JP2000097805A - 複屈折測定方法及び複屈折測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光学的な歪みの影響の小さな被検レンズ透過
像を得られ、被検レンズ全面に渡って正確に複屈折測定
を行える上に、被検レンズの種類の変さらに、も容易に
対応可能で汎用性を向上させ得る複屈折測定装置及び方
法を提供する。 【解決手段】 所定の偏光状態で発散光を被検レンズ１
に照射させる照射光学系２と、被検レンズ１に対する照
射光学系２の光軸方向の位置を移動調整する照射側変位
手段１１と、被検レンズ１からの透過光の偏光状態を変
化させる偏光素子１５と、偏光素子１５を透過光のほぼ
進行方向回りに回転させる回転手段２１と、偏光素子１
５の回転角度を検知する回転角検知手段２５と、偏光素
子１５を透過した光を受光するアレイ状の受光素子１２
と、偏光素子１５を透過した光を受光素子１２上に結像
させる結像光学系１３と、検知された回転角度と受光素
子１３により受光検出される受光出力とに基づき被検レ
ンズ１の複屈折を算出する演算手投２３と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザプリンタ等
に用いられる光書込用或いはピックアップ用などに用い
られるプラスチックスレンズ等の被検レンズの複屈折を
測定する複屈折測定装置及び複屈折測定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の被検レンズ等の被検物に
関する複屈折の測定方法としては、位相変調法や回転検
光子法が知られている。これらの方法にあっては、透明
な被検物に平行ビームを照射し、被検物からの透過光を
フォトダイオード等の受光素子で受光し、被検物の複屈
折による透過光の偏光状態の変化を検出することによ
り、被検物の複屈折を求めるものである。

【０００３】位相変調法では、「光技術コンタクト」Ｖ
ｏｌ．２７．Ｎｏ．３（１９８９年）中の「位相変調法
による複屈折測定と応用」Ｐ．１２７〜Ｐ．１３４等に
より報告されているように、光弾性変調器（ＰＥＭ）を
利用して照射光を位相変調させ、透明な被検物を透過し
た光のビート信号と変調信号との位相から複屈折を求め
るようにしている。

【０００４】回転検光子法では、「光学的測定ハンドブ
ック」（１９８１年７月２５日発刊、田幸敏治、辻内順
平、南茂夫編、朝倉書店）中の「偏光解析」Ｐ．２５６
〜Ｐ．２６５等に報告されているように、透明な被検物
の背面に置いた検光子を回転させながら検光子の背面の
受光素子で透過光を受光し、検光子の回転に伴う受光素
子からの受光出力の変化により複屈折を求めるようにし
ている。

【０００５】さらに、特開平４−５８１３８号公報、特
開平７−７７４９０号公報等によれば、拡大した平行光
を透明な被検物に照射し、その透過光をＣＣＤカメラ等
の２次元センサで受光することにより、被検物の複屈折
を求めるようにしており、複屈折の面計測を可能として
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】位相変調法、回転偏光
子法は、何れも、例えば細い平行ビームを被検物に照射
しフォトダイオ−ドで受光する、という所謂“点計測”
であるため、被検物の全面を測定するには被検物や測定
装置を調整する必要があり、特にレンズのような非平板
を被検物とするような場合には、被検レンズに照射した
光ビームが被検レンズで屈折されるため、被検物や測定
装置のセッティングが困難である。

【０００７】また、特開平４−５８１３８号公報に開示
された技術は、“面計測”であるため、被検物等の調整
は不要であるものの、レーザプリンタ等で用いられる書
込用レンズ（通常はfθレンズ）などのように口径の大
きなレンズの場合、レンズの中央部と周縁部とで屈折力
の差が大きくなり、透過後に光学的な歪みを生じやすい
という問題がある。図１７に示す例は、被検レンズ１０
０とアフォーカル系を構成するように対物レンズ１０１
を配設した測定光学系構成で、被検レンズ１００に対し
てコリメート光（平行光）１０２を照射し、被検レンズ
１００を透過した光を対物レンズ１０１によりコリメー
トしてから測定光１０３として偏光素子を介して受光素
子側に導き、受光素子にて受光し、その受光出力に基づ
き測定するものである。

【０００８】この場合、被検レンズ１００の中央部分を
通る光線１０２ｃと周縁部を通る光線１０２ｅとでは屈
折力が異なる。この結果、両レンズ１００，１０１の焦
点を一致させて配設させた場合、たとえ対物レンズ１０
１の収差が極めて小さい理想的なレンズであっても、被
検レンズ１００の周縁部分を透過する光線１０２ｅが重
なり測定光１０３ｅとして受光素子側に向かうため、被
検レンズ１００の全面に渡って鮮明な光弾性干渉縞画像
を得ることはできない。図１８は図１７に示したような
測定光学系にて受光素子１０４上に得られた光弾性干渉
縞１０５として、この画像１０５の端の部分１０５ｅで
は重なった光線による測定光１０３ｅの影響で他の部分
よりも明るくなったり、像に迷光の影響が発生している
部分１０６が存在する例を示している。このような極端
に明るくなった部分１０５ｅや迷光の影響が発生してい
る部分１０６の測定が困難となる。

【０００９】また、レーザプリンタ等で用いられる光書
込用レンズ２００を被検レンズとする場合、実使用で
は、例えば図１９に示すように、この光書込用レンズ２
００を透過する光線が光学系光軸に対して平行にならな
い場合が多い。図示例は、半導体レーザユニット２０１
から出射されたレーザ光がコリメートレンズ２０２、ポ
リゴンミラー２０３、レンズ２０４，２０５及び光書込
用レンズ２００を経て感光体２０６面上の像面を露光走
査する系である。従って、光書込用レンズ２００（被検
レンズ）を透過する光線が光学系光軸に対して平行にな
るような測定光学系の設定にて複屈折測定を実施する
と、光書込用レンズ２００を透通する光線の透過経路が
実使用状態と大幅に異なることになる。複屈折は光線の
透過経路によってその大きさが変わってくるので、光書
込用レンズ２００（被検レンズ）の実使用に近い状態で
測定を実施することが望ましい。そして、被検レンズの
透通光が光学系光軸に対して平行にならないと、偏光素
子に対して斜めに入射するようになり、この偏光素子は
一般に入射角依存性を有するため、測定誤差につなが
る。

【００１０】さらに、前述の問題を克服するために、被
検レンズに光を照射する光学系と被検レンズとの間隔を
任意に設定可能とし、被検レンズ透過像を観察しながら
被検レンズと点光源（顕微鏡対物レンズの焦点）との間
隔を調整することによって、光学的な歪みの影響の小さ
な被検レンズ透過像（光弾性干渉縞像）を得ることがで
き、これにより、被検レンズ全面に渡って正確な複屈折
測定を可能にすると同時に、被検レンズの種類の変さら
に、も容易に対応可能で汎用性を向上させ得ることが要
望される。

【００１１】この点を、さらに詳細に説明すると、最近
の書込光学系用レンズにおいては、主走査方向と副走査
方向（走査光学系用レンズの長手方向と短手方向）とで
焦点距離が異なるレンズを用いることがある。このよう
なレンズの複屈折を測定する場合、上述の装置にて被検
レンズに軸対称の球面波を照射して、被検レンズ透過光
を平行にすることは困難である。被検レンズを透過する
光束が平行光束でないと、受光素子の手前に配設される
偏光素子面に光が斜めに入射するが、偏光素子は面に対
して光がほぼ垂直に入射しないと正常に動作しないた
め、測定誤差を生じてしまう。また、上述の装置におい
ては、結像レンズを用いて被検レンズの表面近傍と受光
素子面とがほぼ結像関係になる（受光素子面上で被検レ
ンズの表面近傍にピントの合った像が得られる）ように
して測定を行なうが、被検レンズの主走査方向と副走査
方向とで焦点距離が異なると、主走査と副走査とで結像
位置が異なるため、受光素子上では歪んだ像が得られる
こととなり、被検レンズと得られる像面上での測定値と
の位置の対応がとれなくなる。

【００１２】そこで本発明の課題は、このような問題点
を解決するものである。即ち、本発明の第１の目的は、
光学的な歪みの影響の小さな被検レンズ透過像を得るこ
とができ、よって、被検レンズ全面に渡って正確に複屈
折測定を行うことができる上に、被検レンズの種類の変
さらに、も容易に対応可能で汎用性を向上させ得る複屈
折測定装置及び複屈折測定方法を提供することを目的と
する。

【００１３】ついで、本発明の第２の目的は、光書込用
レンズのような被検レンズの場合でも、その被検レンズ
の全面に渡ってより測定誤差が小さくて正確な測定を行
える複屈折測定装置及び複屈折測定方法を提供すること
を目的とする。

【００１４】さらに、本発明の第３の目的は、例えば被
検レンズの主走査方向と副走査方向との焦点距離が異な
るような場合に、照射光学系に主走査方向と副走査方向
とで焦点距離が異なるレンズによる補正光学系を付加
し、被検レンズを透過した光がほぼ平行になるようにす
ることで、より汎用性の高い複屈折測定装置を提供する
ことを目的とする。

【００１５】加えて、本発明の第４の目的は、被検レン
ズの焦点距離が長い場合などでも、非軸対称のレンズと
軸対称の一般的なレンズとを組合わせることにより、被
検レンズの種類の変更への対応の幅を広げることがで
き、より測定の汎用性を高めることができる複屈折測定
装置を提供することを目的とする。

【００１６】最後に、本発明の第５の目的は、被検レン
ズの焦点距離が長い場合は被検レンズと照射光学系との
間隔を大きくとらなくてはならないが、大きな間隔が必
要になると装置が大型化してしまうため、被検レンズを
ほぼ平行平板（レンズ面の曲率が無限大）と見なして、
照射光学系による照射光を予め平行光束にしてから被検
レンズに照射することが考えられるが、この場合、被検
レンズの全体の領域を測定しようとすると、被検レンズ
全体を覆うような直径の大きな（被検レンズの口径以
上）平行光束を照射させる必要がある。しかしながら、
被検レンズの口径を超えるような大口径の光束全体を一
様に平行化するには、複雑かつ高価な光学系を使用しな
くてはならずコストがかかる。従って、受光素子側の移
動による被検レンズ全体の領域分割測定が困難になる。
そこで、本発明は、被検レンズの焦点距離が長い場合で
も、被検レンズを光学系光軸とほぼ垂直な方向に移動さ
せることで被検レンズ全体の領域の分割測定を可能とす
る複屈折測定装置及び複屈折測定方法を提供することを
目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、所定の偏光状態で発散光を
被検レンズに照射させる照射光学系と、前記被検レンズ
に対する前記照射光学系の光軸方向の位置を移動調整す
る照射側変位手段と、前記被検レンズからの透過光の偏
光状態を変化させる偏光素子と、この偏光素子を前記透
過光のほぼ進行方向回りに回転させる回転手段と、この
回転手段による前記偏光素子の回転角度を検知する回転
角検知手段と、前記偏光素子を透過した光を受光するア
レイ状の受光素子と、前記偏光素子を透過した光を前記
受光素子上に結像させる結像光学系と、前記回転角検知
手段により検知された回転角度と前記受光素子により受
光検出される受光出力とに基づき前記被検レンズの複屈
折を算出する演算手投と、を備える複屈折測定装置を主
要な特徴とする。

【００１８】請求項２記載の発明は、偏光素子と結像光
学系と受光素子とを一体として光軸にほぼ直交する方向
に移動調整する受光側変位手段を備える請求項１記載の
複屈折測定装置を主要な特徴とする。

【００１９】請求項３記載の発明は、受光側変位手段に
よる移動距離を検知する距離検知手段を備える請求項２
記載の複屈折測定装置を主要な特徴とする。

【００２０】請求項４記載の発明は、偏光素子と結像光
学系と受光素子とを一体として被検レンズからの透過光
の進行方向に対する角度を可変する角度可変手段と、そ
の角度を検知する角度検知手段とを備える請求項１，２
又は３記載の複屈折測定装置を主要な特徴とする。

