(57)【要約】【課題】  被検物の屈折率を高精度に計測する。【解決手段】  被検物の配置が互いに異なる複数の配置において前記被検物の透過波面を計測し、前記被検物と同じ形状を有する基準被検物について複数の屈折率を仮定し、前記複数の屈折率のそれぞれについて、前記基準被検物が前記複数の配置のそれぞれに配置されているときの透過波面を計算し、前記被検物の透過波面と前記基準被検物について計算された透過波面とを用いて前記被検物の屈折率を計算することを特徴とする屈折率計測方法。【選択図】  図２
2016200461.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検物の配置が互いに異なる複数の配置において前記被検物の透過波面を計測し、
前記被検物と同じ形状を有する基準被検物について複数の屈折率を仮定し、前記複数の屈折率のそれぞれについて、前記基準被検物が前記複数の配置のそれぞれに配置されているときの透過波面を計算し、
前記被検物の透過波面と前記基準被検物について計算された透過波面とを用いて前記被検物の屈折率を計算することを特徴とする屈折率計測方法。
【請求項２】
前記被検物の透過波面と、前記複数の屈折率のそれぞれについて計算された前記基準被検物の透過波面とを用いて、前記複数の屈折率のそれぞれに対応する複数の屈折率分布を計算し、
前記複数の屈折率のそれぞれに対応する複数の屈折率分布を用いて、前記基準被検物が前記複数の配置のそれぞれに配置されているときの透過波面を計算することを特徴とする請求項１に記載の屈折率計測方法。
【請求項３】
前記複数の配置の一部の配置について前記複数の屈折率分布を計算することを特徴とする請求項２に記載の屈折率計測方法。
【請求項４】
第１の屈折率を有する第１の媒質中に配置された前記被検物の透過波面と、前記第１の屈折率とは異なる第２の屈折率を有する第２の媒質中に配置された前記被検物の透過波面を計測し、
前記第１の媒質中に配置されているときの前記基準被検物の透過波面と、前記第２の媒質中に配置されているときの前記基準被検物の透過波面を計算し、
前記第１、第２の媒質中に配置された前記被検物の透過波面と、前記第１、第２の媒質中に配置されているときの前記基準被検物の透過波面とを用いて、前記被検物の屈折率分布および形状誤差を計算し、
前記複数の屈折率のそれぞれに対応する複数の屈折率分布と形状誤差を用いて、前記基準被検物が前記第１、第２の媒質中において前記複数の配置のそれぞれに配置されているときの透過波面を計算することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の屈折率計測方法。
【請求項５】
光源と、該光源からの光を被検物に入射させて該被検物の透過波面を計測する計測手段と、前記被検物の透過波面を用いて前記被検物の屈折率を計算する計算手段を有し、
前記計測手段は、前記被検物の配置が互いに異なる複数の配置において前記被検物の透過波面を計測し、
前記計算手段は、前記被検物と同じ形状を有する基準被検物について複数の屈折率を仮定し、前記複数の屈折率のそれぞれについて、前記基準被検物が前記複数の配置のそれぞれに配置されているときの透過波面を計算し、前記被検物の透過波面と前記基準被検物について計算された透過波面とを用いて前記被検物の屈折率を計算することを特徴とする屈折率計測装置。
【請求項６】
前記計算手段は、前記被検物の透過波面と、前記複数の屈折率のそれぞれについて計算された前記基準被検物の透過波面とを用いて、前記複数の屈折率のそれぞれに対応する複数の屈折率分布を計算し、前記複数の屈折率のそれぞれに対応する複数の屈折率分布を用いて、前記基準被検物が前記複数の配置のそれぞれに配置されているときの透過波面を計算することを特徴とする請求項５に記載の屈折率計測装置。
【請求項７】
前記計算手段は、前記複数の配置の一部の配置について前記複数の屈折率分布を計算することを特徴とする請求項６に記載の屈折率計測装置。
【請求項８】
前記計測手段は、第１の屈折率を有する第１の媒質中に配置された前記被検物の透過波面と、前記第１の屈折率とは異なる第２の屈折率を有する第２の媒質中に配置された前記被検物の透過波面を計測し、
