JP3599908B2

JP3599908B2 - 屈折率測定方法及びその装置

Info

Publication number: JP3599908B2
Application number: JP18604096A
Authority: JP
Inventors: 賢治川口; 博司津田
Original assignee: Kyoto Electronics Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kyoto Electronics Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1996-07-16
Filing date: 1996-07-16
Publication date: 2004-12-08
Anticipated expiration: 2016-07-16
Also published as: JPH1030959A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリズムを用いる全反射法による屈折率測定方法及びその装置に関し、特に、部品点数を削減できると共に、光学系の各素子の位置合わせが簡単になり、しかも、装置の小型化及びコンパクト化を図れるようにした屈折率測定方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のプリズムを用いる全反射法による屈折率測定方法として、例えば、特開平６−２７３３２９号公報に開示されている構成がある。すなわち図４（ａ）に示すようにように、まず、プリズム１０４の斜め下方に配置した光源１０１から出射される光を凸レンズ１０２で１点に結像させて擬似光源点１０３を形成して測定範囲に見合った角度分布を持つ拡散光を発生させるようにする。次いで、プリズム１０４の入射面１０５に入射させた上記拡散光を、プリズム１０４の試料に接する反射面１０６から反射させ、出射面１０７から出射させる。このように出射面１０７から出射された光を別の凸レンズ１０８を介して受光素子１０９に入射させ、受光素子１０９上のアドレスによる受光強度の分布に基づいて屈折率の判定を行う構成を採っている。
【０００３】
また図４（ｂ）に示すように上記凸レンズ１０８を介して受光素子１０９上の一点に決像させた場合には該受光素子１０９の受けた受光量に基づいて屈折率を判定することができるようになっている。この場合においても、プリズム１０４の試料と接する面１０６に対して測定範囲に見合った角度分布を持つ拡散光が使用される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この従来の屈折率測定方法では、図４（ａ）の例では受光素子としてＣＣＤを用いるため、ＣＰＵを用いた複雑な処理または回路が必要になる。また、光源１０１側で光を収束させる凸レンズ１０２の他に、拡散光である全反射光を受光素子１０９に集光させるための凸レンズ１０８が必要になり、部品点数が多く、その結果、光源１０１、２枚の凸レンズ１０２，１０８及び受光素子１０９を含む光学系の各素子の位置合わせが非常に面倒になるという問題がある。
【０００５】
又、プリズム１０４と受光素子１０９との間に凸レンズ１０８を介在させるので、装置の小型化及びコンパクト化、コストダウンを図る上で一定の限界がある。
【０００６】
本発明は、上記の事情を鑑みてなされたものであり、部品点数を削減できると共に、光学系の素子の位置合わせが容易になり、しかも、装置の小型化及びコンパクト化を図れるようにした屈折率測定方法と、この方法を実施できる屈折率測定装置とを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る屈折率測定方法（以下、本発明方法と言う。）は、上記の目的を達成するため、例えば図１に示すように、光源１とプリズム４との間に配置され、光源１から出射される光を１点に結像させる前記凸レンズ２の結像点３をプリズム４の出射面７上に設定することを特徴とする。
【０００８】
これにより、光源１から出射した光は凸レンズ２を通って、プリズム４の入射面５からプリズム４内に入射し、反射面６で反射してプリズム４の出射面７上で結像される。そして、この光が結像する結像点３で光を直接に受光素子８に受光させることにより、反射面６からの全反射光量を測定できる。
【０００９】
従って、プリズム４と受光素子８との間の凸レンズを省略して部品点数を削減でき、光源１又は凸レンズ２の位置調整により結像点３を調整し、この結像点３に受光素子８の位置を合わせることにより、簡単に光学系の各素子の位置合わせができるようになる。
