(57)【要約】  【課題】従来に比べて、低価格で広い波長範囲の屈折率を測定できる屈折率測定装置や、高精度に温度を測定できる非接触温度計を実現でき、しかも、これらの屈折率測定と非接触温度測定の切り替えを簡単に行うことが可能な焦点検出ユニットを提供する。  【解決手段】コリメート光を出射する光源ユニット１と、透光性のある容器３１と容器３１に備わるレンズ３３と液体３２とからなる被検光学ユニット３と、光源ユニット１からの光を回折して被検光学ユニット３に照射する照射手段２と、被検光学ユニット３の後側焦平面近傍に配置され、被検光学ユニット３を透過することによって形成されるスポット位置を検出するスポット位置検出手段４と、スポット位置検出手段４で検出されたスポット位置を用いて被検光学ユニット３におけるレンズ３３と液体３２との合成焦点距離を算出する演算手段５とを有している。【選択図】  図１
2005098743.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コリメート光を出射する光源ユニットと、
光学部品と液体を保持する空間が形成された透明容器を備える被検光学ユニットと、
回折光学部材を備え、前記光源ユニットと前記被検光学ユニットの間に配置された偏向ユニットと、
前記被検光学ユニットの後側焦平面近傍に配置されたスポット位置検出手段と、
前記スポット位置検出手段を介して検出されたスポット位置を用いて、前記被検光学ユニットにおけるレンズと液体との合成焦点距離を算出する演算手段と、
を有することを特徴とする焦点検出ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の焦点検出ユニットと、
前記光学素子と前記液体のいずれか一方の未知の屈折率を算出する屈折率算出手段を備え、
前記屈折率算出手段は、前記合成焦点距離と、前記光学素子と前記液体のいずれか一方の既知の屈折率から前記未知の屈折率を算出することを特徴とする屈折率測定装置。
【請求項３】
請求項１に記載の焦点検出ユニットと、
温度算出手段を備え、
前記温度算出手段は、前記合成焦点距離、前記光学素子の屈折率及び前記液体の屈折率から、被検光学ユニット周辺の温度を算出することを特徴とする非接触温度計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屈折率測定装置および非接触温度計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の屈折率測定装置としては、例えば、次の特許文献１に記載のものが提案されている。
また、従来の非接触温度計としては、例えば、次の特許文献２に記載のものが提案されている。
【特許文献１】特開２０００−２８５２６号公報
【特許文献２】特公平５−６６９７６号公報
【０００３】
特許文献１には、アレイ導波路格子型波長合分波器（以下、ＡＷＧ）を利用した液体の屈折率測定器が開示されている。この液体の屈折率測定器では、光源４０からの光は、溝３０に液体がないとき、スペクトラムアナライザで中心波長λC0として検出される。一方、溝３０に液体が充填されると、液体の屈折率分だけ位相変調が生じるため、中心波長λC1として検出される。このスペクトラムアナライザで検出されるスペクトルの中心波長λC0，λC1を求めることにより、溝に充填された液体の屈折率を算出することができる。
【０００４】
特許文献２の非接触温度計では、環境温度を測定するようになっている。ここでは、回折格子が形成されている石英基盤が熱膨張により変形し、それに伴って回折格子の格子定数が変化することを利用している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＡＷＧは、使用する波長に依存するため、広い波長範囲における屈折率測定は非常に困難である。また、ＡＷＧやスペクトラムアナライザは非常に高価である。
このため、特許文献１に開示されたようなＡＷＧを用いた屈折率測定器では、広範囲にわたる波長測定を低価格で実現することが困難である。
【０００６】
また、石英基板の熱膨張係数は非常に小さく、４×１０-5程度である。そのため、スポット位置Ｐの温度変化による変化量ΔＰの比は、高々４×１０-5程度と微小である。よって、特許文献２に開示されたような温度計では、５°Ｃ程度の分解能しか得られない。