前記計算手段は、前記第１の媒質中に配置されているときの前記基準被検物の透過波面と、前記第２の媒質中に配置されているときの前記基準被検物の透過波面を計算し、前記第１、第２の媒質中に配置された前記被検物の各透過波面と、前記第１、第２の媒質中に配置されているときの前記基準被検物の透過波面とを用いて、前記被検物の屈折率分布および形状誤差を計算し、前記複数の屈折率のそれぞれに対応する複数の屈折率分布と形状誤差を用いて、前記基準被検物が前記第１、第２の媒質中において前記複数の配置のそれぞれに配置されているときの透過波面を計算することを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の屈折率計測装置。
【請求項９】
前記計測手段は、シアリング干渉計を有することを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載の屈折率計測装置。
【請求項１０】
前記計測手段は、シャックハルトマンセンサを有することを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載の屈折率計測装置。
【請求項１１】
光学素子をモールド成形し、
請求項１乃至４のいずれか一項の屈折率計測方法を用いて前記光学素子の屈折率を計測することによって、前記光学素子の光学性能を評価することを特徴とする光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ等の光学素子の屈折率計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラやレーザービームプリンタ等の光学機器においては、光学系の収差を低減すること等を目的として複雑な形状の光学素子が用いられることがある。このような複雑な形状の光学素子は、モールド成形によって効率的に製造することが求められている。ただし、モールド成形においては、成形条件に応じて光学素子の屈折率がわずかに変化してしまうため、光学素子の所望の光学特性が得られないことがある。このため、成型された光学素子の屈折率を高精度に計測する必要がある。
【０００３】
特許文献１は、屈折率及び形状が既知のガラス試料および屈折率が未知で形状が既知の被検レンズを該被検レンズとほぼ等しい屈折率を有するマッチング液に浸して透過波面を計測することで、被検レンズの屈折率を測定する方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０１−３１６６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の屈折率測定方法では、被検レンズの屈折率とほぼ等しい屈折率を有するマッチングオイルが必要である。したがって、被検レンズの屈折率が高い場合には高屈折率のマッチングオイルを用いて測定することになるが、高屈折率のマッチングオイルは透過率が低いため、測定精度が低下しやすい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の屈折率計測方法は、被検物の配置が互いに異なる複数の配置において前記被検物の透過波面を計測し、前記被検物と同じ形状を有する基準被検物について複数の屈折率を仮定し、前記複数の屈折率のそれぞれについて、前記基準被検物が前記複数の配置のそれぞれに配置されているときの透過波面を計算し、前記被検物の透過波面と前記基準被検物について計算された透過波面とを用いて前記被検物の屈折率を計算することを特徴とする。
【０００７】
本発明の屈折率計測装置は、光源と、該光源からの光を被検物に入射させて該被検物の透過波面を計測する計測手段と、前記被検物の透過波面を用いて前記被検物の屈折率を計算する計算手段を有し、前記計測手段は、前記被検物の配置が互いに異なる複数の配置において前記被検物の透過波面を計測し、前記計算手段は、前記被検物と同じ形状を有する基準被検物について複数の屈折率を仮定し、前記複数の屈折率のそれぞれについて、前記基準被検物が前記複数の配置のそれぞれに配置されているときの透過波面を計算し、前記被検物の透過波面と前記基準被検物について計算された透過波面とを用いて前記被検物の屈折率を計算することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、被検物の屈折率を高精度に計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例１の屈折率計測装置の説明図
