JP2666495B2

JP2666495B2 - 屈折率分布測定方法及び屈折率分布測定装置

Info

Publication number: JP2666495B2
Application number: JP1303747A
Authority: JP
Inventors: 武橋本
Original assignee: Olympus Optic Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1989-11-22
Filing date: 1989-11-22
Publication date: 1997-10-22
Anticipated expiration: 2012-10-22
Also published as: JPH03163326A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本願発明は屈折率分布を持つ素子の屈折率分布状態を
測定する測定方法及びその装置に関する。

〔従来の技術〕

近年屈折率分布を持つ屈折率分布型光学素子が、ビデ
オディスク装置のピックアップやコピー装置のアレーレ
ンズとして多用化されて来ている。更に光エレクトロニ
クス分野では光導波路や屈折率分布を持つ平板マイクロ
レンズ等の比較的微小な屈折率分布型光学素子が、映像
分野では銀塩カメラやビデオカメラ，顕微鏡等のレンズ
系として比較的大口径な屈折率分布型光学素子が夫々実
用化されつつある。

これら屈折率分布型光学素子の特性は、その屈折率分
布状態に大きく依存している為、実用化に際しては各素
子における屈折率分布が適切に成されているか否かの合
否判定を迅速に行なえる検査方法並びにその装置が必要
である。

従来このように屈折率分布を測定する方法としては、
屈折率分布の中心軸に対して直角方向に切断研磨した薄
片試料を干渉顕微鏡で観察し、薄片試料の単位厚さ当り
の光路長差を求めることにより屈折率の分布を測定する
縦方向干渉法や、円柱状測定試料の屈折率分布中心軸に
対して直角方向に光線を透過させ、光線追跡を行なうこ
とにより屈折率分布を求める横方向干渉法が知られてい
る。

さらに最近では、特開昭63−275936号公報に記載され
ているような測定方法も提案されている。その方法は、
第８図に示すように屈折率の分布を測定する測定試料10
1の測定面を半球形状の測定台102の試料設置面102Aに密
着配置し、上記設置面102A以外の半球面102Bを介して集
光レンズ103によって測定台設置面上の測定点104に収束
されるレーザー光105を入射させて行なうものである。
測定点104に照射された収束光の内、該点104で全反射臨
界各φｃよりも大きい入射角範囲で入射する光束領域の
光は全反射となる為入射光とほぼ同様な明るさの光領域
106の反射光が得られ、全反射臨界角よりも小さい入射
角範囲で入射する光束領域の光は一部が測定点104から
透過射出してしまう為入射光よりも暗い光領域107の反
射光が得られる。よって測定点104を反射した光束を観
察すると明暗境界108をはさんで比較的明るい光領域106
と比較的暗い光領域107とに分かれた光束断面109が測定
できる。このように、全反射臨界化φｃを持って入射し
た光は明部と暗部の境目である明暗境界108として反射
されるので、明暗境界108の光線が測定面法線と成す角
度を測定すれば、その値が全反射臨界角φｃであり、波
長λにおける測定台102の屈折率n₀（λ）から測定点104
における測定試料101の屈折率ｎが下記（１）式から求
められる。

ｎ＝n₀（λ） sin φｃ ……（１）〔発明が解決しようとする課題〕しかしこれら従来の測定方法は各々異なった問題を持
ち合わせている。まず縦方向干渉法並びに横方向干渉法
は共に検出精度は高いものの前者の場合は測定試料に分
布する屈折率の差が大きくなればなるほど上記測定試料
を薄片に切断研磨しなければ精度の良い測定が行なえ
ず、測定物によっては数十μｍものたいへん薄い測定試
料に加工しなければならないものもあり、測定試料の作
成が非常に困難であると共に切断研磨する為試料は共に
破壊されなければ測定できなかった。また、この縦方向
干渉法は干渉縞から各々の縞と縞の間の屈折率差は求め
られるものの、分布する屈折率の絶対量は直接測れず干
渉縞のどこか１本の屈折率を別の方法にて測定し、その
値から各縞間の屈折率差を加算して求めるという間接測
定しかできなかった。後者の場合は前記に加えて測定試
料を非破壊的に測定できるという効果もあるものの測定
試料の形状が円柱形状に限られる他屈折率分布の測定に
時間がかかってしまう等の欠点があった。