【００２１】請求項５記載の発明は、被検レンズの周縁
部分を透過する光を遮光する遮光部材と、この遮光部材
の位置を移動させる遮光部材移動手段とを備える請求項
１，２，３又は４記載の複屈折測定装置を主要な特徴と
する。

【００２２】請求項６記載の発明は、所定位置に配設さ
れた被検レンズに対する照射光学系の光軸方向の距離を
任意に調整しながら前記被検レンズに対して前記照射光
学系による所定の偏光状態の発散光を照射し、前記被検
レンズからの透過光の偏光状態を変化させる偏光素子を
前記透過光のほぼ進行方向回りに回転させながらその回
転角度を検知し、この偏光素子を透過した光を結像光学
系によりアレイ状の受光素子のほぼ受光面上に結像さ
せ、検知された前記偏光素子の回転角度と前記受光素子
により受光検出された受光出力とに基づき前記被検レン
ズの複屈折を算出するようにした複屈折測定方法を主要
な特徴とする。

【００２３】請求項７記載の発明は、偏光素子と結像光
学系と受光素子とが一体として光軸にほぼ直交する方向
に移動調整自在であり、被検レンズ上の測定対象領域に
合わせて移動調整するようにした請求項６記載の複屈折
測定方法を主要な特徴とする。

【００２４】請求項８記載の発明は、偏光素子と結像光
学系と受光素子とが一体として被検レンズからの透過光
の進行方向に対して角度可変自在であり、被検レンズ上
の測定対象領域を透過する光の角度に合わせて角度調整
するようにした請求項６又は７記載の複屈折測定方法を
主要な特徴とする。

【００２５】請求項９記載の発明は、被検レンズの周縁
部分を透過する光を遮光する遮光部材を備え、周縁部分
を透過して発生する迷光がなくなるように前記遮光部材
の位置を任意に調整設定するようにした請求項６，７又
は８記載の複屈折測定方法を主要な特徴とする。

【００２６】請求項１０記載の発明は、所定の偏光状態
で発散光を被検レンズに照射させる照射光学系と、前記
被検レンズに対する前記照射光学系の光軸方向の位置を
移動調整する照射側変位手段と、前記被検レンズからの
透過光の偏光状態を変化させる偏光素子と、この偏光素
子を前記透過光のほぼ進行方向回りに回転させる回転手
段と、この回転手投による前記偏光素子の回転角度を検
知する回転角検知手役と、前記偏光素子を透過した光を
受光するアレイ状の受光素子と、前記偏光素子を透過し
た光を前記受光素子のほぼ受光面上に結像させる結像倍
率が可変の結像光学系と、これらの偏光素子と回転手段
と受光素子と結像光学系とを受光ユニットとして一体に
光軸にほぼ直交する方向に移動調整する受光側変位手段
と、前記回転角検知手段により検知された回転角度と前
記受光素子により受光検出される受光出力とに基づき前
記被検レンズの複屈折を算出する演算手段と、を備える
複屈折測定装置を主要な特徴とする。

【００２７】請求項１１記載の発明は、所定の偏光状態
で発散光を被検レンズに照射させる照射光学系と、前記
被検レンズに対する前記照射光学系の光軸方向の位置を
移動調整する照射側変位手段と、前記被検レンズからの
透過光の偏光状態を変化させる偏光素子と、この偏光素
子を前記透過光のほぼ進行方向回りに回転させる回転手
投と、この回転手段による前記偏光素子の回転角度を検
知する回転角検知手投と、前記偏光素子を透過した光を
受光するアレイ状の受光素子と、前記偏光素子を透過し
た光を前記受光素子のほぼ受光面上に結像させる結像光
学系とを1つのユニットとする複数個の受光ユニット
と、前記被検レンズからの透過光を分岐して前記各受光
ユニットに向けて入射させる分岐手段と、各受光ユニッ
トにおける前記回転角検知手投により検知された回転角
度と前記受光素子により受光検出される受光出力とに基
づき前記被検レンズの複屈折を算出する演算手段と、を
備える複屈折測定装置を主要な特徴とする。

【００２８】請求項１２記載の発明は、各受光ユニット
は、被検レンズの異なる被測定領域からの透過光を各々
受光するように分岐手段に対して配設されている請求項
１１記載の複屈折測定装置を主要な特徴とする。

【００２９】請求項１３記載の発明は、各結像光学系
は、各受光ユニット毎に独立して結像倍率が可変自在で
ある請求項１１又は１２記載の複屈折測定装置を主要な
特徴とする。

【００３０】請求項１４記載の発明は、結像光学系は、
被検レンズからの透過光を受光素子のほぼ受光面上に結
像させたときに得られる前記被検レンズの透過像に基づ
き結像倍率が自動設定される請求項１０又は１３記載の
複屈折測定装置を主要な特徴とする。

【００３１】請求項１５記載の発明は、所定の偏光状態
で光を被検レンズに照射させる照射光学系と、前記被検
レンズに対する前記照射光学系の光軸方向の位置を移動
調整する照射側変位手投と、前記被検レンズの照射側に
配設されてこの被検レンズを透過した光束をほぼ平行光
とさせる補正光学系と、前記被検レンズからの透過光の
偏光状態を変化させる偏光素子と、この偏光素子を前記
透過光のほぼ進行方向回りに回転させる回転手段と、こ
の回転手段による前記偏光素子の回転角度を検知する回
転角検知手投と、前記偏光素子を透過した光を受光する
アレイ状の受光素子と、前記偏光素子を透過した光を前
記受光素子のほぼ受光面上に結像させる結像光学系と、
前記回転角検知手段により検知された回転角度と前記受
光素子により受光検出される受光出力とに基づき前記被
検レンズの複屈折を算出する演算手段と、を備える複屈
折測定装置を主要な特徴とする。

【００３２】請求項１６記載の発明は、前記補正光学系
は、光学特性の異なる複数の光学素子の組み合わせより
なる請求項１５記載の複屈折測定装置を主要な特徴とす
る。

【００３３】請求項１７記載の発明は、前記被検レンズ
をその光軸に直交する方向に移動調整するレンズ変位手
段を備える請求項1５又は１６記載の複屈折測定装置を
主要な特徴とする。

【００３４】請求項１８記載の発明は、所定位置で光軸
に直交する方向に移動調整自在に配設された被検レンズ
に対する照射光学系の光軸方向の距離を任意に調整した
後、前記被検レンズ上の測定対象領域に合せてこの被検
レンズの光軸に直交する方向の位置を調整しながら、前
記被検レンズの測定対象領域に対して前記照射光学系に
よる所定の偏光状態の光を補正光学系を通して前記被検
レンズに照射してほぼ平行光とされた透過光を出射さ
せ、前記被検レンズからの透過光の偏光状態を変化させ
る偏光素子を前記透過光のほぼ進行方向回りに回転させ
ながらその回転角度を検知し、この偏光素子を透過した
光を結像光学系によりアレイ状の受光素子のほぼ受光面
上に結像させ、検知された前記偏光素子の回転角度と前
記受光素子により受光検出された受光出力とに基づき前
記被検レンズの測定対象領域の複屈折を順次算出するよ
うにした複屈折測定方法を主要な特徴とする。

【００３５】

【作用】上記のように構成された画像形成装置は、請求
項１記載の発明の複屈折測定装置及び請求項６記載の発
明の屈折測定方法によれば、基本的には、回転検光子法
に準じて、被検レンズを透過した透過光をその偏光状態
を変化させる偏光素子に入射させ、この偏光素子を回転
させながらアレイ状の受光素子で受光検出させることに
より被検レンズの複屈折を算出するが、被検レンズに発
散光を照射する照射光学系と被検レンズとの間隔を任意
に設定可能とし、被検レンズ透過像を観察しながら被検
レンズと照射光学系との間隔を調整することにより光学
的な歪みの影響の小さい被検レンズ透過像である光弾性
干渉縞が得られるようにしたので、被検レンズ全面に渡
って正確に複屈折測定を行うことができ、同時に、被検
レンズの種類の変さらに、も容易に対応でき、汎用性の
高い複屈折測定装置又は方法を提供することができる。

【００３６】請求項２及び３記載の発明の複屈折測定装
置及び請求項７記載の発明の複屈折測定方法によれば、
偏光素子と結像光学系と受光素子とを一体として光軸に
ほぼ直交する方向、即ち、被検レンズの長手方向に移動
させて分割しながら測定できるようにしたので、被検レ
ンズ全体の複屈折の測定を分解能が低下することなく安
価に実現することができる。

【００３７】請求項４記載の発明の複屈折測定装置及び
請求項８記載の発明の複屈折測定方法によれば、被検レ
ンズが光書込用に用いられる走査レンズのような場合で
あっても、基本的に、被検レンズと照射光学系との間隔
を任意に設定し得る構成によって実使用に近い状態に測
定系を設定し得る上に、被検レンズの透過光の進行方向
に対して偏光素子等を一体として角度調整することで垂
直に近い状態で入射させることができ、より正確な測定
を行うことができる。

【００３８】請求項５記載の発明の複屈折測定装置及び
請求項９記載の発明の複屈折測定方法によれば、被検レ
ンズの周縁部分を透過した光が迷光として受光素子に入
射すると、測定の邪魔となり得るが、このような周縁部
分に対して遮光部材を設けたので、迷光の影響をなくす
ことができ、測定不能領域をなくし、よって、被検レン
ズ全面に渡って測定可能とすることができ、特に、遮光
部材を遮光部材移動手段により適宜移動させることによ
り、被検レンズに即した形で完全に迷光の影響を除去す
ることができる。

【００３９】請求項１０記載の発明によれば、所定の偏
光状態で発散光を被検レンズに照射させる照射光学系
と、前記被検レンズに対する前記照射光学系の光軸方向
の位置を移動調整する照射側変位手段と、前記被検レン
ズからの透過光の偏光状態を変化させる偏光素子と、こ
の偏光素子を前記透過光のほぼ進行方向回りに回転させ
る回転手段と、この回転手投による前記偏光素子の回転
角度を検知する回転角検知手役と、前記偏光素子を透過
した光を受光するアレイ状の受光素子と、前記偏光素子
を透過した光を前記受光素子のほぼ受光面上に結像させ
る結像倍率が可変の結像光学系と、これらの偏光素子と
回転手段と受光素子と結像光学系とを受光ユニットとし
て一体に光軸にほぼ直交する方向に移動調整する受光側
変位手段と、前記回転角検知手段により検知された回転
角度と前記受光素子により受光検出される受光出力とに
基づき前記被検レンズの複屈折を算出する演算手段とを
備えることとするので、請求項１記載の作用ならびに効
果が得られる他、一般に、偏光素子や受光素子にはサイ
ズ（素子の面積）に制約があり、光書込系に使用するレ
ンズのように口径の大きいレンズ全体からの透過光を受
光するには一般的な偏光素子や受光素子を用いたのでは
サイズ的に困難であり、サイズの大きな偏光素子や受光
素子を用いるとなるとその製造コストが嵩む。かといっ
て、一般的な偏光素子や受光素子のサイズに合わせて被
検レンズ全体からの透過光を光学的に締小させると、光
学系が複雑になる上に、光弾性干渉縞の空間像が小さく
なり、その分、測定の空間的な分解能が低下してしま
う。この点、偏光素子と結像光学系と受光素子とを受光
ユニットとして一体に光軸にほぼ直交する方向、即ち、
被検レンズの長手方向に移動させて分割しながら測定で
きるので、被検レンズ全体の複屈折の測定を分解能が低
下することなく安価に実現できる。この際、幾つかの被
検レンズを測定したり、1つの被検レンズに関して幾つ
かの被測定領域に分けて測定したりする場合、被検レン
ズによって或いは被検レンズの場所によって複屈折の発
生する状態が異なることがある。特に、干渉縞の間隔が
複屈折の発生状態によって異なってくるため、干渉縞の
間隔が受光素子の最小単位画素の大きさに近くなるか或
いは狭くなった領域では、測定の信頼性が低下する。こ
の点、結像光学系の結像倍率が可変であるので、被検レ
ンズによって、或いは、被検レンズの場所によって異な
る複屈折の発生状態に合わせて、その結像倍率を最適に
設定することにより、複屈折の発生状態に拘らず正確な
測定を行える。つまり、被検レンズ全面に渡って正確に
複屈折測定を行うことができ、同時に、被検レンズの種
類の変さらに、も容易に対応でき、汎用性の高い複屈折
測定装置を供することができる上に、被検レンズによっ
て、或いは、被検レンズの場所によって異なる複屈折の
発生状態に合わせて、結像光学系の結像倍率を最適に設
定することにより、複屈折の発生状態に拘らず正確な測
定を行わせることができる。

