JPH1078373A - 屈折率分布の測定方法及び装置 - Google Patents
屈折率分布の測定方法及び装置Info
- Publication number
- JPH1078373A JPH1078373A JP24850396A JP24850396A JPH1078373A JP H1078373 A JPH1078373 A JP H1078373A JP 24850396 A JP24850396 A JP 24850396A JP 24850396 A JP24850396 A JP 24850396A JP H1078373 A JPH1078373 A JP H1078373A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- interference fringe
- refractive index
- test
- wave
- test object
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 時間的にゆるやかに位相が変化する物体に対
して、時間的方向に位相をなめらかに接続し、空間的に
高分解能な縞解析を実現し、高精度な屈折率分布を測定
する方法及び装置を提供する。 【解決手段】 同一光源１からの可干渉光を、基準とな
る参照波ａと被検物Ａを透過する被検波ｂとに分割し、
参照波と被検波とを重畳することによって干渉縞像を形
成し、形成された干渉縞像から被検物の屈折率分布を測
定する方法において、上記干渉縞像を時間を変えて複数
回形成し、各干渉縞における上記被検物の時間的な位相
変化の差分を算出して各干渉縞像の位相を接続する。
して、時間的方向に位相をなめらかに接続し、空間的に
高分解能な縞解析を実現し、高精度な屈折率分布を測定
する方法及び装置を提供する。 【解決手段】 同一光源１からの可干渉光を、基準とな
る参照波ａと被検物Ａを透過する被検波ｂとに分割し、
参照波と被検波とを重畳することによって干渉縞像を形
成し、形成された干渉縞像から被検物の屈折率分布を測
定する方法において、上記干渉縞像を時間を変えて複数
回形成し、各干渉縞における上記被検物の時間的な位相
変化の差分を算出して各干渉縞像の位相を接続する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、干渉縞の解析によ
る光学レンズ等の光学素子における屈折率分布の測定に
関し、特に、時間的な位相変化を考慮した測定方法及び
装置に関する。
る光学レンズ等の光学素子における屈折率分布の測定に
関し、特に、時間的な位相変化を考慮した測定方法及び
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、レーザプリンタやカメラなどの光
学機器に使用される光学レンズの材料としてプラスチッ
クを用いることが多くなっている。プラスチック成形レ
ンズはガラス研磨レンズに比較して、コスト低減や非球
面レンズの製作性に優れ、安価であるというメリットが
ある。
学機器に使用される光学レンズの材料としてプラスチッ
クを用いることが多くなっている。プラスチック成形レ
ンズはガラス研磨レンズに比較して、コスト低減や非球
面レンズの製作性に優れ、安価であるというメリットが
ある。
【０００３】しかし、その反面、ガラスレンズに比べ製
造上、屈折率分布が不安定でレンズの内部に不均一性を
生じることがある。レンズ内部に不均一性があると、光
学特性に大きな影響を及ぼし、画質の劣化やボケといっ
た原因につながる。従って、レンズ内部の屈折率分布を
高精度に測定し、光学レンズの均質性を評価する必要が
ある。
造上、屈折率分布が不安定でレンズの内部に不均一性を
生じることがある。レンズ内部に不均一性があると、光
学特性に大きな影響を及ぼし、画質の劣化やボケといっ
た原因につながる。従って、レンズ内部の屈折率分布を
高精度に測定し、光学レンズの均質性を評価する必要が
ある。
【０００４】光学レンズの屈折率を測定する方法として
は、精密示差屈折計などを使用してＶブロック法等によ
り屈折角を計測して屈折率を求める方法や、トワイマン
・グリーン干渉計などの二光束干渉計を使用して干渉縞
より屈折率を測定する方法などがあり、また、光学的均
質性の測定方法として、フィゾー干渉計、マハツェンダ
干渉計などの二光束干渉計を使用して干渉縞像の解析よ
り透過波面を計測し、屈折率分布から光学的均質性を求
める方法が知られている。
は、精密示差屈折計などを使用してＶブロック法等によ
り屈折角を計測して屈折率を求める方法や、トワイマン
・グリーン干渉計などの二光束干渉計を使用して干渉縞
より屈折率を測定する方法などがあり、また、光学的均
質性の測定方法として、フィゾー干渉計、マハツェンダ
干渉計などの二光束干渉計を使用して干渉縞像の解析よ
り透過波面を計測し、屈折率分布から光学的均質性を求
める方法が知られている。
【０００５】しかしながら、上記のいずれの方法におい
ても、被検物は、所定形状に加工する必要があり、測定
対象の光学素子を破壊しなければならない。また、透過
