JP2001296206A - 複屈折測定装置及び複屈折測定方法 - Google Patents
複屈折測定装置及び複屈折測定方法Info
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Abstract
の複屈折を測定可能で、光学硝子の研磨、光学薄膜の蒸
着、或いはマウント時に生じる被検物の複屈折を知るこ
とができる複屈折測定装置を提供する。 【解決手段】 方位Yの直線偏光の光101を被検レン
ズ3の一部に照射する照射光学系4と、光101がレン
ズ3を透過し偏光方位が変換されかつレンズ3の光軸A
Xと平行な楕円偏光の光103を受光する受光光学系7
と、光101が反射鏡5で反射された照明光102で、
レンズ33の面内各部を走査する走査機構8と、照明光
102の走査位置に応じて,光学系7を移動させる移動
機構9と、光学系7が受光した偏光光103に基づい
て,レンズ3の複屈折を検出する複屈折検出部10とを
備える。光学系7を、走査機構に同期して光軸AXに対
して横ずらしすることにより、レンズ3の複屈折を測定
できる。
Description
在する複屈折を測定する複屈折測定装置、特に、光学硝
子をレンズ形状に研磨した後の複屈折を測定可能な複屈
折測定装置に関するものである。
る。この複屈折測定装置にあっては、光源61から出射
された光は、偏光子62を透過することにより方位Xの
直線偏光201となる。この直線偏光201の光は、複
屈折を有する被検ブロック(光学硝子をレンズ形状に研
磨する前の平行平面板)63を透過することで、その複
屈折性により楕円偏光の光202になる。この楕円偏光
の光202は、1/4波長板64を透過してある方位の
直線偏光の光203となる。この光203は検光子65
を透過し、この透過光204が検出器66で検出され
る。そして、この測定装置は、検光子65を回転させる
ことにより、検出器66に入射する透過光204の強度
が最小になる時の検光子65の角度から被検ブロック6
3の複屈折量を求めるようになっている。
複屈折測定装置では、被検ブロック63のような平行平
面板の複屈折は測定できるが、光学硝子をレンズ形状に
研磨した後にそのレンズの複屈折を測定することができ
ない。また、そのレンズに反射防止膜等の光学薄膜を蒸
着した後、或いは、そのレンズを鏡筒及びホルダーにマ
ウントした後に、そのレンズの複屈折を測定することが
できない。すなわち、光学硝子の研磨、光学薄膜の蒸
着、或いはマウントにより生じるレンズの複屈折を知る
ことができないという問題点があった。
れたものであって、その課題は、光学硝子をレンズ形状
に研磨した後の被検物の複屈折を測定可能で、光学硝子
の研磨、光学薄膜の蒸着、或いはマウント時に生じる被
検物の複屈折を知ることができる複屈折測定装置を提供
することにある。
に、請求項1に係る発明は、所定の偏光方位を有する第
1の偏光光を、複屈折を有する被検物の面内の一部に照
射する照射光学系と、前記第1の偏光光が前記被検物の
面内の一部を透過することにより、偏光方位が変換され
かつ被検物の光軸と平行な第2の偏光光を受光する受光
光学系と、前記第1の偏光光で、前記被検物の面内各部
を走査する走査機構と、前記被検物の面内における前記
第1の偏光光の走査位置に応じて,前記受光光学系を移
動させる移動機構と、前記受光光学系が受光した前記第
2の偏光光に基づいて,前記被検物の複屈折を検出する
複屈折検出部とを備えることを特徴とするものである。
第1の偏光光で被検物の面内各部を走査するとともに、
受光光学系は被検物の光軸と平行な第2の偏光光を受光
する。このため、受光光学系を、走査機構に同期して被
検物の光軸に対して横ずらしすることにより、曲率や屈
折率の異なるレンズ形状の被検物の複屈折を測定可能と
なる。
発明において、前記被検物は凸レンズであり、前記照射
光学系は、前記第1の偏光光を前記被検物の焦点位置で
反射する反射部材を含み、前記走査機構は、前記被検物
をその光軸を中心に回転させながら、前記反射部材の傾
きを変化させて前記第1の偏光光が前記被検物に入射す
る位置を変化させることを特徴とするものである。
検物をその光軸を中心に回転させながら、反射部材の傾
きを変化させることにより、凸レンズである被検物の面
内全域を第1の偏光光で走査して被検物の面内複屈折分
布を測定することができる。また、その走査範囲を拡大
することにより、口径の大きな凸レンズにも対応するこ
とができ、設計の自由度が拡大する。また、反射部材
は、第1の偏光光を被検物の焦点位置で反射するので、
凸レンズの面内各部を透過した第2の偏光光は互いに平
行になる。このため、受光光学系を、反射部材の傾きの
変化に同期して凸レンズの光軸に対して横ずらしするこ
とにより、曲率や屈折率の異なる凸レンズ形状の被検物
の複屈折を測定可能となる。
発明において、前記被検物は凹レンズであり、前記照射
光学系は、前記第1の偏光光を反射する反射部材を含
み、前記走査機構は、前記被検物をその光軸を中心に回
転させながら、前記反射部材の傾き及び位置を前記被検
物の曲率に合わせて変化させることを特徴とするもので
ある。
被検物をその光軸を中心に回転させながら、反射部材の
傾き及び位置を凹レンズの曲率に合わせて変化させこと
により、凹レンズの面内各部を透過した第2の偏光光が
互いに平行になるように、その面内各部を第1の偏光光
で走査することができる。このため、受光光学系を、反
射部材の傾き及び位置の変化に同期して凹レンズの光軸
に対して横ずらしすることにより、曲率や屈折率の異な
る凹レンズ形状の被検物の複屈折を測定可能となる。
