JPH05133838A - 屈折率分布測定方法 - Google Patents
屈折率分布測定方法Info
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- JPH05133838A JPH05133838A JP29587591A JP29587591A JPH05133838A JP H05133838 A JPH05133838 A JP H05133838A JP 29587591 A JP29587591 A JP 29587591A JP 29587591 A JP29587591 A JP 29587591A JP H05133838 A JPH05133838 A JP H05133838A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 レンズ形状に加工された屈折率分布型光学素
子の屈折率分布を高精度に測定できる測定方法を提案す
る。 【構成】 レンズ形状に加工された屈折率分布を有する
測定試料５の測定面に、測定試料５より屈折率の大きい
媒質部材４を接触し、所定波長の電磁波を収束光３とし
て媒質部材４を介して測定面上の測定位置に照射し、測
定面の全反射による反射光７の明暗境界を検出して測定
位置での全反射臨界角を検出し、これによりこの位置で
の屈折率を測定する。更に収束光に対して測定面の曲率
半径の中心位置を中心として、測定試料５を相対的に回
転走査させて上記測定処理を繰り返し、測定試料５の屈
折率分布形状を測定する。
子の屈折率分布を高精度に測定できる測定方法を提案す
る。 【構成】 レンズ形状に加工された屈折率分布を有する
測定試料５の測定面に、測定試料５より屈折率の大きい
媒質部材４を接触し、所定波長の電磁波を収束光３とし
て媒質部材４を介して測定面上の測定位置に照射し、測
定面の全反射による反射光７の明暗境界を検出して測定
位置での全反射臨界角を検出し、これによりこの位置で
の屈折率を測定する。更に収束光に対して測定面の曲率
半径の中心位置を中心として、測定試料５を相対的に回
転走査させて上記測定処理を繰り返し、測定試料５の屈
折率分布形状を測定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レンズ形状を有する屈
折率分布型光学素子の屈折率分布を、光の全反射を利用
して測定する屈折率分布測定方法に関する。
折率分布型光学素子の屈折率分布を、光の全反射を利用
して測定する屈折率分布測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、屈折率分布を有する屈折率分布型
光学素子が、例えば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等として多様化されてきて
いる。又、光エレクトロニクス分野においては光導波路
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、映像分野においては銀塩カ
メラ，ビデオカメラ及び顕微鏡等のレンズ系として利用
される比較的大口径の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、素子内部の屈折率分布状態に大きく依存している。
従って、実用化に際しては、各素子，例えば素子をレン
ズとして使用する場合には素子の外形形状を加工した後
の、屈折率分布形状を高精度に測定する必要がある。
光学素子が、例えば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等として多様化されてきて
いる。又、光エレクトロニクス分野においては光導波路
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、映像分野においては銀塩カ
メラ，ビデオカメラ及び顕微鏡等のレンズ系として利用
される比較的大口径の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、素子内部の屈折率分布状態に大きく依存している。
従って、実用化に際しては、各素子，例えば素子をレン
ズとして使用する場合には素子の外形形状を加工した後
の、屈折率分布形状を高精度に測定する必要がある。
【０００３】かかる屈折率分布を測定する方法として、
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
