JP2000258339A - 複屈折測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、被検レンズの全面に亘って高精度
に複屈折を測定することができるとともに、測定結果の
処理による測定時間が増大することおよび測定値の信頼
性が低下することを防止することができる複屈折測定装
置を提供するものである。 【解決手段】 被検レンズ４の厚みデータに基づき、レ
ンズ９に対向する被検レンズ４の表面近傍とＣＣＤカメ
ラ10の受光面が常に略結像関係になるように、ステージ
17、19を光学系の光軸方向および光軸方向と略直交する
方向に一体的に移動させることにより、被検レンズ４の
複屈折を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複屈折測定装置に
関し、詳しくは、レーザプリンタ等の光書き込み用レン
ズ、カメラレンズ、光ピックアップ用のレンズ等のプラ
スチックレンズの評価を行なうためにその複屈折を測定
する複屈折測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のプラスチックレンズの複
屈折を測定する方法としては、位相変調法や回転検光子
法等が知られている。これらの方法にあっては、透明な
被検レンズに平行ビームを照射し、その透過光をフォト
ダイオード等の受光素子で受光して、被検レンズの複屈
折による透過光の偏光状態の変化を検知することにより
被検レンズの複屈折を測定するようにしている。

【０００３】特に、位相変調法では、光弾性変調器を利
用して照射光を位相変調させ、被検レンズを透過した光
のビート信号と変調信号の位相差から複屈折を求めるも
のであり、また、回転検光子法では被検レンズの後に設
置した検光子を回転させながら検光子の後に設置した受
光素子によって透過光を受光し、検光子の回転に伴う受
光素子からの出力の変化によって複屈折を求めるもので
ある。

【０００４】また、その他の測定方法としては、拡大し
た平行光を被検レンズに照射し、その透過光をＣＣＤカ
メラ等の２次元センサで受光して被検レンズの複屈折を
求めるという複屈折の面計測方法がある（このような計
測方法としては、特開平４−５８１３８号公報、特開平
６−１４７９８６号公報、特開平７−７７４９０号公報
参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
位相変調法や回転検光子法にあっては、例えば、細い平
行ビームを被検レンズに照射してフォトダイオードで受
光する、所謂、点計測であるため、被検レンズの全面を
測定するためには、被検レンズや測定装置を調整する必
要がある上に、平面でない球面、あるいは非球面レンズ
（非平行板）を測定する場合に、そのセッティングが困
難であるという不具合が発生してしまった。

【０００６】また、後者の面計測方法にあっては、面計
測であるため、被検レンズの調整を行なう必要はない
が、光書き込み用のレンズ等のような口径の大きなレン
ズやレンズのＮＡが大きい場合に、レンズの中央部と周
縁部とで屈折の差が大きくなり、透過像に光学的な歪み
が生じて測定値と被検レンズ上での位置との対応がとれ
ないという問題が発生してしまう。

【０００７】また、被検レンズの周縁部を透過した光線
が重なり合ったり、周縁部を透過した光線が受光素子ま
での光学系の経路の中でケラレて受光素子まで到達せず
に、透過像の被検レンズ周縁部に相当する部分が影にな
ったりするという問題が発生してしまった。

【０００８】すなわち、被検レンズの全面に亘って正確
な複屈折を測定することができなかったのである。

【０００９】また、レンズの全面に亘って複屈折を正確
に測定しようとする場合には、被検レンズの周縁部およ
び中央部と受光素子とが略結像関係になっている必要が
ある。何故なら、そのような結像関係になっていない
と、ピントのずれた（ピンぼけ）歪んだ被検レンズの像
が得られてしまうため、被検レンズの周縁に相当する部
分が太く観察されてどこが周縁なのか分からなくなり、
また、被検レンズの表面上にわずかな傷やごみがある場
合に、それらが太く大きく観察されて被検レンズの透過
像に光量ムラができるため、測定される複屈折位相差の
絶対値および分布に誤差を生じさせてしまうからであ
る。

