JPH06167420A

JPH06167420A - プリズムの屈折率測定装置

Info

Publication number: JPH06167420A
Application number: JP31990192A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Takawa; 宏行高和; Masayo Kitagawa; 昌代北川
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1992-11-30
Filing date: 1992-11-30
Publication date: 1994-06-14

Abstract

(57)【要約】【目的】精度の高い測定を迅速に行うことができるプ
リズムの屈折率測定装置を提供する。【構成】プリズム１の面方位や測定光の方位を観測す
る望遠鏡５１の対物レンズ５１ａの焦点面に位置検出型
の撮像素子５１ｂを配置し、該撮像素子５１ｂによって
得られる光学像に処理装置９による画像処理を含む処理
を施すことによって該光学像の位置を求め、この位置と
レチクルジェネレータ１０によって形成されるレチクル
（基準指標）の位置並びにロータリーエンコーダ２１ａ
による角度測定値とから各面の方位や光の方位を求めて
これらを所定の関係式にいれることによってプリズム１
の屈折率を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、プリズムの屈折率測
定装置に関し、特に、正確な測定を迅速に行うことを可
能にしたものに関する。

【０００２】

【従来の技術】プリズムの屈折率を測定する方法とし
て、従来から、最小偏角法、任意偏角法あるいはリュー
ドベルク法（Rudbergs Method ）等が知られている。

【０００３】図２２は頂角Φのプリズム１を示すもので
あるが、いま、このプリズム１の頂角を形成する２つの
面Ａ，Ｂの一方の面Ａ（入射面）から入射した光が他方
の面Ｂ（出射面）から出射するとした場合に、各面にお
ける入射角及び屈折角を順次Ｉ₁，Ｉ₂，Ｉ₃，Ｉ₄と
し、入射光と出射光との偏角をΔとする。この場合、入
射角を変化させると偏角Δが変化するが、ある入射角の
ときに偏角が最小の値Δmin をとる。上述の最小偏角法
は、この最小偏角Δmin を測定して、その測定値と頂角
Φの値とから次の(1) 式によって被測定試料たるプリズ
ム１の屈折率ｎを求めるものである。

【０００４】ｎ＝ｓｉｎ｛（Φ＋Δmin ）／２｝／ｓｉｎ（Φ／２）…(1) この最小偏角法は、測定変数が少ないので比較的高い精
度を維持できるが、半面、最小偏角を求める作業が煩雑
であるという欠点を有する。

【０００５】これに対して、任意偏角法は最小偏角を求
めることなく、偏角を任意に設定しておいて、そのとき
の入射角Ｉ₁及び出射角Ｉ₄の値を求め、これらの値と
頂角Φとの値から次の(2) 式によって屈折率ｎを求める
ものである。

【０００６】ｎ²＝（ｓｉｎ²Ｉ₁＋ｓｉｎ²Ｉ₄ −２ｓｉｎＩ₁・ｓｉｎＩ₄・ｃｏｓΦ）／ｓｉｎ²Φ…(2) この任意偏角法は最小偏角を求める作業がないので迅速
な測定が可能である半面、測定変数が多いので多少精度
が落ちるという欠点を有する。

【０００７】さらに、リュードベルク法は、１つの波長
についての屈折率を最小偏角法で求め、プリズム１をそ
の位置で固定したままで他の波長の屈折率ｎを次の(3)
式で求めるものである。

【０００８】ｎ＝ｓｉｎＩ₁／ｓｉｎＩ’…(3) ただし、Ｉ’は次の(4) 式によって定義されるものであ
る。

【０００９】ｔａｎ（Ｉ’−Φ／２）＝［ｔａｎ（Φ／２） ×ｔａｎ｛Ｉ₁−（Δ＋Φ）／２｝］／ｔａｎ｛（Δ＋Φ）／２｝…(4) 図２３はこれらの方法を実施する従来のプリズムの屈折
率測定装置の構成を示す図である。図２３において、基
台２には、該基台２に略垂直な軸Ｏを中心として回転自
在なように試料台３及びスウィーベルアーム４がそれぞ
れ設けられており、このスウィーベルアーム４には試料
台３上に載置されたプリズム１から出射されてくる光を
観測するための望遠鏡５が取り付けられている。さら
に、基台２には、固定アーム２ｃ，２ｄを介して、プリ
ズム１に測定用の光を入射させるための光源６、スリッ
ト７及びコリメータ８が取り付けられている。なお、試
料台３には該試料台３上に載置されたプリズム１の水平
方向に対する傾斜角度を調整する傾斜ネジ３ａを備えた
傾斜角度調整機構が設けられており、一方、基台２上に
は、スウィーベルアーム４の回転角度を読み取るための
角度目盛板２ａ及び角度目盛読取用顕微鏡２ｂが設けら
れている。この角度目盛板２ａも軸Ｏのまわりに回転調
整ができるようになっている。なお、この角度目盛板２
ａの代わりにロータリーエンコーダを設けて目盛りをデ
ジタル表示させるタイプのものもある。さらに、スリッ
ト７の前には必要に応じて単色フィルター７ａが設けら
れる。

【００１０】望遠鏡５は、オートコリメータを兼ねる構
造となっている。すなわち、望遠鏡５は、プリズム１に
対向して配置される鏡筒前部に設けられた対物レンズ５
ａ及び鏡筒後部に設けられた接眼レンズ５ｂからなる観
測光学系と、対物レンズ５ａを共通にし、該対物レンズ
５ａと接眼レンズ５ｂとの間に設けられたビームスプリ
ッタ５ｃによって観測光学系外に分岐して形成された光
路上において接眼レンズ５ｂと光学的に共役な位置に設
けられた投影用指標５ｄ及び投影用光源５ｅからなる投
影光学系とを有する。投影用指標５ｄから出た光はビー
ムスプリッタ５ｃで反射し、対物レンズ５ａによって平
行光にされて外部に出射される。また、接眼レンズ５ｂ
の光軸上には基準指標５ｆが設けられており、望遠鏡５
への入射光の光軸が該望遠鏡５の光軸と一致したときに
入射光の接眼レンズによる像が基準指標５ｆの像に一致
して観測されるようになっている。したがって、例え
ば、望遠鏡５を外部の反射面に向けてそのときの投影用
指標５ｄの反射像を観測し、その反射像が基準指標５ｆ
の像に一致するように望遠鏡５の角度を調整することに
より望遠鏡の光軸を外部反射面に対して垂直に設定する
ことができ、そのときの望遠鏡５の角度を読み取ること
によりその外部反射面の法線の方向すなわち方位を知る
ことができる。