次に特開昭63−275936号公報に記載されている方法
は、構成が複雑でなく上記２つの測定方法のかかえる欠
点もほぼ解決された有効な方法ではあるものの先に記述
したように検査に際する合否判定はより迅速に行なわな
ければならない。よって一回の操作で測定試料上の一点
の屈折率しか求めることのできないこの方法では測定試
料の測定面上を２次元的に走査して初めて全体の屈折率
分布形状が測定できる為、測定面が大きな試料に関して
はやはりより速い合否判定の行なえる検査方法が望まれ
る。

本発明の目的は、非破壊にて測定物の屈折率分布形状
を迅速かつ高精度に測定する方法及び装置を提供するこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

本願発明の屈折率分布測定方法は、屈折率分布を持っ
た素子のほぼ平坦な面上に上記素子よりも屈折率の大き
い媒質部材を接触させ所定波長の電磁波を平行光束とし
任意の角度で上記媒質部材を介して上記面上の測定範囲
に入射させ、上記入射した平行光束が上記測定範囲で反
射した後、その反射光束が平行光束状態で２次元平面上
に受光され、上記測定範囲における全反射の有無を観察
することによって反射光束内に生ずる電磁波強度の強弱
境界を検出し、上記素子の測定範囲における屈折率の分
布を求めることによって本願発明の目的を達成しようと
するものである。

次に本願発明の屈折率分布測定装置は、任意の波長も
しくは波長領域の電磁波を放出する光源と、該光源から
放出された電磁波を平行光束とする導波部材と、上記屈
折率分布を有した素子を接触配置する上記素子よりも屈
折率の高い試料設置面と、該試料設置面を有し上記導波
部材によって平行光束となった電磁波を入射させ上記試
料設置面で反射するように配置された媒質部材と、上記
試料設置面で反射した反射光を平行光束状態で受光させ
る２次元撮像素子を含み電磁波強度の強弱境界を観察す
る観察手段と、上記平行光束の光路を変化させる光路変
換部材とから構成され、上記媒質部材に入射する平行光
束の入射角を上記光路変換部材によって調整することに
より上記試料設置面で反射する平行光束の全反射臨界角
を変化させ、該全反射臨界角と上記電磁波の波長と上記
媒質部材の屈折率とから上記素子の屈折率分布形状を測
定することによって本願発明の目的を達成しようとする
ものである。

〔作用〕

本願発明の屈折率分布測定方法は、上記の構成から上
記（１）式を用いて、全反射臨界角φｃもしくは媒質部
材の屈折率n₀もしくは入射する平行光束の波長のいずれ
かの変化に応じて全反射の生じる屈折率ｎが変化すると
共に、一回の操作で屈折率分布を有する素子の中から所
定の屈折率の分布状態を求めることができ、屈折率ｎの
変化に応じて各々の屈折率ｎの分布状態を測定すること
ができる。

本願発明の屈折率分布測定装置は、上記方法のうち全
反射臨界角φｃを変化させて屈折率分布形状を測定する
ものである。本装置の作用を原理と合わせて説明する。
説明を簡単とするために測定試料１として、横軸に半径
を縦軸に屈折率を各々表わした第１図（ａ）の曲線２で
示されているような半径方向（ｒ）に向かって徐々に屈
折率の低くなる屈折率分布形状を有した構成のものを使
用する。第１図（ｂ）を用いて本願発明の原理を示す
と、測定試料１よりも屈折率の高い媒質部材３を試料設
置面４を介して接触配置されている。ここで平行光束で
ある入射光束5aを屈折率n₀の媒質部材３側から設置面４
に入射させた時の全反射臨界角をφａとすると、この時
の反射光束6aは7aのような明暗境界を有した光束とな
る。ここで、第１図（ａ）に示されているように測定試
料１に分布する屈折率naが下記（２）式の関係にあると
き na＝n₀ sin φａ ……（２）屈折率n₀の媒質部材３を用いて、全反射臨界角がφａ
となる測定試料１の屈折率はnaということになる。この
屈折率naよりも屈折率の低い部分は全反射が起こり、屈
折率の高い部分は大部分の光が試料設置面４から透過し
てしまう為必然的に反射光量が低下し明部と暗部とを形
成する。入射光束5aが平行光束である為明領域の全反射
光束部と暗領域の部分反射光束部との境界がそのまま測
定試料１の屈折率naの分布である等屈折率曲線を表わす
ことになる。次に入射光束5aよりも入射角度が大きくな
るように入射光束5bを照射するとφａよりも大きな全反
射臨界角φｂで反射光束6bが生じ明暗境界7aよりも明領
域が大きく暗領域が明暗境界7bが観察される。この時、
第１図（ａ）に示すように測定試料１に分布し上記屈折
率naよりも屈折率の高いnbが下記（３）式の関係にある
とき、 nb＝n₀ sin φｂ ……（３）全反射臨界角がφｂとなる測定試料１の屈折率はnbと
いうことになる。この屈折率nbよりも屈折率が低い部分
は全反射が起こるため明領域、屈折率の高い部分は暗領
域となる。よって屈折類naは媒質部材の中心から比較的
広い範囲に、屈折率nbは媒質部材の中心から比較的狭い
範囲に等屈折率曲線が存在しており、屈折率nbの等屈折
率曲線よりも中心方向は屈折率nb以上の部分、屈折率na
とnbの等屈折率曲線の間は屈折率na以上でnb未満の部
分、屈折率nbの等屈折率曲線よりも外周方向は屈折率nb
未満の部分であるということが判明する。上記原理に基
づいて作用を説明すると、本願発明の屈折率分布測定装
置は、光源から放出された所定波長の電磁波を導波部材
によって平行光束としてやり、媒質部材を介して試料設
置面に入射させる。そして、その試料設置面で反射する
光束を観察手段によって受光し、全反射臨界角φｃを求
め媒質の屈折率n₀と共に上記（１）式から屈折率ｎを求
める。光路変換部材を用いて平行光束の試料設置面への
入射角を変化させることにより変化する全反射臨界角ご
とにこの操作を繰り返し屈折率分布形状を有する素子の
屈折率分布状態を測定する。

