CN103119420A - 折射率测定装置和折射率测定方法 - Google Patents

Abstract

在测定固体试样（S）的折射率的折射率测定装置（1）中，使固体试样（S）隔着具有规定折射率的折射率液（4）与具有规定折射率的棱镜（3）密接。并且，设置具有受光面（6a）的带有标尺的转角（受光部件）（6），接受来自光源（2）的光中的在棱镜（3）被反射的第一反射光（R1），棱镜（3）由旋转台（旋转驱动部）（5）旋转驱动，在由检测器（7）检测出的第二反射光（R2）的强度变得小于规定值的情况下，使用带有标尺的转角（6）的受光面（6a）中的第一反射光（R1）的位置，测定固体试样（S）的折射率。

Description

折射率测定装置和折射率测定方法

技术领域

本发明涉及测定材料、特别是光学部件等固体试样的折射率的折射率测定装置和折射率测定方法。

背景技术

近年来，液晶显示装置例如作为与现有的布劳恩管相比具有薄型、轻量等优点的平板显示器，广泛用于液晶电视、监视器、移动电话等中。这种液晶显示装置包括：发出光的照明装置（背光源）；和通过对来自设置于照明装置的光源的光发挥光闸的作用而显示所希望的图像的液晶面板。

此外，在上述这种照明装置中，为了提高其光源的光利用效率、向液晶面板照射面状的照明光、或者提高其照明光的亮度，而使用棱镜片等光学片或导光板等光学部件。

此外，对于上述这种光学部件，在评价其光学特性的基础上掌握折射率是至关重要。即，越是准确地掌握光学部件的折射率，例如在上述照明装置中使用该光学部件时，越是能够容易地构成具有所希望的光学（发光）特性的照明装置。

在现有的折射率测定方法中，提出了例如下述专利文献1所述通过使用棱镜的全反射法来测定被检测体（固体试样）的折射率的方法。具体而言，在这种现有的折射率测定方法中，分别在被检测体与棱镜的反射面接触的状态和仅空气与反射面接触的状态下，求出投向反射面的光的入射角、反射光强度关系。并且，在这种现有的折射率测定方法中，利用仅空气与反射面接触的状态下的入射角、反射光强度关系，将被检测体与反射面接触的状态下的入射角、反射光强度关系标准化，基于该标准化的入射角、反射光强度关系来测定被检测体的折射率。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009－162561号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，在上述这种现有的折射率测定方法中，存在难以提高被检测体（固体试样）的折射率的测定精度的问题。

具体而言，在上述这种现有的折射率测定方法中，为了使投向棱镜的反射面的光的入射角逐渐变化，投射该光的投光光学系统构成为能够以棱镜的反射面中心部为旋转中心进行转动。并且，在这种现有的折射率测定方法中，通过使投光光学系统转动，使投向棱镜的反射面的光的入射角变化，求出上述两种状态下各自的光的入射角、反射光强度关系，得到被检测体的折射率。

但是，在这种现有的折射率测定方法中，如上所述，通过使投光光学系统转动，使得投向棱镜的反射面的光的入射角变化。即，在这种现有的折射率测定方法中，被检测体的折射率的测定精度取决于转动角度，转动角度的1°的差异会导致折射率的很大的差异。其结果，在这种现有的折射率测定方法中，由于高精度地控制上述转动角度存在限度，因而导致难以提高被检测体（固体试样）的折射率的测定精度。

鉴于上述技术问题，本发明的目的在于提供一种能够提高固体试样的折射率的测定精度的折射率测定装置和折射率测定方法。

用于解决问题的手段

为了达成上述目的，本发明的折射率测定装置的特征在于：

其是测定固体试样的折射率的折射率测定装置，

上述折射率测定装置包括：

光源；

棱镜，其具有规定的折射率，并且具备入射来自上述光源的光的第一面和对上述固体试样射出通过上述第一面的光的第二面；

旋转驱动上述棱镜的旋转驱动部；

具有规定的折射率并且使上述固体试样与上述棱镜的上述第二面密接的折射率液；

受光部件，其具有接受来自上述光源的光中的在上述棱镜的上述第一面被反射的第一反射光的受光面；和

检测器，其接受来自上述棱镜的上述第二面的光中的在上述固体试样的上述折射率液一侧的表面被反射的第二反射光，检测接受到的第二反射光的强度，

通过上述旋转驱动部旋转驱动上述棱镜，在由上述检测器检测出的第二反射光的强度变得小于规定值的情况下，使用上述受光部件的上述受光面中的第一反射光的位置，测定上述固体试样的折射率。

在如上所述构成的折射率测定装置中，棱镜由旋转驱动部旋转驱动，在由检测器检测出的第二反射光的强度变得小于规定值的情况下，使用受光部件的受光面中的第一反射光的位置，测定固体试样的折射率。由此，与上述现有例不同，通过使受光部件的受光面的位置相对于棱镜向远处远离，能够提高固体试样的折射率的测定精度。