ずれか一項に記載の発明において、前記受光光学系は、
前記被検物側から順に、前記第2の偏光光の偏光方位を
変換し、第3の偏光光を生成する変換部材と、前記変換
部材を該部材の光軸を中心として回転させる回転機構
と、前記第3の偏光光を受光する検出器とを有し、前記
複屈折検出部は、前記変換部材が前記回転機構で回転さ
せられている間に、前記第3の偏光光を受光して前記検
出器から出力される信号の強度変化に基づいて、前記被
検物の複屈折量と進相軸或いは遅相軸の方位とを測定す
ることを特徴とするものである。
有する第1の偏光光を複屈折を有する被検物の面内のほ
ぼ全域に照射する照射光学系と、前記第1の偏光光が前
記被検物の面内を透過して偏光方位が変換されかつ被検
物の光軸と平行な第2の偏光光の一部を受光する受光光
学系と、前記被検物を透過した前記第2の偏光光の一部
を、前記被検物の面内にわたって順次検出するように、
前記被検物と前記受光光学系とを相対移動させる移動機
構と、前記受光光学系が受光した前記第2の偏光光に基
づいて,前記被検物の複屈折を検出する複屈折検出部と
を備えることを特徴とするものである。
被検物の光軸に平行な平行光となるので、第2の偏光光
のいずれの部分も、全て平行光となる。このため、第2
の偏光光の一部を受光する受光光学系等の光学部材を、
被検物の曲率や屈折率に応じて位置調整する必要がな
い。また、照射光学系は、第1の偏光光を被検物の面内
のほぼ全域に照射するので、第1の偏光光で被検物の面
内各部を走査する走査機構が不要となり、その分だけ構
成が簡単になる。
発明において、前記受光光学系は、前記被検物側から順
に、前記第2の偏光光のうち、前記受光光学系の光軸を
含む所定領域以外を通過する光を制限する絞りと、前記
絞りを通過した前記第2の偏光光の偏光方位を変換し、
第3の偏光光を生成する変換部材と、前記変換部材を該
部材の光軸を中心として回転させる回転機構と、前記第
3の偏光光を受光する検出器とを有し、前記複屈折検出
部は、前記変換部材が前記回転機構で回転させられてい
る間に、前記第3の偏光光を受光して前記検出器から出
力される信号の強度変化に基づいて、前記被検物の複屈
折量と進相軸或いは遅相軸の方位とを測定することを特
徴とするものである。
有する第1の偏光光を複屈折を有する被検物の面内のほ
ぼ全域に照射する照射光学系と、前記第1の偏光光が前
記被検物の面内を透過して偏光方位が変換されかつ被検
物の光軸と平行な第2の偏光光を複数の領域に分割する
分割光学系と、分割された前記第2の偏光光に基づい
て,前記被検物の複屈折を検出する複屈折検出部とを備
えることを特徴とするものである。
被検物の光軸に平行な平行光となるので、第2の偏光光
のいずれの部分も、全て平行光となる。このため、第2
の偏光光を複数の領域に分割する分割光学系等の光学部
材を、被検物の曲率や屈折率に応じて位置調整する必要
がない。また、分割光学系を被検物の光軸に対して横ず
らしする必要がなく、そのための駆動部が不要になるの
で、その分だけその構成が簡単になる。また、被検物の
面内各部の複屈折を、1回で測定することができ。
発明において、前記分割光学系は、前記第2の偏光光の
偏光方位を変換し、第3の偏光光を生成する変換部材
と、前記変換部材で変換された前記第3の偏光光を、所
定の大きさに縮小する縮小光学系と、該縮小光学系から
出射された前記第3の偏光光を受光する検出器とを有
し、前記複屈折検出部は、前記変換部材が前記回転機構
で回転させられている間に、前記第3の偏光光を受光し
て前記検出器から出力される信号の強度変化に基づい
て,前記被検物の複屈折量と進相軸或いは遅相軸の方位
とを測定することを特徴とするものである。
載の発明において、前記分割光学系は、前記検出器とし
て二次元CCDを含んでいることを特徴とするものであ
る。このような構成によれば、二次元CCDにより、第
3の偏光光を複数の領域に分割し、各分割した領域の強
度を独立して検出することができるので、第3の偏光光
を複数の領域に分割するためのレンズアレイ等の光学部
材を使用する必要がない。
いずれか一項に記載の発明において、被検物は凹レンズ
であり、前記照射光学系は、前記被検物と前記光源部と
の間に配置された集光光学系を有することを特徴とする
ものである。
ズとした場合にも、その凹レンズの焦点距離に応じた集
光光学系を照射光学系と凹レンズとの間に配置するだけ
で、曲率の異なる各種の凹レンズの面内複屈折分布を測
定することができる。ここで、集光光学系は、例えば集
光レンズである。
を有する第1の偏光光で、複屈折を有する被検物の面内
の各部を走査し、前記第1の偏光光が前記被検物の面内
の一部を透過することにより、偏光方位が変換され、か
つ被検物の光軸と平行な第2の偏光光を、各走査位置毎
に受光し、該走査位置毎に受光した前記第2の偏光光に
基づいて、前記被検物の複屈折を検出することを特徴と
する複屈折測定方法である。
を有する第1の偏光光を、複屈折を有する被検物の面内
のほぼ全域に照射し、前記第1の偏光光が前記被検物の
面内を透過して偏光方位が変換され、かつ前記被検物の
光軸と平行な第2の偏光光の一部を、前記被検物の面内
にわたって順次検出し、順次検出された前記第2の偏光
光に基づいて、前記被検物の複屈折を検出することを特
徴とする複屈折測定方法である。
を有する第1の偏光光を、複屈折を有する被検物の面内
のほぼ全域に照射し、前記第1の偏光光が前記被検物の
面内を透過して偏光方位が変換された第2の偏光光を複
数の領域に分割し、分割された前記第2の偏光光に基づ
いて、前記被検物の複屈折を検出することを特徴とする
