JP2011107052A - Refractive index distribution measurement system and method of measuring refractive index distribution - Google Patents

Refractive index distribution measurement system and method of measuring refractive index distribution Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a refractive index distribution measurement system and a method of measuring refractive index distribution, capable of measuring the refractive index distribution of a subject with high accuracy. <P>SOLUTION: The refractive index distribution measurement system is provided, including a two-beam interferometer and a signal processing apparatus 90 for acquiring refractive index distribution of a subject from interference fringe images acquired by the interferometer. The interferometer includes a light source unit 10 generating coherent light, having two kinds of different wavelengths and a CPU 1 selecting one of the two kinds of wavelengths for observing the interference fringes for the respective wavelengths. The signal processing apparatus 90 uses one of the wavelengths for acquiring refractive index distribution of the subject O and the other wavelength for detecting the contour of the subject O. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、屈折率分布測定システム及び屈折率分布測定方法に関する。   The present invention relates to a refractive index distribution measurement system and a refractive index distribution measurement method.

光学素子（被検物）の屈折率分布を高精度に測定する需要がある。特許文献１及び２は、マッチング液に浸漬した被検物の屈折率分布を測定する方法を開示している。特許文献３は、マッチング液の屈折率には温度依存性があることからマッチング液の温度を制御することを開示している。   There is a demand for measuring the refractive index distribution of an optical element (test object) with high accuracy. Patent Documents 1 and 2 disclose a method for measuring the refractive index distribution of a test object immersed in a matching liquid. Patent Document 3 discloses that the temperature of the matching liquid is controlled because the refractive index of the matching liquid has temperature dependence.

特開平０１−３１６６２７号公報Japanese Patent Laid-Open No. 01-316627 特開平１１−０４４６４１号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-044641 特開平０３−２１８４３２号公報Japanese Patent Laid-Open No. 03-218432

マッチング液と被検物の付近の屈折率が同程度になった場合や両者の積算位相差が波長の整数倍となった場合には、マッチング液における被検物の輪郭（エッジ）が把握しづらくなり、その結果、被検物の屈折率分布を高精度に認識できなくなる。   When the refractive index in the vicinity of the matching liquid and the test object is about the same, or when the integrated phase difference between the two becomes an integral multiple of the wavelength, the contour (edge) of the test object in the matching liquid is grasped. As a result, the refractive index distribution of the test object cannot be recognized with high accuracy.

本発明は、被検物の屈折率分布を高精度に測定可能な屈折率分布測定システム及び屈折率分布測定方法を提供することを例示的な目的とする。   An object of the present invention is to provide a refractive index distribution measuring system and a refractive index distribution measuring method capable of measuring a refractive index distribution of a test object with high accuracy.

本発明の屈折率分布測定システムは、可干渉光を参照光と被検光に分割し、マッチング液に浸漬された被検物を透過した被検光と参照光を再び重畳し、干渉縞を観測する干渉計と、前記干渉計が取得した干渉縞像から被検物の屈折率分布を取得する信号処理装置と、
を有し、前記干渉計は、２種類の波長の可干渉光を発する光源と、各波長について前記干渉縞を観測するために前記２種類の波長の一つを選択する選択手段と、を有し、前記信号処理装置は前記被検物の前記屈折率分布を取得するのに前記２種類の波長の一方を使用し、前記被検物の輪郭を検出するのに前記２種類の波長の他方が使用されることを特徴とする。 The refractive index distribution measurement system according to the present invention divides coherent light into reference light and test light, and superimposes the test light and reference light that have passed through the test object immersed in the matching liquid again, thereby creating interference fringes. An interferometer to be observed, and a signal processing device for obtaining the refractive index distribution of the test object from the interference fringe image obtained by the interferometer,
The interferometer includes a light source that emits coherent light of two types of wavelengths, and a selection unit that selects one of the two types of wavelengths for observing the interference fringes for each wavelength. The signal processing device uses one of the two types of wavelengths to acquire the refractive index distribution of the test object, and the other of the two types of wavelengths to detect the contour of the test object. Is used.

本発明によれば、被検物の屈折率分布を高精度に測定可能な屈折率分布測定システム及び屈折率分布測定方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a refractive index distribution measuring system and a refractive index distribution measuring method capable of measuring a refractive index distribution of a test object with high accuracy.