【０００７】
そして、従来は、屈折率の測定、環境温度の測定毎に、上記の特許文献１，２に記載のような別個の測定装置を用いていたので、測定装置のコストが高くつくとともに、測定装置を収納する場所が多くとられる等の問題があった。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、屈折率や温度などの異なる物理量を、容易に測定できるユニットを提供することを目的とする。また、従来に比べて、低価格で広い波長範囲の屈折率を測定できる屈折率測定装置や、高精度に温度を測定できる非接触温度計を提供することを目的とする。また、これらの屈折率測定と非接触温度測定の切り替えを簡単に行うことが可能な、装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明による焦点検出ユニットは、コリメート光を出射する光源ユニットと、光学部品と液体を保持する空間が形成された透明容器を備える被検光学ユニットと、回折光学部材を備え、前記光源ユニットと前記被検光学ユニットの間に配置された照射ユニットと、前記被検光学ユニットの後側焦平面近傍に配置されたスポット位置検出手段と、前記スポット位置検出手段を介して検出されたスポット位置を用いて、前記被検光学ユニットにおけるレンズと液体との合成焦点距離を算出する演算手段とを有することを特徴としている。
【００１０】
また、本発明による屈折率測定装置は、前記焦点検出ユニットと、前記レンズと前記液体のいずれか一方の未知の屈折率を算出する屈折率算出手段を備え、前記屈折率算出手段は、前記合成焦点距離と、前記レンズと前記液体のいずれか一方の既知の屈折率から前記未知の屈折率を算出することを特徴としている。
【００１１】
また、本発明による非接触温度計は、前記焦点検出ユニットと、温度算出手段を備え、前記温度算出手段は、前記合成焦点距離、前記レンズの屈折率及び前記液体の屈折率から、被検光学ユニット周辺の温度を算出することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、レンズ等の光学素子と液体で構成されたユニットの合成焦点距離を、精度良く簡単に得ることができる。また、焦点検出ユニットと、屈折率算出処理あるいは温度算出処理を組みあわせることより、一つの焦点検出ユニットで、高精度な屈折率測定と非接触温度測定との切り替えを簡単に行うことが可能となる。しかも、本発明の焦点検出ユニットのように構成すれば、従来、屈折率測定において必要とされていたＡＷＧやスペクトラムアナライザを用いないで済む。このため、本発明の焦点検出ユニットのように構成すれば、屈折率測定と非接触温度測定とを行う場合のコストを大幅に低減することができる。
【００１３】
そして、本発明による焦点検出ユニットを用いた屈折率測定装置によれば、光源ユニットからのコリメート光を前記被検光学ユニットに照射する照射手段が、従来のＡＷＧのような使用する波長範囲を制限するものではない。よって、広い波長範囲（可視域〜通信波長域）の屈折率測定が可能になる。
【００１４】
また、本発明による焦点検出ユニットを用いた非接触温度計によれば、被検光学ユニットの合成焦点距離から被検光学ユニット周辺の温度を算出するようにした。そのめ、従来のような温度変化率が小さいガラスの焦点距離から温度を算出するのと比べて、１０〜１００倍以上、高精度に算出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
まず、実施例の説明に先立ち、本発明の作用効果について説明する。
【００１６】
本発明による焦点検出ユニットのように構成すれば、被検査光学ユニットの合成焦点距離あるいは光学素子の焦点距離を、精度良く容易に求めることができる。また、本発明によれば、演算手段に屈折率算出手段を組み込むことにより、高精度な屈折率測定が行える。また、温度算出手段を組み込むことにより、高精度な非接触温度測定が行える。また、一つの焦点検出ユニットで、高精度な屈折率測定と非接触温度測定を、切り替えにより、簡単に行うことが可能となる。