【図２】本発明の実施例１における屈折率の算出手順を示すフローチャート
【図３】本発明の実施例１の屈折率計測装置の変形例を示す図
【図４】本発明の実施例２における屈折率の算出手順を示すフローチャート
【図５】本発明の実施例３の屈折率計測装置の説明図
【図６】本発明の実施例３で用いられるシャックハルトマンセンサの概略図
【図７】本発明の実施例３における屈折率の算出手順を示すフローチャート
【図８】本発明を用いた光学素子の製造工程
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本発明の実施例１の屈折率計測装置１０の説明図である。屈折率計測装置１０は、光源１００からの光１０１を被検物１３０に入射させ、被検物１３０の透過波面を検出器１６０を用いて計測する。そして、コンピュータである演算部１８０は、検出器１６０を用いて計測された透過波面に基づいて被検物１３０の屈折率を求める。本実施例では、被検物１３０の透過波面を計測する計測手段として、シアリング干渉計の一つであるトールボット（Ｔａｌｂｏｔ）干渉計を使用している。
【００１２】
光源１００は、例えば、Ｈｅ−Ｎｅレーザー等のレーザー光源によって構成される。光源１００から光軸に沿って射出されたレーザー光１０１は、ピンホール１１０を通過する際に回折することにより発散光（球面波）１０２になる。ピンホール１１０で回折した発散光１０２は、コリメータレンズ１２０によって収束光１０３に変わる。収束光１０３は、被検物１３０を透過し、直交回折格子である回折格子１５０を通り、検出器１６０に入射する。検出器１６０は、ＣＣＤ等の撮像素子によって構成されている。
【００１３】
本実施例においては、被検物１３０は、形状が既知のレンズであって、屈折率分布が無いものとする。ピンホール１１０の直径φは、回折光１０２を理想球面波と見なせる程度に小さく、被検物１３０の物体側の開口数ＮＡＯとレーザー光源１００の波長λとを用いて、以下の式を満たすように設計されている。
【００１４】
【数１】
2016200461.tif 000003
【００１５】
例えば、λが６００ｎｍであり、被検物１３０の物体側の開口数ＮＡＯが０．３程度である場合は、ピンホール１１０の直径φは２μｍ程度でよい。
【００１６】
被検物１３０の像側ＮＡが小さい場合、回折格子１５０と検出器１６０間の距離Ｚが、以下の数式２で示されるＴａｌｂｏｔ条件を満たすと、検出器１６０上に回折格子１５０の偽解像が干渉縞として得られる。
【００１７】
【数２】
2016200461.tif 000004
【００１８】
ただし、Ｚは回折格子１５０と検出器１６０の間の距離を示し、ここではＴａｌｂｏｔ距離と呼ぶ。また、ｍは０を除く整数であり、ｄは回折格子１５０のピッチである。Ｚ０は回折格子１５０と回折格子に入射する光の集光位置との間の距離である。回折格子１５０の格子ピッチｄは、被検物１３０の収差の大きさに応じて決められる。
【００１９】
被検物１３０は平行偏心機構１４０で光軸方向及び光軸に垂直な方向に移動可能である。また、コリメータレンズ１２０、回折格子１５０、検出器１６０は光軸に平行に設置された不図示のレール上を移動可能である。
【００２０】
演算部１８０は、被検物１３０の屈折力（焦点距離の逆数）に応じて、被検物１３０、回折格子１５０及び検出器１６０の最適な配置を計算し、被検物１３０、回折格子１５０及び検出器１６０を計算された位置に移動させる。このとき被検物１３０は平行偏芯機構１４０で移動され、回折格子１５０及び検出器１６０は不図示のレール上を移動する。ここで、最適な配置とは、被検物１３０を透過した光束が検出器１６０に収まり、かつ該光束のＮＡが小さい場合である。
【００２１】
被検物１３０の屈折率は、演算部１８０において、コンピュータプログラムに従って算出される。図２は、検出器１６０により撮像された干渉縞の画像を用いて被検物１３０の屈折率を算出する手順を示している。
【００２２】
被検物１３０、回折格子１５０、検出器１６０を、被検物１３０の計測に適した位置に配置した状態で、被検物１３０の透過波面を計測する（ステップＳ０１）。次に、平行偏芯機構１４０を用いて被検物１３０を光軸方向に規定量だけ駆動させて、被検物１３０の透過波面を計測することを指定回数Ｉ（例えばＩ＝１０）に到達するまで繰り返す（ステップＳ０２）。このとき、ｉ番目（ただし、ｉ＝１〜Ｉ）に取得した透過波面の計測値をＭ（ｉ）と表す。
