JP2003090765A

JP2003090765A - 波長ゆらぎ測定方法および装置

Info

Publication number: JP2003090765A
Application number: JP2001284606A
Authority: JP
Inventors: Nobuaki Ueki; 伸明植木
Original assignee: Fuji Photo Optical Co Ltd
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2001-09-19
Filing date: 2001-09-19
Publication date: 2003-03-28

Abstract

(57)【要約】【目的】半導体レーザ等の光源光において生じる極め
て微細な波長ゆらぎを干渉縞画像のゆらぎとして捉える
ことにより、光源光の波長ゆらぎ周波数および波長ゆら
ぎ量を、共に定量的に測定できるようにする。【解決手段】測定対象の光源から所定の出力波長の光
波を射出させる（Ｓ１）。光路長差を所定距離に設定す
ると共に、光源から射出された光波を分割後に干渉させ
て縞画像を得（Ｓ２）、得られた縞画像を時系列的に撮
像し、所定の画像信号に変換して取り込む（Ｓ３）。取
り込まれた画像信号に基づき、位相解析（Ｓ４〜５）お
よび周波数解析（Ｓ６〜７）を行ない、出力波長のゆら
ぎ量およびゆらぎ周波数を求め、波長ゆらぎを特定する
（Ｓ８）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学部品等の表面
形状や内部歪みを高精度に計測できる光波干渉計等にお
いて、コヒーレント光源として用いられる半導体レーザ
等から射出される光の出力波長のゆらぎを、定量的に測
定するための波長ゆらぎ測定方法およびそれに使用する
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、被検体の極めて微細な表面形状等
を精密に測定するなどの目的のために、種々の光波干渉
計が用いられている。このような高精密な測定を行なう
光波干渉計においては、出力される光の波長および周波
数が単一モードとして扱える、いわゆるコヒーレント光
源が用いられることが多い。この種のコヒーレント光源
としては、固体レーザ、気体レーザあるいは半導体レー
ザ等のレーザ光源が一般に利用されており、特に、小型
・軽量で量子効率が高く、しかも安価である等の理由に
より、半導体レーザが多く用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述したよう
なレーザにおいても完全に単一モードの光を出力するこ
とは困難であり、様々な要因により、出力波長が揺らぐ
現象が見られる。特に、He-Neレーザのように比較的出
力波長が安定しているレーザに比べ、半導体レーザは、
注入電流が不安定であったり、ペルチェ素子等による温
度制御が不安定であったりするなどの要因により、出力
波長が揺らぎ易いという問題がある。このような出力波
長のゆらぎは、例えば、光波干渉測定における干渉縞の
ゆらぎを引き起こし、安定した高精度の測定を不可能に
するなど、種々の悪影響をもたらす要因となる。そこ
で、このような出力波長のゆらぎを極力抑制できるよう
にすることが望まれている。

【０００４】上述したように、出力波長のゆらぎの原因
は様々であるが、出力波長のゆらぎがどの程度起きてい
るのかを定量的に測定することができれば、その原因を
推定することが可能となる。例えば、半導体レーザにお
いて、注入電流のリップルノイズが原因となって波長ゆ
らぎが発生している場合、その波長ゆらぎの周期（波長
ゆらぎ周波数）は、100Hz程度と考えられるし、温度制
御の不安定さが原因となって波長ゆらぎが発生していれ
ば、波長ゆらぎ周波数はより小さくなると考えられる。
したがって、100Hz程度の波長ゆらぎ周波数が測定され
れば、注入電流のリップルノイズが原因であると予測を
立てることが可能となる。さらに、例えば、注入電流が
１mＡの変動であるときには８pm程度の波長ゆらぎの変
動が起き、かつ電流と波長変動との関係が略比例関係に
あると考えると、実際の波長ゆらぎの変動幅（波長ゆら
ぎ量）を測定できれば、注入電流の変動量を予測でき、
注入電流を制御する回路設定などにおいて対策を講じ易
くなる。