【００１１】さて、上述の屈折率測定装置を用いて最小
偏角法によりプリズム１の屈折率を測定する場合の測定
手順の例を以下に示す。なお、プリズム１の頂角Φを求
めるには、入射面Ａの法線が向いている方向（以下、入
射面方位という）と、出射面Ｂの法線が向いている方向
（以下、出射面方位という）とを求め、これらの方位の
なす角度を求める。

【００１２】(1) 試料台３を固定して入射面方位の近く
へ望遠鏡を動かす。

【００１３】(2) 望遠鏡５の接眼レンズ５ｂを覗きなが
ら、投影用指標５ｄの像と基準指標５ｆが視野内に入る
ように傾斜ネジ３ａとスウィーベルアーム４を動かすこ
とでプリズム１の入射面Ａの法線と望遠鏡５の光軸とが
大略一致するように調整する。

【００１４】(3) 望遠鏡５を出射面Ｂの方位の近くへ移
動する。

【００１５】(4) 同様に傾斜ネジ３ａとスウィーベルア
ーム４を動かすことで出射面Ｂの法線と望遠鏡５の光軸
とが大略一致するように調整する。

【００１６】(5) もう一度、入射面方位の近くへ望遠鏡
５を動かして入射面Ａの法線と望遠鏡５の光軸とが大略
一致しているかどうかを確認する。このとき、傾斜ネジ
３ａを再調整しなければならないときには、上記手順
(2) から(5) を繰り返す。

【００１７】(6) 入射面Ａの法線と出射面Ｂの法線との
両方の光軸がスウィーベルアーム４だけを動かして望遠
鏡５の光軸と大略一致するのを確認する。

【００１８】(7) 望遠鏡５を入射面Ａに向けて、望遠鏡
５の接眼レンズによって形成される基準指標５ｆの像と
投影用指標５ｄの像とが完全に重なるようにスウィーベ
ルアーム４を微調整して、望遠鏡５の光軸と入射面Ａの
法線とが正確に一致するようにする。そのときの位置を
角度目盛板２ａで読み取る。これが入射面Ａの方位とな
る。

【００１９】(8) 同様に望遠鏡５を出射面Ｂに向けて望
遠鏡５の接眼レンズによって形成される基準指標５ｆの
像と投影用指標５ｄの像とが完全に重なるようにスウィ
ーベルアーム４を微調整して、望遠鏡５の光軸と出射面
Ｂの法線とが一致するようにする。そのときの位置を角
度目盛板２ａで読み取る。これが出射面Ｂの方位とな
る。

【００２０】(9) 望遠鏡５でスリット７の像（任意の１
波長に対する）を観察しながら試料台３と望遠鏡５とを
回転させて、コリメータ８、プリズム１、望遠鏡５の位
置関係が最小偏角（偏角が最も小さくなる位置を探す）
になるように調整する。そして、試料台３を固定する。

【００２１】(10)望遠鏡５を覗きながらスリット７の像
と基準指標５ｆとが一致するようにスウィーベルアーム
４を微調整する。そのときの角度を角度目盛板２ａで読
み取る。この角度を最小偏角方位と呼ぶことにする。

【００２２】(11)測定したい波長について、光源６、単
色フィルター７ａを選択しながら(9)及び(10)の操作を
繰り返す。

【００２３】(12)プリズム１を試料台３から取りはずし
てコリメータ８の光軸と望遠鏡５の光軸とが大略一直線
上にのるように望遠鏡５を調整する。

【００２４】(13)望遠鏡５を覗きながらスリット７の像
と基準指標５ｆとが一致するようにスウィーベルアーム
４を微調整する。そのときの角度を角度目盛板２ａで読
み取る。この角度を無偏向方位と呼ぶ。

【００２５】(14)入射面Ａの方位と出射面Ｂの方位とか
らプリズムの頂角Φを求める。

【００２６】(15)上記(10)で求めた最小偏角方位と、(1
3)で求めた無偏角方位とから、最小偏角Δmin を求め
る。

【００２７】(16)プリズム１の頂角Φと上記求めた最小
偏角Δmin とを上述の(1) 式に入れて屈折率ｎを求め
る。

【００２８】(17)他の波長に対する最小偏角を求めてい
る場合には，その最小偏角を用いてそれぞれの波長の屈
折率を求める。

【００２９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来のプリズムの屈折率測定装置には以下のような問題
点があった。

【００３０】すなわち、入・出射面の方位や偏角方位等
を測定するためには、測定者が望遠鏡５を覗きこんで、
投影視標５ｄあるいはスリット７の像や基準指標５ｆの
像を観測しながら、これらが正確に重なるように望遠鏡
５の角度を調整する必要があるが、これを正確に行うこ
とが必ずしも容易ではなく、これがため、測定精度に一
定の限界が生じていた。しかも、正確に一致しているか
否かの判断には個人差があり、測定精度にバラツキが生
ずるという問題点もあった。

【００３１】また、測定作業には集中力が必要であり、
特に角度の測定精度が±１秒程度を要求される場合に
は、測定時間も長くなりその分だけ作業者の精神的な疲
労は累積される。しかも、集中力の持続には限界があ
り、単位時間あたりの測定個数、再現性（測定値の信頼
性）が共に時間の経過とともに低下したり、長期間の測
定作業により眼精疲労に起因する測定者の視力の低下の
おそれもある。さらには、屈折率を求めるために眼視観
測で得た測定値を所定の数式にいれて計算を行う必要が
あるので、測定値をメモしたり、あるいは、計算機に入
力する等という繁雑な作業も必要であり、錯誤によるエ
ラー等が生ずるおそれも少なからずあった。

【００３２】本発明は上述の背景のもとでなされたもの
であり、精度の高い測定を迅速に行うことができるプリ
ズムの屈折率測定装置を提供することを目的としたもの
である。

