(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物または集光レンズおよび参照光ミラーを保持搭載する駆動手段と、光源と、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを備えた干渉光学系であって、前記干渉光学系の前記光源からの光を前記集光レンズにより集光して前記測定対象物に照射し、前記参照光ミラーと前記測定対象物の前面および後面における干渉光強度がそれぞれ最大になるように、前記測定対象物または前記集光レンズおよび前記参照光ミラーを移動させ、前面における干渉光最大強度が現れた位置と、後面における干渉光最大強度の位置での前記測定対象物または前記集光レンズおよび参照光ミラーの移動距離を求めることにより、前記測定対象物の屈折率と厚さを同時測定する媒質の測定方法であって、
前記屈折率と厚さの同時測定は、前記測定対象物の屈折率の波長分散を考慮した算出式を用い、前記測定対象物の位相屈折率と厚さを同時に導出することを特徴とする媒質の測定方法。
【請求項２】
測定対象物および参照光ミラーを保持搭載する駆動手段と、光源と、保持手段により保持された集光レンズと、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを備えた干渉光学系であって、前記干渉光学系の前記光源からの光を前記集光レンズにより集光して前記測定対象物に照射し、前記参照光ミラーと前記測定対象物の前面および後面における干渉光強度がそれぞれ最大になるように、前記測定対象物および前記参照光ミラーを移動させ、前面における干渉光最大強度が現れた位置と、後面における干渉光最大強度の位置での前記測定対象物および参照光ミラーの移動距離を求めることにより、前記測定対象物の屈折率と厚さを同時測定する媒質の測定方法であって、
前記屈折率と厚さの同時測定は、前記測定対象物の屈折率の波長分散を考慮した算出式を用い、前記測定対象物の位相屈折率と厚さを同時に導出することを特徴とする媒質の測定方法。
【請求項３】
集光レンズおよび参照光ミラーを保持搭載する駆動手段と、光源と、保持手段により保持された測定対象物と、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを備えた干渉光学系であって、前記干渉光学系の前記光源からの光を前記測定対象物に前記集光レンズにより集光して前記測定対象物に照射し、前記参照光ミラーと前記測定対象物の前面および後面の干渉光強度がそれぞれ最大になるように、前記集光レンズおよび前記参照光ミラーを移動させ、前面における干渉光最大強度が現れた位置と、後面における干渉光最大強度の位置での前記測定対象物および参照光ミラーの移動距離を求めることにより、前記測定対象物の屈折率と厚さを同時測定する媒質の測定方法であって、
前記屈折率と厚さの同時測定は、前記測定対象物の屈折率の波長分散を考慮した算出式を用い、前記測定対象物の位相屈折率と厚さを同時に導出することを特徴とする媒質の測定方法。
【請求項４】
測定対象物または集光レンズおよび参照光ミラーを保持搭載する駆動手段と、光源と、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを備えた干渉光学系であって、前記干渉光学系の前記光源からの光を前記集光レンズにより集光して前記測定対象物に照射し、前記参照光ミラーと前記測定対象物の前面における干渉光強度および後面における常光線と異常光線に対応する二つの干渉光強度がそれぞれ最大になるように、前記測定対象物または前記集光レンズおよび前記参照光ミラーを移動させ、前面における干渉光最大強度が現れた位置と、後面における常光線と異常光線に対応する二つの干渉光最大強度の位置での前記測定対象物または前記集光レンズおよび参照光ミラーの移動距離を求めることにより、前記測定対象物の複屈折と厚さを同時測定する媒質の測定方法であって、
前記複屈折と厚さの同時測定は、前記測定対象物の屈折率の波長分散を考慮した算出式を用い、前記測定対象物の位相屈折率と厚さを同時に導出することを特徴とする媒質の測定方法。
【請求項５】
測定対象物および参照光ミラーを保持搭載する駆動手段と、光源と、集光レンズと、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを備えた干渉光学系であって、前記干渉光学系の前記光源からの光を前記集光レンズにより集光して前記測定対象物に照射し、前記参照光ミラーと前記測定対象物の前面における干渉光強度および後面における常光線と異常光線に対応する二つの干渉光強度がそれぞれ最大になるように、前記測定対象物および前記参照光ミラーを移動させ、前面における干渉光最大強度が現れた位置と、後面における常光線と異常光線に対応する二つの干渉光最大強度の位置での前記測定対象物および参照光ミラーの移動距離の差を求めることにより、前記測定対象物の複屈折と厚さを同時測定する媒質の測定方法であって、
前記複屈折と厚さの同時測定は、前記測定対象物の屈折率の波長分散を考慮した算出式を用い、前記測定対象物の位相屈折率と厚さを同時に導出することを特徴とする媒質の測定方法。
【請求項６】
集光レンズおよび参照光ミラーを保持搭載する駆動手段と、光源と、保持手段により保持された測定対象物と、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを備えた干渉光学系であって、前記干渉光学系の前記光源からの光を前記測定対象物に前記集光レンズにより集光して前記測定対象物に照射し、前記参照光ミラーと前記測定対象物の前面における干渉光強度および後面における常光線と異常光線に対応する二つの干渉光強度がそれぞれ最大になるように、前記集光レンズおよび前記参照光ミラーを移動させ、前面における干渉光最大強度が現れた位置と、後面における常光線と異常光線に対応する二つの干渉光最大強度の位置での前記測定対象物および参照光ミラーの移動距離の差を求めることにより、前記測定対象物の複屈折と厚さを同時測定する媒質の測定方法であって、
前記複屈折と厚さの同時測定は、前記測定対象物の屈折率の波長分散を考慮した算出式を用い、前記測定対象物の位相屈折率と厚さを同時に導出することを特徴とする媒質の測定方法。
【請求項７】
測定対象物または集光レンズおよび参照光ミラーを保持搭載する駆動手段と、光源と、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを備えた干渉光学系であって、前記干渉光学系の前記光源からの光を前記集光レンズにより集光して前記測定対象物に照射し、前記参照光ミラーと前記測定対象物の前面および後面における干渉光強度がそれぞれ最大になるように、前記測定対象物または前記集光レンズおよび前記参照光ミラーを移動させ、前面における干渉光最大強度が現れた位置と、後面における干渉光最大強度の位置での前記測定対象物または前記集光レンズおよび参照光ミラーの移動距離を求めることにより、前記測定対象物の位相屈折率および群屈折率を同時測定することを特徴とする媒質の測定方法。
【請求項８】
測定対象物および参照光ミラーを保持搭載する駆動手段と、光源と、保持手段により保持された集光レンズと、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを備えた干渉光学系であって、前記干渉光学系の前記光源からの光を前記集光レンズにより集光して前記測定対象物に照射し、前記参照光ミラーと前記測定対象物の前面および後面における干渉光強度がそれぞれ最大になるように、前記測定対象物および前記参照光ミラーを移動させ、前面における干渉光最大強度が現れた位置と、後面における干渉光最大強度の位置での前記測定対象物および参照光ミラーの移動距離を求めることにより、前記測定対象物の位相屈折率および群屈折率を同時測定することを特徴とする媒質の測定方法。
【請求項９】
集光レンズおよび参照光ミラーを保持搭載する駆動手段と、光源と、保持手段により保持された測定対象物と、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを備えた干渉光学系であって、前記干渉光学系の前記光源からの光を前記測定対象物に前記集光レンズにより集光して前記測定対象物に照射し、前記参照光ミラーと前記測定対象物の前面および後面の干渉光強度がそれぞれ最大になるように、前記集光レンズおよび前記参照光ミラーを移動させ、前面における干渉光最大強度が現れた位置と、後面における干渉光最大強度の位置での前記測定対象物および参照光ミラーの移動距離を求めることにより、前記測定対象物の位相屈折率および群屈折率を同時測定することを特徴とする媒質の測定方法。
【請求項１０】
光源と、前記光源からの光を分ける手段と、前記光を分ける手段により分けられる一方の光を受光反射する参照光ミラーと、前記光を分ける手段により分けられる他方の光を集光レンズにより測定対象物に照射する手段と、前記測定対象物または前記集光レンズおよび前記参照光ミラーを保持搭載して微小移動させる駆動手段と、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを具備する干渉光学系による前記測定対象物の屈折率と厚さを同時に測定する媒質の測定装置であって、
前記屈折率と厚さの同時測定は、前記測定対象物の屈折率の波長分散を考慮した算出式を用い、前記測定対象物の位相屈折率と厚さを同時に導出することを特徴とする媒質の測定装置。
【請求項１１】
光源と、前記光源からの光を分ける手段と、前記光を分ける手段により分けられる一方の光を受光反射する参照光ミラーと、前記光を分ける手段により分けられる他方の光を集光レンズにより測定対象物に照射する手段と、前記測定対象物および前記参照光ミラーを保持搭載して微小移動させる駆動手段と、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを具備する干渉光学系による前記測定対象物の屈折率と厚さを同時に測定する媒質の測定装置であって、
前記屈折率と厚さの同時測定は、前記測定対象物の屈折率の波長分散を考慮した算出式を用い、前記測定対象物の位相屈折率と厚さを同時に導出することを特徴とする媒質の測定装置。
【請求項１２】
光源と、前記光源からの光を分ける手段と、前記光を分ける手段により分けられる一方の光を受光反射する参照光ミラーと、前記光を分ける手段により分けられる他方の光を集光レンズにより測定対象物に照射する手段と、前記集光レンズおよび前記参照光ミラーを保持搭載して微小移動させる駆動手段と前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを具備する干渉光学系による前記測定対象物の屈折率と厚さを同時に測定する媒質の測定装置であって、
前記屈折率と厚さの同時測定は、前記測定対象物の屈折率の波長分散を考慮した算出式を用い、前記測定対象物の位相屈折率と厚さを同時に導出することを特徴とする媒質の測定装置。
【請求項１３】
光源と、前記光源からの光を分ける手段と、前記光を分ける手段により分けられる一方の光を受光反射する参照光ミラーと、前記光を分ける手段により分けられる他方の光を集光レンズにより測定対象物に照射する手段と、前記測定対象物または前記集光レンズおよび前記参照光ミラーを保持搭載して微小移動させる駆動手段と、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを具備する干渉光学系による前記測定対象物の複屈折と厚さを同時に測定する媒質の測定装置であって、
前記複屈折と厚さの同時測定は、前記測定対象物の屈折率の波長分散を考慮した算出式を用い、前記測定対象物の位相屈折率と厚さを同時に導出することを特徴とする媒質の測定装置。
【請求項１４】
光源と、前記光源からの光を分ける手段と、前記光を分ける手段により分けられる一方の光を受光反射する参照光ミラーと、前記光を分ける手段により分けられる他方の光を集光レンズにより測定対象物に照射する手段と、前記測定対象物および前記参照光ミラーを保持搭載して微小移動させる駆動手段と、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを具備する干渉光学系による前記測定対象物の複屈折と厚さを同時に測定する媒質の測定装置であって、
前記複屈折と厚さの同時測定は、前記測定対象物の屈折率の波長分散を考慮した算出式を用い、前記測定対象物の位相屈折率と厚さを同時に導出することを特徴とする媒質の測定装置。
【請求項１５】
光源と、前記光源からの光を分ける手段と、前記光を分ける手段により分けられる一方の光を受光反射する参照光ミラーと、前記光を分ける手段により分けられる他方の光を集光レンズにより測定対象物に照射する手段と、前記集光レンズおよび前記参照光ミラーを保持搭載して微小移動させる駆動手段と前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを具備する干渉光学系による前記測定対象物の複屈折と厚さを同時に測定する媒質の測定装置であって、
前記複屈折と厚さの同時測定は、前記測定対象物の屈折率の波長分散を考慮した算出式を用い、前記測定対象物の位相屈折率と厚さを同時に導出することを特徴とする媒質の測定装置。
【請求項１６】
光源と、前記光源からの光を分ける手段と、前記光を分ける手段により分けられる一方の光を受光反射する参照光ミラーと、前記光を分ける手段により分けられる他方の光を集光レンズにより測定対象物に照射する手段と、前記測定対象物または前記集光レンズおよび前記参照光ミラーを保持搭載して微小移動させる駆動手段と、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを具備する干渉光学系による前記測定対象物の位相屈折率および群屈折率を同時に測定することを特徴とする媒質の測定装置。
【請求項１７】
光源と、前記光源からの光を分ける手段と、前記光を分ける手段により分けられる一方の光を受光反射する参照光ミラーと、前記光を分ける手段により分けられる他方の光を集光レンズにより測定対象物に照射する手段と、前記測定対象物および前記参照光ミラーを保持搭載して微小移動させる駆動手段と、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを具備する干渉光学系による前記測定対象物の位相屈折率および群屈折率を同時に測定することを特徴とする媒質の測定装置。
【請求項１８】
光源と、前記光源からの光を分ける手段と、前記光を分ける手段により分けられる一方の光を受光反射する参照光ミラーと、前記光を分ける手段により分けられる他方の光を集光レンズにより測定対象物に照射する手段と、前記集光レンズおよび前記参照光ミラーを保持搭載して微小移動させる駆動手段と前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを具備する干渉光学系による前記測定対象物の位相屈折率および群屈折率を同時に測定することを特徴とする媒質の測定装置。
【請求項１９】
前記光源は、低コヒーレンス光を出射する光源であることを特徴とする請求項１〜３もしくは７〜９いずれか１記載の媒質の測定方法。
【請求項２０】
前記光源は、低コヒーレンス光を出射する光源であることを特徴とする請求項４〜６いずれか１記載の媒質の測定方法。
【請求項２１】
前記低コヒーレンス光を出射する光源は、直線偏光または非偏光あるいはランダム偏光光源であることを特徴とする請求項１９記載の媒質の測定方法。
【請求項２２】
前記低コヒーレンス光を出射する光源は、非偏光あるいはランダム偏光光源であることを特徴とする請求項２０記載の媒質の測定方法。
【請求項２３】
前記低コヒーレンス光を出射する光源は、可干渉距離△Ｌｃ（＝（（ｌｎ（２））×（２／π）×（λｃ2／△λ））／２）が３０μｍ以下であることを特徴とする請求項２１、２２いずれか１記載の媒質の測定方法。
【請求項２４】
前記低コヒーレンス光を出射する光源は、スーパルミネッセントダイオードであることを特徴とする請求項３１記載の媒質の測定方法。
【請求項２５】
前記低コヒーレンス光を出射する光源は、白色光源からの光をモノクロメータにより特定波長域を分光した光源であることを特徴とする請求項２３記載の媒質の測定方法。
【請求項２６】
前記干渉光学系は、構成部品の１つとして前記光源からの光を分波合波する手段を備えたことを特徴とする請求項１〜９いずれか１記載の媒質の測定方法。
【請求項２７】
前記測定対象物と前記参照光ミラーおよび前記集光レンズを保持搭載する駆動手段は、微動ステージであることを特徴とする請求項１〜９いずれか１記載の媒質の測定方法。
【請求項２８】
前記参照光ミラーは、干渉光学系における参照光を位相変調するために、前記参照光ミラーを振動させる振動子に固定されていることを特徴とする請求項１〜９いずれか１記載の媒質の測定方法。
【請求項２９】
前記参照光の位相変調は、振幅を光源の発振中心波長λｃのλｃ／２以下、周波数１００Ｈz以上の振動を加えたことを特徴とする請求項２８記載の媒質の測定方法。
【請求項３０】
前記受光素子はヘテロダイン検波するフォトダイオードであることを特徴とする請求項１〜９いずれか１記載の媒質の測定方法。
【請求項３１】
前記ヘテロダイン検波された検出信号は検出回路によってデジタル信号に変換され処理されることを特徴とする請求項１〜９いずれか１記載の媒質の測定方法。
【請求項３２】
前記測定対象物は、前記光源からの光を完全に吸収しない媒質であることを特徴とする請求項１〜９いずれか１記載の媒質の測定方法。
【請求項３３】
前記測定対象物は、生体組織であることを特徴とする請求項１〜９いずれか１記載の媒質の測定方法。
【請求項３４】
前記光源は、低コヒーレンス光を出射する光源であることを特徴とする請求項１０〜１２もしくは１６〜１８いずれか１記載の媒質の測定装置。
【請求項３５】
前記光源は、低コヒーレンス光を出射する光源であることを特徴とする請求項１３〜１５いずれか１記載の媒質の測定装置。
【請求項３６】
前記低コヒーレンス光を出射する光源は、直線偏光または非偏光あるいはランダム偏光光源であることを特徴とする請求項３４記載の媒質の測定装置。
【請求項３７】
前記低コヒーレンス光を出射する光源は、非偏光あるいはランダム偏光光源であることを特徴とする請求項３５記載の媒質の測定装置。
【請求項３８】
前記低コヒーレンス光を出射する光源は、可干渉距離△Ｌｃ（＝（（ｌｎ（２））×（２／π）×（λｃ2／△λ））／２）が３０μｍ以下であることを特徴とする請求項３６、３７いずれか１記載の媒質の測定装置。
【請求項３９】
前記低コヒーレンス光を出射する光源は、スーパルミネッセントダイオードであることを特徴とする請求項３８記載の媒質の測定装置。
【請求項４０】
前記低コヒーレンス光を出射する光源は、白色光源からの光をモノクロメータにより特定波長を分光した光源であることを特徴とする請求項３８記載の媒質の測定装置。
【請求項４１】
前記干渉光学系は、構成部品の１つとして前記光源からの光を分波合波する手段を備えたことを特徴とする請求項１０〜１８いずれか１記載の媒質の測定装置。
【請求項４２】
前記測定対象物と前記参照光ミラーおよび前記集光レンズを保持搭載する駆動手段は、微動ステージであることを特徴とする請求項１０〜１８いずれか１記載の媒質の測定装置。
【請求項４３】
前記参照光ミラーは、干渉光学系における参照光を位相変調するために、前記参照光ミラーを振動させる振動子に固定されていることを特徴とする請求項１０〜１８いずれか１記載の媒質の測定装置。
【請求項４４】
前記参照光の位相変調は、振幅を光源の発振中心波長λｃのλｃ／２以下、周波数１００Ｈz以上の振動を加えたことを特徴とする請求項４３記載の媒質の測定装置。
【請求項４５】
前記受光素子はヘテロダイン検波するフォトダイオードであることを特徴とする請求項１０〜１８いずれか１記載の媒質の測定装置。
【請求項４６】
