JPH11132940A - 複屈折測定装置及び複屈折測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高価な受光素子を用いずに、被検物の全面に
わたって高精度に複屈折を測定できるようにする。 【解決手段】 基本的には、回転検光子法に準じて、透
明な被検物１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１４に入射させ、この偏光素子１４を回転
させながら受光素子１５で受光検出させることにより被
検物１の複屈折を算出するが、被検物１に照射する照射
光の照射位置を走査手段８により変化させながら、その
照射位置に応じて変位手段２１により偏光素子１４と受
光素子１５とを一体で移動調整し、各位置で複屈折の算
出を行なうことで、被検物１の全面にわたる複屈折の測
定が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスク基板等
のプラスチックス平板、レーザプリンタ等に用いられる
光書込用レンズ、カメラレンズ、ピックアップレンズ等
のプラスチックスレンズ、といった透明体の複屈折を測
定する複屈折測定装置及び複屈折測定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、光磁気ディスク基板にあって
は、製造工程中に生ずる僅かな複屈折（歪み）でも製品
となったときに、信号エラー発生率に大きく関与するこ
とが知られている。このようなことから、従来よりこの
種の透明体の複屈折を測定することが行なわれており、
その手法として、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」Ｖ
ol.27.No.3(1989)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】

【発明が解決しようとする課題】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
しフォトダイオードで受光する、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、特にレンズを被検物とする
ような場合には、そのセッティングが困難である。

【０００７】また、特開平４−５８１３８号公報によれ
ば、“面計測”であるため、被検物等の調整は不要であ
るものの、２次元センサとして一般的なＣＣＤカメラは
暗電流等のノイズを含むためにダイナミックレンジが低
いので、測定精度が低いという欠点がある。ダイナミッ
クレンジが広い２次元センサを用いればよいが、そのよ
うな２次元センサは高価である。

【０００８】さらに、レーザプリンタ等で用いられる光
書込用レンズ（通常は、ｆθレンズ）においては、光書
込み時の実使用状態における複屈折のビームへの影響が
最も有効な情報となる。しかし、前述したような位相変
調法、回転検光子法では、レンズを透過する光の光路を
再現するように被検物或いは測定装置をセッティングす
るのが難しい。また、特開平４−５８１３８号公報では
測定時と実使用時とでレンズを透過する光の光路が異な
るため、レンズの実使用状態での複屈折の影響を直接知
ることは困難である。

【０００９】そこで、本発明は、高価な受光素子を用い
ることなく、被検物の全面にわたって高精度に複屈折を
測定できる複屈折測定装置及び複屈折測定方法を提供す
ることを目的とする。

【００１０】さらには、本発明は、光書込用レンズのよ
うな被検物の場合に、その実使用状態における複屈折の
ビームへの影響についても直接的に測定し得る複屈折測
定装置及び複屈折測定方法を提供することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明の複
屈折測定装置は、所定の偏光状態で光を透明な被検物に
照射させる光源を含む照射光学系と、この照射光学系に
よる照射光の前記被検物上での照射位置を変化させる走
査手段と、前記被検物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進行方向
周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受光素子と、前記偏光
素子と前記受光素子とを一体としてその位置を前記被検
物からの透過光の位置に応じて移動調整する変位手段
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
記被検物の複屈折を算出する演算手段とを備える。請求
項７記載の発明の複屈折測定方法は、所定位置に配設さ
れた透明な被検物に対して照射光学系による所定の偏光
状態の光を走査手段により前記被検物上での照射位置を
変化させながら照射し、前記被検物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した光
を受光する受光素子とを一体として変位手段により前記
被検物からの透過光の位置に応じて移動させ、前記偏光
素子を前記透過光の進行方向周りに回転させながらその
回転角度を検知し、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
き前記被検物の複屈折を算出する。

【００１２】従って、基本的には、回転検光子法に準じ
て、透明な被検物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
ながら受光素子で受光検出させることにより被検物の複
屈折を算出するが、被検物に照射する照射光の照射位置
を走査手段により変化させながら、その照射位置に応じ
て変位手段により偏光素子と受光素子とを一体で移動調
整することで、各位置で複屈折の算出を行なうので、被
検物の全面にわたる高精度な複屈折の測定が可能とな
る。

