KR101390721B1

KR101390721B1 - 굴절률의 계측방법 및 계측장치

Info

Publication number: KR101390721B1
Application number: KR1020110091590A
Authority: KR
Inventors: 토모히로 스기모토
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2010-09-16
Filing date: 2011-09-09
Publication date: 2014-04-30
Also published as: US8520218B2; US20120069350A1; JP4912504B1; CN102435584A; CN102435584B; JP2012083331A; KR20120029329A

Abstract

계측방법은, 제1 용기내의 피검물과 제1 매질의 광로길이의 합을 계측하는 단계와, 상기 제1 매질을 포함하지만 상기 피검물을 포함하지 않는 영역에 광을 입사시키고, 상기 제1 매질의 광로길이를 계측하는 단계와, 제2 용기내에 배치된 상기 피검물과, 상기 제1 매질과는 다른 굴절률을 갖는 제2 매질의 광로 길이의 합을 계측하는 단계와, 상기 제2 매질을 포함하지만 상기 피검물을 포함하지 않는 영역에 상기 광을 입사시키고, 상기 제2 매질의 상기 광로길이를 계측하는 단계와, 상기 계측된 상기 광로길이와, 각 광로길이가 계측된 광로의 실제 거리에 의거하여, 상기 피검물의 굴절률을 산출하는 단계를 포함한다.

Description

굴절률의 계측방법 및 계측장치{MEASURING METHOD OF REFRACTIVE INDEX AND MEASURING APPARATUS OF REFRACTIVE INDEX}

본 발명은, 굴절률의 계측방법 및 계측장치에 관한 것이다.

일본국 공개특허공보 특개평("JP") 11-344313호에서는, 피검물을 2매의 투명판간에 간격을 통해 그 투명판들 사이에 고정하고, 투명판들 사이의 광로길이, 그 투명판과 상기 피검물 사이의 광로길이 및 상기 피검물에서의광로길이를 계측하고, 그 계측결과에 의거하여 피검물의 굴절률을 산출하는 방법을 제안하고 있다. JP 02-008726호에서는, 굴절률이 다른 2종류의 매칭 오일의 각각에, 기지의 굴절률 및 기지의 형상을 갖는 유리 시료와 상기 피검물을 담그어서 피검물의 굴절률을 계측하는 방법을 제안하고 있다.

JP 11-344313호에 개시된 방법은, 곡면을 갖는 렌즈 등의 피검물이 광축에 대하여 편심 또는 경사져 있을 때 계측하는 것이 어렵고, 편심 또는 기울기의 엄밀한 조정은 시간이 걸린다. 또한, 반사면의 곡률의 영향으로 계측값에 오차가 포함된다.

JP 02-008726호에 개시된 방법에서는, 매칭 오일의 굴절률의 조정은, 다른 종류의 오일을 섞어서 조정하는데 시간이 걸린다. 또한, 굴절률이 높은 매칭 오일은 투과율이 낮기 때문에, JP 02-008726호의 방법에 따라 고굴절률의 피검물의 투과 파면을 계측할 때, 검출기는 약한 신호만 출력할 수 있고, 계측정밀도가 낮아진다.

본 발명은, 피검물의 굴절률을 신속하고 고정밀도로 계측할 수 있는 계측방법 및 계측장치를 제공한다.

본 발명에 따른 계측방법은, 제1 용기내에 배치된 피검물과 제1 매질에 광을 입사시키고, 상기 피검물의 광로길이와 상기 제1 매질의 광로길이의 합을 계측하는 제1계측단계와, 상기 제1 매질을 포함하지만 상기 피검물을 포함하지 않는 영역에 상기 광을 입사시키고, 상기 제1 매질의 광로길이를 계측하는 제2계측단계와, 제2 용기내에 배치된 상기 피검물과 상기 제1 매질과는 다른 굴절률을 갖는 제2 매질에 광을 입사시키고, 상기 피검물의 광로길이와 상기 제2 매질의 광로길이의 합을 계측하는 제3계측단계와, 상기 제2 매질을 포함하지만 상기 피검물을 포함하지 않는 영역에 상기 광을 입사시키고, 상기 제2 매질의 광로길이를 계측하는 제4계측단계와, 각 계측단계에서 계측된 상기 광로길이와 각 계측단계에서 각 광로길이가 계측된 광로의 실제 거리에 의거하여 상기 피검물의 굴절률을 산출하는 산출 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 특징들은, 첨부도면을 참조하여 아래의 예시적 실시예들의 설명으로부터 명백해질 것이다.

도 1은, 제1 실시예에 따른 계측장치의 블록도다.
도 2는, 제1 실시예에 따른 도 1에 나타내는 계측장치로 피검물의 굴절률을 산출하는 순서를 설명하기 위한 흐름도다.
도 3은, 제2 실시예에 따른 계측장치의 블록도다.
도 4는, 제2 실시예에 따른 도 3에 나타낸 분광기에서 얻어진 간섭 신호의 그래프다.
도 5는, 제3 실시예에 따른 계측장치의 블록도다.
도 6은, 제3 실시예에 따른 도 5에 나타내는 계측장치의 변형 예의 블록도다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 실시예들에 관하여 설명한다.

[제1 실시예]

도 1은, 제1 실시예에 따른 계측장치(저 코히어런스 간섭계)의 블록도다. 본 실시예의 계측장치는, 상기 피검물의 광로길이와, 상기 피검물이 배치된 2종류의 매질 각각의 광로길이의 합과, 상기 피검물을 제거한 각 매질의 광로길이를 계측하여서, 상기 피검물의 굴절률을 구한다. 본 실시예의 피검물은 부의(negative) 파워를 갖는 렌즈이지만, 계측장치는 어떠한 피검물의 굴절률도 계측할 수 있고, 그 피검물이 굴절형 광학소자이면 그 피검물은 렌즈 또는 평판이어도 된다.

계측장치는, 광원(10)과, 간섭 광학계와, 미러(참조물)(70)와, 매질과 피검물을 수납하는 제1 용기(40), 제2 용기(41) 등의 용기와, 검출기(80)와, 컴퓨터(90)를 갖고, 피검물(50)의 굴절률을 계측한다. 본 실시예의 계측장치는, 피검물의 군(group) 굴절률, 위상굴절률 및 두께를 계측할 수 있다. 광원(10), 간섭 광학계, 미러(70), 용기, 및 검출기(80)는 계측부를 구성한다.

광원(10)은, 파장대역이 넓은(또는 스펙트럼이 넓은) 저 코히어런트 광을 사출하는 광원, 이를테면 수퍼 루미네센트 다이오드(SＬＤ)다. 광대역광원의 코히어런스 길이Δz는, 다음식으로 나타낼 수 있다:

[수식 1]

여기에서, λ_c는 광대역광원의 중심파장, Δλ는 스펙트럼 대역폭이다. 광로길이를 고정밀도로 계측하기 위해서는 30μm보다 작은 Δz 인 것이 적절하다. 예를 들면, 여기서 λ_c=1.310μm, Δλ=0.050μm이면, Δz∼15μm가 된다.