波面より求められる屈折率分布は、光路進行方向に積算
された平均値となり、三次元空間的な屈折率分布を測定
し、屈折率の不均一部分を三次元空間的に特定すること
ができない。
ても、被検物は、所定形状に加工する必要があり、測定
対象の光学素子を破壊しなければならない。また、透過
波面より求められる屈折率分布は、光路進行方向に積算
された平均値となり、三次元空間的な屈折率分布を測定
し、屈折率の不均一部分を三次元空間的に特定すること
ができない。
【０００６】そこで、本発明の出願人は、先願特願平６
−２０３５０２号において、被検物を試液中に浸した状
態で光軸と直交する軸を中心に回転させ、複数の回転角
位置の各々で干渉縞の解析を行い、これらの干渉縞から
透過波面量を算出し、これを一次フーリエ変換し、さら
に、二次元逆フーリエ変換を行って屈折率の分布を求め
る方法を提案した。
−２０３５０２号において、被検物を試液中に浸した状
態で光軸と直交する軸を中心に回転させ、複数の回転角
位置の各々で干渉縞の解析を行い、これらの干渉縞から
透過波面量を算出し、これを一次フーリエ変換し、さら
に、二次元逆フーリエ変換を行って屈折率の分布を求め
る方法を提案した。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のように
干渉計を用いて、複数の回転角位置で被検物を測定する
際、その干渉縞解析において位相を接続するという作業
が必要になる。その際、時間的にゆるやかに位相が変化
しており、これを考慮ぜずに単に空間的な方向にのみ位
相を接続したのでは、正確な縞解析ができない。
干渉計を用いて、複数の回転角位置で被検物を測定する
際、その干渉縞解析において位相を接続するという作業
が必要になる。その際、時間的にゆるやかに位相が変化
しており、これを考慮ぜずに単に空間的な方向にのみ位
相を接続したのでは、正確な縞解析ができない。
【０００８】本発明は、上記の事実から考えられたもの
で、時間的にゆるやかに位相が変化する位相物体に対し
て、時間的方向に位相をなめらかに接続し、空間的に高
分解能な縞解析を実現し、高精度な屈折率分布を測定す
る方法及び装置を提供することを目的としている。
で、時間的にゆるやかに位相が変化する位相物体に対し
て、時間的方向に位相をなめらかに接続し、空間的に高
分解能な縞解析を実現し、高精度な屈折率分布を測定す
る方法及び装置を提供することを目的としている。
【０００９】また、上記の先願による測定方法では、被
検物の屈折率としてある基準（試液の屈折率）からの屈
折率の差としてしか求める事ができず、絶対的な屈折率
を求めることができない。したがって、本発明は、上記
の目的に加え、被検物の屈折率を絶対値で測定すること
を可能とする測定方法及び装置を提供することを目的と
している。
検物の屈折率としてある基準（試液の屈折率）からの屈
折率の差としてしか求める事ができず、絶対的な屈折率
を求めることができない。したがって、本発明は、上記
の目的に加え、被検物の屈折率を絶対値で測定すること
を可能とする測定方法及び装置を提供することを目的と
している。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明の方法は、同一光源からの可干渉光を、基準
となる参照波と被検物を透過する被検波とに分割し、参
照波と被検波とを重畳することによって干渉縞像を形成
し、形成された干渉縞像から被検物の屈折率分布を測定
する方法において、上記干渉縞像を時間を変えて複数回
形成し、各干渉縞における上記被検物の時間的な位相変
化の差分を算出して各干渉縞像の位相を接続することを
特徴としている。
めに本発明の方法は、同一光源からの可干渉光を、基準
となる参照波と被検物を透過する被検波とに分割し、参
照波と被検波とを重畳することによって干渉縞像を形成
し、形成された干渉縞像から被検物の屈折率分布を測定
する方法において、上記干渉縞像を時間を変えて複数回
形成し、各干渉縞における上記被検物の時間的な位相変
化の差分を算出して各干渉縞像の位相を接続することを
特徴としている。
【００１１】上記被検物を屈折率が既知で被検物とほぼ
同一の試液に浸して測定したり、上記試液の屈折率が温
度に対して線形に変化するものを使用して被検物の屈折
率の絶対値を測定したり、上記の可干渉光を、偏光ビー
ムスプリッタによって参照波と被検波とに分割したり、
上記被検物を光軸と直交する軸を中心に回転し、上記干
渉縞を回転角の異なる複数個所で形成し、各干渉縞にお
ける上記被検物の時間的な位相変化の差分を算出したり
することができる。
同一の試液に浸して測定したり、上記試液の屈折率が温
度に対して線形に変化するものを使用して被検物の屈折
率の絶対値を測定したり、上記の可干渉光を、偏光ビー
ムスプリッタによって参照波と被検波とに分割したり、
上記被検物を光軸と直交する軸を中心に回転し、上記干
渉縞を回転角の異なる複数個所で形成し、各干渉縞にお
ける上記被検物の時間的な位相変化の差分を算出したり
することができる。
【００１２】また、本発明の装置は、同一光源からの可
干渉光を基準となる参照波と被検物を透過する被検波と
