JP3155569B2 - 分散分布測定方法 - Google Patents
分散分布測定方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、主に映像分野で使用さ
れる屈折率分布を有する光学素子の分散分布を、光の全
反射を利用して測定する分散分布測定方法に関する。
れる屈折率分布を有する光学素子の分散分布を、光の全
反射を利用して測定する分散分布測定方法に関する。
【０００２】
【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きている。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少な屈折率分布型光
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。
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きている。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少な屈折率分布型光
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。
【０００３】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
しては各光学素子における屈折率分布情報を高精度に測
定できる方法が必要である。
の屈折率分布状態に大きく依存している為、実用化に際
しては各光学素子における屈折率分布情報を高精度に測
定できる方法が必要である。
【０００４】さらに、この光学素子が主として単一波長
で使用される光エレクトロニクス分野で用いられる場合
は、必要な波長のみの屈折率分布を求めれば良いが、主
として広い波長領域で使用される映像分野では、主波長
（基準となる波長）での屈折率分布及び分散分布を正確
に求める方法が必要である。
で使用される光エレクトロニクス分野で用いられる場合
は、必要な波長のみの屈折率分布を求めれば良いが、主
として広い波長領域で使用される映像分野では、主波長
（基準となる波長）での屈折率分布及び分散分布を正確
に求める方法が必要である。
【０００５】ところが、このような屈折率分布型光学素
子の分散分布を直接高精度に求める方法は発表されてい
ないが、分散分布は複数の波長での屈折率分布から求め
られることは公知であるので、ここでは従来技術例とし
て屈折率分布の測定方法に関する発明について説明す
る。
子の分散分布を直接高精度に求める方法は発表されてい
ないが、分散分布は複数の波長での屈折率分布から求め
られることは公知であるので、ここでは従来技術例とし
て屈折率分布の測定方法に関する発明について説明す
る。
【０００６】従来、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
当た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
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。
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
当た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
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。
【０００７】更に最近では、特開昭６３−２７５９３６
号公報に記載されているような屈折率分布の測定方法も
提案されている。この方法は、周知の技術であるプルフ
リッヒの屈折計の原理を応用したものであり、図５に示
すように、屈折率の分布を測定する測定試料１０１の測
定面を半球状の測定台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１０２Ａ
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で全反射臨界角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ため、
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φｃ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
てしまうため、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１
０６と比較的暗い光領域１０７とに分かれた光束断面１
０９が測定できる。このように、全反射臨界角φｃを持
