JPH0213832A - Refractive index measurement for sample liquid - Google Patents
Refractive index measurement for sample liquidInfo
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
この発明は、試液の屈折率測定方法に関し、特に、干渉
計に用いられるマツチング液等の試液の屈折率を測定す
るのに適した屈折率測定方法に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a method for measuring the refractive index of a test liquid, and in particular, to a refractive index suitable for measuring the refractive index of a test liquid such as a matching liquid used in an interferometer. Regarding measurement methods.
[従来の技術]
液体の屈折率を測定するには、一般に、アツベの屈折計
などの屈折計が用いられる。しかし、屈折計を用いる測
定では、例えば干渉計に用いられている試液を干渉計の
中に入れたままで、その試液の屈折率を測定することは
できない、したがって、温度などの諸条件によって変化
する試液の屈折率を、干渉計使用中にリアルタイムで測
定することはできない、また、複数の液体を混合して微
妙に屈折率を調整するマツチング液の屈折率を、干渉計
の中に入れたままの状態で測定することはできない。[Prior Art] To measure the refractive index of a liquid, a refractometer such as an Atsube refractometer is generally used. However, in measurements using a refractometer, for example, it is not possible to measure the refractive index of the sample liquid used in the interferometer while it is still in the interferometer, and therefore the refractive index changes depending on various conditions such as temperature. It is not possible to measure the refractive index of a sample liquid in real time while the interferometer is in use, and the refractive index of the matching liquid, which finely adjusts the refractive index by mixing multiple liquids, cannot be measured while it is inside the interferometer. cannot be measured in this condition.
そこで、従来、干渉計に用いられるマツチング液等の試
液の屈折率を測定するには1例えば次のような方法がと
られていた。Conventionally, the following method, for example, has been used to measure the refractive index of a test solution such as a matching solution used in an interferometer.
用いられる装置は、全体としては、例えばマツへ〇ツエ
ンダ−の干渉計になっていて、−光束を平面波の参、照
光として使い、もう−光束中に、屈折率参照用の屈折率
既知のガラス試料をマツチング液に液浸してセットする
。このような液浸装置をマツハ等ツエンダ−干渉計の一
光東中に置くことにより生ずる干渉縞観測において、N
木の干渉縞が観測される間の試料の厚さの差を測定して
、その測定値からマツチング液の屈折率を求めていた。The device used as a whole is, for example, a Pine Zehnder interferometer, in which a light beam is used as a plane wave reference and illumination light, and a glass with a known refractive index is inserted into the light beam for reference of the refractive index. Set the sample by immersing it in the matching solution. N
The difference in the thickness of the sample during which the interference fringes of the wood were observed was measured, and the refractive index of the matching liquid was determined from the measured value.
[発明が解決しようとする課題]
しかし、上述の従来の測定方法では、マツチング液の屈
折率が変動すればN木の干渉縞の生じる範囲も変動し、
その度毎にその部分の試料の厚さを測定しなければなら
ない、したがって測定作業がはなはだ繁雑なものとなり
、屈折率調整や温度変化によって変動するマー2チンダ
液の屈折率を、干渉計使用中に測定するのは極めて困難
なことであり、また測定を自動化することなども困難で
あった。[Problems to be Solved by the Invention] However, in the conventional measurement method described above, if the refractive index of the matching liquid changes, the range in which the N-tree interference fringes occur also changes.
The thickness of the sample must be measured at that part each time, which makes the measurement work extremely complicated. However, it is extremely difficult to make measurements, and it is also difficult to automate the measurements.
この発明は、そのような従来の欠点を解消し、干渉計に
用いられるマツチング液等の試液の屈折率を、リアルタ
イムで簡単に測定することができ、測定の自動化を行う
のも容易な、試液の屈折率測定方法を提供することを目
的とする。The present invention eliminates such conventional drawbacks and provides a test solution that can easily measure the refractive index of a test solution such as a matching solution used in an interferometer in real time, and can easily automate the measurement. The purpose of the present invention is to provide a refractive index measurement method.
