專(zhuān)利名稱(chēng)：折射率的測(cè)量方法和折射率的測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及折射率的測(cè)量方法和折射率的測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
日本專(zhuān)利公開(kāi)No. ( “JP”)11-344313提出了這樣一種方法，該方法通過(guò)兩個(gè)透明板之間的間隔來(lái)將測(cè)試對(duì)象固定在所述兩個(gè)透明板之間，測(cè)量透明板之間的光路長(zhǎng)度、透明板與測(cè)試對(duì)象之間的光路長(zhǎng)度以及測(cè)試對(duì)象中的光路長(zhǎng)度，并基于測(cè)量結(jié)果來(lái)計(jì)算測(cè)試對(duì)象的折射率。JP 02-0087 提出了一種通過(guò)下述方式測(cè)量測(cè)試對(duì)象的折射率的方法，即， 將具有已知折射率和已知形狀的玻璃樣本和測(cè)試對(duì)象浸入具有不同折射率的兩種類(lèi)型的匹配油中的每一個(gè)中。JP 11-344313中所公開(kāi)的方法難以在測(cè)試對(duì)象(諸如具有曲面的透鏡)相對(duì)于光軸偏心或傾斜時(shí)進(jìn)行測(cè)量，并且需要耗時(shí)進(jìn)行嚴(yán)格的居中或傾斜調(diào)整。否則，測(cè)量值將會(huì)包含由于反射面的曲率的影響而導(dǎo)致的誤差。JP 02-0087 中所公開(kāi)的方法由于不同類(lèi)型的油的混合而需要耗時(shí)調(diào)整匹配油的折射率。另外，在根據(jù)JP 02-0087 的方法測(cè)量具有高折射率的測(cè)試對(duì)象的透射波前中，由于具有高折射率的匹配油具有低透射率，所以檢測(cè)器僅可輸出弱信號(hào)，測(cè)量精度變低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種測(cè)量方法和測(cè)量裝置，其可提供測(cè)試對(duì)象的折射率的快速的、高精度的測(cè)量。根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量方法包括第一測(cè)量步驟，所述第一測(cè)量步驟將光引入到布置在第一容器中的測(cè)試對(duì)象和第一介質(zhì)上，并測(cè)量測(cè)試對(duì)象的光路長(zhǎng)度與第一介質(zhì)的光路長(zhǎng)度之和；第二測(cè)量步驟，所述第二測(cè)量步驟將光引入到包括第一介質(zhì)、但不包括測(cè)試對(duì)象的區(qū)域上，并測(cè)量第一介質(zhì)的光路長(zhǎng)度；第三測(cè)量步驟，所述第三測(cè)量步驟將光引入到布置在第二容器中的測(cè)試對(duì)象和第二介質(zhì)上，并測(cè)量測(cè)試對(duì)象的光路長(zhǎng)度與第二介質(zhì)的光路長(zhǎng)度之和，第二介質(zhì)具有與第一介質(zhì)的折射率不同的折射率；第四測(cè)量步驟，所述第四測(cè)量步驟將光引入到包括第二介質(zhì)、但不包括測(cè)試對(duì)象的區(qū)域中，并測(cè)量第二介質(zhì)的光路長(zhǎng)度；和計(jì)算步驟，所述計(jì)算步驟基于在每個(gè)測(cè)量步驟中測(cè)量的光路長(zhǎng)度和在每個(gè)測(cè)量步驟中被測(cè)量了各光路長(zhǎng)度的光路的實(shí)際距離來(lái)計(jì)算測(cè)試對(duì)象的折射率。從以下參照附圖對(duì)示例性實(shí)施例的描述，本發(fā)明的進(jìn)一步的特征將變得清楚。


圖1是根據(jù)第一實(shí)施例的測(cè)量裝置的框圖。圖2是用于說(shuō)明根據(jù)第一實(shí)施例的使用圖1中示出的測(cè)量裝置計(jì)算測(cè)試對(duì)象的折射率的過(guò)程的流程圖。
