JPH03225259A - 屈折率分布、透過波面の測定方法およびこの方法に用いる測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ガラスブロックや透明セラミックス等におけ
る屈折率分布、透過波面の測定方法およびこの方法に用
いる測定装置に関する。

［従来の技術］ ガラスブロックや透明セラミックス等における屈折率分
布の測定は、一般に、相対する２つの光学的平面を被検
体に設けて被測定部とし、これらの光学的平面が光路に
含まれるように、振幅分割による二光束干渉計の一方の
光路内に被検体を配したときに得られる干渉縞を解析す
ることにより行われる。

このときの２つの光学的平面は、直接被検体を光学研磨
したり、被検体に設けた対向面にこの被検体の屈折率に
近い屈折率を有する液（マツチングオイル）層を介して
光学研磨された透明板（オイルオンプレート）をそれぞ
れ設ける方法（オイルオンプレート法）等の方法により
形成される。

また大型の被検体については、相対する２つの光学的平
面を有する被測定部を複数個所、同一被検体中に設け、
被測定部毎の屈折率分布を上述の方法により求めた後、
屈折率分布の最大変動幅が最も大きい被測定部における
屈折率分布をもって、当該被検体における屈折率分布と
する方法や、大型の二光束干渉計を用いることにより被
検体全体の屈折率分布を１回の操作で測定する方法がと
られている。

このような従来法により求まるものは、正確には、被検
体における屈折率分布と厚みの分布とによる透過波面（
被検体を透過した光波面）の歪みを示すものである。

［発明が解決しようとする課題］ 近年、レーサ核融合装置やＩＣ露光装置等に大型のガラ
スレンスやガラスプレートが使用されるようになり、こ
れらの材料として、屈折率分布の最大変動幅が１０−６
以内である大型の高精度ガラスブロックに対する需要が
増加している。そして、このような需要の増加に伴い、
光学材料における屈折率分布を高精度に測定する必要性
、および大型の光学部材における透過波面を正確に測定
する必要性が高まっている。

しかしながら、振幅分割による二光束干渉計の一方の光
路内に被検体を配したときに得られる干渉縞を解析する
ことにより求まるものは、正確には、前述のように透過
波面（被測定部を透過した光波面）の歪みを示すもので
あるため、従来の屈折率分布の測定方法では、被検体中
の被測定部における屈折率分布を正確に測定することが
できないという問題があった。また、被検体における屈
折率分布が直線的に変化していた場合には、この直線的
な屈折率分布の変化を検出することができないという問
題があった。さらに、従来の屈折率分布の測定方法によ
り大型の被検体全体の屈折率分布（正確には、透過波面
の歪み）を測定するためには、大型の干渉計を用いなけ
ればならないが、干渉計の精度の点から、被検体の大型
化に合わせて干渉計の大型化を図ることか困難であると
いう問題があり、同時に経済性の点でも難点があった。

したがって本発明の第１の目的は、被検体における屈折
率分布を正確に測定することができる、屈折率分布の測
定方法およびその測定装置をＩ是供することにある。

本発明の第２の目的は、大型の被検体についても干渉計
の大型化を図ることなく、この大型の被検体全体におけ
る屈折率分布を正確に測定することができる、屈折率分
布の測定方法およびその測定装置を提供することにある
。

また本発明の第３の目的は、大型の被検体についても干
渉計の大型化を図ることなく、この大型の被検体全体に
おける透過波面を正確に測定することができる、透過波
面の測定方法およびその測定装置を提供することにある
。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、上記目的を達成するためになされたものであ
り、本発明の第１の目的を達成する屈折率分布の測定方
法は、相対する２つの光学的平面を有する被測定部が設
けられた被検体を、前記２つの光学的平面が光路に含ま
れるように、振幅分割による二光束干渉計の一方の光路
内に配することにより得られる、前記被検体を配した光
路を通った光と前記被検体を配さなかった光路を通った
光との光路差による第１の干渉縞と、この第１の干渉縞
を生じさせる前記光路差の一因となる前記被測定部中の
光路差による第２の干渉縞と、前記第１の干渉縞を生じ
させる前記光路差の一因となる、前記二光束干渉計の２
つの光路自体間の光路差による第３の干渉縞とを光電検
出した結果をそれぞれ２値信号データとして記憶媒体に
記憶させ、前記記憶媒体に記憶された２値信号データを
基に前記第１、第２および第３の干渉縞の解析を行って
各干渉縞における位相分布を求め、前記各干渉縞におけ
る位相分布を基に前記被測定部中に含まれる前記被検体
における屈折率分布を求めることを特徴とするものであ
る（以下、第１の発明という）。

以下、第１の発明の屈折率分布の測定方法について、詳
細に説明する。

この屈折率分布の測定方法を適用することができる被検
体は、透光性を有するもの、あるいは相対する２つの光
学的平面を設けたときに透光性を生じるものであれば、
その材質は特に限定されるものではなく、例えばガラス
、結晶化ガラス、透光性セラミックス焼結体、透光性単
結晶、プラスチック等を例示することができる。またこ
れらの物質からなる複合物であってもよい。

ここでいう相対する２つの光学的平面とは、振幅分割に
よる二光束干渉計を用いて干渉縞を得るに十分な平行度
（被検体の大きさや被測定部の大きさ等によって異なる
が、贋ね３０秒以内）を有する２つの光学的平面（面積
度は概ねλ／４以内）を意味する。

このような相対する２つの光学的平面を有する被測定部
は、光学研磨法やオイルオンプレート法等の常法により
、被検体に設けることができる。

被検体が上記相対する２つの光学的平面を予め有してい
る場合には、この２つの光学的平面により挟まれる部分
をそのまま被測定部とすることができる。なお、第１の
発明の屈折率分布の測定方法においては、オイルオンプ
レート法のように、光学研磨面を有する透明板を被検体
上に設けることにより光学的平面を形成する場合には、
光学的平面を形成するための透明板として、被測定部に
含まれる被検体における屈折率分布の測定結果に及ぼす
影響か無視できる程度の屈折率分布を有する透明板を用
いるものとする。

このような相対する２つの光学的平面を有する被測定部
は、被検体全体であっても、また被検体の一部であって
もよい。

第１の発明の屈折率分布の測定方法においては、上述し
た被測定部が設けられた被検体を、被測定部に設けられ
た２つの光学的平面が光路に含まれるように、振幅分割
による二光束干渉計の一方の光路内に配することにより
得られる、被検体を配した光路を通った光と被検体を配
さなかった光路を通った光との光路差による第１の干渉
縞と、この第１の干渉縞を生じさせる光路差の一因とな
る被測定部中の光路差による第２の干渉縞と、第１の干
渉縞を生じさせる光路差の他の一因となる、二光束干渉
計の２つの光路自体間の光路差による第３の干渉縞とを
光電検出した結果をそれぞれ２値信号データとして記憶
媒体に記憶させる。

ここで用いる、振幅分割による二光束干渉計としては、
例えばフィゾー干渉計、トワイマン−グリーン干渉計、
マハツェンダー干渉計等を例示することができる。そし
て、上述の第１の干渉縞は、上記二光束干渉計のいずれ
かを用いて、常法により得ることができ、この第１の干
渉縞は、被測定部における屈折率分布および厚みの分布
による光路差、ならびに干渉計の２つの光路自体間の光
路差の影響を受けている。

また上述の第２の干渉縞は、相対する２つの光学的平面
を有する被測定部の一方の光学的平面の側からこの被測
定部に平行光を照射し、平行光を照射した側の光学的平
面で反射した反射光と、被測定部を通って他方の光学的
平面で反射して再び平行光を照射した側の光学的平面か
ら出射した光とを重ね合わせることにより得ることがで
きる。

本明細書においては、上記第２の干渉縞を得る際の光学
系も、波面分割による二光束干渉計に含めるものとする
。この第２の干渉縞を得るにあたっては、被測定部にお
ける平行光の入射方向および入射角を、第１の干渉縞を
得る際と同じにすることが好ましい。第２の干渉縞は、
被測定部における屈折率分布および厚みの分布による光
路差の影響を受けている。

第３の干渉縞は、前述した第１の干渉縞を得る際に用い
る二光束干渉計と同一の干渉計を用いて、この二光束干
渉計の２つの光路のいずれにも被検体を配さずに、２つ
の光路を通ったそれぞれの光を重ね合わせることにより
得ることができる。このとき、二光束干渉計を構成する
各光学素子における平行光の入射方向および入射角は、
第１の干渉縞を得る際と同じにすることが好ましい。こ
の第３の干渉縞は、干渉計における２つの光路自体間の
光路差の影響を受けている。

