JP2015127718A - Sub-millimeter wave proximate field measuring device having high precision non-contact position measuring mechanism - Google Patents

Sub-millimeter wave proximate field measuring device having high precision non-contact position measuring mechanism Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a system and a method for measuring the distribution of electromagnetic intensities of sub-millimeter wave beams without being affected by errors ensuing from the setup of optical constituent elements and moreover in a non-contact way.SOLUTION: Three or more collimated light reflectors are arranged in a sub-millimeter wave beam receiver, and any misalignment between a transmission system and a receiver optical system is determined on the basis of the receiving positions of collimated light beams transmitted from a collimator and reflected by the reflectors; a distribution of electromagnetic intensities of sub-millimeter wave beams received by the receiver optical system, cleared of any influence of misalignment, is determined by correction using the misalignment.

Description

本発明は、サブミリ波ビームの電磁気的強度分布を測定するためのシステム、及び方法に関する。特に、本発明は、サブミリ波ビーム送信機の近傍界を規定する座標系に対するサブミリ波ビーム受信光学系の機械的な位置決めを高精度かつ非接触で実現することにより、当該座標系に対するサブミリ波ビーム受信光学系のずれ及び傾斜による影響を取り除いた上で電磁気的強度分布を決定するシステム、及び方法に関する。   The present invention relates to a system and method for measuring the electromagnetic intensity distribution of a submillimeter wave beam. In particular, the present invention realizes the mechanical positioning of the submillimeter wave beam receiving optical system with respect to the coordinate system that defines the near field of the submillimeter wave beam transmitter with high accuracy and non-contact, thereby providing a submillimeter wave beam for the coordinate system. The present invention relates to a system and method for determining an electromagnetic intensity distribution after removing the influence of a shift and tilt of a receiving optical system.

波長が1mm〜0.1mmの電磁波はサブミリ波と呼ばれ、超新星爆発、天体形成など宇宙空間における現象の解明や、成層圏大気に含まれるClO、HClなど微量物質を検出することによるオゾン層破壊メカニズムの研究など、主には学術研究の目的において、その観測及び利用がされている。   Electromagnetic waves with a wavelength of 1mm to 0.1mm are called submillimeter waves. Elucidation of phenomena in space such as supernova explosions and celestial formation, and ozone layer destruction mechanism by detecting trace substances such as ClO and HCl contained in the stratospheric atmosphere Such researches are mainly observed and used for academic research purposes.

サブミリ波はマイクロ波と比較して波長が短いため、サブミリ波帯において低損失且つ広帯域での信号伝送を実現するためには、用いられるアンテナ及び光学系に対して従来よりも高い機械的精度が課される。また各々の光学要素において個体依存で生じる製造上の誤差も、厳密に管理する必要がある。このような要求に応えるべく、各種ミラー等、光学要素の形状、傾斜、位置を設計し、その誤差配分を管理することは、マイクロ波帯で用いられるミラー等の設計、管理に比較して困難である。   Since submillimeter waves have a shorter wavelength than microwaves, in order to achieve low-loss and wideband signal transmission in the submillimeter wave band, the mechanical accuracy of the antenna and optical system used is higher than before. Imposed. Moreover, it is necessary to strictly manage manufacturing errors caused by individual dependence in each optical element. In order to meet these requirements, it is difficult to design the shape, inclination, and position of optical elements such as various mirrors and manage their error distribution compared to the design and management of mirrors used in the microwave band. It is.

また、サブミリ波の観測が上記の研究手法として用いられるようになったのは比較的最近であり、サブミリ波の利用、測定に係る技術も未だ開拓中の段階にあることから、上記ミラー等の光学要素を設計、製作する時点では確定することのできない性能パラメータも多い(反射損失等)。そのため、サブミリ波帯で用いるべきアンテナ及び光学系の性能評価を行なうには、それらを構成する各光学要素の形状、位置等を機械的に測定するだけでは不十分であって、当該光学要素に対してサブミリ波ビームを送信し、その電磁界特性を3次元分布測定により決定する等、実際に当該光学要素を用いてサブミリ波の電磁界特性(ビーム方向、ビーム径、ビームの広がり方)を測定することが必要である。   Submillimeter wave observation has come to be used as the above research method relatively recently, and submillimeter wave utilization and measurement technologies are still in the development stage. There are many performance parameters that cannot be determined at the time of designing and manufacturing optical elements (reflection loss, etc.). For this reason, in order to evaluate the performance of the antenna and optical system to be used in the submillimeter wave band, it is not sufficient to mechanically measure the shape, position, etc. of each optical element constituting them. In contrast, the sub-millimeter wave electromagnetic field characteristics (beam direction, beam diameter, beam spreading method) are actually measured using the optical elements, such as transmitting a sub-millimeter wave beam and determining its electromagnetic field characteristics by three-dimensional distribution measurement. It is necessary to measure.

しかしながら、サブミリ波ビームの電磁界特性を測定するに際しては、サブミリ波ビーム受信光学系を構成する測定対象物(ミラー等の光学要素)の製造誤差や、当該測定対象物を含むサブミリ波ビーム受信光学系、及びサブミリ波ビーム送信機を含むサブミリ波ビーム送信系の組み立て誤差(ビーム測定試験のセットアップに伴う誤差)が無視できない。すなわち、マイクロ波帯のような長波長帯での近傍界測定においては、上記送信系及び受信光学系の設計時にそれらの機械的公差を維持管理することで、目的とする精度に十分に見合った測定結果を得ることができたのであるが、これとは異なり、波長が1mm以下のサブミリ波帯での近傍界測定においては、測定前の維持管理によっては除去することができない、セットアップに伴う僅かな誤差でさえ、測定結果に対して無視することのできない影響を及ぼす。   However, when measuring the electromagnetic field characteristics of a submillimeter wave beam, a manufacturing error of a measurement object (an optical element such as a mirror) constituting the submillimeter wave beam reception optical system, or a submillimeter wave beam reception optical including the measurement object. The assembly error of the system and the submillimeter wave beam transmission system including the submillimeter wave beam transmitter cannot be ignored. That is, in the near-field measurement in a long wavelength band such as a microwave band, the mechanical tolerances are maintained and managed at the time of designing the transmission system and the reception optical system, so that the target accuracy is sufficiently met. In contrast to this, in the near-field measurement in the submillimeter wave band with a wavelength of 1 mm or less, it is not possible to eliminate it by maintenance before the measurement. Even small errors can have a negligible effect on the measurement results.

例えば、サブミリ波ビーム送信系の機械的な基準に対するサブミリ波ビームの電磁界特性(ビーム幅、中心位置、指向方向等)を決定するためには、サブミリ波ビーム受信光学系を用いて当該サブミリ波ビームを受信し、サブミリ波ビームの3次元空間における電磁気的強度分布を測定する必要があるが、ここにおいてサブミリ波ビーム送信系とサブミリ波ビーム受信光学系との間にミスアラインメント(相対的な位置、向きの設計値からのずれ)が存在する場合には、測定される強度分布が見かけ上変化する。しかしながら、このような強度分布の変化がビーム自体の特性によるものなのか、あるいはミスアラインメントによる見かけ上の変化に過ぎないのか、を測定された強度分布のみから識別することは困難である。一方で、既に述べたとおり、サブミリ波帯での近傍界測定において影響を及ぼす各種の誤差を測定前に全て除去することは不可能であり、強度分布の測定結果にそのようなミスアラインメントによる見かけ上の変化が含まれることは不可避である。   For example, in order to determine the electromagnetic field characteristics (beam width, center position, pointing direction, etc.) of a submillimeter wave beam with respect to the mechanical reference of the submillimeter wave beam transmission system, the submillimeter wave beam is received using the submillimeter wave beam receiving optical system. It is necessary to receive the beam and measure the electromagnetic intensity distribution in the three-dimensional space of the submillimeter wave beam. Here, the misalignment (relative position) between the submillimeter wave beam transmitting system and the submillimeter wave beam receiving optical system is required. , Deviation from the design value of the orientation), the measured intensity distribution changes apparently. However, it is difficult to discriminate only from the measured intensity distribution whether such a change in intensity distribution is due to the characteristics of the beam itself or only an apparent change due to misalignment. On the other hand, as already mentioned, it is impossible to remove all the errors that affect the near-field measurement in the submillimeter wave band before the measurement, and the measurement result of the intensity distribution is apparent due to such misalignment. It is inevitable that the above changes are included.