複屈折測定方法である。
置及び複屈折測定方法の各実施形態を図面に基づいて説
明する。まず、第1実施形態に係る複屈折測定装置を図
1に基づいて説明する。
2と、所定の偏光方位を有する第1の偏光光を複屈折を
有する凸レンズである被検レンズ(被検物)3の面内の
一部に照射する照射光学系4とを備えている。光源1か
ら出射された光は偏光子2を透過して方位Yの直線偏光
の光(前記第1の偏光光)101となる。
射し、その反射光である照明光102を被検レンズ3の
面内の一部に照射する反射鏡5を備えている。照射光学
系4は、照明光102が被検レンズ3の面内の一部を透
過する際に屈折され、偏光方位が変換された楕円偏光の
光(第2の偏光光)103が、被検レンズ3の光軸AX
に平行な平行光となるように構成されている。そのた
め、照射光学系4の反射鏡5は、直線偏光の光101を
被検レンズ3の焦点位置で反射する位置に配置されてい
る。また、反射鏡5は、光源1及び偏光子2を載置した
支持台6上に揺動自在に支持されている。
03を受光する受光光学系7と、照明光102で、被検
レンズ3の面内各部を走査する走査機構8とを備えてい
る。さらに、複屈折測定装置は、被検レンズ3の面内に
おける照明光102の走査位置に応じて,受光光学系7
を移動させる移動機構9と、受光光学系7が受光した楕
円偏光の光103に基づいて,被検レンズ3の複屈折を
検出する複屈折検出部10とを備えている。
12に、光軸AXを揺動中心として揺動自在に支持され
た反射鏡5を有する。この反射鏡5は、その反射面が被
検レンズ3の焦点位置を中心に回動して光101の反射
光である照明光102の方向を被検レンズ3の口径全域
にわたって変化させ得るように,揺動自在に支持されて
いる。さらに、走査機構8は、反射鏡5を光軸AXに垂
直なZ方向に揺動させる図示を省略したモータと、被検
レンズ3を光軸AXを中心に回転させるレンズ回転機構
13とを有する。したがって、本例では、反射鏡5は、
照射光学系4を構成しているとともに、走査機構8の一
部をも構成している。レンズ回転機構13は、被検レン
ズ3を光軸AXを中心に回転可能に保持する図示を省略
したレンズホルダーと、該レンズホルダーを回転させる
モータとからなる。そして、走査機構8は、レンズ回転
機構13により被検レンズ3をその光軸AXを中心に回
転させながら、反射鏡5の傾きを変化させて照明光10
2を被検レンズ3に入射させる位置(像高)を変化させ
るようになっている。
をレンズ回転機構13により1回転させる毎に、反射鏡
5の傾きをZ方向を含む面内でα方向へ所定角度ずつ変
化させていく。これによって、走査機構8は、照明光1
02で、被検レンズ3の面内各部を円形状に走査する径
方向の位置を順次変化させ、その面内全域の各部を照明
光102で走査するようになっている。
検レンズ3を透過して該レンズ3の面内各部から出射さ
れる楕円偏光の光103は、全て光軸AXに平行な平行
光になるとともに、その光103の出射位置が、被検レ
ンズ3の中心Cを通る仮想直線上でZ方向に所定量ずつ
変化する。
る照明光102の走査位置に応じて、すなわち、楕円偏
光の光103の被検レンズ3からの出射位置の変化に合
わせて受光光学系7を光軸AXに対して平行に横ずらし
するようになっている。すなわち、移動機構9は、走査
機構8による照明光102の走査に同期して、受光光学
系7の光軸を光軸AXと平行にしたまま、受光光学系7
を光軸AXに垂直なZ方向へ移動させるようになってい
る。
ズ3の面内の一部を透過することにより、偏光方位が変
換されかつ被検レンズ3の光軸と平行な楕円偏光の光1
03を受光するようになっている。この受光光学系7
は、被検レンズ3側から順に、楕円偏光の光103の偏
光方位を変換し、この光103とは異なる楕円偏光の光
(第3の偏光光)104を生成する変換部材としての1
/4波長板14と、検光子15と、検出器16とを含ん
でいる。第3の偏光光としての楕円偏光の光104は、
1/4波長板14の方位θ1によっては直線偏光の光に
なることもある。光学部材14〜16は、光軸AXと平
行な光軸に沿って一列に配置され、図示しないホルダに
支持されている。このホルダを前記移動機構9により移
動させることにより、受光光学系7をZ方向に移動させ
ることができるようになっている。
4をその光軸を中心として回転させる回転機構17と、
1/4波長板14の回転角度を検出する角度センサ18
とが設けられている。回転機構17は、1/4波長板1
4を回転可能に保持する図示を省略したホルダーと、該
ホルダーを回転させるモータとからなる。
板14が回転機構17で回転させられている間に、検光
子15から出射される直線偏光の光105を受光して検
出器16から出力される信号の強度変化に基づいて、被
検レンズ3の複屈折量と進相軸或いは遅相軸の方位とを
測定するようになっている。
態に係る複屈折測定装置の動作を説明する。光源1から
出射された光は、偏光子2を透過して方位Yの直線偏光
の光101となる。この光101は反射鏡5で反射さ
れ、この反射光である照明光102は、複屈折を有する
被検レンズ3の面内の一部に入射し、この被検レンズ3
で屈折されて楕円偏光の光103になる。この光103
は、1/4波長板14を透過して光103とは異なる楕
円偏光の光104となる(1/4波長板14の方位θ1
によっては直線偏光の光となる場合もある。)。そし
て、光104の一部は、検光子15を透過して方位Xの
直線偏光の光105となって検出器16に入射し、光1
05の強度が検出器16で検出される。
り、直線偏光の光101の反射光である照明光102が
