JP2010243241A - 屈折率測定装置及び屈折率測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、小型且つ軽減化で、高精度且つ安定的にプリズムの屈折率を測定することができる屈折率測定装置を提供する。
【解決手段】屈折率測定装置（１０）は、頂角（θ）を構成する入射面（Ｓ１）と射出面（Ｓ２）とを有する試料（Ｐ）の屈折率（ｎ）を測定する屈折率測定装置（１０）である。該屈折率測定装置（１０）は回転軸（０Ａ）を中心に回転可能であり試料（Ｐ）を載置する試料台（２１）と、測定光を入射面（Ｓ１）に入射させる測定光発生光学系（１１）と、射出面（Ｓ２）から射出した測定光を反射するとともに回転軸（０Ａ）と共通の軸を中心に回転可能な回転反射鏡（１６）と、回転反射鏡（１６）で反射された測定光を射出面（Ｓ２）及び入射面（Ｓ１）を介して受光する受光部（１８）とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリズムなどの試料の屈折率を測定する屈折率測定装置に関し、特に、高精度な測定を安定的に行うことが可能である屈折率測定装置及び屈折率測定方法に関する。

従来から、プリズムなどの試料の屈折率を測定する方法として、最小偏角法、任意偏角法あるいはリュードベルク法（Ｒｕｄｂｅｒｇｓ Ｍｅｔｈｏｄ）等が知られている。

特許文献１に開示された屈折率測定装置は、基台に略垂直な軸を中心として回転自在なように試料台及びスウィーベルアームがそれぞれ設けられ、スウィーベルアームには望遠鏡が取り付けられている。さらに、その望遠鏡の中には試料台上に載置されているプリズムから射出する光を観測するための撮像素子を内蔵している。

特開平６−１６７４２０号公報

しかし、特許文献１に開示された屈折率測定装置では、光学系が大型化すると、望遠鏡を回転させるスウィーベルアームがさらに大型化が余儀なくされる。これらのスウィーベルアームの回転角計測値は最小偏角値にほぼそのまま直結し、計測精度に影響する。このため、スウィーベルアーム・ロータリエンコーダーは大型なものでかつ精度が要求されるさまざま点で困難が生じる。

また、コリメータや望遠鏡の光学系を構成する機械部品による偏芯や角度変位のために、像シフトが生じ、測定誤差が大きくなる。光学系が小型な場合は、このような像シフトの影響を小さくするために線膨張係数の小さい材料を使用する等で比較的影響を軽微にすることができるが、長さ１０００ｍｍもなる光学系をすべてこのような材料で構成することは困難である。

さらに、コリメータや望遠鏡の光学系内の距離は非常に長くなり、空気揺らぎや振動といった外乱による誤差も大きくなる。それを回避するためには、温度ムラを均一化するために大型チャンバーを用い、また振動を軽減するために除震台を用いたりする。しかしながら、光学系が肥大化になるため、軽減化が非常に困難である。

本発明は上記問題点に鑑みて創案されたものであり、望遠鏡の代わりに測定光を反射する回転反射鏡を備えている屈折率測定装置及び屈折率測定方法を提供する。

本発明の第１の態様の屈折率測定装置は、頂角を構成する入射面と射出面とを有する試料の屈折率を測定する屈折率測定装置である。そして、該屈折率測定装置は回転軸を中心に回転可能であり試料を載置する試料台と、測定光を入射面に入射させる測定光発生光学系と、射出面から射出した測定光を反射するとともに回転軸と共通の軸を中心に回転可能な回転反射鏡と、回転反射鏡で反射された測定光を射出面及び入射面を介して受光する受光部とを備える。
このような構成によれば、望遠鏡の光学系の代わりに回転反射鏡を用いることで、屈折率測定装置の小型且つ軽減化を図ることができる。

本発明の第２の態様の屈折率測定装置は、受光部と入射面との間に配置された参照ハーフミラーを備え、受光部は参照ハーフミラーで反射された測定光を受光する第１態様に記載の屈折率測定装置である。
このような構成によれば、参照ハーフミラーを用いることで、空気揺らぎや振動などの外乱による影響を小さくすることができる。