【００４０】請求項１１記載の発明によれば、基本的に
は、請求項１０記載の発明と同様であるが、複数の受光
ユニットを設けており、被検レンズからの透過光を分岐
手段により分岐して各受光ユニットに向けて入射させる
ので、被検レンズが光書込系に使用するレンズのように
口径の大きいレンズのような場合であっても、分解能を
低下させず、かつ、受光ユニット側を移動させることな
く被検レンズ全体を同時に測定することが可能となる。
つまり、複数の受光ユニットを備えているので、受光ユ
ニット側を移動させることなく被検レンズ全体を同時に
測定することができる。

【００４１】請求項１２記載の発明は、請求項１１記載
の複屈折測定装置の各受光ユニットが、被検レンズの異
なる被測定領域からの透過光を各々受光するように分岐
手段に対して配設されているので、被検レンズ全体の同
時測定を効率及び操作性よく行える。

【００４２】請求項１３記載の発明によれば、1つの被
検レンズを幾つかの被測定領域に分けて同時に測定する
場合、同一の被検レンズにおいても、例えば、レンズ中
心付近とレンズ周縁部分とでは、レンズ成形における温
度の冷却速度が異なることから複屈折の発生の仕方が異
なることが多い。このため、例えばレンズの中心付近で
は光弾性干渉縞の間隔が広く、周縁部分では光弾性干渉
縞の間隔が狭く発生する場合があり、干渉縞の間隔が受
光素子の画素サイズに近くなり或いは画素サイズよりも
狭くなった領域では測定の信頼性が低下してしまう。こ
の点、各結像光学系の結像倍率は、各受光ユニット毎に
独立して可変自在であるので、被検レンズによって、或
いは、被検レンズの被測定領域における場所によって異
なる複屈折の発生状態に合わせて、各受光ユニット毎に
結像倍率を最適に設定することにより、複屈折の発生の
状態に拘らずより正確な測定を行える。

【００４３】請求項１４記載の発明によれば、被検レン
ズからの透過光を受光素子のほぼ受光面上に結像させた
ときに得られる被検レンズの透過像に基づき結像倍率が
自動設定される。適正な結像倍率が実際の被検レンズか
らの透過像における干渉縞の間隔データ等に基づき自動
的に設定されるので、測定装置としての操作性が向上す
る上に結像倍率の適正化を図ることもできる。

【００４４】請求項１５記載の発明によれば、基本的に
は、回転検光子法に準じて、被検レンズを透過した透過
光の偏光状態を変化させる偏光素子に入射させ、この偏
光素子を回転させながらアレイ状の受光素子で受光検出
させることにより被検レンズの複屈折を算出するが、被
検レンズに発散光を照射する照射光学系と被検レンズと
の間隔を任意に設定可能とし、被検レンズ透過像を観察
しながら被検レンズと照射光学系との間隔を調整するこ
とにより光学的な歪みの影響の小さい被検レンズ透過像
なる光弾性干渉縞が得られるので、被検レンズ全面に渡
って正確に複屈折測定を行える。このとき、被検レンズ
が主走査方向と副走査方向との焦点距離が異なるような
場合であっても、照射光学系の後段に例えば主走査方向
と副走査方向とで焦点距離が異なるレンズによる補正光
学系を付加し、被検レンズを透過した光束がほぼ平行に
なるようにすることで、偏光素子以降の光学素子の正常
動作を損なうことなく上記の複屈折測定が可能となり、
汎用性が高まる。

【００４５】請求項１６記載の発明は、請求項１５記載
の複屈折測定装置における前記補正光学系は、光学特性
の異なる複数の光学素子の組み合わせよりなるので、被
検レンズが主走査方向と副走査方向とで焦点距離が異な
る場合に限らず、焦点距離が長い場合であっても、例え
ば、非軸対称のレンズと軸対称の通常のレンズとの組み
合わせのように、光学特性の異なる複数の光学素子によ
り補正光学系を構成することにより、被検レンズの種類
の変更への対応も自在となり、汎用性が高まる。

【００４６】請求項１７記載の発明は、請求項１５又は
１６記載の複屈折測定装置において、前記被検レンズを
その光軸に直交する方向に移動調整するレンズ変位手段
を備えるので、被検レンズの焦点距離が長い場合であっ
ても、被検レンズをその光軸に直交する方向に移動させ
ることにより、被検レンズ全体の領域の分割測定が可能
となる。これにより、被検レンズ全体の複屈折の測定を
分解能が低下することなく安価に実現できる。

【００４７】請求項１８記載の発明の複屈折測定方法
は、所定位置で光軸に直交する方向に移動調整自在に配
設された被検レンズに対する照射光学系の光軸方向の距
離を任意に調整した後、前記被検レンズ上の測定対象領
域に合せてこの被検レンズの光軸に直交する方向の位置
を調整しながら、前記被検レンズの測定対象領域に対し
て前記照射光学系による所定の偏光状態の光を補正光学
系を通して前記被検レンズに照射してほぼ平行光とされ
た透過光を出射させ、前記被検レンズからの透過光の偏
光状態を変化させる偏光素子を前記透過光のほぼ進行方
向回りに回転させながらその回転角度を検知し、この偏
光素子を透過した光を結像光学系によりアレイ状の受光
素子のほぼ受光面上に結像させ、検知された前記偏光素
子の回転角度と前記受光素子により受光検出された受光
出力とに基づき前記被検レンズの測定対象領域の複屈折
を順次算出するようにしたので、基本的には、回転検光
子法に準じて、被検レンズを透過した透過光の偏光状態
を変化させる偏光素子に入射させ、この偏光素子を回転
させながらアレイ状の受光素子で受光検出させることに
より被検レンズの複屈折を算出するが、被検レンズに発
散光を照射する照射光学系と被検レンズとの間隔を任意
に設定可能とし、被検レンズ透過像を観察しながら被検
レンズと照射光学系との間隔を調整することにより光学
的な歪みの影響の小さい被検レンズ透過像なる光弾性干
渉縞が得られるので、被検レンズ全面に渡って正確に複
屈折測定を行える。このとき、被検レンズが主走査方向
と副走査方向との焦点距離が異なるような場合であって
も、照射光学系の後段に例えば主走査方向と副走査方向
とで焦点距離が異なるレンズによる補正光学系を付加
し、被検レンズを透過した光束がほぼ平行になるように
することで、偏光素子以降の光学素子の正常動作を損な
うことなく上記の複屈折測定が可能となり、汎用性が高
まる。加えて、被検レンズの焦点距離が長い場合であっ
ても、被検レンズをその光軸に直交する方向に移動させ
ることにより、被検レンズ全体の領域の分割測定が可能
となる。これにより、被検レンズ全体の複屈折の測定を
分解能が低下することなく安価に実現できる。

【００４８】

【発明の実施の形態】本発明の第一の実施の形態を図１
及び図２に基づいて説明する。本実施の形態で測定対象
とする被検レンズ１は図示しないホルダにより保持され
る。このような被検レンズ１に対して、まず、所定の偏
光状態で光を被検レンズ１に照射させる照射光学系２が
設けられている。この照射光学系２はランダム偏光の光
ビームを発する光源であるHe−Neレーザ３と、光量調整
用のＮＤフィルタ４と、偏向用のミラー５，６と、He−
Neレーザ３からの光を直線偏光に変換する偏光板７と、
この偏光板７による直線偏光を円偏光に変換するλ／４
板８と、レンズ９と、ピンホール１０とにより構成され
ている。レンズ９は、顕微鏡における対物レンズと同等
の役目を果たすもので、被検レンズ１に対して発散光を
照射する。ピンホール１０はスヘイシヤルフィルタとし
て作用する。これらのレンズ９とピンホール１０とは光
軸方向に移動可能なステージ１１に搭載されており、こ
のステージ１１を駆動するためのステッピングモータ
（図示せず）の回転により光軸方向に進退移動する。こ
こに、ステージ１１とステッピングモータ等とにより照
射側変位手段が構成されており、被検レンズ１に対する
レンズ９の光軸方向の位置（距離）が調整自在とされて
いる。また、このステッピングモータには回転原点位置
センサが設けられており、レンズ９と被検レンズ１との
距離を予め所定距離に設定し、その状態をステージ１１
の移動原点としておけば、ステッピングモータに供給す
るパルス数を計数することで、ステージ１１の移動に伴
うレンズ９と被検レンズ１との距離の変化を検知できる
（実際には、後述するパソコン中でのパルス数の計数動
作に基づきこの距離が検知される…距離検知手段）。

【００４９】また、被検レンズ１の透過出射側の光軸上
には、その透過光を受光するアレイ状の受光素子として
ＣＣＤカメラ１２が設けられている。被検レンズ１とＣ
ＣＤカメラ１２との間には結像光学系１３が設けられて
いる。この結像光学系１３は、被検レンズ１を透過する
ことでその複屈折により円偏光に近い楕円偏光となった
光束を直線偏光に近い楕円偏光に変換するλ／４板１４
と、偏光素子としての偏光板１５とを経た光をＣＣＤカ
メラ１２に結像させるレンズ１６により構成されてい
る。このレンズ１６は被検レンズ１の表面近傍とＣＣＤ
カメラ１２との間でほぼ結像関係が設立するようにその
位置が予め調整されている。また、レンズ１６は材質的
にはガラスレンズのようにその内部の複屈折が十分に除
去されたものが用いられている。

【００５０】また、λ／４板１４と偏光板１５とに対し
ては、各々ほぼ光の進行方向回りに回転させるステッピ
ングモータ１７，１８及びギヤ系１９，２０が回転手段
２１として設けられている。これらのステッピングモー
タ１７，１８には回転原点位置センサ（図示せず）が取
り付けられており、ステッピングモータ１７，１８のパ
ルス数を計数することによりλ／４板１４、偏光板１５
各々の回転角度の検知が可能とされている（実際には、
後述するパソコン中でのパルス数の計数動作に基づきλ
／４板１４、偏光板１５各々の回転角度が検知される…
回転角検知手段）。２２はこれらのステッピングモータ
１７，１８を駆動するモータドライバであり、パソコン
２３及びパルス発生器２４からのパルスを受けてステッ
ピングモータ１７，１８を駆動する。

【００５１】また、ＣＣＤカメラ１２により撮像された
画像データは、画像入力器２５を通してパソコン２３の
メモリ中に取り込まれ、該画像データ及びステッピング
モータ１７，１８の回転角度データを基に、所定の演算
方法によって被検レンズ１の複屈折位相差及び主軸方位
が計算される。このパソコン２３中に含まれるＣＰＵを
始めとする演算処理機能により被検レンズ１の複屈折を
算出する演算手段としての機能が実行される。ちなみ
に、ＣＣＤカメラ１２により撮像された画像はパソコン
２３のモニタ或いは専用のモニタに表示される。