【００１３】請求項２記載の発明は、請求項１記載の複
屈折測定装置において、被検物の位置を移動調整する被
検物変位手段を備える。従って、被検物に対する光の照
射位置を決める際に、被検物変位手段により被検物側を
移動調整することによっても可能となり、変位手段側の
構成の一部を簡易化し得る。

【００１４】請求項３記載の発明の複屈折測定装置は、
所定の偏光状態で光を透明な被検物に照射させる光源を
含む照射光学系と、前記被検物に対して予め設定された
複数の測定点に応じて前記照射光学系による照射光の前
記被検物上での照射位置を変化させる走査手段と、前記
被検物の各測定点からの透過光の偏光状態を各々個別に
変化させる測定点数分の偏光素子と、これらの偏光素子
を前記透過光の進行方向周りに回転させる回転手段と、
この回転手段による前記各偏光素子の回転角度を検知す
る回転角検知手段と、前記各偏光素子と対をなし各々の
偏光素子を透過した光を受光する受光素子と、測定点毎
に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
被検物の複屈折を算出する演算手段とを備える。請求項
８記載の発明の複屈折測定方法は、所定位置に配設され
た透明な被検物に対して照射光学系による所定の偏光状
態の光を前記被検物に対して予め設定された複数の測定
点に応じて走査手段により前記被検物上での照射位置を
変化させながら照射し、前記被検物の各測定点からの透
過光の偏光状態を変化させる個々の偏光素子を前記偏光
素子を前記透過光の進行方向周りに回転させてその回転
角度を検知しながら、各偏光素子と対をなす受光素子で
受光させ、測定点毎に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
づき前記被検物の複屈折を算出する。

【００１５】従って、基本的には、回転検光子法に準じ
て、透明な被検物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
ながら受光素子で受光検出させることにより被検物の複
屈折を算出するが、被検物に対して予め複数の測定点を
設定しておき、これらの測定点に応じて被検物に照射す
る照射光の照射位置を走査手段により変化させながら、
測定点毎に対応させて対で設けた偏光素子と受光素子と
で個々の測定点での透過光を受光検出することで、各測
定点で複屈折の算出を行なうので、被検物の全面にわた
る高精度な複屈折の測定が可能となる。また、偏光素子
や受光素子を位置調整する手段も不要となる。

【００１６】請求項４記載の発明は、請求項１記載の複
屈折測定装置において、被検物からの透過光を受光素子
に対して結像させる結像手段を備える。従って、被検物
を光書込用レンズとするような場合にその実際の光書込
系の構成と同様な構成の下に、被検物なる光書込用レン
ズの実使用時における複屈折をより正確に把握し得る。

【００１７】請求項５記載の発明は、請求項１記載の複
屈折測定装置において、偏光素子と受光素子とを一体と
して被検物からの透過光の進行方向に対する角度を可変
調整する角度調整手段を備える。請求項９記載の発明
は、請求項７記載の複屈折測定方法において、偏光素子
と受光素子とを一体として被検物からの透過光の位置に
応じて移動させる際、前記被検物からの透過光が前記偏
光素子に対してほぼ垂直に入射するようにこれらの偏光
素子と受光素子とを一体として角度調整手段により前記
被検物からの透過光の進行方向に対する角度を可変調整
する。

【００１８】従って、偏光素子は入射光に対して角度依
存性があり、偏光素子の入射面に対してほぼ垂直に光が
入射しないと所定の偏光状態の変化を与えられないのに
対して、被検物を透過した透過光が偏光素子に垂直に入
射するとは限らないが、角度調整手段により被検物から
の透過光が偏光素子に対してほぼ垂直に入射するように
これらの偏光素子と受光素子とを一体として被検物から
の透過光の進行方向に対する角度を可変調整すること
で、最適な状態で測定を行なえる。

【００１９】請求項６記載の発明は、請求項４記載の複
屈折測定装置において、被検物からの透過光を偏光素子
側と他側とに分岐する分岐手段と、他側に分岐された透
過光に基づき前記透過光の結像スポット径を検知するス
ポット径検知手段とを備える。請求項１０記載の発明
は、請求項７記載の複屈折測定方法において、結像手段
により受光素子に対して結像される被検物からの透過光
を分岐手段により偏光素子側と他側とに分岐し、他側に
分岐された透過光に基づき前記透過光の結像スポット径
を受光素子側による受光検出と同時に検出する。