る縦方向干渉法が知られている。更に最近では、特開昭
６３−２７５９３６号公報に記載されたプルフリッヒの
屈折計の原理を応用した測定方法も提案されている。こ
の方法は、図３に示すように、屈折率の分布を測定する
測定試料１０１の平面な測定面を半球状の測定台１０２
の平面な試料設置面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１０
３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を入射させて測定を行うもの
である。測定点１０４に照射された収束光の内、該点１
０４で全反射臨界角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、
測定台１０２の既知の屈折率ｎ 0 から測定点１０４にお
ける測定試料１０１の屈折率ｎは次式（１）から求める
ことができる。 ｎ＝ｎ0 ｓｉｎφc ・・・・式（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の屈折率分布形状を
求めることができる。
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
る縦方向干渉法が知られている。更に最近では、特開昭
６３−２７５９３６号公報に記載されたプルフリッヒの
屈折計の原理を応用した測定方法も提案されている。こ
の方法は、図３に示すように、屈折率の分布を測定する
測定試料１０１の平面な測定面を半球状の測定台１０２
の平面な試料設置面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１０
３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を入射させて測定を行うもの
である。測定点１０４に照射された収束光の内、該点１
０４で全反射臨界角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、
測定台１０２の既知の屈折率ｎ 0 から測定点１０４にお
ける測定試料１０１の屈折率ｎは次式（１）から求める
ことができる。 ｎ＝ｎ0 ｓｉｎφc ・・・・式（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の屈折率分布形状を
求めることができる。
【０００４】
【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、いずれも、平行平面形状の屈折率分布型光
学素子が、レンズ形状に加工された状態における測定に
ついては想定されておらず、かかる形状の素子の屈折率
分布を高精度に測定することは難しかった。即ち、前者
は、測定上素子内外での光線の屈折を無視するため、屈
折が極力抑えられるよう素子の両面を平行な薄片試料に
加工する必要がある。従って、この方法をそのままレン
ズ形状の素子に適用すれば測定値は大きな誤差を含む。
又、この誤差を小さく抑えて測定精度を上げるために
は、曲面及び素子内部での屈折を考慮して光線追跡を行
い、複雑な演算を用いて測定データの計算をしなければ
ならず、この場合、計算量が膨大となり測定に多大の時
間が必要となる。又、後者は、構造的にレンズ形状に加
工された測定試料を平面な試料設置台１０２Ａに密着配
置できない。又、この方法は入射光に対する測定試料表
面（素子表面）の反射光の角度によりその表面上の屈折
率を測定するものであるから、曲面形状を有する測定試
料の全反射角φc の角度を正確に測定することはできな
い。
測定方法は、いずれも、平行平面形状の屈折率分布型光
学素子が、レンズ形状に加工された状態における測定に
ついては想定されておらず、かかる形状の素子の屈折率
分布を高精度に測定することは難しかった。即ち、前者
は、測定上素子内外での光線の屈折を無視するため、屈
折が極力抑えられるよう素子の両面を平行な薄片試料に
加工する必要がある。従って、この方法をそのままレン
ズ形状の素子に適用すれば測定値は大きな誤差を含む。
又、この誤差を小さく抑えて測定精度を上げるために
は、曲面及び素子内部での屈折を考慮して光線追跡を行
い、複雑な演算を用いて測定データの計算をしなければ
ならず、この場合、計算量が膨大となり測定に多大の時
間が必要となる。又、後者は、構造的にレンズ形状に加
工された測定試料を平面な試料設置台１０２Ａに密着配
置できない。又、この方法は入射光に対する測定試料表