って入射した光は明部と暗部の境界である明暗境界１０
８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、測定台１０２の既知の屈折率ｎo 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＝ｎo ｓｉｎφｃ （１） 更に、測定試料１０１を測定台１０２に密着させたまま
水平移動させれば、測定試料１０１の屈折率分布形状が
求められるというものである。
号公報に記載されているような屈折率分布の測定方法も
提案されている。この方法は、周知の技術であるプルフ
リッヒの屈折計の原理を応用したものであり、図５に示
すように、屈折率の分布を測定する測定試料１０１の測
定面を半球状の測定台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１０２Ａ
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で全反射臨界角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ため、
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φｃ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
てしまうため、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１
０６と比較的暗い光領域１０７とに分かれた光束断面１
０９が測定できる。このように、全反射臨界角φｃを持
って入射した光は明部と暗部の境界である明暗境界１０
８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、測定台１０２の既知の屈折率ｎo 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＝ｎo ｓｉｎφｃ （１） 更に、測定試料１０１を測定台１０２に密着させたまま
水平移動させれば、測定試料１０１の屈折率分布形状が
求められるというものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】これら従来の屈折率分
布の測定方法を用いて分散分布を求めようとすると、分
散は絶対値で求めた複数波長の屈折率から求めるもので
あるから、測定後に複数の波長の屈折率分布から同一位
置における屈折率を正確に取り出して求めなければなら
ず、測定に位置情報の誤差があれば、分散分布の測定精
度に大きく影響すると云う問題がある。従って分散分布
を高精度に求めるためには、位置情報に係わる構成要素
が複雑で高価なものにならざるを得ない。
布の測定方法を用いて分散分布を求めようとすると、分
散は絶対値で求めた複数波長の屈折率から求めるもので
あるから、測定後に複数の波長の屈折率分布から同一位
置における屈折率を正確に取り出して求めなければなら
ず、測定に位置情報の誤差があれば、分散分布の測定精
度に大きく影響すると云う問題がある。従って分散分布
を高精度に求めるためには、位置情報に係わる構成要素
が複雑で高価なものにならざるを得ない。
【０００９】更に、縦方向干渉法や横方向干渉法は、共
に測定精度は高いものの、屈折率差のみの相対的な屈折
率分布を求めるものであり、複数波長の測定のみでは、
直接的に分散を求めることはできず、別の方法で複数波
長における同一位置（一ケ 所）の屈折率を絶対値として
求め、それと合わせなければ分散分布を求めることはで
きない。
に測定精度は高いものの、屈折率差のみの相対的な屈折
率分布を求めるものであり、複数波長の測定のみでは、
直接的に分散を求めることはできず、別の方法で複数波
長における同一位置（一ケ 所）の屈折率を絶対値として
求め、それと合わせなければ分散分布を求めることはで
きない。
【００１０】また、特開昭６３−２７５９３６号公報に
記載されている方法は、構成が簡単な上に、比較的高精
度に屈折率分布を絶対値として直接求められる優れた方
法ではあるものの、その利用分野としての光エレクトロ
ニクス分野を想定しており、あくまでも単一波長の屈折
率分布を絶対値として求めるための構成であり、複数波
長での測定により分散分布をも正確に求める方法として
は不十分な構成である。
記載されている方法は、構成が簡単な上に、比較的高精
度に屈折率分布を絶対値として直接求められる優れた方
法ではあるものの、その利用分野としての光エレクトロ
ニクス分野を想定しており、あくまでも単一波長の屈折
率分布を絶対値として求めるための構成であり、複数波
長での測定により分散分布をも正確に求める方法として
は不十分な構成である。