これら第１、第２および第３の干渉縞を得る順番は、特
に限定されるものではない。また、第１の干渉縞を得る
際に、第２および第３の干渉縞を同時に得ることもてき
る。

第１、第２および第３の干渉縞の光電検出は、テレビカ
メラ、ＣＣＤカメラ、複数個のフォトダイオード等によ
り行うことができ、第１の発明の屈折率分布の測定方法
においては、これらの光電検出結果をＡ／Ｄ変換器等に
より２値信号データに変換して、フレームメモリー、磁
気テープ、フロッピーディスク、ハードディスク等の記
憶媒体に記憶させる。

第１の発明の屈折率分布の測定方法においては、記憶媒
体に記憶させた第１、第２および第３の干渉縞の光電検
出結果の２値信号データを基に、各干渉縞の解析を行っ
てそれぞれの位相分布を求める。第１、第２および第３
の干渉縞の解析は、電子計算機を用いて、高速フーリエ
変換（ＦＦＴ）法、フリンジスキャン法、細線化法等に
より行う。

このようにして得られた位相分布のデータは、必要に応
じて文字化、図式化あるいは図形化して、プリンター、
デイスプレー等の表示手段により表示してもよい。

この後、得られた位相分布を基に、電子計算機により被
測定部に含まれる被検体における屈折率分布を算出する
。

被測定部に含まれる被検体における屈折率分布の算出は
、 ■第１の干渉縞が、被測定部における屈折１分布および
厚みの分布による光路差、ならびに干渉計の２つの光路
自体間の光路差の影響を受けていること、 ■第２の干渉縞が、被測定部における屈折率分布および
厚みの分布による光路差の影響を受けていること、 ■第３の干渉縞が、干渉計における２つの光路自体間の
光路差の影響を受けていることから、第１、第２および
第３の干渉縞における位相分布を求めることにより、被
測定部における屈折率分布、被測定部における厚みの分
布および干渉計における２つの光路自体間の光路差の３
つの未知数について３つの方程式が得られることになる
ので、これら３つの方程式を解くことにより行うことが
できる。

すなわち、第１の発明の屈折率分布の測定方法において
は、被測定部が有する光学的平面を光学研磨法または被
測定部に含まれる被検体における屈折率分布の測定結果
に及ぼす影響が無視できる程度の屈折率分布を有する透
明板を配することにより形成することから、上述した被
測定部における屈折率分布による光路差への影響は、被
測定部中に含まれる被検体における屈折率分布による光
路差への影響と同等となるため、上述の３つの方程式を
解くことにより、被測定部中に含まれる被検体における
屈折率分布のみを正確に求めることができる。なお上記
３つの方程式を解くにあたっては、予め、被測定部に含
まれる被検体のおおよその屈折率および厚みを常法によ
り測定しておく。

またこのとき、被測定部における厚みの分布のみも正確
に求めることができる。

なお本明細書においては、屈折率分布とは被検体または
被測定部における相対的な屈折率差を意味するものとし
て説明を行うが、本明細書でいう屈折率分布の算出過程
で得ることができる、上記屈折率分布に任意の係数、例
えば被検体の厚みの値や被測定部の厚みの値を掛けたも
のをもって屈折率分布としてもよい。

このようにして得られた屈折率分布のデータを、文字化
、図式化あるいは可視像化して、プリンタ、デイスプレ
ー等の表示手段により表示することにより、被測定部に
含まれる被検体における屈折率分布を具体的に把握する
ことができる。

以上説明したように、第１の発明の屈折率分布の測定方
法は、被測定部中に含まれる被検体における屈折率分布
を正確に測定するという本発明の第１の目的を達成する
測定方法であり、この目的を達成する本発明の屈折率分
布の測定装置は、振幅分割による二光束干渉計と、この
二光束干渉計により得られる干渉縞を光電検出する光電
検出手段と、この光電検出手段による前記干渉縞の光電
検出結果を２値信号データとして記憶する第１の記憶手
段と、この第１の記憶手段に記憶された、相対する２つ
の光学的平面を有する被測定部が設けられた被検体を、
前記２つの光学的平面が光路に含まれるように、振幅分
割による二光束干渉計の一方の光路内に配することによ
り得られる、前記被検体を配した光路を通った光と前記
被検体を配さなかった光路を通った光との光路差による
第１の干渉縞の光電検出結果の２値信号データ、前記第
１の干渉縞を生じさせる前記光路差の一因となる前記被
測定部中の光路差による第２の干渉縞の光電検出結果の
２値信号データ、および前記第１の干渉縞を生じさせる
前記光路差の一因となる、前記二光束干渉計の２つの光
路自体間の光路差による第３の干渉縞の光電検出結果の
２値信号データとを基に、前記第１、第２および第３の
干渉縞における位相分布の２値信号データをそれぞれ求
める位相分布算出手段と、この位相分布算出手段で求め
た前記第１、第２および第３の干渉縞における位相分布
の２値信号データをそれぞれ記憶する第２の記憶手段と
、この第２の記憶手段に記憶された前記第１、第２およ
び第３の干渉縞における位相分布の２値信号データを基
に、前記被測定部中に含まれる前記被検体における屈折
率分布の２値信号データを求める屈折率分布算出手段と
、この屈折率分布算出手段で求めた前記被測定部中に含
まれる前記被検体における屈折率分布の２値信号データ
を記憶する第３の記憶手段と、前記第２および第３の記
憶手段に記憶された各２値信号データを、文字化、図式
化または可視像化して表示する表示手段とを備えたこと
を特徴とするものである（以下、第２の発明という）。

これら第１の発明および第２の発明は、被測定部中に含
まれる被検体における屈折率分布を測定するためのもの
であり、干渉計の大型化を図ることなく大型の被検体全
体における屈折率分布を測定する場合には、後述する屈
折率分布の測定方法（以下、第３の発明という）および
装置（以下、第４の発明という）を適用する。

すなわち、第３の発明の屈折率分布の測定方法は、前述
の第１の発明の屈折率分布の測定方法に基づくものであ
り、相対する２つの光学的平面を有する複数の被測定部
を、隣り合う前記被測定部間に共通の領域をもたせつつ
同時にまたは逐次、同一被検体中に設け、前記被測定部
毎にこの被測定部中に含まれる前記被検体の屈折率分布
を求めた後、前記被測定部間に共通の領域中に含まれる
前記被検体の屈折率分布を基に前記被検体毎の屈折率分
布をつなぎ合わせて、前記複数の被測定部が設けられた
領域中に含まれる前記被検体における屈折率分布を求め
ることを特徴とするものである。

以下、第３の発明の屈折率分布の測定方法について、詳
細に説明する。

この屈折率分布の測定方法は、第１の発明の屈折率分布
の測定方法に基づくものであり、この方法においては、
まず、相対する２つの光学的平面を有する複数の被測定
部を、隣り合う被測定部間に共通の領域をもたせつつ同
時にまたは逐次、同一被検体中に設ける。

相対する２つの光学的平面を有する被測定部は、第１の
発明の屈折率分布の測定方法と同様にして形成する。な
お、オイルオンプレート法のように、光学研磨面を有す
る透明板を被検体上に設けることにより光学的平面を形
成する場合は、第１の発明の屈折率分布の測定方法と同
様に、光学的平面を形成するための透明板として、被測
定部に含まれる被検体における屈折率分布の測定結果に
及ぼす影響が無視できる程度の屈折率分布を有する透明
板を用いる。

複数の被測定部を、隣り合う被測定部間に共通の領域を
もたせつつ同時にまたは逐次、設けるにあたっては、２
つの光学的平面を被検体に相対させて設けた後にこれら
２つの光学的平面上に複数の被測定部の基準となる格子
等の目印を油性マジック等により書き込む方法、２つの
光学的平面を被検体に相対させて設けた後に複数の被測
定部の基準となる格子などの目印を光路中に設置する方
法、２つの光学的平面を被検体に相対させて設けた後に
二光束干渉計の光路に含まれる光学的平面の範囲を被検
体を移動させることにより測定の度毎にずらす方法、オ
イルオンプレート等の透明板の配置位置あるいは光学研
磨面の位置を測定の度毎にずらす方法等を適用すること
ができる。

第３の発明の屈折率分布の測定方法においては、このよ
うにして設けた被測定部毎に、この被測定部に含まれる
被検体の屈折率分布を前述した第１の発明の屈折率分布
の測定方法により求める。

この後、被測定部間に共通の領域中に含まれる被検体の
屈折率分布を基に被検体毎の屈折率分布をつなぎ合わせ
て、複数の被測定部が設けられた領域中に含まれる被検
体における屈折率分布を求める。