【００１０】
本発明において、特に、前記凸レンズ２の結像点をプリズム４の出射面７上に設定し、プリズム４の出射面に受光素子８を固定することにより、一層簡単に光学系の位置合わせができるようになる。
【００１１】
又、本発明に係る屈折率測定装置（以下、本発明装置と言う。）は、前記本発明方法を実施するために、光源１と、光源１の光を１点に結像させる凸レンズ２と、プリズム３と、光源１から凸レンズ２を通ってプリズム４に入射し、プリズム４の試料に接する反射面７で全反射した光を受光する受光素子８とを備える屈折率測定装置において、前記凸レンズ２の結像点がプリズム４の出射面７上に設定されることを特徴とするものである。
【００１２】
これにより、光源１から出射する光を凸レンズ２で集束させながらプリズム４の入射面５に入射させ、反射面６で反射させ、この全反射光を出射面７上に結像させることができる。そして、この結像点３に集束された全反射光の光量を受光素子８に直接に受光させることにより全反射光量を測定できるようになる。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明する。
図１の構成図に示すように、本発明は光源１と、光源１の光を１点に結像させる凸レンズ２と、プリズム４と、受光素子８とを備える本発明装置に対して適用される。この屈折率測定装置の前記プリズム４の一面は試料に接する反射面６として上向きに水平に配置される。又、上記光源１はその出射光軸が反射面６に対して所定の角度になるようにプリズム４の入射面５の斜め下方に配置され、この光源１とプリズム４との間に前記凸レンズ２が配置される。
【００１４】
この凸レンズ２の結像点３はプリズム４の反射面６で反射した光がプリズム４から出射する面、即ち、出射面７に設定され、前記受光素子８は出射面７に接して配置され、プリズム４及び結像点３に対する受光素子４の位置調整を不要にするため、受光素子８をプリズム４に例えば接着により固定している。換言すれば、受光素子８をプリズム４の出射面７に貼り付けることにより結像点３の位置を決定している。
【００１５】
更に、図示はしないが、この受光素子８の受光量に基づいて試料の屈折率を演算する演算回路が設けられる。
本発明方法の一実施例に係る屈折率測定方法においては、光源１から出射させた光を凸レンズ２を通過させることにより集束させながらプリズム４の入射面５に入射し、反射面６で全反射された全反射光が出射面７上の結像点３に結像される。そして、この結像点３に集束された全反射光が受光素子８に受光され、この受光量に基づいて演算処理することによって試料の屈折率が求められる。
【００１６】
つまり、この屈折率測定方法によれば、プリズム面に一致させた結像点３に受光素子８を貼り付けるのみでよいので、受光素子８の位置は固定され経過時的にその位置が変化することはない。従って、製造時には上記光源１とプリズム４との間に前記凸レンズ２の焦点位置のみを調整することで足り、製造が簡単になるとともに、たとえ経過時的に焦点位置がずれたとしても、上記凸レンズ２の焦点位置のみを調整すればよいので保守が簡単となる。
【００１７】
更に、プリズム４と受光素子８との間の凸レンズを省略することができ、部品点数を削減して、コストダウンを図ることができることは勿論である。更に、受光素子８をプリズム４の出射面７に密着させることにより、プリズム４の出射面７側の装置の容積を小さくすることができ、装置の小型化及びコンパクト化を図ることができる。
【００１８】
図２の構成図に示す本発明装置の他の実施例に係る屈折率測定装置では、前例の結像点３に例えば光ファイバーからなる光伝送手段９の入力端が配置され、例えば装置内の任意の位置に配置された受光素子８にこの光伝送手段９により結像点３に結像された光が伝送される。
【００１９】
この場合、光伝送手段９の入力端の位置はプリズム４の出射面７に沿って調整すればよいので、光学系の各素子の位置合わせは前例と同様に簡単になる。
更に、受光素子８の位置合わせは不要になり、装置内での受光素子８の配置を例えばプリズム４の下方のデッドスペース内に配置することにより、前例と同様にプリズム４の出射側の装置の容積を小さくすることができ、装置の小型化及びコンパクト化を図ることができる。
【００２０】
この実施例のその他の構成、作用ないし効果は上記の一実施例のそれらと同様であるので、重複を避けるためこれらの説明は省略する。
図３の構成図に示す本発明装置の他の実施例に係る屈折率測定装置では、凸レンズ２の結像点３がプリズム４の反射面７よりも遠くに設定され、その結像点３に受光素子８が配置される。この実施例のその他の構成は上記の一実施例のそれらと同様であるので、重複を避けるためこれらの説明は省略する。
