JP2003021577A

JP2003021577A - 屈折率分布測定方法および装置

Info

Publication number: JP2003021577A
Application number: JP2001208620A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Suhara; 浩之須原
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-07-09
Filing date: 2001-07-09
Publication date: 2003-01-24

Abstract

(57)【要約】【課題】軸対称の屈折率分布を有する光学系におけ
る屈折率分布を非破壊的に且つ高精度に計測する。【解決手段】内側のコア部の屈折率がｎ１そして外
側のクラッド部の屈折率がｎ２の光ファイバからなる該
被検体４１の外側のクラッド部と略一致する屈折率ｎ２
を有するマッチング液４３で被検体４１の周囲を覆う。
マッチング液４３は、被検体４１を収容するマッチング
セル４２内に充填され、マッチングセル４２には計測波
を入射させてマッチング液４３を介して被検体４１に照
射するための入射窓４４および被検体４１を透過した計
測波をマッチング液４３を介して外部に射出させるため
の射出窓４５が設けられる。入射窓４４の手前、および
射出窓４５の後方にそれぞれ第１の集光光学系としての
第１の集光レンズ４０、および第２の集光光学系として
の第２の集光レンズ４６を設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レンズ等の光学素
子の屈折率分布を測定する技術に関し、特にプラスチッ
ク光ファイバ（ＧＩ−ＰＯＦ）あるいは屈折率分布型レ
ンズ、いわゆるＧＲＩＮレンズ、などのように軸線（通
常は光軸）に対して軸対称となる屈折率分布を有する測
定対象物、すなわち被検体の測定に好適な屈折率分布測
定方法およびそのための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバ、特に、プラスチック光ファ
イバ、およびＧＲＩＮレンズのように設計上屈折率差を
有する光学系の屈折率分布を高精度に測定するための従
来技術としては、最小偏角法などにより偏角を計測して
屈折率を求める方法と、干渉計を構成して透過波面を計
測し、屈折率分布を求める方法とが知られている。しか
しながら、いずれの方法も基本的に計測対象物、つまり
被検体を所定の形状とするなど被検体自体に加工を施す
必要があり、事実上、測定対象の光学素子を破壊しなけ
ればならなくなる。これに対して、特開平８−１２２２
１０号公報、特開平８−２０１２２１号公報および特開
平１１−０４４６４１号公報等には、光ファイバまたは
ＧＲＩＮレンズ等の光学系をマッチング液に浸して屈折
率分布を測定することが示されており、これらは被検体
である測定対象の光学素子をマッチング液に浸すことに
より、かならずしも破壊的でない被検体の測定を可能と
することを示している。なお、上記特開平８−１２２２
１０号公報には、同一光源からの光を、参照波と計測波
とに分割し、これら参照波と計測波とによる二光束干渉
計により形成される干渉縞像を解析して、屈折率分布を
求める光学素子の屈折率分布の測定方法および装置が開
示されている。

【０００３】また、上記特開平８−２０１２２１号公報
には、光路径を断続的に変化させて出射光の光パターン
を観測し、最適な光路径における偏角、つまり屈折角を
求めて屈折率分布を計測する屈折率分布の測定方法およ
び測定装置が開示されている。この特開平８−２０１２
２１号公報に示された方法は、先に述べた偏角を計測し
て屈折率分布を求める方法を採用しており、屈折角の高
精度な測定をあまり期待することができない。そして、
上記特開平１１−０４４６４１号公報には、光源からの
可干渉光を、参照波と計測波とに分割し、計測波をマッ
チング液に浸したＧＲＩＮレンズを含む被検体に透過さ
せて、これら参照波と計測波とによる二光束干渉計によ
り形成される干渉縞像を解析して透過波面を求め、基準
となる透過波面と、被検体の設計値から求めた光軸方向
の厚さとから、任意の測定断面についての屈折率差を求
めて、屈折率分布を得る屈折率分布の測定法および装置
が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、特開
平８−１２２２１０号公報および特開平１１−０４４６
４１号公報等には、光ファイバまたはＧＲＩＮレンズ等
の光学系をマッチング液に浸して屈折率分布を測定する
ことが示されているが、計測波はほぼ平行光のまま被検
体を透過しており、高精度化には限界がある。すなわ
ち、図１０に示されるように、例えばコア部の屈折率ｎ
１およびその周囲を覆うクラッド部の屈折率ｎ２の光フ
ァイバからなる被検体１が、マッチングセル２中に収容
された屈折率ｎ２のマッチング液３内に配置され、該被
検体１の軸に垂直の方向からマッチングセル２の入射窓
４に計測波が入射し、マッチング液３および被検体１を
透過して、マッチングセル２の射出窓５から射出され
る。被検体１である光ファイバの外側部分であるクラッ
ド部とほぼ一致する屈折率ｎ２のマッチング液３で被検
体１の光ファイバの周囲を覆って、被検体１の表面での
反射の影響を抑制しており、被検体１に対して平行光を
照射する構成となっている。なお、マッチングセル２の
入射窓４および射出窓５は、光学ガラス等の透明材料に
より、オプティカルフラット、すなわち光学平面に形成
されている。この構成は、屈折率差が小さな被検体ある
いは、設計上均質な被検体に対しては有効であるが、屈
折率差が大きくなると、屈曲の影響を考慮する必要があ
る。

【０００５】また、上記特開平８−２０１２２１号公報
では、光ファイバをマッチング液に浸して屈折率分布を
測定しており、計測光を集光して光ファイバに入射させ
ることが示されているが、この方式は屈折角を測定する
方式を採用しており、原理的に高精度測定には限界があ
る。本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、
プラスチック光ファイバおよびＧＲＩＮレンズ等のよう
に軸対称の屈折率分布を有する光学系における屈折率分
布を非破壊的に且つ高精度に計測することを可能とする
屈折率分布測定方法および装置を提供することを目的と
している。本発明の請求項１の目的は、特に、屈折率分
布が軸対称をなす光学系における屈折率分布を非破壊的
に且つ高精度に計測することを可能とする屈折率分布測
定方法を提供することにある。また、本発明の請求項２
の目的は、特に、コモンパス率が高く高精度に安定した
測定をすることが可能なフィゾー型干渉方式を用いるこ
とを可能とする屈折率分布測定方法を提供することにあ
る。

【０００６】本発明の請求項３の目的は、特に、光学素
子の波面収差および外乱の影響を受けにくいコモンパス
干渉方式を用いることを可能とする屈折率分布測定方法
を提供することにある。本発明の請求項４の目的は、特
に、入・射出窓を曲面形状とすることにより、高精度測
定を行うことを可能とする屈折率分布測定方法を提供す
ることにある。本発明の請求項５の目的は、特に、入・
射出窓を基準参照面とすることにより、部品点数を少な
くすることができ、高精度測定を行うことを可能とする
屈折率分布測定方法を提供することにある。本発明の請
求項６の目的は、特に、被検物の全周方向を効率よく測
定することが可能である屈折率分布測定方法を提供する
ことにある。さらに、本発明の請求項７の目的は、特
に、屈折率分布が軸対称をなす光学系における屈折率分
布を非破壊的に且つ高精度に計測することを可能とする
屈折率分布測定装置を提供することにある。本発明の請
求項８の目的は、特に、コモンパス率が高く高精度に安
定した測定をすることが可能なフィゾー型干渉方式を用
いることを可能とする屈折率分布測定装置を提供するこ
とにある。