前記ヘテロダイン検波された検出信号は検出回路によってデジタル信号に変換され処理されることを特徴とする請求項１０〜１８いずれか１記載の媒質の測定装置。
【請求項４７】
前記測定対象物は、前記光源からの光を完全に吸収しない媒質であることを特徴とする請求項１０〜１８いずれか１記載の媒質の測定装置。
【請求項４８】
前記測定対象物は、生体組織であることを特徴とする請求項１０〜１８いずれか１記載の媒質の測定装置。
【請求項４９】
硬化性樹脂の厚さ方向に平均化した屈折率を測定し、これを指標として硬化性樹脂の硬化状態もしくは硬化度を評価する媒質の測定方法であって、前記硬化性樹脂の屈折率測定は、請求項１〜３いずれか１記載の測定方法により、測定することを特徴とする媒質の測定方法。
【請求項５０】
硬化性樹脂の厚さ方向に平均化した屈折率を測定し、これを指標として硬化性樹脂の硬化状態もしくは硬化度を評価する媒質の測定方法であって、前記硬化性樹脂の屈折率測定は、請求項１０〜１２いずれか１記載の測定装置により、測定することを特徴とする媒質の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は媒質の屈折率および厚さ同時測定方法、同時測定装置、もしくは複屈折測定方法もしくは測定装置、もしくは複屈折および厚さ同時測定方法もしくは同時測定装置もしくは位相屈折率および群屈折率の同時測定方法、測定装置、さらに、本測定方法を利用した、硬化性樹脂の硬化状態もしくは硬化度の評価に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
測定対象物（媒質）の屈折率ｎ（＝位相屈折率ｎｐ），複屈折，厚さ等の光学特性を非接触に測定する方法は、光学分野において最も基本的な技術の１つである。その代表的なものとしては、エリプソメータ（自動偏光解析装置）［（１）：久保田広他偏「光学ハンドブック」２，４偏光解析（ｐｐ．２５６〜２６４）、朝倉書店発行参照］がある。これは、測定対象となる媒質（薄膜）に斜方から光を照射し、主に反射光のＰ偏光とＳ偏光の位相変化の差に注目する方法で、媒質の表面で光が反射する際の偏光状態を観測することによって、基板およびその表面に堆積した薄膜の屈折率ｎと厚さｔを測定する方法である。
【０００３】
また、反射率を用いて媒質の膜厚や屈折率ｎ、吸収係数を測定する反射率解析法もあり特開昭６４−７５９０２号公報や特開昭６３−１２８２１０号公報，特開平３−１７５０５号公報などに開示されている。特開昭６４−７５９０２号公報や特開昭６３−１２８２１０号公報に開示されている反射率解析法は、測定光の入射角変化に伴う反射光強度変化、即ち、反射光強度の入射角依存特性を測定し、その３つの極値の入射角を用いて薄膜の特性値を求める方法である。特開平３−１７５０５号公報に開示されている反射率解析法は、検出レンズの後側で光強度を検出することで求めた反射光強度の入射角依存特性より、薄膜の特性値を求める方法である。
【０００４】
これらの方法を実施する装置は高精度であるので、表面や薄膜の研究に頻繁に利用されているが、装置自体が高価であり、また平行ビーム照射部分（約１ｍｍ径）における平均的な屈折率ｎおよび厚さｔが測定できるにすぎない。更に、実際に測定できる厚さも〜１０μｍ程度であり、これ以上の厚膜は測定不可能であった。これ以外に、プリズムによる媒質の屈折率測定、光導波モード励起による薄膜の屈折率ｎ、厚さｔの測定などがあるが、これらは測定面が平滑であることが条件である。このような薄膜を中心とした測定法に対して、光学分野では、無機、有機材料を含めて、媒質の屈折率ｎ（複屈折含む）、厚さｔおよびそれらの空間分布を精度良く測定したいという要求がある。
【０００５】
また、各種硬化性樹脂（紫外線硬化、熱硬化、触媒硬化、電子線硬化等）や塗膜の硬化状態もしくは硬化度の評価は、現在、ゲル分率（測定サンプルをメチルエチルケトン等で溶剤抽出し、初期重量と溶剤抽出後の重量の重量変化の比）が最も一般的な指標となっている。しかし、この評価方法は、破壊試験であり、サンプルの作製および評価に長時間を要するものであった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような状況を踏まえ、ここでは低コヒーレンスな光源を用いた干渉光学系を基本として、集光ビーム照射による媒質の位相屈折率ｎｐと厚さｔを同時に精密に測定する方法、および偏光子／検光子、偏光ローテータ等の偏光制御を必要とせずに媒質の複屈折を精密に測定する方法、および位相屈折率ｎｐと群屈折率ｎｇを同時に精密に測定する方法および上述した方法を用いて、樹脂の硬化性もしくは硬化度を評価する方法を提案する。
【０００７】
低コヒーレンス光源によるマイケルソン干渉系は、光の伝搬軸に沿って、光源のコヒーレンス長２Δｌｃ（＝ｌｎ（２）（２／π）（λｃ２／△λ）、ここで、λｃは、光源の中心波長、△λは、光源のスペクトラムの半値全幅（ＦＷＨＭ））で決まる分解能Δｌｃ（〜１０μｍ）で反射面を識別することができ、微小領域における有力な診断法として利用されている（（２）：Ｋ．  Ｔａｋａｄａ，  Ｉ．  Ｙｏｋｏｈａｍａ，  Ｋ．  Ｃｈｉｄａ  ａｎｄ  Ｊ．  Ｎｏｄａ，  ”Ｎｅｗ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  ｆａｕｌｔ  ｌｏｃａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｏｐｔｉｃａＬ  ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  ｄｅｖｉｃｅｓ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ａｎ  ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，”  ＡｐｐＬｉｅｄ  Ｏｐｔｉｃｓ，  Ｖｏｌ．２６，  Ｎｏ．  ９，  ｐｐ．１６０３−１６０６（１９８７）．  （３）：Ｒ．  Ｃ．  Ｙｏｕｎｇｑｕｉｓｔ，  Ｓ．  Ｃａｒｒ  ａｎｄ  Ｄ．  Ｅ．  Ｎ．  Ｄａｖｉｅｓ，”ＯｐｔｉｃａＬ  ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ−ｄｏｍａｉｎ  ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ  ：  ａ  ｎｅｗ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，  ”  Ｏｐｔｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  Ｖｏｌ．１２，  Ｎｏ．  ３，  ｐｐ．１５８−１６０（１９８７）．  （４）：Ｈ．  Ｈ．  Ｇｉｌｇｅｎ，  Ｒ．  Ｐ．  Ｎｏｖａｋ，  Ｒ．  Ｐ．  Ｓａｌａｔｈｅ，  Ｗ．  Ｈｏｄｅｌ  ａｎｄ  Ｐ．  Ｂｅａｕｄ，  ”Ｓｕｂｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ，  ”  Ｊ．  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，  Ｖｏｌ．  ７，  Ｎｏ．  ８，  ｐｐ．１２２５−１２３３（１９８９）  参照）。
【０００８】
最近、生体光診断の分野でも、この低コヒーレンス光干渉法が注目されており、網膜下組織の検出・可視化（（５）：Ｄ．  Ｈｕａｎｇ，  Ｅ．  Ａ．  Ｓｗａｎｓｏｎ，  Ｃ．  Ｐ．  Ｌｉｎ，  Ｊ．  Ｓ．  Ｓｃｈｕｍａｎ，  Ｗ．  Ｇ．  Ｓｔｉｎｓｏｎ，  Ｗ．  Ｃｈａｎｇ，  Ｍ．  Ｒ．  Ｈｅｅ，  Ｔ．  Ｆｌｏｔｔｅ，  Ｋ．  Ｇｒｅｇｏｒｙ，  Ｃ．  Ａ．  Ｐｕｌｉａｆｉｔｏ，  Ｊ．  Ｇ．  Ｆｕｊｉｍｏｔｏ，  ”Ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｏｈｅｒｅｎｃｙ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ，  ”  Ｓｃｉｅｎｃｅ，  Ｖｏｌ．  ２５４，  ｐｐ．１１７８−１１８１，  ２２  Ｎｏｖ．，  １９９１．  （６）：Ｊ．  Ａ．  Ｉｚａｔｔ，  Ｍ．  Ｒ．  Ｈｅｅ，  Ｇ．  Ｍ．  Ｏｗｅｎ，  Ｅ．  Ａ．  Ｓｗａｎｓｏｎ  ａｎｄ  Ｊ．  Ｇ．  Ｆｕｊｉｍｏｔｏ，  ”Ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ  ｉｎ  ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  ｍｅｄｉａ，  ”  Ｏｐｔｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  Ｖｏｌ．  １９，  Ｎｏ．  ８，  ｐｐ．５９０−５９２（１９９４）．  ）や眼径（ｅｙｅ  ｌｅｎｇｔｈ）の測定（（７）：Ａ．  Ｆ．  Ｆｅｒｃｈｅｒ，  Ｋ．  Ｍｅｎｇｅｄｏｈｔ  ａｎｄ  Ｗ．  Ｗｒｅｎｅｒ，  ”Ｅｙｅ−ｌｅｎｇｔｈ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｂｙ  ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ  ｗｉｔｈ  ｐａｒｔｉａｌｌｙ  ｃｏｈｅｒｅｎｔ  ｌｉｇｈｔ，  ”  Ｏｐｔｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  Ｖｏｌ．  １３，  Ｎｏ．  ３，  ｐｐ．１８６−１８８（１９８８）．（８）：Ｗ．  Ｄｒｅｘｉｅｒ，  Ｃ．  Ｋ．  Ｈｉｔｚｅｎｂｅｒｇｅｒ，  Ｈ．  Ｓａｔｔｍａｎｎ  Ａ．  Ｆ．  Ｆｅｒｃｈｅｒ，  ”Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ  ｏｆ  ｆｕｎｄｕｓ  ｌａｙｅｒｓ  ｂｙ  ｐａｒｔｉａｌ  ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ，  ”  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，  Ｖｏｌ．  ３４，  Ｎｏ．  ３，  ｐｐ．７０１−７１０（１９９５）．  ）をはじめ、皮下組織の高精度な検出の基礎実験（（９）：白石、近江、春名、西原、”低コヒーレンス光干渉による生体内構造検出の基礎実験Ｉ、”平成７年秋季第５６回応用物理学会学術講演会２６ａ−ＳＮ−１１（１９９５））が進められている。
【０００９】
しかしながら、上記した低コヒーレンス干渉法では、測定対象物（透明板）に平行あるいは集光ビームを照射し、その前面および後面からの反射信号光と参照光との光路差が０となるような参照光ミラーの２つの位置を特定し、これらの間隔から測定対象物の前面と後面の光路差（群屈折率ｎｇ×厚さｔ）が測定される。すなわち、この場合に測定量は群屈折率ｎｇ×厚さｔのみであるので群屈折率ｎｇもしくは位相屈折率ｎｐと厚さｔの分離測定はできない。ここで群屈折率ｎｇは、光源のＦＷＨＭに依存しており、ＦＷＨＭが大きくなるほど測定対象物の屈折率の波長分散の影響が大きくなり、Δｎ（＝ｎｇ−ｎｐ）は大きくなる。尚、一般的な屈折率ｎとは、位相屈折率ｎｐのことである。
【００１０】
媒質の位相屈折率ｎｐ（複屈折含む）、厚さｔの光学的同時測定は、レンズをはじめ光学部品・材料を開発するメーカにおいては、必須の技術である。特にレンズは位相屈折率ｎｐと同時に精密な厚さ分布の測定を必要とする。最近は、種々の多成分系ガラス以外に高分子や液晶を用いた光学部品も多く、これらの部品開発には位相屈折率ｎｐ（複屈折含む）、厚さｔの同時精密測定は不可欠な技術・装置である。また、短波長光源や波長可変レーザ実現に向けて、様々な非線形光学材料の研究開発も盛んであるが、これら新光学材料の屈折率（複屈折含む）を測定する上で、簡易な位相屈折率ｎｐ、厚さｔの同時精密測定装置が要求されている。
【００１１】
また、医用分野、例えば、光診断・治療の分野においても、位相屈折率ｎｐまたは群屈折率ｎｇと厚さｔの同時測定の必要性が高まりつつある。一例を挙げると、眼科治療・診断では、眼径や角膜の厚さおよび屈折率の精密な測定（精度は約１０μｍ）が要求されている。この場合には、非接触測定が条件であり、光プローブを用いることになる。しかしながら、現状では、屈折率ｎｐまたはｎｇと厚さｔの分離測定ができないため、正確に眼径や角膜の厚さおよび屈折率を測定できない状態にある。さらに、現在活発に検討が進められている光ＣＴ（光による生体断層像の構築）においても、生体内組織構造の微細なサイズを決定する上で、屈折率ｎｐまたはｎｇと厚さｔの同時測定は必要である。
【００１２】
さらに、各種保護層（膜）および塗膜の品質評価・管理においても、屈折率を指標とした評価が有望である。これは、各種硬化性樹脂が、硬化するに従い、収縮等により、屈折率が変化することに着目したものである。屈折率のみの測定であれば、一般的なアッベ式屈折率計で行うことができるが、アッベ式屈折率計では、測定対象物における屈折率の測定部位が、測定対象物の表面のみであり、厚さ方向に対して不均一な屈折率分布を持つ測定対象物（表面は硬化し、内部は未硬化等）の平均化された屈折率の測定は、不可能であった。このことは、樹脂の硬化状態もしくは硬化度を屈折率を指標に評価するに際し、大きな弊害である。また、測定対象物もアッベ式屈折率計に合わせて、試料片を作製する必要があり、非破壊・非接触測定は不可能であった。さらに、測定対象物が紫外線硬化樹脂の場合、測定対象物の厚さにより硬化状態が変化するため、測定対象物の厚さに関する項も、測定する必要がある。
【００１３】
本発明は、上記状況に鑑みて、測定対象物の位相屈折率ｎｐ、および複屈折と厚さｔの分離測定を可能にし、また位相屈折率ｎｐと群屈折率ｎｇの同時測定を可能にする光干渉法を用いた媒質の測定方法および測定装置を提供し、上述した方法および装置を用いて、硬化性樹脂の硬化状態もしくは硬化度を屈折率で評価・測定する方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、
測定対象物または集光レンズおよび参照光ミラーを保持搭載する駆動手段と、光源と、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを備えた干渉光学系であって、前記干渉光学系の前記光源からの光を前記集光レンズにより集光して前記測定対象物に照射し、前記参照光ミラーと前記測定対象物の前面および後面における干渉光強度がそれぞれ最大になるように、前記測定対象物または前記集光レンズおよび前記参照光ミラーを移動させ、前面における干渉光最大強度が現れた位置と、後面における干渉光最大強度の位置での前記測定対象物または前記集光レンズおよび参照光ミラーの移動距離を求めることにより、前記測定対象物の屈折率と厚さを同時測定することを特徴とする媒質の測定方法であり、測定対象物および参照光ミラーを保持搭載する駆動手段と、光源と、保持手段により保持された集光レンズと、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを備えた干渉光学系であって、前記干渉光学系の前記光源からの光を前記集光レンズにより集光して前記測定対象物に照射し、前記参照光ミラーと前記測定対象物の前面および後面における干渉光強度がそれぞれ最大になるように、前記測定対象物および前記参照光ミラーを移動させ、前面における干渉光最大強度が現れた位置と、後面における干渉光最大強度の位置での前記測定対象物および参照光ミラーの移動距離を求めることにより、前記測定対象物の屈折率と厚さを同時測定することを特徴とする媒質の測定方法。
【００１５】
または、集光レンズおよび参照光ミラーを保持搭載する駆動手段と、光源と、保持手段により保持された測定対象物と、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを備えた干渉光学系であって、前記干渉光学系の前記光源からの光を前記測定対象物に前記集光レンズにより集光して前記測定対象物に照射し、前記参照光ミラーと前記測定対象物の前面および後面の干渉光強度がそれぞれ最大になるように、前記集光レンズおよび前記参照光ミラーを移動させ、前面における干渉光最大強度が現れた位置と、後面における干渉光最大強度の位置での前記測定対象物および参照光ミラーの移動距離を求めることにより、前記測定対象物の屈折率と厚さを同時測定することを特徴とする媒質の測定方法である。
【００１６】
また、測定対象物または参照光ミラーを保持搭載する駆動手段と、光源と、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを備えた干渉光学系であって、前記干渉光学系の前記光源からの光を前記測定対象物に照射し、前記参照光ミラーと前記測定対象物の前面における干渉光強度および後面における常光線と異常光線に対応する二つの干渉光強度がそれぞれ最大になるように、前記測定対象物または前記参照光ミラーを移動させ、前面における干渉光最大強度が現れた位置と、後面における常光線と異常光線に対応する二つの干渉光最大強度の位置での前記測定対象物または前記参照光ミラーの移動距離を求めることにより、前記測定対象物の複屈折を測定することを特徴とする媒質の測定方法であり、測定対象物を保持搭載する駆動手段と、光源と、保持手段により保持された参照光ミラーと、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを備えた干渉光学系であって、前記干渉光学系の前記光源からの光を前記測定対象物に照射して、保持手段により保持された参照光ミラーと前記測定対象物の前面における干渉光強度および後面における常光線と異常光線に対応する二つの干渉光強度がそれぞれ最大になるように前記測定対象物を移動させ、前面における干渉光最大強度が現れた位置と、後面における常光線と異常光線に対応する二つの干渉光最大強度の位置の移動距離の差を求めることにより、前記測定対象物の複屈折を測定することを特徴とする媒質の測定方法。
【００１７】
または、参照光ミラーを保持搭載する駆動手段と、光源と、保持手段により保持された測定対象物と、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを備えた干渉光学系であって、前記干渉光学系の前記光源からの光を前記測定対象物に照射して、前記参照光ミラーと前記測定対象物の前面における干渉光強度および後面における常光線と異常光線に対応する二つの干渉光強度がそれぞれ最大になるように前記参照光ミラーを移動させ、前面における干渉光最大強度が現れた位置と、後面における常光線と異常光線に対応する二つの干渉光最大強度の位置の移動距離の差を求めることにより、前記測定対象物の複屈折を測定することを特徴とする媒質の測定方法である。
【００１８】
また、測定対象物または集光レンズおよび参照光ミラーを保持搭載する駆動手段と、光源と、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを備えた干渉光学系であって、前記干渉光学系の前記光源からの光を前記集光レンズにより集光して前記測定対象物に照射し、前記参照光ミラーと前記測定対象物の前面における干渉光強度および後面における常光線と異常光線に対応する二つの干渉光強度がそれぞれ最大になるように、前記測定対象物または前記集光レンズおよび前記参照光ミラーを移動させ、前面における干渉光最大強度が現れた位置と、後面における常光線と異常光線に対応する二つの干渉光最大強度の位置での前記測定対象物または前記集光レンズおよび参照光ミラーの移動距離を求めることにより、前記測定対象物の複屈折と厚さを同時測定することを特徴とする媒質の測定方法であり、測定対象物および参照光ミラーを保持搭載する駆動手段と、光源と、集光レンズと、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを備えた干渉光学系であって、前記干渉光学系の前記光源からの光を前記集光レンズにより集光して前記測定対象物に照射し、前記参照光ミラーと前記測定対象物の前面における干渉光強度および後面における常光線と異常光線に対応する二つの干渉光強度がそれぞれ最大になるように、前記測定対象物および前記参照光ミラーを移動させ、前面における干渉光最大強度が現れた位置と、後面における常光線と異常光線に対応する二つの干渉光最大強度の位置での前記測定対象物および参照光ミラーの移動距離の差を求めることにより、前記測定対象物の複屈折と厚さを同時測定することを特徴とする媒質の測定方法。