【００５２】このような構成において、本実施の形態の
場合の複屈折測定装置の設定状態について説明する。ま
ず、偏光板７の方位は紙面に対して水平な方向に設定さ
れ、λ／４板８の方位は紙面に対して４５度に設定され
ており、被検レンズ１に円偏光を照射し得る設定とされ
る。測定を行う前に、例えばλ／４板１４の方位を紙面
に水平な方向に対して４５度に設定し、被検レンズ１を
セットしていない状態で、偏光板１５の方位を回転させ
ながらこの偏光板１５からの透過光強度が最も小さくな
る（透過光が最も暗くなる）ように偏光板１５の方位角
度を設定する。この方位角度を測定における回転原点と
して記憶させておく。この場合、被検レンズ１の位置
に、通常、複屈折が殆どないガラスレンズを仮にセット
して、偏光板１５、ＣＣＤカメラ１２に入射する光線を
コリメートするようにしてもよい。レンズ９と被検レン
ズ１との距離については、例えば、レンズ９と被検レン
ズ１とが物理的に最も接近する状態を移動原点としてお
き、この移動原点からステージ１１を移動させること
で、レンズ９と被検レンズ１との距離を検知できる。本
実施の形態では、レンズ９の焦点と被検レンズ１の焦点
とをほぼ一致させた状態での測定例を示す。この状態で
は、通常、被検レンズ１の透過光はほぼ平行光となる
が、図８で説明したように被検レンズの周縁からの光線
が重なって観察されたり、被検レンズの透過像が歪んで
観察される場合には、被検レンズ１の透過像を観察しな
がら、レンズ９と被検レンズとの距離を調整することに
より光線の重なりを取り除ける。

【００５３】また、書込光学系に関しては、光線が走査
ミラーで反射される位置を、図１におけるレンズ９の焦
点位置と想定し、書込光学系における走査ミラー面と被
検レンズとの距離に相当する間隔位置に、レンズ９と被
検レンズ１とを設定すれば、被検レンズ１内の光線の透
過経路に関して実使用に、より近い状態での測定が可能
となる。また、書込光学系が何枚かのレンズにより構成
されている場合は、さらに、実使用に近付けるため、書
込光学系を構成する他のレンズを光軸上に配設させるよ
うにしてもよい。

【００５４】実際の測定に際しては、まず、被検レンズ
１をホルダで保持させて所定の位置にセットし、λ／４
板１４の方位が紙面に平行な方向に対して４５度の状態
で、偏光板１５を回転原点位置から（１８０／ｎ）度ず
つ回転させる。ｎは予め設定された測定ポイント数であ
る。そこで、偏光板１５が（１８０／ｎ）度回転する毎
にＣＣＤカメラ１２で読み取ったＣＣＤ画像データをパ
ソコン２３のメモリに取り込んで、偏光板１５の回転角
度データとｎ枚のＣＣＤ画像データとを取得する。次
に、λ／４板１４の方位を紙面に平行な方向に対して０
度にセットし、前述した場合と同様に、偏光板１５を回
転原点位置から（１８０／ｎ）度ずつ回転させながら、
ＣＣＤ画像データをパソコン２３のメモリに取り込んで
偏光板１５の回転角度データとｎ枚のＣＣＤ画像データ
とを取得する。このようにしてパソコン２３で取得した
２ｎ枚のＣＣＤ画像データと偏光板１５の回転角度デー
タとを基に、演算手段によって、以下の手順で演算処理
することで、被検レンズ１の複屈折を求める。

【００５５】いま、図１に示す測定装置における光学系
での偏光状態の変化の様子をミューラマトリックスを用
いて表すものとする。被検レンズ１に入射する円偏光の
ミューラマトリックスをＬ、被検レンズ１のミューテマ
トリックスをT、λ／４板１４のミューラマトリックス
をQ、偏光板１５のミューラマトリックスをAとし、スト
ークスパラメータSを求める。

【００５６】まず、λ／４板１４の方位を紙面に平行な
方向に対して４５度にセットしたときのストークスパラ
メータＳ₄₅は、（１）式で表される。

【００５７】

【数１】

【００５８】（１）式より、ＣＣＤカメラ１２に得られ
る光強度Ｉ₄₅は（２）式のようになる。

【００５９】

【数２】

【００６０】（１）（２）式において、θは偏光板１５
の主軸方位、δは被検レンズ１の複屈折位相差、φは被
検レンズ１の主軸方位である。

【００６１】偏光板１５をステッピングモータ１８によ
り回転させると、これらの式中のθが変化し、ＣＣＤカ
メラ１２で得られる（２）式の光強度Ｉ₄₅が変化する。
図２に偏光板１５の主軸方位の回転に伴う光強度Ｉ₄₅の
変化の様子を示す。但し、縦軸の光強度Ｉ₄₅の値は最大
値を１、最小値を０で正規化してある。

【００６２】ここで、偏光板１５の回転角度読取りの解
像カをＲ（ステッピングモータ１８の１パルスに相当す
る回転角度）とすると、偏光板１５の主軸方位の回転に
伴う光強度変化の位相φ₄₅は、実測のＣＣＤ画像データ
と偏光板１５の回転角データとから（３）式のように求
められる。

【００６３】

【数３】

【００６４】次に、λ／４板１４の方位を紙面に水平な
方向に対して０度にセットしたときのストークスパラメ
ータＳoは、（４）式で表される。

【００６５】

【数４】

【００６６】（４）式より、ＣＣＤカメラ１２に得られ
る光強度Ｉ₀は（５）式のようになる。

【００６７】

【数５】

【００６８】（４）（５）式においても、θは偏光板１
５の主軸方位、δは被検レンズ１の複屈折位相差、φは
被検レンズ１の主軸方位である。

【００６９】偏光坂１５の主軸方位の回転に伴う光強度
変化の位相φ₀は、（３）式の場合と同様にして、
（６）式のように求められる。

【００７０】

【数６】

【００７１】（２）式及び（５）式を変形して、位相φ
_{45 ,}φ₀を求めると、（７）（８）式で表される。

【００７２】

【数７】

【００７３】よって、（３）（６）（７）（８）式か
ら、（９）（１０）式のように位相差δ、主軸方位φを
求めることができる。

【００７４】

【数８】

【００７５】従って、本実施の形態によれば、基本的に
は、回転検光子法に準じて、被検レンズ１を透過した透
過光をその偏光状態を変化させる偏光板１５に入射さ
せ、この偏光板１５を回転させながらＣＣＤカメラ１２
で受光検出させることにより被検レンズ１の複屈折を算
出するが、被検レンズ１に発散光を照射する照射光学系
２のレンズ９と被検レンズ１との間隔を任意に設定可能
としており、被検レンズ透過像を観察しながら被検レン
ズ１とレンズ９との間隔を調整することにより光学的な
歪みの影響の小さい被検レンズ透過像なる光弾性干渉縞
を得ることができ、被検レンズ１の全面に渡って正確に
複屈折測定を行うことができる。同時に、被検レンズ１
の種類の変さらに、も容易に対応でき、汎用性の高い複
屈折測定装置又は方法となる。

【００７６】本発明の第二の実施の形態を図３及び図４
に基づいて説明する。前記第一の実施の形態で示した部
分と同一部分は同一符号を用いて示し、説明も省略す
る。本実施の形態では、λ／４板１４、偏光板１５、レ
ンズ１６、ＣＣＤカメラ１２及び回転手段２１がベース
３１に搭載され、ガイド３２により測定光学系の光軸に
対してほぼ直交する方向（図面上、矢印で示す上下方
向）に移動自在とされている。このベース３１はステッ
ピングモータ３３により変位駆動される。ここに、これ
らのベース３１、ガイド３２、ステッピングモータ３３
等により、偏光板１５とレンズ１６とＣＣＤカメラ１２
とを一体として光軸に直交する方向に移動調整する受光
側変位手段３４が構成されている。

【００７７】このような構成において、図３における測
定光学系では、レンズ１６により被検レンズ１の近傍と
ＣＣＤカメラ１２の撮像面とが結像関係にあるものとす
る。このため、被検レンズ１の複屈折により被検レンズ
１の近傍に発生した光弾性干渉縞の空間像が、偏光板１
５を介してＣＣＤカメラ１２により撮像されることにな
るが、被検レンズ１を照射した発散光は被検レンズによ
ってほぼコリメートされているため、被検レンズ１近傍
に発生する光弾性干渉縞の空間像は被検レンズ１とほぼ
同じサイズ（面積）になる。

【００７８】一方、測定光学系を構成するλ／４板１
４、偏光板１５はそのサイズ（面積）が最大でも直径５
０ｍｍ程度であり、それを超えるサイズの光弾性干渉縞
の空間像を一度に透過させることはできない。この結
果、被検レンズ１の口径が大きくなると、被検レンズ１
全面にわたる複屈折の測定が不可能となる。この点、光
弾性干渉縞の空間像を一旦縮小させてからλ／４板１
４、偏光板１５を透過させるようにしてもよいが、この
場合、測定光学系が複雑になる上に、光弾性干渉縞の空
間像も小さくなるので、測定における空間的な分解能が
落ち、被検レンズ１の複屈折が大きい場合などは、光弾
性干渉縞の縞間隔がＣＣＤカメラ１２のがサイズよりも
狭くなってしまい、測定自体不可能になることもある。

【００７９】このため、本実施の形態では、λ／４板１
４以降の光学系素子を一体にして、光学系光軸にほぼ直
交する方向に移動させることで、被検レンズ１とほぼ同
じサイズを持つ光弾性干渉縞の空間像を部分的に幾つか
に分割してＣＣＤカメラ１２で観察することで、測定を
行うものである。例えば、図４に示すように、まず、被
検レンズ１の被測定領域Ｅ１が観察できるようにステッ
ピングモータ３３によりベース３１を移動させ、この状
態で前記実施の形態で前述したように位相差及び主軸方
位を測定する。続いて、被検レンズ１の被測定領域Ｅ２
が観察できるようにステッピングモータ３３によりベー
ス３１を移動させ、この状態で同様に位相差及び主軸方
位を測定し、さらに、被検レンズ１の被測定領域Ｅ３が
観察できるようにステッピングモータ３３によりベース
３１を移動させ、この状態で同様に位相差及び主軸方位
を測定すればよい。

【００８０】なお、本実施の形態において、被検レンズ
１の被測定領域を決定する際は、例えば、ベース３１を
移動させながら、ＣＣＤカメラ１２で撮像しモニタした
光弾性干渉縞を観察することで、適当な領域を選択する
ようにしてもよい。或いは、ステッピングモ−タ３３に
回転原点位置センサを取り付け、このステッピングモー
タ３３に供給するパルス数によりベース３１の移動距離
を検知できる構成とし、予め被測定領域を決定してお
き、その領域を観察できる位置までベース３１を自動的
に移動させるようにしてもよい。後者の場合、実際には
パソコン２３中でのパルス数の計数動作に基づきベース
３１（従って、偏光板１５等）の移動距離が検知される
（距離検知手段）。

【００８１】このようにして、本実施の形態によれば、
分解能を低下させることなく、被検レンズ１全体の複屈
折測定が可能となる。

【００８２】本発明の第三の実施の形態を図５に基づい
て説明する。本実施の形態では、偏光板１５、レンズ１
６等を搭載したベース３１が角度可変手段となる回転ス
テージ３５に搭載されて設けられている．これにより、
偏光板１５等は被検レンズ１からの透過光の進行方向に
対する角度を可変可能とされている。また、特に図示し
ないが、この回転ステージ３５による偏光板１５等の向
き（角度）を検知する角度検知手段が設けられている。