面（素子表面）の反射光の角度によりその表面上の屈折
率を測定するものであるから、曲面形状を有する測定試
料の全反射角φc の角度を正確に測定することはできな
い。
【０００５】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものでありその目的とするところは、レンズ形状に加
工された屈折率分布型光学素子の屈折率分布を、容易且
つ高精度で測定できるようにした屈折率分布測定方法を
提供することにある。
たものでありその目的とするところは、レンズ形状に加
工された屈折率分布型光学素子の屈折率分布を、容易且
つ高精度で測定できるようにした屈折率分布測定方法を
提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明による屈折率分布
測定方法は、レンズ形状に加工された屈折率分布を有す
る測定試料の測定面に、該測定試料より屈折率の大きい
媒質部材を接触し、所定波長の電磁波を収束光として媒
質部材を介して測定面上の測定位置に照射し、測定面の
全反射による反射光の明暗境界を検出して測定位置での
全反射臨界角を検出し、これにより該位置での屈折率を
測定し、更に上記収束光に対して測定面の曲率半径の中
心位置を中心として測定試料を相対的に回転走査させて
上記処理を繰り返すことにより、測定試料の屈折率分布
を求めるようにしたことを特徴としている。
測定方法は、レンズ形状に加工された屈折率分布を有す
る測定試料の測定面に、該測定試料より屈折率の大きい
媒質部材を接触し、所定波長の電磁波を収束光として媒
質部材を介して測定面上の測定位置に照射し、測定面の
全反射による反射光の明暗境界を検出して測定位置での
全反射臨界角を検出し、これにより該位置での屈折率を
測定し、更に上記収束光に対して測定面の曲率半径の中
心位置を中心として測定試料を相対的に回転走査させて
上記処理を繰り返すことにより、測定試料の屈折率分布
を求めるようにしたことを特徴としている。
【０００７】
【作用】本発明の方法によれば、測定試料の測定面の曲
率半径の中心位置を中心として測定試料を相対的に回転
走査させているので、収束光を測定面上の略平面の微少
領域に同一の大きさで照射することができる。従って、
曲面形状に起因する測定点における反射光の角度誤差は
極僅少に抑えることができ得、レンズ形状に加工された
測定試料であっても、高精度に屈折率分布を測定するこ
とができる。
率半径の中心位置を中心として測定試料を相対的に回転
走査させているので、収束光を測定面上の略平面の微少
領域に同一の大きさで照射することができる。従って、
曲面形状に起因する測定点における反射光の角度誤差は
極僅少に抑えることができ得、レンズ形状に加工された
測定試料であっても、高精度に屈折率分布を測定するこ
とができる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の好適な一実施例を図面を用い
て説明する。図１は本発明による測定方法の原理を示し
た図、図２は図１に図示した原理図の要部を拡大した略
図である。図中、１は波長６３２．８ｎｍのＨｅ−Ｎｅ
レーザ，波長４８８ｎｍのＡｒレーザ，波長５６８．２
ｎｍのＫｒレーザ及び波長４４１．６ｎｍのＨｅ−Ｃｄ
レーザを有する光源であり、測定対象に応じて図示しな
い切替えミラーによりレーザ光を適宜選択して射出する
ようになっている。２はこのレーザー光が入射される光
束変換部材であり、入射するレーザ光束を倍率５０倍の
対物レンズと５倍の対物レンズ（共に図示せず）とで約
１０倍に広げた後、ワーキングディスタンス（レンズ先
端から測定点迄の距離）の長い２０倍の対物レンズ（N.
A. 0.45 図示せず）で収束する入射光束３に変換し、
測定点上に収束させることができるようになっている。
て説明する。図１は本発明による測定方法の原理を示し
た図、図２は図１に図示した原理図の要部を拡大した略
図である。図中、１は波長６３２．８ｎｍのＨｅ−Ｎｅ
レーザ，波長４８８ｎｍのＡｒレーザ，波長５６８．２
ｎｍのＫｒレーザ及び波長４４１．６ｎｍのＨｅ−Ｃｄ
レーザを有する光源であり、測定対象に応じて図示しな
い切替えミラーによりレーザ光を適宜選択して射出する
ようになっている。２はこのレーザー光が入射される光
束変換部材であり、入射するレーザ光束を倍率５０倍の
対物レンズと５倍の対物レンズ（共に図示せず）とで約
１０倍に広げた後、ワーキングディスタンス（レンズ先
端から測定点迄の距離）の長い２０倍の対物レンズ（N.