【００１０】特に、ＮＡの大きなレンズの場合には、レ
ンズの中央部と周縁部で受光素子までの距離（光学系の
光軸方向長さ）の差が大きくなり、一方の部分にピント
を合わせた場合に、他方の部分のピンぼけの度合いが激
しくなるため、それによる測定誤差が大きくなってしま
う。

【００１１】ここで、被検レンズの表面近傍と受光素子
とを略結像関係にするためには、結像光学系の間隔を可
変にしてフォーカシング調整を行なっても良いが、その
場合には、結像光学系の倍率がレンズの測定される場所
によって異なってしまい、レンズの像の大きさが異なっ
てしまうので、レンズ全面に対する複屈折の分布を把握
しようとすると、測定結果の複屈折分布を二次元画像と
して拡大、縮小したりする等して処理するのに時間がか
かる上に、データの加工をすることになることから測定
値の信頼性も低下してしまう。

【００１２】そこで本発明は、被検レンズの全面に亘っ
て高精度に複屈折を測定することができるとともに、測
定結果の処理による測定時間が増大することおよび測定
値の信頼性が低下することを防止す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している。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
上記課題を解決するために、光源と、該光源から照射さ
れた光を所定の偏光状態に変化させる第１の偏光手段
と、該第１の偏光手段によって偏光された光を発散また
は収束させて被検レンズに入射する照射光学系と、略光
学系の回りに回転可能に設けられるとともに、前記被検
レンズを透過した光の偏光状態を等角度毎に可変させる
第２の偏光手段と、該第２の偏光手段を透過した光を受
光する受光手段と、前記第２の偏光手段と受光手段の間
に介装され、該第２の偏光手段を透過する光を受光手段
の受光面上に結像させる結像光学系と、前記受光手段に
よって等角度毎に受光された受光データに基づいて前記
被検レンズの複屈折を演算する演算手段と、を備えた複
屈折測定装置において、前記結像光学系および受光手段
を一体的に保持する保持部材と、該保持部材を光学系の
光軸方向および該光軸方向と略直交する方向に移動させ
る保持部材制御手段と、前記被検レンズ面の奥行き方向
における厚みデータを入力する入力手段とを設け、前記
保持部材制御手段は、前記入力手段から入力された厚み
データに基づき、前記結像光学系に対向する被検レンズ
の表面近傍と前記受光素子の受光面が常に略結像関係に
なるように、前記保持部材を光学系の光軸方向および該
光軸方向と略直交する方向に一体的に移動させることを
特徴としている。

【００１４】その場合、被検レンズの厚みデータに基づ
き、結像光学系に対向する被検レンズの表面近傍と受光
素子の受光面が常に略結像関係になるように、保持部材
を光学系の光軸方向および光軸方向と略直交する方向に
一体的に移動させることにより、被検レンズの複屈折を
測定するので、被検レンズの中央部および周縁部に拘ら
ず測定結果に対するピンぼけの影響を小さくすることが
できる。

【００１５】また、結像光学系および受光素子を被検レ
ンズに対して一体的に移動させるため、結像光学系の倍
率を常に一定にすることができ、被検レンズの全面に対
する複屈折の分布を知るために測定結果を処理するのを
不要にできる。

【００１６】この結果、被検レンズの全面に亘って高精
度に複屈折を測定することができるとともに、測定結果
の処理による測定時間が増大することおよび測定値の信
頼性が低下することを防止することができる。

【００１７】また、被検レンズの厚みデータに基づき、
結像光学系に対向する被検レンズの表面近傍と受光素子
の受光面が常に略結像関係になるように、保持部材を光
学系の光軸方向および光軸方向と略直交する方向に一体
的に移動させることにより、被検レンズの複屈折を測定
するので、簡素、かつ低コストな装置構成で簡単に複屈
折を測定することができる。

【００１８】具体的には、被検レンズの全面と受光素子
との結像関係を保つには、受光素子および結像光学系を
光学系の光軸方向と直交する方向に移動させ、被検レン
ズの測定場所が変わる度に被検レンズの表面のピントが
合うように受光素子および結像光学系を光学系の光軸方
向に移動させる必要がある。