即，在上述折射率测定装置中，通过判断出第二反射光的强度变得小于规定值，能够判断出光射向固体试样的入射角达到临界角。此外，在光射向固体试样的入射角达到临界角的时刻，从光源射向上述第一面的光的入射角，能够根据受光部件的受光面中的第一反射光的位置求得，通过使用该光射向第一面的入射角，能够得到固体试样的折射率。此外，此时受光部件的受光面中的第一反射光的位置取决于棱镜的旋转角，通过使受光部件的受光面的位置相对于棱镜向远处远离，由该棱镜的旋转角的差异而引起的受光部件的受光面中的第一反射光的位置的差异大幅放大。因此，通过根据上述第一反射光的位置计算光射向第一面的入射角，能够以使用棱镜的旋转角的调整所无法获得的精度求出光向第一面的入射角。其结果，能够以非常高的精度求出固体试样的折射率。

此外，优选在上述折射率测定装置中，上述光源和上述棱镜设置为：第一反射光在上述棱镜的上述第一面中的该棱镜的旋转中心被反射到上述受光部件的上述受光面一侧，

使用以下两个距离测定上述固体试样的折射率：上述旋转中心的位置与从该旋转中心的位置向上述受光部件的上述受光面垂下的垂线的前端在该受光面的正交位置之间的距离；和上述受光面的上述正交位置与上述受光部件的上述受光面中的第一反射光的位置之间的距离。

在这种情况下，能够容易地求出固体试样的折射率。

此外，优选在上述折射率测定装置中，在上述受光部件的上述受光面设置有：在上述固体试样的折射率为基准折射率的情况下的第一反射光的基准位置；和按每规定间隔设置并且表示相对于上述基准位置的偏移位置的刻度。

在这种情况下，能够更容易地求出固体试样的折射率。

此外，优选在上述折射率测定装置中，在上述受光部件的上述受光面设置有与上述固体试样的被容许的范围内的折射率相对应的刻度

在这种情况下，能够立即判断固体试样的折射率是否合格，能够简化固体试样的检查工序。

此外，优选在上述折射率测定装置中，作为所述棱镜，使用正三棱柱的棱镜。

在这种情况下，与使用其他形状的棱镜的情况相比，能够容易地求出固体试样的折射率。

此外，本发明的折射率测定方法的特征在于：

其是测定固体试样的折射率的折射率测定方法，

上述折射率测定方法包括：

固体试样安装工序，使上述固体试样隔着具有规定的折射率的折射率液，与具有规定的折射率并且具备入射来自光源的光的第一面的棱镜中的、射出通过上述第一面的光的第二面密接；

光入射工序，使来自上述光源的光入射上述棱镜的上述第一面，由受光部件的受光面接受在该第一面被反射的第一反射光，并且由检测器接受来自上述棱镜的上述第二面的光中的、在上述固体试样的上述折射率液一侧的表面被反射的第二反射光；和

折射率检测工序，在安装有上述固体试样的状态下，使上述棱镜旋转，并且判断由上述检测器检测出的第二反射光的强度是否变得小于规定值，在判断出变得小于上述规定值的情况下，使用上述受光部件的上述受光面中的第一反射光的位置，测定上述固体试样的折射率。

在如上所述构成的折射率测定方法中，在上述固体试样安装工序和光入射工序之后，实施以下折射率检测工序：在安装有固体试样的状态下使棱镜旋转，并且判断由检测器检测的第二反射光的强度是否变得小于规定值，在判断其变得小于规定值的情况下，使用受光部件的受光面中的第一反射光的位置，检测固体试样的折射率。因此，在进行折射率检测工序时，通过使受光部件的受光面的位置相对于棱镜向远处远离，能够提高固体试样的折射率的测定精度。

此外，优选在上述折射率测定方法中，在上述光入射工序中，以第一反射光在上述棱镜的上述第一面中的该棱镜的旋转中心被反射到上述受光部件的上述受光面一侧的方式，使来自上述光源的光入射上述棱镜的上述第一面，

在上述折射率检测工序中，使用以下两个距离测定上述固体试样的折射率：上述旋转中心的位置与从该旋转中心的位置向上述受光部件的上述受光面垂下的垂线的前端在该受光面的正交位置之间的距离；和上述受光面的上述正交位置与上述受光部件的上述受光面中的第一反射光的位置之间的距离。

在这种情况下，能够容易地求出固体试样的折射率。

此外，优选在上述折射率测定方法中，在上述折射率检测工序中，使用在上述受光部件的上述受光面设置的刻度，测定上述固体试样的折射率。

在这种情况下，能够更容易地求出固体试样的折射率。

此外，优选在上述折射率测定方法中，在上述折射率检测工序中，使用与上述固体试样的被容许的范围内的折射率相对应的刻度，测定上述固体试样的折射率。

在这种情况下，能够立即判断固体试样的折射率是否合格，能够简化固体试样的检查工序。

发明效果

根据本发明，可以提供一种能够提高固体试样的折射率的测定精度的折射率测定装置和折射率测定方法。

附图说明

图1是用于说明本发明第一实施方式的折射率测定装置的整体结构的图。

图2是用于说明使用上述折射率测定装置的折射率的计算方法的具体例的图。

图3是用于说明固体试样为单层的情况下使用上述折射率测定装置的具体的折射率的计算方法的图。

图4是用于说明使用上述折射率测定装置的折射率的计算方法的其他的具体例的图。

图5（a）和图5（b）是用于说明由叠层体构成的固体试样的图。

图6是用于说明在固体试样为叠层体的情况下使用上述折射率测定装置的具体的折射率的计算方法的图。

图7是用于说明本发明第二实施方式的折射率测定装置的整体结构的图。

图8是表示图7所示的标尺的结构的俯视图。

图9是用于说明本发明第三实施方式的折射率测定装置的整体结构的图。

图10是用于说明本发明第四实施方式的折射率测定装置的整体结构的图。

图11是表示图10所示的标尺的结构的俯视图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的折射率测定装置和折射率测定方法的优选实施方式进行说明。其中，各图中的构成部件的尺寸并没有忠实地反映实际的构成部件的尺寸以及各构成部件的尺寸比率等。