しかも、本発明のように構成すれば、従来、屈折率測定において必要とされていたＡＷＧやスペクトラムアナライザを用いないで済む。このため、本発明のように構成すれば、屈折率測定と非接触温度測定とを行う場合のコストを大幅に低減することができる。
【００１７】
そして、本発明による焦点検出ユニットを用いた屈折率測定装置によれば、照射ユニットが、光源ユニットからのコリメート光を回折して被検光学ユニットに照射する。よって、従来のＡＷＧのような使用する波長範囲を制限するものではないので、広い波長範囲（可視域〜通信波長域）の屈折率測定が可能になる。
【００１８】
また、本発明による焦点検出ユニットを用いた非接触温度計によれば、被検光学ユニットの合成焦点距離、光学素子の屈折率及び液体の屈折率から被検光学ユニット周辺の温度を算出するようにした。
従来技術（特許文献２）の手法は、石英基板の熱膨張によって回折格子の格子定数が変化することを利用している。ところが、石英基板の熱膨張係数は非常に小さく、４×１０-5程度である。そのため、スポット位置Ｐの温度変化による変化量ΔＰの比は、高々４×１０-5程度と微小である。詳細は後述するが、液体を含む被検光学ユニットを用いる本発明の非接触温度計においては、被検光学ユニットの焦点距離の温度変化率は、被検光学ユニットが液体を含む場合、含まない場合と比較して、１０〜１００倍程度大きくなる。スポット位置の変化は、焦点距離に比例するので、従来の手法と比較して、１０〜１００倍以上、高精度に温度を算出することができる。
【００１９】
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】
【００２０】
図１は、本発明の実施例１にかかる焦点検出ユニットの概略構成図である。図２は、実施例１の焦点検出ユニットの部分斜視図である。
実施例１の焦点検出ユニットは、平行光束を出射する光源ユニット１と、回折格子２１で構成された偏向ユニット２と、シリンドリカルレンズ３４と、被検光学ユニット３と、スポット位置検出手段４と、演算手段５とを有して構成されている。
【００２１】
回折格子２１は、入射光束を、ｙ方向に回折するように配置されている。
被検光学ユニット３は、図２に示すように、ガラスセル３１を有する。そして、その内部に、液体３２が充填されるとともに、ロッドレンズ３３を配置できるように構成されている。なお、図２の例では、ロッドレンズ３３は、ｙ方向のみに光学的なパワーを有している。このため、本実施例では、光路中に、Ｘ方向にパワーを持つシリンドリカルレンズ３４が配置されている。このような構成により、被検光学ユニット３からの光は、集光してスポット光を形成する。
スポット位置検出手段４は、被検光学ユニット３の後側焦平面ＦＢ近傍に配置されている。そして、ピンホール４１、レンズ４２、光電素子４３、ステージ４４、自動駆動素子４５及び制御装置４６を有する。ピンホール４１は、後側焦平面ＦＢ近傍に配置されている。ステージ４４は、ピンホール４１とレンズ４２と光電素子４３を保持している。自動駆動素子４５は、ステージ４４を光軸と垂直な方向（矢印方向）に移動させる。制御装置４６は、自動駆動素子４５の駆動を制御する。このような構成において、被検光学ユニット３に照射されたコリメート光は、被検光学ユニット３を透過する。そして、この光は、ピンホール４１、レンズ４２を経て、光電素子４３上にスポットを形成する。よって、スポット位置検出手段４により、スポット位置を検出することができるようになっている。
演算手段５は、ロッドレンズ３３と液体３２との合成焦点距離を算出することができるようになっている。この算出にあたっては、スポット位置検出手段４を介して検出されたスポット位置が用いられる。
【００２２】
次に、被検光学ユニット３の合成焦点距離を測定する原理を、図３を用いて説明する。
本実施例において、偏向ユニット２は回折格子２１で構成されている。光源ユニット１から出射される平行光束が回折格子２１に入射すると、ｙ方向に複数の回折光が発生する。なお、図３では便宜上０次光と±１次回折光のみを表している。
各回折光は、被検光学ユニット３を経て後側焦平面ＦＢ近傍に集光する。上述のように、図３の例では被検光学ユニット３は、ｙ方向にのみパワーを有している。よって、シリンドリカルレンズ３４としては、ｘ方向にパワーを持つレンズを用いている。