〔実施例〕

以下に本願発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１実施例の構成は第２図に示されており、径方向に
向かって屈折率が徐々に低くなる分布を有した小径平板
レンズ11の屈折率分布を測定するものである。その小径
平板レンズ11の一方の端面に波長587.56nmのｄ線での屈
折率がn₀＝1.88300のプリズム12を形成する１辺が2d＝8
mmある試料設置面13をマッチング屈折液14を介して各々
の中心が中心点Ｏで一致するように接触配置する。上記
プリズム12は三角プリズムとして成り、上記試料設置面
13をはさむ２つの頂角αが共に62.5度を有する。

またマッチング屈折液14の屈折率は上記小径平板レン
ズ11の最大の屈折率から上記プリズム12の屈折率の範囲
内の値であれば良く、上記マッチング屈折液14は波長58
7.56nmのｄ線で1.7の屈折率を有している。上記プリズ
ム12の試料設置面13と頂角αをはさむ面の一方である入
射面15から入射する入射光16は光源と導波部材とから発
せられ、中心点Ｏと光軸を一致させる構成を持ってい
る。そして試料設置面13から全反射臨界角βを持って、
試料設置面13と頂角αとをはさむ他の面である出射面17
から反射光18として出射し、観察手段によって観察され
る。上記光源及び導波部材の構成を中心点Ｏを原点とし
て上記試料設置面13の法線方向をＹ軸、上記試料設置面
13の方向をＸ軸と定義して説明する。中心点ＯからＸ軸
方向に▲▼＝50mm離れた点ＤからＹ軸に平行にひい
た直線Ａ上にＸ軸から遠い順にランプハウス19,モノク
ロメーター20,コリメーターレンズ21が各々の中心軸を
一致させて設けられている。ランプハウス19は150WのHg
−Xe光源から形成され、直線Ａが光源となっている。そ
のランプハウス19から放出された光束の中からモノクロ
メーター20によってｄ線を選択する。そしてこのｄ線を
平行光束22とするモリメーターレンズ21が光軸と一致す
る直線Ａに対して垂直に設けられている。この平行光束
22を光路変換して上記入射光16とするために反射面の中
心点Ｐが光軸と一致する直線Ａ上に位置するように光路
変換部材である反射鏡23が設置されている。次に観察手
段の構成を説明する。本実施例の観察手段は2/3インチ
の２次元撮像素子24からの信号を図示していない公知の
映像信号処理回路を通じてテレビ画面から観察するもの
である。反射光18の光束を受光する２次元撮像素子24
は、中心点ＯからＸ軸における点Ｄと反対の方向に▲
▼＝5.5mm離れた点Ｆを設けその点ＦからＹ軸に平行
となるように設けられている。本実施例は以上のような
構成をしており反射鏡23の位置及び傾き角を直線Ａ上か
ら点Ｐが離れないように変化させて、全反射臨界角を様
々に変化させる。