【００２３】
次に、演算部１８０は、被検物１３０と同じ形状を有し、特定の値の屈折率を有する基準被検物に関する透過波面（シミュレーション波面）を計算する（ステップＳ０３、Ｓ０４、Ｓ０５）。ここでは、基準被検物について特定の屈折率（基準屈折率）を仮定し、基準被検物がステップＳ０１、Ｓ０２における被検物１３０の複数の配置のそれぞれに配置されているときの透過波面を計算する（ステップＳ０４）。そして、基準屈折率として複数の屈折率を仮定しながら、被検物の透過波面を測定した複数の配置（ｉ＝１〜Ｉ）について基準被検物のシミュレーション波面をそれぞれ計算する。ここで、ｊ番目（ただし、ｊ＝１〜Ｊ）に仮定した基準屈折率について、基準被検物が複数の配置（ｉ＝１〜Ｉ）にそれぞれ配置されているときに得られるシミュレーション波面をＳ（ｉ，ｊ）と表す。
【００２４】
一例として、被検物の屈折率が１．８５であり、その被検物の屈折率が１．８０〜１．９０の間に存在することが既知である場合について説明する。
【００２５】
まず、基準被検物の屈折率（基準屈折率）ｎを１．８０として、被検物１３０の透過波面を最初に計測したときと同じ位置に配置したときのシミュレーション波面Ｓ（１，１）を計算する（ステップＳ０３）。
【００２６】
次に、演算部１８０は、基準被検物の位置を光軸方向に移動させたときの、シミュレーション波面Ｓ（２，１）を計算する。同様の計算を指定回数Ｉまで繰り返す（ステップＳ０４）。
【００２７】
続いて基準屈折率ｎを１．８１として、ステップＳ０３及びステップＳ０４を繰り返す。このような計算を基準屈折率ｎが１．９０になるまで繰り返す（ステップＳ０５）。ここでは、Ｊ＝１１として基準屈折率を０．０１ごとに変更している。
【００２８】
最後に、被検物の透過波面の計測値Ｍ（ｉ）と基準被検物の透過波面の計算値Ｓ（ｉ，ｊ）の差が最も小さくなる基準屈折率を被検物の屈折率として計算することにより（ステップＳ０６）、屈折率計測を完了する。
【００２９】
被検物１３０の透過波面の計測値Ｍ（ｉ）および基準被検物の透過波面（シミュレーション波面）の計算値Ｓ（ｉ，ｊ）は２次元の波面である。以下に、２次元の波面の差分の定義と屈折率の決定方法を説明する。
【００３０】
まず、２次元データである被検物の透過波面の計測値Ｍ（ｉ）と基準被検物の透過波面の計算値Ｓ（ｉ，ｊ）の差分のＲＭＳ（二乗平均平方根）を求めて、φ（ｉ，ｊ）とする。ここで、数式中の積分範囲は２次元データのデータ領域を示している。
【００３１】
【数３】
2016200461.tif 000005
【００３２】
続いて、φ（ｉ，ｊ）の二乗和平方根を被検物の配置ごとに計算してΦ（ｊ）とする。Φをメリット関数と呼ぶ。
【００３３】
【数４】
2016200461.tif 000006
【００３４】
続いてメリット関数Φが最小値Φ（ｐ）をとるときの変数ｐを決定する。そして変数ｐから屈折率ｎ（ｐ）を求める。本実施例では、ｎ（ｐ）＝１．８０＋（ｐ−１）＊０．０１となる。変数ｐは離散的な値であるｊと一致する必要はない。以上より、被検物１３０の屈折率を計算することができる。
【００３５】
本実施例の屈折率計測方法によれば、被検物１３０の配置毎に屈折率計測装置に固有の誤差がある場合にも精度良く被検物１３０の屈折率を計測することができる。次にその詳細を説明する。
【００３６】
被検物１３０の屈折率がｎ（ｐ）、屈折率計測装置に固有の誤差ｓｙｓ（ｉ）、屈折率がｎ（ｐ）と異なる場合に発生する波面収差をΔＳ（ｊ）とすると、被検物の透過波面の計測値Ｍ（ｉ）と基準被検物の透過波面Ｓ（ｉ，ｊ）は以下の式で表現できる。
【００３７】
【数５】
2016200461.tif 000007
【００３８】
このとき、メリット関数Φは以下の式で表わされる。
【００３９】
【数６】
2016200461.tif 000008
【００４０】
屈折率計測装置に固有の誤差ｓｙｓ（ｉ）と屈折率がｎ（ｐ）と異なる場合に発生する波面収差ΔＳ（ｊ）が異なり、かつ、ｓｙｓ（ｉ）も番号ｉごとに波面が異なる場合、次の等式が成り立つ。
【００４１】
【数７】