被検レンズ3の一部の領域を照明し、被検レンズ3から
は楕円偏光の光103が出射しているものとする。この
とき、被検レンズ3が部分的に照明されている領域(測
定領域)の複屈折を測定する際には、1/4波長板14
の方位θ1を所定角度T度ずつ回転させ、この各回転位
置において検出器16で受光した光105の強度を複屈
折検出部10で検出する。
軸或いは遅相軸の方位)がわかっているときには、光1
05の強度が最小になるときの1/4波長板14の角度
からその複屈折量がわかる。したがって、強度が最小に
なる位置がわかれば、1/4波長板14をそれ以上回転
させる必要はない。
もわからない場合には、1/4波長板14を所定角度T
度ずつ回転させた各回転位置で、検出器16から出力さ
れる光105の強度変化を複屈折検出部10でフーリエ
変換する。これにより、複屈折量と、進相軸或いは遅相
軸の方位とを測定することができる。
を用いて説明する。被検レンズ3の進相軸方位をφ、そ
の複屈折量をδとすると、図1に示す光学系のジョーン
ズ行列は、下記の数1で表される。
子2の入射光の振幅、Ex,Eyはそれぞれ検出器16で
受光される光105の振幅である。
強度は、1/4波長板14の回転角θ1の関数として、
下記の数2で表される。
下記の数3で示す3つの式が得られる。
た、未知数はI0 ,φ及びδであり、数3の3つの式か
らφとδを求めると、下記の数4で表される。
は、上述したように照明光102で部分的に照明された
被検レンズ3の一部の領域の複屈折を測定した後、反射
鏡5を図1と同じ角度位置に保持したまま、被検レンズ
3を所定角度ずつ回転させる。これらの各回転角度位置
で、図1に示す測定領域と同一半径上にある複数の測定
領域について、複屈折量と複屈折の方向(進相軸或いは
遅相軸の方位)とをそれぞれ測定する。
傾けて光101の反射角を変化させることにより、照明
光102により被検レンズ3を部分的に照明する領域
(測定領域)を図1で示す位置から、被検レンズ3の中
心Cを通る仮想直線上で右方(径方向内方)へ所定量変
位させる。このとき、反射鏡5を傾けるのに同期して、
被検レンズ3から出射される楕円偏光の光103の出射
位置が図1の位置から右方へ移動する量だけ、受光光学
系7を移動機構9によりZ方向へ移動させる。
する領域が図1で示す位置より径方向内側へ所定量だけ
移ったことになる。ここで、被検レンズ3を再び所定角
度ずつ回転させ、これらの各位置でも上記と同様の測定
を行う。
度ずつ変えるとともに、これらの各角度位置で被検レン
ズ3を所定角度ずつ1回転させることにより、被検レン
ズ3を照明光102で照明する測定領域を被検レンズ3
の全領域にわたって変えていく。これとともに、反射鏡
5の傾きを変化させるのに同期して受光光学系7をZ方
向へ移動させる。
ともに被検レンズ3を回転させることにより、被検レン
ズ3の面内全域を照明光102で走査しながら、各測定
領域の複屈折を順次測定していく。
の測定領域において複屈折を測定することにより、これ
ら全ての測定結果から被検レンズ3の面内複屈折分布が
わかる。
れば、以下のような作用及び効果を奏する。 (1)走査機構8により、直線偏光の光101の反射光
である照明光102で被検レンズ3の面内各部を走査す
るとともに、受光光学系7は被検レンズ3の光軸AXと
平行な楕円偏光の光103を受光する。このため、受光
光学系7を、走査機構8に同期して被検レンズ3の光軸
AXに対して横ずらしすることにより、曲率や屈折率の
異なる凸レンズである被検レンズ3の複屈折を測定する
ことができる。ここで、「受光光学系7を光軸AXに対
して横ずらしする」とは、受光光学系7の光軸を光軸A
Xと平行にしたまま、受光光学系7を光軸AXに垂直な
Z方向へ移動させることである。 (2)照射光学系4の反射鏡5は、方位Yの直線偏光の
光101を被検レンズ3の焦点位置で反射し、照明光1
02を被検レンズ3の面内の一部に照射している。これ
とともに、走査機構8は、被検レンズ3を1回転させる
毎に、反射鏡5の傾きをZ方向を含む面内でα方向へ所
定角度ずつ変化させ、被検レンズ3の全域を照明光10
2で走査している。
1の反射光である照明光102で被検レンズ3全域の面
内各部を走査することができるとともに、該各部から出
射される楕円偏光の光103は、全て被検レンズ3の光
軸AXに平行な光となる。このため、被検レンズ3の面
内複屈折分布を測定する際に、受光光学系7等を、被検
レンズ3の曲率や屈折率に応じて位置調整する必要がな
い。また、反射鏡5の角度変化に同期して受光光学系7
を光軸AXにほぼ垂直なZ方向に横ずらしするだけで、
被検レンズ3の面内各部の複屈折を測定することができ
る。したがって、どのような曲率の凸レンズに対して
も、レンズ形状に研磨された被検レンズ3の複屈折を測
定することができ、光学硝子の研磨、光学薄膜の蒸着、
或いはマウント時に生じる複屈折を知ることができる。 (3)移動機構9により、受光光学系7を照明光102
の走査位置に応じて移動させながら、被検レンズ3の面
内各部の複屈折を測定するので、被検レンズ3自体をそ
の光軸AXと交差する方向へ動かす必要がない。 (4)直線偏光の光101を反射する反射鏡5の傾き角
度を変えることにより、その反射光である照明光102
で被検レンズ3の面内各部を走査するので、反射鏡5の
揺動可能な角度範囲を変えることにより、口径の大きな
被検レンズ3にも対応することができ、設計の自由度を
高めることができる。
実施形態を図2に基づいて説明する。第2実施形態は、
被検レンズ3Aとして凹レンズを使用できるようにした