【００３３】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに本発明にかかるプリズムの屈折率測定装置は、
（１）基台に回転自在に取り付けられた試料台と、前
記試料台に載置された被測定試料たるプリズムの頂角を
構成する２つの面の一方から測定用の光を入射させる測
定光発生光学系と、前記試料台の回転軸と共通の軸を中
心に回転自在に取り付けられた望遠鏡であって、該望遠
鏡の対物光学系の焦点面と光学的に共役な面に配置され
た投影用指標と、この投影用指標を照明して得られる投
影光を前記対物光学系を通して外部に出射させる投影用
光源と、前記対物光学系を通して入射した光によってそ
の焦点面に結像される光学像を検出する位置検出型の撮
像素子とを備えた望遠鏡と、前記試料台又は望遠鏡のい
ずれか一方又は双方の回転角度に対応する電気的信号を
発生する角度測定装置と、前記撮像素子によって形成さ
れる画像に望遠鏡の角度位置を示す基準指標の画像を重
ねて形成する画像信号を発生する基準指標発生装置と、
前記撮像素子、角度測定装置及び基準指標発生装置を制
御するとともに、これらから送出される画像信号を含む
信号を処理する処理装置とを有し、前記処理装置は、前
記望遠鏡を前記プリズムの頂角を構成する２つの面にそ
れぞれ向けたときに前記撮像素子によって形成される投
影用指標像の位置を求めてこれら面の方位を求め、これ
ら方位から前記プリズムの頂角を求め、また、前記測定
光発生光学系から出射した光を前記プリズムを通して又
は通さずに前記望遠鏡に入射させたとき前記撮像素子に
形成される光の像の位置を求めてこれら光の方位を求
め、この光の方位及び前記面の方位から前記プリズムの
屈折に基づく物理量を求め、これら頂角及び物理量を所
定の計算式にいれて前記プリズムの屈折率を求める処理
を行う機能を備えたものであることを特徴とする構成と
し、また、この構成１の態様として、（２）構成１に
記載の屈折率測定装置において、前記撮像素子は、前記
対物光学系の焦点面に配置された２次元撮像素子と、前
記焦点面と光学的に共役な位置に配置された１次元撮像
素子とからなることを特徴とした構成とした。

【００３４】

【作用】上述の構成１によれば、撮像素子に形成された
光学像の位置は画像処理によって求められ、この位置と
基準指標の位置並びに角度測定装置による角度測定値と
から各面の方位や光の方位が求められ、これらを上述の
(1) ないし(3) 式にいれることによってプリズムの屈折
率を求めることができる。これによれば、従来のよう
に、投影用指標像や光学像を基準指標に正確に合わせる
ために望遠鏡を正確に回転調整する必要がなくなり、こ
れら像が撮像素子の撮像範囲内に治まるように粗調整す
るだけでよい。したがって、迅速な測定が可能となる。
しかも、これらの計測は処理装置による画像処理を含む
処理によって行われるから、測定者の熟練度や疲労度等
に依存せずに常に一定の精度が得られる。

【００３５】また、構成２によれば、例えば、２次元撮
像素子では主としてモニター情報を得るようにし、計測
情報は分解能の高い１次元撮像素子によって得るように
することによって、精度が高くかつ操作性のよい装置を
得ることが可能となる。

【００３６】

【実施例】図１は本発明の一実施例にかかるプリズムの
屈折率測定装置の全体構成を示す図である。以下、図１
を参照しながら一実施例を説明する。なお、この実施例
は上述の図２３に示される従来例と多くの部分が共通す
るので、共通する部分には同一の符号を付してその説明
の一部を省略し、以下では、この実施例に特有な点を中
心に説明する。

【００３７】図１において、基台２１に、該基台２１に
略垂直な軸Ｏを中心として回転自在なように試料台３及
びスウィーベルアーム４がそれぞれ設けられ、このスウ
ィーベルアーム４に、試料台３上に載置されたプリズム
１から出射されてくる光を観測するための望遠鏡５１が
取り付けられ、さらに、基台２１に、固定アーム２１
ｃ，２１ｄを介して、プリズム１に測定用の光を入射さ
せるための光源６、スリット７及びコリメータ８が取り
付けられている。これらの点は、上述の従来例とほぼ同
一の構成を有する。

【００３８】この実施例が上述の従来例と異なる点は、
スウィーベルアーム４に取り付けられた望遠鏡５１が、
上述の従来例の望遠鏡５の接眼レンズ５ｂの代わりに撮
像素子５１ｂを設けたものである点、上述の従来例で
は、基台２が角度目盛板２ａを内蔵しているのに対し
て、この実施例の基台２１は角度目盛板の代わりにロー
タリーエンコーダ２１ａを内蔵している点、並びに、こ
れら撮像素子５１ｂ及びロータリーエンコーダ２１ａを
制御してこれらからの情報を処理するとともに必要な演
算及び表示を行うディスプレイ機能付き画像演算・処理
装置（以下、処理装置と略称する）９及び撮像素子５１
ｂによって撮像された像に重ねて表示する基準指標を発
生するレチクルジェネレータ１０を新たに設けた点であ
る。

【００３９】ここで、光源６としては単色光を発生する
光源、例えば、レーザー装置等を用いてもよいが、測定
の目的によっては、例えば、水銀放電管等のように複数
の波長を含む光を発する光源、あるいは、白色光源を用
いてもよい。白色光源を用いる場合には、光源６とスリ
ット７との間に単色フィルターを配置する。また、スリ
ット７は、コリメータ８の鏡筒の前部に取り付けられた
もので、光源６からの光を遮蔽する遮蔽体に光を透過す
る縦長の細い帯状の貫通溝を設けたものである。さら
に、コリメータ８はその鏡筒の後部にスリット７を通過
してきた光を平行光にして出射するコリメータレンズ８
ａを設けたものである。

【００４０】基台２１上に設けられたロータリーエンコ
ーダ２１ａは、スウィーベルアーム４の回転角度座標に
対応する信号を発生して処理装置９に送出する。

【００４１】望遠鏡５１は、上述の従来例で、望遠鏡５
における接眼レンズ５ｂの代わりに撮像素子を設けたほ
かは同一の構成を有している。すなわち、図２は望遠鏡
５１を示す図であるが、この図に示されるように、望遠
鏡５１は、オートコリメータを兼ねる構造となってお
り、プリズム１等の試料面に対向して配置される鏡筒前
部に設けられた対物レンズ５１ａ及びこの対物レンズ５
１ａの焦点位置であって鏡筒後部に設けられた撮像素子
５１ｂからなる観測光学系と、対物レンズ５１ａを共通
にし、該対物レンズ５１ａと撮像素子５１ｂとの間に設
けられたビームスプリッタ５１ｃによって観測光学系外
に分岐して形成された光路上において撮像素子５１ｂと
光学的に共役な位置に設けられた投影用指標５１ｄ及び
投影用光源５１ｅからなる投影光学系とを有する。投影
用指標５１ｄから出た光はビームスプリッタ５１ｃで反
射して対物レンズ５１ａによって平行光にされて外部に
出射され、試料面に入射する。試料面で反射された光
は、同じ対物レンズ５１ａで集光され、ビームスプリッ
タ５１ｃを通過して投影用指標５１ｅとは光学的に共役
な位置に配置された撮像素子５１ｂ上に焦点を結ぶ。つ
まり、投影用指標５１ｄの像が撮像素子５１ｂ上に結像
される。投影用指標５１ｄとして、本実施例では、図３
に示されるような２重十字線を用いたが、同様の機能を
果たす他の形態のものでもよい。望遠鏡５１の光軸が試
料表面に垂直になったとき、投影用指標５１ｄの像は基
準の位置、例えば、後述する光学的に調整した状態のレ
チクルの位置に結像する。以上は、オートコリメーショ
ンの原理としてよく知られているものである。

