricity can be measured in a short time.

なお、レンズ面が複数存在する場合、レンズ面どうしの偏心量を評価しても良い。この場合は、図13(c)に示すように、空間に分布する複数レンズ面の偏心量が最小になるように、新たな軸80を設定する。そして、新たな軸80を基準にして、レンズ面の偏心量を評価すれば良い。   When there are a plurality of lens surfaces, the amount of eccentricity between the lens surfaces may be evaluated. In this case, as shown in FIG. 13C, a new axis 80 is set so that the amount of eccentricity of the plurality of lens surfaces distributed in the space is minimized. Then, the eccentric amount of the lens surface may be evaluated using the new axis 80 as a reference.

新たな軸80の設定は、例えば、仮の軸を設定し、仮の軸から球心までの距離について、全レンズ面で2乗和をとる。そして、仮の軸を変化させて、2乗和が最小となったときの仮の軸を新たな軸にすれば良い。あるいは、仮の軸から球心までの距離をレンズの曲率半径で割った量について、全レンズ面で2乗和をとる。そして、仮の軸を変化させて、2乗和が最小となったときの仮の軸を新たな軸にしても良い。   The new axis 80 is set by, for example, setting a temporary axis and taking the sum of squares for all lens surfaces with respect to the distance from the temporary axis to the sphere. Then, the temporary axis may be changed so that the temporary axis when the sum of squares becomes the minimum becomes a new axis. Alternatively, the sum of squares is calculated for all lens surfaces with respect to the amount obtained by dividing the distance from the temporary axis to the sphere center by the radius of curvature of the lens. Then, the temporary axis may be changed, and the temporary axis when the sum of squares is minimized may be a new axis.

また、本実施形態の計測方法では、設計収差成分が存在する場合であっても、設計収差成分を除去することができる。   In the measurement method of the present embodiment, the design aberration component can be removed even when the design aberration component exists.

式(1−4)、式(1−5)、式(1−6)の波面収差Wは被検光学系の偏心がなく、かつ、システム収差がないときの波面に対する偏差として説明してきた。波面収差Wを平面波や球面波といった理想的な波面に対する偏差としたときは、設計収差成分M(Ox,Oy,ρx,ρy)の項をWに加えて同様の説明ができる。   The wavefront aberration W in the expressions (1-4), (1-5), and (1-6) has been described as a deviation from the wavefront when the test optical system is not decentered and there is no system aberration. When the wavefront aberration W is a deviation from an ideal wavefront such as a plane wave or a spherical wave, the same explanation can be made by adding the term of the design aberration component M (Ox, Oy, ρx, ρy) to W.

設計収差成分M(Ox,Oy,ρx,ρy)は、物体高座標と瞳座標のみで表される偏心量に依存しない収差成分である。そのため、システム収差成分Sys(Ox,Oy,ρx,ρy)と同じように扱うことができる。   The design aberration component M (Ox, Oy, ρx, ρy) is an aberration component that does not depend on the amount of decentering expressed only by the object height coordinate and the pupil coordinate. Therefore, it can be handled in the same manner as the system aberration component Sys (Ox, Oy, ρx, ρy).

そこで、式(1−5)におけるSys(Ox,Oy,ρx,ρy)と式(1−6)におけるSys(Ox,Oy,ρx,ρy)を、各々M(Ox,Oy,ρx,ρy)に置き換える。この場合、式(1−5)と式(1−6)とで、設計収差成分M(Ox,Oy,ρx,ρy)は同一である。そこで、ステップS200において式(18)の演算を行うと、M(Ox,Oy,ρx,ρy)が除去される。その結果、所定の収差成分を抽出することができる。   Therefore, Sys (Ox, Oy, ρx, ρy) in equation (1-5) and Sys (Ox, Oy, ρx, ρy) in equation (1-6) are respectively represented by M (Ox, Oy, ρx, ρy). Replace with In this case, the design aberration component M (Ox, Oy, ρx, ρy) is the same in the equations (1-5) and (1-6). Therefore, when the calculation of equation (18) is performed in step S200, M (Ox, Oy, ρx, ρy) is removed. As a result, a predetermined aberration component can be extracted.

また、一般的には被検光学系は、偏心以外にも、各面の曲率半径誤差、面間隔誤差、屈折率誤差などの回転対称な製造誤差を持っている。よって、実際に計測される波面収差Wには、製造誤差によって生じる収差成分も含まれる。しかし、回転対称な製造誤差によって生じる波面収差成分も、物体高座標と瞳座標のみで表される偏心量に依存しない収差成分である。そのため、システム収差成分Sys(Ox,Oy,ρx,ρy)や設計収差成分M(Ox,Oy,ρx,ρy)と同じように扱うことができる。よって被検光学系に、各面の曲率半径誤差、面間隔誤差、屈折率誤差などの回転対称な製造誤差があっても、所定の収差成分を抽出することができる。   In general, the optical system to be tested has a rotationally symmetric manufacturing error such as a curvature radius error of each surface, a surface spacing error, and a refractive index error in addition to decentration. Therefore, the wavefront aberration W actually measured includes an aberration component caused by a manufacturing error. However, the wavefront aberration component caused by the rotationally symmetric manufacturing error is also an aberration component that does not depend on the amount of decentering expressed only by the object height coordinate and the pupil coordinate. Therefore, it can be handled in the same manner as the system aberration component Sys (Ox, Oy, ρx, ρy) and the design aberration component M (Ox, Oy, ρx, ρy). Therefore, even if there is a rotationally symmetric manufacturing error such as a curvature radius error, a surface distance error, and a refractive index error in each surface in the test optical system, a predetermined aberration component can be extracted.

また、実際の波面計測において波面収差Wを平面波や球面波といった理想的な波面に対する偏差として解析する必要はない。式(18)に示すように、被検光学系が第1の回転前の波面に対する第1の回転後の波面の偏差を解析すればよい。   In actual wavefront measurement, it is not necessary to analyze the wavefront aberration W as a deviation from an ideal wavefront such as a plane wave or a spherical wave. As shown in Expression (18), the test optical system may analyze the deviation of the wavefront after the first rotation with respect to the wavefront before the first rotation.

よって、波面データWFDθ1と波面データWFDθ2の偏差から波面収差を解析することで、システム収差成分を除去し、所定の収差成分を抽出することができる。   Therefore, by analyzing the wavefront aberration from the deviation between the wavefront data WFDθ1 and the wavefront data WFDθ2, it is possible to remove the system aberration component and extract the predetermined aberration component.

以降の説明でも上述と同様に、被検光学系の第1の回転前の波面に対する第1の回転後の波面の偏差を解析する。そのため、以降の説明では波面収差Wの参照波面のとり方については省略する。   In the following description, similarly to the above, the deviation of the wavefront after the first rotation with respect to the wavefront before the first rotation of the optical system to be tested is analyzed. Therefore, in the following description, the method of taking the reference wavefront of the wavefront aberration W is omitted.

ステップS200の実行後、ステップS300を実行する。ステップS300を実行することで、第1の収差成分が抽出される。抽出した第1の収差成分を用いてステップS400を実行する。ステップS400で連立1次方程式を解くことで、偏心量Δ1〜Δjを求めることができる。 After step S200 is executed, step S300 is executed. By executing step S300, the first aberration component is extracted. Step S400 is executed using the extracted first aberration component. By solving the simultaneous linear equations in step S400, the eccentric amounts Δ 1 to Δ j can be obtained.

このように、本実施形態の偏心量計測方法によれば、被検光学系に設計収差が存在する場合であっても、レンズ面の形状や光学系を構成するレンズの数に関係なく、短い時間で偏心量を計測できる。   As described above, according to the decentering amount measuring method of the present embodiment, even when there is a design aberration in the test optical system, it is short regardless of the shape of the lens surface and the number of lenses constituting the optical system. The amount of eccentricity can be measured over time.

また、本実施形態の計測方法では、被検光学系と受光系の間に配置された受光光学系が偏心している場合であっても、受光光学系の収差成分を除去することができる。   Further, in the measurement method of the present embodiment, the aberration component of the light receiving optical system can be removed even when the light receiving optical system disposed between the test optical system and the light receiving system is decentered.

受光光学系について説明する。上述のように、被検光学系から出射した光束は、受光系に入射する。ここで、受光系に入射する光束の径を適切にするために、受光光学系を配置する場合がある。図14は、被検光学系と受光系の間に受光光学系を配置した様子を示す図である。なお、ここでは、システム収差や設計収差は発生していないものとする。   The light receiving optical system will be described. As described above, the light beam emitted from the test optical system enters the light receiving system. Here, in order to make the diameter of the light beam incident on the light receiving system appropriate, a light receiving optical system may be arranged. FIG. 14 is a diagram illustrating a state in which the light receiving optical system is disposed between the test optical system and the light receiving system. Here, it is assumed that no system aberration or design aberration has occurred.

受光光学系は、第j+1レンズ面から第mレンズ面までのレンズ面から構成されている。ここで、受光光学系のレンズ面が偏心すると、収差が生じる。図14においても、球心を用いてレンズ面のシフトを表している。図14において、SCj+1、SCj+2、・・・、SCmは、各レンズ面の球心を表している。また、δj+1、δj+2、・・・、δmは、各レンズ面のY方向のシフト量を表している。 The light receiving optical system includes lens surfaces from the (j + 1) th lens surface to the mth lens surface. Here, when the lens surface of the light receiving optical system is decentered, aberration occurs. In FIG. 14 as well, the lens surface shift is represented using a spherical center. In FIG. 14, SC j + 1 , SC j + 2 ,..., SC m represent the sphere centers of the lens surfaces. Further, δ j + 1 , δ j + 2 ,..., Δ m represent the shift amount in the Y direction of each lens surface.

受光光学系のレンズ面が偏心している場合、受光系に入射する波面の波面収差は、被検光学系の偏心で生じた波面収差に、受光光学系の偏心で生じた波面収差が加わったものになる。よって、最終的に検出される波面は、被検光学系の偏心収差と受光光学系の偏心収差を有する。   When the lens surface of the receiving optical system is decentered, the wavefront aberration of the wavefront incident on the receiving system is the sum of the wavefront aberration generated by the decentering of the receiving optical system in addition to the wavefront aberration generated by the decentering of the test optical system. become. Therefore, the wavefront finally detected has the decentration aberration of the optical system to be detected and the decentration aberration of the light receiving optical system.

ここで、ステップS110とステップS121を実行することで、波面データWFDθ1が取得される。波面データWFDθ1は、被検光学系の偏心収差の情報と受光光学系の偏心収差の情報を有する。この波面データWFDθ1を解析することで、波面収差Wが得られる。波面収差Wは以下の式(1−7)で表される。なお、ここでは、偏心はY方向のシフトとしているので、偏心量はδで表す。   Here, wavefront data WFDθ1 is acquired by executing Step S110 and Step S121. The wavefront data WFDθ1 includes information on the decentration aberration of the optical system to be measured and information on the decentration aberration of the light receiving optical system. The wavefront aberration W is obtained by analyzing the wavefront data WFDθ1. The wavefront aberration W is expressed by the following equation (1-7). Here, since the eccentricity is a shift in the Y direction, the amount of eccentricity is represented by δ.

W(Ox,Oy,ρx,ρy,δ12,・・・,δj)
1B11(Ox,Oy,ρx,ρy)
1 2B12(Ox,Oy,ρx,ρy)
2B21(Ox,Oy,ρx,ρy)
2 2B22(Ox,Oy,ρx,ρy)
+・・・
jBj1(Ox,Oy,ρx,ρy)
j 2Bj2(Ox,Oy,ρx,ρy)
j+1B(j+1)1(Ox,Oy,ρx,ρy)
j+1 2B(j+1)2(Ox,Oy,ρx,ρy)
j+2B(j+2)1(Ox,Oy,ρx,ρy)
j+2 2B(j+2)2(Ox,Oy,ρx,ρy)
+・・・
mBm1(Ox,Oy,ρx,ρy)
m 2Bm2(Ox,Oy,ρx,ρy) (1−7)
W (Ox, Oy, ρx, ρy, δ 1 , δ 2 , ..., δ j )
= δ 1 B 11 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ δ 1 2 B 12 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ δ 2 B 21 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ δ 2 2 B 22 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ ...
+ δ j B j1 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ δ j 2 B j2 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ δ j + 1 B (j + 1) 1 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ δ j + 1 2 B (j + 1) 2 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ δ j + 2 B (j + 2) 1 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ δ j + 2 2 B (j + 2) 2 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ ...
+ δ m B m1 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ δ m 2 B m2 (Ox, Oy, ρx, ρy) (1-7)

次に、ステップS150を実行する。ステップS150では第1の回転を行う。第1の回転では、計測軸の周りに被検光学系を回転させる。回転させる角度は、例えば、180°である。なお、投光系の位置は固定したままである。よって、照射位置Pは移動しない。また、受光光学系や受光系の位置も固定したままである。   Next, step S150 is executed. In step S150, the first rotation is performed. In the first rotation, the test optical system is rotated around the measurement axis. The rotation angle is, for example, 180 °. Note that the position of the light projecting system remains fixed. Therefore, the irradiation position P does not move. Further, the positions of the light receiving optical system and the light receiving system remain fixed.

続いて、ステップS110とステップS122を実行することで、波面データWFDθ2が取得される。波面データWFDθ2は、被検光学系の偏心収差の情報と受光光学系の偏心収差の情報を有する。この波面データWFDθ2を解析することで、波面収差Wが得られる。波面収差Wは以下の式(1−8)で表される。   Subsequently, the wavefront data WFDθ2 is acquired by executing Step S110 and Step S122. The wavefront data WFDθ2 includes information on the decentration aberration of the optical system to be measured and information on the decentration aberration of the light receiving optical system. The wavefront aberration W is obtained by analyzing the wavefront data WFDθ2. The wavefront aberration W is expressed by the following equation (1-8).

W(Ox,Oy,ρx,ρy,-δ1,-δ2,・・・,-δj)
=(-δ1)B11(Ox,Oy,ρx,ρy)
+(-δ1)2B12(Ox,Oy,ρx,ρy)
+(-δ2)B21(Ox,Oy,ρx,ρy)
+(-δ2)2B22(Ox,Oy,ρx,ρy)
+・・・
+(-δj)Bj1(Ox,Oy,ρx,ρy)
+(-δj)2Bj2(Ox,Oy,ρx,ρy)
j+1B(j+1)1(Ox,Oy,ρx,ρy)
j+1 2B(j+1)2(Ox,Oy,ρx,ρy)
j+2B(j+2)1(Ox,Oy,ρx,ρy)
j+2 2B(j+2)2(Ox,Oy,ρx,ρy)
+・・・
mBm1(Ox,Oy,ρx,ρy)
m 2Bm2(Ox,Oy,ρx,ρy) (1−8)
W (Ox, Oy, ρx, ρy, -δ 1 , -δ 2 , ..., -δ j )
= (-δ 1 ) B 11 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ (-δ 1 ) 2 B 12 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ (-δ 2 ) B 21 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ (-δ 2 ) 2 B 22 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ ...
+ (-δ j ) B j1 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ (-δ j ) 2 B j2 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ δ j + 1 B (j + 1) 1 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ δ j + 1 2 B (j + 1) 2 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ δ j + 2 B (j + 2) 1 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ δ j + 2 2 B (j + 2) 2 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ ...
+ δ m B m1 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ δ m 2 B m2 (Ox, Oy, ρx, ρy) (1-8)

受光光学系の偏心収差成分について、式(1−7)と式(1−8)とで比較した結果を表15に示す。表15から分かるように、式(1−7)と式(1−8)とでは、受光光学系の偏心収差成分は同一である。

Figure 0006072317
Table 15 shows the result of comparing the decentration aberration component of the light receiving optical system with the equations (1-7) and (1-8). As can be seen from Table 15, the decentration aberration component of the light receiving optical system is the same in the equations (1-7) and (1-8).
Figure 0006072317

そこで、ステップS200において、式(18)の演算を行う。この演算により受光光学系の偏心収差成分が除去されるので、所定の収差成分を抽出することができる。   Therefore, in step S200, the calculation of Expression (18) is performed. Since the decentration aberration component of the light receiving optical system is removed by this calculation, a predetermined aberration component can be extracted.

ステップS200の実行後、ステップS300を実行する。ステップS300を実行することで、第1の収差成分が抽出される。抽出した第1の収差成分を用いてステップS400を実行する。ステップS400で連立1次方程式を解くことで、偏心量Δ1〜Δjを求めることができる。 After step S200 is executed, step S300 is executed. By executing step S300, the first aberration component is extracted. Step S400 is executed using the extracted first aberration component. By solving the simultaneous linear equations in step S400, the eccentric amounts Δ 1 to Δ j can be obtained.

このように、本実施形態の偏心量計測方法によれば、偏心した受光光学系が存在する場合であっても、レンズ面の形状や光学系を構成するレンズの数に関係なく、短い時間で偏心量を計測できる。   As described above, according to the decentration amount measuring method of the present embodiment, even in the case where there is a decentered light receiving optical system, it takes a short time regardless of the shape of the lens surface and the number of lenses constituting the optical system. The amount of eccentricity can be measured.

以上、取得工程が第1の回転を含む場合について説明した。なお、図8におけるステップS100の実行は、複数の照射位置で行っても良い。例えば、軸外と軸上において、被検光学系から出射した光束の波面を受光系で計測し、波面データを記録しておく。その後、ある角度だけ第1の回転を行う。そして、第1の回転後に、軸外及び軸上において、被検光学系から出射した光束の波面を受光系で計測し、波面データを記録する。ここで、照射位置が計測軸上にある場合を軸上、照射位置が計測軸上にない場合を軸外という。   The case where the acquisition process includes the first rotation has been described above. Note that the execution of step S100 in FIG. 8 may be performed at a plurality of irradiation positions. For example, on the axis and on the axis, the wavefront of the light beam emitted from the test optical system is measured by the light receiving system, and the wavefront data is recorded. Thereafter, the first rotation is performed by a certain angle. Then, after the first rotation, the wavefront of the light beam emitted from the test optical system is measured by the light receiving system off-axis and on-axis, and the wavefront data is recorded. Here, the case where the irradiation position is on the measurement axis is referred to as on-axis, and the case where the irradiation position is not on the measurement axis is referred to as off-axis.

また、本実施形態の計測方法では、取得工程は第1の回転を含み、第1の回転では、計測軸と平行な軸の周りに被検光学系を回転させ、同一の照射位置で、第1の回転前の波面データと、第1の回転後の波面データと、を取得することができる。   In the measurement method of the present embodiment, the acquisition step includes a first rotation. In the first rotation, the test optical system is rotated around an axis parallel to the measurement axis, and the first irradiation position is the same at the same irradiation position. Wavefront data before one rotation and wavefront data after the first rotation can be acquired.

本実施形態の計測方法では、第1の回転は第1の回転軸の周りに行われる。第1の回転軸は、計測軸とは別の軸であって、被検光学系を略光軸周りに回転させる軸である。   In the measurement method of the present embodiment, the first rotation is performed around the first rotation axis. The first rotation axis is an axis different from the measurement axis, and is an axis that rotates the optical system to be measured about the optical axis.

図15は、第1の回転軸が計測軸に対して偏心している状態を示す図である。図15では、第1の回転軸AXR1が、計測軸すなわち、Oz軸に対してY方向にシフトしている。この時のシフト量をEとする。 FIG. 15 is a diagram illustrating a state where the first rotation axis is eccentric with respect to the measurement axis. In FIG. 15, the first rotation axis AX R1 is shifted in the Y direction with respect to the measurement axis, that is, the Oz axis. Let E be the shift amount at this time.

本実施形態の計測方法も、図8に示すフローチャートのステップS100を実行する。まずステップS110を実行して、照射位置P(Ox,Oy,0)から被検光学系に光束を照射する。そして、ステップS121を実行して、波面データWFDθ1を取得する。波面収差Wは以下の式(1−9)で表される。なお、ここでは、被検光学系の偏心をY方向のシフトとしているので、偏心量はδで表している。   The measurement method of this embodiment also executes step S100 of the flowchart shown in FIG. First, step S110 is executed to irradiate the optical system to be examined from the irradiation position P (Ox, Oy, 0). Then, step S121 is executed to acquire the wavefront data WFDθ1. The wavefront aberration W is expressed by the following equation (1-9). Here, since the eccentricity of the optical system to be detected is a shift in the Y direction, the amount of eccentricity is represented by δ.

また、一般的にEとδの大きさは微小量に抑えることができるので、偏心量の3乗以上に比例する項については、各項における収差量は微小と考えられるので、無視することができる。そのため、(1−9)には、偏心量の3乗以上に比例する項は含まれていない。   In general, the magnitudes of E and δ can be suppressed to a very small amount. For terms that are proportional to the cube of the decentering amount or more, the amount of aberration in each term is considered to be very small and can be ignored. it can. Therefore, (1-9) does not include a term proportional to the cube of the eccentricity.

W(Ox,Oy,ρx,ρy,δ1+E,δ2+E、・・・,δj+E)
=(δ1+E)B11(Ox,Oy,ρx,ρy)
+(δ1+E)2B12(Ox,Oy,ρx,ρy)
+(δ2+E)B21(Ox,Oy,ρx,ρy)
+(δ2+E)2B22(Ox,Oy,ρx,ρy)
+・・・
+(δj+E)Bj1(Ox,Oy,ρx,ρy)
+(δj+E)2Bj2(Ox,Oy,ρx,ρy) (1−9)
W (Ox, Oy, ρx, ρy, δ 1 + E, δ 2 + E, ..., δ j + E)
= (δ 1 + E) B 11 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ (δ 1 + E) 2 B 12 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ (δ 2 + E) B 21 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ (δ 2 + E) 2 B 22 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ ...
+ (δ j + E) B j1 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ (δ j + E) 2 B j2 (Ox, Oy, ρx, ρy) (1-9)

次に、ステップS150を実行する。ステップS150では第1の回転を行う。第1の回転では、計測軸の周りに被検光学系20を回転させる。回転させる角度は、例えば、180°である。   Next, step S150 is executed. In step S150, the first rotation is performed. In the first rotation, the test optical system 20 is rotated around the measurement axis. The rotation angle is, for example, 180 °.

ステップS150の終了後、ステップS110を実行して、照射位置P(Ox,Oy,0)から被検光学系に光束を照射する。そして、ステップS122を実行して、波面データWFDθ2を取得する。波面収差Wは以下の式(1−10)で表される。   After step S150 is completed, step S110 is executed to irradiate the optical system to be measured from the irradiation position P (Ox, Oy, 0). Then, step S122 is executed to obtain the wavefront data WFDθ2. The wavefront aberration W is expressed by the following equation (1-10).

W(Ox,Oy,ρx,ρy,-δ1+E,-δ2+E、・・・,-δj+E)
=(-δ1+E)B11(Ox,Oy,ρx,ρy)
+(-δ1+E)2B12(Ox,Oy,ρx,ρy)
+(-δ2+E)B21(Ox,Oy,ρx,ρy)
+(-δ2+E)2B22(Ox,Oy,ρx,ρy)
+・・・
+(-δj+E)Bj1(Ox,Oy,ρx,ρy)
+(-δj+E)2Bj2(Ox,Oy,ρx,ρy) (1−10)
W (Ox, Oy, ρx, ρy, -δ 1 + E, -δ 2 + E, ..., -δ j + E)
= (-δ 1 + E) B 11 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ (-δ 1 + E) 2 B 12 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ (-δ 2 + E) B 21 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ (-δ 2 + E) 2 B 22 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ ...
+ (-δ j + E) B j1 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ (− δ j + E) 2 B j2 (Ox, Oy, ρx, ρy) (1-10)

続いて、ステップS200を実行する。第1の回転を行う前に取得した波面データWFDθ1は参照用データ、第1の回転後に取得した波面データWFDθ2は計測用データである。そこで、参照用データを波面の基準として、計測用データを解析することで、最終的な波面収差を求める。   Subsequently, Step S200 is executed. The wavefront data WFDθ1 acquired before the first rotation is reference data, and the wavefront data WFDθ2 acquired after the first rotation is measurement data. Therefore, the final wavefront aberration is obtained by analyzing the measurement data using the reference data as the wavefront standard.

最終的な波面収差を求めるために、具体的には、式(1−9)で表される波面収差を参照用データ、式(1−10)で表される波面収差を計測用データとして、式(19)の演算を行う。
W(Ox,Oy,ρx,ρy,-δ1+E,-δ2+E、・・・,-δj+E)
-W(Ox,Oy,ρx,ρy,δ1+E,δ2+E、・・・,δj+E) (19)
In order to obtain the final wavefront aberration, specifically, the wavefront aberration represented by Expression (1-9) is used as reference data, and the wavefront aberration represented by Expression (1-10) is used as measurement data. The calculation of Expression (19) is performed.
W (Ox, Oy, ρx, ρy, -δ 1 + E, -δ 2 + E, ..., -δ j + E)
-W (Ox, Oy, ρx, ρy, δ 1 + E, δ 2 + E, ..., δ j + E) (19)

その結果、最終的な波面収差は式(1−11)で表される。
W(Ox,Oy,ρx,ρy,-δ1+E,-δ2+E、・・・,-δj+E)
-W(Ox,Oy,ρx,ρy,δ1+E,δ2+E、・・・,δj+E)
=(-2δ1)B11(Ox,Oy,ρx,ρy)
+[(-δ1+E)2-(δ1+E)2]B12(Ox,Oy,ρx,ρy)
+(-2δ2)B21(Ox,Oy,ρx,ρy)
+[(-δ2+E)2-(δ2+E)2]B22(Ox,Oy,ρx,ρy)
+・・・
+(-2δj)Bj1(Ox,Oy,ρx,ρy)
+[(-δj+E)2-(δj+E)2]Bj2(Ox,Oy,ρx,ρy)
=(-2δ1)B11(Ox,Oy,ρx,ρy)
+(-4δ1E)B12(Ox,Oy,ρx,ρy)
+(-2δ2)B21(Ox,Oy,ρx,ρy)
+(-4δ2E)B22(Ox,Oy,ρx,ρy)
+・・・
+(-2δj)Bj1(Ox,Oy,ρx,ρy)
+(-4δjE)Bj2(Ox,Oy,ρx,ρy) (1−11)
As a result, the final wavefront aberration is expressed by Expression (1-11).
W (Ox, Oy, ρx, ρy, -δ 1 + E, -δ 2 + E, ..., -δ j + E)
-W (Ox, Oy, ρx, ρy, δ 1 + E, δ 2 + E, ..., δ j + E)
= (-2δ 1 ) B 11 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ [(-δ 1 + E) 2-1 + E) 2 ] B 12 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ (-2δ 2 ) B 21 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ [(-δ 2 + E) 2-2 + E) 2 ] B 22 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ ...
+ (-2δ j ) B j1 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ [(-δ j + E) 2-j + E) 2 ] B j2 (Ox, Oy, ρx, ρy)
= (-2δ 1 ) B 11 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ (-4δ 1 E) B 12 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ (-2δ 2 ) B 21 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ (-4δ 2 E) B 22 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ ...
+ (-2δ j ) B j1 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ (-4δ j E) B j2 (Ox, Oy, ρx, ρy) (1-11)

式(1−11)で表される波面収差は、被検光学系が第1の回転前の波面に対する第1の回転後の波面の偏差である。   The wavefront aberration represented by Expression (1-11) is a deviation of the wavefront after the first rotation with respect to the wavefront before the first optical system rotates.

ここで、δ1とEはいずれも偏心量を表している。よって、(-4δ1E)〜(-4δjE)へ偏心量の2乗を表しているとみなせる。式(1−11)の各項の説明を表16に示す。

Figure 0006072317
Here, δ 1 and E both represent the amount of eccentricity. Therefore, it can be considered that (−4δ 1 E) to (−4δ j E) represent the square of the eccentricity. Table 16 shows the description of each term in the formula (1-11).
Figure 0006072317

式(1−11)に示すように、最終的な波面収差は、偏心量の1乗に比例する収差成分と偏心量の2乗に比例する収差成分、すなわち、第1の収差成分と第2の収差成分とからなる。このように、式(19)の演算を行うことで、所定の収差成分が抽出される。   As shown in Expression (1-11), the final wavefront aberration includes an aberration component proportional to the first power of the decentering amount and an aberration component proportional to the second power of the decentering amount, that is, the first aberration component and the second aberration. Aberration components. Thus, a predetermined aberration component is extracted by performing the calculation of Expression (19).

なお、式(1−9)や式(1−10)には、設計収差成分、システム収差成分及び受光光学系の偏心収差成分は含まれていない。しかしながら、これらの収差成分が含まれていても良い。ただし、これらの収差成分は式(19)の演算を行うことで除去される。このようなことから、これらの収差成分については、式(1−9)や式(1−10)には記載していない。   The expressions (1-9) and (1-10) do not include the design aberration component, the system aberration component, and the decentration aberration component of the light receiving optical system. However, these aberration components may be included. However, these aberration components are removed by performing the calculation of equation (19). For these reasons, these aberration components are not described in the equations (1-9) and (1-10).

式(1−11)は第2の収差成分を含んでいる。これは、第1の回転軸が計測軸に対してシフト量Eだけシフトしているからである。そのため、このままでは、第1の偏心成分に関する方程式を用いて偏心量を求めることはできない。   Expression (1-11) includes the second aberration component. This is because the first rotation axis is shifted by the shift amount E with respect to the measurement axis. Therefore, the amount of eccentricity cannot be obtained using the equation regarding the first eccentric component as it is.

そこで、図7に示したように、照射位置P’において、第1の回転を行う前の波面データと、第1の回転を行った後の波面データを取得する。第1の回転を行う前の波面データは参照用データ、第1の回転を行った後の波面データは計測用データである。そこで、参照用データを波面の基準として、計測用データを解析することで、照射位置P’における最終的な波面収差を求める。   Therefore, as shown in FIG. 7, the wavefront data before the first rotation and the wavefront data after the first rotation are acquired at the irradiation position P ′. Wavefront data before the first rotation is reference data, and wavefront data after the first rotation is measurement data. Therefore, the final wavefront aberration at the irradiation position P ′ is obtained by analyzing the measurement data using the reference data as the wavefront standard.

照射位置P’は照射位置Pと対称であるので、物体高座標は(-Ox,-Oy,0)になる。よって、最終的な波面収差は式(1−12)で表される。
W(-Ox,-Oy,ρx,ρy,δ1+E,δ2+E、・・・,δj+E)
-W(-Ox,-Oy,ρx,ρy,-δ1+E,-δ2+E、・・・,-δj+E)
=(-2δ1)B11(-Ox,-Oy,ρx,ρy)
+(-4δ1E)B12(-Ox,-Oy,ρx,ρy)
+(-2δ2)B21(-Ox,-Oy,ρx,ρy)
+(-4δ2E)B22(-Ox,-Oy,ρx,ρy)
+・・・
+(-2δj)Bj1(-Ox,-Oy,ρx,ρy)
+(-4δjE)Bj2(-Ox,-Oy,ρx,ρy) (1−12)
Since the irradiation position P ′ is symmetric with the irradiation position P, the object height coordinates are (−Ox, −Oy, 0). Therefore, the final wavefront aberration is expressed by Expression (1-12).
W (-Ox, -Oy, ρx, ρy, δ 1 + E, δ 2 + E, ..., δ j + E)
-W (-Ox, -Oy, ρx, ρy, -δ 1 + E, -δ 2 + E, ..., -δ j + E)
= (-2δ 1 ) B 11 (-Ox, -Oy, ρx, ρy)
+ (-4δ 1 E) B 12 (-Ox, -Oy, ρx, ρy)
+ (-2δ 2 ) B 21 (-Ox, -Oy, ρx, ρy)
+ (-4δ 2 E) B 22 (-Ox, -Oy, ρx, ρy)
+ ...
+ (-2δ j ) B j1 (-Ox, -Oy, ρx, ρy)
+ (-4δ j E) B j2 (-Ox, -Oy, ρx, ρy) (1-12)

式(1−12)で表される波面収差は、被検光学系が第1の回転前の波面に対する第1の回転後の波面の偏差である。   The wavefront aberration represented by Expression (1-12) is a deviation of the wavefront after the first rotation with respect to the wavefront before the first optical system rotates.

式(1−11)や式(1−12)から分かるように、最終的な波面収差は、所定の収差成分として、偏心量の1乗に比例する収差成分と偏心量の2乗に比例する収差成分、すなわち、第1の収差成分と第2の収差成分とを有する。   As can be seen from the equations (1-11) and (1-12), the final wavefront aberration is proportional to the aberration component proportional to the first power of the decentering amount and the square of the decentering amount as the predetermined aberration component. It has an aberration component, that is, a first aberration component and a second aberration component.

続いて、ステップS300を実行して、第1の収差成分を抽出する。ここで、収差成分をWzで表す。瞳座標が奇数次数の関数が乗じられた収差成分Wzは、ゼルニケ項の第2項等が乗じられた収差成分である。この収差成分Wz(z=2,3,7,8・・・)については、式(1−11)と式(1−12)の和をとる。その結果を式(20)に示す。   Subsequently, Step S300 is executed to extract the first aberration component. Here, the aberration component is represented by Wz. The aberration component Wz multiplied by the odd-order function of the pupil coordinates is an aberration component multiplied by the second term of the Zernike term. For this aberration component Wz (z = 2, 3, 7, 8,...), The sum of Expression (1-11) and Expression (1-12) is taken. The result is shown in equation (20).