図１は屈折率分布測定システムのブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of a refractive index distribution measurement system. 図２は図１に示すマッチング槽の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the matching tank shown in FIG. 図３は被検物の輪郭を示した図と干渉縞画像の図である。FIG. 3 is a diagram showing the contour of the test object and an interference fringe image.

図１は屈折率分布測定システムのブロック図である。屈折率分布測定システムは干渉計と信号処理装置９０を有する。干渉計は、可干渉光を参照光と被検光に分割し、被検物を透過した被検光と参照光を再び重畳し、干渉縞を観測する２光束干渉計である。   FIG. 1 is a block diagram of a refractive index distribution measurement system. The refractive index profile measurement system includes an interferometer and a signal processing device 90. The interferometer is a two-beam interferometer that divides coherent light into reference light and test light, superimposes the test light transmitted through the test object and the reference light again, and observes interference fringes.

干渉計は、干渉計の各部を制御するＣＰＵ（プロセッサ）１と、これに接続された不図示の入力部を有する。ＣＰＵ１は、信号処理装置９０にも接続されている。不図示の入力部は信号処理装置９０の入力部を使用してもよい。   The interferometer includes a CPU (processor) 1 that controls each unit of the interferometer and an input unit (not shown) connected to the CPU. The CPU 1 is also connected to the signal processing device 90. An input unit (not shown) may use the input unit of the signal processing device 90.

また、干渉計は、光路に沿って、光源ユニット１０と、光束径を拡大するビームエキスパンダー２０と、可干渉光を参照光と被検光に分離（分割）するビームスプリッタ３０がこの順番で配置されている。   The interferometer includes a light source unit 10, a beam expander 20 that expands the beam diameter, and a beam splitter 30 that separates (divides) coherent light into reference light and test light in this order along the optical path. Has been.

図１に示す光源ユニット１０は、２種類の異なる波長の可干渉光を生成する２つの光源（第１の光源１１と第２の光源１５）、各光源から光束を遮断及び通過を制御するシャッター１２及び１４、光を合成するダイクロックミラー１３から構成される。   A light source unit 10 shown in FIG. 1 has two light sources (first light source 11 and second light source 15) that generate coherent light of two different wavelengths, and a shutter that controls the blocking and passage of light beams from each light source. 12 and 14 and a dichroic mirror 13 for synthesizing light.

２つの光源のうちの一方（例えば、第１の光源１１）の波長に対するマッチング液Ｍの屈折率と被検物Ｏの屈折率がほぼ同一であり、この波長を使用した測定結果を被検物Ｏの屈折率分布の算出に使用する。他方の波長を有する光源（例えば、第２の光源１５）からの測定結果を被検物の輪郭を検出するのに使用する。   The refractive index of the matching liquid M and the refractive index of the test object O with respect to the wavelength of one of the two light sources (for example, the first light source 11) are almost the same, and the measurement result using this wavelength is the test object. Used to calculate the refractive index distribution of O. The measurement result from the light source having the other wavelength (for example, the second light source 15) is used to detect the contour of the test object.

第１の光源１１を使用する時はシャッター１２によって第１の光源１１からの光束を遮断せずに通過させ、かつ、シャッター１４によって第２の光源１５からの光束を遮断する。第２の光源１５を使用する時は、シャッター１２によって第１の光源１１からの光束を遮断し、かつ、シャッター１４によって第２の光源１５からの光束を遮断せずに通過させる。   When the first light source 11 is used, the light beam from the first light source 11 is allowed to pass through the shutter 12 without being blocked, and the light beam from the second light source 15 is blocked by the shutter 14. When the second light source 15 is used, the light beam from the first light source 11 is blocked by the shutter 12, and the light beam from the second light source 15 is passed by the shutter 14 without being blocked.

予め、２つの光軸が一致するように調整しておけば、光源（波長）の切り替え時に光軸がずれることなく、光源を切り替えることができる。ＣＰＵ１は、各光源について干渉縞を観測するために２種類の光源１１及び１５の一つを選択する選択手段として機能する。即ち、ＣＰＵ１は、２種類の光源１１及び１５を切り替えて、いずれかの光源からの光束が光路に導入されるようにする。光源（波長）の切り替えは不図示の入力部からの入力による。   If the adjustment is made in advance so that the two optical axes coincide with each other, the light source can be switched without shifting the optical axis when the light source (wavelength) is switched. The CPU 1 functions as a selection unit that selects one of the two types of light sources 11 and 15 in order to observe interference fringes for each light source. That is, the CPU 1 switches between the two types of light sources 11 and 15 so that the light flux from one of the light sources is introduced into the optical path. The light source (wavelength) is switched by input from an input unit (not shown).