A. 0.45 図示せず）で収束する入射光束３に変換し、
測定点上に収束させることができるようになっている。
【０００９】４は入射光束３が入射する面４ａが例えば
半径ｒ＝８ｍｍの球面に形成され且つ試料設置側面４ｂ
が略平面に形成されている媒質部材であり、例えばＨｅ
−Ｎｅレーザ光での屈折率が１．６９４２６，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。
５は試料設置側面４ｂに配置される測定対象であるレン
ズ形状を有する屈折率分布型光学素子，即ち測定試料で
あり、例えばＨｅ−Ｎｅレーザ光での屈折率が１．６９
３１の特性を有するマッチング屈折液（図示せず）を介
して媒質部材４に接触せしめられている。尚、媒質部材
４とマッチング屈折液の各屈折率は、いずれも測定試料
５の屈折率よりも高いものとする。
半径ｒ＝８ｍｍの球面に形成され且つ試料設置側面４ｂ
が略平面に形成されている媒質部材であり、例えばＨｅ
−Ｎｅレーザ光での屈折率が１．６９４２６，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。
５は試料設置側面４ｂに配置される測定対象であるレン
ズ形状を有する屈折率分布型光学素子，即ち測定試料で
あり、例えばＨｅ−Ｎｅレーザ光での屈折率が１．６９
３１の特性を有するマッチング屈折液（図示せず）を介
して媒質部材４に接触せしめられている。尚、媒質部材
４とマッチング屈折液の各屈折率は、いずれも測定試料
５の屈折率よりも高いものとする。
【００１０】６はマッチング屈折液との境界面に位置す
る測定試料５の測定面上であって入射光束３が収束すべ
き理想的な測定点に相当する媒質部材４の球面４ａの球
心、７は入射光束３が測定面で反射された反射光束、８
は測定点，即ち媒質部材４の球心６から約５０ｍｍの距
離に球心６を中心に回転可能に配置されるフォトディテ
クターより成る観察手段であり、この観察手段８は反射
光束７を受光して該光束の電磁波強度が最も急激に変化
する明暗境界と測定面法線とのなす角を全反射臨界角φ
c として測定し得るようになっている（図２参照）。９
は測定された全反射臨界角φc より前記式（１）を用い
て測定試料５の測定点における試料内部の屈折率を算出
する演算手段、１０は回転中心１１が後述する球心アラ
イメント装置１２及び走査手段上下ステージ１６によっ
て測定試料５の測定面の曲率半径の中心位置と一致せし
められていて、該点を中心として測定試料５を相対的に
回転走査して測定位置を変化せしめるための走査手段で
ある。尚、走査手段１０の走査角度情報は演算手段９に
入力され、演算手段９においてはこの角度情報を測定位
置情報に変換し、屈折率算出値と共に測定試料５の屈折
率分布形状を算出するようになっている。
る測定試料５の測定面上であって入射光束３が収束すべ
き理想的な測定点に相当する媒質部材４の球面４ａの球
心、７は入射光束３が測定面で反射された反射光束、８
は測定点，即ち媒質部材４の球心６から約５０ｍｍの距
離に球心６を中心に回転可能に配置されるフォトディテ
クターより成る観察手段であり、この観察手段８は反射
光束７を受光して該光束の電磁波強度が最も急激に変化
する明暗境界と測定面法線とのなす角を全反射臨界角φ
c として測定し得るようになっている（図２参照）。９
は測定された全反射臨界角φc より前記式（１）を用い
て測定試料５の測定点における試料内部の屈折率を算出
する演算手段、１０は回転中心１１が後述する球心アラ
イメント装置１２及び走査手段上下ステージ１６によっ
て測定試料５の測定面の曲率半径の中心位置と一致せし
められていて、該点を中心として測定試料５を相対的に
回転走査して測定位置を変化せしめるための走査手段で
ある。尚、走査手段１０の走査角度情報は演算手段９に
入力され、演算手段９においてはこの角度情報を測定位
置情報に変換し、屈折率算出値と共に測定試料５の屈折
率分布形状を算出するようになっている。
【００１１】１２は測定試料５の測定面の曲率半径の中
心位置と走査手段１０の回転中心１１とを一致させるた