［第一实施方式］

图1是用于说明本发明第一实施方式的折射率测定装置的整体结构的图。图中，在本实施方式的折射率测定装置1设置有光源2和棱镜3，该棱镜3具有规定的折射率，并且隔着折射率液4安装作为测定折射率的被测定物的固体试样S。并且，本实施方式的折射率测定装置1包括：载置有棱镜3且作为旋转驱动该棱镜3的旋转驱动部的旋转台5；分别接受后述的第一反射光R1和第二反射光R2的标尺6；和检测器7。

光源2固定在规定位置，以使入射光L1入射棱镜3的第一面3a的方式构成。并且，该光源2优选使用发出平行光作为入射光L1的光源，更优选使用发出面积小的平行光的光源。具体而言，作为光源2，例如可以使用发出激光的激光源、或者组合有电子管（灯）、透镜和孔隙的光源。

此外，在本实施方式中，光源2和棱镜3设置为：入射光L1向棱镜3的第一面3a中的该棱镜3的旋转中心O（即，旋转台5的旋转轴）照射。并且，光源2设置为与棱镜3之间的距离尽可能小。由此，即使在棱镜3被旋转驱动时，也能够尽量防止入射光L1在第一面3a中的照射点偏离上述旋转中心O。

棱镜3使用具有规定的折射率、例如1.779的玻璃材料等。并且，作为棱镜3，例如可以使用正三棱柱的棱镜，棱镜3具备：入射来自光源2的光L1的上述第一面3a；和通过折射率液4而被安装固体试样S、并且向固体试样S射出通过第一面3a的光L2的第二面3b。

并且，棱镜3固定于旋转台5，以在安装有固体试样S的状态下能够通过旋转台5进行旋转的方式构成。此外，在旋转台5安装有把手（未图示）或电动机（未图示）等，使棱镜3向图中的两箭头R方向转动驱动。

折射率液4使用具有规定的折射率的折射率液，在不隔着空气层的状态下，使固体试样S与棱镜3的第二面3b密接。此外，这样一来隔着折射率液4使固体试样S与第二面3b密接，因此即使在固体试样S的棱镜3（折射率液4）一侧的表面不是平面的情况下，即具有凸凹等形状的情况下，在该固体试样S的折射率的测定中也能够减小上述形状所带来的不良影响，以良好的精度测定折射率。

标尺6构成具有受光面6a的受光部件，由该受光面6a接受来自光源2的光中的、在棱镜3的第一面3a被反射的上述第一反射光R1。并且，在本实施方式中，光源2和标尺6设置为受光面6a与从光源2射向棱镜3的入射光L1平行。此外，标尺6中使用例如构成为平面状的受光面6a。并且，求出在该受光面6a中的第一反射光R1的（受光）位置A、与从棱镜3的旋转中心O的位置向受光面6a垂下的垂线的前端在该受光面6a的正交位置B之间的距离。即，在受光面6a，将上述正交位置B作为基准点，在与入射光L1平行的方向（图的上下方向）上设置表示距上述基准点的距离的刻度，能够判断位置A与正交位置B之间的距离。

并且，在本实施方式的折射率测定装置1中，如后面的详细描述，使用以下两个距离求出固体试样S的折射率：旋转中心O的位置与正交位置B之间的距离；和第一反射光R1的位置A与正交位置B之间的距离。此外，在本实施方式的折射率测定装置1中，通过改变旋转中心O的位置与正交位置B之间的距离，能够改变固体试样S的折射率的测定精度（后面详细描述）。

检测器7构成为：接受来自棱镜3的第二面3b的光中的、在固体试样S的折射率液4一侧的表面Sa被反射的上述第二反射光R2，检测该接受到的第二反射光R2的强度。该检测器7使用例如功率计或光度计等能够检测第二反射光R2的强度的检测器。其中，在从光源2射出的光不为单波长的情况下，优选检测器7附带有分光器。

此外，除了上述说明之外，也可以构成为例如在固体试样S的表面Sa与检测器7之间设置反射镜，第二反射光R2通过该反射镜入射检测器7。此外，还可以在入射光L1的光路上或第一反射光R1的光路上设置反射镜。

在利用如上所述构成的本实施方式的折射率测定装置1中，通过依次实施下述的固体试样安装工序、光入射工序和折射率检测工序，测定固体试样S的折射率。此外，在本实施方式的折射率测定装置1中，如后面的详细描述不仅能够测定由1种材料、具有固定折射率的单层构成的固体试样S的折射率，也能够测定由折射率各不相同的多种材料叠层而成的叠层体构成的固体试样中的多种材料的各折射率。