なお、光源ユニット１０は、波長可変レーザーを用いて２つ以上の異なる波長を選択してもよい。このため、光源ユニット１０は、少なくとも２つの波長の可干渉光を発するように構成されていれば足り、複数の光源を有する必要はない。   The light source unit 10 may select two or more different wavelengths using a wavelength tunable laser. For this reason, the light source unit 10 only needs to be configured to emit coherent light having at least two wavelengths, and does not need to have a plurality of light sources.

図１には表記していないが、円偏光にて測定を行う場合には、光源ユニット１０の後に、偏光板とフレネルロムプリズムを設置し、フレネルロムプリズムに対して４５度傾いた直線偏光が入射するように偏光板を調整すればよい。これにより、光源を切り替えた場合においても、偏光状態が波長に依存することなく、円偏光状態を維持することができる。   Although not shown in FIG. 1, when measurement is performed with circularly polarized light, a polarizing plate and a Fresnel ROM prism are installed after the light source unit 10, and linearly polarized light inclined by 45 degrees with respect to the Fresnel ROM prism is obtained. What is necessary is just to adjust a polarizing plate so that it may inject. Thereby, even when the light source is switched, the circular polarization state can be maintained without depending on the wavelength.

ビームスプリッタ３０によって反射された参照光の光路には、ビームスプリッタ３０の後段に偏向ミラー（ピエゾミラー）４０が配置されている。偏向ミラー４０は、光束を偏向すると共に参照光の光路長をサブ波長オーダーで変化させて参照光の位相をシフトする位相シフト手段として機能する。偏向ミラー４０は圧電素子によって駆動される。圧電素子は、偏向ミラー４０を駆動することによって位相シフト量を変更する駆動手段として機能、その駆動量はＣＰＵ１の命令によって制御される。なお、偏向ミラー４０を駆動する駆動手段は圧電素子に限定されない。   In the optical path of the reference light reflected by the beam splitter 30, a deflection mirror (piezo mirror) 40 is disposed at the subsequent stage of the beam splitter 30. The deflection mirror 40 functions as a phase shift unit that deflects the light beam and shifts the phase of the reference light by changing the optical path length of the reference light on the sub-wavelength order. The deflection mirror 40 is driven by a piezoelectric element. The piezoelectric element functions as a driving unit that changes the phase shift amount by driving the deflection mirror 40, and the driving amount is controlled by a command of the CPU 1. The driving means for driving the deflection mirror 40 is not limited to a piezoelectric element.

ビームスプリッタ３０を透過した被検光の光路には、ビームスプリッタ３０の後段に被検物Ｏとマッチング液Ｍを収納するマッチング槽５０と光束を偏向する偏向ミラー６０がこの順番で配置されている。被検物Ｏはマッチング液Ｍに浸漬され、マッチング液Ｍの屈折率は被検物Ｏの屈折率はほぼ等しい（近い）。   In the optical path of the test light transmitted through the beam splitter 30, a matching tank 50 for storing the test object O and the matching liquid M and a deflection mirror 60 for deflecting the light beam are arranged in this order in the subsequent stage of the beam splitter 30. . The test object O is immersed in the matching liquid M, and the refractive index of the matching liquid M is substantially equal (close) to the refractive index of the test object O.

偏向ミラー４０からの参照光と偏向ミラー６０からの被検光はビームスプリッタ７０で重畳される。   The reference light from the deflection mirror 40 and the test light from the deflection mirror 60 are superimposed by the beam splitter 70.

撮像装置８０は、重畳された光により形成される干渉縞像を撮影する。   The imaging device 80 captures an interference fringe image formed by the superimposed light.