めの球心アライメント装置であり、二方向のあおりステ
ージ１２ａ，Ｚステージ１２ｂ及び測定試料５を載置し
該試料を保持するための保持機構１２ｃよりなってい
る。１３は球心アライメント装置１２を正確に作動させ
るための球心アライメント観察手段である。この球心ア
ライメント観察手段１３は、球心アライメント装置１２
による位置調整の際に、媒質部材４の球面４ａの球心６
と走査手段１０の回転中心１１を通る直線に沿って測定
試料５の測定面上にアライメント光線１４を射出し、該
光線の測定面からの反射光を受光してこの反射光の射出
光軸からのズレを観察することで測定試料５の測定面の
曲率半径の中心位置と走査手段１０の回転中心１１との
ズレを観察するようになっており、所謂オートユリメー
ションの方法をとっている。１５は媒質部材４の球面４
ａにアライメント光線１４が入射するときの光線の屈折
の影響を抑えるための補正部材であって、媒質部材４と
同材質の硝材の一面に媒質部材４の球面４ａと同曲率の
凹面が又、この面に対向する一面には平面が形成されて
おり、補正部材１５の凹面と媒質部材４の球面４ａとを
重合して補正部材１５の平面と媒質部材４の試料設置側
面とが平行になるよう貼着されている。尚、球心アライ
メント観察手段１３は、アライメント光線１４の媒質部
材４への入射角度が常に一定となるよう配置されてい
る。１６は走査手段１０の下部に設けられていて走査手
段１０の回転中心１１の位置を垂直方向に調節するため
の走査手段上下ステージであって、該ステージを駆動す
ることにより走査手段１０全体が上下方向に位置変動す
るようになっている。
心位置と走査手段１０の回転中心１１とを一致させるた
めの球心アライメント装置であり、二方向のあおりステ
ージ１２ａ，Ｚステージ１２ｂ及び測定試料５を載置し
該試料を保持するための保持機構１２ｃよりなってい
る。１３は球心アライメント装置１２を正確に作動させ
るための球心アライメント観察手段である。この球心ア
ライメント観察手段１３は、球心アライメント装置１２
による位置調整の際に、媒質部材４の球面４ａの球心６
と走査手段１０の回転中心１１を通る直線に沿って測定
試料５の測定面上にアライメント光線１４を射出し、該
光線の測定面からの反射光を受光してこの反射光の射出
光軸からのズレを観察することで測定試料５の測定面の
曲率半径の中心位置と走査手段１０の回転中心１１との
ズレを観察するようになっており、所謂オートユリメー
ションの方法をとっている。１５は媒質部材４の球面４
ａにアライメント光線１４が入射するときの光線の屈折
の影響を抑えるための補正部材であって、媒質部材４と
同材質の硝材の一面に媒質部材４の球面４ａと同曲率の
凹面が又、この面に対向する一面には平面が形成されて
おり、補正部材１５の凹面と媒質部材４の球面４ａとを
重合して補正部材１５の平面と媒質部材４の試料設置側
面とが平行になるよう貼着されている。尚、球心アライ
メント観察手段１３は、アライメント光線１４の媒質部
材４への入射角度が常に一定となるよう配置されてい
る。１６は走査手段１０の下部に設けられていて走査手
段１０の回転中心１１の位置を垂直方向に調節するため
の走査手段上下ステージであって、該ステージを駆動す
ることにより走査手段１０全体が上下方向に位置変動す
るようになっている。
【００１２】次に球心アライメント装置１２によるアラ
イメント方法について説明する。先ず、測定試料５を保
持機構１２ｃ上に載置し確実に保持する。そして、球心
アライメント観察手段１３によりアライメント光線１４
を射出しつつ該光線の射出光軸に対する測定試料５から
の反射光のズレを観察し、射出光軸に対する反射光の戻
りズレがなくなるよう二方向のあおりステージ１２ａで
測定試料５の水平方向の位置を調整する。反射光と入射
光の光軸が一致したとき、測定試料５の測定面上の曲率
半径の中心位置は、走査手段１０の回転中心１２と媒質
部材４の曲面４ａの中心６間を通る直線（アライメント
光線の光軸）上に位置する。次にこの状態から、走査手
段１０を適当な回転角度で走査する。このとき、走査手
段１０の回転中心１１と測定試料５の測定面上の曲率半
