(57)【要約】【課題】熟練した測定者でなくても、屈折率の測定値から簡便かつ正確に試料の良否を判定することができる屈折率測定データ処理装置を提供する。【解決手段】複数の測定波長において試料の屈折率を測定することにより得られたデータを処理する装置において、試料の属性及び測定波長に応じて予め設定された屈折率の基準値及び該基準値と測定値との差の基準範囲に関する基準情報が保存された記憶部２１５と、試料の属性に関する属性情報の入力を受け付ける属性情報入力受付部２２６と、測定波長と該測定波長における試料の屈折率の測定値の入力を受け付ける測定値入力受付部２２１と、入力された試料の属性情報に対応する基準情報を記憶部２１５から読み出す基準情報読み出し部２２７と、基準情報読み出し部２２７により読み出された基準情報と入力された屈折率の測定値に基づく試料の評価結果を測定者に提示する評価結果提示部２２９とを設ける。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の測定波長において試料の屈折率を測定することにより得られたデータを処理する装置であって、
a) 試料の属性及び測定波長に応じて予め設定された屈折率の基準値及び該基準値と測定値との差の基準範囲に関する基準情報が保存された記憶部と、
b) 試料の属性に関する属性情報の入力を受け付ける属性情報入力受付手段と、
c) 測定波長と該測定波長における試料の屈折率の測定値の入力を受け付ける測定値入力受付手段と、
d) 入力された試料の属性情報に対応する基準情報を前記記憶部から読み出す基準情報読み出し手段と、
e) 前記基準情報読み出し手段により読み出された基準情報と入力された屈折率の測定値に基づく試料の評価結果を測定者に提示する評価結果提示手段と、
を備えることを特徴とする屈折率データ処理装置。
【請求項２】
前記評価結果提示手段が、
前記評価結果として、横軸を波長、縦軸を前記基準値との屈折率差とするグラフ上に前記測定値と前記基準範囲を示したものを提示することを特徴とする請求項１に記載の屈折率データ処理装置。
【請求項３】
更に、
f) 前記測定値入力受付手段に入力された複数の波長における屈折率の測定値を用いて、波長と屈折率の関係を表す多項式を決定する多項式決定手段と、
g) 目的波長の入力を受け付ける目的波長入力受付手段と、
h) 前記多項式に基づいて、入力された目的波長における屈折率を算出する屈折率算出手段と、
i) 前記屈折率算出手段により算出された屈折率の値を測定者に提示する屈折率算出結果提示手段と、
を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の屈折率データ処理装置。
【請求項４】
コンピュータを請求項１〜３に記載の各手段として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屈折率の測定により得られたデータを処理する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レンズなどの光学部品の開発時や製造時には、通常、屈折率の測定が行われる。屈折率は光の波長によって異なるため、複数の波長において光学部品の屈折率を測定して把握する必要がある。
【０００３】
屈折率の測定法としては、最小偏角法、臨界角法、及びＶブロック法など、複数の方法が知られており、試料の状態（固体あるいは液体）や求められる測定精度に応じた方法が用いられる（例えば特許文献１、２）。いずれの方法においても、ヘリウムランプや水素ランプなどの光源から発せられる輝線を試料に照射し、該試料から出射した光の進行方向を求めることによって前記輝線の波長における屈折率を測定する。
【０００４】
各輝線の波長は固有であるため、複数の波長における屈折率を測定する場合は、試料に照射する輝線の種類（つまり、光の波長）を変更する。また、輝線の波長以外の波長における試料の屈折率を求める必要がある場合には分散式を用いることもできる。分散式は、屈折率と波長の関係を多項式で表したものであり、例えば以下の式で表されるショットの分散式や、コンラディの分散式、セルマイヤーの分散式などが知られている。
【０００５】
【数１】