2016200461.tif 000009
【００４２】
数式７を用いるとメリット関数Φは以下の式になりｊ＝ｐのときメリット関数Φが最小になる。この結果から装置固有の誤差ｓｙｓ（ｉ）がある場合にも、精度良く被検物１３０の屈折率を計測できることがわかる。
【００４３】
【数８】
2016200461.tif 000010
【００４４】
数式７を満足させるためには、屈折率計測装置に固有の誤差が大きく変化するように、被検物１３０の配置を大きく変更するのが良い。被検物１３０を透過した光束の一部だけが検出器１６０に到達するような配置を用いることで光軸方向の駆動量が大きくなり、被検物１３０の配置を大きく変えることができる。また、被検物１３０の配置を大きく変えるには、被検物１３０を光軸方向以外に駆動しても良い。例えば光軸方向の駆動に加えて光軸に垂直な方向の駆動及び、光軸に垂直な軸周りの回転方向の駆動を加えると被検物配置における装置固有の誤差を大きく変化させることができる。
【００４５】
本実施例では、基準屈折率の数Ｊ＝１１と仮定したが、この数値を増やして計算すれば、変数ｐを決定する際の誤差を小さくすることができる。
【００４６】
また、本実施例では被検物１３０が負のパワーを持つ凹レンズである場合について説明したが、被検物１３０が正のパワーを持つ凸レンズである場合も同じ計測装置を用いて計測することができる。すなわち、図３に示すように被検物１３０をコリメータレンズ１２０の集光点よりも検出器１６０側に配置すれば、同じ計測装置を用いて凸レンズを計測することが可能である。
【実施例２】
【００４７】
本発明の実施例２の屈折率計測装置２０では、被検物に屈折率分布がある場合にも、高精度に被検物の屈折率を計測することができる。被検物に屈折率分布が存在する場合は、被検物内部の位置によって屈折率が異なることから、本実施例では屈折率計測装置の光軸上の平均屈折率を被検物の屈折率として説明する。実施例２の屈折率計測装置は透過波面の測定手段としてトールボット干渉計を用いた屈折率計測装置であって、測定フロー以外の基本的な構成は実施例１において図１で説明した屈折率計測装置と同じである。なお、本実施例においては、被検物１３０の形状は未知であるものとする。
【００４８】
図４は被検物１３０に屈折率分布がある場合に被検物の屈折率を算出する手順を示している。以下に実施例２における屈折率の算出手順を説明する。
【００４９】
最初に、被検物１３０の形状を計測する（ステップＳ１０）。被検物１３０の形状は後のステップで、被検物１３０と同じ形状を有する基準被検物についてのシミュレーション波面を計算する時に用いる。被検物１３０の形状は、接触式の表面形状計測や、非接触の干渉計測などの一般的に知られた方法によって計測することができる。なお、被検物１３０の形状が既知の場合は、ステップＳ１０を省略することができる。
【００５０】
ステップＳ１１とステップＳ１２では、被検物位置を光軸方向に移動させながら被検物１３０の透過波面を計測する。実施例１と同様に、被検物１３０の位置を変更しながら測定したときにｉ番目（ｉ＝１〜Ｊ）に測定された被検物１３０の透過波面の計測値をＭ（ｉ）と表す。
【００５１】
ステップＳ１３では、被検物１３０の透過波面を計測した位置のいずれか１つ（例えばｉ＝１のときの被検物１３０の配置）において、被検物１３０が屈折率分布をもたない場合のシミュレーション波面Ｓ（１，ｊ）を計算する（ステップＳ１３）。本実施例では、このときの計算に用いる基準屈折率をｎ（１）としている。
【００５２】
ステップＳ１３で求めたシミュレーション波面Ｓ（１，ｊ）と、配置が等しいとき（ｉ＝１）における被検物１３０の透過波面の計測値Ｍ（１）との差から、被検物１３０の屈折率分布ＧＩ（ｊ）を計算する（ステップＳ１４）。被検物の屈折率分布ＧＩ（ｊ）は、シミュレーション波面Ｓ（１，ｊ）と被検物１３０の透過波面の計測値Ｍ（１）の差分を被検物厚み分布で除算することによって求めることができる。
【００５３】
ステップＳ１５では、基準被検物の屈折率（基準屈折率）ｎ（ｊ）をｊ＝１〜Ｊまで変更しながら、ステップＳ１３とステップＳ１４を繰り返す。
【００５４】
