(57)【要約】      （修正有）【課題】測定精度を向上できる測定方法及び測定装置を提供する。【解決手段】第１パターン情報を含み、第１液体３１中の第１対象物４１を透過した第１光Ｌ１に関する第１画像データを取得する。第１パターン情報を含み、第１対象物を透過しない光に関する基準画像データと、第１画像データと、を比較して、第１対象物の特性に関する第１データを出力する第１処理を少なくとも行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１パターン情報を含み、第１液体中の第１対象物を透過した第１光に関する第１画像データを取得し、
前記第１パターン情報を含み、前記第１対象物を透過しない光に関する基準画像データと、前記第１画像データと、を比較して、前記第１対象物の特性に関する第１データを出力する第１処理を少なくとも行う、測定方法。
【請求項２】
第１パターン情報を含み、第１液体中の第１対象物を透過した第１光に関する第１画像データを取得し、
前記第１パターン情報を含み、前記第１液体中の第２対象物を透過した第２光に関する第２画像データと、前記第１画像データと、を比較して、前記第１対象物の特性に関する第１データを出力する第１処理を少なくとも行う、測定方法。
【請求項３】
前記第１液体の前記第１光に対する第１液体屈折率と、前記第１対象物の前記第１光に対する前記第１対象物屈折率と、の差の絶対値の、前記第１液体屈折率と１との差に対する比は、１０パーセント以下である、請求項１記載の測定方法。
【請求項４】
前記第１パターン情報を含み、第２液体中の前記第１対象物を透過した第３光に関する第３画像データをさらに取得し、前記第１液体の前記第１光に対する第１液体屈折率は、前記第２液体の前記第３光に対する第２液体屈折率とは異なり、
前記第３画像データと前記基準画像データとを比較して得られた前記第１対象物の特性に関する第２データと、前記第１データと、の差に基づいて、前記第１対象物の前記特性に関する第３データを出力する第２処理を少なくとも行う、請求項１記載の測定方法。
【請求項５】
前記第１パターン情報を含み、第２液体中の前記第１対象物を透過した第３光に関する第３画像データをさらに取得し、前記第１液体の前記第１光に対する第１液体屈折率は、前記第２液体の前記第３光に対する第２液体屈折率とは異なり、
前記第１パターン情報を含み、前記第２液体中の前記第２対象物を透過した第４光に関する第４画像データと、前記第３画像データと、を比較して得られた第２データと、前記第１データと、の差に基づいて、前記第１対象物の前記特性に関する第３データを出力する第２処理を少なくとも行う、請求項２記載の測定方法。
【請求項６】
前記第１液体屈折率と、前記第１対象物の前記第１光に対する第１対象物屈折率と、の第１差の第１絶対値と、前記第２液体屈折率と、前記第１対象物の前記第３光に対する第２対象物屈折率と、の第２差の第２絶対値と、の比に基づいて、前記第３データを導出する、請求項４または５に記載の測定方法。
【請求項７】
前記第１パターン情報は、第１パターン部材に対応する、請求項１〜６のいずれか１つに記載の測定方法。
【請求項８】
光を出射する光源と、
容器と、
前記容器の中の第１液体と、
前記光が入射するパターン部材と、
処理部と、
を備え、
前記処理部は、前記パターン部材から出射し前記第１液体中の第１対象物を透過した第１光に関する第１画像データを取得し、
前記処理部は、前記パターン部材から出射し前記第１対象物を透過しない光に関する基準画像データと、前記第１画像データと、を比較して、前記第１対象物の特性に関する第１データを出力する第１処理を少なくとも行う、測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、測定方法及び測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