ものである。本実施形態の説明において、第1実施形態
と同様な部材及び光については同符号を付し説明を省略
する。
照明光102が凹レンズである被検レンズ3Aによって
屈折された楕円偏光の光103が被検レンズ3Aの光軸
AXと平行になるように、直線偏光の光101を反射鏡
5で反射し、その反射光である照明光102を凹レンズ
3Aの一部に照射するようになっている。すなわち、本
実施形態の走査機構8Aは、被検レンズ3Aの複屈折を
測定する際に、被検レンズ3Aを1回転する毎に、被検
レンズ3Aの面内各部から出射される楕円偏光の光10
3が光軸AXと平行になるように、反射鏡5の傾きを前
記α方向へ所定角度ずつ変化させるととともに反射鏡5
をZ方向へ所定量ずつ移動させる。
形態の走査機構8に加えて、可動ステージ20と、これ
を駆動するモータ21とを備えている。可動ステージ2
0は、支持台6上に、Z方向に移動可能に支持されてい
る。この可動ステージ20上には、光源1及び偏光子2
が固定して設けられているとともに、反射鏡5が揺動可
能に設けられている。
検レンズ3Aで屈折された楕円偏光の光103が常に被
検レンズ3Aの光軸AXと平行になるように、反射鏡5
の傾き及びZ方向の位置を被検レンズ3Aの曲率に合わ
せて変化させる。これにより、反射鏡5で直線偏光の光
101を反射する点と、被検レンズ3Aとの距離をその
焦点距離にしておく必要はない。
を測定する場合には、被検レンズ3Aをψ方向に回転さ
せ、反射鏡5を図2に示すZ方向を含む面内でα方向へ
傾けると同時に反射鏡5をZ方向へ移動させる。これと
ともに、反射鏡5に同期して受光光学系7をZ方向に移
動させる。
形態の作用及び効果に加えて、以下の作用及び効果を奏
する。 (5)凹レンズである被検レンズ3Aをその光軸AXを
中心に回転させながら、楕円偏光の光103が常に光軸
AXと平行になるように、反射鏡5の傾き及び位置を被
検レンズ3Aの曲率に合わせて変化させる。これによ
り、直線偏光101の反射光である照明光102で被検
レンズ3Aの面内各部を走査するので、その各部を透過
した楕円偏光の光103は光軸AXに平行になる。受光
光学系7を、反射鏡5の傾き及び位置の変化に同期して
被検レンズ3Aの光軸に対して横ずらしすることによ
り、曲率や屈折率の異なる凹レンズ形状の被検レンズ3
Aの複屈折を測定することができる。
実施形態を図3に基づいて説明する。この説明におい
て、図1に示す第1の実施形態と同様の部位には同一の
符号を付して説明を省略する。
3の面内複屈折分布を測定する際に、前記反射鏡5を不
要にした点で上記第1実施形態とは異なる。すなわち、
本実施形態では、偏光子2から出射される方位Xの直線
偏光の光111を、被検レンズ3の面内のほぼ全域に照
射する照射光学系4Aが設けられている。
実施形態の受光光学系7の構成に加えて、被検レンズ3
から出射される楕円偏光の光113(この光は平行光
束)のうち、測定に必要な部分の測定光のみを通し、そ
れ以外を遮光する絞り30が設けられている。楕円偏光
の光113は光軸AXに平行な平行光束であるため、そ
の光束のどの部分を測定光として絞り30で取り出す場
合でも、絞り30を通過する各測定光は、全て光軸AX
に平行な平行光となる。
発散して被検レンズ3のほぼ全域を照射する照明光11
2を作れるものであれば何でもよい。例えば、照射光学
系4Aとして、顕微鏡の対物レンズのような複数枚のレ
ンズからなる照明光学系、光ファイバーの端末部、回折
格子、ピンホール等が考えられる。
2が被検レンズ3で屈折された後の楕円偏光の光113
が、被検レンズ3の光軸AXと平行な平行光束となるよ
うに、照射光学系4Aが作られている。また、照射光学
系4Aに複屈折があると、結果として照射光学系4A及
び被検レンズ3の複合の複屈折が測定されてしまうの
で、照射光学系4A単体の複屈折を上記第1実施形態の
複屈折測定装置により予め測定しておく必要がある。こ
の測定値を、本実施形態で得られる測定値から減算する
ことにより、被検レンズ3のみの複屈折を正確に測定す
ることができる。
面内複屈折分布を測定する際に、被検レンズ3を所定角
度ずつ回転させながら、受光光学系7Aを移動機構9に
よりY方向へ平行移動させる。このとき、受光光学系7
Aは、被検レンズ3をψ方向へ1回転させる毎に、所定
量ずつY方向(図3では被検レンズ3の径方向内方)へ
移動させていく。これによって、被検レンズ3の面内全
域の各部から測定光を取り出して、各部の複屈折を上述
した方法で複屈折検出部10により測定する。
2実施形態の作用及び効果に加えて、以下の作用及び効
果を奏する。 (6)照射光学系4Aは、方位Xの直線偏光の光111
を被検レンズ3の面内のほぼ全域を照明する照明光11
2にし、この照明光112で被検レンズ3の面内のほぼ
全域を照明する。このため、第1実施形態のように、反
射鏡5により照明光102で被検レンズ3の面内各部を
走査する必要がない。これによって、反射鏡5とこの傾
きを変化させるための駆動部とが不要になり、全体の構
成及び制御の簡略化、部品点数の削減、及びコストの低
減を図ることができる。 (7)異なる焦点距離を有する被検レンズ3の複屈折を
測定する際には、楕円偏光の光113が平行光束となる
ように、被検レンズ3のZ方向の位置を調節することに
より、異なる焦点距離の被検レンズ3を測定する際の調
整を簡単に行うことができる。
実施形態を図4に基づいて説明する。本実施形態は、被
検レンズ3の面内複屈折分布を測定する際に、第3実施
形態のように受光光学系7Aを移動させる必要をなくし
た点で第3実施形態とは異なる。そのために、本実施形
