JPH0321842A - 光学歪検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プラスチックレンズ等の光学歪を検査する光
学歪検査装置に関する。

〔従来の技術〕

偏光素子を二個組み合わせてその間にプラスチックレン
ズ等の被検物を起き、該被検物の光学歪を検査する装置
はよく知られている。その基本構造は第７図に示した如
くであって、プラスチック等の物体（検査対象物）３を
振動方向が互いに直交するように配列した二枚の結晶板
等の偏光板Ｉ，２の間に置くようになっている。そして
、物体３に歪があるとその部分で偏光に乱れが生ずるた
め、物体３の歪のない部分を通った光は偏光板２に阻止
されるが、偏光の乱れた部分（歪の部分）では偏光板２
の振動方向に沿った戒分が発生し、このため歪の部分を
通った光だけが偏光板２を通り、その部分が見える。こ
れを直交ニコルによる観察という。

一方、偏光板１．２の振動方向が平行な場合には、逆に
歪部分で偏光が乱れた分だけ偏光板２を通る光量が減る
ので、歪のある部分だけが暗く見える。これを平行ニコ
ルによる観察という。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記構造では、直交ニコルから平行ニコルに
切り換えるために偏光板を回転させる装置を必要とし、
その場合の角度設定において極めて高い精度が要求され
るという問題があった。勿論、構造上直交ニコルと平行
ニコルの両方での同時観察は不可能であった。又、高価
で加工が難しい結晶板等から成る偏光板を２枚も必要と
するため、装置全体が高価になるという問題があった。

本発明は、上記問題点に鑑み、直交ニコルと平行ニコル
との切り換えにおいてさほど精度が要求されず、且つ装
置全体が安価であると共に、直交ニコルと平行ニコルの
両方での同時観察も可能である光学歪検査装置を提供す
ることを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による光学歪検査装置の一つは、被検物側から順
に、光線の偏光状態によって異なる位置に実像を形成す
る対物レンズと、光線の偏光状態によって異なる該対物
レンズの焦点位置に配置される微小開口を有する絞りと
、該微小開口を通過した光束による被検物の像を形或す
る結像レンズとを光軸上に配置して成るものである。

又、他の一つは、被検物側から順に、光線の偏光状態に
よって異なる位置に実像を形成する対物レンズと、光線
の偏光状態によって異なる該対物レンズの焦点位置に配
置される偏向素子と、該偏向素子により偏向された光線
による被検物の像を形成する結像レンズとを光軸上に配
置して成るものである。

〔作　用〕

即ち、本発明装置は、偏光板ではなく絞りやミラー等の
偏向素子を光軸上で動かすだけで直交ニコルとの平行ニ
コルとの切り換えを行なうようになっているので、さほ
ど精度が要求されない。又、偏光板は一枚だけで他の偏
光板の代りに液晶レンズ等の対物レンズ及び絞り又はミ
ラー等の偏向素子を用いているので、装置全体が安価に
なる。

又、二つの偏向素子を上記対物レンズの二つの焦点位置
に夫々配置すれば、直交ニコルと平行ニコルの両方での
同時観察も可能である。

〔実施例〕

以下、図示した実施例に基づき本発明を詳細に説明する
。

第１図は第１実施例の光学系を示している。ｌ１は正の
パワーを有する液晶レンズであって、これは第２図に示
した如く何れもガラス，アクリル等製の湾曲透明板１２
と平行透明板１３との互いに対向する面に夫々透明電極
ｌ４及び配向膜ｌ５を被覆し、この対向する面によって
形成される空隙内にネマティック液晶１６をホモジニア
ス配列の状態で封入することにより構成されている。従
って、この液晶レンズｌ１は、液晶ｌ６が複屈折作用を
もっているので、異常光となる直線偏光（実線図示）の
焦点位置ｌ７と常光となる直線偏光（点線図示）の焦点
位置１８とを有している。

ｌ９は液晶レンズ１Ｉの前方（図面左側）に置かれた被
検物であって、この被検物ｌ９にはその前方（図面左側
）に置かれた図示しない偏光板等により作り出された常
光から成る平行光束が照射されるようになっている。２
０は光軸上において液晶レンズ１１の異常光の焦点位置
ｌ７又は常光の焦点位置１８に置かれる（第３図参照）
、微小開口を有する絞りであって、図示しない移動装置
によって配置位置の切り換えが行われるようになってい
る。２ｌは絞り２０の後方（図面右側）に配置されてい
て被検物ｌ９の像を結像面２２に結像する結像レンズで
あって、結像レンズ２１と結像面２２は絞り２０と連動
して光軸上を動くようになっているものとする。