径の中心とが一致していないと、測定試料５ではアライ
メント光線１４の入射角度が変わるので、反射光は入射
光の光軸からずれる。そこで、再びアライメント観察手
段１３で反射光のズレを観察しつつ、Ｚステージ１２ｂ
及び走査手段上下ステージ１６を稼働し、走査手段１０
の回転中心１１と測定試料５の測定面の曲率半径の中心
位置とが一致するよう垂直方向の位置調整をする。回転
中心１１と測定試料５の測定面の曲率半径の中心位置と
が一致したとき、アライメント光線１４の反射光と入射
光との光軸は一致すると共に、該光軸は測定試料５の測
定面の法線にも一致する。
イメント方法について説明する。先ず、測定試料５を保
持機構１２ｃ上に載置し確実に保持する。そして、球心
アライメント観察手段１３によりアライメント光線１４
を射出しつつ該光線の射出光軸に対する測定試料５から
の反射光のズレを観察し、射出光軸に対する反射光の戻
りズレがなくなるよう二方向のあおりステージ１２ａで
測定試料５の水平方向の位置を調整する。反射光と入射
光の光軸が一致したとき、測定試料５の測定面上の曲率
半径の中心位置は、走査手段１０の回転中心１２と媒質
部材４の曲面４ａの中心６間を通る直線（アライメント
光線の光軸）上に位置する。次にこの状態から、走査手
段１０を適当な回転角度で走査する。このとき、走査手
段１０の回転中心１１と測定試料５の測定面上の曲率半
径の中心とが一致していないと、測定試料５ではアライ
メント光線１４の入射角度が変わるので、反射光は入射
光の光軸からずれる。そこで、再びアライメント観察手
段１３で反射光のズレを観察しつつ、Ｚステージ１２ｂ
及び走査手段上下ステージ１６を稼働し、走査手段１０
の回転中心１１と測定試料５の測定面の曲率半径の中心
位置とが一致するよう垂直方向の位置調整をする。回転
中心１１と測定試料５の測定面の曲率半径の中心位置と
が一致したとき、アライメント光線１４の反射光と入射
光との光軸は一致すると共に、該光軸は測定試料５の測
定面の法線にも一致する。
【００１３】上述のアライメントにより、測定試料５の
測定面は、走査手段１０により回転走査されている間は
媒質部材４の球心６上を常に通るようになる。このとき
測定点６においては、例えば入射光束３の波長が６３
２．８Åでは、計算上約１μｍの径の収束光が当たって
いるが、測定点に至る迄の光学系の収差等により、この
収束光の径が３μｍ程度に広がっていると仮定し、収束
光が当たっている範囲内における測定試料５の測定面の
傾きを、該試料の曲率半径の大きさに対応させて求める
と表１に示す如く値となる。
測定面は、走査手段１０により回転走査されている間は
媒質部材４の球心６上を常に通るようになる。このとき
測定点６においては、例えば入射光束３の波長が６３
２．８Åでは、計算上約１μｍの径の収束光が当たって
いるが、測定点に至る迄の光学系の収差等により、この
収束光の径が３μｍ程度に広がっていると仮定し、収束
光が当たっている範囲内における測定試料５の測定面の
傾きを、該試料の曲率半径の大きさに対応させて求める
と表１に示す如く値となる。
【００１４】
【表１】 表１から明らかなように、収束光の照射範囲内における
測定試料５の傾きは、曲率半径の大きさに関わらずいず
れも小さい。従って、この収束光内の測定曲面は略平面
とみなすことができ、曲面形状に起因する測定点におけ
る反射光の角度誤差は極僅少に抑えられる。
測定試料５の傾きは、曲率半径の大きさに関わらずいず
れも小さい。従って、この収束光内の測定曲面は略平面
とみなすことができ、曲面形状に起因する測定点におけ
る反射光の角度誤差は極僅少に抑えられる。
【００１５】本実施例は以上の如く構成されているか
ら、上述の従来技術と同様に、光源１から射出されて光
束変換部材２で収束光となったレーザ光は、媒質部材４
の球面４ａ及びマッチング屈折液を介して測定試料５の
略平面上の測定点で収束して、反射光束７となって観察
手段８で受光される。そして、観察手段８で受光された
反射光束７は全反射臨界角φc として演算測定され、走
査手段１０からの測定位置情報と共に演算されて屈折率
情報が出力される。そして、測定試料５を相対的に回転