具体而言，在固体试样安装工序中，在具有规定的折射率并且具备入射来自光源2的光的第一面3a的棱镜3中，使固体试样S隔着具有规定的折射率的折射率液4与射出通过第一面3a的光的第二面3b密接。

接着，在光入射工序中，使来自光源2的入射光L1入射棱镜3的第一面3a，由标尺（受光部件）6的受光面6a接受在该第一面3a被反射的第一反射光R1。并且，此时，以第一反射光R1从棱镜3的第一面3a中的该棱镜3的旋转中心O被反射到标尺6的受光面6a一侧的方式，即以棱镜3的旋转中心O的位置为光照射（入射）点的方式，来自光源2的光入射棱镜3的第一面3a。于是，来自光源2的入射光L1被分为：第一反射光R1；和入射棱镜3并在其内部行进、从第二面3b向折射率液4（固体试样S）一侧射出的光L2。

并且，在该光入射工序中，由检测器7接受来自棱镜3的第二面3b的光中的、在固体试样S的折射率液4一侧的表面Sa（即棱镜3与折射率液4的界面）被反射的第二反射光R2。即，在该光入射工序中，通过棱镜3的内部的上述光L2向隔着折射率液4被粘贴有固体试样S的表面Sa入射。此时，在射向表面Sa的入射角足够大的情况下，全部光作为上述第二反射光R2被反射（全反射）；在小于一定值的情况下，部分光作为上述第二反射光R2被反射，部分光向固体试样S的内部传播。并且，第二反射光R2随后从棱镜3射出，入射检测器7。

此外，在上述表面Sa，光L2发生全反射、还是部分向固体试样S的内部传播取决于射向固体试样S的入射角是否超过临界角。即，在使用相同折射率的棱镜3的情况下，取决于固体试样S的折射率和射向上述第一面3a的入射角。因此，在折射率检测工序中，使粘贴有固体试样S的棱镜3旋转，求出在第二反射光R2的强度变得小于规定值时的入射第一面3a的入射角，就能够利用斯涅耳定律算出固体试样S的折射率。

即，在折射率检测工序中，利用旋转台5，在安装有固体试样S的状态下使棱镜3旋转。然后，判断由检测器7检测出的第二反射光R2的强度是否变得小于规定值，在判断出变得小于规定值的情况下，使用标尺6的受光面6a中的第一反射光R1的位置A，检测固体试样S的折射率。

具体而言，一边使棱镜3旋转，一边由检测器7检测第二反射光R2的强度，找出强度急剧变动的点（急剧减少的点）。在该点上，由于全反射条件破坏，因而第二反射光R2的强度减少到例如7000勒克斯至1500勒克斯左右。其中，在这种情况下，通过将例如4000勒克斯设定为上述规定值，能够可靠地判断全反射条件破坏的点。并且，在判断出该第二反射光R2的强度变得小于规定值的时刻，算出从第一反射光R1的位置A射向固体试样S的入射角时，该算出的入射角的角度为临界角。由于该临界角由固体试样S的上述表面Sa前后的材质的折射率决定，如果已知折射率液4的折射率，就能够求出固体试样S的折射率。

此外，在本实施方式的折射率检测工序中，使用以下两个距离测定固体试样S的折射率：旋转中心O的位置与从该旋转中心O的位置向标尺6的受光面6a垂下的垂线的前端在该受光面6a的正交位置B之间的距离；和受光面6a的正交位置B与标尺6的受光面6a中的第一反射光R1的位置A之间的距离。即，在该折射率检测工序中，利用图1所示的直角三角形OAB求出上述临界角，检测固体试样S的折射率。

并且，在上述直角三角形OAB中，旋转中心O的位置与正交位置B之间的距离越远离，棱镜3的每单位旋转角的第一反射光R1的位置A的移动距离越会增大。因此，在本实施方式中，旋转中心O的位置与正交位置B之间的距离越远离，标尺6的受光面6a上每单位尺寸的棱镜3的旋转角越会减少，受光面6a上每单位尺寸的固体试样S的折射率计算值的变动也会减少。即，在本实施方式中，越是使旋转中心O的位置与正交位置B之间的距离远离，越能够以高精度求出固体试样S的折射率。

在此，参照图2至图6，进一步详细说明利用本实施方式的折射率测定装置1的折射率的计算方法。

图2是用于说明使用上述折射率测定装置的折射率的计算方法的具体例的图。图3是用于说明固体试样为单层的情况下使用上述折射率测定装置的具体的的折射率的计算方法的图。图4是用于说明使用上述折射率测定装置的折射率的计算方法的其他的具体例的图。图5（a）和图5（b）是用于说明由叠层体构成的固体试样的图。图6是用于说明固体试样为叠层体的情况下使用上述折射率测定装置的具体的折射率的计算方法的图。

首先，使用图2至图4，对于求取由单层构成的固体试样S的折射率的情况进行具体说明。

在图2中，在判断出第二反射光R2的强度变得小于规定值的情况下，旋转中心O的位置与正交位置B之间的距离L为已知的值。此外，正交位置B与受光面6a中的第一反射光R1的位置A之间的距离Ｘ可以由设置于该受光面6a的刻度读取。因此，角度θ可以由下述（1）式求出。