【００８３】前述のように、レンズの焦点と被検レンズ
１の焦点とをほぼ一致させた場合、被検レンズ１の透過
光は被検レンズ１の全面に渡って光学系光軸に対してほ
ぼ平行となるため、λ／４板１４や偏光板１５の向きを
回転させる必要はない。しかし、被検レンズ１が非球面
である場合や、図１９で例示したような光書き込み系に
おける実使用状態により近付けるために、レンズ９と被
検レンズ１との間隔を上記設定（両焦点位置がほぼ一致
する設定）からずらした場合においては、被検レンズ１
を透過した光が光学系光軸に対して平行にならず、光学
系光軸に対する光線の進行角度が被検レンズ１の被測定
領域によって異なることになる。また、λ／４板１４や
偏光板１５には、光線の入射角度依存性があり、素子面
に対して光線が垂直に入射しないと所定の機能を果たさ
ず、測定誤差の一因となる。そこで、本実施の形態で
は、このような状況下では、λ／４坂１４、偏光板１
５、レンズ１６及びＣＣＤカメラ１２を回転ステージ３
５によって一体に回転させることで、被検レンズ１を透
過する光にこれらの光学素子を正対させるようにしたも
のである。

【００８４】ちなみに、厳密には、一度に観察可能な部
分的な被測定領域内においても、場所によっては光線の
進行角度が多少異なるが、このような部分的な被測定領
域における平均的な光線の進行角度に対して偏光板１５
の素子面が垂直（正対）するように回転ステージ３５を
回転させることで、より誤差の少ない測定が可能とな
る。また、光学系光軸に対する光線の進行角度について
は、例えば、光線追跡シミュレーションによって、予
め、被検レンズ透過後の被検レンズ１のレンズ高さ毎で
の角度が求められるので、被検レンズ１の形状、或い
は、測定光学系の設定を基に、部分的な被測定領域にお
ける平均的な光線の進行角度を求めておけばよい。さら
に、トロイダル面のような、主・副方向で各々曲率が異
なる被検レンズの場合であれば、ベース３１に回転ステ
ージ３５のような回転機溝の他に、あおり機構を設けて
おき、３次元的に上記と同様な操作を行わせるようにす
ればよい。

【００８５】従って、本実施の形態によれば、被検レン
ズ1が光書込用に用いられる走査レンズのような場合で
あっても、基本的に、被検レンズ１とレンズ９との間隔
を任意に設定できる構成によって実使用に近い状態に測
定系を設定し得る上に、被検レンズ１の透過光の進行方
向に対して偏光板１５等を一体として角度調整すること
で垂直に近い状態で入射させることができ、より正確な
測定が可能となる。

【００８６】本発明の第四の実施の形態を図６及び図７
に基づいて説明する。本実施の形態は、前述したような
各実施の形態において用いられる被検レンズ１が、口径
の大きいものや、図６に示すようにその周縁部分に平坦
部１ａを有するようなものを想定している。

【００８７】このような想定の下、本実施の形態では、
被検レンズ１を保持するホルダ４１において、この被検
レンズ１の周縁部分を透過する光を遮光する遮光部材４
２が設けられている。この遮光部材４２はホルダ４１上
のガイド４３に沿って移動自在で遮光部材移動手段とな
るステージ４４に搭載されており、被検レンズ１に対す
る遮光部材４２の位置を光軸に直交する方向に可変調整
自在とされている。

【００８８】このような構成において、口径の大きな被
検レンズや周縁部分に平坦部を有するような被検レンズ
の場合、被検レンズ１の周縁部分からの透過光線が重な
ったり、迷光となって測定系側に向かうことで、測定の
邪魔になることがある。この点、本実施の形態では、こ
のような被検レンズ１の周縁部分に対して遮光部材４２
を設けて周縁部分を透過する光を遮光するようにしてい
るので、測定の邪魔になるような光の影響を受けること
がない。被検レンズ１の平坦部１ａ等の迷光を発生させ
るような部分は、一般に、レンズとして無効領域である
場合が多く、測定の必要がないことが多いので、このよ
うな部分に遮光部材４２を設けることで本来の測定に支
障を来すこともない。

【００８９】測定の邪魔になるような光を遮光しようと
する場合、光弾性干渉縞の空間像をモニタしながら、遮
光部材４２を搭載したステージ４４を光学系光軸とほぼ
垂直な方向（図７中に矢印で示す方向）に移動させて、
迷光の影響が消えるようなステージ４４の位置を探せば
よい。この場合のモニタ像はＣＣＤカメラ１２で観察し
てもよく、或いは、より簡易的なスクリーンに投影させ
るようにしてもよい。

【００９０】従って、本実施の形態によれば、被検レン
ズ１の周縁部分を透過した光が迷光としてＣＣＤカメラ
１２に入射すると、測定の邪魔となり得るが、周縁部分
に対して遮光部材４２が設けられているので、迷光の影
響がなく、測定不能領域をなくすことができ、これによ
り、被検レンズ１の全面に渡って測定可能となる。特
に、遮光部材４２をステージ４４により適宜移動させる
ことにより、被検レンズ１に即した形で完全に迷光の影
響を除去することができる。

【００９１】本発明の第五の実施の形態を再度図３に基
づき説明する。本実施の形態において、既述の第二の実
施の形態で示した部分と同一部分は同一符号を用いて示
し、説明も省略する。第二の実施の形態と本実施の形態
との相違点は、本実施の形態においては、λ／４板１４
以降の光学系素子は、図３上、受光ユニット２６として
一体的に構成されている点である。そしてこの受光ユニ
ットを、光学系光軸にほぼ直交する方向に移動させるこ
とにより、被検レンズ１とほぼ同じサイズを持つ光弾性
干渉縞の空間像を部分的に幾つかに分割してＣＣＤカメ
ラ１２で観察することで、測定を行うものである。これ
に関しては、既出の図４およびその説明と同様である。

【００９２】また、本実施の形態のレンズ１６は複数枚
のレンズで構成された焦点距離可変の組レンズであり、
構成するレンズの間隔を変えることにより、組レンズと
しての焦点距離を変化させ、その結像倍率を可変するこ
とができる。被検レンズ１の近傍と結像関係が設立する
ようにレンズ１６の位置を予め調整しておけば、結像関
係を保ったまま、結像光学系１３の結像倍率を変化させ
ることが可能である。

【００９３】被検レンズ１の複屈折による光弾性干渉縞
５０は、例えば、図８に示すように被検レンズ中央部分
１ｃでは干渉縞の間隔が広く、周縁部分１ｅでは干渉縞
の間隔が狭くなって、干渉縞の間隔がＣＣＤカメラ１２
の画素サイズに近くなるか、画素サイズよりも狭くなる
ときがある。このような領域では、ＣＣＤカメラ１２の
１画素の中（１画素に相当する領域）で複屈折が大幅に
変化していたとしても、その平均値がその画素における
測定値として出力されてしまうので、その領域における
測定値の信頼性が低下する。この点、本実施の形態の測
定装置においては、干渉縞の間隔が狭くなった領域で
は、レンズ１６の焦点距離が長くなるように設定し、結
像光学系１３の結像倍率を上げて干渉縞を拡大した状態
で測定を実施することで、被検レンズ１の全面に渡っ
て、より正確な測定を行うことができる。

【００９４】第五の実施の形態の場合の複屈折測定装置
の設定状態は、前述の第二の実施の形態と、実際の測定
については、前述の第一の実施の形態と全く同様である
ので、その説明を援用し、ここでは説明を割愛する。

【００９５】このようにして、本実施の形態によれば、
分解能を低下させることなく、被検レンズ１全体の複屈
折測定が可能となる。

【００９６】本発明の第六の実施の形態を図９に基づい
て説明する。前記実施の形態である図３で示した部分と
同一部分は同一符号を用いて示し、説明も省略する。本
実施の形態では、前記実施の形態の図３中におけるベー
ス３１、ガイド３２及びステッピングモータ３３等によ
る受光側変位手段３４が省略され、図３の1つの受光ユ
ニット２６に対し、同一構成の２つの受光ユニット２６
ａ，２６ｂが設けられている点が図３と異なっている点
である。即ち、受光ユニット２６ａはλ／４板１４ａ、
偏光板１５ａ、レンズ１６ａ、ＣＣＤカメラ１２ａ及び
回転手段２１ａにより構成され、受光ユニット２６ｂは
λ／４板１４ｂ、偏光板１５ｂ、レンズ１６ｂ、ＣＣＤ
カメラ１２ｂ及び回転手段２１ｂにより構成されてい
る。ここに、被検レンズ１の後段にはこの被検レンズ１
からの透過光を２つに分岐してこれらの受光ユニット２
６ａ，２６ｂに入射させる分岐手段としてのプリズム５
１が設けられている。プリズム５１による被検レンズ透
過光の分離についてはプリズム面での反射によりＰ偏光
（プリズム５１の反射面に対し平行方向に振動する光）
とＳ偏光（プリズム５１の反射面に対し垂直方向に振動
する光）との間で位相飛びの差が生じないように、被検
レンズ透過光のプリズム反射面への入射角度を、プリズ
ム５１のブリュースタ角より大きく設定してある。な
お、レンズ１６ａ，１６ｂとしては固定焦点レンズが用
いられ、被検レンズ１の近傍とＣＣＤカメラ１２ａ，１
２ｂの撮像面とがほぼ結像関係となるように、その位置
が各々調整されている。また、材質的には、ガラスレン
ズのように複屈折がほぼ除去されたものが用いられてい
る。

【００９７】このような構成において、２つの受光ユニ
ット２６ａ，２６ｂを、被検レンズ１を透過してプリズ
ム５１により分岐される透過光に関して、被検レンズ１
の異なる被測定領域からの透過光が入射するように各々
を配置させておけば、被検レンズ１の異なる被測定領域
に関して同時に測定することが可能となり、測定操作性
が向上する。測定方法としては、２つのＣＣＤカメラ１
２ａ，１２ｂにより撮像された画像を画像入力器２５
ａ，２５ｂを通じてパソコン２３に取り込むことにより
行われ、その処理内容は前記実施の形態の場合と同様で
ある．よって、本実施の形態によれば、受光ユニット２
６ａ，２６ｂを移動させることなく、被検レンズ１の全
面を同時に測定できる。

【００９８】なお、本実施の形態の構成に関して、変形
例として、レンズ１６ａ，１６ｂを第一の実施の形態の
場合と同様に、複数枚のレンズで構成された焦点距離可
変の組レンズとし、構成するレンズの間隔を変えること
により、組レンズとしての焦点距離を変化させ、その結
像倍率を各々独立して可変自在としてもよい。即ち、被
検レンズ１の近傍と結像関係が設立するようにレンズ１
６ａ，１６ｂの位置を予め調整しておけば、結像関係を
保ったまま、各々の受光ユニット２６ａ，２６ｂにおい
て結像光学系１３ａ，１３ｂの結像倍率を変化させるこ
とが可能である。これにより、各々の受光ユニット２６
ａ，２６ｂによる被測定領域において干渉縞の間隔が狭
くなった領域では、レンズ１６ａ或いはレンズ１６ｂの
焦点距離を長くなるように設定し、結像光学系１３ａ，
１３ｂの結像倍率を上げて、干渉縞を拡大した状態でＣ
ＣＤカメラ１２ａ，１２ｂに結像させて測定を行わせる
ことで、何れの受光ユニット２６ａ，２６ｂにおいて
も、より正確な測定を行うことができる。

【００９９】尚、本実施の態様における実際の測定につ
いては、前述の第一の実施の形態と全く同様であるの
で、その説明を援用し、ここでは説明を割愛する。

【０１００】本発明の第七の実施の形態を図１０ないし
図１２に基づいて説明する。本実施の形態は、焦点距離
を可変し得るレンズ１６（上記変形例の焦点距離可変と
したレンズ１６ａ，１６ｂの場合も同様）に関して、そ
の焦点距離（従って、結像光学系１３の結像倍率）を自
動設定させるようにしたものである。

