CN1272622C - 双折射测定方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及双折射测定方法及其装置，该装置包括照射光学系统、照射侧移位机构、偏振光元件、回转装置、回转角检测装置、受光元件、成像光学系统及运算装置。照射光学系统位置，以发散光照射被检透镜，使偏振光元件回转，透过偏振光元件的光成像在受光元件上，根据偏振光元件回转角度及受光元件的受光输出，计算被检透镜的双折射。能得到光学畸变影响小的光弹性干涉条纹像，也能很容易地对应被检透镜种类的变更。

Description

双折射测定方法及其装置

本申请是株式会社理光于1999年4月21日提交的名称为“双折射测定方法及其装置”、申请号为99105149.1的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及测定例如塑料透镜等的双折射的双折射测定方法及其装置，上述塑料透镜可作为光写入元件或拾波(pick-up)元件，应用在激光打印机等广泛领域。

背景技术

以往，作为这种透镜等的双折射测定方法，位相调制法和回转检偏振器法等为人们所公知。在这些方法中，平行光束照射在透明被检物上，用光电二极管等受光元件接受来自被检物的透过光，通过检测因被检物双折射所引起的透过光的偏振光状态变化求得被检物的双折射。

在位相调制法中，如“光技术通讯”Vol.17，No.3(1989)中的“用位相调制法测定双折射及其应用”所记载，利用光弹性调制器(PEM)调制照射光位相，根据透明被检物的透过光的差拍信号和调制信号的位相求得双折射。

在回转检偏振器法中，如“光学测定手册”(1981年7月25日发行，朝仓书店出版)中的“偏振光解析”等所记载，使置于透明被检物背面的检偏振器回转，以检偏振器背面的受光元件接受透过光，根据伴随检偏振器回转来自受光元件的受光输出变化求取双折射。

另外，根据特开平4-58138、特开平7-77490号公报，使扩展的平行光照射透明被检物，用CCD摄像机等二维传感器接受透过光，求得被检物的双折射，是通过面检测求取双折射的例子。

无论是位相调制法还是回转检偏振器法都是以例如细平行光束照射被检物、用光电二极管受光的所谓“点检测”，为了测定被检物整个面必须调整被检物和测定装置，尤其象透镜那样非平板被检物场合，照射在被检透镜上的光束在被检透镜上发生折射，被检物和测定装置的设置很困难。

另外，在特开平4-58138号公报中公开的技术属于“面检测”，虽然不需要调整被检物等，但是，象激光打印机等使用的写入用透镜(通常称为Fθ透镜)等场合，由于大孔径透镜中央部和周缘部的折射力差大，存在光透过后易发生光畸变问题。在图8所示例中，由被检透镜100和构成无焦系统的物镜101组成的测定光学系统中，对被检透镜100照射平行光102，透过被检透镜100的光再经物镜101成为测定光103，再通过偏振光元件导向受光元件侧，受光元件受光，根据受光输出进行测定。

这时，通过被检透镜100中央部的光线102c与通过周缘部的光线102e的折射力不同。结果，配设成使两镜100、101焦点一致场合，即使物镜101是像差非常小的理想物镜，但是，透过被检透镜100周缘部分的光线102e成为非平行测定光103e，因此，不能得到涉及被检透镜100的整个面的鲜明的光弹性干涉条纹图像。图8所示光学测定系统在受光元件104上所得到的光弹性干涉条纹图像如图9所示，105表示该图像，在图像105的端部105e因为图8所示重叠光线测定光103e的影响，所以比其它部分明亮，还可能如图9所示例那样，存在受杂光影响的部分106。测定这种极端明亮部分105e及杂光影响部分106将很困难。

如图10所示，将激光打印机等使用的光写入用透镜200作为被检透镜场合，在实际使用中，透过该光写入用透镜200的光线相对光学系统光轴大多不平行。在图示例中，从半导体激光元件201射出的激光经准直透镜202、多面反射镜203、透镜204、205及光写入用透镜200曝光扫描感光体206上的像面。因此，假如设定透过光写入用透镜200的光线相对光学系统光轴平行的测定光学系统进行双折射测定，那么透过光写入用透镜200的光线的透过路径与实际使用状态大幅度不同。由于双折射受光线透过路径影响变化很大，所以，希望能以接近写入用透镜200的实际使用的状态进行测定。并且，被检透镜的透过光若相对光学系统光轴不平行的话，则会斜射入偏振光元件，由于偏振光元件一般具有入射角依存性，所以会带来测定误差。

为了克服上述问题，人们希望，可任意设定将光照射在被检透镜上的光学系统与被检透镜之间间距，一边观察被检透镜透过像一边调整被检透镜与点光源(显微镜目镜的焦点)之间间距，这样能得到光学畸变影响小的被检透镜透过像、即光弹性干涉条纹像，于是，能对被检透镜的整个面进行正确的双折射测定，同时，即使被检透镜种类变更，也能很容易地对应，能提高通用性。

对于上述内容再详细说明如下，在近年的光写入用透镜中，有时使用主扫描方向和副扫描方向(扫描光学系统用透镜的长边方向和短边方向)的焦距不同的透镜。测定这种透镜的双折射时，在上述装置中，将轴对称球面波照射在被检透镜上，使被检透镜透过光平行是很困难的。若透过被检透镜的光束不是平行光束，则光斜射入配设在受光元件跟前的偏振光元件面上，如果光不能以大致垂直方向射入偏振光元件面的话，偏振光元件就不能正常动作，会带来测定误差。另外，在上述装置中，使用成像透镜，被检透镜的表面附近和受光元件面大致成为成像关系(在受光元件面上能得到对焦于被检透镜表面附近的像)，在这种状态下进行测定，若被检透镜的主扫描方向和副扫描方向焦距不同，则主扫描副扫描成像位置不同，在受光元件上得到畸变像。

另外，被检透镜焦距长场合，必须使被检透镜和照射光学系统之间间隔变大，但是，若取大间隔的话，将引起装置大型化，所以考虑将被检透镜看作大致平行平板(透镜面曲率无限大)，预先使来自照射光学系统的照射光成为平行光束后照射被检透镜，这时，若想测定被检透镜整体区域，需要照射覆盖被检透镜整体大小直径的平行光束。但是，为了使超过被检透镜孔径的大径光束整体均一平行化，必须使用复杂且高价的光学系统，成本上升。因此，被检透镜焦距长场合测定是很困难的。

发明内容

本发明就是鉴于上述先有技术所存在的问题而提出来的，本发明的第一目的在于，提供双折射测定方法及其装置，其能得到光学畸变影响小的被检透镜透过像，因此，能对被检透镜整个面进行正确的双折射测定，并且即使被检透镜种类变更，也能很容易地对应，提高了通用性。

本发明的第二目的在于，提供在光写入用透镜那样的被检透镜场合也能正确地对被检透镜整个面进行测定误差小的测定的双折射测定方法及其装置。

本发明的第三目的在于，提供通用性更高的双折射测定装置，在例如被检透镜的主扫描方向和副扫描方向焦距不同场合，在照射光学系统中附加主扫描方向和副扫描方向焦距不同的透镜所形成的补正光学系统，使透过被检透镜的光大致平行。

本发明的第四目的在于，提供测定通用性高的双折射测定装置，即使被检透镜焦距长场合，也能通过将非轴对称透镜的一般轴对称透镜的组合，能在更宽范围与被检透镜种类变更相对应。