【０００７】本発明の請求項９の目的は、特に、光学素
子の波面収差および外乱の影響を受けにくいコモンパス
干渉方式を用いることを可能とする屈折率分布測定装置
を提供することにある。本発明の請求項１０の目的は、
特に、入・射出窓を曲面形状とすることにより、高精度
測定を行うことを可能とする屈折率分布測定装置を提供
することにある。本発明の請求項１１の目的は、特に、
入・射出窓を基準参照面とすることにより、部品点数を
少なくすることができ、高精度測定を行うことを可能と
する屈折率分布測定装置を提供することにある。本発明
の請求項１２の目的は、特に、被検物の全周方向を効率
よく測定することが可能である屈折率分布測定装置を提
供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載した本発
明に係る屈折率分布測定方法は、上述した目的を達成す
るために、同一光源からの可干渉光を用い、軸線に対し
て軸対称となる屈折率分布を有する被検体の位相分布を
干渉計測し、その結果に基づいて屈折率を算出するにあ
たり、前記被検体に対する照射光を、集光光学系によ
り、前記被検体の前記軸線近傍に集光させることを特徴
としている。また、請求項２に記載した本発明に係る屈
折率分布測定方法は、前記被検体を、屈折率が該被検体
とほぼ一致しているマッチング液中に浸して、フィゾー
型干渉系を構成することより、前記被検体の位相分布を
測定することを特徴としている。請求項３に記載した本
発明に係る屈折率分布測定方法は、前記被検体を、屈折
率が該被検体とほぼ一致しているマッチング液中に浸し
て、被検体を透過した波面をわずかにずらして重ね合わ
せて干渉させることより、前記被検体の位相分布を測定
することを特徴としている。請求項４に記載した本発明
に係る屈折率分布測定方法は、前記被検体を、屈折率が
該被検体とほぼ一致しているマッチング液を収容するマ
ッチング液用セル内の該マッチング液中に浸し、少なく
とも１つを曲面形状とした前記セルの入射窓および射出
窓を介して、該マッチング液中の前記被検体に対する前
記照射光の照射を行なうことを特徴としている。

【０００９】請求項５に記載した本発明に係る屈折率分
布測定方法は、前記被検体を、屈折率が該被検体とほぼ
一致しているマッチング液を収容するマッチング液用セ
ル内の該マッチング液中に浸し、該マッチング液中の前
記被検体に対する前記照射光の照射を行なうための前記
マッチングセルの入射窓および射出窓のうちの少なくと
も１つを基準参照面として用いることを特徴としてい
る。請求項６に記載した本発明に係る屈折率分布測定方
法は、前記被検体を、前記軸線を軸として回転させて、
前記被検体全周についての屈折率分布を測定するステッ
プを含むことを特徴としている。そして、請求項７に記
載した本発明に係る屈折率分布測定装置は、上述した目
的を達成するために、軸線に対して軸対称となる屈折率
分布を有する被検体の位相分布を、同一光源からの可干
渉光を用いて干渉計測し、その結果に基づいて屈折率を
算出する屈折率分布測定装置において、前記被検体に対
する照射光を前記被検体の前記軸線近傍に集光する集光
光学系を具備することを特徴としている。

【００１０】請求項８に記載した本発明に係る屈折率分
布測定装置は、屈折率が前記被検体とほぼ一致している
マッチング液中に前記被検体を浸して、前記被検体の位
相分布を測定するフィゾー型干渉計を構成することを特
徴としている。請求項９に記載した本発明に係る屈折率
分布測定装置は、屈折率が前記被検体とほぼ一致してい
るマッチング液中に前記被検体を浸し、前記被検体を透
過した波面をわずかにずらして重ね合わせて干渉させる
ことによって位相分布を測定する手段を含むことを特徴
としている。請求項１０に記載した本発明に係る屈折率
分布測定装置は、屈折率が前記被検体とほぼ一致してい
るマッチング液を収容し且つ該マッチング液中に前記被
検体を浸すためのマッチング液用セルを備えるととも
に、該マッチング液用セルが、前記マッチング液中の前
記被検体に対する照射光の照射を行なうための少なくと
も１つを曲面形状とした入射窓および射出窓を有するこ
とを特徴としている。

【００１１】請求項１１に記載した本発明に係る屈折率
分布測定装置は、屈折率が前記被検体とほぼ一致してい
るマッチング液を収容し且つ該マッチング液中に前記被
検体を浸すためのマッチング液用セルを備えるととも
に、該マッチング液用セルが、前記マッチング液中の前
記被検体に対する照射光の照射を行なうための入射窓お
よび射出窓を有し、これら入射窓および射出窓のうちの
少なくとも１つを基準参照面として用いることを特徴と
している。請求項１２に記載した本発明に係る屈折率分
布測定装置は、前記被検体全周についての屈折率分布を
測定するため、前記被検体を前記軸線を軸として回転さ
せる手段を含むことを特徴としている。

【００１２】

【作用】すなわち、本発明の請求項１による屈折率分布
測定方法は、同一光源からの可干渉光を用い、軸線に対
して軸対称となる屈折率分布を有する被検体の位相分布
を干渉計測し、その結果に基づいて屈折率を算出するに
あたり、前記被検体に対する照射光を、集光光学系によ
り、前記被検体の前記軸線近傍に集光させる。このよう
な構成により、プラスチック光ファイバおよびＧＲＩＮ
レンズ等のように軸対称の屈折率分布を有する光学系に
おける屈折率分布を非破壊的に且つ高精度に計測するこ
とが可能となり、特に、屈折率分布が軸対称をなす光学
系における屈折率分布を非破壊的に且つ高精度に計測す
ることが可能となる。また、本発明の請求項２による屈
折率分布測定方法は、前記被検体を、屈折率が該被検体
とほぼ一致しているマッチング液中に浸して、フィゾー
型干渉系を構成することより、前記被検体の位相分布を
測定する。このような構成により、特に、コモンパス率
が高く高精度に安定した測定をすることが可能なフィゾ
ー型干渉方式を用いることが可能となる。