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【０００６】
上式において、ｎは屈折率、λは波長、Ａ０〜Ａ５は係数である。各項の係数Ａ０〜Ａ５は、測定波長と屈折率の測定値の組を用いて決定する。そして、係数が決定した分散式を用いて目的波長λでの試料の屈折率ｎを計算する。なお、測定波長と屈折率の測定値の組の数が少ない場合には、高次の項を除いた式が用いられる。
【０００７】
測定により、或いは計算により複数の波長における試料の屈折率がそれぞれ求まると、測定者は、各波長における屈折率と、予め設定された屈折率の基準値との差を確認して試料の良否を判定する。試料の屈折率の測定値と基準値との差の許容範囲は、試料の素材だけでなく用途によっても異なる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−９９７９５号公報
【特許文献２】実用新案登録第３１７５０７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の屈折率測定装置には、屈折率の測定値と、予め設定された基準値との差を計算して表示する機能を備えたものがあり、こうした装置を用いると、測定者は測定値と基準値との差を容易に確認することができる。しかし、上述のとおり、試料の屈折率の測定値と基準値との差の許容範囲は、試料の素材だけでなく用途によっても異なるため、屈折率測定の経験を積んだ熟練者でなければ、その場で試料の良否を判定することが難しいという問題があった。
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、熟練した測定者でなくても、屈折率の測定値から簡便かつ正確に試料の良否を判定することができる屈折率測定データ処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために成された本発明に係る屈折率データ処理装置は、複数の測定波長において試料の屈折率を測定することにより得られたデータを処理する装置であって、
a) 試料の属性及び測定波長に応じて予め設定された屈折率の基準値及び該基準値と測定値との差の基準範囲に関する基準情報が保存された記憶部と、
b) 試料の属性に関する属性情報の入力を受け付ける属性情報入力受付手段と、
c) 測定波長と該測定波長における試料の屈折率の測定値の入力を受け付ける測定値入力受付手段と、
d) 入力された試料の属性情報に対応する基準情報を前記記憶部から読み出す基準情報読み出し手段と、
e) 前記基準情報読み出し手段により読み出された基準情報と入力された屈折率の測定値に基づく試料の評価結果を測定者に提示する評価結果提示手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１２】
上記の基準範囲としては、例えば製品の仕様として定められた屈折率の許容範囲を用いることができる。また、新素材の開発を行う際には、当該素材の設計値として設定された範囲を用いることができる。また、上記評価結果提示手段は、例えば、複数の測定波長における屈折率の測定値と該複数の測定波長における屈折率の基準値との差が全て基準範囲内である場合に画面上に試料が基準を満たしている旨（又は良品である旨）の表示を行うものとすることができる。また、横軸を波長、縦軸を基準値と屈折率との差の値とするグラフ上に測定値と基準範囲を示したものを装置の画面に表示するものや、こうしたグラフをデータ出力するものなどとすることもできる。
【００１３】
本発明に係る屈折率測定データ処理装置では、測定者は評価結果提示手段により提示された評価結果を確認することにより、自らの判断を要することなく試料の良否を知ることができる。従って、熟練した測定者でなくても簡便かつ正確に試料の良否判定等を行うことができる。
【００１４】
前記試料の属性情報や前記屈折率の測定値の入力は、必ずしも測定者自身が行う必要はなく、例えば、屈折率測定装置や該測定装置からの入力を受け付けるように構成することができる。このように構成を用いると、試料の屈折率の測定から評価までを自動的に行わせることができ、測定者の負担が軽減される。
【００１５】