Tz(Ox,Oy,δ1,δ2, ・・・,δj)
=[Wz(Ox,Oy,-δ1+E,-δ2+E、・・・,-δj+E)
‐Wz(Ox,Oy,δ1+E,δ2+E、・・・,δj+E)]
+[Wz(-Ox,-Oy,-δ1+E,-δ2+E、・・・,-δj+E)
‐Wz(-Ox,-Oy,δ1+E,δ2+E、・・・,δj+E)]
=(-2δ1)[Bz11(Ox,Oy)+Bz11(-Ox,-Oy)]
+(-4δ1E)[Bz12(Ox,Oy)+Bz12(-Ox,-Oy)]
+(-2δ2)[Bz21(Ox,Oy)+Bz21(-Ox,-Oy)]
+(-4δ2E)[Bz22(Ox,Oy)+Bz22(-Ox,-Oy)]
+・・・
+(-2δj)[Bzj1(Ox,Oy)+Bzj1(-Ox,-Oy)]
+(-4δjE)[Bzj2(Ox,Oy)+Bzj2(-Ox,-Oy)] (20)
Tz (Ox, Oy, δ 1, δ 2, ..., δ j )
= [Wz (Ox, Oy, -δ 1 + E, -δ 2 + E, ..., -δ j + E)
-Wz (Ox, Oy, δ 1 + E, δ 2 + E, ..., δ j + E)]
+ [Wz (-Ox, -Oy, -δ 1 + E, -δ 2 + E, ..., -δ j + E)
-Wz (-Ox, -Oy, δ 1 + E, δ 2 + E, ..., δ j + E)]
= (-2δ 1 ) [Bz 11 (Ox, Oy) + Bz 11 (-Ox, -Oy)]
+ (-4δ 1 E) [Bz 12 (Ox, Oy) + Bz 12 (-Ox, -Oy)]
+ (-2δ 2 ) [Bz 21 (Ox, Oy) + Bz 21 (-Ox, -Oy)]
+ (-4δ 2 E) [Bz 22 (Ox, Oy) + Bz 22 (-Ox, -Oy)]
+ ...
+ (-2δ j ) [Bz j1 (Ox, Oy) + Bz j1 (-Ox, -Oy)]
+ (-4δ j E) [Bz j2 (Ox, Oy) + Bz j2 (-Ox, -Oy)] (20)

ここで、Bzj1(-Ox,-Oy)=Bzj1(Ox,Oy)、Bzj2(-Ox,-Oy)=-Bzj2(Ox,Oy)である。よって、式(20)から式(21)が得られる。
Tz(Ox,Oy,δ1,δ2, ・・・,δj)
=(-2δ1)[2Bz11(Ox,Oy)]
+(-2δ2)[2Bz21(Ox,Oy)]
+・・・
+(-2δj)[2Bzj1(Ox,Oy)] (21)
Here, Bz j1 (−Ox, −Oy) = Bz j1 (Ox, Oy) and Bz j2 (−Ox, −Oy) = − Bz j2 (Ox, Oy). Therefore, Expression (21) is obtained from Expression (20).
Tz (Ox, Oy, δ 1, δ 2, ..., δ j )
= (-2δ 1 ) [2Bz 11 (Ox, Oy)]
+ (-2δ 2 ) [2Bz 21 (Ox, Oy)]
+ ...
+ (-2δ j ) [2Bz j1 (Ox, Oy)] (21)

式(20)に示すように、両者の和をとることで、第1の収差成分は残り、第2の収差成分が消滅する。よって、所定の収差成分から第1の収差成分Tz(Ox,Oy,δ1,δ2, ・・・,δj)を抽出することができる。 As shown in Expression (20), by taking the sum of the two, the first aberration component remains and the second aberration component disappears. Therefore, the first aberration component Tz (Ox, Oy, δ 1, δ 2, ..., Δ j ) can be extracted from the predetermined aberration component.

一方、瞳座標が偶数次数の関数が乗じられた収差成分Wzは、ゼルニケ項の第4項等が乗じられた収差成分である。この収差成分Wz(z=1,4,5,6,9・・・)については、式(1−11)と式(1−12)の差をとる。その結果を式(22)に示す。   On the other hand, the aberration component Wz multiplied by the function of even-order pupil coordinates is an aberration component multiplied by the fourth term of the Zernike term. For this aberration component Wz (z = 1, 4, 5, 6, 9...), The difference between the equations (1-11) and (1-12) is taken. The result is shown in Formula (22).

Tz(Ox,Oy,δ1,δ2, ・・・,δj)
=[Wz(Ox,Oy,-δ1+E,-δ2+E、・・・,-δj+E)
‐Wz(Ox,Oy,δ1+E,δ2+E、・・・,δj+E)]
‐[Wz(-Ox,-Oy,-δ1+E,-δ2+E、・・・,-δj+E)
‐Wz(-Ox,-Oy,δ1+E,δ2+E、・・・,δj+E)]
=(-2δ1)[Bz11(Ox,Oy)-Bz11(-Ox,-Oy)]
+(-4δ1E)[Bz12(Ox,Oy)-Bz12(-Ox,-Oy)]
+(-2δ2)[Bz21(Ox,Oy)-Bz21(-Ox,-Oy)]
+(-4δ2E)[Bz22(Ox,Oy)-Bz22(-Ox,-Oy)]
+・・・
+(-2δj)[Bzj1(Ox,Oy)-Bzj1(-Ox,-Oy)]
+(-4δjE)[Bzj2(Ox,Oy)-Bzj2(-Ox,-Oy)] (22)
Tz (Ox, Oy, δ 1, δ 2, ..., δ j )
= [Wz (Ox, Oy, -δ 1 + E, -δ 2 + E, ..., -δ j + E)
-Wz (Ox, Oy, δ 1 + E, δ 2 + E, ..., δ j + E)]
-[Wz (-Ox, -Oy, -δ 1 + E, -δ 2 + E, ..., -δ j + E)
-Wz (-Ox, -Oy, δ 1 + E, δ 2 + E, ..., δ j + E)]
= (-2δ 1 ) [Bz 11 (Ox, Oy) -Bz 11 (-Ox, -Oy)]
+ (-4δ 1 E) [Bz 12 (Ox, Oy) -Bz 12 (-Ox, -Oy)]
+ (-2δ 2 ) [Bz 21 (Ox, Oy) -Bz 21 (-Ox, -Oy)]
+ (-4δ 2 E) [Bz 22 (Ox, Oy) -Bz 22 (-Ox, -Oy)]
+ ...
+ (-2δ j ) [Bz j1 (Ox, Oy) -Bz j1 (-Ox, -Oy)]
+ (-4δ j E) [Bz j2 (Ox, Oy) -Bz j2 (-Ox, -Oy)] (22)

ここで、Bzj1(-Ox,-Oy)=-Bzj1(Ox,Oy)、Bzj2(-Ox,-Oy)=Bzj2(Ox,Oy)である。よって、式(22)から式(23)が得られる。
Tz(Ox,Oy,δ1,δ2,・・・,δj)
=(-2δ1)[2Bz11(Ox,Oy)]
+(-2δ2)[2Bz21(Ox,Oy)]
+・・・
+(-2δj)[2Bzj1(Ox,Oy)] (23)
Here, Bz j1 (−Ox, −Oy) = − Bz j1 (Ox, Oy), Bz j2 (−Ox, −Oy) = Bz j2 (Ox, Oy). Therefore, Expression (23) is obtained from Expression (22).
Tz (Ox, Oy, δ 1, δ 2, ..., δ j )
= (-2δ 1 ) [2Bz 11 (Ox, Oy)]
+ (-2δ 2 ) [2Bz 21 (Ox, Oy)]
+ ...
+ (-2δ j ) [2Bz j1 (Ox, Oy)] (23)

式(22)に示すように、両者の差をとることで、第1の収差成分は残り、第2の収差成分が消える。よって、所定の収差成分から第1の収差成分Tz(Ox,Oy,δ1,δ2,・・・,δj)を抽出することができる。 As shown in Expression (22), by taking the difference between the two, the first aberration component remains and the second aberration component disappears. Therefore, the first aberration component Tz (Ox, Oy, δ 1, δ 2, ..., Δ j ) can be extracted from the predetermined aberration component.

また、式(21)と式(23)において、係数はδ1、δ2、・・・、δjになっている。ここで、図15に示すように、δ1、δ2、・・・、δjは第1の回転軸からの偏心量である。このように、偏心量を表す基準が第1の回転軸になっていることがわかる。すなわち、計測軸が偏心量を表す基準にはなっていない。 Further, the formula (21) in equation (23), the coefficient is in the δ 1, δ 2, ···, δ j. Here, as shown in FIG. 15, δ 1 , δ 2 ,..., Δ j are eccentric amounts from the first rotation axis. Thus, it can be seen that the reference representing the amount of eccentricity is the first rotation axis. That is, the measurement axis is not a standard for representing the amount of eccentricity.

続いて、第1の収差成分Tz(Ox,Oy,δ1,δ2,・・・,δj)を用いてステップS400を実行する。ステップS400で連立1次方程式を解く。これにより、第1の回転軸を基準とした偏心量の−2倍の値が解として求まる。 Subsequently, Step S400 is executed using the first aberration component Tz (Ox, Oy, δ 1, δ 2, ..., Δ j ). In step S400, simultaneous linear equations are solved. As a result, a value that is −2 times the amount of eccentricity with respect to the first rotation axis is obtained as a solution.

このように、第2の収差成分が消え、第1の収差成分を抽出することにより、被検光学系の各面の変位と第1の収差成分の収差量が線形に扱えるようになったことにより、計測軸Ozと第1の回転軸AXR1が一致していなくても、被検光学系の第1の回転軸AXR1周りの回転に伴う各面の変位量を求めることができる。よって第1の回転軸を基準として偏心量を正確に求めることができる。 As described above, the second aberration component disappears and the first aberration component is extracted, so that the displacement of each surface of the optical system to be measured and the aberration amount of the first aberration component can be handled linearly. Thus, even if the measurement axis Oz and the first rotation axis AX R1 do not coincide with each other, the displacement amount of each surface accompanying the rotation around the first rotation axis AX R1 of the optical system to be measured can be obtained. Therefore, the amount of eccentricity can be accurately obtained with reference to the first rotation axis.

以上のように、本実施形態の計測方法では、計測軸あるいは第1の回転軸の周りに、被検光学系をある角度で回転させて2つの波面データを取得する。そして、第1の回転前の波面データを参照用データ、第1の回転後の波面データを計測用データとして、波面収差を解析することで、設計収差、システム収差及び受光光学系の偏心収差が除去できる。   As described above, in the measurement method of the present embodiment, two wavefront data are acquired by rotating the optical system to be measured at an angle around the measurement axis or the first rotation axis. By analyzing the wavefront aberration using the wavefront data before the first rotation as the reference data and the wavefront data after the first rotation as the measurement data, the design aberration, the system aberration, and the decentration aberration of the light receiving optical system are reduced. Can be removed.

また、本実施形態の計測方法では、被検光学系を回転させる角度が10度以上であることが好ましい。更には、被検光学系を回転させる角度が180度であることが好ましい。   Moreover, in the measurement method of this embodiment, it is preferable that the angle which rotates a test optical system is 10 degree | times or more. Furthermore, it is preferable that the angle at which the test optical system is rotated is 180 degrees.

以上の説明では、被検光学系を計測軸あるいは第1の回転軸の周りに180度回転させている。しかしながら、回転角度は何度でもよい。好ましい回転角度は10度以上で、より好ましい角度は180度である。   In the above description, the test optical system is rotated 180 degrees around the measurement axis or the first rotation axis. However, the rotation angle may be any number. A preferable rotation angle is 10 degrees or more, and a more preferable angle is 180 degrees.

また、計測軸に対して第1の回転軸がチルトしてしまうことがある。この点について説明する。   In addition, the first rotation axis may tilt with respect to the measurement axis. This point will be described.

図16は第1の回転軸と計測軸の相対関係を示す図であって、(a)は計測軸と第1の回転軸が一致している状態を示し、(b)は計測軸に対して第1の回転軸がチルトしている状態を示している。   FIG. 16 is a diagram showing the relative relationship between the first rotation axis and the measurement axis, in which (a) shows a state in which the measurement axis and the first rotation axis coincide with each other, and (b) shows the measurement axis. The first rotating shaft is tilted.

上述のように、レンズ面が球面の場合、第1の回転による球心の変位量は、計測軸に対する偏心量の−2倍になる。一方、被検光学系90のレンズ面が非球面の場合、第1の回転による変位の様子は、図16(a)に示すようになる。ここで、図16(a)に示すように、非球面91は、非球面面頂92と非球面軸93とで表される。   As described above, when the lens surface is a spherical surface, the amount of displacement of the spherical center due to the first rotation is −2 times the amount of eccentricity with respect to the measurement axis. On the other hand, when the lens surface of the test optical system 90 is an aspherical surface, the state of displacement by the first rotation is as shown in FIG. Here, as shown in FIG. 16A, the aspheric surface 91 is represented by an aspheric surface apex 92 and an aspheric surface axis 93.

第1の回転における回転角度が180°の場合、非球面面頂の変位量と非球面軸の変位量は、回転前の第1の回転軸AXR1に対する偏心量の−2倍となる。例えば、非球面面頂92は、第1の回転によって、非球面面頂92’の位置に変位する。この場合、非球面面頂92の変位量は−2×y1になる。また、非球面軸93の変位量は−2×a1になる。 When the rotation angle in the first rotation is 180 °, the displacement amount of the aspheric surface top and the displacement amount of the aspheric axis are −2 times the eccentricity with respect to the first rotation axis AX R1 before the rotation. For example, the aspheric surface apex 92 is displaced to the position of the aspheric surface apex 92 ′ by the first rotation. In this case, the amount of displacement of the aspheric surface apex 92 is −2 × y1. Further, the displacement amount of the aspherical axis 93 is −2 × a1.

上述の通り、第1の収差成分から被検光学系の第1の回転軸周りの回転に伴う各面の変位量を求められる。この変位量を元に被検光学系の第1の回転軸基準の偏心量を求めることができる。よって、被検光学系の第1の回転軸周りの回転に伴う各面の変位量は、被検光学系の偏心量を反映している必要がある。   As described above, the displacement amount of each surface accompanying rotation around the first rotation axis of the optical system to be measured can be obtained from the first aberration component. Based on this amount of displacement, the amount of eccentricity based on the first rotation axis of the optical system to be tested can be obtained. Therefore, the displacement amount of each surface accompanying the rotation of the test optical system around the first rotation axis needs to reflect the amount of eccentricity of the test optical system.

第1の回転を行う場合、第1の回転軸AXR1は計測軸AXと一致していることが望ましい。しかしながら、計測軸AXに対して第1の回転軸AXR1にシフトやチルトが生じることがある。この場合、シフト量やチルト量が微小であれば実用上は問題ない。特に、第1の回転軸AXR1が計測軸AXに対してシフトしている場合は、第1の回転に伴う変位量には影響しない。よってこの場合、各面の変位量は各面の偏心量を正確に反映している。 When performing the first rotation, it is desirable that the first rotation axis AX R1 coincides with the measurement axis AX M. However, a shift or tilt may occur on the first rotation axis AX R1 with respect to the measurement axis AX M. In this case, there is no practical problem if the shift amount and tilt amount are small. In particular, when the first rotation axis AX R1 is shifted with respect to the measurement axis AX M , the displacement amount associated with the first rotation is not affected. Therefore, in this case, the displacement amount of each surface accurately reflects the eccentric amount of each surface.

一方、図16(b)に示すように、第1の回転軸AXR1が計測軸AXに対してチルトしている場合、チルトは第1の回転に伴う変位量に影響する。例えば、計測軸AXに対して第1の回転軸AXR1が角度θでチルトしているとする。この場合、非球面面頂92の変位量Y1は、Y1=−2×y1×cosθになる。 On the other hand, as shown in FIG. 16B, when the first rotation axis AX R1 is tilted with respect to the measurement axis AX M , the tilt affects the amount of displacement associated with the first rotation. For example, it is assumed that the first rotation axis AX R1 is tilted at an angle θ with respect to the measurement axis AX M. In this case, the displacement amount Y1 of the aspheric surface apex 92 is Y1 = −2 × y1 × cos θ.

このように、第1の回転軸AXR1がチルトしていないときに比べると、第1の回転軸AXR1がθチルトしているときは、変位量の変化はcosθ倍になる。ただし、θが1°程度であっても、図16(a)で算出した変位量との変化は0.02%以下である。よってこの場合、非球面面頂92の変位量は偏心量をほぼ正確に反映している。 Thus, compared to when the first rotational axis AX R1 is not tilted, when the first rotary shaft AX R1 is tilted theta, a change in the displacement amount becomes cosθ times. However, even if θ is about 1 °, the change from the displacement calculated in FIG. 16A is 0.02% or less. Therefore, in this case, the amount of displacement of the aspheric surface top 92 reflects the amount of eccentricity almost accurately.

また、非球面軸93の変位量A1は、A1=(−a1+θ)−(a1−θ)=−2×a1になる。これは、図16(a)で算出した変位量と同じである。よって、非球面軸の変位量は、第1の回転軸AXR1のチルトの影響を受けない。各面の非球面軸の変位量についても同様である。よってこの場合、各面の非球面軸の変位量は偏心量を正確に反映している。 Further, the displacement amount A1 of the aspherical shaft 93 is A1 = (− a1 + θ) − (a1−θ) = − 2 × a1. This is the same as the displacement calculated in FIG. Therefore, the displacement amount of the aspherical axis is not affected by the tilt of the first rotation axis AX R1 . The same applies to the amount of displacement of the aspheric axis of each surface. Therefore, in this case, the amount of displacement of the aspherical axis of each surface accurately reflects the amount of eccentricity.

よって、計測軸AX対する第1の回転軸AXR1の微小のチルトがあっても問題なく被検光学系の偏心量を求めることができる。 Therefore, even if there is a minute tilt of the first rotation axis AX R1 with respect to the measurement axis AX M , the decentration amount of the test optical system can be obtained without any problem.

また、被検光学系を回転させたときに、第1の回転軸AXR1にはブレが生じないことが望ましい。仮にブレが生じたとしても、第1の回転軸AXR1に生じたブレの量が微小量の場合は、実用上問題ない。図17は計測軸に対して第1の回転軸がブレている状態を示す図である。 Further, it is desirable that the first rotation axis AX R1 is not shaken when the test optical system is rotated. Even if blurring occurs, there is no practical problem when the blurring amount generated on the first rotation axis AX R1 is very small. FIG. 17 is a diagram illustrating a state in which the first rotation axis is blurred with respect to the measurement axis.

第1の回転軸AXR1で発生するブレは、計測軸AXに対するシフトとチルトで表すことができる。例えば、計測軸AXに対して第1の回転軸AXR1が距離Tでシフトし、角度θでチルトしているとする。この場合、非球面面頂92の変位量Y1は、Y1=−y1+T−y1×cosθになる。ただし、上述のように、θが1°程度であっても、図16(a)で算出した変位量との変化は0.02%以下である。よってこの場合、非球面面頂92の変位量は偏心量をほぼ正確に反映している。 The blur generated on the first rotation axis AX R1 can be represented by a shift and a tilt with respect to the measurement axis AX M. For example, it is assumed that the first rotation axis AX R1 is shifted by the distance T with respect to the measurement axis AX M and tilted by the angle θ. In this case, the displacement amount Y1 of the aspheric surface top 92 is Y1 = −y1 + T−y1 × cos θ. However, as described above, even if θ is about 1 °, the change from the displacement calculated in FIG. 16A is 0.02% or less. Therefore, in this case, the amount of displacement of the aspheric surface top 92 reflects the amount of eccentricity almost accurately.

また、非球面軸93の変位量A1は、A1=(−a1+θ)−(a1−θ)=−2×a1になる。これは、図16(a)で算出した変位量と同じである。よって、非球面軸の変位量は、第1の回転軸AXR1のチルトの影響を受けない。各面の非球面軸の変位量についても同様である。よって、この場合、非球面軸93の変位量は偏心量を正確に反映している。 Further, the displacement amount A1 of the aspherical shaft 93 is A1 = (− a1 + θ) − (a1−θ) = − 2 × a1. This is the same as the displacement calculated in FIG. Therefore, the displacement amount of the aspherical axis is not affected by the tilt of the first rotation axis AX R1 . The same applies to the amount of displacement of the aspheric axis of each surface. Therefore, in this case, the amount of displacement of the aspherical shaft 93 accurately reflects the amount of eccentricity.

なお、非球面面頂92以外の非球面面頂では、変位95が余分に発生する。例えば、非球面面頂94における変位95はd4sinθになる。よって、非球面面頂94における変位量は、−y4+T−y4×cosθ+d4sinθになる。但しd4は、非球面面頂92と非球面面頂94の計測軸AX方向の距離である。つまり、計測軸AX方向の距離のsinθ倍だけ変位量が加わる。 Note that an extra displacement 95 occurs at the aspheric surface top other than the aspheric surface top 92. For example, the displacement 95 at the aspheric surface apex 94 is d4 sin θ. Therefore, the amount of displacement at the aspheric surface apex 94 is −y4 + T−y4 × cos θ + d4 sin θ. However d4 is the distance of the measuring axis AX M direction of the aspheric surface apex 92 aspheric surface apex 94. That is, the displacement is added by sin θ times the distance in the measurement axis AX M direction.

このことから、第1の回転軸AXR1とは別の仮想的な回転軸AXが生じたと考えることができる。仮想的な回転軸AXは、計測軸AXに対し距離T/2でシフトし、角度θ/2でチルトした軸である。この仮想的な回転軸AX周りに被検光学系が回転していると考えることができる。よって、第1の収差成分から仮想的な回転軸AX周りの回転に伴う各面の変位量を求められる。この変位量を元に被検光学系の仮想的な回転軸AX基準の偏心量を求めることができる。よって、計測軸に対し第1の回転軸がチルトしても実用上問題にならない。 From this, it can be considered that a virtual rotation axis AX I different from the first rotation axis AX R1 has occurred. The virtual rotation axis AX I is an axis shifted by a distance T / 2 with respect to the measurement axis AX M and tilted by an angle θ / 2. It can be considered that the test optical system rotates around this virtual rotation axis AX I. Therefore, the displacement amount of each surface associated with the rotation around the virtual rotation axis AX I can be obtained from the first aberration component. Based on this amount of displacement, the amount of eccentricity based on the virtual rotation axis AX I of the test optical system can be obtained. Therefore, even if the first rotation axis is tilted with respect to the measurement axis, there is no practical problem.

また、一組の照射位置から光束を照射する場合でも、第1の回転を行うことができる。第1の回転の実行例について、実行例1と実行例2を用いて説明する。   Further, the first rotation can be performed even when the light beam is irradiated from a set of irradiation positions. An execution example of the first rotation will be described using execution example 1 and execution example 2.

図18は実行例1のフローチャートを示す図である。実行例1では、まず、一方の照射位置で第1の回転を行って、第1の回転前の波面データと第1の回転後の波面データを取得する。その後、照射位置を変えて、他方の照射位置で第1の回転を行って、第1の回転前の波面データと第1の回転後の波面データを取得する。   FIG. 18 is a flowchart of the execution example 1. In the execution example 1, first, the first rotation is performed at one irradiation position, and the wavefront data before the first rotation and the wavefront data after the first rotation are acquired. Thereafter, the irradiation position is changed, the first rotation is performed at the other irradiation position, and wavefront data before the first rotation and wavefront data after the first rotation are acquired.

ステップS100は、ステップS110、ステップS121、ステップS122、ステップS130、ステップS141、ステップS142、ステップS150及びステップS151を有する。   Step S100 has Step S110, Step S121, Step S122, Step S130, Step S141, Step S142, Step S150, and Step S151.

ステップS100では、ステップS110、ステップS121、ステップS150、ステップS110及びステップS122を実行する。これにより、照射位置Pにおいて、第1の回転前の波面データWFDθ1と第1の回転後の波面データWFDθ2が取得される。   In step S100, step S110, step S121, step S150, step S110, and step S122 are executed. As a result, the wavefront data WFDθ1 before the first rotation and the wavefront data WFDθ2 after the first rotation are acquired at the irradiation position P.

ステップS122の実行が終了した状態は、第1の回転後の状態である。そこで、ステップS151を実行して、被検光学系を第1の回転を行う前の状態に戻す。   The state after the execution of step S122 is a state after the first rotation. Therefore, step S151 is executed to return the test optical system to the state before the first rotation.

そして、ステップS130、ステップS141、ステップS150、ステップS130及びステップS142を実行する。これにより、照射位置P’において、第1の回転前の波面データWFD’θ1と第1の回転後の波面データWFD’θ2が取得される。   And step S130, step S141, step S150, step S130, and step S142 are performed. Thereby, at the irradiation position P ′, the wavefront data WFD′θ1 before the first rotation and the wavefront data WFD′θ2 after the first rotation are acquired.

このように、実行例1では、第1の回転前に、光源をOxOy方向に駆動して、任意のOxOy座標に光源を位置させて、参照用データを取得する。すなわち、任意の物体高座標(Ox,Oy)で参照用データを取得する。その後、第1の回転を行って、被検光学系を回転させる。   Thus, in the execution example 1, before the first rotation, the light source is driven in the OxOy direction, the light source is positioned at an arbitrary OxOy coordinate, and reference data is acquired. That is, reference data is acquired at an arbitrary object height coordinate (Ox, Oy). Thereafter, the first rotation is performed to rotate the test optical system.

そして、第1の回転後に計測用データを取得する。この時、光源の座標、すなわち物体高座標(Ox,Oy)は、第1の回転前と第1の回転後で変わっていない。よって、第1の回転前と同じ物体高座標(Ox,Oy)で計測用データが取得される。   Then, measurement data is acquired after the first rotation. At this time, the coordinates of the light source, that is, the object height coordinates (Ox, Oy) are not changed before the first rotation and after the first rotation. Therefore, measurement data is acquired at the same object height coordinates (Ox, Oy) as before the first rotation.

その後、第1の回転前の状態に戻し、光源をOxOy方向に駆動し、最初のOxOy座標とは異なる座標に光源を位置させて、参照用データを取得する。すなわち、最初の物体高座標(Ox,Oy)とは異なる物体高座標(Ox’,Oy’)で、参照用データを取得する。その後、第1の回転を行って、計測用データを取得する。   Thereafter, the state before the first rotation is restored, the light source is driven in the OxOy direction, the light source is positioned at a coordinate different from the first OxOy coordinate, and reference data is acquired. That is, the reference data is acquired at object height coordinates (Ox ′, Oy ′) different from the first object height coordinates (Ox, Oy). Thereafter, the first rotation is performed to acquire measurement data.

このように、実行例1では、参照用データの取得と計測用データの取得とを、交互に繰り返して行う。そして、全ての物体高座標で参照用データの取得と計測用データの取得を完了した後に、波面解析を実施する。   Thus, in the execution example 1, the acquisition of the reference data and the acquisition of the measurement data are alternately repeated. Then, after completing the acquisition of reference data and the acquisition of measurement data at all object height coordinates, wavefront analysis is performed.

なお、図18に示すフローチャートでは、ステップS122の実行後の回転状態は、第1の回転後の状態になっている。そこで、ステップS151を実行せずに、ステップS130とステップS142を実行して波面データWFD’θ2を取得しても良い。その後、ステップS151を実行して、被検光学系を第1の回転前の状態に戻す。そして、ステップS130とステップS141を実行して、波面データWFD’θ1を取得しても良い。   In the flowchart shown in FIG. 18, the rotation state after execution of step S122 is the state after the first rotation. Therefore, step S130 and step S142 may be executed without executing step S151 to acquire the wavefront data WFD'θ2. Thereafter, step S151 is executed to return the test optical system to the state before the first rotation. Then, step S130 and step S141 may be executed to acquire the wavefront data WFD'θ1.

このように、実行例1では、照射位置が複数の場合であっても、各々の照射位置において、第1の回転前の波面データと第1の回転後の波面データを取得できる。第1の回転前の波面データを参照用データ、第1の回転後の波面データを計測用データとして、波面収差を解析することで、設計収差、システム収差及び受光光学系の偏心収差が除去できる。   Thus, in the execution example 1, even when there are a plurality of irradiation positions, the wavefront data before the first rotation and the wavefront data after the first rotation can be acquired at each irradiation position. By analyzing the wavefront aberration using the wavefront data before the first rotation as the reference data and the wavefront data after the first rotation as the measurement data, the design aberration, the system aberration, and the decentration aberration of the light receiving optical system can be removed. .

図19は実行例2のフローチャートを示す図である。実行例2では、まず、一方の照射位置と他方の照射位置で波面データを取得する。その後、第1の回転を行って、再び、一方の照射位置と他方の照射位置で波面データを取得する。   FIG. 19 is a diagram illustrating a flowchart of the execution example 2. In the execution example 2, first, wavefront data is acquired at one irradiation position and the other irradiation position. Thereafter, the first rotation is performed, and wavefront data is acquired again at one irradiation position and the other irradiation position.

ステップS100は、ステップS110、ステップS121、ステップS122、ステップS130、ステップS141、ステップS142及びステップS150を有する。   Step S100 has Step S110, Step S121, Step S122, Step S130, Step S141, Step S142, and Step S150.

ステップS100では、まず、ステップS110、ステップS121、ステップS130及びステップS141を実行する。これにより、第1の回転前の状態で、照射位置Pにおける波面データWFDθ1と照射位置P’における波面データWFD’θ1が取得される。   In step S100, first, step S110, step S121, step S130, and step S141 are executed. Thereby, the wavefront data WFDθ1 at the irradiation position P and the wavefront data WFD′θ1 at the irradiation position P ′ are acquired in the state before the first rotation.

次に、ステップS150を実行して、被検光学系を回転させる。続いて、ステップS110、ステップS122、ステップS130及びステップS142を実行する。これにより、第1の回転後の状態で、照射位置Pにおける波面データWFDθ2と照射位置P’における波面データWFD’θ2が取得される。   Next, step S150 is executed to rotate the test optical system. Subsequently, step S110, step S122, step S130, and step S142 are executed. Thereby, the wavefront data WFDθ2 at the irradiation position P and the wavefront data WFD′θ2 at the irradiation position P ′ are acquired in the state after the first rotation.

このように、実行例2では、第1の回転前に、光源をOxOy方向に駆動して、複数の物体高座標に光源を位置させて、参照用データを取得する。すなわち、複数の物体高座標で参照用データの取得を全て完了する。その後、第1の回転を行って、被検光学系を回転させる。   Thus, in the execution example 2, before the first rotation, the light source is driven in the OxOy direction, the light source is positioned at a plurality of object height coordinates, and reference data is acquired. That is, all the acquisition of reference data is completed at a plurality of object height coordinates. Thereafter, the first rotation is performed to rotate the test optical system.

第1の回転後に、再び光源をOxOy方向に駆動して測定用データの取得を行う。測定用データの取得では、光源を第1の回転前と同一のOxOy座標に位置させる。すなわち、第1の回転前と同じ物体高座標で測定用データの取得を全て完了させる。そして、測定用データの取得が全て完了した後に、波面解析を実施する。   After the first rotation, the light source is again driven in the OxOy direction to acquire measurement data. In acquiring the measurement data, the light source is positioned at the same OxOy coordinates as before the first rotation. That is, all acquisition of measurement data is completed at the same object height coordinates as before the first rotation. Then, after all the measurement data acquisition is completed, the wavefront analysis is performed.

このように、実行例2では、参照用データの取得を全て取得した後に、第1の回転を実行する。   As described above, in the execution example 2, after all the acquisition of the reference data is acquired, the first rotation is executed.

そして、対称な物体高座標について、所定の収差成分の和もしくは差をとることで、被検光学系の偏心に伴う偏心収差のうち偏心量の1乗に比例する収差成分、すなわち、第1の収差成分が抽出できる。   Then, by taking the sum or difference of the predetermined aberration components with respect to the symmetrical object height coordinates, the aberration component proportional to the first power of the decentering amount among the decentering aberrations accompanying the decentering of the optical system under test, that is, the first An aberration component can be extracted.

なお、図19に示すフローチャートでは、ステップS150の実行後の照射位置はP’になっている。そこで、ステップS142を実行して、波面データWFD’θ2を取得しても良い。そして、ステップS110とステップS122を実行して波面データWFDθ2を取得しても良い。   In the flowchart shown in FIG. 19, the irradiation position after execution of step S150 is P ′. Therefore, step S142 may be executed to acquire the wavefront data WFD'θ2. Then, step S110 and step S122 may be executed to obtain the wavefront data WFDθ2.

このように、実行例2では、照射位置が複数の場合であっても、各々の照射位置において、第1の回転前の波面データと第1の回転後の波面データを取得できる。第1の回転前の波面データを参照用データ、第1の回転後の波面データを計測用データとして、波面収差を解析することで、設計収差、システム収差及び受光光学系の偏心収差が除去できる。   Thus, in the execution example 2, even when there are a plurality of irradiation positions, the wavefront data before the first rotation and the wavefront data after the first rotation can be acquired at each irradiation position. By analyzing the wavefront aberration using the wavefront data before the first rotation as the reference data and the wavefront data after the first rotation as the measurement data, the design aberration, the system aberration, and the decentration aberration of the light receiving optical system can be removed. .

また、本実施形態の計測方法では、一方の照射位置と他方の照射位置とをそれぞれ移動させ、移動後の照射位置で波面データを取得することが好ましい。   Moreover, in the measurement method of this embodiment, it is preferable to move one irradiation position and the other irradiation position, respectively, and to acquire wavefront data in the irradiation position after a movement.

1つのレンズでは、レンズ面が2面ある。2つのレンズ面が非球面の場合、各レンズ面でシフトとチルトが生じると、偏心自由度の数は8になる。また、2つのレンズでは、4つのレンズ面が非球面の場合、各レンズ面でシフトとチルトが生じると、偏心自由度の数は16になる。このように、偏心するレンズ面の数が増加するにつれて、偏心自由度の数が増える。   One lens has two lens surfaces. When the two lens surfaces are aspherical surfaces, the number of degrees of freedom in eccentricity is 8 when a shift and tilt occur on each lens surface. Further, in the case of two lenses, when the four lens surfaces are aspherical surfaces, the number of degrees of freedom in decentration is 16 when shift and tilt occur on each lens surface. Thus, as the number of decentered lens surfaces increases, the number of degrees of freedom in decentration increases.

偏心自由度の数が増えるということは、式(9−1)〜(9−9)のΔ1〜Δjにおいてjの数が増えることを意味する。ここで、Δ1〜Δjは未知数であるから、1次方程式の数が最大で9だとΔ9までは求めることができるが、Δ10以上は求めることができない。 An increase in the number of eccentric degrees of freedom means that the number of j increases in Δ 1 to Δ j in equations (9-1) to (9-9). Here, since Δ 1 to Δ j are unknown numbers, if the number of linear equations is 9 at the maximum, Δ 9 can be obtained, but Δ 10 or more cannot be obtained.