本実施例は上述の如く構成されているから、絞り２０を
第１図に示した如く異常光の焦点位置１７に置けば、被
検物１９の歪みのない部分を通った光即ち常光は遮られ
、被検物ｌ９の歪みの部分を通った光即ち異常光だけが
通るので、結像レンズ２ｌにより歪みの部分の像だけが
結像面２２上に明るく結像せしめられる。即ち、被検物
１９を直交二コルで観察した時の像が得られる。この像
は、被検物ｌ９と液晶レンズ１１との間に液晶レンズ１
１にとって異常光となるような直線偏光だけを通す偏光
板を配置しても変化しない。

次に、絞り２０を第３図に示した如く常光の焦点位置ｌ
８に置けば、被検物１９の歪みのない部分を通った光即
ち常光だけが通り、被検物Ｉ９の歪みの部分を通った光
即ち異常光が遮られるので、結像レンズ２ｌにより歪み
の部分だけが結像面２２上に暗く結像せしめられる。即
ち、被検物ｌ９を平行ニコルで観察した時の像が得られ
る。この像は、被検物ｌ９と液晶レンズＩＩとの間に液
晶レンズ１ｌにとって常光となるような直線偏光だけを
通す偏光板を配置しても変化しない。

尚、入射する直線偏光の偏光面を９０’回転させて異常
光にすれば、第１図の場合が平行ニコルによる観察とな
り、且つ第３図の場合が直交ニコルによる観察となる。

尚、本実施例の液晶レンズ１ｌは、液晶レンズー枚から
成り、しかも液晶層が正レンズの形をしているが、液晶
レンズ全体が液晶層のあるレンズと液晶層のない通常の
レンズの複数のレンズで構成されていても、液晶層が正
負何方かのパワーを持っていて、液晶レンズ全体で正の
パワーを持っていれば良い。

以上のように、本実施例によれば、偏光板ではなく絞り
やミラー等の偏向素子を光軸上で動かすだけで直交ニコ
ルと平行ニコルとの切り換えを行なうようになっている
ので、さほど精度が要求されない。又、偏光板は一枚だ
けで他の偏光板の代りに液晶レンズ１１及び絞り２０を
用いているので、装置全体が安価になる。

第４図は第２実施例の光学系を示している。２３は光源
、２４はコリメータレンズ、２５は紙面に平行な振動方
向の偏光を透過し且つ紙面に垂直な振動方向の偏光を吸
収する偏光板である。被検物１９は、ここではほぼ平行
平面板に近いものとする。液晶レンズ１１の液晶ｌ６は
、紙面に平行に配向されており、紙面に平行な偏光に対
しては異常光に対する屈折率を示し、紙面に垂直な偏光
に対しては常光に対する屈折率を示すものとする。

２６は液晶レンズ１１の異常光の焦点位置ｌ７に配置さ
れた第一反射鏡、２７は液晶レンズ１１の常光の焦点位
置ｌ８に配置された第二反射鏡である。２８は第一反射
鏡２６で反射された光線を受ける位置にある第１結像レ
ンズ系、２９は第二反射鏡２７で反射された光線を受け
る位置にある第二結像レンズ系である。３０は第一結像
レンズ系２８による被検物ｌ９の像の結像面であり、３
ｌは第二結像レンズ系２９による被検物ｌ９の像の結像
面である。

本実施例は上述の如く構成されているから、光＃２３か
らでた非偏光である光線は、コリメーターレンズ２４に
より平行光線となり、偏光板２５に入射して紙面に平行
な直線偏光となって、被検物１９を照明する。被検物ｌ
９に入射した直線偏光である照明光は、被検物１９の光
学的歪等の状態により偏光状態が乱され、紙面に平行な
垂直な偏光成分の両者を含むようになって被検物ｌ９を
通り抜け、液晶レンズ１１に入射する。液晶レンズ１ｌ
を通り抜けた光線のうち、異常光は第一反射鏡２６上に
集光されて第一結像レンズ系２８の方向に偏向され、第
一結像レンズ系２８により第一結像面３０上に結像する
。一方、液晶レンズｌｌを通り抜けた光線のうち、常光
は第二反射鏡２７上に集光されて第二結像レンズ系２９
の方向に偏向され、第二結像レンズ系２９により第二結
像面３ｌ上に結像する。尚、被検物１９がない場合や、
被検物ｌ９に光学的歪みが全くない場合は、第一結像面
３０だけに光線が届いて、第二結像面３ｌには殆ど光線
が届かない。以上のように、本実施例によれば、第一結
像面３０に現れる像は平行二コルによる像であり、第二
結像面３ｌに現れる像は直交ニコルによる像である。従
って、平行ニコルと直交ニコルでの同時観察が可能であ
る。