θ＝arctan（Ｘ／L）―――（1）

此外，从光源2射向棱镜3的入射光L1的入射角θp可以由下述（2）式求出。

θp＝π／4－（1／2）arctan（Ｘ／L）―――（2）

并且，参照图3，由射向棱镜3内部的光的折射角θ1求出射向固体试样S的光的入射角θ2。即，如图3所示，入射光L1成为在a点（即，旋转中心O的位置）进入棱镜3内部的光L2。接着，该光L2在b点从棱镜3进入折射率液4的内部，然后，在棱镜3与折射率液4的界面上的c点，作为第二反射光R2向棱镜3一侧反射。

在此，如果将棱镜3的折射率设为n1，由于空气的折射率为1.0，在a点利用斯涅耳定律时，下述（3）式成立。

n1sinθ1＝sinθp―――（3）

此外，如果将折射率液4的折射率设为n2，在b点利用斯涅耳定律时，下述（4）式成立。

n2sinθ2＝n1sin（π／3－θ1）―――（4）

因此，如果棱镜3的折射率n1和折射率液4的折射率n2已知，光射向固体试样S的入射角θ2可以由距离Ｘ的值计算。并且，在图2和图3所示的状态下，光射向固体试样S的入射角θ2为临界角θc，在将固体试样S的折射率设为n时，该临界角θc可以由下述（5）式表示。

θc＝arcsin（n／n2）―――（5）

接着，在图2和图3所示的状态、即判断出第二反射光R2的强度变得小于规定值的情况下，由于θc＝θ2，可以由距离Ｘ的值求出固体试样S的折射率n。

进一步具体而言，在棱镜3的折射率n1＝1.779、折射率液4的折射率n2＝1.560、上述距离L＝300mm的情况下，在距离Ｘ＝276mm时，根据上述（2）式～（4）式，可以求出θp＝0.4135rad、θ1＝0.2278rad、θ2＝0.9850rad，进一步利用（5）式，可以算出n＝1.300。

并且，根据固体试样S，在光向该固体试样S的入射角θ2为上述临界角θc的情况下，如图4所示，存在第一反射光R1在受光面6a的位置A’与正交位置B相比位于图的下侧的情况。在该情况下，入射光L1射向棱镜3的入射角θp可以使用下述（6）式代替上述（2）式来计算。其他的计算使用上述（3）式～（5）式即可。

θp＝π／4＋（1／2）arctan（Ｘ／L）―――（6）

在折射率液4的折射率n2小于固体试样S的折射率n的情况下，在检测出小于该折射率n的折射率液4的折射率n2的角度下，全反射条件破坏，作为固体试样S的折射率n，检测出小于该折射率n的折射率液4的折射率n2。由于该折射率液4的折射率n2是已知的，在该情况下，通过将折射率液4变更为具有大于固体试样S的折射率n的折射率的折射率液，能够检测该固体试样S的准确的折射率n。

接着，使用图5和图6，对于求取由叠层体构成的固体试样S’的折射率的情况进行具体说明。

如图5（a）所示，固体试样S’由折射率互不相同的3层S’1、S’2、S’3构成。并且，在以下的说明中，层S’1的折射率是已知的，以求取中间的层S’2的折射率的情况为例进行说明。在这种情况下，如图6所示，固体试样S’以层S’1隔着折射率液4与棱镜3的第二面3b密接的方式安装。

在图6中，在判断出第二反射光R2的强度变得小于规定值的情况下，旋转中心O的位置与正交位置B之间的距离L是已知的值。并且，正交位置B与受光面6a中的第一反射光R1的位置A之间的距离Ｘ可以由设置于该受光面6a上的刻度读取。

并且，来自光源2的入射光L1射向棱镜3的入射角θp，与由单层构成的固体试样S的情况同样由上述（2）式求出。并且，与由单层构成的固体试样S的情况下同样，由在a点和b点上利用斯涅耳定律的上述（3）式和（4）式，能够求出在固体试样S’的折射率液4一侧的表面S’1a（即层S’1与折射率液4的界面）上的c点的光射向该固体试样S’的入射角θ2。

接着，将层S’1的折射率设为n3、将作为测定对象的中间的层S’2的折射率设为n、第二反射光R2所产生的、在折射率液4一侧的表面S’2a（即层S’1与层S’2的界面）上的d点的光射向中间的层S’2的入射角设为θ3时，在上述c点利用斯涅耳定律时，下述（7）式成立。

n2sinθ2＝n3sinθ3―――（7）

因此，如果棱镜3的折射率n1、折射率液4的折射率n2和层S’1的折射率n3已知，光射向中间的层S’2的入射角θ3能够由距离Ｘ的值计算。并且，在图6所示的状态下。光射向中间的层S’2的入射角θ3达到临界角θc，将中间的层S’2的折射率设为n时，该临界角θc可以由下述（8）式表示。

θc＝arcsin（n／n3）―――（8）

并且，在图6所示的状态、即判断出第二反射光R2的强度变得小于规定值的情况下，由于θc＝θ3，可以由距离Ｘ的值求出中间的层S’2的折射率n。

进一步具体而言，在棱镜3的折射率n1＝1.779、折射率液4的折射率n2＝1.560、层S’1的折射率n3＝1.585、上述距离L＝300mm的情况下，在距离Ｘ＝276mm时，根据上述（2）式～（4）式以及（7），可以求出θp＝0.4135rad、θ1＝0.2278rad、θ2＝0.9850rad、θ3＝0.9617rad，并且利用（8）式可以算出n＝1.300。