そこで、一方の照射位置と他方の照射位置とを移動させ、移動した位置で波面データを取得する。この場合、移動前の照射位置(Ox1,Oy1)と(-Ox1,-Oy1)から、以下の式(9−1’)〜(9−9’)が得られる。
11(Ox1,Oy1,Δ12,・・・,Δj)
1B111(Ox1,Oy1)+Δ2B121(Ox1,Oy1)+・・・+ΔjB1j1(Ox1,Oy1) (9−1’)
21(Ox1,Oy1,Δ12,・・・,Δj)
1B211(Ox1,Oy1)+Δ2B221(Ox1,Oy1)+・・・+ΔjB2j1(Ox1,Oy1) (9−2’)
31(Ox1,Oy1,Δ12,・・・,Δj)
1B311(Ox1,Oy1)+Δ2B321(Ox1,Oy1)+・・・+ΔjB3j1(Ox1,Oy1) (9−3’)
41(Ox1,Oy1,Δ12,・・・,Δj)
1B411(Ox1,Oy1)+Δ2B421(Ox1,Oy1)+・・・+ΔjB4j1(Ox1,Oy1) (9−4’)
51(Ox1,Oy1,Δ12,・・・,Δj)
1B511(Ox1,Oy1)+Δ2B521(Ox1,Oy1)+・・・+ΔjB5j1(Ox1,Oy1) (9−5’)
61(Ox1,Oy1,Δ12,・・・,Δj)
1B611(Ox1,Oy1)+Δ2B621(Ox1,Oy1)+・・・+ΔjB6j1(Ox1,Oy1) (9−6’)
71(Ox1,Oy1,Δ12,・・・,Δj)
1B711(Ox1,Oy1)+Δ2B721(Ox1,Oy1)+・・・+ΔjB7j1(Ox1,Oy1) (9−7’)
81(Ox1,Oy1,Δ12,・・・,Δj)
1B811(Ox1,Oy1)+Δ2B821(Ox1,Oy1)+・・・+ΔjB8j1(Ox1,Oy1) (9−8’)
91(Ox1,Oy1,Δ12,・・・,Δj)
1B911(Ox1,Oy1)+Δ2B921(Ox1,Oy1)+・・・+ΔjB9j1(Ox1,Oy1) (9−9’)
Therefore, one irradiation position and the other irradiation position are moved, and wavefront data is acquired at the moved position. In this case, the following formulas (9-1 ′) to (9-9 ′) are obtained from the irradiation positions (Ox1, Oy1) and (−Ox1, −Oy1) before the movement.
w 11 (Ox1, Oy1, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= Δ 1 B 111 (Ox1, Oy1) + Δ 2 B 121 (Ox1, Oy1) + ・ ・ ・ + Δ j B 1j1 (Ox1, Oy1) (9-1 ′)
w 21 (Ox1, Oy1, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= Δ 1 B 211 (Ox1, Oy1) + Δ 2 B 221 (Ox1, Oy1) + ・ ・ ・ + Δ j B 2j1 (Ox1, Oy1) (9-2 ')
w 31 (Ox1, Oy1, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= Δ 1 B 311 (Ox1, Oy1) + Δ 2 B 321 (Ox1, Oy1) + ・ ・ ・ + Δ j B 3j1 (Ox1, Oy1) (9-3 ')
w 41 (Ox1, Oy1, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= Δ 1 B 411 (Ox1, Oy1) + Δ 2 B 421 (Ox1, Oy1) + ・ ・ ・ + Δ j B 4j1 (Ox1, Oy1) (9-4 ')
w 51 (Ox1, Oy1, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= Δ 1 B 511 (Ox1, Oy1) + Δ 2 B 521 (Ox1, Oy1) + ・ ・ ・ + Δ j B 5j1 (Ox1, Oy1) (9−5 ′)
w 61 (Ox1, Oy1, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= Δ 1 B 611 (Ox1, Oy1) + Δ 2 B 621 (Ox1, Oy1) + ・ ・ ・ + Δ j B 6j1 (Ox1, Oy1) (9−6 ′)
w 71 (Ox1, Oy1, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= Δ 1 B 711 (Ox1, Oy1) + Δ 2 B 721 (Ox1, Oy1) + ・ ・ ・ + Δ j B 7j1 (Ox1, Oy1) (9-7 ')
w 81 (Ox1, Oy1, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= Δ 1 B 811 (Ox1, Oy1) + Δ 2 B 821 (Ox1, Oy1) + ・ ・ ・ + Δ j B 8j1 (Ox1, Oy1) (9−8 ′)
w 91 (Ox1, Oy1, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= Δ 1 B 911 (Ox1, Oy1) + Δ 2 B 921 (Ox1, Oy1) + ・ ・ ・ + Δ j B 9j1 (Ox1, Oy1) (9−9 ′)

更に、移動後の照射位置(Ox2,Oy2)と(-Ox2,-Oy2)から、以下の以下の式(9−1”)〜(9−9”)が得られる。
11(Ox2,Oy2,Δ12,・・・,Δj)
1B111(Ox2,Oy2)+Δ2B121(Ox2,Oy2)+・・・+ΔjB1j1(Ox2,Oy2) (9−1”)
21(Ox2,Oy2,Δ12,・・・,Δj)
1B211(Ox2,Oy2)+Δ2B221(Ox2,Oy2)+・・・+ΔjB2j1(Ox2,Oy2) (9−2”)
31(Ox2,Oy2,Δ12,・・・,Δj)
1B311(Ox2,Oy2)+Δ2B321(Ox2,Oy2)+・・・+ΔjB3j1(Ox2,Oy2) (9−3”)
41(Ox2,Oy2,Δ12,・・・,Δj)
1B411(Ox2,Oy2)+Δ2B421(Ox2,Oy2)+・・・+ΔjB4j1(Ox2,Oy2) (9−4”)
51(Ox2,Oy2,Δ12,・・・,Δj)
1B511(Ox2,Oy2)+Δ2B521(Ox2,Oy2)+・・・+ΔjB5j1(Ox2,Oy2) (9−5”)
61(Ox2,Oy2,Δ12,・・・,Δj)
1B611(Ox2,Oy2)+Δ2B621(Ox2,Oy2)+・・・+ΔjB6j1(Ox2,Oy2) (9−6”)
71(Ox2,Oy2,Δ12,・・・,Δj)
1B711(Ox2,Oy2)+Δ2B721(Ox2,Oy2)+・・・+ΔjB7j1(Ox2,Oy2) (9−7”)
81(Ox2,Oy2,Δ12,・・・,Δj)
1B811(Ox2,Oy2)+Δ2B821(Ox2,Oy2)+・・・+ΔjB8j1(Ox2,Oy2) (9−8”)
91(Ox2,Oy2,Δ12,・・・,Δj)
1B911(Ox2,Oy2)+Δ2B921(Ox2,Oy2)+・・・+ΔjB9j1(Ox2,Oy2) (9−9”)
Furthermore, the following formulas (9-1 ″) to (9-9 ″) are obtained from the irradiation positions (Ox2, Oy2) and (−Ox2, −Oy2) after the movement.
w 11 (Ox2, Oy2, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= Δ 1 B 111 (Ox2, Oy2) + Δ 2 B 121 (Ox2, Oy2) + ・ ・ ・ + Δ j B 1j1 (Ox2, Oy2) (9-1 ”)
w 21 (Ox2, Oy2, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= Δ 1 B 211 (Ox2, Oy2) + Δ 2 B 221 (Ox2, Oy2) + ・ ・ ・ + Δ j B 2j1 (Ox2, Oy2) (9-2 ”)
w 31 (Ox2, Oy2, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= Δ 1 B 311 (Ox2, Oy2) + Δ 2 B 321 (Ox2, Oy2) + ・ ・ ・ + Δ j B 3j1 (Ox2, Oy2) (9-3 ”)
w 41 (Ox2, Oy2, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= Δ 1 B 411 (Ox2, Oy2) + Δ 2 B 421 (Ox2, Oy2) + ・ ・ ・ + Δ j B 4j1 (Ox2, Oy2) (9-4 ”)
w 51 (Ox2, Oy2, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= Δ 1 B 511 (Ox2, Oy2) + Δ 2 B 521 (Ox2, Oy2) + ・ ・ ・ + Δ j B 5j1 (Ox2, Oy2) (9-5 ”)
w 61 (Ox2, Oy2, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= Δ 1 B 611 (Ox2, Oy2) + Δ 2 B 621 (Ox2, Oy2) + ・ ・ ・ + Δ j B 6j1 (Ox2, Oy2) (9-6 ”)
w 71 (Ox2, Oy2, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= Δ 1 B 711 (Ox2, Oy2) + Δ 2 B 721 (Ox2, Oy2) + ・ ・ ・ + Δ j B 7j1 (Ox2, Oy2) (9-7 ”)
w 81 (Ox2, Oy2, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= Δ 1 B 811 (Ox2, Oy2) + Δ 2 B 821 (Ox2, Oy2) + ・ ・ ・ + Δ j B 8j1 (Ox2, Oy2) (9-8 ”)
w 91 (Ox2, Oy2, Δ 1 , Δ 2 , ..., Δ j )
= Δ 1 B 911 (Ox2, Oy2) + Δ 2 B 921 (Ox2, Oy2) + ・ ・ ・ + Δ j B 9j1 (Ox2, Oy2) (9-9 ”)

その結果、1次方程式の数は最大で18になるので、より多くの自由度を求めることができる。   As a result, since the number of linear equations is 18 at the maximum, more degrees of freedom can be obtained.

このように、照射位置を増やすことで、1次方程式の数を増やすことができる。そのため、本実施形態の計測方法によれば、計測可能な偏心自由度を増やすことができる。   Thus, the number of linear equations can be increased by increasing the irradiation position. Therefore, according to the measurement method of this embodiment, the measurable degree of freedom of eccentricity can be increased.

また、本実施形態の計測方法では、一方の照射位置を移動させ、移動後の照射位置で波面データを全て取得し、その後、他方の照射位置を移動させ、移動後の照射位置で波面データを全て取得することが好ましい。   Further, in the measurement method of the present embodiment, one irradiation position is moved, all wavefront data is acquired at the irradiation position after movement, the other irradiation position is then moved, and the wavefront data is moved at the irradiation position after movement. It is preferable to acquire all.

本実施形態の計測方法のフローチャートを図20に示す。なお、図20では、ステップS200以降は省略している。また、図21は照射位置の移動の様子を示す図であって、(a)は一方の照射位置の移動前の位置を示し、(b)は一方の照射位置の移動後の位置を示し、(c)は他方の照射位置の移動前の位置を示し、(d)は他方の照射位置の移動後の位置を示している。   A flowchart of the measurement method of this embodiment is shown in FIG. In FIG. 20, step S200 and subsequent steps are omitted. FIG. 21 is a diagram showing the movement of the irradiation position, in which (a) shows the position before movement of one irradiation position, (b) shows the position after movement of one irradiation position, (C) shows the position before movement of the other irradiation position, and (d) shows the position after movement of the other irradiation position.

本実施形態の計測方法では、ステップS100は、ステップS111、ステップS123、ステップS131、ステップS143、ステップS160、ステップS161、ステップS170及びステップS171を有する。   In the measurement method of this embodiment, Step S100 includes Step S111, Step S123, Step S131, Step S143, Step S160, Step S161, Step S170, and Step S171.

ステップS100では、照射位置Pnと照射位置P’nから光束が照射される。ここで、照射位置Pnは一方の照射位置で、照射位置P’nは他方の照射位置である。また、照射位置Pnと照射位置P’nは計測軸に対して対称になっている。   In step S100, the light beam is irradiated from the irradiation position Pn and the irradiation position P'n. Here, the irradiation position Pn is one irradiation position, and the irradiation position P′n is the other irradiation position. Further, the irradiation position Pn and the irradiation position P′n are symmetric with respect to the measurement axis.

ステップS111の実行の前に、照射位置を変える回数Nが使用者によって設定される。回数Nは予定回数である。また、nの値が0に設定される。nは、照射位置の移動回数を表している。   Before the execution of step S111, the number N of times of changing the irradiation position is set by the user. The number N is the scheduled number. The value of n is set to 0. n represents the number of movements of the irradiation position.

続いて、ステップS111が実行される。ステップS111では、照射位置Pnから光束が照射される。具体的には、図21(a)に示すように、照射位置P0(Ox0,Oy0,0)に光源が位置する。被検光学系2は計測軸に対して偏心しているので、被検光学系2から非平面波9が出射する。非平面波9は受光系3で検出される。 Subsequently, step S111 is executed. In step S111, the light beam is irradiated from the irradiation position Pn. Specifically, as shown in FIG. 21A, the light source is positioned at the irradiation position P0 (Ox0, Oy0, 0). Since target optical system 2 is eccentric relative to the measuring axis, the non-plane wave 9 0 is emitted from the optical system 2. Non plane wave 9 0 is detected by the light receiving system 3.

ステップS111が終わると、ステップS123が実行される。ステップS123では、非平面波9に基づいて波面データWFDnが取得される。その後、ステップS160が実行される。 When step S111 ends, step S123 is executed. At step S123, the wavefront data WFDn is obtained based on the non-plane wave 9 0. Thereafter, step S160 is executed.

ステップS160では、nとNとが比較される。nとNが等しくない場合、照射位置の移動回数が予定回数に達していない。そこで、現時点での移動回数に1が加えられ、ステップS170が実行される。ステップS170では、照射位置を移動させる。移動量は、予め使用者によって設定しておけば良い。   In step S160, n and N are compared. When n and N are not equal, the number of movements of the irradiation position has not reached the scheduled number. Therefore, 1 is added to the current number of movements, and step S170 is executed. In step S170, the irradiation position is moved. The movement amount may be set in advance by the user.

ステップS170の実行後、再びステップS111が実行される。この時、照射位置が移動しているので、図21(b)に示すように、照射位置P1(Ox1,Oy1,0)に光源が位置する。被検光学系2から非平面波9が出射する。非平面波9は受光系3で検出される。 After step S170 is executed, step S111 is executed again. At this time, since the irradiation position is moved, the light source is positioned at the irradiation position P1 (Ox1, Oy1,0) as shown in FIG. Non plane wave 9 1 from the optical system 2 is emitted. Non plane wave 9 1 is detected by the light receiving system 3.

ここで、照射位置P1(Ox1,Oy1,0)は照射位置P0(Ox0,Oy,0)と異なる。そのため、非平面波9は非平面波9と異なる。 Here, the irradiation position P1 (Ox1, Oy1,0) is different from the irradiation position P0 (Ox0, Oy, 0). Therefore, non-plane wave 9 1 is different from the non-plane wave 9 0.

ステップS111が終わると、ステップS123が実行される。ステップS123では、非平面波9に基づいて波面データWFDnが取得される。照射位置の移動と波面データWFDnの取得は、nとNが等しくなるまで行われる。取得された波面データWFDnは全て記憶される。 When step S111 ends, step S123 is executed. At step S123, the wavefront data WFDn is obtained based on the non-plane wave 9 1. The movement of the irradiation position and the acquisition of the wavefront data WFDn are performed until n and N are equal. All the acquired wavefront data WFDn is stored.

ステップS160においてnとNが等しくなった場合、照射位置の移動が終了する。このようにして、一方の照射位置の移動と、移動後の照射位置における波面データの取得が完了する。そして、nの値が0に設定される。   If n and N are equal in step S160, the movement of the irradiation position is completed. In this way, the movement of one irradiation position and the acquisition of wavefront data at the irradiation position after the movement are completed. Then, the value of n is set to 0.

続いて、ステップS131が実行される。ステップS131では、照射位置P’nから光束が照射される。具体的には、図21(c)に示すように、照射位置P’0(-Ox0,-Oy0,0)に光源が位置する。照射位置P’0(-Ox0,-Oy0,0)は、計測軸に対して照射位置P0(Ox0,Oy0,0)と対称な位置である。被検光学系2から非平面波9’が出射する。非平面波9’は受光系3で検出される。 Subsequently, step S131 is executed. In step S131, the light beam is irradiated from the irradiation position P′n. Specifically, as shown in FIG. 21C, the light source is positioned at the irradiation position P′0 (−Ox0, −Oy0,0). The irradiation position P′0 (−Ox0, −Oy0,0) is a position symmetrical to the irradiation position P0 (Ox0, Oy0,0) with respect to the measurement axis. Non plane wave 9 '0 from the optical system 2 is emitted. The non-planar wave 9 ′ 0 is detected by the light receiving system 3.

ここで、照射位置P’0(-Ox0,-Oy0,0)は、照射位置P0(Ox0,Oy0,0)や照射位置P1(Ox1,Oy1,0)と異なる。そのため、非平面波9’は、非平面波9や非平面波9と異なる。 Here, the irradiation position P′0 (−Ox0, −Oy0,0) is different from the irradiation position P0 (Ox0, Oy0,0) and the irradiation position P1 (Ox1, Oy1,0). Therefore, non-plane wave 9 '0 is different from the non-plane wave 9 0 and a non-plane wave 9 1.

ステップS131が終わると、ステップS143が実行される。ステップS143では、非平面波9’に基づいて波面データWFD’nが取得される。その後、ステップS161が実行される。 When step S131 ends, step S143 is executed. In step S143, the wavefront data WFD'n is obtained based on the non-plane wave 9 '0. Thereafter, step S161 is executed.

ステップS161では、nとNとが比較される。nとNが等しくない場合、照射位置の移動回数が予定回数に達していない。そこで、現時点での移動回数に1が加えられ、ステップS171が実行される。ステップS171では、照射位置を移動させる。移動量は、予め使用者によって設定しておけば良い。   In step S161, n and N are compared. When n and N are not equal, the number of movements of the irradiation position has not reached the scheduled number. Therefore, 1 is added to the current number of movements, and step S171 is executed. In step S171, the irradiation position is moved. The movement amount may be set in advance by the user.

ステップS171の実行後、再びステップS131が実行される。この時、照射位置が移動しているので、図21(d)に示すように、照射位置P’1(-Ox1,-Oy1,0)に光源が位置する。照射位置P’1(-Ox1,-Oy1,0)は、計測軸に対して照射位置P1(Ox1,Oy1,0)と対称な位置である。被検光学系2から非平面波9’が出射する。非平面波9’は受光系3で検出される。 After step S171 is executed, step S131 is executed again. At this time, since the irradiation position is moved, the light source is positioned at the irradiation position P′1 (−Ox1, −Oy1,0) as shown in FIG. The irradiation position P′1 (−Ox1, −Oy1,0) is a position symmetrical to the irradiation position P1 (Ox1, Oy1,0) with respect to the measurement axis. Non plane wave 9 '1 from the optical system 2 is emitted. The non-planar wave 9 ′ 1 is detected by the light receiving system 3.

ここで、P’1(-Ox1,-Oy1,0)は、照射位置P’0(-Ox0,-Oy0,0)、P0(Ox0,Oy0,0)及び照射位置P1(Ox1,Oy1,0)と異なる。そのため、非平面波9’は、非平面波9’、非平面波9及び非平面波9と異なる。 Here, P′1 (−Ox1, −Oy1,0) is an irradiation position P′0 (−Ox0, −Oy0,0), P0 (Ox0, Oy0,0) and an irradiation position P1 (Ox1, Oy1,0). ) Is different. Therefore, non-plane wave 9 '1, non-plane wave 9' 0, a non-plane wave 9 0 and a non-plane wave 9 1 differs.

ステップS131が終わると、ステップS143が実行される。ステップS143では、非平面波9’に基づいて波面データWFD’nが取得される。照射位置の移動と波面データWFD’nの取得は、nとNが等しくなるまで行われる。取得された波面データWFD’nは全て記憶される。 When step S131 ends, step S143 is executed. In step S143, the wavefront data WFD'n is obtained based on the non-plane wave 9 '1. The movement of the irradiation position and the acquisition of the wavefront data WFD′n are performed until n and N are equal. All the acquired wavefront data WFD′n is stored.

ステップS161においてnとNが等しくなった場合、照射位置の移動が終了する。このようにして、他方の照射位置の移動と、移動後の照射位置における波面データの取得が完了する。   If n and N are equal in step S161, the movement of the irradiation position is completed. In this way, the movement of the other irradiation position and the acquisition of the wavefront data at the irradiation position after the movement are completed.

なお、図21では、照射位置P1(Ox1,Oy1,0)での照射が終了した後、照射位置P’0(-Ox0,-Oy0,0)に移動している。しかしながら、照射位置P’1(-Ox1,-Oy1,0)に移動し、その後、照射位置P’0(-Ox0,-Oy0,0)に移動しても良い。   In FIG. 21, after the irradiation at the irradiation position P1 (Ox1, Oy1,0) is completed, the irradiation position P′0 (−Ox0, −Oy0, 0) is moved. However, it may be moved to the irradiation position P'1 (-Ox1, -Oy1,0) and then moved to the irradiation position P'0 (-Ox0, -Oy0,0).

このように、照射位置を増やすことで、1次方程式の数を増やすことができる。そのため、本実施形態の計測方法によれば、計測可能な偏心自由度を増やすことができる。   Thus, the number of linear equations can be increased by increasing the irradiation position. Therefore, according to the measurement method of this embodiment, the measurable degree of freedom of eccentricity can be increased.

また、本実施形態の計測方法では、一方の照射位置と他方の照射位置の各々で波面データを取得し、その後、一方の照射位置と他方の照射位置を移動させ、移動後の照射位置の各々で波面データを取得することが好ましい。   Further, in the measurement method of the present embodiment, the wavefront data is acquired at each of the one irradiation position and the other irradiation position, and then the one irradiation position and the other irradiation position are moved, and each of the irradiation positions after the movement is moved. It is preferable to acquire wavefront data at

本実施形態の計測方法のフローチャートを図22に示す。なお、ステップS200以降は省略している。また、図23は照射位置の移動の様子を示す図であって、(a)は一方の照射位置の移動前の位置を示し、(b)は他方の照射位置の移動前の位置を示し、(c)は一方の照射位置の移動後の位置を示し、(d)は他方の照射位置の移動後の位置を示している。   A flowchart of the measurement method of the present embodiment is shown in FIG. Note that step S200 and subsequent steps are omitted. FIG. 23 is a diagram showing the movement of the irradiation position, where (a) shows the position before movement of one irradiation position, (b) shows the position of the other irradiation position before movement, (C) shows the position after movement of one irradiation position, and (d) shows the position after movement of the other irradiation position.

本実施形態の計測方法では、ステップS100は、ステップS111、ステップS123、ステップS131、ステップS143、ステップS162及びステップS172を有する。   In the measurement method of this embodiment, Step S100 includes Step S111, Step S123, Step S131, Step S143, Step S162, and Step S172.

まず、ステップS111が実行される。ステップS111では、照射位置Pnから光束が照射される。具体的には、図23(a)に示すように、照射位置P0(Ox0,Oy0,0)に光源が位置する。   First, step S111 is executed. In step S111, the light beam is irradiated from the irradiation position Pn. Specifically, as shown in FIG. 23A, the light source is located at the irradiation position P0 (Ox0, Oy0, 0).

ステップS111が終わると、ステップS123が実行される。ステップS123では、非平面波9に基づいて波面データWFDnが取得される。 When step S111 ends, step S123 is executed. At step S123, the wavefront data WFDn is obtained based on the non-plane wave 9 0.

続いて、ステップS131が実行される。ステップS131では、照射位置P’nから光束が照射される。具体的には、図23(b)に示すように、照射位置P’0(-Ox0,-Oy0,0)に光源が位置する。   Subsequently, step S131 is executed. In step S131, the light beam is irradiated from the irradiation position P'n. Specifically, as shown in FIG. 23B, the light source is positioned at the irradiation position P′0 (−Ox0, −Oy0,0).

ステップS131が終わると、ステップS143が実行される。ステップS143では、非平面波9’に基づいて波面データWFD’nが取得される。その後、ステップS162が実行される。 When step S131 ends, step S143 is executed. In step S143, the wavefront data WFD'n is obtained based on the non-plane wave 9 '0. Thereafter, step S162 is executed.

ステップS162では、nとNとが比較される。nとNが等しくない場合、照射位置の移動回数が予定回数に達していない。そこで、現時点での移動回数に1が加えられ、ステップS172が実行される。ステップS172では、照射位置を移動させる。移動量は、予め使用者によって設定しておけば良い。   In step S162, n and N are compared. When n and N are not equal, the number of movements of the irradiation position has not reached the scheduled number. Therefore, 1 is added to the current number of movements, and step S172 is executed. In step S172, the irradiation position is moved. The movement amount may be set in advance by the user.

ステップS172の実行後、再びステップS111が実行される。この時、照射位置が移動しているので、図23(c)に示すように、照射位置P1(Ox1,Oy1,0)に光源が位置する。   After step S172 is executed, step S111 is executed again. At this time, since the irradiation position is moved, the light source is positioned at the irradiation position P1 (Ox1, Oy1,0) as shown in FIG.

ステップS111が終わると、ステップS123が実行される。ステップS123では、非平面波9に基づいて波面データWFDnが取得される。 When step S111 ends, step S123 is executed. At step S123, the wavefront data WFDn is obtained based on the non-plane wave 9 1.

続いて、ステップS131が実行される。ステップS131では、照射位置P’nから光束が照射される。この時、照射位置が移動しているので、図23(d)に示すように、照射位置P’1(-Ox1,-Oy1,0)に光源が位置する。   Subsequently, step S131 is executed. In step S131, the light beam is irradiated from the irradiation position P'n. At this time, since the irradiation position is moved, the light source is positioned at the irradiation position P′1 (−Ox1, −Oy1,0) as shown in FIG.

ステップS131が終わると、ステップS143が実行される。ステップS143では、非平面波9’に基づいて波面データWFD’nが取得される。その後、ステップS162が実行される。 When step S131 ends, step S143 is executed. In step S143, the wavefront data WFD'n is obtained based on the non-plane wave 9 '1. Thereafter, step S162 is executed.

照射位置の移動、波面データWFDn及び波面データWFD’nの取得は、nとNが等しくなるまで行われる。取得された波面データWFDnと波面データWFD’nは全て記憶される。   The movement of the irradiation position and the acquisition of the wavefront data WFDn and the wavefront data WFD′n are performed until n and N are equal. The acquired wavefront data WFDn and wavefront data WFD'n are all stored.

ステップS162においてnとNが等しくなった場合、照射位置の移動が終了する。このようにして、一方の照射位置と他方の照射位置の移動、及び移動後の照射位置における波面データの取得が完了する。   If n and N are equal in step S162, the movement of the irradiation position is completed. In this way, the movement of one irradiation position and the other irradiation position and the acquisition of wavefront data at the irradiation position after the movement are completed.

このように、照射位置を増やすことで、1次方程式の数を増やすことができる。そのため、本実施形態の計測方法によれば、計測可能な偏心自由度を増やすことができる。   Thus, the number of linear equations can be increased by increasing the irradiation position. Therefore, according to the measurement method of this embodiment, the measurable degree of freedom of eccentricity can be increased.

なお、図21や図23では、照射位置の移動方向は、Oz軸に近づく方向になっている。しかしながら、照射位置の移動方向は、Oz軸から離れる方向でも良い。また、図21や図23では、4つの照射位置を示したが、照射位置は4つに限られない。また、原点(0,0,0)から光束を照射しても良い。   In FIGS. 21 and 23, the movement direction of the irradiation position is a direction approaching the Oz axis. However, the direction of movement of the irradiation position may be a direction away from the Oz axis. 21 and 23 show four irradiation positions, the irradiation positions are not limited to four. Further, the light beam may be irradiated from the origin (0,0,0).

図24は照射位置の移動の様子を示す図であって、(a)は照射位置の移動方向が一方向の場合を示し、(b)は照射位置の移動方向が二方向の場合を示している。   FIGS. 24A and 24B are diagrams showing how the irradiation position moves. FIG. 24A shows a case where the movement direction of the irradiation position is one direction, and FIG. 24B shows a case where the movement direction of the irradiation position is two directions. Yes.

照射位置の一方向への移動を図24(a)に示す。図24(a)では、照射位置の移動を負の最大物体高座標から開始している。そして、正の最大物体高座標へ向かって照射位置が移動する。すなわち、照射位置P’4(-Ox4,0,0)、照射位置P0(0,0,0)、照射位置P4(Ox4,0,0)の順に照射位置が移動している。   FIG. 24A shows the movement of the irradiation position in one direction. In FIG. 24A, the movement of the irradiation position is started from the negative maximum object height coordinate. Then, the irradiation position moves toward the positive maximum object height coordinate. That is, the irradiation position moves in the order of the irradiation position P′4 (−Ox4,0,0), the irradiation position P0 (0,0,0), and the irradiation position P4 (Ox4,0,0).

照射位置の二方向への移動を図24(b)に示す。図23(b)では、照射位置の移動を軸上から開始している。そして、正の最大物体高へ向かって照射位置が移動する。次に、照射位置を軸上(Oz軸上)に戻し、負の最大物体高に向かって照射位置が移動する。すなわち、照射位置P0(0,0,0)から照射位置P4(Ox4,0,0)に向かって照射位置が移動し、続いて、照射位置P0(0,0,0)から照射位置P’4(-Ox4,0,0)に向かって照射位置が移動する。   FIG. 24B shows the movement of the irradiation position in two directions. In FIG.23 (b), the movement of the irradiation position is started from the axis. Then, the irradiation position moves toward the positive maximum object height. Next, the irradiation position is returned to the axis (on the Oz axis), and the irradiation position moves toward the negative maximum object height. That is, the irradiation position moves from the irradiation position P0 (0,0,0) toward the irradiation position P4 (Ox4,0,0), and then the irradiation position P ′ from the irradiation position P0 (0,0,0). The irradiation position moves toward 4 (-Ox4, 0, 0).

なお、図24(a)において、照射位置P4(Ox4,0,0)から照射位置P4’(-Ox4,0,0)までの間で、照射位置をランダムに移動させても良い。同様に、図23(b)において、照射位置P0(0,0,0) から照射位置P4(Ox4,0,0)までの間や、照射位置P0(0,0,0)から照射位置P’4(-Ox4,0,0)までの間で、照射位置をランダムに移動させても良い。   In FIG. 24A, the irradiation position may be moved randomly between the irradiation position P4 (Ox4,0,0) and the irradiation position P4 '(-Ox4,0,0). Similarly, in FIG. 23B, from the irradiation position P0 (0,0,0) to the irradiation position P4 (Ox4,0,0), or from the irradiation position P0 (0,0,0) to the irradiation position P. The irradiation position may be moved randomly between '4 (-Ox4, 0, 0).

このように、照射位置を増やすことで、1次方程式の数を増やすことができる。そのため、計測可能な偏心自由度を増やすことができる。   Thus, the number of linear equations can be increased by increasing the irradiation position. Therefore, the measurable degree of eccentricity can be increased.

図25は照射位置のパターンを示す図であって、(a)は照射位置が二方向の状態を示し、(b)は照射位置が同心円状の状態を示し、(c)は照射位置が格子状の状態を示している。   25A and 25B are diagrams showing irradiation position patterns, where FIG. 25A shows a state in which the irradiation position is in two directions, FIG. 25B shows a state in which the irradiation position is concentric, and FIG. The state is shown.

図25(a)では、投光系1における照射位置は、Ox軸上とOy軸上のみに位置している。図25(b)と図25(c)では、投光系1における照射位置は、Ox軸とOy軸との間にも位置している。図25(b)では、照射位置は同心状、あるいは、放射状に位置している。図25(c)では、照射位置は格子状に位置している。   In FIG. 25A, the irradiation position in the light projecting system 1 is located only on the Ox axis and the Oy axis. In FIG. 25 (b) and FIG. 25 (c), the irradiation position in the light projecting system 1 is also located between the Ox axis and the Oy axis. In FIG.25 (b), the irradiation position is located concentrically or radially. In FIG.25 (c), the irradiation position is located in the grid | lattice form.

また、投光系1における照射位置の移動のピッチの目安は、被検光学系の有効口径程度から、有効口径の1/50程度であれば良い。また、高い精度で偏心量の計測を行う場合は、移動のピッチを小さめにして、より多くの波面データを取得するようにする。   Moreover, the standard of the pitch of the movement of the irradiation position in the light projection system 1 should just be about 1/50 of an effective aperture from about the effective aperture of a test optical system. In addition, when measuring the eccentricity with high accuracy, the movement pitch is made smaller and more wavefront data is acquired.

また、正の最大物体高と負の最大物体高のみで波面データの取得を行えば、第1の収差成分を抽出することができる。そのため、計測を短時間で終了させたい場合は、照射する光束の径は、被検光学系の直径と同程度でよい。ただし、この場合、光束が被検光学系の有効口径外でけられないように、物体高を小さめにしておく。   Further, if the wavefront data is acquired using only the positive maximum object height and the negative maximum object height, the first aberration component can be extracted. Therefore, when the measurement is to be completed in a short time, the diameter of the irradiated light beam may be approximately the same as the diameter of the test optical system. However, in this case, the object height is made small so that the light beam is not scattered outside the effective aperture of the optical system to be tested.

このように、照射位置を増やすことで、1次方程式の数を増やすことができる。そのため、計測可能な偏心自由度を増やすことができる。   Thus, the number of linear equations can be increased by increasing the irradiation position. Therefore, the measurable degree of eccentricity can be increased.

また、本実施形態の計測方法では、第1の照射状態で波面データの取得が行われ、第1の照射状態では、光束の中心光線が計測軸と平行であることが好ましい。   In the measurement method of the present embodiment, it is preferable that the wavefront data is acquired in the first irradiation state, and that the central ray of the light beam is parallel to the measurement axis in the first irradiation state.

第1の照射状態では、光束の中心光線が計測軸と平行になっている。すなわち、図6に示すように、投光系1の照射位置P(Ox,Oy,0)から出射する光束の中心光線CRは、Oz軸、すなわち計測軸と平行になっている。この場合、OxOy面内で照射位置P(Ox,Oy,0)を変化させると、被検光学系2から出射する光束が変化する。ここで、光束の受光系3への入射角度は変化するが、入射位置はほとんど変化しない。そのため、受光系3と、受光系3に入射する光束との位置調整が少なくて済む。   In the first irradiation state, the central ray of the light beam is parallel to the measurement axis. That is, as shown in FIG. 6, the central ray CR of the light beam emitted from the irradiation position P (Ox, Oy, 0) of the light projecting system 1 is parallel to the Oz axis, that is, the measurement axis. In this case, when the irradiation position P (Ox, Oy, 0) is changed in the OxOy plane, the light beam emitted from the test optical system 2 changes. Here, the incident angle of the light flux to the light receiving system 3 changes, but the incident position hardly changes. Therefore, the position adjustment between the light receiving system 3 and the light beam incident on the light receiving system 3 can be reduced.

また、本実施形態の計測方法では、第2の照射状態で波面データの取得が行われ、第2の照射状態では、光束の中心光線が計測軸と所定の角度で交わることが好ましい。   Further, in the measurement method of the present embodiment, it is preferable that the wavefront data is acquired in the second irradiation state, and in the second irradiation state, the central ray of the light beam intersects with the measurement axis at a predetermined angle.

第2の照射状態では、光束の中心光線が計測軸と所定の角度で交わっている。図26は光束を被検光学系に照射している様子を示す図であって、(a)は角度θでの照射を示し、(b)は角度θ’での照射を示している。図26に示すように、投光系1の照射位置P(Ox,Oy,0)から出射する光束の中心光線CRは、Oz軸、すなわち計測軸と角度θで交わるようになっている。なお、|θ|=|θ’|である。   In the second irradiation state, the central ray of the light beam intersects the measurement axis at a predetermined angle. FIGS. 26A and 26B are diagrams showing a state in which a test optical system is irradiated with a light beam. FIG. 26A shows irradiation at an angle θ, and FIG. 26B shows irradiation at an angle θ ′. As shown in FIG. 26, the central ray CR of the light beam emitted from the irradiation position P (Ox, Oy, 0) of the light projecting system 1 intersects the Oz axis, that is, the measurement axis at an angle θ. Note that | θ | = | θ ′ |.

図26でも、照射位置P(Ox,Oy,0)から球面波4が出射している。ただし、図6と異なる位置及び角度で、光束が被検光学系2の照射されている。そのため、被検光学系2から出射する非平面波8、8’は、図6の非平面波7、7’と異なる。   Also in FIG. 26, the spherical wave 4 is emitted from the irradiation position P (Ox, Oy, 0). However, the test optical system 2 is irradiated with a light beam at a position and an angle different from those in FIG. Therefore, the non-plane waves 8 and 8 ′ emitted from the test optical system 2 are different from the non-plane waves 7 and 7 ′ in FIG. 6.

なお、一方の照射位置と他方の照射位置とをそれぞれ移動させ、移動後の照射位置で波面データを取得する場合は、移動後の照射位置で所定の角度を変えて波面データを取得することが望ましい。   In addition, when moving one irradiation position and the other irradiation position, respectively, and acquiring wavefront data at the irradiation position after movement, it is possible to acquire wavefront data by changing a predetermined angle at the irradiation position after movement. desirable.

また、本実施形態の計測方法では、第2の抽出工程は、所定の関数系を用いて行われ、所定の関数系は、第1の収差成分を示す関数系であって、一方の照射位置における所定の収差成分と、他方の照射位置における所定の収差成分とを、所定の関数系に当てはめることが好ましい。
このようにすることで、偏心量Δの1乗に比例する量、すなわち第1の収差成分を抽出することができる。
In the measurement method of the present embodiment, the second extraction step is performed using a predetermined function system, and the predetermined function system is a function system indicating the first aberration component, and one irradiation position. It is preferable to apply the predetermined aberration component at and the predetermined aberration component at the other irradiation position to a predetermined function system.
In this way, an amount proportional to the first power of the amount of eccentricity Δ, that is, the first aberration component can be extracted.