これに対し、そのような見かけ上の変化が排された強度分布測定結果を得るためには、互いにミスアラインメントを有する送信系と受信光学系を用いてサブミリ波ビームの電磁気的強度分布を測定したのち、測定した強度分布をミスアラインメントに応じて補正することにより当該ミスアラインメントの影響を取り除くことが有効である。そのためには、サブミリ波ビームの測定とは別に送信系・受信光学系間のアラインメントを測定し、上記ミスアラインメントを決定するための技術が必要となる。特に、送信系・受信光学系間の距離をさまざまな値に設定して、受信光学系を固定しつつ送信機を用いて2次元平面を走査することにより、当該さまざまな距離に対するサブミリ波ビームの2次元平面内電磁気的強度分布を測定し、そのような2次元平面内分布の組として3次元空間内のサブミリ波ビーム電磁気的強度分布を決定するような態様においては、(i)受信光学系の機械的基準と、(ii)送信系により規定される、送信機によって走査すべき2次元測定格子と、の間の相対的位置及び向きに関する3次元情報を電磁気的強度分布の測定前に数十μm以下の精度で決定する技術が必要である。なお、このようなアラインメントの測定に関連した先行技術としては下記特許文献1に記載の遠隔変位測定装置が挙げられるが、これは反射鏡製品の鏡面精度測定等に用いられる特許発明であり、本発明の解決すべき課題とは直接関係しない。   On the other hand, in order to obtain an intensity distribution measurement result in which such apparent changes are eliminated, the electromagnetic intensity distribution of the submillimeter wave beam was measured using a transmission system and a reception optical system having misalignment with each other. After that, it is effective to remove the influence of the misalignment by correcting the measured intensity distribution according to the misalignment. For that purpose, a technique for measuring the alignment between the transmission system and the reception optical system separately from the measurement of the submillimeter wave beam and determining the misalignment is required. In particular, by setting the distance between the transmission system and the reception optical system to various values and scanning the two-dimensional plane using the transmitter while fixing the reception optical system, the submillimeter wave beam for the various distances is scanned. In an embodiment in which a two-dimensional in-plane electromagnetic intensity distribution is measured and a submillimeter wave beam electromagnetic intensity distribution in a three-dimensional space is determined as a set of such two-dimensional in-plane distributions, (i) a receiving optical system Three-dimensional information about the relative position and orientation between the mechanical reference of (ii) and the two-dimensional measurement grid to be scanned by the transmitter, as defined by the transmission system, before the measurement of the electromagnetic intensity distribution. A technique for determining with an accuracy of 10 μm or less is required. In addition, as a prior art related to the measurement of such an alignment, there is a remote displacement measuring device described in Patent Document 1, which is a patented invention used for measuring the mirror surface accuracy of a reflecting mirror product. It is not directly related to the problem to be solved by the invention.

また、宇宙航空分野の研究で用いられる機器、部品間のアラインメントを測定することを想定した場合、そのような測定はアラインメント測定装置を当該機器、部品へ機械的に接触させることなく実施可能であることが望ましい。機械的な接触が起これば機器、部品に傷がつく恐れがあるが、例えば人工衛星に搭載される各種部品は宇宙空間での運用段階において容易には修理、交換できないのであり、ゆえに運用前のそのような接触によって部品に機械的損傷を与えることは避けねばならない。   In addition, when measuring the alignment between equipment and parts used in research in the aerospace field, such measurement can be performed without mechanically contacting the equipment and parts with the alignment measuring device. It is desirable. If mechanical contact occurs, equipment and parts may be damaged. For example, various parts mounted on satellites cannot be easily repaired or replaced at the operation stage in space. Such contact should avoid mechanical damage to the parts.

特許第2788281号明細書Japanese Patent No. 2788281

以上に鑑みれば、サブミリ波ビーム送信系とサブミリ波ビーム受信光学系との間のアラインメントを非接触で測定することによりミスアラインメントを高精度で決定するための技術、及び、サブミリ波ビームの電磁気的強度分布測定結果を当該ミスアラインメントに応じて補正することにより、ミスアラインメントの影響が取り除かれた強度分布を決定するための技術が必要とされる。   In view of the above, a technique for determining misalignment with high accuracy by measuring the alignment between the submillimeter wave beam transmitting system and the submillimeter wave beam receiving optical system in a non-contact manner, and the electromagnetic of the submillimeter wave beam There is a need for a technique for determining the intensity distribution from which the influence of the misalignment is removed by correcting the intensity distribution measurement result according to the misalignment.

上記目的を達成するため、本発明は、コリメート光を送信するコリメート光送信部と、反射光を受光する反射光受光部と、を備えたコリメータと、各々が所定の位置に配置された、コリメート光送信部から送信されたコリメート光を反射する3以上のコリメート光反射体と、サブミリ波ビーム受信光学系と、を備えたサブミリ波ビーム受信部と、コリメート光の出射位置を規定する所定の座標系における、3以上のコリメート光反射体のいずれかにより反射された光が受光された位置を決定する、位置決定部と、位置決定部により各々決定された、3以上のコリメート光反射体により反射された光の受光位置を用いて、所定の座標系におけるサブミリ波ビーム受信部の位置、及び所定の座標系に対するサブミリ波ビーム受信部の幾何学的配向を算出する、位置及び幾何学的配向算出部と、サブミリ波ビームを送信する、サブミリ波ビーム送信部と、サブミリ波ビーム送信部から送信され、サブミリ波ビーム受信光学系を用いてサブミリ波ビーム受信部により受信されたサブミリ波ビームの電磁気的強度を測定する、サブミリ波ビーム測定部と、サブミリ波ビーム測定部により測定されたサブミリ波ビームの電磁気的強度と、上記座標系におけるサブミリ波ビームの出射位置と、位置及び幾何学的配向算出部により算出された、サブミリ波ビーム受信部の位置及び幾何学的配向と、を用いて、サブミリ波ビーム送信部から送信されたサブミリ波ビームの上記座標系における電磁気的強度分布を決定する、強度分布決定部とを備えることにより、サブミリ波ビーム受信部の位置及び幾何学的配向に依存して生じる、サブミリ波ビーム電磁気的強度分布の見かけ上の変化に対応する補正を行った上で、サブミリ波ビーム送信部から送信されたサブミリ波ビームの上記座標系における電磁気的強度分布を決定することを特徴とする、サブミリ波ビーム測定システムを提供する。   In order to achieve the above object, the present invention provides a collimator comprising: a collimator light transmitter that transmits collimated light; and a reflected light receiver that receives reflected light; A sub-millimeter wave beam receiving section including three or more collimated light reflectors that reflect the collimated light transmitted from the light transmitting section, and a sub-millimeter wave beam receiving optical system, and predetermined coordinates that define the emission position of the collimated light A position determining unit that determines a position where light reflected by any of the three or more collimated light reflectors in the system is received, and reflected by the three or more collimated light reflectors respectively determined by the position determining unit. The position of the submillimeter wave beam receiving unit in a predetermined coordinate system and the geometric orientation of the submillimeter wave beam receiving unit with respect to the predetermined coordinate system using the received light receiving position A position and geometric orientation calculating unit, a submillimeter wave beam transmitting unit for transmitting a submillimeter wave beam, and a submillimeter wave beam receiving unit using a submillimeter wave beam receiving optical system. Measuring the electromagnetic intensity of the submillimeter wave beam received by the submillimeter wave beam measuring section, the electromagnetic intensity of the submillimeter wave beam measured by the submillimeter wave beam measuring section, and the emission position of the submillimeter wave beam in the coordinate system And the position and geometric orientation of the submillimeter wave beam receiver calculated by the position and geometric orientation calculator, and the submillimeter wave beam transmitted from the submillimeter wave beam transmitter in the coordinate system. An intensity distribution determining unit for determining an electromagnetic intensity distribution, thereby providing a position and geometry of the submillimeter wave beam receiving unit. The electromagnetic intensity in the coordinate system of the submillimeter wave beam transmitted from the submillimeter wave beam transmitter after correction corresponding to the apparent change in the electromagnetic intensity distribution of the submillimeter wave beam that occurs depending on the local orientation Provided is a submillimeter wave beam measurement system characterized by determining a distribution.