この結果、後側焦平面ＦＢ近傍に各回折光のスポットが生じる。図４は、各回折光のスポット位置に対する光強度の分布を示すグラフである。このスポット位置は、被検光学ユニット３の後側焦平面ＦＢ近傍である。図４において、ｐは０次回折光のスポットと±１次回折光のスポットとの間隔を示している。
【００２３】
次に、各回折光のスポット間隔ｐから、被検光学ユニット３の合成焦点距離を求める方法について説明する。合成焦点距離の算出は、演算手段５を介して行われる。
回折格子の空間周波数をｓ、光源ユニットｌから出射する光の波長をλとすると、０次回折光と±１次回折光とのなす回折角θは、次の式(1)で表すことが出来る。
2005098743.tif 000003
被検光学ユニット３の合成焦点距離をｆとすると、±１次回折光と０次回折光のスポット間隔ｐ（以下、単に間隔ｐとする。）は、次の式(2)のように表すことが出来る。
2005098743.tif 000004
つまり、±１次回折光のスポット位置を求めれば、式(2)より被検光学ユニット３の合成焦点距離が容易に算出できる。
【００２４】
次に、スポット位置検出手段４よる各回折光のスポット位置の測定について、図５を用いて説明する。図５は、図１のスポット位置検出手段４の部分拡大図である。
ピンホール４１、レンズ４２、光電素子４３は、ステージ４４上に固定されている。また、制御装置４６を介して、自動駆動素子４５を駆動している。このようにすることによって、ピンホール４１、レンズ４２、光電素子４３が、同時にｙ方向に移動可能になっている。
ピンホール４１と光電素子４３は、レンズ４２に対して共役な関係にある。よって、ピンホール４１を透過した光は、光電素子４３に受光される。これによって、ピンホール４１位置における光強度が、光電素子４３で検出されるようになっている。なお、図５では、０次回折光が検出される様子を示している。
自動駆動素子４５によって、ステージ４４を光軸に垂直な方向（ここではｙ方向）に順次移動させる。そして、各スポット位置で、ピンホール４１を透過した光の強度を測定する。すると、図４に示すように、ステージ移動量（スポット位置）に対する光強度のグラフが得られる。図中の間隔ｐは、前述のように、０次回折光と±１次回折光のスポット間隔を示している。
【００２５】
次に、本実施例の焦点検出ユニットを用いた屈折率測定装置（以下、単に屈折率特定装置とする。）について述べる。前述のように、演算手段５において、被検査光学ユニット３の合成焦点距離が求まる。そこで、この被検査光学ユニット３の合成焦点距離から、ロッドレンズ３３、又は液体３２の屈折率を算出する算出処理手段（プログラム）を備えるようにする。これにより、屈折率測定装置として機能する構成が実現できる。
この算出処理手段は、屈折率算出手段である。これは、演算手段５とは独立した演算手段である。ただし、演算手段５の一部であってもよい。この、屈折率算出手段、すなわち、被検光学ユニット３の合成焦点距離を用いてロッドレンズ３３の屈折率、もしくは液体３２の屈折率を算出する手順について説明する。
被検光学ユニット３のガラスセル３１は、平行平板の貼り合わせで出来ており、光学的なパワーを持たない。このため、被検光学ユニット３の合成焦点距離は、ロッドレンズ３３の形状と屈折率、及び液体３２の屈折率のみで決まる。
【００２６】
図６を用いて、光学ユニット３の合成焦点距離の算出について説明する。尚、ガラスセル３１は平行平板で光学的パワーを持たない。よって、合成焦点距離にはほとんど寄与しないので、ここでは無視することにする。
液体の屈折率をＮ1、ロッドレンズ３３の第１面の曲率半径、第２の曲率半径、面間隔、屈折率をそれぞれｒ1、ｒ2、ｄ、Ｎ2とする。すると、被検光学ユニット３の合成焦点距離ｆは、次の式(3)で表すことが出来る。
2005098743.tif 000005
この式(3)を液体３２の屈折率Ｎ1もしくはロッドレンズ３３の屈折率Ｎ2について解くと、それぞれ式(4)と式(5.1)、(5.2)で表すことが出来る。従って、液体３２の屈折率Ｎ1が未知の場合には、式(3)においてＮ1以外の量を求めておけば、式(4)から屈折率を算出することが可能となる。また、ロッドレンズ３３の屈折率Ｎ2が未知の場合には、Ｎ2以外の量をそれぞれ求めておけば、式(5.1)、(5.2)から屈折率を算出することが可能となる。