【００１９】
または、集光レンズおよび参照光ミラーを保持搭載する駆動手段と、光源と、保持手段により保持された測定対象物と、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを備えた干渉光学系であって、前記干渉光学系の前記光源からの光を前記測定対象物に前記集光レンズにより集光して前記測定対象物に照射し、前記参照光ミラーと前記測定対象物の前面における干渉光強度および後面における常光線と異常光線に対応する二つの干渉光強度がそれぞれ最大になるように、前記集光レンズおよび前記参照光ミラーを移動させ、前面における干渉光最大強度が現れた位置と、後面における常光線と異常光線に対応する二つの干渉光最大強度の位置での前記測定対象物および参照光ミラーの移動距離の差を求めることにより、前記測定対象物の複屈折と厚さを同時測定することを特徴とする媒質の測定方法である。
【００２０】
また、測定対象物または集光レンズおよび参照光ミラーを保持搭載する駆動手段と、光源と、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを備えた干渉光学系であって、前記干渉光学系の前記光源からの光を前記集光レンズにより集光して前記測定対象物に照射し、前記参照光ミラーと前記測定対象物の前面および後面における干渉光強度がそれぞれ最大になるように、前記測定対象物または前記集光レンズおよび前記参照光ミラーを移動させ、前面における干渉光最大強度が現れた位置と、後面における干渉光最大強度の位置での前記測定対象物または前記集光レンズおよび参照光ミラーの移動距離を求めることにより、前記測定対象物の位相屈折率および群屈折率を同時測定することを特徴とする媒質の測定方法であり、測定対象物および参照光ミラーを保持搭載する駆動手段と、光源と、保持手段により保持された集光レンズと、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを備えた干渉光学系であって、前記干渉光学系の前記光源からの光を前記集光レンズにより集光して前記測定対象物に照射し、前記参照光ミラーと前記測定対象物の前面および後面における干渉光強度がそれぞれ最大になるように、前記測定対象物および前記参照光ミラーを移動させ、前面における干渉光最大強度が現れた位置と、後面における干渉光最大強度の位置での前記測定対象物および参照光ミラーの移動距離を求めることにより、前記測定対象物の位相屈折率および群屈折率を同時測定することを特徴とする媒質の測定方法。または、集光レンズおよび参照光ミラーを保持搭載する駆動手段と、光源と、保持手段により保持された測定対象物と、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを備えた干渉光学系であって、前記干渉光学系の前記光源からの光を前記測定対象物に前記集光レンズにより集光して前記測定対象物に照射し、前記参照光ミラーと前記測定対象物の前面および後面の干渉光強度がそれぞれ最大になるように、前記集光レンズおよび前記参照光ミラーを移動させ、前面における干渉光最大強度が現れた位置と、後面における干渉光最大強度の位置での前記測定対象物および参照光ミラーの移動距離を求めることにより、前記測定対象物の位相屈折率および群屈折率を同時測定することを特徴とする媒質の測定方法である。
【００２１】
また、光源と、前記光源からの光を分ける手段と、前記光を分ける手段により分けられる一方の光を受光反射する参照光ミラーと、前記光を分ける手段により分けられる他方の光を集光レンズにより測定対象物に照射する手段と、前記測定対象物または前記集光レンズおよび前記参照光ミラーを保持搭載して微小移動させる駆動手段と、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを具備する干渉光学系による前記測定対象物の屈折率と厚さを同時に測定することを特徴とする媒質の測定装置であり、光源と、前記光源からの光を分ける手段と、前記光を分ける手段により分けられる一方の光を受光反射する参照光ミラーと、前記光を分ける手段により分けられる他方の光を集光レンズにより測定対象物に照射する手段と、前記測定対象物および前記参照光ミラーを保持搭載して微小移動させる駆動手段と、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを具備する干渉光学系による前記測定対象物の屈折率と厚さを同時に測定することを特徴とする媒質の測定装置。
【００２２】
または、光源と、前記光源からの光を分ける手段と、前記光を分ける手段により分けられる一方の光を受光反射する参照光ミラーと、前記光を分ける手段により分けられる他方の光を集光レンズにより測定対象物に照射する手段と、前記集光レンズおよび前記参照光ミラーを保持搭載して微小移動させる駆動手段と前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを具備する干渉光学系による前記測定対象物の屈折率と厚さを同時に測定することを特徴とする媒質の測定装置である。
【００２３】
さらに、光源と、前記光源からの光を分ける手段と、前記光を分ける手段により分けられる一方の光を受光反射する参照光ミラーと、前記光を分ける手段により分けられる他方の光を測定対象物に照射する手段と、前記測定対象物または前記参照光ミラーを保持搭載して微小移動させる駆動手段と、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを具備する干渉光学系による前記測定対象物の複屈折を測定することを特徴とする媒質の測定装置であり、光源と、前記光源からの光を分ける手段と、前記光を分ける手段により分けられる一方の光を受光反射する参照光ミラーと、前記光を分ける手段により分けられる他方の光を測定対象物に照射する手段と、前記測定対象物を保持搭載して微小移動させる駆動手段と、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを具備する干渉光学系による前記測定対象物の複屈折を測定することを特徴とする媒質の測定装置。
【００２４】
または、光源と、前記光源からの光を分ける手段と、前記光を分ける手段により分けられる一方の光を受光反射する参照光ミラーと、前記光を分ける手段により分けられる他方の光を測定対象物に照射する手段と、前記参照光ミラーを保持搭載して微小移動させる駆動手段と、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを具備する干渉光学系による前記測定対象物の複屈折を測定することを特徴とする媒質の測定装置である。
【００２５】
また、光源と、前記光源からの光を分ける手段と、前記光を分ける手段により分けられる一方の光を受光反射する参照光ミラーと、前記光を分ける手段により分けられる他方の光を集光レンズにより測定対象物に照射する手段と、前記測定対象物または前記集光レンズおよび前記参照光ミラーを保持搭載して微小移動させる駆動手段と、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを具備する干渉光学系による前記測定対象物の複屈折と厚さを同時に測定することを特徴とする媒質の測定装置であり、光源と、前記光源からの光を分ける手段と、前記光を分ける手段により分けられる一方の光を受光反射する参照光ミラーと、前記光を分ける手段により分けられる他方の光を集光レンズにより測定対象物に照射する手段と、前記測定対象物および前記参照光ミラーを保持搭載して微小移動させる駆動手段と、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを具備する干渉光学系による前記測定対象物の複屈折と厚さを同時に測定することを特徴とする媒質の測定装置。
【００２６】
または、光源と、前記光源からの光を分ける手段と、前記光を分ける手段により分けられる一方の光を受光反射する参照光ミラーと、前記光を分ける手段により分けられる他方の光を集光レンズにより測定対象物に照射する手段と、前記集光レンズおよび前記参照光ミラーを保持搭載して微小移動させる駆動手段と前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを具備する干渉光学系による前記測定対象物の複屈折と厚さを同時に測定することを特徴とする媒質の測定装置である。
【００２７】
さらに、光源と、前記光源からの光を分ける手段と、前記光を分ける手段により分けられる一方の光を受光反射する参照光ミラーと、前記光を分ける手段により分けられる他方の光を集光レンズにより測定対象物に照射する手段と、前記測定対象物または前記集光レンズおよび前記参照光ミラーを保持搭載して微小移動させる駆動手段と、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを具備する干渉光学系による前記測定対象物の位相屈折率および群屈折率を同時に測定することを特徴とする媒質の測定装置であり、光源と、前記光源からの光を分ける手段と、前記光を分ける手段により分けられる一方の光を受光反射する参照光ミラーと、前記光を分ける手段により分けられる他方の光を集光レンズにより測定対象物に照射する手段と、前記測定対象物および前記参照光ミラーを保持搭載して微小移動させる駆動手段と、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを具備する干渉光学系による前記測定対象物の位相屈折率および群屈折率を同時に測定することを特徴とする媒質の測定装置。
【００２８】
または、光源と、前記光源からの光を分ける手段と、前記光を分ける手段により分けられる一方の光を受光反射する参照光ミラーと、前記光を分ける手段により分けられる他方の光を集光レンズにより測定対象物に照射する手段と、前記集光レンズおよび前記参照光ミラーを保持搭載して微小移動させる駆動手段と前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを具備する干渉光学系による前記測定対象物の位相屈折率および群屈折率を同時に測定することを特徴とする媒質の測定装置である。
【００２９】
前記屈折率および複屈折と厚さの同時測定は、前記測定対象物の屈折率の波長分散を考慮した算出式を用い、前記測定対象物の位相屈折率と厚さを同時に導出することを特徴とする媒質の測定方法もしくは媒質の測定装置であり、前記光源は、低コヒーレンス光を出射する光源であることを特徴とする測定方法もしくは媒質の測定装置である。また、前記低コヒーレンス光を出射する光源は、屈折率および厚さの同時測定および位相屈折率と群屈折率の同時測定において、直線偏光または非偏光あるいはランダム偏光光源であることを特徴とする媒質の測定方法もしくは媒質の測定装置であり、複屈折測定および複屈折と厚さの同時測定において非偏光あるいはランダム偏光光源であることを特徴とする媒質の測定方法もしくは媒質の測定装置である。
【００３０】
さらに、前記低コヒーレンス光を出射する光源は、可干渉距離△ｌｃ（＝（（ｌｎ（２））×（２／π）×（λｃ２／△λ））／２）が３０μｍ以下であることを特徴とする媒質の測定方法もしくは媒質の測定装置であり、前記低コヒーレンス光を出射する光源は、スーパルミネッセンスダイオードもしくは白色光源からの光をモノクロメータにより特定波長域を分光した光源であることを特徴とする媒質の測定方法もしくは媒質の測定装置である。
【００３１】
前記干渉光学系は、構成部品の１つとして前記光源からの光を分波合波する手段を備えたことを特徴とする媒質の測定方法もしくは媒質の測定装置であり、前記測定対象物と前記参照光ミラーおよび前記集光レンズを保持搭載する駆動手段は、微動ステージであることを特徴とする媒質の測定方法もしくは媒質の測定装置である。
【００３２】
また、前記参照光ミラーは、干渉光学系における参照光を位相変調するために、前記参照光ミラーを振動させる振動子に固定されていることを特徴とする媒質の測定方法もしくは媒質の測定装置であり、前記参照光の位相変調は、振幅を光源の発振中心波長λｃのλｃ／２以下、周波数１００Ｈｚ以上の振動を加えたことを特徴とする媒質の測定方法もしくは媒質の測定装置である。
【００３３】
さらに、前記受光素子はヘテロダイン検波するフォトダイオードであることを特徴とする媒質の測定方法もしくは媒質の測定装置であり、前記ヘテロダイン検波された検出信号は検出回路によってデジタル信号に変換され処理されることを特徴とする媒質の測定方法もしくは媒質の測定装置である。
【００３４】
前記測定対象物は、前記光源からの光を完全に吸収しない媒質であることを特徴とする媒質の測定方法もしくは媒質の測定装置であり、前記測定対象物は、生体組織であることを特徴とする媒質の測定方法もしくは媒質の測定装置である。
【００３５】
また、硬化性樹脂の硬化状態もしくは硬化度を、前記硬化性樹脂の厚さ方向に対して、平均化した屈折率を指標として評価することを特徴とする媒質の測定方法であり、前記硬化性樹脂の屈折率測定は、測定対象物または集光レンズおよび参照光ミラーを保持搭載する駆動手段と、光源と、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを備えた干渉光学系であって、前記干渉光学系の前記光源からの光を前記集光レンズにより集光して前記測定対象物に照射し、前記参照光ミラーと前記測定対象物の前面および後面における干渉光強度がそれぞれ最大になるように、前記測定対象物または前記集光レンズおよび前記参照光ミラーを移動させ、前面における干渉光最大強度が現れた位置と、後面における干渉光最大強度の位置での前記測定対象物または前記集光レンズおよび参照光ミラーの移動距離を求めることにより、前記測定対象物の屈折率と厚さを同時測定することを特徴とする媒質の測定方法であり、測定対象物および参照光ミラーを保持搭載する駆動手段と、光源と、保持手段により保持された集光レンズと、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを備えた干渉光学系であって、前記干渉光学系の前記光源からの光を前記集光レンズにより集光して前記測定対象物に照射し、前記参照光ミラーと前記測定対象物の前面および後面における干渉光強度がそれぞれ最大になるように、前記測定対象物および前記参照光ミラーを移動させ、前面における干渉光最大強度が現れた位置と、後面における干渉光最大強度の位置での前記測定対象物および参照光ミラーの移動距離を求めることにより、前記測定対象物の屈折率と厚さを同時測定することを特徴とする媒質の測定方法、または、集光レンズおよび参照光ミラーを保持搭載する駆動手段と、光源と、保持手段により保持された測定対象物と、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを備えた干渉光学系であって、前記干渉光学系の前記光源からの光を前記測定対象物に前記集光レンズにより集光して前記測定対象物に照射し、前記参照光ミラーと前記測定対象物の前面および後面の干渉光強度がそれぞれ最大になるように、前記集光レンズおよび前記参照光ミラーを移動させ、前面における干渉光最大強度が現れた位置と、後面における干渉光最大強度の位置での前記測定対象物および参照光ミラーの移動距離を求めることにより、前記測定対象物の屈折率と厚さを同時測定することを特徴とする媒質の測定方法により、測定することを特徴とする媒質の測定方法であり、
前記硬化性樹脂の屈折率測定は、光源と、前記光源からの光を分ける手段と、前記光を分ける手段により分けられる一方の光を受光反射する参照光ミラーと、前記光を分ける手段により分けられる他方の光を集光レンズにより測定対象物に照射する手段と、前記測定対象物または前記集光レンズおよび前記参照光ミラーを保持搭載して微小移動させる駆動手段と、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを具備する干渉光学系による前記測定対象物の屈折率と厚さを同時に測定することを特徴とする媒質の測定装置であり、光源と、前記光源からの光を分ける手段と、前記光を分ける手段により分けられる一方の光を受光反射する参照光ミラーと、前記光を分ける手段により分けられる他方の光を集光レンズにより測定対象物に照射する手段と、前記測定対象物および前記参照光ミラーを保持搭載して微小移動させる駆動手段と、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを具備する干渉光学系による前記測定対象物の屈折率と厚さを同時に測定することを特徴とする媒質の測定装置、または、光源と、前記光源からの光を分ける手段と、前記光を分ける手段により分けられる一方の光を受光反射する参照光ミラーと、前記光を分ける手段により分けられる他方の光を集光レンズにより測定対象物に照射する手段と、前記集光レンズおよび前記参照光ミラーを保持搭載して微小移動させる駆動手段と前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを具備する干渉光学系による前記測定対象物の屈折率と厚さを同時に測定することを特徴とする媒質の測定装置により、測定することを特徴とする媒質の測定方法である。
【００３６】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、測定対象物または集光レンズおよび参照光ミラーを保持搭載する駆動手段と、光源と、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを備えた干渉光学系であって、前記干渉光学系の前記光源からの光を前記集光レンズにより集光して前記測定対象物に照射し、前記参照光ミラーと前記測定対象物の前面および後面における干渉光強度がそれぞれ最大になるように、前記測定対象物または前記集光レンズおよび前記参照光ミラーを移動させ、前面における干渉光最大強度が現れた位置と、後面における干渉光最大強度の位置での前記測定対象物または前記集光レンズおよび参照光ミラーの移動距離を求めることにより、前記測定対象物の屈折率と厚さを同時測定する媒質の測定方法であって、前記屈折率と厚さの同時測定は、前記測定対象物の屈折率の波長分散を考慮した算出式を用い、前記測定対象物の位相屈折率と厚さを同時に導出することを特徴とする媒質の測定方法としたものであり、非接触に測定対象物の屈折率と厚さの分離、同時測定ができると共に、高精度に測定対象物の位相屈折率と厚さを同時に導出できるという作用を有する。
【００３７】
本発明の請求項２に記載の発明は、測定対象物および参照光ミラーを保持搭載する駆動手段と、光源と、保持手段により保持された集光レンズと、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを備えた干渉光学系であって、前記干渉光学系の前記光源からの光を前記集光レンズにより集光して前記測定対象物に照射し、前記参照光ミラーと前記測定対象物の前面および後面における干渉光強度がそれぞれ最大になるように、前記測定対象物および前記参照光ミラーを移動させ、前面における干渉光最大強度が現れた位置と、後面における干渉光最大強度の位置での前記測定対象物および参照光ミラーの移動距離を求めることにより、前記測定対象物の屈折率と厚さを同時測定する媒質の測定方法であって、前記屈折率と厚さの同時測定は、前記測定対象物の屈折率の波長分散を考慮した算出式を用い、前記測定対象物の位相屈折率と厚さを同時に導出することを特徴とする媒質の測定方法としたものであり、測定対象物および参照光ミラーを走査させることにより、非接触に測定対象物の屈折率と厚さの分離、同時測定ができると共に、高精度に測定対象物の位相屈折率と厚さを同時に導出できるという作用を有する。