在棱镜3的折射率n1、折射率液4的折射率n2或者层S’1的折射率n3小于中间的层S’2的折射率n的情况下，在检测出小于该折射率n的棱镜3的折射率n1、折射率液4的折射率n2或者层S’1的折射率n3的角度下，全反射条件破坏，作为中间的层S’2的折射率n，检测出比该折射率n小的棱镜3的折射率n1、折射率液4的折射率n2或层S’1的折射率n3。由于这些棱镜3的折射率n1、折射率液4的折射率n2或层S’1的折射率n3是已知的，在该情况下，通过将棱镜3、折射率液4或层S’1变更为具有大于中间的层S’2的折射率n的折射率的层，能够检测该中间的层S’2的准确的折射率n。

此外，在测定层S’3的折射率的情况下，在上述d点，应用斯涅耳定律算出光射向层S’3的入射角，由此能够求出该层S’3的折射率。或者使层S’3隔着折射率液4与棱镜3的第二面3b密接，也可以测定该层S’3的折射率。

此外，如图5（b）所示，在固体试样S”具有3层S”1、S”2、S”3、并且在层S”1上形成有微小的突起部S”1a的情况下，通过使用具有与该层S”1的折射率相同的折射率的折射率液4，能够以高的精度求出中间的层S”的折射率。

并且，在本实施方式的折射率测定装置1中，为了更准确地求出距离L的值，优选进行校准。即，对于棱镜3的第二面3b，在仅使折射率已知的折射率液与其密接、或者不使其与折射率液4密接而仅与空气接触的状态下，进行测定，能够更准确地求出距离L的值，能够使标尺6等折射率测定装置1的各部分的位置为适当的位置。

在如上所述构成的本实施方式的折射率测定装置1中，棱镜3被旋转台（旋转驱动部）5旋转驱动，在由检测器7检测出的第二反射光R2的强度变得小于规定值的情况下，使用标尺（受光部件）6的受光面6a中的第一反射光R1的位置A，测定固体试样S的折射率。由此，不同于现有例，通过使标尺6的受光面6a的位置相对于棱镜3向远处远离，能够提高固体试样S的折射率的测定精度。

此外，在本实施方式中，光源2和棱镜3设置为：第一反射光R1在棱镜3的第一面3a的该棱镜3的旋转中心O被反射到标尺的受光面6a一侧。并且，在本实施方式中，使用以下两个距离测定固体试样S的折射率：旋转中心O的位置与从该旋转中心O的位置向标尺6的受光面6a垂下的垂线的前端在该受光面6a的正交位置B之间的距离L；和受光面6a的正交位置B与标尺6的受光面6a中的第一反射光R1的位置A之间的距离Ｘ。由此，能够容易地求出固体试样S的折射率。

［第二实施方式］

图7是用于说明本发明的第二实施方式的折射率测定装置的整体结构的图。图8是表示图7所示的标尺的结构的俯视图。在图中，本实施方式与上述第一实施方式主要的区别点在于使用具备受光面的标尺（受光部件），在该受光面设置有：在固体试样的折射率为基准折射率的情况下的第一反射光的基准位置；和按每规定间隔设置并且表示相对于基准位置的偏移位置的刻度。其中，对于与上述第一实施方式共用的元件标注相同的符号，省略重复说明。

即，如图7的例示，在本实施方式的折射率测定装置1中，由光源2射向棱镜3的入射光L1在棱镜3的旋转中心O作为第一反射光R1被反射，在标尺（受光部件）16的受光面16a被接受。并且，从棱镜3的旋转中心O进入该棱镜3内部的光L2，在固体试样S的折射率液4一侧的表面Sa作为第二反射光R2被反射，由检测器7接受。

如图8所示，在标尺16的受光面16a设置有：在固体试样S的折射率为基准折射率的情况下的第一反射光R1的基准位置St；和按每规定间隔设置并且表示相对于基准位置St的偏移位置的刻度。该刻度是通过对折射率已知的物质进行折射率的测定、将该测定结果作为上述基准位置St而确定的。

具体而言，对于棱镜3的第二面3b，在仅使折射率已知的折射率液4与其密接、或者不使其与折射率液4密接而仅与空气接触的状态下，将第一反射光R1的（受光）位置A作为上述基准位置St设定在受光面16a上，例如以折射率0.001为刻度单位，求出在受光面16a上的位置，如图8所示，设置刻度。

并且，在本实施方式中，预先制作例如刻度的各位置与折射率的值的相关表，在进行上述折射率检测工序时，读取设置在标尺16的受光面16a上的刻度，通过参照上述相关表，测定固体试样S的折射率。即，求出相对于基准位置St的偏移位置，通过参照相关表，求出固体试样S的折射率。