【００１９】その場合に、受光素子および結像光学系の
移動に関しては、受光素子から被検レンズ表面までの距
離を検知する検知手段を別途設けて、その距離が所定量
になるように受光素子および結像光学系を移動すること
が考えられ、また、受光素子で撮像した被検レンズの画
像を処理してピンぼけの具合を確認しながらピンぼけが
改善される方向に受光素子および結像光学系を移動させ
ることも考えられる。

【００２０】ところが、受光素子から被検レンズ表面ま
での距離を検知する手段を設けると、装置構成が複雑か
つ、コスト高なものになり、また、画像処理を施すと処
理に時間がかかって測定時間が長くなってしまう。

【００２１】請求項１記載の発明では、予め、被検レン
ズの厚みデータを入力し、そのデータに基づいて結像光
学系に対向する被検レンズの表面近傍と受光素子の受光
面が常に略結像関係になるように、保持部材を光学系の
光軸方向および光軸方向と略直交する方向に一体的に移
動させるので、簡素、かつ低コストな装置構成で簡単に
複屈折を測定することができる。

【００２２】請求項２記載の発明は、上記課題を解決す
るために、請求項１記載の発明において、前記被検レン
ズと第１の偏光素子の間に前記被検レンズに平行な光束
を照射する平行光学系を介装するとともに、前記被検レ
ンズを光学系の光軸方向と略直交する方向に移動させる
被検レンズ制御手段を設け、前記入力手段から入力され
た厚みデータに基づき、前記結像光学系に対向する被検
レンズの表面近傍と前記受光素子の受光面が常に略結像
関係になるように、被検レンズ制御手段が光学系の光軸
方向と略直交する方向に移動するとともに、前記保持部
材制御手段が光学系の光軸方向に移動することを特徴と
している。

【００２３】このようにしたのは、被検レンズの全面に
亘って複屈折の高精度な測定を安価、かつ容易に実現さ
せることができる測定装置を得るためである。

【００２４】以下、その理由を説明する。

【００２５】被検レンズの焦点距離が長い場合に、被検
レンズに発散または収束光を照射して被検レンズの透過
光を平行化しようとすると、測定装置が大型化してしま
う。したがって、このようなときには被検レンズに照射
する光を予め平行化しておき、被検レンズに平行光を照
射することで測定装置の大型化を防止する。そして、そ
のときに被検レンズの全面を測定する場合は、結像光学
系および受光手段を光学系の光軸と略直交する方向に移
動させずに固定し、その代わりに被検レンズを光学系の
光軸と略垂直な方向に移動させながら被検レンズの全面
を観察する。

【００２６】請求項２記載の発明は、被検レンズの光学
系の光軸方向における厚みデータと、被検レンズの光学
系光軸と略直交する方向における位置（被検レンズの主
走査方向におけるレンズ高さ）のデータから、結像光学
系および受光手段が光学系の光軸方向に移動すべき量を
計算し、その分だけ結像光学系および受光手段を移動さ
せる。

【００２７】すなわち、結像光学系および受光手段を光
学系の光軸方向に、被検レンズを光軸と略直交する方向
にそれぞれ移動させながら被検レンズの表面近傍と受光
素子との結像関係を保ちつつ、被検レンズの全面を測定
することにより、被検レンズの全面に亘って複屈折の高
精度な測定を安価、かつ容易に実現させることができる
測定装置を得ることができるのである。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に基づいて説
明する。

【００２９】図１、２は本発明に係る複屈折測定装置の
第１実施形態を示す図である。

【００３０】まず、構成を説明する。図１において、１
は半導体レーザ（光源）であり、このレーザ光源１から
の直線偏光の光ビームはλ／４板（第１の偏光手段）２
によって円偏光に変換されるようになっている。この円
偏光は顕微鏡対物レンズと同等の作用を有するレンズ
（照射光学系）３によって発散光に変換された後、被検
レンズ４に入射されるようになっており、この被検レン
ズ４は図示しないホルダーに保持されている。なお、被
検レンズ４としては、レーザプリンタ等の光書き込み用
レンズ、カメラレンズ、光ピックアップ用のレンズ等の
プラスチックレンズが用いられる。