態では、平行光束になって被検レンズ3から出射される
楕円偏光の光113を、複数の領域に分割する分割光学
系7Bが設けられている。
ら順に、1/4波長板14Bと、縮小リレー系40と、
検光子15と、レンズアレイ41と、検出器としての二
次元撮像素子16Bとから構成される。
出射され、平行光束である楕円偏光の光113の全領域
が入射するのに十分な大きさの外径を有している。楕円
偏光の光113は、1/4波長板14Bにより、平行光
束のまま、楕円偏光の光113とは偏光方位が異なった
楕円偏光の光116に変換される。この平行光束は、縮
小リレー系40により光束径を縮小されて検光子15に
入射し、この検光子15を透過することで方位Yの直線
偏光の光117となる。この光117は、レンズアレイ
41によりそのメッシュ数だけ複数の領域に分割されて
二次元撮像素子16B上に結像されるようになってい
る。
3実施形態の作用及び効果に加えて、以下の作用及び効
果を奏する。 (8)被検レンズ3を透過した平行光束である楕円偏光
の光113は、1/4波長板14Bにより平行光束のま
ま楕円偏光の光116に変換される。この光116は、
縮小リレー系40で光束径を縮小されて検光子15に入
射し、この検光子15を透過することで方位Yの直線偏
光の光117となる。この光117は、レンズアレイ4
1によりそのメッシュ数だけ複数の領域に分割されて二
次元撮像素子16B上に結像される。
結像された複数のスポット光(測定光)の強度を、被検
レンズ3を回転させたり或いは分割光学系7Bを移動さ
せたりせずに、一括して測定することができる。したが
って、被検レンズ3の面内複屈折分布を一括して測定す
ることができ、測定時間の大幅な短縮化を図れるととも
に、測定作業の効率を大幅に向上させることができる。 (9)第3実施形態のように、被検レンズ3を回転させ
たり、受光光学系7AをY方向へ移動させたりする必要
がなく、測定時に1/4波長板14Bのみを回転させる
だけでよい。したがって、前記移動機構9やレンズ回転
機構13が不要になり、全体の構成の大幅な簡素化及び
コストの大幅な低減を図ることができる。
実施形態を図5に基づいて説明する。第5実施形態は、
上記第4実施形態において、被検レンズ3Aとして凹レ
ンズを使用できるようにしたものである。基本的な構成
や測定方法は、第4実施形態と同様なため、同様な部材
及び光については同符号を付し説明を省略する。
ズである被検レンズ3Aとの間に、被検レンズ3Aから
出射される楕円偏光の光118が平行光束となるよう
に、被検レンズ3Aの焦点距離に応じた集光レンズ系5
0が配置されている。その他の構成は、第4実施形態と
同じである。
集光レンズ系50に複屈折が存在する場合、被検レンズ
3Aの複屈折を正確に測定できないので、照射光学系4
A及び集光レンズ系50それぞれの複屈折を、上記第1
〜第4実施形態のいずれか1つの複屈折測定装置により
予め測定しておく。この測定値分だけ、本実施形態によ
る測定値から減算することにより、被検レンズ3Aのみ
の複屈折を正確に測定することができる。
4実施形態の作用及び効果に加えて、以下の作用及び効
果を奏する。 (10)被検レンズ3Aを凹レンズとした場合にも、そ
の凹レンズの焦点距離に応じた集光レンズを照射光学系
4Aと凹レンズ3Aとの間に配置するだけで、被検レン
ズ3Aの面内複屈折分布を測定することができる。
項に記載した発明以外の技術的思想について、それらの
効果と共に以下に記載する。 (イ) 所定の偏光方位を有する第1の偏光光を複屈折
を有する被検物の面内の一部に照射する照射光学系4
と、前記第1の偏光光が被検物の面内の一部を透過する
ことにより、偏光方位が変換された第2の偏光光を受光
する受光光学系7と、前記第1の偏光光で、被検物の面
内各部を走査する走査機構8と、前記被検物の面内にお
ける前記第1の偏光光の走査位置に応じて,前記受光光
学系7を移動させる移動機構9と、前記受光光学系7が
受光した前記第2の偏光光に基づいて,前記被検レンズ
の複屈折を検出する複屈折検出部とを備え、前記照射光
学系4及び走査機構8を、前記第2の偏光光が前記被検
物の光軸AXに平行な平行光となるように構成したこと
を特徴とする複屈折測定装置。
軸AXに平行な平行光になるので、被検物の複屈折を測
定する際に、受光光学系7を、第2の偏光光を常に受光
するように、走査機構8の走査に同期して光軸AXに対
して横ずらしすればよい。したがって、光学硝子をレン
ズ形状に研磨した後の被検物の複屈折の測定を、簡単な
構成で実現することができる。
光を複屈折を有する被検物の面内のほぼ全域に照射する
照射光学系4Aと、前記第1の偏光光が前記被検物の面
内を透過して偏光方位が変換された第2の偏光光の一部
を受光する受光光学系7Aと、前記被検物を透過した前
記第2の偏光光の一部を、前記被検物の面内にわたって
順次検出するように、前記被検物と前記受光光学系7A
とを相対移動させる移動機構9と、前記受光光学系7A
が受光した前記第2の偏光光に基づいて,前記被検物の
複屈折を検出する複屈折検出部10と、前記照射光学系
4Aを、前記第2の偏光光が前記被検物の光軸AXに平
行な平行光となるように構成したことを特徴とする複屈
折測定装置。
軸AXに平行な平行光になるので、被検物の複屈折を測
定する際に、被検物と受光光学系7Aのいずれか一方
を、同期して光軸AXに対して横ずらしすればよい。し
たがって、光学硝子をレンズ形状に研磨した後の被検物
の複屈折の測定を、簡単な構成で実現することができ
る。
光を複屈折を有する被検物の面内のほぼ全域に照射する