【００３８】
本発明の請求項３に記載の発明は、集光レンズおよび参照光ミラーを保持搭載する駆動手段と、光源と、保持手段により保持された測定対象物と、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを備えた干渉光学系であって、前記干渉光学系の前記光源からの光を前記測定対象物に前記集光レンズにより集光して前記測定対象物に照射し、前記参照光ミラーと前記測定対象物の前面および後面の干渉光強度がそれぞれ最大になるように、前記集光レンズおよび前記参照光ミラーを移動させ、前面における干渉光最大強度が現れた位置と、後面における干渉光最大強度の位置での前記測定対象物および参照光ミラーの移動距離を求めることにより、前記測定対象物の屈折率と厚さを同時測定する媒質の測定方法であって、前記屈折率と厚さの同時測定は、前記測定対象物の屈折率の波長分散を考慮した算出式を用い、前記測定対象物の位相屈折率と厚さを同時に導出することを特徴とする媒質の測定方法としたものであり、測定対象物を固定したまま、集光レンズと参照光ミラーを走査することにより、非接触に測定対象物の屈折率と厚さの分離、同時測定ができると共に、高精度に測定対象物の位相屈折率と厚さを同時に導出できるという作用を有する。
【００４２】
本発明の請求項４に記載の発明は、測定対象物または集光レンズおよび参照光ミラーを保持搭載する駆動手段と、光源と、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを備えた干渉光学系であって、前記干渉光学系の前記光源からの光を前記集光レンズにより集光して前記測定対象物に照射し、前記参照光ミラーと前記測定対象物の前面における干渉光強度および後面における常光線と異常光線に対応する二つの干渉光強度がそれぞれ最大になるように、前記測定対象物または前記集光レンズおよび前記参照光ミラーを移動させ、前面における干渉光最大強度が現れた位置と、後面における常光線と異常光線に対応する二つの干渉光最大強度の位置での前記測定対象物または前記集光レンズおよび参照光ミラーの移動距離を求めることにより、前記測定対象物の複屈折と厚さを同時測定する媒質の測定方法であって、前記複屈折と厚さの同時測定は、前記測定対象物の屈折率の波長分散を考慮した算出式を用い、前記測定対象物の位相屈折率と厚さを同時に導出することを特徴とする媒質の測定方法としたものであり、測定対象物の複屈折と厚さが非接触に分離、同時測定できると共に、高精度に測定対象物の複屈折と厚さを同時に導出できるという作用を有する。
【００４３】
本発明の請求項５に記載の発明は、測定対象物および参照光ミラーを保持搭載する駆動手段と、光源と、集光レンズと、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを備えた干渉光学系であって、前記干渉光学系の前記光源からの光を前記集光レンズにより集光して前記測定対象物に照射し、前記参照光ミラーと前記測定対象物の前面における干渉光強度および後面における常光線と異常光線に対応する二つの干渉光強度がそれぞれ最大になるように、前記測定対象物および前記参照光ミラーを移動させ、前面における干渉光最大強度が現れた位置と、後面における常光線と異常光線に対応する二つの干渉光最大強度の位置での前記測定対象物および参照光ミラーの移動距離の差を求めることにより、前記測定対象物の複屈折と厚さを同時測定する媒質の測定方法であって、前記複屈折と厚さの同時測定は、前記測定対象物の屈折率の波長分散を考慮した算出式を用い、前記測定対象物の位相屈折率と厚さを同時に導出することを特徴とする媒質の測定方法としたものであり、測定対象物と参照光ミラーを走査するだけで、簡便に測定対象物の複屈折と厚さが非接触に分離、同時測定できると共に、高精度に測定対象物の複屈折と厚さを同時に導出できるという作用を有する。
【００４４】
本発明の請求項６に記載の発明は、集光レンズおよび参照光ミラーを保持搭載する駆動手段と、光源と、保持手段により保持された測定対象物と、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを備えた干渉光学系であって、前記干渉光学系の前記光源からの光を前記測定対象物に前記集光レンズにより集光して前記測定対象物に照射し、前記参照光ミラーと前記測定対象物の前面における干渉光強度および後面における常光線と異常光線に対応する二つの干渉光強度がそれぞれ最大になるように、前記集光レンズおよび前記参照光ミラーを移動させ、前面における干渉光最大強度が現れた位置と、後面における常光線と異常光線に対応する二つの干渉光最大強度の位置での前記測定対象物および参照光ミラーの移動距離の差を求めることにより、前記測定対象物の複屈折と厚さを同時測定する媒質の測定方法であって、前記複屈折と厚さの同時測定は、前記測定対象物の屈折率の波長分散を考慮した算出式を用い、前記測定対象物の位相屈折率と厚さを同時に導出することを特徴とする媒質の測定方法としたものであり、測定対象物を固定したまま、集光レンズと参照光ミラーを走査するだけで、測定対象物の複屈折と厚さが非接触に分離、同時測定できると共に、高精度に測定対象物の複屈折と厚さを同時に導出できるという作用を有する。
【００４５】
本発明の請求項７に記載の発明は、測定対象物または集光レンズおよび参照光ミラーを保持搭載する駆動手段と、光源と、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを備えた干渉光学系であって、前記干渉光学系の前記光源からの光を前記集光レンズにより集光して前記測定対象物に照射し、前記参照光ミラーと前記測定対象物の前面および後面における干渉光強度がそれぞれ最大になるように、前記測定対象物または前記集光レンズおよび前記参照光ミラーを移動させ、前面における干渉光最大強度が現れた位置と、後面における干渉光最大強度の位置での前記測定対象物または前記集光レンズおよび参照光ミラーの移動距離を求めることにより、前記測定対象物の位相屈折率および群屈折率を同時測定することを特徴とする媒質の測定方法としたものであり、厚さが既知の測定対象物の位相屈折率および群屈折率を非接触に同時測定できるという作用を有する。
【００４６】
本発明の請求項８に記載の発明は、測定対象物および参照光ミラーを保持搭載する駆動手段と、光源と、保持手段により保持された集光レンズと、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを備えた干渉光学系であって、前記干渉光学系の前記光源からの光を前記集光レンズにより集光して前記測定対象物に照射し、前記参照光ミラーと前記測定対象物の前面および後面における干渉光強度がそれぞれ最大になるように、前記測定対象物および前記参照光ミラーを移動させ、前面における干渉光最大強度が現れた位置と、後面における干渉光最大強度の位置での前記測定対象物および参照光ミラーの移動距離を求めることにより、前記測定対象物の位相屈折率および群屈折率を同時測定することを特徴とする媒質の測定方法としたものであり、測定対象物および参照光ミラーを走査させることにより、非接触に厚さが既知の測定対象物の位相屈折率と群屈折率の同時測定ができるという作用を有する。
【００４７】
本発明の請求項９に記載の発明は、集光レンズおよび参照光ミラーを保持搭載する駆動手段と、光源と、保持手段により保持された測定対象物と、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを備えた干渉光学系であって、前記干渉光学系の前記光源からの光を前記測定対象物に前記集光レンズにより集光して前記測定対象物に照射し、前記参照光ミラーと前記測定対象物の前面および後面の干渉光強度がそれぞれ最大になるように、前記集光レンズおよび前記参照光ミラーを移動させ、前面における干渉光最大強度が現れた位置と、後面における干渉光最大強度の位置での前記測定対象物および参照光ミラーの移動距離を求めることにより、前記測定対象物の位相屈折率および群屈折率を同時測定することを特徴とする媒質の測定方法としたものであり、測定対象物を固定したまま、集光レンズと参照光ミラーを走査することにより、非接触に厚さが既知の測定対象物の位相屈折率と群屈折率の同時測定ができるという作用を有する。
【００４８】
本発明の請求項１０に記載の発明は、光源と、前記光源からの光を分ける手段と、前記光を分ける手段により分けられる一方の光を受光反射する参照光ミラーと、前記光を分ける手段により分けられる他方の光を集光レンズにより測定対象物に照射する手段と、前記測定対象物または前記集光レンズおよび前記参照光ミラーを保持搭載して微小移動させる駆動手段と、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを具備する干渉光学系による前記測定対象物の屈折率と厚さを同時に測定する媒質の測定装置であって、前記屈折率と厚さの同時測定は、前記測定対象物の屈折率の波長分散を考慮した算出式を用い、前記測定対象物の位相屈折率と厚さを同時に導出することを特徴とする媒質の測定装置としたものであり、単純な干渉光学系に測定対象物または集光レンズおよび参照光ミラーを保持搭載して微小移動させる駆動手段を付加するだけで、測定対象物の屈折率と厚さの同時測定装置ができると共に、高精度な測定対象物の位相屈折率と厚さの同時測定装置が作製できるという作用を有する。
【００４９】
本発明の請求項１１に記載の発明は、光源と、前記光源からの光を分ける手段と、前記光を分ける手段により分けられる一方の光を受光反射する参照光ミラーと、前記光を分ける手段により分けられる他方の光を集光レンズにより測定対象物に照射する手段と、前記測定対象物および前記参照光ミラーを保持搭載して微小移動させる駆動手段と、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを具備する干渉光学系による前記測定対象物の屈折率と厚さを同時に測定する媒質の測定装置であって、前記屈折率と厚さの同時測定は、前記測定対象物の屈折率の波長分散を考慮した算出式を用い、前記測定対象物の位相屈折率と厚さを同時に導出することを特徴とする媒質の測定装置としたものであり、単純な干渉光学系に測定対象物および参照光ミラーを保持搭載して微小移動させる駆動手段を付加するだけで、測定対象物の屈折率と厚さの同時測定装置ができると共に、高精度な測定対象物の位相屈折率と厚さの同時測定装置が作製できるという作用を有する。
【００５０】
本発明の請求項１２に記載の発明は、光源と、前記光源からの光を分ける手段と、前記光を分ける手段により分けられる一方の光を受光反射する参照光ミラーと、前記光を分ける手段により分けられる他方の光を集光レンズにより測定対象物に照射する手段と、前記集光レンズおよび前記参照光ミラーを保持搭載して微小移動させる駆動手段と前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを具備する干渉光学系による前記測定対象物の屈折率と厚さを同時に測定する媒質の測定装置であって、前記屈折率と厚さの同時測定は、前記測定対象物の屈折率の波長分散を考慮した算出式を用い、前記測定対象物の位相屈折率と厚さを同時に導出することを特徴とする媒質の測定装置としたものであり、単純な干渉光学系に集光レンズおよび参照光ミラーを保持搭載して微小移動させる駆動手段を付加するだけで、測定対象物を固定したまま、測定対象物の屈折率と厚さの同時測定装置ができると共に、高精度な測定対象物の位相屈折率と厚さの同時測定装置が作製できるという作用を有する。
【００５４】
本発明の請求項１３に記載の発明は、光源と、前記光源からの光を分ける手段と、前記光を分ける手段により分けられる一方の光を受光反射する参照光ミラーと、前記光を分ける手段により分けられる他方の光を集光レンズにより測定対象物に照射する手段と、前記測定対象物または前記集光レンズおよび前記参照光ミラーを保持搭載して微小移動させる駆動手段と、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを具備する干渉光学系による前記測定対象物の複屈折と厚さを同時に測定する媒質の測定装置であって、前記複屈折と厚さの同時測定は、前記測定対象物の屈折率の波長分散を考慮した算出式を用い、前記測定対象物の位相屈折率と厚さを同時に導出することを特徴とする媒質の測定装置としたものであり、単純な干渉光学系に測定対象物または集光レンズおよび参照光ミラーを保持搭載して微小移動させる駆動手段を付加するだけで、測定対象物の複屈折と厚さの同時測定装置ができると共に、高精度な測定対象物の複屈折と厚さの同時測定装置が作製できるという作用を有する。
【００５５】
本発明の請求項１４に記載の発明は、光源と、前記光源からの光を分ける手段と、前記光を分ける手段により分けられる一方の光を受光反射する参照光ミラーと、前記光を分ける手段により分けられる他方の光を集光レンズにより測定対象物に照射する手段と、前記測定対象物および前記参照光ミラーを保持搭載して微小移動させる駆動手段と、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを具備する干渉光学系による前記測定対象物の複屈折と厚さを同時に測定する媒質の測定装置であって、前記複屈折と厚さの同時測定は、前記測定対象物の屈折率の波長分散を考慮した算出式を用い、前記測定対象物の位相屈折率と厚さを同時に導出することを特徴とする媒質の測定装置としたものであり、単純な干渉光学系に測定対象物および参照光ミラーを保持搭載して微小移動させる駆動手段を付加するだけで、測定対象物の複屈折と厚さの同時測定装置ができると共に、高精度な測定対象物の複屈折と厚さの同時測定装置が作製できるという作用を有する。
【００５６】
本発明の請求項１５に記載の発明は、光源と、前記光源からの光を分ける手段と、前記光を分ける手段により分けられる一方の光を受光反射する参照光ミラーと、前記光を分ける手段により分けられる他方の光を集光レンズにより測定対象物に照射する手段と、前記集光レンズおよび前記参照光ミラーを保持搭載して微小移動させる駆動手段と前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを具備する干渉光学系による前記測定対象物の複屈折と厚さを同時に測定する媒質の測定装置であって、前記複屈折と厚さの同時測定は、前記測定対象物の屈折率の波長分散を考慮した算出式を用い、前記測定対象物の位相屈折率と厚さを同時に導出することを特徴とする媒質の測定装置としたものであり、単純な干渉光学系に集光レンズおよび参照光ミラーを保持搭載して微小移動させる駆動手段を付加するだけで、測定対象物を固定したまま、測定対象物の複屈折と厚さの同時測定装置ができると共に、高精度な測定対象物の複屈折と厚さの同時測定装置が作製できるという作用を有する。
【００５７】
本発明の請求項１６に記載の発明は、光源と、前記光源からの光を分ける手段と、前記光を分ける手段により分けられる一方の光を受光反射する参照光ミラーと、前記光を分ける手段により分けられる他方の光を集光レンズにより測定対象物に照射する手段と、前記測定対象物または前記集光レンズおよび前記参照光ミラーを保持搭載して微小移動させる駆動手段と、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを具備する干渉光学系による前記測定対象物の位相屈折率および群屈折率を同時に測定することを特徴とする媒質の測定装置としたものであり、単純な干渉光学系に測定対象物または集光レンズおよび参照光ミラーを保持搭載して微小移動させる駆動手段を付加するだけで、厚さが既知な測定対象物の位相屈折率と群屈折率の同時測定装置ができるという作用を有する。
【００５８】
本発明の請求項１７に記載の発明は、光源と、前記光源からの光を分ける手段と、前記光を分ける手段により分けられる一方の光を受光反射する参照光ミラーと、前記光を分ける手段により分けられる他方の光を集光レンズにより測定対象物に照射する手段と、前記測定対象物および前記参照光ミラーを保持搭載して微小移動させる駆動手段と、前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを具備する干渉光学系による前記測定対象物の位相屈折率および群屈折率を同時に測定することを特徴とする媒質の測定装置としたものであり、単純な干渉光学系に測定対象物および参照光ミラーを保持搭載して微小移動させる駆動手段を付加するだけで、厚さが既知な測定対象物の位相屈折率と群屈折率の同時測定装置ができるという作用を有する。
【００５９】
本発明の請求項１８に記載の発明は、光源と、前記光源からの光を分ける手段と、前記光を分ける手段により分けられる一方の光を受光反射する参照光ミラーと、前記光を分ける手段により分けられる他方の光を集光レンズにより測定対象物に照射する手段と、前記集光レンズおよび前記参照光ミラーを保持搭載して微小移動させる駆動手段と前記測定対象物からの反射光と前記参照光ミラーからの参照光を合波・干渉させて検波する受光素子とを具備する干渉光学系による前記測定対象物の位相屈折率および群屈折率を同時に測定することを特徴とする媒質の測定装置としたものであり、単純な干渉光学系に集光レンズおよび参照光ミラーを保持搭載して微小移動させる駆動手段を付加するだけで、測定対象物を固定したまま、厚さが既知な測定対象物の位相屈折率と群屈折率の同時測定装置ができるという作用を有する。
【００６２】
本発明の請求項１９に記載の発明は、前記光源は、低コヒーレンス光を出射する光源であることを特徴とする請求項１〜３もしくは７〜９いずれか１記載の媒質の測定方法としたものであり、高精度に測定対象物からの反射面を識別できるという作用を有する。
【００６３】
本発明の請求項２０に記載の発明は、前記光源は、低コヒーレンス光を出射する光源であることを特徴とする請求項４〜６いずれか１記載の媒質の測定方法としたものであり、高精度に測定対象物からの反射面を識別できるという作用を有する。
【００６４】
本発明の請求項２１に記載の発明は、前記低コヒーレンス光を出射する光源は、直線偏光または非偏光あるいはランダム偏光光源であることを特徴とする請求項１９記載の媒質の測定方法としたものであり、光源の偏光状態に左右されることなく屈折率および厚さ同時測定ができるという作用を有する。
【００６５】
本発明の請求項２２に記載の発明は、前記低コヒーレンス光を出射する光源は、非偏光あるいはランダム偏光光源であることを特徴とする請求項２０記載の媒質の測定方法としたものであり、光源の偏光制御を行うことなく複屈折測定および複屈折と厚さの同時測定ができるという作用を有する。
【００６６】
本発明の請求項２３に記載の発明は、前記低コヒーレンス光を出射する光源は、可干渉距離△ｌｃ（＝（（ｌｎ（２））×（２／π）×（λｃ2／△λ））／２）が３０μｍ以下であることを特徴とする請求項２１、２２いずれか１記載の媒質の測定方法としたものであり、測定対象物からの反射面を３０μｍ以下で高精度に識別できるという作用を有する。
【００６７】
本発明の請求項２４に記載の発明は、前記低コヒーレンス光を出射する光源は、スーパルミネッセンスダイオードであることを特徴とする請求項２３記載の媒質の測定方法としたものであり、低コヒーレンス干渉光学系を手軽かつ安価に構成できるという作用を有する。
【００６８】