に分割し、参照波と被検波を重畳して干渉縞を形成する
干渉計と、上記干渉縞の結像位置に設けられた干渉縞検
出器と、該干渉縞検出器の出力を処理する演算処理装置
とを有し、該演算処理装置が、時間を変えて複数回形成
された干渉縞データから、各干渉縞における被検物の時
間的な位相変化の差分を算出して各干渉縞像の位相を接
続することを特徴としている。
干渉光を基準となる参照波と被検物を透過する被検波と
に分割し、参照波と被検波を重畳して干渉縞を形成する
干渉計と、上記干渉縞の結像位置に設けられた干渉縞検
出器と、該干渉縞検出器の出力を処理する演算処理装置
とを有し、該演算処理装置が、時間を変えて複数回形成
された干渉縞データから、各干渉縞における被検物の時
間的な位相変化の差分を算出して各干渉縞像の位相を接
続することを特徴としている。
【００１３】上記干渉計が被検体を保持するセルを有
し、該セルが上記被検波の入射側と出射側とにオプチカ
ルフラットを有し、内部に被検物を保持して被検波の光
軸と直交する軸回りに回転する回転台を備え、セル内部
に屈折率が被検物の屈折率とほぼ同一の試液を充填され
ている構成や、上記試液の屈折率が温度に対して線形に
変化する構成とすることもできる。
し、該セルが上記被検波の入射側と出射側とにオプチカ
ルフラットを有し、内部に被検物を保持して被検波の光
軸と直交する軸回りに回転する回転台を備え、セル内部
に屈折率が被検物の屈折率とほぼ同一の試液を充填され
ている構成や、上記試液の屈折率が温度に対して線形に
変化する構成とすることもできる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明の
実施例を詳細に説明する。図１は、本発明による光学素
子の屈折率分布を測定する装置を示す。この装置は、マ
ハツェンダ型の干渉計を基本構成としており、可干渉光
としてのレーザ光を射出する光源１と、ビームエキスパ
ンダ３と、光束分割用のビームスプリッタ５と、２つの
反射ミラー７、９と、光束重畳用のビームスプリッタ１
１と、結像レンズ１３と、ＣＣＤなどからなる干渉縞検
出器１５と、高速画像処理装置、マイクロコンピュータ
などからなる演算処理装置１７とを備えている。以上の
構成のうち、結像レンズ１３までで、干渉計を構成して
いる。
実施例を詳細に説明する。図１は、本発明による光学素
子の屈折率分布を測定する装置を示す。この装置は、マ
ハツェンダ型の干渉計を基本構成としており、可干渉光
としてのレーザ光を射出する光源１と、ビームエキスパ
ンダ３と、光束分割用のビームスプリッタ５と、２つの
反射ミラー７、９と、光束重畳用のビームスプリッタ１
１と、結像レンズ１３と、ＣＣＤなどからなる干渉縞検
出器１５と、高速画像処理装置、マイクロコンピュータ
などからなる演算処理装置１７とを備えている。以上の
構成のうち、結像レンズ１３までで、干渉計を構成して
いる。
【００１５】光源１より出射するレーザ光は、ビームエ
キスパンダ３によって光束径を拡大され、ビームスプリ
ッタ５によってこれを直角に屈折して参照波ａとなるレ
ーザ光束と、直進して被検物Ａとしての位相物体を透過
する被検波ｂとなるもう一つのレーザ光束とに分割され
る。参照波ａと被検波ｂとはほぼ１：１となるようにな
っている。
キスパンダ３によって光束径を拡大され、ビームスプリ
ッタ５によってこれを直角に屈折して参照波ａとなるレ
ーザ光束と、直進して被検物Ａとしての位相物体を透過
する被検波ｂとなるもう一つのレーザ光束とに分割され
る。参照波ａと被検波ｂとはほぼ１：１となるようにな
っている。
【００１６】反射ミラー７は、ピエゾ素子などによる電
気−変位変換素子１９により支持され、位相シフト法に
よる干渉縞解析を行うために、参照波ａの光路長を波長
のオーダで変更できるように配置されている。
気−変位変換素子１９により支持され、位相シフト法に
よる干渉縞解析を行うために、参照波ａの光路長を波長
のオーダで変更できるように配置されている。
【００１７】参照波ａは反射ミラー７で反射され、ビー
ムスプリッタ１１に達し、他方の被検波ｂは、被検物Ａ
を透過して反射ミラー９で反射され、ビームスプリッタ
１１に達して参照波ａと重なり合うが、電気−変位変換
素子１９により参照波ａと被検波ｂとの光路長には、ｎ
π／２の位相の差ができるように調整される。
ムスプリッタ１１に達し、他方の被検波ｂは、被検物Ａ
を透過して反射ミラー９で反射され、ビームスプリッタ
１１に達して参照波ａと重なり合うが、電気−変位変換
素子１９により参照波ａと被検波ｂとの光路長には、ｎ
π／２の位相の差ができるように調整される。
【００１８】参照波ａと被検波ｂは重畳され、ビームス
プリッタ１１から射出されて結像レンズ１３に入射し、
干渉縞検出器１５の撮像面に干渉縞を結像する。干渉縞
検出器１５にはリニアＣＣＤやアレイ状のセンサを用い
る。
プリッタ１１から射出されて結像レンズ１３に入射し、
干渉縞検出器１５の撮像面に干渉縞を結像する。干渉縞
検出器１５にはリニアＣＣＤやアレイ状のセンサを用い
る。
【００１９】図２は本発明の測定方法を説明するフロー
チャートである。干渉縞検出器１５は、その撮像面上に