上記システムを用いれば、
(1)所定の座標系内でコリメータを動かしつつ、サブミリ波ビーム受信部に対して所定の位置に配置された各々のコリメート光反射体へとコリメート光を送信して、各々のコリメート光反射体から反射された光を当該コリメータにより受光し、その受光位置から上記座標系におけるコリメート光反射体の位置座標を決定し、それら位置座標を、例えば剛体の並進、回転モデルへとフィッティングするなどして、サブミリ波ビーム送信部を含む系(サブミリ波ビーム送信系)とサブミリ波ビーム受信光学系との間のアラインメントを算出し、アラインメントにおける設計値と実測値との差異としてミスアラインメントを決定する。
(2)上記(1)の工程を実行した際の送信系・受信光学系間アラインメントを維持した状態で、引き続き、上記所定の座標系内でサブミリ波ビーム送信部を動かしつつサブミリ波ビーム受信光学系へとサブミリ波ビームを送信し、当該受信光学系を用いて受信したサブミリ波ビームの電磁気的強度を測定することにより、サブミリ波ビームの上記座標系における電磁気的強度分布を測定する。
(3)さらに、上記(1)にて決定されたミスアラインメントを用いて上記電磁気的強度分布を補正する。
という工程によって、サブミリ波ビームの電磁気的強度分布を、ミスアラインメントによる見かけ上の変化を排した上で決定することが可能となる。なお、ここでいう所定の座標系とは、典型的にはサブミリ波ビーム送信部によって走査すべき2次元平面を規定する2次元座標系であるが、その他の任意の座標系について本発明のシステムを構成することも可能である。
Using the above system,
(1) While moving the collimator in a predetermined coordinate system, the collimated light is transmitted to each collimated light reflector disposed at a predetermined position with respect to the submillimeter wave beam receiving unit, and each collimated light reflector The light reflected from the collimator is received by the collimator, the position coordinates of the collimated light reflector in the coordinate system are determined from the light receiving position, and the position coordinates are fitted to, for example, a translation or rotation model of a rigid body. Then, the alignment between the system including the submillimeter wave beam transmission unit (submillimeter wave beam transmission system) and the submillimeter wave beam receiving optical system is calculated, and the misalignment is determined as the difference between the design value and the actual measurement value in the alignment.
(2) While maintaining the alignment between the transmission system and the reception optical system when the step (1) is performed, the submillimeter wave beam reception optics is continuously moved while moving the submillimeter wave beam transmission unit within the predetermined coordinate system. By transmitting the submillimeter wave beam to the system and measuring the electromagnetic intensity of the submillimeter wave beam received using the receiving optical system, the electromagnetic intensity distribution of the submillimeter wave beam in the coordinate system is measured.
(3) Further, the electromagnetic intensity distribution is corrected using the misalignment determined in (1) above.
By this process, it is possible to determine the electromagnetic intensity distribution of the submillimeter wave beam after eliminating the apparent change due to misalignment. Note that the predetermined coordinate system here is typically a two-dimensional coordinate system that defines a two-dimensional plane to be scanned by the submillimeter wave beam transmitter, but the system of the present invention can be applied to any other coordinate system. It is also possible to configure.

なお、上記(1)の工程においてコリメータを上記座標系内で動かすことは必須ではない。例えば、コリメータとして上記座標系内の測定対象領域の全てをカバーする大型装置を用い、当該座標系内の任意の位置からコリメート光を出射するよう構成してもよい。コリメータにおける反射光の受光位置についても、そのような大型のコリメータ内に上記測定対象領域をカバーするようCCD等の受光素子を配置し、反射光を受光した素子からの信号を読み出すことにより、コリメータを動かすことなく決定可能である。同様に、上記(2)の工程においてサブミリ波ビーム送信部を上記座標系内で動かすことも必須ではない。   In the step (1), it is not essential to move the collimator in the coordinate system. For example, a large apparatus that covers the entire measurement target area in the coordinate system may be used as a collimator, and collimated light may be emitted from an arbitrary position in the coordinate system. Regarding the light receiving position of the reflected light in the collimator, a light receiving element such as a CCD is arranged in such a large collimator so as to cover the measurement target region, and a signal from the element that has received the reflected light is read out. Can be determined without moving. Similarly, it is not essential to move the submillimeter wave beam transmitter in the coordinate system in the step (2).

あるいは、本発明のシステムを、所定の座標系における供試体の位置、及び所定の座標系に対する供試体の幾何学的配向を決定するシステムであって、コリメート光を送信するコリメート光送信部と、反射光を受光する反射光受光部と、を備えたコリメータと、供試体に対して各々が所定の位置に配置される、コリメート光送信部から送信されたコリメート光を反射する3以上のコリメート光反射体と、コリメート光の出射位置を規定する所定の座標系における、3以上のコリメート光反射体のいずれかにより反射された光が受光された位置を決定する、位置決定部と、位置決定部により各々決定された、3以上のコリメート光反射体により反射された光の受光位置を用いて、所定の座標系における供試体の位置、及び所定の座標系に対する供試体の幾何学的配向を算出する、位置及び幾何学的配向算出部と、を備えたシステムとして構成することができる。   Alternatively, the system of the present invention is a system for determining the position of the specimen in a predetermined coordinate system and the geometric orientation of the specimen with respect to the predetermined coordinate system, and a collimated light transmitter for transmitting collimated light; A collimator including a reflected light receiving unit that receives the reflected light, and three or more collimated lights that are arranged at predetermined positions with respect to the specimen and reflect the collimated light transmitted from the collimated light transmitting unit A position determining unit for determining a position at which light reflected by any of the three or more collimated light reflectors is received in a predetermined coordinate system that defines an emission position of the collimated light; and a position determining unit Using the light receiving positions of the light reflected by the three or more collimated light reflectors determined by the above, the position of the specimen in a predetermined coordinate system, and the predetermined coordinate system Calculating the geometric orientation of the specimen, the position and the geometrical orientation calculation unit may be configured as a system comprising a.

上記システムは、特に上記(1)の工程により送信系・受信光学系間のミスアラインメントを決定するための構成を備えている。このシステムを用いれば、所定の座標系に対する供試体の位置、及び幾何学的配向を非接触の方法により高精度で測定することができる。オートコリメータを用いた従来の測定においては、所定の座標系に対する供試体の相対的な傾斜を非接触で決定することはできたものの、本発明のように相対位置と相対傾斜の両方を非接触で同時決定することは不可能であった。   In particular, the system includes a configuration for determining misalignment between the transmission system and the reception optical system by the step (1). If this system is used, the position and geometric orientation of the specimen relative to a predetermined coordinate system can be measured with high accuracy by a non-contact method. In the conventional measurement using an autocollimator, the relative inclination of the specimen with respect to a predetermined coordinate system could be determined in a non-contact manner, but both the relative position and the relative inclination were not in contact as in the present invention. It was impossible to make a decision at the same time.