本発明の第３の態様の屈折率測定方法は、頂角を構成する入射面と射出面とを有する試料の屈折率を測定する屈折率測定方法である。該屈折率測定方法は回転軸を中心に回転可能な試料台に試料を載置するステップと、測定光を入射面及び射出面に照射させて頂角を測定するステップと、測定光を入射面に入射させるとともに射出面から射出した測定光を回転軸と共通の軸を中心に回転可能な回転反射鏡で反射させるステップと、回転反射鏡で反射された測定光を射出面及び入射面を介して受光するステップとを備える。

本発明の屈折率測定装置は、小型且つ軽減化されたものであり、高精度且つ安定的にプリズムの屈折率を測定することができる。

本発明の第１の実施例に係る屈折率測定装置を示した側面図である。 本発明の第１の実施例に係る屈折率測定装置を示した平面図である。 本発明の屈折率測定装置の屈折率測定原理を説明するための図である。 本発明の屈折率測定装置によりプリズムの頂角の測定を説明するための図である。 本発明の屈折率測定装置によりプリズムの最小偏角の測定を説明するための図である。 本発明の第１の実施例に係る屈折率測定方法を示したフローチャートである。 本発明の第２の実施例に係る屈折率測定装置を示した側面図である。 （ａ）は本発明に係る屈折率測定装置の投影用指標の平面図である。（ｂ）は本発明の第２の実施例に係る屈折率測定装置の投影用指標の投影像のずれを説明するための図である。 本発明の第２の実施例に係る屈折率測定方法を示したフローチャートである。

（第１の実施例）
＜屈折率測定装置の全体構成＞
本実施例の屈折率測定装置１０の全体構成について、図１及び図２を参照しながら説明する。図１は本実施例の屈折率測定装置を示した側面図であり、図２はその平面図である。

屈折率測定装置１０は最小偏角法で入射面Ｓ１と射出面Ｓ２とを有するプリズムＰなどの屈折率ｎを測定する精密な屈折率測定装置である。図１及び図２に示されたように、屈折率測定装置１０は測定光発生光学系１１と、プリズム回転台２１と、回転反射鏡１６とを備える。測定光をプリズムＰに入射させる測定光発生光学系１１は光源１２、レンズ１４、コリメータ１５、ビームスプリッタ１７及び投影用指標２０を有する。また、コリメータ１５、ビームスプリッタ１７、撮像素子１８及び投影用指標２０はハウジング１３の中に収容されている。また、光源１２を載置している光源支持部２２と、回転反射鏡１６を載置している反射鏡回転アーム２４と、反射鏡回転アーム２４を固定する基台２５と、ハウジング１３及びそれを支持するハウジング支持部２３とも備える。さらに、光源支持部２２、ハウジング支持部２３及び基台２５はベース部５０によって支持されている。

なお、光源１２としては一般的に水銀ランプ又はヘリウムランプである基準光源波長となるスペクトルランプが用いられる。白色光源を用いる場合には、光源１２とレンズ１４との間に単色フィルターを配置する。また、コリメータ１５はその鏡筒の後部に設けられ、投影用指標２０を通過してきた光を平行光にして射出する。さらに、投影用指標２０は、光源１２からの光を遮蔽する遮蔽体に光を透過する縦長の細い帯状の貫通溝を設けたものである。詳しくは、図８で後述する。ここで、投影用指標２０はレンズ１４の後方焦点とコリメータ１５の前方焦点とが重ねている箇所に位置される。

プリズムＰを載置するプリズム回転台２１は、図２の矢印ＡＲ１のように基台２５に略垂直な回転軸ＯＡを中心として回転可能な構成である。また、このプリズム回転台２１の上面にはプリズムＰを接着剤などで固定して載置することができるプリズム固定部２１ａが設けられている。さらに、プリズム回転台２１の下方には、プリズム回転台２１の角度の検出が可能であるロータリーエンコーダなどの角度検出部４０ａと、プリズム回転台２１の高さ調節ができる調整ネジ３１ａ、３１ｂが設けられている。

また、回転反射鏡１６は反射鏡回転アーム２４によって測定光発生光学系１１と同じ高さに設けられ、プリズムＰから射出した測定光を反射することができる。ここで、反射鏡回転アーム２４は、プリズム回転台２１と同じに回転軸ＯＡを中心として回転可能な構成である。具体的に、図２の矢印ＡＲ２のように時計方向または反時計方向に沿って回転することができる。さらに、反射鏡回転アーム２４もその下方に反射鏡回転アーム２４の角度の検出が可能であるロータリーエンコーダなどの角度検出部４０ｂが設けられている。