結像した干渉縞データを演算処理装置１７内部の透過波
面計測部１８に送って干渉縞像の解析を行い、干渉縞検
出器１５の各画素での位相を求め、時間ｔが０における
位相の初期値φ0（ｙ0，ｔ）を算出する（ステップ１０
１）。
チャートである。干渉縞検出器１５は、その撮像面上に
結像した干渉縞データを演算処理装置１７内部の透過波
面計測部１８に送って干渉縞像の解析を行い、干渉縞検
出器１５の各画素での位相を求め、時間ｔが０における
位相の初期値φ0（ｙ0，ｔ）を算出する（ステップ１０
１）。
【００２０】次に、時間がΔｔ経過したときに再度干渉
縞データを測定し、各画素での位相φ（ｙ0，ｔ＋Δ
ｔ）を算出する（ステップ１０３）。そして、演算処理
装置１７は、次式（１）からそれぞれの位置ｙにおける
時間的方向に位相の差分Δφ（ｙ0，ｔ）を求める。 Δφ（ｙ0，ｔ）＝φ（ｙ0，ｔ＋Δｔ）−φ（ｙ0，ｔ） （１） この差分△φ（ｙ0，ｔ）を時間方向になめらかに接続
し、次式（２）
縞データを測定し、各画素での位相φ（ｙ0，ｔ＋Δ
ｔ）を算出する（ステップ１０３）。そして、演算処理
装置１７は、次式（１）からそれぞれの位置ｙにおける
時間的方向に位相の差分Δφ（ｙ0，ｔ）を求める。 Δφ（ｙ0，ｔ）＝φ（ｙ0，ｔ＋Δｔ）−φ（ｙ0，ｔ） （１） この差分△φ（ｙ0，ｔ）を時間方向になめらかに接続
し、次式（２）
【数１】 により積分し（ステップ１０５）、位相変位量を算出す
る（ステップ１０７）。これにより空間的に高分解能な
測定が可能となる。
る（ステップ１０７）。これにより空間的に高分解能な
測定が可能となる。
【００２１】図３は本発明の他の実施例を示す図であ
る。装置の基本的な構成は図１と同じであるから、同一
の構成については同じ符号を用いて表し、説明を省略す
る。この実施例では、光源１がほぼ４５度の直線偏光を
射出し、ビームスプリッタ５、１１の代わりに偏光ビー
ムスプリッタ３３、３５を使用し、さらに、被検物Ａが
被検物とほぼ一致した屈折率の試液の中に浸されてい
る。
る。装置の基本的な構成は図１と同じであるから、同一
の構成については同じ符号を用いて表し、説明を省略す
る。この実施例では、光源１がほぼ４５度の直線偏光を
射出し、ビームスプリッタ５、１１の代わりに偏光ビー
ムスプリッタ３３、３５を使用し、さらに、被検物Ａが
被検物とほぼ一致した屈折率の試液の中に浸されてい
る。
【００２２】すなわち、被検波ｂの光路中には被検物Ａ
を収容する容器状のセル２１が配置されている。セル２
１内には、測定対象の光学素子からなる被検物Ａを固定
する回転台２３がある。この回転台２３は光軸に対して
直交する軸、この実施例では紙面に対して垂直な軸を中
心に回動自在であり、図示しないサーボモータにより所
定の回転角位置に回転駆動される。
を収容する容器状のセル２１が配置されている。セル２
１内には、測定対象の光学素子からなる被検物Ａを固定
する回転台２３がある。この回転台２３は光軸に対して
直交する軸、この実施例では紙面に対して垂直な軸を中
心に回動自在であり、図示しないサーボモータにより所
定の回転角位置に回転駆動される。
【００２３】セル２１の両端面には、光束の入射窓２５
と出射窓２７が形成されているが、これら入射窓２５と
出射窓２７は、共に面精度の高いオプチカルフラット２
９、３１によって液密にシールドされている。そして、
セル２１内には屈折率が被検物Ａの屈折率とほぼ同一に
調合された試液Ｂが充填されている。
と出射窓２７が形成されているが、これら入射窓２５と
出射窓２７は、共に面精度の高いオプチカルフラット２
９、３１によって液密にシールドされている。そして、
セル２１内には屈折率が被検物Ａの屈折率とほぼ同一に
調合された試液Ｂが充填されている。
【００２４】光源１から射出された光束は、偏光ビーム
スプリッタ３３で参照波ａと被検波ｂとに分割される。
参照波ａと被検波ｂとは、偏光ビームスプリッタ３５で
重なり合うが、偏光の方向が直交しているので相互間で
干渉は起こらない。そのため、偏光子３７を通過させて
干渉するようにする。
スプリッタ３３で参照波ａと被検波ｂとに分割される。
参照波ａと被検波ｂとは、偏光ビームスプリッタ３５で
重なり合うが、偏光の方向が直交しているので相互間で
干渉は起こらない。そのため、偏光子３７を通過させて
干渉するようにする。
【００２５】次に上述の構成よりなる測定装置を利用し
て被検物Ａの屈折率を計測する方法を図４のフローチャ
ートとともに説明する。被検物Ａを回転台２３にセット
する前に、干渉縞検出器１５が出力する干渉縞像の画像
信号を演算処理装置１７に取り込んで演算処理装置内部
の透過波面計測部１８により干渉縞像の解析を行い、初
期状態の透過波面の計測をする。この計測結果に基づい
て測定装置自身の定常的な誤差成分を排除する初期処理
を行う。
て被検物Ａの屈折率を計測する方法を図４のフローチャ
ートとともに説明する。被検物Ａを回転台２３にセット
する前に、干渉縞検出器１５が出力する干渉縞像の画像
信号を演算処理装置１７に取り込んで演算処理装置内部
の透過波面計測部１８により干渉縞像の解析を行い、初
期状態の透過波面の計測をする。この計測結果に基づい
