(57)【要約】【課題】走査光学系に用いられる長尺レンズはプラスチックで作られるが、成型品は屈折率が均一でなく特定の屈折率分布を生ずる。そのため、設計値に対して光学的誤差が生ずるので、その誤差を測定して設計値へフィードバックする必要がある。ところが、レンズが長すぎるため、測定装置の測定用光束径では一度に全部を測定することができない。【解決手段】レーザ１から出た可干渉光はビームスプリッタ７で被検波と参照波に分割される。被検波は被検体収容装置８を透過しビームスプリッタ１１で参照波と合成され、拡散板１７上に干渉縞を生成する。ズームレンズ１８とレンズ２０により１次元ＣＣＤ２２によって干渉縞が読み取られる。被検体Ｏは図示しない取り付け装置によりレンズ長手方向に直進されながら測定が繰り返される。取り付け装置の直進誤差は予め校正されており、得られた複数のデータは連続的データとして扱えるようになる。【選択図】  図１
2005201724.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可干渉光を出射する光源を用い、該光源からの光束を被検波と参照波とに分割し、測定対象である被検体を該被検体とほぼ同一の屈折率を有するマッチング液内に浸し、前記被検体を収容する収容器を透過した被検波と前記参照波とを重畳させ、前記光束を干渉縞像として検出する屈折率分布の測定方法において、前記被検体と前記被検波を相対的に移動させ、各移動位置にて前記被検体の断面を透過する透過波面を計測し、前記各断面の相対座標が揃うように各透過波面データのつなぎ合わせ処理を行い、光束の有効径より大きな領域を測定することを特徴とする屈折率分布の測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の屈折率分布の測定方法において、断面測定の際、基準となるマッチング液の領域を含んで測定することを特徴とする屈折率分布の測定方法。
【請求項３】
請求項２に記載の屈折率分布の測定方法において、位相分布解析結果より被検体の境界部を検出することを特徴とする屈折率分布の測定方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１つに記載の屈折率分布の測定方法において、測定した屈折率分布Δn（ｘ，ｙ）より、最小自乗法による多項式近似によって屈折率分布の多項式近似係数を求めることを特徴とする屈折率分布の測定方法。
【請求項５】
可干渉光を出射する光源と、該光源からの光束を被検波と参照波とに分割する手段と、測定対象である被検体を該被検体とほぼ同一の屈折率のマッチング液内に保持する被検体収容器と、該被検体収容器を透過した被検波と前記参照波とを重畳させ干渉させる重畳手段と、該重畳手段から出射された光束を干渉縞像として結像させる結像光学系と、該結像光学系により結像する光像を検出する干渉縞像検出器と、前記被検体と前記被検波を相対的に移動させ、各移動位置にて前記被検体の断面を透過する透過波面を計測し、各透過波面データをつなぎ合わせ処理することにより、光束の有効径より大きな範囲を測定する手段と、前記各断面の相対座標が揃うようにする手段とを有することを特徴とする屈折率分布の測定装置。
【請求項６】
請求項５に記載の屈折率分布の測定装置において、前記各断面の相対座標が揃うようにする手段として、被検体保持部に移動方向に細長い開口を有した部材を用いることを特徴とする屈折率分布の測定装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の屈折率分布の測定装置において、前記被検体と前記被検波を相対的に移動させたときに発生する位置ずれ誤差をソフト的に補正する機能を有することを特徴とする屈折率分布の測定装置。
【請求項８】
請求項１ないし４のいずれか１つに記載の屈折率分布の測定方法、もしくは、請求項５ないし７のいずれか１つに記載の屈折率分布の測定装置、を用いて測定したデータを基に製造されたことを特徴とする走査レンズ。
【請求項９】