本発明の請求項２５に記載の発明は、前記低コヒーレンス光を出射する光源は、白色光源からの光をモノクロメータにより特定波長域を分光した光源であることを特徴とする請求項２３記載の媒質の測定方法としたものであり、特定な所望波長での測定が簡便に行え、かつ波長特性（波長分散）をも測定できるという作用を有する。
【００６９】
本発明の請求項２６に記載の発明は、前記干渉光学系は、構成部品の１つとして前記光源からの光を分波合波する手段を備えたことを特徴とする請求項１〜９いずれか１記載の媒質の測定方法としたものであり、光ビームの伝搬を所望の位置に決定できるという作用を有する。
【００７０】
本発明の請求項２７に記載の発明は、前記測定対象物と前記参照光ミラーおよび前記集光レンズを保持搭載する駆動手段は、微動ステージであることを特徴とする請求項１〜９いずれか１記載の媒質の測定方法としたものであり、容易に高精度の駆動手段を得ることができるという作用を有する。
【００７１】
本発明の請求項２８に記載の発明は、前記参照光ミラーは、干渉光学系における参照光を位相変調するために、前記参照光ミラーを振動させる振動子に固定されていることを特徴とする請求項１〜９いずれか１記載の媒質の測定方法としたものであり、干渉光信号の処理を安定化し、高精度に表裏面の位置決めができるという作用を有する。
【００７２】
本発明の請求項２９に記載の発明は、前記参照光の位相変調は、振幅を光源の発振中心波長λｃのλｃ／２以下、周波数１００Ｈz以上の振動を加えたことを特徴とする請求項２８記載の媒質の測定方法としたものであり、干渉光信号の安定化および信号処理の高速化ができるという作用を有する。
【００７３】
本発明の請求項３０に記載の発明は、前記受光素子はヘテロダイン検波するフォトダイオードであることを特徴とする請求項１〜９いずれか１記載の媒質の測定方法としたものであり、安定した干渉光信号の処理ができるという作用を有する。
【００７４】
本発明の請求項３１に記載の発明は、前記ヘテロダイン検波された検出信号は検出回路によってデジタル信号に変換され処理されることを特徴とする請求項１〜９いずれか１記載の媒質の測定方法としたものであり、検出信号を簡便にかつ高速に処理できるという作用を有する。
【００７５】
本発明の請求項３２に記載の発明は、前記測定対象物は、前記光源からの光を完全に吸収しない媒質であることを特徴とする請求項１〜９いずれか１記載の媒質の測定方法としたものであり、測定対象物からの反射光（信号光）を検出できるという作用を有する。
【００７６】
本発明の請求項３３に記載の発明は、前記測定対象物は、生体組織であることを特徴とする請求項１〜９いずれか１記載の媒質の測定方法としたものであり、生体組織を傷つけることなく測定できるという作用を有する。
【００７９】
本発明の請求項３４に記載の発明は、前記光源は、低コヒーレンス光を出射する光源であることを特徴とする請求項１０〜１２もしくは１６〜１８いずれか１記載の媒質の測定装置としたものであり、精度よく測定対象物からの反射面を識別でき、高性能な装置が作製できるという作用を有する。
【００８０】
本発明の請求項３５に記載の発明は、前記光源は、低コヒーレンス光を出射する光源であることを特徴とする請求項１３〜１５いずれか１記載の媒質の測定装置としたものであり、精度よく測定対象物からの反射面を識別でき、高性能な装置が作製できるという作用を有する。
【００８１】
本発明の請求項３６に記載の発明は、前記低コヒーレンス光を出射する光源は、直線偏光または非偏光あるいはランダム偏光光源であることを特徴とする請求項３４記載の媒質の測定装置としたものであり、光源の偏光状態に左右されることなく、精度よく測定対象物からの反射面を識別でき、高性能な屈折率と厚さ同時測定装置が作製できるという作用を有する。
【００８２】
本発明の請求項３７に記載の発明は、前記低コヒーレンス光を出射する光源は、非偏光あるいはランダム偏光光源であることを特徴とする請求項３５記載の媒質の測定装置としたものであり、光源の偏光制御を行うことなく、精度よく測定対象物からの反射面を識別でき、高性能な複屈折測定および複屈折と厚さ同時測定装置が作製できるという作用を有する。
【００８３】
本発明の請求項３８に記載の発明は、前記低コヒーレンス光を出射する光源は、可干渉距離△ｌｃ（＝（（ｌｎ（２））×（２／π）×（λｃ2／△λ））／２）が３０μｍ以下であることを特徴とする請求項３６、３７いずれか１記載の媒質の測定装置としたものであり、測定対象物からの反射面を３０μｍ以下で識別でき、高分解能の装置を提供できるという作用を有する。
【００８４】
本発明の請求項３９に記載の発明は、前記低コヒーレンス光を出射する光源は、スーパルミネッセントダイオードであることを特徴とする請求項３８記載の媒質の測定装置としたものであり、安価に高性能な光源を組み込むことができるという作用を有する。
【００８５】
本発明の請求項４０に記載の発明は、前記低コヒーレンス光を出射する光源は、白色光源からの光をモノクロメータにより特定波長を分光した光源であることを特徴とする請求項３８記載の媒質の測定装置としたものであり、特定な所望波長での測定が簡便に行え、かつ波長特性（波長分散）をも測定できる装置が容易にできるという作用を有する。
【００８６】
本発明の請求項４１に記載の発明は、前記干渉光学系は、構成部品の１つとして前記光源からの光を分波合波する手段を備えたことを特徴とする請求項１０〜１８いずれか１記載の媒質の測定装置としたものであり、装置内での光ビーム伝搬を容易に所望位置に決定できるという作用を有する。
【００８７】
本発明の請求項４２に記載の発明は、前記測定対象物と前記参照光ミラーおよび前記集光レンズを保持搭載する駆動手段は、微動ステージであることを特徴とする請求項１０〜１８いずれか１記載の媒質の測定装置としたものであり、容易に高精度の駆動手段を得ることができるという作用を有する。
【００８８】
本発明の請求項４３に記載の発明は、前記参照光ミラーは、干渉光学系における参照光を位相変調するために、前記参照光ミラーを振動させる振動子に固定されていることを特徴とする請求項１０〜１８いずれか１記載の媒質の測定装置としたものであり、干渉光信号の処理を安定化し、精度良い測定ができるという作用を有する。
【００８９】
本発明の請求項４４に記載の発明は、前記参照光の位相変調は、振幅を光源の発振中心波長λｃのλｃ／２以下、周波数１００Ｈz以上の振動を加えたことを特徴とする請求項４３記載の媒質の測定装置としたものであり、干渉光信号の安定化および信号処理の高速化ができるという作用を有する。
【００９０】
本発明の請求項４５に記載の発明は、前記受光素子はヘテロダイン検波するフォトダイオードであることを特徴とする請求項１０〜１８いずれか１記載の媒質の測定装置としたものであり、安定した干渉光信号の処理ができるという作用を有する。
【００９１】
本発明の請求項４６に記載の発明は、前記ヘテロダイン検波された検出信号は検出回路によってデジタル信号に変換され処理されることを特徴とする請求項１０〜１８いずれか１記載の媒質の測定装置としたものであり、検出信号を簡便にかつ高速に処理できるという作用を有する。
【００９２】
本発明の請求項４７に記載の発明は、前記測定対象物は、前記光源からの光を完全に吸収しない媒質であることを特徴とする請求項１０〜１８いずれか１記載の媒質の測定装置としたものであり、測定対象物の反射光（信号光）を検出できるという作用を有する。
【００９３】
本発明の請求項４８に記載の発明は、前記測定対象物は、生体組織であることを特徴とする請求項１０〜１８いずれか１記載の媒質の測定装置としたものであり、生体組織を傷つけることなく高精度な測定できるという作用を有する。
【００９４】
本発明の請求項４９に記載の発明は、硬化性樹脂の厚さ方向に平均化した屈折率を測定し、これを指標として硬化性樹脂の硬化状態もしくは硬化度を評価する媒質の測定方法であって、前記硬化性樹脂の屈折率測定は、請求項１〜３いずれか１記載の測定方法により、測定することを特徴とする媒質の測定方法としたものであり、屈折率で樹脂の硬化状態もしくは硬化度を測定できると共に、高精度に樹脂の屈折率および厚さが測定できるという作用を有する。
【００９６】
本発明の請求項５０に記載の発明は、硬化性樹脂の厚さ方向に平均化した屈折率を測定し、これを指標として硬化性樹脂の硬化状態もしくは硬化度を評価する媒質の測定方法であって、前記硬化性樹脂の屈折率測定は、請求項１０〜１２いずれか１記載の測定装置により、測定することを特徴とする媒質の測定方法としたものであり、屈折率で樹脂の硬化状態もしくは硬化度を測定できると共に、高精度に樹脂の屈折率および厚さが測定できるという作用を有する。
【００９７】
尚、低コヒーレンス光源は、スーパルミネッセントダイオードや白色光源に限定されるものではなく、閾値以下の注入電流で駆動されるレーザダイオード等、可干渉距離が３０μｍ以下の光源は、全て使用することができる。ゆえに、本測定法および測定装置において、発振中心波長が異なる数個のレーザダイオード等を併用することによって、白色光源をモノクロメータによって分光したを光源用いるものと同様に、測定対象物の屈折率の波長分散をも測定することができる。また、干渉光学系の構成部品は、光源からの光を分波し、信号光および参照光を合波・干渉できるものであればよく、ビームスプリッタ、ハーフミラー、シングルモードファイバカプラ等が使用できる。また、駆動手段は、微動ステージに限定されるものではなく、正確に移動距離を測定できるものであればよい。また、振動子も圧電アクチュエータや電磁式アクチュエータ等、安定な振動・振幅が得られるものであればよい。
【００９８】
以下に、測定対象物の位相屈折率ｎｐまたは複屈折と厚さｔの同時測定、複屈折測定、位相屈折率と群屈折率の同時測定原理および硬化性樹脂の硬化状態もしくは硬化度の屈折率による評価について説明する。
【００９９】
図１は本発明の一実施の形態による位相屈折率および厚さ同時測定、位相屈折率および群屈折率同時測定の基本システム構成図である。ここではまず、本システム構成における光の順路について説明する。光源１から出射された光は、レンズ１２ａでコリメートされ、光源１からの光を分波・合波する分波・合波手段２に導かれる。光源１は、分波合波手段２で二等分され、その光の一方は直進して駆動手段８に保持搭載された集光レンズ３で、駆動手段５に保持搭載された測定対象物４に集光される。これに対して、他方の光は分波・合波手段２から垂直方向に進み駆動手段７に保持搭載され、振動子９に固定された参照光ミラー６に照射される。振動子９には周波数ｆでかつ所定振幅の振動が加えられ、参照光ミラー６からの反射光（参照光）を位相変調する。測定対象物４からの反射光（信号光）は、集光レンズ３、分波・合波手段２、レンズ１２ｂを介して受光素子１０に入射される。また、参照光ミラー６からの反射光（参照光）は、分波・合波手段２、レンズ１２ｂを介して受光素子１０に入射される。受光素子１０の検出信号は、検出回路１１によってデジタル信号に変換され、そのデータは、ＰＣ１３で処理される。尚、駆動手段５、７、８は、ＰＣ１３からの信号によりステージコントローラ１４を介して制御されている。
【０１００】
１）測定対象物の位相屈折率ｎｐまたは複屈折と厚さｔの同時測定および位相屈折率と群屈折率の同時測定をする方法としては、集光レンズ３を固定し、測定対象物４と参照光ミラー６を光軸方向に走査させる方法と、測定対象物４を固定し、集光レンズ３と参照光ミラー６を光軸方向に走査させる方法の２方法があり、以下順次説明していく。
【０１０１】
１）−１．測定サンプル走査法
測定サンプル走査法について、図２、３、４、６、７、１０を用いて説明する。測定サンプル走査法では、図２（ａ）に示すように、光源１からの光を測定対象物４の前面に集光し、参照光と信号光アームの光路差が０となるように、図３（ａ）に示すように、参照光ミラー６の位置を駆動手段７により調整する。図６（ａ）は、集光レンズ３のからの光を測定対象物４の前面近傍に焦点を合わせ、参照光ミラー６の位置を所定間隔で走査していくと共に、駆動手段５により、測定対象物４を走査させたときに得られた干渉信号強度パターン群を示す。干渉信号強度が最大となる測定対象物４（駆動手段５）の位置から、ｚ＝０が決定され、これに対応する参照光ミラー６（駆動手段７）の位置が、ｘ＝ｘＦ１である。
【０１０２】
次に、図２（ｂ）に示すように駆動手段５を移動して、測定対象物４を集光レンズ３に近づけ、その測定対象物４の後面に焦点を合わせる。この状態で干渉計の２つのアームの光路差が再び０となるように図３（ｂ）に示すように、参照光ミラー６を駆動手段７によりΔＬ１だけ移動する。図６（ｂ）は、集光レンズ３のからの光を測定対象物４の後面近傍に焦点合わせして、参照光ミラー６の位置を所定間隔で走査していくと共に、駆動手段５により、測定対象物４を走査させたときに得られた干渉信号強度パターン群を示す。干渉信号強度が最大となる測定対象物４（駆動手段５）の位置から、ｚ＝ｚ１が決定され、これに対応する参照光ミラー６（駆動手段７）の位置が、ｘ＝ｘＲ１である。
【０１０３】
図４に示すように、まず、光を測定対象物４の前面に焦点を合わせた状態Ｆ’（図中の細線）を基準として、測定対象物４（駆動手段５）を距離ｚ１だけ集光レンズ３に近づけ、その後面に光が集光された場合Ｆ（図中の実線）を考える。測定対象物４に対する光の入射角をθ、入射位置をｒ、屈折角をφとすると、スネルの法則より、
【０１０４】
【数１】
0003582311.tif 000002
【０１０５】
の関係がある。（数１）より、
【０１０６】
【数２】
0003582311.tif 000003
【０１０７】
となる。ここで、前述の参照光ミラー６（駆動手段７）の移動距離ΔＬ１を求める。ΔＬ１は、光を測定対象物４の前面（ｚ＝０面）に焦点合わせした場合（図中の細線）と測定対象物４（駆動手段５）を距離ｚ１だけ移動して後面に焦点合わせした場合（図中の実線）との光路差であり、図４ではｚ＝ｚ１を基準として、２つの焦点ＦとＦ’との光路差に等しい。集光レンズ３通過後の収束光（または発散光）の位相は、集光レンズ３の中心軸を通る光線で代表して考えることができるので、
【０１０８】
【数３】
0003582311.tif 000004
【０１０９】
の関係を満たす。ここで、測定対象物４（駆動手段５）を移動するので、光路差ΔＬ１は、移動距離ｚ１によって変化することに注意する。（数２）、（数３）より、ｔを消去して、
【０１１０】
【数４】
0003582311.tif 000005
【０１１１】
を得る。（数４）は、集光レンズ３の開口数ＮＡ（＝ｓｉｎθ）が既知であれば、測定値ΔＬ１と移動距離ｚ１の比から、測定対象物４の屈折率ｎが求められることを示している。また、その厚さｔは、（数３）より得られ、
【０１１２】
【数５】
0003582311.tif 000006
【０１１３】
となる。
すなわち、図４において、測定対象物４の前面に集光し（駆動手段５の位置ｚ＝０；焦点Ｆ’）、この状態で最大干渉信号強度が得られる参照光ミラー６の位置（駆動手段７の位置ｘ＝ｘＦ１）を検出回路１１を介して、デジタル化された信号をＰＣ１３で取り込み、また、駆動手段５を移動させ、ｘＦ１の前後のデータを取り込み、最大光干渉強度となるｘＦ１を特定する。次に駆動手段５を用いて測定対象物４を距離ｚ１だけ集光レンズ３に近づけ（測定対象物４の後面に集光するｚ＝ｚ１；焦点Ｆ）、この状態で、干渉信号強度が再び最大になるように駆動手段７（参照光ミラー６）を調整し、上記のｘＦ１と同様にして、その位置ｘ＝ｘＲ１を特定する。前面と後面に焦点合わせした２つの状態の光路差はΔＬ１＝ｘＲ１−ｘＦ１であり、このΔＬ１とｚ１なる２つの独立な測定値から測定対象物４の屈折率ｎと厚さｔが求められる。
【０１１４】
また、同様に複屈折ｎと厚さｔの同時測定も行うことができる。複屈折性を持つ測定対象物４（例えば、結晶のＸ軸が面に垂直なＸカットニオブ酸リチウム（ＬＮ））に非偏光あるいはランダム偏光の光を入射すると、図１０に示すように、測定対象物４の主軸方向に偏光する常光線と異常光線に対応する二つの直線偏光波に分離されるので、偏光子／検光子、偏光ローテータ等の偏光制御を必要とせずに、面内複屈折（ｎｅ、ｎｏ、またはこれらの差）および厚さｔを同時に測定できる。
【０１１５】
すなわち、複屈折性を持つ測定対象物４の場合は、図４において、測定対象物４の前面に集光し（駆動手段５の位置ｚ＝０；焦点Ｆ’）、この状態で最大干渉信号強度が得られる参照光ミラー６の位置（駆動手段７の位置ｘ＝ｘＦ１）を検出回路１１を介して、デジタル化された信号をＰＣ１３で取り込み、また、駆動手段５を移動させ、ｘＦ１の前後のデータを取り込み、最大光干渉強度となるｘＦ１を特定する。次に駆動手段５を用いて測定対象物４を集光レンズ３に近づけ、複屈折性を持つ測定対象物４の特性により現れる測定対象物４の後面に集光する常光線と異常光線に対応する二つの点（ｚ＝ｚ１（１），ｚ１（２）；焦点Ｆ）を各々特定する（図１０参照）、これらｚ＝ｚ１（１），ｚ１（２）の状態について、干渉信号強度が再び最大になるように駆動手段７（参照光ミラー６）を調整し、各々に対応する位置ｘ＝ｘＲ１（１），ｘＲ１（２）をｘＦ１と同様に特定する。前面と後面に焦点合わせした２つの状態の光路差はΔＬ１  （１）＝ｘＲ１（１）−ｘＦ１，ΔＬ１  （２）＝ｘＲ１（２）−ｘＦ１であり、このΔＬ１  （１），ΔＬ１  （２）とｚ１  （１），ｚ１  （２）なる各々が対応する２つの独立な測定値から測定対象物４の面内複屈折（ｎｅ、ｎｏ、またはこれらの差）と厚さｔが求められる。
【０１１６】
以上の測定により、所望の量ΔＬ１（＝ｘＲ１−ｘＦ１）およびｚ１が得られ、（数４）、および（数５）をもとに、測定対象物４の屈折率（複屈折）ｎおよび厚さｔが算出できる。
【０１１７】
ただし、ここで求められる屈折率ｎは、群屈折率ｎｇであることに留意しなければならない。光源として発振波長拡がりを持つ低コヒーレンス光は、波束として考える必要があり、上述の測定で求められる屈折率ｎは、測定対象物の屈折率の波長分散を含んだ屈折率（＝群屈折率ｎｇ）となる。スネルの法則は位相屈折率ｎｐ、本干渉計の光路長は群屈折率ｎｇに従うので、（数２）、（数３）は、
【０１１８】
【数６】
0003582311.tif 000007
【０１１９】
【数７】
0003582311.tif 000008
【０１２０】
となる。ここで、
【０１２１】
【数８】
0003582311.tif 000009
【０１２２】
の関係がある。
λｃは光源の発振中心波長である。（数６）〜（数８）から、ｔを消去し、δｎ１の一次近似式として、
【０１２３】
【数９】
0003582311.tif 000010
【０１２４】
【数１０】
0003582311.tif 000011
【０１２５】
が得られる。
さて、（数９）に含まれる補正項２δｎ１は、本来、波長分散が未知なので不明であり、ｎｐを算出することができない。そこで、実験により波長分散と位相屈折率の関係を調べることが必要となる（図７）。調べられる測定対象物は、測定波長域が吸収端から十分に離れており、正常分散（セルマイヤ方程式で与えられるような分散）を示すものである。図７からｎｐとｄｎｐ／ｄλは、指数関数的な関係にあることが分かる。従って、大気（ｎｐ＝１）では波長分散は０であることを考慮して、ｎｐに対してδｎ１は（数１１）の関数形で表すことができる。
【０１２６】
【数１１】
0003582311.tif 000012
【０１２７】
（数１１）で、ａ、ｂは実験から決まる定数である。ここで、（数９）においてζ２＜＜１およびδｎ１＜＜１なる近似をすると、ｎｐの一次近似値は、
【０１２８】
【数１２】
0003582311.tif 000013
【０１２９】
（数１２）である。（数１１）、（数１２）より、δｎ１は実測値ΔＬ１とｚ１のみで表すことができ、
【０１３０】
【数１３】
0003582311.tif 000014
【０１３１】
となり、２つの実測値ΔＬ１とｚ１から、（数９）、（数１３）および（数６）を用いてｎｐとｔが算出できる。ただし、ここで集光レンズのＮＡ（ζ）は、厚さｔおよび位相屈折率ｎｐが既知なサンプルを測定し、（数１４）から求める。