て測定装置自身の定常的な誤差成分を排除する初期処理
を行う。
【００２６】次に、回転台２３に被検物Ａをセットし、
回転台２３がθ＝０の位置で干渉縞検出器１５の撮像面
に干渉縞を結像し、干渉縞検出器１５が出力する干渉縞
像の画像信号を演算処理装置１７に取り込んで干渉縞像
の解析を行う。
回転台２３がθ＝０の位置で干渉縞検出器１５の撮像面
に干渉縞を結像し、干渉縞検出器１５が出力する干渉縞
像の画像信号を演算処理装置１７に取り込んで干渉縞像
の解析を行う。
【００２７】ここで、被検物Ａの屈折率が完全に均一
で、この屈折率が試液Ｂの屈折率と等しい場合には、位
相シフト法による干渉縞像の解析は０となるはずであ
る。これに対し、被検物Ａの屈折率が試液Ｂの屈折率よ
り僅かに相違していると、次の関係式が成り立つ。 φ（ｙ）＝（２π／λ）∫Δｎ（ｘ，ｙ）ｄｘ （３） ただし、 φ（ｙ） ： 透過波面（ｒａｄ） Δｎ（ｘ，ｙ）：被検物Ａと試液Ｂとの屈折率差 λ ： レーザ光の波長
で、この屈折率が試液Ｂの屈折率と等しい場合には、位
相シフト法による干渉縞像の解析は０となるはずであ
る。これに対し、被検物Ａの屈折率が試液Ｂの屈折率よ
り僅かに相違していると、次の関係式が成り立つ。 φ（ｙ）＝（２π／λ）∫Δｎ（ｘ，ｙ）ｄｘ （３） ただし、 φ（ｙ） ： 透過波面（ｒａｄ） Δｎ（ｘ，ｙ）：被検物Ａと試液Ｂとの屈折率差 λ ： レーザ光の波長
【００２８】回転台２３が初期回転位置にある透過波面
の計測では、干渉縞像の解析結果は被検物Ａの厚み方向
（ｘ方向）に積算されており、これだけでは屈折率の不
均一部分の空間的な位置を特定することができない。
の計測では、干渉縞像の解析結果は被検物Ａの厚み方向
（ｘ方向）に積算されており、これだけでは屈折率の不
均一部分の空間的な位置を特定することができない。
【００２９】そこで、回転台２３を初期回転位置より所
定角度回転させ、回転台２３上の被検物Ａを被検波ｂの
光軸に対して変化させる。このように被検物Ａが回転変
位しても干渉縞像は干渉縞検出器１５の撮像面に結像す
る。この状態下にて干渉縞検出器１５が出力する干渉縞
像の画像信号を演算処理装置１７に取り込んで透過波面
の計測をする。こうしてたとえば、１゜刻みで１８０゜
（π）あるいは３６０゜（２π）の方向から複数回に渡
って被検物Ａに入射された透過波面を計測し、コンピュ
ータ、すなわち、演算処理装置１７上で再合成する。
定角度回転させ、回転台２３上の被検物Ａを被検波ｂの
光軸に対して変化させる。このように被検物Ａが回転変
位しても干渉縞像は干渉縞検出器１５の撮像面に結像す
る。この状態下にて干渉縞検出器１５が出力する干渉縞
像の画像信号を演算処理装置１７に取り込んで透過波面
の計測をする。こうしてたとえば、１゜刻みで１８０゜
（π）あるいは３６０゜（２π）の方向から複数回に渡
って被検物Ａに入射された透過波面を計測し、コンピュ
ータ、すなわち、演算処理装置１７上で再合成する。
【００３０】再合成縞解析においては、まず、被検物Ａ
の回転角θが０のときだけを空間的に（ｙ方向）に位相
を接続し位相の初期値を求める（ステップ２０１）。次
に、被検物Ａの各点において時間方向（θ方向）に位相
の差分を式（１）によって求める（ステップ２０３）。
そして、これらの結果から式（２）によって積分を行い
（ステップ２０５）、位相量を算出する（ステップ２０
７）。この後、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）解析
の手法を用いて被検物Ａの三次元屈折率分布を空間的に
高分解能に測定することができる。
の回転角θが０のときだけを空間的に（ｙ方向）に位相
を接続し位相の初期値を求める（ステップ２０１）。次
に、被検物Ａの各点において時間方向（θ方向）に位相
の差分を式（１）によって求める（ステップ２０３）。
そして、これらの結果から式（２）によって積分を行い
（ステップ２０５）、位相量を算出する（ステップ２０
７）。この後、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）解析
の手法を用いて被検物Ａの三次元屈折率分布を空間的に
高分解能に測定することができる。
【００３１】図５はＣＴ法の原理を示すものであり、角
度θから入射した被検波による透過波面のデータｐ
（ｘ，θ）を変数ｘについて一次元フーリエ変換すれ
ば、求めるべき屈折率の分布Δｎ（ｘ，ｙ）の二次元フ
ーリエ変換の極座標表現におけるθ方向成分が得られ
る。
度θから入射した被検波による透過波面のデータｐ
（ｘ，θ）を変数ｘについて一次元フーリエ変換すれ
ば、求めるべき屈折率の分布Δｎ（ｘ，ｙ）の二次元フ
ーリエ変換の極座標表現におけるθ方向成分が得られ
る。
【００３２】すなわち、０≦θ≦２π又は０≦θ≦πの
角度範囲にわたって透過波面を計測し、その透過波面デ
ータを一次元フーリエ変換し（ステップ２０９）、フー
リエ変換された各断面の極座標データを直交座標データ
に変換し（ステップ２１１）、その後二次元逆フーリエ
変換し（ステップ２１３）、さらに屈折率に変換する
