JPH1030959A - 屈折率測定方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 屈折率測定方法及びその装置に関し、部品点数を削減で
きると共に、光学系の各素子の位置合わせが簡単にな
り、しかも、装置の小型化及びコンパクト化を図れるよ
うにした屈折率測定方法及びその装置の提供を目的とす
る。 【解決手段】 光源1 から出射される光を凸レンズ2 を
通してプリズム4 に入射させ、プリズム4 の試料に接す
る反射面6 で全反射させて受光素子8 に入射させる屈折
率測定方法において、凸レンズ2 の結像点3 をプリズム
4 の出射面7 以遠に設定して、従来プリズム4 と受光素
子8 との間に配置されていた凸レンズを省略する構成と
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリズムを用いる
全反射法による屈折率測定方法及びその装置に関し、特
に、部品点数を削減できると共に、光学系の各素子の位
置合わせが簡単になり、しかも、装置の小型化及びコン
パクト化を図れるようにした屈折率測定方法及びその装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のプリズムを用いる全反射法による
屈折率測定方法として、例えば、特開平６−２７３３２
９号公報に開示されている構成がある。すなわち図４
(a) に示すようにように、まず、プリズム１０４の斜め
下方に配置した光源１０１から出射される光を凸レンズ
１０２で１点に結像させて擬似光源点１０３を形成して
測定範囲に見合った角度分布を持つ拡散光を発生させる
ようにする。次いで、プリズム１０４の入射面１０５に
入射させた上記拡散光を、プリズム１０４の試料に接す
る反射面１０６から反射させ、出射面１０７から出射さ
せる。このように出射面１０７から出射された光を別の
凸レンズ１０８を介して受光素子１０９に入射させ、受
光素子１０９上のアドレスによる受光強度の分布に基づ
いて屈折率の判定を行う構成を採っている。

【０００３】また図４(b) に示すように上記凸レンズ１
０８を介して受光素子１０９上の一点に決像させた場合
には該受光素子１０９の受けた受光量に基づいて屈折率
を判定することができるようになっている。この場合に
おいても、プリズム１０４の試料と接する面１０６に対
して測定範囲に見合った角度分布を持つ拡散光が使用さ
れる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この従来の屈折率測定
方法では、図４(a) の例では受光素子としてＣＣＤを用
いるため、ＣＰＵを用いた複雑な処理または回路が必要
になる。また、光源１０１側で光を収束させる凸レンズ
１０２の他に、拡散光である全反射光を受光素子１０９
に集光させるための凸レンズ１０８が必要になり、部品
点数が多く、その結果、光源１０１、２枚の凸レンズ１
０２，１０８及び受光素子１０９を含む光学系の各素子
の位置合わせが非常に面倒になるという問題がある。

【０００５】又、プリズム１０４と受光素子１０９との
間に凸レンズ１０８を介在させるので、装置の小型化及
びコンパクト化、コストダウンを図る上で一定の限界が
ある。

【０００６】本発明は、上記の事情を鑑みてなされたも
のであり、部品点数を削減できると共に、光学系の素子
の位置合わせが容易になり、しかも、装置の小型化及び
コンパクト化を図れるようにした屈折率測定方法と、こ
の方法を実施できる屈折率測定装置とを提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る屈折率測定
方法（以下、本発明方法と言う。）は、上記の目的を達
成するため、例えば図１に示すように、光源１とプリズ
ム４との間に配置され、光源１から出射される光を１点
に結像させる前記凸レンズ２の結像点３をプリズム４の
出射面７以遠に設定することを特徴とする。

【０００８】これにより、光源１から出射した光は凸レ
ンズ２を通って、プリズム４の入射面５からプリズム４
内に入射し、反射面６で反射してプリズム４の出射面７
以遠で結像される。そして、この光が結像する結像点３
で光を直接に受光素子８に受光させたり、光伝送手段９
を介して受光素子８に受光させることにより、反射面６
からの全反射光量を測定できる。

【０００９】従って、プリズム４と受光素子８との間の
凸レンズを省略して部品点数を削減でき、光源１又は凸
レンズ２の位置調整により結像点３を調整し、この結像
点３に受光素子８あるいはその結像点３に結像された光
を受光素子８に導く光伝送手段９の入力端の位置を合わ
せることにより、簡単に光学系の各素子の位置合わせが
できるようになる。

【００１０】本発明において、特に、前記凸レンズ２の
結像点をプリズム４の出射面７上に設定する場合には、
プリズム４の出射面に受光素子８或いは光伝送手段９の
入力端を接することにより、一層簡単に光学系の位置合
わせができるようになる。

【００１１】又、本発明に係る屈折率測定装置（以下、
本発明装置と言う。）は、前記本発明方法を実施するた
めに、光源１と、光源１の光を１点に結像させる凸レン
ズ２と、プリズム３と、光源１から凸レンズ２を通って
プリズム４に入射し、プリズム４の試料に接する反射面
７で全反射した光を受光する受光素子８とを備える屈折
率測定装置において、前記凸レンズ２の結像点がプリズ
ム４の出射面７以遠に設定されることを特徴とするもの
である。