【００２０】従って、被検物を光書込用レンズとするよ
うな場合、複屈折の影響は結像面上でのビーム径が理想
値から外れる現象として現れることが多いが、このビー
ム径を複屈折と同一の状態で関連付けて同時に検出する
ので、ビーム径のずれを絶対的な精密さで予想できる。

【００２１】

【発明の実施の形態】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。本実施の形態では、光デ
ィスク基板等の透明な平板を被検物１とする。まず、所
定の偏光状態で光を前記被検物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は光源である
半導体レーザ３と、光量調整用のＮＤフィルタ４と、前
記半導体レーザ３からの光を直線偏光に変換する偏光子
５と、この偏光子５による直線偏光を円偏光に変換する
λ／４板６と、偏向用のミラー７とにより構成されてい
る。また、この照射光学系２による照射光の前記被検物
１上での照射位置を走査による変化させる走査手段８が
設けられている。この走査手段８は前記ミラー７からの
光を更に偏向させるミラー９と、このミラー９を矢印方
向に回転させて紙面に平行な方向への光ビームの走査を
可能とする回転ステージ１０と、紙面に垂直な方向への
光ビームの走査を可能とするためのミラー９のホルダ用
のあおり機構（図示せず）とにより構成されている。

【００２２】さらに、前記ミラー９と前記被検物１との
間にはこの被検物１に照射する照射光をコリメートする
ためのレンズ１１が設けられている。前記被検物１の透
過出射側にはλ／４板１２と検光子１３とによる偏光素
子１４が設けられ、さらに、この偏光素子１４を透過し
た光を受光する受光素子としてフォトダイオード１５が
設けられている。前記λ／４板１２は前記被検物１の複
屈折に基づき楕円偏光化した透過光を直線偏光に近い楕
円偏光に変換する。ここに、前記レンズ１１による照射
光（透過光）の折り曲げは、光ビームがλ／４板１２及
び検光子１３の入射面及びフォトダイオード１５の受光
面に対してほぼ垂直に入射するように行なわれる。ま
た、このレンズ１１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る。

【００２３】ここで、前記偏光素子１４（λ／４板１
２、検光子１３）と前記フォトダイオード１５とは受光
ユニットとしてベース１６により一体化されている。前
記検光子１３に対してはほぼ光の進行方向周りに回転さ
せるステッピングモータ１７及びギヤ系１８が回転手段
１９として設けられている。このステッピングモータ１
７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、前記ステッピングモータ１７のパルス数を計数
することにより前記検光子１３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検光子１３の回転角度が検知さ
れる…回転角検知手段）。前記ベース１６はこのベース
１６を矢印方向に移動させる移動ステージ２０と前記ベ
ース１６を高さ方向（紙面表裏方向）に移動させる移動
ステージ（図示せず）とに搭載されることにより、紙面
に垂直な平面内で２次元的に位置移動自在とされてい
る。これられの移動ステージ２０により変位手段２１が
構成されており、被検物１からの透過光の位置に応じて
ベース１６の位置（λ／４板１２等の位置）を調整し得
る構造とされている。

【００２４】２２は前記フォトダイオード１５により受
光検出される受光出力（アナログ値）をデジタル信号に
変換するＡ／Ｄ変換器であり、その変換出力はパソコン
２３に取り込まれる。このパソコン２３中に含まれるＣ
ＰＵを始めとする演算処理機能により被検物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。

【００２５】このような構成において、本実施の形態の
場合の被検物１の複屈折を測定する処理について説明す
る。まず、被検物１を所定の位置にセットし、回転ステ
ージ１０とミラーホルダのあおり機構とを調整すること
でミラー９から被検物１に対する照射光の照射位置（入
射位置）を決定する。その状態で、照射光学系２、ミラ
ー９及びレンズ１１を経て被検物１を透過した透過光を
フォトダイオード１５が受光し得るように移動ステージ
２０等によりベース１６の位置を調整する。このように
して、ミラー９による被検物１への光の照射位置とベー
ス１６の位置とが決定されたら、今度は、ステッピング
モータ１７を回転駆動させて、検光子１３の回転角度を
検知しながら、１８０／ｎ度（ｎ：測定点の数）の回転
角度毎にフォトダイオード１５の受光出力をサンプリン
グし、Ａ／Ｄ変換器２２でデジタル信号に変換した後、
サンプリングしたときの回転角度のデータとともにパソ
コン２３に取り込む。パソコン２３では、取り込まれた
データを以下の手順で演算処理することで、被検物１の
複屈折を算出する。