（ステップ２１５）、ことにより被検物Ａの三次元屈折
率分布を再構成する（ステップ２１７）ことができる。
角度範囲にわたって透過波面を計測し、その透過波面デ
ータを一次元フーリエ変換し（ステップ２０９）、フー
リエ変換された各断面の極座標データを直交座標データ
に変換し（ステップ２１１）、その後二次元逆フーリエ
変換し（ステップ２１３）、さらに屈折率に変換する
（ステップ２１５）、ことにより被検物Ａの三次元屈折
率分布を再構成する（ステップ２１７）ことができる。
【００３３】次に、被検物Ａの屈折率を絶対値で測定で
きる測定方法を説明する。図３の実施例において、試液
Ｂとして、例えば ｎ＝αＴ＋β （４） ただし、 ｎ ： 試液Ｂの屈折率 Ｔ ： 試液Ｂの温度 α，β ： 定数 のように試液の屈折率ｎと温度Ｔとの間に線形の関係付
けがなされ、α、βがあらかじめ既知であるものを用い
る。
きる測定方法を説明する。図３の実施例において、試液
Ｂとして、例えば ｎ＝αＴ＋β （４） ただし、 ｎ ： 試液Ｂの屈折率 Ｔ ： 試液Ｂの温度 α，β ： 定数 のように試液の屈折率ｎと温度Ｔとの間に線形の関係付
けがなされ、α、βがあらかじめ既知であるものを用い
る。
【００３４】図６は、この測定方法を説明する図であ
る。同図に示す屈折率ｎの水平な線は、温度Ｔにおけ
る試液Ｂの屈折率を示す線である。図３、図４で説明し
たようにして、被検物Ａの屈折率を測定すると、に示
すような曲線として得られる。この曲線上の任意の位置
における絶対的な屈折率をＮとすると、図３、図４で説
明した測定では、この絶対的な屈折率Ｎを測定できず、
からの差の相対的な屈折率「Ｎ−ｎ」しか測定できな
い。そのため、別の方法によってｎを求めなければなら
ない。
る。同図に示す屈折率ｎの水平な線は、温度Ｔにおけ
る試液Ｂの屈折率を示す線である。図３、図４で説明し
たようにして、被検物Ａの屈折率を測定すると、に示
すような曲線として得られる。この曲線上の任意の位置
における絶対的な屈折率をＮとすると、図３、図４で説
明した測定では、この絶対的な屈折率Ｎを測定できず、
からの差の相対的な屈折率「Ｎ−ｎ」しか測定できな
い。そのため、別の方法によってｎを求めなければなら
ない。
【００３５】これに対し、本発明の実施例によれば、試
液Ｂの温度Ｔを測定することにより上記の関係式から試
液Ｂの屈折率ｎが分かるので、被検物Ａの屈折率を絶対
値で測定することが可能となる。
液Ｂの温度Ｔを測定することにより上記の関係式から試
液Ｂの屈折率ｎが分かるので、被検物Ａの屈折率を絶対
値で測定することが可能となる。
【００３６】
【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
被検物としての位相物体について、干渉縞像を時間的を
変えて複数回形成し、各干渉縞における上記位相物体の
時間的な位相変化の差分を算出して、それをなめらかに
つなぎ合わせるので、被検物について、空間的に高分解
能な屈折率分布の測定が可能となる。
被検物としての位相物体について、干渉縞像を時間的を
変えて複数回形成し、各干渉縞における上記位相物体の
時間的な位相変化の差分を算出して、それをなめらかに
つなぎ合わせるので、被検物について、空間的に高分解
能な屈折率分布の測定が可能となる。
【００３７】また、偏光ビームスプリッタを使用するこ
とにより、アイソレート効果が生じクロストークが起き
なく、光量のロスのない明るい屈折率分布の測定が可能
となる。
とにより、アイソレート効果が生じクロストークが起き
なく、光量のロスのない明るい屈折率分布の測定が可能
となる。
【００３８】被検物を屈折率が既知の試液に浸して測定
することとすれば、被検物の屈折率分布を絶対値で測定
することが可能となる。また、試液が温度に対して線形
に変化する屈折率を有するものとすれば、試液の温度を
測定するだけで、被検物の屈折率分布を絶対値で測定す
ることが可能となる。
することとすれば、被検物の屈折率分布を絶対値で測定
することが可能となる。また、試液が温度に対して線形
に変化する屈折率を有するものとすれば、試液の温度を
測定するだけで、被検物の屈折率分布を絶対値で測定す
ることが可能となる。
【図１】本発明の屈折率分布を測定する装置の構成を示
す図である。
す図である。
【図２】本発明の測定方法を説明するフローチャートで
ある。
ある。
【図３】本発明の屈折率分布を測定する他の装置の構成
を示す図である。
を示す図である。
【図４】図３の装置で測定する方法を説明するフローチ
ャートである。
ャートである。
【図５】ＣＴ解析の原理を説明する図である。
【図６】屈折率の絶対値を測定する方法を説明する線図
である。
である。
１ 光源 １５ 干渉縞検出器 １７ 演算処理装置 ２１ セル ２３ 回転台 ２９、３１ オプチカルフラット ３３、３５ 偏光ビームスプリッタ Ａ 被検物 Ｂ 試液 ａ 参照波 ｂ 被検波
Claims (8)
- 【請求項１】 同一光源からの可干渉光を、基準となる
参照波と被検物を透過する被検波とに分割し、参照波と
被検波とを重畳することによって干渉縞像を形成し、形
成された干渉縞像から被検物の屈折率分布を測定する方