また、本実施形態の計測方法では、取得工程は第2の回転を含み、第2の回転では、計測軸と直交する軸の周りに被検光学系を180度回転させ、第2の回転前の波面データと、第2の回転後の波面データと、を取得することが好ましい。   In the measurement method of the present embodiment, the acquisition step includes a second rotation. In the second rotation, the test optical system is rotated 180 degrees around an axis orthogonal to the measurement axis, and the second rotation is performed. It is preferable to acquire the wavefront data and the wavefront data after the second rotation.

本実施形態の計測方法のフローチャートを図27に示す。本実施形態の計測方法では、ステップS100は、ステップS110、ステップS123、ステップS124及びステップS180を有する。なお、ステップS200、ステップS300及びステップS400については、詳細な説明を省略する。   A flowchart of the measurement method of this embodiment is shown in FIG. In the measurement method of this embodiment, step S100 includes step S110, step S123, step S124, and step S180. Detailed descriptions of step S200, step S300, and step S400 are omitted.

図28は第2の回転を示す図であって、(a)は第2の回転を行う前の状態を示し、(b)は第2の回転を行った後の状態を示している。   FIG. 28 is a diagram showing the second rotation, where (a) shows a state before the second rotation, and (b) shows a state after the second rotation.

ここで、便宜上、被検光学系20に「前」と「後ろ」の呼び方をつけることにする。例えば、被検光学系20に光束を照射する場合、レンズ23側から光束を照射することもできれば、レンズ25側から光束を照射することもできる。レンズ23側から光束を照射する場合を「前」とすると、レンズ25側から光束を照射する場合は「後ろ」になる。   Here, for convenience, the test optical system 20 will be referred to as “front” and “back”. For example, when the test optical system 20 is irradiated with a light beam, the light beam can be irradiated from the lens 23 side or the light beam can be irradiated from the lens 25 side. When the case where the light beam is irradiated from the lens 23 side is “front”, the case where the light beam is irradiated from the lens 25 side is “back”.

「前」から被検光学系20へ光束を照射した場合(以下、「前側計測」とする)と、「後ろ」から被検光学系20へ光束を照射した場合(以下、「後ろ側計測」とする)とで、各レンズの偏心収差感度は変わる。   When the light beam is irradiated from the “front” to the test optical system 20 (hereinafter referred to as “front measurement”), and when the light beam is irradiated from the “back” to the test optical system 20 (hereinafter referred to as “rear measurement”). The decentration aberration sensitivity of each lens changes.

被検光学系20が6つのレンズ面から構成されている場合、「前」から順にレンズ面に番号を名づけると、第1面、第2面、・・、第6面となる。前側計測において光束が最初に透過する面は第1面である。後ろ側計測において光束は第6面、第5面・・の順に透過し、第1面は最後に透過する面となる。   When the optical system 20 to be tested is composed of six lens surfaces, the first surface, the second surface,. In the front side measurement, the first surface through which the light beam is transmitted is the first surface. In the rear side measurement, the light beam passes through the sixth surface, the fifth surface,... In this order, and the first surface is the last surface to be transmitted.

被検光学系20の各レンズ面で物点はリレーされている。そのため、あるレンズ面に偏心があると、そのレンズ面の後ろ側にリレーされた物点は、理想の位置から横ズレする。そして、これが原因となって、以降の後ろのレンズ面で収差が発生すると考えることができる。すなわち偏心によって生じる収差は、レンズ面の順序が関係している。これが、被検光学系20を前側計測した際と後ろ側計測した際とで、偏心収差感度が変わる理由である。本実施形態の計測方法では、このことを利用して、第1の収差成分に関する情報量を増やしている。   Object points are relayed on each lens surface of the test optical system 20. Therefore, if a certain lens surface is decentered, the object point relayed to the rear side of the lens surface is shifted laterally from the ideal position. Then, it can be considered that this causes aberrations on the subsequent lens surfaces. In other words, the aberration caused by decentration is related to the order of the lens surfaces. This is the reason why the decentration aberration sensitivity changes depending on whether the test optical system 20 is measured on the front side or the rear side. In the measurement method of the present embodiment, the amount of information related to the first aberration component is increased by utilizing this fact.

ステップS110では、図28(a)に示すように、照射位置P(Ox,Oy,0)から光束を被検光学系20に照射する。このとき、投光系10とレンズ23が対向するように、被検光学系20が配置されている。よって、レンズ23側から、被検光学系20に光束が照射される。被検光学系20から非平面波51が出射する。非平面波51は受光系30に入射する。   In step S110, as shown in FIG. 28A, the test optical system 20 is irradiated with a light beam from the irradiation position P (Ox, Oy, 0). At this time, the test optical system 20 is arranged so that the light projecting system 10 and the lens 23 face each other. Therefore, the light beam is irradiated onto the optical system 20 to be tested from the lens 23 side. A non-planar wave 51 is emitted from the test optical system 20. The non-planar wave 51 enters the light receiving system 30.

続いて、ステップS123を実行する。これにより、波面データWFDθ3が取得される。   Subsequently, step S123 is executed. Thereby, wavefront data WFDθ3 is acquired.

次に、ステップS180を実行する。ステップS180では第2の回転を行う。第2の回転では、計測軸と直交する軸の周りに被検光学系20を回転させる。回転させる角度は180°である。第2の回転を行うと、投光系10とレンズ25が対向するように、被検光学系20が配置される。よって、レンズ25側から、被検光学系20に光束が照射される。なお、投光系10と受光系30の位置は動かない。   Next, step S180 is executed. In step S180, the second rotation is performed. In the second rotation, the test optical system 20 is rotated around an axis orthogonal to the measurement axis. The rotation angle is 180 °. When the second rotation is performed, the test optical system 20 is arranged so that the light projecting system 10 and the lens 25 face each other. Therefore, the optical system 20 is irradiated with the light beam from the lens 25 side. The positions of the light projecting system 10 and the light receiving system 30 do not move.

ステップS180の終了後、ステップS110を実行する。ステップS110では、図28(b)に示すように、照射位置P(Ox,Oy,0)から光束を被検光学系20に照射する。波面60は被検光学系20に入射する。被検光学系20から非平面波55が出射する。非平面波56は非平面波51とは異なる。   After step S180 is completed, step S110 is executed. In step S110, as shown in FIG. 28 (b), the optical system 20 is irradiated with a light beam from the irradiation position P (Ox, Oy, 0). The wavefront 60 is incident on the test optical system 20. A non-planar wave 55 is emitted from the test optical system 20. The non-plane wave 56 is different from the non-plane wave 51.

続いて、ステップS124を実行する。これにより、波面データWFDθ4が取得される。   Subsequently, step S124 is executed. Thereby, wavefront data WFDθ4 is acquired.

ここで、波面データWFDθ3と波面データWFDθ4とは異なる。よって、最終的に、第1の収差成分を2つ得ることができる。   Here, the wavefront data WFDθ3 and the wavefront data WFDθ4 are different. Therefore, finally, two first aberration components can be obtained.

このように、本実施形態の計測方法では、異なる波面データが取得されるに光束を照射するので、第1の収差成分の数を増やすことができる。そのため、計測可能な偏心自由度を増やすことができる。   As described above, in the measurement method of the present embodiment, the light flux is irradiated while different wavefront data is acquired, and therefore the number of first aberration components can be increased. Therefore, the measurable degree of eccentricity can be increased.

なお、第2の回転を行う場合、計測結果の扱いについては注意する必要がある。図29は第2の回転による座標軸の変化を説明するための図であって、(a)は第2の回転を行う前の状態を示し、(b)は第2の回転を行った後の状態を示している。ここでは、Oy軸の周りに被検光学系を180°回転させている。   In addition, when performing 2nd rotation, it needs to be careful about the handling of a measurement result. FIGS. 29A and 29B are diagrams for explaining the change of the coordinate axes due to the second rotation, in which FIG. 29A shows a state before the second rotation, and FIG. 29B shows the state after the second rotation. Indicates the state. Here, the test optical system is rotated by 180 ° around the Oy axis.

第2の回転を行う前の状態では、前側計測が行われる。前側計測では、図29(a)に示すように、原点(0,0,0)側に、レンズL1が配置され、レンズL1に続いてレンズL2が配置されている。よって、レンズ面は、原点(0,0,0)側から順に、レンズ面L1、レンズ面L1、レンズ面L2、レンズ面L2となる。ここで、座標軸XL2とOx軸は同じ方向である。 In the state before performing the second rotation, the front side measurement is performed. In the front side measurement, as shown in FIG. 29A, the lens L1 is arranged on the origin (0, 0, 0) side, and the lens L2 is arranged after the lens L1. Therefore, the lens surfaces are the lens surface L1 1 , the lens surface L1 2 , the lens surface L2 1 , and the lens surface L2 2 in order from the origin (0, 0, 0) side. Here, the coordinate axis XL2 and the Ox axis are in the same direction.

この状態で照射位置P(Ox,Oy,0)から、被検光学系に光束が照射される。光束は、レンズL1、レンズL2の順に照射される。   In this state, the light beam is irradiated from the irradiation position P (Ox, Oy, 0) to the optical system to be measured. The light beam is irradiated in the order of the lens L1 and the lens L2.

一方、第2の回転を行った後の状態では、後ろ側計測が行われる。後ろ側計測では、図29(b)に示すように、原点(0,0,0)側に、レンズL2が配置され、レンズL2に続いてレンズL1が配置されている。よって、レンズ面は、原点(0,0,0)側から順に、レンズ面L2、レンズ面L2、レンズ面L2、レンズ面L2となる。ここで、座標軸XL2はOx軸と逆方向になっている。 On the other hand, in the state after the second rotation, the rear side measurement is performed. In the rear side measurement, as shown in FIG. 29B, the lens L2 is disposed on the origin (0, 0, 0) side, and the lens L1 is disposed subsequent to the lens L2. Therefore, the lens surfaces are the lens surface L2 2 , the lens surface L2 1 , the lens surface L2 2 , and the lens surface L2 1 in order from the origin (0, 0, 0) side. Here, coordinate axes X L2 has become Ox axis and opposite direction.

前側計測と後ろ側計測とでは、座標軸YL2の向きは変わらないが、座標軸XL2の向きが逆向きになる。ここで、前側計測では、レンズL2の球心がプラス側に位置していたとする。この場合、後ろ側計測では、座標軸XL2を基準にすると、レンズL5の球心はプラス側に位置している。しかしながら、Ox軸を基準にすると、後ろ側計測では、レンズL2の球心はマイナス側に位置することになる。 In the front measurement and the rear measurement, the direction of the coordinate axis Y L2 is not changed, but the direction of the coordinate axis X L2 is reversed. Here, in the front measurement, it is assumed that the sphere center of the lens L2 is positioned on the plus side. In this case, the rear side measurement, when the reference coordinate axes X L2, spherical center lens L5 are located on the positive side. However, with the Ox axis as a reference, the center of the lens L2 is positioned on the minus side in the rear measurement.

なお、Ox軸の周りに被検光学系を回転させた場合は、座標軸XL2の向きは変わらないが、座標軸YL2の向きが180°異なる。よって、Oy軸を基準にすると、例えば、前側計測での球心位置の符号がプラスだと、後ろ側計測での球心位置の符号はマイナスになる。 When the test optical system is rotated around the Ox axis, the direction of the coordinate axis X L2 does not change, but the direction of the coordinate axis Y L2 differs by 180 °. Therefore, when the Oy axis is used as a reference, for example, if the sign of the ball center position in the front measurement is positive, the sign of the ball center position in the rear measurement is negative.

このようなことから、後ろ側計測で得た計測結果については、ステップS200以降の処理において、数値の符号を反転させる必要がある。   For this reason, it is necessary to invert the sign of the numerical value in the processing after step S200 for the measurement result obtained by the rear side measurement.

また、本実施形態の計測方法では、第2の回転前の波面データの取得時における偏心量と、第2の回転後の波面データの取得時における偏心量とは、両者の絶対値が同一であることが好ましい。   Further, in the measurement method of the present embodiment, the amount of eccentricity when acquiring the wavefront data before the second rotation and the amount of eccentricity when acquiring the wavefront data after the second rotation have the same absolute value. Preferably there is.

上述のように、第1の回転では、被検光学系を計測軸の周りに回転させている。このようにすることで、この回転に伴って生じる変位量を各レンズについて求めることができる。第2の回転による計測でも、第1の回転による計測と同一の計測系を利用する。第2の回転では、被検光学系の前後が逆になるよう、被検光学系を配置する。そして、第1の回転での計測と同様の処理を行うことで、第1の収差成分を抽出する。   As described above, in the first rotation, the test optical system is rotated around the measurement axis. By doing in this way, the displacement amount which arises with this rotation can be calculated | required about each lens. In the measurement by the second rotation, the same measurement system as that by the first rotation is used. In the second rotation, the test optical system is arranged so that the front and back of the test optical system are reversed. Then, the first aberration component is extracted by performing the same processing as the measurement in the first rotation.

だだし、前側計測の際と後ろ側計測の際とで、レンズと回転軸との距離の絶対値を同じにする必要がある。例えば、被検光学系が6つのレンズ面を有しているとする。ここで、6つのレンズ面は、いずれも球面である。そして、前側計測時の第1面、第2面、・・・、第6面の偏心量が、(X1,Y1)、(X2,Y2)・・・(X6,Y6)であったとする。なお、各レンズ面の偏心量は第1の回転軸基準のXY座標で表した。   However, the absolute value of the distance between the lens and the rotation axis needs to be the same between the front side measurement and the rear side measurement. For example, it is assumed that the test optical system has six lens surfaces. Here, all of the six lens surfaces are spherical. Then, it is assumed that the eccentric amounts of the first surface, the second surface,..., The sixth surface during the front side measurement are (X1, Y1), (X2, Y2), (X6, Y6). The decentering amount of each lens surface is expressed by XY coordinates based on the first rotation axis.

後ろ側計測の際は、前側計測の際の被検光学系を、Y軸周りに回転させる。これにより被検光学系の向きを前後逆にする。そして、後ろ側計測を行うが、その際、後ろ側計測の際の各レンズ面の偏心量が、(−X1,Y1)、(−X2,Y2)・・・(−X6,Y6)となるように、被検光学系を配置する。   At the time of rear side measurement, the optical system to be tested at the time of front side measurement is rotated around the Y axis. As a result, the direction of the test optical system is reversed. Then, the rear side measurement is performed. At this time, the decentering amount of each lens surface in the rear side measurement becomes (−X1, Y1), (−X2, Y2)... (−X6, Y6). Thus, the test optical system is arranged.

後ろ側計測を行う計測の配置の際は、所定の距離の絶対値が、後ろ側計測時と前側計測時とで同じになるように、被検光学系を配置する必要がある。所定の距離とは、前側計測の際の被検光学系の各レンズ面の球心と第1の回転軸との距離である。   When placing the measurement for performing the back side measurement, it is necessary to place the test optical system so that the absolute value of the predetermined distance is the same between the back side measurement and the front side measurement. The predetermined distance is a distance between the spherical center of each lens surface of the optical system to be measured and the first rotation axis at the time of front side measurement.

なお、本実施形態の計測方法においても、第1の回転を行っても良い。前側計測で第1の回転の前後で複数の波面データを取得する。続いて、第2の回転を行い、後ろ側計測が可能な状態にする。第2の回転によって、被検光学系の前後が逆になる。   Note that the first rotation may also be performed in the measurement method of the present embodiment. A plurality of wavefront data is acquired before and after the first rotation in the front side measurement. Subsequently, the second rotation is performed so that the rear side measurement is possible. By the second rotation, the front and back of the test optical system are reversed.

レンズ面が球面の場合、レンズ面が偏心していると、第1の回転によって球心が移動する。図30は第1の回転による球心の移動を示す図であって、(a)は前側計測時での球心の移動を示し、(b)は後ろ側計測時での球心の移動を示している。なお、図30では、球心の近傍のレンズ面を円で示している。よって、2つの円は、各々、同一のレンズ面の一部を表示しているに過ぎない。   When the lens surface is a spherical surface, if the lens surface is decentered, the spherical center moves by the first rotation. FIG. 30 is a diagram illustrating the movement of the ball center by the first rotation, in which (a) shows the movement of the ball center during the front side measurement, and (b) shows the movement of the ball center during the rear side measurement. Show. In FIG. 30, the lens surface in the vicinity of the spherical center is indicated by a circle. Thus, each of the two circles only displays a part of the same lens surface.

前側計測時の球心の動きを、図30(a)を用いて説明する。第1の回転前では、球心96はOxOy座標系の第1象限に位置している。そして、第1の回転後では、球心96は第3象限に位置している。球心96の移動量はδfで、x成分はδX、y成分はδYである。   The movement of the ball center at the time of the front side measurement will be described with reference to FIG. Prior to the first rotation, the ball center 96 is located in the first quadrant of the OxOy coordinate system. Then, after the first rotation, the ball center 96 is located in the third quadrant. The movement amount of the ball center 96 is δf, the x component is δX, and the y component is δY.

後ろ側計測時の球心の動きを、図30(b)を用いて説明する。第1の回転前では、球心96はOxOy座標系の第2象限に位置している。そして、第1の回転後では、球心96は第4象限に位置している。球心96の移動量はδrで、x成分はδX、y成分はδYである。   The movement of the ball center at the time of rear side measurement will be described with reference to FIG. Before the first rotation, the ball center 96 is located in the second quadrant of the OxOy coordinate system. Then, after the first rotation, the ball center 96 is located in the fourth quadrant. The movement amount of the ball center 96 is δr, the x component is δX, and the y component is δY.

上述のように、第2の回転を行う計測では、所定の距離の絶対値が、後ろ側計測時と前側計測時とで同じになるように、被検光学系が配置されている。よって、|δf|=|δr|となる。   As described above, in the measurement that performs the second rotation, the test optical system is arranged so that the absolute value of the predetermined distance is the same between the rear side measurement and the front side measurement. Therefore, | δf | = | δr |.

なお、球心96の移動を示すベクトルにおいて、Y成分のベクトルの向きは、前側計測時と後ろ側計測時とで同じである。一方、X成分のベクトルの向きは、前側計測時と後ろ側計測時とで逆向きになる。   In the vector indicating the movement of the ball center 96, the direction of the Y component vector is the same between the front side measurement and the rear side measurement. On the other hand, the direction of the X component vector is reversed between the front side measurement and the back side measurement.

このようなことから、後ろ側計測で得た計測結果については、ステップS200以降の処理において、数値の符号を反転させる必要がある。   For this reason, it is necessary to invert the sign of the numerical value in the processing after step S200 for the measurement result obtained by the rear side measurement.

図31は第1の回転と第2の回転による球心の動きを示す図であって、(a)は前側計測時で、第1の回転前の球心の位置を示し、(b)は前側計測時で、第1の回転後の球心の位置を示し、(c)は後ろ側計測時で、第1の回転前の球心の位置を示し、(d)は後ろ側計測時で、第1の回転後の球心の位置を示している。   FIG. 31 is a diagram showing the movement of the ball center due to the first rotation and the second rotation, where (a) shows the position of the ball center before the first rotation at the time of front measurement, and (b) At the time of the front side measurement, the position of the ball center after the first rotation is shown, (c) at the time of the back side measurement, showing the position of the ball center before the first rotation, and (d) at the time of the back side measurement. The position of the ball center after the first rotation is shown.

なお、OxOy座標の原点は第1の回転軸の位置である。すなわち、図31は第1の回転軸に対する球心の位置を示している。また、被検レンズに非球面が含まれる場合は、非球面の第1の回転と第2の回転による面の動きは、図31と同様の図を使って、第1の回転軸に対する非球面面頂の位置と非球面軸の位置によって示すことができる。但し図31において非球面軸の位置を表示する場合は、Ox軸はB方向のチルト量、Oy軸はA方向のチルト量を示す。   The origin of the OxOy coordinate is the position of the first rotation axis. That is, FIG. 31 shows the position of the ball center with respect to the first rotation axis. In addition, when the test lens includes an aspheric surface, the movement of the surface due to the first rotation and the second rotation of the aspheric surface is as follows. It can be indicated by the position of the surface top and the position of the aspherical axis. However, in FIG. 31, when the position of the aspherical axis is displayed, the Ox axis indicates the tilt amount in the B direction, and the Oy axis indicates the tilt amount in the A direction.

前側計測時で、第1の回転前の状態では、図31(a)に示すように、球心96はOxOy座標系の第1象限に位置している。この状態で第1の回転を行うと、前側計測時で、第1の回転後の状態になる。この状態では、図31(b)に示すように、球心96はOxOy座標系の第3象限に位置している。   At the time of the front side measurement, in the state before the first rotation, as shown in FIG. 31A, the ball center 96 is located in the first quadrant of the OxOy coordinate system. When the first rotation is performed in this state, the state after the first rotation is obtained at the time of the front side measurement. In this state, as shown in FIG. 31B, the ball center 96 is located in the third quadrant of the OxOy coordinate system.

この状態から第1の回転前の状態に戻して、第2の回転を行う。これにより、後ろ側計測時で、第1の回転前の状態になる。この状態では、図31(c)に示すように、球心96はOxOy座標系の第2象限に位置している。この状態で第1の回転を行うと、後ろ側計測時で、第1の回転後の状態になる。この状態では、図31(d)に示すように、球心96はOxOy座標系の第4象限に位置している。   Returning to the state before the first rotation from this state, the second rotation is performed. Thereby, it will be in the state before the 1st rotation at the time of backside measurement. In this state, as shown in FIG. 31 (c), the ball center 96 is located in the second quadrant of the OxOy coordinate system. When the first rotation is performed in this state, a state after the first rotation is obtained at the time of rear side measurement. In this state, as shown in FIG. 31 (d), the spherical center 96 is located in the fourth quadrant of the OxOy coordinate system.

第1の回転による球心96の変位量の絶対値は、図31(b)と図31(d)とで同じになる。また、図31(b)と図31(d)から、前側計測時と後ろ側計測時で、球心の移動ベクトルのX方向が逆ということもわかる。   The absolute value of the amount of displacement of the ball core 96 due to the first rotation is the same in FIG. 31 (b) and FIG. 31 (d). Moreover, it can also be seen from FIGS. 31B and 31D that the X direction of the movement vector of the ball center is opposite between the front side measurement and the back side measurement.

そこで、後ろ側計測のX方向のシフトの偏心収差感度について符号を反転させれば、偏心量についての連立1次方程式の解は、前側計測と後ろ側計測とで同じになる。よって、前側計測の偏心量の1乗に比例する偏心収差感度と後ろ側計測の偏心量の1乗に比例する偏心収差感度を同時に使って、偏心量についての連立1次方程式を解くことができる。すなわち、より多くの偏心収差感度の手がかりを使って、多くの自由度の偏心量を高精度に求めることができる。なお、求まる偏心量は図31(a)の状態の球心位置である。   Therefore, if the sign is inverted for the decentering aberration sensitivity of the X-direction shift in the rear side measurement, the solution of the simultaneous linear equations for the decentering amount is the same for the front side measurement and the rear side measurement. Accordingly, simultaneous linear equations for the eccentricity can be solved by simultaneously using the eccentric aberration sensitivity proportional to the first power of the eccentricity of the front side measurement and the decentration aberration sensitivity proportional to the first power of the eccentricity of the rear side measurement. . In other words, the amount of decentration with many degrees of freedom can be obtained with high accuracy by using more cues for decentration aberration sensitivity. The obtained eccentricity is the position of the ball center in the state of FIG.

被検光学系に非球面が含まれる場合は、非球面の偏心収差感度について、X方向のシフトとA方向のチルトの偏心収差感度について符号を反転させて偏心量についての連立1次方程式を解けばよい。求まるA方向のチルト量は同様に前側計測時の第1の回転前の第1の回転軸基準の非球面軸チルト量である。   If the test optical system includes an aspherical surface, the signs of the decentering aberration sensitivity of the aspherical surface are solved by reversing the signs of the decentering aberration sensitivity of the X-direction shift and the A-direction tilt. That's fine. Similarly, the obtained tilt amount in the A direction is the aspherical axis tilt amount based on the first rotation axis before the first rotation at the time of the front side measurement.

なお、前側計測での計測が終わると第2の回転を行うが、このとき、第1の回転前の状態に戻さずに、後ろ側計測を行っても良い。この計測は、図31(d)に示すように、球心96が第4象限に位置する状態と同じである。   Note that the second rotation is performed after the measurement in the front measurement is completed, but at this time, the rear measurement may be performed without returning to the state before the first rotation. This measurement is the same as the state in which the ball center 96 is located in the fourth quadrant as shown in FIG.

また、本実施形態の計測方法では、第1の抽出工程は、ゼルニケ多項式を用いて行われ、所定の収差成分は、ゼルニケ多項式の係数であることが好ましい。   In the measurement method of the present embodiment, the first extraction step is preferably performed using a Zernike polynomial, and the predetermined aberration component is preferably a coefficient of the Zernike polynomial.

波面データは、波面収差の情報を含んでいる。そこで、波面データをゼルニケ多項式に当てはめることで、波面収差における収差成分を、球面収差や、コマ収差や、非点収差などに分解すると共に、収差成分ごとに収差量を定量化することができる。   The wavefront data includes wavefront aberration information. Therefore, by applying the wavefront data to the Zernike polynomial, the aberration component in the wavefront aberration can be decomposed into spherical aberration, coma aberration, astigmatism, and the like, and the amount of aberration can be quantified for each aberration component.

なお、第1の回転を行って波面データを取得した場合、ゼルニケ多項式の各項の係数は、被検光学系から出射した波面の波面収差そのものを表しているわけではない。各項の係数が表す収差成分からは、システム収差成分や被検光学系の設計収差成分は排除されている。システム収差成分や設計収差成分の排除については、既に説明したとおりである。   When wavefront data is acquired by performing the first rotation, the coefficient of each term of the Zernike polynomial does not represent the wavefront aberration itself of the wavefront emitted from the test optical system. System aberration components and design aberration components of the test optical system are excluded from the aberration components represented by the coefficients of the terms. The elimination of the system aberration component and the design aberration component is as described above.

また、上述のように、ゼルニケ多項式を用いた場合、式(3)〜(6)で示す結果が得られる。   Further, as described above, when the Zernike polynomial is used, the results shown in the equations (3) to (6) are obtained.

偏心量の1乗に比例する収差成分における偏心収差感度では、上述のように、ゼルニケ項の第2項等が乗じられた項の偏心収差感度Bzj1(Ox,Oy)(z=2,3,7,8・・・)は、以下の式(3)で表される。
Bzj1(Ox,Oy)=Czj100+Czj120Ox2+Czj111OxOy+Czj102Oy2+・・・ (3)
In the decentration aberration sensitivity in the aberration component proportional to the first power of the decentration amount, as described above, the decentration aberration sensitivity B zj1 (Ox, Oy) (z = 2,3) of the term multiplied by the second term of the Zernike term, etc. , 7,8... Is expressed by the following equation (3).
B zj1 (Ox, Oy) = C zj100 + C zj120 Ox 2 + C zj111 OxOy + C zj102 Oy 2 + (3)

また、ゼルニケ項の第4項等が乗じられた項の偏心収差感度Bzjl(Ox,Oy)(z=1,4,5,6,9・・・)は、以下の式(4)で表される。
Bzj1(Ox,Oy)=Czj110Ox+Czj101Oy+Czj130Ox3+Czj121Ox2Oy
+Czj112OxOy2+Czj103Oy3+・・・ (4)
Also, the decentration aberration sensitivity B zjl (Ox, Oy) (z = 1,4,5,6,9...) Of the term multiplied by the fourth term of the Zernike term is expressed by the following equation (4). expressed.
B zj1 (Ox, Oy) = C zj110 Ox + C zj101 Oy + C zj130 Ox 3 + C zj121 Ox 2 Oy
+ C zj112 OxOy 2 + C zj103 Oy 3 + ... (4)

偏心量の2乗に比例する収差成分における偏心収差感度では、上述のように、ゼルニケ項の第2項等が乗じられた項の偏心収差感度Bzj2(Ox,Oy)(z=2,3,7,8・・・)は、以下の式(5)で表される。
Bzj2(Ox,Oy)=Czj210Ox+Czj201Oy+Czj230Ox3+Czj221Ox2Oy
+Czj212OxOy2+Czj203Oy3+・・・ (5)
In the decentration aberration sensitivity in the aberration component proportional to the square of the decentration amount, as described above, the decentration aberration sensitivity B zj2 (Ox, Oy) (z = 2,3) of the term multiplied by the second term of the Zernike term, etc. , 7,8... Is expressed by the following equation (5).
B zj2 (Ox, Oy) = C zj210 Ox + C zj201 Oy + C zj230 Ox 3 + C zj221 Ox 2 Oy
+ C zj212 OxOy 2 + C zj203 Oy 3 + ... (5)

また、ゼルニケ項の第4項等が乗じられた項の偏心収差感度Bzj2(Ox,Oy)(z=1,4,5,6,9・・・)は、以下の式(6)で表される。
Bzj2(Ox,Oy)=Czj200+Czj220Ox2+Czj211OxOy+Czj202Oy2+・・・ (6)
Also, the decentration aberration sensitivity B zj2 (Ox, Oy) (z = 1,4,5,6,9...) Of the term multiplied by the fourth term of the Zernike term is expressed by the following equation (6). expressed.
B zj2 (Ox, Oy) = C zj200 + C zj220 Ox 2 + C zj211 OxOy + C zj202 Oy 2 + (6)

被検光学系の偏心による波面収差は、ゼルニケ多項式で各収差成分に分解できる。分解した収差成分が、各物体高座標において、どのような分布になるかは理論的に知られている(参照:Image field distribution model of wavefront aberration and models of distortion and field curvature [T. Matsuzawa: J.Opt.Soc.Am.A, 28, No. 2 (2011) 96-110])。   The wavefront aberration due to the decentering of the test optical system can be decomposed into each aberration component by a Zernike polynomial. The distribution of the resolved aberration component at each object height coordinate is theoretically known (see: Image field distribution model of wavefront aberration and models of distortion and field curvature [T. Matsuzawa: J Opt. Soc. Am. A, 28, No. 2 (2011) 96-110]).

そこで、この理論を元に、偏心収差感度Bzjl(Ox,Oy)について、物体高座標を変数とする関数(以下、「物体高関数」という)の分布を整理する。以下、整理した結果を、簡易に示す。以下の各表では、偏心量の1乗に比例する収差成分(l=1)、偏心量の2乗に比例する収差成分(l=2)及び偏心量の3乗に比例する収差成分(l=3)について示している。但し、波面収差のピストン成分であるゼルニケ項の第Z1項については、実際の波面計測では正確に計測することが困難であることもあるため、省略している。 Therefore, based on this theory, the distribution of the function with the object height coordinate as a variable (hereinafter referred to as “object height function”) is arranged for the decentration aberration sensitivity B zjl (Ox, Oy). Hereafter, the organized results are shown briefly. In each table below, an aberration component (l = 1) proportional to the first power of the decentering amount, an aberration component (l = 2) proportional to the second power of the decentering amount, and an aberration component (1) proportional to the third power of the decentering amount. = 3). However, the Zernike term Z1 term, which is the piston component of the wavefront aberration, is omitted because it may be difficult to measure accurately by actual wavefront measurement.

まず、偏心収差感度B2jl(Ox,Oy)とB3jl(Ox,Oy)について、整理した結果を表17に示す。

Figure 0006072317
First, Table 17 shows a summary of the decentering aberration sensitivities B 2jl (Ox, Oy) and B 3jl (Ox, Oy).
Figure 0006072317

偏心量の1乗に比例する収差成分における偏心収差感度B2jl(Ox,Oy)とB3jl(Ox,Oy)では、物体高座標の0乗と2乗に物体高関数が現れる。よって、偏心量の1乗に比例する収差成分は、物体高座標について偶関数である。偏心量の2乗に比例する収差成分については、物体高座標の1乗と3乗に物体高関数が現れる。よって、偏心量の2乗に比例する収差成分は、物体高座標について奇関数である。偏心量の3乗に比例する収差成分については、物体高座標の2乗に物体高関数が現れる。よって、偏心量の3乗に比例する収差成分は、物体高座標について偶関数である。 In the decentration aberration sensitivities B 2jl (Ox, Oy) and B 3jl (Ox, Oy) in the aberration component proportional to the first power of the decentration amount, the object height function appears at the 0th power and the second power of the object height coordinate. Therefore, the aberration component proportional to the first power of the decentration amount is an even function with respect to the object height coordinate. For the aberration component proportional to the square of the decentration amount, the object height function appears at the first and third powers of the object height coordinate. Therefore, the aberration component proportional to the square of the decentration amount is an odd function with respect to the object height coordinate. For the aberration component proportional to the cube of the decentering amount, the object height function appears in the square of the object height coordinate. Therefore, the aberration component proportional to the cube of the decentering amount is an even function with respect to the object height coordinate.

図32は、偏心収差感度B2jl(Ox,Oy)とB3jl(Ox,Oy)において現れる物体高関数を示す図であって、(a)は被検光学系が偏心していない場合を示し、(b)と(c)は、被検光学系が偏心している場合を示している。図中、l=1で示す関数は、偏心量の1乗に比例する収差成分において現れる物体高関数を示し、l=2で示す関数は、偏心量の2乗に比例する収差成分において現れる物体高関数を示し、l=3で示す関数は、偏心量の3乗に比例する収差成分において現れる物体高関数を示している。 FIG. 32 is a diagram showing an object height function appearing in decentering aberration sensitivities B 2jl (Ox, Oy) and B 3jl (Ox, Oy), where (a) shows a case where the optical system to be tested is not decentered. (B) and (c) show a case where the optical system to be tested is decentered. In the figure, a function indicated by l = 1 indicates an object height function that appears in an aberration component that is proportional to the first power of the eccentricity, and a function indicated by l = 2 indicates an object that appears in an aberration component that is proportional to the second power of the eccentricity. A function indicated by a high function, i = 3, indicates an object height function that appears in an aberration component proportional to the cube of the decentering amount.

ここで、B2jl(Ox,Oy)は波面チルト(コマ収差)のx成分、B3jl(Ox,Oy)は波面チルト(コマ収差)のy成分を表している。図32(b)、(c)に示すように、波面チルト(x成分)では、偏心量の1乗に比例する収差成分は、物体高座標について偶関数で表される。偏心量の2乗に比例する収差成分は、物体高座標について奇関数で表される。偏心量の3乗に比例する収差成分は、物体高座標について偶関数で表される。 Here, B 2jl (Ox, Oy) represents the x component of the wavefront tilt (coma aberration), and B 3jl (Ox, Oy) represents the y component of the wavefront tilt (coma aberration). As shown in FIGS. 32B and 32C, in the wavefront tilt (x component), the aberration component proportional to the first power of the decentration amount is expressed by an even function with respect to the object height coordinate. The aberration component proportional to the square of the amount of eccentricity is expressed by an odd function with respect to the object height coordinate. The aberration component proportional to the third power of the eccentricity is expressed by an even function with respect to the object height coordinate.