請求項８に記載の走査レンズにおいて、該走査レンズの材質は、屈折率分布のＰＶ値が５×１０−４以下であることを特徴とする走査レンズ。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の走査レンズを用いたことを特徴とする光走査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子の屈折率分布の測定方法及び測定装置に関する。特に書込光学系に用いられる走査レンズのように長尺（一方に長い）プラスチックレンズに対して、特に有効な測定技術に関する。また、気体や液体などの屈折率分布測定装置、複屈折材料の測定装置としても応用可能な技術である。
【背景技術】
【０００２】
屈折率分布の測定装置において、光束の有効径より大きな範囲を測定する場合には、被検体と光束との位置関係を相対的に移動させて測定し、その後データをつなぎ合わせる必要がある。この場合、各断面の相対座標が揃うようにつなぎ合わせないと誤差が発生する。
誤差要因としては、移動手段の真直度誤差や、あるいは、被検体自身の曲がりなどもある。
【０００３】
図１８、１９は屈折率分布を測定した一例を示す図である。両図において、（ａ）はｙ座標毎のｘ方向断面の位相分布図、（ｂ）はｙ方向断面の屈折率分布近似曲線図、（ｃ）は屈折率分布の３次元鳥瞰図、（ｄ）は屈折率分布の等高線図である。
図１８に示す屈折率分布図の場合、各断面が正しくつながれており、正しく計測されている。一方図１９は、図１８と同じ被検体であるが、被検体をｙ方向に移動した際、正しく垂直方向に移動できず、約３０秒傾いてしまった状態で測定し、そのまま解析した例である。図１８とは大きく異なり、正しく測定されていないことがわかる。
このため、各断面の座標を正確に入手する必要がある。したがって、ｙ方向へ移動させたときに被検体のｘ座標の移動量あるいは、基準を認識しておく必要がある。
また、位相つなぎ処理においては、隣り合うデータが連続である場合にのみ、位相をつなぐことが可能であることが知られている（例えば、特許文献１  参照。）。しかしながら、ｙの間隔が長いと不連続の場合もあるので、その場合には、従来技術を用いることができない。
【０００４】
ところで、プラスチックレンズに生じる屈折率分布は、光学特性に大きく影響を与える。特に走査光学系では、主走査方向に細長い形状のため、副走査方向に屈折率分布を生じることが多く、この結果結像位置ずれを生じ、ビームウエスト位置ずれを生じる原因となる。
また、理論的にレンズの屈折率分布を予測することは、きわめて困難である。しかしながら、成形条件が一定で有れば、製造されたレンズ毎の屈折率分布のばらつきは非常に小さいことがわかっている（例えば、特願２００２−１４７９３４  参照。）。
そこで、一旦成型した光学部品の屈折率分布を測定することができ、それを光学設計にフィードバックすることができれば、形状補正を行うことにより、良好な光学性能を得る光学系を提供することができる。
【０００５】
【特許文献１】特第１４８００１号公報（第２頁、第３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、実用的材料としてのプラスチックを用いたレンズにおいて、必然的に発生する屈折率分布を予め知ることによって、その屈折率分布によって生ずる光学的誤差を補正すべき設計データを得るにあたって、長手方向が測定用の光束より長尺のレンズでも測定が可能になる方法および装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明では可干渉光を出射する光源を用い、該光源からの光束を被検波と参照波とに分割し、測定対象である被検体を該被検体とほぼ同一の屈折率を有するマッチング液内に浸し、前記被検体を収容する収容器を透過した被検波と前記参照波とを重畳させ、前記光束を干渉縞像として検出する屈折率分布の測定方法において、前記被検体と前記被検波を相対的に移動させ、各移動位置にて前記被検体の断面を透過する透過波面を計測し、前記各断面の相対座標が揃うように各透過波面データのつなぎ合わせ処理を行い、光束の有効径より大きな領域を測定することを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の屈折率分布の測定方法において、断面測定の際、基準となるマッチング液の領域を含んで測定することを特徴とする。
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の屈折率分布の測定方法において、位相分布解析結果より被検体の境界部を検出することを特徴とする。
