JP2015052585A - 距離測定装置および距離測定方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】相関関数の干渉次数が不明の、少なくとも2つの干渉画像から、当該相関関数の干渉次数を瞬時に特定する。【解決手段】光源装置1、光検出装置2、測定光照射系3、光周波数コム生成装置4および空間位相変調器5を含む干渉計を用いて、基準位置(たとえば、光源装置1の出射点:参照光パスPrefおよび信号光パスPsigの始点)から、移動する試料SMPLまたは静止している試料SMPLの表面または内部の反射面、または前記試料SMPLの表面または内部の透過面までの距離を測定する。光周波数コムからなる参照光REF1,REF2と、測定光照射系から戻された信号光SIGRFLとの干渉画像を取得して距離測定をするに際し、相関関数(自己相関関数または相互相関関数)の干渉次数が不明の、少なくとも2つの干渉画像から、当該相関関数の干渉次数を瞬時に特定することができる。【選択図】 図1
Description
本発明は、干渉計を用いて基準位置から移動する試料または静止している試料の表面または内部の反射面等までの距離を測定する距離測定装置に関する。
具体的には、本発明は、光周波数コムからなる参照光と、測定光照射系から戻された信号光との干渉画像を取得して距離測定をするに際し、相関関数(自己相関関数または相互相関関数)の干渉次数が不明の、少なくとも2つの干渉画像から、当該相関関数の干渉次数を特定する距離測定技術に関する。
具体的には、本発明は、光周波数コムからなる参照光と、測定光照射系から戻された信号光との干渉画像を取得して距離測定をするに際し、相関関数(自己相関関数または相互相関関数)の干渉次数が不明の、少なくとも2つの干渉画像から、当該相関関数の干渉次数を特定する距離測定技術に関する。
従来、干渉計を用いて基準位置から試料の表面または内部の反射面等までの距離を測定する距離測定装置として、本発明者の発明にかかる形状測定装置(特許文献1)が公知である。
この形状測定装置(以下、「距離測定装置」と称する)9は、図18に示すように、光源91と光分岐器92と測定光照射系93と参照コム光分離器94と光合波器95と光検出器96とを備えている。
参照コム光分離器94は、光源91からの広帯域光WBLを、光分岐器92を介して広帯域光WBLREFとして入射する。
光分岐器92は、広帯域光WBLREFを、伝播方向をZ軸方向としたときに結像面におけるY座標値の大きさに応じて周波数間隔が連続的に変化するコム光に分離する。光分岐器92は、これらのコム光を参照コム光CMBREFとして、光検出器96の検出面(結像面)に照射する。
すなわち、光検出器96の検出面(結像面)に照射される光は、結像面のY座標値に対応して周波数間隔が連続的変化している。
一方、光源91からの広帯域光WBLは、光分岐器92を介して測定光照射系93に入射される。
測定光照射系93には試料SMPLがセットされており、試料SMPLからの反射光は、光合波器95を介して、広帯域光WBLREFとともに光検出器96の検出面(結像面)に照射される。
参照コム光分離器94は、光源91からの広帯域光WBLを、光分岐器92を介して広帯域光WBLREFとして入射する。
光分岐器92は、広帯域光WBLREFを、伝播方向をZ軸方向としたときに結像面におけるY座標値の大きさに応じて周波数間隔が連続的に変化するコム光に分離する。光分岐器92は、これらのコム光を参照コム光CMBREFとして、光検出器96の検出面(結像面)に照射する。
すなわち、光検出器96の検出面(結像面)に照射される光は、結像面のY座標値に対応して周波数間隔が連続的変化している。
一方、光源91からの広帯域光WBLは、光分岐器92を介して測定光照射系93に入射される。
測定光照射系93には試料SMPLがセットされており、試料SMPLからの反射光は、光合波器95を介して、広帯域光WBLREFとともに光検出器96の検出面(結像面)に照射される。
光検出器96の検出面に表れる干渉画像が、測定光照射系93における光測定対象の断層画像である。
測定光照射系93における測定対象(図示しない)に照射した信号光の長さが光検出器96のX軸上の線分(仮想切断線)に対応する。また、測定対象の反射面の深さがY座標に対応する。
すなわち、参照光(または信号光)の伝播方向をZ軸方向としたときに、結像面におけるY座標の大きさに応じて周波数間隔が(連続的に)変化する参照コム光を用いて、ダイナミックレンジが大きい深さ方向の二次元断層を測定することができる。
測定光照射系93における測定対象(図示しない)に照射した信号光の長さが光検出器96のX軸上の線分(仮想切断線)に対応する。また、測定対象の反射面の深さがY座標に対応する。
すなわち、参照光(または信号光)の伝播方向をZ軸方向としたときに、結像面におけるY座標の大きさに応じて周波数間隔が(連続的に)変化する参照コム光を用いて、ダイナミックレンジが大きい深さ方向の二次元断層を測定することができる。
ところで、距離測定装置9では、参照コム光分離器94は、図19に示すように、VIPA941により構成されている。VIPA941は、たとえば石英ガラス基板の出射面に金を蒸着し、入射側には入射口を残して同様に金を蒸着して構成される。
参照コム光分離器94では、参照光WBLREFは、VIPA941の入射口に入射する。
VIPA941は、図19に示すように広帯域光を入射し、参照コム光CMBREFを生成する。参照コム光CMBREFは、出射方向をZ軸方向としたときに結像面におけるY座標値の大きさに応じて周波数間隔が(連続的に)変化する。すなわち、参照コム光CMBREFは、X軸方向に幅を持ち、周波数間隔がY座標に依存するコム光である。この周波数間隔は、Δω(Y)で表される。
VIPA941は、図19に示すように広帯域光を入射し、参照コム光CMBREFを生成する。参照コム光CMBREFは、出射方向をZ軸方向としたときに結像面におけるY座標値の大きさに応じて周波数間隔が(連続的に)変化する。すなわち、参照コム光CMBREFは、X軸方向に幅を持ち、周波数間隔がY座標に依存するコム光である。この周波数間隔は、Δω(Y)で表される。
たとえば、図20(A)ではピクセルPkにはn次のピークが、図20(B)ではピクセルPkにはm次のピークが割り当てられている。
したがって、異なる干渉次数(すなわち、異なる深さ)での干渉が生じた場合に、検出面に現れた輝度を持つピクセルがどの干渉次数による干渉に基づいて生じたかを知ることができない。
距離測定装置9では、たとえば、検出面上のあるピクセルに干渉が生じている状態で、参照光路長をΔLだけ変えると、当該ピクセルは検出面上を深さの±方向(Y軸方向)にあるピクセル個数分だけ移動する。
したがって、異なる干渉次数(すなわち、異なる深さ)での干渉が生じた場合に、検出面に現れた輝度を持つピクセルがどの干渉次数による干渉に基づいて生じたかを知ることができない。
距離測定装置9では、たとえば、検出面上のあるピクセルに干渉が生じている状態で、参照光路長をΔLだけ変えると、当該ピクセルは検出面上を深さの±方向(Y軸方向)にあるピクセル個数分だけ移動する。
図21(A)は、光路長を変更しないときの光検出器96による検出状態例を示している。
また、図21(B)は、光路長を微小量変更したために干渉次数が2となった検出例を、図21(C)は光路長をさらに微小量変更したために干渉次数が4となった検出例を、図21(D)は光路長をさらに微小量変更したために干渉次数が7となった検出例をそれぞれ示している。
参照光路長を微小距離だけ変えたときの、干渉が生じているピクセルの移動量は、自己相関関数の干渉次数により異なる。したがって、予め、干渉次数に対応する移動量を知っていれば、何次の干渉次数により生じた干渉かを知ることができる。
また、図21(B)は、光路長を微小量変更したために干渉次数が2となった検出例を、図21(C)は光路長をさらに微小量変更したために干渉次数が4となった検出例を、図21(D)は光路長をさらに微小量変更したために干渉次数が7となった検出例をそれぞれ示している。
参照光路長を微小距離だけ変えたときの、干渉が生じているピクセルの移動量は、自己相関関数の干渉次数により異なる。したがって、予め、干渉次数に対応する移動量を知っていれば、何次の干渉次数により生じた干渉かを知ることができる。
しかし、図18の距離測定装置9では、干渉が生じているピクセルの移動量を検出するために、光路長の変更を行い、干渉画像の測定を行わなければならない。
このため、高速の距離測定が要求される用途への適用ができない場合が生じる。
このため、高速の距離測定が要求される用途への適用ができない場合が生じる。
本発明の目的は、光周波数コムからなる参照光(または信号光)と、測定光照射系から戻された信号光との干渉画像を取得して距離測定をするに際し、相関関数(自己相関関数または相互相関関数)の干渉次数が不明の、少なくとも2つの干渉画像から、当該相関関数の干渉次数を特定することができる距離測定装置および距離測定方法を提供することである。
(1)
光源装置、光検出装置、測定光照射系、光周波数コム生成装置および空間位相変調器を含む干渉計を用いて、基準位置から、移動する試料または静止している試料の表面または内部の反射面、または前記試料の表面または内部の透過面までの距離を測定する距離測定装置において、
前記干渉計の参照光パスおよび信号光パスの始点に設けた、超広帯域光、広帯域光または少なくとも2つに分割された広帯域光を生成する前記光源装置と、
前記干渉計の前記参照光パスおよび前記信号光パスの終点に設けた、干渉光を受光する光検出器を有する前記光検出装置と、
前記試料に前記信号光パスを伝播する信号光をライン状に照射しその反射光または透過光を前記信号光パスに戻す前記測定光照射系と、
コム周波数間隔が相互に異なる少なくとも2つの光周波数コムを同時に生成する、前記参照光パス上または前記信号光パス上に設けた前記光周波数コム生成装置と、
前記参照光パス上または前記信号光パス上に設けられ、入射光を、前記光検出器の結像表面におけるY軸方向に対応する仮想ラインに沿って光路長が変化しかつ前記結像表面におけるX軸方向に幅(光検出器の検出面のピクセル1個分またはピクセル複数個に対応する幅)を持つ光に変換して出射する前記空間位相変調器(空間距離変調器)と、
前記光検出器により検出した検出結果から、前記少なくとも2つの光周波数コムからなる参照光と前記測定光照射系から戻された信号光との干渉画像(相関関数の干渉次数が不明の干渉画像)をそれぞれ表示する干渉画像生成装置と、
前記干渉画像生成装置に表示した複数の前記干渉画像のうち、少なくとも2つの干渉画像の前記結像表面上での前記Y軸方向の距離を測定することで、前記相関関数の干渉次数が不明の干渉画像の、当該干渉次数を特定する干渉次数特定装置と、
を備えた距離測定装置。
光源装置、光検出装置、測定光照射系、光周波数コム生成装置および空間位相変調器を含む干渉計を用いて、基準位置から、移動する試料または静止している試料の表面または内部の反射面、または前記試料の表面または内部の透過面までの距離を測定する距離測定装置において、
前記干渉計の参照光パスおよび信号光パスの始点に設けた、超広帯域光、広帯域光または少なくとも2つに分割された広帯域光を生成する前記光源装置と、
前記干渉計の前記参照光パスおよび前記信号光パスの終点に設けた、干渉光を受光する光検出器を有する前記光検出装置と、
前記試料に前記信号光パスを伝播する信号光をライン状に照射しその反射光または透過光を前記信号光パスに戻す前記測定光照射系と、
コム周波数間隔が相互に異なる少なくとも2つの光周波数コムを同時に生成する、前記参照光パス上または前記信号光パス上に設けた前記光周波数コム生成装置と、
前記参照光パス上または前記信号光パス上に設けられ、入射光を、前記光検出器の結像表面におけるY軸方向に対応する仮想ラインに沿って光路長が変化しかつ前記結像表面におけるX軸方向に幅(光検出器の検出面のピクセル1個分またはピクセル複数個に対応する幅)を持つ光に変換して出射する前記空間位相変調器(空間距離変調器)と、
前記光検出器により検出した検出結果から、前記少なくとも2つの光周波数コムからなる参照光と前記測定光照射系から戻された信号光との干渉画像(相関関数の干渉次数が不明の干渉画像)をそれぞれ表示する干渉画像生成装置と、
前記干渉画像生成装置に表示した複数の前記干渉画像のうち、少なくとも2つの干渉画像の前記結像表面上での前記Y軸方向の距離を測定することで、前記相関関数の干渉次数が不明の干渉画像の、当該干渉次数を特定する干渉次数特定装置と、
を備えた距離測定装置。
(2)
(1)に記載の距離測定装置において、
前記光周波数コム生成装置は、
(a)1つの光共振器からなり、または、
(b)並列接続された少なくとも2つの光共振器からなる、
距離測定装置。
(1)に記載の距離測定装置において、
前記光周波数コム生成装置は、
(a)1つの光共振器からなり、または、
(b)並列接続された少なくとも2つの光共振器からなる、
距離測定装置。
(3)
(1)に記載の距離測定装置において、
前記光検出装置は、
(a)前記少なくとも2つの光周波数コムを同時に入射する1つの受光器からなり、