被検体毎の屈折率分布をつなぎ合わせるにあたっては、
共通の領域を有する２つの被測定部間で、共通の領域中
に含まれる各被検体の屈折率分布のデータの差の２乗和
が最小となるように、一方の被検体の屈折率分布のデー
タにある値を加えた後、両者の値の平均値を共通の領域
中に含まれる被検体における屈折率分布のデータとする
方法等を適用することができる。このようなつなぎ合わ
せを繰り返すことにより、複数の被測定部が設けられた
領域中に含まれる被検体における屈折率分布を求めるこ
とかできるため、干渉計の大型化を図ることなく、大型
の被検体全体における屈折率分布を求めることができる
。

このようにして得られた屈折率分布のデータを、文字化
、図式化あるいは可視像化して、プリンタ、デイスプレ
ー等の表示手段により表示することにより、第１の発明
の屈折率分布の測定方法と同様に、複数の被測定部が設
けられた領域中に含まれる被検体における屈折率分布を
具体的に把握することができる。

以上説明したように、第３の発明の屈折率分布の測定方
法は、大型の被検体についても干渉計の大型化を図るこ
となく、この大型の被検体全体における屈折率分布を正
確に測定するという本発明の第２の目的を達成する測定
方法であり、この目的を達成する第４の発明の屈折率分
布のｍ１１定装置は、前述の第２の発明の屈折率分布の
測定装置に、この測定装置を構成する前記第３の記憶手
段に記憶された、同一被検体中に設けられた複数の被測
定部中にそれぞれ含まれる前記被検体の屈折率分布の２
値信号データを基に、前記被測定部間で共通する領域中
に含まれる前記被検体における屈折率分布の２値信号デ
ータから前記被測定部中に含まれる前記被検体毎の屈折
率分布の２値信号データ同士をつなぎ合わせて、前記複
数の被測定部が設けられた領域中に含まれる前記被検体
における屈折率分布の２値信号データを合成するデータ
合成手段と、前記データ合成手段により得られた２値信
号データを記憶する第４の記憶手段と、前記第４の記憶
手段に記憶された２値信号データを、文字化、図式化ま
たは可視像化して表示する第２の表示手段とを付加して
なることを特徴とするものである。

この第４の発明の屈折率分布の測定装置において用いる
第２の表示手段としては、前述した第２の発明の屈折率
分布の測定装置における表示手段と同一の表示手段を用
いることができる。

以上説明した第１、第２、第３および第４の発明におい
ては、オイルオンプレート法のように他の透明板を被検
体上に設けることにより光学的平面を形成する場合、こ
の光学的平面を形成するための透明板としては、被測定
部中に含まれる被検体における屈折率分布の測定結果に
及ぼす影響が無視できる程度の屈折率分布を有する透明
板を用いるものとしたが、光学的平面を形成するだめの
透明板における屈折率分布が不明である場合や、この透
明板における屈折率分布の影響が無視できないことが明
らかである場合には、後述する屈折率分布の測定方法（
以下、第５の発明という）および装置（以下、第６の発
明という）を適用する。

すなわち、第５の発明の屈折率分布の測定方法は、前述
した第１および第３の発明の屈折率分布の測定方法にお
いて、相対する２つの光学的平面を有する被測定部が、
相対する２つの面を有する被検体と、この被検体の前記
２つの面の少なくとも一方に該被検体の屈折率に近い屈
折率を有する液層を介して設けられた、少なくとも一方
の主表面が光学研磨された透明板とからなる場合に、該
被測定部における屈折率分布と、該被測定部を構成する
前記透明板における屈折率分布とから、前記被測定部中
に含まれる前記被検体における屈折率分布を求めること
を特徴とするものである。

以下、第５の発明の屈折率分布の測定方法について、詳
細に説明する。

この屈折率分布の測定方法は、第１および第３の発明の
屈折率分布の測定方法に基づくものであり、この方法に
おいては、まず、相対する２つの面を有する被検体と、
この被検体の前記２つの面の少なくとも一方に該被検体
の屈折率に近い屈折率を有する液層を介して設けられた
、少なくとも方の主表面が光学研磨された透明板とから
なる、相対する２つの光学的平面を有する被測定部にお
ける屈折率分布を求める。

被測定部における屈折率分布は、前述した第１または第
３の発明の屈折率分布の測定方法と同様にして、前述し
た第１、第２および第３の干渉縞における位相分布を求
め、これらの位相分布を求めることにより得られる３つ
の方程式を解くことにより求めることができる。ここで
、第５の発明の屈折率分布の測定方法では光学的平面を
形成するための透明板における屈折率分布を考慮しなけ
ればならないため、上記３つの方程式を解くことにより
求まるものは、被測定部中に含まれる被検体における屈
折率分布ではなく、被測定部における屈折率分布である
。なお上記３つの方程式を解くにあたっては、予め、被
４１す走部を構成する被検体および透明板のおおよその
屈折率および厚みを常法により測定しておく。

次いで、この被測定部を構成する透明板における屈折率
分布を、第１または第３の発明の屈折率分布の測定方法
により求める。両面が光学研磨された透明板を２枚用い
た場合には、各透明板における屈折率分布をそれぞれ別
個に求め、それぞれの屈折率分布の値にそれぞれの板の
厚さを掛け、その和を板の厚さの和で割った値をもって
被測定部を構成する透明板における屈折率分布としても
よい。また、少なくとも一方の主表面が光学研磨された
透明板を２枚用いた場合には、２枚の透明板を光学研磨
された主表面がそれぞれ外側に位置するようにマツチン
グオイル等を介して張合わせて屈折率分布を求め、この
屈折率分布を被測定部を構成する透明板における屈折率
分布とする。

この後、被測定部における屈折率分布と被測定部を構成
する透明板における屈折率分布とを基に、例えば、被測
定部の屈折率分布の値に被測定部の厚さを掛けた値（光
路差）から透明板の光路差（透明板の屈折率分布の値に
透明板の板の厚さを掛けたもの）を引き、その値を被測
定部の厚さで割ることにより、被測定部を構成する被検
体における屈折率分布を求めることができる。

このようにして得られた屈折率分布のデータを、文字化
、図式化あるいは可視像化して、プリンタ、デイスプレ
ー等の表示手段により表示することにより、被測定部に
含まれる被検体における屈折率分布を具体的に把握する
ことができる。

以上説明したように、第５の発明の屈折率分布の測定方
法は、オイルオンプレート法のように他の透明板を被検
体上に設けることにより光学的平面を形成する場合に、
この透明板における屈折率分布が不明である場合や、こ
の透明板における屈折率分布の影響が無視できないこと
が明らかである場合に適用する測定方法であり、この場
合の測定装置である第６の発明の屈折率分布の測定装置
は、前述した第２または第４の発明の屈折率分布の測定
装置に、この測定装置を構成する前記第２の記憶手段に
記憶された、相対する２つの面を有する被検体と、この
被検体の前記２つの面の少なくとも一方に該被検体の屈
折率に近い屈折率を有する液層を介して設けられた、少
なくとも一方の主表面が光学研磨された透明板とからな
る第１の被測定部についての、前記第１、第２および第
３の干渉縞における位相分布の２短信号データを基に前
記第１の被測定部における屈折率分布の２短信号データ
を求めて、この２短信号データを前記第３の記憶手段に
記憶させる第２の屈折率分布算出手段と、前記第３の記
憶手段に記憶された、前記第１の被測定部における屈折
率分布の２短信号データ、および前記第１の被測定部を
構成する前記透明板の１枚ずつ、または前記２枚の透明
板をこれらの透明板の屈折率に近い屈折率を有する液層
を介して張合わせてなる複合板からなる第２の被測定部
における屈折率分布の２短信号データとから、前記第１
の被測定部に含まれる前記被検体における屈折率分布の
２短信号データを求める第３の屈折率分布算出手段と、
前記第３の屈折率分布算出手段により得られた２短信号
データを記憶する第５の記憶手段と、前記第５の記憶手
段に記憶された２短信号データを、文字化、図式化また
は可視像化して表示する第３の表示手段とを付加してな
ることを特徴とするものである。

この第６の発明の屈折率分布の測定装置において用いる
第３の表示手段としては、前述した第２および第４の発
明の屈折率分布の測定装置における表示手段と同一の表
示手段を用いることができる。