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の屈折率分布の測定方法において、測定した屈折率分布Δn（ｘ，ｙ）より、最小自乗法による多項式近似によって屈折率分布の多項式近似係数を求めることを特徴とする。
【０００９】
請求項５に記載の発明では、可干渉光を出射する光源と、該光源からの光束を被検波と参照波とに分割する手段と、測定対象である被検体を該被検体とほぼ同一の屈折率のマッチング液内に保持する被検体収容器と、該被検体収容器を透過した被検波と前記参照波とを重畳させ干渉させる重畳手段と、該重畳手段から出射された光束を干渉縞像として結像させる結像光学系と、該結像光学系により結像する光像を検出する干渉縞像検出器と、前記被検体と前記被検波を相対的に移動させ、各移動位置にて前記被検体の断面を透過する透過波面を計測し、各透過波面データをつなぎ合わせ処理することにより、光束の有効径より大きな範囲を測定する手段と、前記各断面の相対座標が揃うようにする手段とを有する屈折率分布の測定装置を特徴とする。
請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の屈折率分布の測定装置において、前記各断面の相対座標が揃うようにする手段として、被検体保持部に移動方向に細長い開口を有した部材を用いることを特徴とする。
【００１０】
請求項７に記載の発明では、請求項５または６に記載の屈折率分布の測定装置において、前記被検体と前記被検波を相対的に移動させたときに発生する位置ずれ誤差をソフト的に補正する機能を有することを特徴とする。
請求項８に記載の発明では、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の屈折率分布の測定方法、もしくは、請求項５ないし７のいずれか１つに記載の屈折率分布の測定装置、を用いて測定したデータを元に製造された走査レンズを特徴とする。
請求項９に記載の発明では、請求項８に記載の走査レンズにおいて、該走査レンズの材質は、屈折率分布のＰＶ値が５×１０−４以下であるを特徴とする。
請求項１０に記載の発明では、請求項８または９に記載の走査レンズを用いた光走査装置を特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、被検体と測定光学系を相対的に移動させ、各移動位置にて透過波面を計測し、各断面の相対座標が揃うように各透過波面データをつなぎ合わせ処理を行うことにより、光束の有効径より大きな範囲を精度良く測定することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は本発明を適用するマッハツェンダ干渉計を示す図である。
同図において符号１は光源としてのレーザ、２はＮＤフィルタ、３は第１の偏向器、４は偏光方向回転装置、５はビームエキスパンダ、６は空間フィルタ、７は第１の光束分割素子としてのビームスプリッタ、８は被検体収容装置、９は第２の偏向器、１０は第１の光束合成素子としてのビームスプリッタ、１１は第２の光束合成素子としてのビームスプリッタ、１５は第３の偏向器、１６は結像レンズ、１７は拡散板、１８はズームレンズ、１９は第２の光束分割素子としてのビームスプリッタ、２０、２１は結像レンズ、２２は１次元センサ、２３は２次元センサ、２６はハロゲンランプ、２７はスケール、２８は第４の偏向器、２９はマッチング液、Ｅは被検体の制御装置、Ｏは被検体をそれぞれ示す。
【００１３】
本実施形態はマハツェンダ干渉計を基本にしている。例えば、波長６３３ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザー１からの光束は、ＮＤフィルター２、偏光方向が回転可能な偏光方向回転装置を通過して光量と偏光方向を適正に調整し、ビームエキスパンダ５で必要な大きさに拡大される。空間フィルタ６はフレア光、ゴースト光といった不要な光をカットする。次に、ビームスプリッタ７によって、直角に曲げられた参照波と、直進して位相物体である被検体Ｏを収容した被検体収容装置８を通過する被検波とに分割される。これらは、ビームスプリッタ１１で重畳され干渉を起こす。