(b)前記少なくとも2つの光周波数コムを周波数に応じて分離するマルチクロイックミラーと、前記マルチクロイックミラーの後段にそれぞれ設けた受光器からなり、または、
(c)前記少なくとも2つの光周波数コムを分割する分岐器と、分岐された前記少なくとも2つの光周波数コムをそれぞれ入力するフィルタまたは共振器と、前記各共振器の後段にそれぞれ設けた受光器からなる、
距離測定装置。
(1)に記載の距離測定装置において、
前記光検出装置は、
(a)前記少なくとも2つの光周波数コムを同時に入射する1つの受光器からなり、
(b)前記少なくとも2つの光周波数コムを周波数に応じて分離するマルチクロイックミラーと、前記マルチクロイックミラーの後段にそれぞれ設けた受光器からなり、または、
(c)前記少なくとも2つの光周波数コムを分割する分岐器と、分岐された前記少なくとも2つの光周波数コムをそれぞれ入力するフィルタまたは共振器と、前記各共振器の後段にそれぞれ設けた受光器からなる、
距離測定装置。
(4)
光源装置、光検出装置、測定光照射系、光周波数コム生成装置および空間位相変調器を含む干渉計を用いて、基準位置から、移動する試料または静止している試料の表面または内部の反射面、または前記試料の表面または内部の透過面までの距離を測定する距離測定装置において、
前記干渉計の参照光パスおよび信号光パスの始点に設けた、レーザ光を生成する前記光源装置と、
前記干渉計の前記参照光パスおよび前記信号光パスの終点に設けた、干渉光を受光する光検出器を有する前記光検出装置と、
前記試料に前記信号光パスを伝播する信号光をライン状に照射しその反射光または透過光を前記信号光パスに戻す前記測定光照射系と、
コム周波数間隔が相互に異なる少なくとも2つの光周波数コムを同時に前記レーザ光のサイドバンドとして生成する、前記光源装置の直後に設けた前記光周波数コム生成装置と、
前記参照光パス上または前記信号光パス上に設けられ、入射光を、前記光検出器の結像表面におけるY軸方向に対応する仮想ラインに沿って光路長が変化しかつ前記結像表面におけるX軸方向に幅(光検出器の検出面のピクセル1個分またはピクセル複数個に対応する幅)を持つ光に変換して出射する前記空間位相変調器(空間距離変調器)と、
前記光検出器により検出した検出結果から、前記少なくとも2つの光周波数コムからなる参照光と前記測定光照射系から戻された信号光との干渉画像(相関関数の干渉次数が不明の干渉画像)をそれぞれ表示する干渉画像生成装置と、
前記干渉画像生成装置に表示した複数の前記干渉画像のうち、少なくとも2つの干渉画像の結像表面上での前記Y軸方向の距離を測定することで、前記相関関数の干渉次数が不明の干渉画像の、当該干渉次数を特定する干渉次数特定装置と、
を備えた距離測定装置。
光源装置、光検出装置、測定光照射系、光周波数コム生成装置および空間位相変調器を含む干渉計を用いて、基準位置から、移動する試料または静止している試料の表面または内部の反射面、または前記試料の表面または内部の透過面までの距離を測定する距離測定装置において、
前記干渉計の参照光パスおよび信号光パスの始点に設けた、レーザ光を生成する前記光源装置と、
前記干渉計の前記参照光パスおよび前記信号光パスの終点に設けた、干渉光を受光する光検出器を有する前記光検出装置と、
前記試料に前記信号光パスを伝播する信号光をライン状に照射しその反射光または透過光を前記信号光パスに戻す前記測定光照射系と、
コム周波数間隔が相互に異なる少なくとも2つの光周波数コムを同時に前記レーザ光のサイドバンドとして生成する、前記光源装置の直後に設けた前記光周波数コム生成装置と、
前記参照光パス上または前記信号光パス上に設けられ、入射光を、前記光検出器の結像表面におけるY軸方向に対応する仮想ラインに沿って光路長が変化しかつ前記結像表面におけるX軸方向に幅(光検出器の検出面のピクセル1個分またはピクセル複数個に対応する幅)を持つ光に変換して出射する前記空間位相変調器(空間距離変調器)と、
前記光検出器により検出した検出結果から、前記少なくとも2つの光周波数コムからなる参照光と前記測定光照射系から戻された信号光との干渉画像(相関関数の干渉次数が不明の干渉画像)をそれぞれ表示する干渉画像生成装置と、
前記干渉画像生成装置に表示した複数の前記干渉画像のうち、少なくとも2つの干渉画像の結像表面上での前記Y軸方向の距離を測定することで、前記相関関数の干渉次数が不明の干渉画像の、当該干渉次数を特定する干渉次数特定装置と、
を備えた距離測定装置。
(5)
(4)に記載の距離測定装置において、
前記光周波数コム生成装置は、
(a)1つの光共振器からなり、または、
(b)並列接続された少なくとも2つの光共振器からなる、
距離測定装置。
(4)に記載の距離測定装置において、
前記光周波数コム生成装置は、
(a)1つの光共振器からなり、または、
(b)並列接続された少なくとも2つの光共振器からなる、
距離測定装置。
(6)
(4)に記載の距離測定装置において、
前記光検出装置は、
(a)前記少なくとも2つの光周波数コムを同時に入射する1つの受光器からなり、
(b)前記少なくとも2つの光周波数コムを周波数に応じて分離するマルチクロイックミラーと、前記マルチクロイックミラーの後段にそれぞれ設けた受光器からなり、または、
(c)前記少なくとも2つの光周波数コムを分割する分岐器と、分岐された前記少なくとも2つの光周波数コムをそれぞれ入力するフィルタまたは共振器と、前記各共振器の後段にそれぞれ設けた受光器からなる、
距離測定装置。
(4)に記載の距離測定装置において、
前記光検出装置は、
(a)前記少なくとも2つの光周波数コムを同時に入射する1つの受光器からなり、
(b)前記少なくとも2つの光周波数コムを周波数に応じて分離するマルチクロイックミラーと、前記マルチクロイックミラーの後段にそれぞれ設けた受光器からなり、または、
(c)前記少なくとも2つの光周波数コムを分割する分岐器と、分岐された前記少なくとも2つの光周波数コムをそれぞれ入力するフィルタまたは共振器と、前記各共振器の後段にそれぞれ設けた受光器からなる、
距離測定装置。
(7)
光源装置、光検出装置、測定光照射系、光周波数コム生成装置および空間位相変調器を含む干渉計を用いて、基準位置から、移動する試料または静止している試料の表面または内部の反射面、または前記試料の表面または内部の透過面までの距離を測定する距離測定装置において、
前記干渉計の参照光パスおよび信号光パスの始点に設けた、光周波数コムを生成する前記光源装置と、
前記干渉計の前記参照光パスおよび前記信号光パスの終点に設けた、干渉光を受光する光検出器を有する前記光検出装置と、
前記試料に前記信号光パスを伝播する信号光をライン状に照射しその反射光または透過光を前記信号光パスに戻す前記測定光照射系と、
前記光周波数コムCMBを入射しさらにコム周波数間隔が相互に異なる1つ以上他の光周波数コムを生成しこれらを合成して少なくとも2つの光周波数コムCMBをCMB2を出射する、前記参照光パス上または前記信号光パス上に設けた前記周波数コム生成装置と、
前記参照光パス上または前記信号光パス上に設けられ、入射光を、前記光検出器の結像表面におけるY軸方向に対応する仮想ラインに沿って光路長が変化しかつ前記結像表面におけるX軸方向に幅(光検出器の検出面のピクセル1個分またはピクセル複数個に対応する幅)を持つ光に変換して出射する前記空間位相変調器(空間距離変調器)と、
前記光検出器により検出した検出結果から、前記少なくとも2つの光周波数コムからなる参照光と前記測定光照射系から戻された信号光との干渉画像(相関関数の干渉次数が不明の干渉画像)をそれぞれ表示する干渉画像生成装置と、
前記干渉画像生成装置に表示した複数の前記干渉画像のうち、少なくとも2つの干渉画像の前記結像表面上での前記Y軸方向の距離を測定することで、前記相関関数の干渉次数が不明の干渉画像の、当該干渉次数を特定する干渉次数特定装置と、
を備えた距離測定装置。
光源装置、光検出装置、測定光照射系、光周波数コム生成装置および空間位相変調器を含む干渉計を用いて、基準位置から、移動する試料または静止している試料の表面または内部の反射面、または前記試料の表面または内部の透過面までの距離を測定する距離測定装置において、
前記干渉計の参照光パスおよび信号光パスの始点に設けた、光周波数コムを生成する前記光源装置と、
前記干渉計の前記参照光パスおよび前記信号光パスの終点に設けた、干渉光を受光する光検出器を有する前記光検出装置と、
前記試料に前記信号光パスを伝播する信号光をライン状に照射しその反射光または透過光を前記信号光パスに戻す前記測定光照射系と、
前記光周波数コムCMBを入射しさらにコム周波数間隔が相互に異なる1つ以上他の光周波数コムを生成しこれらを合成して少なくとも2つの光周波数コムCMBをCMB2を出射する、前記参照光パス上または前記信号光パス上に設けた前記周波数コム生成装置と、
前記参照光パス上または前記信号光パス上に設けられ、入射光を、前記光検出器の結像表面におけるY軸方向に対応する仮想ラインに沿って光路長が変化しかつ前記結像表面におけるX軸方向に幅(光検出器の検出面のピクセル1個分またはピクセル複数個に対応する幅)を持つ光に変換して出射する前記空間位相変調器(空間距離変調器)と、
前記光検出器により検出した検出結果から、前記少なくとも2つの光周波数コムからなる参照光と前記測定光照射系から戻された信号光との干渉画像(相関関数の干渉次数が不明の干渉画像)をそれぞれ表示する干渉画像生成装置と、
前記干渉画像生成装置に表示した複数の前記干渉画像のうち、少なくとも2つの干渉画像の前記結像表面上での前記Y軸方向の距離を測定することで、前記相関関数の干渉次数が不明の干渉画像の、当該干渉次数を特定する干渉次数特定装置と、
を備えた距離測定装置。
(8)
(7)に記載の距離測定装置において、
前記光周波数コム生成装置は、
(a)波長変換器、
(b)第2高調波発生器、または、
(c)4光波混合器、
からなる距離測定装置。
(7)に記載の距離測定装置において、
前記光周波数コム生成装置は、
(a)波長変換器、
(b)第2高調波発生器、または、
(c)4光波混合器、
からなる距離測定装置。
(9)
(7)に記載の距離測定装置において、
前記光検出装置は、
(a)前記少なくとも2つの光周波数コムを同時に入射する1つの受光器からなり、
(b)前記少なくとも2つの光周波数コムを周波数に応じて分離するマルチクロイックミラーと、前記マルチクロイックミラーの後段にそれぞれ設けた受光器からなり、または、
(c)前記少なくとも2つの光周波数コムを分割する分岐器と、分岐された前記少なくとも2つの光周波数コムをそれぞれ入力するフィルタまたは共振器と、前記各共振器の後段にそれぞれ設けた受光器からなる、
距離測定装置。
(7)に記載の距離測定装置において、
前記光検出装置は、
(a)前記少なくとも2つの光周波数コムを同時に入射する1つの受光器からなり、
(b)前記少なくとも2つの光周波数コムを周波数に応じて分離するマルチクロイックミラーと、前記マルチクロイックミラーの後段にそれぞれ設けた受光器からなり、または、
(c)前記少なくとも2つの光周波数コムを分割する分岐器と、分岐された前記少なくとも2つの光周波数コムをそれぞれ入力するフィルタまたは共振器と、前記各共振器の後段にそれぞれ設けた受光器からなる、
距離測定装置。
(10)
光源装置、光検出装置、測定光照射系、光周波数コム生成装置および空間位相変調器を含む干渉計を用いて、基準位置(たとえば、光源装置の出射点:参照光パスおよび信号光パスの始点)から、移動する試料または静止している試料の表面または内部の反射面、または前記試料の表面または内部の透過面までの距離を測定する距離測定装置において、
前記干渉計の参照光パスおよび信号光パスの始点に設けた、中心周波数が相互に異なる広帯域光を生成する少なくとも2つの光源を備えた前記光源装置と、
前記干渉計の前記参照光パスおよび前記信号光パスの終点に設けた、干渉光を受光する光検出器を有する前記光検出装置と、
前記試料に前記信号光パスを伝播する信号光をライン状に照射しその反射光または透過光を前記信号光パスに戻す前記測定光照射系と、
前記少なくとも2つの光源から出射された光に基づき、コム周波数間隔が相互に異なる少なくとも2つの光周波数コムを非同時に生成する、前記参照光パス上または前記信号光パス上に設けた前記光周波数コム生成装置と、
前記参照光パス上または前記信号光パス上に設けられ、入射光を、前記光検出器の結像表面におけるY軸方向に対応する仮想ラインに沿って光路長が変化しかつ前記結像表面におけるX軸方向に幅(光検出器の検出面のピクセル1個分またはピクセル複数個に対応する幅)を持つ光に変換して出射する前記空間位相変調器(空間距離変調器)と、
前記光検出器により検出した検出結果から、前記少なくとも2つの光周波数コムからなる参照光と前記測定光照射系から戻された信号光との干渉画像(相関関数の干渉次数が不明の干渉画像)をそれぞれ表示する干渉画像生成装置と、
前記干渉画像生成装置に表示した複数の前記干渉画像のうち、少なくとも2つの干渉画像の前記結像表面上での前記Y軸方向の距離を測定することで、前記相関関数の干渉次数が不明の干渉画像の、当該干渉次数を特定する干渉次数特定装置と、
を備えた距離測定装置。