圖3是根據(jù)第二實(shí)施例的測(cè)量裝置的框圖。圖4是根據(jù)第二實(shí)施例的通過(guò)圖3中示出的分光計(jì)獲得的干涉信號(hào)的曲線圖。圖5是根據(jù)第三實(shí)施例的測(cè)量裝置的框圖。圖6是根據(jù)第三實(shí)施例的圖5中示出的測(cè)量裝置的變型的框圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在，將參照附圖給出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的描述。第一實(shí)施例圖1是根據(jù)第一實(shí)施例的測(cè)量裝置(低相干性干涉計(jì))的框圖。本實(shí)施例的測(cè)量裝置通過(guò)下述方式求得測(cè)試對(duì)象的折射率，即，測(cè)量測(cè)試對(duì)象的光路長(zhǎng)度與在其中布置測(cè)試對(duì)象的兩種類(lèi)型的介質(zhì)中的每一個(gè)的光路長(zhǎng)度之和以及從中移除測(cè)試對(duì)象的每個(gè)介質(zhì)的光路長(zhǎng)度。本實(shí)施例的測(cè)試對(duì)象是具有負(fù)折光力的透鏡，但是測(cè)量裝置可測(cè)量任何測(cè)試對(duì)象的折射率，并且測(cè)試對(duì)象可以是透鏡或平板，只要測(cè)試對(duì)象是折射光學(xué)元件即可。測(cè)量裝置包括光源10、干涉光學(xué)系統(tǒng)、反射鏡(參考單元)70、被構(gòu)造為容納介質(zhì)和測(cè)試對(duì)象的容器(諸如第一容器40和第二容器41)、檢測(cè)器80和計(jì)算機(jī)90，并被構(gòu)造為測(cè)量對(duì)象50的折射率。本實(shí)施例的測(cè)試裝置可測(cè)量測(cè)試對(duì)象的群折射率、相折射率和厚度。光源10、干涉光學(xué)系統(tǒng)、反射鏡70、容器和檢測(cè)器80構(gòu)成測(cè)量單元。光源10是被構(gòu)造為發(fā)射具有寬波長(zhǎng)帶(或?qū)捁庾V)的低相干光的光源，諸如超輻射發(fā)光二極管(SLD)。寬帶光源的相干長(zhǎng)度Δ ζ可如下表達(dá)表達(dá)式權(quán)利要求
1.一種測(cè)量方法，包括第一測(cè)量步驟，所述第一測(cè)量步驟將光引入到布置在第一容器中的測(cè)試對(duì)象和第一介質(zhì)中，并測(cè)量測(cè)試對(duì)象的光路長(zhǎng)度與第一介質(zhì)的光路長(zhǎng)度之和；第二測(cè)量步驟，所述第二測(cè)量步驟將光引入到包括第一介質(zhì)、但不包括測(cè)試對(duì)象的區(qū)域中，并測(cè)量第一介質(zhì)的光路長(zhǎng)度；第三測(cè)量步驟，所述第三測(cè)量步驟將光引入到布置在第二容器中的測(cè)試對(duì)象和第二介質(zhì)中，并測(cè)量測(cè)試對(duì)象的光路長(zhǎng)度與第二介質(zhì)的光路長(zhǎng)度之和，第二介質(zhì)具有與第一介質(zhì)的折射率不同的折射率；第四測(cè)量步驟，所述第四測(cè)量步驟將光引入到包括第二介質(zhì)、但不包括測(cè)試對(duì)象的區(qū)域中，并測(cè)量第二介質(zhì)的光路長(zhǎng)度；和計(jì)算步驟，所述計(jì)算步驟基于在每個(gè)測(cè)量步驟中測(cè)量的光路長(zhǎng)度和在每個(gè)測(cè)量步驟中被測(cè)量了各光路長(zhǎng)度的光路的實(shí)際距離來(lái)計(jì)算測(cè)試對(duì)象的折射率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量方法，還包括以下步驟在第二測(cè)量步驟之前從第一測(cè)量步驟的第一容器取出測(cè)試對(duì)象；和在第四測(cè)量步驟之前從第三測(cè)量步驟的第二容器取出測(cè)試對(duì)象。