よって、波面チルト(x成分)については、一方の照射位置における所定の収差成分と他方の照射位置における所定の収差成分との和をとれば、第1の収差成分を抽出することができる。例えば物体高座標を(Ox,Oy)で表すと、(0,4)と(0,-4)、(1,2)と(-1,-2)というように(Ox,Oy)と(-Ox,-Oy)といった対称の物体高座標において、一方の照射位置における所定の収差成分と他方の照射位置における所定の収差成分を抽出し、両者の和をとれば良い。なお、本実施例で扱う偏心量は微小であり偏心量の3乗に比例する収差成分は非常に小さいので無視することができる。   Therefore, for the wavefront tilt (x component), the first aberration component can be extracted by taking the sum of the predetermined aberration component at one irradiation position and the predetermined aberration component at the other irradiation position. For example, if the object height coordinate is represented by (Ox, Oy), (Ox, Oy) and (0, 4) and (0, -4), (1, 2) and (-1, -2), etc. In a symmetrical object height coordinate such as -Ox, -Oy), a predetermined aberration component at one irradiation position and a predetermined aberration component at the other irradiation position may be extracted, and the sum of the two may be calculated. Note that the amount of decentration handled in this embodiment is very small, and the aberration component proportional to the cube of the amount of decentration is very small and can be ignored.

なお、波面チルト(y成分)についても同様にすれば良い。   The same applies to the wavefront tilt (y component).

次に、偏心収差感度B4jl(Ox,Oy)について、整理した結果を表18に示す。

Figure 0006072317
Next, Table 18 shows a summary of the decentration aberration sensitivity B 4jl (Ox, Oy).
Figure 0006072317

偏心量の1乗に比例する収差成分における偏心収差感度B4jl(Ox,Oy)では、物体高座標の1乗と3乗に物体高関数が現れる。よって、偏心量の1乗に比例する収差成分は、物体高座標について奇関数である。偏心量の2乗に比例する収差成分については、物体高座標の2乗に物体高関数が現れる。よって、偏心量の2乗に比例する収差成分は、物体高座標について偶関数である。偏心量の3乗に比例する収差成分については、物体高座標の3乗に物体高関数が現れる。よって、偏心量の3乗に比例する収差成分は、物体高座標について奇関数である。 In the decentration aberration sensitivity B 4jl (Ox, Oy) in the aberration component proportional to the first power of the decentration amount, the object height function appears at the first and third powers of the object height coordinate. Therefore, the aberration component proportional to the first power of the decentration amount is an odd function with respect to the object height coordinate. For the aberration component proportional to the square of the amount of decentration, the object height function appears in the square of the object height coordinate. Therefore, the aberration component proportional to the square of the decentration amount is an even function with respect to the object height coordinate. For the aberration component proportional to the cube of the decentering amount, the object height function appears at the cube of the object height coordinate. Therefore, the aberration component proportional to the cube of the decentering amount is an odd function with respect to the object height coordinate.

図33は、偏心収差感度B4jl(Ox,Oy)において現れる物体高関数を示す図であって、(a)は被検光学系が偏心していない場合を示し、(b)と(c)は、被検光学系が偏心している場合を示している。図中、l=1で示す関数は、偏心量の1乗に比例する収差成分において現れる物体高関数を示し、l=2で示す関数は、偏心量の2乗に比例する収差成分において現れる物体高関数を示し、l=3で示す関数は、偏心量の3乗に比例する収差成分において現れる物体高関数を示している。 FIG. 33 is a diagram showing an object height function appearing in the decentration aberration sensitivity B 4jl (Ox, Oy), where (a) shows a case where the optical system to be tested is not decentered, and (b) and (c) This shows a case where the test optical system is decentered. In the figure, a function indicated by l = 1 indicates an object height function that appears in an aberration component that is proportional to the first power of the eccentricity, and a function indicated by l = 2 indicates an object that appears in an aberration component that is proportional to the second power of the eccentricity. A function indicated by a high function, i = 3, indicates an object height function that appears in an aberration component proportional to the cube of the decentering amount.

ここで、B4jl(Ox,Oy)は球面収差(フォーカス)を表している。図33(b)、(c)に示すように、球面収差(フォーカス)では、偏心量の1乗に比例する収差成分は、物体高座標について奇関数で表される。偏心量の2乗に比例する収差成分は、物体高座標について偶関数で表される。偏心量の3乗に比例する収差成分は、物体高座標について奇関数で表される。 Here, B 4jl (Ox, Oy) represents spherical aberration (focus). As shown in FIGS. 33B and 33C, in the spherical aberration (focus), an aberration component proportional to the first power of the decentering amount is expressed by an odd function with respect to the object high coordinate. The aberration component proportional to the square of the amount of decentration is expressed by an even function with respect to the object high coordinate. The aberration component proportional to the third power of the eccentricity is expressed by an odd function with respect to the object height coordinate.

よって、球面収差(フォーカス)については、一方の照射位置における所定の収差成分と他方の照射位置における所定の収差成分との差をとれば、第1の収差成分を抽出することができる。例えば物体高座標を(Ox,Oy)で表すと、(0,4)と(0,-4)、(1,2)と(-1,-2)というように(Ox,Oy)と(-Ox,-Oy)といった対称の物体高座標において、一方の照射位置における所定の収差成分と他方の照射位置における所定の収差成分を抽出し、両者の差をとれば良い。なお、本実施例で扱う偏心量は微小であり偏心量の3乗に比例する収差成分は非常に小さいので無視することができる。   Therefore, for spherical aberration (focus), the first aberration component can be extracted by taking the difference between the predetermined aberration component at one irradiation position and the predetermined aberration component at the other irradiation position. For example, if the object height coordinate is represented by (Ox, Oy), (Ox, Oy) and (0, 4) and (0, -4), (1, 2) and (-1, -2), etc. In a symmetrical object height coordinate such as -Ox, -Oy), a predetermined aberration component at one irradiation position and a predetermined aberration component at the other irradiation position may be extracted, and the difference between them may be taken. Note that the amount of decentration handled in this embodiment is very small, and the aberration component proportional to the cube of the amount of decentration is very small and can be ignored.

まず、偏心収差感度B5jl(Ox,Oy)とB6jl(Ox,Oy)について、整理した結果を表19に示す。

Figure 0006072317
First, Table 19 shows a summary of the decentering aberration sensitivities B 5jl (Ox, Oy) and B 6jl (Ox, Oy).
Figure 0006072317

偏心量の1乗に比例する収差成分における偏心収差感度B5jl(Ox,Oy)とB6jl(Ox,Oy)では、物体高座標の1乗と3乗に物体高関数が現れる。よって、偏心量の1乗に比例する収差成分は、物体高座標について奇関数である。偏心量の2乗に比例する収差成分については、物体高座標の0乗と2乗に物体高関数が現れる。よって、偏心量の2乗に比例する収差成分は、物体高座標について偶関数である。偏心量の3乗に比例する収差成分については、物体高座標の1乗と3乗に物体高関数が現れる。よって、偏心量の3乗に比例する収差成分は、物体高座標について偶関数である。 In the decentration aberration sensitivities B 5jl (Ox, Oy) and B 6jl (Ox, Oy) in the aberration component proportional to the first power of the decentration amount, the object height function appears at the first power and the third power of the object height coordinate. Therefore, the aberration component proportional to the first power of the decentration amount is an odd function with respect to the object height coordinate. For the aberration component proportional to the square of the amount of decentration, the object height function appears at the 0th and 2nd powers of the object height coordinate. Therefore, the aberration component proportional to the square of the decentration amount is an even function with respect to the object height coordinate. For the aberration component proportional to the third power of the eccentricity, the object height function appears at the first and third power of the object height coordinate. Therefore, the aberration component proportional to the cube of the decentering amount is an even function with respect to the object height coordinate.

図34は、偏心収差感度B5jl(Ox,Oy)とB6jl(Ox,Oy)において現れる物体高関数を示す図であって、(a)は被検光学系が偏心していない場合を示し、(b)と(c)は、被検光学系が偏心している場合を示している。図中、l=1で示す関数は、偏心量の1乗に比例する収差成分において現れる物体高関数を示し、l=2で示す関数は、偏心量の2乗に比例する収差成分において現れる物体高関数を示し、l=3で示す関数は、偏心量の3乗に比例する収差成分において現れる物体高関数を示している。 FIG. 34 is a diagram showing an object height function appearing in the decentration aberration sensitivities B 5jl (Ox, Oy) and B 6jl (Ox, Oy), where (a) shows a case where the test optical system is not decentered, (B) and (c) show a case where the optical system to be tested is decentered. In the figure, a function indicated by l = 1 indicates an object height function that appears in an aberration component that is proportional to the first power of the eccentricity, and a function indicated by l = 2 indicates an object that appears in an aberration component that is proportional to the second power of the eccentricity. A function indicated by a high function, i = 3, indicates an object height function that appears in an aberration component proportional to the cube of the decentering amount.

ここで、B5jl(Ox,Oy)とB6jl(Ox,Oy)は共に非点収差を表している。図34(b)、(c)に示すように、非点収差では、偏心量の1乗に比例する収差成分は、物体高座標について奇関数で表される。偏心量の2乗に比例する収差成分は、物体高座標について偶関数で表される。偏心量の3乗に比例する収差成分は、物体高座標について奇関数で表される。 Here, both B 5jl (Ox, Oy) and B 6jl (Ox, Oy) represent astigmatism. As shown in FIGS. 34B and 34C, in astigmatism, an aberration component proportional to the first power of the decentering amount is expressed by an odd function with respect to the object height coordinate. The aberration component proportional to the square of the amount of decentration is expressed by an even function with respect to the object high coordinate. The aberration component proportional to the third power of the eccentricity is expressed by an odd function with respect to the object height coordinate.

よって、非点収差については、一方の照射位置における所定の収差成分と他方の照射位置における所定の収差成分との差をとれば、第1の収差成分を抽出することができる。例えば物体高座標を(Ox,Oy)で表すと、(0,4)と(0,-4)、(1,2)と(-1,-2)というように(Ox,Oy)と(-Ox,-Oy)といった対称の物体高座標において、一方の照射位置における所定の収差成分と他方の照射位置における所定の収差成分を抽出し、両者の差をとれば良い。なお、本実施例で扱う偏心量は微小であり偏心量の3乗に比例する収差成分は非常に小さいので無視することができる。   Therefore, astigmatism, the first aberration component can be extracted by taking the difference between the predetermined aberration component at one irradiation position and the predetermined aberration component at the other irradiation position. For example, if the object height coordinate is represented by (Ox, Oy), (Ox, Oy) and (0, 4) and (0, -4), (1, 2) and (-1, -2), etc. In a symmetrical object height coordinate such as -Ox, -Oy), a predetermined aberration component at one irradiation position and a predetermined aberration component at the other irradiation position may be extracted, and the difference between them may be taken. Note that the amount of decentration handled in this embodiment is very small, and the aberration component proportional to the cube of the amount of decentration is very small and can be ignored.

まず、偏心収差感度B2jl(Ox,Oy)とB3jl(Ox,Oy)について、整理した結果を表20に示す。

Figure 0006072317
First, Table 20 shows a summary of the decentering aberration sensitivities B 2jl (Ox, Oy) and B 3jl (Ox, Oy).
Figure 0006072317

偏心量の1乗に比例する収差成分における偏心収差感度B7jl(Ox,Oy)とB8jl(Ox,Oy)では、物体高座標の0乗と2乗に物体高関数が現れる。よって、偏心量の1乗に比例する収差成分は、物体高座標について偶関数である。偏心量の2乗に比例する収差成分については、物体高座標の1乗と3乗に物体高関数が現れる。よって、偏心量の2乗に比例する収差成分は、物体高座標について奇関数である。偏心量の3乗に比例する収差成分については、物体高座標の2乗に物体高関数が現れる。よって、偏心量の3乗に比例する収差成分は、物体高座標について偶関数である。 In the decentration aberration sensitivities B 7jl (Ox, Oy) and B 8jl (Ox, Oy) in the aberration component proportional to the first power of the decentration amount, the object height function appears at the 0th power and the second power of the object height coordinate. Therefore, the aberration component proportional to the first power of the decentration amount is an even function with respect to the object height coordinate. For the aberration component proportional to the square of the decentration amount, the object height function appears at the first and third powers of the object height coordinate. Therefore, the aberration component proportional to the square of the decentration amount is an odd function with respect to the object height coordinate. For the aberration component proportional to the cube of the decentering amount, the object height function appears in the square of the object height coordinate. Therefore, the aberration component proportional to the cube of the decentering amount is an even function with respect to the object height coordinate.

図35は、偏心収差感度B7jl(Ox,Oy)とB8jl(Ox,Oy)において現れる物体高関数を示す図であって、(a)は被検光学系が偏心していない場合を示し、(b)と(c)は、被検光学系が偏心している場合を示している。図中、l=1で示す関数は、偏心量の1乗に比例する収差成分において現れる物体高関数を示し、l=2で示す関数は、偏心量の2乗に比例する収差成分において現れる物体高関数を示し、l=3で示す関数は、偏心量の3乗に比例する収差成分において現れる物体高関数を示している。 FIG. 35 is a diagram showing an object height function appearing in decentering aberration sensitivities B 7jl (Ox, Oy) and B 8jl (Ox, Oy), and (a) shows a case where the optical system to be tested is not decentered, (B) and (c) show a case where the optical system to be tested is decentered. In the figure, a function indicated by l = 1 indicates an object height function that appears in an aberration component that is proportional to the first power of the eccentricity, and a function indicated by l = 2 indicates an object that appears in an aberration component that is proportional to the second power of the eccentricity. A function indicated by a high function, i = 3, indicates an object height function that appears in an aberration component proportional to the cube of the decentering amount.

ここで、B7jl(Ox,Oy)とB8jl(Ox,Oy)は共にコマ収差を表している。図35(b)、(c)に示すように、コマ収差では、偏心量の1乗に比例する収差成分は、物体高座標について偶関数で表される。偏心量の2乗に比例する収差成分は、物体高座標について奇関数で表される。偏心量の3乗に比例する収差成分は、物体高座標について偶関数で表される。 Here, B 7jl (Ox, Oy) and B 8jl (Ox, Oy) both represent coma aberration. As shown in FIGS. 35B and 35C, in the coma aberration, the aberration component proportional to the first power of the decentering amount is expressed by an even function with respect to the object height coordinate. The aberration component proportional to the square of the amount of eccentricity is expressed by an odd function with respect to the object height coordinate. The aberration component proportional to the third power of the eccentricity is expressed by an even function with respect to the object height coordinate.

よって、コマ収差については、一方の照射位置における所定の収差成分と他方の照射位置における所定の収差成分との和をとれば、第1の収差成分を抽出することができる。例えば物体高座標を(Ox,Oy)で表すと、(0,4)と(0,-4)、(1,2)と(-1,-2)というように(Ox,Oy)と(-Ox,-Oy)といった対称の物体高座標において、一方の照射位置における所定の収差成分と他方の照射位置における所定の収差成分を抽出し、両者の和をとれば良い。なお、本実施例で扱う偏心量は微小であり偏心量の3乗に比例する収差成分は非常に小さいので無視することができる。   Therefore, with respect to coma aberration, the first aberration component can be extracted by taking the sum of the predetermined aberration component at one irradiation position and the predetermined aberration component at the other irradiation position. For example, if the object height coordinate is represented by (Ox, Oy), (Ox, Oy) and (0, 4) and (0, -4), (1, 2) and (-1, -2), etc. In a symmetrical object height coordinate such as -Ox, -Oy), a predetermined aberration component at one irradiation position and a predetermined aberration component at the other irradiation position may be extracted, and the sum of the two may be calculated. Note that the amount of decentration handled in this embodiment is very small, and the aberration component proportional to the cube of the amount of decentration is very small and can be ignored.

なお、照射位置Pの波面データから抽出した所定の収差成分と、照射位置P’の波面データから抽出した所定の収差成分とを、物体高ごとに、所定の関数系にフィッティングすることにより、第2の偏心収差量を抽出してもよい。関数系としてはField Termsがある(Image field distribution model of wavefront aberration and models of distortion and field curvature [T. Matsuzawa: J.Opt.Soc.Am.A, 28, No. 2 (2011) 96-110])。   By fitting a predetermined aberration component extracted from the wavefront data at the irradiation position P and a predetermined aberration component extracted from the wavefront data at the irradiation position P ′ into a predetermined function system for each object height, The amount of decentration aberration 2 may be extracted. Functional terms include Field Terms (Image field distribution model of wavefront aberration and models of distortion and field curvature [T. Matsuzawa: J.Opt.Soc.Am.A, 28, No. 2 (2011) 96-110] ).

次に、偏心収差感度の計算方法について説明する。上述のように、被検光学系が設計収差を有する場合がある。また、偏心量計測装置はシステム収差を有する場合がある。また、受光光学系が偏心を有する場合がある。また、第1の回転を行う場合、計測軸に対して第1の回転軸がシフトしている場合がある。   Next, a method for calculating the decentration aberration sensitivity will be described. As described above, the test optical system may have a design aberration. The eccentricity measuring device may have system aberration. In some cases, the light receiving optical system is decentered. In addition, when the first rotation is performed, the first rotation axis may be shifted with respect to the measurement axis.

このような収差成分が存在する場合、波面収差Wは以下の式(1−13)で表される。
W(Ox,Oy,ρx,ρy,δ1+E,δ2+E、・・・,δj+E,δj+1j+2、・・・,δm)
=M(Ox,Oy,ρx,ρy)
+Sys(Ox,Oy,ρx,ρy)
+(δ1+E)B11(Ox,Oy,ρx,ρy)
+(δ1+E)2B12(Ox,Oy,ρx,ρy)
+(δ2+E)B21(Ox,Oy,ρx,ρy)
+(δ2+E)2B22(Ox,Oy,ρx,ρy)
+・・・
+(δj+E)Bj1(Ox,Oy,ρx,ρy)
+(δj+E)2Bj2(Ox,Oy,ρx,ρy)
j+1B(j+1)1(Ox,Oy,ρx,ρy)
j+1 2B(j+1)2(Ox,Oy,ρx,ρy)
j+2B(j+2)1(Ox,Oy,ρx,ρy)
j+2 2B(j+2)2(Ox,Oy,ρx,ρy)
+・・・
mBl1(Ox,Oy,ρx,ρy)
m 2Bl2(Ox,Oy,ρx,ρy) (1−13)
When such an aberration component exists, the wavefront aberration W is expressed by the following equation (1-13).
W (Ox, Oy, ρx, ρy, δ 1 + E, δ 2 + E, ···, δ j + E, δ j + 1, δ j + 2, ···, δ m)
= M (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ Sys (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ (δ 1 + E) B 11 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ (δ 1 + E) 2 B 12 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ (δ 2 + E) B 21 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ (δ 2 + E) 2 B 22 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ ...
+ (δ j + E) B j1 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ (δ j + E) 2 B j2 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ δ j + 1 B (j + 1) 1 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ δ j + 1 2 B (j + 1) 2 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ δ j + 2 B (j + 2) 1 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ δ j + 2 2 B (j + 2) 2 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ ...
+ δ m B l1 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ δ m 2 B l2 (Ox, Oy, ρx, ρy) (1-13)

一方、偏心収差感度は、例えば、光学シミュレーションソフトを用いて求める。光学シミュレーションソフトにおいて、被検光学系の各レンズについて、偏心自由度が単位量だけ偏心したときに発生する波面収差量を計算しておく。この波面収差量が偏心収差感度である。   On the other hand, the decentration aberration sensitivity is obtained using optical simulation software, for example. In the optical simulation software, the amount of wavefront aberration that occurs when the degree of freedom of decentering is decentered by a unit amount is calculated for each lens of the test optical system. This amount of wavefront aberration is the decentration aberration sensitivity.

光学シミュレーションでは、被検光学系、投光系、受光系のレンズの設計値を用いて、実際に波面計測する光学系を設定する。システム収差や計測軸に対する第1の回転軸のシフトがない状況を設定する。被検光学系、投光系、受光系の偏心がない状況を設定する。   In the optical simulation, an optical system for actually measuring the wavefront is set using the design values of the lens of the test optical system, the light projecting system, and the light receiving system. A situation is set in which there is no system aberration or shift of the first rotation axis with respect to the measurement axis. A situation is set in which there is no decentration of the test optical system, light projecting system, and light receiving system.

この場合、δ1=0,δ2=0、・・・,δm=0、E=0、Sys(Ox,Oy,ρx,ρy)=0になる。よって、偏心収差感度を求めるときの波面収差Wは式(1−14)で表される。ここでのM(Ox,Oy,ρx,ρy)は被検光学系、投光系、受光系の設計収差とする。 In this case, δ 1 = 0, δ 2 = 0,..., Δ m = 0, E = 0, and Sys (Ox, Oy, ρx, ρy) = 0. Therefore, the wavefront aberration W when the decentration aberration sensitivity is obtained is expressed by Expression (1-14). Here, M (Ox, Oy, ρx, ρy) is a design aberration of the test optical system, the light projecting system, and the light receiving system.

W(Ox,Oy,ρx,ρy,δ1=0,δ2=0、・・・,δm=0)
=M(Ox,Oy,ρx,ρy) (1−14)
W (Ox, Oy, ρx, ρy, δ 1 = 0, δ 2 = 0, ..., δ m = 0)
= M (Ox, Oy, ρx, ρy) (1-14)

そこで、まず、手順1を実行する。手順1では、被検光学系の偏心量Δi=δi=0の状態で光線追跡シミュレーションを実行し、波面データを計算で求める。 Therefore, procedure 1 is first executed. In procedure 1, a ray tracing simulation is executed in a state where the amount of eccentricity Δ i = δ i = 0 of the test optical system, and wavefront data is obtained by calculation.

次に、手順2を実行する。手順2では、式(1−14)において、被検光学系の第1面のみに単位偏心量(例えばΔo=0.01mm)を与える。この場合の波面収差Wは、式(1−15)で表される。   Next, procedure 2 is executed. In procedure 2, a unit decentering amount (for example, Δo = 0.01 mm) is given only to the first surface of the optical system to be tested in the formula (1-14). In this case, the wavefront aberration W is expressed by Expression (1-15).

W(Ox,Oy,ρx,ρy,δ1=Δo=0.01mm,δ2=0、・・・,δm=0)
=M(Ox,Oy,ρx,ρy)
+ΔoB11(Ox,Oy,ρx,ρy)
+Δo2B12(Ox,Oy,ρx,ρy) (1−15)
W (Ox, Oy, ρx, ρy, δ 1 = Δo = 0.01 mm, δ 2 = 0, ..., δ m = 0)
= M (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ ΔoB 11 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ Δo 2 B 12 (Ox, Oy, ρx, ρy) (1-15)

そして、手順2では、被検光学系の偏心量Δo=δ1=0の状態で、光線追跡シミュレーションを実行し、波面データを計算で求める。 In step 2, a ray tracing simulation is executed in a state where the amount of eccentricity Δo = δ 1 = 0 of the test optical system, and wavefront data is obtained by calculation.

なお、波面検出装置としてSHセンサーを用いる場合は、光線追跡シミュレーションを実行して、光スポット像位置のデータを求める。光スポット像位置のデータは、式(1−14)の波面収差や式(1−15)の波面収差を瞳座標で微分したものに相当する。   When an SH sensor is used as the wavefront detection device, a ray tracing simulation is executed to obtain light spot image position data. The data of the light spot image position corresponds to the wavefront aberration of the formula (1-14) and the wavefront aberration of the formula (1-15) differentiated by pupil coordinates.

手順3を実行する。手順3では、手順1で得られた波面データを参照として、手順2で得られた波面データを解析して波面収差を求める。この場合の波面収差は、式(1−16)で表される。式(1−16)で表される波面収差は、被検光学系に偏心がないときの波面に対する単面が偏心したときの波面の偏差である。よって、実際には式(1−15)の波面収差Wを直接計算する必要はない。   Step 3 is executed. In the procedure 3, the wavefront data obtained in the procedure 2 is analyzed with reference to the wavefront data obtained in the procedure 1, and the wavefront aberration is obtained. In this case, the wavefront aberration is expressed by Expression (1-16). The wavefront aberration expressed by the equation (1-16) is a deviation of the wavefront when a single surface is decentered with respect to the wavefront when the test optical system is not decentered. Therefore, actually, it is not necessary to directly calculate the wavefront aberration W of the equation (1-15).

W(Ox,Oy,ρx,ρy,δ1=Δo=0.01,δ2=0、・・・,δm=0)
‐W(Ox,Oy,ρx,ρy,δ1=0,δ2=0、・・・,δm=0)
=ΔoB11(Ox,Oy,ρx,ρy)
+Δo2B12(Ox,Oy,ρx,ρy) (1−16)
W (Ox, Oy, ρx, ρy, δ 1 = Δo = 0.01, δ 2 = 0, ..., δ m = 0)
-W (Ox, Oy, ρx, ρy, δ 1 = 0, δ 2 = 0, ..., δ m = 0)
= ΔoB 11 (Ox, Oy, ρx, ρy)
+ Δo 2 B 12 (Ox, Oy, ρx, ρy) (1-16)

手順4を実行する。手順4では、物体高座標(Ox,Oy)と対称な物体高座標(-Ox,-Oy)について、手順2と手順3を実行する。この場合の波面収差Wは、式(1−17)で表される。   Step 4 is executed. In the procedure 4, the procedure 2 and the procedure 3 are executed for the object height coordinates (-Ox, -Oy) symmetrical to the object height coordinates (Ox, Oy). In this case, the wavefront aberration W is expressed by Expression (1-17).

W(-Ox,-Oy,ρx,ρy,δ1=Δo=0.01,δ2=0、・・・,δm=0)
‐W(-Ox,-Oy,ρx,ρy,δ1=0,δ2=0、・・・,δm=0)
=ΔoB11(-Ox,-Oy,ρx,ρy)
+Δo1 2B12(-Ox,-Oy,ρx,ρy) (1−17)
W (-Ox, -Oy, ρx, ρy, δ 1 = Δo = 0.01, δ 2 = 0, ..., δ m = 0)
-W (-Ox, -Oy, ρx, ρy, δ 1 = 0, δ 2 = 0, ..., δ m = 0)
= ΔoB 11 (-Ox, -Oy, ρx, ρy)
+ Δo 1 2 B 12 (-Ox, -Oy, ρx, ρy) (1-17)

手順5を実行する。手順5では、式(1−16)と式(1−17)を、それぞれゼルニケ多項式で展開する。ここで、ゼルニケ項の各項は、瞳座標が奇数次数の関数が乗じられた項と、瞳座標が偶数次数の関数が乗じられた項と、に分かれる。   Step 5 is executed. In Procedure 5, Expressions (1-16) and (1-17) are expanded with Zernike polynomials, respectively. Here, each term of the Zernike term is divided into a term in which the pupil coordinates are multiplied by an odd-order function and a term in which the pupil coordinates are multiplied by an even-order function.

瞳座標が奇数次数の関数が乗じられた項を含む収差成分は、ゼルニケ項の第2項等が乗じられた項を含む収差成分である。この場合の収差成分(z=2,3,7,8・・・)については和をとる。その結果、式(24)が得られる。   The aberration component including a term whose pupil coordinates are multiplied by an odd-order function is an aberration component including a term multiplied by the second term of the Zernike term. In this case, the aberration components (z = 2, 3, 7, 8,...) Are summed. As a result, Expression (24) is obtained.

Sz1(Ox,Oy)
=[Wz(Ox,Oy,δ1=Δo=0.01,δ2=0、・・・,δm=0)‐W(Ox,Oy,ρx,ρy,δ1=0,δ2=0、・・・,δm=0)]
+[Wz(-Ox,-Oy,δ1=Δo=0.01,δ2=0、・・・,δm=0)‐W(-Ox,-Oy,ρx,ρy,δ1=0,δ2=0、・・・,δm=0)]
=Δo[2Bz11(Ox,Oy)] (24)
Sz 1 (Ox, Oy)
= [Wz (Ox, Oy, δ 1 = Δo = 0.01, δ 2 = 0,..., Δ m = 0) −W (Ox, Oy, ρx, ρy, δ 1 = 0, δ 2 = 0, ..., δ m = 0)]
+ [Wz (−Ox, −Oy, δ 1 = Δo = 0.01, δ 2 = 0,..., Δ m = 0) −W (−Ox, −Oy, ρx, ρy, δ 1 = 0, δ 2 = 0, ..., δ m = 0)]
= Δo [2Bz 11 (Ox, Oy)] (24)

瞳座標が偶数次数の関数が乗じられた項を含む収差成分は、ゼルニケ項の第4項等が乗じられた項を含む収差成分である。この場合の各収差成分(z=1,4,5,6,9・・・)については差をとる。その結果、式(25)が得られる。   The aberration component including a term in which the pupil coordinates are multiplied by an even-order function is an aberration component including a term multiplied by the fourth term of the Zernike term. In this case, a difference is taken for each aberration component (z = 1, 4, 5, 6, 9...). As a result, Expression (25) is obtained.

Sz1(Ox,Oy)
=[Wz(Ox,Oy,δ1=Δo=0.01,δ2=0、・・・,δm=0)‐W(Ox,Oy,ρx,ρy,δ1=0,δ2=0、・・・,δm=0)]
-[Wz(-Ox,-Oy,δ1=Δo=0.01,δ2=0、・・・,δm=0)‐W(-Ox,-Oy,ρx,ρy,δ1=0,δ2=0、・・・,δm=0)]
=Δo[2Bz11(Ox,Oy)] (25)
Sz 1 (Ox, Oy)
= [Wz (Ox, Oy, δ 1 = Δo = 0.01, δ 2 = 0,..., Δ m = 0) −W (Ox, Oy, ρx, ρy, δ 1 = 0, δ 2 = 0, ..., δ m = 0)]
-[Wz (-Ox, -Oy, δ 1 = Δo = 0.01, δ 2 = 0, ..., δ m = 0) -W (-Ox, -Oy, ρx, ρy, δ 1 = 0, δ 2 = 0, ..., δ m = 0)]
= Δo [2Bz 11 (Ox, Oy)] (25)

式(25)を変形すると、式(25’)となる。
Bz11(Ox,Oy)=Sz1(Ox,Oy)/(2Δo) (25’)
When formula (25) is transformed, formula (25 ′) is obtained.
Bz 11 (Ox, Oy) = Sz 1 (Ox, Oy) / (2Δo) (25 ′)

ここで、Δoは既知である。また、以下の4つの波面収差の量も、光線追跡シミュレーションから求めることができる。よって、Sz1(Ox,Oy)も既知である。
W(Ox,Oy,δ1=Δo=0.01,δ2=0、・・・,δm=0)
W(Ox,Oy,ρx,ρy,δ1=0,δ2=0、・・・,δm=0)
W(-Ox,-Oy,δ1=Δo=0.01,δ2=0、・・・,δm=0)
W(-Ox,-Oy,ρx,ρy,δ1=0,δ2=0、・・・,δm=0)
Here, Δo is known. The following four wavefront aberration amounts can also be obtained from the ray tracing simulation. Therefore, Sz 1 (Ox, Oy) is also known.
W (Ox, Oy, δ 1 = Δo = 0.01, δ 2 = 0, ..., δ m = 0)
W (Ox, Oy, ρx, ρy, δ 1 = 0, δ 2 = 0, ..., δ m = 0)
W (−Ox, −Oy, δ 1 = Δo = 0.01, δ 2 = 0,..., Δ m = 0)
W (-Ox, -Oy, ρx, ρy, δ 1 = 0, δ 2 = 0, ..., δ m = 0)

よって、式(25’)からBz11(Ox,Oy)を求めることができる。式(25’)に示すBz11(Ox,Oy)が、被検光学系の第1面における偏心収差感度になる。この偏心収差感度は、偏心量の1乗に比例する偏心収差感度であって、ゼルニケ項の第Z項、物体高座標(Ox,Oy)における単位偏心量あたりの偏心収差感度である。 Therefore, Bz 11 (Ox, Oy) can be obtained from the equation (25 ′). Bz 11 (Ox, Oy) shown in Expression (25 ′) is the decentration aberration sensitivity on the first surface of the optical system to be tested. This decentration aberration sensitivity is the decentration aberration sensitivity proportional to the first power of the decentration amount, and is the decentration aberration sensitivity per unit decentration amount in the Z-term of the Zernike term and the object height coordinate (Ox, Oy).

手順6を実行する。手順6では、全ての偏心自由度(δ1・・δi・・δj)、波面計測を実施する全ての物体高座標(Ox1,Oy1)・・・(Oxq,Oyq)(q点)について、手順1から手順5を実施し、偏心収差感度Bzi1(Ox,Oy)を求める。 Step 6 is executed. In step 6, all the eccentric degrees of freedom (δ 1・ ・ δ i・ ・ δ j ) and all object height coordinates (Ox1, Oy1) ... (Oxq, Oyq) (q point) for wavefront measurement Then, the procedure 1 to the procedure 5 are carried out to obtain the decentration aberration sensitivity Bz i1 (Ox, Oy).

なお、非球面についてはチルトの偏心収差感度計算を行う。このときのチルトの回転中心は非球面面頂を選んでも良いし、非球面軸上の他の場所を選んでも良い。但し、非球面面頂以外の場所をチルトの中心に選ぶ場合は、シフトの偏心についてその場所の偏心と定義する必要がある。   For aspheric surfaces, tilt decentration aberration sensitivity calculation is performed. At this time, the rotation center of the tilt may be selected from the top of the aspheric surface, or another place on the aspheric axis. However, when a location other than the top of the aspheric surface is selected as the center of tilt, it is necessary to define the eccentricity of the shift as the eccentricity of that location.

手順6の実行が終了すると、以下のように偏心収差感度のマトリックスが得られる。

Figure 0006072317
When the execution of the procedure 6 is completed, a decentration aberration sensitivity matrix is obtained as follows.
Figure 0006072317

また、この偏心収差感度のマトリックスを用いた連立1次方程式は、以下のようになる。

Figure 0006072317
The simultaneous linear equations using this decentration aberration sensitivity matrix are as follows.
Figure 0006072317

数2に示す連立1次方程式の左辺は、実際の波面計測で得られたデータから計算されるTzから構成される。すなわち、計測データのマトリックスである。右辺の偏心収差感度のマトリックスに乗じられているマトリックスは、被検光学系を第1の回転軸によってある角度だけ回転させた際の回転に伴う変位量のマトリックスである。これを変位量のマトリックスとする。   The left side of the simultaneous linear equations shown in Equation 2 is composed of Tz calculated from data obtained by actual wavefront measurement. That is, it is a matrix of measurement data. The matrix multiplied by the matrix of the decentration aberration sensitivity on the right side is a matrix of the amount of displacement accompanying rotation when the test optical system is rotated by a certain angle by the first rotation axis. This is the displacement matrix.