【０１３２】
【数１４】
0003582311.tif 000015
【０１３３】
（数１１）の定数ａ、ｂを決定するには、ｔが既知な測定対象物の実験により、ｎｐとｎｇおよびその差δｎ１を求めて、測定値（δｎ１、ｎｐ−１）を両対数グラフにプロットすればよい。すなわち、（数１１）の両辺の対数をとって、
【０１３４】
【数１５】
0003582311.tif 000016
【０１３５】
であるので、その傾きからｂが、ｎｐ＝２の切片からａが決定できる。ただし、この測定ではζとｔが既知であるので、（数６）、（数７）より、（数１６）、（数１７）、（数１８）が得られる。
【０１３６】
【数１６】
0003582311.tif 000017
【０１３７】
【数１７】
0003582311.tif 000018
【０１３８】
【数１８】
0003582311.tif 000019
【０１３９】
上述した方法で、定数ａ、ｂが決定すれば、補正項δｎ１を含む算出式（（数９））の集光レンズＮＡ（ζ）を較正する。（数９）を変形すると、
【０１４０】
【数１９】
0003582311.tif 000020
【０１４１】
であり、ここでδｎ１は、（数１３）に従い、ａ、ｂの値は、（数１５）から与えられる。
【０１４２】
ζｉの較正値が決まれば、実測値（ｚ１、ΔＬ１）をもとに、（数２０）から、
【０１４３】
【数２０】
0003582311.tif 000021
【０１４４】
位相屈折率ｎｐが求められ、厚さｔは、（数６）を変形した式（数２１）から算出できる。
【０１４５】
【数２１】
0003582311.tif 000022
【０１４６】
ゆえに、測定対象物４の位相屈折率ｎｐおよび厚さｔ、複屈折（ｎｐもしくはΔｎｐ）および厚さｔを求めるためには、あらかじめ、厚さｔおよび位相屈折率ｎｐが既知な各種透明材料を測定することにより、（数１３）における定数ａ、ｂの決定、および（数１９）を用い、集光レンズのＮＡ（＝ζｉ）を較正しさえすれば、図４において、測定対象物４の前面に集光し（駆動手段５の位置ｚ＝０；焦点Ｆ’）、この状態で最大干渉信号強度が得られる参照光ミラー６の位置（駆動手段７の位置ｘ＝ｘＦ１）を光検出回路１１を介して、デジタル化された信号をパーソナルコンピューター（以下ＰＣ）１３で取り込み、また、駆動手段５を移動させ、ｘＦ１の前後のデータを取り込み、最大光干渉強度となるｘＦ１を特定する。次に駆動手段５を用いて測定対象物４を距離ｚ１だけ集光レンズ３に近づけ（測定対象物４の後面に集光するｚ＝ｚ１；焦点Ｆ）、この状態で、干渉信号強度が再び最大になるように駆動手段７（参照光ミラー６）を調整し、上記のｘＦ１同様にして、その位置ｘ＝ｘＲ１を特定する。前面と後面に焦点合わせした２つの状態の光路差は、ΔＬ１＝ｘＲ１−ｘＦ１であり、このΔＬ１とｚ１なる２つの独立な測定値から、（数２０）、（数１３）および（数２１）をもとに、測定対象物４の位相屈折率ｎｐおよび厚さｔが算出できる。
【０１４７】
同様に複屈折性を持つ測定対象物４の場合は、図４において、測定対象物４の前面に集光し（駆動手段５の位置ｚ＝０；焦点Ｆ’）、この状態で最大干渉信号強度が得られる参照光ミラー６の位置（駆動手段７の位置ｘ＝ｘＦ１）を検出回路１１を介して、デジタル化された信号をＰＣ１３で取り込み、また、駆動手段５を移動させ、ｘＦ１の前後のデータを取り込み、最大光干渉強度となるｘＦ１を特定する。次に駆動手段５を用いて測定対象物４を集光レンズ３に近づけ、複屈折性を持つ測定対象物４の特性により現れる測定対象物４の後面に集光する常光線と異常光線に対応する二つの点（ｚ＝ｚ１  （１），ｚ１  （２）；焦点Ｆ）を各々特定する（図１０参照）、これらｚ＝ｚ１  （１），ｚ１  （２）の状態について、干渉信号強度が再び最大になるように駆動手段７（参照光ミラー６）を調整し、各々に対応する位置ｘ＝ｘＲ１（１），ｘＲ１（２）をｘＦ１と同様に特定する。前面と後面に焦点合わせした２つの状態の光路差はΔＬ１  （１）＝ｘＲ１（１）−ｘＦ１，ΔＬ１  （２）＝ｘＲ１（２）−ｘＦ１であり、このΔＬ１  （１），ΔＬ１  （２）とｚ１  （１），ｚ１  （２）なる各々が対応する２つの独立な測定値から、（数２０）、（数１３）、および（数２１）をもとに、測定対象物４の面内複屈折（ｎｅｐ、ｎｏｐ、またはこれらの差）と厚さｔが算出できる。
【０１４８】
また、厚さが既知な測定対象物については、上記と同様の測定により得られたΔＬ１とｚ１なる２つの独立な測定値を、（数１４）で求めたζとともに、（数１６）、（数１７）に代入することにより、測定対象物４の位相屈折率ｎｐおよび群屈折率ｎｇが算出できる。
【０１４９】
尚、ここで用いるζ、定数ａ、ｂおよびζｉは、同様の光源１および集光レンズ３を使用するのであれば、以下に述べるレンズ走査法で求めた値を使用することができる。
【０１５０】
１）−２．レンズ走査法
レンズ走査法について、図２、３、５、８、１１を用いて説明する。
レンズ走査法では、図２（ｃ）に示すように、まず測定対象物４の前面に光源１からの光を集光し、参照光と信号光アームの光路差が０となるように、図３（ｃ）に示すように、参照光ミラー６の位置を駆動手段７により調整する。図８（ａ）は、集光レンズ３からの光を測定対象物４の前面近傍に焦点合わせして、参照光ミラー６の位置を所定間隔で走査していくと共に、駆動手段８により、集光レンズ３を走査させたときに得られた干渉信号強度パターン群を示す。干渉信号強度が最大となる集光レンズ３（駆動手段８）の位置から、ｚ＝０が決定され、これに対応する参照光ミラー６（駆動手段７）の位置が、ｘ＝ｘＦ２である。次に図２（ｄ）に示すように、駆動手段８を移動して、集光レンズ３を測定対象物４に近づけ、その測定対象物４の後面に焦点合わせする。この状態で干渉計の２つのアームの光路差が再び０となるように図３（ｄ）に示すように、参照光ミラー６を駆動手段７により、ΔＬ２だけ移動する。図８（ｂ）は、集光レンズ３からの光を測定対象物４の後面近傍に焦点合わせして、参照光ミラー６の位置を駆動手段７により所定間隔で走査していくと共に、駆動手段８により、集光レンズ３を走査させたときに得られた干渉信号強度パターン群を示す。干渉信号強度が最大となる集光レンズ３（駆動手段８）の位置から、ｚ＝ｚ２が決定され、これに対応する参照光ミラー６（駆動手段７）の位置がｘ＝ｘＲ２である。
【０１５１】
図５にレンズ走査法の原理図を示す。これから、（数２２）となることが分かる。
【０１５２】
【数２２】
0003582311.tif 000023
【０１５３】
また、ΔＬ２は測定対象物４の後面と前面の焦点ＦとＦ’との光路差であるので、ｚ２に無関係に一定となり、（数２３）である。
【０１５４】
【数２３】
0003582311.tif 000024
【０１５５】
このように、光源１からの光を分波合波手段２に対して測定対象物４の位置が固定されている場合には、その間にある集光レンズ３（駆動手段８）を移動しても、光路差ΔＬ２は変化しないことに注意する必要がある。ここで、（数２２）、（数２３）より、屈折率ｎは（数２４）で与えられ、
【０１５６】
【数２４】
0003582311.tif 000025
【０１５７】
また、厚さｔは、
【０１５８】
【数２５】
0003582311.tif 000026
【０１５９】
となる。
すなわち、図５において、まず測定対象物４の前面に光を集光し（駆動手段８の位置ｚ＝０；焦点Ｆ’）、この状態で最大干渉信号強度が得られる参照光ミラー６の位置（駆動手段７の位置ｘ＝ｘＦ２）を測定サンプル走査法と同様に特定する。次に、駆動手段８を用いて集光レンズ３をｚ２だけ測定対象物４に近づけ、測定対象物４の後面に集光する（ｚ＝ｚ２；焦点Ｆ）。この状態で干渉信号強度が再び最大となるように駆動手段７（参照光ミラー６）を調整し、その位置ｘ＝ｘＲ２を上記測定サンプル走査法と同様に特定する。前面と後面に焦点合わせした２つの状態の光路差は、ΔＬ２＝ｘＲ２−ｘＦ２であり、このΔＬ２とｚ２なる２つの独立な測定値から測定対象物４の屈折率ｎと厚さｔが求められる。
【０１６０】
また、同様に複屈折ｎと厚さｔの同時測定も行うことができる。複屈折性を持つ測定対象物４に非偏光あるいはランダム偏光の光を入射すると、図１１（例えば、結晶のＸ軸が面に垂直なＸカットニオブ酸リチウム（ＬＮ））に示すように、測定対象物４の主軸方向に偏光する常光線と異常光線に対応する二つの直線偏光波に分離されるので、偏光子／検光子、偏光ローテータ等の偏光制御を必要とせずに、面内複屈折（ｎｅ、ｎｏ、またはこれらの差）および厚さｔを同時測定できる。
【０１６１】
すなわち、複屈折性を持つ測定対象物４の場合は、図５において、測定対象物４の前面に集光し（駆動手段８の位置ｚ＝０；焦点Ｆ’）、この状態で前述と同様なようにｘ＝ｘＦ２近傍のデータを取り込み、最大干渉信号強度が得られる参照光ミラー６の位置（駆動手段７の位置ｘ＝ｘＦ２）を特定する。次に駆動手段８を用いて集光レンズ３を測定対象物４に近づけ、複屈折性を持つ測定対象物４の特性により現れる測定対象物４の後面に集光する常光線と異常光線に対応する二つの点（ｚ＝ｚ２  （１），ｚ２  （２）；焦点Ｆ）を各々特定する（図１１参照）、これらｚ＝ｚ２  （１），ｚ２  （２）の状態について、干渉信号強度が再び最大になるように駆動手段７（参照光ミラー６）を調整し、各々に対応する位置ｘ＝ｘＲ２（１），ｘＲ２（２）を特定する。前面と後面に焦点合わせした２つの状態の光路差はΔＬ２  （１）＝ｘＲ２（１）−ｘＦ２，ΔＬ２  （２）＝ｘＲ２（２）−ｘＦ２であり、このΔＬ２  （１），ΔＬ２  （２）とｚ２  （１），ｚ２  （２）なる各々が対応する２つの独立な測定値から測定対象物４の面内複屈折（ｎｅ、ｎｏ、またはこれらの差）と厚さｔが求められる。
【０１６２】
以上の測定により、所望の量ΔＬ２（＝ｘＲ２−ｘＦ２）およびｚ２が得られ、（数２４）、および（数２５）をもとに、測定対象物４の屈折率（複屈折）ｎおよび厚さｔが算出できる。
【０１６３】
ただし、ここで求められる屈折率ｎは、上述したサンプル走査法と同様に、群屈折率ｎｇであることに留意しなければならない。光源として発振波長拡がりを持つ低コヒーレンス光は、波束として考える必要があり、上述の測定で求められる屈折率ｎは、測定対象物の屈折率の波長分散を含んだ屈折率（＝群屈折率ｎｇ）となる。ゆえに、測定対象物の屈折率の波長分散を考慮すると、
【０１６４】
【数２６】
0003582311.tif 000027
【０１６５】
となることがわかる。また、ΔＬ２は測定対象物４の後面と前面の焦点ＦとＦ’との光路差であるので、ｚ２に無関係に一定となり、
【０１６６】
【数２７】
0003582311.tif 000028
【０１６７】
である。ここで、
【０１６８】
【数２８】
0003582311.tif 000029
【０１６９】
であり、λｃは光源の発振中心波長である。（数２６）、（数２７）および（数２８）から、ｔを消去し、δｎ２の一次近似式として、
【０１７０】
【数２９】
0003582311.tif 000030
【０１７１】
【数３０】
0003582311.tif 000031
【０１７２】
となる。
（数２９）に含まれる補正項２δｎ２は、本来、波長分散が未知なので不明であり、ｎｐを算出することができない。そこで、測定サンプル走査法と同様に、実験により波長分散と位相屈折率の関係を調べ、大気（ｎｐ＝１）では波長分散は０であることを考慮して、ｎｐに対してδｎ２を次の関数形として表す。
【０１７３】
【数３１】
0003582311.tif 000032
【０１７４】
（数３１）で、ａ、ｂは実験から決まる定数である。ここで、（数２５）においてζ２＜＜１およびδｎ２＜＜１なる近似をすると、ｎｐの一次近似値は、
【０１７５】
【数３２】
0003582311.tif 000033
【０１７６】
である。（数３１）、（数３２）より、δｎ２は実測値ΔＬ２とｚ２のみで表すことができ、
【０１７７】
【数３３】
0003582311.tif 000034
【０１７８】
となり、２つの実測値ΔＬ２とｚ２から、（数２９）、（数３３）および（数２６）を用いてｎｐとｔが算出できる。ただし、ここで集光レンズのＮＡ（ζ）は、厚さｔおよび位相屈折率ｎｐが既知なサンプルを測定し、
【０１７９】
【数３４】
0003582311.tif 000035
【０１８０】
から、求める。
（数３１）の定数ａ、ｂを決定するには、ｔが既知な測定対象物の実験により、ｎｐとｎｇおよびその差δｎ２を求めて、測定値（δｎ２、ｎｐ−１）を両対数グラフにプロットすればよい。すなわち、（数３１）の両辺の対数をとって、
【０１８１】
【数３５】
0003582311.tif 000036
【０１８２】
であるので、その傾きからｂが、ｎｐ＝２の切片からａが決定できる。ただし、この測定ではζとｔが既知であるので、（数２６）、（数２７）より、
【０１８３】
【数３６】
0003582311.tif 000037
【０１８４】
【数３７】
0003582311.tif 000038
【０１８５】
【数３８】
0003582311.tif 000039
【０１８６】
である。
また、上述した方法で、定数ａ、ｂが決定すれば、補正項δｎ２を含む算出式（（数２９））の集光レンズＮＡ（ζ）を較正する。（数２９）を変形すると、
【０１８７】
【数３９】
0003582311.tif 000040
【０１８８】
であり、ここでδｎ２は、（数３３）に従い、ａ、ｂの値は、（数３５）から与えられる。
【０１８９】
ζｉの較正値が決まれば、実測値（ｚ２、ΔＬ２）をもとに、
【０１９０】
【数４０】
0003582311.tif 000041
【０１９１】
から、位相屈折率ｎｐが求められ、厚さｔは、（数２６）を変形した式、
【０１９２】
【数４１】
0003582311.tif 000042
【０１９３】
から算出できる。
ゆえに、測定対象物４の位相屈折率ｎｐおよび厚さｔ、複屈折（ｎｐもしくはΔｎｐ）および厚さｔを求めるためには、あらかじめ、厚さｔおよび位相屈折率ｎｐが既知な各種透明材料を測定することにより、（数３３）における定数ａ、ｂの決定および（数３９）を用い、集光レンズのＮＡ（＝ζｉ）を較正しさえすれば、図５において、まず測定対象物４の前面に光を集光し（駆動手段８の位置ｚ＝０；焦点Ｆ’）、この状態で最大干渉信号強度が得られる参照光ミラー６の位置（駆動手段７の位置ｘ＝ｘＦ２）を測定サンプル走査法と同様に特定する。次に、駆動手段８を用いて集光レンズ３をｚ２だけ測定対象物４に近づけ、測定対象物４の後面に集光する（ｚ＝ｚ２；焦点Ｆ）。この状態で干渉信号強度が再び最大となるように駆動手段７（参照光ミラー６）を調整し、その位置ｘ＝ｘＲ２を上記測定サンプル走査法と同様に特定する。前面と後面に焦点合わせした２つの状態の光路差は、ΔＬ２＝ｘＲ２−ｘＦ２であり、このΔＬ２とｚ２なる２つの独立な測定値から（数４０）、（数３３）および（数４１）をもとに測定対象物４の位相屈折率ｎｐと厚さｔが算出できる。
【０１９４】
同様に複屈折性を持つ測定対象物４の場合は、図５において、測定対象物４の前面に集光し（駆動手段８の位置ｚ＝０；焦点Ｆ’）、この状態で前述と同様なようにｘ＝ｘＦ２近傍のデータを取り込み、最大干渉信号強度が得られる参照光ミラー６の位置（駆動手段７の位置ｘ＝ｘＦ２）を特定する。次に駆動手段８を用いて集光レンズ３を測定対象物４に近づけ、複屈折性を持つ測定対象物４の特性により現れる測定対象物４の後面に集光する常光線と異常光線に対応する二つの点（ｚ＝ｚ２  （１），ｚ２  （２）；焦点Ｆ）を各々特定する（図１１参照）、これらｚ＝ｚ２  （１），ｚ２  （２）の状態について、干渉信号強度が再び最大になるように駆動手段７（参照光ミラー６）を調整し、各々に対応する位置ｘ＝ｘＲ２（１），ｘＲ２（２）を特定する。前面と後面に焦点合わせした２つの状態の光路差はΔＬ２  （１）＝ｘＲ２（１）−ｘＦ２，ΔＬ２  （２）＝ｘＲ２（２）−ｘＦ２であり、このΔＬ２  （１），ΔＬ２  （２）とｚ２  （１），ｚ２  （２）なる各々が対応する２つの独立な測定値から（数４０）、（数３３）および（数４１）をもとに、測定対象物４の面内複屈折（ｎｅｐ、ｎｏｐ、またはこれらの差）と厚さｔが算出できる。
【０１９５】
また、厚さが既知な測定対象物については、上記と同様の測定により得られたΔＬ２とｚ２なる２つの独立な測定値を、（数３４）で求めたζとともに、（数３６）、（数３７）に代入することにより、測定対象物４の位相屈折率ｎｐおよび群屈折率ｎｇが算出できる。
【０１９６】
尚、ここで用いるζ、定数ａ、ｂおよびζｉは、同様の光源１および集光レンズ３を使用するのであれば、測定サンプル走査法で求めた値を使用することができる。
【０１９７】
２）測定対象物の複屈折を測定する方法としては、
測定サンプル走査法：
参照光ミラーを固定し、測定対象物を光軸方向に走査させる方法
参照光ミラー走査法：
測定対象物を固定し、参照光ミラーを光軸方向に走査させる方法
の２方法がある。
【０１９８】
図１２は本発明の一実施の形態による複屈折測定の基本システム構成図である。図１２において、図１と同一番号のものは、同一機能を示し、図１２と図１の違いは、集光レンズ３と集光レンズ３を保持搭載する駆動手段８がない構成である。この図において、光源１から出射された光は、レンズ１２ａを介して、光源１からの光を分波・合波する分波・合波手段２で二等分され、その光の一方は、駆動手段５に保持搭載された測定対象物４に照射される。これに対して、他方の光は駆動手段７に保持搭載され、振動子９に固定された参照光ミラー６に照射される。振動子９には周波数ｆでかつ所定振幅の振動が加えられ、参照光ミラー６からの反射光（参照光）を位相変調する。測定対象物４からの反射光（信号光）と参照光ミラー６からの参照光は分波・合波手段２で合波され、レンズ１２ｂを介して、受光素子１０で検波される。検出信号は検出回路１１によってデジタル信号に変換され、検出回路１１のデータはＰＣ１３に取り込み演算処理される。
【０１９９】
２）−１．測定サンプル走査法
測定サンプル走査法について、図１３、１４、１５を用いて説明する。
測定サンプル走査法では、図１３（ａ）に示すように、非偏光あるいはランダム偏光光を測定対象物４に照射し、測定対象物４の前面で反射された光（信号光）において、参照光と信号光アームの光路差が０となるように、測定対象物４を駆動手段５により移動し、前述と同様にｘ＝０近傍のデータを取り込み、最大干渉信号強度が得られる位置を特定する（ｚ＝０）。次に、図１３（ｂ）に示すように駆動手段５を移動して、測定対象物４を分波・合波手段２に近づけ、その測定対象物４の後面からの反射光（信号光）と前記参照光ミラー６からの参照光アームの光路差が再び０となるように、測定対象物４を駆動手段５により移動し、前述と同様にｚ＝ｚ３近傍のデータを取り込み、最大干渉信号強度が得られる位置を特定する。このときの測定対象物４（駆動手段５）の移動距離をｚ３とする。このｚ３が光路差（屈折率ｎ×厚さｔ）となる（図１４参照）。
【０２００】
ここで、測定対象物４が複屈折性をもつ媒質である場合、駆動手段５を移動して、測定対象物４を分波・合波手段２に近づけてゆくと、図１５（例えば、結晶のＸ軸が面に垂直なＸカットニオブ酸リチウム（ＬＮ））に示すように、その測定対象物４の複屈折特性により、主軸方向に偏光する常光線と異常光線に対応する二つの直線偏光波に分離された後面からの反射光（信号光）を得ることができる。
【０２０１】
すなわち、測定対象物４の前面において、参照光と信号光アームの光路差が０となるように調整した後、測定対象物４を分波・合波手段２の方向に走査してゆくと、図１５に示すように、その測定対象物４の二つの直線偏光波に対応した位置（ｚ３  （１），ｚ３  （２））で、干渉光強度が最大になり、各々の光路長（屈折率ｎ×厚さｔ）の情報を得ることができる。ゆえに、厚さｔが既知の場合、測定対象物４の面内複屈折（ｎｅ、ｎｏ、またはこれらの差）を評価できる。
【０２０２】
尚、ここでの屈折率（複屈折）は群屈折率ｎｇである。