【００１１】本発明はこのような課題に鑑みて、屈折率
分布型光学素子の主波長での屈折率分布及び分散分布を
簡単且つ高精度に測定できるようにした分散分布測定方
法を提供することを目的とする。
分布型光学素子の主波長での屈折率分布及び分散分布を
簡単且つ高精度に測定できるようにした分散分布測定方
法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明による分散分布測
定方法は、屈折率分布を有する光学素子である測定試料
の一方の面に、該測定試料よりも屈折率の大きい媒質部
材を接触させる段階と、複数の波長の電磁波を光軸を一
致させた上で収束光とし、上記媒質部材を介して上記面
上の測定点に入射させる段階と、全反射によるそれぞれ
の波長での反射光の明暗境界を全反射臨界角としてそれ
ぞれ検出し、上記測定点におけるそれぞれの波長での屈
折率を求める段階と、前記収束光と前記測定試料とを相
対的に移動させ、他の測定点において前記と同様にそれ
ぞれの波長での屈折率を求める段階と、１つの測定点で
求められた各波長での屈折率より主波長での屈折率及び
分散を求める段階と、複数の測定点における前記主波長
での分散より分散分布を求める段階と、を有することを
特徴とするものである。また、本発明は、各測定点にお
ける複数波長の屈折率から、ヘルツベルガーの式を用い
て、主波長の屈折率及び主分散を計算することを特徴と
している。また、本発明は、３波長以上の光源を用いて
異常分散を含めた分散を計算することを特徴としてい
る。また、本発明は、各測定点において、複数波長の光
源からの光束をシャッタで切り替えて、個々の波長の屈
折率を測定することを特徴としている。また、本発明
は、各測定点において、複数波長の光源からの光を同時
に被測定試料に照射し、複数の光量変化境界線を同時に
検出することを特徴としている。また、本発明による屈
折率測定装置は、複数の波長の光を同一光軸にそって放
射可能な光源手段と、光源からの光を収束光に変換する
手段と、測定対象である屈折率分布素材より大きな屈折
率を持つ媒質部材と、前記媒質部材を介して前記測定対
象に前記収束光を照射するための入射光路と、前記測定
対象上の測定点を固定して、複数の波長の収束光を照射
された前記測定対象からの反射光を受けて、反射光束中
の各波長の明暗境界から各波長の全反射臨界角を測定す
る手段と、測定対象と前記入射光路の入射位置を相対的
に走査する走査手段と、前記全反射臨界角から測定対象
の各波長における屈折率を求める手段と、を備えたこと
を特徴とするものである。更に、本発明による屈折率測
定装置は、前記求められた各屈折率から測定対象の分散
を求める手段を備えていることを特徴とするものであ
る。
定方法は、屈折率分布を有する光学素子である測定試料
の一方の面に、該測定試料よりも屈折率の大きい媒質部
材を接触させる段階と、複数の波長の電磁波を光軸を一
致させた上で収束光とし、上記媒質部材を介して上記面
上の測定点に入射させる段階と、全反射によるそれぞれ
の波長での反射光の明暗境界を全反射臨界角としてそれ
ぞれ検出し、上記測定点におけるそれぞれの波長での屈
折率を求める段階と、前記収束光と前記測定試料とを相
対的に移動させ、他の測定点において前記と同様にそれ
ぞれの波長での屈折率を求める段階と、１つの測定点で
求められた各波長での屈折率より主波長での屈折率及び
分散を求める段階と、複数の測定点における前記主波長
での分散より分散分布を求める段階と、を有することを
特徴とするものである。また、本発明は、各測定点にお
ける複数波長の屈折率から、ヘルツベルガーの式を用い
て、主波長の屈折率及び主分散を計算することを特徴と
している。また、本発明は、３波長以上の光源を用いて
異常分散を含めた分散を計算することを特徴としてい
る。また、本発明は、各測定点において、複数波長の光
源からの光束をシャッタで切り替えて、個々の波長の屈
折率を測定することを特徴としている。また、本発明
は、各測定点において、複数波長の光源からの光を同時
に被測定試料に照射し、複数の光量変化境界線を同時に
検出することを特徴としている。また、本発明による屈
折率測定装置は、複数の波長の光を同一光軸にそって放
射可能な光源手段と、光源からの光を収束光に変換する
手段と、測定対象である屈折率分布素材より大きな屈折
率を持つ媒質部材と、前記媒質部材を介して前記測定対
象に前記収束光を照射するための入射光路と、前記測定
対象上の測定点を固定して、複数の波長の収束光を照射
された前記測定対象からの反射光を受けて、反射光束中
の各波長の明暗境界から各波長の全反射臨界角を測定す
る手段と、測定対象と前記入射光路の入射位置を相対的
に走査する走査手段と、前記全反射臨界角から測定対象
の各波長における屈折率を求める手段と、を備えたこと