2005098743.tif 000006
この手法により、水の屈折率及びガラスの屈折率を求めた結果を示す。
まず、水の屈折率を求める説明をする。
光源ユニット１には、波長６３２．８ｎｍの光を射出する光源が配置されている。よって、波長６３２．８ｎｍ光源ユニット１からは、波長６３２．８ｎｍのコリメート光が出射される。偏向手段２は回折光学部材である。具体的には、１０本／ｍｍの格子間隔を有する回折格子で構成されている。この時、±１次回折光の回折角度は、０．３６３°である。
ガラスセル３１としては、石英ガラスを用いた。ロッドレンズ３３は、市販のロッドレンズである。具体的には、曲率半径ｒ1＝２．４９９ｍｍ、ｒ2＝−２．４９９ｍｍ、面間隔ｄ＝４．９９８ｍｍ、屈折率Ｎ2＝１．５１５０９である。また、液体３２には水（Ｎ1＝１．３３１７４）を用いた。
【００２７】
自動駆動素子４５により、ステージ４４を移動させる。この時、移動ステップ幅を０．１μｍとして、ステージ４４を移動させる。すると、図４に示すような各回折光の光強度が求まる。次に、演算手段５によって、式(2)に従う演算を行う。その結果、被検光学ユニット３の合成焦点距離ｆは、ｆ＝７．７３９±０．００５６ｍｍであった。この合成焦点距離を基に式(4)を用いて水の屈折率を算出すると、１．３３１７±０．０００１３であった。この結果は、文献値１．３３１７４に非常に近い。
また、ロッドレンズ３３のガラスの屈折率が未知として、ｆ＝７．７３９±０．００５６ｍｍと式(5)からロッドレンズ３３のガラスの屈折率を求める。すると、１．５１５０５±０．０００２０となった。これはカタログ値１．５１５０９に非常に近い値である。
【００２８】
このように、本実施例の屈折率測定装置は、本実施例の焦点検出ユニットに、本手法の屈折率算出手段を備えたものである。この屈折率測定装置によれば、レンズや液体の屈折率を正確に測定することが可能である。
また、この屈折率測定装置では、従来例のＡＷＧのような使用する波長範囲を制限するものはない。よって、この屈折率測定装置によれば、光源ユニット１を変えるだけで、広い波長範囲（可視域〜通信波長域）の屈折率測定が可能になる。また、屈折率を測定する際に、従来例の屈折率測定装置においてＡＷＧにＶ溝を形成するようなレンズ加工の必要がない。
また、この屈折率測定装置によれば、従来例の屈折率測定装置と比較して、ＡＷＧやスペクトラムアナライザ等の高価な光学素子や光学機器を必要としないので低価格化が実現できる。
【００２９】
なお、本実施例ではロッドレンズ３３を用いたが、図７(a)，(b)に示すように回転対称なレンズ３３０であっても良い。この場合、レンズ３３０は、保持治具３５を用いてガラスセル内に配置される。この場合においても、レンズ３３０もしくは液体３２の屈折率は、ロッドレンズ３３を用いたときと同様に測定することが可能になる。なお、この場合には、レンズ３３０がｘｙ方向にパワーを持つので、被検ユニット３からの光はスポット光を形成する。よって、シリンドリカルレンズ３４は不要となる。
また、レンズの焦点距離測定において、焦点距離が短い場合に精度が低下するという問題がある。その結果、焦点距離が短い場合には焦点距離の測定からレンズの屈折率を算出することは困難である。しかし、本実施例１のように液体３２に浸けることにより、ロッドレンズ３３乃至レンズ３３０単体の焦点距離よりも、被検光学ユニット３としての合成焦点距離を長くさせることが出来る。よって、正確な焦点距離測定が可能となり、屈折率の算出が可能となる。
尚、ロッドレンズ３３乃至レンズ３３０の焦点距離が長ければ、ガラスセル３１、液体３２は必要としない。この場合、直接レンズの焦点距離を測定することによって屈折率を算出しても良い。
【実施例２】
【００３０】
図８は、本発明の実施例２にかかる焦点検出ユニットの概略構成図である。
実施例２は実施例１の変形例であり、スポット位置検出手段４として撮像素子４７を用いている。撮像素子４７を被検光学ユニット３の後側焦平面ＦＢ近傍に配置すると、図８(b)のようなスポットパターンが得られる。演算手段５は、この各回折光のスポット座標からスポット間隔ｐを求め、被検光学ユニット３の合成焦点距離を算出するようになっている。また、合成焦点距離算出以降の屈折率算出処理は、実施例１と同様である。