今、図示していない入射角測定装置を用いて測定した
全反射臨界角β_１＝60.9゜の時にテレビカメラとして働
く２次元撮像素子24に第３図のN₁で示す曲線を境に内側
が暗く外側が明るい明暗の像が結像され、図面には記載
していないTV画面を通じて観察される。よって、このN₁
曲線上の屈折率は上記（１）式にφｃ＝β₁,n₀＝1.8830
0を代入することによりN₁＝1.645と求められる。次に反
射境23の傾き角を変えてやり全反射臨界角β_２＝60.6゜
の時に２次元撮像素子24には第３図のN₂で示す曲線を境
に内側が暗く外側が明るい明暗の像が結像される。よっ
て、このN₂曲線上の屈折率は上記（１）式にφｃ＝β₂,
n₀＝1.88300を代入することによりN₂＝1.640と求められ
る。同様に反射鏡23を変化させることにより全反射臨界
角も変化し、第３図の他の曲線N₃〜N₇が以下のように求
められる。N₃＝1.630,N₄＝1.620,N₅＝1.610,N₆＝1.600,
N₇＝1.590よって本実施例に示された小径平板レンズの
屈折率分布は第３図のように径方向から屈折率が徐々に
低くなる分布を有していることが認められる。この第３
図の測定はN₁〜N₇の７回という極めて少ない操作から得
られた結果であり、本実施例によれば非常に短時間に少
ない操作で屈折率分布形状の確認が行なえる。

猶、上記入射光16と入射面15の法線との成す角である
入射角ｋを定義すると、ある全反射臨界角βを得るため
には入射角ｋを下記の式（４）から、ｋ＝sin^-1［n₀ sin（α−β）］ ……（４）導けば良い。この入射角ｋを得るためには、反射境23を
直前Ａに対し角度だけ傾ければ良い。

また、小径平板レンズ11の前面に入射光16を照射する
ためには、中心点Ｐは常に光軸上で試料設置面の中心点
Ｏと結ばれていなければならない。その為には、中心点
Ｐが常に以下の座標（５）を満足しなければならない。

さらに、Ｘ軸とＹ軸とに対して共に垂直で中心点Ｏを
通過する線をＺ軸とし、光束断面は試料設置面13での反
射によってXZ面方向で一切変化が無くXY面方向で形状変
化がピークに達しているいわゆる光束をXY面方向にひし
ゃげた形（楕円形にひずんだような形）に変化してしま
う。ここで小形平板レンズ11の試料設置面13に接してい
る面の径をXo,2次元撮像素子24に受光される反射光18の
撮像面上におけるＹ軸方向側の径をＳとすると以下の式
（６）の関係が成り立つ。

即ち、Ｑ点を中心にの範囲得られた測点結果に以下の式（７）を乗算する演
算処理をすることによって、XY面方向にひしゃげた明暗
境界像を測定試料である小径平板レンズ11に即した等屈
折率曲線の形に修正することができる。

但し、反射光23と同様反射光18の光軸上において中心
点Ｏと中心点Ｑとが結ばれていなければならない。それ
には中心点Ｑが以下の座標（８）を満足しなければなら
ない。

次に第２実施例を第４図を用いて説明する。この第２
実施例は、第１実施例は屈折率分布形状を表わす等屈折
率曲線のひしゃげを演算処理によって修正していたのに
対し、２次元撮像素子29を傾斜又は小径平板レンズ11を
斜めに切断することによって修正するものである。ま
た、この両方を併用して修正しても良く、その形態を第
４図には示す。

以下、小径平板レンズ11を斜めに切断する方法による
等屈折率曲線のひしゃげ修正、並びに２次元撮像素子29
を傾斜する方法による等屈折率曲線のひしゃげ修正を夫
々列挙する。

まず、２次元撮像素子29は第１実施例と共通にし、小
径平板レンズ11を斜めに切断する方法による等屈折率曲
線のひしゃげ修正を示す。第１実施例で用いた小径平板
レンズ11の接触面で屈折率分布形状を表わす等屈折率曲
線が長軸と短軸とで1.1の比率を持つような楕円形状と
なるように約25度の角度で斜めに切断研磨した小径レン
ズ25を測定試料とする。その小径レンズ25の切断面の長
軸と短軸との交点が、プリズム12の試料設置面13の中心
と中心点Ｏにて一致するようにマッチング屈折液14を介
して接触配置する。以下第１実施例同様Ｘ軸,Y軸を設け
点D,点F,直線Ａ並びに反射境23,点Ｐを有している。本
実施例において光源は波長488.0nmのArレーザー26a,波
長632.8nmのHe−Neレーザー26b,波長568.2nmのkrレーザ
ー26cの３種類のレーザー光を使用しており、そのレー
ザー光が必ず直線Ａ上にある光軸の光路に向かうように
導く可傾自在に設けられた光源ミラー27によって３種類
のレーザー光の選択を行なえる。さらに本実施例におい
て導波部材は２枚の凸レンズ28a,28c及びその間に設け
られ光束径を調整する絞り28bとが各々直線Ａ上の光軸
に対し垂直配置されたコリメーターユニットが設けられ
ている。