２）−２．参照光ミラー走査法
参照光ミラー走査法について、図１３、１６、１７を用いて説明する。
【０２０３】
参照光ミラー走査法では、図１３（ｃ）に示すように、非偏光あるいはランダム偏光光を測定対象物４に照射し、測定対象物４の前面で反射された光（信号光）において、参照光と信号光アームの光路差が０となるように、参照光ミラー６を駆動手段７により移動し、前述と同様にｘ＝ｘＦ３近傍のデータを取り込み、最大干渉信号強度が得られる位置を特定する（ｘ＝ｘＦ３）。次に、図１３（ｄ）に示すように駆動手段７を移動して、参照光ミラー６を分波・合波手段２より遠ざけ、その測定対象物４の後面からの反射光（信号光）と前記参照光ミラー６からの参照光アームの光路差が再び０となるように参照光ミラー６を駆動手段７により移動し、前述と同様にｘ＝ｘＲ３近傍のデータを取り込み、最大干渉信号強度が得られる位置を特定する（ｘ＝ｘＲ３）。このときの参照光ミラー６（駆動手段７）の移動距離をΔＬ３（＝ｘＲ３−ｘＦ３）する。このΔＬ３が光路差（屈折率ｎ×厚さｔ）となる（図１６参照）。
【０２０４】
ここで、測定対象物４が複屈折性をもつ媒質である場合、駆動手段７を移動して、参照光ミラー６を分波・合波手段２から遠ざけてゆくと、図１７（例えば、結晶のＸ軸が面に垂直なＸカットニオブ酸リチウム（ＬＮ））に示すように、その測定対象物４の複屈折特性により、主軸方向に偏光する常光線と異常光線に対応する二つの直線偏光波に分離された後面からの反射光（信号光）を得ることができる。
【０２０５】
すなわち、測定対象物４の前面において、参照光と信号光アームの光路差が０となるように調整した後、測定対象物４を分波・合波手段２の方向に走査してゆくと、図１７に示すように、その測定対象物４の各直線偏光波に対応した位置（ΔＬ３  （１），ΔＬ３  （２））で、干渉光強度が最大になり、各々の光路長（屈折率ｎ×厚さｔ）の情報を得ることができる。ゆえに、厚さｔが既知の場合、測定対象物４の面内複屈折（ｎｅ、ｎｏ、またはこれらの差）を評価できる。
【０２０６】
尚、ここでの屈折率（複屈折）は群屈折率ｎｇである。
３）硬化性樹脂の硬化状態もしくは硬化度を、硬化性樹脂の厚さ方向に対して、平均化した屈折率を指標として評価するには、まず、各種硬化性樹脂の特性を理解する必要がある。一般的に硬化性樹脂（紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂、電子線硬化樹脂、触媒硬化樹脂、塗膜等）は、液状から固体状に至るまでの硬化の過程で、硬化収縮等の作用により、屈折率が変化（上昇または下降）し、ある点で平衡状態に達する。しかし、この屈折率変化は、たかだか０．０２程度である。ゆえに、屈折率で硬化性樹脂の硬化状態もしくは硬化度を評価するためには、樹脂の屈折率変化量よりも、一桁高い屈折率の分解能が要求される。また、紫外線硬化樹脂のように、紫外線の照射面側から硬化が進む樹脂については、樹脂の厚さにより、硬化反応の状態が大きく左右されるため、厚さ方向における、屈折率の不均一や硬化部と未硬化部の混在等、様々な状況が想定される。このような状況の中では、樹脂の厚さ方向に対して、平均化した屈折率を指標とすることが必要であり、また、樹脂の厚さを正確に把握する必要がある。これらのことを考慮し、硬化性樹脂の液状から固体状に至るまでの硬化の過程（硬化状態もしくは硬化度）を屈折率で評価するには、１）で述べた屈折率ｎと厚さｔの同時測定方法（測定サンプル走査法もしくはレンズ走査法）を利用できる。
【０２０７】
光源１としては、屈折率および厚さの同時測定、位相屈折率および群屈折率の同時測定において、直線偏光または非偏光あるいはランダム偏光の光を使用でき、複屈折測定、複屈折および厚さ測定において、非偏光あるいはランダム偏光の光を使用できる。光源１の具体例としては、スーパルミネッセントダイオード（ＳＬＤ）、白色光源（ハロゲンランプやキセノンランプ）からの光をモノクロメータにより特定波長域のみ分光したもの、閾値以下の注入電流で駆動されるレーザダイオード（ＬＤ）、発光ダイオード等、可干渉距離が３０μｍ以下のものは、全て使用することができる。また、光源１の波長も限定されるものではなく、紫外光から赤外光まで、可干渉距離が３０μｍ以下のものは、全て使用することができる。ゆえに、白色光源とモノクロメータの組み合わせによる光源１を用いて、短波長から長波長まで光波長の走査を行い、測定対象物（媒質）の波長特性（波長分散）を測定することも可能であるし、また、白色光源をモノクロメータによって分光した光を光源１を用いるものと同様に、発振中心波長が異なる複数個のレーザダイオード等を併用することによって、波長特性（波長分散）を測定することも可能である。尚、光源１の出力は、変動なく安定でかつ、測定対象物からの信号光および参照光ミラーからの参照光を合波・干渉し、検波する受光素子の感度に合わせることが安定した測定の面から見ると好ましい。
【０２０８】
分波・合波手段２は光源１からの光を測定対象物４および参照光ミラー６側に分波し、かつ測定対象物４からの反射光（信号光）および参照光ミラー６からの反射光（参照光）を合波し、受光素子１０側に出射させる分波合波手段であり、分波・合波手段２の具体例としては、ビームスプリッタ（ＢＳ）、クロムハーフミラー、アルミハーフミラー、誘電体多層膜ハーフミラー、シングルモードファイバカプラ、光導波路、方向性結合器等が使用できる。この中でも、ＢＳ、シングルモードファイバカプラが、光軸合わせ等操作性の面から好ましい。分波・合波手段２は、これらに限定されるものではなく、前述した機能を果たすものであればよい。尚、光源１の使用波長により、これら分波・合波手段２を使用波長に対して、吸収および損失が最小になる様に最適化する必要があることは言うまでもない。また、分波・合波手段２には、入射する光の反射をできるだけ小さくし、透過光量を大きくするため、反射防止（ＡＲ）コーティングを施したものが望ましい。ＡＲコーティングとしては、多層膜コーティングが好ましい。
【０２０９】
集光レンズ３は分波・合波手段２からの光を測定対象物４に集光するレンズであり、集光レンズ３としては、ガラス、光学結晶等の無機物およびポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等の高分子材料（有機物）の平凸レンズ、両凸レンズ、円筒レンズ、球レンズ等が使用できる。中でも、可視域および近赤外域の波長に対して、透過率が極めて良いＢＫ７を用いた集光レンズ３や、紫外域および可視、近赤外域の波長に対する透過率が良く、熱膨張係数も小さく、温度に対して安定した性質を持つ石英を用いた集光レンズ３等の無機物の集光レンズが好ましい。また、これらの集光レンズには、入射する光の反射をできるだけ小さくし、透過光量を大きくするため、ＡＲコーティングを施したものが望ましい。ＡＲコーティングとしては、多層膜コーティングが好ましい。尚、透過率等が良好な集光レンズ３として、金属顕微鏡用の対物レンズを用いても良い。
【０２１０】
測定対象物４は、ガラス（例えば、石英ガラス、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、鉛ガラス等）や高分子（例えば、ＰＭＭＡ、ＰＣ、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、メチルメタアクリレート、エポキシ樹脂、ポリフロロアクリレート、シリコン樹脂、メラミン樹脂、紫外線硬化樹脂、電子線硬化樹脂、触媒硬化樹脂、熱硬化樹脂等）や結晶材料（例えば、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、サファイヤ、ＫＤＰ、ＡＤＰ、方解石等）や透明容器中の液体材料および生体組織（例えば、角膜、水晶体、爪等）等である。ここで、測定対象物４の前面および後面は、必ずしも鏡面である必要はなく、粗面であっても測定可能である。また、測定対象物４としては、前述したガラスや高分子や結晶材料に限定されるものではなく、これらの多層膜であっても良い。さらに、測定対象物４は、光を完全に吸収しない媒質であれば良く、媒質の中に散乱体が介在しているような散乱媒質であっても、反射直進光（信号光）のみを抽出して測定可能である。さらに、測定対象物４は、必ずしも平行平板である必要はなく、前面または後面に傾斜もしくは曲率を持った媒質であっても、測定可能である。
【０２１１】
駆動手段５は測定対象物４を保持搭載する駆動手段であり、測定対象物４を光軸方向に走査するためのものである。駆動手段５としては、パルスステージ、リニアモータステージ等の微動ステージが使用できる。これらの微動ステージは、測定精度を向上させるため、分解能１μｍ以下、繰り返し位置決め精度±１μｍ以下、真直度１μｍ以下、平行度１μｍ以下、ヨーイング５ｓｅｃ以下、ピッチング５ｓｅｃ以下の特性を持ったものが望ましい。なお、駆動手段５は、前述した微動ステージに限られるものではなく、前記した特性を満足するものであれば、どのようなものを用いても良い。
【０２１２】
参照光ミラー６は、分波・合波手段２により分波された光源１の光を受光・反射させるものである。その反射光（参照光）は、分波・合波手段２を介して、受光素子１０に入射される。参照光ミラー６としては、クロム全反射ミラー、アルミ全反射ミラー、誘電体多層膜全反射ミラー等であり、特に限定するものではない。ここで、参照光ミラー６の面積および厚さは、参照光ミラー６に照射される光のビーム径および照射される光を位相変調する振動子９の発生力に応じて、最適化を図ることが望ましく、面積としては、参照光ミラー６に照射される光のビーム径の３倍以下（光ビーム径：８ｍｍφであれば、面積：２４ｍｍφ以下）、厚さとしては、１ｍｍ以下が好ましい。また、参照光ミラー６は、光源１の使用光波長により、反射特性が最大になる様に最適化する必要があることは言うまでもない。
【０２１３】
駆動手段７は参照光ミラー６を保持搭載する駆動手段であり、参照光ミラー６を光軸方向に走査するためのものである。駆動手段７としては、パルスステージ、リニアモータステージ等の微動ステージが使用できる。これらの微動ステージは、測定精度を向上させるため、分解能１μｍ以下、繰り返し位置決め精度±１μｍ以下、真直度１μｍ以下、平行度１μｍ以下、ヨーイング５ｓｅｃ以下、ピッチング５ｓｅｃ以下の特性を持ったものが望ましい。なお、駆動手段７は、前述した微動ステージに限られるものではなく、前記した特性を満足するものであれば、どのようなものを用いても良い。
【０２１４】
駆動手段８は集光レンズ３を保持搭載する駆動手段であり、集光レンズ３を光軸方向に走査するためのものである。駆動手段８としては、パルスステージ、リニアモータステージ等の微動ステージが使用できる。これらの微動ステージは、測定精度を向上させるため、分解能１μｍ以下、繰り返し位置決め精度±１μｍ以下、真直度１μｍ以下、平行度１μｍ以下、ヨーイング５ｓｅｃ以下、ピッチング５ｓｅｃ以下の特性を持ったものが望ましい。なお、駆動手段８は、前述した微動ステージに限られるものではなく、前記した特性を満足するものであれば、どのようなものを用いても良い。
【０２１５】
振動子９は参照光ミラー６に照射される光を位相変調するものであり、位相変調は、振幅を光源の発振中心波長λｃのλｃ／２以下、周波数１００Ｈｚ以上の振動を加える。振動子９としては、圧電アクチュエータ（例えば、積層型圧電アクチュエータ、バイモルフ型圧電アクチュエータ、モノモルフ型圧電アクチュエータ等）や電磁式アクチュエータ（例えば、ボイスコイル等）が使用できる。中でも、低電圧で大きな変位量が得られ、発生力が大きく、応答性も良好で、小型・軽量である積層型圧電アクチュエータが好ましい。ここで、振動子９の選定において、使用光源の発振中心波長λｃおよび参照光ミラー６の面積、厚さ（重量）が重要なパラメータであることは言うまでもなく、使用光源の発振中心波長および参照光ミラー６の仕様により、最適な振動子９を選定する必要がある。尚、ここでは振動子９として、圧電アクチュエータ（例えば、積層型圧電アクチュエータ、バイモルフ型圧電アクチュエータ、モノモルフ型圧電アクチュエータ等）や電磁式アクチュエータ（例えば、ボイスコイル等）を挙げたが、振動子９は、これらに限定されるものではなく、参照光ミラー６に照射される光を所定周波数および振幅で、安定に位相変調できるものであれば良い。
【０２１６】
受光素子１０は、分波・合波手段２により合波された測定対象物４からの反射光（信号光）と参照光ミラー６からの参照光を受光するものであり、受光素子１０としては、シリコンフォトダイオード、シリコンＰＩＮフォトダイオード、シリコンアバランシェフォトダイオード、ＧａＡｓＰフォトダイオード（拡散型）、ＧａＡｓＰフォトダイオード（ショットキ型）、ＧａＰフォトダイオード、Ｇｅフォトダイオード、Ｇｅアバランシェフォトダイオード、ＩｎＧａＡｓ−ＰＩＮフォトダイオード等が使用できる。ここで、受光素子１０は、光源１の使用波長、出力強度および位相変調周波数により、最適なものを選定する必要があることは言うまでもない。中でも、波長４００ｎｍから１０００ｎｍの検波においては、シリコンフォトダイオード、また、波長７００ｎｍから１７００ｎｍの検波においては、Ｇｅフォトダイオードが好ましい。尚、ここでは、受光素子１０として、シリコンフォトダイオード、シリコンＰＩＮフォトダイオード、シリコンアバランシェフォトダイオード、ＧａＡｓＰフォトダイオード（拡散型）、ＧａＡｓＰフォトダイオード（ショットキ型）、ＧａＰフォトダイオード、Ｇｅフォトダイオード、Ｇｅアバランシェフォトダイオード、ＩｎＧａＡｓ−ＰＩＮフォトダイオード等を挙げたが、受光素子１０は、これらに限定されるものではなく、振動子９により、位相変調された参照光ミラー６からの参照光と測定対象物４からの信号光をヘテロダイン検波できるものであれば良い。
【０２１７】
検出回路１１は、受光素子１０からのアナログ検波（検出）信号をデジタル信号に変換する機能を有するものである。詳細には、検出回路１１は、アンプ、ローパス／ハイパスフィルタ、サンプリングホールド回路、Ａ／Ｄコンバータから構成されている。受光素子１０からの信号は、小信号であることから、Ｓ／Ｎ比を増加するために、増幅回路であるアンプに入力される。その出力は、外部または電源等からのノイズ成分が含まれていることから、このノイズ信号を取り除くためのローパス／ハイパスフィルタで、ノイズが除去される。このローパス／ハイパスフィルタの出力は、振動子９にて一定周期で振動させるために、この周期に同期して、信号を検出するためのサンプリングホールド回路にて必要なアナログ信号をホールドする。このホールドされた信号をＡ／Ｄコンバータにてアナログ信号からデジタル信号に変換することで、所望のデジタル信号が検出可能となる。検出回路１１でアナログ信号からデジタル信号に変換されたデータは、パーソナルコンピュータ（以下ＰＣ）１３に取り込まれる。尚、ここでは、検出回路１１にアナログ／デジタル変換の機能を入れているが、ＰＣ１３でアナログ／デジタル変換の機能を行ってもかまわない。また、検出回路１１は、上述した機能に限定されるものではなく、受光素子１０からの検波（検出）信号をＰＣ１３に取り込む前段階でのデータ処理を行えれば良い。
【０２１８】
レンズ１２ａは、光源１から出射された光を、コリメートして、分波・合波手段２に入射させる手段であり、レンズ１２ａとしては、ガラス、光学結晶等の無機物およびポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等の高分子材料（有機物）の平凸レンズ、両凸レンズ、球レンズ等が使用できる。中でも、可視域および近赤外域の波長に対して、透過率が極めて良いＢＫ７を用いたレンズ１２ａや、紫外域および可視、近赤外域の波長に対する透過率が良く、熱膨張係数も小さく、温度に対して安定した性質を持つ石英を用いたレンズ１２ａ等の無機物の集光レンズが好ましい。また、これらの集光レンズには、入射する光の反射をできるだけ小さくし、透過光量を大きくするため、ＡＲコーティングを施したものが望ましい。ＡＲコーティングとしては、多層膜コーティングが好ましい。尚、透過率等が良好なレンズ１２ａとして、金属顕微鏡用の対物レンズを用いても良い。
【０２１９】
レンズ１２ｂは、分波・合波手段２で合波された参照光ミラー６からの参照光と測定対象物４からの信号光を受光素子１０に入射させるための手段であり、レンズ１２ｂとしては、ガラス、光学結晶等の無機物およびポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等の高分子材料（有機物）の平凸レンズ、両凸レンズ、球レンズ等が使用できる。中でも、可視域および近赤外域の波長に対して、透過率が極めて良いＢＫ７を用いたレンズ１２ｂや、紫外域および可視、近赤外域の波長に対する透過率が良く、熱膨張係数も小さく、温度に対して安定した性質を持つ石英を用いたレンズ１２ｂ等の無機物の集光レンズが好ましい。また、これらの集光レンズには、入射する光の反射をできるだけ小さくし、透過光量を大きくするため、ＡＲコーティングを施したものが望ましい。ＡＲコーティングとしては、多層膜コーティングが好ましい。尚、透過率等が良好なレンズ１２ｂとして、金属顕微鏡用の対物レンズを用いても良い。
【０２２０】
ＰＣ１３は、ステージコントローラ１４を介して、駆動手段５、７、８の制御を行い、検出回路１１からの光干渉強度データおよびステージコントローラ１４からの位置データを取り込み、測定結果の処理を行う。詳細には、まず、検出回路１１の信号より測定対象物４の前面での最大干渉光強度のピークを特定し、その状態における測定対象物４（駆動手段５：ｚ＝０）または集光レンズ３（駆動手段８：ｚ＝０）および参照光ミラー６（駆動手段７：ｘ＝ｘＦ１またはｘ＝ｘＦ２）の位置をステージコントローラ１４からのデータより検出する。この位置を基準として、前面と同様にして、測定対象物４の後面における最大干渉光強度のピークを特定し、その状態における測定対象物４（駆動手段５：ｚ＝ｚ１）または集光レンズ３（駆動手段８：ｚ＝ｚ２）および参照光ミラー６（駆動手段７：ｘ＝ｘＲ１またはｘ＝ｘＲ２）の位置を検出し、測定対象物４（駆動手段５）または集光レンズ３（駆動手段８）および参照光ミラー６（駆動手段７）の前面と後面での移動距離を求める。ここで得られた各々の移動距離は、測定サンプル走査法の場合、測定対象物４（駆動手段５）および参照光ミラー６（駆動手段７）の移動距離が、ｚ１およびΔＬ１＝ｘＲ１−ｘＦ１に対応し、レンズ走査法の場合、集光レンズ３（駆動手段８）および参照光ミラー６（駆動手段７）の移動距離が、ｚ２およびΔＬ２＝ｘＲ２−ｘＦ２に対応する。これらのｚ１、ΔＬ１およびｚ２、ΔＬ２なる独立な測定値と集光レンズ３のＮＡ（＝ζｉ）の値を（数２０）、（数２１）または（数３６）、（数３７）に代入し、測定対象物４の位相屈折率ｎｐおよび厚さｔの算出を、集光レンズ３のＮＡ（＝ζ）の値を（数１６）、（数１７）または（数３２）、（数３３）に代入し、測定対象物４の位相屈折率ｎｐおよび群屈折率ｎｇの算出を行う。ＰＣ１３としては、上述した検出回路１１およびステージコントローラ１４からのデータ処理が行えるものであれば、特に機種等を限定するものではない。また、ＰＣ１３の機能としては、データ処理のみに限定されるものではなく、検出回路１１で行っているアナログ／デジタル変換の機能を行ってもかまわない。
【０２２１】
ステージコントローラ１４は、ＰＣ１３からの信号により、駆動手段５、７、８を高精度にコントロールし、正確な位置情報を得るためのものである。ゆえに、使用する駆動手段５、７、８の分解能や位置決め精度等によって、最適なステージコントローラ１４を選択する必要があり、上述した駆動手段５、７、８の制御ができるものであれば特に機種等を限定するものではない。
【０２２２】