[課題を解決するための手段]
上記の目的を達成するために、本発明の試液の屈折率測
定方法は、屈折率及び形状が既知のくさび状の透明試料
を試液中に浸し、これにコヒーレント光を透過させてそ
の透過光波を参照光波と重ね合わせて干渉縞を発生させ
、その干渉縞の明るさの強度分布を測定してその強度分
布から干渉縞の空間周波数を求め、上記透明試料の既知
の屈折率及び形状と上記干渉縞の空間周波数とから上記
試液の屈折率を求めるようにしたことを特徴とする。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the method for measuring the refractive index of a reagent solution of the present invention involves immersing a wedge-shaped transparent sample with a known refractive index and shape in the reagent solution, and then applying a coherent By transmitting light and superimposing the transmitted light wave with a reference light wave to generate interference fringes, measuring the brightness intensity distribution of the interference fringes and determining the spatial frequency of the interference fringes from the intensity distribution, The present invention is characterized in that the refractive index of the sample liquid is determined from the known refractive index and shape and the spatial frequency of the interference fringes.
[作用]
第4図に示されるように、コヒーレント光の波長を入、
くさび状のガラス試料9の形状を、θ。[Operation] As shown in Figure 4, when the wavelength of coherent light is input,
The shape of the wedge-shaped glass sample 9 is θ.
L、ガラス試料9の屈折率と試液8の屈折率を各々n
g * n mとする。L, the refractive index of the glass sample 9 and the refractive index of the test solution 8 are each n
Let g*nm.
試液8中に浸漬されたくさび状のガラス試料9を透過し
た光波によって生ずる干渉縞30は、直線状の平行な等
間隔の縞となる。そして、その縞の強度分布を測定すれ
ば縞の空間周波aFが求まり、空間周波数Fが求まれば
、
F=に/L
(nu−ng)Letan θ=にλであるから、次
式から試液の屈折率を求めることができる。The interference fringes 30 produced by the light waves transmitted through the wedge-shaped glass sample 9 immersed in the test liquid 8 are straight, parallel, and equally spaced fringes. Then, by measuring the intensity distribution of the stripes, the spatial frequency aF of the stripes can be found, and once the spatial frequency F is found, F = /L (nu - ng) Letan θ = λ, so from the following formula, the test solution can be calculated. The refractive index of can be determined.
nfi”ng+入*F/lanθ
[実施例]
第1図は1本発明に用いられる測定装置を示しており、
この装置は基本的にはマツハ・ツエンダ−の干渉計にな
っている。1は、コヒーレント光(波長λ)を出射する
コヒーレント光源であり、例えば、He−Meレーザ光
源が用いられる。コヒーレント光源1から出射された光
線は、ビームエキスパンダレンズ2によって拡げられ、
コリメータレンズ3によって平行光束となる。4は第1
のハーフミラ−であり、このハーフミラ−4で反射され
た光束は可動ミラー5でさらに反射されて透明容器6を
透過する。可動ミラー5は、その角度を任意に微動(チ
ルト)させることができる。nfi"ng+in*F/lanθ [Example] FIG. 1 shows a measuring device used in the present invention,
This device is basically a Matsuha-Zehnder interferometer. 1 is a coherent light source that emits coherent light (wavelength λ); for example, a He-Me laser light source is used. The light beam emitted from the coherent light source 1 is expanded by the beam expander lens 2,
The collimator lens 3 creates a parallel light beam. 4 is the first
The light beam reflected by the half mirror 4 is further reflected by the movable mirror 5 and transmitted through the transparent container 6. The angle of the movable mirror 5 can be moved (tilted) as desired.
透明容器6は、歪みのないガラスで形成されている。7
は、開閉自在な蓋である。透明容器6内には、被検レン
ズ10の材質がポリメチルメタクリレート(アクリル)
の場合には、例えばジメチルシリコンオイルとフェニル
メチルシリコンオイルとを混合したマツチング液8が入
っている。The transparent container 6 is made of undistorted glass. 7
is a lid that can be opened and closed. Inside the transparent container 6, the material of the test lens 10 is polymethyl methacrylate (acrylic).
In this case, a matching liquid 8 containing, for example, a mixture of dimethyl silicone oil and phenylmethyl silicone oil is contained.