測定対象の透明体に光を透過させて透明体を検査する方法がある。測定対象を精度よく測定する方法が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２８５８９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態は、光学部材の物理特性の測定精度を向上できる測定方法及び測定装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態によれば、測定方法は、第１パターン情報を含み、第１液体中の第１対象物を透過した第１光に関する第１画像データを取得することを含む。前記測定方法は、前記第１パターン情報を含み、前記第１対象物を透過しない光に関する基準画像データと、前記第１画像データと、を比較して、前記第１対象物の特性に関する第１データを出力する第１処理を少なくとも行うことを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、第１実施形態に係る測定装置を例示する模式的斜視図である。
【図２】図２（ａ）及び図２（ｂ）は、測定装置における動作を例示する模式図である。
【図３】図３（ａ）〜図３（ｃ）は、第１実施形態に係る測定装置の動作を例示する模式図である。
【図４】図４は、対象物の特性を例示するグラフ図である。
【図５】図５は、測定方法における特性を例示するグラフ図である。
【図６】図６は、第２実施形態に係る測定装置の状態を例示する模式的斜視図である。
【図７】図７（ａ）〜図７（ｃ）は、第２実施形態に係る測定装置の動作を例示する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。  
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。  
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００８】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る測定装置を例示する模式的斜視図である。  
図１に示すように、測定装置１１０は、光源１５、パターン部材１０、容器３０及び処理部７０を含む。
【０００９】
１つの例において、パターン部材１０は、光源１５と容器３０との間に設けられる。例えば、光源１５から光Ｌ０が出射する。その光Ｌ０がパターン部材１０に入射する。光Ｌ０の一部が、パターン部材１０を通過して、パターン部材１０から出射する。このようにして、パターン部材１０から第１光Ｌ１が出射する。第１光Ｌ１は、例えば、拡散光である。
【００１０】
実施形態において、光源１５から出射した光Ｌ０がパターン部材１０で反射した光が第１光Ｌ１となっても良い。光Ｌ０に基づいて拡散光の第１光Ｌ１が得られる任意の位置に、光源１５が置かれても良い。
【００１１】
パターン部材１０は、例えば、模様（例えばパターン）を含む。模様（例えばパターン）は、例えば、第１光Ｌ１の出射点位置を特定するために用いられる。パターン部材１０の模様は、撮像部２０により撮像される。撮像された模様に対応する画像内の位置により、撮像部２０から見た第１光Ｌ１の出射点位置が特定される。
【００１２】
パターン部材１０は、例えば、シート状（板状）である。パターン部材１０は、例えば、紙またはプラスチックなどを含んでも良い。適度な厚さにより、光がパターン部材１０を透過し、第１光Ｌ１をつくることができる。例えば、シート（または板）に印刷されたパターンが設けられても良い。パターンが既知であると、後述するデータ処理の速度が向上できる場合がある。パターン部材１０は、複数の孔を有する金属シートでも良い。複数の孔のパターンが既知でも良い。上記のパターンは、撮像部２０から位置が特定できる任意のパターンで良い。上記のパターンは、例えば、格子状に並ぶ点、または、千鳥状に並んだ点などを含んでも良い。上記のパターンは、単純なパターンを含んでも良い。上記のパターンは、ランダムな模様を含んでも良い。上記のパターンは、風景に対応するパターンを含んでも良い。実施形態において、パターン部材１０において、種々の変形が可能である。
【００１３】
第１光Ｌ１は、第１パターン情報を含む。１つの例において、第１パターン情報は、パターン部材１０に対応する情報である。例えば、パターン部材１０が模様を含む場合、第１パターン情報は、その模様に対応する情報を含む。第１パターン情報は、例えば、第１光Ｌ１の進行方向と交差する面における、光の強度の面内分布、光の波長分布の面内分布、及び、偏光の面内分布よりなる群から選択された少なくとも１つを含む。
【００１４】