【００１３】本発明の請求項３による屈折率分布測定方
法は、前記被検体を、屈折率が該被検体とほぼ一致して
いるマッチング液中に浸して、被検体を透過した波面を
わずかにずらして重ね合わせて干渉させることより、前
記被検体の位相分布を測定する。このような構成によ
り、特に、光学素子の波面収差および外乱の影響を受け
にくいコモンパス干渉方式を用いることが可能となる。
本発明の請求項４による屈折率分布測定方法は、前記被
検体を、屈折率が該被検体とほぼ一致しているマッチン
グ液を収容するマッチング液用セル内の該マッチング液
中に浸し、少なくとも１つを曲面形状とした前記セルの
入射窓および射出窓を介して、該マッチング液中の前記
被検体に対する前記照射光の照射を行なう。このような
構成により、特に、入・射出窓を曲面形状とすることに
より、高精度測定を行うことが可能となる。

【００１４】本発明の請求項５による屈折率分布測定方
法は、前記被検体を、屈折率が該被検体とほぼ一致して
いるマッチング液を収容するマッチング液用セル内の該
マッチング液中に浸し、該マッチング液中の前記被検体
に対する前記照射光の照射を行なうための前記マッチン
グセルの入射窓および射出窓のうちの少なくとも１つを
基準参照面として用いる。このような構成により、特
に、入・射出窓を基準参照面とすることにより、部品点
数を少なくすることができ、高精度測定を行うことが可
能となる。本発明の請求項６による屈折率分布測定方法
は、前記被検体を、前記軸線を軸として回転させて、前
記被検体全周についての屈折率分布を測定するステップ
を含む。このような構成により、特に、被検物の全周方
向を効率よく測定することが可能となる。さらに、本発
明の請求項７による屈折率分布測定装置は、軸線に対し
て軸対称となる屈折率分布を有する被検体の位相分布
を、同一光源からの可干渉光を用いて干渉計測し、その
結果に基づいて屈折率を算出する屈折率分布測定装置に
おいて、前記被検体に対する照射光を前記被検体の前記
軸線近傍に集光する集光光学系を具備する。このような
構成により、プラスチック光ファイバおよびＧＲＩＮレ
ンズ等のように軸対称の屈折率分布を有する光学系にお
ける屈折率分布を非破壊的に且つ高精度に計測すること
を可能とし、特に、屈折率分布が軸対称をなす光学系に
おける屈折率分布を非破壊的に且つ高精度に計測するこ
とが可能となる。

【００１５】本発明の請求項８による屈折率分布測定装
置は、屈折率が前記被検体とほぼ一致しているマッチン
グ液中に前記被検体を浸して、前記被検体の位相分布を
測定するフィゾー型干渉計を構成する。このような構成
により、特に、コモンパス率が高く高精度に安定した測
定をすることが可能なフィゾー型干渉方式を用いること
が可能となる。本発明の請求項９による屈折率分布測定
装置は、屈折率が前記被検体とほぼ一致しているマッチ
ング液中に前記被検体を浸し、前記被検体を透過した波
面をわずかにずらして重ね合わせて干渉させることによ
って位相分布を測定する手段を含む。このような構成に
より、特に、光学素子の波面収差および外乱の影響を受
けにくいコモンパス干渉方式を用いることが可能とな
る。本発明の請求項１０による屈折率分布測定装置は、
屈折率が前記被検体とほぼ一致しているマッチング液を
収容し且つ該マッチング液中に前記被検体を浸すための
マッチング液用セルを備えるとともに、該マッチング液
用セルが、前記マッチング液中の前記被検体に対する照
射光の照射を行なうための少なくとも１つを曲面形状と
した入射窓および射出窓を有する。このような構成によ
り、特に、入・射出窓を曲面形状とすることにより、高
精度測定を行うことが可能となる。

【００１６】本発明の請求項１１による屈折率分布測定
装置は、屈折率が前記被検体とほぼ一致しているマッチ
ング液を収容し且つ該マッチング液中に前記被検体を浸
すためのマッチング液用セルを備えるとともに、該マッ
チング液用セルが、前記マッチング液中の前記被検体に
対する照射光の照射を行なうための入射窓および射出窓
を有し、これら入射窓および射出窓のうちの少なくとも
１つを基準参照面として用いる。このような構成によ
り、特に、入・射出窓を基準参照面とすることにより、
部品点数を少なくすることができ、高精度測定を行うこ
とが可能となる。本発明の請求項１２による屈折率分布
測定装置は、前記被検体全周についての屈折率分布を測
定するため、前記被検体を前記軸線を軸として回転させ
る手段を含む。このような構成により、特に、被検物の
全周方向を効率よく測定することが可能となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態に基づき、図面
を参照して本発明の屈折率分布測定装置を詳細に説明す
る。図１および図２は、本発明の第１の実施の形態に係
る屈折率分布測定装置の要部の構成を示している。図１
は、マハツェンダ干渉計を用いた屈折率分布測定装置の
全体の構成を示す模式的ブロック図、そして図２は、被
検体設置部の構成を示す模式的断面図である。図１に示
すマハツェンダ干渉計式の屈折率分布測定装置は、Ｈｅ
−Ｎｅ（ヘリウム−ネオン）レーザ１１、ＮＤ（ニュー
トラルデンシティ〜中間濃度）フィルタ１２、第１のミ
ラー（Ｍ１）１３、第１のビームエキスパンダレンズ
（ＢＥ１）１４、空間フィルタ１５、第２のビームエキ
スパンダレンズ（ＢＥ２）１６、第１のビームスプリッ
タ（ＢＳ１）１７、第２のビームスプリッタ（ＢＳ２）
１８、第３のビームスプリッタ（ＢＳ３）１９、第２の
ミラー（Ｍ２）２０、第３のミラー（Ｍ３）２１、第１
の結像レンズ（ＦＬ１）２２、拡散板（ディフューザ）
２３、ズームレンズ２４、第４のビームスプリッタ（Ｂ
Ｓ４）２５、第２の結像レンズ（ＦＬ２）２６、１次元
撮像素子（１Ｄ−ＣＣＤ）２７、第３の結像レンズ（Ｆ
Ｌ３）２８、２次元撮像素子（２Ｄ−ＣＣＤ）２９、ハ
ロゲンランプ３０、スケール３１、および第４のミラー
３２を具備している。

【００１８】そして、第１のビームスプリッタ（ＢＳ
１）１７と第２のビームスプリッタ（ＢＳ２）１８との
間に挿入される被検体設置部ＭＣは、図２に示すように
構成される。すなわち、図２に示す被検体設置部ＭＣ
は、第１の集光レンズ（Ｌ１）４０、被検体４１、マッ
チングセル４２、マッチング液４３、入射窓４４、射出
窓４５および第２の集光レンズ４６を備えている。図１
に示す構成は、マハツェンダ干渉計を用いた屈折率分布
測定装置であり、その機能について説明する。光源であ
る波長６３３ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザ１１から出力され
るレーザ光は、ＮＤフィルタ１２、必要ならば１個以上
の偏光板（図示されていない）、および第１のミラー１
３を通過して光量と偏光方向が適正に調整され且つ偏向
されて、第１および第２のビームエキスパンダレンズ１
４および１６によって必要なビームサイズに拡大され
る。例えば、第１のビームエキスパンダレンズ１４と第
２のビームエキスパンダレンズ１６との間に配置される
空間フィルタ１５は、フレア光およびゴースト光等の不
要な光をカットするために設けられている。