次に、大型の被検体についても干渉計の大型化を図るこ
となく、この大型の被検体における透過波面を正確に測
定するという本発明の第３の目的を達成する、本発明の
透過波面の測定方法について説明すると、この透過波面
の測定方法は、相対する２つの光学的平面を有する複数
の被測定部を、隣り合う前記被測定部間に共通の領域を
もたせつつ同時にまたは逐次、同一被検体中に設け、前
記被測定部毎に、この被測定部が設けられた被検体を、
前記２つの光学的平面が光路に含まれるように、振幅分
割による二光束干渉計の一方の光路内に配することによ
り得られる、前記被検体を配した光路を通った光と前記
被検体を配さなかった光路を通った光との光路差による
第１の干渉縞と、前記第１の干渉縞を生じさせる前記光
路差の一因となる、前記二光束干渉計の２つの光路自体
間の光路差による第２の干渉縞とを光電検出した結果を
それぞれ２短信号データとして記憶媒体に記憶させ、前
記記憶媒体に記憶された２短信号データを基に前記第１
および第２の干渉縞の解析を行って各干渉縞における位
相分布を求め、前記各干渉縞における位相分布を基に前
記被測定部における透過波面を求めた後、前記被測定部
毎の透過波面に含まれている前記被測定部間に共通の領
域の透過波面を基に前記複数の被測定部の透過波面をつ
なぎ合わせて、前記複数の被測定部が設けられた領域に
おける透過波面を合成することを特徴とするものである
（以下、第７の発明という）。

以下、第７の発明の透過波面の測定方法について、詳細
に説明する。

この第７の発明の透過波面の測定方法は、前述した第３
の発明の屈折率分布の測定方法において、第１の干渉縞
を生じさせる光路差の一因となる被測定部中の光路差に
よる第２の干渉縞の光電検出を行わず、したがって、こ
の第２の干渉縞の２短信号データを全（用いないという
点、および算出するものが被測定部中に含まれる被検体
における屈折率分布ではなく、被測定部における透過波
面である点を除けば、基本的に第３の発明の屈折率分布
の測定方法と同じ手法により行うことができる。

ただし、相対する２つの光学的平面を有する被測定部を
、隣り合う被測定部間に共通の領域をもたせつつ逐次設
けるにあたっては、オイルオンプレート等の透明板の配
置位置を測定の度毎にずらすことにより被測定部を設け
る方法の適用は避ける。

この第７の発明の透過波面の測定方法を適用することに
より、干渉計の大型化を図ることなく、大型の被検体全
体における透過波面を求めることができる。

以上説明したように、第７の発明の屈折率分布の測定方
法は、大型の被検体についても干渉計の大型化を図るこ
となく、この大型の被検体における透過波面を正確に測
定するという本発明の第３の目的を達成する測定方法で
あり、この目的を達成する本発明の透過波面の測定装置
は、振幅分割による二光束干渉計と、この二光束干渉計
により得られる干渉縞を光電検出する光電検出手段と、
この光電検出手段による前記干渉縞の光電検出結果を２
短信号データとして記憶する第１の記憶手段と、この第
１の記憶手段に記憶された、相対する２つの光学的平面
を有する被測定部が設けられた被検体を、前記２つの光
学的平面が光路に含まれるように、振幅分割による二光
束干渉計の一方の光路内に配することにより得られる、
前記被検体を配した光路を通った光と前記被検体を配さ
なかった光路を通った光との光路差による第１の干渉縞
の光電検出結果の２短信号データ、および前記第１の干
渉縞を生じさせる前記光路差の一因となる、前記二光束
干渉計の２つの光路自体間の光路差による第２の干渉縞
の光電検出結果の２短信号データとを基に、前記第１お
よび第２の干渉縞における位相分布の２短信号データを
それぞれ求める位相分布算出手段と、この位相分布算出
手段で求めた前記第１および第２の干渉縞における位相
分布の２短信号データをそれぞれ記憶する第２の記憶手
段と、この第２の記憶手段に記憶された前記第１および
第２の干渉縞における位相分布の２短信号データを基に
、前記被測定部における透過波面の２短信号データを求
める透過波面算出手段と、この透過波面算出手段で求め
た前記被測定部における透過波面の２短信号データを記
憶する第３の記憶手段と、この第３の記憶手段に記憶さ
れた、同一被検体中に設けられた複数の被測定部におけ
る透過波面の２短信号データを基に、前記被測定部間で
共通する領域における透過波面の２短信号データから前
記複数の被測定部における前記透過波面の２短信号デー
タ同士をつなぎ合わせて、前記複数の被測定部が設けら
れた領域における透過波面の２短信号データを合成する
データ合成手段と、このデータ合成手段により得られた
２短信号データを記憶する第４の記憶手段と、前記第２
、第３および第４の記憶手段に記憶された各２短信号デ
ータを、文字化、図式化または可視像化して表示する表
示手段とを備えたことを特徴とするものである（以下、
第８の発明という）。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。

実施例１ 第１図（ａ）は、第１の発明の屈折率分布の測定方法に
基づく屈折率分布の測定装置、すなわち、第２の発明の
屈折率分布の測定装置の一例を示す概略図である。

第１図（ａ）に示す屈折率分布の測定装置１は、光源で
あるＨｅ−Ｎｅレーザ（λ＝６３２゜８ｎｍ）　２と、
このＨｅ−Ｎｅレーザ２からの出射光をスリット３中に
集光させるレンズ４と、スリット３を出た拡散光を平行
光に変換するレンズ５と、レンズ５からの平行光と対向
する向きで配置されたハーフミラ−６と、ハーフミラ−
６から所定の距離だけ離れてこのハーフミラ−６と対向
配置された反射鏡７と、レンズ５とハーフミラ−６との
間に配置され、ハーフミラ−６および反射鏡７からの反
射光をレンズ５からの平行光と分離するビームスプリッ
タ−８と、ビームスプリッタ−８により分離された光（
干渉縞）を光電検出する光電検出手段であるテレビカメ
ラ９上に集光するための２枚のレンズ１０および１１と
、図示を省略したＡ／Ｄ変換器により２短信号データに
変換された、テレビカメラ９による干渉縞の充電検出結
果を記憶する第１の記憶媒体であるフレームメモリー１
２と、フレームメモリー１２に記憶された干渉縞の光電
検出結果の２短信号データを基に干渉縞の解析を行って
被測定部中に含まれる被検体における屈折率分布を求め
る演算部１３と、演算部１３により求められた屈折率分
布やその算出途中で得られる位相分布等を文字化、図式
化あるいは可視像化して表示する表示手段であるデイス
プレー１４とからなっている。

これらのうち、Ｈｅ−Ｎｅレーザ２、スリット３、レン
ズ４および５、ハーフミラ−６、反射鏡７、およびビー
ムスプリッタ−８とで、フィゾー干渉計を構成しており
、ハーフミラ−６と反射鏡７との間に、相対する２つの
光学的平面を有する被測定部が設けられた被検体１５が
配される。このときの被検体１５の向きは、２つの光学
的平面が光路に含まれる向きである。

また演算部１３は、第１図（ｂ）に示すように、フレー
ムメモリー１２に記憶された、被検体１５の２つの光学
的平面が光路に含まれるようにこの被検体１５を上記フ
ィゾー干渉計の一方の光路（ハーフミラ−６と反射鏡７
との間の光路）内に配することにより得られる第１の干
渉縞の光電検出結果の２短信号データ、前記第１の干渉
縞を生じさせる前記光路差の一因となる前記被測定部中
の光路差による第２の干渉縞の光電検出結果の２短信号
データ、および前記第１の干渉縞を生じさせる前記光路
差の一因となる、前記フィゾー干渉計の２つの光路自体
間の光路差による第３の干渉縞の光電検出結果の２短信
号データとを基に、前記第１、第２および第３の干渉縞
における位相分布の２短信号データをそれぞれ求める位
相分布算出手段２０と、この位相分布算出手段２０で求
めた前記第１、第２および第３の干渉縞における位相分
布の２短信号データをそれぞれ記憶する第２の記憶手段
２１と、この第２の記憶手段２１に記憶された前記第１
、第２および第３の干渉縞における位相分布の２短信号
データを基に、前記被測定部中に含まれる被検体におけ
る屈折率分布の２短信号データを求める屈折率分布算出
手段２２と、この屈折率分布算出手段２２で求めた前記
被測定部中に含まれる被検体における屈折率分布の２短
信号データを記憶する第３の記憶手段２３とを有してい
る。