【００２６】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。被検物１に入射する円偏光のミュ
ーラマトリックスをＬ、被検物１のミューラマトリック
スをＴ、λ／４板１２のミューラマトリックスをＱ、検
光子１３のミューラマトリックスをＡとすると、ストー
クスパラメータＳは（１）式で表される。

【００２７】

【数１】

【００２８】（１）式の場合、被検物１に入射する円偏
光は左楕円偏光であり、また、λ／４板１２の光学軸方
位は紙面と水平な方向に対して０度（方位０度）に設定
したときのものである。（１）式より、フォトダイオー
ド１５に得られる光強度Ｉは（２）式のようになる。

【００２９】

【数２】

【００３０】（１）（２）式において、θは検光子１３
の方位、δは被検物１の複屈折位相差、φは被検物１の
方位である。検光子１３をステッピングモータ１７によ
り回転させると、これらの式中のθが変化し、フォトダ
イオード１５で得られる光強度Ｉが変化する。図２に検
光子１３の回転に伴う光強度Ｉの変化の様子を示す。但
し、縦軸の光強度Ｉの値は最大値を１、最小値を０で正
規化しある。

【００３１】（２）式におけるcos 成分をα、sin 成分
をβとし、検光子１３の角度読取りの解像力をＲとする
と、（３）式の関係が成立し、（４）（５）式を用いる
ことにより、目的とする被検物１の複屈折位相差δ、主
軸の方位φを各々求めることができる。

【００３２】

【数３】

【００３３】なお、本実施の形態では、被検物１への光
の照射位置を決めるために、ミラー９のホルダに対する
あおり機構を用いたが、このようなあおり機構を用いず
に被検物１をその高さ方向に移動させ得る移動ステージ
を被検物変位手段として設け、被検物１自体を高さ方向
に移動させることでこの被検物１に対する照射位置を変
えるようにしてもよい。従って、この場合には被検物１
からの透過光の位置に合わせるベース１６の位置調整の
うちで、高さ方向の調整は不要となる（移動ステージ２
０のみでよい）。

【００３４】また、本実施の形態では、１組の偏光素子
１４とフォトダイオード１５とを受光ユニットとして設
けただけであるので、変位手段２１により移動させるよ
うに構成したが、被検物１に対する複数の光の照射位置
（測定点）を予め設定しておき、その測定点の数だけ受
光ユニットを設けて対応する透過光の位置に配設させる
ことにより、被検物１からの透過光の位置に合わせたベ
ース１６の位置調整を不要にしてもよい。この場合、各
々の受光ユニットのフォトダイオードから測定点毎に得
られる受光出力をＡ／Ｄ変換器２２のチャンネルに割り
振って、チャンネルを変えながら出力をパソコン２３に
取り込むようにしてもよい。

【００３５】即ち、基本的には、被検物１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１４に入射さ
せ、この偏光素子１４を回転させながらフォトダイオー
ド１５で受光検出させることにより被検物１の複屈折を
算出するが、被検物１に対して予め複数の測定点を設定
しておき、これらの測定点に応じて被検物１に照射する
照射光の照射位置を走査手段８により変化させながら、
測定点毎に対応させて対で設けた偏光素子１４とフォト
ダイオード１５とで個々の測定点での透過光を受光検出
することで、各測定点で複屈折の算出を行なうものであ
る。

【００３６】本発明の第二の実施の形態を図３に基づい
て説明する。前記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（以下の実施の
形態でも同様とする）。本実施の形態では、レーザプリ
ンタ等における光書込用レンズを被検物３１とする例で
ある。本実施の形態では、被検物３１に照射する光をコ
リメートするためのレンズ１１が不要とされている。ま
た、図３ではフォトダイオード１５の受光面上に透過光
を結像させる（受光面上でのビーム直径が最小になるよ
うにする）手段が、被検物３１のみとなっているが、実
際には、例えば“面倒れ補正に用いる”といった現実の
光書込系における被検物３１の用途に合わせて、光書込
系の光学系構成と同様な構成とすれば、被検物３１の実
使用時における複屈折をより正確に把握することができ
る。この場合、被検物３１以外の光学系要素には、その
複屈折が十分に小さいものを用いる必要がある。