撮像装置８０には、信号処理装置９０が接続されている。信号処理装置９０は本実施例では表示部と入力部を備えたパーソナルコンピュータから構成され、干渉縞画像データを受信し、撮影した複数の干渉縞画像から被検物Ｏの屈折率分布を算出する。   A signal processing device 90 is connected to the imaging device 80. In this embodiment, the signal processing device 90 includes a personal computer including a display unit and an input unit, receives interference fringe image data, and calculates the refractive index distribution of the test object O from a plurality of captured interference fringe images. .

動作において、光源ユニット１０より出射した可干渉光は、ビームエキスパンダー２０によって必要な大きさまで光束径を拡大され光束分割手段であるビームスプリッタ３０に入射する。ビームスプリッタ３０は、可干渉光を、被検物Ｏを透過しない参照光と、被検物Ｏを透過する被検光に分割する。   In operation, the coherent light emitted from the light source unit 10 is expanded to a required size by the beam expander 20 and is incident on a beam splitter 30 which is a beam splitter. The beam splitter 30 divides the coherent light into reference light that does not pass through the test object O and test light that passes through the test object O.

ビームスプリッタ３０により分割された参照光は、被検物Ｏを透過せずに偏向ミラー４０で反射し、ビームスプリッタ７０に入射する。また、ビームスプリッタ３０を透過した被検光は、被検物Ｏを納めたマッチング槽５０を透過し、偏向ミラー６０を介してビームスプリッタ７０に入射する。   The reference light split by the beam splitter 30 is reflected by the deflection mirror 40 without passing through the test object O, and enters the beam splitter 70. The test light that has passed through the beam splitter 30 passes through the matching tank 50 in which the test object O is stored, and enters the beam splitter 70 through the deflection mirror 60.

ビームスプリッタ７０に入射した参照光と被検光は、ビームスプリッタ７０により重畳されて撮像装置８０に入射する。重畳された可干渉光は干渉縞を生じ、撮像装置８０によって干渉縞像が撮影される。偏向ミラー４０を回転駆動することにより、位相シフトされた複数枚の干渉縞画像を取得する。観測された干渉縞は干渉縞画像データとして信号処理装置９０に送られる。信号処理装置９０は、干渉縞画像から波面データ（屈折率分布）を算出することができる。   The reference light and test light that have entered the beam splitter 70 are superimposed by the beam splitter 70 and enter the imaging device 80. The superimposed coherent light generates interference fringes, and an interference fringe image is taken by the imaging device 80. By rotating the deflection mirror 40, a plurality of phase-shifted interference fringe images are acquired. The observed interference fringes are sent to the signal processing device 90 as interference fringe image data. The signal processing device 90 can calculate wavefront data (refractive index distribution) from the interference fringe image.

マッチング槽５０は、被検物Ｏと被検物Ｏと屈折率がほぼ等しいマッチング液Ｍを収納し、マッチング槽５０における光の入出射部は透明な平板がほぼ平行に配置されているため、被検光は殆ど屈折をせずにマッチング槽５０を透過する。   The matching tank 50 stores the test object O and the matching liquid M having a refractive index substantially equal to that of the test object O, and the light incident / exit part in the matching tank 50 is arranged in parallel with a transparent flat plate. The test light passes through the matching tank 50 with almost no refraction.

マッチング槽５０を透過した光束の透過波面は数式１で与えられる。ここで、ｎは被検物Ｏの屈折率分布、Ｚは被検物Ｏの光軸方向の厚み、Ｎｏｉｌはマッチング液Ｍの屈折率、Ｚ０はマッチング槽５０の光軸方向の距離である。また、マッチング槽５０のマッチング液Ｍの屈折率はほぼ一定であると仮定している。 The transmitted wavefront of the light beam that has passed through the matching tank 50 is given by Equation 1. Here, n is the refractive index distribution of the test object O, Z is the thickness of the test object O in the optical axis direction, N oil is the refractive index of the matching liquid M, and Z 0 is the distance of the matching tank 50 in the optical axis direction. is there. Further, it is assumed that the refractive index of the matching liquid M in the matching tank 50 is substantially constant.

本実施例では、数式１及びそれ以降の数式は信号処理装置９０で算出されるが、ＣＰＵ１又は他の演算部が算出（演算）してもよい。   In this embodiment, Formula 1 and subsequent formulas are calculated by the signal processing device 90, but may be calculated (calculated) by the CPU 1 or another calculation unit.

被検物Ｏの光軸方向の平均屈折率分布をＮとすると数式１は次式となる。   When the average refractive index distribution in the optical axis direction of the test object O is N, Equation 1 becomes the following equation.

