屈折率について

質問

教えて下さい。
何かの本でみたのですが、
「大気中での光の屈折率は、温度と湿度の関係からなる。」
この事が、半導体レーザに関係するかどうかは、不明ですが、この上で述べた屈折率について、詳しくおしえていただけませんか？
現在、半導体レーザを使用した変位計を使用しているのですが、なかなか精度がでなくて困っています。この辺りにヒントがあるかもっと期待しています。

回答No.5

noname#11476 · ベストアンサー

まず共焦点光学系で距離を測定する場合は、
内部にあるピンホール位置からレンズまで（正確にはレンズ主点位置）の距離Ｌ１、
レンズから物体の位置までの距離Ｌ２
が、
１／Ｌ１＋１／Ｌ２＝１／ｆ
ｆ：レンズの焦点距離
の関係になったときに信号が検出されることを利用しています。

ここで、レンズの焦点距離ｆは普通温度の関数になっています。（具体的な設計により温度係数は異なる）
つまりレンズの温度が変化すれば測定誤差になると言うことです。

また、レンズとワークの距離Ｌ２を決めているものが、金属として、それが熱膨張しても本来のＬ２ではなくＬ２’となりまた誤差になります。
ピンホールとレンズの位置関係Ｌ１についても同様です。

共焦点光学系はμｍオーダの位置精度を容易に出すことが出来ますが、温度が少し変わっただけでほとんどの物体、レンズの焦点距離はμｍオーダ以上の変化があります。
位置を決めているような重要構造物には、インバーやゼロデュアを使うなどの工夫をする、レンズは温度係数がなるべく小さくなるような設計とし、必要であれば更に温度コントロールするなどの工夫をしなければなりません。
つまりかなりシビアな温度管理をする必要があるわけです。

具体的にはこれ以上現物を見ていないので何とも言えませんが、とにかく構造物であれば熱膨張の影響を調べる必要があります。
またレンズについては設計したところに温度による影響を確認する必要があります。（まともなソフトで設計していればシミュレーションできます）
大気の屈折率変化による影響もレンズの設計により異なりますので、同時に行う必要があるでしょう。

レンズが自分で組み合わせたのであれば、レンズに使っている材質から屈折率の温度係数を調べて焦点位置変動を計算します。

お礼

詳しい説明ありがとうございました。
このレンズに使用している材質にしかりだと思いますが、最終結果である変位量は温度変化に対して、かなりリニアな変化をおこしますか？わかる範囲で結構ですので、回答をよろしくお願いします。