容器３０に第１光Ｌ１が入射する。容器３０は、例えば、ガラスまたはプラスチックなどにより形成できる。容器３０は、第１光Ｌ１を透過可能である。容器３０は、第１光Ｌ１に対して実質的に透明である。容器３０の、第１光Ｌ１が入射する面は、実質的に平面である。例えば、第１光Ｌ１は、この面に対して実質的に垂直に入射する。
【００１５】
容器３０の中に、第１液体３１が溜められる。第１液体３１の中に、測定の対象物（例えば、第１対象物４１）が置かれる。対象物は、例えば、光学部品（例えば、レンズまたはプリズムなど）である。第１光Ｌ１の少なくとも一部は、上記の対象物を透過する。第１光Ｌ１に含まれる波長成分の少なくとも一部は、上記の対象物を透過する。上記の対象物は、例えば、ガラス、半導体及び樹脂の少なくともいずれかを含んでも良い。対象物の少なくとも一部は、固体、液体または気体を含んでも良い。対象物の少なくとも一部は、流動体を含んでも良い。対象物が第１液体３１中に置かれたときに、対象物は、第１液体３１と混合されない。
【００１６】
第１光Ｌ１は、容器３０の上記の面を通過し、第１液体３１を通過し、第１対象物４１を通過し、第１液体３１の別の一部を通過し、容器３０の別の面から出射する。出射した第１光Ｌ１は、撮像部２０に入る。撮像部２０は、第１光Ｌ１に含まれる像を画像データに変換する。撮像部２０は、例えば、カメラを含む。例えば、撮像部２０は、静止像または動画像を取得可能でも良い。例えば、撮像部２０は、複数の画素を含む。複数の画素により、画像データが得られる。
【００１７】
撮像部２０で得られた画像データが、処理部７０に供給される。処理部７０において、種々の処理が行われる。処理部７０で処理された結果が、出力装置７５に供給されても良い。出力装置７５は、例えば、ディスプレイである。処理部７０で行われる処理（例えば画像処理）の例については、後述する。
【００１８】
測定装置１１０において、撮像部２０と容器３０との間に、フィルタ２５が設けられても良い。フィルタ２５により、例えば、周囲光などの不要な波長の光の影響が抑制できる。フィルタ２５により、例えば、不要な偏光の影響が抑制できる。
【００１９】
例えば、容器３０と撮像部２０との間に、スプリッタ２６が設けられても良い。スプリッタ２６により、第１光Ｌ１は、複数の光に分離される。複数の光の一部が、撮像部２０に入射する。複数の光の別の一部が、別の撮像部２２に入射しても良い。スプリッタ２６は、例えば、ハーフミラーである。スプリッタ２６は、例えば、偏光スプリッタでも良い。例えば、偏光性が異なる複数の画像が得られる。複数の画像は、同時、または、短い時間差で得られる。
【００２０】
実施形態において、第１光Ｌ１が容器３０を透過しなくてもよい。例えば、第１液体３１の上面から第１光Ｌ１が入射し、第１液体中３１に置かれたミラーなどで反射して、第１対象物４１に入射しても良い。第１液体３１は、例えば、水または油などを含んでも良い。第１液体３１の屈折率は、例えば、調整される。第１液体３１は、既知の液体である。
【００２１】
以下、測定装置１１０を用いた測定方法の例について説明する。以下の方法（動作）は、例えば、処理部７０において実施される。
【００２２】
図２（ａ）及び図２（ｂ）は、測定装置における動作を例示する模式図である。  
図２（ａ）及び図２（ｂ）は、画像データを模式的に例示している。この例では、２つの画像データが、モデルとして例示されている。図２（ａ）は、第１対象物４１が均一な光学特性を有する場合の画像データＤＴａに対応する。図２（ｂ）は、第１対象物４１の光学特性が不均一な場合の画像データＤＴｂに対応する。この例では、第１対象物４１は、第１液体３１中におかれず、空気中に置かれる。
【００２３】
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、画像データＤＴａ及び画像データＤＴｂにおいて、パターンが観察される。画像データＤＴａ及び画像データＤＴｂにおけるパターンは、例えば、複数の画素のそれぞれにおける明るさの分布（例えば、組み合わせ）に対応する。例えば、図２（ａ）中の丸印ＰＴ１、及び、図２（ｂ）中の丸印ＰＴ２でそれぞれ示すように、画像データＤＴａ及び画像データＤＴｂにおいて、同様のパターンが生じる。このパターンは、パターン部材１０のパターン（例えば模様）に対応している。
【００２４】