【０１０１】まず、ＣＣＤカメラ１２により撮像される
被検レンズ１の光弾性干渉縞５２の画像は、例えば、図
１０に示すようになる。ＥはＣＣＤカメラ１２により観
察している領域を示す。この場合のA−A′線断面におけ
る画像の画素濃度分布を図示すると、図１１に示すよう
になる。図１１における画素濃度分布の極小値（或い
は、極大値）間の間隔を干渉縞の間隔と見做すことがで
きる。図１１に示す例では、Ｂ点とB′点との間隔に相
当し、この間隔はＣＣＤカメラ１２の１０画素分に相当
している。このような撮像結果が得られることから、画
素濃度分布の極小値（或いは、極大値）間の間隔が、例
えば、「５画素分より大きくないと、干渉縞の間隔が狭
すぎて測定値が信頼できない」というように、極小値
（或いは、極大値）間の間隔についてＣＣＤカメラ１２
の画素数にて閾値（例えば、５画素）を設定しておき、
極小値（或いは、極大値）間の間隔がこの閾値より小さ
くなっている被測定領域では、その間隔が閾値より大き
くなるように、焦点距離可変のレンズ１６のレンズ間距
離を調整してその焦点距離が長くなるようにし、結像光
学系１３の結像倍率を上げるようにすればよい。

【０１０２】図１２にこのような原理に基づき結像倍率
を自動調整設定するための処理のフローチャートを示
す。図中の「尾根線」は、画素濃度の極小値（或いは、
極大値）をとる位置間をつないだ曲線を意味する。
「Ｘ」は、ＣＣＤカメラ１２で観察している領域Ｅにお
いて最小となる尾根線同士の間隔であり、ＣＣＤカメラ
１２で観察している領域Ｅにおいて最小となる干渉縞の
間隔に相当する。「Ｓ」は予め設定されたＣＣＤカメラ
１２の画素数を単位とする縞間隔の閾値である。

【０１０３】まず、ＣＣＤカメラ１２で撮像した画像を
取り込む（ステップＳ１）。そして、このＣＣＤカメラ
１２で観察している領域Eにおける最小縞間隔を求める
処理として、近傍画素での平均化処理（平滑化）を行い
（Ｓ２）、尾根線を検出し（Ｓ３）、その内の不要な尾
根線を除去するとともに細線化することで（Ｓ４）、最
小の尾根線間隔Ｘを検知する（Ｓ５）。検知された最小
の尾根線間隔Ｘを閾値Ｓと比較し（Ｓ６）、閾値Ｓより
も小さい（短い）場合には結像倍率を上げる処理（Ｓ
７）を繰返し、最終的に、最小の尾根線間隔Ｘが閾値Ｓ
以上の状態で、前述したような複屈折の測定を開始させ
る．従って、本実施の形態によれば、測定装置としての
操作性が向上する上に結像倍率の適正化を図ることもで
きる。

【０１０４】なお、焦点距離可変の組レンズによるレン
ズ１６に関して、その構成レンズの間隔調整は、例えば
各構成レンズをステージに搭載し、そのステージをモー
タを駆動源として移動させることにより、被検レンズ１
の近傍とＣＣＤカメラ１２の撮像面との結像関係を保っ
たまま、組レンズとしての焦点距離が変化するように調
整を実施させてもよい。或いは、市販されているズーム
レンズのズーム機構を利用してもよい。

【０１０５】本発明の第八の実施の形態を図１３に基づ
き説明する。本実施の形態において、既述の第二の実施
の形態の説明で図３で示した部分と同一部分は同一符号
を用いて示し、説明も省略する。第二の実施の形態と本
実施の形態との相違点は、本実施の形態で測定対象とす
る被検レンズ１は主走査方向（紙面に対して平行な方
向）と副走査方向（紙面に対して垂直な方向）とで焦点
距離の異なる非軸対称なレンズである点にある。この非
軸対称なレンズは図示しないホルダにより保持される。
このような被検レンズ１に対して、まず、所定の偏光状
態で光を被検レンズ１に照射させる照射光学系２が設け
られている。この照射光学系２は、既述の第二の実施の
形態と異なり、コヒーレント長が短い直線偏光の光ビー
ムを発する半導体レーザ３と、半導体レーザ３からの直
線偏光を円偏光に変換するλ／４板４と、レンズ９と、
ピンホール１０とにより構成されている。この種の測定
装置の光源に関しては、偏光板１５等が波長依存性を有
するため、幾つかの波長光が混入している白色光源より
も、単色のレーザ光源を用いることが望ましい。しか
し、レーザ光源としてH e−Neレーザのようなコヒーレ
ント長の長いものを用いると、被検レンズ１の複屈折に
より発生した光弾性干渉縞の他に、測定光学系内での多
重反射等によるノイズの干渉縞が発生し、光弾性干渉縞
と重なるため測定誤差を生ずることがある。この点、本
実施の形態では、光源にコヒーレント長が短い半導体レ
ーザ３を用いているので、測定光学系内における多重反
射等によるノイズの干渉縞を発生させにくくできる効果
も得られる。

【０１０６】また、このような照射光学系２と被検レン
ズ１との間に位置させて、その光軸上には、補正光学系
５３を構成する補正用レンズ５４が設けられている。こ
の補正用レンズ５４は被検レンズ１とは主走査方向と副
走査方向とで逆特性、即ち、副走査方向（紙面に対して
垂直な方向）にのみ屈折カを持つことで、被検レンズ１
を透過した光を平行光束化させる機能を持つ。この補正
用レンズ５４も光軸方向に移動可能なステージ５５に搭
載されており、このステージ５５を駆動するためのステ
ッピングモータ（図示せず）の回転により光軸方向に進
退移動する。ここに、ステージ５５とステッピングモー
タ等とにより補正系変位手投が構成されており、被検レ
ンズ１に対する補正用レンズ５４の光軸方向の位置（距
離）が調整自在とされている。また、このステッピング
モータには回転原点位置センサが設けられており、補正
用レンズ５４と被検レンズ１との距離を予め所定距離に
設定し、その状態をステージ５５の移動原点としておけ
ば、ステッピングモータに供給するパルス数を計数する
ことで、ステージ５５の移動に伴う補正用レンズ５４と
被検レンズ１との距離の変化を検知できる（実際には、
後述するパソコン中でのパルス数の計数動作に基づきこ
の距離が検知される…距離検知手投）。

【０１０７】本実施の形態により付加された被検レンズ
１の透過光を平行化するための補正光学系５３の補正用
レンズ５４の作用について図１４を参照して説明する。
基本的に、被検レンズ１が軸対称レンズである場合に
は、補正用レンズ５４を設けなくてもレンズ９の焦点と
被検レンズ１の焦点とをほぽ一致させることで、レンズ
９と被検レンズ１とがアフオーカル系を構成するため、
被検レンズ１を透過した光はほぼ平行化されることとな
る。しかしながら、本実施の形態で用いているように被
検レンズ１が主走査方向と副走査方向とで焦点距離が異
なる非軸対称レンズである場合には、レンズ９の焦点と
被検レンズ１の主、副走査方向の焦点とを各々同時に一
致させることができないため、軸対称の球面波を照射し
て被検レンズ透過光を平行化させることは困難となる。
この点、本実施の形態では、副走査方向にのみ屈折力を
持つ補正用レンズ５４をレンズ９と被検レンズ１との間
に配設し、レンズ９による発散光を非軸対称な光に変換
してから被検レンズ１に照射させる。

【０１０８】ここに、図１４中に示すように、被検レン
ズ１の主走査方向の焦点距離をｆ１、副走査方向の焦点
距離をｆ２（ただし、 ｆ１＞ｆ２）、レンズ９の焦点
距離をｆｏ、補正用レンズ５４の副走査方向の焦点距離
をｆｓ（主走査方向の焦点距離は無限大）、肉厚をｔ、
屈折率をｎｓとし、レンズ９と被検レンズ１との間隔
（主点間距離）を△１、補正用レンズ５４と被検レンズ
１との間隔を△２としたとき、（１１）（１２）式を満
たすように、間隔△１，△２を設定すれば、被検レンズ
1を透過した光はほぼ平行化される。

【０１０９】

【数９】

【０１１０】ここに、このような間隔の設定は、例え
ば、レンズ９と被検レンズ１、補正用レンズ５４と被検
レンズ１とが各々物理的に最も接近する状態を各々の移
動原点としておき、移動原点からステージ１１，５５を
移動させることで、レンズ９と被検レンズ１との間隔△
１、補正用レンズ５４と被検レンズ１との間隔△２を検
知できる。もっとも、被検レンズ1の種類が限定される
場合は、補正用レンズ５４を光軸方向に移動させる必要
はないので、ステージ５５を設けずに、（１１）（１
２）式を満たす間隔△１，△２となるように光学系を予
め設定しておけばよい。

【０１１１】本発明の第九の実施の形態を図１５に基づ
いて説明する。第八の実施の形態で示した部分と同一部
分は同一符号を用いて示し、説明も省略する。本実施の
形態で測定対象とする被検レンズ１は、焦点距離が非常
に長いものを想定している。この場合、レンズ９と被検
レンズ１とでアフォーカル系を構成させるためには、両
者の間隔を非常に大きく設定する必要があり、装置が大
型化してしまう不具合がある。しかるに、このような被
検レンズ１をその両面がほぼ平行な平板とみなして平行
光を照射させるようにすれば、測定装置の大型化を回避
できる。本実施の形態では、その一例として図１５に示
すように構成されている。

【０１１２】即ち、図１５において、照射光学系２のレ
ンズ９と被検レンズ１との間に位置させて、その光軸上
には、補正光学系５３を構成する補正用レンズ５４が設
けられている。この補正用レンズ５４は被検レンズ１に
照射する光及び透過した光を平行光束化させる機能を持
つ軸対称の通常の凸レンズである。このような補正用レ
ンズ５４もステージ５５に搭載されて光軸方向に移動調
整自在に設けられている。

【０１１３】このような構成により、レンズ９による発
散光を補正用レンズ５４にて平行光束にしてから被検レ
ンズ１に照射する。このとき、実際には被検レンズ１は
平行平板ではないので、被検レンズ１を透過した光は平
行光束からずれており、発散又は収束光束となるが、被
検レンズ１の焦点距離が十分に長いと、この被検レンズ
１の透過光の平行光束からのずれは微小角度になるた
め、それによる誤差は無視できる。よって、測定対象と
する被検レンズ１が焦点距離の非常に長いものであって
も、装置を大型化させることなく、測定可能となり、汎
用性を高めることができる。

【０１１４】ここに、本実施の形態において、例えば、
被検レンズ１が主走査方向と副走査方向とで焦点距離が
異なり、主走査方向については平行平板とみなせるが、
副走査方向には平行平板とみなせない場合には、補正光
学系５３を補正用レンズ５４と別の補正用レンズ５６と
の組み合わせとして構成すればよい。この補正用レンズ
５６は、補正用レンズ５４とは光学特性の異なるもの
で、ここでは、副走査方向にのみ屈折力を持つ非軸対称
レンズが用いられている。これによれば、被検レンズ１
を透過した光束が平行光束化されるように被検レンズ１
に光を照射させることができる。

【０１１５】よって、一般論として考えれば、光学特性
の異なる複数個の光学素子（通常はレンズ）を組み合わ
せて補正光学系を構成すれば、焦点距離が非常に長い被
検レンズに対応し得る他、非軸対称な被検レンズに対し
てもその透過光をほぼ平行化させることができ、汎用性
が高まる。

【０１１６】また、例えば図１５に示す構成において、
補正用レンズ５４，５６を各々取り外し自在としたり、
違う種類のもの（焦点距離や口径の異なるレンズ）と交
換自在に構成すれば、被検レンズ１の種類の変更への対
応幅が広がり、一層汎用性が高まる。

【０１１７】本発明の第十の実施の形態を図１６に基づ
いて説明する。本実施の形態は、図１３に示したような
第八の実施の形態にも適用し得るが、ここでは、被検レ
ンズ１を用いた図１５のような複屈折測定装置及び測定
方法に適用されている。本実施の形態では、被検レンズ
１がその光軸に直交する方向に移動可能なステージ５７
に搭載されており、このステージ５７を駆動するための
ステッピングモータ（図示せず）の回転により光軸に直
交する方向に移動する。ここに、ステージ５７とステッ
ピングモータ等とによりレンズ変位手段が構成されてお
り、被検レンズ１上の測定対象領域に合せてこの被検レ
ンズ１の光軸に直交する方向の位置調整が自在とされて
いる。