光源装置、光検出装置、測定光照射系、光周波数コム生成装置および空間位相変調器を含む干渉計を用いて、基準位置(たとえば、光源装置の出射点:参照光パスおよび信号光パスの始点)から、移動する試料または静止している試料の表面または内部の反射面、または前記試料の表面または内部の透過面までの距離を測定する距離測定装置において、
前記干渉計の参照光パスおよび信号光パスの始点に設けた、中心周波数が相互に異なる広帯域光を生成する少なくとも2つの光源を備えた前記光源装置と、
前記干渉計の前記参照光パスおよび前記信号光パスの終点に設けた、干渉光を受光する光検出器を有する前記光検出装置と、
前記試料に前記信号光パスを伝播する信号光をライン状に照射しその反射光または透過光を前記信号光パスに戻す前記測定光照射系と、
前記少なくとも2つの光源から出射された光に基づき、コム周波数間隔が相互に異なる少なくとも2つの光周波数コムを非同時に生成する、前記参照光パス上または前記信号光パス上に設けた前記光周波数コム生成装置と、
前記参照光パス上または前記信号光パス上に設けられ、入射光を、前記光検出器の結像表面におけるY軸方向に対応する仮想ラインに沿って光路長が変化しかつ前記結像表面におけるX軸方向に幅(光検出器の検出面のピクセル1個分またはピクセル複数個に対応する幅)を持つ光に変換して出射する前記空間位相変調器(空間距離変調器)と、
前記光検出器により検出した検出結果から、前記少なくとも2つの光周波数コムからなる参照光と前記測定光照射系から戻された信号光との干渉画像(相関関数の干渉次数が不明の干渉画像)をそれぞれ表示する干渉画像生成装置と、
前記干渉画像生成装置に表示した複数の前記干渉画像のうち、少なくとも2つの干渉画像の前記結像表面上での前記Y軸方向の距離を測定することで、前記相関関数の干渉次数が不明の干渉画像の、当該干渉次数を特定する干渉次数特定装置と、
を備えた距離測定装置。
(11)
(10)に記載の距離測定装置において、
前記光検出装置は、
(a)前記少なくとも2つの光周波数コムを同時に入射する1つの受光器からなり、
(b)前記少なくとも2つの光周波数コムを周波数に応じて分離するマルチクロイックミラーと、前記マルチクロイックミラーの後段にそれぞれ設けた受光器からなり、または、
(c)前記少なくとも2つの光周波数コムを分割する分岐器と、分岐された前記少なくとも2つの光周波数コムをそれぞれ入力するフィルタまたは共振器と、前記各共振器の後段にそれぞれ設けた受光器からなる、
距離測定装置。
(10)に記載の距離測定装置において、
前記光検出装置は、
(a)前記少なくとも2つの光周波数コムを同時に入射する1つの受光器からなり、
(b)前記少なくとも2つの光周波数コムを周波数に応じて分離するマルチクロイックミラーと、前記マルチクロイックミラーの後段にそれぞれ設けた受光器からなり、または、
(c)前記少なくとも2つの光周波数コムを分割する分岐器と、分岐された前記少なくとも2つの光周波数コムをそれぞれ入力するフィルタまたは共振器と、前記各共振器の後段にそれぞれ設けた受光器からなる、
距離測定装置。
(12)
光源装置、光検出器を備えた光検出装置、測定光照射系、光周波数コム生成装置および空間位相変調器を含む干渉計を用いて、基準位置(たとえば、光源装置の出射点:参照光パスおよび信号光パスの始点)から、移動する試料または静止している試料の表面または内部の反射面、または前記試料の表面または内部の透過面までの距離を測定する距離測定方法において、
ステップ1: 前記干渉計の参照光パスおよび信号光パスの始点に設けた前記光源装置により、超広帯域光、広帯域光または少なくとも2つに分割された広帯域光(狭帯域幅の光を除く光)を生成し、
ステップ2: 前記参照光パス上または前記信号光パス上に設けた前記光周波数コム生成装置により、コム周波数間隔が相互に異なる少なくとも2つの光周波数コムを同時に生成し、
ステップ3: 前記参照光パス上または前記信号光パス上に設けられた前記空間位相変調器により、入射光を、前記光検出器の結像表面におけるY軸方向に対応する仮想ラインに沿って光路長が変化しかつ前記結像表面におけるX軸方向に幅(光検出器の検出面のピクセル1個分またはピクセル複数個に対応する幅)を持つ光に変換して出射し、
ステップ4: 前記測定光照射系により、前記試料に前記信号光パスを伝播する信号光をライン状に照射しその反射光または透過光を前記信号光パスに戻し、
ステップ5: 前記干渉計の参照光パスおよび信号光パスの終点に設けた光検出装置2により干渉光を受光し、
ステップ6: 干渉画像生成装置により、前記光検出器により検出した検出結果から、前記少なくとも2つの光周波数コムからなる参照光と前記測定光照射系から戻された信号光との干渉画像(相関関数の干渉次数が不明の干渉画像)をそれぞれ表示し、
ステップ7: 干渉次数特定装置により、前記干渉画像生成装置に表示した複数の前記干渉画像のうち、少なくとも2つの干渉画像の結像表面上での前記Y軸方向の距離を測定することで、前記相関関数の干渉次数が不明の干渉画像の、当該干渉次数を特定する、
距離測定方法。
光源装置、光検出器を備えた光検出装置、測定光照射系、光周波数コム生成装置および空間位相変調器を含む干渉計を用いて、基準位置(たとえば、光源装置の出射点:参照光パスおよび信号光パスの始点)から、移動する試料または静止している試料の表面または内部の反射面、または前記試料の表面または内部の透過面までの距離を測定する距離測定方法において、
ステップ1: 前記干渉計の参照光パスおよび信号光パスの始点に設けた前記光源装置により、超広帯域光、広帯域光または少なくとも2つに分割された広帯域光(狭帯域幅の光を除く光)を生成し、
ステップ2: 前記参照光パス上または前記信号光パス上に設けた前記光周波数コム生成装置により、コム周波数間隔が相互に異なる少なくとも2つの光周波数コムを同時に生成し、
ステップ3: 前記参照光パス上または前記信号光パス上に設けられた前記空間位相変調器により、入射光を、前記光検出器の結像表面におけるY軸方向に対応する仮想ラインに沿って光路長が変化しかつ前記結像表面におけるX軸方向に幅(光検出器の検出面のピクセル1個分またはピクセル複数個に対応する幅)を持つ光に変換して出射し、
ステップ4: 前記測定光照射系により、前記試料に前記信号光パスを伝播する信号光をライン状に照射しその反射光または透過光を前記信号光パスに戻し、
ステップ5: 前記干渉計の参照光パスおよび信号光パスの終点に設けた光検出装置2により干渉光を受光し、
ステップ6: 干渉画像生成装置により、前記光検出器により検出した検出結果から、前記少なくとも2つの光周波数コムからなる参照光と前記測定光照射系から戻された信号光との干渉画像(相関関数の干渉次数が不明の干渉画像)をそれぞれ表示し、
ステップ7: 干渉次数特定装置により、前記干渉画像生成装置に表示した複数の前記干渉画像のうち、少なくとも2つの干渉画像の結像表面上での前記Y軸方向の距離を測定することで、前記相関関数の干渉次数が不明の干渉画像の、当該干渉次数を特定する、
距離測定方法。
(13)
光源装置、光検出器を備えた光検出装置、測定光照射系、光周波数コム生成装置および空間位相変調器を含む干渉計を用いて、基準位置(たとえば、光源装置の出射点:参照光パスおよび信号光パスの始点)から、移動する試料または静止している試料の表面または内部の反射面、または前記試料の表面または内部の透過面までの距離を測定する距離測定方法において、
ステップ1: 前記干渉計の参照光パスおよび信号光パスの始点に設けた前記光源装置により、レーザ光を生成し、
ステップ2: 前記参照光パス上または前記信号光パス上に設けた光周波数コム生成装置により、コム周波数間隔が相互に異なる少なくとも2つの光周波数コムを前記レーザ光のサイドバンドとして同時に生成し、
ステップ3: 前記参照光パス上または前記信号光パス上に設けられた空間位相変調器により、入射光を、前記光検出器の結像表面におけるY軸方向に対応する仮想ラインに沿って光路長が変化しかつ前記結像表面におけるX軸方向に幅(光検出器の検出面のピクセル1個分またはピクセル複数個に対応する幅)を持つ光に変換して出射し、
ステップ4: 測定光照射系により、前記試料に前記信号光パスを伝播する信号光をライン状に照射しその反射光または透過光を前記信号光パスに戻し、
ステップ5: 前記干渉計の参照光パスおよび信号光パスの終点に設けた光検出装置により干渉光を受光し、
ステップ6: 干渉画像生成装置により、前記光検出器により検出した検出結果から、前記少なくとも2つの光周波数コムからなる参照光と前記測定光照射系から戻された信号光との干渉画像(相関関数の干渉次数が不明の干渉画像)をそれぞれ表示し、
ステップ7: 干渉次数特定装置により、前記干渉画像生成装置に表示した複数の前記干渉画像のうち、少なくとも2つの干渉画像の結像表面上での前記Y軸方向の距離を測定することで、前記相関関数の干渉次数が不明の干渉画像の、当該干渉次数を特定する、
距離測定方法。
光源装置、光検出器を備えた光検出装置、測定光照射系、光周波数コム生成装置および空間位相変調器を含む干渉計を用いて、基準位置(たとえば、光源装置の出射点:参照光パスおよび信号光パスの始点)から、移動する試料または静止している試料の表面または内部の反射面、または前記試料の表面または内部の透過面までの距離を測定する距離測定方法において、
ステップ1: 前記干渉計の参照光パスおよび信号光パスの始点に設けた前記光源装置により、レーザ光を生成し、
ステップ2: 前記参照光パス上または前記信号光パス上に設けた光周波数コム生成装置により、コム周波数間隔が相互に異なる少なくとも2つの光周波数コムを前記レーザ光のサイドバンドとして同時に生成し、
ステップ3: 前記参照光パス上または前記信号光パス上に設けられた空間位相変調器により、入射光を、前記光検出器の結像表面におけるY軸方向に対応する仮想ラインに沿って光路長が変化しかつ前記結像表面におけるX軸方向に幅(光検出器の検出面のピクセル1個分またはピクセル複数個に対応する幅)を持つ光に変換して出射し、
ステップ4: 測定光照射系により、前記試料に前記信号光パスを伝播する信号光をライン状に照射しその反射光または透過光を前記信号光パスに戻し、
ステップ5: 前記干渉計の参照光パスおよび信号光パスの終点に設けた光検出装置により干渉光を受光し、
ステップ6: 干渉画像生成装置により、前記光検出器により検出した検出結果から、前記少なくとも2つの光周波数コムからなる参照光と前記測定光照射系から戻された信号光との干渉画像(相関関数の干渉次数が不明の干渉画像)をそれぞれ表示し、
ステップ7: 干渉次数特定装置により、前記干渉画像生成装置に表示した複数の前記干渉画像のうち、少なくとも2つの干渉画像の結像表面上での前記Y軸方向の距離を測定することで、前記相関関数の干渉次数が不明の干渉画像の、当該干渉次数を特定する、
距離測定方法。
(14)
光源装置、光検出器を備えた光検出装置、測定光照射系、光周波数コム生成装置および空間位相変調器を含む干渉計を用いて、基準位置(たとえば、光源装置の出射点:参照光パスおよび信号光パスの始点)から、移動する試料または静止している試料の表面または内部の反射面、または前記試料の表面または内部の透過面までの距離を測定する距離測定方法において、
ステップ1: 前記干渉計の参照光パスおよび信号光パスの始点に設けた光源装置により、光周波数コムを生成し、
ステップ2: 前記参照光パス上または前記信号光パス上に設けた光周波数コム生成装置により、前記光周波数コムを入射しさらにコム周波数間隔が相互に異なる1つ以上他の光周波数コムを生成しこれらを合成して少なくとも2つの光周波数コムを出射し、
ステップ3: 前記参照光パス上または前記信号光パス上に設けられた空間位相変調器により、入射光を前記光検出器の結像表面におけるY軸方向に対応する仮想ラインに沿って光路長が変化しかつ前記結像表面におけるX軸方向に幅(光検出器の検出面のピクセル1個分またはピクセル複数個に対応する幅)を持つ光に変換して出射し、
ステップ4: 測定光照射系により、前記試料に前記信号光パスを伝播する信号光をライン状に照射しその反射光または透過光を前記信号光パスに戻し、
ステップ5: 前記干渉計の参照光パスおよび信号光パスの終点に設けた光検出装置により干渉光を受光し、
ステップ6: 干渉画像生成装置により、前記光検出器により検出した検出結果から、前記少なくとも2つの光周波数コムからなる参照光と前記測定光照射系から戻された信号光との干渉画像(相関関数の干渉次数が不明の干渉画像)をそれぞれ表示し、
ステップ7: 干渉次数特定装置により、前記干渉画像生成装置に表示した複数の前記干渉画像のうち、少なくとも2つの干渉画像の結像表面上での前記Y軸方向の距離を測定することで、前記相関関数の干渉次数が不明の干渉画像の、当該干渉次数を特定する、
距離測定方法。
光源装置、光検出器を備えた光検出装置、測定光照射系、光周波数コム生成装置および空間位相変調器を含む干渉計を用いて、基準位置(たとえば、光源装置の出射点:参照光パスおよび信号光パスの始点)から、移動する試料または静止している試料の表面または内部の反射面、または前記試料の表面または内部の透過面までの距離を測定する距離測定方法において、