ここで、画像データＤＴａの丸印ＰＴ１中のパターンの、画像データＤＴａ中における位置は、画像データＤＴｂの丸印ＰＴ２中のパターンの、画像データＤＴｂ中における位置とは、異なる。このように、２つの画像において、パターンのシフトが生じる。このパターンのシフト量ΔＤは、第１対象物４１の光学特性の不均一差に依存する。
【００２５】
例えば、パターン部材１０の模様（パターン）から特定された、第１画像データＤＴ１における複数の画素と、第２画像データＤＴ２における複数の画素と、の間のシフト量ΔＤの分布が算出される。算出されたシフト量ΔＤの分布は、第１対象物４１における光の偏角εに対応する。
【００２６】
例えば、１つの画像データにおける複数の画素と、別の１つの画像データにおける複数の画素と、が、模様（パターン）に基づいて、互いに対応する。これらの画像におけるシフト量ΔＤは、パターン部材１０と第１対象物４１との間の光学距離と、偏角εと、の積で、近似的に表される。パターン部材１０と第１対象物４１との間の光学距離は、パターン部材１０と第１対象物４１との間の物理的な距離と、パターン部材１０と第１対象物４１との間の空間の媒体の屈折率と、の積で、近似的に表される。これらの画像におけるシフト量ΔＤの算出結果から、第１対象物４１に起因する偏角εの分布が導出できる。第１光Ｌ１が容器３０を通過する場合、媒体の屈折率は、例えば、容器３０及び第１液体３１の平均的な屈折率である。
【００２７】
図３（ａ）〜図３（ｃ）は、第１実施形態に係る測定装置の動作を例示する模式図である。  
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、画像データを模式的に例示している。  
図３（ａ）に示すように、第１光Ｌ１に関する第１画像データＤＴ１が取得される。この第１光Ｌ１は、第１パターン情報を含む。例えば、第１光Ｌ１は、パターン部材１０から出射し第１液体３１中の第１対象物４１を透過した光である。第１画像データＤＴ１は、第１対象物４１に応じた画像４１Ｄのデータを含む。
【００２８】
例えば、第１対象物４１の内部に密度の分布などが生じている場合がある。この場合、密度の分布に応じて屈折率が変化する。このような第１対象物４１に光が入射すると、第１対象物４１から出射した光の光路は、密度の分布（屈折率の分布）に応じて変化する。密度の分布は、例えば、屈折率の勾配である。例えば、屈折率が不均一である媒体中を光が通過する際に、その媒体中において屈折率の勾配があると、光は、より屈折率が高い方向に偏角する。
【００２９】
例えば、第１対象物４１がない場合の画像は、パターン部材１０のパターンに応じた画像パターンを有する。このとき、例えば、密度の分布（屈折率の分布）を有する第１対象物４１が光路上に置かれると、パターン部材１０のパターンからシフトした画像パターンが生じる。このシフトは、例えば、シュリーレン現象に基づく。
【００３０】
例えば、パターン部材１０のパターンに基づく画像パターンと、第１対象物４１が置かれたときの画像パターンと、が比較される。これらの画像パターンにおけるシフト量から、偏角εを定量的に知ることができる。これらの画像パターンにおけるシフト量から、第１対象物４１における密度の分布（例えば屈折率の分布でも良い）を定量的に導出できても良い。
【００３１】
実施形態に係る１つの例においては、第１画像データＤＴ１と基準画像データとが比較される。第１画像データＤＴ１は、パターン部材１０から出射し第１液体３１中の第１対象物４１を透過した第１光Ｌ１に関する画像データである。基準画像データは、パターン部材１０から出射し第１液体３１を透過し第１対象物４１を透過しない光に関する画像データである。第１画像データＤＴ１と基準画像データとを比較して、第１対象物４１の特性に関する第１データを出力する。
【００３２】
例えば、図２（ａ）及び図２（ｂ）に関して説明したように、第１画像データＤＴ１における複数の画素と、基準画像データにおける複数の画素と、は、模様（パターン）に基づいて、互いに対応する。これらの画像におけるシフト量ΔＤは、パターン部材４１と第１対象物４１との間の光学距離と、偏角εと、の積で近似的に表される。シフト量ΔＤの算出結果から、偏角εの分布が導出できる。偏角εの分布は、第１対象物４１の特性に関する上記の第１データに対応する。
【００３３】