간섭 광학계는, 광원(10)으로부터의 광속을 2개의 광속으로 분할하고, 한쪽의 광속을 피검물에 이끌고, 다른쪽의 광속을 참조물에 이끈다. 간섭 광학계는, 피검물(50)을 수납하는 용기(피검물을 끼우는 면)에서 반사한 피검광과 상기 참조물에서 반사한 참조 광과를 포개서 간섭시켜 간섭 광을 상기 검출기(80)에 도광하는 것을 가능하게 한다. 간섭 광학계는, (콜리메이터)렌즈(20), 빔 스플리터(30), 및 (집광)렌즈(21, 22)를 가진다.

렌즈(20)는 광원(10)과 빔 스플리터(30)와의 사이에 배치되어, 광원(10)으로부터의 광속을 평행 광속으로 변환한다. 렌즈(21)는 빔 스플리터(30)와 상기 용기와의 사이에 배치되어, 빔 스플리터(30)로부터의 광을 피검물(50)에 집광한다. 렌즈(22)는 빔 스플리터(30)와 검출기(80)와의 사이에 배치되어, 빔 스플리터(30)로부터의 간섭 광을 그 검출기(80)에 집광한다.

빔 스플리터(30)는, 예를 들면 큐브 하프 미러로 구성되고, 그 계면(접합면)(31)은 광원(10)으로부터의 광의 일부를 90°상방으로 반사하고 나머지 광을 투과한다. 그 반사광은 도 1의 상부 미러(70)에 반사되고, 투과 광은 계면(31)을 투과해서 도 1의 우측의 용기로 진행된다.

빔 스플리터(30)의 계면(접합면)(31)은, 미러(70)로부터의 참조 광의 일부를 투과하고, 나머지 광을 광원측에 반사한다. 또한, 빔 스플리터(30)의 계면(접합면)(31)은, 용기들로부터 피검광의 일부를 90°하방으로 반사하고, 나머지 광을 광원측에 투과한다. 이 결과, 참조 광의 일부와 피검광의 일부는 간섭해서 간섭 광을 형성하고, 그 간섭 광은 검출기(80)에 사출된다.

제1 용기(40)는, 공기 등의 제1 매질(60)과 피검물(50)을 수납하고 있다. 본 실시예에서는, 제1 매질(60)과 피검물(50)이 제1 용기내에 있어서 배치되는 영역은 제1 용기(40)의 용적의 전부이여도 좋고, 일부이여도 된다.

피검물(50)은, 점선 화살표로 도시한 바와 같이 제1 용기(40)로부터의 착탈이 가능하다. 제1 용기(40)는, 제1 매질(60)과 굴절률이 다른 오일과 같은 제2 매질(61)을 수납한 제2 용기(41)와 자동 또는 수동으로 교환할 수 있다. 피검물(50)은, 점선 화살표로 도시한 바와 같이 제2 용기(41)로부터의 착탈도 가능하다.

제1 용기(40)의 광투과 방향의 측면(40a)은, 투명재질, 이를테면 유리로 이루어져 있다. 제1 용기(40)의 또 다른 측면(40b)은, 투명재질이여도 좋고, 미러와 같은 불투명 재질이여도 된다. 제2 용기(41)도 마찬가지로 구성되어 있다. 피검광은, 빔 스플리터(30)로부터의 투과 광이 상기 용기나 피검물에서 반사된 광이다.

미러(70)는, 스테이지(71)에 의해 지지되고, 광로를 따라 이동하도록 구성된다. 미러(70)의 이동량은, (도면에 나타내지 않은) 측장 시스템(length measuring system), 이를테면, 엔코더와 레이저 측장기로 계측하고, 프로세서와 산출기로서의 컴퓨터(90)로 제어된다. 이하, 미러(70)와 스테이지(71)를 총괄하여 "가동 미러"라고 한다. 참조 광은, 빔 스플리터(30)로부터의 반사광이 미러(70)에서 반사된 광이다.

검출기(80)는, 빔 스플리터(30)로부터의 간섭 광의 광강도를 검출하고, 포토다이오드등으로 구성되어 있다.

컴퓨터(90)는, ＣＰＵ를 구비하고, 검출기(80)의 검출 결과(계측결과)에 의거하여 피검물의 굴절률을 산출하는 산출기로서 기능함과 동시에 가동미러의 이동량을 제어하는 제어기로서도 기능한다. 컴퓨터(90)는, 광원(10)의 점등, 피검물(50)의 제1 용기(40) 또는 제2 용기(41)로부터의 착탈이나 제1 용기(40)와 제2 용기(41)의 교환을 추가로 제어해도 좋다.

도 2는, 피검물(50)의 굴절률을 산출하는 순서를 설명하는 흐름도이며, "S"는 단계를 의미한다.

우선, 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 제1 용기내에 제1 매질(60)을 채우고, 제1 매질에 피검물(50)을 배치한다(S10).

다음에, 광축에 대해 피검물(50)을 중심에 오도록 조정한다(S20). 예를 들면, 제1 용기(40)의 후방(또는 용기를 사이에 두고 광원과 반대측)에 스크린 등의 광 산란부재를 배치하고, 피검물(50)을 매질에 배치했을 경우와 배치하지 않을 경우에 스크린상의 광의 위치가 같아지도록 피검물(50)을 중심에 오도록 조정한다. 스크린 대신에 ＣＣＤ등의 촬상소자를 배치해도 좋다. 또한, 상기 측면(40b)이 불투명일 경우에, 그 측면(40b)은 스크린으로서 기능하기도 한다.

다음에, 제1 용기내에 배치된 피검물(50)과 제1 매질(60)에 광을 입사시키고, 상기 피검물(50)의 광로길이와 제1 매질(60)의 광로길이의 합Z1을 계측하는 제1계측단계가 이루어진다(S30). 광원(10)으로부터 사출된 광은, 렌즈(20)에 의해 시준된 후, 빔 스플리터(30)에 의해 투과 광과 반사광으로 분할된다. 반사광은, 빔 스플리터(30)를 일부가 투과하고, 렌즈(22)를 지나서 검출기(80)에 이른다.

투과 광은, 렌즈(21)를 거친 후, 용기내의 매질과 피검물(50)에 입사한다. 이 광은, 측면 40a의 전방면과 후방면, 피검물(50)의 전방면과 후방면, 및 측면 40b의 전방면과 후방면에 부분적으로 반사된다. 다만, 측면 40b가 불투명 재질일 경우, 광은 전방면에만 반사한다. 여기에서는, 전방면은 광원(10)에 가까운 쪽의 면을 의미하고, 후방면은 광원(10)으로부터 먼쪽의 면을 의미한다.

도 1은, 측면 40a의 후방면과 측면 40b의 전방면에서 반사한 광을 화살표로 보이고 있다. 이것들의 반사빔은, 다시 렌즈(21)를 거친 후, 빔 스플리터(30)에 도달한다. 그 후에 빔 스플리터(30)에서 일부의 광이 반사하고, 렌즈(22)를 거쳐서 검출기(80)에 이른다.