ステップ1: 前記干渉計の参照光パスおよび信号光パスの始点に設けた光源装置により、光周波数コムを生成し、
ステップ2: 前記参照光パス上または前記信号光パス上に設けた光周波数コム生成装置により、前記光周波数コムを入射しさらにコム周波数間隔が相互に異なる1つ以上他の光周波数コムを生成しこれらを合成して少なくとも2つの光周波数コムを出射し、
ステップ3: 前記参照光パス上または前記信号光パス上に設けられた空間位相変調器により、入射光を前記光検出器の結像表面におけるY軸方向に対応する仮想ラインに沿って光路長が変化しかつ前記結像表面におけるX軸方向に幅(光検出器の検出面のピクセル1個分またはピクセル複数個に対応する幅)を持つ光に変換して出射し、
ステップ4: 測定光照射系により、前記試料に前記信号光パスを伝播する信号光をライン状に照射しその反射光または透過光を前記信号光パスに戻し、
ステップ5: 前記干渉計の参照光パスおよび信号光パスの終点に設けた光検出装置により干渉光を受光し、
ステップ6: 干渉画像生成装置により、前記光検出器により検出した検出結果から、前記少なくとも2つの光周波数コムからなる参照光と前記測定光照射系から戻された信号光との干渉画像(相関関数の干渉次数が不明の干渉画像)をそれぞれ表示し、
ステップ7: 干渉次数特定装置により、前記干渉画像生成装置に表示した複数の前記干渉画像のうち、少なくとも2つの干渉画像の結像表面上での前記Y軸方向の距離を測定することで、前記相関関数の干渉次数が不明の干渉画像の、当該干渉次数を特定する、
距離測定方法。
(15)
少なくとも2つの光源を備えた光源装置、光検出器を備えた光検出装置、測定光照射系、光周波数コム生成装置および空間位相変調器を含む干渉計を用いて、基準位置(たとえば、光源装置の出射点:参照光パスおよび信号光パスの始点)から、移動する試料または静止している試料の表面または内部の反射面、または前記試料の表面または内部の透過面までの距離を測定する距離測定方法において、
ステップ1: 前記干渉計の参照光パスおよび信号光パスの始点に設けた前記2つの光源により、中心周波数が相互に異なる広帯域光を非同時に生成し、
ステップ2: 前記参照光パス上または前記信号光パス上に設けた光周波数コム生成装置により、前記少なくとも2つの光源から出射された光に基づき、コム周波数間隔が相互に異なる少なくとも2つの光周波数コムを同時に生成し、
ステップ3: 前記参照光パス上または前記信号光パス上に設けられた空間位相変調器により、入射光を前記光検出器の結像表面におけるY軸方向に対応する仮想ラインに沿って光路長が変化しかつ前記結像表面におけるX軸方向に幅(光検出器の検出面のピクセル1個分またはピクセル複数個に対応する幅)を持つ光に変換して出射し、
ステップ4: 測定光照射系により、前記試料に前記信号光パスを伝播する信号光をライン状に照射しその反射光または透過光を前記信号光パスに戻し、
ステップ5: 前記干渉計の参照光パスおよび信号光パスの終点に設けた光検出装置により干渉光を受光し、
ステップ6: 干渉画像生成装置により、前記光検出器により検出した検出結果から、前記少なくとも2つの光周波数コムからなる参照光と前記測定光照射系から戻された信号光との干渉画像(相関関数の干渉次数が不明の干渉画像)をそれぞれ表示し、
ステップ7: 干渉次数特定装置により、前記干渉画像生成装置に表示した複数の前記干渉画像のうち、少なくとも2つの干渉画像の結像表面上での前記Y軸方向の距離を測定することで、前記相関関数の干渉次数が不明の干渉画像の、当該干渉次数を特定する、
距離測定方法。
少なくとも2つの光源を備えた光源装置、光検出器を備えた光検出装置、測定光照射系、光周波数コム生成装置および空間位相変調器を含む干渉計を用いて、基準位置(たとえば、光源装置の出射点:参照光パスおよび信号光パスの始点)から、移動する試料または静止している試料の表面または内部の反射面、または前記試料の表面または内部の透過面までの距離を測定する距離測定方法において、
ステップ1: 前記干渉計の参照光パスおよび信号光パスの始点に設けた前記2つの光源により、中心周波数が相互に異なる広帯域光を非同時に生成し、
ステップ2: 前記参照光パス上または前記信号光パス上に設けた光周波数コム生成装置により、前記少なくとも2つの光源から出射された光に基づき、コム周波数間隔が相互に異なる少なくとも2つの光周波数コムを同時に生成し、
ステップ3: 前記参照光パス上または前記信号光パス上に設けられた空間位相変調器により、入射光を前記光検出器の結像表面におけるY軸方向に対応する仮想ラインに沿って光路長が変化しかつ前記結像表面におけるX軸方向に幅(光検出器の検出面のピクセル1個分またはピクセル複数個に対応する幅)を持つ光に変換して出射し、
ステップ4: 測定光照射系により、前記試料に前記信号光パスを伝播する信号光をライン状に照射しその反射光または透過光を前記信号光パスに戻し、
ステップ5: 前記干渉計の参照光パスおよび信号光パスの終点に設けた光検出装置により干渉光を受光し、
ステップ6: 干渉画像生成装置により、前記光検出器により検出した検出結果から、前記少なくとも2つの光周波数コムからなる参照光と前記測定光照射系から戻された信号光との干渉画像(相関関数の干渉次数が不明の干渉画像)をそれぞれ表示し、
ステップ7: 干渉次数特定装置により、前記干渉画像生成装置に表示した複数の前記干渉画像のうち、少なくとも2つの干渉画像の結像表面上での前記Y軸方向の距離を測定することで、前記相関関数の干渉次数が不明の干渉画像の、当該干渉次数を特定する、
距離測定方法。
本発明によれば、光周波数コムからなる参照光(または信号光)と、測定光照射系から戻された信号光との干渉画像を取得して距離測定をするに際し、相関関数(自己相関関数または相互相関関数)の干渉次数が不明の、少なくとも2つの干渉画像から、当該相関関数の干渉次数を瞬時に特定することができる。
したがって、高速の距離測定が要求される用途への適用ができるようになる。
したがって、高速の距離測定が要求される用途への適用ができるようになる。
《距離測定装置の第1態様》
図1は本発明の第1態様の一実施形態を示す説明図である。
図1において、距離測定装置10Aは、光源装置1と、光検出装置2と、測定光照射系3と、光周波数コム生成装置4と、空間位相変調器5と、干渉画像生成装置6と、干渉次数特定装置7と、光分岐器8と、光合波器9とからなる。
光源装置1と、光検出装置2と、測定光照射系3と、光周波数コム生成装置4と、空間位相変調器5と、光分岐器8と、光合波器9とが干渉計を構成する。
図1は本発明の第1態様の一実施形態を示す説明図である。
図1において、距離測定装置10Aは、光源装置1と、光検出装置2と、測定光照射系3と、光周波数コム生成装置4と、空間位相変調器5と、干渉画像生成装置6と、干渉次数特定装置7と、光分岐器8と、光合波器9とからなる。
光源装置1と、光検出装置2と、測定光照射系3と、光周波数コム生成装置4と、空間位相変調器5と、光分岐器8と、光合波器9とが干渉計を構成する。
光源装置1は、干渉計の参照光パスPrefおよび信号光パスPsigの始点に設けた、超広帯域光、広帯域光または少なくとも2つに分割された広帯域光を生成する。
光検出装置2は、干渉計の参照光パスパスPrefおよび信号光パスPsigの終点に設けた、干渉光ILを受光する一つの光検出器を有している。光検出器は、CCDセンサである。
光検出装置2は、干渉計の参照光パスパスPrefおよび信号光パスPsigの終点に設けた、干渉光ILを受光する一つの光検出器を有している。光検出器は、CCDセンサである。
測定光照射系3は、試料SMPLに、信号光パスPsigを伝播する信号光SIGをライン状に照射しその反射光を信号光パスPsigに戻す。
図11に、試料SMPLに照射(入射)された信号光SIGINC、および試料SMPLから反射された信号光SIGRFLを示す。図11では、試料SMPLに照射(入射)された信号光SIGINCが試料SMPLの内部で反射されている。
光周波数コム生成装置4は、参照光パスPrefに設けられ、コム間隔が相互に異なる2つの光周波数コムCMB1,CMB2を参照光REF1,REF2として同時に生成する。
図11に、試料SMPLに照射(入射)された信号光SIGINC、および試料SMPLから反射された信号光SIGRFLを示す。図11では、試料SMPLに照射(入射)された信号光SIGINCが試料SMPLの内部で反射されている。
光周波数コム生成装置4は、参照光パスPrefに設けられ、コム間隔が相互に異なる2つの光周波数コムCMB1,CMB2を参照光REF1,REF2として同時に生成する。
空間位相変調器5は、参照光パスPref上に設けられ、入射光を、光検出器の結像表面におけるY軸方向に対応する仮想ラインに沿って位相が変化しかつ結像表面におけるX軸方向に幅(光検出器の検出面のピクセル1個分またはピクセル複数個に対応する幅)を持つ光に変換して出射する。
図12は、空間位相変調器5の第1の例を示す図であり、(A)は斜視図、(B)は側面図である。ただし、図12ではレンズ系は図示していない。
図13は、空間位相変調器5の第2の例を示す図であり、(A)は斜視図、(B)は側面図である。ただし、図13ではレンズ系は図示していない。
空間位相変調器5では、入射光は、光路長が仮想ラインLに沿って変化する。Lの方向は、光検出器(CCD)の結像表面におけるY軸方向に対応している。
空間位相変調器5では、図示しないレンズ系により、入射光は、光検出器(CCD)の結像表面におけるX軸方向に幅(光検出器の検出面のピクセル1個分またはピクセル複数個に対応する幅)を持つ光に変換される。
図12(A),(B)の空間位相変調器5は階段状の光透過ガラスであり、入射した光の光路長が仮想ラインLに沿って変化する。図12(A),(B)におけるX軸方向およびY軸方向は、光検出器(CCD:図15,図16参照)のX軸方向およびY軸方向に対応する。
図13(A),(B)の空間位相変調器5は階段状のミラーであり、入射した光の光路長が仮想ラインLに沿って変化する。図13(A),(B)におけるX軸方向およびY軸方向は、光検出器(CCD:図15,図16参照)のX軸方向およびY軸方向に対応する。
図12は、空間位相変調器5の第1の例を示す図であり、(A)は斜視図、(B)は側面図である。ただし、図12ではレンズ系は図示していない。
図13は、空間位相変調器5の第2の例を示す図であり、(A)は斜視図、(B)は側面図である。ただし、図13ではレンズ系は図示していない。
空間位相変調器5では、入射光は、光路長が仮想ラインLに沿って変化する。Lの方向は、光検出器(CCD)の結像表面におけるY軸方向に対応している。
空間位相変調器5では、図示しないレンズ系により、入射光は、光検出器(CCD)の結像表面におけるX軸方向に幅(光検出器の検出面のピクセル1個分またはピクセル複数個に対応する幅)を持つ光に変換される。
図12(A),(B)の空間位相変調器5は階段状の光透過ガラスであり、入射した光の光路長が仮想ラインLに沿って変化する。図12(A),(B)におけるX軸方向およびY軸方向は、光検出器(CCD:図15,図16参照)のX軸方向およびY軸方向に対応する。
図13(A),(B)の空間位相変調器5は階段状のミラーであり、入射した光の光路長が仮想ラインLに沿って変化する。図13(A),(B)におけるX軸方向およびY軸方向は、光検出器(CCD:図15,図16参照)のX軸方向およびY軸方向に対応する。
干渉画像生成装置6は、光検出器により検出した検出結果から、参照光REF1,REF2(2つの光周波数コムCMB1,CMB2)と測定光照射系3から戻された信号光(反射された信号光SIGRFL)との干渉画像(相関関数の干渉次数が不明の干渉画像)をそれぞれ表示する。
干渉次数特定装置7は、干渉画像生成装置6に表示した、同一深さの同一位置から生じた2つの干渉画像の、結像表面上でのY軸方向の距離を測定することで、相関関数の干渉次数が不明の干渉画像の当該干渉次数を特定することができる。
すなわち、表示画面上に現れる光周波数コムCMB1と信号光SIGRFLとの干渉画像と、光周波数コムCMB2と信号光SIGRFLとの干渉画像との距離(表示面での移動距離)を測定することで、相関関数の干渉次数を特定する。これにより、干渉画像の反射深さを検出することができる。
図2は本発明の第1態様の他の実施形態を示す説明図である。
図2の距離測定装置10Bでは、光検出装置2は、2つの光周波数コムを周波数に応じて分離するダイクロイックミラー23と、ダイクロイックミラー23の後段にそれぞれ設けた2つの光検出器21,22(受光器)からなる。
なお、第1態様では、光周波数コム生成装置4の後に空間位相変調器5を設けた。光周波数コム生成装置4の前に空間位相変調器5を設けることもできる。
干渉次数特定装置7は、干渉画像生成装置6に表示した、同一深さの同一位置から生じた2つの干渉画像の、結像表面上でのY軸方向の距離を測定することで、相関関数の干渉次数が不明の干渉画像の当該干渉次数を特定することができる。
すなわち、表示画面上に現れる光周波数コムCMB1と信号光SIGRFLとの干渉画像と、光周波数コムCMB2と信号光SIGRFLとの干渉画像との距離(表示面での移動距離)を測定することで、相関関数の干渉次数を特定する。これにより、干渉画像の反射深さを検出することができる。