を特徴とするものである。更に、本発明による屈折率測
定装置は、前記求められた各屈折率から測定対象の分散
を求める手段を備えていることを特徴とするものであ
る。
【００１３】
【作用】上述のような構成によれば、主波長が測定波長
以外であっても測定試料の測定点毎に複数の波長の屈折
率を測定し、これらよりその点での主波長の屈折率及び
分散を求められるので、例え装置の走査精度が低い場合
でも、主波長の屈折率や分散の値自体には直接その影響
が出ないので、主波長の屈折率分布及び分散分布を簡単
かつ高精度に測定することができる。
以外であっても測定試料の測定点毎に複数の波長の屈折
率を測定し、これらよりその点での主波長の屈折率及び
分散を求められるので、例え装置の走査精度が低い場合
でも、主波長の屈折率や分散の値自体には直接その影響
が出ないので、主波長の屈折率分布及び分散分布を簡単
かつ高精度に測定することができる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の好適な第一実施例を図１を中
心に説明する。
心に説明する。
【００１５】図（１）は本発明による方法を実施するた
めの測定光学系を示すものであり、図中、１は波長６３
２．８ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザー，２は波長４８８ｎｍ
のＡｒレーザーで共に光源であり、これらから発せられ
た光線は図示しないあおり機構を持つ平行平面板３及び
４と、図示しないあおり機構を持つミラー５、図示しな
いあおり機構を持つビームスプリッター６、更に各光源
部の図示しないあおり機構によって光軸が一致する様に
調整できる様になっている。７は光軸の一致した光線を
測定点方向に曲げるための図示しないあおり機構を持つ
ミラーであり、曲げられた光線は、ビームエキスパンダ
ー８で光束が約１０倍拡げられ、更にワーキングディス
タンス（レンズ先端から焦点迄の距離）の長い１０倍の
対物レンズ９で収束する入射光束１０に変換され、光軸
方向とそれに垂直な２方向に対物レンズ９を移動させる
ことが出来る図示しない調整機構によって、測定点１１
上に光束を収束させることができるようになっている。
めの測定光学系を示すものであり、図中、１は波長６３
２．８ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザー，２は波長４８８ｎｍ
のＡｒレーザーで共に光源であり、これらから発せられ
た光線は図示しないあおり機構を持つ平行平面板３及び
４と、図示しないあおり機構を持つミラー５、図示しな
いあおり機構を持つビームスプリッター６、更に各光源
部の図示しないあおり機構によって光軸が一致する様に
調整できる様になっている。７は光軸の一致した光線を
測定点方向に曲げるための図示しないあおり機構を持つ
ミラーであり、曲げられた光線は、ビームエキスパンダ
ー８で光束が約１０倍拡げられ、更にワーキングディス
タンス（レンズ先端から焦点迄の距離）の長い１０倍の
対物レンズ９で収束する入射光束１０に変換され、光軸
方向とそれに垂直な２方向に対物レンズ９を移動させる
ことが出来る図示しない調整機構によって、測定点１１
上に光束を収束させることができるようになっている。
【００１６】媒質部材１２は、例えば入射光束１０が入
射する面は半径ｒ＝２０ｍｍの球面で且つ試料を設置す
る側の面は略平面に形成されており、この媒質部材１２
は例えばＨｅ−Ｎｅレーザー光での屈折率が１．６９４
２６かつアッベ数が３０．１の特性を有するガラス硝材
からなっている。 尚、前述の測定点１１は、測定試料
１３の測定面上であって入射光束１０が収束すべき理想
的な測定点に相当する媒質部材１２の球心である。
射する面は半径ｒ＝２０ｍｍの球面で且つ試料を設置す
る側の面は略平面に形成されており、この媒質部材１２
は例えばＨｅ−Ｎｅレーザー光での屈折率が１．６９４
２６かつアッベ数が３０．１の特性を有するガラス硝材
からなっている。 尚、前述の測定点１１は、測定試料
１３の測定面上であって入射光束１０が収束すべき理想
的な測定点に相当する媒質部材１２の球心である。
【００１７】測定試料１３は、媒質部材１２の試料設置
側の面に配置される測定対象である光学素子であり、図
示しない介在部材例えばＨｅ−Ｎｅレーザー光での屈折
率が１．６９３１のマッチング屈折液を介して媒質部材
１２に接触させる。尚、媒質部材１２とマッチング屈折
液の各屈折率は、いずれも測定試料１３の屈折率より高
いものとする。
側の面に配置される測定対象である光学素子であり、図
示しない介在部材例えばＨｅ−Ｎｅレーザー光での屈折
率が１．６９３１のマッチング屈折液を介して媒質部材
１２に接触させる。尚、媒質部材１２とマッチング屈折
液の各屈折率は、いずれも測定試料１３の屈折率より高