【００４２】撮像素子５１ｂは、例えば、２次元ＣＣＤ
のように、多数の光検出素子を平面上に配列してそれぞ
れを画素としたもので、処理装置９によって制御され、
対物レンズ５１ａによって結像された光の像を電気的信
号に変換し、処理装置９に送出する。

【００４３】処理装置９は、マイクロプロセッサその他
の情報処理用回路等の必要な回路を内蔵し、表示用のデ
ィスプレイ９ａを有するもので、所定の指令によりあら
かじめ記憶されている所定のプログラムにしたがってロ
ータリーエンコーダ２１ａ、撮像素子５１ｂ及びレチク
ルジェネレータ１０を制御するとともにこれらから送出
される角度信号や画像信号その他の信号の処理、必要な
演算、もしくは表示を行う処理を実行するものである。
なお、処理装置９の具体的機能については、本実施例の
装置を用いて測定を実施する手順とともに後述する。

【００４４】レチクルジェネレータ１０は、図４に示さ
れるように、撮像素子５１ｂによって形成される画像が
表示される画面上に、上述の従来例における基準指標５
ｆと同様の機能を果たす基準指標たる垂直レチクル５１
fv及び水平レチクル５１fhを表示する画像信号を発生す
るものである。これらレチクル５１fv及び５１fhは、上
下左右に調整できるようになっているが、光学系の調整
（アライメント）を行った後は固定する。投影用指標５
１ｄの像が撮像素子によって取り込まれると、図５に示
されるように、画面上には両者が合成された画像ができ
る。そして、望遠鏡５１の光軸が試料面に垂直になった
場合には、図６に示されるように、垂直レチクル５１fv
及び水平レチクル５１fhが投影用指標５１ｄの２重線の
中央に位置することになり、このときの望遠鏡５１の角
度座標がそのまま試料面の方位を示すことになる。

【００４５】なお、測定者（オペレータ）がロータリー
エンコーダ２１ａからの出力（角度情報）をリアルタイ
ムで観察できれば、オペレーション作業の能率が向上す
るので、必要に応じて、ロータリーエンコーダと画像処
理・演算装置との間に角度表示器を設置するようにして
もよい。

【００４６】さらに、通常の画像処理装置のディスプレ
イ装置では、処理時に画像表示が固定されてしまうので
処理時における撮像素子による像をリアルタイムで観察
できなくなる。それゆえ、処理時においても撮像素子に
よる像をリアルタイムで観察できるようにしてオペレー
ション作業が行いやすくするために、画像観察用モニタ
をレチクルジェネレータ１０と処理装置９との間に設置
することが好ましい。また、上述の処理装置９は、画像
処理装置とパーソナルコンピュータ、あるいは、画像処
理装置とパーソナルコンピュータとモニタという構成に
も置き換えられる。

【００４７】（最小偏角法による測定手順）さて、上述
の実施例の装置を用いて、最小偏角法によってプリズム
１（図２２参照）の屈折率を求める手順を説明する。手
順の概略は次の通りである。まず、頂角Φを求める。こ
れは、プリズム１の入射面Ａの方位ａ（ベクトル）及び
出射面Ｂの方位ｂ（ベクトル）を求めてこれら方位ベク
トルのなす角度から求める。次いで、偏角Δを求める。
しかる後、求めたΦ及びΔの値を(1) 式にいれて屈折率
ｎを求める。以下、この手順を詳細に説明する。

【００４８】頂角Φの測定頂角Фは、試料たるプリズム１に於ける入射面Ａの方位
ａ及び出射面Ｂの方位ｂに対して、Φ＝π−｜ａ−ｂ｜
を満たす関係にある。ここで、入射面Ａの方位ａ及び出
射面Ｂの方位ｂは、それぞれの面に対する法線の方向を
表す法線ベクトルと同義である。なお、ベクトルの大き
さは１（単位ベクトル）とする。このベクトルの測定
は、望遠鏡５１をオートコリメータとして用いて測定す
る。この場合、図７に示されるように、望遠鏡５１によ
って、面Ａ，Ｂ（以下、試料面という）の方位を表すパ
ラメータである極座標表示の角度Θ，ψを測定する。こ
こで、スウィーベルアーム４の回転角度がΘ（ロータリ
ーエンコーダ２１ａの検出値）、スウィーベルアーム４
の回転方向を含む面に垂直な方向の角度がψである。座
標軸の原点は、スウィーベルアーム４の回転中心軸と試
料台３の試料載置面との交点である。試料面の向きの調
整は、Θ方向には，スウィーベルアームを動かすこと
で，ψ方向には試料台３を傾斜させることで行う。

【００４９】望遠鏡５１の光軸と試料面方位とが大略垂
直になるように設定すると、ディスプレイ９ａには図８
に示されるような表示がなされる。図８において、い
ま、水平方向の破線αで示す１ライン分（１画素の幅）
の画像の輝度分布を考えると、図９に示されるようにな
る。図９の横軸は水平方向の距離、縦軸は輝度レベルで
ある。撮像素子５１ｂ上に形成される像の各構成要素の
位置はその構成要素を検出する特定の画素に対応してい
る。よって、像の構成要素の位置は、原理的には撮像素
子５１ｂを構成する画素のうち、例えば、左から何番目
にあたるかということから求められる。実際には、画像
処理に所定の処理を付加することにより求められる。

【００５０】図９において、投影用指標５１ｄの２重線
とレチクル５１fvの位置が求まれば、２重線の中央とレ
チクルの中心との距離ｄを求めることができる。すなわ
ち、２重線の位置をそれぞれｘ₁，ｘ₂、レチクル５１
fvの位置をｘ₃とすると、距離ｄは次の(5) 式で表わさ
れる。

【００５１】ｄ＝ｘ₃−（ｘ₁＋ｘ₂）／２……(5) ここで、ｘ₁，ｘ₂，ｘ₃を求めるには、レチクル５１
fvと投影用指標５１ｄとを区別する必要があるととも
に、これらには幅があるので、その幅の中心位置を求め
る必要がある。以下、その方法を説明する。

【００５２】まず、レチクル５１fvと投影用指標５１ｄ
とを区別するには、いくつかの方法が考えられる。例え
ば、(a) 線種を変える、(b) 線の太さを変える、(c) 線
の色を変える、(d) 光学的な性質を利用する、(e) レチ
クルの長さを調節してレチクルと指標像との長さの差か
ら判断する、等の方法が考えられる。ここで、(a) 〜
(c) 、(e) の方法は自明であるので説明を省略し、以下
に(d) の方法を若干説明する。