このような第１処理により、第１画像データＤＴ１と基準画像データとの差（シフト量ΔＤ）から、偏角εの分布が算出される。偏角εの分布は例えば定量的である。偏角εの分布は、例えば、第１対象物４１における屈折率の分布と関係する。偏角εの分布から、第１対象物４１における屈折率の分布が導出されても良い。偏角εの分布から、第１対象物４１の内部における物理的特性の分布が導出されても良い。物理的特性は、例えば、応力、温度、圧力、ひずみ、及び、密度の少なくともいずれかを含んでも良い。実施形態において、偏光を使用することで、応力の向き、含有物の配向、屈折率の応力係数、屈折率の温度係数、及び、複屈折率の少なくともいずれかの物理的特性の分布が導出されても良い。これらの導出は、画像内の全画素について行われても良い。
【００３４】
実施形態に係る別の例において、測定の参照となる第２対象物４２（図１参照）が置かれた状態で、別の画像データ（第２画像データ）が取得されても良い。
【００３５】
図３（ｂ）に示すように、第２光Ｌ２に関する第２画像データＤＴ２が取得される。この第２光Ｌ２は、第２パターン情報を含む。例えば、第２パターン情報は、パターン部材１０に対応する情報である。例えば、パターン部材１０が模様を含む場合、第２パターン情報は、その模様に対応する情報を含む。第２パターン情報は、例えば、第２光Ｌ２の進行方向と交差する面における、光の強度の面内分布、光の波長分布の面内分布、及び、偏光の面内分布よりなる群から選択された少なくとも１つを含む。例えば、第２光Ｌ２は、パターン部材１０から出射し第１液体３１中の第２対象物４２を透過した光である。第２画像データＤＴ２は、第２対象物４２に応じた画像４２Ｄのデータを含む。
【００３６】
第２対象物４２は、例えば、測定における参照物である。例えば、第１対象物４１の光学特性が第２対象物４２の光学特性と異なる場合がある。例えば、第１画像データＤＴ１と第２画像データＤＴ２とを比較される。これにより、画像パターンにおけるシフト量から、例えば、偏角εを定量的に知ることができる。画像パターンにおけるシフト量から、例えば、これらの対象物の間における密度の分布（屈折率の分布）の差を定量的に知ることができる。
【００３７】
例えば、実施形態に係る別の例においては、第１画像データＤＴ１と第２画像データＤＴ２とが比較される。この場合も、第１画像データＤＴ１は、パターン部材１０から出射し第１液体３１中の第１対象物４１を透過した第１光Ｌ１に関する画像データである。一方、第２画像データＤＴ２は、パターン部材１０から出射し第１液体３１中の第２対象物４２を透過した第２光Ｌ２に関する画像データである。この第２画像データＤＴ２と第１画像データＤＴ１と、を比較して、第１対象物４１の特性に関する第１データを出力する別の第１処理が行われる。第１データは、第１画像データＤＴ１における偏角εと、第２画像データＤＴ２における偏角εと、の差の分布を含む。この場合は、例えば、第１対象物４１と第２対象物４２との間の、偏角εの差を定量的に知ることができる。例えば、第１対象物４１と第２対象物４２との間の屈折率の分布の差を定量的に知ることができる。
【００３８】
上記の基準画像データ及び第２画像データＤＴ２の少なくともいずれかは、予め取得されても良い。これらの画像データは、例えば、処理部７０に設けられるメモリなどに記憶されても良い。例えば、処理部７０などは、サーバなどと通信可能であり、これらのデータが、サーバに設けられるメモリに保存されても良い。必要に応じて、保存されたデータが取り出されても良い。
【００３９】
図３（ｃ）は、対象物における特性の変動と、画像データにおけるシフト量と、の関係の例を示す。図３（ｃ）の横軸は、対象物における特性の変動Δｐである。変動Δｐは、例えば、対象物における屈折率の勾配の変動に対応している。変動Δｐは、例えば、対象物における密度の変動に対応しても良い。縦軸は、画像データにおけるシフト量ΔＤである。１つの例において、シフト量ΔＤは、例えば、第１画像データＤＴ１と基準画像データとの間におけるシフト量である。別の例において、シフト量ΔＤは、例えば、第１画像データＤＴ１と第２画像データＤＴ２との間におけるシフト量である。
【００４０】
図３（ｃ）に示すように、対象物における特性の変動Δｐが大きいと、画像データにおけるシフト量ΔＤが大きい。シフト量ΔＤは、例えば、変動Δｐに比例する。図３（ｃ）の特性に基づいて、シフト量ΔＤから対象物における特性の変動Δｐ（分布）が分かる。