通过以上结构，在本实施方式中能够获得与上述第一实施方式相同的作用、效果。并且，在本实施方式的标尺（受光部件）16的受光面6a上设置有：在固体试样S的折射率为基准折射率的情况下的第一反射光R1的基准位置St；和按每规定间隔设置并且表示相对于基准位置St的偏移位置的刻度。由此，在本实施方式中，能够更容易地求出固体试样S的折射率。

［第三实施方式］

图9是用于说明本发明第三实施方式的折射率测定装置的整体结构的图。图中，本实施方式与上述第二实施方式的主要区别点在于，将光源和标尺（受光部件）设置为使得受光面与从光源射向棱镜的入射光正交。其中，对于与上述第二实施方式共用的元件标注相同的符号，省略重复说明。

即，如图9所示，在本实施方式的折射率测定装置1中，将光源2和标尺（受光部件）26设置为受光面26a与从光源2射向棱镜3的入射光L1正交。并且，在本实施方式的折射率测定装置1中，与第二实施方式同样，从光源2射向棱镜3的入射光L1在棱镜3的旋转中心O作为第一反射光R1被反射，在标尺26的受光面26a被接受。并且，在棱镜3的旋转中心O进入该棱镜3内部的光L2在固体试样S的折射率液4一侧的表面Sa作为第二反射光R2被反射，被检测器7接受。

通过以上结构，在本实施方式中能够获得与上述第二实施方式相同的作用、效果。

［第四实施方式］

图10是用于说明本发明第四实施方式的折射率测定装置的整体结构的图。图11是表示图10所示的标尺的结构的俯视图。图中，本实施方式与上述第二实施方式主要的区别点在于，使用具备设置有下述刻度的受光面的标尺（受光部件），所述刻度与固体试样的容许的范围内的折射率相对应。其中，对于与上述第二实施方式共用的元件标注相同的符号，省略重复说明。

即，如图10的例示，在本实施方式的折射率测定装置1中，从光源2射向棱镜3的入射光L1在棱镜3的旋转中心O作为第一反射光R1被反射，在标尺（受光部件）36的受光面36a被接受。并且，从棱镜3的旋转中心O进入该棱镜3内部的光L2在固体试样S的折射率液4一侧的表面Sa作为第二反射光R2被反射，被检测器7接受。

如图11所示，在标尺36的受光面36a设置有与固体试样S的被容许的范围内的折射率相对应的刻度。即，与第二实施方式同样，在该受光面36a设置有：在固体试样S的折射率为基准折射率的情况下的第一反射光R1的基准位置St；和按每规定间隔设置并且表示相对于基准位置St的偏移位置的刻度。并且，在标尺36，其受光面36a的刻度与固体试样的被容许的范围内的折射率相对应。

并且，在本实施方式中，在上述折射率检测工序中利用与固体试样S的被容许的范围内的折射率相对应的刻度，测定固体试样S的折射率。即，在折射率检测工序中，当第一反射光R1在受光面36a上被接受时，基于该受光位置求出固体试样S的折射率。并且，可以判断该固体试样S的折射率在容许范围内，该固体试样S能够作为制品使用。

另一方面，在折射率检测工序中，在第一反射光R1不在受光面36a上被接受的情况下，可以判断为固体试样S的折射率在容许范围外，该固体试样S不能作为制品使用。

通过以上结构，在本实施方式中，能够获得与上述第二实施方式相同的作用、效果。并且，在本实施方式的标尺（受光部件）36的受光面36a，设置有与固体试样S的被容许的范围内的折射率相对应的刻度。由此，在本实施方式中，能够立刻判断固体试样S的折射率是否合格，能够实现固体试样S的检查工序的简化。

其中，上述实施方式均为例示而并非限制。本发明的技术范围由专利权利要求书规定，与权利要求书中记载的构成均等的范围内的所有变更都包括在本发明的技术范围内。

例如，在上述说明中，对于将光源和棱镜设置为上述第一反射光在棱镜的第一面中的该棱镜的旋转中心被反射到标尺（受光部件）的受光面一侧的情况进行了说明。但是，本发明不限定于此，只要使来自光源的光入射具有规定折射率的棱镜的第一面即可。

但是，如上述各实施方式所述，光源和棱镜设置为第一反射光在棱镜的第一面中的该棱镜的旋转中心被反射到受光部件的受光面一侧的情况下，能够容易地算出固体试样的折射率，在这一点上优选。即，使棱镜旋转，在判断出上述第二反射光的强度变得小于规定值的情况下，能够使用以下两个距离容易地求出固体试样的折射率：上述旋转中心的位置与从该旋转中心的位置向受光部件的受光面垂下的垂线的前端在该受光面的正交位置之间的距离；和受光面的正交位置与受光部件的受光面中的第一反射光的位置之间的距离。

并且，在上述第一、第二和第四实施方式的说明中，对于将光源和标尺（受光部件）设置为受光面与从光源射向棱镜的入射光平行的情况进行了说明。并且，在上述第三实施方式的说明中，将光源和标尺（受光部件）设置为受光面与从光源射向棱镜的入射光正交的情况进行了说明。但是，只要本发明的光源和受光部件设置为在棱镜的第一面被反射的反射光在受光部件的受光面被接受，就没有任何限定。

并且，在上述说明中，对于使用具有构成为平面状的受光面的标尺（受光部件）的情况进行了说明，但是，本发明的受光部件只要具备能够接受来自光源的光中的、在棱镜的第一面被反射的第一反射光的受光面即可，例如也可以使用具有构成为球面状的受光面的凹部状的受光部件。