走査しつつ測定を繰り返すことにより、レンズ形状に加
工された測定試料の屈折率分布形状を高い精度で測定す
ることができる。尚、測定試料となり得る素子の曲率半
径は、曲面形状が平面に近い値の大きいものから極めて
小さい値のもの迄多種多様にあるが、例えばＺステージ
１２ｂ及び走査手段上下ステージ１６として稼働範囲の
大きいものを用いることにより又は、幾つかのＺステー
ジ及び走査手段上下ステージを重ねた構造とすることに
より或いは、Ｚステージ及び走査手段上下ステージを嵩
上げするための治具を取りそろえることにより、広い範
囲で位置調整できる構造とすれば、種々の形状のものに
対応させて測定することができる。又、図中、図示して
いないが試料走査中のマッチング屈折液切れを防止し測
定試料５をスムーズに回転走査させるため、媒質部材４
と測定試料５の間にマッチング屈折液を補給するマッチ
ング屈折液補給手段が設置されている。
ら、上述の従来技術と同様に、光源１から射出されて光
束変換部材２で収束光となったレーザ光は、媒質部材４
の球面４ａ及びマッチング屈折液を介して測定試料５の
略平面上の測定点で収束して、反射光束７となって観察
手段８で受光される。そして、観察手段８で受光された
反射光束７は全反射臨界角φc として演算測定され、走
査手段１０からの測定位置情報と共に演算されて屈折率
情報が出力される。そして、測定試料５を相対的に回転
走査しつつ測定を繰り返すことにより、レンズ形状に加
工された測定試料の屈折率分布形状を高い精度で測定す
ることができる。尚、測定試料となり得る素子の曲率半
径は、曲面形状が平面に近い値の大きいものから極めて
小さい値のもの迄多種多様にあるが、例えばＺステージ
１２ｂ及び走査手段上下ステージ１６として稼働範囲の
大きいものを用いることにより又は、幾つかのＺステー
ジ及び走査手段上下ステージを重ねた構造とすることに
より或いは、Ｚステージ及び走査手段上下ステージを嵩
上げするための治具を取りそろえることにより、広い範
囲で位置調整できる構造とすれば、種々の形状のものに
対応させて測定することができる。又、図中、図示して
いないが試料走査中のマッチング屈折液切れを防止し測
定試料５をスムーズに回転走査させるため、媒質部材４
と測定試料５の間にマッチング屈折液を補給するマッチ
ング屈折液補給手段が設置されている。
【００１６】又、本実施例では、光源１としてレーザー
光によるコヒーレント光源を用いたが、モノクロメータ
等で分光したＸｅランプ等のインコヒーレント光源、或
いは輝線光源を用いても良い。更に、アライメント光線
１４の屈折を抑えるために屈折補正部材１５を用いた
が、該部材を設置する代わりに、媒質部材４の球面４ａ
の頂点を試料設置側面４ｂと平行となるよう平面研磨す
ることで屈折を抑えるようにしても良い。
光によるコヒーレント光源を用いたが、モノクロメータ
等で分光したＸｅランプ等のインコヒーレント光源、或
いは輝線光源を用いても良い。更に、アライメント光線
１４の屈折を抑えるために屈折補正部材１５を用いた
が、該部材を設置する代わりに、媒質部材４の球面４ａ
の頂点を試料設置側面４ｂと平行となるよう平面研磨す
ることで屈折を抑えるようにしても良い。
【００１７】
【発明の効果】以上の如く本発明の方法によれば、測定
試料の測定面の曲率半径の中心位置を中心として測定試
料を相対的に回転走査させているので、収束光を測定面
上の略平面の微少領域に同一の大きさで照射することが
できる。従って、曲面形状に起因する測定点における反
射光の角度誤差は極僅少に抑えることができ得、レンズ
形状に加工された測定試料であっても、高精度に屈折率
分布を測定することができる。又、測定試料はアライメ
ント装置により位置決めがされるので、走査精度が非常
に精密になると共にスムーズに走査でき得、測定時間の
短縮化・測定手順の簡略化に対しても有効である。
試料の測定面の曲率半径の中心位置を中心として測定試
料を相対的に回転走査させているので、収束光を測定面
上の略平面の微少領域に同一の大きさで照射することが
できる。従って、曲面形状に起因する測定点における反