また、被検物Ｏの屈折率分布を、基準屈折率Ｎ０と屈折率分布成分ｄＮに分離すると、数式３が成立し、数式２は数式４となる。 Further, when the refractive index distribution of the test object O is separated into the reference refractive index N 0 and the refractive index distribution component dN, Equation 3 is established, and Equation 2 becomes Equation 4.

数式４より、透過波面は、被検物Ｏの屈折率分布ｄＮと厚みＺに依存した成分（第１項）と被検物Ｏの厚みＺに依存した成分（第２項）と被検物Ｏに依存しない成分（第３項）に分けることができる。   From Equation 4, the transmitted wavefront is determined by the component (first term) depending on the refractive index distribution dN and thickness Z of the test object O, the component (second term) depending on the thickness Z of the test object O, and the test object. It can be divided into components that do not depend on O (third term).

第３項は、ｘｙ平面において一定であるため、第１項と第２項により生成された波面が干渉縞として計測される。第２項は被検物Ｏの厚みＺのみに依存しているため、計測結果を被検物Ｏの厚みＺで割ることでｘｙ平面において一定な値となり、第１項における屈折率分布の成分のみを算出することができる。   Since the third term is constant in the xy plane, the wavefront generated by the first term and the second term is measured as an interference fringe. Since the second term depends only on the thickness Z of the test object O, the measurement result is divided by the thickness Z of the test object O to obtain a constant value on the xy plane, and the component of the refractive index distribution in the first term. Only can be calculated.

しかしながら、マッチング液Ｍと被検物Ｏの屈折率差△Ｎ＝Ｎ０−Ｎｏｉｌが屈折率分布ｄＮよりも大きい場合、厚みに依存した干渉縞が密に発生する。この結果、屈折率分布ｄＮにより発生する干渉縞が埋れてしまったり、干渉縞の輪郭で数波長の段差が生じてしまい位相量を正確に認識できなかったりして十分な計測精度が得られない可能性がある。 However, when the refractive index difference ΔN = N 0 −N oil between the matching liquid M and the test object O is larger than the refractive index distribution dN, interference fringes depending on the thickness are densely generated. As a result, the interference fringes generated by the refractive index distribution dN are buried, or a step of several wavelengths occurs in the outline of the interference fringes, and the phase amount cannot be accurately recognized, so that sufficient measurement accuracy cannot be obtained. there is a possibility.

このため、屈折率分布ｄＮを高精度に計測するためには、マッチング液Ｍと被検物Ｏの屈折率差△Ｎは小さいほど望ましい。また、計測画像から被検物Ｏの厚みＺで割るためには、計測画面上における被検物Ｏの位置を正確に検出する必要がある。   For this reason, in order to measure the refractive index distribution dN with high accuracy, it is desirable that the refractive index difference ΔN between the matching liquid M and the test object O is smaller. Further, in order to divide the measurement image by the thickness Z of the test object O, it is necessary to accurately detect the position of the test object O on the measurement screen.

一方、第１の光源における被検物Ｏの輪郭付近の点Ａ（ｘ１，ｙ１）と、輪郭付近のマッチング液Ｍのみを透過する点Ｂ（ｘ２，ｙ２）の光路差は次式で与えられる。   On the other hand, the optical path difference between the point A (x1, y1) near the contour of the test object O in the first light source and the point B (x2, y2) that transmits only the matching liquid M near the contour is given by the following equation. .

図２は、マッチング槽内における前記２点ＡＢの位置を示す。２点ＡＢにおいて、マッチング液Ｍと被検物Ｏの光路差が数波長以上ある場合、測定画像には被検物Ｏの輪郭に段差が生じる。そのため、測定画像にフィルタをかけて、被検物Ｏの輪郭を検出することが可能である。また、光路差によっては、目視による判断も十分可能である。   FIG. 2 shows the position of the two points AB in the matching tank. When the optical path difference between the matching liquid M and the test object O is several wavelengths or more at two points AB, a step is generated in the outline of the test object O in the measurement image. Therefore, it is possible to filter the measurement image and detect the contour of the test object O. Further, depending on the optical path difference, a visual judgment can be sufficiently made.