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測(cè)量方法，其中，第一測(cè)量步驟和第二測(cè)量步驟中的每一個(gè)中的第一介質(zhì)中的光路上的光在光透射方向上的間隔彼此相等，第三測(cè)量步驟和第四測(cè)量步驟中的第二介質(zhì)中的光路上的光在光透射方向上的間隔彼此相等，其中，計(jì)算步驟使用以下表達(dá)式計(jì)算測(cè)試對(duì)象的群折射率 JsT (人)=(Z1 ~ ^lQ )^20 A -(Z2 ~ Z2i )ZL, L2[(^i 一 Z10) — (Z2 — Zlu )\L^LZ 其中，Ng(入。)是測(cè)試對(duì)象對(duì)于光的中心波長(zhǎng)λ。的群折射率，Z1是第一容器中的測(cè)試對(duì)象的光路長(zhǎng)度與第一介質(zhì)的光路長(zhǎng)度之和，Zltl是當(dāng)從光的光路移除測(cè)試對(duì)象時(shí)第一容器中的第一介質(zhì)的光路長(zhǎng)度，Z2是第二容器中的測(cè)試對(duì)象的光路長(zhǎng)度與第二介質(zhì)的光路長(zhǎng)度之和，Z20是當(dāng)從光的光路移除測(cè)試對(duì)象時(shí)第二容器中的第二介質(zhì)的光路長(zhǎng)度，L1是夾著第一介質(zhì)的第一容器的表面之間的在光透射方向上的間隔，L2是夾著第二介質(zhì)的第二容器的表面之間的在光透射方向上的間隔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量方法，其中，第二測(cè)量步驟在保持第一測(cè)量步驟中測(cè)試對(duì)象在第一容器中的位置的同時(shí)，分離光，并使用與第一測(cè)量步驟的光路不同的光路將分離的光引入到第一容器中；并且其中，第四測(cè)量步驟在保持第三測(cè)量步驟中測(cè)試對(duì)象在第二容器中的位置的同時(shí)，分離光，并使用與第三測(cè)量步驟的光路不同的光路將分離的光引入到第二容器中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量方法，其中，第二測(cè)量步驟利用在布置在第一容器中的測(cè)試對(duì)象的入射表面上反射的光，并且其中，第四測(cè)量步驟利用在布置在第二容器中的測(cè)試對(duì)象的入射表面上反射的光。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量方法，其中，第二測(cè)量步驟利用在布置在第一容器的入射表面與在第一容器中布置的測(cè)試對(duì)象之間并被構(gòu)造為透射光的透明構(gòu)件的入射表面上反射的光，并且其中，第四測(cè)量步驟利用在布置在第二容器的入射表面與在第二容器中布置的測(cè)試對(duì)象之間的透明構(gòu)件的入射表面上反射的光。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量方法，其中，第一容器與第二容器相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、4、5、6和7中的任何一個(gè)所述的測(cè)量方法，其中，計(jì)算步驟使用以下表達(dá)式計(jì)算測(cè)試對(duì)象的群折射率其中，Ng(Ac)是測(cè)試對(duì)象對(duì)于光的中心波長(zhǎng)λ。的群折射率，Z1是第一容器中的測(cè)試對(duì)象的光路長(zhǎng)度與第一介質(zhì)的光路長(zhǎng)度之和，Zltl是當(dāng)從光的光路移除測(cè)試對(duì)象時(shí)第一容器中的第一介質(zhì)的光路長(zhǎng)度，Z2是第二容器中的測(cè)試對(duì)象的光路長(zhǎng)度與第二介質(zhì)的光路長(zhǎng)度之和，Z20是當(dāng)從光的光路移除測(cè)試對(duì)象時(shí)第二容器中的第二介質(zhì)的光路長(zhǎng)度，L1是夾著測(cè)試對(duì)象和第一介質(zhì)的第一容器的表面之間的在光透射方向上的間隔，Lltl是夾著第一介質(zhì)的第一容器的表面之間的在光透射方向上的間隔，L2是夾著測(cè)試對(duì)象和第二介質(zhì)的第二容器的表面之間的在光透射方向上的間隔，L2tl是夾著第二介質(zhì)的第二容器的表面之間的在光透射方向上的間隔。