【００１９】ビームエキスパンダレンズ１４および１６
によって拡大されたビームは、次に、第１のビームスプ
リッタ１７によって、直角方向に偏向された参照波と、
直進して位相特性を有する被検体が配置される被検体設
置部ＭＣを通過する計測波とに分割される。前記参照波
は、第２のミラー２０で直角方向に偏向され、被検体設
置部ＭＣを通過した計測波は、第２のビームスプリッタ
１８で直角方向に偏向される。これら、第２のミラー２
０を経た参照波と、被検体設置部ＭＣおよび第２のビー
ムスプリッタ１８を経た計測波は、第３のビームスプリ
ッタ１９で重畳合波されて干渉を起こす。この重畳合波
されたビームは、第３のミラー２１で偏向して、第１の
結像レンズ２２に入射される。第１の結像レンズ２２に
関連して、被検体と拡散板２３とが幾何光学的に共役関
係になるように拡散板２３を配置しており、第３のビー
ムスプリッタ１９による重畳合波に基づく干渉縞像を、
第１の結像レンズ２２によって、一旦拡散板２３等に投
影してインコヒーレント光とし、拡散板２３以降にある
レンズ系やＣＣＤの前面の保護ガラスでの多重反射によ
る干渉縞ノイズを低減するようにしている。

【００２０】拡散板２３に生じた干渉縞は、ズームレン
ズ２４、第４のビームスプリッタ２５、第２の結像レン
ズ２６、および第３の結像レンズ２８を介して、例えば
座標軸ｘ方向に配列されたデータ取り込み用の１次元Ｃ
ＣＤ（電荷結合素子）等からなる１次元撮像素子２７
と、例えば２次元データ取り込み用の２次元ＣＣＤ等か
らなる２次元撮像素子２９とで検出される。すなわち、
１次元撮像素子２７は、拡散板２３に生じた干渉縞像
を、ズームレンズ２４、第４のビームスプリッタ２５お
よび第２の結像レンズ２６を介してｘ方向についての１
次元像情報として取得する。そして、２次元撮像素子２
９は、拡散板２３に生じた干渉縞像を、ズームレンズ２
４、第４のビームスプリッタ２５および第３の結像レン
ズ２８を介して２次元像情報として取得する。ここで、
拡散板２３の位置と１次元撮像素子２７または２次元撮
像素子２９の各結像面とは、ズームレンズ２４と第２の
結像レンズ２６または第３の結像レンズ２８によってそ
れぞれ共役関係となっている。２次元撮像素子２９は、
アラインメント（位置合わせ）用のモニタとしても使用
する。また、１次元撮像素子２７および２次元撮像素子
２９上の干渉縞像の大きさは、ズームレンズ２４により
可変である。さらに、実際の大きさを確認するためのス
ケール（目盛板）３１を、ハロゲンランプ３０を用いて
投影し、第４のミラー３２を介して、第２のビームスプ
リッタ１８で、計測波と合波し、スクリーン上に投影す
るようにしている。

【００２１】次に、被検体設置部ＭＣについて詳細に説
明する。図２に示す被検体設置部ＭＣにおいては、図１
０に示した従来の被検物設置部の場合と同様に、被検体
４１は、例えば内側のコア部の屈折率がｎ１そして外側
のクラッド部の屈折率がｎ２の光ファイバであり、該被
検体４１の外側のクラッド部と略一致する屈折率ｎ２を
有するマッチング液４３で被検体４１の周囲を覆い、被
検体４１の表面での反射の影響を抑制している。マッチ
ング液４３は、被検体４１を収容するマッチングセル４
２内に充填され、マッチングセル４２には計測波を入射
させてマッチング液４３を介して被検体４１に照射する
ための入射窓４４および被検体４１を透過した計測波を
マッチング液４３を介して外部に射出させるための射出
窓４５が液密に設けられている。入射窓４４および射出
窓４５は、透明で且つ、例えばオプティカルフラット、
つまり光学的平坦、な光学ガラスまたは光学プラスチッ
ク等により構成されている。

【００２２】図１０に示した従来の構成においては、被
検体１に対する計測波は平行光のままで照射する構成と
なっており、屈折率差が小さい被検体あるいは設計上均
質な被検体に対しては有効であるが、屈折率差が大きく
なると、屈曲の影響を考慮する必要があった。また、被
検体１が理想的に軸対称に製作されていても、透過光の
原理的な位相分布が均一とならず、各部の位相差がゼロ
とならないため、干渉縞解析後に設計値から位相偏倚分
を差し引く処理が必要になってくる。これらは、従来の
構成における計測精度の低下、処理および構成の複雑
化、並びにコストの増大を招いていた。これに対して、
本発明に従った図２の被検体設置部ＭＣの構成において
は、入射窓４４の手前、および射出窓４５の後方にそれ
ぞれ第１の集光光学系としての第１の集光レンズ４０、
および第２の集光光学系としての第２の集光レンズ４６
を設けている。図２に示す被検体設置部ＭＣでは、被検
体４１の屈折率対称軸に向けて集光して計測波を照射し
ているため、周面のいずれの場所に対しても屈折率の異
なる境界面に対して、垂直に入射することになり、光
（計測波）は偏向されることなく直進する。また、波面
も揃っているため被検体４１が理想的に軸対称に製作さ
れている場合には、位相分布が均一となり、各部の位相
差がゼロとなる、いわゆるヌルテスト干渉計を構成する
ことが可能となる。

【００２３】このような構成とすれば、光ファイバおよ
びＧＲＩＮレンズ等の被検体４１の屈折率分布を非破壊
で高精度に計測することが可能となる。また、マッチン
グ液に浸して測定しているので、被検体４１の外形形状
に関わらず測定することが可能となる。次に、図１およ
び図２に示した屈折率分布測定装置の基本的な動作を説
明する。被検体４１の表面形状の影響を抑制するために
被検体４１を収容したマッチングセル４２をマッチング
液４３で充填する。上述したようにして計測される干渉
縞像は、もしも被検体４１が理想状態であれば、干渉縞
はヌル（位相差０）となるはずである。したがって、干
渉縞を解析して位相分布を測定することにより被検体４
１の屈折率分布を測定することができる。干渉縞像の解
析方法としては、干渉縞の明暗を直接、位相差として算
出する方法の他に、公知の位相シフト法やフーリエ変換
法を用いるようにしてもよい。また、被検体４１は、軸
対称な屈折率を有するものであり、外形形状は、任意の
形状でよく、例えば、外形形状が、非対称形状、直方体
形状および球面形状等であってもマッチング液４３を用
いれば測定が可能である。