本发明的第五目的在于，提供即使是被检透镜焦距长场合也能通过使被检透镜往与光学系统光轴大致垂直方向移动分段测定被检透镜整体区域的双折射测定方法及其装置。

为了实现上述目的，本发明提出一种双折射测定方法，包括下列步骤：任意调整照射光学系统相对配设在所定位置的被检透镜在光轴方向距离；上述照射光学系统以所定偏振光状态的发散光照射上述被检透镜；使偏振光元件绕上述透过光的大致前进方向回转，检测其回转角度，上述偏振光元件用于使来自上述被检透镜的透过光的偏振光状态变化；通过成像元件使透过该偏振光元件的光大致成像在受光元件的受光面上；根据检测到的上述偏振光元件的回转角度及上述受光元件的受光输出，计算上述被检透镜的双折射。

根据本发明的双折射测定方法，其特征还在于，偏振光元件、成像光学系统及受光元件成为一体，沿与光轴大致垂直方向移动调整自如，以便与被检透镜上的测定对象区域对准。

根据本发明的双折射测定方法，其特征还在于，偏振光元件、成像光学系统及受光元件成为一体，相对来自被检透镜的透过光的前进方向角度可变自如，进行角度调整，以便与被检透镜上的测定对象区域对准。

任意调整设定遮光部件位置，遮住透过被检透镜周缘部分的光，使得透过上述周缘部分发生的杂光消失。

为了实现上述目的，本发明提出一种双折射测定装置，设有：

照射光学系统，以所定偏振光状态将发散光照射在被检透镜上；

照射侧移位机构，用于使上述照射光学系统相对上述被检透镜在光轴方向移动位置，进行调整；

偏振光元件，使来自上述被检透镜的透过光的偏振光状态变化；

回转装置，使上述偏振光元件沿上述透过光的大致前进方向回转；

回转角检测装置，检测上述回转装置所引起的偏振光元件的回转角度；

受光元件，接受透过上述偏振光元件的光；

成像光学系统，使透过上述偏振光元件的光成像在上述受光元件上；

运算装置，根据由上述回转角检测装置检测的回转角度和上述受光元件的受光输出，计算上述被检透镜的双折射。

根据本发明的双折射测定装置，其特征还在于，设有受光侧移位机构，使偏振光元件、成像光学系统及受光元件作为一体沿与光轴大致垂直方向移动，进行调整。

根据本发明的双折射测定装置，其特征还在于，设有距离检测装置，用于检测通过受光侧移位机构所移动的距离。

根据本发明的双折射测定装置，其特征还在于，设有角度可变装置以及检测该角度的角度检测装置，上述角度可变装置可改变下列角度：偏振光元件、成像光学系统及受光元件成为一体，它们相对来自被检透镜的透过光的前进方向的角度。

设有遮住透过被检透镜周缘部分的遮光部件以及使该遮光部件位置移动的遮光部件移位机构。

为了实现上述目的，本发明提出又一种双折射测定方法，包括下列步骤：任意调整照射光学系统相对被检透镜在光轴方向距离，上述被检透镜在与光轴垂直方向移动调整自如，配设在所定位置；在与光轴垂直方向调整被检透镜，以便对准上述被检透镜上的测定对象区域；上述照射光学系统以所定偏振光状态的光通过补正光学系统照射被检透镜的测定对象区域，射出大致成为平行光的透过光；使偏振光元件绕上述透过光的大致前进方向回转，检测其回转角度，上述偏振光元件用于使来自上述被检透镜的透过光的偏振光状态变化；通过成像元件使透过该偏振光元件的光大致成像在受光元件的受光面上；根据检测到的上述偏振光元件的回转角度及上述受光元件的受光输出，顺序计算上述被检透镜的测定对象区域的双折射。

为了实现上述目的，本发明提出又一种双折射测定装置，设有：

照射光学系统，以所定偏振光状态将发散光照射在被检透镜上；

照射侧移位机构，用于使上述照射光学系统相对上述被检透镜在光轴方向移动位置，进行调整；

补正光学系统，配设在上述被检透镜的照射侧，使透过该被检透镜的光束大致成为平行光；

偏振光元件，使来自上述被检透镜的透过光的偏振光状态变化；

回转装置，使上述偏振光元件沿上述透过光的大致前进方向回转；

回转角检测装置，检测上述回转装置所引起的偏振光元件的回转角度；

受光元件，接受透过上述偏振光元件的光；

成像光学系统，使透过上述偏振光元件的光成像在上述受光元件的大致受光面上；

运算装置，根据由上述回转角检测装置检测的回转角度和上述受光元件的受光输出，计算上述被检透镜的双折射。

根据本发明的双折射测定装置，其特征还在于，上述补正光学系统由光学特性不同的若干光学元件组合而成。

根据本发明的双折射测定装置，其特征还在于，上述受光元件为阵列状受光元件。

下面说明本发明的效果。

按照本发明的双折射测定方法及其装置，根据回转检偏振器法使得透过被检透镜的透过光入射到偏振光状态变化的偏振光元件，一边使该偏振光元件回转，一边用阵列状受光元件检测受光，计算被检透镜的双折射，可任意设定向被检透镜照射发散发的照射光学系统和被检透镜之间间隔，一边观察被检透镜透过像一边调整被检透镜和照射光学系统之间间隔，能得到光学畸变影响小的作为被检透镜透过像的光弹性干涉条纹像，对被检透镜整个面进行正确的双折射测定，同时，也能很容易地对应被检透镜种类的变更，是通用性高的双折射测定方法及其装置。

按照本发明的双折射测定方法及其装置，将偏振光元件、成像光学系统及受光元件作为一体使它们朝与光轴大致垂直方向、即被检透镜的长度方向移动，能作分段测定，在不降低分辨度状况下廉价实现被检透镜整体的双折射的测定。

按照本发明的双折射测定方法及其装置，即使被检透镜是光写入用扫描透镜场合，通过能任意设定被检透镜和照射光学系统之间间隔的结构，将测定系统设定为与实际使用接近状态，偏振光元件等作为一体相对被检透镜透过光的前进方向进行角度调整，能以接近垂直状态入射，因此能更正确地进行测定。

按照本发明的双折射测定方法及其装置，若透过被检透镜周缘部分的光成为杂光入射到受光元件上，将会干扰测定，但在本发明中对该周缘部分设置遮光部件，能消除杂光影响，原来受杂光影响不能测定区域消失，因此，能对被检透镜全部有效表面进行测定，尤其通过遮光部件移动机构适当移动遮光部件，能完全消除杂光影响。

按照本发明的双折射测定方法及其装置，由于设有使透过上述偏振光元件的光大致在上述受光元件的受光面上成像的成像倍率可变的成像光学系统、将偏振光元件、回转装置、受光元件及成像光学系统作为受光组件使其一体朝大致与光轴垂直方向移动调整的受光侧移位机构、根据回转角检测装置检测的回转角度和受光元件的受光输出计算被检透镜双折射的运算装置，通常对偏振光元件和受光元件有尺寸限制，接受来自光写入用透镜整体的透过光对于一般偏振光元件和受光元件来说是困难的，若用大尺寸偏振光元件和受光元件，不但受结构尺寸限制，而且成本上升。如果使用一般尺寸偏振光元件和受光元件而将来自被检透镜整体的透过光进行光学收缩，则光学系统复杂，光弹性干涉条纹的空间像变小，测定的空间分辨度降低。对于这一点，在本发明中，将偏振光元件、成像光学系统、受光元件作为受光组件使其一体朝大致与光轴垂直方向、即被检透镜长度方向移动，进行分段测定，所以能在不降低分辨度状态下廉价实现被检透镜整体的双折射测定。当测定若干透镜、或对于一个透镜分若干测定区段进行测定场合，有时会发生因被检透镜或被检透镜的区段不同而发生不同双折射状态的现象。尤其，干涉条纹间隔因双折射发生状态而不同，当干涉条纹间隔接近或狭于受光元件最小单位像素大小的区域，测定可靠性降低。对于这一点，由于成像光学系统的成像倍率可变，通过最佳设定成像倍率以与上述不同的双折射发生状态一致，能正确进行测定。即，能对被检透镜整个面正确地进行双折射测定，同时也能很容易地与被检透镜种类变更相对应，提供通用性高的双折射测定装置，通过最佳设定成像光学系统的成像倍率与不同的双折射发生状态一致，能不管双折射的发生状态进行正确测定。