図2は本発明の第1態様の他の実施形態を示す説明図である。
図2の距離測定装置10Bでは、光検出装置2は、2つの光周波数コムを周波数に応じて分離するダイクロイックミラー23と、ダイクロイックミラー23の後段にそれぞれ設けた2つの光検出器21,22(受光器)からなる。
なお、第1態様では、光周波数コム生成装置4の後に空間位相変調器5を設けた。光周波数コム生成装置4の前に空間位相変調器5を設けることもできる。
《距離測定装置の第2態様》
図3は本発明の第3態様の一実施形態を示す説明図である。
図3の距離測定装置10Cでは、光源装置1は、参照光パスPrefおよび信号光パスPsigの始点に設けた、レーザ光を生成する。
光周波数コム生成装置4は、数間隔が相互に異なる少なくとも2つの光周波数コムCMB1,CMB2を同時に前記レーザ光のサイドバンドとして生成する。
図1の実施形態と同様、光検出装置2は、干渉計の参照光パスパスPrefおよび信号光パスPsigの終点に設けた、干渉光ILを受光する一つの光検出器(CCDセンサ)を有している。
図4は本発明の第2態様の他の実施形態を示す説明図である。
図4の距離測定装置10Dでは、光検出装置2は、2つの光周波数コムを周波数に応じて分離するダイクロイックミラー23と、ダイクロイックミラー23の後段にそれぞれ設けた2つの光検出器21,22(受光器)からなる。
図3は本発明の第3態様の一実施形態を示す説明図である。
図3の距離測定装置10Cでは、光源装置1は、参照光パスPrefおよび信号光パスPsigの始点に設けた、レーザ光を生成する。
光周波数コム生成装置4は、数間隔が相互に異なる少なくとも2つの光周波数コムCMB1,CMB2を同時に前記レーザ光のサイドバンドとして生成する。
図1の実施形態と同様、光検出装置2は、干渉計の参照光パスパスPrefおよび信号光パスPsigの終点に設けた、干渉光ILを受光する一つの光検出器(CCDセンサ)を有している。
図4は本発明の第2態様の他の実施形態を示す説明図である。
図4の距離測定装置10Dでは、光検出装置2は、2つの光周波数コムを周波数に応じて分離するダイクロイックミラー23と、ダイクロイックミラー23の後段にそれぞれ設けた2つの光検出器21,22(受光器)からなる。
《距離測定装置の第3態様》
図5は本発明の第3態様の一実施形態を示す説明図である。
図5の距離測定装置10Eでは、光源装置1は、参照光パスPrefおよび信号光パスPsigの始点に設けた、光周波数コムCMBを生成する。
図1の実施形態と同様、光検出装置2は、干渉計の参照光パスパスPrefおよび信号光パスPsigの終点に設けた、干渉光ILを受光する一つの光検出器(CCDセンサ)を有している。
周波数コム生成装置4は、光周波数コムCMBを入射しさらにコム周波数間隔が相互に異なる1つ以上他の光周波数コムを生成しこれらを合成して少なくとも2つの光周波数コムCMBをCMB2を出射する。
図6は本発明の第3態様の他の実施形態を示す説明図である。
図6の距離測定装置10Fでは、光検出装置2は、2つの光周波数コムを周波数に応じて分離するダイクロイックミラー23と、ダイクロイックミラー23の後段にそれぞれ設けた2つの光検出器21,22(受光器)からなる。
なお、第3態様では、光周波数コム生成装置4の後に空間位相変調器5を設けた。光周波数コム生成装置4の前に空間位相変調器5を設けることもできる。
図5は本発明の第3態様の一実施形態を示す説明図である。
図5の距離測定装置10Eでは、光源装置1は、参照光パスPrefおよび信号光パスPsigの始点に設けた、光周波数コムCMBを生成する。
図1の実施形態と同様、光検出装置2は、干渉計の参照光パスパスPrefおよび信号光パスPsigの終点に設けた、干渉光ILを受光する一つの光検出器(CCDセンサ)を有している。
周波数コム生成装置4は、光周波数コムCMBを入射しさらにコム周波数間隔が相互に異なる1つ以上他の光周波数コムを生成しこれらを合成して少なくとも2つの光周波数コムCMBをCMB2を出射する。
図6は本発明の第3態様の他の実施形態を示す説明図である。
図6の距離測定装置10Fでは、光検出装置2は、2つの光周波数コムを周波数に応じて分離するダイクロイックミラー23と、ダイクロイックミラー23の後段にそれぞれ設けた2つの光検出器21,22(受光器)からなる。
なお、第3態様では、光周波数コム生成装置4の後に空間位相変調器5を設けた。光周波数コム生成装置4の前に空間位相変調器5を設けることもできる。
《距離測定装置の第4態様》
図7は本発明の第4態様の一実施形態を示す説明図である。
図7の距離測定装置10Gでは光源装置1は、前記干渉計の参照光パスPrefおよび信号光パスPsigの始点に設けられ、中心周波数が相互に異なる広帯域光を生成する少なくとも2つの光源(第1光源11および第2光源12)を備えている。
図1の実施形態と同様、光検出装置2は、干渉計の参照光パスパスPrefおよび信号光パスPsigの終点に設けた、干渉光ILを受光する一つの光検出器(CCDセンサ)を有している。
光周波数コム生成装置4は、参照光パスPref上または信号光パスPsig上に設けられ、2つの光源から出射された光に基づき、コム周波数間隔が相互に異なる2つの光周波数コムを非同時に生成する。
図8は本発明の第4態様の他の実施形態を示す説明図である。
図8の距離測定装置10Hでは、光検出装置2は、2つの光周波数コムを周波数に応じて分離するダイクロイックミラー23と、ダイクロイックミラー23の後段にそれぞれ設けた2つの光検出器21,22(受光器)からなる。
なお、第4態様では、光周波数コム生成装置4の後に空間位相変調器5を設けた。光周波数コム生成装置4の前に空間位相変調器5を設けることもできる。
図7は本発明の第4態様の一実施形態を示す説明図である。
図7の距離測定装置10Gでは光源装置1は、前記干渉計の参照光パスPrefおよび信号光パスPsigの始点に設けられ、中心周波数が相互に異なる広帯域光を生成する少なくとも2つの光源(第1光源11および第2光源12)を備えている。
図1の実施形態と同様、光検出装置2は、干渉計の参照光パスパスPrefおよび信号光パスPsigの終点に設けた、干渉光ILを受光する一つの光検出器(CCDセンサ)を有している。
光周波数コム生成装置4は、参照光パスPref上または信号光パスPsig上に設けられ、2つの光源から出射された光に基づき、コム周波数間隔が相互に異なる2つの光周波数コムを非同時に生成する。
図8は本発明の第4態様の他の実施形態を示す説明図である。
図8の距離測定装置10Hでは、光検出装置2は、2つの光周波数コムを周波数に応じて分離するダイクロイックミラー23と、ダイクロイックミラー23の後段にそれぞれ設けた2つの光検出器21,22(受光器)からなる。
なお、第4態様では、光周波数コム生成装置4の後に空間位相変調器5を設けた。光周波数コム生成装置4の前に空間位相変調器5を設けることもできる。
《第1〜第4態様の距離測定装置の動作説明》
以下、上記した実施形態1〜4の動作を説明する。
図14(A)は、参照光REF1(第1の光周波数コムCMB1)と信号光SIGRFLとが干渉したときの、第1の光周波数コムCMB1と、自己相関関数と、画素ラインとの関係を示す図である。
図14(B)は、参照光REF2(第2の光周波数コムCMB2)と信号光SIGRFLとが干渉したときの、第2の光周波数コムCMB2と、自己相関関数と、画素ラインとの関係を示す図である。
以下、上記した実施形態1〜4の動作を説明する。
図14(A)は、参照光REF1(第1の光周波数コムCMB1)と信号光SIGRFLとが干渉したときの、第1の光周波数コムCMB1と、自己相関関数と、画素ラインとの関係を示す図である。
図14(B)は、参照光REF2(第2の光周波数コムCMB2)と信号光SIGRFLとが干渉したときの、第2の光周波数コムCMB2と、自己相関関数と、画素ラインとの関係を示す図である。
図15は、参照光REF1(第1の光周波数コムCMB1)と信号光SIGRFLとが干渉し、かつ参照光REF2(第2の光周波数コムCMB2)と信号光SIGRFLとが干渉したときの、第1の光周波数コムCMB1および第2の光周波数コムCMB2と、それぞれの自己相関関数と、画素ラインとの関係を示す図である。
図14(A)における画素ライン上の輝点(ピクセル)も、図14(B)における画素ライン上の輝点(ピクセル)は、同一の深さからの反射光に基づくものであるが、相関関数の干渉次数が不明であるため、どの深さからの反射光かが特定できない。
本発明では、参照光REF1(光周波数コムCMB1)と信号光SIGRFLとの干渉画像と、参照光REF2(光周波数コムCMB2)と信号光SIGRFLとの干渉画像とにおける画像の移動距離を知ることで、どの深さからの反射光であるかを検出することができる(後述する、図16および図17参照)。
図14(A)における画素ライン上の輝点(ピクセル)も、図14(B)における画素ライン上の輝点(ピクセル)は、同一の深さからの反射光に基づくものであるが、相関関数の干渉次数が不明であるため、どの深さからの反射光かが特定できない。
本発明では、参照光REF1(光周波数コムCMB1)と信号光SIGRFLとの干渉画像と、参照光REF2(光周波数コムCMB2)と信号光SIGRFLとの干渉画像とにおける画像の移動距離を知ることで、どの深さからの反射光であるかを検出することができる(後述する、図16および図17参照)。
図16に参照光REF1(光周波数コムCMB1)と信号光SIGRFLとの干渉画像を示す。図16(A)は、相関関数の干渉次数が「1」の干渉画像を示している。図16(B)は、相関関数の干渉次数が「2」の干渉画像を示している。図16(C)は、相関関数の干渉次数が「4」の干渉画像を示している。図16(D)は、相関関数の干渉次数が「7」の干渉画像を示している。
図17は、サンプルSMPLの異なる2つの深さから、2種の信号光SIGRFL_1,SIGRFL_2が反射されたときの、相関関数の干渉次数の決定手法の説明図である。
図17(A)は、反射信号光SIGRFL_1,SIGRFL_2と、参照光REF1(光周波数コムCMB1)との干渉画像を示している。
図17(A)は、反射信号光SIGRFL_1,SIGRFL_2と、参照光REF1(光周波数コムCMB1)との干渉画像を示している。
図17(B)は、反射信号光SIGRFL_1,SIGRFL_2と、参照光REF2(光周波数コムCMB2)との干渉画像を示している。
干渉次数特定装置7は、干渉画像生成装置6に表示した、同一深さの同一位置から生じた2つの干渉画像の、結像表面上でのY軸方向の距離を測定することで、相関関数の干渉次数が不明の干渉画像の当該干渉次数を特定することができる。
参照光REF1(光周波数コムCMB1)と参照光REF2(光周波数コムCMB2)とは、参照光パスPrefの光路長が異なる。
ある深さから反射した反射信号光SIGRFL_1と、参照光REF1(光周波数コムCMB1)との干渉画像と、反射信号光SIGRFL_1と参照光REF2(光周波数コムCMB2)との干渉画像とは、表示される形状は同じであるが、画面上で表示位置がシフトする。ただし、2つの干渉画像の干渉次数は同じである。
他の深さから反射した反射信号光SIGRFL_2と、参照光REF1(光周波数コムCMB1)との干渉画像と、反射信号光SIGRFL_2と参照光REF2(光周波数コムCMB2)との干渉画像とは、表示される形状は同じであるが、画面上で表示位置がシフトする。ただし、2つの干渉画像の干渉次数は同じである。
干渉次数特定装置7は、干渉画像生成装置6に表示した、同一深さの同一位置から生じた2つの干渉画像の、結像表面上でのY軸方向の距離を測定することで、相関関数の干渉次数が不明の干渉画像の当該干渉次数を特定することができる。
参照光REF1(光周波数コムCMB1)と参照光REF2(光周波数コムCMB2)とは、参照光パスPrefの光路長が異なる。
ある深さから反射した反射信号光SIGRFL_1と、参照光REF1(光周波数コムCMB1)との干渉画像と、反射信号光SIGRFL_1と参照光REF2(光周波数コムCMB2)との干渉画像とは、表示される形状は同じであるが、画面上で表示位置がシフトする。ただし、2つの干渉画像の干渉次数は同じである。
他の深さから反射した反射信号光SIGRFL_2と、参照光REF1(光周波数コムCMB1)との干渉画像と、反射信号光SIGRFL_2と参照光REF2(光周波数コムCMB2)との干渉画像とは、表示される形状は同じであるが、画面上で表示位置がシフトする。ただし、2つの干渉画像の干渉次数は同じである。
干渉次数とシフト量とには一定の関係(通常、比例関係)があるので、シフト量を検出することで、干渉次数を検出することができる。
干渉次数を検出することができれば、反射信号光SIGRFL_1やSIGRFL_2がどの深さから反射しているかを特定することができる。
すなわち、離測定装置1は、基準位置(たとえば、光源装置1の出射口)から、移動する試料または静止した試料SMPLの表面または内部の反射面、または試料SMPLの表面または内部の透過面までの距離を測定することができる。