高精度な計測を行うためには、マッチング液Ｍと被検物Ｏの屈折率差△Ｎを小さくすることが望ましい。２点ＡＢの屈折率が一致もしくは極めて近い場合、該２点を透過した光線の光路差は殆どなくなるため、被検物Ｏの輪郭が不明瞭になり、厚みの位置を正確に認識することが困難になる。また、２点ＡＢの光路差ｄＬがほぼ１波長の倍数である場合にも、干渉縞画像から輪郭を検出することは困難になる。図３（ａ）は被検物Ｏの輪郭Ｃを示し、図３（ｂ）はこの時に取得される干渉縞像を示している。   In order to perform highly accurate measurement, it is desirable to reduce the refractive index difference ΔN between the matching liquid M and the test object O. When the refractive indices of the two points AB are identical or very close, the optical path difference of the light beam transmitted through the two points is almost eliminated, so that the contour of the test object O becomes unclear and the thickness position can be accurately recognized. It becomes difficult. Even when the optical path difference dL between the two points AB is approximately a multiple of one wavelength, it is difficult to detect the contour from the interference fringe image. FIG. 3A shows an outline C of the test object O, and FIG. 3B shows an interference fringe image acquired at this time.

そこで、光源ユニット１０において第１の光源１１から第２の光源１５に切り替え、同様に干渉縞を測定する。各光源に対するマッチング液Ｍと被検物Ｏの屈折率特性は異なるため、第２の光源１５を使用した時には、マッチング液Ｍと被検物Ｏの屈折率差は大きくなり、その結果、輪郭が強調された干渉縞画像を取得することができる。図３（ｃ）は、この時に取得される干渉縞像を示している。   Therefore, the light source unit 10 switches from the first light source 11 to the second light source 15 and similarly measures interference fringes. Since the refractive index characteristics of the matching liquid M and the test object O for each light source are different, when the second light source 15 is used, the refractive index difference between the matching liquid M and the test object O becomes large, and as a result, the contour becomes An enhanced interference fringe image can be acquired. FIG. 3C shows an interference fringe image obtained at this time.

このように、本実施例は、少なくとも２つの光源１１及び１５とこれら２つの光源を切り替える光源切り替え手段（選択手段）を備え、各光源に対する干渉縞が取得可能である。   As described above, this embodiment includes at least two light sources 11 and 15 and a light source switching unit (selection unit) that switches between the two light sources, and can obtain interference fringes for each light source.

また、第２の光源１５に対するマッチング液Ｍと被検物Ｏの屈折率差が大きい場合、干渉縞が密になり解像不可能な干渉縞が計測されたり、被検物面で光線が反射され被検物の影が計測されたりすることがある。この場合も被検物Ｏの輪郭は強調されるため、輪郭を検出することが可能である。図３（ｄ）及び図３（ｅ）は、この時の取得画像を示している。   In addition, when the refractive index difference between the matching liquid M and the test object O with respect to the second light source 15 is large, the interference fringes become dense and the non-resolvable interference fringes are measured, or the light beam is reflected on the test object surface. The shadow of the test object may be measured. Also in this case, since the contour of the test object O is emphasized, it is possible to detect the contour. FIG. 3D and FIG. 3E show the acquired images at this time.

第２の光源１５では、マッチング液Ｍの屈折率の波長依存性を利用してマッチング液Ｍと被検物Ｏの屈折率差を大きくすることによって被検物Ｏの輪郭の段差を強調する。波長を変化させる以外にも、マッチング液自体を違う屈折率の物に交換したり、マッチング液Ｍの温度を変化させたりして、マッチング液と被検物の屈折率差を大きくした状態において再度干渉縞の測定を行えば、同様に輪郭を強調させることが可能である。しかし、マッチング液Ｍは温度に非常に敏感であり、測定可能なレベルまでマッチング液Ｍの温度を安定させるには長時間を要するため、測定効率は低くなる。   In the second light source 15, the difference in the refractive index between the matching liquid M and the test object O is increased by utilizing the wavelength dependence of the refractive index of the matching liquid M to emphasize the step in the contour of the test object O. In addition to changing the wavelength, the matching liquid itself can be replaced with a material having a different refractive index, or the temperature of the matching liquid M can be changed to increase the refractive index difference between the matching liquid and the test object again. If interference fringes are measured, it is possible to enhance the contour in the same way. However, since the matching liquid M is very sensitive to temperature and it takes a long time to stabilize the temperature of the matching liquid M to a measurable level, the measurement efficiency is lowered.