尚、液晶レンズ１ｌのパワーは弱い方が、液晶レンズ１
１自身で偏光状態を乱す割合が少なくなり、非点収差も
小さくなる。或は、液晶レンズ１ｌの構成を工夫して、
前述の収差等を小さくすることは、高精度の観察のため
に有効である。又、液晶レンズ１１のパワーが強すぎる
と反射鏡２６，２７，結像レンズ系２８．２９などを配
置するスペースがとれなくなるので、反射鏡２６．２１
などの配置が十分可能な程度まで液晶レンズ１ｌのパワ
ーが弱いことが必要である。更に、偏光板２５に結晶を
加工したような高精度の物を使ってもよいが、液晶レン
ズ１１自身で偏光状態が乱れる場合は、偏光板２５は高
分子を加工したような安価な物の方が性能的にバランス
がよく、装置全体を安価に構成できる。

第５図は第３実施例の光学系を示しており、これは、第
２実施例のコリメーターレンズ２４の後にレンズである
被検物１９’に合わせた即ち結像位置のズレをなくすア
ダプターレンズ３２を組み合わせて、平行平面板ではな
い被検物１９’の内部歪みを観察できるようにしたもの
である。更に、第一反射Ｒ２６の前に適当な大きさの遮
蔽板３３を置いて常光の中心部分をカットして、常光が
第１反射鏡２６で反射し第１結像レンズ系２８により第
１結像面３０上に輝点として見えることを防止すると共
に、結像に関係する光線の集光状態について、第一反射
鏡２６とその遮蔽との関係を、第二反射鏡２７と第一反
射鏡２６による遮蔽との関係に近づけたものである。従
って、第２実施例の構成に比べ、観察し易くなっている
。

第６図は第４実施例を示しており、これは、第３実施例
において遮蔽板３３の大きさと位置を適当に選ぶと第一
反射鏡２６がなくとも異常光が第２反射鏡２７に触れな
いようにできることを利用して、遮蔽板３３の大きさと
位置を適当に選び、第一反射鏡２６と第二反射鏡２７の
代りに、異常光の焦点位置１７と常光の焦点位置１８を
とるべく移動する一枚の反射鏡３４を配置したものであ
る。又、二つの結像レンズ系を前半と後半とに分けて、
前半では常光が通る．レンズ３５と異常光が通るレンズ
３６と夫々別であり、後半では一つの大きな共通のレン
ズ３７になっていて、異常光の像と常光の像とを夫々の
像の大きさと位置が等しくなるように一つの結像面３８
に投影するようにしたものである。

よって、本実施例においては、一枚の反射鏡３４を移動
することにより交互に異常光の像（平行ニコルによる像
）と常光の像（直交ニコルによる像）とを観察すること
ができる。即ち、一枚の反射鏡３４を、異常光の焦点位
置ｌ７に置くと異常光の像が観察され、常光の焦点位置
ｌ８に置くと常光の像が観察され、しかもそれらの像の
大きさと位置は等しい。

〔発明の効果〕

上述の如く、本発明による光学歪検査装置は、直交ニコ
ルと平行二コルとの切換えにおいてさほど精度が要求さ
れず、且つ装置全体が安価であると共に、直交二コルと
平行ニコルの両方での同時観察も可能であるという実用
上重要な利点を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光学歪検査装置の第１実施例の光
学系及びその直交ニコルの状態を示す図、第２図は上記
第ｌ実施例の液晶レンズの構造及び作用を示す図、第３
図は上記第１実施例の平行ニコルの状態を示す図、第４
図乃至第６図は夫々第２実施例乃至第４実施例の光学系
を示す図、第７図は従来例の基本構造を示す図である。 １１・・・・液晶レンズ、ｌ２・・・・湾曲透明板、１
３・・・・平行透明板、１４・・・・透明電極、ｌ５・
・・・配向膜、ｌ６・・・・ネマティック液晶、１７．
１８・・・・焦点位置、１９．１９’・・・・被検物、
２０・・・・絞り、２ｌ・・・・結像レンズ、２２．３
８・・・・結像面、２３・・・・光源、２４・・・・コ
リメーターレン！ ズ、２５・・・・偏光板、２６・・・・第一反射鏡、２
７・・・・第二反射鏡、２８・・・・第一結像レンズ系
、２９・・・・第二結像レンズ系、３０・・・・第一結
像面、３ｌ・・・・第二結像面、３２・・・・アダプタ
ーレンズ、３３・・・・遮蔽板、３４・・・・反射鏡、
３５，３６．３７・・・・レンズ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検物側から順に、光線の偏光状態によって異な
   る位置に実像を形成する対物レンズと、光線の偏光状態
   によって異なる該対物レンズの焦点位置に配置される微
   小開口を有する絞りと、該微小開口を通過した光束によ
   る被検物の像を形成する結像レンズとを光軸上に配置し
   て成る光学歪検査装置。
2. （２）被検物側から順に、光線の偏光状態によって異な
   る位置に実像を形成する対物レンズと、光線の偏光状態
   によって異なる該対物レンズの焦点位置に配置される偏
   向素子と、該偏向素子により偏向された光線による被検
   物の像を形成する結像レンズとを光軸上に配置して成る
   光学歪検査装置。