これを被検体Ｏと拡散板１７とを幾何光学的に共役関係になるように配置した結像レンズ１６で干渉縞像を一旦拡散板１７等に投影してインコヒーレント光とし、拡散板１７以降にあるレンズ系やセンサ前面の保護ガラスでの多重反射による干渉縞ノイズを低減している。拡散板１７に生じた干渉縞は、例えば、ＣＣＤのような、ｘ方向に配列されたデータ取り込み用の１次元センサ２２と２次元センサ２３で検出される。拡散板１７の位置とセンサ面とは、ズームレンズ１８とレンズ２０または２１によって共役関係となっている。２次元センサは測定用途の他に、アライメント用のモニターとしても使用する。センサ上の干渉縞像の大きさは、ズームレンズによって可変となる。実際の大きさを確認するためのスケール２７をスクリーン上に投影するためにハロゲンランプ２６を用いている。
【００１４】
被検体の実長を計測する手段の一例を示す。大きさが既知のスケール(scale)２７をビームスプリッタ１０の別光路に設置し、背後からハロゲンランプ２６を照射することで、キャリブレーションを可能としている。
被検体収容装置８内には、屈折率が被検体Ｏとほぼ等しいマッチング液２９が充填されており、被検体表面での屈折の影響を排除している。従って、被検体Ｏがいかなる外形形状であっても被検波は直進する。入射・射出窓には面精度の高いオプティカルフラットＯＦを配置した。また、光束の有効径よりも大きな被検体を測定可能とするために、光軸に対して直交するｙ軸方向の上下への昇降可能な機構をつける。またｙ軸周りに回動可能となっており、任意の入射方向に対して透過波面の計測を可能としている。
干渉縞から透過波面を計測するために、ビームスプリッタ１１は図示しないピエゾ素子（ＰＺＴ）で矢印Ａで示す方向に駆動され、参照波の光路長を波長オーダで可変としている。ピエゾ駆動素子の上にビームスプリッタ１１を設置する構成がとれるため、光学面が非常に安定して、駆動できる。ピエゾ素子の駆動方向は、同図では、被検光と平行な方向にしてあるが、参照光の入射方向でも構わない。駆動はビームスプリッタ１１に対してでなく、ビームスプリッタ７に対してでも構わない。
干渉縞解析方法としては、光路差をπ／２間隔でステップ状に駆動し、５回前後干渉縞を取り込んで解析する位相シフト法を用いる。これに限らず、フーリエ変換法などの他の公知の縞解析方法を使用しても良い。
【００１５】
被検体収容装置８のセル内に充填したマッチング液２９は、屈折率の基準となるので、均質でなければならない。わずかでも温度分布が有ると屈折率が変化するため、不均質となってしまい、測定精度が低下する。このため、マッチング液２９の屈折率を制御するためには、温度分布を高精度に制御する必要がある。温度制御手段としてマッチング液２９を充填したセルを水で覆い、図示しないサーキュレータで水を循環させ、水温を一定に制御する。
【００１６】
図２は温度制御装置の構造を示す図である。
同図において符号８１はセル、８２は水槽部、８３は循環水の注入部、８４は循環水の排出部、８５は断熱材、８２１〜８２４は水槽をそれぞれ示す。
本体はセル８１と循環水水槽部８２のアルミ一体鋳造により製造された二重の円筒形状をしており、内側の円筒（セル）８１にはマッチング液２９と被検体Ｏが収納され、測定が行われる。水槽部８２は、下部の一方に循環水の注入部８３，および排出部８４を有し、装置内部は、セル８１と平行な方向に４つの部屋８２１〜８２４に区切られ、水槽部８２外側には断熱材８５を充填し、外気との熱の伝達を遮断している。サーキュレータによって温度制御された水が水槽８２１〜８２４の順番で上方向と下方向に流れることによりセルとの間で熱交換を行い、マッチング液２９を所定の温度に制御する。
この構造により、水路の断面積が常に一定になり、流れの抵抗を低減し水流をスムーズに流すことができ、またセル８１外壁の窓を除くすべての隔壁が循環水水流と接触するため、熱の伝達が良く温度制御の効率を高めることができる。
【００１７】
図３は被検体取り付け装置を示す図である。同図（ａ）は被検体を取り付けた状態、同図（ｂ）は校正用部材を取り付けた状態をそれぞれ示す。
同図において符号３０は取り付け装置、３１は基台、３２は被検体昇降用モータ、３３はリニアガイド、３４は移動台、３５は被検体回転用モータ、３６はモータジョイント部、３７はシャフト、３８は被検体ジョイント部、３９は校正用部材をそれぞれ示す。