また、小径平板レンズ11は第１実施例と共通にし、２
次元撮像素子29を傾斜する方法による等屈折率曲線のひ
しゃげ修正を示す。この時に、観測手段は第１実施例と
は異なり1/2インチの２次元撮像素子29がその中心Ｑを
常に点Ｆを通りＹ軸と平行な直線Ｂ上に位置するように
傾角及びＹ方向座標位置を可変自在に設けている。但
し、中心点Ｐ及び中心点Ｑは第１実施例同様座標（５）
及び（８）を満足しなければならない。さらに第１実施
例においては２次元撮像素子29が直線Ｂ上に固定されて
いたため等屈折率曲線のひしゃげを修正する処理が必要
であったが、本実施例では明暗境界像がひしゃげる分２
次元撮像素子29を傾けて像のひしゃげが無い形で受光さ
せることができる。そのためには、点Ｑを必ず直線Ｂ上
にのせ以下の式（９）を満足する傾角を持たせてやれば
良い。

以上の構成にて成る本実施例において、He−Neレーザ
ー26bが入射するように光源ミラー27を傾け、コリメー
ターユニット28でレーザー光を入射光16とする。

以下第１実施例と同様な作用が行なわれる。ここで本
実施例は図示されていない映像信号処理回路からの信号
をプリントアウトさせたものが第５図に示されている。
このように、長軸と短軸との比率がほぼ1.1となる楕円
形状の等屈折率曲線を得ることができる。このように本
実施例を用いれば短時間に少ない操作によって屈折率分
布形状を求めることができるのと同時に観測手段によっ
て得られた結果を演算処理して修正する必要なく測定試
料の有する屈折率分布形状をそのままの形で観察及び出
力することが可能である。

次に第３実施例を第６図及び第７図を用いて説明す
る。本実施例は第６図に記載していない光源と導波部
材、及び観測手段として記載してある２次元撮像素子29
は共に第２実施例とまったく同一の構成である。異なっ
ているのは、プリズム12の変わりに頂角α60゜で屈折率
が2.872で結晶軸のＹ方向を中心点Ｏを原点とするＸ軸
方向に合わせて配設したルチル（TiO₂）プリズム30を設
けると共に反射光18の光路中に拡大レンズユニット31を
加えた構成となっている点である。この測定対象物であ
る導波路フレネルレンズ35はあらかじめ決められた構成
を基に作られたものであり、所定の屈折率分布にあるT_i
拡散導波層33上に形成されたプロトン交換フレネルレン
ズ34が決められた構成どうり精度良い形状を有している
か否かを本願発明の方法を用いて確認する。本実施例の
屈折率分布測定装置を以下に示す。第７図に示すような
LiNbO₃基板32上にTi拡散の導波層33とプロトン交換フレ
ネルレンズ34とを有した導波路フレネルレンズ35を測定
試料として小径レンズ25の変わりに配設して測定を行な
う。この時導波路フレネルレンズ35の中心が中心点Ｏと
一致するように配設すると共に、結晶軸のXYZの各方向
はルチルプリズム30と同様にする。この導波路フレネル
レンズは１辺が3mm程の大きさでTi拡散導波層33の屈折
率は2.21,プロトン交換フレネルレンズ34の屈折率は2.3
2である。本実施例は測定試料及び媒質部材共に結晶軸
を有している為入射光16の偏光方向によって複屈折作用
が生じてしまう。よって常光と異常光とで異なった屈折
率を有してしまい、常光の全反射臨界角と異常光の全反
射臨界角が得られてしまう。その為、明暗境界が２つ重
なったように現われ正確な測定が行なえなくなってしま
う。そこで、本実施例では特に入射光16をＺ軸方向に直
線偏光を有するHe−Neレーザー光としてルチルプリズム
30の試料設置面13に入射させる。そうすることにより複
屈折作用を生じさせずに通常通り測定が行なえる。２次
元撮像素子29上には第６図に示すようにプロトン交換フ
レネルレンズ34の形状が暗領域で、その他の部分が明領
域となる明暗境界像36が受光され、図示してないテレビ
カメラから観察できる。ここで形状を確認するプロトン
交換フレネルレンズ34の屈折率は2.32、T_i拡散導波層33
の屈折率は2.21、測定台として用いるルチルプリズム30
の屈折率は2.872であるので上記（１）式から求めると
プロトン交換フレネルレンズ34の全反射臨界角は53.9度
となり、T_i拡散導波層33の全反射臨界角は50.3度とな
る。したがって、試料設置面に対し50.3度以上53.9度未
満の範囲内いずれかの入射角を持って光束を入射させれ
ば第７図に示すようにプロトン交換フレネルレンズ34は
暗像として、T_i拡散導波層33は明像として明暗境界像を
形成する。このように本実施例においては、明暗境界像
の形状から一見して導波路フレネルレンズの有効性を判
断できる。