【００３１】また、レンズ３はステージ５に搭載されて
おり、このステージ５にはスペイシャルフィルタとして
作用するピンホール６が搭載され、ステージ５は図示し
ないステッピングモータに駆動されることにより光学系
の光軸方向に移動可能になっている。

【００３２】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３と被検レンズ４の間
隔を既知の距離に設定し、その状態をステージ５の移動
原点とすることにより、ステッピングモータに供給する
パルス数をカウントすることでステージ５の移動に伴う
レンズ３と被検レンズ４の間隔の変化を検知することが
可能となる。

【００３３】また、被検レンズ４を透過した光はレンズ
３を式１を満たすような位置に設置する、すなわち、レ
ンズ３と被検レンズ４とでアフォーカル系を構成するこ
とで平行光束にすることができる。

【数１】 但し、ｆ0はレンズ３の焦点距離、ｆ1は被検レンズ４の
焦点距離、Δはレンズ３と被検レンズ４の間隔を示す。

【００３４】また、被検レンズ４を透過して被検レンズ
４の複屈折によって円偏光に近い楕円偏光になった光束
はλ／４板（第２の偏光手段）７によって直線偏光に近
い楕円偏光に変換された後、偏光板（第２の偏光手段）
８によって偏光され、さらに、レンズ（結像光学系）９
によってＣＣＤカメラ（受光手段）10の受光面に受光
（結像）される。

【００３５】レンズ９は被検レンズ４の中心（光軸）付
近の表面近傍とＣＣＤカメラ10の間で略結像関係が成り
立つような位置に調整されており、その材質にはガラス
のようにその内部の複屈折が十分に除去されたものが使
用されている。

【００３６】また、符号11、12はλ／４板７および偏光
板８を光学系の光軸回りに回転させるためのステッピン
グモータであり、このモータ11、12には図示しない回転
原点位置センサが設けられ、モータ11、12に供給するパ
ルス数をカウントすることでλ／４板７および偏光板８
の回転角度を検知可能になっている。

【００３７】このモータ11、12はモータドライバ13によ
って駆動されるようになっており、このモータドライバ
13はコンピュータ（演算手段）14からの指令信号に基づ
いて駆動されるパルス発生器15からのパルスを受けてモ
ータ11、12を駆動するようになっている。

【００３８】また、ＣＣＤカメラ10によって撮像された
画像データは画像入力器16を通してコンピュータ14のメ
モリに取り込まれるようになっており、コンピュータ14
はこの画像データと回転原点位置センサからのセンサ1
1、12の回転角度情報に基づいて被検レンズ４の複屈折
位相差および主軸方位を演算するようになっている。

【００３９】一方、λ／４板７、偏光板８、レンズ９お
よびＣＣＤカメラ10はステージ17に一体的に保持されて
おり、このステージ17はモータドライバ13で駆動される
ステッピングモータ18によって光学系の光軸方向に移動
するようになっている。また、ステージ17はステージ19
に保持されており、このステージ19はガイド20に沿って
光学系の光軸と略直交する方向に移動するようにモータ
ドライバ13で駆動されるステッピングモータ21によって
駆動される。

【００４０】また、コンピュータ14はキーボード（入力
手段）を有しており、このキーボードからは被検レンズ
４の奥行き方向（光軸方向）における厚みデータを入力
するようになっている。

【００４１】コンピュータ14はこの厚み情報に基づいて
モータドライバ13に指令信号を出力することにより、モ
ータ18、21を制御し、レンズ９に対向する被検レンズ４
の表面近傍とＣＣＤカメラ10の受光面が常に略結像関係
になるように、ステージ17および19を光学系の光軸方向
および光軸方向と略直交する方向に移動させるようにな
っている。

【００４２】本実施形態では、ステージ17、19が保持部
材を構成し、コンピュータ14、モータドライバ13および
モータ18、21が保持部材制御手段を構成している。