按照本发明的双折射测定方法及其装置，设置若干受光组件，将来自被检透镜的透过光通过分路装置进行分路入射到各受光组件，因此，即使是光写入用透镜那样大孔径透镜场合，不用移动受光组件侧，对被检透镜整体同时进行测定，而不会引起分辨率低下。即，通过设置若干受光组件，能同时测定被检透镜整体，而不用移动受光组件侧。

按照本发明的双折射测定方法及其装置，来自被检透镜的不同侧定区段的透过光通过分路装置分别由各受光组件受光，能有效地同时测定被检透镜整体，且操作性良好。

按照本发明的双折射测定方法及其装置，将一个被检透镜分成若干测定区段同时进行测定场合，即使是同一被检透镜，在例如透镜中心附近与透镜周缘部分因透镜成形时温度冷却速度不同，大多双折射发生状态不同。因此，有时会发生例如透镜中心附近光弹性干涉条纹间隔宽，周缘部光弹性干涉条纹间隔狭的现象，在干涉条纹间隔接近受光元件像素尺寸或比像素尺寸狭的区域，测定可靠性低下。对于这一点，在本发明中，各成像光学系统的成像倍率对于各受光组件来说是独立可变的，通过对各受光组件最佳设定成像倍率，以与因被检透镜的不同测定区段所产生的不同双折射发生状态一致，能更正确地进行测定。

按照本发明的双折射测定方法及其装置，根据来自被检透镜的通过光大致成像在受光元件的受光面上时所得到的被检透镜的透过像，能自动设定成像倍率。由于根据上述透过像中干涉条纹的间隔数据等自动设定合适成像倍率，所以，提高了测定装置操作性，且能使成像倍率合适。

按照本发明的双折射测定方法及其装置，依照回转检偏振法，使透过被检透镜的透过光入射到偏振光状态变化的偏振光元件上，一边回转该偏振光元件，一边用阵列状受光元件检测受光，计算被检透镜的双折射，可任意设定向被检透镜照射发散光的照射光学系统和被检透镜之间间隔，一边观察被检透镜透过像一边调整被检透镜和照射光学系统之间间隔，能得到光学畸变影响小的作为被检透镜透过像的光弹性干涉条纹，能对被检透镜整个面进行正确的双折射测定。这时，即使被检透镜的主扫描方向和副扫描方向焦距不同场合，在照射光学系统的后段附加例如主扫描方向和副扫描方向焦距不同的透镜作为补正光学系统，使得透过被检透镜的光束大致平行，这样不会损害偏振光元件后的光学元件正常动作测定上述双折射，提高了通用性。

按照本发明的双折射测定方法及其装置，上述补正光学系统由光学特性不同的若干光学元件组合而成，即使是上述焦距不同场合，或是焦距长场合，通过光学特性不同的若干光学元件、例如非轴对称透镜和通常轴对称透镜组合，构成补正光学系统，对于被检透镜种类变更对应自如，提高了通用性。

按照本发明的双折射测定方法及其装置，设有使被检透镜沿与其光轴垂直方向移动调整的透镜移位装置，即使是被检透镜焦距长场合，通过使被检透镜朝与其光轴垂直的方向移动，能分段测定被检透镜整体区域，不会发生分辨度低下，廉价实现被检透镜整体的双折射的测定。

按照本发明的双折射测定方法及其装置，在任意调整照射光学系统相对被检透镜在光轴方向距离后，一边调整该被检透镜沿与光轴垂直方向的位置，以便与被检透镜上的测定对象区段一致，通过补正光学系统将上还照光学系统所定的偏振光状态光照射在上述被检透镜的测定对象区段，使透过光成为大致平行光射出，一边使偏振光元件绕上述透过光的大致前进方向回转，改变上述透过光的偏振光状态，一边检测回转角度，通过成像光学系统使透过偏振光学元件的光在阵列状受光元件的受光面上成像，根据所检测到的上述偏振光元件回转角度和受光元件的受光输出，顺序计算上述被检透镜的测定对象区段的双折射。

按照本发明的双折射测定方法及其装置，依照回转检偏振法，使透过被检透镜的透过光入射到偏振光状态变化的偏振光元件上，一边回转该偏振光元件，一边用阵列状受光元件检测受光，计算被检透镜的双折射，可任意设定向被检透镜照射发散光的照射光学系统和被检透镜之间间隔，一边观察被检透镜透过像一边调整上述间隔，能得到光学畸变影响小的作为被检透镜透过像的光弹性干涉条纹，能对被检透镜整个面进行正确的双折射测定。这时，即使被检透镜的主扫描方向和副扫描方向焦距不同场合，在照射光学系统的后段附加例如主扫描方向和副扫描方向焦距不同的透镜作为补正光学系统，使得透过被检透镜的光束大致平行，这样不会损害偏振光元件后的光学元件正常动作测定上述双折射，提高了通用性。即使是被检透镜焦距长场合，也能通过使被检透镜沿与其光轴垂直方向移动，能分段测定被检透镜整体区域。这样，能在不降低分辨度状态下廉价实现被检透镜整体的双析射测定。

附图说明

图1是本发明第一实施例的构成图：

图2是表示偏振光板的回转角度与光强度特性的关系图；

图3是本发明第二、五实施例的构成图；

图4是被测定区域的分段状态正面图；

图5是本发明第三实施例的构成图；

图6是本发明第四实施例的被检透镜形状一例的侧面图：

图7是遮光结构图；

图8是用于说明以往测定系统缺点的概略光学系统构成图；

图9是表示对应的光弹性干涉条纹的说明图；

图10是概略表示光写入用光学系统构成例的平面图；

图11是被检透镜的折射所产生的光弹性干涉条纹一例的正面图；

图12是本发明第六实施例的构成图；

图13是本发明第七实施例的CCD摄像机对光弹性干涉条纹摄影所得的正面图；

图14是图13中A-A’线截面中像素浓度分布特性图；

图15是成像倍率自动设定处理的流程图：

图16是本发明第八实施例的构成图：

图17是补正光学系统作用说明图，其中图17a为沿主扫描方向看的平面图，图17b为沿副扫描方向看的侧面图；

图18是本发明第九实施例的构成图；

图19是本发明第十实施例的构成图。

具体实施方式

先参看图1和图2说明本发明第一实施例。在本实施例中作为测定对象的被检透镜1由没有图示的支架支承。设有照射光学系统2。使光先以所设定的相对被检透镜1的偏振光状态照射到被检透镜1上。该照射光学系统2由发出随机偏光光束的光源Hc-Nc激光器3、调整光量用的ND滤光器4、偏向用反射镜5、6、使来自He-Ne激光器3的光变换为直线偏振光的偏振光板7、将上述直线偏振光变换为圆偏振光的λ/4板8、透镜9及针孔10构成。透镜9起显微镜中物镜作用，对被检透镜1照射发散光。针孔10起着专用滤波器作用。透镜9和针孔10搭载在可沿光轴方向移动的载置台11上，通过用于驱动该载置台11的步进马达(没有图示)的回转，可沿光轴方向作进退移动。在此，由载置台11和步进马达等构成照射侧移位机构，透镜9相对被检透镜1在光轴方向位置调整自如。另外，步进马达上设有回转原点位置传感器，预先将透镜9与被检透镜1之间距离进行设定，将该状态下作为载置台11的移动原点，通过对供给步进马达的脉冲数进行计数，能检测伴随载置台11移动所引起的透镜9和被检透镜1的距离变化，更具体地说，实际上，是通过距离检测装置、例如后述计算机中脉冲数的计数动作，检测该距离。