【００１２】これにより、光源１から出射する光を凸レ
ンズ２で集束させながらプリズム４の入射面５に入射さ
せ、反射面６で反射させ、この全反射光を出射面７以遠
に結像させることができる。そして、この結像点３に集
束された全反射光の光量を受光素子８に直接に又は光伝
送手段９を介して受光させることにより全反射光量を測
定できるようになる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体
的に説明する。図１の構成図に示すように、本発明は光
源１と、光源１の光を１点に結像させる凸レンズ２と、
プリズム４と、受光素子８とを備える本発明装置に対し
て適用される。この屈折率測定装置の前記プリズム４の
一面は試料に接する反射面６として上向きに水平に配置
される。又、上記光源１はその出射光軸が反射面６に対
して所定の角度になるようにプリズム４の入射面５の斜
め下方に配置され、この光源１とプリズム４との間に前
記凸レンズ２が配置される。

【００１４】この凸レンズ２の結像点３はプリズム４の
反射面６で反射した光がプリズム４から出射する面、即
ち、出射面７に設定され、前記受光素子８は出射面７に
接して配置され、プリズム４及び結像点３に対する受光
素子４の位置調整を不要にするため、受光素子８をプリ
ズム４に例えば接着により固定している。換言すれば、
受光素子８をプリズム４の出射面７に貼り付けることに
より結像点３の位置を決定している。

【００１５】更に、図示はしないが、この受光素子８の
受光量に基づいて試料の屈折率を演算する演算回路が設
けられる。本発明方法の一実施例に係る屈折率測定方法
においては、光源１から出射させた光を凸レンズ２を通
過させることにより集束させながらプリズム４の入射面
５に入射し、反射面６で全反射された全反射光が出射面
７上の結像点３に結像される。そして、この結像点３に
集束された全反射光が受光素子８に受光され、この受光
量に基づいて演算処理することによって試料の屈折率が
求められる。

【００１６】つまり、この屈折率測定方法によれば、プ
リズム面に一致させた結像点３に受光素子８を貼り付け
るのみでよいので、受光素子８の位置は固定され経過時
的にその位置が変化することはない。従って、製造時に
は上記光源１とプリズム４との間に前記凸レンズ２の焦
点位置のみを調整することで足り、製造が簡単になると
ともに、たとえ経過時的に焦点位置がずれたとしても、
上記凸レンズ２の焦点位置のみを調整すればよいので保
守が簡単となる。

【００１７】更に、プリズム４と受光素子８との間の凸
レンズを省略することができ、部品点数を削減して、コ
ストダウンを図ることができることは勿論である。更
に、受光素子８をプリズム４の出射面７に密着させるこ
とにより、プリズム４の出射面７側の装置の容積を小さ
くすることができ、装置の小型化及びコンパクト化を図
ることができる。

【００１８】図２の構成図に示す本発明装置の他の実施
例に係る屈折率測定装置では、前例の結像点３に例えば
光ファイバーからなる光伝送手段９の入力端が配置さ
れ、例えば装置内の任意の位置に配置された受光素子８
にこの光伝送手段９により結像点３に結像された光が伝
送される。

【００１９】この場合、光伝送手段９の入力端の位置は
プリズム４の出射面７に沿って調整すればよいので、光
学系の各素子の位置合わせは前例と同様に簡単になる。
更に、受光素子８の位置合わせは不要になり、装置内で
の受光素子８の配置を例えばプリズム４の下方のデッド
スペース内に配置することにより、前例と同様にプリズ
ム４の出射側の装置の容積を小さくすることができ、装
置の小型化及びコンパクト化を図ることができる。

【００２０】この実施例のその他の構成、作用ないし効
果は上記の一実施例のそれらと同様であるので、重複を
避けるためこれらの説明は省略する。図３の構成図に示
す本発明装置の他の実施例に係る屈折率測定装置では、
凸レンズ２の結像点３がプリズム４の反射面７よりも遠
くに設定され、その結像点３に受光素子８が配置され
る。この実施例のその他の構成は上記の一実施例のそれ
らと同様であるので、重複を避けるためこれらの説明は
省略する。

【００２１】なお、この実施例においては、結像点３に
受光素子８を配置しているが、前例と同様に結像点３に
光伝送手段９の入力端を配置し、この光伝送手段９によ
り結像点３に結像された光を任意の位置に配置された受
光素子８に導くように変形してもよい。