【００５３】画像処理において像の濃度を表す場合、一
般に８ビット長のデータを用いる。これを濃度（像の明
るさ）に対応させると１２８階調（１２８段階）に区別
することができる（勿論８ビットデータにこだわる必要
はなく、本案の主旨が実現できれば何ビットでもかまわ
ない）。ここで、撮像素子５１ｂに投影される投影視標
５１ｄの像は、光学系を通過しているために厳密な矩形
状のパターンとはならない。すなわち、光学系の結像特
性により、多少裾が広がった釣り鐘状の輝度分布をもつ
ことになる。他方、レチクルの場合は電気的に像を形成
しているために完全な矩形状のパターンを作成できる
（もちろん電気的には任意のパターンが作成可能であ
り、指標像と区別できるパターンであればどのようなも
のでもかまわない）。この形状の差から両者を区別でき
る。すなわち、図１０において、いま、１つのピークに
注目し、その山の中で最も輝度が高いレベルを１００％
とする。これを基準にして、９０％，８０％…というよ
うに適当な間隔で輝度レベル（スライスレベル、２値化
レベルともいう）を設ける。このレベルの山の幅をそれ
ぞれ求めると、釣り鐘状のパターンを示している場合に
は，レベルを低くするに従って幅が広くなる。一方、図
１１に示されるように、電気的に作成したレチクルの場
合は、レベルを変化させても幅は変化しない。このよう
にして、撮像素子５１ｂによる像が投影用指標５１ｄで
あるかレチクル５１fvであるかを区別する。

【００５４】また、レチクル５１fvと投影用指標５１ｄ
の像の中央位置は、次のようにして求める。図１２に示
されるように、例えば、適当なスライスレベルでの幅Ｌ
₂を求め，その中点を像の中央と定める。次に、撮像素
子５１ｂの受像領域の端から数えて最初にスライスレベ
ルを越える画素までの距離Ｌ₁を計測する。そうする
と、ピークの中央位置Ｌ_Cは、次の(6) 式で求められ
る。

【００５５】Ｌ_C＝Ｌ₁＋Ｌ₂／２……(6) ところで、撮像素子５１ｂの画素を構成する個々の光検
出素子は有限の大きさを持っている。そのため、その画
素よりも小さい距離を測定することは原理的に難しい。
従って、測定値はプラスマイナス１画素分の誤差が含ま
れることになる。これを量子化誤差という。この量子化
誤差を軽減するためには、異なる条件で複数のＬ₁，Ｌ
₂を求め、それらの平均をとる。例えば、(a) 図１２に
おいて複数のスライスレベルで中央を決めたり、あるい
は、(b) 図８のライン（α、β）に相当するラインを複
数設定してデータをとることによっても計測精度は高く
できる。無論、全面のデータを使ってもかまわない。ま
た、(c) 望遠鏡５１の位置を少し動かすか、あるいは、
(d) 撮像素子５１ｂを光軸に対して垂直に動かしてレチ
クルと投影用指標像との相対的な位置を変化させる事で
もできる。さらに、(e) 撮像素子５１ｂを光軸に対し平
行に動かしてやや焦点ボケの状態を作り同様の操作を行
う、こと等によっても計測精度を向上させることができ
る。さらに、これらを任意に組み合わせたり、全てを組
み合わせたりしてもよい。さらには、以上の方法とは別
に、図８のラインαに相当するライン上のデータを元に
して平滑化微分法を用いてピークを求める方法もある。

【００５６】次に、このようにして求めた距離ｄを望遠
鏡５１の回転角度に換算する。この換算は、求めるべき
望遠鏡５１の回転角度をΘx 、対物レンズの焦点距離を
ｆとすると、次の(7) 式によって求められる。

【００５７】ｔａｎΘx ＝ｄ／ｆ……(7) なお、距離ｄの精度は、撮像素子５１ｂを構成する１画
素の大きさの精度に依存する。ところが、場合によって
は、画素の大きさ、またはレンズの焦点距離が正確に得
られない場合、またはそのほかの理由でΘx とｄとの関
係が理論上求められないことも考えられる。このような
場合には、実際に校正実験を行ってその結果からΘx と
ｄとの関係を決定する。

【００５８】また、望遠鏡５１の現在位置を表す角度を
Θn とすると、このΘn と前に求めたθx とを用いてレ
チクル上に投影用指標像が合致したときの望遠鏡５１の
位置を求めることができる。すなわち、このときの角度
をθL とすると、ΘL は、上記Θn とΘx とから、次の
(8) 式によって求められる。

【００５９】ΘL ＝Θn ＋Θx ……(8) 同様にして、ψ座標（画面上のｙ方向）Θy についても
求めることができる。

【００６０】以上で求めたΘL 、Θy は、試料面の法線
ベクトルの方向を極座標で表わしたときの角度パラメー
ターに対応している。そこで、改めてΘL 、Θy をθ、
ψとそれぞれ定義し、試料面の方位とする。そうする
と、入射面Ａの法線ベクトルａの直交座標系のベクトル
成分（ａ₁，ａ₂，ａ₃）は、ａ₁＝ｓｉｎθa ・ｃｏｓψa ａ₂＝ｓｉｎθa ・ｓｉｎψa ａ₃＝ｃｏｓθa と表される。

【００６１】次に、以上述べた操作を、プリズム１の他
方の面（出射面Ｂ）について行い、同様にして試料面方
位を求める。出射面Ｂの法線ベクトルｂの直交座標系の
ベクトル成分（ｂ₁，ｂ₂，ｂ₃）は、ｂ₁＝ｓｉｎθb ・ｃｏｓψb ｂ₂＝ｓｉｎθb ・ｓｉｎψb ｂ₃＝ｃｏｓθb と表される。

【００６２】これらベクトルａ，ｂのなす角度をφとす
ると、φはベクトルの内積の公式を用いて、次の(9) 式
から求めることができる。

【００６３】 φ＝ｃｏｓ^-1｛（ａ₁ｂ₁＋ａ₂ｂ₂＋ａ₃ｂ₃）／（ａ₁ ²＋ａ₂ ²＋ａ₃ ²）^1/2（ｂ₁ ²＋ｂ₂ ²＋ｂ₂ ²）^1/2｝…(9) ただし、０≦φ≦πである。