また、従来の屈折率測定データ処理装置を用いて測定波長以外の波長における屈折率を求める際には、分散式が保存された専用のソフトウエアを用い、測定波長と該波長における屈折率の測定値の組を入力して分散式の係数を計算させ、さらに目的波長を１つずつ入力して該目的波長における屈折率の計算させた結果をデータテーブル等に転記していた。そのため、測定波長と測定値の組の入力に手間がかかり、また入力ミスが生じる場合がある、という問題もあった。
【００１６】
そこで、本発明に係る屈折率データ処理装置は、更に、
f) 前記測定値入力受付手段に入力された複数の波長における屈折率の測定値を用いて、波長と屈折率の関係を表す多項式を決定する多項式決定手段と、
g) 目的波長の入力を受け付ける目的波長入力受付手段と、
h) 前記多項式に基づいて、入力された目的波長における屈折率を算出する屈折率算出手段と、
i) 前記屈折率算出手段により算出された屈折率の値を測定者に提示する屈折率算出結果提示手段と、
を備えることが好ましい。
【００１７】
前記多項式としては上述したショットの分散式やセルマイヤーの分散式などを用いることができる。前記屈折率算出結果提示手段は、算出した屈折率の値を画面に表示するもの、データとして出力するもの、のいずれでもよい。また、屈折率算出結果提示手段が、屈折率の測定値と算出値をリストやグラフとして表示したりデータ出力したりするように構成することもできる。前記目的波長の入力は、必ずしも測定者自身が行う必要はなく、例えば、製品の検査時のように試料の属性によって目的波長が決まる場合には、試料の属性の入力を目的波長の入力として取り扱うことができる。この態様の屈折率データ処理装置では、測定者が、測定波長と測定値の組を入力する必要がないため、手間がかからず、入力ミスが生じることもない。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る屈折率データ処理装置を用いることにより、熟練した測定者でなくても、試料の屈折率の測定値から簡便かつ正確に試料の良否判定等を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態による屈折率測定装置の概略構成図。
【図２】前記実施形態における制御／処理部のブロック構成図。
【図３】前記実施形態におけるデータ処理プログラムの動作を示すフローチャート。
【図４】前記実施形態における表示画面の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明を行う。図１は本発明の一実施形態による屈折率データ処理装置を備えた屈折率測定装置の概略構成図である。なお、ここではＶブロック法による屈折率測定を行う装置を例に挙げるが、その他の方法、例えば最小偏角法、臨界角法等による屈折率測定を行う装置においても本発明を同様に適用可能である。本実施形態による屈折率測定装置は、大きく分けて測定部１００と制御／処理部２００から成り、該制御／処理部２００が本発明における屈折率データ処理装置に相当する。
【００２１】
測定部１００は、測定用の光源としてヘリウムランプ１０１ａと水素ランプ１０１ｂを備えており、これらの光源のいずれか一方から出射した光は、ミラー１０２で反射されてフィルタ部１０３に入射する。なお、ミラー１０２は紙面方向に延びる軸Ｘを中心に回動可能となっており、該ミラー１０２の回動角度に応じてヘリウムランプ１０１ａ又は水素ランプ１０１ｂのいずれかからの光が選択的にフィルタ部１０３へ導かれるようになっている。フィルタ部１０３は複数のフィルタ１０３ａ〜ｃを備えており、光路上に配置するフィルタを切り替えることにより、該フィルタに対応した所定波長の光（例えば、ヘリウムｄ線、水素Ｃ線、又は水素Ｆ線）のみを通過させることができる。フィルタ部１０３を通過した光（測定光）は、入口スリット１０４を通り、コリメータレンズ１０５で平行光束に変換されてＶブロックプリズム１０６に入射する。
【００２２】
Ｖブロックプリズム１０６は、ガラス等の透明媒質から成り、直方体の上面に断面Ｖ字状の溝を設けた形状を有するプリズムであり、該Ｖ字を形成する２つの斜面は互いに垂直となっている。前記測定光は、該Ｖブロックプリズム１０６の前記Ｖ字状の溝と平行な側面に入射し、該溝に載置されている試料Ｓを透過した後、再びＶブロックプリズム１０６を通過して前記側面に対向する側面から出射する。このときの出射光の光軸Ｌ２は、Ｖブロックプリズム１０６と試料Ｓの屈折率差により、前記測定光の光軸Ｌ１の上方又は下方に偏向する。