ここで、偏心自由度はj個である。例えば、球面が2面、非球面が2面の場合、一方の球面での自由度はXとY、他方の球面での自由度はXとY、一方の非球面での自由度はX、Y、A及びB、他方の非球面での自由度はX、Y、A及びBなるので、自由度jは12になる。また、ゼルニケ項は2〜nを使用している。また、物体高は(Ox1,Oy1)・・・(Oxq,Oyq)のq点である。   Here, the degree of freedom of eccentricity is j. For example, when there are two spherical surfaces and two aspheric surfaces, the degrees of freedom on one spherical surface are X and Y, the degrees of freedom on the other spherical surface are X and Y, and the degree of freedom on one aspheric surface is X, Since the degrees of freedom in Y, A, and B and the other aspheric surface are X, Y, A, and B, the degree of freedom j is 12. The Zernike term uses 2 to n. The object height is q points of (Ox1, Oy1)... (Oxq, Oyq).

この連立1次方程式では、物体高座標ごとに計測したTzを式にそのまま代入して偏心量を解析する。但し、Tzは第2の収差成分を除去する工程で、偏心収差感度に対する本来の第1の収差成分量の2倍の値になっているため、計測データのマトリックスではそれを考慮して2で割っている。   In this simultaneous linear equation, the amount of eccentricity is analyzed by substituting Tz measured for each object height coordinate as it is. However, Tz is a process of removing the second aberration component, and has a value twice the original first aberration component amount with respect to the decentration aberration sensitivity. Cracking.

なお、偏心収差感度は、物体高座標によって変わる。そのため、各物体高座標において偏心収差感度を求めておく。   Note that the decentration aberration sensitivity varies depending on the object height coordinates. Therefore, the decentration aberration sensitivity is obtained at each object high coordinate.

ここで、上述のように、瞳座標が奇数次数の関数が乗じられた項の偏心収差感度は、ゼルニケ項の第2項等が乗じられた偏心収差感度である。この場合の偏心収差感度Bzj1(Ox,Oy)(z=2,3,7,8・・・)は、式(3)で表される。
Bzj1(Ox,Oy)=Czj100+Czj120Ox2+Czj111OxOy+Czj102Oy2+・・・ (3)
Here, as described above, the decentration aberration sensitivity of the term in which the pupil coordinates are multiplied by the odd-order function is the decentration aberration sensitivity multiplied by the second term of the Zernike term. In this case, the decentration aberration sensitivity B zj1 (Ox, Oy) (z = 2, 3, 7, 8,...) Is expressed by Expression (3).
B zj1 (Ox, Oy) = C zj100 + C zj120 Ox 2 + C zj111 OxOy + C zj102 Oy 2 + (3)

この式(3)は、以下の式(26)のように記述することができる。
Bzj1(Ox,Oy)
=Dzj10・g0(Ox,Oy)+Dzj12・g2(Ox,Oy)+Dzj14・g4(Ox,Oy)+・・・ (26)
ここで、
g0(Ox,Oy)は、物体高座標の最大次数が0次の関数、
g2(Ox,Oy)は、物体高座標の最大次数が2次の関数、
g4(Ox,Oy)は、物体高座標の最大次数が4次の関数、
である。
This equation (3) can be described as the following equation (26).
Bz j1 (Ox, Oy)
= Dzj 10・ g 0 (Ox, Oy) + Dzj 12・ g 2 (Ox, Oy) + Dzj 14・ g 4 (Ox, Oy) + ・ ・ ・ (26)
here,
g 0 (Ox, Oy) is a function whose maximum order of the object height coordinate is 0th order,
g 2 (Ox, Oy) is a function whose maximum order of the object height coordinate is quadratic,
g 4 (Ox, Oy) is a function whose maximum order of the object height coordinate is the fourth order,
It is.

また、瞳座標が偶数次数の関数が乗じられた項の偏心収差感度は、ゼルニケ項の第4項等が乗じられた偏心収差感度である。この場合の偏心収差感度Bzj1(Ox,Oy)(z=1,4,5,6,9・・・)は、以下の式(4)で表される。
Bzj1(Ox,Oy)=Czj110Ox+Czj101Oy+Czj130Ox3+Czj121Ox2Oy
+Czj112OxOy2+Czj103Oy3+・・・ (4)
Further, the decentration aberration sensitivity of the term in which the pupil coordinates are multiplied by the even-order function is the decentration aberration sensitivity multiplied by the fourth term of the Zernike term. In this case, the decentration aberration sensitivity B zj1 (Ox, Oy) (z = 1, 4, 5, 6, 9...) Is expressed by the following equation (4).
B zj1 (Ox, Oy) = C zj110 Ox + C zj101 Oy + C zj130 Ox 3 + C zj121 Ox 2 Oy
+ C zj112 OxOy 2 + C zj103 Oy 3 + ... (4)

この式(4)は、以下の式(27)のように記述することができる。
Bzj1(Ox,Oy)
=Dzj11・g1(Ox,Oy)+Dzj13・g3(Ox,Oy)+Dzj15・g5(Ox,Oy)+・・・ (27)
ここで、
g1(Ox,Oy)は、物体高座標の最大次数が1次の関数、
g3(Ox,Oy)は、物体高座標の最大次数が3次の関数、
g5(Ox,Oy)は、物体高座標の最大次数が5次の関数、
である。
This equation (4) can be described as the following equation (27).
Bz j1 (Ox, Oy)
= Dzj 11・ g 1 (Ox, Oy) + Dzj 13・ g 3 (Ox, Oy) + Dzj 15・ g 5 (Ox, Oy) + ・ ・ ・ (27)
here,
g 1 (Ox, Oy) is a function whose maximum order of the object height coordinate is the first order,
g 3 (Ox, Oy) is the function whose maximum order of the object height coordinate is the third order,
g 5 (Ox, Oy) is the function whose maximum order of the object height coordinate is the fifth order,
It is.

式(26)〜(27)におけるDは物体高座標、瞳座標及び偏心量に依存しない定数である。また、Dにおける添え字は、左側から順に、ゼルニケ項の第Z項、第j面、lの値、物体高座標における次数を表している。   In Expressions (26) to (27), D is a constant that does not depend on the object height coordinates, pupil coordinates, and eccentricity. The subscripts in D indicate the Z-th term of the Zernike term, the j-th surface, the value of l, and the order in the object high coordinate in order from the left side.

なお、関数g(Ox,Oy)(K=1、2、3、・・・)としては、直交関数系を使用してもよく、Field termsを使用しても良い。 As the function g k (Ox, Oy) (K = 1, 2, 3,...), An orthogonal function system may be used or Field terms may be used.

同様に、式(21)についても同様に展開できる。瞳座標が奇数次数の関数が乗じられた項を含む収差成分は、ゼルニケ項の第2項等が乗じられた収差成分である。この場合の収差成分Tz(Ox,Oy,δ1,δ2,・・・,δj)/2は、以下の式(28)のように記述することができる。
Tz(Ox,Oy,δ1,δ2,・・・,δj)/2
=Ez10・g0(Ox,Oy)+Ez12・g2(Ox,Oy)+Ez14+・g4(Ox,Oy)・・・ (28)
ここで、
g0(Ox,Oy)は、Ox,Oyのベキが最大次数0次の関数、
g2(Ox,Oy)は、Ox,Oyのベキが最大次数2次の関数、
g4(Ox,Oy)は、Ox,Oyのベキが最大次数4次の関数、
である。
Similarly, the expression (21) can be similarly developed. The aberration component including a term whose pupil coordinates are multiplied by an odd-order function is an aberration component multiplied by the second term of the Zernike term. The aberration component Tz (Ox, Oy, δ 1, δ 2, ..., Δ j ) / 2 in this case can be described as the following equation (28).
Tz (Ox, Oy, δ 1, δ 2, ..., δ j ) / 2
= Ez 10・ g 0 (Ox, Oy) + Ez 12・ g 2 (Ox, Oy) + Ez 14 + ・ g 4 (Ox, Oy) (28)
here,
g 0 (Ox, Oy) is a function whose maximum power is 0th order of Ox, Oy,
g 2 (Ox, Oy) is a function of maximum degree Ox, Oy power,
g 4 (Ox, Oy) is the function of maximum order 4th order power of Ox, Oy,
It is.

また、瞳座標が偶数次数の関数が乗じられた項を含む収差成分は、ゼルニケ項の第4項等が乗じられた収差成分である。この場合の収差成分Tz(Ox,Oy,δ1,δ2,・・・,δj)/2は、以下の式(29)のように記述することができる。
Tz(Ox,Oy,δ1,δ2,・・・,δj)/2
=Ez11・g1(Ox,Oy)+Ez13・g3(Ox,Oy)+Ez15・g5(Ox,Oy)+・・・ (29)
ここで、
g1(Ox,Oy)は、Ox,Oyのベキが最大次数1次の関数、
g3(Ox,Oy)は、Ox,Oyのベキが最大次数3次の関数、
g5(Ox,Oy)は、Ox,Oyのベキが最大次数5次の関数、
である。
An aberration component including a term in which pupil coordinates are multiplied by an even-order function is an aberration component multiplied by the fourth term of the Zernike term. The aberration component Tz (Ox, Oy, δ 1, δ 2, ..., Δ j ) / 2 in this case can be described as the following equation (29).
Tz (Ox, Oy, δ 1, δ 2, ..., δ j ) / 2
= Ez 11・ g 1 (Ox, Oy) + Ez 13・ g 3 (Ox, Oy) + Ez 15・ g 5 (Ox, Oy) + ・ ・ ・ (29)
here,
g 1 (Ox, Oy) is a function of maximum degree Ox, Oy power,
g 3 (Ox, Oy) is the function of the maximum degree of the power of Ox, Oy,
g 5 (Ox, Oy) is a function whose maximum power is Ox, Oy,
It is.

式(28)〜(29)におけるEは物体高座標、瞳座標及び偏心量に依存しない定数である。また、Eにおける添え字は、左側から順に、ゼルニケ項の第Z項、lの値、物体高座標における次数を表している。   E in the equations (28) to (29) is a constant that does not depend on the object height coordinates, pupil coordinates, and eccentricity. The subscripts in E indicate the Z-term of the Zernike term, the value of l, and the degree in the object height coordinate in order from the left side.

物体高座標ごとに計測した波面データから得られるTz、計算で求めたBzj1についてフィッティングを行い、係数E,Dに収差を当てはめる。 Fitting is performed on Tz obtained from wavefront data measured for each object height coordinate and Bz j1 obtained by calculation, and aberrations are applied to coefficients E and D.

なお、第2の収差成分が含まれている式(1−16)、式(1−17)のデータから、フィッティングにより、Dを求めても良い。フィッティングにより第2の収差成分を排除してDに当てはめることができる。   Note that D may be obtained by fitting from the data of the expressions (1-16) and (1-17) including the second aberration component. By fitting, the second aberration component can be eliminated and applied to D.

なお、第2の収差成分が含まれている式(1−11)、式(1−12)のデータから、フィッティングにより、Eを求めても良い。フィッティングにより第2の収差成分を排除してEに当てはめることができる。   Note that E may be obtained by fitting from the data of the expressions (1-11) and (1-12) including the second aberration component. By fitting, the second aberration component can be eliminated and applied to E.

その結果、連立1次方程式は、以下のように表現できる。

Figure 0006072317
As a result, the simultaneous linear equations can be expressed as follows.
Figure 0006072317

この連立1次方程式では、物体高座標ごとに計測した波面データから計算されるTzからフィッティングによりEを求め、式に代入して偏心量を解析する。   In this simultaneous linear equation, E is obtained by fitting from Tz calculated from wavefront data measured for each object height coordinate, and is substituted into the equation to analyze the eccentricity.

この連立1次方程式では、物体高関数として直交関数系を採用すれば、実際の波面計測で得られた波面データから計算されるTzに、ある種のフィルタリングが行われ、Tzの誤差の影響を低減することができる。しかしながら、波面計測において物体高座標の点数を多く取る必要があることや、TzをEに当てはめるための解析工程が必要となる。   In this simultaneous linear equation, if an orthogonal function system is adopted as the object height function, a certain kind of filtering is performed on Tz calculated from the wavefront data obtained by actual wavefront measurement, and the influence of the Tz error is affected. Can be reduced. However, it is necessary to increase the number of object height coordinates in wavefront measurement, and an analysis process for applying Tz to E is required.

以上、連立1次方程式を2種類示したが、どちらの連立1次方程式を用いても良い。   Although two types of simultaneous linear equations have been described above, either of the simultaneous linear equations may be used.

偏心量の2乗に比例する収差成分を排除したデータを用いているため、偏心量の3乗以降に比例する収差成分が無視できる場合は、計測データのマトリックスと、偏心収差感度のマトリックスと偏心量のマトリックスの積は、等しいとみなせる。そこで測定データマトリックスが偏心収差感度マトリックスと偏心量マトリックスの積と等しい方程式を立てる。そして、最小二乗法などのフィッティングアルゴリズムを用いて、各偏心自由度の偏心量を求めることができる。   Since the data excluding the aberration component proportional to the square of the amount of decentration is used, if the aberration component proportional to the third power of the amount of decentration can be ignored, the matrix of measurement data, the matrix of decentration aberration sensitivity, and the decentration The product of the matrix of quantities can be considered equal. Therefore, an equation is established in which the measurement data matrix is equal to the product of the decentration aberration sensitivity matrix and the decentration amount matrix. Then, the amount of eccentricity of each degree of eccentricity can be obtained using a fitting algorithm such as a least square method.

計測データのマトリックスと偏心収差感度のマトリックス偏心量の1乗に比例する収差成分で構成されているため、偏心量が製造誤差として大きい場合でも、高精度に偏心量を求めることができる。   Since the measurement data matrix and the aberration component proportional to the first power of the matrix eccentricity of the decentration aberration sensitivity are configured, even when the eccentricity is large as a manufacturing error, the eccentricity can be obtained with high accuracy.

また、例えば被検光学系を第1の回転軸によって180度回転させた場合は、回転軸基準の各レンズ面の偏心量に対し、各レンズ面の変位量は−2倍になる。このとき数2に示す連立1次方程式を解析して求まる変位量のマトリックスの各要素(δ12,・・・,δj)は、回転軸基準の各レンズ面の偏心量の−2倍となる。そのため、求まった変位量のマトリックスの各要素(δ12,・・・,δj)を−2で割ることで、被検光学系の回転前における回転軸基準の各レンズの偏心量を求めることができる。 For example, when the test optical system is rotated 180 degrees by the first rotation axis, the displacement amount of each lens surface is −2 times the eccentric amount of each lens surface based on the rotation axis. At this time, each element (δ 1 , δ 2 ,..., Δ j ) of the displacement amount matrix obtained by analyzing the simultaneous linear equations shown in Equation 2 is the − of the eccentric amount of each lens surface based on the rotation axis. Doubled. Therefore, by dividing each element (δ 1 , δ 2 ,..., Δ j ) of the obtained displacement amount matrix by −2, the amount of eccentricity of each lens based on the rotation axis before rotation of the test optical system Can be requested.

なお、第1の回転での回転角度が180度とは異なる場合、例えば90°などの場合がある。この場合は、回転に伴って生じる各レンズ面の変位量を考慮して、回転軸基準の各レンズ面の偏心自由度ごとの偏心量を求めることができる。   In addition, when the rotation angle in the first rotation is different from 180 degrees, it may be 90 degrees, for example. In this case, the amount of eccentricity for each degree of eccentricity of each lens surface based on the rotation axis can be obtained in consideration of the amount of displacement of each lens surface that occurs with rotation.

計測データのマトリックスと偏心収差感度のマトリックスは、偏心量の1乗に比例する収差成分で構成されているため、第1の回転軸が計測軸に対してズレがあっても、高精度に偏心量を求めることができる。   Since the measurement data matrix and the decentration aberration sensitivity matrix are composed of aberration components proportional to the first power of the decentration amount, even if the first rotation axis is deviated from the measurement axis, the decentration is highly accurate. The amount can be determined.

また、ゼルニケ係数ごとに、繰り返し性などの計測誤差の度合いがわかっている場合がある。このような場合は、計測誤差に基づいて方程式に重みをつけて、連立1次方程式を解くと、解析で得られた偏心量の誤差も低減される。   In addition, the degree of measurement error such as repeatability may be known for each Zernike coefficient. In such a case, if an equation is weighted based on the measurement error and the simultaneous linear equation is solved, the error of the eccentricity obtained by the analysis is also reduced.

また、第2の回転を行った場合は以下のように連立1次方程式を立てることができる。但し、前側計測の第1の収差成分データをTz、偏心収差感度をB、後ろ側計測の第1の収差成分データをT’z、偏心収差感度をB’とする。数4の通り、前側計測における変位量(δ12,・・・,δj)と後ろ側計測における変位量(δ12,・・・,δj)は同一であるので、被検光学系の第2の回転の仕方を考慮して、感度の符号を考慮する必要がある。例えば、被検光学系の第2の回転をY軸周りに行う場合は、後ろ側計測の偏心収差感度は、偏心自由度がX方向のシフト、A方向のチルトの偏心収差感度については前側計測に対し、符号を反転させる。

Figure 0006072317
When the second rotation is performed, simultaneous linear equations can be established as follows. However, the first aberration component data of the front measurement is Tz, the decentration aberration sensitivity is B, the first aberration component data of the rear measurement is T′z, and the decentration aberration sensitivity is B ′. As the number 4, displacement at the front side measuring (δ 1, δ 2, ··· , δ j) displacement at the rear side measurement (δ 1, δ 2, ··· , δ j) so are the same Therefore, it is necessary to consider the sign of sensitivity in consideration of the second rotation of the optical system to be tested. For example, when the second rotation of the test optical system is performed about the Y axis, the decentration aberration sensitivity of the rear side measurement is the front side measurement of the decentration aberration sensitivity of the eccentricity shift of the X direction and the tilt in the A direction. In contrast, the sign is inverted.
Figure 0006072317

本実施形態の計測方法で計測できる偏心自由度について説明する。本実施形態の計測方法では、被検光学系を透過した波面における波面収差の情報を用いて、各レンズについて偏心自由度ごとの偏心量を計測している。そのため、偏心自由度が多いほど、偏心自由度ごとの偏心量を区別しにくくなる。そこで計測できる偏心自由度の目安を提示しておく。   The degree of freedom of eccentricity that can be measured by the measurement method of the present embodiment will be described. In the measurement method of this embodiment, the amount of decentering for each lens is measured for each lens using information on the wavefront aberration at the wavefront transmitted through the test optical system. For this reason, as the degree of freedom of eccentricity increases, it becomes difficult to distinguish the amount of eccentricity for each degree of freedom of eccentricity. Therefore, the standard of the degree of eccentricity that can be measured is presented.

表21は、波面収差を瞳座標と物体高と偏心量でベキ展開したとき、偏心量の1乗に比例する項を丸で示したものである。これらの丸で示された項は、第1の収差成分である。例えば、Z2項の関数が乗じられた第1の収差成分は、物体高の0乗に比例する成分、2乗に比例する成分・・・がある。Z4項の関数が乗じられた第1の収差成分は、物体高の1乗に比例する成分、3乗に比例する成分・・・がある。表21において、ハイフン(−)は、第1の収差成分が存在しないことを表している。   Table 21 circles a term that is proportional to the first power of the amount of eccentricity when the wavefront aberration is expanded in terms of pupil coordinates, object height, and amount of eccentricity. The term indicated by these circles is the first aberration component. For example, the first aberration component multiplied by the function of the Z2 term includes a component proportional to the 0th power of the object height, a component proportional to the square, and so on. The first aberration component multiplied by the function of the Z4 term includes a component proportional to the first power of the object height, a component proportional to the third power, and so on. In Table 21, a hyphen (-) indicates that the first aberration component does not exist.

また、表中の偏心自由度は、その偏心自由度によって生じる第1の収差成分を示している。数2に示す連立1次方程式で、多くの物体高で第1の収差成分のデータを用いたとしても、計測可能な偏心自由度の数は、表21中の丸の数に集約されると考えられる。すなわち、丸の数が実質的な偏心に関する情報量と考えることができる。

Figure 0006072317
Further, the degree of eccentricity in the table indicates a first aberration component generated by the degree of eccentricity. Even if the data of the first aberration component is used at many object heights in the simultaneous linear equations shown in Equation 2, the number of decentered degrees of freedom that can be measured is summarized in the number of circles in Table 21. Conceivable. That is, the number of circles can be considered as the amount of information regarding substantial eccentricity.
Figure 0006072317

本実施例で計測できる偏心自由度をわかりやすくする目的で、被検光学系の第1の収差成分について、瞳座標の3次以下(ゼルニケ項の第2項〜第8項)、物体高座標の1次以下の成分が生じると考える。   In order to make it easy to understand the degree of freedom of decentration that can be measured in this embodiment, the first aberration component of the optical system under test is the third or lower order of the pupil coordinates (the second to eighth terms of the Zernike term), the object height coordinate It is considered that the first and lower order components are generated.

この場合、第1の収差成分は、表21の黒丸で表せる。黒丸の数は8個となる。情報量は8個に集約されていると考えられるので、求められる偏心自由度の数も8個となる。   In this case, the first aberration component can be represented by a black circle in Table 21. The number of black circles is 8. Since the amount of information is considered to be aggregated into 8, the number of required eccentric degrees of freedom is also 8.

例えば、球面の場合は偏心自由度の数が2である。そのため、被検光学系が4つのレンズ面で構成される場合、各レンズ面の偏心自由度の数は8個になる。よって、この場合は、各レンズ面における偏心量は計測可能である。また、例えば、非球面の場合は偏心自由度の数が4である。そのため、非球面が2つのレンズ面で構成される場合、各レンズ面の偏心自由度の数は8である。よって、この場合も、各レンズ面における偏心量は計測可能である。   For example, in the case of a spherical surface, the number of degrees of freedom of eccentricity is 2. Therefore, when the optical system to be tested is configured with four lens surfaces, the number of degrees of freedom of decentering of each lens surface is eight. Therefore, in this case, the amount of eccentricity on each lens surface can be measured. For example, in the case of an aspherical surface, the number of degrees of freedom of eccentricity is 4. Therefore, when the aspherical surface is composed of two lens surfaces, the number of eccentric degrees of freedom of each lens surface is eight. Therefore, also in this case, the amount of eccentricity on each lens surface can be measured.

但し、被検光学系の収差の性質、及び、波面測定条件によって、測定可能な波面収差の瞳座標次数、及び物体高座標の次数は増えるため、あくまでも8個は物体高座標と瞳座標の次数を低次に限定した際の目安である。   However, since the order of the pupil coordinate and the height of the object height coordinate that can be measured increases depending on the nature of the aberration of the optical system to be measured and the wavefront measurement conditions, the eight are the order of the object height coordinate and the pupil coordinate. It is a standard when limiting to low order.

また、第2の回転を用いて前側計測と後ろ側計測を行う場合は、それぞれの計測において、同様に黒丸の情報を得ることができる。但し、前側計測と後ろ側計測では上述の通り、偏心収差感度が異なるため、黒丸の数、すなわち第1の収差成分の数が16個まで増える。よって16個の偏心自由度の偏心計測を行うことができる。   In addition, when the front side measurement and the rear side measurement are performed using the second rotation, black circle information can be similarly obtained in each measurement. However, since the decentration aberration sensitivity differs between the front side measurement and the rear side measurement as described above, the number of black circles, that is, the number of first aberration components increases to 16. Therefore, the eccentricity measurement of 16 eccentricity degrees of freedom can be performed.

数2、数3及び数4に示す偏心収差感度のマトリックスの条件数(condition number)を求めることで、実際の波面計測で得られたデータから計算されるTzに誤差が含まれる際の、求まる偏心量への誤差伝播の度合いを評価することができる。条件数はマトリックスの最大特異値と最小特異値の比で計算できる。誤差伝播の度合いが小さいマトリックスほど条件数の値は小さくなる。条件数の最小値は1である。被検光学系の波面を計測する際、被検光学系へのビームの入射方法は無数に考えられるが、条件数が小さくなるような入射方法を選択すれば、求められる偏心量の精度を向上することができる。   By obtaining the condition number of the decentration aberration sensitivity matrix shown in Equations 2, 3, and 4, it is obtained when an error is included in Tz calculated from data obtained by actual wavefront measurement. The degree of error propagation to the amount of eccentricity can be evaluated. The condition number can be calculated by the ratio of the maximum singular value and the minimum singular value of the matrix. The value of the condition number decreases as the error propagation degree decreases. The minimum value of the condition number is 1. When measuring the wavefront of the test optical system, there are an infinite number of beam injection methods to the test optical system, but if you select an injection method that reduces the condition number, the accuracy of the required eccentricity can be improved. can do.

本実施形態の計測方法によると、波面センサーとしてSHセンサーを用いることで、複数の物体高ごとの波面計測を簡易に短時間に実施できる。そのため、簡易に短時間で偏心量を計測できる。また、計測系における各種製造誤差起因の収差成分と被検光学系の設計収差成分を排除して、被検光学系の偏心収差量を正確に抽出することができるため、正確な偏心量の計測を行うことができる。   According to the measurement method of the present embodiment, by using an SH sensor as a wavefront sensor, wavefront measurement for each of a plurality of object heights can be easily performed in a short time. Therefore, the amount of eccentricity can be easily measured in a short time. In addition, it is possible to accurately extract the amount of decentration of the test optical system by eliminating the aberration component caused by various manufacturing errors in the measurement system and the design aberration component of the test optical system. It can be performed.

なお、本実施形態の計測方法が対象とする被検光学系は、回転対称な光学系である。   Note that the test optical system targeted by the measurement method of the present embodiment is a rotationally symmetric optical system.

SHセンサーにおける波面データとそれを用いた波面収差解析方法について説明する。SHセンサーはマイクロレンズアレイとイメージャ(CCDやCMOS)から構成される。マイクロレンズの焦点距離がfの場合、fだけ離してマイクロレンズアレイとイメージャは固定される。   Wavefront data in the SH sensor and a wavefront aberration analysis method using the wavefront data will be described. The SH sensor includes a microlens array and an imager (CCD or CMOS). When the focal length of the micro lens is f, the micro lens array and the imager are fixed apart by f.

波面をSHセンサーへ入射させると、波面はマイクロレンズアレイで分割され、イメージャに複数の光スポット像が投影される。この複数の光スポット像の位置を、ここでは波面データと呼ぶ。   When the wavefront is incident on the SH sensor, the wavefront is divided by the microlens array, and a plurality of light spot images are projected onto the imager. The positions of the plurality of light spot images are referred to herein as wavefront data.

SHセンサーを含めた計測装置には通常製造誤差があり、それがシステム収差となる。以下ではシステム収差を除去する通常の方法について説明する。   A measurement apparatus including an SH sensor usually has a manufacturing error, which is a system aberration. Hereinafter, a normal method for removing the system aberration will be described.

収差のない波面WoをSHセンサーに入射し、そのとき作られる光スポット像位置(Sox(ρx,ρy),Soy(ρx,ρy))を計測する。ここでは、この光スポット像位置を波面データと呼ぶ。(ρx,ρy)はマイクロレンズの位置の座標(瞳座標)である。   A wavefront Wo having no aberration is incident on the SH sensor, and the light spot image position (Sox (ρx, ρy), Soy (ρx, ρy)) formed at that time is measured. Here, this light spot image position is called wavefront data. (ρx, ρy) are the coordinates (pupil coordinates) of the position of the microlens.

光スポット像位置(Sox,Soy)にはシステム収差sys(ρx,ρy)の影響が含まれる。この場合、(Sox,Soy)は以下の式(30)、(31)で表される。
Sox(ρx,ρy)
=∂(Wo(ρx,ρy)+sys(ρx,ρy))/∂ρx・f
=∂Wo(ρx,ρy)/∂ρx+бsys(ρx,ρy)/∂ρx・f (30)
Soy(ρx,ρy)
=∂(Wo(ρx,ρy)+sys(ρx,ρy))/∂ρy・f
=∂Wo(ρx,ρy)/∂ρy+бsys(ρx,ρy)/∂ρy・f (31)
The light spot image position (Sox, Soy) includes the influence of the system aberration sys (ρx, ρy). In this case, (Sox, Soy) is expressed by the following equations (30) and (31).
Sox (ρx, ρy)
= ∂ (Wo (ρx, ρy) + sys (ρx, ρy)) / ∂ρx · f
= ∂Wo (ρx, ρy) / ∂ρx + бsys (ρx, ρy) / ∂ρx · f (30)
Soy (ρx, ρy)
= ∂ (Wo (ρx, ρy) + sys (ρx, ρy)) / ∂ρy · f
= ∂Wo (ρx, ρy) / ∂ρy + бsys (ρx, ρy) / ∂ρy · f (31)

次に、収差を持つ波面Wを入射し、そのとき作られる光スポット像位置(Sx,Sy)を計測する。この場合、(Sx,Sy)は以下の式(32)、(33)で表される。
Sx(ρx,ρy)
=б(W(ρx,ρy)+sys(ρx,ρy))/∂ρx・f
=∂W(ρx,ρy)/∂ρx+∂sys(ρx,ρy)/∂ρx・f (32)
Sy(ρx,ρy)
=б(W(ρx,ρy)+sys(ρx,ρy))/∂ρy・f
=∂W(ρx,ρy)/∂ρy+∂sys(ρx,ρy)/∂ρy・f (33)
Next, a wavefront W having an aberration is incident, and a light spot image position (Sx, Sy) formed at that time is measured. In this case, (Sx, Sy) is expressed by the following equations (32) and (33).
Sx (ρx, ρy)
= б (W (ρx, ρy) + sys (ρx, ρy)) / ∂ρx · f
= ∂W (ρx, ρy) / ∂ρx + ∂sys (ρx, ρy) / ∂ρx · f (32)
Sy (ρx, ρy)
= б (W (ρx, ρy) + sys (ρx, ρy)) / ∂ρy · f
= ∂W (ρx, ρy) / ∂ρy + ∂sys (ρx, ρy) / ∂ρy · f (33)

式(30)と式(32)の差をとると、式(34)が得られる。
Sx(ρx,ρy)-Sox(ρx,ρy)
=∂(W(ρx,ρy)-Wo(ρx, ρy))/∂ρx・f (34)
Taking the difference between Equation (30) and Equation (32) yields Equation (34).
Sx (ρx, ρy) -Sox (ρx, ρy)
= ∂ (W (ρx, ρy) −Wo (ρx, ρy)) / ∂ρx · f (34)

また、式(31)と式(33)の差をとると、式(35)が得られる。
Sy(ρx,ρy)-Soy(ρx,ρy)
=∂(W(ρx,ρy)-Wo(ρx,ρy))/∂ρy・f (35)
Further, when the difference between Expression (31) and Expression (33) is taken, Expression (35) is obtained.
Sy (ρx, ρy) -Soy (ρx, ρy)
= ∂ (W (ρx, ρy) −Wo (ρx, ρy)) / ∂ρy · f (35)

式(34)と式(35)は、波面の微分量を示すデータである。このデータから波面を求めるため方法には、2種類の方法がある。   Expressions (34) and (35) are data indicating the differential amount of the wavefront. There are two methods for determining the wavefront from this data.

一つ目の方法は、式(34)と式(35)を、ゼルニケ多項式をρxで微分した関数、ρyで微分した関数でフィッティングしてゼルニケ係数を求める方法である(波面解析1)。   The first method is a method of obtaining the Zernike coefficient by fitting the equations (34) and (35) with a function obtained by differentiating the Zernike polynomial with ρx and a function differentiated with ρy (wavefront analysis 1).

二つ目の方法は、式(34)と式(35)をρx、ρyで積分して波面を求める方法である(波面解析2)。   The second method is a method of obtaining the wavefront by integrating the equations (34) and (35) with ρx and ρy (wavefront analysis 2).

通常の方法では、この2種類の方法の何れかを用いる。ただし、この方法を用いる場合は、収差のない波面WoをSHセンサーに入射して、波面の較正データを得る必要がある。この場合、複数の物体高座標において、収差のない波面WoをSHセンサーに入射させ、波面データを取得することになる。しかしながら、このようにすると、コストがかかる。   In a normal method, one of these two methods is used. However, when this method is used, it is necessary to input wavefront Wo having no aberration to the SH sensor to obtain wavefront calibration data. In this case, a wavefront Wo having no aberration is made incident on the SH sensor at a plurality of object height coordinates, and wavefront data is acquired. However, this is expensive.

これに対して、本実施形態の計測方法では、収差のない波面WoをSHセンサーに入射させることをしない。その代わりに、被検光学系を第1の回転軸の周りに回転させ、第1の回転前で波面W1を計測し、第1の回転後で波面W2を計測する。   On the other hand, in the measurement method of the present embodiment, the wavefront Wo having no aberration is not incident on the SH sensor. Instead, the test optical system is rotated around the first rotation axis, the wavefront W1 is measured before the first rotation, and the wavefront W2 is measured after the first rotation.

まず、波面W1をSHセンサーに入射させ、そのとき作られる光スポット像位置(S1x(ρx,ρy),S1y(ρx,ρy))を計測する。続いて、第1の回転を行い、波面W2をSHセンサーに入射させ、そのとき作られる光スポット像位置(S2x(ρx,ρy),S2y(ρx,ρy))を計測する。   First, the wavefront W1 is made incident on the SH sensor, and the light spot image position (S1x (ρx, ρy), S1y (ρx, ρy)) created at that time is measured. Subsequently, the first rotation is performed, the wavefront W2 is incident on the SH sensor, and the light spot image positions (S2x (ρx, ρy), S2y (ρx, ρy)) created at that time are measured.

そして、両者の差をとると、式(36)と式(37)が得られる。
S2x(ρx,ρy)-S1x(ρx,ρy)
=∂(W2(ρx,ρy)-W1(ρx,ρy))/∂ρx・f (36)
S2y(ρx,ρy)-S1y(ρx, ρy)
=∂(W2(ρx,ρy)-W1(ρx,ρy))/∂ρy・f (37)
Then, when the difference between the two is taken, Expression (36) and Expression (37) are obtained.
S2x (ρx, ρy) -S1x (ρx, ρy)
= ∂ (W2 (ρx, ρy) −W1 (ρx, ρy)) / ∂ρx · f (36)
S2y (ρx, ρy) -S1y (ρx, ρy)
= ∂ (W2 (ρx, ρy) −W1 (ρx, ρy)) / ∂ρy · f (37)

このデータから波面を求めるために、以下の2種類の方法のいずれかで波面を解析する。   In order to obtain the wavefront from this data, the wavefront is analyzed by one of the following two methods.

一つ目の方法は、式(36)と式(37)を、ゼルニケ多項式をρxで微分した関数、ρyで微分した関数でフィッティングしてゼルニケ係数を求める方法である(波面解析1)。   The first method is a method of obtaining the Zernike coefficient by fitting Equation (36) and Equation (37) with a function obtained by differentiating Zernike polynomials by ρx and a function differentiated by ρy (wavefront analysis 1).

二つ目は、式(36)と式(37)をρx、ρyで積分して波面を求める方法である(波面解析2)。   The second is a method of obtaining the wavefront by integrating the equations (36) and (37) with ρx and ρy (wavefront analysis 2).

受光系にSHセンサーを用いた場合、例えば、上述の(IV)の説明で用いた波面データは、光スポット像位置のデータのことである。また、波面データから波面収差を解析するとは、2種類の状態で得た光スポット像位置データについて、式(36)に示す処理と式(37)に示すの処理を行った後、波面解析1もしくは波面解析2を実施して波面収差を求めることを意味する。   When an SH sensor is used in the light receiving system, for example, the wavefront data used in the above description of (IV) is the data of the light spot image position. The wavefront aberration is analyzed from the wavefront data by performing the processing shown in Expression (36) and the processing shown in Expression (37) on the light spot image position data obtained in two types of states, and then analyzing the wavefront analysis 1 Alternatively, it means that wavefront analysis 2 is performed to determine wavefront aberration.