피검광과 참조 광간의 간섭은, 가동미러가 이동함에 따라 국소적으로 발생하여, 검출기(80)에서 검출된다. 간섭 신호는 미러(70)의 이동량과 관계되고, 간섭은 피검광과 참조 광의 광로길이 차이가 없을 때 생긴다. 피검광은, 용기의 각 면과, 피검물(50)의 각 면에서 부분적으로 반사되기 때문에, 가동미러의 이동에 따라 복수의 간섭 신호가 검출된다. 이것들 간섭 신호의 피크간의 거리가, 각 면간의 광로길이(광학적 거리)에 해당한다.

제1 용기내의 피검물(50)과 제1 매질(60)의 광로길이의 합Z₁은, 측면 40a의 후방면과 피검물(50)의 전방면의 사이, 피검물(50)의 전방면과 피검물(50)의 후방면의 사이(피검물(50)의 두께에 해당함), 및 피검물(50)의 후방면과 측면 40b의 전방면의 사이의, 3개의 광로길이의 합에 해당한다.

바꿔 말하면, 그것은, 도 1에 나타낸 반사광속(또는 측면 40a의 후방면과 측면 40b의 전방면의 반사광속)들의 광로길이에 해당한다. 계측하는 간섭 신호는, 도 1에 화살표로 나타낸 반사광속으로 생기고, 피검물(50)에 있어서의 그 반사광속으로부터 생기는 간섭 신호를 검출할 필요가 없다. 이 때문에, 피검물(50)이 기울어 있어도 지장은 없다. 또한, 피검물(50)로부터 생기는 어떠한 검출된 간섭 신호도 무시해도 된다.

제1 매질(60)의 광로길이의 합Z₁은, 다음식으로 나타낸다:

[수식 2]

단, Ｎ_ｇ(λ_c)는 피검물(50)의 군굴절률, ｎ_ｇ1(λ_c)은 제1 매질(60)의 군굴절률이며, 이들 굴절률을 파장의 함수로서 표시하고 있다. "L"은 피검물(50)의 광투과방향에 있어서의 기하학 두께다. "L₁"은, 제1 용기(40)의 측면 40a의 후방면과 측면 40b의 전방면의 사이의 기하학 거리, 이는 제1 용기(40)의 피검물(50)을 끼운 한 쌍의 면의 광투과방향에 있어서의 면 간격이며, 본 실시예에서는 기지의 값이다. 또는, 제1 용기(40)에 제1 매질을 넣기 전, 혹은 피검물(50)과 제1 매질(60)을 제1 용기(40)로부터 추출한 후에 L₁을 계측해도 좋다.

다음에, 피검물(50)을 제1 매질(60)(제1 용기40)로부터 추출한다(S40). 제1 매질을 포함하고 피검물을 포함하지 않는 영역에 광을 입사시켜서 제1 매질(60)의 광로길이Z₁₀을 계측하는 제2계측단계가 이루어진다(S50). 광로길이Z₁₀은 제1 매질(60)에 있어서의 측면 40a의 후방면과 측면 40b의 전방면의 사이의 광로길이다. 제1 매질이 공기일 경우에, 광로길이Z₁₀은 L₁에 공기의 군굴절률을 승산한 것에 해당한다.

제1 매질(60)의 광로길이Z₁₀은, 다음식으로 나타낸다:

[수식 3]

다음에, 제1 용기(40)를, 제2 매질(61)이 채워진 제2 용기(41)로 교환하고, 제2 매질에 피검물(50)을 배치한다(S60). 본 실시예에서는, 제1 용기(40)를 다른 용기(41)로 교환하고 있지만, 제1 용기(40)의 제1 매질(60)을 제2 매질(61)로 교환하여도 된다. 이 때, 제1 용기(40)는 제2 용기의 역할을 한다. 매질의 온도를 바꾸면 매질의 굴절률이 변화되는 사실을 이용하여, 제2 매질은, 온도가 다른 제1 매질이어도 된다.

다음에, S20과 마찬가지로, 피검물(50)을 중심에 오도록 조정한다(S70). S70은, 피검물(50)을 중심에 오도록 조정하는 것의 차이가 작으면 생략되어도 된다.

다음에, S30과 마찬가지로, 제2 용기내의 피검물(50)과 제2 매질(61)의 광로길이의 합Z₂을 계측하는 제3계측단계가 이루어진다(S80). 제2 매질에 있어서의 광로길이의 합은, 수식 4로 나타낸다:

[수식 4]

여기서, ｎ_ｇ ₂(λ_c)은 제2 매질(61)의 군굴절률, "L₂"는 제2 용기(41)의 측면 41a의 후방면과 측면 4lb의 전방면의 사이의 기하학거리, 이는 제2 용기(41)의 피검물(50)을 끼우는 한 쌍의 면의 광투과방향에 있어서의 간격이며, L₁과 마찬가지로, 본 실시예에서는 기지의 값이다. S60에서 제1 용기와 제2 용기가 같은 용기인 경우에는, L₂과 L₁은 같다.

계속해서, S50과 마찬가지로, 피검물(50)을 제2 매질(61)(제2 용기41)로부터 추출한다(S90). 그리고, 제2 용기의 제2 매질(61)을 포함하지만, 피검물(50)을 포함하지 않는 영역에 광을 입사시켜서 제2 매질(61)의 광로길이Z₂₀을 계측하는 제4계측단계가 이루어진다(S100). 광로길이Z₂₀은 제2 매질(61)에 있어서의 측면 41a의 후방면과 측면 4lb의 전방면의 사이의 광로길이이며, 수식 5로 나타낸다:

[수식 5]

끝으로, 계측된 광로길이Z₁, Z₁₀, Z₂, Z₂₀과, 기지의 제1 용기(40)의 면 간격L₁, 및 제2 용기(41)의 면 간격L₂에 의거하여, 피검물(50)의 굴절률을 산출한다(S110). 여기서, "L₁"은 제1 매질의 광로의 광의 광투과방향에 있어서의 간격이다. "L₂"은 제2 매질의 광로의 광의 광투과방향에 있어서의 간격이다. S110의 산출 단계는, 수식 2∼5에 의거하여, L, ｎ_g1(λ_c), ｎ_g2(λ_c)을 소거(분리)하고, 피검물(50)의 두께 정보를 사용하지 않고 피검물(50)의 군굴절률Ｎ_g(λ_c)을 다음식에 의해 산출한다.

피검물(50)의 두께 정보를 사용하지 않으므로, 피검물이 기울고 있어도 계측이 실현될 수 있다. 또한, 매질에 의해 렌즈의 굴절력을 상대적으로 저하시킨다. 이 때문에, 피검물이 파워를 갖는 렌즈인 경우에도, 계측 파면이 거의 평면이어서, 고정밀도로 피검물의 굴절률을 계측할 수 있다.