【００２３】
Ｖブロックプリズム１０６の後段にはこの出射光を検出するためのテレメータ部１１０が設けられている。テレメータ部１１０は前記出射光を集光するテレメータレンズ１０７と、出口スリット１０８と、該出口スリット１０８を通過した前記出射光を受光する光電子増倍管１０９とを含んでいる。テレメータ部１１０は図示しないモータによって図中の矢印Ａ及び矢印Ｂの方向に回転可能となっており、該モータの回転角度は該モータに付設されたエンコーダによって検出可能となっている。そのため、前記モータを回転させて各回転角度におけるＶブロックプリズム１０６からの出射光を光電子増倍管１０９で検出することにより、該出射光の強度が最大となる角度、すなわち出射光の偏向角度を求めることができる。なお、光電子増倍管１０９から出力される検出信号は図示しないＡ／Ｄ変換器によってデジタルデータ（以下「測定データ」と呼ぶ）に変換されて、制御／処理部２００に送出される。
【００２４】
制御／処理部２００の実態は、パーソナルコンピュータ等のコンピュータであり、図２に示すように、中央演算処理装置であるＣＰＵ（Central Processing Unit）２０１にメモリ２０２、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等から成るモニタ（表示部）２０３、キーボードやマウス等から成る入力部２０４、ハードディスクやＳＳＤ（Solid State Drive）等の大容量記憶装置から成る記憶部２１０が互いに接続されている。記憶部２１０には、ＯＳ（Operating System）２１１、測定部１００による分析動作を制御するための分析制御プログラム２１２、及び測定部１００で取得された測定データを処理するためのデータ処理プログラム２１３が記憶されると共に、測定データ格納部２１４及び基準情報記憶部２１５が設けられている。基準情報記憶部２１５には種々の試料属性（例えば素材、又は素材及び用途）に対応づけて屈折率の基準値及び該基準値に対する屈折率差の許容範囲の値が記憶されている。制御／処理部２００は、更に、外部装置との直接的な接続や、外部装置等とのＬＡＮ（Local Area Network）などのネットワークを介した接続を司るためのインターフェース（Ｉ／Ｆ）２０５を備えており、該Ｉ／Ｆ２０５よりネットワークケーブルＮＷ（又は無線ＬＡＮ）を介して測定部１００に接続されている。
【００２５】
図２においては、データ処理プログラム２１３に係るように、測定データ取得部２２１（本発明における測定値入力受付手段に相当）、屈折率測定値導出部２２２、多項式決定部２２３、目的波長入力受付部２２４、屈折率計算値算出部２２５（屈折率算出手段に相当）、試料属性入力受付部２２６（属性情報入力受付手段に相当）、基準情報読み出し部２２７、評価情報生成部２２８、及び表示制御部２２９（評価結果提示手段及び屈折率算出結果提示手段に相当）が示されている。これはいずれも基本的にはＣＰＵ２０１がデータ処理プログラム２１３を実行することによりソフトウエア的に実現される機能手段である。なお、データ処理プログラム２１３は必ずしも単体のプログラムである必要はなく、例えば測定部１００を制御するためのプログラム（すなわち分析制御プログラム２１２）の一部に組み込まれた機能であってもよく、その形態は特に問わない。
【００２６】
以下、測定部１００で得られた測定データを制御／処理部２００で処理する際の手順について図３のフローチャートを参照しつつ説明する。ここでは、測定部１００においてヘリウムｄ線（587.6 nm）、水素Ｃ線（656.3 nm）、及び水素Ｆ線（486.1 nm）をそれぞれ測定光とした試料Ｓの測定が完了し、これにより得られた測定データが測定データ格納部２１４に格納されているものとする。
【００２７】