本実施例の波長切り替え方式では、２つの光源をシャッターにより切り替えて短時間に２枚の干渉縞像を取得する。この際、第１の光源１１で計測された干渉縞画像より被検物Ｏの透過波面データを取得し、第２の光源１５における輪郭が強調された干渉縞画像より被検物Ｏの輪郭検出を行う。この結果、高精度かつ短時間に被検物Ｏの輪郭と屈折率分布を検出することができる。   In the wavelength switching method of this embodiment, two interference fringe images are acquired in a short time by switching two light sources with a shutter. At this time, the transmitted wavefront data of the test object O is acquired from the interference fringe image measured by the first light source 11, and the contour detection of the test object O is detected from the interference fringe image in which the contour of the second light source 15 is emphasized. I do. As a result, the contour and refractive index distribution of the test object O can be detected with high accuracy and in a short time.

また、本実施例は干渉縞像から輪郭を検出しているが、信号処理装置９０は干渉縞像から透過波面を求めて透過波面データから被検物Ｏの輪郭を検出してもよい。   In this embodiment, the contour is detected from the interference fringe image, but the signal processing device 90 may detect the contour of the test object O from the transmitted wavefront data by obtaining the transmitted wavefront from the interference fringe image.

なお、図１において、参照光の光路上に（例えば、偏向ミラー４０とビームスプリッタ７０との間に）参照光のオンオフを制御するシャッターを設けてもよい。   In FIG. 1, a shutter for controlling on / off of the reference light may be provided on the optical path of the reference light (for example, between the deflection mirror 40 and the beam splitter 70).

この場合、動作において、第１の光源１１を使用して干渉縞を取得するときにはこのシャッターをオフにして参照光を遮断せず、前述したように撮像装置８０は干渉縞を観測する。ＣＰＵ１が第２の光源１５を選択するとＣＰＵ１はこのシャッターにより参照光を遮断して被検物Ｏを透過した光のみを撮像装置８０に入射させて被検物像を測定する。第２の光源１５を使用する時は、マッチング液Ｍと被検物Ｏの屈折率差は大きくなるため、被検物の輪郭が強調された画像が取得でき、輪郭の認識が容易となる。   In this case, in operation, when acquiring the interference fringes using the first light source 11, the imaging device 80 observes the interference fringes as described above without turning off the shutter and blocking the reference light. When the CPU 1 selects the second light source 15, the CPU 1 blocks the reference light by the shutter and causes only the light transmitted through the test object O to enter the imaging device 80 and measures the test object image. When the second light source 15 is used, the refractive index difference between the matching liquid M and the test object O becomes large, so that an image in which the contour of the test object is emphasized can be acquired, and the contour can be easily recognized.

また、第２の光源１５に対するマッチング液Ｍと被検物Ｏの屈折率差が大きい場合、被検物面で光線が反射され被検物の影が計測されたりすることがあるが、この場合も被検物Ｏの輪郭は強調されるため、輪郭の検出が可能である。   In addition, when the refractive index difference between the matching liquid M and the test object O with respect to the second light source 15 is large, the light beam may be reflected on the test object surface and the shadow of the test object may be measured. Since the contour of the test object O is emphasized, the contour can be detected.

このように、第１の光源１１で計測された干渉縞像より被検物Ｏの透過波面データを取得し、第２の光源１５によって被検物Ｏの輪郭を強調して輪郭検出を行い、高精度かつ短時間に被検物Ｏの輪郭と屈折率分布を検出することが可能である。   In this way, the transmitted wavefront data of the test object O is acquired from the interference fringe image measured by the first light source 11, the contour of the test object O is enhanced by the second light source 15, and the contour detection is performed. It is possible to detect the contour and refractive index distribution of the test object O with high accuracy and in a short time.

また、輪郭をより明確に検出するためには、撮像装置内の撮像レンズを瞳結像の関係にするとよい。瞳結像レンズを用いることで被検物像をシャープに取得することができ、輪郭を高精度に算出することができる。   In order to detect the contour more clearly, the imaging lens in the imaging device may be in a pupil imaging relationship. By using the pupil imaging lens, the object image can be sharply acquired, and the contour can be calculated with high accuracy.