マツチング液8内には、第2図にも示されるように、屈
折率ng及び形状(θ、L)が既知の、光学的に均質な
くさび状のガラス試料9と、この装置によって屈折率な
どを測定しようとする被検レンズ10とが並列に、透過
光に対して垂直に配置されている。なお、ガラス試料9
の材質は、必ずしもガラスでなくてもよく、光学的に均
質で変形しない透明試料ならばプラスチックその他のも
のであってもよい、また、その形状は、必ずしも全体的
にくさび状である必要はなく、部分的にくさび状の形状
をしているものであってもよい。In the matching liquid 8, as shown in FIG. The lens 10 to be measured is placed in parallel and perpendicular to the transmitted light. In addition, glass sample 9
The material of the sample does not necessarily need to be glass, and may be plastic or other materials as long as it is an optically homogeneous and non-deformable transparent sample, and its shape does not necessarily have to be entirely wedge-shaped. , it may be partially wedge-shaped.
第1のハーフミラ−4を透過した光束は、第1の固定ミ
ラ゛−11で反射された後、さらに第2のハーフミラ−
!2で反射されて、被検レンズ10又はガラス試料9を
通ってきた光波と重ね合わせられる、そして、2つの光
波の重なりによって生じる干渉縞が、第1の結像レンズ
13によって撮像素子14表面上に結像する。The light beam transmitted through the first half mirror 4 is reflected by the first fixed mirror 11, and then further reflected by the second half mirror.
! 2 and is superimposed on the light wave that has passed through the test lens 10 or the glass sample 9. Interference fringes generated by the overlap of the two light waves are then reflected by the first imaging lens 13 onto the surface of the image sensor 14. image is formed.
この第1の結像レンズ13と撮像素子14とは、一体と
なって図において上下方向に移動できるように設けられ
ている。したがって、第1図においては第1の結像レン
ズ13が被検レンズlOに対向しているが、第3図に示
されるように第1の結像レンズ13をガラス試料9に対
向させることもできる。The first imaging lens 13 and the image sensor 14 are provided so as to be able to move in the vertical direction in the figure as a unit. Therefore, in FIG. 1, the first imaging lens 13 faces the test lens lO, but the first imaging lens 13 may also face the glass sample 9 as shown in FIG. can.
第1図に戻って、撮像素子14は、例えば50×50個
の独立した光電素子により形成されている。そして、そ
の出力端に、AD変換器15、デジタル用演算回路16
及び表示装置17が順次接続されている。また、演算回
路16には、演算に必要なデータを記憶するメモリ18
と、既知のデータを入力する入力回路19とが順次接続
されている。尚、演算回路16としては、マイクロコン
ピュータその他の演算装置を用いることができる。Returning to FIG. 1, the image sensor 14 is formed of, for example, 50×50 independent photoelectric elements. An AD converter 15 and a digital arithmetic circuit 16 are connected to the output terminal.
and a display device 17 are sequentially connected. The arithmetic circuit 16 also includes a memory 18 that stores data necessary for the arithmetic operation.
and an input circuit 19 for inputting known data are sequentially connected. Note that as the arithmetic circuit 16, a microcomputer or other arithmetic device can be used.
20は、透明容器6内の状態を観察するための観察装置
であり、第2のハーフミラ−12に対向して設けられた
第2の固定ミラー21と、第2の結像レンズ22と、そ
の結像位置に設けられた撮像装置23とテレビモニタ2
4とにより構成されている。Reference numeral 20 denotes an observation device for observing the state inside the transparent container 6, which includes a second fixed mirror 21 provided opposite to the second half mirror 12, a second imaging lens 22, and the like. Imaging device 23 and television monitor 2 provided at the imaging position
4.
本発明の測定方法によってマツチング液8(試液)の屈
折率測定を行うには、まず、既知のデータを入力回路1
9から入力する。そして、ガラス試料9に関する既知の
データ(ng、θ、L)はメモリ18に入力して記憶し
ておく。In order to measure the refractive index of the matching solution 8 (test solution) using the measurement method of the present invention, first, known data is input to the input circuit 1.