照射光学系4Aと、前記第1の偏光光が前記被検物の面
内を透過して偏光方位が変換された第2の偏光光を複数
の領域に分割する分割光学系7Bと、分割された前記第
2の偏光光に基づいて,前記被検物の複屈折を検出する
複屈折検出部10とを備え、前記照射光学系4Aを、前
記第2の偏光光が前記被検物の光軸AXに平行な平行光
束となるように構成したことを特徴とする複屈折測定装
置。
軸AXに平行な平行光束になるので、被検物の複屈折を
測定する際に、分割光学系7Bにより分割された第2の
偏光光の複数の領域の各測定光は互いに平行な光であ
る。したがって、その複数の領域の各測定光は、全て同
じ条件で複屈折検出部10による複屈折の検出に用いら
れ、複屈折を正確に検出することができる。 (変形例)なお、この発明は以下のように変更して具体
化することもできる。
て、1/4波長板14を回転させる代わりに、検光子1
5を回転させてもよい。同様に、前記第4及び第5実施
形態において、1/4波長板14Bを回転させる代わり
に、検光子15を回転させてもよい。
光学系7,7Aを、その光軸を被検レンズ3の光軸AX
と平行にした状態で、光軸AXを中心に回転させるよう
に構成してもよい。このように構成した場合、受光光学
系7,7Aを1回転させる毎に、反射鏡5の傾きを所定
角度ずつ変化させていくことにより、被検レンズ3の面
内各部を照明光102で走査することができる。これに
よって、被検レンズ3を回転させるためのレンズ回転機
構13を不要にすることができ,その分だけ構成の簡略
化を図ってコストを低減することができる。
線偏光の光101の方位(偏光方位)をYとしている
が、その方位はY方向に限らない。同様に、上記第3〜
第5実施形態において、直線偏光の光111の方位(偏
光方位)をXとしているが、その方位はX方向に限らな
い。
素子16Bとして、入射光を複数の領域に分割し、各領
域の光強度を独立に検出できるものを使用することによ
り、前記レンズアレイ41を不要にすることができる。
そのような二次元撮像素子として、例えば、画素毎の光
強度を独立して検出することができる二次元CCD等を
使用することができる。
複屈折測定方法は、前記第1或いは第2実施形態に係る
複屈折測定装置により具体的に実施される。また、請求
項12に記載された発明に係る複屈折測定方法は、前記
第3実施形態に係る複屈折測定装置により具体的に実施
される。
る複屈折測定方法は、前記第4或いは第5実施形態に係
る複屈折測定装置により具体的に実施される。
明によれば、光学硝子をレンズ形状に研磨した後の被検
物の複屈折を測定することができ、光学硝子の研磨、光
学薄膜の蒸着、或いはマウント時に生じる被検物の複屈
折を知ることができる。
ある被検物の面内全域を第1の偏光光で走査して被検物
の面内複屈折分布を測定することができる。また、その
走査範囲を拡大することにより、口径の大きな凸レンズ
にも対応することができ、設計の自由度が拡大する。ま
た、受光光学系を、反射部材の傾きの変化に同期して凸
レンズの光軸に対して横ずらしすることにより、曲率や
屈折率の異なる凸レンズ形状の被検物の複屈折を測定す
ることができる。
を、反射部材の傾き及び位置の変化に同期して凹レンズ
の光軸に対して横ずらしすることにより、曲率や屈折率
の異なる凹レンズ形状の被検物の複屈折を測定すること
ができる。
光の一部を受光する受光光学系等の光学部材を、被検物
の曲率や屈折率に応じて位置調整する必要がない。ま
た、第1の偏光光で被検物の面内各部を走査する走査機
構が不要となるので、その分だけ構成を簡素化すること
ができる。
光を複数の領域に分割する分割光学系等の光学部材を、
被検物の曲率や屈折率に応じて位置調整する必要がな
い。また、分割光学系を被検物の光軸に対して横ずらし
する必要がなく、そのための駆動部が不要になるので、
その分だけ構成の簡素化を図ることができる。また、被
検物の面内各部の複屈折を、1回で測定することがで
き、測定作業の効率を向上させることができる。
Dにより、第3の偏光光を複数の領域に分割し、各分割
した領域の強度を独立して検出することができるので、
第3の偏光光を複数の領域に分割するためのレンズアレ
イ等の光学部材を使用する必要がない。
凹レンズとした場合にも、その凹レンズの焦点距離に応
じた集光レンズを照射光学系と凹レンズとの間に配置す
るだけで、曲率の異なる各種の凹レンズの面内複屈折分
布を測定することができる。
示す概略構成図。
示す概略構成図。
示す概略構成図。
示す概略構成図。
示す概略構成図。
学系、5…反射鏡(反射部材)、7,7A…受光光学
系、7B…分割光学系、8…走査機構、9…移動機構、
10…複屈折検出部、14,14B…1/4波長板(変
換部材)、16…検出器、17…回転機構、30…絞
り、40…縮小リレー系(縮小光学系)、50…集光レ
ンズ,AX…光軸。
Claims (13)
- 【請求項1】 所定の偏光方位を有する第1の偏光光
を、複屈折を有する被検物の面内の一部に照射する照射
光学系と、 前記第1の偏光光が前記被検物の面内の一部を透過する
ことにより、偏光方位が変換されかつ被検物の光軸と平
行な第2の偏光光を受光する受光光学系と、 前記第1の偏光光で、前記被検物の面内各部を走査する
走査機構と、 前記被検物の面内における前記第1の偏光光の走査位置
に応じて,前記受光光学系を移動させる移動機構と、 前記受光光学系が受光した前記第2の偏光光に基づい
て,前記被検物の複屈折を検出する複屈折検出部とを備
えることを特徴とする複屈折測定装置。 - 【請求項2】 前記被検物は凸レンズであり、前記照射
光学系は、前記第1の偏光光を前記被検物の焦点位置で