此外，在上述说明中，对作为棱镜使用正三棱柱的棱镜的情况进行了说明，但是本发明的棱镜只要具备第一面和第二面即可，该第一面具有规定的折射率、并且入射来自光源的光，该第二面向固体试样射出通过第一面的光，例如可以使用二等边三棱柱的棱镜。

但是，如上述各实施方式所述，从能够容易地求出固体试样的折射率的观点出发，与使用其他形状的棱镜的情况下相比，优选使用正三棱柱的棱镜。

产业上的可利用性

本发明对于能够提高固体试样的折射率的测定精度的折射率测定装置和折射率测定方法有效。

附图标记的说明

1  折射率测定装置

2  光源

3  棱镜

3a  第一面

3b  第二面

4  折射率液

5  旋转台（旋转驱动部）

6、16、26、36  标尺（受光部件）

6a、16a、26a、36a  受光面

7  检测器

S、S’、S”  固体试样

R1  第一反射光

R2  第二反射光

Claims (9)

1.一种折射率测定装置，其特征在于：

其是测定固体试样的折射率的折射率测定装置，

所述折射率测定装置包括：

光源；

棱镜，其具有规定的折射率，并且具备入射来自所述光源的光的第一面和对所述固体试样射出通过所述第一面的光的第二面；

旋转驱动所述棱镜的旋转驱动部；

具有规定的折射率并且使所述固体试样与所述棱镜的所述第二面密接的折射率液；

受光部件，其具有接受来自所述光源的光中的在所述棱镜的所述第一面被反射的第一反射光的受光面；和

检测器，其接受来自所述棱镜的所述第二面的光中的在所述固体试样的所述折射率液一侧的表面被反射的第二反射光，检测接受到的第二反射光的强度，

通过所述旋转驱动部旋转驱动所述棱镜，在由所述检测器检测出的第二反射光的强度变得小于规定值的情况下，使用所述受光部件的所述受光面中的第一反射光的位置，测定所述固体试样的折射率。

2.如权利要求1所述的折射率测定装置，其特征在于：

所述光源和所述棱镜设置为：第一反射光在所述棱镜的所述第一面中的该棱镜的旋转中心被反射到所述受光部件的所述受光面一侧，

使用以下两个距离测定所述固体试样的折射率：所述旋转中心的位置与从该旋转中心的位置向所述受光部件的所述受光面垂下的垂线的前端在该受光面的正交位置之间的距离；和所述受光面的所述正交位置与所述受光部件的所述受光面中的第一反射光的位置之间的距离。

3.如权利要求1或2所述的折射率测定装置，其特征在于：

在所述受光部件的所述受光面设置有：在所述固体试样的折射率为基准折射率的情况下的第一反射光的基准位置；和按每规定间隔设置并且表示相对于所述基准位置的偏移位置的刻度。

4.如权利要求3所述的折射率测定装置，其特征在于：

在所述受光部件的所述受光面设置有与所述固体试样的被容许的范围内的折射率相对应的刻度。

5.如权利要求1～4所述的折射率测定装置，其特征在于：

作为所述棱镜，使用正三棱柱的棱镜。

6.一种折射率测定方法，其特征在于：

其是测定固体试样的折射率的折射率测定方法，

所述折射率测定方法包括：

固体试样安装工序，使所述固体试样隔着具有规定的折射率的折射率液，与具有规定的折射率并且具备入射来自光源的光的第一面的棱镜中的、射出通过所述第一面的光的第二面密接；

光入射工序，使来自所述光源的光入射所述棱镜的所述第一面，由受光部件的受光面接受在该第一面被反射的第一反射光，并且由检测器接受来自所述棱镜的所述第二面的光中的、在所述固体试样的所述折射率液一侧的表面被反射的第二反射光；和

折射率检测工序，在安装有所述固体试样的状态下，使所述棱镜旋转，并且判断由所述检测器检测出的第二反射光的强度是否变得小于规定值，在判断出变得小于所述规定值的情况下，使用所述受光部件的所述受光面中的第一反射光的位置，测定所述固体试样的折射率。

7.如权利要求6所述的折射率测定方法，其特征在于：

在所述光入射工序中，以第一反射光在所述棱镜的所述第一面中的该棱镜的旋转中心被反射到所述受光部件的所述受光面一侧的方式，使来自所述光源的光入射所述棱镜的所述第一面，

在所述折射率检测工序中，使用以下两个距离测定所述固体试样的折射率：所述旋转中心的位置与从该旋转中心的位置向所述受光部件的所述受光面垂下的垂线的前端在该受光面的正交位置之间的距离；和所述受光面的所述正交位置与所述受光部件的所述受光面中的第一反射光的位置之间的距离。

8.如权利要求6或7所述的折射率测定方法，其特征在于：

在所述折射率检测工序中，使用在所述受光部件的上述受光面设置的刻度，测定所述固体试样的折射率。

9.如权利要求8所述的折射率测定方法，其特征在于：

在所述折射率检测工序中，使用与所述固体试样的被容许的范围内的折射率相对应的刻度，测定所述固体试样的折射率。

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