いものとする。
【００１８】１４は入射光束１０が測定面で反射された
反射光束である。観察手段１５は、測定点即ち媒質部材
１２の球心１１から約５０ｍｍの距離にあって球心１１
を中心に回転可能なフォトディテクターを備えており、
反射光束１４を受光して全反射臨界角を測定するもので
あり、受光する電磁波強度が最も急激に変化する位置即
ち反射光束１４の明暗境界と媒質部材１２の測定面に対
する法線とのなす角を全反射臨界角φｃとして測定し得
るようになっている。測定の際には合わせてシャッター
１６、１７を用い、測定点に交互にＨｅ−Ｎｅレーザー
１の光と、Ａｒレーザー２の光を照射し、夫々の全反射
臨界角φｃを測定し、演算手段１８により前述の（１）
式を用いて測定試料１３の測定点での屈折率をそれぞれ
算出する。走査手段１９は、媒質部材１２の平面部分に
沿って測定試料１３を２次元走査すると共に測定の際、
測定点を固定し、更にその位置を検出するものである。
反射光束である。観察手段１５は、測定点即ち媒質部材
１２の球心１１から約５０ｍｍの距離にあって球心１１
を中心に回転可能なフォトディテクターを備えており、
反射光束１４を受光して全反射臨界角を測定するもので
あり、受光する電磁波強度が最も急激に変化する位置即
ち反射光束１４の明暗境界と媒質部材１２の測定面に対
する法線とのなす角を全反射臨界角φｃとして測定し得
るようになっている。測定の際には合わせてシャッター
１６、１７を用い、測定点に交互にＨｅ−Ｎｅレーザー
１の光と、Ａｒレーザー２の光を照射し、夫々の全反射
臨界角φｃを測定し、演算手段１８により前述の（１）
式を用いて測定試料１３の測定点での屈折率をそれぞれ
算出する。走査手段１９は、媒質部材１２の平面部分に
沿って測定試料１３を２次元走査すると共に測定の際、
測定点を固定し、更にその位置を検出するものである。
【００１９】演算手段１８では、測定点を走査手段１９
によって移動させる毎に、上記のように観察手段１５に
より測定した各波長での全反射臨界角を用いて屈折率を
計算すると共に、ヘルツベルガーの式を用いて、上記の
各波長での屈折率より主波長の屈折率と主分散（アッベ
数）を計算し、更にこれと同時に走査手段１９からの測
定位置情報を取り込んで主波長の屈折率分布と分散分布
を計算出力する機能をも併せ持っている。
によって移動させる毎に、上記のように観察手段１５に
より測定した各波長での全反射臨界角を用いて屈折率を
計算すると共に、ヘルツベルガーの式を用いて、上記の
各波長での屈折率より主波長の屈折率と主分散（アッベ
数）を計算し、更にこれと同時に走査手段１９からの測
定位置情報を取り込んで主波長の屈折率分布と分散分布
を計算出力する機能をも併せ持っている。
【００２０】次に一例として、本発明の分散分布測定方
法による屈折率が分布している小径平板レンズの主波長
の屈折率分布と分散分布を測定した結果を表（１）に示
す。簡単にするため、測定方向は測定試料１３の直径方
向とした。主波長は映像分野の設計等で基準となるｄ−
ｌｉｎｅ（５８７．５６ｎｍ）とし、分散もｄ−ｌｉｎ
ｅでのアッベ数νd を求めた。
法による屈折率が分布している小径平板レンズの主波長
の屈折率分布と分散分布を測定した結果を表（１）に示
す。簡単にするため、測定方向は測定試料１３の直径方
向とした。主波長は映像分野の設計等で基準となるｄ−
ｌｉｎｅ（５８７．５６ｎｍ）とし、分散もｄ−ｌｉｎ
ｅでのアッベ数νd を求めた。
【００２１】更に、主波長（ｄ−ｌｉｎｅ， ５８７．
５６ｎｍ）での屈折率分布を図（２）に、また主波長
（ｄ−ｌｉｎｅ， ５８７．５６ｎｍ）での分散分布
（アッベ数の分布）を図（３）に示す。図（２）では測
定試料１３の屈折率が中心から径方向に向かって徐々に
低くなる分布が、図（３）でもアッベ数が中心から径方
向に向かって徐々に大きくなる分布が精度良く測定され
ていることがわかる。また図（４）に映像分野の設計者
が良く用いる主波長（ｄ−ｌｉｎｅ， ５８７．５６ｎ
ｍ）での屈折率と分散（アッベ数）の関係を示す。但し
図（４）は、図を見やすくするために、片側（片端から
の距離が０．０５〜２．００ｍｍの部分）だけのデータ
を使用して示した。
５６ｎｍ）での屈折率分布を図（２）に、また主波長
（ｄ−ｌｉｎｅ， ５８７．５６ｎｍ）での分散分布
（アッベ数の分布）を図（３）に示す。図（２）では測
定試料１３の屈折率が中心から径方向に向かって徐々に
低くなる分布が、図（３）でもアッベ数が中心から径方
向に向かって徐々に大きくなる分布が精度良く測定され
ていることがわかる。また図（４）に映像分野の設計者
が良く用いる主波長（ｄ−ｌｉｎｅ， ５８７．５６ｎ
ｍ）での屈折率と分散（アッベ数）の関係を示す。但し
図（４）は、図を見やすくするために、片側（片端から