【００６４】こうしてφを求めると、プリズム１の頂角
Φは、次の(10)式から求められる。 Φ＝π−φ……(10)偏角Δの測定偏角Δは、光源６から出射された光をスリット７及びコ
リメータ８を通して試料台３上に載置されたプリズム１
の入射面Ａから入射させ、出射面Ｂから出射させたとき
に、入射光の進行方向と出射光の進行方向とがなす角度
である。この偏角Δは、試料台３からプリズム１をとり
はずした状態で、望遠鏡５１によりスリット７の像を観
測することによって、入射光の進行方向の方位、すなわ
ち、無偏向方位を求め、次に、試料台３にプリズム１を
載置した状態でプリズム１からの出射光によるスリット
７の像を望遠鏡５１で観測することによって出射光の方
位、すなわち、偏角方位を求め、しかる後、これら無偏
向方位と偏角方位との差から求める。

【００６５】図１３は撮像素子５１ｂによって撮像され
たディスプレイ９ａ上に表示されたスリット７の像７ａ
を示すものであり、図１４は図１３におけるラインα上
の輝度分布を示すものである。こうして得られた画像デ
ータから、上述の投影用指標５１ｄの角度位置を求めた
場合と同様にして、スリット像７ａの位置（ｘ₁）及び
レチクル５１fvの位置（ｘ₂）を求めて各々の角度位置
を求める。

【００６６】ここでは、偏角方位を求めるとき、プリズ
ム１の角度を往復変化させて、偏角が最小になるときの
偏角（最小偏角）の方位を求める。いま、こうして求め
た最小偏角方位をΘΔとし、無偏向方位をΘM とする
と、最小偏角Δmin は、次の(11)式によって求められ
る。

【００６７】Δmin ＝｜ΘM −ΘΔ｜……(11) 以上によって求めた頂角Φと最小偏角Δmin を(1) 式に
いれることにより、屈折率ｎを求めることができる。

【００６８】（リュードベルグ法による測定）次に、上
述の実施例の装置を用いて、リュードベルグ法によっ
て、複数の波長に対するプリズム１の屈折率を求める手
順を説明する。なお、この場合には、光源６として、水
銀放電管のように、複数の単色光を発生するものを用い
る。また、コリメータ８の光軸及び望遠鏡５１の光軸を
含む面が試料面Ａ，Ｂに対して直交するように、これら
の位置関係をあらかじめ調整しておくものとする。すな
わち、望遠鏡５１をこの面内で回転調整するだけで、望
遠鏡５１の光軸を試料面Ａ，Ｂに対して垂直に設定でき
るような位置関係にしておくものとする。

【００６９】そうすると、図１５に示されるように、プ
リズム１を透過して出射した光は、プリズム１の屈折率
分散の影響を受けて短波長から長波長へと偏角が小さく
なるような傾向をもって出射する。よって、スリット７
の像はスペクトルの波長により複数に分かれることにな
る。以下、各スペクトルに対するスリット像を「スペク
トル」と呼ぶ。いま、複数観測されるスペクトルの中で
任意の１スペクトルに着目し、そのスペクトルに対して
最小偏角になるようにプリズムの向きを調整する。この
位置関係を保ったまま、望遠鏡５１でスペクトル像を観
察すると、望遠鏡の焦点距離、試料の分散係数にもよる
が、おおむね図１６に示されるように、複数のスペクト
ル像が一度に画面の中に観察される。ここで、３本のス
ペクトル線を仮にａ、ｂ、ｃと呼ぶことにし、最小偏角
はｂ線に対してセットされているものとする。

【００７０】画像処理によりピーク位置を求める方法で
は、検出能力は１つのスペクトル像に限られるものでは
なく何本でも検出可能である。たとえば、図１６に示さ
れるように３本のスペクトル像ａ，ｂ，ｃが観察された
場合には、これに対応する３つの偏角方位ΘSa、ΘSb、
ΘScを求めることが可能となる。つまり、１回の操作で
複数のスペクトルに対する偏角方位測定が可能である。
この場合、１つの画面に入りきらないスペクトル像が存
在するのならば、プリズム１の方位を固定（試料台を固
定）したまま望遠鏡５１を（Θ方向に）動かしてそのス
ペクトル像を観察できる位置を見つける。全く同様の方
法で、他の波長がある場合には、それらの偏角方位ΘS
d、ΘSe…を求めることができる。

【００７１】次に、頂角Φ、入射角Ｉ₁及び出射角
Ｉ_4a，Ｉ_4b，Ｉ_4cを知るために、入射面Ａの方位、出射
面Ｂの方位を求める。なお、ここで、入射角Ｉ₁を求め
る方法としては、図１７に示されるように、コリメータ
８から出射される光の方位とこの光が入射面Ａで反射し
たときの反射光の方位とを望遠鏡５１によって求めて両
者のなす角度Ｉ₁’を求め、Ｉ₁’＝２×Ｉ₁の関係式
から求めることもできる。このようにして入射角Ｉ₁及
び出射角Ｉ_4bを求めたら、次の(12)式から頂角Φを求め
ることができる。

【００７２】Φ＝π−｜Ｉ₁−Ｉ_4b｜……(12) 次に、以上の測定によって求めたΦ，ΘSa、ΘSb、ΘS
c，Ｉ₁，Ｉ_4a，Ｉ_4b，Ｉ_4cから、各波長に対する屈折
率ｎ_a，ｎ_b，ｎ_cを求める。この場合、最小偏角方位
ΘSbを示す波長（スペクトルｂ）に対する屈折率ｎ
_bは、この最小偏角方位ΘSbと無偏角方位ΘM とから、
Δmin ＝｜ΘM −Θsb｜の式によって最小偏角Δmin を
求め、こうして求めたΔmin とΦとの値を上述の(1) 式
にいれて求める。また、最小偏角以外の方位ΘSa及びΘ
Scを示す波長（スペクトルａ，ｃ）に対する屈折率ｎ_a
及びｎ_cは、それぞれの偏角方位ΘSa及びΘScから対応
する偏角Δa 及びΔc を求め、これらの値を上述の(3)
式のΔの値としていれ、また、(3) 式のＩ₁及びΦの値
として上記をＩ₁及びΦの測定値をいれてそれぞれ求め
る。

【００７３】なお、Ｉ₁、Ｉ_4a、Ｉ_4b、Ｉ_4c及びΦの値
が測定値できれば、これらを任意偏角法の式である上述
の(2) 式にいれて求めることもできる。さらには、各波
長に対してそれぞれ最小偏角法を適用して求めてもよい
ことは勿論である。

【００７４】また、このようにして複数のスペクトル線
に対する屈折率を求めた後、この測定値を用いて実際に
は測定しない任意の波長に対する屈折率を計算処理によ
って求めることも可能である。以下、その方法を説明す
る。

【００７５】測定スペクトル線の数が６本を越えたとき
には、ガラスの屈折率分散を表す「分散式の定数」が計
算でき、測定したスペクトル波長以外の波長に対する屈
折率を内挿計算で求めることができる。ここで、光学ガ
ラスの分散曲線を適切に表す式としては、次の(13)式が
用いられている。