【０００５】従来、波長を測定する計測装置として、波
長計が知られているが、波長計の測定可能周波数は数十
Hz程度であり、前述のようにリップルノイズが原因で、
100Hz程度の波長ゆらぎ周波数が生じるような場合に
は、測定することが不可能である。また、従来の波長計
の測定分解能は、0.1pm〜数pmのオーダであるのに対
し、注入電流のリップルノイズが原因で発生する波長ゆ
らぎ量は、その数百分の１〜数千分の１であって、数fm
〜数十fm程度のオーダと考えられるので、この場合にも
測定することは困難である。このような、従来の波長計
では測定不可能な、極めて微細な光源光の波長ゆらぎ現
象は、半導体レーザのみならず様々な光源においても生
じる問題である。

【０００６】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、半導体レーザ等の光源から出力される光の微小な波
長ゆらぎ周波数および波長ゆらぎ量を、共に定量的に測
定することが可能な波長ゆらぎ測定方法および装置を提
供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の波長ゆらぎ測定方法は、所定の出力波長で
光源から射出された１つの光波を分割し、該分割された
複数の光波を、所定の光路長差が相互間に設定された複
数の光路に沿って各々導いた後に互いに干渉せしめ、撮
像面上に縞画像を生ぜしめて該縞画像を所定の画像信号
として時系列的に取り込み、所定の位相解析手法を用い
て、前記画像信号に基づき前記縞画像の位相のゆらぎ量
を求めると共に、所定の周波数解析手法を用いて、前記
画像信号に基づき前記縞画像の位相のゆらぎ周波数を求
め、求められた前記位相のゆらぎ量と、前記光路長差お
よび前記出力波長とに基づき、該出力波長のゆらぎ量を
求めると共に、求められた前記位相のゆらぎ周波数に基
づき、前記出力波長のゆらぎ周波数を求めることを特徴
とするものである。

【０００８】また、この波長ゆらぎ測定方法を実施する
ための本発明の波長ゆらぎ測定装置は、所定の出力波長
で光源から射出された１つの光波を分割し、該分割され
た複数の光波を、所定の光路長差が相互間に設定された
複数の光路に沿って各々導いた後に互いに干渉せしめ、
撮像面上に縞画像を生ぜしめる光波干渉手段と、前記縞
画像を所定の画像信号として取り込む縞画像入力手段
と、所定の位相解析手法を用いて、前記画像信号に基づ
き前記縞画像の位相のゆらぎ量を求める位相ゆらぎ量算
定手段と、所定の周波数解析手法を用いて、前記画像信
号に基づき前記縞画像の位相のゆらぎ周波数を求める位
相ゆらぎ周波数算定手段と、求められた前記位相のゆら
ぎ量と前記光路長差および前記出力波長とに基づき、該
出力波長のゆらぎ量を求める波長ゆらぎ量算定手段と、
求められた前記位相のゆらぎ周波数に基づき、前記出力
波長のゆらぎ周波数を求める波長ゆらぎ周波数算定手段
とを備えてなることを特徴とするものである。

【０００９】前記光路長差は、下記式（２）を満たすよ
うに設定することが好ましい。

【００１０】

【数２】

【００１１】前記所定の位相解析手法として、前記縞画
像の光強度のゆらぎ量と光強度の最大値および最小値と
を求め、該求められた光強度のゆらぎ量および光強度の
最大値および最小値とに基づき前記位相変化量を求める
手法を用いることが可能である。

【００１２】また、前記所定の位相解析手法として、空
間キャリア周波数が重畳された縞画像を時系列的に取り
込み、該取り込まれた各縞画像に対して所定のフーリエ
変換処理を施して該各縞画像の位相分布を求め、該求め
られた各縞画像間の位相分布の時間変化に基づき前記位
相変化量を求める手法を用いることも可能である。

【００１３】さらに、前記所定の位相解析手法として、
前記出力波長および／または前記光路長差を時間的に変
化させることにより前記縞画像の位相分布を時間的に変
化させ、該縞画像の位相分布の時間変化に基づき前記位
相変化量を求める手法を用いてもよい。前記縞画像入力
手段として、ＣＣＤラインセンサを備えてなるものを用
いることが可能である。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照しつつ説明する。図２は、本発明の一実施形
態に係る波長ゆらぎ測定装置の概略構成を示す図であ
る。図２に示す波長ゆらぎ測定装置１は、後述する本発
明の波長ゆらぎ測定方法を実施するための装置であっ
て、測定対象の光源３から所定の出力波長で射出された
光波を干渉させて所定の縞画像を生ぜしめるフィゾー型
の光波干渉手段１０、得られた縞画像を所定の画像信号
として取り込む縞画像入力手段２０、および取り込まれ
た画像信号に所定の演算処理を施すコンピュータ３０を
備えている。