次に、計算された屈折率分布ＧＩ（ｊ）を用いて、全ての被検物位置（ｉ＝１〜Ｉ）および全ての基準屈折率（ｊ＝１〜Ｊ）に対して、基準被検物のシミュレーション波面Ｓ（ｉ，ｊ）を計算する（ステップＳ１６、Ｓ１７、Ｓ１８）。すなわち、複数の基準屈折率のそれぞれに対応する複数の屈折率分布ＧＩ（ｊ）を用いて、基準被検物が複数の配置（ｉ＝１〜Ｉ）のそれぞれに配置されているときの透過波面Ｓ（ｉ，ｊ）を計算する。
【００５５】
そして、被検物１３０の透過波面の計測値Ｍ（ｉ）と基準被検物の透過波面の計算値Ｓ（ｉ，ｊ）の差が最も小さくなる屈折率を計算して（ステップＳ１９）、本実施例における屈折率計測が完了する。
【００５６】
以上のとおり、本発明の実施例２の屈折率計測装置の測定手順によれば、被検物１３０に屈折率分布がある場合にも、被検物の屈折率を高精度に計測することができる。
【実施例３】
【００５７】
本発明の実施例３の屈折率計測装置３０では、被検物１３０に屈折率分布があり、被検物の形状が未知である場合においても、被検物１３０の屈折率を高精度に計測することができる。本実施例の屈折率計測装置３０では、２種類の媒質中に被検物１３０を配置した状態で透過波面を測定することによって、被検物１３０の形状成分と屈折率分布を分離して、被検物の屈折率を計測する。本実施例の屈折率計測装置３０によれば、被検物形状を別途計測する必要が無い。
【００５８】
図５は、本発明の実施例３の屈折率計測装置３０の説明図である。本実施例においては、２種類の媒質中に被検物１３０を配置した状態で透過波面を計測するために、液槽２００、液槽２０１及び液槽交換機構２１０を備えている。また、被検物１３０の透過波面を計測する計測手段としてシャックハルトマンセンサ（波面センサ）２２０を使用している。
【００５９】
シャックハルトマンセンサ２２０は、図６に示すように、レンズアレイ２３０に入射した光を、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子２４０に集光させる構造を有する。レンズアレイ２３０に傾いた透過波面が入射すると、集光点の位置がずれる。シャックハルトマンセンサ２２０は、透過波面の傾きを集光点の位置ずれに換算して計測できるため、大きな収差を持つ波面の計測が可能である。
【００６０】
図７は、本実施例における屈折率の算出手順を示している。以下にその詳細を説明する。
【００６１】
初めに、液槽２００に媒質１（例えば水）を浸し、液槽２００中に被検物１３０を配置する。実施例１と同様に液槽２００、波面センサ２２０を最適な配置に駆動し、媒質１における第１の透過波面Ｍ１を計測する（ステップＳ２１）。次に、液槽交換機構２１０を用いて液槽２００と液槽２０１を交換し、液槽２０１内に被検物１３０を配置する。液槽２０１内には媒質２（例えばオイル）が入っている。ステップＳ２１と同様に液槽２０１、波面センサ２２０を最適な配置に駆動し、媒質２における第２の透過波面Ｍ２を計測する（ステップＳ２２）。ステップＳ２１、Ｓ２２では、ステップＡで説明するように、実施例１におけるステップＳ０１とステップＳ０２と同様の測定を行う。すなわち、被検物１３０を光軸方向に移動させながら被検物１３０の透過波面を測定する（ステップＡ０１、Ａ０２）。媒質１、媒質２の中に被検物１３０を配置して、被検物１３０を移動させながらｉ番目に測定した被検物１３０の透過波面をそれぞれＭ１（ｉ）、Ｍ２（ｉ）と表す。
【００６２】
次に、第１の透過波面Ｍ１（１）および第２の透過波面Ｍ２（１）に基づいて屈折率分布ＧＩ（ｊ）と形状誤差Ｅを算出する（ステップＳ２３）。
【００６３】
ステップＳ２３をステップＢとして詳しく説明する。ステップＢは、以下の４ステップから成る。最初に、媒質１、媒質２中に、被検物１３０と同じ形状を有し、屈折率分布を持たない基準被検物を配置したときのシミュレーション波面Ｔを計算する（ステップＢ０１）。次に、媒質１、媒質２中に基準被検物を配置したときのシミュレーション波面Ｔと被検物１３０の透過波面の計測値Ｍの差を計算する（ステップＢ０２）。ステップＢ０２で求めたシミュレーション波面Ｔと被検物１３０の透過波面の計測値Ｍの差から被検物１３０の形状誤差Ｅを算出する（ステップＢ０３）。なお、形状誤差Ｅは被検物１３０が理想的な場合の形状（基準被検物の形状）と実際の被検物１３０の形状の差分に相当する。続いて媒質１、媒質２中に基準被検物を配置したときのシミュレーション波面Ｔと被検物１３０の透過波面の計測値Ｍから形状誤差Ｅを除去して屈折率分布ＧＩを算出する（ステップＢ０４）。