[수식 6]

피검물(50)의 두께L, 제1 매질의 굴절률ｎ_g1(λ_c), 제2 매질의 굴절률ｎ_g2(λ_c)은, 다음과 같이 나타낸다:

[수식 7]

수식 6에서 구한 군굴절률Ｎ_g(λ_c)는, 광원(10)의 중심파장에 대한 피검물(50)의 군굴절률이다. 다른 파장에 대해 위상굴절률N_p(λ₀)은, 기지의 피검물 유리재의 분산 곡선을 사용해서 구할 수 있다. 목표 파장λ₀의 위상굴절률의 문헌값을 Ｎ_p0(λ₀), 광원(10)의 중심파장λ_c에 대응하는 군굴절률의 문헌값을 Ｎ_g0(λ_c)이라고 하면, 위상굴절률Ｎ_ｐ(λ₀)은 수식 8에 의해 구해진다:

[수식 8]

수식 6 및 수식 8에서 각각 구해진 군굴절률Ｎ_g(λ_c)과 위상굴절률 Ｎ_ｐ(λ₀)은, 진공에 대한 굴절률, 즉 절대굴절률이다. 그들을 공기에 대한 상대 굴절률로 하기 위해서는, Ｎ_g(λ_c) 및 Ｎ_ｐ(λ₀)를 공기의 굴절률에 의한 보정하여도 된다. 이와는 달리, 용기의 면 간격L₁, L₂를, 기하학 거리로부터 광학적거리의 값으로 변하게 해서 수식 6에 대입하면 좋다.

본 실시예는, 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 측면 40a의 후방면과 측면 40b의 전방면에서 반사한 피검광을 계측하고 있다. 이와는 달리, 피검물(50)을 끼우는 한, 다른 면에서 반사된 광을 사용해도 된다.

예를 들면, 용기(40)의 측면 40a의 전방면과, 측면 40b의 후방면의 반사광을 사용해도 된다. 그 때, 수식 2∼5로 나타낸 광로길이는, 용기(40)의 측면 40a와 40b의 광로길이(광학적 두께)에 해당하는 양만큼 커진다. 그러나, 용기(40)의 측면 40a와 40b의 광로길이(광학적 두께)를 별도로 계측하는 경우, 수식 2∼5에 의거하여 구해진 광로길이는, 용기의 측면의 광로길이의 양을 감산해서 보정할 수 있다. 특히, 용기의 측면의 굴절률과 매질의 굴절률이 거의 마찬가질 때, 양자의 계면의 굴절률이 대단히 작아져서, 간섭 신호를 계측하는 것이 어려워진다. 이 경우에는, 상기한 바와 같이 다른 면의 이용이 효과적이다. 광로길이를 고정밀도로 계측하기 위해서는, 광로길이를 계측하는 2개의 면이, 평면이어도 된다.

수식 6에서, 분모는, 상기 피검물(50)의 광로길이와 상기 제2 매질(61)의 광로길이의 합과 상기 제2 매질(61)의 광로길이간의 차이를, 상기 피검물(50)의 광로길이와 상기 제1 매질(60)의 광로길이의 합과 상기 제1 매질(60)의 광로길이간의 차이로부터 감산하여 이루어진다. 따라서, 제1 매질(60)의 굴절률과 제2 매질(61)의 굴절률이 거의 같은 경우, 그 분모가 매우 작아진다. 그 분모가 매우 작으면, 분자에 있는 각 매질의 군굴절률ｎ_g1(λ_c)=Z₁₀/L₁, ｎ_g2(λ_c)=Z₂₀/L₂의 계측오차의 영향이 커지고, 군굴절률Ｎ_g(λ_c)의 산출 정밀도가 저하한다. 고정밀도로 계측하기 위해서는, 매질간의 굴절률 차이를 크게 하면 좋다.

본 실시예에서는, 파장대역이 넓은 광원으로서 SＬＤ를 사용하고 있지만, 펄스레이저, 또는 할로겐램프와 같은 백색광원을 사용하여도 된다.

본 실시예는, 광로길이를 계측하기 위해서 저 코히어런트 간섭법을 사용하고 있다. 그 대신에, 타임 오브 플라이트(time-of-flight), 위상차검출법 및 2색법등의 측거 기술을 사용하여도 된다..

이상과 같이, 본 실시예의 계측방법은, 상기 피검물의 광로길이와 상기 매질에 피검물을 배치하여서 다른 굴절률을 갖는 2종류의 매질의 각각의 광로길이의 합과, 피검물을 상기 광로로부터 뗀 상기 매질의 광로길이를 계측한다. 이 광로길이의 계측은, 피검물의 곡면의 반사광이 아니고, 피검물을 사이에 끼우는 평면에서 반사된 반사광을 계측하는 것뿐이다. 피검물에서 반사된 반사광이 검출기에 도달할 필요가 없으므로, 본 실시예는, 피검물의 기울기를 엄밀하게 조정할 필요가 없어서, 신속한 계측을 제공한다. 또한, 평면에서 반사된 반사광이 굴절면의 곡률의 영향을 받지 않고, 본 실시예는 간섭 신호의 S/N도 크기 때문에, 고정밀도로 계측할 수 있다. 따라서, 본 실시예의 계측방법은, 피검물의 굴절률을 고정밀도로 단시간에 계측할 수 있다.

[제2 실시예]

도 3은, 본 실시예의 계측장치의 블록도이며, 제1 실시예의 대응한 구성요소와 같은 본 실시예의 구성요소는 동일한 참조번호로 표기된다. 본 실시예의 피검물(50)은, 정의(positive) 파워를 갖는 렌즈이지만, 제1 실시예와 같은 평판이어도 된다.

본 실시예의 계측장치는, 간섭 신호를 스펙트럼 영역에서 해석하고, 검출기(80) 대신에 간섭 광의 스펙트럼 대역 강도를 검출하는 분광기(85)를 갖고, 컴퓨터(90)는 그 분광기(85)로부터 검출 결과(계측결과)를 취득한다. 또한, 본 실시예의 계측장치는, 측면 40b를 투명재료로 구성하고, 이 측면 40b 뒤에 미러(45)를 설치하고, 빔 스플리터(30)와 가동미러와의 사이에 보상판(25)과 용기(43)를 배치하고 있다.

제1 용기(40)는, 제1 매질(60), 이를테면 물과, 피검물(50)을 수납하도록 구성되어 있다. 피검물(50)은, 점선 화살표로 나타나 있는 바와 같이, 제1 용기(40)로부터의 착탈이 가능하다. 제1 용기(40)의 측면 40a와 40b는, 투명재료로 이루어지고, 미러(45)는 그 용기(40) 후방에 배치하고 있다. 상기 미러(45)는, 제1 용기(40)의 측면 40b의 기능을 가져도 좋다. 제1 매질(60)은, 제1 매질(60)과 굴절률이 다른 제2 매질, 이를테면 오일과 교환되어도 된다. 광원(11)은, 파장대역이 넓은 광원, 이를테면 수퍼 컨티늄(super continuum) 광원이다. 광원(11)으로부터 사출된 광은, 렌즈(20)로 시준된 후, 빔 스플리터(30)에 의해 투과 광과 반사광으로 분할된다.