另外，在被检透镜1的透过射出侧光轴上设置CCD摄像机12，作为接受该透过光的阵列状受光元件。被检透镜1与CCD摄像机12之间设有成像光学系统13。该成像光学系统13由λ/4板14、偏振光板15及透镜16构成，其使经λ/4板14和作为偏振光元件的偏振光板15的光成像在CCD摄像机12上，上述λ/4板14使得透过被检透镜1因双折射成为接近圆偏振光的椭圆偏振光束变换为接近直线偏振光的椭圆偏振光。该透镜16位置预先被调整，以便使被检透镜1的表面附近与CCD摄像机12之间大致建立成像关系。另外，透镜16使用如玻璃材料等制成，以便能充分除去其内部的双折射。

对于λ/4板14和偏振光板15分别设有大致绕光前进方向回转的步进马达17、18及齿轮系19、20作为回转装置21。在这些步进马达17、18上装有回转原点位置传感器(没有图示)，通过对步进马达17、18的脉冲数进行计数，能检测λ/4板14、偏光板15的回转角度，更具体地说，实际上，是通过回转角检测装置、例如后述计算机中脉冲数的计数动作，检测λ/4板14和偏光板15的各自回转角度。22是驱动上述步进马达17、18的马达驱动器，其接收来自计算机23和脉冲发生器24的脉冲驱动步进马达17、18。

由CCD摄像机12所摄的图像数据通过图像输入器25存储到计算机23的存储器中，以该图像数据及步进马达17、18的回转角度数据为基础，根据所设定的运算方法计算被检透镜1的双折射位相差及主轴方位。包含在该计算机23中的以CPU为主的运算装置具有计算被检透镜1的双折射的运算处理机能。并且，由CCD摄像机12所摄图像显示在计算机23的显示器或专用显示器上。

在这种构成中，说明本实施例场合的双折射测定装置的设定状态，先将偏振光板7方位设定为相对纸面的平行方向，λ/4板8的方位设定为相对纸面的45度方向，这样能使圆偏振光照射在被检透镜1上。进行测定前，例如将λ/4板14的方位设定为相对纸面的45度方向，在没有设置被检透镜1的状态下，一边使偏振光板15方位回转，一边设定偏振光板15的方位角度，使得透过该偏振光板15的光强度为最小，就是使透过光变为最暗。将该方位角度作为测定中的回转原点存储。这种场合，也可以将通常几乎没有双折射的玻璃透镜临时设置在被检透镜1的位置，使得入射到偏振光板15、CCD摄像机12的光线成为平行光线。关于透镜9和被检透镜1的距离，可以例如将透镜9和被检透镜1的物理意义上最接近状态作为移动原点，从该移动原点使载置台11移动，可以检测透镜9和被检透镜1之间距离。在本实施例中，表示使透镜9焦点和被检透镜1的焦点大致一致状态下的测定例。在这种状态下，通常，被检透镜1的透光大致成为平行光，但是，如图8所示，透过被检透镜周缘的光线发生重叠，被检透镜的透过像发生畸变，在这种场合，一边观察被检透镜1的透过像，一边通过调整透镜9和被检透镜1的距离消除光线重叠。

另外，关于写入光学系统，将光线受扫描反射镜反射的位置设想为图1中透镜9的焦点位置，将透镜9和被检透镜1的间隔设定为相当于写入光学系统中扫描反射镜面与被检透镜之间距离，这样，被检透镜1内光线透过路径更接近于实际使用状态，在这种状态下可进行测定。另外，当写入光学系统由若干透镜构成场合，可在光轴上配设另外的透镜构成写入光学系统，以便接近实际使用状态。

在实际测定时，先将被检透镜1由支架支承设置在所定位置，λ/4板14的方位为相对纸面的45度方向状态下，使偏振光板15从回转原点位置以(180/n)度为单位回转，其中n为预先设定的测定点数。因此，偏振光板15每回转(180/n)度将由CCD摄像机12读取的CCD图像数据存入计算机23的存储器中，取得偏振光板15的回转角度数据与n张CCD图像数据。接着，将λ/4板14的方位设置为相对纸面0度位置，与上述相同，使偏振光板15从回转原点位置以(180/n)度为单位回转，偏振光板15每回转(180/n)度将由CCD摄像机12读取的CCD图像数据存入计算机23的存储器中，取得偏振光板15的回转角度数据与n张CCD图像数据。这样，以所取得的2n张CCD图像数据和偏振光板15的回转角度数据为基础，通过运算装置，按以下步骤进行运算处理，求取被检透镜1的双折射。

将图1所示测定装置中光学系统的偏振光变化状态用缪勒矩阵表示，入射到被检透镜1的圆偏振光的缪勒矩阵设为L，被检透镜1的缪勒矩阵设为T，λ/4/板14的缪勒矩阵设为Q，偏振光板15的缪勒矩阵设为A，求斯托克斯参数S。

将λ/4板14方位设置为相对纸面的45度方向时的斯托克斯参数S45用(1)式表示：

S45＝A·Q45·T·L

$=\frac{1}{2}\left(\begin{array}{cccc}1& \cos 2\mathrm{\θ}& \sin 2\mathrm{\θ}& 0\\ \cos 2\mathrm{\θ}& {\cos }^{2}2\mathrm{\θ}& \sin 2\mathrm{\θ}\cos 2\mathrm{\θ}& 0\\ \sin 2\mathrm{\θ}& \sin 2\mathrm{\θ}\cos 2\mathrm{\θ}& {\sin }^{2}2\mathrm{\θ}& 0\\ 0& 0& 0& 0\end{array}\right)\left(\begin{array}{cccc}1& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& -1\\ 0& 0& 1& 0\\ 0& 1& 0& 0\end{array}\right)\↓$

$\→\left(\begin{array}{cccc}1& 0& 0& 0\\ 0& 1-(1-\cos \mathrm{\δ}){\sin }^2\mathrm{\φ}& (1-\cos \mathrm{\δ})\sin 2\mathrm{\φ}\cos 2\mathrm{\φ}& -\sin \mathrm{\δ}\sin 2\mathrm{\φ}\\ 0& (1-\cos \mathrm{\δ})\sin 2\mathrm{\φ}\cos 2\mathrm{\φ}& 1-(1-\cos \mathrm{\δ}){\cos }^{2}2\mathrm{\φ}& \sin \mathrm{\δ}\cos 2\mathrm{\φ}\\ 0& \sin \mathrm{\δ}\sin 2\mathrm{\φ}& -\sin \mathrm{\δ}\cos 2\mathrm{\φ}& \cos \mathrm{\δ}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}1\\ 0\\ 0\\ -1\end{array}\right)$

$=\frac{1}{2}\left(\begin{array}{c}1+\cos \mathrm{\δ}\cos 2\mathrm{\θ}-\sin \mathrm{\δ}\cos 2\mathrm{\φ}\sin 2\mathrm{\θ}\\ \cos 2\mathrm{\θ}+\cos \mathrm{\δ}{\cos }^{2}2\mathrm{\θ}-\sin \mathrm{\δ}\cos 2\mathrm{\φ}\sin 2\mathrm{\θ}\cos 2\mathrm{\θ}\\ \sin 2\mathrm{\θ}+\cos \mathrm{\δ}\sin 2\mathrm{\θ}\cos 2\mathrm{\θ}-\sin \mathrm{\δ}\cos 2\mathrm{\φ}{\sin }^2\mathrm{\θ}\\ 0\end{array}\right)---\left(1\right)$