上記供試体は、測定対象波長域光ビーム受信光学系を備えた測定対象波長域光ビーム受信部であってよい。そのような供試体の所定の座標系における位置、及び所定の座標系に対する幾何学的配向を決定するシステムとして、上記本発明のシステムを構成することができる。このようなシステムにおいては、測定対象波長域光ビームを送信する、測定対象波長域光ビーム送信部と、測定対象波長域光ビーム送信部から送信され、測定対象波長域光ビーム受信光学系を用いて測定対象波長域光ビーム受信部により受信された測定対象波長域光ビームの電磁気的強度を測定する、測定対象波長域光ビーム測定部と、測定対象波長域光ビーム測定部により測定された測定対象波長域光ビームの電磁気的強度と、上記座標系における測定対象波長域光ビームの出射位置と、位置及び幾何学的配向算出部により算出された、測定対象波長域光ビーム受信部の位置及び幾何学的配向と、を用いて、測定対象波長域光ビーム送信部から送信された測定対象波長域光ビームの上記座標系における電磁気的強度分布を決定する、強度分布決定部とを更に備えることができる。このようなシステムを用いれば、測定対象波長域光ビーム受信部の位置及び幾何学的配向に依存して生じる、測定対象波長域光ビーム電磁気的強度分布の見かけ上の変化に対応する補正を行った上で、測定対象波長域光ビーム送信部から送信された測定対象波長域光ビームの上記座標系における電磁気的強度分布を決定することができる。   The specimen may be a measurement target wavelength band light beam receiving unit including a measurement target wavelength band light beam receiving optical system. The system of the present invention can be configured as a system for determining the position of such a specimen in a predetermined coordinate system and the geometric orientation with respect to the predetermined coordinate system. In such a system, the measurement target wavelength band light beam transmission unit that transmits the measurement target wavelength band light beam and the measurement target wavelength band light beam transmission unit that transmits the measurement target wavelength band light beam is used. The measurement target wavelength band light beam measurement unit that measures the electromagnetic intensity of the measurement target wavelength band light beam received by the measurement target wavelength band light beam receiver, and the measurement measured by the measurement target wavelength band light beam measurement unit. The electromagnetic intensity of the target wavelength range light beam, the emission position of the measurement target wavelength range light beam in the coordinate system, the position of the measurement target wavelength range light beam reception unit calculated by the position and geometric orientation calculation unit, and And determining the electromagnetic intensity distribution in the coordinate system of the measurement target wavelength band light beam transmitted from the measurement target wavelength band light beam transmitter using the geometric orientation. And a determination unit may further include. If such a system is used, a correction corresponding to the apparent change in the measurement target wavelength region light beam electromagnetic intensity distribution, which occurs depending on the position and geometric orientation of the measurement target wavelength region light beam receiver, is performed. In addition, the electromagnetic intensity distribution in the coordinate system of the measurement target wavelength band light beam transmitted from the measurement target wavelength band light beam transmission unit can be determined.

本発明のシステムは、サブミリ波帯に限らず任意の測定対象波長域に属するビームの電磁気的強度分布を決定するためのシステムとして構成することが可能である。   The system of the present invention is not limited to the submillimeter wave band, and can be configured as a system for determining the electromagnetic intensity distribution of a beam belonging to an arbitrary wavelength range to be measured.

一方で、上記測定対象波長域光ビーム送信部は、サブミリ波ビームを送信するサブミリ波ビーム送信部であってよく、また上記測定対象波長域光ビーム受信部は、サブミリ波ビーム受信光学系を備えたサブミリ波ビーム受信部であってよい。   On the other hand, the measurement target wavelength band light beam transmission unit may be a submillimeter wave beam transmission unit that transmits a submillimeter wave beam, and the measurement target wavelength band light beam reception unit includes a submillimeter wave beam reception optical system. It may be a submillimeter wave beam receiver.

既に述べたとおり、測定前の維持管理によっては除去することができない、セットアップに伴う僅かな誤差は、特にサブミリ波帯のような高周波数帯での測定において影響を及ぼすのであり、本発明のシステムは、そのような誤差が測定結果に及ぼす見かけ上の変化を排した上で高精度のビーム測定を行うために特に有用である。   As already mentioned, slight errors accompanying the setup that cannot be eliminated by maintenance before measurement affect the measurement in the high frequency band such as the submillimeter wave band. Is particularly useful for performing high-precision beam measurement while eliminating the apparent change that such errors have on the measurement results.

本発明のシステムにおいては、コリメータ及び測定対象波長域光ビーム送信部を上記座標系内で移動させるとともに、コリメータ及び測定対象波長域光ビーム送信部と供試体との距離を変更する、移動機構部を更に備えることができる。また、移動機構部によるコリメータの上記座標系内の移動に関する情報に基づき、反射された光が受光された位置を決定し、さらに、移動機構部による測定対象波長域光ビーム送信部の上記座標系内の移動に関する情報に基づき、当該座標系における測定対象波長域光ビームの出射位置を決定するよう、位置決定部を構成することができる。   In the system of the present invention, the moving mechanism unit moves the collimator and the measurement target wavelength band light beam transmission unit in the coordinate system, and changes the distance between the collimator and the measurement target wavelength band light beam transmission unit and the specimen. Can be further provided. Further, the position where the reflected light is received is determined based on the information on the movement of the collimator in the coordinate system by the moving mechanism unit, and the coordinate system of the light beam transmitting unit to be measured by the moving mechanism unit. The position determination unit can be configured to determine the emission position of the measurement target wavelength band light beam in the coordinate system based on the information regarding the movement within the coordinate system.

上記(1)、(2)の工程において所定の座標系内でコリメータ又はサブミリ波ビーム送信部を移動させる移動機構部としては、任意の装置を用いることができる。一例としては、後述の実施形態において説明するとおり、
(i)コリメータ又はサブミリ波ビーム送信部を設置可能なベースを、上記所定の座標系を規定する第1の方向に延びる第1方向軸部へと、スライド可能に取り付け、
(ii)第1の方向と直交し、第1の方向と共に上記座標系を規定する第2の方向に延びる第2方向軸部へと、第1方向軸部の一端をスライド可能に取り付け、
(iii)第1の方向及び第2の方向と直交する第3の方向に延びる第3方向軸部へと、第2方向軸部をスライド可能に取り付ける
ことにより構成される移動機構部を用いることができる。
このような移動機構部を用いれば、ベースにコリメータ又はサブミリ波ビーム送信部を設置した上で当該ベースを第1方向軸部に対してスライドさせ、さらに第1方向軸部を第2方向軸部に対してスライドさせることにより、コリメータ又はサブミリ波ビーム送信部を上記所定の座標系内の任意の位置へと移動させることができ、さらに第2方向軸部(及び、第2方向軸部に取り付けられた第1方向軸部)を第3方向軸部に対してスライドさせることにより、コリメータ又はサブミリ波ビーム送信部と供試体との距離を変更することができる。
In the steps (1) and (2), any device can be used as the moving mechanism unit that moves the collimator or the submillimeter wave beam transmitting unit within a predetermined coordinate system. As an example, as described in the embodiments below,
(I) A base on which a collimator or a submillimeter wave beam transmission unit can be installed is slidably attached to a first direction shaft portion extending in a first direction defining the predetermined coordinate system,
(Ii) One end of the first direction shaft portion is slidably attached to a second direction shaft portion that is orthogonal to the first direction and extends in a second direction that defines the coordinate system together with the first direction,
(Iii) Use a moving mechanism configured by slidably attaching the second direction shaft portion to a third direction shaft portion extending in a third direction orthogonal to the first direction and the second direction. Can do.
If such a moving mechanism part is used, after installing a collimator or a submillimeter wave beam transmitting part in the base, the base is slid with respect to the first direction axis part, and the first direction axis part is further changed to the second direction axis part. The collimator or the submillimeter wave beam transmitter can be moved to an arbitrary position in the predetermined coordinate system, and is attached to the second direction shaft (and attached to the second direction shaft). The distance between the collimator or the submillimeter wave beam transmitting unit and the specimen can be changed by sliding the first direction shaft portion) with respect to the third direction shaft portion.