Enter from 9. The known data (ng, θ, L) regarding the glass sample 9 are input into the memory 18 and stored therein.
次に、第3図に示されるように、第1の結像レンズ13
をガラス試料9に対向させる。すると、第4図に示され
るように、ガラス試料9を透過した光波と参照光波との
重なりによって発生する干渉縞30が、撮像素子14に
結像する。そして。Next, as shown in FIG. 3, the first imaging lens 13
to face the glass sample 9. Then, as shown in FIG. 4, interference fringes 30 generated by the overlap of the light wave transmitted through the glass sample 9 and the reference light wave are imaged on the image sensor 14. and.
そのときの、撮像素子14からの出力によって、その縞
の空間周波数Fを演算回路16において演算する。これ
は公知のディスクリート・フーリエ・トランスフオーム
(DFT)により行うことができるが、さらに高速なフ
ァースト・フーリエ・トランスフオーム(FFT)によ
るのがよい。A calculation circuit 16 calculates the spatial frequency F of the stripe based on the output from the image sensor 14 at that time. This can be done by a well-known discrete Fourier transform (DFT), but preferably by a faster fast Fourier transform (FFT).
この場合、まず、撮像素子14上の干渉縞30に対して
直角をなす、第5図に示されるような線分31上の強度
分・布を測定する。第6図は、その線分31上の強度分
布を例示しており、正弦波様のカーブとなっている。In this case, first, the intensity distribution on a line segment 31 as shown in FIG. 5, which is perpendicular to the interference fringes 30 on the image sensor 14, is measured. FIG. 6 shows an example of the intensity distribution on the line segment 31, which is a sine wave-like curve.
このようにして測定された強度分布のデータは、線分3
1上の有限の範囲のものである。したがって、このよう
な強度分布が無限に連続して続くものと仮定してFFT
によるフーリエ解析を行って空間周波数Fを求める。そ
の場合に、線分31上の強度分布の波形の始点Aと終点
Bとが、第6図に示されるようにちょうど一致していれ
ば、これを無限に展開したときカーブが連続的につなが
り都合がよい、しかし、始点Aと終点Bとが一致してい
ないときには、このカーブをつないだ部分が不連続にな
って、これをFFTでフーリエ解析すると、高周波成分
が発生して誤差が生じる。そこで、周波数を求める際に
、いわゆる窓関数を用いて高周波成分を除去するとよい
、また、ディスクリート、即ち離散的なフーリエ変換を
行うと、必然的に量子化誤差が発生し、どうしても稿本
数0.5本分相当の誤差の発生は避けられない、そこで
、周波数債域で、振幅のピーク位置の検出を2次関数近
似で求めると、その誤差を半分程度に軽減することがで
きる。The intensity distribution data measured in this way is the line segment 3
It is of a finite range above 1. Therefore, assuming that such intensity distribution continues indefinitely, FFT
Fourier analysis is performed to find the spatial frequency F. In that case, if the starting point A and the ending point B of the waveform of the intensity distribution on the line segment 31 exactly match as shown in Figure 6, the curves will be continuously connected when expanded infinitely. This is convenient, but if the starting point A and the ending point B do not match, the part where these curves are connected becomes discontinuous, and when this is subjected to Fourier analysis using FFT, a high frequency component is generated and an error occurs. Therefore, when calculating the frequency, it is recommended to remove high frequency components using a so-called window function.Also, if a discrete Fourier transform is performed, a quantization error will inevitably occur, and the number of manuscripts will inevitably be 0. The occurrence of an error equivalent to five lines is unavoidable, so if the amplitude peak position is detected by quadratic function approximation in the frequency range, the error can be reduced to about half.
このような補正を交えて、演算回路16において干渉縞
の周波数Fを求める。そして、メモリ18からng、θ
、Lの値を読み出して、演算回路16においてひきつづ
きマツチング液8の屈折率nmをnfi=ng+λeF
/lanθとして求め、その結果を表示装置17に出力
して表示する。With such correction, the frequency F of the interference fringes is determined in the arithmetic circuit 16. Then, from the memory 18, ng, θ
, L is read out, and the arithmetic circuit 16 continues to calculate the refractive index nm of the matching liquid 8 as nfi=ng+λeF.