被検体Ｏの測定領域を相対的に移動するために、被検体昇降用のモーター３２と同回転用モータ３５があり、被検体Ｏは被検体ジョイント部３８、シャフト３７、モータジョイント部３６を通じて、それらに固定されている。
【００１８】
図４は校正用部材の例を示す図である。同図（ａ）はｙ軸方向に延びた単純な矩形状開口を持つ部材の例、同図（ｂ）は中央部にｘ軸方向の矩形開口部を組み合わせた開口を持つ部材の例をそれぞれ示す。
被検体を取り付ける部分、すなわち被検体ジョイント部３８に同図（ａ）に示すような開口を有する校正用部材３９を取り付ける。このとき、部材は高精度に加工されている物を選択する。その状態で、強度信号を観測すると、光束の通過部と遮光部で強度信号が異なるので、開口部のエッジが判定できる。
リニアガイド３３の真直度が正しく出ていないと、開口部のエッジが、リニアガイド３３の位置によって移動する。この問題を解消するための校正方法を説明する。
【００１９】
図５は校正用部材を用いてｙの異なる値における開口位置を表した図である。
例えば高さｙ１でのエッジ部左端がｘ１、ｙ２でのエッジ部左端がｘ２であったとし、本来ｘ座標としては同じ値になる筈のものであると考えれば、ｘ１とｘ２が等しくない場合、リニアガイドの傾き量は、
ｔａｎθ＝（ｘ２−ｘ１）／（ｙ２−ｙ１）・・・・（１）
であるから、このデータを用いて補正すればよい。補正はＣＰＵ等に組み込んだプログラムでソフト的に行うことができる。
部材としては、図４（ａ）の校正用部材３９のほかに例えば光軸中心位置を割り出すために同図（ｂ）のような十字形状の校正用部材３９’でもよい。
このように事前に開口部を有する校正用部材３９、３９’を用いて、キャリブレーションを行い、各ｙ座標でのｘ座標の相対位置を把握し、その後測定することで、測定精度を真直度０．１ｍｍ以下相当に抑えることが可能となる。
【００２０】
図６は干渉縞の一例とその透過波面計測量を示す図である。同図（ａ）は干渉縞と測定領域の関係を示す図、同図（ｂ）は測定結果を示す図である。
透過波面の位相分布から、屈折率分布を求めるために、被検体の光軸方向肉厚ｄ（ｘ）を事前に計算しておくとよい。被検体に光束を透過させて干渉縞検出器上に干渉縞像を結像させる。干渉縞検出器のリニアＣＣＤの出力から位相シフト法などの縞解析方法を用いて、透過波面の位相分布ＷＦ（ｘ）(単位：λ）を計測する。λは、光源の波長である。そして、特定の位置をｘ＝０として、その位置に対応する断面の位相分布を基準のＷＦ（０）として求め、次式によりΔｎ（ｘ）を算出する。
Δｎ（ｘ）＝（ＷＦ（ｘ）−ＷＦ（０））・λ／ｄ（ｘ）・・・・（２）
こうして任意の測定断面について、屈折率分布Δｎ（ｘ）を算出することができる。
断面測定の際、同図（ａ）に測定領域として示すように、基準となるマッチング液の領域を含んで測定するとよい。このような状態で、干渉縞解析を行うと、被検体の境界（エッジ部）で位相分布が不連続になる。これにより、被検体の境界を検出することが可能となる。被検体の境界は、設計データや実際のものを計測することにより算出することができるので、これにより、各断面の相対座標が揃うように補正して、Δｎ（ｘ，ｙ）を求めることが可能となる。
【００２１】
次に、被検体を昇降させて、ｙの値を変えて、複数の断面を計測する。この場合、断面数や断面間隔に関しては、特に制限がない。
以下、計測結果を処理する手順を説明する。
複数の断面の測定結果より以下の式で、２次元的に表現する。
Δｎ（ｘ，ｙ）＝（ＷＦ（ｘ，ｙ）−ＷＦ（０，ｙ））・λ／ｄ（ｘ，ｙ）
・・・・（３）
上記式では、基準となる波面は、ＷＦ（０，０）ではなくＷＦ（０，ｙ）としている点である。これは、ｆθレンズのように、被検体の肉厚がｙ方向で、数１０％以上異なる場合に、被検体とマッチング液とのわずかなずれにともなう、誤差要因となるのを補正するためである。このため、
Δｎ（０，ｙ）＝０と近似している。
また、Δｎ（ｘ，ｙ）を多項式級数に展開することも可能である。
４次に多項式近似した場合を一例として挙げる。
【００２２】
Δｎ（ｘ，ｙ）＝ａ（ｙ）＋ｂ（ｙ）×ｘ＋ｃ（ｙ）×ｘ２＋ｄ（ｙ）×ｘ３＋ｅ（ｙ）×ｘ４・・・・（４）
ただし、
ａ（ｙ）＝ａ０＋ａ１×ｙ＋ａ２×ｙ２＋ａ３×ｙ３＋ａ４×ｙ４