【００２１】
なお、この実施例においては、結像点３に受光素子８を配置しているが、前例と同様に結像点３に光伝送手段９の入力端を配置し、この光伝送手段９により結像点３に結像された光を任意の位置に配置された受光素子８に導くように変形してもよい。
【００２２】
この屈折率測定装置によれば、上述の本発明方法の一実施例に係る屈折率測定方法と同様にして試料の屈折率を求めることができる。又、光学系の各素子の位置合わせとしては、例えば光源１の位置を基準にして、凸レンズ２の位置をある程度ラフに調整して結像点３をある程度ラフに設定し、この結像点３に受光素子８を配置したり、凸レンズ２の位置を基準にして光源１の位置をある程度ラフに調整して結像点３をある程度ラフに設定し、この結像点３に受光素子８を配置したり、受光素子８の位置を基準にして、光源１及び／又は凸レンズ２の位置を調整して結像点３を受光素子８に合わせたり、光源１及び受光素子８の位置を基準にして凸レンズ２の位置を調整して結像点３を受光素子８に合わせたりすることにより簡単にできる。
【００２３】
この実施例のその他の作用ないし効果は上記の一実施例のそれらと同様であるので、重複を避けるためこれらの説明は省略する。
【００２４】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明方法は、光源の光を一点に結像させる凸レンズの結像点をプリズムの出射面以遠に設定するので、この結像点の光量を測定することにより全反射光量を測定することができる。従って、従来必要とされていたプリズムと受光素子との間の凸レンズを省略して部品点数を削減することができ、又ＣＣＤを使用した時のような複雑なコンピュータ回路あるいはプログラムを必要とせず、コストダウンができる効果が得られる。
【００２５】
又、本発明方法によれば、例えば受光素子或いは受光素子に光を導く光伝送手段の入力端を結像点に位置させ、光源の出射光軸の方向及び位置を調整し、凸レンズの位置を調整するという簡単な方法で光源から受光素子に至る光学系の各素子の位置合わせできる効果が得られる。
【００２６】
更に、プリズムと受光素子との間の凸レンズを省略することにより、プリズムの受光素子側の装置の容積を小さくすることができ、装置の小型化及びコンパクト化を図ることができる効果が得られる。
【００２７】
本発明方法において、特に、前記凸レンズの結像点をプリズムの出射面に設定する場合には、プリズム出射面の結像点に受光素子、あるいはこれに光を伝送する光伝送手段の入力端の位置を合わせて固定することにより、プリズム及び結像点に対する受光素子、あるいはこれに光を伝送する光伝送手段の入力端の位置調整が不要になり、光学系の各素子の位置合わせを一層簡単にできる効果が得られる。
【００２８】
又、本発明装置は、前記凸レンズの結像点がプリズムの出射面に設定されるので、光源の光をプリズムの出射面以遠に結像させてこの結像点の光量を測定することにより全反射光量を測定する本発明方法を実施することができ、これにより、上述の本発明方法により得られる効果を得ることができる。
【００２９】
更に、本発明装置において、特に前記凸レンズの結像点がプリズムの出射面に設定される場合には、プリズムの結像点に受光素子、あるいはこれに光を伝送する光伝送手段の入力端の位置を合わせて固定することにより、プリズム及び結像点に対する受光素子、あるいはこれに光を伝送する光伝送手段の入力端の位置調整が不要になり、光学系の各素子の位置合わせを一層簡単にできる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法及び本発明装置の一実施例の構成図である。
【図２】本発明方法及び本発明装置の他の実施例の構成図である。
【図３】本発明方法及び本発明装置の又他の実施例の構成図である。
【図４】従来例の構成図である。
【符号の説明】
１光源
２凸レンズ
３結像点
４プリズム
６反射面
７出射面
８受光素子
９光伝送手段

Claims

光源から出射される光を凸レンズを通してプリズムに入射させ、プリズムの試料に接する反射面で全反射させて受光素子に入射させる屈折率測定方法において、
前記凸レンズの結像点をプリズムの出射面上に設定するとともに、
前記凸レンズの結像点に前記受光素子を配置することを特徴とする屈折率測定方法。
光源と、光源の光を１点に結像させる凸レンズと、プリズムと、光源から凸レンズを通ってプリズムに入射し、プリズムの試料に接する反射面で全反射した光を受光する受光素子とを備える屈折率測定装置において、
前記凸レンズの結像点がプリズムの出射面上に設定されるとともに、
前記凸レンズの結像点に前記受光素子が配置されることを特徴とする屈折率測定装置。