/lanθ and outputs the result to the display device 17 for display.
そして、被検レンズlOの光学的測定を行う場合には、
第1図に示されるように、第1の結像レンズ13を被検
レンズ10に対向する位置に移動させる。 。Then, when performing optical measurement of the test lens lO,
As shown in FIG. 1, the first imaging lens 13 is moved to a position facing the test lens 10. .
[発明の効果]
本発明の試液の屈折率測定方法によれば、試液にコヒー
レント光を照射して生じる干渉縞の空間周波数から試液
の屈折率を求めるので、定量的な測定が可能であり、自
動化が可能となって試液の屈折率を簡単に測定すること
ができる。また、試験を干渉計中で使用しながらリアル
タイムにその屈折率を測定することができるので、干渉
計を用いた光学測定を高精度で行うことができる。[Effects of the Invention] According to the method for measuring the refractive index of a reagent solution of the present invention, the refractive index of the reagent solution is determined from the spatial frequency of interference fringes generated by irradiating the test solution with coherent light, so quantitative measurement is possible. Automation is now possible and the refractive index of a test solution can be easily measured. Moreover, since the refractive index can be measured in real time while using the test in an interferometer, optical measurements using an interferometer can be performed with high precision.
第1図ないし第3図は本発明による測定を行う測定装置
の一例を示す略示図、第4図ないし第6図はマツチング
液(試液)の屈折率を求める手順を示す略示図である。
代理人 弁理士 三 井 和彦
第4図
第5@ 第6図
へFigures 1 to 3 are schematic diagrams showing an example of a measuring device for carrying out measurements according to the present invention, and Figures 4 to 6 are schematic diagrams showing the procedure for determining the refractive index of a matching solution (test solution). . Agent Patent Attorney Kazuhiko Mitsui Go to Figure 4 Figure 5 @ Figure 6
Claims (1)
浸し、これにコヒーレント光を透過させてその透過光波
を参照光波と重ね合わせて干渉縞を発生させ、その干渉
縞の明るさの強度分布を測定してその強度分布から干渉
縞の空間周波数を求め、上記透明試料の既知の屈折率及
び形状と上記干渉縞の空間周波数とから上記試液の屈折
率を求めるようにしたことを特徴とする試液の屈折率測
定方法。A wedge-shaped transparent sample with a known refractive index and shape is immersed in a test solution, coherent light is transmitted through it, and the transmitted light wave is superimposed on a reference light wave to generate interference fringes, and the brightness intensity of the interference fringes is measured. distribution is measured and the spatial frequency of the interference fringes is determined from the intensity distribution, and the refractive index of the test solution is determined from the known refractive index and shape of the transparent sample and the spatial frequency of the interference fringes. A method for measuring the refractive index of a test solution.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16521188A JP2652667B2 (en) | 1988-07-01 | 1988-07-01 | Refractive index measurement method |
| US07/707,438 US5151752A (en) | 1988-06-16 | 1991-05-28 | Method of measuring refractive indices of lens and sample liquid |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16521188A JP2652667B2 (en) | 1988-07-01 | 1988-07-01 | Refractive index measurement method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0213832A true JPH0213832A (en) | 1990-01-18 |
| JP2652667B2 JP2652667B2 (en) | 1997-09-10 |
Family
ID=15807957
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16521188A Expired - Fee Related JP2652667B2 (en) | 1988-06-16 | 1988-07-01 | Refractive index measurement method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2652667B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0531090A (en) * | 1991-07-31 | 1993-02-09 | Shimadzu Corp | MR device |
| JP2010085235A (en) * | 2008-09-30 | 2010-04-15 | F K Kogaku Kenkyusho:Kk | Measuring method of height of sample |
-
1988
- 1988-07-01 JP JP16521188A patent/JP2652667B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0531090A (en) * | 1991-07-31 | 1993-02-09 | Shimadzu Corp | MR device |
| JP2010085235A (en) * | 2008-09-30 | 2010-04-15 | F K Kogaku Kenkyusho:Kk | Measuring method of height of sample |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2652667B2 (en) | 1997-09-10 |
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