从(1)式可以得出CCD摄像机12所得光强度I45如(2)所示：

$I_{45}=\frac{1}{2}(1+\cos \mathrm{\δ}\cos 2\mathrm{\θ}-\sin \mathrm{\δ}\cos 2\mathrm{\φ}\sin 2\mathrm{\θ})---\left(2\right)$

在(1)、(2)式中，θ是偏振光板15的主轴方位，δ是被检透镜1的双折射位相差，φ是被检透镜1的主轴方位。

通过步进马达18使偏振光板15回转，上述式中θ变化，CCD摄像机12所得(2)式所示光强度I45变化。图2表示随着偏光板15主轴方位回转光强度I45变化。纵轴光强度I45最大值设为1，最小值设为0。

在此，若将偏振光板15的回转角度读取分辨力设为R，其是相当于步进马达18的一脉冲的回转角度，那么随着偏振光板15主轴方位回转，光强度变化的位相φ45如下面(3)式所示，可以实测的CCD图像数

${\mathrm{\φ}}_{45}={\tan }^{-1}\left\{\frac{2\mathrm{R\Σ}(I_{45i}\·{\sin \mathrm{\θ}}_i)}{2\mathrm{R\Σ}(I_{45i}\·{\cos \mathrm{\θ}}_i)}\right\}$

据和偏光板15的回转角数据得出。

当λ/4板14的方位位置为相对纸面0度时的斯托克斯参数S0用(4)式表示：

S0＝A·Q0·T·L

$=\frac{1}{2}\left(\begin{array}{cccc}1& \cos 2\mathrm{\θ}& \sin 2\mathrm{\θ}& 0\\ \cos 2\mathrm{\θ}& {\cos }^{2}2\mathrm{\θ}& \sin 2\mathrm{\θ}\cos 2\mathrm{\θ}& 0\\ \sin 2\mathrm{\θ}& \sin 2\mathrm{\θ}\cos 2\mathrm{\θ}& {\sin }^{2}2\mathrm{\θ}& 0\\ 0& 0& 0& 0\end{array}\right)\left(\begin{array}{cccc}1& 0& 0& 0\\ 0& 1& 0& 0\\ 0& 0& 0& 1\\ 0& 0& -1& 0\end{array}\right)\↓$

$\→\left(\begin{array}{cccc}1& 0& 0& 0\\ 0& 1-(1-\cos \mathrm{\δ}){\sin }^2\mathrm{\φ}& (1-\cos \mathrm{\δ})\sin 2\mathrm{\φ}\cos 2\mathrm{\φ}& -\sin \mathrm{\δ}\sin 2\mathrm{\φ}\\ 0& (1-\cos \mathrm{\δ})\sin 2\mathrm{\φ}\cos 2\mathrm{\φ}& 1-(1-\cos \mathrm{\δ}){\cos }^{2}2\mathrm{\φ}& \sin \mathrm{\δ}\cos 2\mathrm{\φ}\\ 0& \sin \mathrm{\δ}\sin 2\mathrm{\φ}& -\sin \mathrm{\δ}\cos 2\mathrm{\φ}& \cos \mathrm{\δ}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}1\\ 0\\ 0\\ -1\end{array}\right)$

$=\frac{1}{2}\left(\begin{array}{c}1+\sin \mathrm{\δ}\sin 2\mathrm{\φ}\cos 2\mathrm{\θ}-\cos \mathrm{\δ}\sin 2\mathrm{\θ}\\ \cos 2\mathrm{\θ}+\sin \mathrm{\δ}\sin 2\mathrm{\φ}{\cos }^{2}2\mathrm{\θ}-\sin \mathrm{\δ}\mathrm{\φ}\sin 2\mathrm{\θ}\cos 2\mathrm{\θ}\\ \sin 2\mathrm{\θ}+\sin \mathrm{\δ}\sin 2\mathrm{\φ}\sin 2\mathrm{\θ}\cos 2\mathrm{\θ}-\cos \mathrm{\δ}\mathrm{\φ}{\sin }^2\mathrm{\θ}\\ 0\end{array}\right)---\left(4\right)$

从(4)式可以得出CCD摄像机12所得光强度I0如(5)所示：

$I_0=\frac{1}{2}(1+\sin \mathrm{\δ}\sin 2\mathrm{\φ}\cos 2\mathrm{\θ}-\cos \mathrm{\δ}\sin 2\mathrm{\θ})---\left(5\right)$

在(4)、(5)两式中，θ是偏振光板15的主轴方位，δ是被检透镜1的双折射位相差，φ是被检透镜1的主轴方位。

伴随着偏振光板15的主轴方位回转，光强度变化，与上述相同，光强度变化位相可由下面(6)式求得：

${\mathrm{\φ}}_0={\tan }^{-1}\left\{\frac{2\mathrm{R\Σ}(I_{0i}\·{\sin \mathrm{\θ}}_i)}{2\mathrm{R\Σ}(I_{0i}\·{\cos \mathrm{\θ}}_i)}\right\}$

根据(2)、(5)式可求取位相φ45、φ0，用(7)、(8)式表示：

φ₄₅＝tan^-1(tanδcos2φ)    (7)

${\mathrm{\φ}}_0={\tan }^{-1}\left(\frac{1}{\tan \mathrm{\δ}\sin 2\mathrm{\φ}}\right)---\left(8\right)$

从上述式(3)、(6)、(7)、(8)可以求得位相差δ及主轴方位φ，分别用公式(9)、(10)表示：

$\mathrm{\δ}={\tan }^{-1}\sqrt{{\tan }^2{\mathrm{\φ}}_{45}+\frac{1}{{\tan }^2{\mathrm{\φ}}_0}}---\left(9\right)$

$\mathrm{\φ}=\frac{1}{2}{\tan }^{-1}\left(\frac{1}{{\tan \mathrm{\φ}}_0\tan {\mathrm{\φ}}_{45}}\right)---\left(10\right)$

因此，根据本实施例，基本依照回转检偏振法，使透过被检透镜1的透过光入射到偏振光状态变化的偏振光板15上，一边回转该偏振光板15，一边以CCD摄像机12检测受光，计算被检透镜1的双折射，可任意设定被检透镜1与将发散光照射在该被检透镜1上的照射光学系统2的透镜9之间的间隔，一边观察被检透镜透过像一边调整上述间隔，能得到光学畸变影响小的作为被检透镜透过像的光弹性干涉条纹，能对被检透镜1整个面进行正确的双折射测定。同时也很容易与被检透镜1的种类变更相对应，是一种通用性高的双折射测定方法及装置。

参照图3和图4说明本发明第二实施例，与上述第一实施例相同部分用相同符号表示，说明省略。在本实施例中，λ/4板14、偏振光板15、透镜16、CCD摄像机12及回转机构21搭载在基座31上，通过导向件32，其在相对测定光学系统光轴大致垂直方向(图中用箭头表示为上下方向)移动自如。通过步进马达33驱动基座31移位，在此，通过基座31、导向件32、步进马达33等构成受光侧移位机构34，将偏振光板15、透镜16及CCD摄像机12作为一体，能使它们沿与光轴垂直方向移动进行调整。