【００２４】また、外形形状が軸対称、すなわち円柱形
状で表面形状精度が高ければ、マッチング液は不要とな
る。すなわち、図３は、本発明の第２の実施の形態に係
る屈折率分布測定装置の要部である被検体設置部ＭＣの
構成を示しており、マッチング液を用いない被検体設置
部ＭＣの構成の例である。図３に示す被検体設置部ＭＣ
は、第１の集光光学系である第１の集光レンズ５０、被
検体５１および第２の集光光学系である第２の集光レン
ズ５２を有する。集光レンズ５０と集光レンズ５２との
間の空間に被検体５１を配置している。被検体５１の外
形形状の軸対称性および表面形状精度が高い場合には、
このような構成も有効である。なお、便宜上、図２およ
び図３に示した実施の形態においては、被検体４１およ
び５１が、図１１および図１２のように屈折率がｎ１の
コア部の周囲に屈折率がｎ２のクラッド部とを有するス
テップインデックス（ＳＩ）レンズ構成の光ファイバま
たはレンズであるものとして、「屈折率の異なる境界
面」という表現を用いたが、図１３および図１４のよう
に屈折率が軸対称に連続的に変化するＧＲＩＮレンズ構
成等にもあてはまることはいうまでもない（以上が請求
項１および請求項７に対応する）。

【００２５】図４は、本発明の第３の実施の形態に係る
屈折率分布測定装置の要部である被検体設置部ＭＣの構
成を示しており、図２における入射窓４４および射出窓
４５のような光学的平坦ではなく、曲面形状に構成した
例である。すなわち、図４に示す被検体設置部ＭＣは、
図２と同様の第１の集光レンズ４０、被検体４１、マッ
チングセル４２、マッチング液４３および第２の集光レ
ンズ４６を備え、さらに図２の構成における光学的平坦
な入射窓４４および射出窓４５に代えて、外面側、つま
り入射面および射出面をそれぞれ曲面形状とした入射窓
４４′および射出窓４５′を設けたものである。また、
図５は、本発明の第４の実施の形態に係る屈折率分布測
定装置の要部である被検体設置部ＭＣの構成を示してお
り、図２におけるマッチングセルに代えて、入射窓およ
び射出窓をセルに一体化したシリンダ形状のシリンダセ
ルを用いて構成した例である。すなわち、図５に示す被
検体設置部ＭＣは、第１の集光レンズ６０、被検体６
１、シリンダセル６２、マッチング液６３および第２の
集光レンズ６４を備えている。シリンダ形状のシリンダ
セル６２は、入射窓および射出窓がセル本体に一体化さ
れており、このシンリンダセル６２にマッチング液６３
が充填されるとともに、被検体６１が同軸的に収納され
る。この場合、製作が容易で、且つデッドスペースが小
さく、しかもマッチング液６３の量も最小限とすること
ができ、マッチング液６３の屈折率を高精度に管理する
ことができる（以上が請求項４および請求項１０にほぼ
対応する）。

【００２６】図６は、本発明の第５の実施の形態に係る
屈折率分布測定装置の要部の構成を示しており、被検体
を透過した計測波をミラーで横ずらしさせて２つの波面
を生成して干渉させるシアリング干渉方式を採用してい
る。なお、被検体設置部ＭＣについては、図２に示した
通りの構成を有している。図６に示すシアリング干渉方
式の屈折率分布測定装置は、Ｈｅ−Ｎｅレーザ７１、第
１のミラー（Ｍ１）７２、ビームエキスパンダ７３、被
検体設置部ＭＣ、第２のミラー（Ｍ２）７４、ビームス
プリッタ（ＢＳ）７５、結像レンズ７６、１次元撮像素
子（１Ｄ−ＣＣＤ）７７、結像レンズ７８および２次元
撮像素子（２Ｄ−ＣＣＤ）７９を具備している。そし
て、ビームエキスパンダ７３と第２のミラー７４との間
に挿入される被検体設置部ＭＣは、図２の通りに構成さ
れる。すなわち、図２に示す被検体設置部ＭＣは、第１
の集光レンズ４０、被検体４１、マッチングセル４２、
マッチング液４３、入射窓４４、射出窓４５および第２
の集光レンズ４６を備えている。

【００２７】図６に示す構成は、シアリング干渉方式を
用いた屈折率分布測定装置であり、その機能について説
明する。光源であるＨｅ−Ｎｅレーザ７１から出力され
るレーザ光は、第１のミラー７２で偏向されて、ビーム
エキスパンダ７３によって必要なビームサイズに拡大さ
れる。ビームエキスパンダ７３によって拡大されたビー
ムは、第２のミラー７４で偏向され、ビームスプリッタ
７５を透過して、結像レンズ７６を介してデータ取り込
み用の１次元ＣＣＤ等からなる１次元撮像素子７７の入
力面に結像される。また、ビームスプリッタ７５におい
て、直角方向に偏向された光は、結像レンズ７８を介し
て２次元データ取り込み用の２次元ＣＣＤ等からなる２
次元撮像素子７９で検出される。この場合、第２のミラ
ー７４が、２つの異なる位置の間で平行移動可能に設け
られており、被検体４１を透過した計測波を第２のミラ
ー７４で横ずらしさせて２つの波面を生成して干渉させ
るシアリング干渉方式を採用している。この方式のメリ
ットは、干渉する２つの波面が共通の光路を通過してい
るため、集光レンズ４０、集光レンズ４６、入射窓４４
および射出窓４５等の光学素子の波面収差による影響を
受けにくく、また、外乱の影響も受けにくい点にある。
この場合も、被検体４１をマッチング液４３に浸して測
定しているので、被検体４１の外形形状にかかわらずに
測定することが可能である（以上、請求項３および請求
項９にほぼ対応する）。

【００２８】図７は、本発明の第６の実施の形態に係る
屈折率分布測定装置の要部の構成を示しており、被検物
を透過した被検波を反射させるフィゾー干渉計を構成し
ている。なお、被検体設置部ＭＣについては、図２に示
した通りの構成を有している。図７に示すフィゾー干渉
計方式の屈折率分布測定装置は、図２のマッチングセル
部分とほぼ同様の構成を有する被検体４１、マッチング
セル４２、マッチング液４３、入射／射出窓４７および
入射／射出窓４８からなるマッチングセル部分に加え
て、Ｈｅ−Ｎｅレーザ８１、ミラー８２、第１のビーム
エキスパンダレンズ（ＢＥ１）８３、空間フィルタ８
４、ビームスプリッタ８５、λ／４波長板８６、第２の
ビームエキスパンダレンズ（ＢＥ２）８７、対物レンズ
８８、ビーム反射ミラー８９、絞り９０、結像レンズ
（ＦＬ）９１およびイメージセンサ９２を具備してい
る。なお、マッチングセル４２の入射／射出窓４７およ
び入射／射出窓４８は、図２の入射窓４４および射出窓
４５と同様の構成であるが、この例では、入射と射出の
両方に使用される。