【００２２】この屈折率測定装置によれば、上述の本発
明方法の一実施例に係る屈折率測定方法と同様にして試
料の屈折率を求めることができる。又、光学系の各素子
の位置合わせとしては、例えば光源１の位置を基準にし
て、凸レンズ２の位置をある程度ラフに調整して結像点
３をある程度ラフに設定し、この結像点３に受光素子８
を配置したり、凸レンズ２の位置を基準にして光源１の
位置をある程度ラフに調整して結像点３をある程度ラフ
に設定し、この結像点３に受光素子８を配置したり、受
光素子８の位置を基準にして、光源１及び／又は凸レン
ズ２の位置を調整して結像点３を受光素子８に合わせた
り、光源１及び受光素子８の位置を基準にして凸レンズ
２の位置を調整して結像点３を受光素子８に合わせたり
することにより簡単にできる。

【００２３】この実施例のその他の作用ないし効果は上
記の一実施例のそれらと同様であるので、重複を避ける
ためこれらの説明は省略する。

【００２４】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明方法は、
光源の光を一点に結像させる凸レンズの結像点をプリズ
ムの出射面以遠に設定するので、この結像点の光量を測
定することにより全反射光量を測定することができる。
従って、従来必要とされていたプリズムと受光素子との
間の凸レンズを省略して部品点数を削減することがで
き、又ＣＣＤを使用した時のような複雑なコンピュータ
回路あるいはプログラムを必要とせず、コストダウンが
できる効果が得られる。

【００２５】又、本発明方法によれば、例えば受光素子
或いは受光素子に光を導く光伝送手段の入力端を結像点
に位置させ、光源の出射光軸の方向及び位置を調整し、
凸レンズの位置を調整するという簡単な方法で光源から
受光素子に至る光学系の各素子の位置合わせできる効果
が得られる。

【００２６】更に、プリズムと受光素子との間の凸レン
ズを省略することにより、プリズムの受光素子側の装置
の容積を小さくすることができ、装置の小型化及びコン
パクト化を図ることができる効果が得られる。

【００２７】本発明方法において、特に、前記凸レンズ
の結像点をプリズムの出射面に設定する場合には、プリ
ズム出射面の結像点に受光素子、あるいはこれに光を伝
送する光伝送手段の入力端の位置を合わせて固定するこ
とにより、プリズム及び結像点に対する受光素子、ある
いはこれに光を伝送する光伝送手段の入力端の位置調整
が不要になり、光学系の各素子の位置合わせを一層簡単
にできる効果が得られる。

【００２８】又、本発明装置は、前記凸レンズの結像点
がプリズムの出射面に設定されるので、光源の光をプリ
ズムの出射面以遠に結像させてこの結像点の光量を測定
することにより全反射光量を測定する本発明方法を実施
することができ、これにより、上述の本発明方法により
得られる効果を得ることができる。

【００２９】更に、本発明装置において、特に前記凸レ
ンズの結像点がプリズムの出射面に設定される場合に
は、プリズムの結像点に受光素子、あるいはこれに光を
伝送する光伝送手段の入力端の位置を合わせて固定する
ことにより、プリズム及び結像点に対する受光素子、あ
るいはこれに光を伝送する光伝送手段の入力端の位置調
整が不要になり、光学系の各素子の位置合わせを一層簡
単にできる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法及び本発明装置の一実施例の構成図
である。

【図２】本発明方法及び本発明装置の他の実施例の構成
図である。

【図３】本発明方法及び本発明装置の又他の実施例の構
成図である。

【図４】従来例の構成図である。

【符号の説明】

１ 光源 ２ 凸レンズ ３ 結像点 ４ プリズム ６ 反射面 ７ 出射面 ８ 受光素子 ９ 光伝送手段

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源から出射される光を凸レンズを通し
   てプリズムに入射させ、プリズムの試料に接する反射面
   で全反射させて受光素子に入射させる屈折率測定方法に
   おいて、 前記凸レンズの結像点をプリズムの出射面以遠に設定す
   ることを特徴とする屈折率測定方法。
2. 【請求項２】 前記凸レンズの結像点をプリズムの出射
   面上に設定する請求項１に記載の屈折率測定方法。
3. 【請求項３】 前記凸レンズの結像点に受光素子を配置
   する請求項１又は２に記載の屈折率測定方法。
4. 【請求項４】 前記凸レンズの結像点から光伝送手段に
   より受光素子に光を伝送させる請求項１又は２に記載の
   屈折率測定方法。
5. 【請求項５】 光源と、光源の光を１点に結像させる凸
   レンズと、プリズムと、光源から凸レンズを通ってプリ
   ズムに入射し、プリズムの試料に接する反射面で全反射
   した光を受光する受光素子とを備える屈折率測定装置に
   おいて、 前記凸レンズの結像点がプリズムの出射面以遠に設定さ
   れることを特徴とする屈折率測定装置。
6. 【請求項６】 前記凸レンズの結像点がプリズムの出射
   面上に設定される請求項５に記載の屈折率測定装置。
7. 【請求項７】 前記凸レンズの結像点に前記受光素子が
   配置される請求項５又は６に記載の屈折率測定装置。
8. 【請求項８】 前記凸レンズの結像点と前記受光素子と
   の間に結像点に結像された光を受光素子に伝送する光伝
   送手段を設けた請求項５又は６に記載の屈折率測定装
   置。