反射する反射部材を含み、前記走査機構は、前記被検物
をその光軸を中心に回転させながら、前記反射部材の傾
きを変化させて前記第1の偏光光が前記被検物に入射す
る位置を変化させることを特徴とする請求項1に記載の
複屈折測定装置。 - 【請求項3】 前記被検物は凹レンズであり、前記照射
光学系は、前記第1の偏光光を反射する反射部材を含
み、前記走査機構は、前記被検物をその光軸を中心に回
転させながら、前記反射部材の傾き及び位置を前記被検
物の曲率に合わせて変化させることを特徴とする請求項
1に記載の複屈折測定装置。 - 【請求項4】 前記受光光学系は、前記被検物側から順
に、前記第2の偏光光の偏光方位を変換し、第3の偏光
光を生成する変換部材と、前記変換部材を該部材の光軸
を中心として回転させる回転機構と、前記第3の偏光光
を受光する検出器とを有し、前記複屈折検出部は、前記
変換部材が前記回転機構で回転させられている間に、前
記第3の偏光光を受光して前記検出器から出力される信
号の強度変化に基づいて、前記被検物の複屈折量と進相
軸或いは遅相軸の方位とを測定することを特徴とする請
求項1〜3のいずれか一項に記載の複屈折測定装置。 - 【請求項5】 所定の偏光方位を有する第1の偏光光を
複屈折を有する被検物の面内のほぼ全域に照射する照射
光学系と、 前記第1の偏光光が前記被検物の面内を透過して偏光方
位が変換されかつ被検物の光軸と平行な第2の偏光光の
一部を受光する受光光学系と、 前記被検物を透過した前記第2の偏光光の一部を、前記
被検物の面内にわたって順次検出するように、前記被検
物と前記受光光学系とを相対移動させる移動機構と、 前記受光光学系が受光した前記第2の偏光光に基づい
て,前記被検物の複屈折を検出する複屈折検出部とを備
えることを特徴とする複屈折測定装置。 - 【請求項6】 前記受光光学系は、前記被検物側から順
に、前記第2の偏光光のうち、前記受光光学系の光軸を
含む所定領域以外を通過する光を制限する絞りと、前記
絞りを通過した前記第2の偏光光の偏光方位を変換し、
第3の偏光光を生成する変換部材と、前記変換部材を該
部材の光軸を中心として回転させる回転機構と、前記第
3の偏光光を受光する検出器とを有し、 前記複屈折検出部は、前記変換部材が前記回転機構で回
転させられている間に、前記第3の偏光光を受光して前
記検出器から出力される信号の強度変化に基づいて、前
記被検物の複屈折量と進相軸或いは遅相軸の方位とを測
定することを特徴とする請求項5に記載の複屈折測定装
置。 - 【請求項7】 所定の偏光方位を有する第1の偏光光を
複屈折を有する被検物の面内のほぼ全域に照射する照射
光学系と、 前記第1の偏光光が前記被検物の面内を透過して偏光方
位が変換されかつ被検物の光軸と平行な第2の偏光光を
複数の領域に分割する分割光学系と、 分割された前記第2の偏光光に基づいて,前記被検物の
複屈折を検出する複屈折検出部とを備えることを特徴と
する複屈折測定装置。 - 【請求項8】 前記分割光学系は、前記第2の偏光光の
偏光方位を変換し、 第3の偏光光を生成する変換部材と、前記変換部材で変
換された前記第3の偏光光を、所定の大きさに縮小する
縮小光学系と、該縮小光学系から出射された前記第3の
偏光光を受光する検出器とを有し、 前記複屈折検出部は、前記変換部材が前記回転機構で回
転させられている間に、前記第3の偏光光を受光して前
記検出器から出力される信号の強度変化に基づいて,前
記被検物の複屈折量と進相軸或いは遅相軸の方位とを測
定することを特徴とする請求項7に記載の複屈折測定装
置。 - 【請求項9】 前記分割光学系は、前記検出器として二
次元CCDを含んでいることを特徴とする請求項7又は
8に記載の複屈折測定装置。 - 【請求項10】 前記被検物は凹レンズであり、前記照
射光学系は、前記被検物と前記光源部との間に配置され
た集光光学系を有することを特徴とする請求項7〜9の
いずれか一項に記載の複屈折測定装置。 - 【請求項11】 所定の偏光方位を有する第1の偏光光
で、複屈折を有する被検物の面内の各部を走査し、 前記第1の偏光光が前記被検物の面内の一部を透過する
ことにより、偏光方位が変換され、かつ被検物の光軸と
平行な第2の偏光光を、各走査位置毎に受光し、 該走査位置毎に受光した前記第2の偏光光に基づいて、
前記被検物の複屈折を検出することを特徴とする複屈折
測定方法。 - 【請求項12】 所定の偏光方位を有する第1の偏光光
を、複屈折を有する被検物の面内のほぼ全域に照射し、 前記第1の偏光光が前記被検物の面内を透過して偏光方
位が変換され、かつ前記被検物の光軸と平行な第2の偏
光光の一部を、前記被検物の面内にわたって順次検出
し、 順次検出された前記第2の偏光光に基づいて、前記被検
物の複屈折を検出することを特徴とする複屈折測定方
法。 - 【請求項13】 所定の偏光方位を有する第1の偏光光
を、複屈折を有する被検物の面内のほぼ全域に照射し、 前記第1の偏光光が前記被検物の面内を透過して偏光方
位が変換された第2の偏光光を複数の領域に分割し、 分割された前記第2の偏光光に基づいて、前記被検物の
複屈折を検出することを特徴とする複屈折測定方法。
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JP2000111810A JP2001296206A (ja) | 2000-04-13 | 2000-04-13 | 複屈折測定装置及び複屈折測定方法 |
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