また、高精度なマスクを生成することは、被検物を回転させてＣＴの原理を利用し、３次元的な屈折率分布を算出する際にも、回転軸の算出や３次元化の計算が高精度に行えるため、極めて有効である。   In addition, the generation of a high-accuracy mask means that the rotation axis is calculated and the three-dimensional calculation is performed even when the three-dimensional refractive index distribution is calculated using the CT principle by rotating the test object. Can be performed with high accuracy.

干渉計は、マッチング槽５０のマッチング液Ｍの屈折率を制御するための温度制御ユニットを更に有してもよい。マッチング液Ｍの温度を制御することによってマッチング液Ｍと被検物Ｏの屈折率を近づけることが可能であり、高精度に屈折率分布を求めることができる。   The interferometer may further include a temperature control unit for controlling the refractive index of the matching liquid M in the matching tank 50. By controlling the temperature of the matching liquid M, the refractive index of the matching liquid M and the test object O can be made closer, and the refractive index distribution can be obtained with high accuracy.

屈折率分布測定システムは、被検物の屈折率分布を測定するのに適用することができる。   The refractive index distribution measurement system can be applied to measure the refractive index distribution of a test object.

１ ＣＰＵ（選択手段）
１１ 第１の光源
１５ 第２の光源
４０ 偏向ミラー（位相シフト手段）
Ｏ 被検物
Ｍ マッチング液 1 CPU (selection means)
11 First light source 15 Second light source 40 Deflection mirror (phase shift means)
O Specimen M Matching solution

Claims (3)

可干渉光を参照光と被検光に分割し、マッチング液に浸漬された被検物を透過した被検光と参照光を再び重畳し、干渉縞を観測する干渉計と、
前記干渉計が取得した干渉縞像から被検物の屈折率分布を取得する信号処理装置と、
を有し、
前記干渉計は、
２種類の波長の可干渉光を発する光源と、
各波長について前記干渉縞を観測するために前記２種類の波長の一つを選択する選択手段と、
を有し、
前記信号処理装置は前記被検物の前記屈折率分布を取得するのに前記２種類の波長の一方を使用し、前記被検物の輪郭を検出するのに前記２種類の波長の他方が使用されることを特徴とする屈折率分布測定システム。 An interferometer that divides coherent light into reference light and test light, superimposes the test light transmitted through the test object immersed in the matching liquid and the reference light again, and observes interference fringes;
A signal processing device for acquiring a refractive index distribution of the test object from an interference fringe image acquired by the interferometer;
Have
The interferometer is
A light source that emits coherent light of two different wavelengths;
Selecting means for selecting one of the two types of wavelengths to observe the interference fringes for each wavelength;
Have
The signal processing device uses one of the two types of wavelengths to acquire the refractive index distribution of the test object, and the other of the two types of wavelengths is used to detect the contour of the test object. Refractive index distribution measurement system characterized by being made. 前記干渉計が、前記選択手段が前記２種類の波長の他方を選択した場合に前記参照光を遮断するシャッターを更に有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システム。   2. The refractive index distribution measurement system according to claim 1, wherein the interferometer further includes a shutter that blocks the reference light when the selection unit selects the other of the two types of wavelengths. 可干渉光を参照光と被検光に分割し、マッチング液に浸漬された被検物を透過した被検光と参照光を再び重畳し、干渉縞を観測する干渉計であって、２種類の波長の可干渉光を発する光源と、各波長について前記干渉縞を観測するために前記２種類の波長の一つを選択する選択手段と、を有する干渉計を用い、
前記２種類の波長の一方を使用して前記被検物の屈折率分布を取得し、前記被検物の輪郭を検出するのに前記２種類の波長の他方を使用することを特徴とする屈折率分布測定方法。 An interferometer that divides coherent light into reference light and test light, superimposes the test light transmitted through the test object immersed in the matching liquid and the reference light again, and observes interference fringes. Using an interferometer having a light source that emits coherent light of a wavelength of and a selection means that selects one of the two types of wavelengths for observing the interference fringes for each wavelength,
Refraction characterized in that one of the two types of wavelengths is used to obtain a refractive index distribution of the test object, and the other of the two types of wavelengths is used to detect the contour of the test object. Rate distribution measurement method.
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