【００７６】ｎ²＝Ａ₀＋Ａ₁λ²＋Ａ₂λ^-2＋Ａ₃λ^-4＋Ａ₄λ^-6＋Ａ₅λ^-8…(13) ここで、Ａ₀、Ａ₁、…、Ａ₅は、ガラスの種類に固有
の定数で、分散式の定数と呼ばれている。また、ｎは屈
折率を、λは光の波長（μm ）を表している。この式
は、次の(14)式で表されるケッテラー- ヘルムホルツ
（Ketteler-Helmholtz）の式を展開して得られる。

【００７７】ｎ²＝Ａ＋Ｍ₁／（λ²−λ_v1 ²）＋Ｍ₂／（λ²−λ_r1 ²）…(14) ここで、Ａ、Ｍ₁，Ｍ₂は、ガラスの種類に固有な定
数、λ_v1は（可視域に続く）紫外域における最初の共鳴
点、λ_r1は（可視域に続く）赤外域における最初の共鳴
点である。

【００７８】(13)式に、各特定波長で得られた測定値
（実測して求めた屈折率とその波長）を代入して最小２
乗法によって各定数が求められる。一旦定数が決まる
と、今度はその定数と任意の波長とを用いて、任意の波
長に対する屈折率を計算で求めることができる。例え
ば、測定に用いる光源にＨｇ−Ｃｄ放電管を用いた場
合、この放電管では、水銀の発光スペクトルとカドミニ
ウムの発光スペクトルとの両方が同時に観測できる。ス
ペクトル像の数は比較的輝度の高い波長だけでも近紫外
（365nm ）から近赤外（1014nm）の間で、約１０本（36
5 ，404.7 ，435.8 ，467.8 ，480 ，508.6 ，546.1 ，
577 ，579.1 ，643.8 ，1014）となる。よって、この放
電管を光源に用いることと、上記処理を用いることによ
って365nm 〜1014nmの任意の波長に対する屈折率（例え
ば、ヘリウム放電管により得られる587.6nm に対する屈
折率）を簡単に求めることができるようになる。ここ
で、波長範囲を365 〜1014nmに限ったのは、撮像管の感
度、及び望遠鏡の性能によるもので、これらを適当に変
更することで波長範囲は簡単に変更することができる。

【００７９】（変形例）なお、上述の一実施例では、望
遠鏡５１に設けた撮像素子５１ｂとして２次元撮像素子
を用いた例を掲げたが、図１８及び図１９に示されるよ
うに、２次元撮像素子に加えて分解能の高い１次元撮像
素子を用いてもよい。

【００８０】図１８に示される望遠鏡５２は、対物レン
ズの焦点位置に２次元撮像素子５２ｂを配置し、投影用
指標５２ｄ及び投影用光源の光路を形成するビームスプ
リッタ５２ｃと２次元撮像素子５２ｂとの間に第２のビ
ームスプリッタ５２ｇを配置し、このビームスプリッタ
５２ｇの反射光路上にリレーレンズＲＬ1 ，ＲＬ2 を介
して１次元撮像素子５２ｆを上記２次元撮像素子と光学
的に共役な位置に設けたものである。これにより、２次
元撮像素子５２ｂによる像を主としてモニタリングに利
用し、計測用のデータは分解能が高く計測範囲の広い１
次元撮像素子５２ｆによって得ることが可能になり、分
解能が高く計測範囲の広い測定が可能になる。すなわ
ち、現在市販されている２次元センサー（撮像素子）の
画素数は、一般にｘ、ｙ方向共に５１０画素、高分解能
タイプでもせいぜい１０００画素程度であるが、１次元
センサー（撮像素子）は、５０００画素程度のものまで
市販されている。なお、リレーレンズＲＬ1 、ＲＬ2 を
適当に選択（ズームレンズでもかまわない）すること
で、計測範囲をより広く、またはより細かく（分解能を
高める）する事ができる。例えば、高分解能を得ようと
する場合、測定範囲が狭くなることが考えられる。この
場合には、２次元センサーで大ざっぱな位置情報を求
め、１次元センサーの有効測定範囲に導入させるガイド
情報を出力することもできる。１次元センサーで得られ
る信号は、図８で示される場合と全く同様である。ここ
で、ライン（破線）β方向を計測するには、１次元セン
サーのマウント部に回転機構を設け、センサーを光軸の
回りに９０度回転させるか、又は、ＲＬ1 とＲＬ2 との
間に、像回転用のプリズム素子を配置し、このプリズム
素子を回転させることによって行なう。

【００８１】ところで、上記図１８に示される例は、１
次元センサーが１個であるために、１回の操作で一つの
方向の角度（例えば、図８のα方向）しか計測できなか
った。それ故、α、β両方向を計測しようとする場合、
回転機構を設けなければならない。これに対し、図１９
に示される望遠鏡５３では、１次元センサーを２個用
い、それぞれを光軸の回りに互いに直交するように配置
することにより、回転機構のような機械駆動部を用いず
に、図８に示す破線αとβの両方の方向が、同時に計測
できるようにしたものである。すなわち、図１９におい
て、１次元撮像素子５３ｆ、リレーレンズＲＬ1 及びリ
レーレンズＲＬ2 は、それぞれ図１８に示される望遠鏡
５２の１次元撮像素子５２ｆ、リレーレンズＲＬ1 ，Ｒ
Ｌ2 に相当するが、これら２つのリレーレンズＲＬ1 と
ＲＬ2 との間に第３のビームスプリッタ５３ｈを配置し
て１次元撮像素子５３ｆの光学系の光路と分岐する光路
を形成してこの光路上に第３のリレーレンズＲＬ3 及び
第２の１次元撮像素子５３ｉを設けたものである。

【００８２】なお、望遠鏡５２及び５３において、２次
元撮像素子５２ｂ及び５３ｂを単に像を観察（モニタ）
するためのものとして機能させる場合には、これを接眼
レンズに置き換えることも可能である。

【００８３】さらに、図２０に示されるように、図１及
び図２における望遠鏡５１の代わりに、この望遠鏡５１
における対物レンズ５１ａの代わりに該対物レンズ５１
ａと同様の機能を果たす凹面鏡５４ａ及び平面鏡５４ｊ
を配置した望遠鏡５４を用いてもよい。これによれば、
レンズを用いる場合に比べて、色収差がない分だけ波長
依存性が少ない、というメリットがある。

【００８４】さらには、コリメータ８についても、図２
１に示されるように、コリメータレンズ８ａの代わりに
該コリメータレンズ８ａと同様の機能を果たす凹面鏡８
１ａ及び平面鏡８１ｂを配置したコリメータ８１を用い
てもよい。