一般に、光通信用の半導体レーザダイオード（ＬＤ）は、発振波長スペクトラム幅Δλ（＜０．１ｎｍ）は狭く、良質の単色光源である。これに対して、スーパルミネッセントダイオード（ＳＬＤ）は、発光ダイオード（ＬＥＤ）とＬＤの中間的なもので、市販のＳＬＤの発振波長スペクトラムは広くΔλ〜１５ｎｍ程度である。このＳＬＤのような発振波長スペクトラム幅が広い光源を用いた干渉光学系を低コヒーレンス干渉光学系と呼び、その可干渉距離Δｌｃは、わずか１０μｍである。すなわち、ＳＬＤ干渉光学系では、分波合波手段で分けられた２つの光（参照光と信号光）は、これらの伝搬距離（光路長）の差が〜１０μｍ以下でなければ、干渉できない。換言すれば、低コヒーレンス干渉光学系は〜１０μｍの分解能で光の伝搬距離（光路長）の差を識別できる。このことから、低コヒーレンス干渉光学系は、分解能１０μｍオーダーの光路長測定や微小領域の診断に利用でき、様々な分野（産業分野、医療分野）への応用が期待できる。特に、医療分野への応用は、眼科医療をはじめ、各種診断に使用されるであろうことは、言うまでもない。
【０２２３】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
（実施の形態１）
本実施の形態においては、図１における光源１に発振中心波長λｃ＝８５０ｎｍのスーパルミネッセントダイオード（ＳＬＤ）を用いた。このＳＬＤのスペクトラムの半値全幅（ＦＷＨＭ）はΔλ＝２４ｎｍであり、これによって決まる干渉計の可干渉距離はΔｌｃ＝６．６μｍである。また、分波・合波手段２として、ビームスプリッタ（ＢＳ）、集光レンズ３として球レンズ（×２０）、駆動手段５および７として、０．１μｍ／ステップのリニアモータステージ（中央精機（株）製：ＡＬＳ９０２−Ｈ１Ｌ）、振動子９として積層型圧電アクチュエータ（住友金属工業（株）製）を用いた。振動子９には周波数ｆ（＝５００Ｈｚ）、振幅λｃ／２の振動を与え、参照光ミラー６からの反射光（参照光）を位相変調し、受光素子１０として用いるＳｉフォトダイオードにより、測定対象物４からの反射光（信号光）と参照光ミラー６からの参照光を合波・干渉してヘテロダイン検波した。検波された検出信号は、デジタル信号に変換してＰＣに取り込みデータ処理を行い、ΔＬ１、ｚ１（；測定サンプル走査法）を特定した。尚、１２ａ，１２ｂのレンズには、それぞれ２０倍，５倍の対物レンズを用いている。
【０２２４】
まず、厚さｔ（＝１０２６μｍ）およびｎｐ（＝１．４５２５）が既知な溶融石英板を用いて集光レンズ３のＮＡ（＝ζ）を較正した。
測定サンプル走査法でｚ１（＝７０３μｍ）を実測し、（数１４）を用いて、
較正値ζ＝０．１３４を得た。
【０２２５】
次に（数１３）における定数ａ、ｂの決定を行った。上述の（数１４）で求めたζをもとに、厚さｔが既知な、各種透明材料（固体材料：石英、ＢａＣＤ１４、ＦＤ６０、ソーダガラス、ＬｉＮｂＯ３  （ｎｏ）、液体材料：水、グリセリン、エタノール、ＺＥＰ５２０）を測定対象物４として用い、ｎｇとｎｐの同時測定を行った結果を（表１）および図９に示す。
【０２２６】
図９において、δｎはｎｇとｎｐの差である。
【０２２７】
【表１】
0003582311.tif 000043
【０２２８】
（表１）の位相屈折率ｎｐおよび群屈折率ｎｇの同時測定結果から、各種材料の理論値と算出値の誤差（ΔｎｐおよびΔｎｇ）は、０．８％以下であり、本位相屈折率ｎｐおよび群屈折率ｎｇの同時測定を精度よく行なうことができた。
【０２２９】
図９において、全ての測定点に対して最小自乗法で直線を引くと、固体材料については直線の周辺に測定点が分布していることがわかる。同時に液体の測定も行ったが、液体の測定点は固体材料とは別の直線にのることが予想される。
【０２３０】
最小自乗法による直線から、固体材料に対して、
ａ＝２．４０６×１０−２、ｂ＝１．６９２
一方、液体に対しては、
ａ＝４．５９８×１０−２、ｂ＝１．５２５を得た。
【０２３１】
上述の実験から得られた、固体・液体材料、各々に対する定数ａ、ｂより、固体材料に対しては、溶融石英板のｚ１、ΔＬ１の値を用い、液体材料に対しては、水の位相屈折率をｎｐ＝１．３２９として、（数１９）より、集光レンズ３のＮＡ（＝ζｉ）を較正した。
【０２３２】
ζｉ＝０．１１４  ・・・  固体材料
ζｉ＝０．１２３  ・・・  液体材料を得た。
【０２３３】
溶融石英板で較正した球レンズのＮＡ（＝ζｉ＝０．１１４）の値と共に、各種測定対象物４のｚ１、ΔＬ１の実測値を（数１３）、（数２０），（数２１）に代入して、位相屈折率ｎｐおよび厚さｔを算出した結果を（表２）に示す。
【０２３４】
【表２】
0003582311.tif 000044
【０２３５】
サファイヤ、ＸカットＬｉＮｂＯ３  （ｎｅ）およびＸカットＬｉＴａＯ３  （ｎｏ）では、ｎｐの誤差は、０．７％以下であり、ｔの誤差は、０．３％以下であった。また、ｎｐの理論値が不明な、光学ガラス（ＦＤＳ１）、塩化ビニル板、アクリル板、スチロール板について測定を行った結果、マイクロメータゲージでのｔの測定値との誤差は、０．２％以下であった。
【０２３６】
（実施の形態２）
本実施の形態においては、図１における光源１にハロゲンランプの光をモノクロメータで分光（分光計器（株）製：ＳＭ−３）し、中心波長λｃ＝８５０ｎｍの光を用いた。この光のスペクトラムの半値全幅（ＦＷＨＭ）は、実施の形態１と同様にΔλ＝２４ｎｍに調整した。これによって決まる干渉計の可干渉距離はΔｌｃ＝６．６μｍである。また、分波・合波手段２として、アルミハーフミラー、集光レンズ３として実施の形態１と同様の球レンズ（×２０）、駆動手段５および８として、０．１μｍ／ステップのリニアモータステージ（中央精機（株）製：ＡＬＳ９０２−Ｈ１Ｌ）、振動子９として積層型圧電アクチュエータ（（株）トーキン製）を用いた。振動子９には周波数ｆ（＝５００Ｈｚ）、振幅λｃ／２の振動を与え、参照光ミラー６からの反射光（参照光）を位相変調し、受光素子１０として用いるＳｉフォトダイオードにより、測定対象物４からの反射光（信号光）と参照光ミラー６からの参照光を合波・干渉してヘテロダイン検波した。検波された検出信号は、デジタル信号に変換してＰＣに取り込みデータ処理を行い、ΔＬ２、ｚ２（；レンズ走査法）を特定した。尚、１２ａ，１２ｂのレンズには、それぞれ２０倍，５倍の対物レンズを用いている。
【０２３７】
集光レンズ３のＮＡ（ζ）および定数ａ、ｂは、実施の形態１で較正した値を用いた。
【０２３８】
測定対象物４として、ＸカットＬｉＮｂＯ３を測定し、複屈折（常光：ｎｏ、異常光：ｎｅ）それぞれに対するｚ２、ΔＬ２の実測し、その値を（数３６），（数３７）および（数３３），（数４０），（数４１）に代入して、位相屈折率ｎｐおよび群屈折率ｎｇ、位相屈折率ｎｐおよび厚さｔを算出した結果を（表３）に示す。
【０２３９】
【表３】
0003582311.tif 000045
【０２４０】
位相屈折率ｎｐおよび群屈折率ｎｇの同時測定において、ＸカットＬｉＮｂＯ３のｎｅ、ｎｏに関する測定誤差は、０．８％以下であり、位相屈折率（複屈折）ｎｐおよび厚さｔの同時測定においては、位相屈折率ｎｐで、０．２％以下、ｔの誤差は、０．６％以下であった。
【０２４１】
（実施の形態３）
本実施の形態においては、図１における光源１に発振中心波長λｃ＝８５０ｎｍのスーパルミネッセントダイオード（ＳＬＤ）を用いた。このＳＬＤのスペクトラムの半値全幅（ＦＷＨＭ）はΔλ＝２４ｎｍであり、これによって決まる干渉計の可干渉距離はΔｌｃ＝６．６μｍである。また、分波・合波手段２として、ビームスプリッタ（ＢＳ）、集光レンズ３として、実施の形態１と同様の球レンズ（×２０）、駆動手段５および７として、１μｍ／ステップのパルスステージ（中央精機（株）製：ＭＭ−６０Ｘ）、振動子９として積層型圧電アクチュエータ（住友金属工業（株）製）を用いた。振動子９には周波数ｆ（＝５００Ｈｚ）、振幅λｃ／２の振動を与え、参照光ミラー６からの反射光（参照光）を位相変調し、受光素子１０として用いるＳｉフォトダイオードにより、測定対象物４からの反射光（信号光）と参照光ミラー６からの参照光を合波・干渉してヘテロダイン検波した。検波された検出信号は、デジタル信号に変換してＰＣ１３に取り込みデータ処理を行い、ΔＬ１、ｚ１（；測定サンプル走査法）を特定した。尚、１２ａ，１２ｂのレンズには、それぞれ２０倍，５倍の対物レンズを用いている。
【０２４２】
尚、集光レンズ３のＮＡ（ζ，ζｉ）および定数ａ、ｂは、実施の形態１で較正した値を用いた。
【０２４３】
測定対象物４として人間の手の爪を測定し、その結果、ΔＬ１＝３０３μｍ、ｚ１＝２４２μｍであり、この測定値より、屈折率ｎｐ＝１．４９２４、厚さｔ＝３６２．５μｍを得た。
【０２４４】
この実測値は、マイクロメータで実測した厚さ（＝３５９μｍ）と良く一致しており、精度よく位相屈折率ｎｐと厚さｔを同時測定できた。
【０２４５】
（実施の形態４）
本実施の形態においては、図１２における光源１にキセノンランプの光をモノクロメータで分光（分光計器（株）製：ＳＭ−３）し、中心波長λｃ＝８５０ｎｍの光を用いた。この光のスペクトラムの半値全幅（ＦＷＨＭ）は、実施の形態１と同様にΔλ＝２４ｎｍに調整した。これによって決まる干渉計の可干渉距離はΔｌｃ＝６．６μｍである。また、分波・合波手段２として、シングルモードファイバカプラ、駆動手段５として、０．１μｍ／ステップのリニアモータステージ（中央精機（株）製：ＡＬＳ９０２−Ｈ１Ｌ）、測定対象物４として結晶のＸ軸が面に垂直なＸカットＬｉＮｂＯ３（ＬＮ）、振動子９として、バイモルフ型圧電アクチュエータ（住友金属工業（株）製）を用いた。振動子９には周波数ｆ（＝１ｋＨｚ）、振幅λｃ／２の振動を与え、参照光ミラー６からの反射光（参照光）を位相変調し、受光素子１０として用いるＳｉフォトダイオードにより、測定対象物４からの反射光（信号光）と参照光ミラー６からの参照光を合波・干渉してヘテロダイン検波した。検波された検出信号は、デジタル信号に変換してＰＣに取り込みデータ処理を行い、ｚ３（ｎｏ）およびｚ３（ｎｅ）（；測定サンプル走査法）の特定を行い、既知の厚さｔを与え、ＸカットＬＮの複屈折を評価した。尚、１２ａ，１２ｂのレンズには、それぞれ２０倍，５倍の対物レンズを用いている。また、シングルモード光ファイバカプラへの光の入出射ポートには、それぞれ２０倍の対物レンズを使用し、カプラへの入射光はファイバのモードフィールド径に集光、ファイバとの結合効率を最適化し、出射光は、６ｍｍφのビームにコリメートして、集光レンズ３、参照光ミラー６およびレンズ１２ｂへ導いている。
【０２４６】
その結果、常光における光路長ｚ３  （１）（＝ｎｏ×ｔ）＝２３８８．２μｍ、異常光における光路長ｚ３  （２）（＝ｎｅ×ｔ）＝２２９４．２μｍであり、Δｎ×ｔ＝｜ｎｏ−ｎｅ｜×ｔ＝９４μｍであった。この測定値は、群屈折率ｎｇに依存しているため、マイクロメータで測定した厚さｔ＝１０２８μｍより、常光の群屈折率ｎｏ  ｇ＝２．３２３２、異常光の群屈折率ｎｅ  ｇ＝２．２３１７、Δｎｇ＝０．０９１５を得た。
【０２４７】
この結果は、波長分散を考慮したセルマイヤー方程式に基づくＸカットＬＮの理論群屈折率（ｎｏ  ｇ＝２．３４１１，ｎｅ  ｇ＝２．２４９７，Δｎｇ＝０．０９１４）と良く一致しており、０．２％未満の精度で複屈折を測定できた。
【０２４８】
（実施の形態５）
本実施の形態においては、図１２における光源１にキセノンランプの光をモノクロメータで分光（分光計器（株）製：ＳＭ−３）し、中心波長λｃ＝８５０ｎｍの光を用いた。この光のスペクトラムの半値全幅（ＦＷＨＭ）は、実施の形態１と同様にΔλ＝２４ｎｍに調整した。これによって決まる干渉計の可干渉距離はΔｌｃ＝６．６μｍである。また、分波・合波手段２として、シングルモードファイバカプラ、駆動手段７として、０．１μｍ／ステップのリニアモータステージ（中央精機（株）製：ＡＬＳ９０２−Ｈ１Ｌ）、測定対象物４として結晶のＸ軸が面に垂直なＸカットＬｉＮｂＯ３（ＬＮ）、振動子９としてバイモルフ型圧電アクチュエータ（住友金属工業（株）製）を用いた。振動子９には周波数ｆ（＝１ｋＨｚ）、振幅λｃ／２の振動を与え、参照光ミラー６からの反射光（参照光）を位相変調し、受光素子１０として用いるＳｉフォトダイオードにより、測定対象物４からの反射光（信号光）と参照光ミラー６からの参照光を合波・干渉してヘテロダイン検波した。検波された検出信号は、デジタル信号に変換してＰＣに取り込みデータ処理を行い、ΔＬ３（ｎｏ）およびΔＬ３（ｎｅ）（；参照光ミラー走査法）の特定を行い、既知の厚さｔを与え、ＸカットＬＮの複屈折を評価した。尚、１２ａ，１２ｂのレンズには、それぞれ２０倍，５倍の対物レンズを用いている。また、シングルモード光ファイバカプラへの光の入出射ポートには、それぞれ２０倍の対物レンズを使用し、カプラへの入射光はファイバのモードフィールド径に集光、ファイバとの結合効率を最適化し、出射光は、６ｍｍφのビームにコリメートして、集光レンズ３、参照光ミラー６およびレンズ１２ｂへ導いている。
【０２４９】
その結果、常光における光路長ΔＬ３  （１）（＝ｎｏ×ｔ）＝２３８８．１μｍ、異常光における光路長ΔＬ３  （２）（＝ｎｅ×ｔ）＝２２９３．９μｍであり、Δｎ×ｔ＝｜ｎｏ−ｎｅ｜×ｔ＝９４．２μｍであった。この測定値は、群屈折率ｎｇに依存しているため、マイクロメータで測定した厚さｔ＝１０２８μｍより、常光の群屈折率ｎｏｇ＝２．３２３１、異常光の群屈折率ｎｅｇ＝２．２３１４、Δｎｇ＝０．０９１７を得た。
【０２５０】
この結果は、波長分散を考慮したセルマイヤー方程式に基づくＸカットＬＮの理論群屈折率（ｎｏｇ＝２．３４１１，ｎｅｇ＝２．２４９７，Δｎｇ＝０．０９１４）と良く一致しており、０．４％未満の精度で複屈折を測定できた。
【０２５１】
（実施の形態６）
本実施の形態においては、図１における光源１に発振中心波長λｃ＝８５０ｎｍのスーパルミネッセントダイオード（ＳＬＤ）を用いた。このＳＬＤのスペクトラムの半値全幅（ＦＷＨＭ）はΔλ＝２４ｎｍであり、これによって決まる干渉計の可干渉距離はΔｌｃ＝６．６μｍである。また、分波・合波手段２として、ビームスプリッタ（ＢＳ）、集光レンズ３として球レンズ（×２０）、駆動手段５および７として、０．１μｍ／ステップのリニアモータステージ（中央精機（株）製：ＡＬＳ９０２−Ｈ１Ｌ）、振動子９として積層型圧電アクチュエータ（住友金属工業（株）製）を用いた。振動子９には周波数ｆ（＝５００Ｈｚ）、振幅λｃ／２の振動を与え、参照光ミラー６からの反射光（参照光）を位相変調し、受光素子１０として用いるＳｉフォトダイオードにより、測定対象物４からの反射光（信号光）と参照光ミラー６からの参照光を合波・干渉してヘテロダイン検波した。検波された検出信号は、デジタル信号に変換してＰＣに取り込みデータ処理を行い、ΔＬ１、ｚ１（；測定サンプル走査法）を特定した。尚、１２ａ，１２ｂのレンズには、それぞれ２０倍，５倍の対物レンズを用いている。
【０２５２】
集光レンズ３のＮＡ（ζ）および定数ａ、ｂは、実施の形態１で較正した値を用いた。
【０２５３】
測定対象物４として、紫外線照射量を変化させた紫外線硬化樹脂（関西ペイント社製）を測定した。各紫外線照射量における測定対象物４のｚ１、ΔＬ１の実測値を（数１３）、（数２０），（数２１）に代入して、位相屈折率ｎｐおよび厚さｔを算出した結果と同一のサンプルをゲル分率測定した結果を（表４）および図１８に示す。
【０２５４】
尚、ゲル分率測定の条件は、メチルエチルケトン環流：２時間、乾燥：１０５℃×１時間である。
【０２５５】
【表４】
0003582311.tif 000046
【０２５６】
この結果より、硬化性樹脂の硬化状態もしくは硬化度を、屈折率で、非破壊・非接触でかつ容易に、従来の評価法であるゲル分率と同等もしくはそれ以上の精度で、評価することができることがわかる。
【０２５７】
尚、図１８における位相屈折率およびゲル分率の各測定点のバラツキは、各紫外線照射量におけるサンプル作製上のバラツキと考えられる。
【０２５８】
以上、本実施の形態において説明した、光源の中心波長、スペクトラム半値全幅は一例であり、同様の性能に応じた光源を用いて、また、その光源に対応した受光素子が必要であり、対応可能なことは、言うまでもない。
【０２５９】
また、アクチュエータの駆動周波数等は、限定するまでもないことは言うまでもない。
【０２６０】
さらに、本実施の形態において説明した、紫外線硬化性樹脂の屈折率による硬化状態もしくは硬化度の評価は一例であり、各種硬化性樹脂の評価へ対応可能なことは言うまでもない。
【０２６１】
また、受光素子１０の信号検出をするために、検出回路１１では、必要に応じて、増幅回路、フィルター、サンプリングホールド回路等を構成しても良い。また、ＰＣ１３で前述のフィルター演算しても良い。
【０２６２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、低コヒーレンス干渉光学系と参照光ミラー、測定対象物および集光レンズを駆動する手段を組み合わせることによる簡単な光学測定系と検出信号処理により、高精度な測定対象物の位相屈折率および厚さの同時測定、複屈折および厚さの同時測定、複屈折測定、位相屈折率および群屈折率の同時測定を行うことができる。また、これらの同時測定において、集光ビームを測定対象物に照射するため、微小領域でのｎｐ（複屈折含む）またはｎｇ（複屈折含む），ｔ同時測定が可能であり、さらに測定対象物をマトリックス状に測定することにより、ｎｐ（複屈折含む）またはｎｇ（複屈折含む），ｔの空間分布をも測定することができる。
【０２６３】
また、本発明の測定法法および測定装置を用いて、硬化性樹脂の硬化状態もしくは硬化度を非破壊・非接触、でかつ容易に、従来の評価法であるゲル分率と同等もしくはそれ以上の精度で、測定評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による位相屈折率および厚さ同時測定、位相屈折率および群屈折率同時測定の基本システム構成図
【図２】本発明の一実施の形態による測定サンプル走査法とレンズ走査法の説明図
【図３】本発明の一実施の形態による測定サンプル走査法とレンズ走査法の参照光ミラーの動作図
【図４】本発明の一実施の形態による測定サンプル走査法の原理図
【図５】本発明の一実施の形態によるレンズ走査法の原理図
【図６】本発明の一実施の形態による測定サンプル走査法で検出される前面、後面での干渉強度パターン群の図
【図７】本発明の一実施の形態による各種測定対象物の波長分散と位相屈折率の関係の一例を示す図
【図８】本発明の一実施の形態によるレンズ走査法で検出される前面、後面での干渉強度パターン群の図
【図９】本発明の一実施の形態による定数ａ、ｂの決定の一例を示す図
【図１０】本発明の一実施の形態による複屈折測定における測定サンプル走査法で検出される干渉信号の一例を示す図
【図１１】本発明の一実施の形態による複屈折測定におけるレンズ走査法で検出される干渉信号の一例を示す図
【図１２】本発明の一実施の形態による複屈折測定の基本システム構成図
【図１３】本発明の一実施の形態による複屈折測定における測定サンプル走査法と参照光ミラー走査法の説明図
【図１４】本発明の一実施の形態による複屈折測定における測定サンプル走査法の説明図
【図１５】本発明の一実施の形態による複屈折測定における測定サンプル走査法で検出される干渉信号の一例を示す図
【図１６】本発明の一実施の形態による複屈折測定における参照光ミラー走査法の説明図
【図１７】本発明の一実施の形態による複屈折測定における参照光ミラー走査法で検出される干渉信号の一例を示す図
【図１８】本発明の一実施の形態による紫外線硬化性樹脂の位相屈折率およびゲル分率と紫外線照射量の関係を示す図
【符号の説明】
１  光源
２  分波・合波手段
３  集光レンズ
４  測定対象物
５  駆動手段
６  参照光ミラー
７  駆動手段
８  駆動手段
９  振動子
１０  受光素子
１１  検出回路
１２ａ  レンズ
１２ｂ  レンズ
１３  パーソナルコンピュータ（ＰＣ）
１４  ステージコントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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