(57)【特許請求の範囲】
【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ことによって、被検レンズ透過像である光弾性干渉縞を得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被検レンズ透過像である光弾性干渉縞の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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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ることによって、被検レンズ透過像である光弾性干渉縞を得て、
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被検レンズ透過像である光弾性干渉縞の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。
【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。
【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。
【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。
【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ことによって、被検レンズ透過像である光弾性干渉縞を得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被検レンズ透過像である光弾性干渉縞の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。
【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ことによって、被検レンズ透過像である光弾性干渉縞を得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被検レンズ透過像である光弾性干渉縞の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。
【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。
【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。
【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。
【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ことによって、被検レンズ透過像である光弾性干渉縞を得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被検レンズ透過像である光弾性干渉縞の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。
【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。
【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。
【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ることによって、被検レンズ透過像である光弾性干渉縞を得て、
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被検レンズ透過像である光弾性干渉縞の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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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」Ｖｏｌ．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】
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１００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１０１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２００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更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】
そこで本発明者は、このような問題を解決することを考えた。即ち、本発明者は、第１に、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更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考えた。
【００１３】
ついで、本発明者は、第２に、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考えた。
【００１４】
さらに、本発明者は、第３に、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考えた。
【００１５】
加えて、本発明者は、第４に、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考えた。
【００１６】
最後に、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、本発明者は、第５に、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考えた。
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記問題点の少なくとも一つを解決することができる新規な複屈折測定装置及び複屈折測定方法を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の態様は、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ことによって、被検レンズ透過像である光弾性干渉縞を得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被検レンズ透過像である光弾性干渉縞の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である。
本発明の第二の態様は、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ることによって、被検レンズ透過像である光弾性干渉縞を得て、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被検レンズ透過像である光弾性干渉縞の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である。
本発明の第三の態様は、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ことによって、被検レンズ透過像である光弾性干渉縞を得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被検レンズ透過像である光弾性干渉縞の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である。
本発明の第四の態様は、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ことによって、被検レンズ透過像である光弾性干渉縞を得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被検レンズ透過像である光弾性干渉縞の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である。
本発明の第五の態様は、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ことによって、被検レンズ透過像である光弾性干渉縞を得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被検レンズ透過像である光弾性干渉縞の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である。
本発明の第六の態様は、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ることによって、被検レンズ透過像である光弾性干渉縞を得て、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被検レンズ透過像である光弾性干渉縞の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である。
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施態様は、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】
本発明の第２の実施態様は、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本発明の第１の実施態様の複屈折測定装置を主要な特徴とする。
【００１９】
本発明の第３の実施態様は、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本発明の第２の実施態様の複屈折測定装置を主要な特徴とする。
【００２０】
本発明の第４の実施態様は、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本発明の第１、２又は３の実施態様の複屈折測定装置を主要な特徴とする。
【００２１】
本発明の第５の実施態様は、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本発明の第１、２、３又は４の実施態様の複屈折測定装置を主要な特徴とする。
【００２２】
本発明の第６の実施態様は、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】
本発明の第７の実施態様は、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本発明の第６の実施態様の複屈折測定方法を主要な特徴とする。
【００２４】
本発明の第８の実施態様は、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本発明の第６又は７の実施態様の複屈折測定方法を主要な特徴とする。
【００２５】
本発明の第９の実施態様は、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本発明の第６、７又は８の実施態様の複屈折測定方法を主要な特徴とする。
【００２６】
本発明の第１０の実施態様は、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】
本発明の第１１の実施態様は、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】
本発明の第１２の実施態様は、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本発明の第１１の実施態様の複屈折測定装置を主要な特徴とする。
【００２９】
本発明の第１３の実施態様は、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本発明の第１１又は１２の実施態様の複屈折測定装置を主要な特徴とする。
【００３０】
本発明の第１４の実施態様は、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本発明の第１０又は１３の実施態様の複屈折測定装置を主要な特徴とする。
【００３１】