また、それぞれの軸部に対してベース又は対応する別の軸部がスライドした長さを取得することにより、コリメータ又はサブミリ波ビーム送信部における上記座標系内の移動、及び当該コリメータ又はサブミリ波ビーム送信部と供試体との距離の変更を決定する位置決定部を上記移動機構部へと接続すれば、コリメータが反射光を受光した時の当該コリメータの位置に基づいて反射光受光位置を決定し、さらにサブミリ波ビームを送信した時のサブミリ波ビーム送信部の位置に基づいてサブミリ波ビームの出射位置を決定することができる。これらについては、サブミリ波ビーム送信部に代って任意の測定対象波長域光ビーム送信部を用いる場合も同様である。   Further, by acquiring the length of sliding of the base or the corresponding another shaft portion with respect to each shaft portion, the movement in the coordinate system in the collimator or the submillimeter wave beam transmitting portion, and the collimator or the submillimeter wave beam If a position determining unit that determines a change in the distance between the transmitting unit and the specimen is connected to the moving mechanism unit, the reflected light receiving position is determined based on the position of the collimator when the collimator receives the reflected light. Furthermore, the submillimeter wave beam emission position can be determined based on the position of the submillimeter wave beam transmission unit when the submillimeter wave beam is transmitted. The same applies to the case where an arbitrary measurement target wavelength band light beam transmission unit is used instead of the submillimeter wave beam transmission unit.

本発明のシステムにおいては、強度分布決定部により決定された測定対象波長域光ビームの上記座標系における電磁気的強度分布を用いて、測定対象波長域光ビームの当該座標系におけるビーム中心位置、及びビーム幅を決定する、第1の統計解析手段と、移動機構部により測定対象波長域光ビーム送信部と供試体との距離を変更しつつ強度分布決定部により決定された各々の電磁気的強度分布について第1の統計解析手段により決定された、各々のビーム中心位置を用いて、測定対象波長域光ビームの伝搬ベクトル方向及びビームオフセットを決定する、第2の統計解析手段とを有する統計解析部を更に備えることができる。   In the system of the present invention, using the electromagnetic intensity distribution in the coordinate system of the measurement target wavelength band light beam determined by the intensity distribution determination unit, the beam center position of the measurement target wavelength band light beam in the coordinate system, and Each of the electromagnetic intensity distributions determined by the intensity distribution determining unit while changing the distance between the measurement target wavelength region light beam transmitting unit and the specimen by the first statistical analysis means for determining the beam width and the moving mechanism unit. A statistical analysis unit having a second statistical analysis unit that determines a propagation vector direction and a beam offset of a light beam to be measured in the wavelength band using each beam center position determined by the first statistical analysis unit. Can be further provided.

後述の実施例において説明するとおり、測定で得られた上記ビームの電磁気的強度分布に対して2次元ガウス分布モデル等を用いた統計解析を行うことにより、上記座標系におけるビームの中心位置、ビーム幅等のビームパラメータを決定することができる。さらに、測定対象波長域光ビーム送信部と供試体との距離をさまざまに変更しつつ、その各々の距離が保たれた状態でビーム測定を行って上記座標系における電磁気的強度分布を決定した上で、上記統計解析により各々の距離に対応するビーム中心位置を決定すれば、典型的にはそれらビーム中心位置の組を近似する直線の方向として、測定対象波長域光ビームの伝搬ベクトル方向が決定され、またその直線を用いて、ビーム送信部と供試体との距離がゼロであるときの上記座標系における仮想的ビーム中心位置として、ビームオフセットを決定することができる。   As will be described later in the examples, by performing statistical analysis using the two-dimensional Gaussian distribution model on the electromagnetic intensity distribution of the beam obtained by measurement, the center position of the beam in the coordinate system, the beam Beam parameters such as width can be determined. Furthermore, while changing the distance between the light beam transmitter for the wavelength to be measured and the test piece in various ways, performing the beam measurement while maintaining the respective distances to determine the electromagnetic intensity distribution in the coordinate system. If the beam center position corresponding to each distance is determined by the above statistical analysis, the propagation vector direction of the light beam to be measured is typically determined as the direction of a straight line approximating the set of beam center positions. The beam offset can be determined as the virtual beam center position in the coordinate system when the distance between the beam transmission unit and the specimen is zero using the straight line.

反射光受光部は、更に、受光した反射光の強度を測定するよう構成されたものであってよい。また、位置及び幾何学的配向算出部は、所定の閾値に等しい強度の反射光が受光された位置であると位置決定部により決定された2以上の受光位置に基づいて、上記座標系における3以上のコリメート光反射体の各々の位置を決定し、当該決定された3以上のコリメート光反射体の各々の位置を用いて、上記所定の座標系における供試体の位置、及び当該所定の座標系に対する供試体の幾何学的配向を算出するよう構成されたものであってよい。   The reflected light receiving unit may be further configured to measure the intensity of the received reflected light. In addition, the position and geometric orientation calculation unit 3 in the coordinate system is based on two or more light reception positions determined by the position determination unit to be a position where reflected light having an intensity equal to a predetermined threshold is received. The position of each of the collimated light reflectors is determined, and the position of the specimen in the predetermined coordinate system and the predetermined coordinate system are determined using the determined positions of the three or more collimated light reflectors. May be configured to calculate the geometric orientation of the specimen relative to.

上記構成は、供試体に配置されたコリメート光反射体からの反射光受光位置を用いて当該供試体の位置及び幾何学的配向を算出するための一例である。後述の実施例にて説明するとおり、供試体に送信されるコリメート光が3以上のコリメート光反射体のいずれかを横切るよう、反射光の強度を測定しつつコリメータによって上記座標平面内を走査し、さらにコリメータによる走査をさまざまな方向から同様に行い、反射光強度を測定した上で、反射光の強度が所定の閾値に等しくなったときの受光位置を取得すれば、典型的にはそのように取得された受光位置の組の幾何学的中心として、コリメート光反射体の上記座標系における位置座標を決定することができる。このような作業をそれぞれのコリメート光反射体に対して行うことにより決定された各々のコリメート光反射体の位置座標を、上述のとおり剛体の並進、回転モデルへとフィッティングすることにより、供試体の位置及び幾何学的配向を算出することができる。   The above configuration is an example for calculating the position and geometric orientation of the specimen using the reflected light receiving position from the collimated light reflector arranged on the specimen. As described in the examples below, the coordinate plane is scanned by the collimator while measuring the intensity of the reflected light so that the collimated light transmitted to the specimen crosses any of the three or more collimated light reflectors. In addition, if scanning with a collimator is similarly performed from various directions and the reflected light intensity is measured, and the light receiving position when the reflected light intensity becomes equal to a predetermined threshold is obtained, typically The position coordinates of the collimated light reflector in the above coordinate system can be determined as the geometric center of the set of light receiving positions acquired in (1). By fitting the position coordinates of each collimated light reflector determined by performing such operations on each collimated light reflector to a rigid translational and rotational model as described above, The position and geometric orientation can be calculated.

コリメート光反射体としては、高平行度ミラーと、パッキンを介して高平面度ミラーへと圧着された被覆部材と、からなり、被覆部材の所定位置に設けられたスリットから高平行度ミラーへと入射したコリメート光を反射するよう構成された反射体を用いることができる。   The collimating light reflector is composed of a high parallelism mirror and a covering member that is pressure-bonded to the high flatness mirror via a packing, from a slit provided at a predetermined position of the covering member to the high parallelism mirror. A reflector configured to reflect incident collimated light can be used.

また、本発明は、コリメータ内のコリメート光送信部からコリメート光を送信する段階と、コリメート光送信部から送信され、サブミリ波ビーム受信光学系を備えたサブミリ波ビーム受信部に対して各々が所定の位置に配置された3以上のコリメート光反射体のいずれかにより反射された光を、コリメータ内の反射光受光部により受光する段階と、コリメート光の出射位置を規定する所定の座標系における、反射された光が受光された位置を、位置決定部により決定する段階と、位置決定部により各々決定された、3以上のコリメート光反射体により反射された光の受光位置を用いて、所定の座標系におけるサブミリ波ビーム受信部の位置、及び所定の座標系に対するサブミリ波ビーム受信部の幾何学的配向を、位置及び幾何学的配向算出部により算出する段階と、サブミリ波ビーム送信部によりサブミリ波ビームを送信する段階と、サブミリ波ビーム送信部から送信され、サブミリ波ビーム受信光学系を用いてサブミリ波ビーム受信部により受信されたサブミリ波ビームの電磁気的強度を、サブミリ波ビーム測定部により測定する段階と、サブミリ波ビーム測定部により測定されたサブミリ波ビームの電磁気的強度と、上記座標系におけるサブミリ波ビームの出射位置と、位置及び幾何学的配向算出部により算出された、サブミリ波ビーム受信部の位置及び幾何学的配向と、を用いて、サブミリ波ビーム送信部から送信されたサブミリ波ビームの上記座標系における電磁気的強度分布を、強度分布決定部により決定する段階とを含むことにより、サブミリ波ビーム受信部の位置及び幾何学的配向に依存して生じる、サブミリ波ビーム電磁気的強度分布の見かけ上の変化に対応する補正を行った上で、サブミリ波ビーム送信部から送信されたサブミリ波ビームの上記座標系における電磁気的強度分布を決定することを特徴とする、サブミリ波ビーム測定方法を提供する。   Further, the present invention provides a step of transmitting collimated light from the collimated light transmitting unit in the collimator, and a submillimeter wave beam receiving unit that is transmitted from the collimated light transmitting unit and includes a submillimeter wave beam receiving optical system. A step of receiving light reflected by any one of the three or more collimated light reflectors disposed at the position of the reflected light receiving unit in the collimator, and a predetermined coordinate system that defines an emission position of the collimated light, The step of determining the position where the reflected light is received by the position determining unit, and using the light receiving positions of the light reflected by the three or more collimated light reflectors respectively determined by the position determining unit, The position of the sub-millimeter wave beam receiving unit in the coordinate system and the geometric orientation of the sub-millimeter wave beam receiving unit with respect to the predetermined coordinate system, the position and geometric orientation calculating unit A submillimeter wave beam transmitted from the submillimeter wave beam transmitter and received by the submillimeter wave beam receiver using the submillimeter wave beam receiving optical system. Measuring the electromagnetic intensity of the beam by the submillimeter wave beam measuring unit, the electromagnetic intensity of the submillimeter wave beam measured by the submillimeter wave beam measuring unit, the emission position of the submillimeter wave beam in the coordinate system, the position and The electromagnetic intensity distribution in the coordinate system of the submillimeter wave beam transmitted from the submillimeter wave beam transmitter using the position and geometric orientation of the submillimeter wave beam receiver calculated by the geometric orientation calculator Determining the position of the submillimeter wave beam receiving unit. The electromagnetic wave in the above coordinate system of the submillimeter wave beam transmitted from the submillimeter wave beam transmitter is corrected after correction corresponding to the apparent change in the electromagnetic intensity distribution of the submillimeter wave beam that occurs depending on the geometric orientation. Provided is a submillimeter wave beam measurement method characterized by determining a dynamic intensity distribution.

上記方法を用いれば、本発明のシステムと同様の原理に従い、ミスアラインメントによる見かけ上の変化を排した上でサブミリ波ビームの電磁気的強度分布を決定することが可能となる。すなわち、コリメータからサブミリ波ビーム受信部に配置された3以上の反射体へとコリメート光を送信し、当該反射体からの反射光を受光して受光位置を決定し、その受光位置からサブミリ波ビーム送信系・受信光学系間のミスアラインメントを決定した上で、当該ミスアラインメントを用いてサブミリ波ビームの電磁気的強度分布を補正することにより、ミスアラインメントによる見かけ上の変化が排された電磁気的強度分布を決定することが可能となる。   If the above method is used, it is possible to determine the electromagnetic intensity distribution of the submillimeter wave beam according to the same principle as the system of the present invention, while eliminating the apparent change due to misalignment. That is, collimated light is transmitted from the collimator to three or more reflectors arranged in the submillimeter wave beam receiving unit, the reflected light from the reflector is received to determine the light receiving position, and the submillimeter wave beam is determined from the light receiving position. After determining the misalignment between the transmitting system and the receiving optical system, and correcting the electromagnetic intensity distribution of the submillimeter wave beam by using the misalignment, the electromagnetic intensity from which apparent changes due to misalignment are eliminated The distribution can be determined.

あるいは本発明の方法を、所定の座標系における供試体の位置、及び所定の座標系に対する供試体の幾何学的配向を決定する方法であって、コリメータ内のコリメート光送信部からコリメート光を送信する段階と、コリメート光送信部から送信され、供試体に対して各々が所定の位置に配置された3以上のコリメート光反射体のいずれかにより反射された光を、コリメータ内の反射光受光部により受光する段階と、コリメート光の出射位置を規定する所定の座標系における、反射された光が受光された位置を、位置決定部により決定する段階と、位置決定部により各々決定された、3以上のコリメート光反射体により反射された光の受光位置を用いて、所定の座標系における供試体の位置、及び所定の座標系に対する供試体の幾何学的配向を、位置及び幾何学的配向算出部により算出する段階とを含む方法として構成することができる。   Alternatively, the method of the present invention is a method for determining the position of the specimen in a predetermined coordinate system and the geometric orientation of the specimen with respect to the predetermined coordinate system, wherein collimated light is transmitted from a collimated light transmitter in the collimator. And a reflected light receiving unit in the collimator, which is transmitted from the collimated light transmitting unit and reflected by any one of the three or more collimated light reflectors arranged at predetermined positions with respect to the specimen. , The step of determining the position where the reflected light is received in the predetermined coordinate system defining the emission position of the collimated light by the position determination unit, and 3 determined by the position determination unit, respectively. Using the light receiving position of the light reflected by the collimating light reflector, the position of the specimen in a predetermined coordinate system and the geometric orientation of the specimen with respect to the predetermined coordinate system are determined. It can be configured as a method comprising the steps of calculating the position and the geometrical orientation calculation unit.

このような方法を用いれば、所定の座標系に対する供試体の位置、及び幾何学的配向を非接触の方法により高精度で測定することができる。   If such a method is used, the position and geometric orientation of the specimen relative to a predetermined coordinate system can be measured with high accuracy by a non-contact method.

上記方法は、供試体としての、測定対象波長域光ビーム受信光学系を備えた測定対象波長域光ビーム受信部について、所定の座標系における位置、及び所定の座標系に対する幾何学的配向を決定するための方法として構成することができる。このような方法は、測定対象波長域光ビーム送信部により測定対象波長域光ビームを送信する段階と、測定対象波長域光ビーム送信部から送信され、測定対象波長域光ビーム受信光学系を用いて測定対象波長域光ビーム受信部により受信された測定対象波長域光ビームの電磁気的強度を、測定対象波長域光ビーム測定部により測定する段階と、測定対象波長域光ビーム測定部により測定された測定対象波長域光ビームの電磁気的強度と、上記座標系における測定対象波長域光ビームの出射位置と、位置及び幾何学的配向算出部により算出された、測定対象波長域光ビーム受信部の位置及び幾何学的配向と、を用いて、測定対象波長域光ビーム送信部から送信された測定対象波長域光ビームの上記座標系における電磁気的強度分布を、強度分布決定部により決定する段階とを更に含むことができる。このような方法を用いれば、測定対象波長域光ビーム受信部の位置及び幾何学的配向に依存して生じる、測定対象波長域光ビーム電磁気的強度分布の見かけ上の変化に対応する補正を行った上で、測定対象波長域光ビーム送信部から送信された測定対象波長域光ビームの上記座標系における電磁気的強度分布を決定することができる。   The above method determines a position in a predetermined coordinate system and a geometric orientation with respect to a predetermined coordinate system for a measurement target wavelength band light beam receiving unit including a measurement target wavelength band light beam receiving optical system as a specimen. It can be configured as a method for doing this. Such a method includes a step of transmitting a measurement target wavelength band light beam by the measurement target wavelength band light beam transmission unit, and a measurement target wavelength band light beam receiving optical system transmitted from the measurement target wavelength band light beam transmission unit. Measuring the electromagnetic intensity of the measurement target wavelength band light beam received by the measurement target wavelength band light beam receiver, and measuring the measurement target wavelength band light beam measurement section. The measurement target wavelength band light beam receiving unit calculated by the electromagnetic intensity of the measurement target wavelength band light beam, the emission position of the measurement target wavelength band light beam in the coordinate system, and the position and geometric orientation calculation unit. Using the position and geometric orientation, the intensity distribution of the electromagnetic intensity distribution in the coordinate system of the measurement target wavelength band light beam transmitted from the measurement target wavelength band light beam transmitter It can further include the steps of determining the tough. By using such a method, correction corresponding to the apparent change in the measurement target wavelength band light beam electromagnetic intensity distribution, which occurs depending on the position and geometric orientation of the measurement target wavelength band light beam receiver, is performed. In addition, the electromagnetic intensity distribution in the coordinate system of the measurement target wavelength band light beam transmitted from the measurement target wavelength band light beam transmission unit can be determined.

本発明の方法は、サブミリ波帯に限らず任意の測定対象波長域に属するビームの電磁気的強度分布を決定するための方法として構成することが可能である。   The method of the present invention can be configured as a method for determining the electromagnetic intensity distribution of a beam belonging to an arbitrary wavelength range to be measured without being limited to the submillimeter wave band.

一方で、上記測定対象波長域光ビームを送信する段階は、サブミリ波ビーム送信部によりサブミリ波ビームを送信する段階であってよく、また上記測定対象波長域光ビーム受信部は、サブミリ波ビーム受信光学系を備えたサブミリ波ビーム受信部であってよい。   On the other hand, the step of transmitting the measurement target wavelength band light beam may be a step of transmitting a submillimeter wave beam by a submillimeter wave beam transmitting unit, and the measurement target wavelength band light beam receiving unit is configured to receive a submillimeter wave beam. It may be a submillimeter wave beam receiver provided with an optical system.

本発明の方法は、測定前の維持管理によっては除去することができない、セットアップに伴う僅かな誤差によってさえ影響を受けるサブミリ波ビームの電磁気的強度分布を決定するために、特に適している。   The method of the invention is particularly suitable for determining the electromagnetic intensity distribution of a submillimeter wave beam that is affected even by small errors associated with the setup that cannot be removed by maintenance prior to measurement.

本発明の方法における、上記コリメート光を送信する段階と、上記反射された光を受光する段階とは、移動機構部を用いてコリメータを上記座標系内で移動させるとともにコリメータと供試体との距離を変更することにより、オートコリメータから任意の距離にあるコリメート光反射体に対して上記座標系内の任意の出射位置からコリメート光を送信し、反射された光を上記座標系内の任意の受光位置において受光するよう、それぞれ構成することができる。また、上記受光された位置を決定する段階を、移動機構部による、コリメータの上記座標系内の移動に関する情報に基づき、反射された光が受光された位置を位置決定部により決定するよう構成することができ、測定対象波長域光ビームを送信する段階を、移動機構部を用いて測定対象波長域光ビーム送信部を上記座標系内で移動させるとともに測定対象波長域光ビーム送信部と供試体との距離を変更することにより、測定対象波長域光ビーム送信部から任意の距離にある供試体に対して上記座標系内の任意の出射位置から測定対象波長域光ビームを送信するよう構成することができ、測定対象波長域光ビームの上記座標系における電磁気的強度分布を強度分布決定部により決定する段階を、移動機構部による測定対象波長域光ビーム送信部の上記座標系内の移動に関する情報に基づき、座標系における測定対象波長域光ビームの出射位置を位置決定部により決定し、決定された出射位置を用いて電磁気的強度分布を決定するよう構成することができる。   In the method of the present invention, the step of transmitting the collimated light and the step of receiving the reflected light include moving the collimator within the coordinate system using the moving mechanism unit and the distance between the collimator and the specimen. The collimated light is transmitted from any output position in the coordinate system to the collimated light reflector at an arbitrary distance from the autocollimator, and the reflected light is received in the arbitrary light reception in the coordinate system. Each can be configured to receive light at a location. Further, the step of determining the received position is configured such that the position determination unit determines the position at which the reflected light is received based on information relating to the movement of the collimator in the coordinate system by the movement mechanism unit. The step of transmitting the measurement target wavelength region light beam can be performed by moving the measurement target wavelength region light beam transmission unit within the coordinate system using the moving mechanism unit and the measurement target wavelength region light beam transmission unit and the specimen. Is configured to transmit the measurement target wavelength region light beam from the arbitrary emission position in the coordinate system to the specimen at an arbitrary distance from the measurement target wavelength region light beam transmission unit. The step of determining the electromagnetic intensity distribution of the measurement target wavelength band light beam in the coordinate system by the intensity distribution determination section is performed by the movement mechanism section. Based on the information on the movement in the coordinate system, the position determination unit determines the emission position of the measurement target wavelength band light beam in the coordinate system, and the electromagnetic intensity distribution is determined using the determined emission position. Can do.

本発明のシステムと同様に、本発明の方法においても、例えば第1〜第3の方向にそれぞれが延び、互いにスライド可能に取り付けられた第1〜第3方向軸部、及び第1方向軸部に対してスライド可能に取り付けられた、コリメータ又はビーム送信部を設置可能なベースよりなる移動機構部を用いて、それぞれの軸部、及びベースを互いにスライドさせることにより、任意の位置からコリメート光又は測定対象波長域光ビームを送信することができる。また、移動機構部によるコリメータ又は測定対象波長域光ビーム送信部のそれぞれの方向への移動量を記憶することにより、反射光受光時のコリメータ位置、測定対象波長域光ビーム送信時のビーム送信部の位置等を決定し、反射光受光位置やビーム出射位置を決定することができる。   Similar to the system of the present invention, in the method of the present invention, for example, first to third direction shaft portions that extend in the first to third directions and are slidably attached to each other, and the first direction shaft portions. By using a moving mechanism unit comprising a base on which a collimator or a beam transmission unit, which is slidably attached, can be installed, the shaft unit and the base are slid relative to each other, so that collimated light or A light beam to be measured can be transmitted. In addition, by storing the amount of movement of the collimator or the measurement target wavelength range light beam transmission unit in each direction by the movement mechanism unit, the collimator position when receiving the reflected light, the beam transmission unit when transmitting the measurement target wavelength range light beam And the reflected light receiving position and beam emitting position can be determined.

本発明の方法は、更に、強度分布決定部により決定された測定対象波長域光ビームの上記座標系における電磁気的強度分布を用いて、測定対象波長域ビームの上記座標系におけるビーム中心位置、及びビーム幅を第1の統計解析手段により決定する段階と、移動機構部により測定対象波長域光ビーム送信部と供試体との距離を変更しつつ強度分布決定部により決定された各々の電磁気的強度分布について第1の統計解析手段により決定された、各々のビーム中心位置を用いて、測定対象波長域光ビームの伝搬ベクトル方向及びビームオフセットを第2の統計解析手段により決定する段階と、を含むものであってよい。   The method of the present invention further uses the electromagnetic intensity distribution in the coordinate system of the measurement target wavelength band light beam determined by the intensity distribution determination unit, and the beam center position of the measurement target wavelength band beam in the coordinate system, and The step of determining the beam width by the first statistical analysis means, and the respective electromagnetic intensities determined by the intensity distribution determining unit while changing the distance between the light beam transmitting unit to be measured and the specimen by the moving mechanism unit Determining the propagation vector direction and beam offset of the measurement target wavelength band light beam by the second statistical analysis means using each beam center position determined by the first statistical analysis means for the distribution. It may be a thing.

本発明のシステムと同様に、本発明の方法においても、測定で得られた上記ビームの電磁気的強度分布に対して統計解析を行い、各種ビームパラメータを決定することができる。   Similar to the system of the present invention, the method of the present invention can also perform statistical analysis on the electromagnetic intensity distribution of the beam obtained by measurement to determine various beam parameters.