法において、上記干渉縞像を時間を変えて複数回形成
し、各干渉縞における上記被検物の時間的な位相変化の
差分を算出して各干渉縞像の位相を接続することを特徴
とする屈折率分布の測定方法。 - 【請求項２】 上記被検物を屈折率が既知で被検物とほ
ぼ同一の試液に浸して測定す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。 - 【請求項３】 上記試液の屈折率が、温度に対して線形
に変化することを特徴とする請求項１又は２記載の屈折
率分布の測定方法。 - 【請求項４】 上記の可干渉光を、偏光ビームスプリッ
タによって参照波と被検波とに分割することを特徴とす
る請求項１から３のいずれかに記載の屈折率分布の測定
方法。 - 【請求項５】 上記被検物を光軸と直交する軸を中心に
回転し、上記干渉縞を回転角の異なる複数個所で形成
し、各干渉縞における上記被検物の時間的な位相変化の
差分を算出することを特徴とする請求項１から３のいず
れかに記載の屈折率分布の測定方法。 - 【請求項６】 同一光源からの可干渉光を基準となる参
照波と被検物を透過する被検波とに分割し、参照波と被
検波を重畳して干渉縞を形成する干渉計と、上記干渉縞
の結像位置に設けられた干渉縞検出器と、該干渉縞検出
器の出力を処理する演算処理装置とを有し、該演算処理
装置が、時間を変えて複数回形成された干渉縞データか
ら、各干渉縞における被検物の時間的な位相変化の差分
を算出して各干渉縞像の位相を接続することを特徴とす
る屈折率分布の測定装置。 - 【請求項７】 上記干渉計が被検体を保持するセルを有
し、該セルが上記被検波の入射側と出射側とにオプチカ
ルフラットを有し、内部に被検物を保持して被検波の光
軸と直交する軸回りに回転する回転台を備え、セル内部
に屈折率が被検物の屈折率とほぼ同一の試液を充填され
ていることを特徴とする請求項６記載の屈折率分布の測
定装置。 - 【請求項８】 上記試液の屈折率が、温度に対して線形
に変化することを特徴とする請求項７記載の屈折率分布
の測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24850396A JP3553743B2 (ja) | 1996-09-02 | 1996-09-02 | 屈折率分布の測定方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24850396A JP3553743B2 (ja) | 1996-09-02 | 1996-09-02 | 屈折率分布の測定方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1078373A true JPH1078373A (ja) | 1998-03-24 |
| JP3553743B2 JP3553743B2 (ja) | 2004-08-11 |
Family
ID=17179152
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24850396A Expired - Fee Related JP3553743B2 (ja) | 1996-09-02 | 1996-09-02 | 屈折率分布の測定方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3553743B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009294079A (ja) * | 2008-06-05 | 2009-12-17 | F K Kogaku Kenkyusho:Kk | 試料片の厚さ及び屈折率の計測方法及び装置 |
| JP2016099129A (ja) * | 2014-11-18 | 2016-05-30 | 三菱電機株式会社 | 水温計測装置および水温計測方法 |
| CN111397861A (zh) * | 2020-04-17 | 2020-07-10 | 复旦大学 | 微型透镜检测系统及其检测方法 |
-
1996
- 1996-09-02 JP JP24850396A patent/JP3553743B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009294079A (ja) * | 2008-06-05 | 2009-12-17 | F K Kogaku Kenkyusho:Kk | 試料片の厚さ及び屈折率の計測方法及び装置 |
| JP2016099129A (ja) * | 2014-11-18 | 2016-05-30 | 三菱電機株式会社 | 水温計測装置および水温計測方法 |
| CN111397861A (zh) * | 2020-04-17 | 2020-07-10 | 复旦大学 | 微型透镜检测系统及其检测方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3553743B2 (ja) | 2004-08-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20150204655A1 (en) | Optical Interferometric Apparatus for Real-Time Full-Field Thickness Inspection and Method Thereof | |