【００４３】次に、被検レンズ４の複屈折を測定する方
法の原理を説明する。

【００４４】なお、本実施形態では、半導体レーザ１の
偏光の方位は地面に対して水平に設定するとともに、λ
／４板２の方位（透過軸方位）は地面に水平な方向に対
して45゜に設定して被検レンズ４に円偏光を照射し、λ
／４板７および偏光板８の方位が地面に対して水平なと
きを測定における回転原点とする。

【００４５】まず、被検レンズ４をホルダーにより所定
位置にセットした後、半導体レーザ１からの直線偏光を
照射すると、この直線偏光の光ビームがλ／４板２によ
って円偏光に変換され、円偏光がレンズ３によって発散
光に変換された後、被検レンズ４に入射される。

【００４６】ここで、ステージ５を光学系光軸方向に移
動させ、被検レンズ４に発散光を照射するレンズ３と被
検レンズ４との間隔を最適なものに設定する。

【００４７】そして、ステッピングモータ11によってλ
／４板７の方位を回転原点から45゜回転した状態で偏光
板８を回転原点から（180／ｎ）゜ずつ等角度毎に回転
させ、偏光板８が（180／ｎ）゜回転する度にこの偏光
板８によって偏光された光束をレンズ９によってＣＣＤ
カメラ10に結像することにより、ＣＣＤカメラ10に画像
データが撮像される。なお、ｎは予め決めた測定ポイン
トである。

【００４８】この画像データをコンピュータ14に取り込
んで偏光板８の回転角度データとｎ枚のＣＣＤカメラ10
の画像データを取得する。次いで、λ／４板７の方位を
回転原点に戻した後、上述したものと同様に偏光板８を
回転原点から（180／ｎ）゜ずつ回転させながらＣＣＤ
カメラ10の画像データをコンピュータ14に取り込んで偏
光板８の回転角度データとｎ枚の画像データを取得す
る。

【００４９】そして、この取得した合計２×ｎ枚の画像
データと偏光板８の回転角度データに基づいてコンピュ
ータ14は以下の演算処理によって被検レンズ４の複屈折
を求める。

【００５０】λ／４板７の方位を回転原点から45゜回転
させたときの偏光板８の回転に伴い、ＣＣＤカメラ10の
各画素にて検出される光強度Ｉ45は式２のようになる。

【数２】 また、λ／４板７の方位を回転原点に戻したとき、偏光
板８の回転に伴い、ＣＣＤカメラ10の各画素にて検出さ
れる光強度Ｉ0は式３のようになる。

【数３】 式２、式３において、θは偏光板８の主軸方位、δは被
検レンズ４の複屈折位相差、φは被検レンズ４の主軸方
位である。偏光板８の回転に伴う光強度変化の位相をそ
れぞれφ45、φ0とすると、式２、式３よりφ45、φ0は
式４、式５のように表わされる。

【数４】

【数５】 また、取り込んだＣＣＤカメラ10の画像データと偏光板
８の回転角データとによってφ45、φ0は式６、式７に
よって計算される。

【数６】

【数７】 したがって、式４、式５、式６、式７により、式８、式
９によって位相差δ、主軸方向φが求められる。

【数８】

【数９】 次に、上述した複屈折の測定方法を踏まえて、被検レン
ズ４の奥行き方向における厚みデータに基づいてステー
ジ17、19を移動させながら被検レンズ４の複屈折を測定
する方法を説明する。

【００５１】上述した被検レンズ４の複屈折の測定にあ
っては、被検レンズ４の複屈折により被検レンズ４の表
面近傍に発生した光弾性干渉縞の空間像が、偏光板８を
介してＣＣＤカメラ10で撮像されるが、被検レンズ４に
照射した発散光は被検レンズ４によって略平行化されて
いるため、被検レンズ４近傍に発生する光弾性干渉縞の
空間像は被検レンズ４と略同じサイズ（面積）となる。

【００５２】一方、測定光学系を構成するλ／４板７お
よび偏光板８はそのサイズが限られており、被検レンズ
４の口径が大きいとき光弾性干渉縞を一度に透過させる
ことができないので、その場合には被検レンズ４全面に
亘る複屈折の測定が不可能になる。