【００２９】図７に示す構成は、フィゾー干渉計を用い
た屈折率分布測定装置であり、その機能について説明す
る。光源であるＨｅ−Ｎｅレーザ８１から出力されるレ
ーザ光は、ミラー８２で偏向されて、第１のビームエキ
スパンダレンズ８３および第２のビームエキスパンダレ
ンズ８７によって必要なビームサイズに拡大される。第
１のビームエキスパンダレンズ８３と第２のビームエキ
スパンダレンズ８７との間には、フレア光およびゴース
ト光等の不要な光をカットするための空間フィルタ８４
に加えて、ビームスプリッタ８５およびλ／４波長板８
６等が挿入配置されている。第１のビームエキスパンダ
レンズ８３および第２のビームエキスパンダレンズ８７
によって拡大されたビームは、対物レンズ８８で集光さ
れて、図２とほぼ同様の構成を有するマッチングセル部
分に入射する。対物レンズ８８で集光されたビームは、
マッチングセル４２の入射／射出窓４７を介してマッチ
ング液４３内の被検体４１を通り、入射／射出窓４８か
ら射出されビーム反射ミラー８９で反射される。ビーム
反射ミラー８９で反射されたビームは、入射光路に沿っ
て戻り、入射／射出窓４８からマッチングセル４２内に
戻り、マッチング液４３および被検体４１を通って入射
／射出窓４７から射出し、対物レンズ８８を通って第２
のビームエキスパンダレンズ８７に入射する。

【００３０】第２のビームエキスパンダレンズ８７に入
射した反射ビームは、λ／４波長板８６を通り、ビーム
スプリッタ８５で直角方向に偏向され、絞り９０を介し
て結像レンズ９１により撮像素子であるイメージセンサ
９２の入力面に結像され検出される。この場合、フィゾ
ー型干渉計であるので、コモンパス率が高く高精度に安
定した測定をすることが可能である。また、計測波が被
検体４１を往復するため、高感度に測定することが可能
となる。もちろん、この場合も、マッチング液に浸して
測定しているので、被検体４１の外形形状に関わらず測
定することが可能となる（以上、請求項２および請求項
８にほぼ対応する）。図７のフィゾー干渉計方式を用い
た屈折率分布測定装置における動作を説明する。この動
作は、前述したマハツェンダ干渉方式やシアリング干渉
方式とほぼ同様である。被検体４１の表面形状の影響を
抑制するために、マッチングセル４２内をマッチング液
４３で充填し、その内部に被検体４１を配置する。

【００３１】フィゾー干渉計における参照面である対物
レンズ８８の１つの光学面の曲率中心とビーム反射ミラ
ー８９の曲率中心は、被検体４１の軸線とほぼ一致する
用に構成されている。この状態では、もしも被検体４１
が理想状態であれば、干渉縞はヌル、すなわち位相ゼロ
となるはずである。したがって、干渉縞を解析して位相
分布を測定することにより被検体４１の屈折率分布を測
定することができる。干渉縞の解析方法としては、干渉
縞の明暗から位相を直接算出する方法の他に、公知の位
相シフト法やフーリエ変換法を用いてもよい。位相シフ
ト法を用いる場合には、参照面を有する対物レンズ８８
あるいはビーム反射ミラー８９を駆動して移動させるこ
とにより位相をシフトさせる。また、フーリエ変換法を
用いる場合には、参照面を有する対物レンズ８８または
ビーム反射ミラー８９を、チルトあるいはシフトさせ
て、意図的に軸心からずらすことにより生成される等厚
干渉縞を解析する。

【００３２】この図７等においては、被検体４１は、軸
線に対して、回転可能な構成となっている（請求項６お
よび請求項１２に対応する）。回転機構としては、ステ
ッピングモータ等を用いることができる。被検体４１を
回転させることにより、被検体４１の任意の方向からの
測定が可能であるため、被検体４１の全周あるいは、測
定断面全域を効率よく測定することが可能である。また
被検体４１を軸方向に走査することにより、被検体４１
の全領域を測定することも可能となる。なお、回転は相
対的なものであるから、被検体４１が固定されていて、
光学系が回転する方式であってもよい。光ファイバのよ
うに母線が長いシリンダ形状であれば、被検体４１は軸
方向に直線的に移動し、光学系が軸に対して回転する構
成により、連続的に測定する方式であってもよい。な
お、既に述べた通り、被検体４１は、軸対称な屈折率分
布を有するものであり、外形形状は、任意の形状（例え
ば、軸対称形状でない直方体形状または球面形状等の形
状）であってもマッチング液を用いれば測定可能であ
る。また、外形形状が軸対称すなわち円柱形状で表面形
状の精度が高ければ、マッチング液は不要となる。

【００３３】また、図７における被検体設置部の主要部
を、図３〜図５の被検体設置部の場合と同様に構成して
もよい。例えば、図８に示す被検体設置部の構成は、図
７における被検体設置部の主要部に代えて、図４に示し
たのとほぼ同様の被検体設置部の主要部を適用した本発
明の第７の実施の形態によるフィゾー干渉計型の屈折率
分布測定装置である。図８においては、対物レンズ８８
とビーム反射ミラー８９との間に、被検体４１を収容し
てマッチング液４３を充填したマッチングセル４２に、
光学的平坦ではなく曲面形状の入射／射出窓４７′およ
び４８′を適用している。すなわち、第１の入射／射出
窓４７′の外面を球面形状の基準参照面とし、その曲率
中心を被検体４１の軸上に一致させ、且つビーム反射ミ
ラー８９の反射面も凹球面形状の基準参照面とし、その
曲率中心も被検体４１の軸上に一致させている。この場
合、図４における集光レンズ４０および４６に相当する
レンズを用いる必要がなく、対物レンズ８８およびビー
ム反射ミラー８９によりそれらの機能を果たしているの
で、高精度に測定することが可能となる（以上、請求項
５および請求項１１に対応する）。

【００３４】さらに、図９に示す被検体設置部の構成
は、図７における被検体設置部の主要部に代えて、図５
に示したのとほぼ同様の被検体設置部の主要部を適用し
た本発明の第８の実施の形態によるフィゾー干渉計型の
屈折率分布測定装置である。図９においては、対物レン
ズ１１０、被検体１１１、シリンダセル１１２およびマ
ッチング液１１３を有している。シリンダセル１１２
は、入射／射出窓１１２ａおよびビーム反射面１１２ｂ
がセル本体に一体化されており、このシンリンダセル１
１２にマッチング液１１３が充填されるとともに、被検
体１１１が同軸的に収納される。すなわち、入射／射出
窓１１２ａを円筒面状の基準参照面として、その曲率中
心を被検体１１１の軸上に一致させ、且つビーム反射ミ
ラーとして機能するビーム反射面１１２ｂも凹円筒面状
の基準参照面とし、その曲率中心も被検体１１１の軸上
に一致させている。図９においては、参照面および反射
面は、シリンダセル１１２の内面に配置したが、外面に
配置してもよい。このように、入射／射出窓１１２ａを
曲面形状とすることにより、マッチングセルであるシリ
ンダセル１１２との一体化や参照面または反射面との共
有化を図ることができる。また、入射／射出窓１１２ａ
を基準参照面とすることにより、部品点数を少なくする
ことができ、高精度の測定が可能となる（以上、請求項
４、請求項５、請求項１０および請求項１１に対応す
る）。