の距離が０．０５〜２．００ｍｍの部分）だけのデータ
を使用して示した。
【００２２】なお、本実施例では、光源を２波長とした
ために、分散のうち主分散のみに有効であり、異常分散
のある試料については誤差が大きくなる。然し、この場
合は少なくとも３波長以上の光源を用いれば、異常分散
を含めて分散が精度良く求められることは明らかであ
り、この波長数は多い程精度が向上することは云うまで
もない。
ために、分散のうち主分散のみに有効であり、異常分散
のある試料については誤差が大きくなる。然し、この場
合は少なくとも３波長以上の光源を用いれば、異常分散
を含めて分散が精度良く求められることは明らかであ
り、この波長数は多い程精度が向上することは云うまで
もない。
【００２３】本発明による装置の場合、上述のように波
長数を増やして、異常分散まで含めて精度良く分散を測
定する上での約束条件は無く、実施例で示したように、
ビームスプリッタ６、平行平面板１６等と共に新たな光
源を装置内に組み込み、同様に光軸を合わせるだけで良
い。また光源としてＸｅランプ等のインコヒーレント光
源をモノクロメータ等で分光して用いたり、或いは輝線
光源を用いても良い。更に観察手段１５としてフォトデ
ィテクターを用いたが、ＣＣＤアレー、ＣＣＤカメラ、
あるいは目視により観察しても良い。
長数を増やして、異常分散まで含めて精度良く分散を測
定する上での約束条件は無く、実施例で示したように、
ビームスプリッタ６、平行平面板１６等と共に新たな光
源を装置内に組み込み、同様に光軸を合わせるだけで良
い。また光源としてＸｅランプ等のインコヒーレント光
源をモノクロメータ等で分光して用いたり、或いは輝線
光源を用いても良い。更に観察手段１５としてフォトデ
ィテクターを用いたが、ＣＣＤアレー、ＣＣＤカメラ、
あるいは目視により観察しても良い。
【００２４】また、本実施例では、走査毎に測定点を固
定して複数の全反射臨界角を測定する際に、シャッター
１６及１７で光源からの光を切り換え、別々に測定する
ようにしたが、個々の光源の光量をうまく調整すれば、
総ての光源の光を同時に照射しても各光源の波長に応じ
た異なった全反射臨界角の位置の前後で、それぞれ明る
さの差が出るので、それを検出すれば、光源を切り換え
なくとも同時に複数波長の全反射臨界角を測定すること
ができる。
定して複数の全反射臨界角を測定する際に、シャッター
１６及１７で光源からの光を切り換え、別々に測定する
ようにしたが、個々の光源の光量をうまく調整すれば、
総ての光源の光を同時に照射しても各光源の波長に応じ
た異なった全反射臨界角の位置の前後で、それぞれ明る
さの差が出るので、それを検出すれば、光源を切り換え
なくとも同時に複数波長の全反射臨界角を測定すること
ができる。
【００２５】
【発明の効果】上述のように、本発明に係る分散分布測
定方法は、光源を複数使用して測定するために光軸を一
致させた上で測定試料の測定点毎に複数の波長の屈折率
を測定し、これらよりその点での主波長の屈折率及び分
散を求めるようにしたから、それらの値自体には、走査
精度の影響が直接には乗らず，走査手段等も通常仕様の
ステージ等で構成することができ、屈折率分布型光学素
子の主波長の屈折率分布及び分散分布を簡単かつ高精度
に測定することができる。
定方法は、光源を複数使用して測定するために光軸を一
致させた上で測定試料の測定点毎に複数の波長の屈折率
を測定し、これらよりその点での主波長の屈折率及び分
散を求めるようにしたから、それらの値自体には、走査
精度の影響が直接には乗らず，走査手段等も通常仕様の
ステージ等で構成することができ、屈折率分布型光学素
子の主波長の屈折率分布及び分散分布を簡単かつ高精度
に測定することができる。
【図１】本発明による分散分布測定方法の一実施例を示
す原理図である。
す原理図である。
【図２】本発明の実施例による主波長での屈折率分布を
示す図である。
示す図である。
【図３】本発明の実施例による主分散分布を示す図であ
る。
る。
【図４】本発明の実施例による屈折率分布と分散分布関
係を示す図である。
係を示す図である。
【図５】従来の屈折率分布測定装置の原理図である。
１ 光源 ２ 光源 １０ 入射光束 １１ 測定点 １３ 測定試料 １４ 反射光束 １５ 観察手段 １８ 演算手段 １９ 走査手段
Claims (7)
- 【請求項１】 屈折率分布を有する光学素子である測定
試料の一方の面に、該測定試料よりも屈折率の大きい媒
質部材を接触させる段階と、 複数の波長の電磁波を光軸を一致させた上で収束光と
し、上記媒質部材を介して上記面上の測定点に入射させ
る段階と、 全反射によるそれぞれの波長での反射光の明暗境界を全
反射臨界角としてそれぞれ検出し、上記測定点における
それぞれの波長での屈折率を求める段階と、 前記収束光と前記測定試料とを相対的に移動させ、他の