【００８５】以上詳述した実施例によれば、試料面方位
や光線方位を決定するために望遠鏡内に結像される光学
像の位置計測を撮像素子を用いて画像処理によって行な
うようにしたので、基準指標に投影用指標やスリット像
を正確に一致させる操作をすることなく光学像の正確な
位置計測が可能になり、正確な測定を極めて迅速に行な
うことが可能になった。しかも、撮像素子を用いて画像
処理によって行なうようにしたことにより、一連の位置
計測や計算処理に必要な計測データを人手を介すことな
くコンピュータ等の情報処理装置に直接自動的に入力で
きるようになり、これにより、作業者のオペレートによ
る疲労を最小限に抑え、かつ、測定精度を安定化でき、
測定時間の短縮を実現することができる。また、限られ
た測定波長数で、任意の波長に対する屈折率をリアルタ
イムに得ることも可能になった。

【００８６】本実施例にかかるプリズムの屈折率測定装
置により、実際に屈折率測定作業を行ない従来法との比
較を行ったところ、測定時間は約２０％（８０％減）と
なった。また、測定の精度は従来の方法を熟練者が細心
の注意のもとで行なった場合と同程度の結果が得られて
いる。さらに、測定値の繰り返し安定性は、約３０％の
向上が確認された。

【００８７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明にかかるプ
リズムの屈折率測定装置は、プリズムの面方位や測定光
の方位を観測する望遠鏡の対物光学系の焦点面に位置検
出型の撮像素子を配置し、該撮像素子によって得られる
光学像に処理装置による画像処理を含む処理を施すこと
によって該光学像の位置を求め、この位置と基準指標発
生装置によって形成される基準指標の位置並びに角度測
定装置による角度測定値とから各面の方位や光の方位を
求めてこれらを所定の関係式にいれることによってプリ
ズムの屈折率を求めるようにしたものである。これによ
り、従来のように、投影用指標像や光学像を基準指標に
正確に合わせるために望遠鏡を正確に回転調整する必要
をなくし、迅速な測定を可能とし、かつ、測定者の熟練
度や疲労度等に依存せずに常に一定の精度を得られるよ
うにしたものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例にかかるプリズムの屈折率測
定装置の構成を示す図である。

【図２】望遠鏡５１の説明図である。

【図３】投影用指標５１ｄの説明図である。

【図４】レチクル像の説明図である。

【図５】投影用指標像及びレチクル像の説明図である。

【図６】投影用指標像及びレチクル像の説明図である。

【図７】プリズム面Ａ，Ｂの方位を表すパラメータの説
明図である。

【図８】望遠鏡５１をプリズム面に向けたときのディス
プレイ９ａの表示画像の説明図である。

【図９】図８における水平方向の破線αで示す１ライン
分の画像の輝度分布を示す図である。

【図１０】光学像の幅の中心位置を求める方法の説明図
である。

【図１１】レチクルの幅の中心位置を求める方法の説明
図である。

【図１２】光学像の中央位置を求める方法の説明図であ
る。

【図１３】スリット像の説明図である。

【図１４】図１３における水平方向の破線αで示す１ラ
イン分の画像の輝度分布を示す図である。

【図１５】リュードベルク法による測定手順の説明図で
ある。

【図１６】スリット像の説明図である。

【図１７】反射法による面方位測定法の説明図である。

【図１８】望遠鏡の変形例の構成を示す図である。

【図１９】望遠鏡の変形例の構成を示す図である。

【図２０】望遠鏡の変形例の構成を示す図である。

【図２１】コリメータの変形例の説明図である。

【図２２】従来のプリズムの屈折率測定法の説明図であ
る。

【図２３】従来のプリズムの屈折率測定装置の構成を示
す図である。

【符号の説明】

１…プリズム、２…基台、３…試料台、４…スウィーベ
ルアーム、５，５１，５２，５３，５４…望遠鏡、６…
光源、７…スリット、８，８１…コリメータ、９…処理
装置、１０…レチクルジェネレータ、５ａ，５１ａ，５
２ａ，５３ａ…対物レンズ、５１ｂ，５２ｂ，５３ｂ，
５２ｆ，５３ｆ，５３ｉ…撮像素子、５ｃ，５１ｃ，５
２ｃ，５２ｇ，５３ｃ，５３ｈ，５３ｇ……ビームスプ
リッタ、５ｄ，５１ｄ，５２ｄ，５３ｄ…投影用指標、
５ｅ，５１ｅ，５２ｅ，５３ｅ…投影用光源、ＲＬ1 ，
ＲＬ2 ，ＲＬ3 …リレーレンズ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基台に回転自在に取り付けられた試料台
と、前記試料台に載置された被測定試料たるプリズムの頂角
を構成する２つの面の一方から測定用の光を入射させる
測定光発生光学系と、前記試料台の回転軸と共通の軸を中心に回転自在に取り
付けられた望遠鏡であって、該望遠鏡の対物光学系の焦
点面と光学的に共役な面に配置された投影用指標と、こ
の投影用指標を照明して得られる投影光を前記対物光学
系を通して外部に出射させる投影用光源と、前記対物光
学系を通して入射した光によってその焦点面に結像され
る光学像を検出する位置検出型の撮像素子とを備えた望
遠鏡と、前記試料台又は望遠鏡のいずれか一方又は双方の回転角
度に対応する電気的信号を発生する角度測定装置と、前記撮像素子によって形成される画像に望遠鏡の角度位
置を示す基準指標の画像を重ねて形成する画像信号を発
生する基準指標発生装置と、前記撮像素子、角度測定装置及び基準指標発生装置を制
御するとともに、これらから送出される画像信号を含む
信号を処理する処理装置とを有し、前記処理装置は、前記望遠鏡を前記プリズムの頂角を構
成する２つの面にそれぞれ向けたときに前記撮像素子に
よって形成される投影用指標像の位置を求めてこれら面
の方位を求め、これら方位から前記プリズムの頂角を求
め、また、前記測定光発生光学系から出射した光を前記
プリズムを通して又は通さずに前記望遠鏡に入射させた
とき前記撮像素子に形成される光の像の位置を求めてこ
れら光の方位を求め、この光の方位及び前記面の方位か
ら前記プリズムの屈折に基づく物理量を求め、これら頂
角及び物理量を所定の計算式にいれて前記プリズムの屈
折率を求める処理を行う機能を備えたものであることを
特徴とするプリズムの屈折率測定装置。
【請求項２】請求項１に記載の屈折率測定装置におい
て、前記撮像素子は、前記対物光学系の焦点面に配置された
２次元撮像素子と、前記焦点面と光学的に共役な位置に
配置された１次元撮像素子とからなることを特徴とした
プリズムの屈折率測定装置。