【００４１】
ここで、図３（ｃ）の関係は、対象物とその周囲の媒体との間の界面の影響がない場合の特性である。以下、対象物とその周囲の媒体との間の界面の影響の例について説明する。
【００４２】
図４は、対象物の特性を例示するグラフ図である。  
図４は、測定の対象物に外部から応力を加えたときの画像のシフト量に関する実験結果を例示している。図４には、シミュレーション結果も例示されている。測定の対象物は、アクリル樹脂の板である。この板に応力（荷重）が加えられて、板の一部が変位する。このときに、この板を通過する光の画像データにおけるシフト量が評価される。図４の横軸は、測定位置と荷重印加点との間の距離Ｙ（ｍｍ）に対応する。縦軸は、偏角εｙ（×１０−４ｒａｄ）である。偏角εｙは、シフト量ΔＤから算出される。偏角εｙは、光の向きの変化量に対応する角度である。既に説明したように、パターン部材１０の画像データのシフト量ΔＤから、偏角εｙの分布が得られる。応力に応じて、板の内部の密度分布が変化する。この密度分布の変化が屈折率分布の変化となる。応力に応じて、板の内部に屈折率勾配が生じる。さらに、応力に応じて、板の表面が変形し、この変形に伴い、表面屈折による光路の変化が生じる。
【００４３】
図４には、空気中で測定された実験結果Ｍ１が示されている。既に説明したように、パターン部材１０の画像データのシフト量ΔＤから、偏角εｙの分布が得られる図４には、シミュレーションの３つの特性Ｓ１〜Ｓ３が示されている。特性Ｓ１は、加えられた応力に対応した板の内部の屈折率分布を透過した光の偏角εｙを示す特性Ｓ２は、加えられた応力に応じて変形した板の表面を透過した光の屈折角に対応する。特性Ｓ３は、特性Ｓ１及び特性Ｓ２の和である。図４に示すように、特性Ｓ３は、実験結果Ｍ１と良く一致する。図４に示すように、実際の特性（実験結果Ｍ１）においては、板の表面の変形に伴う光路の変化の寄与（特性Ｓ２）が大きいことが分かる。
【００４４】
実施形態においては、第１液体３１中に第１対象物４１が置かれた状態で、画像データが取得される。これにより、対象物の表面の影響が抑制される。対象物の内部で生じる偏角の測定精度を向上できる測定方法及び測定装置が提供できる。
【００４５】
例えば、対象物の屈折率は、空気の屈折率よりも高い。液体の屈折率は、空気の屈折率よりも高い。このため、第１対象物４１を第１液体３１に入れた状態で画像データを取得することで、第１対象物４１が空気中に置かれるときに比べて、表面での屈折の影響が抑制できる。第１液体３１の屈折率が第１対象物４１の屈折率に近いと、表面での屈折の影響をより抑制できる。
【００４６】
図５は、測定方法における特性を例示するグラフ図である。  
図５は、第１液体３１と第１対象物４１との間の屈折率の差と、画像データにおけるシフト量と、の関係の例を示している。横軸は、屈折率の差Δｎである。差Δｎは、例えば、第１液体３１の第１光Ｌ１に対する第１液体屈折率と、第１対象物４１の第１光Ｌ１に対する第１対象物屈折率と、の差である。第１対象物屈折率は、第１対象物４１に内部応力または温度変化が無く、第１対象物４１が均一な状態における屈折率である。縦軸は、画像データにおけるシフト量ΔＤである。図５に示すように、屈折率の差Δｎが０のときに、画像データにおけるシフト量ΔＤは、値ΔＤ０となる。値ΔＤ０は、第１対象物４１の内部に起因する偏角に対応した値である。
【００４７】
実施形態において、屈折率の差Δｎが小さいことが好ましい。例えば、屈折率の差Δｎの絶対値の、第１液体屈折率と１との差に対する比は、例えば１０パーセント以下であることが好ましい。これにより、実用的に高い精度での測定が実施できる。差Δｎは、例えば、第１液体３１の第１光Ｌ１に対する第１液体屈折率と、第１対象物４１の表面の第１光Ｌ１に対する第１対象物屈折率と、の差でも良い。
【００４８】
（第２実施形態）  
第２実施形態においては、第１実施形態に関して説明した第１液体３１を用いた測定（第１処理）に加えて、別の液体（第２液体）を用いた測定が行われる。
【００４９】
図６は、第２実施形態に係る測定装置の状態を例示する模式的斜視図である。  
図６に示すように、光源１５、パターン部材１０、容器３０及び処理部７０が設けられる。第２実施形態においては、容器３０に第２液体３２が溜められる。例えば、第２液体３２は第１液体３１とは異なる。第２液体３２の屈折率は、第１液体３１の屈折率とは異なる。第２液体３２の中に、第１対象物４１（測定対象物）、または、第２対象物４２（参照物）が置かれる。