【００５３】ここで、光弾性干渉縞の空間像を一旦縮小
してからλ／４板７および偏光板８を透過させても良い
が、その場合には光学系が複雑かつ高価になる上に、光
弾性干渉縞の空間像が小さくなるので、測定における空
間的な分解能が落ちてしまう。そのため、図１の装置構
成では、偏光板８とＣＣＤカメラ10を搭載したステージ
19を光学系の光軸と略直交する方向に移動させること
で、被検レンズと略同じサイズを有する光弾性干渉縞の
空間像を部分的に幾つかに分割してＣＣＤカメラ10で観
察して測定を実施する。

【００５４】例えば、図２に示すように被検レンズ４に
おける被測定領域が観察できるようにモータ21によっ
てステージ19を光学系の光軸方向と略直交する方向に移
動して位相差、主軸方位を測定する。同様にして被測定
領域、被測定領域についてステージ19を移動して各
々測定する。

【００５５】このとき、測定光学系では被検レンズ４の
表面近傍とＣＣＤカメラ10の結像面とで結像関係が成立
しないと被検レンズ４の全面に亘って高精度に複屈折を
測定することができない。

【００５６】図１に示す被検レンズ４はレンズ９に対向
する面に曲率を有しているため、被検レンズ４の面の位
置がＣＣＤカメラ10の撮像面に対して光学系の光軸方向
にずれてしまい、被検レンズ４の表面近傍とＣＣＤカメ
ラ10の撮像面とで結像関係が成立しなくなる。

【００５７】このため、本実施形態では、ステージ19を
光学系の光軸に対して略直交する方向に移動させる度に
ステージ17を光学系の光軸方向に移動させて、被検レン
ズ４の表面近傍とＣＣＤカメラ10の結像面とで結像関係
を成立させるようにする。

【００５８】その具体的に方法を説明する。

【００５９】まず、被検レンズ４の奥行きの厚さデータ
を図外の測定装置で測定して入力装置にインプットす
る。この場合、レンズ９に対向する面の曲率面のデータ
をサンプリングしてこのデータを入力装置にインプット
することによって被検レンズ４の厚さデータをコンピュ
ータ14に与える。

【００６０】コンピュータ14はこのデータに基づいてス
テージ19を光学系の光軸に対して略直交する方向に移動
させる度にステージ17を光学系の光軸方向に移動させる
のであるが、この際に以下の処理を行なう。

【００６１】被検レンズ４の中心付近（光軸）をステー
ジ19の移動原点とし、ステージ19の移動量を±ｈとす
る。また、レンズ９に対向する被検レンズ４の面の曲率
半径をＲとすると、ステージ19の光学系の光軸と略直角
な方向への移動によって被検レンズ４の面が式10のｄで
示される量だけ光学系光軸方向にずれる。

【数10】 したがって、ステージ19が光学系光軸と略直交する方向
にｈだけ移動したときに、ステージ17を光学光軸方向に
ｄだけ移動させてレンズ９およびＣＣＤカメラ10を被検
レンズ４に対して任意の位置に移動させると、被検レン
ズ４の表面近傍とＣＣＤカメラ10の受光面の結像関係を
成立するので、被測定領域〜における正確な複屈折
の測定を行なうことができる。

【００６２】なお、ステージ17を光学系の光軸方向に移
動させるには、上述した被検レンズ４の曲面のデータを
入力するのに代えて、被検レンズ４の表面とＣＣＤカメ
ラ10の撮像面との距離を変化を検知する手段を設け、こ
の検知手段からの検知情報をコンピュータ14に入力して
上述したずれ量を把握しても良いし、ＣＣＤカメラ10で
撮像される像のピンぼけの度合いを確認しながらピンぼ
けが解消するように、キーボードからモータ18の移動量
を入力してステージ17を徐々に移動させるようにしても
良い。

【００６３】このように本実施形態では、被検レンズ４
の厚みデータに基づき、レンズ９に対向する被検レンズ
４の表面近傍とＣＣＤカメラ10の受光面が常に略結像関
係になるように、ステージ17、19を光学系の光軸方向お
よび光軸方向と略直交する方向に一体的に移動させるこ
とにより、被検レンズ４の複屈折を測定するので、被検
レンズ４の中央部および周縁部に拘らず測定結果に対す
るピンぼけの影響を小さくすることができる。