射光の角度誤差は極僅少に抑えることができ得、レンズ
形状に加工された測定試料であっても、高精度に屈折率
分布を測定することができる。又、測定試料はアライメ
ント装置により位置決めがされるので、走査精度が非常
に精密になると共にスムーズに走査でき得、測定時間の
短縮化・測定手順の簡略化に対しても有効である。
【図１】本発明による屈折率分布測定方法の一実施例を
示す原理図である。
示す原理図である。
【図２】図１に図示した原理図の要部を拡大した略図で
ある。
ある。
【図３】従来の屈折率分布測定方法の原理図である。
１ 光源 ４ 媒質部材 ５ 測定試料 ６ 測定点 ８ 観察手段 ９ 演算手段 １０ 走査手段 １２ 球心アライメント装置 １３ 球心アライメント観察手段 １６ 走査手段上下ステージ
Claims (1)
- 【請求項１】レンズ形状に加工された屈折率分布を有す
る測定試料の測定面に、該測定試料より屈折率の大きい
媒質部材を接触し、 所定波長の電磁波を収束光として上記媒質部材を介して
上記測定面上の測定位置に照射し、 上記測定面の全反射による反射光の明暗境界を検出して
上記測定位置での全反射臨界角を求め、これにより該位
置での屈折率を測定し、 更に上記収束光に対して上記測定面の曲率半径の中心位
置を中心として上記測定試料を相対的に回転走査させて
上記処理を繰り返すことにより、上記測定試料の屈折率
分布を求めるようにした屈折率分布測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29587591A JPH05133838A (ja) | 1991-11-12 | 1991-11-12 | 屈折率分布測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29587591A JPH05133838A (ja) | 1991-11-12 | 1991-11-12 | 屈折率分布測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05133838A true JPH05133838A (ja) | 1993-05-28 |
Family
ID=17826311
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29587591A Withdrawn JPH05133838A (ja) | 1991-11-12 | 1991-11-12 | 屈折率分布測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05133838A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108267405A (zh) * | 2018-03-19 | 2018-07-10 | 龚可欣 | 宝石折射仪用宝石固定旋转架 |
| JP2021056108A (ja) * | 2019-09-30 | 2021-04-08 | 日本電産株式会社 | レンズ測定装置、レンズ支持治具、反射防止レンズの製造方法およびレンズユニットの製造方法 |
-
1991
- 1991-11-12 JP JP29587591A patent/JPH05133838A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108267405A (zh) * | 2018-03-19 | 2018-07-10 | 龚可欣 | 宝石折射仪用宝石固定旋转架 |
| CN108267405B (zh) * | 2018-03-19 | 2023-11-28 | 龚可欣 | 宝石折射仪用宝石固定旋转架 |
| JP2021056108A (ja) * | 2019-09-30 | 2021-04-08 | 日本電産株式会社 | レンズ測定装置、レンズ支持治具、反射防止レンズの製造方法およびレンズユニットの製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990204 |