9.一種測(cè)量裝置，包括測(cè)量單元，其被構(gòu)造為將光引入到布置在第一容器中的測(cè)試對(duì)象和第二介質(zhì)中，并測(cè)量測(cè)試對(duì)象的光路長(zhǎng)度與第一介質(zhì)的光路長(zhǎng)度之和；將光引入到包括第一介質(zhì)、但不包括測(cè)試對(duì)象的區(qū)域中，并測(cè)量第一介質(zhì)的光路長(zhǎng)度；將光引入到布置在第二容器中的測(cè)試對(duì)象和第二介質(zhì)中，并測(cè)量測(cè)試對(duì)象的光路長(zhǎng)度和第二介質(zhì)的光路長(zhǎng)度之和；將光引入到包括第二介質(zhì)、但不包括測(cè)試對(duì)象的區(qū)域中，并測(cè)量第二介質(zhì)的光路長(zhǎng)度，第二介質(zhì)具有與第一介質(zhì)的折射率不同的折射率；和計(jì)算器，其被構(gòu)造為基于由測(cè)量單元測(cè)量的光路長(zhǎng)度和被測(cè)量了各光路長(zhǎng)度的光路的實(shí)際距離來(lái)計(jì)算測(cè)試對(duì)象的折射率。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的測(cè)量裝置，其中，被構(gòu)造為夾著測(cè)試對(duì)象的第一容器的表面是平坦表面。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的測(cè)量裝置，其中，被構(gòu)造為夾著測(cè)試對(duì)象的第二容器的表面是平坦表面。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的測(cè)量裝置，其中，測(cè)量單元包括低相干性干涉計(jì)，并且其中，低相干性干涉計(jì)包括光源，其被構(gòu)造為發(fā)射低相干性光；干涉光學(xué)系統(tǒng)，其被構(gòu)造為分離來(lái)自光源的低相干性光，將分離的光引向測(cè)試對(duì)象和參考單元，并使得由被構(gòu)造為夾著測(cè)試對(duì)象的表面對(duì)光進(jìn)行反射而得到的測(cè)試光和由參考單元對(duì)光進(jìn)行反射而得到的參考光能夠彼此干涉；和檢測(cè)器，其被構(gòu)造為檢測(cè)由測(cè)試光和參考光形成的干涉光的強(qiáng)度。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的測(cè)量裝置，其中，測(cè)量單元還包括被構(gòu)造為當(dāng)?shù)谝蝗萜骱偷诙萜鳛榭諘r(shí)使得測(cè)試光與參考光之間的光路長(zhǎng)度差為零的單元。
全文摘要
本申請(qǐng)涉及折射率的測(cè)量方法和折射率的測(cè)量裝置。該測(cè)量方法包括測(cè)量第一容器中的測(cè)試對(duì)象與第一介質(zhì)的光路長(zhǎng)度之和；將光引入到包括第一介質(zhì)、但不包括測(cè)試對(duì)象的區(qū)域中，并測(cè)量第一介質(zhì)的光路長(zhǎng)度；測(cè)量第二容器中的測(cè)試對(duì)象與第二介質(zhì)的光路長(zhǎng)度之和，第二介質(zhì)具有與第一介質(zhì)的折射率不同的折射率；將光引入到包括第二介質(zhì)、但不包括測(cè)試對(duì)象的區(qū)域中，并測(cè)量第二介質(zhì)的光路長(zhǎng)度；基于測(cè)量的光路長(zhǎng)度和被測(cè)量了各光路長(zhǎng)度的光路的實(shí)際距離來(lái)計(jì)算測(cè)試對(duì)象的折射率。
文檔編號(hào)G01N21/45GK102435584SQ201110268850
公開(kāi)日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月16日
發(fā)明者杉本智洋 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社