干渉次数を検出することができれば、反射信号光SIGRFL_1やSIGRFL_2がどの深さから反射しているかを特定することができる。
すなわち、離測定装置1は、基準位置(たとえば、光源装置1の出射口)から、移動する試料または静止した試料SMPLの表面または内部の反射面、または試料SMPLの表面または内部の透過面までの距離を測定することができる。
《距離測定方法の第1態様》
本発明の距離測定方法の第1態様は、本発明の距離測定装置の第1態様で説明した、光源装置1、1つまたは2つの光検出器を備えた光検出装置2、測定光照射系3、光周波数コム生成装置4および空間位相変調器5を含む干渉計を用いて実施される。
光検出装置2が1つの光検出器を備える場合には、第1態様の距離測定方法は、図1の装置により実施される。
光検出装置2が2つの光検出器を備える場合には、第1態様の距離測定方法は、図2の装置により実施される。
本発明の距離測定方法の第1態様により、基準位置(たとえば、光源装置1の出射点:参照光パスPrefおよび信号光パスPsigの始点)から、移動する試料SMPLまたは静止している試料SMPLの表面または内部の反射面、または試料SMPLの表面または内部の透過面までの距離を測定することができる。
ステップ1: 参照光パスPrefおよび信号光パスPsigの始点に設けた光源装置1により、超広帯域光、広帯域光または少なくとも2つに分割された広帯域光(狭帯域幅の光を除く光)を生成する。
ステップ2: 参照光パスPref上または信号光パスPsig上に設けた光周波数コム生成装置4により、コム周波数間隔が相互に異なる少なくとも2つの光周波数コムCMB1,CMB2を同時に生成する。
ステップ3: 参照光パスPref上または信号光パスPsig上に設けられた空間位相変調器5により、入射光を、光検出器の結像表面におけるY軸方向に対応する仮想ラインに沿って光路長が変化しかつ結像表面におけるX軸方向に幅(光検出器の検出面のピクセル1個分またはピクセル複数個に対応する幅)を持つ光に変換して出射し、
ステップ4: 測定光照射系3により、試料SMPLに信号光パスPsigを伝播する信号光をライン状に照射しその反射光または透過光を信号光パスPsigに戻す。
ステップ5: 参照光パスPrefおよび信号光パスPsigの終点に設けた光検出装置2により干渉光ILを受光する。
ステップ6: 干渉画像生成装置6により、光検出器により検出した検出結果から、少なくとも2つの光周波数コムからなる参照光と測定光照射系3から戻された信号光との干渉画像(相関関数の干渉次数が不明の干渉画像)をそれぞれ表示する。
ステップ7: 干渉次数特定装置7により、干渉画像生成装置6に表示した複数の干渉画像のうち、少なくとも2つの干渉画像の結像表面上でのY軸方向の距離を測定することで、相関関数の干渉次数が不明の干渉画像の、当該干渉次数を特定する。
本発明の距離測定方法の第1態様は、本発明の距離測定装置の第1態様で説明した、光源装置1、1つまたは2つの光検出器を備えた光検出装置2、測定光照射系3、光周波数コム生成装置4および空間位相変調器5を含む干渉計を用いて実施される。
光検出装置2が1つの光検出器を備える場合には、第1態様の距離測定方法は、図1の装置により実施される。
光検出装置2が2つの光検出器を備える場合には、第1態様の距離測定方法は、図2の装置により実施される。
本発明の距離測定方法の第1態様により、基準位置(たとえば、光源装置1の出射点:参照光パスPrefおよび信号光パスPsigの始点)から、移動する試料SMPLまたは静止している試料SMPLの表面または内部の反射面、または試料SMPLの表面または内部の透過面までの距離を測定することができる。
ステップ1: 参照光パスPrefおよび信号光パスPsigの始点に設けた光源装置1により、超広帯域光、広帯域光または少なくとも2つに分割された広帯域光(狭帯域幅の光を除く光)を生成する。
ステップ2: 参照光パスPref上または信号光パスPsig上に設けた光周波数コム生成装置4により、コム周波数間隔が相互に異なる少なくとも2つの光周波数コムCMB1,CMB2を同時に生成する。
ステップ3: 参照光パスPref上または信号光パスPsig上に設けられた空間位相変調器5により、入射光を、光検出器の結像表面におけるY軸方向に対応する仮想ラインに沿って光路長が変化しかつ結像表面におけるX軸方向に幅(光検出器の検出面のピクセル1個分またはピクセル複数個に対応する幅)を持つ光に変換して出射し、
ステップ4: 測定光照射系3により、試料SMPLに信号光パスPsigを伝播する信号光をライン状に照射しその反射光または透過光を信号光パスPsigに戻す。
ステップ5: 参照光パスPrefおよび信号光パスPsigの終点に設けた光検出装置2により干渉光ILを受光する。
ステップ6: 干渉画像生成装置6により、光検出器により検出した検出結果から、少なくとも2つの光周波数コムからなる参照光と測定光照射系3から戻された信号光との干渉画像(相関関数の干渉次数が不明の干渉画像)をそれぞれ表示する。
ステップ7: 干渉次数特定装置7により、干渉画像生成装置6に表示した複数の干渉画像のうち、少なくとも2つの干渉画像の結像表面上でのY軸方向の距離を測定することで、相関関数の干渉次数が不明の干渉画像の、当該干渉次数を特定する。
《距離測定方法の第2態様》
本発明の距離測定方法の第2態様は、本発明の距離測定装置の第2態様で説明した、光源装置1、光検出器を備えた光検出装置2、測定光照射系3、光周波数コム生成装置4および空間位相変調器5を含む干渉計を用いて実施される。
光検出装置2が1つの光検出器を備える場合には、第2態様の距離測定方法は、図3の装置により実施される。
光検出装置2が2つの光検出器を備える場合には、第2態様の距離測定方法は、図4の装置により実施される。
本発明の距離測定方法の第2態様により、基準位置(たとえば、光源装置1の出射点:参照光パスPrefおよび信号光パスPsigの始点)から、移動する試料SMPLまたは静止している試料SMPLの表面または内部の反射面、または試料SMPLの表面または内部の透過面までの距離を測定することができる。
ステップ1: 参照光パスPrefおよび信号光パスPsigの始点に設けた光源装置1により、レーザ光を生成する。
ステップ2: 参照光パスPref上または信号光パスPsig上に設けた光周波数コム生成装置4により、コム周波数間隔が相互に異なる少なくとも2つの光周波数コムをレーザ光のサイドバンドとして同時に生成する。
ステップ3: 参照光パスPref上または信号光パスPsig上に設けられた空間位相変調器5により、入射光を、光検出器の結像表面におけるY軸方向に対応する仮想ラインに沿って光路長が変化しかつ結像表面におけるX軸方向に幅(光検出器の検出面のピクセル1個分またはピクセル複数個に対応する幅)を持つ光に変換して出射し、
ステップ4: 測定光照射系3により、試料SMPLに信号光パスPsigを伝播する信号光をライン状に照射しその反射光または透過光を信号光パスPsigに戻し、
ステップ5: 参照光パスPrefおよび信号光パスPsigの終点に設けた光検出装置2により干渉光ILを受光する。
ステップ6: 干渉画像生成装置6により、光検出器により検出した検出結果から、少なくとも2つの光周波数コムからなる参照光と測定光照射系3から戻された信号光との干渉画像(相関関数の干渉次数が不明の干渉画像)をそれぞれ表示する。
ステップ7: 干渉次数特定装置7により、干渉画像生成装置6に表示した複数の干渉画像のうち、少なくとも2つの干渉画像の結像表面上でのY軸方向の距離を測定することで、相関関数の干渉次数が不明の干渉画像の、当該干渉次数を特定する。
本発明の距離測定方法の第2態様は、本発明の距離測定装置の第2態様で説明した、光源装置1、光検出器を備えた光検出装置2、測定光照射系3、光周波数コム生成装置4および空間位相変調器5を含む干渉計を用いて実施される。
光検出装置2が1つの光検出器を備える場合には、第2態様の距離測定方法は、図3の装置により実施される。
光検出装置2が2つの光検出器を備える場合には、第2態様の距離測定方法は、図4の装置により実施される。
本発明の距離測定方法の第2態様により、基準位置(たとえば、光源装置1の出射点:参照光パスPrefおよび信号光パスPsigの始点)から、移動する試料SMPLまたは静止している試料SMPLの表面または内部の反射面、または試料SMPLの表面または内部の透過面までの距離を測定することができる。
ステップ1: 参照光パスPrefおよび信号光パスPsigの始点に設けた光源装置1により、レーザ光を生成する。
ステップ2: 参照光パスPref上または信号光パスPsig上に設けた光周波数コム生成装置4により、コム周波数間隔が相互に異なる少なくとも2つの光周波数コムをレーザ光のサイドバンドとして同時に生成する。
ステップ3: 参照光パスPref上または信号光パスPsig上に設けられた空間位相変調器5により、入射光を、光検出器の結像表面におけるY軸方向に対応する仮想ラインに沿って光路長が変化しかつ結像表面におけるX軸方向に幅(光検出器の検出面のピクセル1個分またはピクセル複数個に対応する幅)を持つ光に変換して出射し、
ステップ4: 測定光照射系3により、試料SMPLに信号光パスPsigを伝播する信号光をライン状に照射しその反射光または透過光を信号光パスPsigに戻し、
ステップ5: 参照光パスPrefおよび信号光パスPsigの終点に設けた光検出装置2により干渉光ILを受光する。
ステップ6: 干渉画像生成装置6により、光検出器により検出した検出結果から、少なくとも2つの光周波数コムからなる参照光と測定光照射系3から戻された信号光との干渉画像(相関関数の干渉次数が不明の干渉画像)をそれぞれ表示する。
ステップ7: 干渉次数特定装置7により、干渉画像生成装置6に表示した複数の干渉画像のうち、少なくとも2つの干渉画像の結像表面上でのY軸方向の距離を測定することで、相関関数の干渉次数が不明の干渉画像の、当該干渉次数を特定する。
《距離測定方法の第3態様》
本発明の距離測定方法の第3態様は、本発明の距離測定装置の第3態様で説明した、光源装置1、光検出器を備えた光検出装置2、測定光照射系3、光周波数コム生成装置4および空間位相変調器5を含む干渉計を用いて実施される。
光検出装置2が1つの光検出器を備える場合には、第3態様の距離測定方法は、図5の装置により実施される。
光検出装置2が2つの光検出器を備える場合には、第3態様の距離測定方法は、図6の装置により実施される。
本発明の距離測定方法の第3態様により、基準位置(たとえば、光源装置1の出射点:参照光パスPrefおよび信号光パスPsigの始点)から、移動する試料SMPLまたは静止している試料SMPLの表面または内部の反射面、または試料SMPLの表面または内部の透過面までの距離を測定することができる。
ステップ1: 参照光パスPrefおよび信号光パスPsigの始点に設けた光源装置1により、光周波数コムを生成する。
ステップ2: 参照光パスPref上または信号光パスPsig上に設けた光周波数コム生成装置4により、光周波数コムを入射しさらにコム周波数間隔が相互に異なる1つ以上他の光周波数コムを生成しこれらを合成して少なくとも2つの光周波数コムを出射する。
ステップ3: 参照光パスPref上または信号光パスPsig上に設けられた空間位相変調器5により、入射光を光検出器の結像表面におけるY軸方向に対応する仮想ラインに沿って光路長が変化しかつ結像表面におけるX軸方向に幅(光検出器の検出面のピクセル1個分またはピクセル複数個に対応する幅)を持つ光に変換して出射する。
ステップ4: 測定光照射系により、試料に信号光パスPsigを伝播する信号光をライン状に照射しその反射光または透過光を信号光パスPsigに戻す。
ステップ5: 参照光パスPrefおよび信号光パスPsigの終点に設けた光検出装置により干渉光ILを受光する。
ステップ6: 干渉画像生成装置6により、光検出器により検出した検出結果から、少なくとも2つの光周波数コムからなる参照光と測定光照射系3から戻された信号光との干渉画像(相関関数の干渉次数が不明の干渉画像)をそれぞれ表示する。
ステップ7: 干渉次数特定装置7により、干渉画像生成装置6に表示した複数の干渉画像のうち、少なくとも2つの干渉画像の結像表面上でのY軸方向の距離を測定することで、相関関数の干渉次数が不明の干渉画像の、当該干渉次数を特定する。
本発明の距離測定方法の第3態様は、本発明の距離測定装置の第3態様で説明した、光源装置1、光検出器を備えた光検出装置2、測定光照射系3、光周波数コム生成装置4および空間位相変調器5を含む干渉計を用いて実施される。
光検出装置2が1つの光検出器を備える場合には、第3態様の距離測定方法は、図5の装置により実施される。
光検出装置2が2つの光検出器を備える場合には、第3態様の距離測定方法は、図6の装置により実施される。
本発明の距離測定方法の第3態様により、基準位置(たとえば、光源装置1の出射点:参照光パスPrefおよび信号光パスPsigの始点)から、移動する試料SMPLまたは静止している試料SMPLの表面または内部の反射面、または試料SMPLの表面または内部の透過面までの距離を測定することができる。
ステップ1: 参照光パスPrefおよび信号光パスPsigの始点に設けた光源装置1により、光周波数コムを生成する。