【００３５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、プ
ラスチック光ファイバおよびＧＲＩＮレンズ等のように
軸対称の屈折率分布を有する光学系における屈折率分布
を非破壊的に且つ高精度に計測することを可能とする屈
折率分布測定方法およびそれを実施するための屈折率分
布測定装置を提供することができる。すなわち、本発明
の請求項１の屈折率分布測定方法によれば、同一光源か
らの可干渉光を用い、軸線に対して軸対称となる屈折率
分布を有する被検体の位相分布を干渉計測し、その結果
に基づいて屈折率を算出するにあたり、前記被検体に対
する照射光を、集光光学系により、前記被検体の前記軸
線近傍に集光させることにより、プラスチック光ファイ
バおよびＧＲＩＮレンズ等のように軸対称の屈折率分布
を有する光学系における屈折率分布を非破壊的に且つ高
精度に計測することが可能となり、特に、屈折率分布が
軸対称をなす光学系における屈折率分布を非破壊的に且
つ高精度に計測することが可能となる。

【００３６】また、本発明の請求項２の屈折率分布測定
方法によれば、前記被検体を、屈折率が該被検体とほぼ
一致しているマッチング液中に浸して、フィゾー型干渉
系を構成することより、前記被検体の位相分布を測定す
ることにより、特に、コモンパス率が高く高精度に安定
した測定をすることが可能なフィゾー型干渉方式を用い
ることが可能となる。本発明の請求項３の屈折率分布測
定方法によれば、前記被検体を、屈折率が該被検体とほ
ぼ一致しているマッチング液中に浸して、被検体を透過
した波面をわずかにずらして重ね合わせて干渉させるこ
とにより、前記被検体の位相分布を測定する構成によ
り、特に、光学素子の波面収差および外乱の影響を受け
にくいコモンパス干渉方式を用いることが可能となる。
本発明の請求項４の屈折率分布測定方法によれば、前記
被検体を、屈折率が該被検体とほぼ一致しているマッチ
ング液を収容するマッチング液用セル内の該マッチング
液中に浸し、少なくとも１つを曲面形状とした前記セル
の入射窓および射出窓を介して、該マッチング液中の前
記被検体に対する前記照射光の照射を行なうことによ
り、特に、入・射出窓を曲面形状とすることにより、高
精度測定を行うことが可能となる。

【００３７】本発明の請求項５の屈折率分布測定方法に
よれば、前記被検体を、屈折率が該被検体とほぼ一致し
ているマッチング液を収容するマッチング液用セル内の
該マッチング液中に浸し、該マッチング液中の前記被検
体に対する前記照射光の照射を行なうための前記マッチ
ングセルの入射窓および射出窓のうちの少なくとも１つ
を基準参照面として用いることにより、特に、入・射出
窓を基準参照面とすることにより、部品点数を少なくす
ることができ、高精度測定を行うことが可能となる。本
発明の請求項６の屈折率分布測定方法によれば、前記被
検体を、前記軸線を軸として回転させて、前記被検体全
周についての屈折率分布を測定するステップを含むこと
により、特に、被検物の全周方向を効率よく測定するこ
とが可能となる。そして、本発明の請求項７の屈折率分
布測定装置によれば、軸線に対して軸対称となる屈折率
分布を有する被検体の位相分布を、同一光源からの可干
渉光を用いて干渉計測し、その結果に基づいて屈折率を
算出する屈折率分布測定装置において、前記被検体に対
する照射光を前記被検体の前記軸線近傍に集光する集光
光学系を具備することにより、プラスチック光ファイバ
およびＧＲＩＮレンズ等のように軸対称の屈折率分布を
有する光学系における屈折率分布を非破壊的に且つ高精
度に計測することを可能とし、特に、屈折率分布が軸対
称をなす光学系における屈折率分布を非破壊的に且つ高
精度に計測することが可能となる。

【００３８】本発明の請求項８の屈折率分布測定装置に
よれば、屈折率が前記被検体とほぼ一致しているマッチ
ング液中に前記被検体を浸して、前記被検体の位相分布
を測定するフィゾー型干渉計を構成することにより、特
に、コモンパス率が高く高精度に安定した測定をするこ
とが可能なフィゾー型干渉方式を用いることが可能とな
る。本発明の請求項９の屈折率分布測定装置によれば、
屈折率が前記被検体とほぼ一致しているマッチング液中
に前記被検体を浸し、前記被検体を透過した波面をわず
かにずらして重ね合わせて干渉させることによって位相
分布を測定する手段を含むことにより、特に、光学素子
の波面収差および外乱の影響を受けにくいコモンパス干
渉方式を用いることが可能となる。本発明の請求項１０
の屈折率分布測定装置によれば、屈折率が前記被検体と
ほぼ一致しているマッチング液を収容し且つ該マッチン
グ液中に前記被検体を浸すためのマッチング液用セルを
備えるとともに、該マッチング液用セルが、前記マッチ
ング液中の前記被検体に対する照射光の照射を行なうた
めの少なくとも１つを曲面形状とした入射窓および射出
窓を有することにより、特に、入・射出窓を曲面形状と
することにより、高精度測定を行うことが可能となる。

【００３９】本発明の請求項１１の屈折率分布測定装置
によれば、屈折率が前記被検体とほぼ一致しているマッ
チング液を収容し且つ該マッチング液中に前記被検体を
浸すためのマッチング液用セルを備えるとともに、該マ
ッチング液用セルが、前記マッチング液中の前記被検体
に対する照射光の照射を行なうための入射窓および射出
窓を有し、これら入射窓および射出窓のうちの少なくと
も１つを基準参照面として用いることにより、特に、入
・射出窓を基準参照面とすることにより、部品点数を少
なくすることができ、高精度測定を行うことが可能とな
る。本発明の請求項１２の屈折率分布測定装置によれ
ば、前記被検体全周についての屈折率分布を測定するた
め、前記被検体を前記軸線を軸として回転させる手段を
含むことにより、特に、被検物の全周方向を効率よく測
定することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１〜第４の実施の形態に係るマハツ
ェンダ干渉計方式の屈折率分布測定装置の要部の構成を
模式的に示すブロック図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態に係る図１の屈折率
分布測定装置の被検体設置部の構成を模式的に示す断面
図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態に係る図１の屈折率
分布測定装置の被検体設置部の構成を模式的に示す断面
図である。