【００６４】また、レンズ９およびＣＣＤカメラ10を被
検レンズ４に対して一体的に移動させるため、レンズ９
の倍率を常に一定にすることができ、被検レンズ４の全
面に対する複屈折の分布を知るために測定結果を処理す
るのを不要にできる。

【００６５】この結果、被検レンズ９の全面に亘って高
精度に複屈折を測定することができるとともに、測定結
果の処理による測定時間が増大することおよび測定値の
信頼性が低下することを防止することができる。

【００６６】また、被検レンズ４の厚みデータに基づ
き、レンズ９に対向する被検レンズ４の表面近傍とＣＣ
Ｄカメラ10の受光面が常に略結像関係になるように、ス
テージ17、19を光学系の光軸方向および光軸方向と略直
交する方向に一体的に移動させることにより、被検レン
ズ４の複屈折を測定するので、簡素、かつ低コストな装
置構成で簡単に複屈折を測定することができる。

【００６７】また、本実施形態では、ステージ５を光学
系光軸方向に移動させ、被検レンズ４に発散光を照射す
るレンズ３と被検レンズ４との間隔を最適なものに設定
しているので、被検レンズ４を透過する光束を略平行化
することができ、光学的な歪みが小さく、また、被検レ
ンズ４の周縁部を透過した光線の重なり、あるいはケラ
レの少ない被検レンズ４の透過像（光弾性干渉縞像）を
得ることができる。

【００６８】図３は本発明に係る複屈折測定装置の第２
実施形態を示す図である。なお、本実施形態では、第１
実施形態と同様の構成には同一番号を付して説明を省略
する。

【００６９】本実施形態では、図３に示すようにレンズ
３と被検レンズ４の間に、被検レンズ４に平行な光束を
照射するレンズ（平行光学系）31を介装するとともに、
被検レンズ４をステージ32で保持し、このステージ32を
モータドライバ13によって駆動されるステッピングモー
タ33によって光学系の光軸方向と略直交する方向に移動
させるようになっている。

【００７０】そして、コンピュータ14はキーボードから
入力された被検レンズ４の厚みデータに基づき、レンズ
９に対向する被検レンズ４の表面近傍とＣＣＤカメラ10
の受光面が常に略結像関係になるように、ステージ17を
光学系の光軸方向に移動させるとともに、ステージ32を
光学系の光軸方向と略直交する方向に移動させるように
している。

【００７１】なお、本実施形態では、コンピュータ14、
モータドライバ13およびモータ33が被検レンズ制御手段
を構成している。

【００７２】本実施形態で、このように構成したのは、
以下の理由による。

【００７３】被検レンズ４の焦点距離が長い場合に、被
検レンズ４に発散または収束光を照射して被検レンズ４
の透過光を平行化しようとすると、測定装置が大型化し
てしまう。したがって、このようなときには被検レンズ
４に照射する光を予め平行化しておき、被検レンズ４に
平行光を照射することで測定装置の大型化を防止する。
そして、そのときに被検レンズ４の全面を測定する場合
は、レンズ９およびＣＣＤカメラ10を光学系の光軸と略
直交する方向に移動させずに固定し、その代わりに被検
レンズ４を光学系の光軸と略垂直な方向に移動させなが
ら被検レンズ４の全面を観察する。

【００７４】本実施形態では、被検レンズ４の光学系の
光軸方向における厚みデータと、被検レンズ４の光学系
光軸と略直交する方向における位置（被検レンズ４の主
走査方向におけるレンズ高さ）のデータから、レンズ９
およびＣＣＤカメラ10が光学系の光軸方向に移動すべき
量を計算し、その分だけレンズ９およびＣＣＤカメラ10
を移動させる。