さらに、屈折率測定装置１０は撮像素子１８及び角度検出部４０ａ、４０ｂを制御してこれらからの情報を処理するとともに必要な演算及び表示を行うディスプレイ機能付き画像演算・処理装置（図示しない）が設けられている。ここで、処理装置は、マイクロプロセッサと情報処理用回路等の必要な回路とを内蔵し、表示用のディスプレイを有するものである。また、処理装置は所定の指令によりあらかじめ記憶されている所定のプログラムにしたがって角度検出部４０ａ、４０ｂ及び撮像素子１８を制御するとともにこれらから送出される角度信号や画像信号の処理、必要な演算、もしくは表示を行う処理を実行するものである。

屈折率測定装置１０の動作については、図１及び図２を参照しながら説明する。
まず、レンズ１４及び投影用指標２０を通過した光源１２からの測定光はコリメータ１５によって平行光となり、プリズムＰの入射面Ｓ１入射し、入射面Ｓ１及び射出面Ｓ２で屈折されて射出面Ｓ２から射出される。反射鏡回転アーム２４を回転させることで、回転反射鏡１６は射出された測定光を反射することができる。このように反射された測定光は、ハウジング１３の中に設けられているビームスプリッタ１７に入射し、撮像素子１８にて投影用指標２０の投影像を形成する。ここで、投影用指標２０として本実施例では一直線の細い帯状のスリットを備えた投影用指標２０が用いられたが、同様の機能を果たす他の形態のものでもよい。撮像素子１８は、ＭＯＳ又はＣＣＤなど二次元画像素子であればよい。

撮像素子１８で投影用指標２０の投影像が観察された際、プリズム回転台２１及び反射鏡回転アーム２４の角度を角度検出部４０ａ、４０ｂにより検出することができる。この検出結果に基づいて、プリズムＰの屈折率ｎの求めに必要なプリズムＰの頂角θおよび最小偏角δ_ｍｉｎを測定することができる。以下、プリズムＰの頂角θおよび最小偏角δ_ｍｉｎでプリズムＰの屈折率ｎが求められる最小偏角法について説明する。

＜最小偏角法の概略＞
最小偏角法は、プリズムＰなどの試料の屈折率測定に関する技術である。最小偏角法について、図３、図４及び図５を参照しながら説明する。なお、図３、図４及び図５では理解し易いようにハウジング１３省略し、全てをＸＹ平面で説明する。

図３は屈折率測定装置１０の屈折率測定原理を説明するための図である。頂角をθとした入射面Ｓ１及び射出面Ｓ２を有しているプリズムＰの屈折率をｎとし、雰囲気の屈折率を１とする場合である。光源１２から入射された測定光（入射角：α１）はプリズムＰと雰囲気の境界において屈折し（屈折角：α２）、プリズムＰ内部を通過して、再びプリズムＰと雰囲気の境界において屈折する（入射角：α３、屈折角：α４）。ここで、測定光のプリズムＰへの入射光とプリズムＰからの射出光とより成す角は偏角δと呼ばれている。

まず、プリズム回転台２１を回転させることで、光源１２からの入射角α１を変化させる。したがって、偏角δも変化する。そして、入射角α１において偏角δが最小となる角度がある。そのときの偏角δが最小偏角δ_ｍｉｎである。ここで、屈折角に関するスネルの法則によると、偏角δが最小となるときは入射角α１と屈折角α４とが等しくなるときである。さらに、プリズムＰの屈折率ｎは最小偏角δ_ｍｉｎと頂角θとを用いて、数式１を用いて求めることができる。
…（１）

数式１に示されたように、最小偏角法による屈折率ｎの測定にはプリズムＰの頂角θおよび最小偏角δ_ｍｉｎの測定を行う必要がある。

図４はプリズムＰの頂角θの測定を説明するための図である。図４（ａ）に示されたように、光源１２の方からＨｅ−Ｎｅレーザーのような測定光を入射し、測定光とプリズムＰの入射面Ｓ１とが垂直になるようにプリズム回転台２１を回転させる。そのとき、プリズム回転台２１の角度β１を角度検出部４０ａにより検出する。次に、プリズムＰの射出面Ｓ２でレーザー光が反射するようにプリズム回転台２１をＡＲ３の方向に回転させる。そのときのプリズム回転台２１の角度β２を角度検出部４０ａにより検出する。その後、数式２を用いてプリズムＰの頂角θを求められる。
…（２）