【００５０】
本実施形態においても、パターン部材１０から出射した光が、容器３０中の第２液体３２に入射する。この光は、図１に例示した第１光Ｌ１と同じでも良く、異なっても良い。以下では、第２液体３２中の第１対象物４１に入射する光を便宜的に第３光Ｌ３とする。
【００５１】
第２実施形態においては、第１実施形態に関して説明した画像データ（第１画像データＤＴ１、基準画像データ、または、第２画像データＤＴ２）に加えて、さらに別の画像データ（以下に説明する第３画像データなど）が取得される。
【００５２】
図７（ａ）〜図７（ｃ）は、第２実施形態に係る測定装置の動作を例示する模式図である。  
図７（ａ）及び図７（ｂ）は、画像データを模式的に例示している。  
図７（ａ）に示すように、第３光Ｌ３に関する第３画像データＤＴ３が取得される。この第３光Ｌ３は、パターン部材１０から出射し第２液体３２中の第１対象物４１を透過した光である。第３画像データＤＴ３は、第１対象物４１に応じた画像４３Ｄのデータを含む。
【００５３】
このときも、第１対象物４１に光（第３光Ｌ３）が入射すると、第１対象物４１から出射した光の光路は、密度の分布（屈折率の分布）に応じて変化する。画像パターンにシフトが生じる。
【００５４】
第３画像データＤＴ３と、既に説明した基準画像データと、を比較して、第１対象物４１の特性に関する第２データが導出できる。導出された第２データと、第１実施形態に関して説明した第１データと、の差に基づいて、第１対象物の特性が導出できる。
【００５５】
図７（ｃ）は、測定方法における特性を例示している。図７（ｃ）の横軸は、液体と対象物との間の屈折率の差Δｎである。縦軸は、画像データにおけるシフト量ΔＤである。図７（ｃ）に示す例では、屈折率の差Δｎの絶対値が小さいときにシフト量ΔＤは小さい。既に説明したように、第１液体３１の屈折率は、第２液体３２の屈折率とは異なる。第１液体３１の屈折率と、対象物の屈折率と、の差を差Δｎ１とする。第２液体３２の屈折率と、対象物の屈折率と、の差を差Δｎ２とする。図７（ｃ）に示すように、差Δｎ１のときのシフト量ΔＤは、シフト量ΔＤ１である。差Δｎ２のときのシフト量ΔＤは、シフト量ΔＤ２である。実施形態において、屈折率の差Δｎの絶対値が小さいときにシフト量ΔＤは大きくても良い。
【００５６】
図７（ｃ）に示すように、差Δｎとシフト量ΔＤとの関係が、単調減少または単調増加である場合、これらの関係は、入射角が小さい場合は、実質的に線形である。従って、差Δｎ１、差Δｎ２、シフト量ΔＤ１、及び、シフト量ΔＤ２から、この直線の関数が導出できる。例えば、差Δｎが０のときのシフト量ΔＤ（値ΔＤ０）が導出できる。
【００５７】
上記の第１データは、差Δｎ１及びシフト量ΔＤ１に対応する。上記の第２データは、差Δｎ２及びシフト量ΔＤ２に対応する。
【００５８】
このように、第２実施形態に係る１つの例において、第３画像データＤＴ３と基準画像データとを比較して得られた第２データと、第１データと、の差に基づいて、第１対象物４１の特性に関するデータ（第３データ）を出力する第２処理を実施できる。第３データは、例えば、差Δｎが０のときのシフト量ΔＤ（値ΔＤ０）に対応する。
【００５９】
第２実施形態に係る別の例においては、第２液体３２中の第２対象物４２の画像データが用いられる。例えば、図７（ｂ）に示すように、パターン部材１０から出射し第２液体３２中の第２対象物４２を透過した第４光Ｌ４に関する第４画像データＤＴ４が取得される。第４画像データＤＴ４は、第２対象物４２に応じた画像４４Ｄのデータを含む。
【００６０】
第２実施形態に係るこの別の例においては、この第４画像データＤＴ４と、第３画像データＤＴ３（図７（ａ）参照）と、が比較される。既に説明したように、第３画像データＤＴ３は、パターン部材１０から出射し第２液体３２中の第１対象物４１を透過した第３光Ｌ３に関する画像データである。第４画像データＤＴ４及び第３画像データＤＴ３から第２データが得られる。この第２データと、第１データと、の差に基づいて、第１対象物４１の特性に関するデータを出力する第２処理が実施できる。この場合も、上記の第１データは、図７（ｃ）に例示した、差Δｎ１及びシフト量ΔＤ１に対応する。上記の第２データは、図７（ｃ）に例示した、差Δｎ２及びシフト量ΔＤ２に対応する。