빔 스플리터(30)를 투과한 광은, 렌즈(21)를 거친 후, 제1 용기(40)에 입사한다. 제1 용기(40)에 입사한 광은, 제1 매질(60)과 피검물(50)을 투과한 후, 미러(45)에서 반사된다. 그 반사광은, 빔 스플리터(30)까지 되돌아간 후, 거기에서 일부 반사한다. 그 광의 일부는 렌즈(22)를 지나, 분광기(85)에 도달한다. 제1 실시예와 마찬가지로, 상기 광로를 지나가는 광을 피검광이라고 부른다.

빔 스플리터(30)에서 반사한 광은, 피검광측의 렌즈(21)의 분산을 보상하는 보상판(25)을 통과한다. 보상판(25)은, 렌즈(21)와 동일 유리재로 이루어지고, 또한, 그 렌즈(21)와 같은 두께를 가진다. 보상판(25)을 지나간 광은, 피검광측의 용기(40)의 측면 40a와 40b의 분산을 보상하는 용기(43)를 투과한다.

용기 43은, 용기 40과 동형상을 갖고, 용기 40과 동일한 재질로 이루어진다. 용기(43)를 투과한 광은, 광축방향으로 이동하도록 구성된 스테이지상의 미러(70)(가동미러)에서 반사한다. 그 후에, 그 광은, 빔 스플리터(30)까지 되돌아가고, 빔 스플리터(30)를 일부 투과하고, 렌즈(22)를 지나 분광기(85)에 도달한다. 제1 실시예와 마찬가지로, 상기 광로를 지나가는 광을 참조 광이라고 부른다.

보상판(25)과 용기 43은, 용기 40에 피검물(50)과 매질(60)이 삽입되지 않거나, 즉 용기 40이 빈 상태인 경우, 피검광과 참조 광의 광로길이 차이를 파장마다 제로로 만드는 역할을 한다. 상기 기능을 갖는 것이면, 보상판(25)과 용기(43)는 또 다른 부재로 교환되어도 된다. 예를 들면, 렌즈(21)와 용기(40)의 측면이 같은 유리재로 이루어진 경우, 그 유리재의 1매의 판의 두께를 조정해서 대체물로서 사용하여도 된다.

피검광과 참조 광간의 간섭은, 분광기(85)에 의해 간섭 신호로서 검출된다. 도 4는, 분광기(85)가 검출한 간섭 신호를 나타내는 그래프이며, 여기서 가로축은 파장이며, 세로축은 스펙트럼 대역 강도다. 이 간섭 신호는, 미러(70)의 이동량과 관계되고, 미러(70)의 이동에 따라,λ₀가 변화된다. 본 실시예에서는, λ₀가 상기 계측하고 싶은 굴절률의 파장을 제공하도록 미러(70)를 이동시킨다.

피검물(50)의 굴절률의 산출에 있어서, 제1 용기(40)에 제1 매질(60)을 채우고 제1 매질에 피검물(50)을 삽입하고(S10), 피검물(50)을 중심에 오도록 조정한다(S20). 다음에, 피검물(50)과 제1 매질(60)의 광로길이의 합Z₁을 계측한다(S30). 각 파장에 있어서의 간섭 신호는 수식 9로 나타낸다.

[수식 9]

여기서, I(λ)는 간섭 강도, I₀은 피검광의 강도와 참조 광의 강도의 합, γ(λ)는 가시도(visibility), φ(λ)는 피검광과 참조 광의 위상차, Ｎ_ｐ(λ)는 피검물의 위상굴절률, ｎ_ｐ1(λ)은 제1 매질의 위상굴절률, ｎ_ｐa(λ)은 공기의 위상굴절률이다. 제1 실시예와 마찬가지로, 본 실시예에서는L₁은 기지의 값이다. "δ"는, 가동미러의 이동량이며, 용기(40)가 빈 상태에서 피검광과 참조 광의 광로길이가 동일한 위치에서 0으로 설정된다.

"λ₀"의 위치는, 위상φ(λ)의 파장에 대한 변화율이 0이 되는 위치이며, 수식 10으로 나타낸다:

[수식 10]

수식 10으로부터 수식 11을 도출하고, 여기서, ｎ_ga(λ)은 공기의 군굴절률이다. δ₁은, λ₀에 대응한 가동미러의 이동량이다. 여기에서는, 계측가능량 δ에, ｎ_ga(λ)을 승산한 것을, 피검물(50)과 제1 매질(60)의 광로길이의 합Z₁으로 설정한다.

[수식 11]

다음에, 피검물(50)을 제1 매질(60)로부터 추출해(S40), 제1 매질(60)의 광로길이Z₁₀을 계측한다(S50). 제1 매질(60)이 용기(40)에 채워질 때, 피검광과 참조 광의 위상차φ(λ)은 수식 12로 나타내어진다:

[수식 12]

S30과 마찬가지로, 수식 10과 수식 11에 의해, 광로길이Z₁₀은 수식 13으로 표시되고, 여기서, δ₁₀은, S50에 있어서, λ₀에 대응한 가동미러의 이동량이다.

[수식 13]

계속해서, 제1 용기(40)내의 제1 매질(60)을 (도면에 나타내지 않은) 제2 매질로 교체하고, 제2 매질중에 피검물을 배치한다(S60). 여기에서는, 제1 용기(40)가 제2 용기를 겸용하고 있다.

다음에, 피검물을 중심에 오도록 조정해(S70), 피검물(50)과 제2 매질의 광로길이의 합Z₂을 계측한다(S80). 그리고, 제2 매질로부터 피검물(50)을 추출해(S90), 제2 매질의 광로길이Z₂₀을 계측한다(S100). 제1 매질과 마찬가지로, 제2 매질에 있어서의 광로길이의 합Z₂과, 제2 매질의 광로길이Z₂₀는 수식 14로 나타낸다:

[수식 14]

끝으로, 계측값Z₁, Z₁₀, Z₂, Z₂₀과 기지의 용기측면간 거리L₁, L₂에 의거하여, 피검물(50)의 굴절률을 산출한다(S110). 그 산출식은, 제1 실시예의 수식 6∼8과 동일하다.