最小偏角は入射光の向き（非偏角位置）と最小偏角δ_ｍｉｎの条件での射出光の向き（最小偏角位置）の角度差から得られる。図５はプリズムＰの最小偏角δ_ｍｉｎの測定を説明するための図である。図５（ａ）に示されたように、非偏角位置はプリズムＰを取り外した状態で光源１２の光を入射し、回転反射鏡１６を回転させて光源１２からの光が検出された位置で角度検出部４０ｂにより反射鏡回転アーム２４の角度β３を検出する。次に、図５（ｂ）に示されたようにプリズムＰを取り付け、プリズムＰからの射出光の位置を確認し、プリズム回転台２１の回転に対して射出光の動き（つまり、反射鏡回転アーム２４の動き）が反転する場所を見つける。その場所でプリズム回転台２１及び反射鏡回転アーム２４を固定する。このとき反射鏡回転アーム２４の角度β４を角度検出部４０ｂにより検出し、その検出された位置が最小偏角位置である。非偏角位置の角度β３と最小偏角位置の角度β４とに基づいて、数式３を用いて最小偏角δ_ｍｉｎが求められる。
…（３）

＜屈折率測定方法＞
図６は、本実施例に係る屈折率測定方法を示したフローチャートである。

ステップＳ１１１において、まず、プリズムＰを載置しない状態で、光源１２からの測定光が直接に回転反射鏡１６に入射される。そして、反射鏡回転アーム２４は回転反射鏡１６に反射された測定光が撮像素子１８の上で投影用指標２０の投影像を形成するように回転される。そのとき、撮像素子１８にて投影用指標２０の投影像が確認される。図５（ａ）を参照。

ステップＳ１１２において、ステップＳ１１１により光源１２からの測定光が垂直に回転反射鏡１６に入射する際、回転反射鏡１６を載置している反射鏡回転アーム２４の角度β３が角度検出部４０ｂにより検出される。

ステップＳ１１３において、屈折率ｎの測定試料としてプリズムＰがプリズム固定部２１ａにより試料台であるプリズム回転台２１に固定される。さらに、調整ネジ３１ａ及び調整ネジ３１ｂでプリズムＰがＸＹ平面に垂直するように高さ調節が行われる。図１を参照。

ステップＳ１１４において、プリズムＰをプリズム回転台２１に載置すると、光源１２からの測定光がプリズムＰによって屈折される。このとき、プリズム回転台２１及び回転反射鏡１６を回転させながら射出面Ｓ２からの測定光の回転方向を観測する。プリズム回転台２１の回転に対して反射鏡回転アーム２４の動きが反転する時点で、プリズム回転台２１と反射鏡回転アーム２４との回転が停止される。その後、ステップＳ１１１のように、撮像素子１８にて回転反射鏡１６に反射して形成された投影用指標２０の投影像が確認される。そのとき、入射面Ｓ１に入射する測定光と射出面Ｓ２から射出する測定光との位置がプリズムＰの最小偏角位置である。図５（ｂ）を参照。

ステップＳ１１５において、ステップＳ１１４によりプリズム回転台２１と反射鏡回転アーム２４とが最小偏角位置に到達している際、回転反射鏡１６を載置している反射回転アーム２４の角度β４が角度検出部４０ｂにより検出される。

ステップＳ１１６において、ステップＳ１１３及びステップＳ１１５の結果に基づいて、数式３を用いてプリズムＰの最小偏角δ_ｍｉｎが求められる。

ステップＳ１１７において、プリズム回転台２１がプリズムＰの入射面Ｓ１に反射して形成された投影用指標２０の投影像が撮像素子１８を介して確認できる箇所まで回転される。このとき、光源１２からの測定光がプリズムＰの入射面Ｓ１に垂直に照射される。図４（ａ）を参照。