【００７５】すなわち、レンズ９およびＣＣＤカメラ10
を光学系の光軸方向に、被検レンズ４を光軸と略直交す
る方向にそれぞれ移動させながら被検レンズ４の表面近
傍とＣＣＤカメラ10との結像関係を保ちつつ、被検レン
ズ４の全面を測定することにより、被検レンズ４の全面
に亘って複屈折の高精度な測定を安価、かつ容易に実現
させることができる測定装置を得ることができるのであ
る。

【００７６】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、被検レン
ズの全面に亘って高精度に複屈折を測定することができ
るとともに、測定結果の処理による測定時間が増大する
ことおよび測定値の信頼性が低下することを防止するこ
とができる。また、簡素、かつ低コストな装置構成で簡
単に複屈折を測定することができる。

【００７７】請求項２記載の発明によれば、結像光学系
および受光手段を光学系の光軸方向に、被検レンズを光
軸と略直交する方向にそれぞれ移動させながら被検レン
ズの表面近傍と受光素子との結像関係を保ちつつ、被検
レンズの全面を測定することにより、被検レンズの全面
に亘って複屈折の高精度な測定を安価、かつ容易に実現
させることができる測定装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る複屈折測定装置の第１実施形態を
示す図であり、その概略構成図である。

【図２】第１実施形態の被検レンズの測定領域を示す図
である。

【図３】本発明に係る複屈折測定装置の第２実施形態を
示す図であり、その概略構成図である。

【符号の説明】

１ 半導体レーザ（光源） ２ λ／４板（第１の偏光手段） ３ レンズ（照射光学系） ４ 被検レンズ ７ λ／４板（第２の偏光手段） ８ 偏光板（第２の偏光手段） ９ レンズ（結像光学系） 10 ＣＣＤカメラ（受光手段） 13 モータドライバ（保持部材制御手段、被検レンズ
制御手段） 14 コンピュータ（演算手段、保持部材制御手段、被
検レンズ制御手段） 17、19 ステージ（保持部材） 18、21 ステッピングモータ（保持部材制御手段） 31 レンズ（平行光学系） 32 ステージ（被検レンズ制御手段） 33 ステッピングモータ（被検レンズ制御手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源と、 該光源から照射された光を所定の偏光状態に変化させる
   第１の偏光手段と、 該第１の偏光手段によって偏光された光を発散または収
   束させて被検レンズに入射する照射光学系と、 略光学系の回りに回転可能に設けられるとともに、前記
   被検レンズを透過した光の偏光状態を等角度毎に可変さ
   せる第２の偏光手段と、 該第２の偏光手段を透過した光を受光する受光手段と、 前記第２の偏光手段と受光手段の間に介装され、該第２
   の偏光手段を透過する光を受光手段の受光面上に結像さ
   せる結像光学系と、 前記受光手段によって等角度毎に受光された受光データ
   に基づいて前記被検レンズの複屈折を演算する演算手段
   と、を備えた複屈折測定装置において、 前記結像光学系および受光手段を一体的に保持する保持
   部材と、 該保持部材を光学系の光軸方向および該光軸方向と略直
   交する方向に移動させる保持部材制御手段と、 前記被検レンズ面の奥行き方向における厚みデータを入
   力する入力手段とを設け、 前記保持部材制御手段は、前記入力手段から入力された
   厚みデータに基づき、前記結像光学系に対向する被検レ
   ンズの表面近傍と前記受光素子の受光面が常に略結像関
   係になるように、前記保持部材を光学系の光軸方向およ
   び該光軸方向と略直交する方向に一体的に移動させるこ
   とを特徴とする複屈折測定装置。
2. 【請求項２】前記被検レンズと第１の偏光素子の間に前
   記被検レンズに平行な光束を照射する平行光学系を介装
   するとともに、前記被検レンズを光学系の光軸方向と略
   直交する方向に移動させる被検レンズ制御手段を設け、 前記入力手段から入力された厚みデータに基づき、前記
   結像光学系に対向する被検レンズの表面近傍と前記受光
   素子の受光面が常に略結像関係になるように、被検レン
   ズ制御手段が光学系の光軸方向と略直交する方向に移動
   するとともに、前記保持部材制御手段が光学系の光軸方
   向に移動することを特徴とする請求項１記載の複屈折測
   定装置。