【００３７】また、本実施の形態では、被検物３１に照
射する光の走査を、回転ステージ１０にミラー９を搭載
して行なうようにしているが、光書込系での使用状態に
合わせてポリゴンミラーを用いて被検物３１に対する照
射位置を変える（走査）ようにしてもよい。もっとも、
光強度の検出時にはポリゴンミラーの回転を停止させて
固定させる必要がある。

【００３８】本発明の第三の実施の形態を図４に基づい
て説明する。本実施の形態では、ベース１６が角度調整
手段となる回転ステージ３２に搭載されて設けられてい
る。また、移動ステージ２０にはこの移動ステージ２０
の移動方向に対するベース１６の現在位置（実使用時で
の像高に相当する）を計測するためのリニアスケール３
３が設けられている。

【００３９】前述した図３に示した構成の場合、フォト
ダイオード１５の受光面の位置に、実使用時に例えば感
光面がくることになるが、実際の光書込系においては、
被検物３１（光書込用レンズ）を透過した光が感光面に
対して垂直に入射するとは限らない。一方、受光ユニッ
トにおけるλ／４板１２、検光子１３は入射光に対して
角度依存性があり、これらのλ／４板１２、検光子１３
に対してほぼ垂直に光が入射しないと所定の偏光状態の
変化を与えることはできない。そこで、本実施の形態で
は、被検物３１を透過した光が感光面に対して垂直に入
射しない条件下では、透過光に対して偏光素子１４の入
射面がほぼ垂直となるように回転ステージ３２により角
度調整するように構成したものである。角度の調整は、
リニアスケール３３により、移動ステージ２０の移動方
向に対するベース１６の現在位置を求め、像面距離等の
光学仕様から偏光素子１４への透過光の入射角度を計算
できるので、それに合わせて回転ステージ３２による回
転角度を調整すればよい。

【００４０】本発明の第四の実施の形態を図５ないし図
７に基づいて説明する。前記第二或いは三の実施の形態
のようにプラスチックス製の光書込用レンズを被検物３
１とする例において、光書込系におけるプラスチックス
製の光書込用レンズの複屈折の影響は、感光体上でのビ
ーム径が理想値から外れるものとして現れることが多
い。この点、前述した実施の形態に基づき測定した被検
物３１の複屈折から、ビーム径のずれを予想すること
は、必ずしも絶対的な精密さでできるとは限らない。従
って、ビーム径と複屈折とを同一の状態で関連付けて測
定できることが望ましい。

【００４１】このような観点から、本実施の形態では、
ベース１６上の受光ユニット部分において、まず、被検
物３１からの透過光を偏光素子１４側と他側とに分岐さ
せる分岐手段として無偏光ビームスプリッタ３４が設け
られている。この無偏光ビームスプリッタ３４を透過し
た透過光はλ／４板１２、検光子１３を経てフォトダイ
オード１５に結像されることにより前述した如く、複屈
折の測定に供される。一方、無偏光ビームスプリッタ３
４により反射された他側の光は、ミラー３５を経てスポ
ット径検知手段３６に導かれる。このスポット径検知手
段３６は、焦点板３７、顕微鏡対物レンズ３８、フィー
ルドレンズ３９及びＣＣＤカメラ４０により構成されて
いる。無偏光ビームスプリッタ３４により反射されミラ
ー３５により折り返された光は、焦点板３７の位置で結
像される。焦点板３７の位置で結像されたビームスポッ
ト像４１（図７参照）を顕微鏡対物レンズ３８及びフィ
ールドレンズ３９による拡大光学系により拡大し、ＣＣ
Ｄカメラ４０で撮像する。この場合、焦点板３７は、光
書込系の設計上で、ほぼビームウエストが得られる位置
でなければならない。ＣＣＤカメラ４０で撮像されたＣ
ＣＤ画像はフレームグラバーボード（図示せず）を介し
てパソコン２３中のメモリに転送され、ビームスポット
像４１の直径を求める処理に供される。