ステップＳ１１８において、ステップＳ１１７によりプリズムＰの入射面Ｓ１が光源１２の測定光に垂直された際、プリズムＰを載置しているプリズム回転台２１の角度β１が角度検出部４０ａにより検出される。

ステップＳ１１９において、プリズム回転台２１が図４（ａ）のＡＲ３のように回転される。ここで、プリズム回転台２１はプリズムＰの射出面Ｓ２に反射して形成された投影用指標２０の投影像が撮像素子１８を介して確認できる箇所まで回転される。このとき、光源１２からの測定光がプリズムＰの射出面Ｓ２に垂直に照射される。図４（ｂ）を参照。

ステップＳ１２０において、ステップＳ１１９によりプリズムＰの射出面Ｓ２が光源１２の測定光に垂直された際、プリズムＰを載置しているプリズム回転台２１の角度β２が角度検出部４０ａにより検出される。

ステップＳ１２１において、ステップＳ１１８及びステップＳ１２０の結果に基づいて、数式２を用いてプリズムＰの頂角θが求められる。

ステップＳ１２２において、最後にステップＳ１１６及びステップＳ１２１で求められたプリズムＰの最小偏角δ_ｍｉｎ及び頂角θに基づいて、数式１を用いてプリズムＰの屈折率ｎが求められる。

本実施例の屈折率測定方法によって求められたプリズムＰの屈折率ｎは、空気揺らぎや振動などの外乱による影響を無視している場合で求められた屈折率である。次に、プリズムＰからの射出光の角度をより高精度に測定することができる屈折率測定装置及び屈折率測定方法について説明する。

（第２の実施例）
＜屈折率測定装置の全体構成＞
本実施例の屈折率測定装置１０の全体構成について、図７を参考しながら説明する。図７は本実施例に係る屈折率測定装置１０を示した側面図である。

本実施例の屈折率測定装置１０は、第１の実施例に比べて空気揺らぎや振動などの外乱による影響を小さくするための参照ハーフミラー１９を有している。また、参照ハーフミラー１９は測定光がその中心を通過するように、直接にハウジング支持部２３の上に設けている。したがって、参照ハーフミラー１９は回転反射鏡１６と同じに撮像素子１８の上で投影用指標２０の投影像を形成することができる。なお、本実施例の屈折率測定装置１０は参照ハーフミラー１９を除いて第１の実施例と同様なので、ここでほかの部分に対して説明を省略する。

参照ハーフミラー１９の原理について、図８を参照しながら説明する。図８（ａ）は本実施例に係る屈折率測定装置１０の投影用指標２０の平面図であり、図８（ｂ）は本実施例に係る屈折率測定装置の投影用指標２０の投影像のずれを説明するための図である。

図８（ａ）に示されたように、投影用指標２０は四角形の形状になっている。また、その真ん中には光源１２からの光を遮蔽する遮蔽体に光を透過するＺ軸方向で伸ばした縦長の細い帯状の貫通溝が設けられている。このため、光は縦長の細い帯状の形状になって射出することができる。

また、図８（ｂ）に示されたように撮像素子１８では投影用指標２０の参照ハーフミラー１９からの投影像２０１と回転反射鏡１６からの投影像２０２とを同時に観察することができる。また、本実施例の屈折率測定装置１０において、レンズ１４、コリメータ１５及びビームスプリッタ１７などの光学部品偏芯等による像シフトは、参照ハーフミラー１９による投影像２０１と回転反射鏡１６による投影像２０２との両方に同程度に生じる。このため、測定誤差には影響を及ぼさない。さらに、ハウジング１３内の空気揺らぎや振動などの外乱も同様に影響を及ぼさない。

具体的に、投影像２０１ａ及び投影像２０２ａは空気揺らぎや振動などの外乱などの影響による像シフトがない場合の参照ハーフミラー１９及び回転反射鏡１６による投影用指標２０の標準投影像である。また、Ｌｙは空気揺らぎや振動などの外乱によって、参照ハーフミラー１９の投影像が標準投影像２０１ａの位置から投影像２０１の位置までずれたときのＹ軸におけるずれ量である。Ｔｙは空気揺らぎや振動などの外乱によって、回転反射鏡１６の投影像が標準投影像２０２ａの位置から投影像２０２の位置までずれたときのＹ軸におけるずれ量である。ここで、参照ハーフミラー１９による投影像２０１と回転反射鏡１６による投影像２０２との両方の像シフトは同程度に生じるので、ＬｙとＴｙとは同じである。