【０１１８】このような構成において、ステージ５７に
より被検レンズ１を光軸に垂直な方向に移動させること
で、補正光学系５３側から被検レンズ１への平行光束の
入射位置を徐々に変化させながら、被検レンズ１全体の
領域を分割して測定することとなる。即ち、図４を用い
て説明した受光ユニット２６側を測定対象領域に合せて
光軸に垂直な方向に移動させることで分割測定する方式
と同様であり、受光ユニット２６側を固定的とし被検レ
ンズ１側を可動的とするように入れ替えたものである。

【０１１９】本発明に係わる複屈折測定装置及び測定方
法は、以上説明した全ての実施の態様により明らかにな
った。

【０１２０】

【発明の効果】本発明は、以上のように構成さしたの
で、請求項１記載の発明の複屈折測定装置及び請求項６
記載の発明の屈折測定方法によれば、基本的には、回転
検光子法に準じて、被検レンズを透過した透過光をその
偏光状態を変化させる偏光素子に入射させ、この偏光素
子を回転させながらアレイ状の受光素子で受光検出させ
ることにより被検レンズの複屈折を算出するが、被検レ
ンズに発散光を照射する照射光学系と被検レンズとの間
隔を任意に設定可能とし、被検レンズ透過像を観察しな
がら被検レンズと照射光学系との間隔を調整することに
より光学的な歪みの影響の小さい被検レンズ透過像であ
る光弾性干渉縞が得られるようにしたので、被検レンズ
全面に渡って正確に複屈折測定を行うことができ、同時
に、被検レンズの種類の変さらに、も容易に対応でき、
汎用性の高い複屈折測定装置又は方法を提供することが
できる。

【０１２１】請求項２及び３記載の発明の複屈折測定装
置及び請求項７記載の発明の複屈折測定方法によれば、
偏光素子と結像光学系と受光素子とを一体として光軸に
ほぼ直交する方向、即ち、被検レンズの長手方向に移動
させて分割しながら測定できるようにしたので、被検レ
ンズ全体の複屈折の測定を分解能が低下することなく安
価に実現することができる複屈折測定装置又は方法を提
供することができる。

【０１２２】請求項４記載の発明の複屈折測定装置及び
請求項８記載の発明の複屈折測定方法によれば、被検レ
ンズが光書込用に用いられる走査レンズのような場合で
あっても、基本的に、被検レンズと照射光学系との間隔
を任意に設定し得る構成によって実使用に近い状態に測
定系を設定し得る上に、被検レンズの透過光の進行方向
に対して偏光素子等を一体として角度調整することで垂
直に近い状態で入射させることができ、より正確な測定
を行うことができる複屈折測定装置又は方法を提供する
ことができる。

【０１２３】請求項５記載の発明の複屈折測定装置及び
請求項９記載の発明の複屈折測定方法によれば、被検レ
ンズの周縁部分を透過した光が迷光として受光素子に入
射すると、測定の邪魔となり得るが、このような周縁部
分に対して遮光部材を設けたので、迷光の影響をなくす
ことができ、測定不能領域をなくし、よって、被検レン
ズ全面に渡って測定可能とすることができ、特に、遮光
部材を遮光部材移動手段により適宜移動させることによ
り、被検レンズに即した形で完全に迷光の影響を除去す
ることができる複屈折測定装置又は方法を提供すること
ができる。

【０１２４】請求項１０記載の発明によれば、所定の偏
光状態で発散光を被検レンズに照射させる照射光学系
と、被検レンズに対する照射光学系の光軸方向の位置を
移動調整する照射側変位手段と、被検レンズからの透過
光の偏光状態を変化させる偏光素子と、この偏光素子を
透過光のほぼ進行方向回りに回転させる回転手段と、こ
の回転手投による偏光素子の回転角度を検知する回転角
検知手役と、偏光素子を透過した光を受光するアレイ状
の受光素子と、偏光素子を透過した光を受光素子のほぼ
受光面上に結像させる結像倍率が可変の結像光学系と、
これらの偏光素子と回転手段と受光素子と結像光学系と
を受光ユニットとして一体に光軸にほぼ直交する方向に
移動調整する受光側変位手段と、回転角検知手段により
検知された回転角度と受光素子により受光検出される受
光出力とに基づき被検レンズの複屈折を算出する演算手
段とを備えることとしたので、請求項１記載の効果が得
られる他、一般に、偏光素子や受光素子にはサイズ（素
子の面積）に制約があり、光書込系に使用するレンズの
ように口径の大きいレンズ全体からの透過光を受光する
には一般的な偏光素子や受光素子を用いたのではサイズ
的に困難であり、サイズの大きな偏光素子や受光素子を
用いるとなるとその製造コストが嵩む。かといって、一
般的な偏光素子や受光素子のサイズに合わせて被検レン
ズ全体からの透過光を光学的に締小させると、光学系が
複雑になる上に、光弾性干渉縞の空間像が小さくなり、
その分、測定の空間的な分解能が低下してしまう。この
点、偏光素子と結像光学系と受光素子とを受光ユニット
として一体に光軸にほぼ直交する方向、即ち、被検レン
ズの長手方向に移動させて分割しながら測定できるの
で、被検レンズ全体の複屈折の測定を分解能が低下する
ことなく安価に実現できる。この際、幾つかの被検レン
ズを測定したり、1つの被検レンズに関して幾つかの被
測定領域に分けて測定したりする場合、被検レンズによ
って或いは被検レンズの場所によって複屈折の発生する
状態が異なることがある。特に、干渉縞の間隔が複屈折
の発生状態によって異なってくるため、干渉縞の間隔が
受光素子の最小単位画素の大きさに近くなるか或いは狭
くなった領域では、測定の信頼性が低下する。この点、
結像光学系の結像倍率が可変であるので、被検レンズに
よって、或いは、被検レンズの場所によって異なる複屈
折の発生状態に合わせて、その結像倍率を最適に設定す
ることにより、複屈折の発生状態に拘らず正確な測定を
行える。つまり、被検レンズ全面に渡って正確に複屈折
測定を行うことができ、同時に、被検レンズの種類の変
さらに、も容易に対応でき、汎用性の高い複屈折測定装
置を供することができる上に、被検レンズによって、或
いは、被検レンズの場所によって異なる複屈折の発生状
態に合わせて、結像光学系の結像倍率を最適に設定する
ことにより、複屈折の発生状態に拘らず正確な測定を行
わせることができる複屈折測定装置又は方法を提供する
ことができる。

【０１２５】請求項１１記載の発明によれば、基本的に
は、請求項1０記載の発明と同様であるが、複数の受光
ユニットを設けており、被検レンズからの透過光を分岐
手段により分岐して各受光ユニットに向けて入射させる
ので、被検レンズが光書込系に使用するレンズのように
口径の大きいレンズのような場合であっても、分解能を
低下させず、かつ、受光ユニット側を移動させることな
く被検レンズ全体を同時に測定することが可能となる。
つまり、複数の受光ユニットを備えているので、受光ユ
ニット側を移動させることなく被検レンズ全体を同時に
測定できる複屈折測定装置又は方法を提供することがで
きる。

【０１２６】請求項１２記載の発明は、請求項１１記載
の複屈折測定装置の各受光ユニットが、被検レンズの異
なる被測定領域からの透過光を各々受光するように分岐
手段に対して配設されているので、被検レンズ全体の同
時測定を効率及び操作性よく行える複屈折測定装置又は
方法を提供することができる。

【０１２７】請求項１３記載の発明によれば、1つの被
検レンズを幾つかの被測定領域に分けて同時に測定する
場合、同一の被検レンズにおいても、例えば、レンズ中
心付近とレンズ周縁部分とでは、レンズ成形における温
度の冷却速度が異なることから複屈折の発生の仕方が異
なることが多い。このため、例えばレンズの中心付近で
は光弾性干渉縞の間隔が広く、周縁部分では光弾性干渉
縞の間隔が狭く発生する場合があり、干渉縞の間隔が受
光素子の画素サイズに近くなり或いは画素サイズよりも
狭くなった領域では測定の信頼性が低下してしまう。こ
の点、各結像光学系の結像倍率は、各受光ユニット毎に
独立して可変自在であるので、被検レンズによって、或
いは、被検レンズの被測定領域における場所によって異
なる複屈折の発生状態に合わせて、各受光ユニット毎に
結像倍率を最適に設定することにより、複屈折の発生の
状態に拘らずより正確な測定を行える複屈折測定装置又
は方法を提供することができる。

【０１２８】請求項１４記載の発明によれば、被検レン
ズからの透過光を受光素子のほぼ受光面上に結像させた
ときに得られる被検レンズの透過像に基づき結像倍率が
自動設定される。適正な結像倍率が実際の被検レンズか
らの透過像における干渉縞の間隔データ等に基づき自動
的に設定されるので、測定装置としての操作性が向上す
る上に結像倍率の適正化を図ることもできる複屈折測定
装置又は方法を提供することができる。

【０１２９】請求項１５記載の発明によれば、基本的に
は、回転検光子法に準じて、被検レンズを透過した透過
光の偏光状態を変化させる偏光素子に入射させ、この偏
光素子を回転させながらアレイ状の受光素子で受光検出
させることにより被検レンズの複屈折を算出するが、被
検レンズに発散光を照射する照射光学系と被検レンズと
の間隔を任意に設定可能とし、被検レンズ透過像を観察
しながら被検レンズと照射光学系との間隔を調整するこ
とにより光学的な歪みの影響の小さい被検レンズ透過像
なる光弾性干渉縞が得られるので、被検レンズ全面に渡
って正確に複屈折測定を行える。このとき、被検レンズ
が主走査方向と副走査方向との焦点距離が異なるような
場合であっても、照射光学系の後段に例えば主走査方向
と副走査方向とで焦点距離が異なるレンズによる補正光
学系を付加し、被検レンズを透過した光束がほぼ平行に
なるようにすることで、偏光素子以降の光学素子の正常
動作を損なうことなく上記の複屈折測定が可能となり、
汎用性が高まる複屈折測定装置又は方法を提供すること
ができる。

【０１３０】請求項１６記載の発明は、請求項１５記載
の複屈折測定装置における補正光学系は、光学特性の異
なる複数の光学素子の組み合わせよりなるので、被検レ
ンズが主走査方向と副走査方向とで焦点距離が異なる場
合に限らず、焦点距離が長い場合であっても、例えば、
非軸対称のレンズと軸対称の通常のレンズとの組み合わ
せのように、光学特性の異なる複数の光学素子により補
正光学系を構成することにより、被検レンズの種類の変
更への対応も自在となり、汎用性が高まる複屈折測定装
置又は方法を提供することができる。

【０１３１】請求項１７記載の発明は、請求項１５又は
１６記載の複屈折測定装置において、前記被検レンズを
その光軸に直交する方向に移動調整するレンズ変位手段
を備えるので、被検レンズの焦点距離が長い場合であっ
ても、被検レンズをその光軸に直交する方向に移動させ
ることにより、被検レンズ全体の領域の分割測定が可能
となる。これにより、被検レンズ全体の複屈折の測定を
分解能が低下することなく安価に実現できる複屈折測定
装置又は方法を提供することができる。