また、本実施形態の偏心量計測装置は、計測軸の一端に配置された投光系と、計測軸の他端に配置された受光系と、被検光学系を保持する保持部材と、波面計測装置に接続された処理装置と、を備え、保持部材は、投光系と受光系との間に配置され、投光系は、被検光学系に光束を照射する位置に設けられ、処理装置では、取得工程と、第1の抽出工程と、第2の抽出工程と、解析工程が実行され、取得工程では、被検光学系から出射した光束に基づいて波面データが取得され、第1の抽出工程では、波面データから所定の収差成分が抽出され、第2の抽出工程では、所定の収差成分から第1の収差成分が抽出され、解析工程では、第1の収差成分、偏心収差感度及び偏心量についての連立1次方程式が解析され、所定の収差成分は、偏心によって生じる収差成分が含まれる収差成分であり、第1の収差成分は、所定の収差成分のうちの偏心量の1乗に比例する収差成分であり、偏心収差感度は、偏心量の1乗に比例する収差感度であることを特徴とする。   Further, the eccentricity measuring device of the present embodiment includes a light projecting system disposed at one end of the measurement axis, a light receiving system disposed at the other end of the measurement axis, a holding member that holds the optical system to be measured, and a wavefront And a processing device connected to the measuring device, the holding member is disposed between the light projecting system and the light receiving system, and the light projecting system is provided at a position for irradiating the test optical system with a light beam. In the apparatus, an acquisition step, a first extraction step, a second extraction step, and an analysis step are executed. In the acquisition step, wavefront data is acquired based on the light beam emitted from the optical system to be tested, and the first step In the extraction step, a predetermined aberration component is extracted from the wavefront data. In the second extraction step, a first aberration component is extracted from the predetermined aberration component. In the analysis step, the first aberration component and the eccentric aberration sensitivity are extracted. And simultaneous linear equations for the amount of decentration are analyzed, and the predetermined aberration component is decentered. The first aberration component is an aberration component proportional to the first power of the decentering amount of the predetermined aberration components, and the decentration aberration sensitivity is the first power of the decentering amount. Aberration sensitivity proportional to

本実施形態の偏心量計測装置を図36に示す。偏心量計測装置100は、投光系102と、受光系103と、保持部材104と、を有する。また、偏心量計測装置100は、本体部101を有する。本体部101に、投光系102、受光系103及び保持部材104が設けられている。   FIG. 36 shows an eccentricity measuring apparatus according to this embodiment. The eccentricity measuring device 100 includes a light projecting system 102, a light receiving system 103, and a holding member 104. Further, the eccentricity measuring device 100 has a main body 101. The main body 101 is provided with a light projecting system 102, a light receiving system 103, and a holding member 104.

計測軸AXの一方の側に投光系102が配置され、他方の側に受光系103が配置されている。また、保持部材104は、投光系102と受光系103との間に配置されている。このように、投光系102と受光系103は、保持部材104を挟んで対向するように設けられている。 The light projecting system 102 is disposed on one side of the measurement axis AX M , and the light receiving system 103 is disposed on the other side. The holding member 104 is disposed between the light projecting system 102 and the light receiving system 103. Thus, the light projecting system 102 and the light receiving system 103 are provided so as to face each other with the holding member 104 interposed therebetween.

投光系102は、被検光学系105に照射する光束を発生する。そのために、投光系102は光源を有する。光源としては、レーザ、LED、ハロゲンランプ、キセノンランプ等がある。   The light projecting system 102 generates a light beam that irradiates the test optical system 105. For this purpose, the light projecting system 102 has a light source. Examples of the light source include a laser, an LED, a halogen lamp, and a xenon lamp.

また、投光系102は、光学系を備えていていも良い。光源から出射した光を光学系で集光することで、球面波を生成することができる。   The light projecting system 102 may include an optical system. A spherical wave can be generated by condensing the light emitted from the light source by the optical system.

偏心量計測装置100では、投光系102は保持部材106を介して、駆動ステージ107上に固定されている。また、駆動ステージ107は、駆動ステージ108上に固定されている。駆動ステージ108は、本体部101に固定されている。   In the eccentricity measuring apparatus 100, the light projecting system 102 is fixed on the drive stage 107 via the holding member 106. The drive stage 107 is fixed on the drive stage 108. The drive stage 108 is fixed to the main body 101.

駆動ステージ107と駆動ステージ108は、各々、一方向に移動するステージである。駆動ステージ107の移動方向と駆動ステージ108の移動方向は直交する。そのため、駆動ステージ107と駆動ステージ108とによって、計測軸AXと直交する面内(以下、「OxOy面内」という)で投光系102を移動させることができる。なお、計測軸AXはOz軸と一致している。 Each of the drive stage 107 and the drive stage 108 is a stage that moves in one direction. The moving direction of the driving stage 107 and the moving direction of the driving stage 108 are orthogonal. Therefore, the light projecting system 102 can be moved by the drive stage 107 and the drive stage 108 within a plane orthogonal to the measurement axis AX M (hereinafter referred to as “OxOy plane”). The measurement axis AX M coincides with the Oz axis.

保持部材104には、被検光学系105が載置される。ここで、被検光学系105は偏心状態になっている。そこで、被検光学系105の略中心を計測軸AXに一致させるように、被検光学系105を配置することになる。そのために、被検光学系105は、その位置がOxOy面内で調整可能になっていることが好ましい。 A test optical system 105 is placed on the holding member 104. Here, the test optical system 105 is in an eccentric state. Therefore, to match the approximate center of the optical system to be measured 105 in the measurement axis AX M, thus placing the tested optical system 105. Therefore, it is preferable that the position of the test optical system 105 is adjustable in the OxOy plane.

例えば、保持部材104と被検光学系105との間に、保持部材109を配置する。そして、この保持部材109を2つの駆動ステージで構成する。このとき、この2つの駆動ステージを、駆動ステージ107と駆動ステージ108と同じように組み合わせる。このようにすることで、被検光学系105の位置をOxOy面内で調整することができる。   For example, the holding member 109 is disposed between the holding member 104 and the test optical system 105. The holding member 109 is composed of two drive stages. At this time, the two drive stages are combined in the same manner as the drive stage 107 and the drive stage 108. In this way, the position of the test optical system 105 can be adjusted in the OxOy plane.

このように、保持部材109は、OxOy面内での調整機能を有する。なお、保持部材109には、他の機能を持たせることができる。他の機能については後述する。   Thus, the holding member 109 has an adjustment function in the OxOy plane. The holding member 109 can have other functions. Other functions will be described later.

なお、被検光学系105を保持部材109に載置した後、計測軸AX上から光束を被検光学系105に照射する。そして、受光系103で得た波面データから所定の収差成分を抽出する。この所定の収差成分が最小となるように、被検光学系105の位置を調整しても良い。 Note that after mounting the holding member 109 of the tested optical system 105 irradiates from the measuring axis AX M light flux optical system to be measured 105. Then, a predetermined aberration component is extracted from the wavefront data obtained by the light receiving system 103. The position of the test optical system 105 may be adjusted so that the predetermined aberration component is minimized.

例えば、ゼルニケ多項式を用いると、チルトに関する収差量、コマ収差の収差量及びフォーカスに関する収差量が抽出される。そこで、チルトに関する収差量とコマ収差の収差量が最小になるように、また、フォーカスに関する収差量が設計時の収差程度になるように、被検光学系105の位置調整を行っても良い。   For example, when a Zernike polynomial is used, an aberration amount relating to tilt, an aberration amount relating to coma aberration, and an aberration amount relating to focus are extracted. Therefore, the position of the test optical system 105 may be adjusted so that the amount of aberration related to tilt and the amount of aberration related to coma are minimized, and the amount of aberration related to focus is about the aberration at the time of design.

また、被検光学系105としては、様々な仕様の光学系が存在する。そのため、被検光学系105の前側焦点位置と後側焦点位置は、被検光学系105によって異なる。偏心量計測装置100では、被検光学系105の前側焦点位置に投光系102が配置され、被検光学系105の後側焦点位置に受光系103が配置される。   Further, there are optical systems with various specifications as the test optical system 105. Therefore, the front focal position and the rear focal position of the test optical system 105 differ depending on the test optical system 105. In the decentration amount measuring apparatus 100, the light projecting system 102 is arranged at the front focal position of the optical system 105 to be tested, and the light receiving system 103 is arranged at the rear focal position of the optical system 105 to be examined.

様々な被検光学系105について偏心量が計測できるようにするためには、投光系102、保持部材104及び受光系103のうち、少なくとも2つが、計測軸AXに沿って移動する必要がある。偏心量計測装置100では、保持部材104が移動機構110に保持されている。駆動機構110を駆動させることで、保持部材104、すなわち、被検光学系105を計測軸AXに沿って移動させることができる。 To be able to measure the eccentric amount for various target optical system 105, the light projecting system 102, among the holding member 104 and the light receiving system 103, at least two, needs to move along the measuring axis AX M is there. In the eccentricity measuring apparatus 100, the holding member 104 is held by the moving mechanism 110. By driving the drive mechanism 110, the holding member 104, i.e., it can be moved along the target optical system 105 to the measuring axis AX M.

だだし、保持部材104の移動だけでは、投光系102と受光系103のいずれか一方しか、焦点位置と一致させることしかできない。そこで、投光系10と受光系103のどちらかが、計測軸AXに沿って移動するようにする。あるいは、移動機構110を持たない代わりに、投光系102と受光系103を移動可能にしても良い。 However, only the movement of the holding member 104 can make only one of the light projecting system 102 and the light receiving system 103 coincide with the focal position. Therefore, either the light projecting system 10 and the light receiving system 103, so as to move along the measuring axis AX M. Alternatively, the light projecting system 102 and the light receiving system 103 may be movable instead of having the moving mechanism 110.

また、投光系102から保持部材104までの間に、保持部材111を設けても良い。この保持部材111は、被検光学系105を保持する位置に設けられている。被検光学系105の全長が長い場合、保持部材111によって、被検光学系105を安定して保持することができる。なお、保持部材111には、他の機能を持たせることができる。他の機能については後述する。   Further, a holding member 111 may be provided between the light projecting system 102 and the holding member 104. The holding member 111 is provided at a position for holding the optical system 105 to be tested. When the entire length of the test optical system 105 is long, the test optical system 105 can be stably held by the holding member 111. The holding member 111 can have other functions. Other functions will be described later.

受光系103は、波面計測装置を有する。波面計測装置は、被検光学系105の後側焦点面に配置されている。波面計測装置は、例えば、SHセンサーである。図37はSHセンサーの構造と機能を示す図であって、(a)はSHセンサーに平面波が入射した場合の様子を示し、(b)はSHセンサーに非平面波が入射した場合の様子を示している。   The light receiving system 103 has a wavefront measuring device. The wavefront measuring apparatus is disposed on the rear focal plane of the optical system 105 to be tested. The wavefront measuring device is, for example, an SH sensor. 37A and 37B are diagrams showing the structure and function of the SH sensor. FIG. 37A shows a state when a plane wave is incident on the SH sensor, and FIG. 37B shows a state when a non-plane wave is incident on the SH sensor. ing.

SHセンサー120は、マイクロレンズアレイ121と撮像素子122から構成される。撮像素子122は、例えば、CCDやCMOSである。ここでは、各マイクロレンズは等間隔で配置され、各マイクロレンズには収差が無いものとする。   The SH sensor 120 includes a microlens array 121 and an image sensor 122. The image sensor 122 is, for example, a CCD or a CMOS. Here, it is assumed that the microlenses are arranged at equal intervals, and each microlens has no aberration.

SHセンサー120では、マイクロレンズアレイ121によって、SHセンサー120に入射した光束が集光される。このとき、集光位置には、光束が透過したマイクロレンズの数と同じ数の光スポット像が形成される。集光位置には、撮像素子122が配置されている。光スポット像の各々は、撮像素子122によって受光される。ここで、撮像素子122では、微小な受光素子が2次元配列されている。よって、各光スポット像の位置を知ることができる。   In the SH sensor 120, the light beam incident on the SH sensor 120 is collected by the microlens array 121. At this time, the same number of light spot images as the number of microlenses through which the luminous flux has passed are formed at the condensing position. An image sensor 122 is disposed at the condensing position. Each of the light spot images is received by the image sensor 122. Here, in the image sensor 122, minute light receiving elements are two-dimensionally arranged. Therefore, the position of each light spot image can be known.

SHセンサー120に平面波が入射した場合、図37(a)に示すように、光スポット像の各々は等間隔で形成される。一方、SHセンサー120に非平面波が入射した場合、図37(b)に示すように、光スポット像の各々は、等間隔で形成されない。このように、各光スポット像の位置は、SHセンサー120に入射した波面の形状、すなわち、波面収差の発生量に依存する。   When a plane wave enters the SH sensor 120, as shown in FIG. 37A, each of the light spot images is formed at equal intervals. On the other hand, when a non-plane wave is incident on the SH sensor 120, as shown in FIG. 37B, the light spot images are not formed at regular intervals. Thus, the position of each light spot image depends on the shape of the wavefront incident on the SH sensor 120, that is, the amount of wavefront aberration generated.

計測したい波面をSHセンサー120に入射させると、波面はマイクロレンズアレイ121によって分割される。その結果、波面は、撮像素子122の撮像面に複数の光スポット像として投影される。これら複数の光スポット像位置の基準位置からのズレ量から、波面収差を計測することができる。   When a wavefront to be measured is incident on the SH sensor 120, the wavefront is divided by the microlens array 121. As a result, the wavefront is projected as a plurality of light spot images on the imaging surface of the imaging element 122. Wavefront aberration can be measured from the amount of deviation of the plurality of light spot image positions from the reference position.

なお、基準位置とは、参照となる平面波を事前にSHセンサーに入射させ、平面波が投影されたときの光スポット像の位置である(参照:シャック・ハルトマン鏡面測定装置のデータ処理 国立天文台報 Report of the National Astronomical Observatory of Japan(第2巻第2号) (Vol.2, No.2) , pp. 431-446)。これは、図37(a)における各光スポット像の位置である。   The reference position is the position of the light spot image when a plane wave to be referenced is incident on the SH sensor in advance and the plane wave is projected (see: Data Processing of Shack-Hartmann Specular Surface Measurement System) of the National Astronomical Observatory of Japan (Vol.2, No.2) (Vol.2, No.2), pp.431-446). This is the position of each light spot image in FIG.

上述のように、高い精度で偏心量を計測する場合は、照射位置の移動ピッチを小さめにして、より多くの情報量を得るようにすることが好ましい。移動ピッチを小さめにすると計測点数が多くなる。SHセンサーでは、光スポット像を撮像素子で撮像するだけなので、波面データの取得を短時間で終わらせることができる。そのため、例えば、干渉計のフリンジスキャン方式と比べると、波面データの取得は非常に短時間で済む。このように、SHセンサーを用いれば、十分実用的な時間で計測を行うことができる。   As described above, when measuring the amount of eccentricity with high accuracy, it is preferable to obtain a larger amount of information by reducing the movement pitch of the irradiation position. If the moving pitch is made smaller, the number of measurement points increases. Since the SH sensor only captures a light spot image with an image sensor, acquisition of wavefront data can be completed in a short time. Therefore, for example, the wavefront data can be acquired in a very short time compared to the interferometer fringe scan method. Thus, if an SH sensor is used, measurement can be performed in a sufficiently practical time.

なお、上述のように、受光系103、すなわち波面計測装置はシステム収差を有する場合がある。図38はSHセンサー120におけるシステム収差を示す図であって、(a)は基板が歪んだ場合を示し、(b)は基板が傾いた場合を示し、(c)はレンズピッチに誤差が生じた場合を示し、(d)はレンズごとの焦点距離が異なる場合を示している。   As described above, the light receiving system 103, that is, the wavefront measuring apparatus may have system aberration. 38A and 38B are diagrams showing system aberrations in the SH sensor 120. FIG. 38A shows a case where the substrate is distorted, FIG. 38B shows a case where the substrate is tilted, and FIG. 38C shows an error in the lens pitch. (D) shows a case where the focal lengths of the lenses are different.

SHセンサー120は、マイクロレンズアレイ121は、基板121aとマイクロレンズ121bとからなる。図38(a)では、各マイクロレンズ121bの焦点距離は同じだが、基板121aが湾曲している。この場合、マイクロレンズ121bの配列が不規則になる。そのため、平面波が入射したとしても、光スポット像の間隔も不規則になる。   In the SH sensor 120, the microlens array 121 includes a substrate 121a and a microlens 121b. In FIG. 38A, the focal length of each microlens 121b is the same, but the substrate 121a is curved. In this case, the arrangement of the microlenses 121b is irregular. Therefore, even if a plane wave is incident, the intervals between the light spot images are irregular.

更に、マイクロレンズ121bの位置が周辺になるほど、マイクロレンズ121bの光軸の向きが外側に向かう。そのため、光スポット像の間隔は、周辺部になるほど広がる。   Furthermore, the direction of the optical axis of the microlens 121b is directed outward as the position of the microlens 121b is closer to the periphery. For this reason, the interval between the light spot images becomes wider toward the periphery.

また、図38(b)では、基板121aに歪みは無く、マイクロレンズ121bも規則的に配置されている。また、各マイクロレンズ121bの焦点距離も同じである。しかしながら、マイクロレンズアレイ121全体が、撮像素子122に対して傾いている。この場合、平面波が入射すると、等間隔で光スポット像が形成される。しかしながら、光スポット像全体が、本来の位置からずれた位置に移動する。   In FIG. 38B, the substrate 121a is not distorted, and the microlenses 121b are also regularly arranged. The focal length of each microlens 121b is also the same. However, the entire microlens array 121 is inclined with respect to the image sensor 122. In this case, when a plane wave is incident, light spot images are formed at equal intervals. However, the entire light spot image moves to a position shifted from the original position.

また、図38(c)では、基板121aに歪みは無く、各マイクロレンズ121bの焦点距離も同じである。しかしながら、マイクロレンズ121bの配置が不規則的になっている。そのため、平面波が入射したとしても、光スポット像の間隔も不規則になる。   In FIG. 38C, the substrate 121a is not distorted, and the focal length of each microlens 121b is the same. However, the arrangement of the microlenses 121b is irregular. Therefore, even if a plane wave is incident, the intervals between the light spot images are irregular.

また、図38(d)では、基板121aに歪みは無い。しかしながら、マイクロレンズ121bの焦点距離にばらつきがある。この場合、外形の異なるマイクロレンズが存在するので、マイクロレンズ121bの配列が不規則になる。そのため、平面波が入射したとしても、光スポット像の間隔も不規則になる。   In FIG. 38D, the substrate 121a is not distorted. However, there are variations in the focal length of the microlens 121b. In this case, since there are microlenses having different external shapes, the arrangement of the microlenses 121b becomes irregular. Therefore, even if a plane wave is incident, the intervals between the light spot images are irregular.

このように、マイクロレンズ121bにおいて製造誤差が生じると、波面計測装置103がシステム収差を持つ。この場合、撮像素子122に形成された各光スポット像の位置は、計測したい波面で形成される光スポット像の位置と異なってしまう。   Thus, when a manufacturing error occurs in the microlens 121b, the wavefront measuring apparatus 103 has system aberration. In this case, the position of each light spot image formed on the image sensor 122 is different from the position of the light spot image formed on the wavefront to be measured.

この場合、予め平面波をSHセンサー120に入射させて各光スポット像の位置を求め、求めた位置を基準位置としておく方法がある。基準位置を求めたときの平面波も計測したい波面もほぼ同一の測定系を通る。そのため、予め基準位置を求めておけば、システム収差が存在したとしても、システム収差をキャンセルして、計測したい波面を正確に計測することができる。   In this case, there is a method in which a plane wave is incident on the SH sensor 120 in advance to obtain the position of each light spot image, and the obtained position is set as a reference position. The plane wave when the reference position is obtained and the wavefront to be measured pass through almost the same measurement system. Therefore, if the reference position is obtained in advance, even if system aberration exists, it is possible to cancel the system aberration and accurately measure the wavefront to be measured.

しかしながら、高精度な平面波を作るにはコストがかかる。その上、軸外から光束を照射したときの波面を計測する場合、SHセンサーへの入射する光束の角度を、計測したい波面と基準位置を求めるときの波面とで、高い精度で一致させる必要が生じる。   However, it is expensive to produce a highly accurate plane wave. In addition, when measuring the wavefront when the light beam is irradiated from the off-axis, it is necessary to match the angle of the light beam incident on the SH sensor with high accuracy between the wavefront to be measured and the wavefront when obtaining the reference position. Arise.

また、仮に2つの波面を高い精度で一致させることができたとしても、被検光学系の設計収差、被検光学系の各面の曲率半径誤差及び面間隔誤差などの回転対称な製造誤差に伴う収差、投光系等の投光系の製造誤差に伴う収差については、偏心に起因する収差との区別をすることは困難である。   Even if the two wavefronts can be matched with high accuracy, rotational errors such as the design aberration of the test optical system, the radius of curvature error of each surface of the test optical system, and the surface spacing error can occur. It is difficult to distinguish aberrations accompanying aberrations and aberrations caused by manufacturing errors of the projection system such as the projection system from aberrations caused by decentration.

そこで、SHセンサーを用いた場合でも、第1の回転を行って波面データを取得することで、このような問題は解消される。   Therefore, even when the SH sensor is used, such a problem can be solved by performing the first rotation and acquiring the wavefront data.

偏心量計測装置100では、被検光学系105の前側焦点位置に投光系102を配置する。投光系102の光源が点光源の場合、光源の発光部から球面波が出射する。この場合は、被検光学系105の前側焦点面と発光部とが一致するように、投光系102が配置される。   In the eccentricity measuring apparatus 100, the light projecting system 102 is arranged at the front focal position of the optical system 105 to be tested. When the light source of the light projecting system 102 is a point light source, a spherical wave is emitted from the light emitting portion of the light source. In this case, the light projecting system 102 is arranged so that the front focal plane of the optical system 105 to be tested and the light emitting unit coincide.

なお、投光系102の光源は点光源に限られない。投光系102の光源は、実質的に点光源と見なせる発光部を有していれば良い。また、発光部はそれ自体が発光していなくても良い。例えば、ピンホールを照明することで、ピンホールから球面波が出射する。この場合、ピンホールを発光部とみなすことができる。   The light source of the light projecting system 102 is not limited to a point light source. The light source of the light projecting system 102 only needs to have a light emitting unit that can be regarded as a point light source. Further, the light emitting unit itself may not emit light. For example, by illuminating the pinhole, a spherical wave is emitted from the pinhole. In this case, the pinhole can be regarded as the light emitting part.

投光系102の光源からから射出される光束は、被検光学系105の軸外領域を透過する。被検光学系105を射出した光束は、被検光学系105の後側焦点面に投影される。   The light beam emitted from the light source of the light projecting system 102 passes through the off-axis region of the test optical system 105. The light beam emitted from the test optical system 105 is projected onto the rear focal plane of the test optical system 105.

上述のように、駆動ステージ107と駆動ステージ108とによって、投光系102の光源はOxOy面内で移動させることができる。そこで、照射位置をOxOy面内で移動させることで、被検光学系105を通過する光束の位置を変えることができる。   As described above, the light source of the light projecting system 102 can be moved in the OxOy plane by the drive stage 107 and the drive stage 108. Therefore, by moving the irradiation position within the OxOy plane, the position of the light beam passing through the optical system 105 to be measured can be changed.

ここで、受光系103、例えば、波面計測装置は被検光学系105の後側焦点位置に配置されている。そのため、被検光学系105を通過する光束の位置が変わっても、受光系(波面計測装置)103に入射する光束は、その入射角度が変わるだけである。   Here, the light receiving system 103, for example, the wavefront measuring device is disposed at the rear focal position of the optical system 105 to be detected. Therefore, even if the position of the light beam passing through the test optical system 105 changes, the incident angle of the light beam incident on the light receiving system (wavefront measuring device) 103 only changes.

このように、偏心量計測装置100では、投光系102の光源(物点)をOxOy面内で移動させることで、被検光学系105と受光系(波面計測装置)103を動かすことなく、軸外及び軸上の波面データを取得することができる。   Thus, in the eccentricity measuring device 100, the light source (object point) of the light projecting system 102 is moved in the OxOy plane, so that the test optical system 105 and the light receiving system (wavefront measuring device) 103 are not moved. Wavefront data off-axis and on-axis can be acquired.

軸外の波面データを得る目的は、偏心に起因する収差成分の種類を多く得るためである。すなわち、軸上の波面データからは、物体高の0乗に比例する収差成分の情報しか得られない。これに対して、軸外の波面データからは、物体高の1乗以上に比例する収差成分の情報が得られる。   The purpose of obtaining off-axis wavefront data is to obtain many types of aberration components due to decentration. That is, only the information of the aberration component proportional to the zero power of the object height can be obtained from the on-axis wavefront data. In contrast, off-axis wavefront data provides information on aberration components proportional to the first power of the object height.

また、偏心量計測装置100は処理装置112を有する。処理装置112には、投光系102、受光系103、駆動ステージ107及び駆動ステージ108が、ケーブル113を介して接続されている。なお、投光系102は、保持部材106を介して処理装置112に接続されているが、保持部材106を介さなくても良い。また、保持部材109との接続は、保持部材109の持つ機能に応じて決めれば良い。   Further, the eccentricity measuring device 100 includes a processing device 112. A light projecting system 102, a light receiving system 103, a drive stage 107 and a drive stage 108 are connected to the processing apparatus 112 via a cable 113. The light projecting system 102 is connected to the processing apparatus 112 via the holding member 106, but it is not necessary to pass the holding member 106. Further, the connection with the holding member 109 may be determined according to the function of the holding member 109.

処理装置112では、取得工程と、第1の抽出工程と、第2の抽出工程と、解析工程が実行される。取得工程では、被検光学系から出射した光束に基づいて波面データが取得され、第1の抽出工程では、波面データから所定の収差成分が抽出され、第2の抽出工程では、所定の収差成分から第1の収差成分が抽出され、解析工程では、第1の収差成分、偏心収差感度及び偏心量についての連立1次方程式が解析される。   In the processing apparatus 112, an acquisition process, a first extraction process, a second extraction process, and an analysis process are executed. In the acquisition step, wavefront data is acquired based on the light beam emitted from the test optical system. In the first extraction step, a predetermined aberration component is extracted from the wavefront data. In the second extraction step, a predetermined aberration component is acquired. The first aberration component is extracted from the above, and in the analysis step, simultaneous linear equations regarding the first aberration component, the decentration aberration sensitivity, and the decentering amount are analyzed.

また、所定の収差成分は、偏心によって生じる収差成分が含まれる収差成分であり、第1の収差成分は、所定の収差成分のうちの偏心量の1乗に比例する収差成分であり、偏心収差感度は、偏心量の1乗に比例する収差感度である。   The predetermined aberration component is an aberration component including an aberration component caused by decentration, and the first aberration component is an aberration component proportional to the first power of the decentering amount of the predetermined aberration component. Sensitivity is aberration sensitivity proportional to the first power of the amount of eccentricity.

これらの各工程、収差成分、所定の収差成分、第1の収差成分及び偏心収差感度については、図1のフローチャートを使って既に説明している。よって、ここでの説明は省略する。   Each step, aberration component, predetermined aberration component, first aberration component, and decentration aberration sensitivity have already been described using the flowchart of FIG. Therefore, the description here is omitted.

このように、偏心量計測装置100は、本実施形態の偏心量計測方法を実施することができる。よって、本実施形態の偏心量計測装置によれば、レンズ面の形状や光学系を構成するレンズの数に関係なく、短い時間で偏心量を計測できる。   Thus, the eccentricity measuring device 100 can implement the eccentricity measuring method of the present embodiment. Therefore, according to the eccentricity measuring device of the present embodiment, the eccentricity can be measured in a short time regardless of the shape of the lens surface and the number of lenses constituting the optical system.

投光系の変形例を図39に示す。図39は投光系の変形例であって、(a)は第1の変形例を示し、(b)は第2の変形例を示している。   A modification of the light projecting system is shown in FIG. FIG. 39 shows a modification of the light projecting system. FIG. 39A shows a first modification, and FIG. 39B shows a second modification.

第1の変形例を図39(a)に示す。投光系130は、光源131と、光ファイバー132と、出射部133とを有する。光ファイバー132の一方の側は光源131に接続され、他方の側は出射部133に接続されている。   A first modification is shown in FIG. The light projecting system 130 includes a light source 131, an optical fiber 132, and an emitting unit 133. One side of the optical fiber 132 is connected to the light source 131, and the other side is connected to the emitting unit 133.

光源131から出射した光は光ファイバー132に入射し、光ファイバー132内を進行して、出射部133に到達する。投光系130では、光源131が大型であっても出射部133は小さい。出射部133を偏心量計測装置100に取り付ければ良いので、偏心量計測装置100の大型化を防止することができる。なお、出射部133は、必要に応じて光学系を有していても良い。   The light emitted from the light source 131 enters the optical fiber 132, travels through the optical fiber 132, and reaches the emitting unit 133. In the light projecting system 130, even if the light source 131 is large, the emission part 133 is small. Since the emission part 133 should just be attached to the eccentricity measuring device 100, the enlargement of the eccentricity measuring device 100 can be prevented. In addition, the emission part 133 may have an optical system as needed.

また、投光系130では、光源131と出射部133とは光ファイバー132で接続されている。この場合、光源131と出射部133の相対位置を自由に変化させることができる。よって、光源131を偏心量計測装置100に取り付ける必要がない。その結果、光源131が大型であっても、偏心量計測装置100の大型化を防止することができる。   In the light projecting system 130, the light source 131 and the emitting unit 133 are connected by an optical fiber 132. In this case, the relative position of the light source 131 and the emission part 133 can be freely changed. Therefore, it is not necessary to attach the light source 131 to the eccentricity measuring device 100. As a result, even if the light source 131 is large, it is possible to prevent the eccentricity measuring device 100 from becoming large.

第2の変形例を図39(b)に示す。第2の変形例では、投光系140は、基板141と光源142とを有する。光源142は格子状に配置されている。いずれか1つの光源142から光束が照射されるようにすることで、照射位置を変えることができる。よって、第2の変形例では、偏心量計測装置100における駆動ステージ107や駆動ステージ108が不要になる。   A second modification is shown in FIG. In the second modification, the light projecting system 140 includes a substrate 141 and a light source 142. The light sources 142 are arranged in a grid pattern. By irradiating the light beam from any one light source 142, the irradiation position can be changed. Therefore, in the second modification, the drive stage 107 and the drive stage 108 in the eccentricity measuring device 100 are not necessary.

なお、偏心量計測装置100では、第1の回転を行っても良い。第1の回転を行う場合は、保持部材109を回転ステージにすればよい。図40は保持部材と計測軸の位置関係を示す図であって、(a)は第1の回転軸が計測軸と一致している場合を示し、(b)は第1の回転軸が計測軸と一致していない場合を示している。   The eccentricity measuring device 100 may perform the first rotation. When the first rotation is performed, the holding member 109 may be a rotation stage. 40A and 40B are diagrams showing the positional relationship between the holding member and the measurement axis. FIG. 40A shows the case where the first rotation axis coincides with the measurement axis, and FIG. 40B shows the measurement by the first rotation axis. The case where it does not correspond to the axis is shown.

保持部材109を回転ステージにした場合、保持部材109で第1の回転を行うことができる。ここで、図40(a)に示すように、保持部材109の回転軸AXR1、すなわち第1の回転軸は、計測軸AXと一致していることが好ましい。この場合、式(18)を用いることで、システム収差成分や設計収差成分を除去することができる。 When the holding member 109 is a rotation stage, the holding member 109 can perform the first rotation. Here, as shown in FIG. 40A, the rotation axis AX R1 of the holding member 109, that is, the first rotation axis, preferably coincides with the measurement axis AX M. In this case, the system aberration component and the design aberration component can be removed by using Expression (18).

しかしながら、実際には、保持部材109の回転軸AXR1と計測軸AXとを一致させることは難しい。そのため、図40(b)に示すように、保持部材109の回転軸AXR1は、計測軸AXと一致しない。この場合は、式(20)を用いることで、システム収差成分や設計収差成分を除去することができる。 However, in practice, it is difficult to make the rotation axis AX R1 of the holding member 109 coincide with the measurement axis AX M. Therefore, as shown in FIG. 40B, the rotation axis AX R1 of the holding member 109 does not coincide with the measurement axis AX M. In this case, the system aberration component and the design aberration component can be removed by using Expression (20).

上述のように、保持部材109には、OxOY面内での調整機能や、計測軸AXに沿う方向での調整機能に代えて、回転機能を持たせても良い。あるいは、これらの3つの機能を持たせても良い。 As described above, the holding member 109, and adjustment functions in OxOY plane, instead of the adjustment function in the direction along the measuring axis AX M, may have the rotation function. Alternatively, these three functions may be provided.

保持部材109の変形例について説明する。図41は保持部材の変形例を示す図であって、(a)は第1の変形例を示し、(b)は第2の変形例を示している。   A modification of the holding member 109 will be described. FIGS. 41A and 41B are diagrams showing a modified example of the holding member. FIG. 41A shows a first modified example, and FIG. 41B shows a second modified example.

図36に示す偏心量計測装置100では、計測軸AXが紙面内の上下方向と一致するように、偏心量計測装置100が構成されている。しかしながら、偏心量計測装置100を90°回転させ、計測軸AXが紙面内の左右方向と一致するように、偏心量計測装置100を構成しても良い。計測軸AXが紙面内の左右方向と一致する構成では、保持部材109は次のような構造にすることができる。 In the eccentricity measuring device 100 shown in FIG. 36, the eccentricity measuring device 100 is configured so that the measurement axis AX M coincides with the vertical direction in the drawing. However, the eccentricity measuring device 100 may be configured such that the eccentricity measuring device 100 is rotated by 90 ° so that the measurement axis AX M coincides with the horizontal direction in the drawing. In the configuration in which the measurement axis AX M coincides with the horizontal direction in the drawing, the holding member 109 can be structured as follows.

第1の変形例では、図41(a)に示すように、保持部材109はVブロック150で構成されている。ここで、被検光学系105は筒状の治具151に保持されている。そして、治具151がV字型の凹部に保持されている。凹部の2つの傾斜面と治具151の外周面とが接触している。接触状態を維持したまま鏡筒を回転させることで、第1の回転が行える。   In the first modified example, the holding member 109 is constituted by a V block 150 as shown in FIG. Here, the test optical system 105 is held by a cylindrical jig 151. And the jig | tool 151 is hold | maintained at the V-shaped recessed part. The two inclined surfaces of the recess and the outer peripheral surface of the jig 151 are in contact with each other. The first rotation can be performed by rotating the lens barrel while maintaining the contact state.

第2の変形例では、図41(b)に示すように、保持部材109は回転モータ152で構成されている。被検光学系105は治具151に保持されている。治具151は回転モータ152に接続されている。回転モータ152を回転させることで、第1の回転が行える。   In the second modified example, as shown in FIG. 41 (b), the holding member 109 is composed of a rotary motor 152. The test optical system 105 is held by a jig 151. The jig 151 is connected to the rotary motor 152. By rotating the rotary motor 152, the first rotation can be performed.