また、反射鏡回転アーム２４を回転させることで、回転反射鏡１６による投影像２０２を図８（ｂ）のＡＲ４ように参照ハーフミラーに１９による投影像２０１の方に向かって移動して重ね合わせることができる。したがって、空気揺らぎや振動などの外乱などの影響があっても、プリズムＰからの射出光の角度を高精度に測定することを容易に実現することができる。

ここで、本実施例の屈折率測定装置１０も最小偏角法によって試料であるプリズムＰの屈折率を求めるので、最小偏角法については説明を省略する。

＜屈折率測定方法＞
図９は本実施例に係る屈折率測定方法を示したフローチャートである。

ステップＳ２１１において、まず、プリズムＰを載置しない状態で、反射鏡回転アーム２４は撮像素子１８の上で投影用指標２０の投影像が観察されるように回転される。このとき、光源１２からの測定光が直接に回転反射鏡１６に反射される。図５（ａ）を参照。

ステップＳ２１２において、反射鏡回転アーム２４を少しずつ回転して回転反射鏡１６による投影像２０２と参照ハーフミラー１９による投影像２０１とが重ね合われるようにする。これにより、ハウジング１３内の光学系部品の空気揺らぎや振動などの外乱の影響を小さくなり、測定誤差が小さくなる。図８を参照。

ステップＳ２１３において、ステップＳ２１２により光源１２からの測定光が垂直に回転反射鏡１６に入射する際、回転反射鏡１６を載置している反射鏡回転アーム２４の角度β３が角度検出部４０ｂにより検出される。

ステップＳ２１４において、屈折率ｎの測定試料としてプリズムＰがプリズム固定部２１ａにより試料台であるプリズム回転台２１に固定される。さらに、調整ネジ３１ａ及び調整ネジ３１ｂでプリズムＰがＸＹ平面に垂直するように高さ調節が行われる。図１を参照。

ステップＳ２１５において、プリズムＰをプリズム回転台２１に取り付けると、光源１２からの測定光はプリズムＰで屈折される。このとき、プリズム回転台２１及び反射鏡回転アーム２４を回転しながら射出面Ｓ２からの測定光の回転方向を観測する。そして、プリズム回転台２１の回転に対して反射鏡回転アーム２４の動きが反転する時点で、プリズム回転台２１と反射鏡回転アーム２４との回転が停止される。図５（ｂ）を参照。

ステップＳ２１６において、反射鏡回転アーム２４を少しずつ回転して回転反射鏡１６による投影像２０２と参照ハーフミラー１９による投影像２０１とが重ね合われるようにする。これにより、ハウジング１３内の光学系部品の空気揺らぎや振動などの外乱の影響が小さくなり、測定誤差が小さくなる。そのとき、入射面Ｓ１に入射する測定光と射出面Ｓ２から射出する測定光との位置がプリズムＰの最小偏角位置である。図５（ｂ）及び図８を参照。

ステップＳ２１７において、ステップＳ２１６によりプリズム回転台２１と反射鏡回転アーム２４とが最小偏角位置に到達している際、回転反射鏡１６を載置している反射回転アーム２４の角度β４が角度検出部４０ｂにより検出される。

ステップＳ２１８において、ステップＳ２１３及びステップＳ２１７の結果に基づいて、数式３を用いてプリズムＰの最小偏角δ_ｍｉｎが求められる。

ステップＳ２１９において、プリズムＰの頂角θを測定する。その頂角θの測定は、第１の実施例のステップＳ１１７ないしステップＳ１２１に示されているステップと同様なので、本実施例ではその説明を省略する。

ステップＳ２２０において、最後にステップＳ２１８及びステップＳ２１９で求められたプリズムＰの頂角θ及び最小偏角δ_ｍｉｎに基づいて、数式１を用いてプリズムＰの屈折率ｎが求められる。

以上、本発明の最適な実施例について詳細に説明したが、当業者に明らかなように、本発明はその技術的範囲内において実施例に様々な変更・変形を加えて実施することができる。

