JP2892075B2 - 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

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（マッチングオイル）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の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、レーザ核融合装置やIC露光装置等に大型のガラ
スレンズ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
中に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が困難である
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
測定法およびその測定装置を提供することにある。

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
波面の測定方法おほ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の干渉縞の解決を行っ
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、概ね30秒以内）を有する２つの光学的平面（面精
度は概ねλ/4以内）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
なる被測定部中に光路差による第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で
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、ディ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、プリンター、ディス
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
ことができるため、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、プリンター、ディス
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
分布の測定装置は、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ため
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、少なくとも一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、
被測定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ッチ
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、プリンター、ディス
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、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値信号データを全く用いないとい
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、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
れたハーフミラー６と、ハーフミラー６から所定の距離
だけ離れてこのハーフミラー６と対向配置された反射鏡
７と、レンズ５とハーフミラー６との間に配置され、ハ
ーフミラー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ー８と、ビーム
スプリッター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値信号データに変換された、テレビカメ
ラ９による干渉縞の光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12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値信号データを
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
表示手段であるディスプレー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、ハーフミラー６、反射鏡７、およびビーム
スプリッター８とで、フィゾー干渉計を構成しており、
ハーフミラー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（ハーフミラー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20と、この位相分布手段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値信
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値信号データを基に、
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値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値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、FFT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値信号データの入力（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ィスプレー14上への表示（ス
テップ33）、ディスプレー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3
6）、この位相の算出結果のディスプレー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
（ステップ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
折率分布のディスプレー14上の表示（ステップ40）の順
で行われる。このとき、ステップ31〜ステップ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つの工学的平面として、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
ラー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により光電検出して、この光電検出結果を２値信号デ
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ー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値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値信号デ
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）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、その結果をディスプレー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２×10^-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内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51
と、このデータ合成手段51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52と、この第４の記憶手段
52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におけるディス
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測定は、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
ィスプレー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、
被測定部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57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（ディスプレ
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、２×10_-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値信号データ、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
値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
けるディスプレー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15
0mm、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（ディスプレー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、２×
10^-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（ディスプレー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（ディスプレー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、２×10^-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
値信号データ同士を合成して１つの透過波面の２値信号
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
ィスプレー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ィスプ
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57
（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値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値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
（ディスプレー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（ディスプレー
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、被測定部の相対する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値信号データ
の入力（ステップ81）、ステップ80とステップ81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値信号データとからの位相分布の算出（ステップ8
2）、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8
3）、および被測定部中に含まれる被検体における屈折
率分布のディスプレー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72
で算出され、このデータと干渉縞の光電検出結果の２値
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ィスプレー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
過波面をディスプレー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値信号データの
入力（ステップ90）、入力された２値信号データの平均
化、２値化、尾根線抽出等を行う前処理（ステップ9
1）、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ィスプレ
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ィスプレー
14上へ表示するステップ（ステップ96）が被測定部はに
おける透過波面をディスプレー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。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−126742（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−218432（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−316627（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−257229（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−60242（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01J 9/02 G01M 11/02 G01N 21/45

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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する領域を
   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. 【請求項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および第市に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。