この演算部１３における位相分布算出手段２０は、ＦＦ
Ｔ法により干渉縞の解析を行うものであり、演算部１３
におけるデータ処理は、第１図（Ｃ）に示すように、干
渉縞の光電検出結果の２短信号データの入力（ステップ
３０）、フーリエ変換（ステップ３１）による当該干渉
縞のスペクトル分布（パワースペクトル）の算出（ステ
ップ３２）、このパワースペクトルのデイスプレー１４
上への表示（ステップ３３）、デイスプレー１４に表示
したパワースペクトルを参考としての逆フーリエ変換に
必要なデータの抽出（ステップ３４）、この抽出したデ
ータの逆フーリエ変換（ステップ３５）の結果を用いた
位相の算出（ステップ３６）、この位相の算出結果のデ
イスプレー１４上への表示（ステップ３７）、外部入力
装置を使っての位相の接続（スッテプ３８）、被測定部
中に含まれる被検体における屈折率分布および被測定部
の厚みの分布の算出（ステップ３９）、および被測定部
中に含まれる被検体における屈折率分布のデイスプレー
１４上への表示（ステップ４０）の順で行われる。この
とき、ステップ３１〜ステツプ３８は位相分布算出手段
２０により行われ、ステップ３９は屈折率分布算出手段
２２により行われる。

このようにして構成される屈折率分布の測定装置１を用
い、直径１５０ｍｍ、厚さ１００ｍｍの円柱状の硼珪酸
系ガラスブロック（屈折率は１．５１）を被検体として
、以下の要領でこのガラスブロックにおける屈折率分布
を測定した。

まず、このガラスブロックの上面および下面の平行度を
５秒以内とし、かつ上面および下面を面精度がλ／６（
λ−６３２．８ｎｍ）以内となるように光学研磨し、上
面および下面を相対する２つの光学的平面として、ガラ
スブロック全体に被測定部を設けた。

次に、第１図（ａ）に示した二光束干渉計からハーフミ
ラ−６と反射鏡７を取り除き、被測定部中の光路差によ
る前述の第２の干渉縞を得、この干渉縞をテレビカメラ
９により充電検出して、この光電検出結果を２短信号デ
ータとしてフレームメモリー１２に記憶させた。さらに
この状態で、被検体を、２つの光学的平面が光路に含ま
れるように、第１図（ａ）に示した屈折率分布測定装置
１を構成するハーフミラ−６と反射鏡７との間に配して
、被検体（被測定部）を配した光路を通った光とこの被
検体を配さなかった光路を通った光との光路差による第
１の干渉縞を得、この干渉縞をテレビカメラ９により光
電検出して、この光電検出結果を２短信号データとして
フレームメモリー１２に記憶させた。次いで、被検体を
光路内から除いて、上記第１の干渉縞を生じさせる光路
差の一因となったフィゾー干渉計の２つの光路自体間の
光路差による第３の干渉縞を得、この干渉縞をテレビカ
メラ９により光電検出して、この光電検出結果を２短信
号データとしてフレームメモリー１２に記憶させた。

この後、演算部１３において第１図（Ｃ）に示したステ
ップに従ってデータ処理を行い、被測定部における厚み
の分布および被測定部中に含まれる被検体における屈折
率分布を算出し、その結果をデイスプレー１４に表示さ
せた。これらの結果を第２図および第３図に示す。

第２図は被測定部における厚みの分布を示す図であり、
等高線の間隔は０．２λである。

また第３図は被測定部中に含まれる被検体における屈折
率分布を示す図であり、等高線の間隔は２Ｘ１０−６で
ある。

なお、第２図および第３図における矩形状の枠は、測定
の便宜を図るために設けたもの（以下同様）で、この矩
形状の枠内の曲線が被測定部における厚みの分布あるい
は被測定部中に含まれる被検体における屈折率分布を示
す等高線である。等高線を記した範囲は、データ解析の
際、外部入力装置を用いて被測定部におけるデータを抽
出する際の抽出誤差により、被測定部の断面形状とは若
干異なった輪郭を有するが、この誤差は容易に補正可能
である（以下同様）。

実施例２ 実施例１で用いた、被測定部を設けた後のガラスブロッ
クにおける屈折率分布を、第３の発明の屈折率分布の測
定方法に基づいて測定した。

なおこのときの屈折率分布の測定装置としては、第４の
発明に基づく屈折率分布の測定装置を用いた。この屈折
率分布の測定装置は、第１図（ａ）に示した屈折率分布
の測定装置１と同様の構成であるが、演算部１３に変え
て、第４図に示す演算部５０を用いた。

すなわち、この演算部５０は、第４図に示すように、位
相分布算出手段２０から第２の記憶手段２１、屈折率分
布算出手段２２および第３の記憶手段２３に至までは、
前述の演算部１３と同様であるが、この第３の記憶手段
２３に記憶された、同一被検体中に設けられた複数の被
測定部中にそれぞれ含まれる前記被検体の屈折率分布の
２短信号データを基に、前記被測定部間で共通する領域
中に含まれる前記被検体における屈折率分布の２短信号
データから前記被測定部中に含まれる前記被検体毎の屈
折率分布の２短信号データ同士をつなぎ合わせて、前記
複数の被測定部が設けられた領域中に含まれる前記被検
体における屈折率分布の２短信号データを合成するデー
タ合成手段５１と、このデータ合成手段５１により得ら
れた２短信号データを記憶する第４の記憶手段５２と、
この第４の記憶手段５２に記憶された２短信号データを
文字化、図式化または可視像化して表示する第２の表示
手段５３とが付加されている。なお、第４図において第
１図（ｂ）と共通する部分については、第１図（ｂ）と
同じ符号を付して、その説明を省略した。また、第２の
表示手段５３は、第１図（ａ）に示した屈折率分布の測
定装置１におけるデイスプレー１４と同一の表示手段を
用いた。

ガラスブロックにおける屈折率分布のｆｌｔ１１定は、
まず、第５図に示すように、被検体であるガラスブロッ
ク５５に２つの被測定部５６および５７を設け、被測定
部５６中に含まれる被検体における屈折率分布および被
測定部５７中に含まれる被検体における屈折率分布をそ
れぞれ実施例１と同様にして求め、得られた結果を第２
の表示手段５３（デイスプレー１４）に表示させた。な
お、このときの被測定部５６および５７は、共通の領域
５８を有している。これらの結果を第６図（ａ）および
第６図（ｂ）に示す。第６図（ａ）は、被測定部５６中
に含まれる被検体における屈折率分布を示しており、第
６図（ｂ）は、被測定部５７中に含まれる被検体におけ
る屈折率分布を示している。両図における等高線の間隔
は、共に２×１０−６である。

この後、演算部５０におけるデータ合成手段５１により
、被ｍｌｌ定部５６中に含まれる被検体における屈折率
分布と被測定部５７中に含まれる被検体における屈折率
分布とで、共通の領域５８中に含まれる被検体における
それぞれの屈折率分布のデータの差の２乗和が最小とな
るように、一方の被測定部中に含まれる被検体における
屈折率分布のデータにある値を加え、両者の値の平均値
を共通の領域５８中に含まれる被検体における屈折率分
布のデータとすることにより、被測定部５６中に含まれ
る被検体における屈折率分布のデータおよび被測定部５
７中に含まれる被検体における屈折率分布のデータとを
つなぎ合わせて、被検体であるガラスブロック５５全体
における屈折率分布を合成し、得られた結果を第２の表
示手段５３（デイスプレー１４）に表示させた。この結
果を第７図に示す。なお、第７図における等高線の間隔
も、２Ｘ１０−６である。

第７図と第３図との比較から明らかなように、両図面に
おける等高線の数や間隔は良く一致しており、第３の発
明の屈折率分布の測定方法によっても、実用上支障のな
い精度の屈折率分布が求められる。

実施例３ 被検体の相対する２つの面に、この被検体の屈折率に近
い屈折率を有する液層を介して、主表面が光学研磨され
た透明板を配することにより、２つの光学的平面を形成
して被測定部とし、この被測定部中に含まれる被検体に
おける屈折率分布を、第５の発明の屈折率分布の測定方
法に基づいて測定した。

なおこのときの屈折率分布の測定装置としては、第６の
発明に基づく屈折率分布の測定装置を用いた。この屈折
率分布の測定装置は、第１図（ａ）に示した屈折率分布
の測定装置１と同様の構成であるが、演算部１３に変え
て、第８図に示す演算部６０を用いた。