本発明の第１５の実施態様は、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】
本発明の第１６の実施態様は、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本発明の第１５の実施態様の複屈折測定装置を主要な特徴とする。
【００３３】
本発明の第１７の実施態様は、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本発明の第１５又は１６の実施態様の複屈折測定装置を主要な特徴とする。
【００３４】
本発明の第１８の実施態様は、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】
上記のように構成された画像形成装置は、本発明の第１の実施態様の複屈折測定装置及び本発明の第６の実施態様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更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】
本発明の第２及び３の実施態様の複屈折測定装置及び本発明の第７の実施態様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】
本発明の第４の実施態様の複屈折測定装置及び本発明の第８の実施態様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】
本発明の第５の実施態様の複屈折測定装置及び本発明の第９の実施態様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】
本発明の第１０の実施態様によれば、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、本発明の第１の実施態様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更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】
本発明の第１１の実施態様によれば、基本的には、本発明の第１０の実施態様と同様であるが、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】
本発明の第１２の実施態様は、本発明の第１１の実施態様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】
本発明の第１３の実施態様によれば、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】
本発明の第１４の実施態様によれば、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】
本発明の第１５の実施態様によれば、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】
本発明の第１６の実施態様は、本発明の第１５の実施態様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】
本発明の第１７の実施態様は、本発明の第１５又は１６の実施態様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】
本発明の第１８の実施態様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】
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は空間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ＣＣＤ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１８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】
0004148592.tif 000002
【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】
0004148592.tif 000003
【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】
0004148592.tif 000004
【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】
0004148592.tif 000005
【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】
0004148592.tif 000006
【００６８】
（４）（５）式においても、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。
【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】
0004148592.tif 000007
【００７１】
（２）式及び（５）式を変形して、位相φ４５，φ０を求めると、（７）（８）式で表される。
【００７２】
【数７】
0004148592.tif 000008
【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】
0004148592.tif 000009
【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の種類の変更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１５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１４、偏光板１５はそのサイズ（面積）が最大でも直径５０ｍｍ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１４、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１４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１６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１５、レンズ１６及びＣＣＤカメラ１２を回転ステージ３５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４２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２６ａ，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２６ａ，２６ｂに入射させる分岐手段としてのプリズム５１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，１２ｂ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１２ａ，１２ｂにより撮像された画像を画像入力器２５ａ，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２６ａ，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１６ａ，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２６ａ，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ＣＣＤ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（Ｓ７）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）にのみ屈折力を持つことで、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の焦点とをほぼ一致させることで、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】
0004148592.tif 000010
【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）（１２）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】
本発明の第１の実施態様の複屈折測定装置及び本発明の第６の実施態様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更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】
本発明の第２及び３の実施態様の複屈折測定装置及び本発明の第７の実施態様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】
本発明の第４の実施態様の複屈折測定装置及び本発明の第８の実施態様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】
本発明の第５の実施態様の複屈折測定装置及び本発明の第９の実施態様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】
本発明の第１０の実施態様によれば、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、本発明の第１の実施態様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更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】
本発明の第１１の実施態様によれば、基本的には、本発明の第１０の実施態様と同様であるが、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】
本発明の第１２の実施態様は、本発明の第１１の実施態様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】
本発明の第１３の実施態様によれば、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】
本発明の第１４の実施態様によれば、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】
本発明の第１５の実施態様によれば、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】
本発明の第１６の実施態様は、本発明の第１５の実施態様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】
本発明の第１７の実施態様は、本発明の第１５又は１６の実施態様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】
本発明の第１８の実施態様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。
【０１３３】
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適用することができる。
【０１３４】
【発明の効果】
本発明によれば、上記問題点の少なくとも一つを解決することができる新規な複屈折測定装置及び複屈折測定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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【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】
0004148592.tif 000024
【図１５】
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【図１６】
0004148592.tif 000026
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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