| JPH08304229A (ja) | 光学素子の屈折率分布の測定方法および装置 | |
| US20150345934A1 (en) | Optical method and system for critical dimensions and thickness characterization | |
| JP3699810B2 (ja) | 屈折率分布の測定方法及び装置 | |
| Jan et al. | Optical interference system for simultaneously measuring refractive index and thickness of slim transparent plate | |
| JP2892075B2 (ja) | 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 | |
| Broistedt et al. | Random-phase-shift Fizeau interferometer | |
| JP3423486B2 (ja) | 光学素子の屈折率分布の測定方法および装置 | |
| JP2000065684A (ja) | 屈折率分布の測定方法及び装置 | |
| JP2005106835A (ja) | 屈折率分布の測定方法及び装置 | |
| JP3553743B2 (ja) | 屈折率分布の測定方法及び装置 | |
| JPH1090117A (ja) | 屈折率分布の測定方法及び装置 | |
| JP3670821B2 (ja) | 屈折率分布の測定装置 | |
| JPH08313207A (ja) | 透過型干渉計 | |
| JP3599921B2 (ja) | 屈折率分布の測定方法及び装置 | |
| JP3441292B2 (ja) | 位相物体の測定装置 | |
| WO2005062826A2 (en) | Method and apparatus for absolute metrology | |
| JPH11230833A (ja) | 位相分布の測定方法及び装置 | |
| JP3957911B2 (ja) | シアリング干渉計及び該干渉計を備えた屈折率分布測定装置及び屈折率分布の測定方法 | |
| JP3617916B2 (ja) | シアリング干渉計 | |
| JP3496786B2 (ja) | 位相物体の測定方法および測定装置 | |
| JP3871183B2 (ja) | 光学素子の３次元形状測定方法及び測定装置 | |
| KR20060062997A (ko) | 스펙클패턴 전단간섭법에 있어서 파장판을 이용한 위상천이방법 및 이를 이용한 계측시스템 | |
| JP2003021577A (ja) | 屈折率分布測定方法および装置 | |
| JPH10300632A (ja) | 屈折率分布の測定方法及び装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040203 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040402 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040427 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040430 |
|
| R150 | Certificate of patent (=grant) or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080514 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090514 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100514 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110514 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120514 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120514 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130514 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130514 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |