[发明专利]折射率分布测量方法和折射率分布测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于测量诸如光学元件的被检物的折射率分布的方法和装置。

背景技术

用于诸如数字照相机和激光束打印机的光学装置的诸如透镜的光学元件需要高的折射率。另一方面，模制技术使得即使在使用具有高折射率的光学玻璃和塑料时也能够容易地制造诸如非球面的复杂形状。

但是，模制有时依赖于模制条件而在光学元件内造成折射率不均匀性。这种内部折射率不均匀性大大影响光学元件的光学特性，这会使得不能获得希望的光学特性。因此，需要具有高折射率的光学元件的内部光学均匀性的高度精确测量。

用于测量光学均匀性的方法通常包括测量经高精度加工的被检物(光学元件)的透射波前以测量其的内部折射率分布的干涉量度法。此外，提出如下这样的方法，该方法将被检物放置在玻璃板之间，并将被检物浸入被设置在其间且具有大致等于被检物的折射率的折射率的油中，以减少被检物的表面精度误差。

日本专利公开No.01-316627公开了如下这样的方法，该方法测量被浸入具有大致等于被检物的折射率的折射率的介质(匹配油)中的被检物的透射波前，以获得被检物的光学性能。该方法使得能够在被检物没有被精确加工的情况下测量被检物的内部折射率分布。

日本专利公开No.02-008726公开了如下这样的方法，该方法测量被浸入具有大致等于被检物的折射率的折射率的第一匹配油中的被检物的透射波前，并进一步测量被浸入具有与被检物的折射率稍微不同的折射率的第二匹配油中的被检物的透射波前。此公开的方法基于通过第一和第二匹配油测量的透射波前获得被检物的折射率分布和形状。

在通过第二匹配油进行的测量中，被检物的折射率分布和形状的影响在用于测量透射波前的检测器上作为干涉条纹出现。因此，第二匹配油的折射率必须在干涉条纹未极度加厚的范围内与被检物的折射率稍微不同。

在日本专利公开No.01-316627和No.02-008726中公开的测量方法需要具有大致等于被检物的折射率的折射率的匹配油。但是，具有高折射率的匹配油通常具有低的透射率。因此，当利用日本专利公开No.01-316627和No.02-008726中公开的测量方法测量具有高折射率的被检物的透射波前时，检测器仅输出小的信号，这使测量精度劣化。

另一方面，当使用低折射率匹配油时，由被检物的形状导致的像差被加到透射波前上。此外，由于用于测量的光变为非准直光，因此除被检物以外的光学元件的布置误差也影响透射波前。这些使得难以精确地从透射波前仅提取折射率分布。

发明内容

本发明提供了即使当将被检物浸入低折射率介质中时仍能够高度精确地测量高折射率被检物的内部折射率分布的方法和装置。

作为其一个方面，本发明提供了一种折射率分布测量方法，包括：第一测量步骤，用于将被检物置于第一介质中并使基准光入射到所述被检物以测量所述被检物的第一透射波前，所述第一介质的折射率低于所述被检物的折射率；第二测量步骤，用于将所述被检物置于第二介质中并使基准光入射到所述被检物以测量所述被检物的第二透射波前，所述第二介质的折射率比所述被检物的折射率低并且与所述第一介质的折射率不同；以及计算步骤，用于计算所述被检物的内部折射率分布。当在所述第一测量步骤中入射到所述被检物的基准光中，入射到所述被检物的远离所述被检物的位于光轴上的中心部分的周边部分并穿过所述被检物的某一点的光线被定义为第一光线，并且在所述第二测量步骤中入射到所述被检物的基准光中，入射到所述周边部分上并穿过所述某一点的光线被定义为第二光线时，在所述第一测量步骤和所述第二测量步骤中，所述方法使得所述第一光线和所述第二光线沿相互不同的方向行进，以改变所述基准光的数值孔径，使得与入射到所述被检物之前的基准光相比，透过所述被检物之后的基准光更接近于准直光。此外，在所述计算步骤中，所述方法通过使用所述被检物的分别沿所述第一光线和所述第二光线的几何厚度计算所述被检物的有效厚度，并通过使用在所述第一测量步骤和所述第二测量步骤中测量的所述第一透射波前和所述第二透射波前以及计算的所述有效厚度计算内部折射率分布。

作为其的另一方面，本发明提供了一种光学元件制造方法，所述方法包括：模制所述光学元件的形成步骤；和评估所述光学元件的评估步骤。在所述评估步骤中，所述方法通过使用上述折射率分布测量方法测量所述光学元件的内部折射率分布。