본 실시예에서는, 수식 8을 사용하지 않고 위상굴절률을 산출하는 것도 가능하다. S110의 뒤, 용기(40)로부터 매질을 제거해서 피검물(50)만을 배치하고, 도 4에 나타나 있는 바와 같은 간섭 신호를 취득한다. 피검물(50)의 굴절률과 위상차를 수식 15와 같이 가정한다. 상기 수식 9에 대입하고, 상기 취득된 간섭 신호에 대하여 직접 피팅(fitting)을 실행한다. 이때, 공기의 굴절률ｎ_pa(λ)은 문헌값을 사용하고, Ｌ₁, δ는 알려져 있다. 상기 피팅에 의해 계수A₁, A₂, A₃, A₄, A₅, A₆을 찾는다. 즉, 위상굴절률Ｎ_ｐ(λ)을 구한다:

[수식 15]

상기 피팅에서는, 수식 9의 상기 식의 Ｉ₀, γ(λ)의 성분을 무시하기 위해서, 도 4의 간섭 신호의 진폭을 규격화하면 좋다. 규격화에 의해, 수식 9의 상기 식이 (1+ｃｏｓ(φ(λ))의 형태가 되고, 피팅이 용이해진다. 또한, 수식 15를 사용한 피팅에서는, 위상굴절률에 코시(Cauchy)의 분산식의 형태를 적용했지만, 셀 메이어(Sellmeier)의 분산식의 형태를 사용해도 좋다. 상기 피팅하는 파장영역이 좁은 경우에는, 다항식함수와 같은 단순한 함수를 사용해도 된다. 파장영역이 좁은 경우, 피팅 함수의 수식 15의 상기 식에서의 세 번째 항까지의 낮은 차수만을 사용하여도 된다.

상기 피팅 방법은 매질을 제거하고 간섭 신호를 다시 계측했지만, 도 2의 플로우에서 계측한 간섭 신호를 사용해도 된다. 예를 들면, S30에서 얻어진 제1 매질의 간섭 신호를 사용할 경우, 수식 15의 하기 식 대신에 수식 9의 하기식을 사용하면 좋다. 상기 매질의 위상굴절률Ｎ_ｐ1(λ)이 미지인 경우에는, S40의 간섭 신호에 있어서, 같은 피팅을 실행함으로써 상기 매질의 위상굴절률Ｎ_ｐ1(λ)을 구할 수 있다.

본 실시예는, 저 코히어런스 간섭계로서 미켈슨(Michelson) 간섭계의 시스템을 이용하지만, 마흐 젠더(Mach-Zehnder) 간섭계의 시스템을 사용하여도 된다. 게다가, 도 3에서는, 분광기를 검출기의 위치에 두고 있지만, 광원(11)의 직후에 분광기를 배치해서 분광하거나, 검출기의 위치에 포토다이오드를 배치하고, 각 파장의 간섭 신호를 검출하는데 사용해도 좋다. 광원(11)의 직후에 분광기를 배치하는 대신에, 분광기를 제거하고 광원(11)을 파장 가변 광원으로 바꾸어서 파장 주사해도 좋다.

[제3 실시예]

도 5는, 제3 실시예의 계측장치의 블록도이며, 제1 실시예의 대응한 구성요소인 도 5의 구성요소들에 대해서는, 동일한 참조번호가 표기되어 있다. 본 실시예의 계측장치는, 다른 굴절률을 갖는 2종류의 매질중에 피검물을 배치한 상태에서의 매질과 피검물의 광로길이의 합과, 피검물을 광로에 배치하지 않는 상태에서의 매질의 광로길이를, 미러(70)를 1회 주사하는 동안에 양쪽 모두 계측하고, 그 계측결과를 사용해서 피검물의 굴절률을 구한다.

본 실시예의 계측장치는, 피검물을 광로에 배치한 상태에서의 피검물과 매질의 광로길이의 합과, 피검물을 광로에 배치하지 않은 상태에서의 매질의 광로길이를, 미러(70)를 1회 주사하는 동안에 양쪽 모두 계측함으로써, 매질의 온도변화에 의한 오차를 저감하고, 또한, 계측 기간을 단축한다.

본 실시예의 계측장치는, 제1 실시예의 계측장치에 빔 스플리터(35)와 편향 미러(75)를 설치하여, 피검광을 분할하고 있다. 이에 따라, 본 실시예의 계측장치는, 피검물이 광로에 배치한 상태에서의 상기 피검물과 상기 매질의 광로길이의 합과, 피검물을 광로에 배치하지 않은 상태에서의 매질의 광로길이를, 미러(70)를 1회 주사하는 동안에 양쪽 모두 계측하고 있다.

제1 용기(40)는, 제1 실시예와 마찬가지로, 제1 매질(60)과 피검물(50)을 수납하고, 제1 매질(60)은 제2 매질(61)(도 5에는 도면에 나타내지 않는다)로 교환이 가능하다. 2개의 매질은, 피검물(50)을 배치한 상태 그대로 교환할 수 있다. 이렇게, 본 실시예에서는, 제1 용기(40)가 제2 용기를 겸하고 있다.

광원(10)으로부터 사출된 광은, 렌즈(20)에 의해 시준된 후, 빔 스플리터(30)에 의해 투과 광(피검광)과 반사광(참조 광)으로 분할된다. 참조 광은, 스테이지(71)상의 미러(70)(가동미러)에서 반사하고, 빔 스플리터(30)를 투과해서, 렌즈(22)를 지나, 검출기(80)에 이른다.

피검광은, 빔 스플리터(35)에 의해 투과 광과 반사광으로 분할된다. 빔 스플리터(35)를 투과한 피검광의 제1 광로ＯＰ1에는 피검물(50)과 제1 매질(60)이 배치되어 있다. 제1 광로ＯＰ1을 지나는 피검광은, 제1 용기(40)의 측면 40a, 40b에서 반사되어, 빔 스플리터(35)를 다시 투과하여, 빔 스플리터(30)에서 반사되어서 상기 렌즈(22)를 지나서 검출기(80)에 이른다.

빔 스플리터(35)에서 반사된 피검광은, 편향 미러(75)에 의해 제1 용기(40)의 방향으로 편향된다. 편향 미러(75)에 의해 편향된 피검광의 제2 광로ＯＰ2에는 피검물(50)이 배치되지 않고, 제1 매질(60)만이 배치되어 있다. 제1 광로ＯＰ1과 제2 광로ＯＰ2는 다르고, 제1 광로ＯＰ1을 통해 제1 매질(60)에 도입되는 광의 입사위치와 제2 광로ＯＰ2를 통해 제1 매질(60)에 도입되는 광의 입사위치는 다르다.

제2 광로ＯＰ2를 지나는 피검광은 제1 용기(40)의 측면 40a, 40b에서 반사되고 나서, 편향 미러(75), 빔 스플리터(35, 30)에서 반사되어서, 렌즈(22)를 지나서 검출기(80)에 이른다.

피검광과 참조 광은, 미러(70)가 이동하면 국소적으로 간섭하고, 검출기(80)에서 검출된다. 본 실시예에서는, 제1 광로ＯＰ1을 지나고, 제1 용기(40)의 각 면에서 반사된 피검광과, 제2 광로ＯＰ2를 지나고, 제1 용기(40)의 각 면에서 반사된 피검광의 각각이, 참조 광과 간섭한다.

빔 스플리터(35)로 분할된 2개의 피검광속은 광로가 다르므로, 그 유래된 간섭 신호는 미러(70)가 이동함으로써 다른 위치에서 검출된다. 그 때문에, 본 실시예의 계측장치는, 피검물을 광로에 배치한 상태에서의 매질과 피검물의 광로길이의 합과, 피검물을 광로에 배치하지 않는 상태에서의 매질의 광로길이를, 미러(70)를 1회 주사하는 동안에 양쪽 모두 계측할 수 있다.