ステップ2: 参照光パスPref上または信号光パスPsig上に設けた光周波数コム生成装置4により、光周波数コムを入射しさらにコム周波数間隔が相互に異なる1つ以上他の光周波数コムを生成しこれらを合成して少なくとも2つの光周波数コムを出射する。
ステップ3: 参照光パスPref上または信号光パスPsig上に設けられた空間位相変調器5により、入射光を光検出器の結像表面におけるY軸方向に対応する仮想ラインに沿って光路長が変化しかつ結像表面におけるX軸方向に幅(光検出器の検出面のピクセル1個分またはピクセル複数個に対応する幅)を持つ光に変換して出射する。
ステップ4: 測定光照射系により、試料に信号光パスPsigを伝播する信号光をライン状に照射しその反射光または透過光を信号光パスPsigに戻す。
ステップ5: 参照光パスPrefおよび信号光パスPsigの終点に設けた光検出装置により干渉光ILを受光する。
ステップ6: 干渉画像生成装置6により、光検出器により検出した検出結果から、少なくとも2つの光周波数コムからなる参照光と測定光照射系3から戻された信号光との干渉画像(相関関数の干渉次数が不明の干渉画像)をそれぞれ表示する。
ステップ7: 干渉次数特定装置7により、干渉画像生成装置6に表示した複数の干渉画像のうち、少なくとも2つの干渉画像の結像表面上でのY軸方向の距離を測定することで、相関関数の干渉次数が不明の干渉画像の、当該干渉次数を特定する。
《距離測定方法の第4態様》
本発明の距離測定方法の第4態様は、本発明の距離測定装置の第4態様で説明した、少なくとも2つの光源を備えた光源装置1、光検出器を備えた光検出装置2、測定光照射系3、光周波数コム生成装置4および空間位相変調器5を含む干渉計を用いて実施される。
光検出装置2が1つの光検出器を備える場合には、第4態様の距離測定方法は、図7の装置により実施される。
光検出装置2が2つの光検出器を備える場合には、第4態様の距離測定方法は、図8の装置により実施される。
本発明の距離測定方法の第3態様により、基準位置(たとえば、光源装置1の出射点:参照光パスPrefおよび信号光パスPsigの始点)から、移動する試料SMPLまたは静止している試料SMPLの表面または内部の反射面、または試料SMPLの表面または内部の透過面までの距離を測定することができる。
ステップ1: 参照光パスPrefおよび信号光パスPsigの始点に設けた2つの光源により、中心周波数が相互に異なる広帯域光を非同時に生成する。
ステップ2: 参照光パスPref上または信号光パスPsig上に設けた光周波数コム生成装置4により、少なくとも2つの光源から出射された光に基づき、コム周波数間隔が相互に異なる少なくとも2つの光周波数コムを同時に生成する。
ステップ3: 参照光パスPref上または信号光パスPsig上に設けられた空間位相変調器により、入射光を光検出器の結像表面におけるY軸方向に対応する仮想ラインに沿って光路長が変化しかつ結像表面におけるX軸方向に幅(光検出器の検出面のピクセル1個分またはピクセル複数個に対応する幅)を持つ光に変換して出射する。
ステップ4: 測定光照射系により、試料に信号光パスPsigを伝播する信号光をライン状に照射しその反射光または透過光を信号光パスPsigに戻す。
ステップ5: 参照光パスPrefおよび信号光パスPsigの終点に設けた光検出装置により干渉光ILを受光する。
ステップ6: 干渉画像生成装置6により、光検出器により検出した検出結果から、少なくとも2つの光周波数コムからなる参照光と測定光照射系3から戻された信号光との干渉画像(相関関数の干渉次数が不明の干渉画像)をそれぞれ表示する。
ステップ7: 干渉次数特定装置7により、干渉画像生成装置6に表示した複数の干渉画像のうち、少なくとも2つの干渉画像の結像表面上でのY軸方向の距離を測定することで、相関関数の干渉次数が不明の干渉画像の、当該干渉次数を特定する。
本発明の距離測定方法の第4態様は、本発明の距離測定装置の第4態様で説明した、少なくとも2つの光源を備えた光源装置1、光検出器を備えた光検出装置2、測定光照射系3、光周波数コム生成装置4および空間位相変調器5を含む干渉計を用いて実施される。
光検出装置2が1つの光検出器を備える場合には、第4態様の距離測定方法は、図7の装置により実施される。
光検出装置2が2つの光検出器を備える場合には、第4態様の距離測定方法は、図8の装置により実施される。
本発明の距離測定方法の第3態様により、基準位置(たとえば、光源装置1の出射点:参照光パスPrefおよび信号光パスPsigの始点)から、移動する試料SMPLまたは静止している試料SMPLの表面または内部の反射面、または試料SMPLの表面または内部の透過面までの距離を測定することができる。
ステップ1: 参照光パスPrefおよび信号光パスPsigの始点に設けた2つの光源により、中心周波数が相互に異なる広帯域光を非同時に生成する。
ステップ2: 参照光パスPref上または信号光パスPsig上に設けた光周波数コム生成装置4により、少なくとも2つの光源から出射された光に基づき、コム周波数間隔が相互に異なる少なくとも2つの光周波数コムを同時に生成する。
ステップ3: 参照光パスPref上または信号光パスPsig上に設けられた空間位相変調器により、入射光を光検出器の結像表面におけるY軸方向に対応する仮想ラインに沿って光路長が変化しかつ結像表面におけるX軸方向に幅(光検出器の検出面のピクセル1個分またはピクセル複数個に対応する幅)を持つ光に変換して出射する。
ステップ4: 測定光照射系により、試料に信号光パスPsigを伝播する信号光をライン状に照射しその反射光または透過光を信号光パスPsigに戻す。
ステップ5: 参照光パスPrefおよび信号光パスPsigの終点に設けた光検出装置により干渉光ILを受光する。
ステップ6: 干渉画像生成装置6により、光検出器により検出した検出結果から、少なくとも2つの光周波数コムからなる参照光と測定光照射系3から戻された信号光との干渉画像(相関関数の干渉次数が不明の干渉画像)をそれぞれ表示する。
ステップ7: 干渉次数特定装置7により、干渉画像生成装置6に表示した複数の干渉画像のうち、少なくとも2つの干渉画像の結像表面上でのY軸方向の距離を測定することで、相関関数の干渉次数が不明の干渉画像の、当該干渉次数を特定する。
10A,10B,・・・,10H 距離測定装置
11 光源装置
12 光分岐器
13 測定光照射系
14 光合波器
15 空間位相変調器
16 光周波数コム生成装置
11 光源装置
12 光分岐器
13 測定光照射系
14 光合波器
15 空間位相変調器
16 光周波数コム生成装置
Claims (15)
- 光源装置、光検出装置、測定光照射系、光周波数コム生成装置および空間位相変調器を含む干渉計を用いて、基準位置から、移動する試料または静止している試料の表面または内部の反射面、または前記試料の表面または内部の透過面までの距離を測定する距離測定装置において、
前記干渉計の参照光パスおよび信号光パスの始点に設けた、超広帯域光、広帯域光または少なくとも2つに分割された広帯域光を生成する前記光源装置と、
前記干渉計の前記参照光パスおよび前記信号光パスの終点に設けた、干渉光を受光する光検出器を有する前記光検出装置と、
前記試料に前記信号光パスを伝播する信号光をライン状に照射しその反射光または透過光を前記信号光パスに戻す前記測定光照射系と、
コム周波数間隔が相互に異なる少なくとも2つの光周波数コムを同時に生成する、前記参照光パス上または前記信号光パス上に設けた前記光周波数コム生成装置と、
前記参照光パス上または前記信号光パス上に設けられ、入射光を、前記光検出器の結像表面におけるY軸方向に対応する仮想ラインに沿って光路長が変化しかつ前記結像表面におけるX軸方向に幅(光検出器の検出面のピクセル1個分またはピクセル複数個に対応する幅)を持つ光に変換して出射する前記空間位相変調器(空間距離変調器)と、
前記光検出器により検出した検出結果から、前記少なくとも2つの光周波数コムからなる参照光と前記測定光照射系から戻された信号光との干渉画像(相関関数の干渉次数が不明の干渉画像)をそれぞれ表示する干渉画像生成装置と、
前記干渉画像生成装置に表示した複数の前記干渉画像のうち、少なくとも2つの干渉画像の前記結像表面上での前記Y軸方向の距離を測定することで、前記相関関数の干渉次数が不明の干渉画像の、当該干渉次数を特定する干渉次数特定装置と、
を備えた距離測定装置。 - 請求項1に記載の距離測定装置において、
前記光周波数コム生成装置は、
(a)1つの光共振器からなり、または、
(b)並列接続された少なくとも2つの光共振器からなる、
距離測定装置。 - 請求項1に記載の距離測定装置において、
前記光検出装置は、
(a)前記少なくとも2つの光周波数コムを同時に入射する1つの受光器からなり、
(b)前記少なくとも2つの光周波数コムを周波数に応じて分離するマルチクロイックミラーと、前記マルチクロイックミラーの後段にそれぞれ設けた受光器からなり、または、
(c)前記少なくとも2つの光周波数コムを分割する分岐器と、分岐された前記少なくとも2つの光周波数コムをそれぞれ入力するフィルタまたは共振器と、前記各共振器の後段にそれぞれ設けた受光器からなる、
距離測定装置。 - 光源装置、光検出装置、測定光照射系、光周波数コム生成装置および空間位相変調器を含む干渉計を用いて、基準位置から、移動する試料または静止している試料の表面または内部の反射面、または前記試料の表面または内部の透過面までの距離を測定する距離測定装置において、
前記干渉計の参照光パスおよび信号光パスの始点に設けた、レーザ光を生成する前記光源装置と、
前記干渉計の前記参照光パスおよび前記信号光パスの終点に設けた、干渉光を受光する光検出器を有する前記光検出装置と、
前記試料に前記信号光パスを伝播する信号光をライン状に照射しその反射光または透過光を前記信号光パスに戻す前記測定光照射系と、
コム周波数間隔が相互に異なる少なくとも2つの光周波数コムを同時に前記レーザ光のサイドバンドとして生成する、前記光源装置の直後に設けた前記光周波数コム生成装置と、
前記参照光パス上または前記信号光パス上に設けられ、入射光を、前記光検出器の結像表面におけるY軸方向に対応する仮想ラインに沿って光路長が変化しかつ前記結像表面におけるX軸方向に幅(光検出器の検出面のピクセル1個分またはピクセル複数個に対応する幅)を持つ光に変換して出射する前記空間位相変調器(空間距離変調器)と、
前記光検出器により検出した検出結果から、前記少なくとも2つの光周波数コムからなる参照光と前記測定光照射系から戻された信号光との干渉画像(相関関数の干渉次数が不明の干渉画像)をそれぞれ表示する干渉画像生成装置と、
前記干渉画像生成装置に表示した複数の前記干渉画像のうち、少なくとも2つの干渉画像の結像表面上での前記Y軸方向の距離を測定することで、前記相関関数の干渉次数が不明の干渉画像の、当該干渉次数を特定する干渉次数特定装置と、
を備えた距離測定装置。 - 請求項4に記載の距離測定装置において、
前記光周波数コム生成装置は、
(a)1つの光共振器からなり、または、
(b)並列接続された少なくとも2つの光共振器からなる、
距離測定装置。 - 請求項4に記載の距離測定装置において、
前記光検出装置は、
(a)前記少なくとも2つの光周波数コムを同時に入射する1つの受光器からなり、
(b)前記少なくとも2つの光周波数コムを周波数に応じて分離するマルチクロイックミラーと、前記マルチクロイックミラーの後段にそれぞれ設けた受光器からなり、または、
(c)前記少なくとも2つの光周波数コムを分割する分岐器と、分岐された前記少なくとも2つの光周波数コムをそれぞれ入力するフィルタまたは共振器と、前記各共振器の後段にそれぞれ設けた受光器からなる、
距離測定装置。 - 光源装置、光検出装置、測定光照射系、光周波数コム生成装置および空間位相変調器を含む干渉計を用いて、基準位置から、移動する試料または静止している試料の表面または内部の反射面、または前記試料の表面または内部の透過面までの距離を測定する距離測定装置において、
前記干渉計の参照光パスおよび信号光パスの始点に設けた、光周波数コムを生成する前記光源装置と、
前記干渉計の前記参照光パスおよび前記信号光パスの終点に設けた、干渉光を受光する光検出器を有する前記光検出装置と、
前記試料に前記信号光パスを伝播する信号光をライン状に照射しその反射光または透過光を前記信号光パスに戻す前記測定光照射系と、
前記光周波数コムCMBを入射しさらにコム周波数間隔が相互に異なる1つ以上他の光周波数コムを生成しこれらを合成して少なくとも2つの光周波数コムCMBをCMB2を出射する、前記参照光パス上または前記信号光パス上に設けた前記光周波数コム生成装置と、
前記参照光パス上または前記信号光パス上に設けられ、入射光を、前記光検出器の結像表面におけるY軸方向に対応する仮想ラインに沿って光路長が変化しかつ前記結像表面におけるX軸方向に幅(光検出器の検出面のピクセル1個分またはピクセル複数個に対応する幅)を持つ光に変換して出射する前記空間位相変調器(空間距離変調器)と、
前記光検出器により検出した検出結果から、前記少なくとも2つの光周波数コムからなる参照光と前記測定光照射系から戻された信号光との干渉画像(相関関数の干渉次数が不明の干渉画像)をそれぞれ表示する干渉画像生成装置と、