在这种结构中，如图3所示测定光学系统，通过透镜16使被检透镜1的附近与CCD摄像机12的摄像面处于成像关系。因此，因被检透镜1的双折射在被检透镜1附近产生的光弹性干涉条纹的空间像通过偏振光板15由CCD摄像机12进行摄像，照射被检透镜1的发散光因被检透镜大致成为平行光，因而，在被检透镜1附近产生的光弹性干涉条纹的空间像与被检透镜1几乎尺寸(面积)相同。

另一方面，构成测定光学系统的λ/4板14、偏振光板15的尺寸(面积)最大为直径50mm左右，超过该尺寸的光弹性干涉条纹的空间像不能一次透过。结果，若被检透镜1的孔径尺寸大的话，不能对被检透镜1整个面进行双折射测定。关于这一点，虽然可以将光弹性干涉条纹空间像缩小后使其透过λ/4板14、偏振光板15，但是，这种场合，测定光学系统结构很复杂，而且光弹性干涉条纹的空间像变小，测定中分辨度低下，被检透镜1的双折射大等场合，光弹性干涉条纹的条纹间隔有时会比CCD摄像机12的受光元件像素尺寸小，不能进行测定。

因此，在本实施例中，λ/4板14以后的光学系统元件作为一体，使它们沿与光学系统光轴大致垂直方向移动，将与被检透镜1大致相同尺寸的光弹性干涉条纹的空间像分成若干部分，用CCD摄像机12进行观察测定。例如，如图4所示，通过步进马达33移动基座31，使得能观察被检透镜1的被测定区段E1，在这种状态下进行与上述第一实施例相同的位相差及主轴方位的测定。接着，通过步进马达33使基座31移动，使得能够观察被检透镜1的被测定区段E2，再在这种状态下测定位相差及主轴方位，此后，再使基座31移动，以便能观察被检透镜1的被测定区段E3，进行与上述同样的测定。

在本实施例中，决定被检透镜1的被测定区段时，可以采取例如一边使基座31移动，一边观察CCD摄像机12所摄显示的光弹性干涉条纹，选择适当区域。或者将回转原点位置传感器安装在步进马达33上，形成由供给该步进马达33的脉冲数能检测基座31的移动距离的结构，预先决定被测定区段，使基座31自动移动到能观察该区域的位置。采用后者方法，实际是根据计算机23中脉冲数的计数动作，检测基座31的移动距离(距离检测机构)。

这样，根据本实施例，能在不降低分辨度状态下，进行被检透镜1整体的双折射测定。

参照图5说明本发明第三实施例，在本实施例中，搭载偏振光板15、透镜16等的基座31装载在成为角度可变机构的回转台35上。这样，偏振光板15等相对来自被检透镜1的透过光的前进方向角度可变。另外，虽然没有图示，还设有检测因回转台35所引起的偏振光板15等相对透过光前进方向的角度。

如上所述，使透镜焦点与被检透镜1的焦点大致一致场合，透过被检透镜1的透过光在被检透镜1的整个面上相对光学系统光轴大致成为平行，没有必要回转λ/4板14和偏振光板15。但是，当被检透镜1为非球面场合或为了更接近图10所示光写入系统的实际使用状态将透镜9与被检透镜1之间间隔偏离上述设定(两焦点位置大致的设定)的场合，透过被检透镜1的光不平行于光学系统光轴，光线相对光学系统光轴的前进角度因被检透镜1的被测定区域而异。另外，λ/4板14和偏振光板15有光线入射角依存性，光线不垂直入射到元件面上就不能实现所定机能，成为测定误差产生的一个原因。因此，在本实施例中，在这种状况下，通过回转台35使λ/4板14、偏振光板15、透镜16及CCD摄像机12成一体回转，以使上述光学元件能正对透过被检透镜1的光。

严密地说，在一次可观察的局部被测定区域内，随着场所不同，光线前进角度多少存在不同，通过回转台35回转，使得偏振光板15的元件面相对该局部被测定区域中光线前进方向的平均角度为垂直(正对)，能使测定误差更小。另外，关于光线相对光学系统光轴的前进角度，也可以通过例如光线追迹模拟，预先求得被检透镜1的各透镜高度的透过后角度，根据被检透镜1的形状或测定光学系统的设定，求得局部被测定区域中光线前进的平均角度。若是曲面那样的主·副方向曲率分别不同的被检透镜场合，除了回转台35那样的回转机构，还可设置第三维方向移动机构，进行三维方向调整操作。

因此，根据本实施例，即使被检透镜1为光写入用扫描透镜场合，通过能任意设定被检透镜1和透镜9之间间隔的结构，能将测定系设定为接近实际使用状态，并且，能将偏振光板15等作为一体相对被检透镜1透过光的前进方向进行角度调整，以接近垂直状态入射，能进行更正确的测定。

参照图6和图7说明本发明第四实施例，在本实施例中，被检透镜1设定为孔径大的，或如图6所示在其周缘部分具有平坦部1a。

在本实施例中，支承被检透镜1的支架41上设置遮光部件42，用于遮住透过该被检透镜1周缘部分的光。上述遮光部件42载置于作为遮光部件移动机构的座44上，上述座44沿支架41上的导向件43移动自如，遮光部件42相对被检透镜1的位置在与光轴垂直方向可以变化，能调整自如。

在这种结构中，孔径大的被检透镜或周缘具有平坦部分的被检透镜场合，有时从被检透镜1的周缘部分透过的光线重叠成为杂光向着测定系统侧，影响正确测定。对于这一点，在本实施例中，对于这种被检透镜1的周缘部分设置遮光部件42，对于透过周缘部分的光进行遮光，使测定不会受到这种光的影响。作为透镜来说，被检透镜1的平坦部1a等发生杂光的部分一般大多是无效区域，没有必要作测定，所以，在该部分设置遮光部件42，不会对测定带来损害。

想遮住妨碍测定的光时，一边观察光弹性干涉条纹的空间像，一边使搭载遮光部件42的座44沿与光学系统光轴大致垂直方向(图7中用箭头表示方向)移动，寻找削除杂光影响的座44的位置。这时可以用CCD摄像机12进行观察，或者也可将其投影在更简易的屏幕上。

因此，若透过被检透镜1周缘部分的光成为杂光照射到CCD摄像机12上，会妨碍测定，按照本实施例，通过设置遮光部件42遮住周缘部分，所以，能削除杂光影响，削除因杂光而引起的不能测定区域，这样，可对被检透镜1的全部有效表面进行测定。尤其通过座44适当移动遮光部件42，能以合适状态完全消除杂光影响。

再次参照图3说明本发明第五实施例，在本实施例中，与上述第二实施例相同部分用相同符号表示，说明省略。本实施例与第二实施例的不同点在于，在本实施例中，λ/4板14及以后的光学系统元件作为受光组件26构成一体。并且，使该受光组件在与光学系统光轴大致垂直方向移动，将与被检透镜1大致相同尺寸的光弹性干涉条纹的空间像分若干次用CCD摄像机12观察，进行测定，这与上述图4及其说明相同。

另外，本实施例的透镜16是用若干透镜构成的焦距可变的透镜组，通过改变上述构成透镜间隔，改变作为透镜组的焦距，能使成像倍率可变。若预先调整透镜16位置，以与被检透镜1的附近建立成像关系，则在保持成像关系状态下，能使成像光学系统13的成像倍率变化。

因被检透镜1的双折射而产生的光弹性干涉条纹50例如图11所示，在被检透镜中央部分干涉条纹间隔宽，在周缘部分1e干涉条纹间隔狭，有时干涉条纹间隔接近CCD摄像机12的像素尺寸或比像素尺寸还狭。在这种区域，CCD摄像机12的一像素中、即相当于一像素的区域双折射发生大幅度变化，但是，作为该像素中测定值输出的是其平均值，所以，其测定值可靠性差。关于这一点，在本实施例中，在干涉条纹间隔变狭区域，使透镜16的焦距变长，提高成像光学系统13的成像倍率，以将干涉条纹放大状态实施测定，能对被检透镜1的整个面进行更正确的测定。

实施例五场合双折射测定装置的设定状态与上述第二实施例相同，实际测定与上述第一实施例相同，说明省略。

这样，根据本实施例，能在不降低分辨度状态下对被检透镜1整体的双折射进行测定。

参照图12说明本发明第六实施例，与上述实施例的图3相同部分标以同一符号，说明省略。在本实施例中，上述实施例的图3中的由基座31、导向件32及步进马达33等所构成的受光侧移位机构34省略，图3为一个受光组件26，而在本实施例中设置二个相同结构的受光组件26a、26b。即，受光组件26a由λ/4板14a、偏振光板15、透镜16a、CCD摄像机12a及回转装置21a构成，受光组件26b由λ/4板14b、偏振光板15b、透镜16b、CCD摄像机12b及回转装置21b构成。在此，在被检透镜1之后设置棱镜51作为光分路装置，使得透过该被检透镜1的光分成两路，分别入射到受光组件26a、26b上。关于棱镜51分离被检透镜透过光，为了不使通过棱镜面反射在P偏光(沿棱镜51的反射面的平行方向振动的光)与S偏光(沿棱镜51的反射面的垂直方向振动的光)之间产生相位跳移的差，将被检透镜透过光入射到棱镜反射面的入射角度设定为比棱镜51的布儒斯特角大。并且，使用固定焦点透镜作为透镜16a、16b，为使被检透镜1的附近和CCD摄像机12a、12b的摄像面大致成为成像关系，分别调整其位置。另外，从材质方面说，使用象玻璃透镜那样双折射几乎被消除的材质。

在这种构成中，关于透过透镜1由棱镜51分路的透过光，若使被检透镜1的不同被测定区段的透过光入射，则能同时测定被检透镜1的不同被测定区段，能提高测定操作性。作为测定方法通过两个CCD摄像机12a、12b所摄图像通过图像输入器25a、25b存入计算机23中，其处理内容与上述实施例相同。因此，根据本实施例，在不移动受光组件26a、26b状态下，能同时测定被检透镜1的整个面。

关于本实施例的构成，作为变型例，也可与第一实施例相同，将透镜16a、16b设定为由若干透镜构成的焦距可变的透镜组，通过改变构成透镜的间隔，能使作为透镜组的焦距变化，使各自独立，成像倍率可变自如。即，预先调整透镜16a、16b的位置，以便与被检透镜1的附近建立成像关系，在保持成像关系状态下，各受光组件26a、26b能使成像光学系统13a、13b的成像倍率变化。这样，在干涉条纹间隔狭的区域，透镜16a或16b的焦距变长，提高成像光学系统13a或13b的成像倍率，在干涉条纹放大状态下，成像在CCD摄像机12a或12b上进行测定，能正确地进行测定。

本实施例的实际测定与第一实施例完全相同，说明省略。

参照图13和14说明本发明第七实施例，本实施例涉及可变焦距透镜16(上述变型例的焦距可变透镜16a、16b的场合也一样)，能自动设定其焦距，成像光学系统13的成像倍率能自动被设定。

由CCD摄像机12所摄被检透镜1的光弹性干涉条纹52的图像例如图13所示，E表示CCD摄像机12所观察的区段。

图14表示这种场合的A-A′线截面中图像像素浓度分布，图14中像素浓度分布极小值(或极大值)间的间隔可以看作干涉条纹的间隔。在图14所示例中，相当于B点和B′点之间间隔，该间隔相当于CCD摄像机12的10个像素。由于得到这样的摄像结果，就预先对于极小值(或极大值)之间间隔以CCD摄像机12的像素数设定阈值(例如5像素)，像素浓度分布的极小值(或极大值)间的间隔若不大于5像素，则干涉条纹间隔过狭，测定值不可靠。在极小值(或极大值)间的间隔比上述阈值小的被测定区域，可以调整焦距可变的透镜16的透镜间距离，使其焦距变长，提高成像光学系统13的成像倍率，以使上述间隔比上述阈值大。

图15是根据该原理自动调整设定成像倍率的处理流程图，图中的“山脊线”意味像素浓度极小值(或极大值)位置间连接曲线，“X”是用CCD摄像机12观察的区段E中成为最小的山脊线相互之间的间隔，相当于CCD摄像机12观察区域E中成为最小的干涉条纹的间隔，“S”是预先设定的以CCD摄像机12的像素数为单位的条纹间隔的阈值。

在步骤S1取入由CCD摄像机所摄图像，然后在步骤S2进行附近像素的平均化处理(平滑化)作为求得用该CCD摄像机12观察区域E中最小条纹间隔的处理，再在步骤S3检测山脊线，接着在步骤S4除去不需要的山脊线，同时进行细线化，在步骤S5检测最小山脊线间隔X，在步骤S6比较所检测到的最小山脊线间隔X与阈值S，若比阈值S小场合，就在步骤S7进行提高成像倍率处理，反复上述过程，最终达到X≥S状态，在这种状态下开始测定上述双折射。因此，根据本实施例，提高了测定装置的操作性，还能使成像倍率合适。

关于由焦距可变的透镜组构成的透镜16，其构成透镜的间隔调整可以通过例如将各构成透镜装于载置台上，马达作为驱动源使上述载置台移动，被检透镜1的附近与CCD摄像机12的摄像面建立成像关系，在保持上述成像关系状态下，可以进行调整，以便使作为透镜组的焦距变化。或者也可以利用市售连续变焦镜头的连续变焦机构。

参照图16说明本发明第八实施例，在本实施例中，与第二实施例的图3相同部分用同一符号表示，说明省略。本实施例与第二实施例的不同点在于，在本实施例中作为测定对象的被检透镜1是主扫描方向(与纸面方向平行)和副扫描方向(与纸面垂直方向)焦距不同的非轴对称透镜。该非轴对称透镜由没有图示的支架支承着。设有照射光学系统2，其以所定偏振光状态使光照射在被检透镜1上。该照射光学系统与上述第二实施例不同，由发出相干波短的直线偏振光束的半导体激光器3、将发自半导体激光器3的直线偏振光变换为圆偏振光的λ/4板4、透镜9及针孔10构成。关于这种测定装置的光源，因为偏振光板15等具有波长依存性，与混有若干种波长光的白色光源相比，最好使用单色激光光源。但是，若使用He-Ne激光器那样相干波长的作为激光光源，因被检透镜1的双折射发生光弹性干涉条纹，此外，在测定光学系统内多重反射等会发生噪声干涉条纹，有时因与光弹性干涉条纹重叠，产生测定误差。关于这一点，在本实施例中，光源使用相干波短的半导体激光器3，具有使测定光学系统内多重反射等引起的噪声干涉条纹难以发生的效果。

另外，在上述照射光学系统2和被检透镜1之间，在其光轴上设置构成补正光学系统53的补正用透镜54。该补正用透镜54与被检透镜1在主扫描方向和副扫描方向具有相反特性，即，仅在副扫描方向(与纸面垂直方向)具有折射力，具有使透过被检透镜1的光成为平行光束的机能。该补正用透镜54装在可沿光轴方向移动的载置台55上，通过用于驱动该载置台55的步进马达(没有图示)的回转，能使载置台55沿光轴方向进退移动。在此，载置台55与步进马达等构成补正系移位机构，能对补正用透镜54相对被检透镜1的光轴方向位置(距离)调整自如。另外，在该步进马达上设置回转原点位置传感器，预先将补正用透镜54和被检透镜1的距离设定为所定距离，将该状态作为载置台55的移动原点，对供给步进马达的脉冲数进行计数，能检测随着载置台55移动而引起的补正用透镜54与被检透镜1之间距离变化，更具体地说，实际上是根据距离检测装置、例如后述计算机中的脉冲数计数动作检测该距离。