피검물(50)의 굴절률의 산출에 있어서, 제1 용기(40)안에 피검물(50)을 배치하고 제1 매질(60)을 채우고(S10), 그 피검물(50)을 중심에 오도록 조정한다(S20). 다음에, 제1 매질(60)과 피검물(50)의 광로길이의 합Z₁ 및 제1 매질(60)의 광로길이Z₁₀을, 미러(70)를 1회 주사하는 동안에 양쪽 모두 계측한다(S30, S50). 본 실시예에서는, 제1 용기(40)에 피검물(50)을 배치한 상태에서 광로길이Z₁과 Z₁₀의 양쪽을 계측할 수 있으므로, 제1 매질(60)로부터 피검물(50)을 추출하는 단계(S40)를 생략할 수 있다.

계속해서, 제1 용기(40)로부터 피검물(50)을 추출하지 않고, 제1 매질(60)을 제2 매질로 교환한다(S60). 매질만을 교체하므로, 제1 용기(40)가 제2 용기를 겸한다. 피검물의 위치가 유지되므로, 상기 중심에 오도록 하는 단계(S70)를 생략할 수 있다.

다음에, 제2 매질과 피검물(50)의 광로길이의 합Z₂ 및 제2 매질의 광로길이Z₂₀을, 미러(70)를 1회 주사하는 동안에 양쪽 모두 계측한다(S80, S100). 제2 매질로부터 피검물을 추출하는 단계(S90)도 생략할 수 있다. 수식 16에 의해 피검물의 군굴절률을 산출하여도 된다.

[수식 16]

여기에서, L₁₀은 제1 매질을 사이에 두는 면간의 광투과방향에 있어서의 간격, L₂₀은 제2 매질을 사이에 두는 면간의 광투과방향에 있어서의 간격이다. 제1 용기(40)의 측면들이 제2 용기의 측면들에 평행할 경우, 즉, L₁=L₁₀, L₂=L₂₀의 경우, 수식 16은 수식 6과 일치한다. 또한, 본 실시예에서는, 제1 용기(40)가 제2 용기를 겸하고 있으므로, L₁=L₂이다.

본 실시예는, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 실시예의 계측장치에 빔 스플리터(35)와 미러(75)를 추가하고, Z₁과 Z₁₀(Z₂와 Z₂₀)을, 미러(70)를 1회 주사하는 동안에 양쪽 모두 계측하고 있다. 또는, 도 6과 같이, 제1 용기(40)의 내부에 광을 투과하는 평판(투과부재)(47)을 삽입하고, Z₁과 Z₁₀(Z₂와 Z₂₀)을, 미러(70)를 1회 주사하는 동안에 계측해도 된다. 도 6에서는, 측면(40a)의 후방면과 평판(47)의 전방면(입사면)의 사이의 광로길이가 Z₁₀(Z₂₀), 측면(40a)의 후방면과 평판(47)의 전방면의 사이의 간격이 L₁₀(L₂₀)이 된다. 평판(47)의 후방면과 측면(40b)의 전방면의 사이의 광로길이가 Z₁(Z₂), 평판(47)의 후방면과 측면(40b)의 전방면의 사이의 간격이 L₁(L₂)이 된다.

따라서, 상기 제1 매질내의 광로의 광의 광 방출방향으로의 간격은, 상기 제2 매질내의 광로의 광의 광 방출방향으로의 간격과 반드시 일치하지 않는다. 예를 들면, 제1계측단계에 있어서의 제1 매질의 광로의 광 투과방향에 있어서의 간격L₁과, 제2계측단계에 있어서의 제1 매질의 광로의 광 투과방향에 있어서의 간격L₁₀은 반드시 일치하지 않는다. 마찬가지로, 제3계측단계에 있어서의 제2 매질의 광로의 광 투과방향에 있어서의 간격L₂과, 제4계측단계에 있어서의 제1 매질의 광로의 광 투과방향에 있어서의 간격L₂₀은 반드시 일치하지 않는다.

피검물(50)의 전방면이 평면에 가까울 경우, 평판(47) 대신에 피검물(50)의 전방면(입사면)을 사용하고, 제2계측단계와 제4계측단계는 피검물(50)의 전방면에서 반사된 광을 이용해서 계측을 행해도 된다.

그 경우, 측면 40a의 후방면과 측면 40b의 전방면의 사이의 광로길이가 Z₁(Z₂)이고, 측면 40a의 후방면과 측면 40b의 전방면의 사이의 간격이 L₁(L₂)이다. 또한, 측면 40a의 후방면과 피검물(50)의 전방면의 사이의 광로길이가 Z₁₀(Z₂₀)이고, 측면 40a의 후방면과 피검물(50)의 전방면의 간격이 L₁(L₂)이다.

이상과 같이, 본 실시예의 계측장치는, Z₁과 Z₁₀을 미러(70)를 1회 주사하는 동안에 양쪽 모두 계측하고, Z₂와 Z₂₀을 미러(70)를 1회 주사하는 동안에 양쪽 모두 계측할 수 있다. Z₁과 Z₁₀을 계측할 때의 제1 매질의 온도차이와, Z₂와 Z₂₀을 계측할 때의 제2 매질의 온도차이가 작아지므로, 본 실시예의 계측장치는, 피검물(50)의 굴절률을 고정밀도로 계측할 수 있다. 또한, 계측단계의 수가 적어지고, 계측기간을 단축할 수 있다.

본 발명을 예시적 실시예들을 참조하여 기재하였지만, 본 발명은 상기 개시된 예시적 실시예들에 한정되지 않는다는 것을 알 것이다. 아래의 청구항의 범위는, 모든 변형, 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 아주 넓게 해석해야 한다.

Claims

제1 용기내에 배치된 피검물과 제1 매질에 광을 입사시키고, 상기 피검물의 광로길이와 상기 제1 매질의 광로길이의 합을 계측하는 제1계측단계;
상기 제1 매질을 포함하지만 상기 피검물을 포함하지 않는 영역에 상기 광을 입사시키고, 상기 제1 매질의 광로길이를 계측하는 제2계측단계;
제2 용기내에 배치된 상기 피검물과, 상기 제1 매질과는 다른 굴절률을 갖는 제2 매질에 상기 광을 입사시키고, 상기 피검물의 광로길이와 상기 제2 매질의 광로길이의 합을 계측하는 제3계측단계;
상기 제2 매질을 포함하지만 상기 피검물을 포함하지 않는 영역에 상기 광을 입사시키고, 상기 제2 매질의 광로길이를 계측하는 제4계측단계; 및
각 계측단계에서 계측된 상기 광로길이와, 각 계측단계에서 각 광로길이가 계측된 광로의 기하학 거리에 의거하여, 상기 피검물의 굴절률을 산출하는 산출 단계를 포함하는, 계측방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제2계측단계를 행하기 전에 상기 제1계측단계의 상기 제1 용기로부터 상기 피검물을 추출하는 단계; 및
상기 제4계측단계를 행하기 전에 상기 제3계측단계의 상기 제2 용기로부터 상기 피검물을 추출하는 단계를 더 포함하는, 계측방법.
제 2 항에 있어서,
상기 제1계측단계와 제2계측단계 각각에 있어서의 제1 매질내의 광로의 상기 광의 광 투과방향에 있어서의 간격은 서로 같고, 상기 제3계측단계와 제4계측단계에 있어서의 제2 매질내의 광로의 상기 광의 광 투과방향에 있어서의 간격은 서로 같고,
상기 산출 단계는, 다음식에 의해 상기 피검물의 군굴절률을 산출하는, 계측방법:

여기에서, Ｎ_g(λ_c)은 상기 피검물의 상기 광의 중심파장λ_c에 있어서의 군굴절률, Z₁은 상기 제1 용기내의 상기 피검물과 상기 제1 매질의 광로길이의 합, Z₁₀은 상기 피검물을 상기 광의 광로로부터 제거하는 경우 상기 제1 용기내의 상기 제1 매질의 광로길이, Z₂은 상기 제2 용기내의 상기 피검물과 상기 제2 매질의 광로길이의 합, Z₂₀은 상기 피검물을 상기 광의 광로로부터 제거하는 경우 상기 제2 용기내의 상기 제2 매질의 광로길이, L₁은 상기 제1 용기의 상기 제1 매질을 사이에 두는 면간의 상기 광 투과방향에 있어서의 간격, 및 L₂은 상기 제2 용기의 상기 제2 매질을 사이에 두는 면간의 상기 광 투과방향에 있어서의 간격이다.
제 1 항에 있어서,
상기 제2계측단계는, 상기 제1계측단계에 있어서의 상기 피검물의 상기 제1 용기내의 위치를 유지한 상태에서 상기 광을 분할하고 상기 제1계측단계에 있어서의 상기 광의 광로와는 다른 광로를 사용하여 상기 분할된 광을 상기 제1 용기에 도입시키고,
상기 제4계측단계는, 상기 제3계측단계에 있어서의 상기 피검물의 상기 제2 용기내의 위치를 유지한 상태에서 상기 광을 분할하고 상기 제3계측단계에 있어서의 상기 광의 광로와는 다른 광로를 사용하여 상기 분할된 광을 상기 제2 용기에 도입시키는, 계측방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제2계측단계는, 상기 제1 용기내에 배치된 상기 피검물의 입사면에서 반사된 상기 광을 이용하고,
상기 제4계측단계는, 상기 제2 용기내에 배치된 상기 피검물의 상기입사면에서 반사된 상기 광을 이용하는, 계측방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제2계측단계는, 상기 제1 용기의 입사면과 상기 제1 용기내에 배치된 상기 피검물과의 사이에 배치되고, 상기 광을 투과하는 투과부재의 입사면에서 반사된 상기 광을 이용하고,
상기 제4계측단계는, 상기 제2 용기의 입사면과 상기 제2 용기내에 배치된 상기 피검물과의 사이에 배치된 상기 투과부재의 입사면에서 반사된 상기 광을 이용하는, 계측방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 용기는, 상기 제2 용기와 같은, 계측방법.
제 1항, 제 4항, 제 5항, 제 6항 또는 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 산출 단계는, 다음식에 의해 상기 피검물의 군(group)굴절률을 산출하는 계측방법:

여기에서, Ｎ_g(λ_c)은 상기 피검물의 상기 광의 중심파장λ_c에 있어서의 군굴절률, Z₁은 상기 제1 용기내의 상기 피검물과 상기 제1 매질의 광로길이의 합, Z₁₀은 상기 피검물을 상기 광의 광로로부터 제거하는 경우 상기 제1 용기내의 상기 제1 매질의 광로길이, Z₂은 상기 제2 용기내의 상기 피검물과 상기 제2 매질의 광로길이의 합, Z₂₀은 상기 피검물을 상기 광의 광로로부터 제거하는 경우 상기 제2 용기내의 상기 제2 매질의 광로길이, L₁은 상기 제1 용기의 상기 피검물과 상기 제1 매질을 사이에 두는 면간의 상기 광 투과방향에 있어서의 간격, L₁₀은 상기 제1 매질을 사이에 두는 상기 제1 용기의 면간의 상기 광 투과방향에 있어서의 간격, L₂은 상기 제2 용기의 상기 피검물과 상기 제2 매질을 사이에 두는 면간의 상기 광 투과방향에 있어서의 간격, 및 L₂₀은 상기 제2 용기의 상기 제2 매질을 사이에 두는 면간의 상기 광 투과방향에 있어서의 간격이다.
제1 용기내에 배치된 피검물과 제1 매질에 광을 입사시키고 상기 피검물의 광로길이와 상기 제1 매질의 광로길이의 합을 계측하고, 상기 제1 매질을 포함하지만 상기 피검물을 포함하지 않는 영역에 상기 광을 입사시키고 상기 제1 매질의 광로길이를 계측하고, 제2 용기내에 배치된 상기 피검물과, 상기 제1 매질과는 다른 굴절률을 갖는 제2 매질에 광을 입사시키고 상기 피검물의 광로길이와 상기 제2 매질의 광로길이의 합을 계측하고, 상기 제2 매질을 포함하지만 상기 피검물을 포함하지 않는 영역에 상기 광을 입사시키고 상기 제2 매질의 광로길이를 계측하는 계측부; 및
상기 계측부에서 계측된 상기 광로길이와, 각 광로길이가 계측된 광로의 기하학 거리에 의거하여, 상기 피검물의 굴절률을 산출하는 산출부를 구비하는, 계측장치.
제 9 항에 있어서,
상기 제1 용기의 상기 피검물을 사이에 두는 면들은 평면인, 계측장치.
제 9 항에 있어서,
상기 제2 용기의 상기 피검물을 사이에 두는 면들은 평면인, 계측장치.
제 9 항에 있어서,
상기 계측부는 저(low) 코히어런스 간섭계를 구비하고,
상기 저 코히어런스 간섭계는,
저 코히어런스 광을 방출하는 광원;
상기 광원으로부터의 상기 저 코히어런스 광을 분할해서, 그 분할된 광을 상기 피검물과 참조물에 이끌고, 이 분할된 광이 상기 피검물을 사이에 두는 면들에 의해 반사된 결과로서 만들어진 피검광과, 상기 분할된 광이 상기 참조물에 의해 반사된 결과로서 만들어진 참조 광을 서로 간섭 가능하게 하는, 간섭 광학계; 및
상기 피검광과 상기 참조 광이 형성하는 간섭 광의 강도를 검출하는 검출부를 구비하는, 계측장치.
제 9 항에 있어서,
상기 계측부는, 상기 제1 용기와 상기 제2 용기가 빈 상태에서 피검광과 참조광 간의 광로길이 차이를 제로로 하는 유닛을 더 구비하는, 계측장치.