すなわち、この演算部６０は、第８図に示すように、位
相分布算出手段２０から第２の記憶手段２１、屈折率分
布算出手段２２および第３の記憶手段２３に至るまでは
、前述の演算部１３と同様であるが、前記第２の記憶手
段２１に記憶された、相対する２つの面を有する被検体
と、この被検体の前記２つの面の少なくとも一方に該被
検体の屈折率に近い屈折率を有する液層を介して設けら
れた、少なくとも一方の主表面が光学研磨された透明板
とからなる第１の被測定部についての、前記第１、第２
および第３の干渉縞における位相分布の２短信号データ
を基に前記第１の被測定部における屈折率分布の２短信
号データを求めて、この２短信号データを前記第３の記
憶手段２３に記憶させる第２の屈折率分布算出手段６１
と、前記第３の記憶手段２３に記憶された、前記第１の
被測定部における屈折率分布の２短信号データ、および
前記第１の被測定部を構成する前記透明板の１枚ずつ、
または前記２枚の透明板をこれらの透明板の屈折率に近
い屈折率を有する液層を介して張合わせてなる複合板か
らなる第２の被測定部における屈折率分布の２短信号デ
ータとから、前記第１の被測定部に含まれる前記被検体
における屈折率分布の２短信号データを求める第３の屈
折率分布算出手段６２と、前記第３の屈折率分布算出手
段６２により得られた２短信号データを記憶する第５の
記憶手段６３と、前記第５の記憶手段６３に記憶された
２短信号データを、文字化、図式化または可視像化して
表示する第３の表示手段６４とが付加されている。なお
、第８図において第１図（ｂ）と共通する部分について
は、第１図（ｂ）と同じ符号を付して、その説明を省略
した。また、第３の表示手段６４は、第１図（ａ）に示
した屈折率分布の測定装置１におけるデイスプレー１４
と同一の表示手段を用いた。

第５の発明の屈折率分布の測定方法に基づき、第６の発
明の屈折率分布の測定装置を用いた屈折率分布の測定は
、以下の要領で行った。

まず、実施例１および実施例２で用いた、被測定部を設
けた後のガラスブロックの２つの光学研磨面を、研磨材
（＃４００程度）により砂ズリ状に加工して（このとき
の両面の平行度は１０秒程度）被検体とし、第９図に示
すように、この被検体６５の２つの砂ズリ面の全面に、
被検体６５の屈折率に近い屈折率を有する液層６６を介
して、主表面が光学研磨された２枚の硼珪酸系ガラス板
（直径１５０ｍｍ、厚さ２０ｍｍ、主表面の平行度５秒
、面精度λ／１０程度、屈折率は１．５１）６７ａおよ
び６７ｂをそれぞれ配することにより被測定部（第１の
被測定部）を設けた。

次に、この被測定部における屈折率分布を、実施例１と
同様にして求めた第１、第２および第３の干渉縞におけ
る位相分布を基に、演算部６０における第２の屈折率分
布算出手段６１により求め、得られた結果を第３の表示
手段６４（デイスプレー１４）に表示させた。この結果
を第１０図に示す。なお、第１０図における等高線の間
隔は、２ＸＩＯ−６である。

次いで、第１１図に示すように、被測定部を設けるため
に用いた２枚の硼珪酸系ガラス板６７ａおよび６７ｂを
、前述の液層６６と同等の液層６８を介して張合わせて
複合板（第２の被測定部）とし、この複合板における屈
折率分布を実施例１と同様にして求め、得られた結果を
第３の表示手段６４（デイスプレー１４）に表示させた
。この結果を第１２図に示す。なお、第１２図における
等高線の間隔も、２×１０−６である。

この後、演算部６０における第３の屈折率分布算出手段
６２により、第１の被測定部における屈折率分布に２枚
の透明板と被検体との厚さの和を掛けた値から、第２の
被測定部における屈折率分布に２枚の透明板の厚さを掛
けた値を差し引き、この値を被検体の厚さの値で割るこ
とにより、第１の被測定部を構成する被検体であるガラ
スブロック６５全体における屈折率分布を求め、得られ
た結果を第３の表示手段６４（デイスプレー１４）に表
示させた。この結果を第１３図に示す。なお、第１３図
における等高線の間隔も、２Ｘ１０−６である。

この実施例３では２枚の硼珪酸系ガラス板（オイルオン
プレートに相当する）を使用したために、被測定部の支
持台の構成上、測定領域がオイルオンプレートを使用し
ない実施例１に比べて約２５％減少し、解析領域が第３
図に示した解析領域の約７５％となっている。このこと
を考慮しつつ第１３図と第３図とを比較すると、両図面
における等高線の数や間隔は良く一致しており、第５の
発明の屈折率分布の測定方法によっても、実用上支障の
ない精度の屈折率分布が求められることが明らかである
。

実施例４ 実施例１で用いた、被測定部を設けた後のガラスブロッ
クにおける透過波面を、第７の発明の透過波面の測定方
法に基づいて測定した。

なおこのときの透過波面の測定装置としては、第８の発
明に基づく透過波面の測定装置を用いた。

この透過波面の測定装置は、第４図に示した屈折率分布
の測定装置１と同様の構成であるが、このときの演算部
は、第４図に示した演算部５０における屈折率分布算出
手段２２に代わって透過波面算出手段を有しており、さ
らにデータ合成手段５１に代わって複数の被測定部にお
ける透過波面の２短信号データ同士を合成して１つの透
過波面の２短信号データとするデータ合成手段を有して
いる。なお以下の説明で、第１図（ａ）に示した屈折率
分布の測定装置１と同様の部材については、第１図（ａ
）に付した符号を用いて説明する。

この演算部におけるデータ処理は、演算部５０における
データ処理と同様であるが、被測定部における屈折率分
布および厚みの分布を算出するステップ（ステップ３９
、第１図（Ｃ）参照）が被測定部における透過波面を算
出するステップに、また被測定部における屈折率分布を
デイスプレー１４上へ表示するステップ（ステップ４０
、第１図（Ｃ）参照）が被測定部における透過波面をデ
イスプレー１４上へ表示するステップにそれぞれ置き代
わっている。

被測定部を設けた後のガラスブロックにおける透過波面
の測定は、実施例２と同様にして、以下の要領で行った
。

まず実施例２と同様にして、被検体であるガラスブロッ
ク５５に設けた被測定部を２つの被測定部５６および５
７（第５図参照）に分け、各被測定部毎に、被検体（被
測定部）を配した光路を通った光とこの被検体を配さな
かった光路を通った光との光路差による第１の干渉縞を
得、この干渉縞をテレビカメラ９により光電検出して、
この光電検出結果を２短信号データとしてフレームメモ
リー１２に記憶させた。また各被測定部毎に、第１の干
渉縞を得た状態から被検体を光路外に除いて、上記第１
の干渉縞を生じさせる光路差の一因となったフィゾー干
渉計の２つの光路自体間の光路差による第２の干渉縞を
得、この干渉縞をテレビカメラ９により光電検出して、
この光電検出結果を２短信号データとしてフレームメモ
リー１２に記憶させた。

次いで、演算部においてデータ処理を行って各被測定部
における透過波面を求め、得られた結果を表示手段（デ
イスプレー１４）に表示させた。

これらの結果を第１４図（ａ）および第１４図（ｂ）に
示す。第１４図（ａ）は、被測定部５７における透過波
面を示しており、第１４図（ｂ）は、被測定部５６にお
ける透過波面を示している。

両図における等高線の間隔は、０．２λ（λ＝６３２、
　８ｎｍ）である。

この後、演算部におけるデータ合成手段により、被測定
部５６における透過波面と被測定部５７における透過波
面とで、共通の領域５８におけるそれぞれの透過波面の
データの差の２乗和が最小となるように、一方の被測定
部における透過波面のデータにある値を加え、両者の値
の平均値を共通の領域５８における透過波面のデータと
することにより、被測定部５６における透過波面のデー
タおよび被測定部５７における透過波面のデータとをつ
なぎ合わせて、被検体であるガラスブロック５５全体に
おける透過波面を合成して、得られた結果を表示手段（
デイスプレー１４）に表示させた。この結果を第１５図
に示す。なお、第１５図における等高線の間隔も、０．
２λである。

なお実施例４では、被検体の相対する２つの面を光学研
磨することにより設けられた被測定部における透過波面
を求めたが、被検体の相対する２つの面に、この被検体
の屈折率に近い屈折率を有する液層を介して、主表面が
光学研磨された透明板を配することにより設けられた被
測定部における透過波面についても、同様にして測定す
ることができる。

以上説明した実施例１．２．３および４では、干渉縞の
光電検出結果をもとに干渉縞の解析を行って位相分布を
求める際にＦＦＴ法を用いたが、このときの干渉縞の解
析はＦＦＴ法に限らず、フリンジスキャン法、細線化法
等により行うことができ、いずれか１つの方法を単独で
用いてもよいし、２つ以上の方法を併用してもよい。

フリンジスキャン法とは、２つの光の光路差を僅かずつ
変化させることのできる波面分割による二光束干渉計を
用いて、光路差を変えることによって得られる複数の干
渉縞と光路差の変化のデータとから、干渉縞の位相分布
を求める測定方法である。２つの光の光路差を変化させ
る方法としては、２つの光路の一方の光路長を変化させ
る方法、光源の波長を変える方法等を用いることができ
る。