【００４２】次に、ＣＣＤカメラ４０で撮像されたスポ
ット像４１の直径を求める処理について説明する。ま
ず、被検物３１の複屈折がほぼ０である場合に得られる
スポット像４１の直径が理想値となるように、スポット
像４１の２値化のための閾値を決定する。スポット像４
１の直径の求め方は、図６のフローチャートに示すよう
に、仮の閾値を用いて２値化した後、スポット像４１の
重心位置Ｇ（図７参照）を検出する。次いで、スポット
像４１の重心位置Ｇからスポット像４１の端部Ｅまでの
距離Ｄ（スポット像４１の半径）を検出する。この場
合、重心位置Ｇから端部Ｅに向けて幾つかの方向で距離
Ｄを求めた後、それらの値の平均をとることにより、よ
り検出精度が向上する。距離Ｄを求めるには、まず、Ｃ
ＣＤカメラ４０の画素数の単位で距離を求め、その値に
画素サイズを乗じて、拡大光学系（顕微鏡対物レンズ３
８及びフィールドレンズ３９）の倍率で除すことで、長
さの単位に変換すればよい。この後、スポット像４１の
直径（距離Ｄの２倍）が、被検物３１の複屈折０である
ときに得られる理想のスポット径とほぼ等しくなるよう
に、仮の閾値を徐々に変えながら最適な閾値を決定す
る。一旦、最適な閾値が決定されれば、後は同じ閾値を
用いることでスポット像４１の直径を求めることができ
る。なお、このようなスポット径は、一般的なスリット
スキャニング方式等によって求めるようにしてもよく、
この場合には、ＣＣＤカメラ４０を用いる必要はない。

【００４３】

【発明の効果】請求項１記載の発明の複屈折測定装置及
び請求項７記載の発明の複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、透明な被検物を透過し
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受光素子で受光検出
させることにより被検物の複屈折を算出するが、被検物
に照射する照射光の照射位置を走査手段により変化させ
ながら、その照射位置に応じて変位手段により偏光素子
と受光素子とを一体で移動調整することで、各位置で複
屈折の算出を行なうようにしたので、被検物の全面にわ
たる複屈折の測定を安価にして高精度に行なうことがで
きる。

【００４４】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の複屈折測定装置において、被検物の位置を移動調整
する被検物変位手段を備えるので、変位手段側の構成の
一部を簡易化することができる。

【００４５】請求項３記載の発明の複屈折測定装置及び
請求項８記載の発明の複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、透明な被検物を透過した
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受光素子で受光検出
させることにより被検物の複屈折を算出するが、被検物
に対して予め複数の測定点を設定しておき、これらの測
定点に応じて被検物に照射する照射光の照射位置を走査
手段により変化させながら、測定点毎に対応させて対で
設けた偏光素子と受光素子とで個々の測定点での透過光
を受光検出することで、各測定点で複屈折の算出を行な
うようにしたので、被検物の全面にわたる複屈折の測定
を安価にして高精度に行なうことができ、また、偏光素
子や受光素子を位置調整する手段も不要にすることがで
きる。

【００４６】請求項４記載の発明によれば、請求項１記
載の複屈折測定装置において、被検物からの透過光を受
光素子に対して結像させる結像手段を備えるので、被検
物を光書込用レンズとするような場合にその実際の光書
込系の構成と同様な構成の下に、被検物なる光書込用レ
ンズの実使用時における複屈折をより正確に把握するこ
とができる。

【００４７】請求項５記載の発明の複屈折測定装置及び
請求項９記載の発明の複屈折測定方法によれば、偏光素
子は入射光に対して角度依存性があり、偏光素子の入射
面に対してほぼ垂直に光が入射しないと所定の偏光状態
の変化を与えられないのに対して、被検物を透過した透
過光が偏光素子に垂直に入射するとは限らないが、角度
調整手段により被検物からの透過光が偏光素子に対して
ほぼ垂直に入射するようにこれらの偏光素子と受光素子
とを一体として被検物からの透過光の進行方向に対する
角度を可変調整できるようにしたので、最適な状態で測
定を行わせることができる。

【００４８】請求項６記載の発明の複屈折測定装置及び
請求項１０記載の発明の複屈折測定方法によれば、被検
物を光書込用レンズとするような場合、複屈折の影響は
結像面上でのビーム径が理想値から外れる現象として現
れることが多いが、このビーム径を複屈折と同一の状態
で関連付けて同時に検出するようにしたので、ビーム径
のずれを絶対的な精密さで予想することができる。