測定点において前記と同様にそれぞれの波長での屈折率
を求める段階と、 １つの測定点で求められた各波長での屈折率より主波長
での屈折率及び分散を求める段階と、 複数の測定点における前記主波長での分散より分散分布
を求める段階と、 を有することを特徴とする分散分布測定方法。 - 【請求項２】 各測定点における複数波長の屈折率か
ら、ヘルツベルガーの式を用いて、主波長の屈折率及び
主分散を計算することを特徴とする請求項１に記載の分
散分布測定方法。 - 【請求項３】 ３波長以上の光源を用いて異常分散を含
めた分散を計算することを特徴とする請求項１に記載の
分散分布測定方法。 - 【請求項４】 各測定点において、複数波長の光源から
の光束をシャッタで切り替えて、個々の波長の屈折率を
測定することを特徴とする請求項１に記載の分散分布測
定方法。 - 【請求項５】 各測定点において、複数波長の光源から
の光を同時に被測定試料に照射し、複数の光量変化境界
線を同時に検出することを特徴とする請求項１に記載の
分散分布測定方法。 - 【請求項６】 複数の波長の光を同一光軸にそって放射
可能な光源手段と、 光源からの光を収束光に変換する手段と、 測定対象である屈折率分布素材より大きな屈折率を持つ
媒質部材と、 前記媒質部材を介して前記測定対象に前記収束光を照射
するための入射光路と、前記測定対象上の測定点を固定して、複数の波長の収束
光を照射された 前記測定対象からの反射光を受けて、反
射光束中の各波長の明暗境界から各波長の全反射臨界角
を測定する手段と、 測定対象と前記入射光路の入射位置を相対的に走査する
走査手段と、 前記全反射臨界角から測定対象の各波長における屈折率
を求める手段と、 を備えた屈折率測定装置。 - 【請求項７】 前記求められた各屈折率から測定対象の
分散を求める手段を備えていることを特徴とする請求項
６に記載の屈折率測定装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23628991A JP3155569B2 (ja) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | 分散分布測定方法 |
| US07/945,612 US5309214A (en) | 1991-09-17 | 1992-09-16 | Method for measuring distributed dispersion of gradient-index optical elements and optical system to be used for carrying out the method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23628991A JP3155569B2 (ja) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | 分散分布測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0572127A JPH0572127A (ja) | 1993-03-23 |
| JP3155569B2 true JP3155569B2 (ja) | 2001-04-09 |
Family
ID=16998588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23628991A Expired - Fee Related JP3155569B2 (ja) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | 分散分布測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3155569B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9024252B2 (en) * | 2012-02-21 | 2015-05-05 | Entegris-Jetalon Solutions, Inc. | Optical sensor apparatus to detect light based on the refractive index of a sample |
-
1991
- 1991-09-17 JP JP23628991A patent/JP3155569B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0572127A (ja) | 1993-03-23 |
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