このような二光束干渉計を用いた測定装置としては、例
えばフィゾー干渉計を基本とする場合、第１６図に示す
測定装置を例示することができる。

この測定装置７０においては、フィゾー干渉計を構成す
る反射鏡７の裏面にＰＺＴ（ピエゾ素子）７１が設けら
れており、反射鏡７は、ＰＺＴ７１に印加された電圧量
に応じて平行移動し、このときの反射鏡７の移動量は演
算部７２において算出されて、位相分布を求める際のデ
ータの１つとして用いられる。なお、第１６図に示した
測定装置７０において第１図（ａ）に示した屈折率分布
の測定装置１と共通する部材については、第１図（ａ）
と同じ符号を付して、その説明を省略する。

演算部７２におけるデータ処理は、例えば第１の発明の
屈折率分布の測定方法に基づいて屈折率分布を求める場
合、第１６図に示すステップに従って行われる。

すなわち、ＰＺＴへの高電圧の印加（ステップ８０）、
このとき得られる干渉縞の光電検出結果の２短信号デー
タの入力（ステップ８１）、ステップ８０とステップ８
１の繰返し、ＰＺＴの移動量とそのときの干渉縞の光電
検出結果の２短信号データとからの位相分布の算出（ス
テップ８２）、被測定部中に含まれる被検体における屈
折率分布および被測定部における厚みの分布の算出（ス
テップ８３）、および被測定部中に含まれる被検体にお
ける屈折率分布のデイスプレー１４上への表示（ステッ
プ８４）の順で行われる。

また演算部７２から適当な信号を送ることによって、光
源２の波長を変えることで干渉縞の位相分布を求めるこ
ともできる。この場合、光源の波長の変化量は演算部７
２で算出され、このデータと干渉縞の光電検出結果の２
短信号データとから位相分布のデータを求めることがで
きる。

透過波面を求める場合は、被測定部中に含まれる被検体
における屈折率分布および被測定部における厚みの分布
を算出するステップ（ステップ８３）が被測定部におけ
る透過波面を算出するステップに、また被測定部中に含
まれる被検体における屈折率分布をデイスプレー１４上
へ表示するステップ（ステップ８４）が被測定部におけ
る透過波面をデイスプレー１４上へ表示するステップに
それぞれ置き代わる。

細線化法により干渉縞の解析を行う場合、測定装置の演
算部におけるデータ処理は、例えば第１の発明の屈折率
分布の測定方法に基づいて屈折率分布を求める場合、第
１７図に示すステップに従って行われる。

すなわち、干渉縞の光電検出結果の２短信号データの入
力（ステップ９０）、入力された２短信号データの平均
化、２値化、尾根線抽出等を行う前処理（ステップ９１
）、前処理により得られたデータに基づく細線化（ステ
ップ９２）、外部入力装置を用いての縞次数の決定（ス
テップ９３）、縞次数の補間（ステップ９４）、被測定
部中に含まれる被検体における屈折率分布および被測定
部における厚みの分布の算出（ステップ９５）、および
被測定部中に含まれる被検体における屈折率分布のデイ
スプレー１４上への表示（ステップ９６）の順で行われ
る。なお位相分布は、ステップ９４を経た時点で求めら
れており、被測定部中に含まれる被検体における屈折率
分布および被測定部における厚みの分布を算出するステ
ップ９５は、ステップ９４を経た時点のデータを基に行
われる。

また、透過波面を求める場合は、被測定部中に含まれる
被検体における屈折率分布および被測定部における厚み
の分布を算出するステップ（ステップ９５）が被測定部
における透過波面を算出するステップに、また被測定部
中に含まれる被検体における屈折率分布をデイスプレー
１４上へ表示するステップ（ステップ９６）が被測定部
における透過波面をデイスプレー１４上へ表示するステ
ップにそれぞれ置き代わる。

以上の干渉縞解析法は、１個所または複数個所の屈折率
分布を測定する際、あるいは１個所または複数個所の透
過波面を測定する際に、適宜組み合わせて用いてもよい
。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の屈折率分布の測定方法お
よび測定装置によれば、被検体における屈折率分布を正
確に測定することができ、また、大型の被検体について
も干渉計の大型化を図ることなく、この大型の被検体に
おける屈折率分布を正確に測定することができる。