【００６１】
第２実施形態に係るこの別の例においては、第１対象物４１と第２対象物４２との間の特性の差が、高い測定精度で導出できる。
【００６２】
第２実施形態においては、第１液体３１と第２液体３２とを用いることで、これらの液体の屈折率が対象物の屈折率と一致していない場合でも、対象物の表面の影響を実質的に除去できる。これにより、測定精度を向上できる。
【００６３】
第２実施形態においては、例えば、図７（ｃ）に関して説明した特性に基づいて、データが算出される。例えば、第１液体３１の第１光Ｌ１に対する第１液体屈折率は、第２液体３２の第３光Ｌ３に対する第２液体屈折率とは異なる。第２液体屈折率は、第２液体３２の第１光Ｌ１に対する屈折率でも良い。
【００６４】
例えば、第１液体屈折率と、第１対象物４１の第１光Ｌ１に対する第１対象物屈折率と、の第１差は、差Δｎ１（図７（ｃ）参照）に対応する。第２液体屈折率と、第１対象物４１の第３光Ｌ３に対する第２対象物屈折率と、の第２差は、差Δｎ２（図７（ｃ）参照）に対応する。差Δｎ１の第１絶対値と、差Δｎ２の第２絶対値と、の比に基づいて、第３データが導出される。
【００６５】
例えば、第１差及び第２差は正である。または、第１差及び第２差は負である。第１差が正で、第２差が負でも良い。第１差が負で、第２差が正でも良い。
【００６６】
実施形態において、第１〜第３データは、出力装置７５（図１などを参照）に供給されても良い。これらのデータが、可視化されて出力できる。
【００６７】
実施形態において、第１対象物４１の測定される上記の特性は、第１対象物４１の屈折率の分布を含む。第１対象物４１の測定される特性は、第１対象物４１の密度の分布を含む。実施形態において、パターン部材１０から出射する光（第１〜第４光Ｌ１〜Ｌ４）は、拡散光であることが好ましい。拡散光を用いることで、対象物への入射角度が画像データに与える影響が抑制される。これにより、より高い測定精度が得られる。
【００６８】
実施形態によれば、測定精度を向上できる測定方法及び測定装置が提供できる。
【００６９】
本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。
【００７０】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、測定装置に含まれる光源、パターン部材、容器、液体、撮像部及び処理部などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
【００７１】
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【００７２】
その他、本発明の実施の形態として上述した測定方法及び測定装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての測定方法及び測定装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【００７３】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと解される。
【００７４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７５】
１０…パターン部材、  １５…光源、  ２０、２２…撮像部、  ２５…フィルタ、  ２６…スプリッタ、  ３０…容器、  ３１、３２…第１、第２液体、  ４１、４２…第１、第２対象物、  ４１Ｄ〜４４Ｄ…画像、  ７０…処理部、  ７５…出力装置、  ΔＤ…シフト量、  ΔＤ０…値、  ΔＤ１、ΔＤ２…シフト量、  Δｎ…差、  Δｎ１、Δｎ２…差、  Δｐ…変動、  εｙ…偏角、  １１０…測定装置、  ＤＴ１〜ＤＴ４…第１〜第４画像データ、  ＤＴａ、ＤＴｂ…画像データ、  Ｌ０…光、  Ｌ１〜Ｌ４…第１〜第４光、  Ｍ１…実験結果、  ＰＴ１、ＰＴ２…丸印、  Ｓ１〜Ｓ３…特性、  Ｙ…距離
【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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