前記干渉画像生成装置に表示した複数の前記干渉画像のうち、少なくとも2つの干渉画像の前記結像表面上での前記Y軸方向の距離を測定することで、前記相関関数の干渉次数が不明の干渉画像の、当該干渉次数を特定する干渉次数特定装置と、
を備えた距離測定装置。 - 請求項7に記載の距離測定装置において、
前記光周波数コム生成装置は、
(a)波長変換器、
(b)第2高調波発生器、または、
(c)4光波混合器、
からなる距離測定装置。 - 請求項7に記載の距離測定装置において、
前記光検出装置は、
(a)前記少なくとも2つの光周波数コムを同時に入射する1つの受光器からなり、
(b)前記少なくとも2つの光周波数コムを周波数に応じて分離するマルチクロイックミラーと、前記マルチクロイックミラーの後段にそれぞれ設けた受光器からなり、または、
(c)前記少なくとも2つの光周波数コムを分割する分岐器と、分岐された前記少なくとも2つの光周波数コムをそれぞれ入力するフィルタまたは共振器と、前記各共振器の後段にそれぞれ設けた受光器からなる、
距離測定装置。 - 光源装置、光検出装置、測定光照射系、光周波数コム生成装置および空間位相変調器を含む干渉計を用いて、基準位置(たとえば、光源装置の出射点:参照光パスおよび信号光パスの始点)から、移動する試料または静止している試料の表面または内部の反射面、または前記試料の表面または内部の透過面までの距離を測定する距離測定装置において、
前記干渉計の参照光パスおよび信号光パスの始点に設けた、中心周波数が相互に異なる広帯域光を生成する少なくとも2つの光源を備えた前記光源装置と、
前記干渉計の前記参照光パスおよび前記信号光パスの終点に設けた、干渉光を受光する光検出器を有する前記光検出装置と、
前記試料に前記信号光パスを伝播する信号光をライン状に照射しその反射光または透過光を前記信号光パスに戻す前記測定光照射系と、
前記少なくとも2つの光源から出射された光に基づき、コム周波数間隔が相互に異なる少なくとも2つの光周波数コムを非同時に生成する、前記参照光パス上または前記信号光パス上に設けた前記光周波数コム生成装置と、
前記参照光パス上または前記信号光パス上に設けられ、入射光を、前記光検出器の結像表面におけるY軸方向に対応する仮想ラインに沿って光路長が変化しかつ前記結像表面におけるX軸方向に幅(光検出器の検出面のピクセル1個分またはピクセル複数個に対応する幅)を持つ光に変換して出射する前記空間位相変調器(空間距離変調器)と、
前記光検出器により検出した検出結果から、前記少なくとも2つの光周波数コムからなる参照光と前記測定光照射系から戻された信号光との干渉画像(相関関数の干渉次数が不明の干渉画像)をそれぞれ表示する干渉画像生成装置と、
前記干渉画像生成装置に表示した複数の前記干渉画像のうち、少なくとも2つの干渉画像の前記結像表面上での前記Y軸方向の距離を測定することで、前記相関関数の干渉次数が不明の干渉画像の、当該干渉次数を特定する干渉次数特定装置と、
を備えた距離測定装置。 - 請求項10に記載の距離測定装置において、
前記光検出装置は、
(a)前記少なくとも2つの光周波数コムを同時に入射する1つの受光器からなり、
(b)前記少なくとも2つの光周波数コムを周波数に応じて分離するマルチクロイックミラーと、前記マルチクロイックミラーの後段にそれぞれ設けた受光器からなり、または、
(c)前記少なくとも2つの光周波数コムを分割する分岐器と、分岐された前記少なくとも2つの光周波数コムをそれぞれ入力するフィルタまたは共振器と、前記各共振器の後段にそれぞれ設けた受光器からなる、
距離測定装置。 - 光源装置、光検出器を備えた光検出装置、測定光照射系、光周波数コム生成装置および空間位相変調器を含む干渉計を用いて、基準位置(たとえば、光源装置の出射点:参照光パスおよび信号光パスの始点)から、移動する試料または静止している試料の表面または内部の反射面、または前記試料の表面または内部の透過面までの距離を測定する距離測定方法において、
ステップ1: 前記干渉計の参照光パスおよび信号光パスの始点に設けた前記光源装置により、超広帯域光、広帯域光または少なくとも2つに分割された広帯域光(狭帯域幅の光を除く光)を生成し、
ステップ2: 前記参照光パス上または前記信号光パス上に設けた前記光周波数コム生成装置により、コム周波数間隔が相互に異なる少なくとも2つの光周波数コムを同時に生成し、
ステップ3: 前記参照光パス上または前記信号光パス上に設けられた前記空間位相変調器により、入射光を、前記光検出器の結像表面におけるY軸方向に対応する仮想ラインに沿って光路長が変化しかつ前記結像表面におけるX軸方向に幅(光検出器の検出面のピクセル1個分またはピクセル複数個に対応する幅)を持つ光に変換して出射し、
ステップ4: 前記測定光照射系により、前記試料に前記信号光パスを伝播する信号光をライン状に照射しその反射光または透過光を前記信号光パスに戻し、
ステップ5: 前記干渉計の参照光パスおよび信号光パスの終点に設けた光検出装置2により干渉光を受光し、
ステップ6: 干渉画像生成装置により、前記光検出器により検出した検出結果から、前記少なくとも2つの光周波数コムからなる参照光と前記測定光照射系から戻された信号光との干渉画像(相関関数の干渉次数が不明の干渉画像)をそれぞれ表示し、
ステップ7: 干渉次数特定装置により、前記干渉画像生成装置に表示した複数の前記干渉画像のうち、少なくとも2つの干渉画像の結像表面上での前記Y軸方向の距離を測定することで、前記相関関数の干渉次数が不明の干渉画像の、当該干渉次数を特定する、
距離測定方法。 - 光源装置、光検出器を備えた光検出装置、測定光照射系、光周波数コム生成装置および空間位相変調器を含む干渉計を用いて、基準位置(たとえば、光源装置の出射点:参照光パスおよび信号光パスの始点)から、移動する試料または静止している試料の表面または内部の反射面、または前記試料の表面または内部の透過面までの距離を測定する距離測定方法において、
ステップ1: 前記干渉計の参照光パスおよび信号光パスの始点に設けた前記光源装置により、レーザ光を生成し、
ステップ2: 前記参照光パス上または前記信号光パス上に設けた光周波数コム生成装置により、コム周波数間隔が相互に異なる少なくとも2つの光周波数コムを前記レーザ光のサイドバンドとして同時に生成し、
ステップ3: 前記参照光パス上または前記信号光パス上に設けられた空間位相変調器により、入射光を、前記光検出器の結像表面におけるY軸方向に対応する仮想ラインに沿って光路長が変化しかつ前記結像表面におけるX軸方向に幅(光検出器の検出面のピクセル1個分またはピクセル複数個に対応する幅)を持つ光に変換して出射し、
ステップ4: 測定光照射系により、前記試料に前記信号光パスを伝播する信号光をライン状に照射しその反射光または透過光を前記信号光パスに戻し、
ステップ5: 前記干渉計の参照光パスおよび信号光パスの終点に設けた光検出装置により干渉光を受光し、
ステップ6: 干渉画像生成装置により、前記光検出器により検出した検出結果から、前記少なくとも2つの光周波数コムからなる参照光と前記測定光照射系から戻された信号光との干渉画像(相関関数の干渉次数が不明の干渉画像)をそれぞれ表示し、
ステップ7: 干渉次数特定装置により、前記干渉画像生成装置に表示した複数の前記干渉画像のうち、少なくとも2つの干渉画像の結像表面上での前記Y軸方向の距離を測定することで、前記相関関数の干渉次数が不明の干渉画像の、当該干渉次数を特定する、
距離測定方法。 - 光源装置、光検出器を備えた光検出装置、測定光照射系、光周波数コム生成装置および空間位相変調器を含む干渉計を用いて、基準位置(たとえば、光源装置の出射点:参照光パスおよび信号光パスの始点)から、移動する試料または静止している試料の表面または内部の反射面、または前記試料の表面または内部の透過面までの距離を測定する距離測定方法において、
ステップ1: 前記干渉計の参照光パスおよび信号光パスの始点に設けた光源装置により、光周波数コムを生成し、
ステップ2: 前記参照光パス上または前記信号光パス上に設けた光周波数コム生成装置により、前記光周波数コムを入射しさらにコム周波数間隔が相互に異なる1つ以上他の光周波数コムを生成しこれらを合成して少なくとも2つの光周波数コムを出射し、
ステップ3: 前記参照光パス上または前記信号光パス上に設けられた空間位相変調器により、入射光を前記光検出器の結像表面におけるY軸方向に対応する仮想ラインに沿って光路長が変化しかつ前記結像表面におけるX軸方向に幅(光検出器の検出面のピクセル1個分またはピクセル複数個に対応する幅)を持つ光に変換して出射し、
ステップ4: 測定光照射系により、前記試料に前記信号光パスを伝播する信号光をライン状に照射しその反射光または透過光を前記信号光パスに戻し、
ステップ5: 前記干渉計の参照光パスおよび信号光パスの終点に設けた光検出装置により干渉光を受光し、
ステップ6: 干渉画像生成装置により、前記光検出器により検出した検出結果から、前記少なくとも2つの光周波数コムからなる参照光と前記測定光照射系から戻された信号光との干渉画像(相関関数の干渉次数が不明の干渉画像)をそれぞれ表示し、
ステップ7: 干渉次数特定装置により、前記干渉画像生成装置に表示した複数の前記干渉画像のうち、少なくとも2つの干渉画像の結像表面上での前記Y軸方向の距離を測定することで、前記相関関数の干渉次数が不明の干渉画像の、当該干渉次数を特定する、
距離測定方法。 - 少なくとも2つの光源を備えた光源装置、光検出器を備えた光検出装置、測定光照射系、光周波数コム生成装置および空間位相変調器を含む干渉計を用いて、基準位置(たとえば、光源装置の出射点:参照光パスおよび信号光パスの始点)から、移動する試料または静止している試料の表面または内部の反射面、または前記試料の表面または内部の透過面までの距離を測定する距離測定方法において、
ステップ1: 前記干渉計の参照光パスおよび信号光パスの始点に設けた前記2つの光源により、中心周波数が相互に異なる広帯域光を非同時に生成し、
ステップ2: 前記参照光パス上または前記信号光パス上に設けた光周波数コム生成装置により、前記少なくとも2つの光源から出射された光に基づき、コム周波数間隔が相互に異なる少なくとも2つの光周波数コムを同時に生成し、
ステップ3: 前記参照光パス上または前記信号光パス上に設けられた空間位相変調器により、入射光を前記光検出器の結像表面におけるY軸方向に対応する仮想ラインに沿って光路長が変化しかつ前記結像表面におけるX軸方向に幅(光検出器の検出面のピクセル1個分またはピクセル複数個に対応する幅)を持つ光に変換して出射し、
ステップ4: 測定光照射系により、前記試料に前記信号光パスを伝播する信号光をライン状に照射しその反射光または透過光を前記信号光パスに戻し、
ステップ5: 前記干渉計の参照光パスおよび信号光パスの終点に設けた光検出装置により干渉光を受光し、
ステップ6: 干渉画像生成装置により、前記光検出器により検出した検出結果から、前記少なくとも2つの光周波数コムからなる参照光と前記測定光照射系から戻された信号光との干渉画像(相関関数の干渉次数が不明の干渉画像)をそれぞれ表示し、
ステップ7: 干渉次数特定装置により、前記干渉画像生成装置に表示した複数の前記干渉画像のうち、少なくとも2つの干渉画像の結像表面上での前記Y軸方向の距離を測定することで、前記相関関数の干渉次数が不明の干渉画像の、当該干渉次数を特定する、
距離測定方法。
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108120884A (zh) * | 2017-12-21 | 2018-06-05 | 北京无线电计量测试研究所 | 一种低相噪光频梳附加噪声的测量装置 |
WO2023018554A1 (en) * | 2021-08-13 | 2023-02-16 | Applied Materials, Inc. | Full-field metrology tool for waveguide combiners and meta-surfaces |
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-
2014
- 2014-03-02 JP JP2014040005A patent/JP2015052585A/ja active Pending
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CN108120884A (zh) * | 2017-12-21 | 2018-06-05 | 北京无线电计量测试研究所 | 一种低相噪光频梳附加噪声的测量装置 |
WO2023018554A1 (en) * | 2021-08-13 | 2023-02-16 | Applied Materials, Inc. | Full-field metrology tool for waveguide combiners and meta-surfaces |
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