なお、撮像素子４７には、ＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサーなどを用いることが望ましい。また、スポット位置検出手段４は、ＰＳＤ（位置検出素子）であってもよい。その場合には、スポットを順次ＰＳＤ上に照射するような構成を設ければよい。
【実施例３】
【００３１】
図９は本発明の実施例３にかかる焦点検出ユニットを用いた非接触温度計の概略構成図である。
実施例３の非接触温度計は、平行光束を出力する光源ユニット１と、回折格子２１で構成された偏向ユニット２と、被検光学ユニット３と、スポット位置検出手段４と、演算手段５とを有して構成されている。
【００３２】
被検光学ユニット３は、ガラスセル３１の内部に、液体３２が充填できるように構成されている。更に、レンズ３３１、レンズ３３１を保持する保持治具(図７の保持治具３５に相当。図示せず)が配置可能な構成になっている。
スポット位置検出手段４は、ピンホール４１、レンズ４２、光電素子４３、ステージ４４、自動駆動素子４５及び制御装置４６を有する。ピンホール４１は、被検光学ユニット３の後側焦平面ＦＢ近傍に配置されている。ステージ４４は、ピンホール４１、レンズ４２及び光電素子４３を保持している。自動駆動素子４５は、ステージ４４を光軸と垂直な方向に移動させる。制御装置４６は、自動駆動素子４５を制御する。
【００３３】
実施例３では、ガラスセル３１、レンズ３３１、液体３２の曲率半径、面間隔、屈折率は全て既知となっている。また、液体３２の屈折率の温度依存性も既知となっている。
被検光学ユニット３を、内部温度を求めたい環境６内部に配置させる。なお、環境６は、内部に導光可能な透過平行平板６１、６２を備えている。
また、演算手段５として、温度算出手段が設けられている。ここでは、温度算出手段は、演算手段５とは別に設けられている。この温度算出手段により、被検光学ユニットの合成焦点距離を用いて、環境６内部の温度を求める。なお、温度算出手段は、算処理手段５に組み込まれていてもよい。
【００３４】
次に、温度算出処理手段を用いて、環境６内部の温度を非接触で測定する手順を示す。
但し、環境６内部にある全ての部材は同じ温度であると仮定する。
一般に、ガラスの屈折率温度変化率が約１０-6であるのに対して、液体は２桁近く大きい。図１０に水、エタノール、アセトンの屈折率の温度変化を示す。ここで、光源波長は、５８９．３ｎｍである。
それぞれの屈折率が温度に対してほぼ線形に変化していると仮定すると、それぞれの屈折率の温度変化率は、水：１×１０-4、エタノール：４×１０-4、アセトン：５．４×１０-4となる。
ここでは、ガラスの屈折率の温度変化は、液体に比べて小さいので無視する。温度Ｔにおける液体３２の屈折率をＮ２（Ｔ）とする。すると、図９における被検光学ユニット３の合成焦点距離ｆ（Ｔ）は式(3)より、次の式(3T)のように表すことが出来る。
2005098743.tif 000007
【００３５】
図１０において、屈折率の温度変化率が最も大きいアセトンを液体３２に用いるとする。そして、式(3T)から、被検光学ユニット３の合成焦点距離を求める。式(3T)の値を次に示す。但し、屈折率は波長５８９．３ｎｍの時の値を示す。
2005098743.tif 000008
上記値を式(3T)に代入し、被検光学ユニット３の合成焦点距離の温度変化を求めると図１１のようになる。温度２０℃の焦点距離を基準にすると、１０℃では＋３．５％、３５℃では−５％の変化が起きることが分かる。
【００３６】
そこで、図９に示すように、被検光学ユニット３を、温度を測定したい環境６内部に設置して、その合成焦点距離を求める。このようにすれば、図１０のグラフから、環境６内部の温度を求めることが可能になる。また、図１０のグラフを線形とみなして、１次式で近似する。そうすると、式(6)のような関係式が得られる。そこで、この式(6)に被検光学ユニット３の合成焦点距離を代入して、温度Ｔが求まるようにしても良い。
2005098743.tif 000009
次に温度の測定精度について説明する。