【図４】本発明の第３の実施の形態に係る図１の屈折率
分布測定装置の被検体設置部の構成を模式的に示す断面
図である。

【図５】本発明の第４の実施の形態に係る図１の屈折率
分布測定装置の被検体設置部の構成を模式的に示す断面
図である。

【図６】本発明の第５の実施の形態に係るシアリング干
渉方式の屈折率分布測定装置の要部の構成を模式的に示
すブロック図である。

【図７】本発明の第６の実施の形態に係るフィゾー干渉
計方式の屈折率分布測定装置の要部の構成を模式的に示
すブロック図である。

【図８】本発明の第７の実施の形態に係るフィゾー干渉
計方式の屈折率分布測定装置の被検体設置部の構成を模
式的に示す断面図である。

【図９】本発明の第８の実施の形態に係るフィゾー干渉
計方式の屈折率分布測定装置の被検体設置部の構成を模
式的に示す断面図である。

【図１０】従来の屈折率分布測定装置の被検体設置部の
構成を模式的に示す断面図である。

【図１１】図１２に示すステップインデックスレンズの
コア部とクラッド部における屈折率分布を示す特性図で
ある。

【図１２】コア部の周囲にクラッド部を有するステップ
インデックスレンズの外形形状を模式的に示す図であ
る。

【図１３】図１４に示すＧＲＩＮレンズの軸中心を基準
とした屈折率分布を示す特性図である。

【図１４】ＧＲＩＮレンズの外形形状を模式的に示す図
である。

【符号の説明】

１１，７１，８１ヘリウム−ネオン（Ｈｅ−Ｎｅ）レ
ーザ１２ＮＤフィルタ１３，２０，２１，３２，７２，７４，８２ミラー１４，１６，８３，８７ビームエキスパンダレンズ１５，８４空間フィルタ１７〜１９，２５，７５，８５ビームスプリッタ２２，２６，２８，７６，７８，９１結像レンズ２３拡散板２４ズームレンズ２７，７７１次元撮像素子（１次元ＣＣＤ）２９，７９２次元撮像素子（２次元ＣＣＤ）３０ハロゲンランプ３１スケール４０，４６，５０，５２，６０，６４集光レンズ４１，５１，６１，１１１被検体４２マッチングセル４３，６３，１１３マッチング液４４，４４′ 入射窓４５，４５′ 射出窓４７，４８，４７′，４８′ 入射／射出面６２，１１２シリンダセル７３ビームエキスパンダ８６ λ／４波長板８８，１１０対物レンズ８９ビーム反射ミラー９０絞り９２撮像素子（イメージセンサ）ＭＣ被検体設置部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】同一光源からの可干渉光を用い、軸線に
対して軸対称となる屈折率分布を有する被検体の位相分
布を干渉計測し、その結果に基づいて屈折率を算出する
にあたり、前記被検体に対する照射光を、集光光学系により、前記
被検体の前記軸線近傍に集光させることを特徴とする屈
折率分布測定方法。
【請求項２】前記被検体を、屈折率が該被検体とほぼ
一致しているマッチング液中に浸して、フィゾー型干渉
系を構成することより、前記被検体の位相分布を測定す
ることを特徴とする請求項１に記載の屈折率分布測定方
法。
【請求項３】前記被検体を、屈折率が該被検体とほぼ
一致しているマッチング液中に浸して、被検体を透過し
た波面をわずかにずらして重ね合わせて干渉させること
より、前記被検体の位相分布を測定することを特徴とす
る請求項１に記載の屈折率分布測定方法。
【請求項４】前記被検体を、屈折率が該被検体とほぼ
一致しているマッチング液を収容するマッチング液用セ
ル内の該マッチング液中に浸し、少なくとも１つを曲面
形状とした前記セルの入射窓および射出窓を介して、該
マッチング液中の前記被検体に対する前記照射光の照射
を行なうことを特徴とする請求項１〜請求項３のうちの
いずれか１項に記載の屈折率分布測定方法。
【請求項５】前記被検体を、屈折率が該被検体とほぼ
一致しているマッチング液を収容するマッチング液用セ
ル内の該マッチング液中に浸し、該マッチング液中の前
記被検体に対する前記照射光の照射を行なうための前記
マッチングセルの入射窓および射出窓のうちの少なくと
も１つを基準参照面として用いることを特徴とする請求
項１〜請求項３のうちのいずれか１項に記載の屈折率分
布測定方法。
【請求項６】前記被検体を、前記軸線を軸として回転
させて、前記被検体全周についての屈折率分布を測定す
るステップを含むことを特徴とする請求項１〜請求項３
のうちのいずれか１項に記載の屈折率分布測定方法。
【請求項７】軸線に対して軸対称となる屈折率分布を
有する被検体の位相分布を、同一光源からの可干渉光を
用いて干渉計測し、その結果に基づいて屈折率を算出す
る屈折率分布測定装置において、前記被検体に対する照射光を前記被検体の前記軸線近傍
に集光する集光光学系を具備することを特徴とする屈折
率分布測定装置。
【請求項８】屈折率が前記被検体とほぼ一致している
マッチング液中に前記被検体を浸して、前記被検体の位
相分布を測定するフィゾー型干渉計を構成することを特
徴とする請求項７に記載の屈折率分布測定装置。
【請求項９】屈折率が前記被検体とほぼ一致している
マッチング液中に前記被検体を浸し、前記被検体を透過
した波面をわずかにずらして重ね合わせて干渉させるこ
とによって位相分布を測定する手段を含むことを特徴と
する請求項７に記載の屈折率分布測定装置。
【請求項１０】屈折率が前記被検体とほぼ一致してい
るマッチング液を収容し且つ該マッチング液中に前記被
検体を浸すためのマッチング液用セルを備えるととも
に、該マッチング液用セルは、前記マッチング液中の前
記被検体に対する照射光の照射を行なうための少なくと
も１つを曲面形状とした入射窓および射出窓を有するこ
とを特徴とする請求項７〜請求項９のうちのいずれか１
項に記載の屈折率分布測定装置。
【請求項１１】屈折率が前記被検体とほぼ一致してい
るマッチング液を収容し且つ該マッチング液中に前記被
検体を浸すためのマッチング液用セルを備えるととも
に、該マッチング液用セルは、前記マッチング液中の前
記被検体に対する照射光の照射を行なうための入射窓お
よび射出窓を有し、これら入射窓および射出窓のうちの
少なくとも１つを基準参照面として用いることを特徴と
する請求項７〜請求項９のうちのいずれか１項に記載の
屈折率分布測定装置。
【請求項１２】前記被検体全周についての屈折率分布
を測定するため、前記被検体を前記軸線を軸として回転
させる手段を含むことを特徴とする請求項７〜１１のう
ちのいずれか１項に記載の屈折率分布測定装置。