なお、本発明の屈折率測定方法により求められてプリズムの屈折率は空気等の雰囲気の屈折率を１とする場合のプリズムの相対屈折率である。プリズムの絶対屈折率を求める場合には空気の屈折率を求める必要がある。一般的には空気の温度、気圧、湿度、炭酸ガス濃度を測定し、これらの測定値とＥｌｄｅｎ式等から空気屈折率を求め、これを用いてプリズムの絶対屈折率を求めることができる。

１０ 屈折率測定装置
１１ 測定光発生光学系
１２ 光源
１３ ハウジング
１４ レンズ
１５ コリメータ
１６ 回転反射鏡
１７ ビームスプリッタ
１８ 撮像素子
１９ 参照ハーフミラー
２０ 投影用指標
２１ プリズム回転台
２１ａ プリズム固定部
２２ 光源支持部
２３ ハウジング支持部
２４ 反射鏡回転アーム
２５ 基台
３１ａ、３１ｂ 調整ネジ
４０ａ、４０ｂ 角度検出部
５０ ベース部
２０１、２０１ａ 参照ハーフミラーによる投影像
２０２、２０２ａ 回転反射鏡による投影像
ＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３、ＡＲ４ 矢印
Ｌｙ 参照ハーフミラーによる投影像のＹ軸のずれ量
ｎ プリズムの屈折率
ＯＡ 回転軸
Ｐ プリズム
Ｓ１ 入射面
Ｓ２ 射出面
Ｔｙ 回転反射鏡１６による投影像のＹ軸のずれ量
θ 頂角
α１ 入射面の入射角
α２ 入射面の屈折角
α３ 射出面の入射角
α４ 射出面の屈折角
β１、β２ プリズム回転台の角度
β３、β４ 反射鏡回転アームの角度
δ 偏角
δ_ｍｉｎ 最小偏角

Claims (9)

1. 頂角を構成する入射面と射出面とを有する試料の屈折率を測定する屈折率測定装置において、
   回転軸を中心に回転可能であり前記試料を載置する試料台と、
   測定光を前記入射面に入射させる測定光発生光学系と、
   前記射出面から射出した前記測定光を反射するとともに前記回転軸と共通の軸を中心に回転可能な回転反射鏡と、
   前記回転反射鏡で反射された前記測定光を、前記射出面及び前記入射面を介して受光する受光部と、
   を備える屈折率測定装置。
2. 前記受光部と前記入射面との間に配置された参照ハーフミラーを備え、
   前記受光部は、前記参照ハーフミラーで反射された前記測定光を受光する請求項１に記載の屈折率測定装置。
3. 前記測定光発生光学系に配置されたビームスプリッタを備え、
   前記受光部は、前記ビームスプリッタで分割された前記測定光を受光する請求項１又は請求項２に記載の屈折率測定装置。
4. 前記測定光発生光学系は前記測定光用の光源と前記光源の光束を制限するスリットとを備える請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の屈折率測定装置。
5. 前記測定光発生光学系は前記光源から前記入射面まで前記測定光を導く反射光学系を有する請求項４に記載の屈折率測定装置。
6. 前記試料台又は前記回転反射鏡のいずれか一方又は双方の回転角度を検出する角度検出器を備える請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の屈折率測定装置。
7. 前記受光部は、前記回転反射鏡からの反射された測定光の焦点面に配置された２次元撮像素子を含む請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の屈折率測定装置。
8. 頂角を構成する入射面と射出面とを有する試料の屈折率を測定する屈折率測定方法において、
   回転軸を中心に回転可能な試料台に前記試料を載置するステップと、
   測定光を前記入射面及び前記射出面に照射させて、前記頂角を測定するステップと、
   前記測定光を前記入射面に入射させるとともに前記射出面から射出した前記測定光を前記回転軸と共通の軸を中心に回転可能な回転反射鏡で反射させるステップと、
   前記回転反射鏡で反射された前記測定光を、前記射出面及び前記入射面を介して受光するステップと、
   を備える屈折率測定方法。
9. 前記測定光を前記入射面に入射させるとともに前記受光部と前記入射面との間に配置された参照ハーフミラーで前記測定光を反射させるステップを備え、
   前記受光部は、前記参照ハーフミラーで反射された前記測定光を受光する請求項８に記載の屈折率測定方法。