ｂ（ｙ）＝ｂ０＋ｂ１×ｙ＋ｂ２×ｙ２＋ｂ３×ｙ３＋ｂ４×ｙ４
ｃ（ｙ）＝ｃ０＋ｃ１×ｙ＋ｃ２×ｙ２＋ｃ３×ｙ３＋ｃ４×ｙ４
ｄ（ｙ）＝ｄ０＋ｄ１×ｙ＋ｄ２×ｙ２＋ｄ３×ｙ３＋ｄ４×ｙ４
ｅ（ｙ）＝ｅ０＋ｅ１×ｙ＋ｅ２×ｙ２＋ｅ３×ｙ３＋ｅ４×ｙ４
これにより得られた係数（ａ０，ｂ０，．．．ｅ４）をレンズ設計シミュレーションへフィードバックすることが容易となる。
【００２３】
以下に説明する実施例において、レンズ面の形状等は以下のように定義する。
「主走査断面内における非円弧形状」
主走査面内の近軸曲率半径をＲｍ、光軸からの主走査方向の距離をＹ、円錐定数をＫｍ、高次の係数をＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６、・・・・として、光軸方向のデプスＸを次式の多項式で示し、式（５）とする。
【００２４】
【数１】
2005201724.tif 000003
【００２５】
式（５）において、Ｘの奇数次の係数Ａ１、Ａ３、Ａ５、・・・・にゼロ以外の数値を代入したとき、主走査方向に非対称形状となる。
【００２６】
「副走査断面における曲率」
副走査断面内で曲率が主走査方向（光軸位置を原点とする座標Ｙで示す）に変換する場合、副走査断面内における曲率Ｃｓ（Ｙ）は、高次の計数をＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５、Ｂ６、・・・・として、次式で表すことができ、式（６）とする。Ｒｓ（０）は、副走査断面内における光軸上の曲率半径を示す。
【００２７】
【数２】
2005201724.tif 000004
【００２８】
式（６）において、Ｙの奇数次の係数Ｂ１、Ｂ３、Ｂ５、・・・・にゼロ以外の数値を代入したとき、副走査断面内の曲率の変化が主走査方向に非対称となる
【実施例１】
【００２９】
図７は本発明を適用した結像走査レンズを含む走査光学系を示す図である。
同図において符号１０１は発光源、１０２はカップリングレンズ、１０３はアパーチャ、１０４はシリンドリカルレンズ、１０５は回転多面鏡、１０６、１０７はレンズ、１０９は感光体をそれぞれ示す。
上記光学系の仕様は次の通りである。
光源波長                  λ＝７８０ｎｍ
カップリングレンズ        ｆ＝２７ｍｍ
シリンドリカルレンズ      ｆ＝４６．９５ｍｍ
ポリゴンミラー
反射面数                ５面
内接円半径              １８ｍｍ
ビーム入射角              ６０°（ポリゴン入射ビームが光学系光軸となす角）
レンズ１０６、１０７のデータは表１に示す。
【００３０】
表１
2005201724.tif 000005
【００３１】
図８は設計データに基づいて製造したレンズの副走査結像位置を示す図である。同図（ａ）は屈折率分布のない材料による図、同図（ｂ）は屈折率分布のある材料による図である。
図９ないし１２はレンズ第１ないし第４面の主・副走査方向の係数をそれぞれ示す図である。
レンズ１０６、１０７がガラス等による屈折率分布のない材料であるとして、レンズを最適に設計すると、各面の主走査方向と副走査方向の係数は、図９ないし図１２に示すようなものとなる。これらの図で得られたデータを基に、ガラスで屈折率分布のないレンズを製造して、図７に示す走査光学系に組み込んで結像位置を測定した結果、図８（ａ）に示すような副走査方向の結像位置を得た。主走査方向の結像位置はほとんどずれがないので図示を省略した。
図９ないし図１２に示したデータを用いて、プラスチック成形により光走査用レンズ１０６、１０７を製造した。走査光学系に組み込んだときの結像位置は図８（ｂ）のようになった。
【００３２】
図１３、１４はプラスチックレンズの屈折率分布測定結果を示す図である。図１３はレンズ１０６，図１４はレンズ１０７の測定結果による屈折率分布係数を示す。
有効領域内での屈折率差（ＰＶ値）をδｎとすれば、
レンズ１０６は副走査方向４ｍｍ幅において、δｎ＝２．９×１０−５
レンズ１０７は副走査方向８ｍｍ幅において、δｎ＝３．１６×１０−５
となっている。
このとき副走査方向結像位置偏差は１．０２７ｍｍであった。