データ処理の開始に際しては、ユーザ（測定者）が入力部２０４を操作して処理対象とする測定データを指定するとともに、データ処理プログラム２１３による処理の開始を指示する。これにより、測定データ取得部２２１がユーザに指定された測定データ（ここでは前記ｄ線、Ｃ線、Ｆ線における試料Ｓの測定データ）を測定データ格納部２１４から読み出す（ステップＳ１１）。そして、屈折率測定値導出部２２２が該測定データに基づき、各測定波長におけるＶブロックプリズム１０６からの出射光の偏向角度を特定すると共に、該偏向角度とＶブロックプリズム１０６の屈折率に基づいて各測定波長における試料Ｓの屈折率を導出する（ステップＳ１２）。以下、ここで導出された屈折率を「屈折率測定値」と呼ぶ。
【００２８】
続いて、多項式決定部２２３が、前記各測定波長における試料Ｓの屈折率測定値と所定の分散式（例えば上述のショットの分散式）に基づいて、波長と屈折率の関係を表す多項式を決定する（ステップＳ１３）。次に、目的波長入力受付部２２４が、前記測定光の波長以外で屈折率を求めたい波長（以下「目的波長」と呼ぶ）の入力を受け付ける（ステップＳ１４）。具体的には、表示部２０３の画面上に該目的波長を入力するための入力画面を表示させ、入力部２０４を介してユーザに目的波長の値を入力させる。ユーザから目的波長が入力されると、屈折率計算値算出部２２５が、ステップＳ１３で決定された多項式に基づいて前記目的波長における屈折率を算出する（ステップＳ１５）。以下、ここで算出された屈折率を「屈折率計算値」と呼ぶ。なお、ステップＳ１４においてユーザから目的波長の入力がなかった場合には、ステップＳ１５は省略する。
【００２９】
続いて、試料属性入力受付部２２６が、所定の入力画面を表示部２０３に表示させ、前記試料Ｓの属性をユーザに入力させる（ステップＳ１６）。前記入力画面としては、ユーザに試料属性を直接入力させるものとしてもよいが、例えば、基準情報記憶部２１５に基準情報（すなわち屈折率の基準値、及び該基準値との屈折率差の許容範囲の情報）が登録されている試料属性の一覧を表示し、その中からユーザに適当なものを選択させるものとすることができる。ユーザから試料属性が入力されると、基準情報読み出し部２２７が該試料属性に対応した基準情報を基準情報記憶部２１５から読み出す（ステップＳ１７）。例えば、ステップＳ１６で試料属性として「用途Ａ用の素材Ｂ」が入力された場合、該「用途Ａ用の素材Ｂ」に関するものとして予め登録されていた基準情報が基準情報記憶部２１５から読み出される。
【００３０】
次に、評価情報生成部２２８がステップＳ１２で求められた屈折率測定値とステップＳ１５で求められた屈折率計算値、及びステップＳ１７で読み出された基準情報に基づいて試料Ｓが所定の基準を満たしている（すなわち良品である）か否かを判断するための評価情報を生成する（ステップＳ１８）。具体的には、まず前記屈折率測定値と屈折率計算値のそれぞれについて、前記基準値との差を算出する。続いて、横軸を波長、縦軸を基準値との屈折率差とした座標上に、前記各波長における屈折率差の値をプロットし、更に該座標上に前記許容範囲を表すラインを重畳することで評価情報を表すグラフ（以下「評価用グラフ」と呼ぶ）を生成する。
【００３１】
そして、表示制御部２２９が、前記屈折率測定値、屈折率計算値、及びこれらと基準値との差を表したテーブルを表示部２０３に表示させると共に、前記評価用グラフを表示部２０３に表示させる（ステップＳ１９）。このときの表示画面の一例を図４に示す。この表示画面は、測定条件表示領域３１０と、テーブル表示領域３２０と、グラフ表示領域３３０とを含んでいる。測定条件表示領域３１０は、測定部１００における測定条件が表示される領域であり、例えば測定に使用したＶブロックプリズムの種類や測定波長、及び測定した試料の情報が表示される。
【００３２】
テーブル表示領域３２０は、屈折率測定値テーブル表示領域３２１と屈折率計算値テーブル表示領域３２２を含んでいる。屈折率測定値テーブル表示領域３２１には、各測定光の波長における、屈折率の基準値、屈折率測定値、及び該基準値と該屈折率測定値との差の値を記述したテーブルが表示される。また、屈折率計算値テーブル表示領域３２２には、ステップＳ１４でユーザが指定した各目的波長における、屈折率の基準値、屈折率計算値、及び該基準値と該屈折率計算値との差の値を記述したテーブルが表示される。
【００３３】