また本発明の透過波面の測定方法および測定装置によれ
ば、大型の被検体についても干渉計の大型化を図ること
なく、この大型の被検体における透過波面を正確に測定
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の屈折率分布の測定装置の一例を
示す概略図、第１図（ｂ）は本発明の屈折率分布の測定
装置の演算部の一例を示すブロック図、第１図（Ｃ）は
本発明の屈折率分布の測定装置の演算部におけるデータ
処理のステップの一例を示す図、第２図は被測定部にお
ける厚みの分布を示す図、第３図は被測定部中に含まれ
る被検体における屈折率分布を示す図、第４図は本発明
の屈折率分布の測定装置の演算部の他の例を示すブロッ
ク図、第５図は被検体に複数の被測定部を設ける場合の
一例を説明するための図、第６図（ａ）は被検体に設け
られた複数の被測定部のうちの１つの被測定部中に含ま
れる被検体における屈折率分布を示す図、第６図（ｂ）
は被検体に設けられた複数の被測定部のうちの他の１つ
の被測定部中に含まれる被検体における屈折率分布を示
す図、第７図は被検体に設けられた複数の被測定部中に
含まれる被検体における屈折率分布を合成して得た屈折
率分布を示す図、第８図は本発明の屈折率分布の測定装
置の演算部の他の例を示すブロック図、第９図は被検体
に透明板を配することにより被測定部を設ける場合の一
例を模式的に示す側面図、第１０図は被検体に透明板を
配することにより設けた被測定部中に含まれる被検体に
おける屈折率分布を示す図、第１１図は被検体に被測定
部を設けるために用いた透明板を第２の被測定部とする
場合の一例を模式的に示す側面図、第１２図は被検体に
被測定部を設けるために用いた透明板からなる第２の被
測定部における屈折率分布を示す図、第１３図は被検体
に透明板を配することにより設けた被測定部に含まれる
被検体における屈折率分布を示す図、第１４図（ａ）は
被検体に設けられた複数の被測定部のうちの１つの被測
定部における透過波面を示す図、第１４図（ｂ）は被検
体に設けられた複数の被測定部のうちの他の１つの被測
定部における透過波面を示す図、第１５図は被検体に設
けられた複数の被測定部における透過波面を合成して得
た透過波面を示す図、第１６図（ａ）は本発明の屈折率
分布の測定装置の他の例を示す概略図、第１６図（ｂ）
は本発明の屈折率分布の測定装置の演算部におけるデー
タ処理のステップの他の例を示す図、第１７図は本発明
の屈折率分布の測定装置の演算部におけるデータ処理の
ステップの他の例を示す図である。 １．７０・・・屈折率分布の測定装置、　９・・・光電
検出手段、　１２・・・第１の記憶手段、　１４・・・
表示手段、　２０・・・位相分布算出手段、　２１・・
・第２の記憶手段、　２２・・・屈折率分布算出手段、
２３・・・第３の記憶手段、　５１・・・データ合成手
段、５２・・・第４の記憶手段、　６１・・・第２の屈
折率分布算出手段、　６２・・・第５の記憶手段。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）相対する２つの光学的平面を有する被測定部が設
   けられた被検体を、前記２つの光学的平面が光路に含ま
   れるように、振幅分割による二光束干渉計の一方の光路
   内に配することにより得られる、前記被検体を配した光
   路を通った光と前記被検体を配さなかった光路を通った
   光との光路差による第１の干渉縞と、 この第１の干渉縞を生じさせる前記光路差の一因となる
   前記被測定部中の光路差による第２の干渉縞と、 前記第１の干渉縞を生じさせる前記光路差の一因となる
   、前記二光束干渉計の２つの光路自体間の光路差による
   第３の干渉縞と を光電検出してその結果をそれぞれ２値信号データとし
   て記憶媒体に記憶させ、前記記憶媒体に記憶された２値
   信号データを基に前記第１、第２および第３の干渉縞の
   解析を行って各干渉縞における位相分布を求め、前記各
   干渉縞における位相分布を基に前記被測定部中に含まれ
   る前記被検体における屈折率分布を求めることを特徴と
   する、屈折率分布の測定方法。
2. （２）相対する２つの光学的平面を有する複数の被測定
   部を、隣り合う前記被測定部間に共通の領域をもたせつ
   つ同時にまたは逐次、同一被検体中に設け、前記被測定
   部毎にこの被測定部中に含まれる前記被検体の屈折率分
   布を求めた後、前記被測定部間に共通の領域中に含まれ
   る前記被検体の屈折率分布を基に前記被検体毎の屈折率
   分布をつなぎ合わせて、前記複数の被測定部が設けられ
   た領域中に含まれる前記被検体における屈折率分布を求
   めることを特徴とする、請求項（１）記載の屈折率分布
   の測定方法。
3. （３）相対する２つの光学的平面を有する被測定部が、 相対する２つの面を有する被検体と、 この被検体の前記２つの面の少なくとも一方に該被検体
   の屈折率に近い屈折率を有する液層を介して設けられた
   、少なくとも一方の主表面が光学研磨された透明板とか
   らなり、 該被測定部における屈折率分布と、該被測定部を構成す
   る前記透明板における屈折率分布とを基に、前記被測定
   部中に含まれる前記被検体における屈折率分布を求める
   、請求項（１）または（２）記載の屈折率分布の測定方
   法。
4. （４）振幅分割による二光束干渉計と、 この二光束干渉計により得られる干渉縞を光電検出する
   光電検出手段と、 この光電検出手段による前記干渉縞の光電検出結果を２
   値信号データとして記憶する第１の記憶手段と、 この第１の記憶手段に記憶された、 相対する２つの光学的平面を有する被測定部が設けられ
   た被検体を、前記２つの光学的平面が光路に含まれるよ
   うに、振幅分割による二光束干渉計の一方の光路内に配
   することにより得られる、前記被検体を配した光路を通
   った光と前記被検体を配さなかった光路を通った光との
   光路差による第１の干渉縞の光電検出結果の２値信号デ
   ータと、 前記第１の干渉縞を生じさせる前記光路差の一因となる
   前記被測定部中の光路差による第２の干渉縞の光電検出
   結果の２値信号データと、 前記第１の干渉縞を生じさせる前記光路差の一因となる
   、前記二光束干渉計の２つの光路自体間の光路差による
   第３の干渉縞の光電検出結果の２値信号データと を基に、前記第１、第２および第３の干渉縞における位
   相分布の２値信号データをそれぞれ求める位相分布算出
   手段と、 この位相分布算出手段で求めた前記第１、第２および第
   ３の干渉縞における位相分布の２値信号データをそれぞ
   れ記憶する第２の記憶手段と、 この第２の記憶手段に記憶された前記第１、第２および
   第３の干渉縞における位相分布の２値信号データを基に
   、前記被測定部中に含まれる前記被検体における屈折率
   分布の２値信号データを求める屈折率分布算出手段と、 この屈折率分布算出手段で求めた前記被測定部中に含ま
   れる前記被検体における屈折率分布の２値信号データを
   記憶する第３の記憶手段と、前記第２および第３の記憶
   手段に記憶された各２値信号データを、文字化、図式化
   または可視像化して表示する表示手段と を備えたことを特徴とする、屈折率分布の測定装置。
5. （５）前記第３の記憶手段に記憶された、同一被検体中
   に設けられた複数の被測定部中にそれぞれ含まれる前記
   被検体の屈折率分布の２値信号データを基に、前記被測
   定部間で共通する領域中に含まれる前記被検体における
   屈折率分布の２値信号データから前記被測定部中に含ま
   れる前記被検体毎の屈折率分布の２値信号データ同士を
   つなぎ合わせて、前記複数の被測定部が設けられた領域
   中に含まれる前記被検体における屈折率分布の２値信号
   データを合成するデータ合成手段と、 前記データ合成手段により得られた２値信号データを記
   憶する第４の記憶手段と、 前記第４の記憶手段に記憶された２値信号データを、文
   字化、図式化または可視像化して表示する第２の表示手
   段と を備えた、請求項（４）記載の屈折率分布の測定装置。
6. （６）前記第２の記憶手段に記憶された、 相対する２つの面を有する被検体と、この被検体の前記
   ２つの面の少なくとも一方に該被検体の屈折率に近い屈
   折率を有する液層を介して設けられた、少なくとも一方
   の主表面が光学研磨された透明板とからなる第１の被測
   定部についての、前記第１、第２および第３の干渉縞に
   おける位相分布の２値信号データを基に前記第１の被測
   定部における屈折率分布の２値信号データを求めて、こ
   の２値信号データを前記第３の記憶手段に記憶させる第
   ２の屈折率分布算出手段と、 前記第３の記憶手段に記憶された、 前記第１の被測定部における屈折率分布の２値信号デー
   タと、 前記第１の被測定部を構成する前記透明板の１枚ずつ、
   または前記２枚の透明板をこれらの透明板の屈折率に近
   い屈折率を有する液層を介して張合わせてなる複合板か
   らなる第２の被測定部における屈折率分布の２値信号デ
   ータとから、前記第１の被測定部に含まれる前記被検体
   における屈折率分布の２値信号データを求める第３の屈
   折率分布算出手段と、前記第３の屈折率分布算出手段に
   より得られた２値信号データを記憶する第５の記憶手段
   と、前記第５の記憶手段に記憶された２値信号データを
   、文字化、図式化または可視像化して表示する第３の表
   示手段と を備えた、請求項（４）または（５）記載の屈折率分布
   の測定装置。
7. （７）相対する２つの光学的平面を有する複数の被測定
   部を、隣り合う前記被測定部間に共通の領域をもたせつ
   つ同時にまたは逐次、同一被検体中に設け、前記被測定
   部毎に、 この被測定部が設けられた被検体を、前記２つの光学的
   平面が光路に含まれるように、振幅分割による二光束干
   渉計の一方の光路内に配することにより得られる、前記
   被検体を配した光路を通った光と前記被検体を配さなか
   った光路を通った光との光路差による第１の干渉縞と、 前記第１の干渉縞を生じさせる前記光路差の一因となる
   、前記二光束干渉計の２つの光路自体間の光路差による
   第２の干渉縞と を光電検出した結果をそれぞれ２値信号データとして記
   憶媒体に記憶させ、前記記憶媒体に記憶された２値信号
   データを基に前記第１および第２の干渉縞の解析を行っ
   て各干渉縞における位相分布を求め、前記各干渉縞にお
   ける位相分布を基に前記被測定部における透過波面を求
   めた後、前記被測定部毎の透過波面に含まれている前記
   被測定部間に共通の領域の透過波面を基に前記複数の被
   測定部の透過波面をつなぎ合わせて、前記複数の被測定
   部が設けられた領域における透過波面を合成することを
   特徴とする、透過波面の測定方法。
8. （８）振幅分割による二光束干渉計と、 この二光束干渉計により得られる干渉縞を光電検出する
   光電検出手段と、 この光電検出手段による前記干渉縞の光電検出結果を２
   値信号データとして記憶する第１の記憶手段と、 この第１の記憶手段に記憶された、 相対する２つの光学的平面を有する被測定部が設けられ
   た被検体を、前記２つの光学的平面が光路に含まれるよ
   うに、振幅分割による二光束干渉計の一方の光路内に配
   することにより得られる、前記被検体を配した光路を通
   った光と前記被検体を配さなかった光路を通った光との
   光路差による第１の干渉縞の光電検出結果の２値信号デ
   ータと、 前記第１の干渉縞を生じさせる前記光路差の一因となる
   、前記二光束干渉計の２つの光路自体間の光路差による
   第２の干渉縞の光電検出結果の２値信号データと を基に、前記第１および第２の干渉縞における位相分布
   の２値信号データをそれぞれ求める位相分布算出手段と
   、 この位相分布算出手段で求めた前記第１および第２の干
   渉縞における位相分布の２値信号データをそれぞれ記憶
   する第２の記憶手段と、この第２の記憶手段に記憶され
   た前記第１および第２の干渉縞における位相分布の２値
   信号データを基に、前記被測定部における透過波面の２
   値信号データを求める透過波面算出手段と、この透過波
   面算出手段で求めた前記被測定部における透過波面の２
   値信号データを記憶する第３の記憶手段と、 この第３の記憶手段に記憶された、同一被検体中に設け
   られた複数の被測定部における透過波面の２値信号デー
   タを基に、前記被測定部間で共通する領域における透過
   波面の２値信号データから前記複数の被測定部における
   前記透過波面の２値信号データ同士をつなぎ合わせて、
   前記複数の被測定部が設けられた領域における透過波面
   の２値信号データを合成するデータ合成手段と、 このデータ合成手段により得られた２値信号データを記
   憶する第４の記憶手段と、 前記第２、第３および第４の記憶手段に記憶された各２
   値信号データを、文字化、図式化または可視像化して表
   示する表示手段と を備えたことを特徴とする、透過波面の測定装置。