【０１３２】請求項１８記載の発明の複屈折測定方法
は、所定位置で光軸に直交する方向に移動調整自在に配
設された被検レンズに対する照射光学系の光軸方向の距
離を任意に調整した後、被検レンズ上の測定対象領域に
合せてこの被検レンズの光軸に直交する方向の位置を調
整しながら、被検レンズの測定対象領域に対して照射光
学系による所定の偏光状態の光を補正光学系を通して被
検レンズに照射してほぼ平行光とされた透過光を出射さ
せ、被検レンズからの透過光の偏光状態を変化させる偏
光素子を透過光のほぼ進行方向回りに回転させながらそ
の回転角度を検知し、この偏光素子を透過した光を結像
光学系によりアレイ状の受光素子のほぼ受光面上に結像
させ、検知された偏光素子の回転角度と受光素子により
受光検出された受光出力とに基づき被検レンズの測定対
象領域の複屈折を順次算出するようにしたので、基本的
には、回転検光子法に準じて、被検レンズを透過した透
過光の偏光状態を変化させる偏光素子に入射させ、この
偏光素子を回転させながらアレイ状の受光素子で受光検
出させることにより被検レンズの複屈折を算出するが、
被検レンズに発散光を照射する照射光学系と被検レンズ
との間隔を任意に設定可能とし、被検レンズ透過像を観
察しながら被検レンズと照射光学系との間隔を調整する
ことにより光学的な歪みの影響の小さい被検レンズ透過
像なる光弾性干渉縞が得られるので、被検レンズ全面に
渡って正確に複屈折測定を行える。このとき、被検レン
ズが主走査方向と副走査方向との焦点距離が異なるよう
な場合であっても、照射光学系の後段に例えば主走査方
向と副走査方向とで焦点距離が異なるレンズによる補正
光学系を付加し、被検レンズを透過した光束がほぼ平行
になるようにすることで、偏光素子以降の光学素子の正
常動作を損なうことなく上記の複屈折測定が可能とな
り、汎用性が高まる。加えて、被検レンズの焦点距離が
長い場合であっても、被検レンズをその光軸に直交する
方向に移動させることにより、被検レンズ全体の領域の
分割測定が可能となる。これにより、被検レンズ全体の
複屈折の測定を分解能が低下することなく安価に実現で
きる複屈折測定装置又は方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態を示す構成図であ
る。

【図２】偏光板の回転角度−光強度特性を示す特性図で
ある。

【図３】本発明の第二及び第五の実施の形態を示す構成
図である。

【図４】被測定領域の分割の様子を示す正面図である。

【図５】本発明の第三の実施の形態を示す構成図であ
る。

【図６】本発明の第四の実施の形態を示す被検レンズ形
状の一例の側面図である。

【図７】遮光構造を示す構造図である。

【図８】本発明の被検レンズの複屈折による光弾性干渉
縞の一例を示す正面図である。

【図９】本発明の第六の実施の形態を示す構成図であ
る。

【図１０】本発明の第七の実施の形態の光弾性干渉縞に
対するＣＣＤカメラの撮像の様子を示す正面図である。

【図１１】そのＡ−Ａ′線断面における画素濃度分布を
示す特性図である。

【図１２】結像倍率の自動設定処理を示すフローチャー
トである。

【図１３】本発明の第八の実施の形態を示す構成図であ
る。

【図１４】補正光学系による作用を説明するための図で
あり、（ａ）は主走査方向に見た平面図、（ｂ）は副走
査方向に見た側面図である。

【図１５】本発明の第九の実施の形態を示す構成図であ
る。

【図１６】本発明の第十の実施の形態を示す構成図であ
る。

【図１７】従来例の測定系の欠点を説明するための光学
系構成を概略的に示す構成図である。

【図１８】対応する光弾性干渉縞の様子を示す説明図で
ある。

【図１９】光書込用光学系の構成例を概略的に示す平面
図である。

【符号の説明】

１ 被検レンズ ２ 照射光学系 ３ 光源 １２ 受光素子 １３ 結像光学系 １５ 偏光素子 ２１ 回転手段 ３４ 受光側変位手段 ３５ 角度可変手段 ４２ 遮光部材 ４４ 遮光部材移動手段 ５１ 分岐手段 ５３ 補正光学系

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の偏光状態で発散光を被検レンズに
   照射させる照射光学系と、前記被検レンズに対する前記
   照射光学系の光軸方向の位置を移動調整する照射側変位
   手段と、 前記被検レンズからの透過光の偏光状態を変化させる偏
   光素子と、 この偏光素子を前記透過光のほぼ進行方向回りに回転さ
   せる回転手段と、 この回転手段による前記偏光素子の回転角度を検知する
   回転角検知手段と、 前記偏光素子を透過した光を受光するアレイ状の受光素
   子と、 前記偏光素子を透過した光を前記受光素子上に結像させ
   る結像光学系と、 前記回転角検知手段により検知された回転角度と前記受
   光素子により受光検出される受光出力とに基づき前記被
   検レンズの複屈折を算出する演算手投と、を備える複屈
   折測定装置。
2. 【請求項２】 偏光素子と結像光学系と受光素子とを一
   体として光軸にほぼ直交する方向に移動調整する受光側
   変位手段を備える請求項１記載の複屈折測定装置。
3. 【請求項３】 受光側変位手段による移動距離を検知す
   る距離検知手段を備える請求項２記載の複屈折測定装
   置。
4. 【請求項４】 偏光素子と結像光学系と受光素子とを一
   体として被検レンズからの透過光の進行方向に対する角
   度を可変する角度可変手段と、その角度を検知する角度
   検知手段とを備える請求項１，２又は３記載の複屈折測
   定装置。
5. 【請求項５】 被検レンズの周縁部分を透過する光を遮
   光する遮光部材と、この遮光部材の位置を移動させる遮
   光部材移動手段とを備える請求項１，２，３又は４記載
   の複屈折測定装置。
6. 【請求項６】 所定位置に配設された被検レンズに対す
   る照射光学系の光軸方向の距離を任意に調整しながら前
   記被検レンズに対して前記照射光学系による所定の偏光
   状態の発散光を照射し、前記被検レンズからの透過光の
   偏光状態を変化させる偏光素子を前記透過光のほぼ進行
   方向回りに回転させながらその回転角度を検知し、この
   偏光素子を透過した光を結像光学系によりアレイ状の受
   光素子のほぼ受光面上に結像させ、検知された前記偏光
   素子の回転角度と前記受光素子により受光検出された受
   光出力とに基づき前記被検レンズの複屈折を算出するよ
   うにした複屈折測定方法。
7. 【請求項７】 偏光素子と結像光学系と受光素子とが一
   体として光軸にほぼ直交する方向に移動調整自在であ
   り、被検レンズ上の測定対象領域に合わせて移動調整す
   るようにした請求項６記載の複屈折測定方法。
8. 【請求項８】 偏光素子と結像光学系と受光素子とが一
   体として被検レンズからの透過光の進行方向に対して角
   度可変自在であり、被検レンズ上の測定対象領域を透過
   する光の角度に合わせて角度調整するようにした請求項
   ６又は７記載の複屈折測定方法。
9. 【請求項９】 被検レンズの周縁部分を透過する光を遮
   光する遮光部材を備え、周縁部分を透過して発生する迷
   光がなくなるように前記遮光部材の位置を任意に調整設
   定するようにした請求項６，７又は８記載の複屈折測定
   方法。
10. 【請求項１０】 所定の偏光状態で発散光を被検レンズ
    に照射させる照射光学系と、 前記被検レンズに対する前記照射光学系の光軸方向の位
    置を移動調整する照射側変位手段と、 前記被検レンズからの透過光の偏光状態を変化させる偏
    光素子と、 この偏光素子を前記透過光のほぼ進行方向回りに回転さ
    せる回転手段と、 この回転手投による前記偏光素子の回転角度を検知する
    回転角検知手役と、 前記偏光素子を透過した光を受光するアレイ状の受光素
    子と、 前記偏光素子を透過した光を前記受光素子のほぼ受光面
    上に結像させる結像倍率が可変の結像光学系と、 これらの偏光素子と回転手段と受光素子と結像光学系と
    を受光ユニットとして一体に光軸にほぼ直交する方向に
    移動調整する受光側変位手段と、 前記回転角検知手段により検知された回転角度と前記受
    光素子により受光検出される受光出力とに基づき前記被
    検レンズの複屈折を算出する演算手段と、を備える複屈
    折測定装置。
11. 【請求項１１】 所定の偏光状態で発散光を被検レンズ
    に照射させる照射光学系と、前記被検レンズに対する前
    記照射光学系の光軸方向の位置を移動調整する照射側変
    位手段と、 前記被検レンズからの透過光の偏光状態を変化させる偏
    光素子と、 この偏光素子を前記透過光のほぼ進行方向回りに回転さ
    せる回転手投と、 この回転手段による前記偏光素子の回転角度を検知する
    回転角検知手投と、 前記偏光素子を透過した光を受光するアレイ状の受光素
    子と、 前記偏光素子を透過した光を前記受光素子のほぼ受光面
    上に結像させる結像光学系とを1つのユニットとする複
    数個の受光ユニットと、 前記被検レンズからの透過光を分岐して前記各受光ユニ
    ットに向けて入射させる分岐手段と、 各受光ユニットにおける前記回転角検知手投により検知
    された回転角度と前記受光素子により受光検出される受
    光出力とに基づき前記被検レンズの複屈折を算出する演
    算手段と、を備える複屈折測定装置。
12. 【請求項１２】 各受光ユニットは、被検レンズの異な
    る被測定領域からの透過光を各々受光するように分岐手
    段に対して配設されている請求項１１記載の複屈折測定
    装置。
13. 【請求項１３】 各結像光学系は、各受光ユニット毎に
    独立して結像倍率が可変自在である請求項１１又は１２
    記載の複屈折測定装置。
14. 【請求項１４】 結像光学系は、被検レンズからの透過
    光を受光素子のほぼ受光面上に結像させたときに得られ
    る前記被検レンズの透過像に基づき結像倍率が自動設定
    される請求項１０又は１３記載の複屈折測定装置。
15. 【請求項１５】 所定の偏光状態で光を被検レンズに照
    射させる照射光学系と、 前記被検レンズに対する前記照射光学系の光軸方向の位
    置を移動調整する照射側変位手投と、 前記被検レンズの照射側に配設されてこの被検レンズを
    透過した光束をほぼ平行光とさせる補正光学系と、 前記被検レンズからの透過光の偏光状態を変化させる偏
    光素子と、 この偏光素子を前記透過光のほぼ進行方向回りに回転さ
    せる回転手段と、 この回転手段による前記偏光素子の回転角度を検知する
    回転角検知手投と、 前記偏光素子を透過した光を受光するアレイ状の受光素
    子と、 前記偏光素子を透過した光を前記受光素子のほぼ受光面
    上に結像させる結像光学系と、 前記回転角検知手段により検知された回転角度と前記受
    光素子により受光検出される受光出力とに基づき前記被
    検レンズの複屈折を算出する演算手段と、を備える複屈
    折測定装置。
16. 【請求項１６】 前記補正光学系は、光学特性の異なる
    複数の光学素子の組み合わせよりなる請求項１５記載の
    複屈折測定装置。
17. 【請求項１７】 前記被検レンズをその光軸に直交する
    方向に移動調整するレンズ変位手段を備える請求項１５
    又は１６記載の複屈折測定装置。
18. 【請求項１８】 所定位置で光軸に直交する方向に移動
    調整自在に配設された被検レンズに対する照射光学系の
    光軸方向の距離を任意に調整した後、前記被検レンズ上
    の測定対象領域に合せてこの被検レンズの光軸に直交す
    る方向の位置を調整しながら、前記被検レンズの測定対
    象領域に対して前記照射光学系による所定の偏光状態の
    光を補正光学系を通して前記被検レンズに照射してほぼ
    平行光とされた透過光を出射させ、前記被検レンズから
    の透過光の偏光状態を変化させる偏光素子を前記透過光
    のほぼ進行方向回りに回転させながらその回転角度を検
    知し、この偏光素子を透過した光を結像光学系によりア
    レイ状の受光素子のほぼ受光面上に結像させ、検知され
    た前記偏光素子の回転角度と前記受光素子により受光検
    出された受光出力とに基づき前記被検レンズの測定対象
    領域の複屈折を順次算出するようにした複屈折測定方
    法。