【００６４】
そして、基準屈折率ｎ（ｊ）を変化させながら（ステップＳ２４）、透過波面Ｍ１（１）、Ｍ２（１）と基準屈折率ｎ（ｊ）から屈折率分布ＧＩ（ｊ）と形状誤差Ｅ（ｊ）を算出する。
【００６５】
以下、数式を用いてステップＢを説明する。被検物１３０の透過波面の計測値Ｍ及び基準被検物についてのシミュレーション波面Ｔは以下の数式で表現できる。
【００６６】
【数９】
2016200461.tif 000011
【００６７】
ただし、Ｄは被検物形状、Ｎ１は媒質１の屈折率、Ｎ２は媒質２の屈折率、ｓｙｓｔｅｍ１は媒質１計測時の計測装置固有の波面収差、ｓｙｓｔｅｍ２は媒質２計測時の計測装置固有の波面収差を示す。ステップＢ０１では数式９のＴ１、Ｔ２を計算している。ステップＢ０３では次の式を用いて形状誤差Ｅを求めている。
【００６８】
【数１０】
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【００６９】
ステップＢ０４では次の式を用いて屈折率分布ＧＩを求めている。
【００７０】
【数１１】
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【００７１】
このように屈折率分布ＧＩは基準屈折率ｎ（ｊ）によって値が変わるため、ＧＩ（ｊ）と表記できる。
【００７２】
ステップＳ２５では、ステップＳ２４で求めた屈折率分布ＧＩ（ｊ）と形状誤差Ｅ（ｊ）を用いて、媒質１と媒質２に基準被検物が配置されているときの透過波面（シミュレーション波面）Ｓ（ｉ，ｊ）を計算する。このとき基準被検物を光軸方向に移動させて、すべての位置ｉに対して透過波面を計算することで（ステップＳ２６）、媒質１、媒質２のそれぞれにおける基準被検物の透過波面Ｓ１（ｉ，ｊ）、Ｓ２（ｉ，ｊ）が得られる。
【００７３】
最後に、被検物１３０の透過波面の計測値Ｍ（ｉ）と基準被検物の透過波面の計算値Ｓ（ｉ，ｊ）の差が最も小さくなる屈折率を決定する（ステップＳ２７）。ステップＳ２７では、実施例１のステップＳ０６と同様の計算を行う。
【００７４】
本実施例では、被検物の配置が互いに異なる複数の配置について、第１の屈折率を有する第１の媒質中における第１の透過波面を計測する。次に、被検物の配置が互いに異なる複数の配置について、前記第１の屈折率とは異なる第２の屈折率を有する第２の媒質中における第２の透過波面を計測する。第１及び第２の透過波面の計測結果から、複数の基準屈折率に対する屈折率分布と被検物の形状誤差（形状成分）を計算する。被検物の形状成分を用いて、複数の屈折率分布に対して、被検物と同じ形状を有する基準被検物が、第１および第２の媒質中のそれぞれにおいて被検物と同じ位置に配置されているときの各透過波面を計算する。被検物の透過波面の計測値と基準被検物の透過波面の計算値の差を求めることで、前記被検物の屈折率を算出することが可能になる。
【００７５】
この手順に従えば、被検物に屈折率分布があり、被検物の正確な形状が不明な場合にも、精度良く被検物の屈折率を計測できる。
【実施例４】
【００７６】
図８には、モールド成型を利用した光学素子の製造工程の例を示している。
【００７７】
光学素子は、光学素子の設計工程、金型の設計工程及び、設計された金型を用いた光学素子のモールド工程を経て製造される。モールド成型された光学素子は、その形状精度が評価され、精度不足である場合は金型を補正して再度モールド成型を行う。形状精度が良好であれば、光学素子の光学性能が評価される。この光学性能の評価工程に、本発明の屈折率計測を組み込むことで、高屈折率硝材を母材としてモールドされる光学素子の量産が可能になる。なお、光学性能が低い場合は、光学面を補正した光学素子を設計し直す。
【００７８】
以上、説明した各実施例は代表的な例に過ぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１００  光源
１１０  ピンホール
１２０  コリメータレンズ
１３０  被検物
１５０  回折格子
１６０  検出器
１８０  演算部
【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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