光学素子の屈折率分布は、被走査面において、光スポットが走査する有効書き込み幅W（ｍｍ）に対応する有効範囲内で、ＰＶ値が０．５×１０−６以上である場合にこのような結像位置ずれを生じやすく、補正する必要がある。なお、屈折率分布の上限については、ここでは特に限定しないが、金型の補正のしやすさから考慮するとＰＶは、５．０×１０−４以下とすることが望ましい。
そこで、結像位置ずれを各像高毎に補正するように、レンズ１０６の各面の副走査方向の係数を決定した。
図１５、１６は補正後の主・副走査方向の係数を示す図である。
ただし、主走査方向の係数は変えず、副走査方向の係数のみを変えてある。この結果、副走査方向結像位置偏差は、０．０１１ｍｍと良好な結果を得ることができた。
【００３３】
図１７は補正後設計データに基づいて製造したレンズの副走査結像位置を示す図である。同図（ａ）は屈折率分布のある材料による図、同図（ｂ）は屈折率分布のない材料による図である。同図（ｃ）は同図（ａ）の条件においてシリンドリカルレンズ１０４を光軸方向に−１．５ｍｍ動かしたときの図である。
補正設計によって、同図（ｂ）に示すように、ガラス等の屈折率分布のない材料に対しては性能が劣化しているが、同図（ａ）、（ｃ）に示すように、実際に使われるプラスチック材料に対しては、非常に高度に補正がなされている。
【００３４】
このように本発明を用いることにより、屈折率分布を精度良く測定することが可能となる。また、計測手段によって得られた結果を用いて再設計された走査レンズを使用することにより、屈折率分布による光学性能の劣化を招かず、光スポットの結像位置ずれを効果的に補正し得る光走査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明を適用するマッハツェンダ干渉計を示す図である。
【図２】温度制御装置の構造を示す図である。
【図３】被検体取り付け装置を示す図である。
【図４】校正用部材の例を示す図である。
【図５】校正用部材を用いてｙの異なる値における開口位置を表した図である。
【図６】干渉縞の一例とその透過波面計測量を示す図である。
【図７】本発明を適用した結像走査レンズを含む走査光学系を示す図である。
【図８】設計データに基づいて製造したレンズの副走査結像位置を示す図である。
【図９】レンズ第１面の主・副走査方向の係数を示す図である。
【図１０】レンズ第２面の主・副走査方向の係数を示す図である。
【図１１】レンズ第３面の主・副走査方向の係数を示す図である。
【図１２】レンズ第４面の主・副走査方向の係数を示す図である。
【図１３】プラスチックレンズの屈折率分布測定結果を示す図である。
【図１４】プラスチックレンズの屈折率分布測定結果を示す図である。
【図１５】補正後の主・副走査方向の係数を示す図である。
【図１６】補正後の主・副走査方向の係数を示す図である。
【図１７】補正後設計データに基づいて製造したレンズの副走査結像位置を示す図である。
【図１８】屈折率分布を測定した一例を示す図である。
【図１９】屈折率分布を測定した一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１      レーザ
７      第１の光束分割素子
８      被検体収容装置
１１      第２の光束合成素子
１７      拡散板
２２      １次元センサ
２９      マッチング液
３０      取り付け装置
３３      リニアガイド
３９      校正用部材
１０６      レンズ
１０７      レンズ
【図１】
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【図２】
2005201724.tif 000007
【図３】
2005201724.tif 000008
【図４】
2005201724.tif 000009
【図５】
2005201724.tif 000010
【図６】
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【図７】
2005201724.tif 000012
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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