そのため大量生産された素子の合否判定も短時間で行
なえる。

また、本実施例と異なり屈折率帯が複数存在する場合
はそれに応じた全反射臨界角が必要なため入射光束の入
射角を各々の全反射臨界角に即したものとなるように設
けてやって本願発明に示す方法及び装置を用いて測定し
てやれば、最低限の操作によって屈折率分布の形状を適
格かつ迅速に求めることができる。

猶、上記実施例において光源から発せられた測定に用
いた光線は皆可視光線であったが特に波長測定が必要で
はなく、赤外線，紫外線はおろかＸ線を用いたものでも
本願発明が示す方法及び装置を用いることが可能であ
る。

また、上記実施例において観測手段は全て２次元撮像
素子であったが特に限定されるものではなく銀塩写真の
ようなハードコピーを用いた観測であっても、接眼レン
ズにて目測するものであってもかまわない。

〔発明の効果〕

本願発明の方法及び装置を用いれば、屈折率分布形状
を有する素子の屈折率分布状態を非破壊にて迅速かつ正
確に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本願発明の原理を説明するために用いた
測定試料の屈折率分布図、第１図（ｂ）は本願発明の原
理図、第２図は本願発明の第１実施例を示す断面図、第
３図は本願発明の第１実施例で測定した屈折率分布形状
を示す図、第４図は本願発明の第２実施例を示す断面
図、第５図は本願発明の第２実施例で測定した屈折率分
布形状を示す図、第６図は本願発明の第３実施例を示す
断面図、第７図は本願発明の第３実施例で用いた測定試
料の形状を示す立体図、第８図は従来の屈折率分布測定
装置の断面図である。１……測定試料、３……媒質部材４……試料設置面 7a・7b・36……明暗境界像 11……小径平板レンズ 12……プリズム、13……試料設置面 16……入射光、18……反射光 24・29……２次元撮像素子 25……小径レンズ 30……ルチルプリズム 32……LiNbO₃基板、33……Ti拡散導波層 34……プロトン交換フレネルレンズ 35……導波路フレネルレンズ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】屈折率分布を持った素子のほぼ平坦な面上
に上記素子よりも屈折率の大きい媒質部材を接触させ所
定波長の電磁波を平行光束とし任意の角度で上記媒質部
材を介して上記面上の測定範囲に入射させ、上記入射し
た平行光束が上記測定範囲で反射した後、その反射光束
が平行光束状態で２次元平面上に受光され、上記測定範
囲における全反射の有無を観察することによって反射光
束内に生ずる電磁波強度の強弱境界を検出し、上記素子
の測定範囲における屈折率の分布を求めることを特徴と
する屈折率分布測定方法。
【請求項２】任意の波長もしくは波長領域の電磁波を放
出する光源と、該光源から放出された電磁波を平行光束
とする導波部材と、上記屈折率分布を有した素子を接触
配置する上記素子よりも屈折率の高い試料設置面と、該
試料設置面を有し上記導波部材によって平行光束となっ
た電磁波を入射させ上記試料設置面で反射するように配
置された媒質部材と、上記試料設置面で反射した反射光
を平行光束状態で受光させる２次元撮像素子を含み電磁
波強度の強弱境界を観察する観察手段と、上記平行光束
の光路を変化させる光路変換部材とから構成され、上記
媒質部材に入射する平行光束の入射角を上記光路変換部
材によって調整することにより上記試料設置面で反射す
る平行光束の全反射臨界角を変化させ、該全反射臨界角
と上記電磁波の波長と上記媒質部材の屈折率とから上記
素子の屈折率分布形状を測定することを特徴とする屈折
率分布測定装置。