参照图17说明本实施例附加的用于使被检透镜1的透过光平行的补正光学系统53的补正用透镜54的作用。被检透镜1是轴对称透镜场合，即使不设补正用透镜54也能使透镜9焦点与被检透镜1的焦点大致一致，透镜9和被检透镜1构成无焦系统，透过被检透镜1的光大致成为平行。但是，在本实施例所使用的被检透镜1在主扫描方向和副扫描方向焦距不同的非轴对称透镜场合，不能同时使透镜9焦点与被检透镜1的主副扫描方向焦点一致，因此，照射轴对称的球面波使被检透镜的透过光平行是非常困难的。关于这一点，在本实施例中，在透镜9和被检透镜1之间配置仅在副扫描方向具有折射力的补正用透镜54，将来自透镜9的发散光变换成非轴对称光后照射到被检透镜1上。

如图17所示，被检透镜1的主扫描方向的焦距设为f1，副扫描方向的焦距设为f2，f1＞f2，透镜9的焦距设为f0，补正用透镜54的副扫描方向的焦距设为fs(主扫描方向焦距为无限大)，壁厚为t，折射率为ns，透镜9与被检透镜1之间的间隔(主点间距离)为Δ1，补正用透镜54与被检透镜1之间间隔为Δ2，若按下列(11)、(12)式进行设定，透过被检透镜1的光大致成为平行：

$\mathrm{\Δ}1=f_0+f_1-t(1-\frac{1}{n_s})---\left(11\right)$

$f_1-t(1-\frac{1}{n_s})=\frac{f_s(\mathrm{\Δ}2-f_2)}{\mathrm{\Δ}2-f_2-f_s}+\mathrm{\Δ}2---\left(12\right)$

在此，这种间隔设定是通过例如将透镜9和被检透镜1、补正用透镜54和被检透镜1分别处于物理意义上最接近状态作为各自的移动原点，从移动原点移动载置台11、55，能够检测透镜9和被检透镜1之间间隔Δ1、补正用透镜54和被检透镜1之间间隔Δ2。可是，当被检透镜1种类被限定场合，没有必要使补正用透镜54沿光轴方向移动，所以，可不设置载置台55，预先设定光学系统，使得其成为满足上述(11)、(12)式的间隔Δ1、Δ2。

参照图18说明本发明第九实施例，与第八实施例相同部分标以同一符号，说明省略。本实施例中作为测定对象的被检透镜1为焦距非常长的透镜。这时为了使透镜9和被检透镜1构成无焦系统，必需使两者间隔设定为非常大，会带来装置大型化。但是，这种被检透镜1两面可以看作大致平行的平板，若照射平行光的话，能回避测定装置大型化。在本实施例中，以图18所示结构构成。

在图18中，设有构成补正光学系统53的补正用透镜54，其位于照射光学系统2的透镜9和被检透镜1之间，位于光轴上。该补正用透镜54是通常的轴对称凸透镜，具有使照射被检透镜1的光成为平行光束的机能。这种补正用透镜54搭载在载置台55上，能沿光轴方向移动，调整自如。

根据这种结构，来自透镜9的发散光在补正用透镜54成为平行光束后照射被检透镜1。这时，实际上被检透镜1不是平行平板，所以，透过被检透镜1的光偏离平行光束，成为发散或收束光束，但若被检透镜1的焦距足够长，该被检透镜1的透过光的从平行光束的偏离成为微小角度，由此引起的误差可以忽略。因此，即使作为测定对象的被检透镜1焦距非常长，也不会带来装置大型化，能够进行测定，提高了通用性。

在此，在本实施例中，例如被检透镜1在主扫描方向和副扫描方向焦距不同，主扫描方向能看作平行平板，副扫描方向不能看作平行平板，在这种场合，可以将补正用透镜54和另外的补正用透镜56组合作为补正光学系统53。该补正用透镜56与补正用透镜54光学特性不同，在此，使用仅在副扫描方向具有折射力的非轴对称透镜。这样，光照射在被检透镜1上，透过被检透镜的光束成为平行光束。

因此，作为一般状态来考虑，若将光学特性不同的若干光学元件(通常为透镜)组合构成补正光学系统，能与焦距非常长的被检透镜相对应，而且，即使对于非轴对称被检透镜也能使透过光大致平行，通用性高。

另外，在图18所示构成中，若补正用透镜54、56各自装取自如、与不同种类(焦距和孔径不同的透镜)交换自如，那么能与被检透镜1的种类变更相对应，通用性更高。

参照图19说明本发明第十实施例，本实施例也能适用图16所示第八实施例，在此，使用图18那样的双折射测定方法及其装置。在本实施例中，被检透镜1载置于可沿与光轴垂直方向移动的载置台57上，通过用于驱动该载置台57的步进马达(没有图示)的回转，使其沿与光轴垂直方向移动。由载置台57和步进马达等构成透镜移位机构，在与该被检透镜1的光轴垂直方向进行位置调整，以便对准被检透镜1上的测定对象区域。

在这种结构中，通过载置台57使被检透镜1在与光轴垂直方向移动，使得从补正光学系统53侧往被检透镜1的平行光束的入射位置逐渐变化，能测定被检透镜1整体区域。即，与图4所示说明使受光组件26侧与测定对象区域一致通过沿与光轴垂直方向移动进行分段测定方式相同，将受光组件26侧固定，使被检透镜1可动，进行测定。

Claims (4)

1.一种双折射测定方法，其特征在于，包括下列步骤：

任意调整照射光学系统相对被检透镜在光轴方向距离，上述被检透镜在与光轴垂直方向移动调整自如，配设在所定位置；

在与光轴垂直方向调整被检透镜，以便对准上述被检透镜上的测定对象区域；

上述照射光学系统以所定偏振光状态的光通过补正光学系统照射被检透镜的测定对象区域，射出成为平行光的透过光；

使偏振光元件绕上述透过光的前进方向回转，检测其回转角度，上述偏振光元件用于使来自上述被检透镜的透过光的偏振光状态变化；

通过成像元件使透过该偏振光元件的光成像在受光元件的受光面上；

根据检测到的上述偏振光元件的回转角度及上述受光元件的受光输出，顺序计算上述被检透镜的测定对象区域的双折射。

2.一种双折射测定装置，其特征在于，设有：

照射光学系统，以所定偏振光状态将发散光照射在被检透镜上；

照射侧移位机构，用于使上述照射光学系统相对上述被检透镜在光轴方向移动位置，进行调整；

补正光学系统，配设在上述被检透镜的照射侧，使透过该被检透镜的光束成为平行光；

偏振光元件，使来自上述被检透镜的透过光的偏振光状态变化；

回转装置，使上述偏振光元件沿上述透过光的前进方向回转；

回转角检测装置，检测上述回转装置所引起的偏振光元件的回转角度；

受光元件，接受透过上述偏振光元件的光；

成像光学系统，使透过上述偏振光元件的光成像在上述受光元件的受光面上；

运算装置，根据由上述回转角检测装置检测的回转角度和上述受光元件的受光输出，计算上述被检透镜的双折射。

3.根据权利要求2中所述的双折射测定装置，其特征在于，上述补正光学系统由光学特性不同的若干光学元件组合而成。

4.根据权利要求2或3所述的双折射测定装置，其特征在于，上述受光元件为阵列状受光元件。

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