【００１５】光波干渉手段１０は、光源３から射出され
た光波を伝送する光波伝送系１２を備えており、この光
波伝送系１２は、光源３から射出された光波を受光する
受光端１２１、受光した光波を伝送する光ファイバ１２
２、伝送された光波を射出する射光端１２３、および射
出された光波を平行光に変換するコリメータレンズ１２
４から構成されている。

【００１６】さらに、光波干渉手段１０は、光波伝送系
１２によって伝送された光源３からの１つの光波を２つ
に分割した後に互いに干渉せしめる光波干渉系１４を備
えている。この光波干渉系１４は、コリメータレンズ１
２４からの平行光を発散光に変換する発散レンズ１４
１、変換された発散光を９０°回転した方向に反射させ
るハーフミラー１４２、反射された発散光を平行光に変
換するコリメータレンズ１４３を備えている。

【００１７】また、この光波干渉系１４は、コリメータ
レンズ１４３により変換された平行光の一部を透過し残
りを反射する参照基準面１４４ａを有する半透明の参照
基準板１４４と、透過した平行光を全反射する反射基準
面１４５ａを有する反射基準板１４５とを備えている。
なお、参照基準面１４４ａおよび反射基準面１４５ａ
は、共に高い精度で平滑面に形成されている。

【００１８】さらに、この光波干渉系１４は、反射基準
板１４５を図中上下方向に移動可能に支持する支持架台
１４６を備えており、この支持架台１４６は、参照基準
面１４４ａと反射基準面１４５ａとの距離を調整して、
両者間に所定の光路長差Ｌ（両者間の往復距離に等し
い）を設定できるように構成されている。また、支持架
台１４６は、反射基準板１４５の傾きを制御可能に構成
されている。反射基準板１４５の傾きを変えることによ
り、参照基準面１４４ａと反射基準面１４５ａとが互い
に平行となるようにしたり、参照基準面１４４ａに対し
て反射基準面１４５ａが微小角度傾いた状態となるよう
にすることが可能である。

【００１９】光源３より射出され、光波伝送系１２、発
散レンズ１４１、ハーフミラー１４２、およびコリメー
タレンズ１４３を順次通過した１つの光波は、参照基準
面１４４ａにおいて反射する光波と透過する光波とに分
割される。参照基準面１４４ａを透過した光波は、反射
基準面１４５ａで反射されて参照基準面１４４ａに戻っ
て、参照基準面１４４ａで反射される光波と干渉し、参
照基準面１４４ａ上に縞模様を形成する。なお、形成さ
れる縞模様は、参照基準面１４４ａと反射基準面１４５
ａとを平行にした場合、両基準面１４４ａ、１４５ａが
共に高精度平滑面のため、干渉縞の空間的な位相変化
（光強度変化）はほとんど見られず、いわゆるヌル縞を
形成する。一方、参照基準面１４４ａに対して反射基準
面１４５ａを相対的に微小角度傾けた場合は、後述する
空間キャリア周波数が重畳された状態となり、空間的な
位相変化がはっきりした干渉縞が形成される。

【００２０】一方、縞画像入力手段２０は、前述した光
波の干渉作用により形成された縞画像を結像させる結像
レンズ２２、結像された縞画像を所定の画像信号に変換
する撮像手段２４、およびこの画像信号をコンピュータ
３０に伝送するケーブル２６を備えている。なお、撮像
手段２４としては、例えば、縞画像を２次元的に撮像す
る場合にはＣＣＤカメラ等を、縞画像の明暗変化を１次
元的に撮像する場合にはＣＣＤラインセンサやフォトダ
イオード等を、必要に応じて適宜用いることが可能であ
る。

【００２１】また、コンピュータ３０は、種々の演算処
理を行なう図示せぬ演算処理系を内蔵すると共に、種々
のデータを入力するデータ入力装置や縞画像等を出力す
る画像出力装置などが接続されている（図示略）。上記
演算処理系には、位相ゆらぎ量算定手段、位相ゆらぎ周
波数算定手段、波長ゆらぎ量算定手段および波長ゆらぎ
周波数算定手段が、それぞれソフトウエアとして設けら
れている。

【００２２】次に、前述した波長ゆらぎ測定装置１を用
いて実施される本発明の波長ゆらぎ測定方法の実施形態
について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る
波長ゆらぎ測定方法の手順を示すフローチャートであ
る。

【００２３】まず、初期設定として、波長ゆらぎ測定装
置１において、測定対象の光源３を光波伝送系１２に対
しセットし、セットした光源３から所定の出力波長λの
光波を射出させる（Ｓ１）。次に、光波干渉系１４にお
いて、反射基準板１４５を移動させることにより、参照
基準面１４４ａと反射基準面１４５ａとの間に形成され
る光路長差Ｌを所定距離に設定すると共に、光源３から
射出された光波を分割後に干渉させて縞画像を得る（Ｓ
２）。

【００２４】次いで、この得られた縞画像を、縞画像入
力手段２０の撮像手段２４において時系列的に撮像し、
所定の画像信号に変換してコンピュータ３０内に取り込
み（Ｓ３）、取り込まれた画像信号に基づき、位相解析
および周波数解析を行なう。

【００２５】位相解析では、まず、所定の位相解析手法
を用いて、画像信号に基づき縞画像の位相のゆらぎ量２
πｎ、すなわち縞画像の位相がどの程度の変化幅で揺ら
いでいるかを求める（Ｓ４）。次いで、求められた位相
のゆらぎ量２πｎ、出力波長λ、光路長差Ｌに基づき、
出力波長λのゆらぎ量Δλ、すなわち出力波長λがどの
程度の変化幅で揺らいでいるかを、下記の（（ゆらぎ量
算定方法））により求める（Ｓ５）。

【００２６】（（ゆらぎ量算定方法））光路長差をＬと
し、波長をλとすると、干渉縞の光強度分布Ｉ（ｘ，
ｙ）は、下式（３）と表わされる。

【００２７】

【数３】

【００２８】ここで、位相φを下式（４）で表わす。

【００２９】

【数４】

【００３０】波長が、λからλ＋Δλに変化した場合、
位相が２πｎ変化したと考えると、下式（５）が成り立
つ。

【００３１】

【数５】

【００３２】上式（４）、（５）より、下式（６）が成
り立つ。

【００３３】

【数６】

【００３４】これより、下式（７）が成り立つ。

【００３５】

【数７】

【００３６】ここで、Ｌ≫ｎλであれば近似的に、下式
（８）が成り立つ。

【００３７】

【数８】

【００３８】上式（７）または（８）に、光路長差Ｌ，
出力波長λ、位相変化２πｎを代入すれば、波長変化Δ
λを計算することが可能となる。

【００３９】なお、下式（９）において、λ≫Δλとす
ると、近似的に、下式（１０）が成り立つ。

【００４０】

【数９】

【００４１】

【数１０】

【００４２】すなわち、出力波長のゆらぎによる縞画像
の位相変化２πＬΔλ／λ^２は、Δλが一定である場
合、光路長差Ｌを大きくするのに伴なって大きくなる。
つまり、出力波長があるゆらぎ量Δλで変動している場
合、光路長差Ｌが大きくなるにつれて縞画像の干渉縞の
ゆれ量は大きくなる。例えば、光路長差Ｌ＝400mm、出
力波長λ＝500nm、ｎ＝0.05（約１／２０縞の干渉縞の
揺れ）として、これらの値を式（７）に代入すると、出
力波長の波長ゆらぎ量Δλは、約30fmとなる。なお、本
実施態様方法では、下式（１１）を満たすように設定し
ている。

【００４３】

【数１１】

【００４４】一方、周波数解析では、まず、所定の周波
数解析手法、例えばＦＦＴを用いて、画像信号に基づき
縞画像の位相のゆらぎ周波数、すなわち縞画像の位相が
どの程度の周期で揺らいでいるかを求める（Ｓ６）。次
いで、求められた位相のゆらぎ周波数に基づき、出力波
長λのゆらぎ周波数、すなわち出力波長λがどの程度の
周期で揺らいでいるかを求める（Ｓ７）。なお、本実施
態様方法においては、縞画像の位相のゆらぎ周波数と、
出力波長λのゆらぎ周波数とは共に同じ値となる。

【００４５】最後に、上述の位相解析により求められた
出力波長λのゆらぎ量Δλと、周波数解析により求めら
れた出力波長λのゆらぎ周波数との両値によって、波長
ゆらぎを特定して（Ｓ８）、測定を終了する。なお、引
き続き他の光源について波長ゆらぎを測定する場合は、
上述の手順を繰り返し行なう。

【００４６】以下では、上述した位相解析手法につい
て、より詳細に説明する。（（位相解析手法−１））図３は、第１の位相解析手法
を模式的に示す図である。この第１の位相解析手法で
は、まず、撮像手段２４（例えば、ＣＣＤラインセン
サ）の特定画素から時系列的に取り込まれた画像信号に
基づき、特定画素において受光した光強度のゆらぎ量Δ
Ｉaを求める。特定画素における光強度は、光源光の出
力波長のゆらぎによって、図３（ａ）に示すように時間
的に変化する。その光強度の変化幅を光強度のゆらぎ量
ΔＩaとする。

【００４７】次に、縞画像の光強度の最大値Ｉmaxと、
最小値Ｉminを求める。具体的には、光路長差Ｌを微小
距離だけ緩やかに変化させ、特定画素における光強度の
変化から光強度の最大値Ｉmaxと最小値Ｉminとを求め
る。または、光源光の出力波長λを緩やかに変化させ、
同じく、特定画素における光強度の変化から光強度の最
大値Ｉmaxと最小値Ｉminとを求めてもよい。あるいは、
ＣＣＤラインセンサの複数の画素間の光強度を比較する
ことにより、光強度の最大値Ｉmaxと最小値Ｉminとを求
めてもよい。

【００４８】縞画像の位相変化による光強度は、図３
（ｂ）に示すように、正弦波的に変化する。したがっ
て、最後に、求められた光強度の最大値Ｉmaxおよび最
小値Ｉminと、特定画素における光強度の変化との相対
的な関係により、縞画像の位相ゆらぎ量２πｎを求め
る。なお、光強度の最大値Ｉmaxおよび最小値Ｉminは、
光源光の出力波長のゆらぎによって時間的に変化するの
で、例えば、そのゆらぎを平均した平均値に基づき最大
値Ｉmaxおよび最小値Ｉminを求めてもよい。同様に、特
定画素における光強度についても、そのゆらぎを平均し
た平均値Ｉaを特定画素における光強度とし、これらＩm
ax、ＩminおよびＩaの相対的関係から特定画素における
位相の平均値を求め、さらに特定画素における光強度の
ゆらぎ量ΔＩaを位相の変化幅に換算することによっ
て、縞画像の位相ゆらぎ量２πｎを求めればよい。

【００４９】（（位相解析手法−２））この第２の位相
解析手法では、まず、反射基準板１４５の傾きを調整し
て、参照基準面１４４ａに対して反射基準面１４５ａを
相対的に微小角度だけ傾け、空間キャリア周波数が重畳
された干渉縞の縞画像を形成しておき、この縞画像をＣ
ＣＤラインセンサにより時系列的に取り込む。次に、取
り込まれた各縞画像に対して、フーリエ変換縞解析方法
を適用して位相分布を求める。このフーリエ変換縞解析
方法は、例えば、「光学」第１３巻第１号（１９８４年
２月）第５５頁〜第６５頁の「サブフリンジ干渉計測基
礎論」に記載されている手法であり、具体的には以下の
手順で行なう。

【００５０】キャリア周波数が重畳された縞画像の干渉
縞強度ｉ(ｘ,ｙ)は、初期位相を考えないと、次式（１
２）で表わされる。

【００５１】

【数１２】

【００５２】上式（１２）は下式（１３）のように変形
できる。

【００５３】

【数１３】

【００５４】なお、c(x，y)は下式（１４）のように表
わされる。

【００５５】

【数１４】

【００５６】上式（１３）をフーリエ変換すると、下式
（１５）が得られる。

【００５７】

【数１５】

【００５８】次に、周波数座標系（フーリエ・スペクト
ル座標系、あるいは空間周波数領域とも称する）におい
て、フィルタリングにより、座標（f_x，f_y）に位置す
るスペクトルC(η−f_x，ζ−f_y)を取り出し、それを原
点に向けて（f_x，f_y）だけシフトすることにより、キ
ャリア周波数を除去してC(η，ζ)を得る。こうして得
られたC(η，ζ)を逆フーリエ変換することによりｃ
(x，y)を求め、下式（１６）によってラッピングされた
位相分布φ(ｘ，ｙ)を得る。

【００５９】

【数１６】

【００６０】最後に、空間的に位相アンラッピング処理
を行ない、位相分布Φ(x，y)を求める。

【００６１】上記方法に対し、原点に向けての（f_x，
f_y）のシフトを行なわず処理することで、時間ごとの位
相分布が求まる。また、上記方法では、空間的に位相ア
ンラッピング処理を行なうが、本方法では、時間軸上で
位相アンラッピング処理を行なうことで、時間的位相変
化を求めることができる。

【００６２】なお、この手順は、位相分布をＣＣＤカメ
ラ等で２次元的に撮像し、２次元フーリエ変換する場合
に対応しているが、位相分布をＣＣＤラインセンサ等で
１次元的に撮像し、１次元フーリエ変換することも同様
の手順で可能であり、このようにすれば簡便かつ安価な
装置とすることができる。

【００６３】以上の手順により、時系列的に撮像された
各縞画像について位相分布を求め、その各位相分布の時
間変化を判別し、最終的に縞画像の位相のゆらぎ量を求
める。

【００６４】（（位相解析手法−３））この第３の位相
解析手法では、まず、反射基準板１４５を一定速度で微
小距離移動させる、もしくは光源光の出力波長を緩やか
に一定速度で変化させることにより、出力波長のゆらぎ
周波数に比べ緩やかに干渉縞画像を変化させ、この時間
変化する縞画像を時系列的に撮像し画像信号に変換す
る。この画像信号から不要信号成分を分離除去すること
により、縞画像の位相分布を求める。

【００６５】これら一連の手順を行ない、それぞれにお
いて求められた各位相分布の時間変化を判別し、最終的
に時間的な波長のゆらぎ量を求める。また、フーリエ変
換を用いてパワースペクトラムを求め、波長ゆらぎがど
の周波数に支配的か解析することができる。

【００６６】以上、本発明の波長ゆらぎ測定方法および
装置の実施の態様について説明したが、本発明は前述し
た実施態様のものに限られるものではなく、種々の態様
の変更が可能である。

【００６７】例えば、前述した波長ゆらぎ測定装置にお
いては、光波干渉手段としてフィゾー型の干渉手段を用
いているが、その他の形式の干渉手段、例えば、マイケ
ルソン型あるいはマッハツェンダ型等の干渉手段を用い
ることが可能である。

【００６８】さらに、位相解析手法および周波数解析手
法については、いくつかの具体的方法を記載したが、位
相解析および周波数解析に用いる手法は、これらに限定
されるものではない。

【００６９】また、本発明の波長ゆらぎ測定方法および
装置は、特に、半導体レーザ光の出力波長のゆらぎを測
定するのに好適であるが、他の光源光の波長ゆらぎを測
定する場合にも同様に適用することが可能である。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の波長ゆら
ぎ測定方法および装置では、測定対象となる光源から所
定の出力波長で射出された１つの光波を分割し、この分
割された複数の光波を、出力波長より大なる光路長差が
相互間に設定された複数の光路を別々に通した後に互い
に干渉せしめ、撮像面上に縞画像を生ぜしめる。さら
に、この縞画像を所定の画像信号として時系列的に取り
込み、この画像信号に基づき縞画像の位相のゆらぎ量と
位相のゆらぎ周波数を求め、この求められた位相のゆら
ぎ量と、光路長差および出力波長とに基づき、出力波長
のゆらぎ量を求めると共に、もとめられた縞画像の位相
のゆらぎ周波数に基づき、出力波長のゆらぎ周波数を求
める。

【００７１】すなわち、その本質は、極めて微細な光源
光の波長ゆらぎを、干渉縞画像のゆらぎとして捉えるよ
うにしたことにある。

【００７２】したがって、本発明の波長ゆらぎ測定方法
および装置によれば、半導体レーザ等の光源から出力さ
れる光の波長ゆらぎ周波数および波長ゆらぎ量を、共に
定量的に測定することが可能である。また、極めて微細
な光源光の波長ゆらぎを定量的に特定することが可能と
なることにより、波長ゆらぎの原因を調べ、その対策を
講じることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る波長ゆらぎ測定方法
の手順を示すフローチャート