温度の測定精度は、被検光学ユニット３の合成焦点距離の測定精度で決まる。そこで、まず合成焦点距離の測定精度について説明する。
図９において、０次回折光と±１次回折光のスポット間隔と、スポット位置検出手段４の自動駆動素子４５のステップ幅の比から、合成焦点距離の測定精度を見積もることが出来る。間隔ｐの測定誤差をΔｐとすると、式(2)から合成焦点距離ｆ（Ｔ）の測定誤差Δｆ（Ｔ）は、式(2')のように表すことが出来る。
2005098743.tif 000010
また、式(6)より、合成焦点距離の測定誤差Δｆ（Ｔ）と温度の誤差ΔＴの関係が以下のように得られる。
2005098743.tif 000011
【００３７】
スポット位置検出手段４における間隔ｐの測定誤差Δｐは、自動駆動素子４５のステップ幅と同程度であると考えられる。最近はステップ幅０．１μｍ程度の市販ステージがあるので、このΔｐ＝０．１μｍとする。更に、光源ユニット１の光源波長をλ＝５８９．３ｎｍ、回折格子２１空間周波数を１０本／ｍｍとする。そうすると、式(2')、(6')から、ΔＴ＝０．０２３℃という値が得られる。
従来例の温度の測定精度は、約５℃である。よって、実施例３の焦点検出装置を用いた非接触温度計によれば、従来例の２００倍以上の精度が達成できることが分かる。
なお、スポット位置検出手段４としては、実施例２のように撮像素子４７を用いてもよい。
【００３８】
なお、上記各実施例の焦点検出ユニットと、屈折率算出処理手段あるいは温度算出処理手段とを選択可能に組みあわせることもできる。あるいは、上記各実施例の焦点検出ユニットにおいて、演算装置５に屈折率算出処理手段と温度算出処理手段とを選択可能に組み込むこともできる。このようにすれば、一つの焦点検出ユニットで、屈折率測定と非接触温度測定との切り替えを簡単に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施例１にかかる焦点検出ユニットの概略構成図である。
【図２】実施例１の焦点検出ユニットの部分斜視図である。
【図３】実施例１の焦点検出ユニットにおける被検光学ユニット３の合成焦点距離を測定する原理説明図である。
【図４】実施例１の焦点検出ユニットにおける、被検光学ユニット３の後側焦平面ＦＢ近傍における各回折光のスポット位置に対する光強度の分布を示すグラフである。
【図５】図１のスポット位置検出手段４の部分拡大図である。
【図６】光学ユニット３の合成焦点距離の算出について説明するための説明図である。
【図７】実施例１の焦点検出ユニットにおける被検光学ユニット３の変形例を示す説明図であり、(a)は上方からみた平面図、(b)は(a)の側面図である。
【図８】本発明の実施例２にかかる焦点検出ユニットの概略構成図である。
【図９】本発明の実施例３にかかる焦点検出ユニットを用いた非接触温度計の概略構成図である。
【図１０】実施例２における被検光学素子に用いる液体である、水、エタノール、アセトンの温度に対する屈折率の変化を示すグラフである。
【図１１】実施例２の焦点検出ユニットにおける被検光学ユニット３の温度に対する合成焦点距離変化を示すグラフである。
【図１２】屈折率測定装置の一従来例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００４０】
１          光源ユニット
２          偏向ユニット
２１        回折格子
３          非検光学ユニット
３１        ガラスセル
３２        液体
３３        ロッドレンズ
３４        シリンドリカルレンズ
３５        保持冶具
４          スポット位置検出手段
４１        ピンホール
４２        レンズ
４３        光電素子
４４        ステージ
４５        自動駆動素子
４６        制御装置
５          演算手段
６          環境
６１、６２  透明平行平板
３３０      回転対称なレンズ
【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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