また、保持部材111は、被検光学系105を補助的に保持する機能を持たせているが、保持部材111に第2の回転を行う機能を持たせても良い。図42は第2の回転を行う様子を示す図あって、(a)は保持部材の移動前の様子を示し、(b)は保持部材の移動後の様子を示している。   Further, although the holding member 111 has a function of holding the optical system 105 to be auxiliary, the holding member 111 may have a function of performing the second rotation. FIGS. 42A and 42B are diagrams illustrating a state in which the second rotation is performed. FIG. 42A illustrates a state before the holding member is moved, and FIG. 42B illustrates a state after the holding member is moved.

保持部材111に回転機能を持たせた場合、保持部材111で第2の回転を行うことができる。保持部材111は、円環部111aと回転機構111bとで構成されている。そして、保持部材111の円環部111aで被検光学系105が保持されている。   When the holding member 111 has a rotation function, the holding member 111 can perform the second rotation. The holding member 111 includes an annular part 111a and a rotation mechanism 111b. The test optical system 105 is held by the annular portion 111 a of the holding member 111.

円環部111aは、回転機構111bによって回転軸AXR2の周りに回転可能になっている。回転軸AXR2は計測軸AXと直交しているので、回転軸AXR2は第2の回転軸である。よって、円環部111aを回転させることで、被検光学系105を第2の回転軸AXR2の周りに回転させることができる。 The annular portion 111a is rotatable around the rotation axis AX R2 by the rotation mechanism 111b. Since the rotation axis AX R2 is orthogonal to the measurement axis AX M , the rotation axis AX R2 is a second rotation axis. Therefore, the test optical system 105 can be rotated around the second rotation axis AX R2 by rotating the annular portion 111a.

このとき、図42(a)に示すように、被検光学系105の一部が、保持部材109の内側に位置している。そのため、このままでは、第2の回転を行うことができない。そこで、図42(b)に示すように、保持部材104を受光系103側に少し移動させる。これにより、被検光学系105と保持部材109との間に隙間が形成される。その結果、被検光学系105を第2の回転軸AXR2の周りに回転させることができる。 At this time, as shown in FIG. 42A, a part of the test optical system 105 is positioned inside the holding member 109. Therefore, the second rotation cannot be performed as it is. Therefore, as shown in FIG. 42B, the holding member 104 is slightly moved toward the light receiving system 103 side. Thereby, a gap is formed between the test optical system 105 and the holding member 109. As a result, the test optical system 105 can be rotated around the second rotation axis AX R2 .

なお、保持部材の第1の変形例でも、第2の回転を行うことができる。この場合、使用者が被検光学系105を持ち上げ、被検光学系105の前後を逆にする。そして、被検光学系105をVブロック150上に配置する。この場合も、治具151の外周面が、凹部の2つの傾斜面に当てつけられる。そのため、回転軸に対する偏心量の絶対値は、第2の回転の前後で変化しない。   Note that the second rotation can also be performed in the first modification of the holding member. In this case, the user lifts the test optical system 105 and reverses the front and back of the test optical system 105. Then, the test optical system 105 is disposed on the V block 150. Also in this case, the outer peripheral surface of the jig 151 is brought into contact with two inclined surfaces of the recess. Therefore, the absolute value of the eccentricity with respect to the rotation axis does not change before and after the second rotation.

また、保持部材の第2の変形例でも、第2の回転を行うことができる。この場合、使用者が被検光学系105を治具151から引き抜いて、被検光学系105の前後を逆にする。そして、被検光学系105を治具151に挿入する。このとき、治具151は回転モータ152に接続されたままである。そのため、回転軸に対する偏心量の絶対値は、第2の回転の前後で変化しない。   The second rotation can also be performed in the second modification of the holding member. In this case, the user pulls out the test optical system 105 from the jig 151 so that the front and back of the test optical system 105 are reversed. Then, the test optical system 105 is inserted into the jig 151. At this time, the jig 151 remains connected to the rotary motor 152. Therefore, the absolute value of the eccentricity with respect to the rotation axis does not change before and after the second rotation.

このように、第1の変形例と第2の変形例のいずれにおいても、回転軸に対する偏心量の絶対値は、第2の回転の前後で変化しない。なお、回転軸に対する偏心量の絶対値とは、図29における|δr|のことである。   Thus, in both the first modification and the second modification, the absolute value of the eccentricity with respect to the rotation axis does not change before and after the second rotation. The absolute value of the amount of eccentricity with respect to the rotation axis is | δr | in FIG.

被検光学系が負の屈折力を有する場合について説明する。図43は、被検光学系が負の屈折力を有する場合の投光系を示す図である。   A case where the test optical system has negative refractive power will be described. FIG. 43 is a diagram illustrating a light projecting system when the optical system to be tested has negative refractive power.

図43に示すように、投光系160は、光源161と光学系162とで構成されている。光学系162は、レンズ163とレンズ164とで構成されている。投光系160から出射した光束は、レンズ163で平行光束に変換される。平行光束はレンズ164で収斂光束に変換される。そこで、被検光学系170を、その後側焦点位置が収斂光束の集光位置と一致するように配置する。   As shown in FIG. 43, the light projecting system 160 includes a light source 161 and an optical system 162. The optical system 162 includes a lens 163 and a lens 164. The light beam emitted from the light projecting system 160 is converted into a parallel light beam by the lens 163. The parallel light beam is converted into a convergent light beam by the lens 164. Therefore, the test optical system 170 is arranged so that the rear focal position coincides with the converging position of the converged light beam.

このようにすることで、被検光学系が負の屈折力を有する場合であっても、レンズ面の形状や光学系を構成するレンズの数に関係なく、短い時間で偏心量を計測できる。   By doing so, even when the test optical system has negative refractive power, the amount of decentration can be measured in a short time regardless of the shape of the lens surface and the number of lenses constituting the optical system.

受光系103の変形例について説明する。図44は、受光系の変形例を示す図である。   A modification of the light receiving system 103 will be described. FIG. 44 is a diagram showing a modification of the light receiving system.

受光系180は、光学系181と波面計測装置184とで構成されている。光学系181は変倍光学系であって、レンズ182とレンズ183とで構成されている。被検光学系190から出射した光束185は、レンズ182で集光される。そして、レンズ183で光束186に変換される。ここで、レンズ182の焦点距離とレンズ183の焦点距離とを異ならせることで、光束185の径と光束186の径とを異ならせることができる。   The light receiving system 180 includes an optical system 181 and a wavefront measuring device 184. The optical system 181 is a variable magnification optical system, and includes a lens 182 and a lens 183. The light beam 185 emitted from the test optical system 190 is collected by the lens 182. Then, it is converted into a light beam 186 by the lens 183. Here, by making the focal length of the lens 182 and the focal length of the lens 183 different, the diameter of the light beam 185 and the diameter of the light beam 186 can be made different.

波面計測装置184がSHセンサーの場合、多くのマイクロレンズアレイに平行光束を入射させることが好ましい。平行光束185の径が小さいと、多くのマイクロレンズアレイに平行光束を入射させることができない。   When the wavefront measuring device 184 is an SH sensor, it is preferable that a parallel light beam is incident on many microlens arrays. If the diameter of the parallel light beam 185 is small, the parallel light beam cannot be incident on many microlens arrays.

そこで、変倍光学系181で光束径を拡大する。これにより、光束径が大きい光束186を、マイクロレンズアレイに入射させることができる。この場合、光束186の照射範囲に占めるマイクロレンズアレイの数は、光束径が小さい場合に比べると格段に多くなる。すなわち、マイクロレンズアレイによって形成される光スポット像の数が格段に多くなる。そのため、SHセンサーにおける空間分解能を上げることができる。   Therefore, the beam diameter is enlarged by the variable magnification optical system 181. Thereby, the light beam 186 having a large light beam diameter can be made incident on the microlens array. In this case, the number of microlens arrays that occupy the irradiation range of the light beam 186 is significantly larger than when the light beam diameter is small. That is, the number of light spot images formed by the microlens array is remarkably increased. Therefore, the spatial resolution in the SH sensor can be increased.

その結果、高い空間分解能で波面データを取得することができる。これは、波面データにおける空間的な情報量を増やすことができるということである。波面データが高い空間分解能で取得されることで、高精度でゼルニケ係数にフィッティングすることができる。これにより、所定の収差成分や第1の収差成分も高い精度で抽出できるので、偏心量も高い精度で求めることができる。   As a result, wavefront data can be acquired with high spatial resolution. This means that the amount of spatial information in wavefront data can be increased. By acquiring wavefront data with high spatial resolution, it is possible to fit Zernike coefficients with high accuracy. Thereby, since the predetermined aberration component and the first aberration component can be extracted with high accuracy, the decentering amount can be obtained with high accuracy.

偏心量計測装置の第1の変形例について説明する。図45は、偏心量計測装置の第1の変形例を示す図である。なお、受光系として波面計測装置103を用いて説明する。   A first modification of the eccentricity measuring device will be described. FIG. 45 is a diagram illustrating a first modification of the eccentricity measuring device. A wavefront measuring device 103 will be described as a light receiving system.

偏心量計測装置100では、球面波が被検光学系105に照射されている。しかしながら、被検光学系105に照射される光束は平面波であっても良い。図45に示すように、偏心量計測装置200では、被検光学系220に、平面波210が照射されている。この場合における物体高座標は、計測軸に対する平面波の角度を使って表すことができる。   In the eccentricity measuring apparatus 100, the test optical system 105 is irradiated with a spherical wave. However, the light beam applied to the test optical system 105 may be a plane wave. As shown in FIG. 45, in the eccentricity measuring apparatus 200, the plane wave 210 is irradiated to the optical system 220 to be measured. The object height coordinate in this case can be expressed using the angle of the plane wave with respect to the measurement axis.

平面波210は、被検光学系220の後側焦点位置で集光される。そのため、後側焦点位置に波面計測装置103を配置しても空間分解能が足りず波面計測を行うことが困難である。   The plane wave 210 is collected at the rear focal position of the test optical system 220. For this reason, even if the wavefront measuring device 103 is arranged at the rear focal position, it is difficult to perform wavefront measurement due to insufficient spatial resolution.

そこで、偏心量計測装置200は、被検光学系220と波面計測装置103との間にレンズ230を有する。そして、レンズ230の前側焦点位置が集光位置と一致するように、レンズ230が配置されている。これにより、集光した光はレンズ230で略平行な光束に変換される。これにより、波面計測装置103の受光面全体に、光束を入射させることができる。   Therefore, the decentering amount measuring apparatus 200 includes a lens 230 between the optical system 220 to be measured and the wavefront measuring apparatus 103. The lens 230 is arranged so that the front focal position of the lens 230 coincides with the condensing position. Thereby, the condensed light is converted into a substantially parallel light beam by the lens 230. As a result, the light beam can be incident on the entire light receiving surface of the wavefront measuring apparatus 103.

なお、偏心量計測装置200では、照射位置を変える場合、被検光学系220に対する平面波210の入射角度を変化させる。この場合、被検光学系220から出射する波面の方向が変化する。そのため、偏心量計測装置100において駆動ステージ107や108を設ける必要がない。   In the eccentricity measuring apparatus 200, when the irradiation position is changed, the incident angle of the plane wave 210 with respect to the optical system 220 to be measured is changed. In this case, the direction of the wavefront emitted from the test optical system 220 changes. Therefore, it is not necessary to provide the drive stages 107 and 108 in the eccentricity measuring apparatus 100.

偏心量計測装置の第2の変形例について説明する。図46は、偏心量計測装置の第2の変形例を示す図である。   A second modification of the eccentricity measuring device will be described. FIG. 46 is a diagram illustrating a second modification of the eccentricity measuring device.

上述のように、偏心量計測装置100では、照射位置は被検光学系105の前側焦点位置と一致している。しかしながら、照射位置は、被検光学系105の前側焦点位置と一致していなくても良い。図46に示すように、偏心量計測装置240では、球面波250の照射位置は、被検光学系220の前側焦点位置よりも被検光学系220から離れた位置である。   As described above, in the eccentricity measuring apparatus 100, the irradiation position matches the front focal position of the optical system 105 to be measured. However, the irradiation position does not have to coincide with the front focal position of the test optical system 105. As shown in FIG. 46, in the eccentricity measuring device 240, the irradiation position of the spherical wave 250 is a position farther from the test optical system 220 than the front focal position of the test optical system 220.

球面波250は被検光学系220によって集光される。よって、偏心量計測装置200と同様に、被検光学系220と波面計測装置103との間にレンズ230が配置されている。   The spherical wave 250 is collected by the test optical system 220. Therefore, the lens 230 is arranged between the optical system 220 to be measured and the wavefront measuring device 103 as in the case of the eccentricity measuring device 200.

レンズ230と波面計測装置103の機能や動作は、偏心量計測装置200で説明したので、ここでの説明は省略する。   Since the functions and operations of the lens 230 and the wavefront measuring apparatus 103 have been described in the eccentricity measuring apparatus 200, description thereof is omitted here.

第3の変形例について説明する。図47は、偏心量計測装置の第3の変形例を示す図である。   A third modification will be described. FIG. 47 is a diagram illustrating a third modification of the eccentricity measuring device.

上述のように、偏心量計測装置100では、照射位置を移動させて波面データを取得している。しかしながら、照射位置を固定して波面データを取得しても良い。図47に示すように、偏心量計測装置260では、平面波210の入射位置と入射角は固定されている。そして、被検光学系220を軸270の周りに回転させている。この場合における物体高座標は、計測軸AXに対する被検光学系220の回転角度を使って表すことができる。 As described above, the eccentricity measuring apparatus 100 acquires the wavefront data by moving the irradiation position. However, the wavefront data may be acquired with the irradiation position fixed. As shown in FIG. 47, in the eccentricity measuring device 260, the incident position and the incident angle of the plane wave 210 are fixed. Then, the test optical system 220 is rotated around the axis 270. The object height coordinates in case can be expressed using the rotation angle of the optical system to be measured 220 with respect to the measuring axis AX M.

平面波210は被検光学系220によって集光される。よって、偏心量計測装置200と同様に、被検光学系220と波面計測装置103との間にレンズ230が配置されている。   The plane wave 210 is collected by the test optical system 220. Therefore, the lens 230 is arranged between the optical system 220 to be measured and the wavefront measuring device 103 as in the case of the eccentricity measuring device 200.

偏心量計測装置260では、集光位置は、被検光学系220の回転に伴って紙面内の上下方向に移動する。よって、波面計測装置103に入射する光束も、上下方向に移動する。波面計測装置103の受光面を十分広くしておけば、波面計測装置103は移動させる必要がない。また、被検光学系220の回転位置を被検光学系220の後側主点にすることで、波面計測装置103に入射する光束の上下方向の移動量は小さくなり、波面計測装置103の受光面は最小限の広さですませられる。   In the eccentricity measuring device 260, the condensing position moves in the vertical direction in the drawing as the optical system 220 to be tested rotates. Therefore, the light beam incident on the wavefront measuring apparatus 103 also moves in the vertical direction. If the light receiving surface of the wavefront measuring apparatus 103 is sufficiently wide, the wavefront measuring apparatus 103 does not need to be moved. In addition, by setting the rotation position of the optical system 220 to be tested as the rear principal point of the optical system 220 to be measured, the vertical movement amount of the light beam incident on the wavefront measuring device 103 is reduced, and the light reception of the wavefront measuring device 103 is reduced. The surface is minimal.

以上のように、本発明は、レンズ面の形状や光学系を構成するレンズの数に関係なく、短い時間で偏心量を計測できる偏心量計測方法及び偏心量計測装置に適している。   As described above, the present invention is suitable for an eccentricity amount measuring method and an eccentricity amount measuring apparatus capable of measuring an eccentricity amount in a short time regardless of the shape of the lens surface and the number of lenses constituting the optical system.

1、10 投光系
2、20、22 被検光学系
3、30 受光系
4 球面波
7、7’、8、8’、9、9’、9、9’ 非平面波
21 光学系
23、24、25 レンズ
31 センサー部品構成部
32 波面データ取得部
33 受光素子
40 球面波
50、51、52、54、55、56 非平面波
53 平面波
60 歪んだ波面
70、71、72、73 球心
80 新たな軸
90 被検光学系
91 非球面
92、92’、94 非球面面頂
93 非球面軸
95 変位
96 球心
100 偏心量計測装置
101 本体部
102 投光系
103 受光系、波面計測装置
104 保持部材
105 被検光学系
106 保持部材
107 駆動ステージ
108 駆動ステージ
109 保持部材
110 移動機構
111 保持部材
111a 円環部
111b 回転機構
112 処理装置
113 ケーブル
120 SHセンサー
121 マイクロレンズアレイ
121a 基板
121b マイクロレンズ
122 撮像素子
130 投光系
131 光源
132 光ファイバー
133 出射部
140 投光系
141 基板
142 光源
150 Vブロック
151 治具
152 回転モータ
160 投光系
161 光源
162 光学系
163、164 レンズ
170 被検光学系
180 受光系
181 光学系
182、183 レンズ
184 波面計測装置
185、186 光束
190 被検光学系
200 偏心量計測装置
210 平面波
220 被検光学系
230 レンズ
240、260 偏心量計測装置
250 球面波
270 軸
AX 計測軸
AXR1 第1の回転軸
AXR2 第2の回転軸
CR 中心光線
E シフト量
LS1、LS2、LS3 レンズ面
LS1、LS2、LSj レンズ面
L1、L2 レンズ
L1、L1、L2、L2 レンズ面
IM1、IM2、IM3 像
OB 物体
X、Y、A、B 偏心自由度
SC1、SC2、・・・、SCj、SCj+1、SCj+2、・・・、SCm 球心
δ1、δ2、・・・、δj、δj+1、δj+2、・・・、δm Y方向のシフト量
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 10 Light projection system 2, 20, 22 Test optical system 3, 30 Light reception system 4 Spherical wave 7, 7 ', 8, 8', 9 0 , 9 ' 0 , 9 1 , 9' 1 Non-planar wave 21 Optical System 23, 24, 25 Lens 31 Sensor component component 32 Wavefront data acquisition unit 33 Light receiving element 40 Spherical wave 50, 51, 52, 54, 55, 56 Non-planar wave 53 Plane wave 60 Distorted wavefront 70, 71, 72, 73 Sphere Center 80 New axis 90 Optical system to be tested 91 Aspheric surface 92, 92 ', 94 Top of aspheric surface 93 Aspheric surface 95 Displacement 96 Ball center 100 Eccentricity measuring device 101 Main body 102 Light projecting system 103 Light receiving system, Wavefront measurement Device 104 Holding member 105 Optical system to be tested 106 Holding member 107 Driving stage 108 Driving stage 109 Holding member 110 Moving mechanism 111 Holding member 111a Annular portion 111b Rotating mechanism 11 Processing device 113 Cable 120 SH sensor 121 Microlens array 121a Substrate 121b Microlens 122 Image sensor 130 Projection system 131 Light source 132 Optical fiber 133 Emitting unit 140 Projection system 141 Substrate 142 Light source 150 V block 151 Jig 152 Rotating motor 160 Projection System 161 Light source 162 Optical system 163, 164 Lens 170 Optical system to be tested 180 Light receiving system 181 Optical system 182, 183 Lens 184 Wavefront measuring device 185, 186 Light beam 190 Optical system to be tested 200 Eccentricity measuring device 210 Plane wave 220 Test optical system 230 Lens 240, 260 Eccentricity Measurement Device 250 Spherical Wave 270 Axis AX M Measurement Axis AX R1 First Rotation Axis AX R2 Second Rotation Axis CR Central Ray E Shift Amount LS1, LS2, LS3 Lens surface LS 1 , LS 2 , LS j lens surface L 1 , L 2 lens L 1 1 , L 1 2 , L 2 1 , L 2 2 lens surface IM 1, IM 2, IM 3 image OB object X, Y, A, B Degree of freedom SC 1 , SC 2 ,..., SC j , SC j + 1 , SC j + 2 ,..., SC m ball center δ 1 , δ 2 , ..., δ j , δ j + 1 , δ j + 2 , ..., δ m Y-direction shift amount

Claims (10)

計測軸上に配置された被検光学系に前記計測軸外における複数の物体高座標から光束を照射して、偏心量を計測する方法であって、
前記被検光学系から出射した前記光束に基づいて、前記複数の物体高座標ごとの波面データを取得する取得工程と、
前記波面データから所定の収差成分を抽出する第1の抽出工程と、
前記複数の物体高座標の前記所定の収差成分の関係を用いて、前記所定の収差成分から第1の収差成分を抽出する第2の抽出工程と、
前記第1の収差成分、偏心収差感度及び偏心量についての連立1次方程式を解析する解析工程と、を備え、
前記所定の収差成分は、偏心によって生じる収差成分が含まれる収差成分であり、
前記第1の収差成分は、前記所定の収差成分のうちの偏心量の1乗に比例する収差成分であり、
前記偏心収差感度は、偏心量の1乗に比例する収差感度であることを特徴とする偏心量計測方法。
A method of irradiating a test optical system arranged on a measurement axis with a light beam from a plurality of object height coordinates outside the measurement axis and measuring an eccentricity amount,
An acquisition step of acquiring wavefront data for each of the plurality of object height coordinates based on the light flux emitted from the test optical system;
A first extraction step of extracting a predetermined aberration component from the wavefront data;
A second extraction step of extracting a first aberration component from the predetermined aberration component using the relationship between the predetermined aberration components of the plurality of object high coordinates ;
An analysis step of analyzing simultaneous linear equations for the first aberration component, decentration aberration sensitivity, and decentration amount, and
The predetermined aberration component is an aberration component including an aberration component caused by decentration,
The first aberration component is an aberration component proportional to the first power of the decentration amount of the predetermined aberration component,
The decentration aberration measuring method, wherein the decentration aberration sensitivity is an aberration sensitivity proportional to the first power of the decentering amount.
前記取得工程は第1の回転を含み、The obtaining step includes a first rotation;
前記第1の回転では、前記計測軸の周りに前記被検光学系を回転させ、In the first rotation, the test optical system is rotated around the measurement axis,
同一の前記物体高座標で、前記第1の回転前の波面データと、前記第1の回転後の波面データと、を取得し、With the same object height coordinate, obtain wavefront data before the first rotation and wavefront data after the first rotation,
前記第1の抽出工程は、前記第1の回転後の波面データと前記第1の回転前の波面データとの差分を用いて、前記所定の収差成分を抽出することを特徴とする請求項1に記載の偏心量計測方法。2. The predetermined aberration component is extracted in the first extraction step by using a difference between the wavefront data after the first rotation and the wavefront data before the first rotation. The eccentricity measuring method described in 1.
前記第1の回転では、前記計測軸と略平行な軸の周りに前記被検光学系を回転させることを特徴とする請求項2に記載の偏心量計測方法。The eccentricity measuring method according to claim 2, wherein in the first rotation, the optical system to be measured is rotated around an axis substantially parallel to the measurement axis. 前記被検光学系を回転させる角度が10度以上であることを特徴とする請求項2または3に記載の偏心量計測方法。The eccentricity measuring method according to claim 2 or 3, wherein an angle at which the test optical system is rotated is 10 degrees or more. 前記被検光学系を回転させる角度が180度であることを特徴とする請求項2から4のいずれか一項に記載の偏心量計測方法。The eccentricity measuring method according to any one of claims 2 to 4, wherein an angle at which the optical system to be tested is rotated is 180 degrees. 前記取得工程は第2の回転を含み、The obtaining step includes a second rotation;
前記第2の回転では、前記計測軸と直交する軸の周りに前記被検光学系を180度回転させ、In the second rotation, the test optical system is rotated by 180 degrees around an axis orthogonal to the measurement axis,
前記第2の回転前の波面データと、前記第2の回転後の波面データと、を取得することを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の偏心量計測方法。6. The eccentricity measuring method according to claim 1, wherein the wavefront data before the second rotation and the wavefront data after the second rotation are acquired.
前記第2の回転前の波面データの取得時における偏心量と、前記第2の回転後の波面データの取得時における偏心量とは、両者の絶対値が同一であることを特徴とする請求項6に記載の偏心量計測方法。The absolute value of the amount of eccentricity when acquiring the wavefront data before the second rotation and the amount of eccentricity when acquiring the wavefront data after the second rotation are the same. 6. The eccentricity measuring method according to 6. 前記複数の物体高座標は、前記計測軸に対して点対称に配置された2つの物体高座標の組を複数有しており、The plurality of object height coordinates have a plurality of sets of two object height coordinates arranged symmetrically with respect to the measurement axis,
前記第1の抽出工程は、前記2つの物体高座標の組の一方の物体高座標における波面データと他方の物体高座標における波面データの各々から、前記所定の収差成分を抽出し、The first extraction step extracts the predetermined aberration component from each of the wavefront data at one object height coordinate and the wavefront data at the other object height coordinate of the set of the two object height coordinates,
前記所定の収差成分は第2の収差成分を含んでおり、The predetermined aberration component includes a second aberration component;
前記第2の収差成分は、前記所定の収差成分のうちの偏心量の2乗に比例する収差成分であり、The second aberration component is an aberration component proportional to the square of the amount of decentration among the predetermined aberration components,
所定の関数は前記第2の収差成分を表す関数であって、前記物体高座標を変数として含んでいる関数であり、The predetermined function is a function representing the second aberration component, and is a function including the object height coordinate as a variable,
前記第2の抽出工程は、第1の演算工程と第2の演算工程とを有し、The second extraction step includes a first calculation step and a second calculation step,
前記第1の演算工程では、前記所定の関数が奇関数の場合に、前記一方の物体高座標における前記所定の収差成分と、前記他方の物体高座標における前記所定の収差成分との和をとり、In the first calculation step, when the predetermined function is an odd function, a sum of the predetermined aberration component at the one object height coordinate and the predetermined aberration component at the other object height coordinate is calculated. ,
前記第2の演算工程では、前記所定の関数が偶関数の場合に、前記一方の物体高座標における前記所定の収差成分と、前記他方の物体高座標における前記所定の収差成分との差をとることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の偏心量計測方法。In the second calculation step, when the predetermined function is an even function, a difference between the predetermined aberration component at the one object height coordinate and the predetermined aberration component at the other object height coordinate is obtained. The eccentricity measuring method according to any one of claims 1 to 7, wherein the amount of eccentricity is measured.
前記第2の抽出工程は、所定の関数系を用いて行われ、The second extraction step is performed using a predetermined function system,
前記所定の関数系は、前記第1の収差成分を示す関数系であって、The predetermined function system is a function system indicating the first aberration component,
一方の照射位置における前記所定の収差成分と、他方の照射位置における前記所定の収差成分とを、前記所定の関数系に当てはめることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の偏心量計測方法。The predetermined aberration component at one irradiation position and the predetermined aberration component at the other irradiation position are applied to the predetermined function system, according to any one of claims 1 to 7. Eccentricity measurement method.
計測軸の一端に配置された投光系と、A light projecting system arranged at one end of the measurement axis;
前記計測軸の他端に配置された受光系と、A light receiving system disposed at the other end of the measurement axis;
被検光学系を保持する保持部材と、A holding member for holding the test optical system;
波面計測装置に接続された処理装置と、を備え、A processing device connected to the wavefront measuring device,
前記保持部材は、前記投光系と前記受光系との間に配置され、The holding member is disposed between the light projecting system and the light receiving system,
前記投光系は、前記被検光学系に光束を照射する位置に設けられ、The light projecting system is provided at a position for irradiating the test optical system with a light beam,
計測軸上に配置された被検光学系に前記計測軸外における複数の物体高座標から光束が照射され、The test optical system arranged on the measurement axis is irradiated with a light beam from a plurality of object height coordinates outside the measurement axis,
前記処理装置では、取得工程と、第1の抽出工程と、第2の抽出工程と、解析工程が実行され、In the processing apparatus, an acquisition process, a first extraction process, a second extraction process, and an analysis process are executed,
前記取得工程では、前記被検光学系から出射した前記光束に基づいて、前記複数の物体高座標ごとの波面データが取得され、In the acquisition step, wavefront data for each of the plurality of object height coordinates is acquired based on the luminous flux emitted from the test optical system,
前記第1の抽出工程では、前記波面データから所定の収差成分が抽出され、In the first extraction step, a predetermined aberration component is extracted from the wavefront data,
前記第2の抽出工程では、前記複数の物体高座標の前記所定の収差成分の関係を用いて、前記所定の収差成分から第1の収差成分が抽出され、In the second extraction step, a first aberration component is extracted from the predetermined aberration component using the relationship of the predetermined aberration component of the plurality of object height coordinates,
前記解析工程では、前記第1の収差成分、偏心収差感度及び偏心量についての連立1次方程式が解析され、In the analysis step, simultaneous linear equations about the first aberration component, decentration aberration sensitivity, and decentration amount are analyzed,
前記所定の収差成分は、偏心によって生じる収差成分が含まれる収差成分であり、The predetermined aberration component is an aberration component including an aberration component caused by decentration,
前記第1の収差成分は、前記所定の収差成分のうちの偏心量の1乗に比例する収差成分であり、The first aberration component is an aberration component proportional to the first power of the decentration amount of the predetermined aberration component,
前記偏心収差感度は、偏心量の1乗に比例する収差感度であることを特徴とする偏心量計測装置。The decentering aberration sensitivity is an aberration sensitivity proportional to the first power of the decentering amount.
JP2016001147A 2014-07-03 2016-01-06 Eccentricity measuring method and eccentricity measuring device Active JP6072317B2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014137980 2014-07-03
JP2014137980 2014-07-03

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015544252A Division JP5870234B1 (en) 2014-07-03 2015-03-25 Eccentricity measuring method and eccentricity measuring device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016095316A JP2016095316A (en) 2016-05-26
JP6072317B2 true JP6072317B2 (en) 2017-02-01

Family

ID=55018831

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015544252A Active JP5870234B1 (en) 2014-07-03 2015-03-25 Eccentricity measuring method and eccentricity measuring device
JP2016001147A Active JP6072317B2 (en) 2014-07-03 2016-01-06 Eccentricity measuring method and eccentricity measuring device

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015544252A Active JP5870234B1 (en) 2014-07-03 2015-03-25 Eccentricity measuring method and eccentricity measuring device

Country Status (4)

Country Link
JP (2) JP5870234B1 (en)
CN (1) CN106471351B (en)
DE (1) DE112015002718T5 (en)
WO (1) WO2016002272A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106247997B (en) * 2016-08-09 2018-12-28 中国人民解放军国防科学技术大学 Error of perpendicularity method for orthogonal guide rail platform
CN110793754A (en) * 2019-11-01 2020-02-14 中国科学院光电技术研究所 Spliced telescope system eccentricity error detection method based on phase shift modulation
FR3134179A1 (en) * 2022-04-01 2023-10-06 Fogale Nanotech Method and system for characterizing an optical lens for correcting optical aberrations introduced by said optical lens in an image.

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001147174A (en) * 1999-11-19 2001-05-29 Olympus Optical Co Ltd Interference measuring apparatus
JP2003257812A (en) * 2002-02-27 2003-09-12 Nikon Corp Evaluating method for imaging optical system, adjusting method for the same, aligner, and alignment method
JP2005024504A (en) * 2003-07-03 2005-01-27 Olympus Corp Eccentricity measuring method, eccentricity measuring instrument, and object measured thereby
JP5025106B2 (en) * 2005-07-28 2012-09-12 Hoya株式会社 Eccentricity measuring method, eccentricity measuring device, and manufacturing method of aspherical single lens
JP4943946B2 (en) * 2007-06-04 2012-05-30 富士フイルム株式会社 Eccentricity measuring device
CN101236362B (en) * 2008-01-29 2010-06-23 北京理工大学 Photo-etching machine projection objective wave aberration on-line detection method
JP5399304B2 (en) * 2010-03-23 2014-01-29 富士フイルム株式会社 Aspherical surface measuring method and apparatus
JP5627495B2 (en) * 2011-02-09 2014-11-19 三菱電機株式会社 Optical adjustment device and optical adjustment method
CN102207378B (en) * 2011-03-09 2012-11-14 浙江大学 Wavefront-difference-based high-precision correction method for adjustment errors in spherical interference detection
JP2014115077A (en) * 2011-03-31 2014-06-26 Fujifilm Corp Lens measuring method and device for measuring surface shift and surface tilt of lens
JP2013195410A (en) * 2012-03-23 2013-09-30 Olympus Corp Detector and detection method
JP5904896B2 (en) * 2012-07-17 2016-04-20 オリンパス株式会社 Lens inspection apparatus and lens inspection method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016095316A (en) 2016-05-26
JPWO2016002272A1 (en) 2017-04-27
CN106471351A (en) 2017-03-01
CN106471351B (en) 2019-04-19
JP5870234B1 (en) 2016-02-24
WO2016002272A1 (en) 2016-01-07
DE112015002718T5 (en) 2017-03-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6494205B2 (en) Wavefront measuring method, shape measuring method, optical element manufacturing method, optical device manufacturing method, program, wavefront measuring apparatus
JP5399304B2 (en) Aspherical surface measuring method and apparatus
CN106646867B (en) A kind of confocal alignment device of deep ultraviolet optical system and method
JP5971965B2 (en) Surface shape measuring method, surface shape measuring apparatus, program, and optical element manufacturing method
JP6072317B2 (en) Eccentricity measuring method and eccentricity measuring device
JP2010281792A (en) Method and apparatus for measuring aspherical surface object
JP5591063B2 (en) Measuring method and measuring device
CN102954768A (en) Surface profile measurement apparatus and alignment method thereof and an improved sub-aperture measurement data acquisition method
JP2007033343A (en) Eccentricity measuring method, eccentricity measuring device, manufacturing method of aspheric single lens, aspheric single lens, and optical equipment
US20220221269A1 (en) Measuring apparatus for interferometrically determining a surface shape
US20200141832A1 (en) Eccentricity measuring method, lens manufacturing method, and eccentricity measuring apparatus
US10444112B2 (en) Wavefront measurement apparatus and wavefront measurement method
KR20110065365A (en) Method and apparatus for measuring aspherical body
JP7446911B2 (en) Wavefront measurement device, wavefront measurement method, and method for manufacturing optical systems and optical elements
JP4311952B2 (en) 3D coordinate measurement method
JP5904896B2 (en) Lens inspection apparatus and lens inspection method
JP2007010609A (en) Method for manufacturing aspheric lens, eccentricity measuring method of aspheric lens, eccentricity measuring device, and aspheric lens manufactured by this method
JP2011080875A (en) Apparatus and method for measuring refraction index distribution
JP4857619B2 (en) Method for measuring eccentricity of reflective aspherical optical element, method for manufacturing optical system, reflective aspherical optical element, and optical system
Gross et al. Testing the Geometry of Optical Components
JP6558975B2 (en) Shape measuring method, shape measuring apparatus, and shape measuring program
Qin et al. Research on Hartmann test for progressive addition lenses
JP2021001746A (en) Shape measurement method, lens manufacturing method, and shape measurement device
JP2021001747A (en) Eccentricity measurement method, lens manufacturing method, and eccentricity measurement device
JP2013101054A (en) Aspherical shape measurement device

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20161207

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20161207

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20161227

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6072317

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250