【図２】本発明の一実施形態に係る波長ゆらぎ測定装置
の概略構成を示す図

【図３】第１の位相解析手法を模式的に示す図

【符号の説明】

１波長ゆらぎ測定装置３光源１０光波干渉手段１２光波伝送系１４光波干渉系２０縞画像入力手段２２結像レンズ２４撮像手段２６ケーブル３０コンピュータ１２１受光端１２２光ファイバ１２３射光端１２４コリメータレンズ１４１発散レンズ１４２ハーフミラー１４３コリメータレンズ１４４参照基準板１４４ａ参照基準面１４５反射基準板１４５ａ反射基準面１４６支持架台

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の出力波長で光源から射出された１
つの光波を分割し、該分割された複数の光波を、所定の
光路長差が相互間に設定された複数の光路に沿って各々
導いた後に互いに干渉せしめ、撮像面上に縞画像を生ぜ
しめて該縞画像を所定の画像信号として時系列的に取り
込み、所定の位相解析手法を用いて、前記画像信号に基づき前
記縞画像の位相のゆらぎ量を求めると共に、所定の周波数解析手法を用いて、前記画像信号に基づき
前記縞画像の位相のゆらぎ周波数を求め、求められた前記位相のゆらぎ量と、前記光路長差および
前記出力波長とに基づき、該出力波長のゆらぎ量を求め
ると共に、求められた前記位相のゆらぎ周波数に基づき、前記出力
波長のゆらぎ周波数を求めることを特徴とする波長ゆら
ぎ測定方法。
【請求項２】所定の出力波長で光源から射出された１
つの光波を分割し、該分割された複数の光波を、所定の
光路長差が相互間に設定された複数の光路に沿って各々
導いた後に互いに干渉せしめ、撮像面上に縞画像を生ぜ
しめる光波干渉手段と、前記縞画像を所定の画像信号として取り込む縞画像入力
手段と、所定の位相解析手法を用いて、前記画像信号に基づき前
記縞画像の位相のゆらぎ量を求める位相ゆらぎ量算定手
段と、所定の周波数解析手法を用いて、前記画像信号に基づき
前記縞画像の位相のゆらぎ周波数を求める位相ゆらぎ周
波数算定手段と、求められた前記位相のゆらぎ量と前記光路長差および前
記出力波長とに基づき、該出力波長のゆらぎ量を求める
波長ゆらぎ量算定手段と、求められた前記位相のゆらぎ周波数に基づき、前記出力
波長のゆらぎ周波数を求める波長ゆらぎ周波数算定手段
とを備えてなることを特徴とする波長ゆらぎ測定装置。
【請求項３】前記光路長差が、下記式（１）を満たす
ように設定されていることを特徴とする請求項２記載の
波長ゆらぎ測定装置。【数１】
【請求項４】前記所定の位相解析手法が、前記縞画像
の光強度のゆらぎ量と光強度の最大値および最小値とを
求め、該求められた光強度のゆらぎ量および光強度の最
大値および最小値とに基づき前記位相変化量を求める手
法であることを特徴とする請求項２記載の波長ゆらぎ測
定装置。
【請求項５】前記所定の位相解析手法が、空間キャリ
ア周波数が重畳された縞画像を時系列的に取り込み、該
取り込まれた各縞画像に対して所定のフーリエ変換処理
を施して該各縞画像の位相分布を求め、該求められた各
縞画像間の位相分布の時間変化に基づき前記位相変化量
を求める手法であることを特徴とする請求項２記載の波
長ゆらぎ測定装置。
【請求項６】前記所定の位相解析手法が、前記出力波
長および／または前記光路長差を時間的に変化させるこ
とにより前記縞画像の位相分布を時間的に変化させ、該
縞画像の位相分布の時間変化に基づき前記位相変化量を
求める手法であることを特徴とする請求項２記載の波長
ゆらぎ測定装置。
【請求項７】前記縞画像入力手段が、ＣＣＤラインセ
ンサを備えてなることを特徴とする請求項２記載の波長
ゆらぎ測定装置。