グラフ表示領域３３０は、屈折率グラフ表示領域３３１と、評価用グラフ表示領域３３２を含んでいる。屈折率グラフ表示領域３３１には横軸を波長、縦軸を屈折率として、各波長における屈折率測定値と屈折率計算値をプロットしたグラフが表示される。一方、評価用グラフ表示領域３３２にはステップＳ１８で生成された評価結果がグラフで表示される。なお、図４中では、いずれのグラフにおいても屈折率測定値を丸印で、屈折率計算値を三角印でプロットしている。上述の通り、評価用グラフには、各波長における屈折率差の値のプロット点と共に、前記屈折率差の許容範囲の上限及び下限を表した基準ライン３３２ａ、ｂが記載されている。そのため、ユーザは該評価用グラフを参照して前記プロット点が前記上限の基準ライン３３２ａと下限の基準ライン３３２ｂの間に位置しているか否かを確認するだけで試料Ｓが予め定められた基準を満たしているか否かを知ることができる。なお、前記評価用グラフは、上記のように基準範囲の上限と下限を基準ライン３３２ａ、ｂで示したものに限らず、例えば該グラフ上で基準範囲の内外を色分けや網掛けで示したものとしてもよい。
【００３４】
以上の通り、本実施形態に係る屈折率データ処理装置によれば、ユーザが従来のような自己の判断を要することなく容易に良否判定を行うことが可能となる。また、本実施形態に係る屈折率データ処理装置によれば、複数の測定波長における屈折率測定値から自動的に波長と屈折率の関係を表す多項式が決定され、更に該多項式に基づいて目的波長における屈折率が算出される。このため、従来のようにユーザが測定波長と屈折率測定値の組を手作業で入力する必要がなく、ユーザの作業負担を軽減できると共に入力ミスを防止することもできる。
【００３５】
以上、本発明を実施するための形態について説明を行ったが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲で適宜変更が許容される。例えば、評価情報生成部２２８は、前記の評価用グラフに加えて又は代えて、試料が基準を満たしているか否かを示す情報を評価情報として生成するものとしてもよい。具体的には、例えば、前記差の値がすべて前記許容範囲に入っている場合には、評価情報生成部２２８が試料は基準を満たしていると判定し、そうでない場合は基準を満たしていないと判定して、該判定結果を示す情報を評価情報として生成する。この場合、表示制御部２２９は前記ステップＳ１９において前記の評価用グラフに加えて又は代えて、該判定結果を表す文字や記号（「合格／不合格」、「○／×」など）を表示部２０３の画面上に表示する。
【００３６】
また、上記のステップＳ１１〜Ｓ１９は必ずしも上記の順番で実行しなくてもよい。例えば、上述の目的波長や試料属性の入力受付（ステップＳ１４及びＳ１６）は、上記のように一連のデータ処理の途中で行うのではなく、データ処理の開始前にまとめて行うようにすることもできる。また、これらの目的波長及び／又は試料属性は、試料の測定を開始する際にユーザに入力させて測定データ格納部２１４に該試料の測定データと関連づけて記憶しておき、これを該測定データの処理時に読み出して用いるようにしてもよい。いずれの場合も、ユーザから目的波長の入力の受付がなかった場合には、上述のステップＳ１３及びＳ１５の処理は省略する。
【符号の説明】
【００３７】
１００…測定部
１０１ａ…ヘリウムランプ
１０１ｂ…水素ランプ
１０２…ミラー
１０３…フィルタ部
１０６…Ｖブロックプリズム
１０９…光電子増倍管
１１０…テレメータ部
２００…制御／処理部
２０３…表示部
２０４…入力部
２１０…記憶部
２１３…データ処理プログラム
２１４…測定データ格納部
２１５…基準情報記憶部
２２１…測定データ取得部
２２２…屈折率測定値導出部
２２３…多項式決定部
２２４…目的波長入力受付部
２２５…屈折率計算値算出部
２２６…試料属性入力受付部
２２７…基準情報読み出し部
２２８…評価情報生成部
２２９…表示制御部
３１０…測定条件表示領域
３２０…テーブル表示領域
３２１…屈折率測定値テーブル表示領域
３２２…屈折率計算値テーブル表示領域
３３０…グラフ表示領域
３３１…屈折率グラフ表示領域
３３２…評価用グラフ表示領域
３３２ａ、３３２ｂ…基準ライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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