【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】検光子の回転角度‐光強度特性を示す特性図で
ある。

【図３】本発明の第二の実施の形態を示す構成図であ
る。

【図４】本発明の第三の実施の形態を示す構成図であ
る。

【図５】本発明の第四の実施の形態を示す受光ユニット
部分の構成図である。

【図６】スポット像の直径を求めるための閾値を決定す
る処理を示すフローチャートである。

【図７】ＣＣＤカメラ上のスポット像を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 被検物 ２ 照射光学系 ８ 走査手段 １４ 偏光素子 １５ 受光素子 １９ 回転手段 ２１ 変位手段 ３１ 被検物 ３２ 角度調整手段 ３４ 分岐手段 ３６ スポット径検知手段

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の偏光状態で光を透明な被検物に照
   射させる光源を含む照射光学系と、 この照射光学系による照射光の前記被検物上での照射位
   置を変化させる走査手段と、 前記被検物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進行方向周りに回転させる
   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受光素子と、 前記偏光素子と前記受光素子とを一体としてその位置を
   前記被検物からの透過光の位置に応じて移動調整する変
   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
   検物の複屈折を算出する演算手段と、を備えることを特
   徴とする複屈折測定装置。
2. 【請求項２】 被検物の位置を移動調整する被検物変位
   手段を備えることを特徴とする請求項１記載の複屈折測
   定装置。
3. 【請求項３】 所定の偏光状態で光を透明な被検物に照
   射させる光源を含む照射光学系と、 前記被検物に対して予め設定された複数の測定点に応じ
   て前記照射光学系による照射光の前記被検物上での照射
   位置を変化させる走査手段と、 前記被検物の各測定点からの透過光の偏光状態を各々個
   別に変化させる測定点数分の偏光素子と、 これらの偏光素子を前記透過光の進行方向周りに回転さ
   せる回転手段と、 この回転手段による前記各偏光素子の回転角度を検知す
   る回転角検知手段と、 前記各偏光素子と対をなし各々の偏光素子を透過した光
   を受光する受光素子と、 測定点毎に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
   づき前記被検物の複屈折を算出する演算手段と、を備え
   ることを特徴とする複屈折測定装置。
4. 【請求項４】 被検物からの透過光を受光素子に対して
   結像させる結像手段を備えることを特徴とする請求項１
   記載の複屈折測定装置。
5. 【請求項５】 偏光素子と受光素子とを一体として被検
   物からの透過光の進行方向に対する角度を可変調整する
   角度調整手段を備えることを特徴とする請求項１記載の
   複屈折測定装置。
6. 【請求項６】 被検物からの透過光を偏光素子側と他側
   とに分岐する分岐手段と、他側に分岐された透過光に基
   づき前記透過光の結像スポット径を検知するスポット径
   検知手段とを備えることを特徴とする請求項４記載の複
   屈折測定装置。
7. 【請求項７】 所定位置に配設された透明な被検物に対
   して照射光学系による所定の偏光状態の光を走査手段に
   より前記被検物上での照射位置を変化させながら照射
   し、前記被検物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した光を受光する受光素子
   とを一体として変位手段により前記被検物からの透過光
   の位置に応じて移動させ、前記偏光素子を前記透過光の
   進行方向周りに回転させながらその回転角度を検知し、
   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物の複屈
   折を算出することを特徴とする複屈折測定方法。
8. 【請求項８】 所定位置に配設された透明な被検物に対
   して照射光学系による所定の偏光状態の光を前記被検物
   に対して予め設定された複数の測定点に応じて走査手段
   により前記被検物上での照射位置を変化させながら照射
   し、前記被検物の各測定点からの透過光の偏光状態を変
   化させる個々の偏光素子を前記偏光素子を前記透過光の
   進行方向周りに回転させてその回転角度を検知しなが
   ら、各偏光素子と対をなす受光素子で受光させ、測定点
   毎に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物の
   複屈折を算出することを特徴とする複屈折測定方法。
9. 【請求項９】 偏光素子と受光素子とを一体として被検
   物からの透過光の位置に応じて移動させる際、前記被検
   物からの透過光が前記偏光素子に対してほぼ垂直に入射
   するようにこれらの偏光素子と受光素子とを一体として
   角度調整手段により前記被検物からの透過光の進行方向
   に対する角度を可変調整することを特徴とする請求項７
   記載の複屈折測定方法。
10. 【請求項１０】 結像手段により受光素子に対して結像
    される被検物からの透過光を分岐手段により偏光素子側
    と他側とに分岐し、他側に分岐された透過光に基づき前
    記透過光の結像スポット径を受光素子側による受光検出
    と同時に検出することを特徴とする請求項７記載の複屈
    折測定装置。