本発明の方法は、更に、受光した反射光の強度を反射光受光部により測定する段階を含んでよい。また、上記所定の座標系における供試体の位置、及び上記所定の座標系に対する供試体の幾何学的配向を算出する段階を、位置及び幾何学的配向算出部により、所定の閾値に等しい強度の反射光が受光された位置であると位置決定部により決定された2以上の受光位置に基づいて、上記座標系における3以上のコリメート光反射体の各々の位置を決定するステップと、決定された3以上のコリメート光反射体の各々の位置を用いて、所定の座標系における供試体の位置、及び所定の座標系に対する供試体の幾何学的配向を算出するステップとからなる段階とすることができる。   The method of the present invention may further include the step of measuring the intensity of the received reflected light by the reflected light receiving unit. Further, the step of calculating the position of the specimen in the predetermined coordinate system and the geometric orientation of the specimen with respect to the predetermined coordinate system is calculated by the position and geometric orientation calculation unit with an intensity equal to a predetermined threshold value. Determining the position of each of the three or more collimated light reflectors in the coordinate system based on the two or more light receiving positions determined by the position determining unit as the position where the reflected light is received; Using each position of the three or more collimated light reflectors, a stage comprising the step of calculating the position of the specimen in a predetermined coordinate system and the geometric orientation of the specimen relative to the predetermined coordinate system may be used. it can.

上記構成は、所定の閾値に等しい強度の反射光が受光された位置の組から、対応するコリメート光反射体の所定の座標系における位置を特定した上で、そのようにして決定される各々のコリメート反射体の位置から供試体の位置及び幾何学的配向を算出する、本発明の方法の一実施例に対応する。   In the above configuration, the position of the corresponding collimated light reflector in the predetermined coordinate system is specified from the set of positions where the reflected light having the intensity equal to the predetermined threshold is received. This corresponds to an embodiment of the method of the present invention for calculating the position and geometric orientation of the specimen from the position of the collimating reflector.

本発明は、さらに、コリメータ内のコリメート光送信部からコリメート光を送信する段階と、コリメート光送信部から送信され、サブミリ波ビーム受信光学系を備えたサブミリ波ビーム受信部に対して各々が所定の位置に配置された3以上のコリメート光反射体のいずれかにより反射された光を、コリメータの反射光受光部により受光する段階と、コリメート光の出射位置を規定する所定の座標系における、反射された光が受光された位置を、位置決定部により決定する段階と、位置決定部により各々決定された、3以上のコリメート光反射体により反射された光の受光位置を用いて、上記所定の座標系におけるサブミリ波ビーム受信部の位置、及び上記所定の座標系に対するサブミリ波ビーム受信部の幾何学的配向を、位置及び幾何学的配向算出部により算出する段階とからなる工程を、移動機構部を用いてコリメータを移動させることにより選択された、コリメータとサブミリ波ビーム受信部との間の所定の距離に関して行い、且つ、所定の距離を保った状態で、コリメート光送信部におけるコリメート光の出射位置に対して既知の変位を有するサブミリ波ビーム出射位置から、サブミリ波ビーム送信部によりサブミリ波ビームを送信する段階と、サブミリ波ビーム送信部から送信され、サブミリ波ビーム受信光学系を用いてサブミリ波ビーム受信部により受信されたサブミリ波ビームの電磁気的強度を、サブミリ波ビーム測定部により測定する段階と、からなる工程を、移動機構部を用いてサブミリ波ビーム送信部を座標系内で移動させつつ行った上で、所定の距離に対して定義される、サブミリ波ビーム送信部から送信されたサブミリ波ビームの上記座標系における電磁気的強度分布を、サブミリ波ビーム測定部により各々測定されたサブミリ波ビームの電磁気的強度と、座標系におけるサブミリ波ビームの各々の出射位置と、位置及び幾何学的配向算出部により算出された、サブミリ波ビーム受信部の位置及び幾何学的配向と、を用いて、強度分布決定部により決定し、コリメータとサブミリ波ビーム受信部との距離を変更しつつ、各工程及び電磁気的強度分布の決定を行うことにより、サブミリ波ビーム送信部から送信されたサブミリ波の電磁気的強度の3次元分布を決定することを特徴とする、サブミリ波ビーム測定方法を提供する。   The present invention further includes a step of transmitting collimated light from the collimated light transmitting unit in the collimator, and a predetermined value for each of the submillimeter wave beam receiving units that are transmitted from the collimated light transmitting unit and include the submillimeter wave beam receiving optical system. The light reflected by any one of the three or more collimated light reflectors arranged at the position is received by the reflected light receiving unit of the collimator, and reflected in a predetermined coordinate system that defines the emission position of the collimated light. Determining the position at which the received light has been received by the position determining unit, and using the light receiving positions of the light reflected by the three or more collimated light reflectors respectively determined by the position determining unit, The position of the submillimeter wave beam receiving unit in the coordinate system and the geometric orientation of the submillimeter wave beam receiving unit with respect to the predetermined coordinate system are determined by the position and the geometric arrangement. A step of calculating by the calculating unit is performed with respect to a predetermined distance between the collimator and the submillimeter wave beam receiving unit selected by moving the collimator using the moving mechanism unit, and the predetermined distance The submillimeter wave beam is transmitted by the submillimeter wave beam transmitting section from the submillimeter wave beam emitting position having a known displacement with respect to the collimated light emitting position in the collimated light transmitting section, and the submillimeter wave beam transmission. Measuring the electromagnetic intensity of the submillimeter wave beam transmitted by the submillimeter wave beam receiving optical system using the submillimeter wave beam receiving optical system by the submillimeter wave beam measuring section. The sub-millimeter wave beam transmitter is moved in the coordinate system using the The electromagnetic intensity distribution in the coordinate system of the submillimeter wave beam transmitted from the submillimeter wave beam transmitter is defined by the electromagnetic intensity of the submillimeter wave beam measured by the submillimeter wave beam measuring section and the submillimeter wave beam in the coordinate system. The output position of each wave beam and the position and geometric orientation of the submillimeter wave beam reception unit calculated by the position and geometric orientation calculation unit are determined by the intensity distribution determination unit, and the collimator Determining the three-dimensional distribution of the electromagnetic intensity of the submillimeter wave transmitted from the submillimeter wave beam transmitting unit by changing each distance and the electromagnetic intensity distribution while changing the distance from the submillimeter wave beam receiving unit. A submillimeter wave beam measuring method is provided.

送信系・受信光学系間の距離を変える度にミスアラインメントを決定し直すことにより、測定により得られる電磁気的強度分布から当該ミスアラインメントの影響をより厳密に取り除くことができる。また、送信系・受信光学系間の距離を変えつつサブミリ波ビームを測定して、その電磁気的強度分布を決定していけば、各々の距離に対して得られる強度分布の組として、サブミリ波ビームの電磁気的強度の3次元分布を得ることができる。   By re-determining the misalignment each time the distance between the transmission system and the reception optical system is changed, the influence of the misalignment can be more strictly removed from the electromagnetic intensity distribution obtained by the measurement. In addition, if the submillimeter wave beam is measured while changing the distance between the transmission system and the reception optical system and the electromagnetic intensity distribution is determined, the submillimeter wave is obtained as a set of intensity distributions obtained for each distance. A three-dimensional distribution of the electromagnetic intensity of the beam can be obtained.

本発明のシステム、方法を用いれば、サブミリ波帯のような高周波ビームの近傍界測定を行うにあたり、測定前の維持管理では除去することができない送信系・受信光学系間のわずかなミスアラインメントに起因する測定結果への影響をも排して、より厳密な測定結果を得ることが可能となる。これにより、サブミリ波のビーム幅や伝搬ベクトル方向等のパラメータを、従来にない高精度(ビーム幅については、50μm程度の誤差範囲)で決定することができる。   Using the system and method of the present invention, when performing near-field measurement of a high-frequency beam such as a submillimeter wave band, a slight misalignment between the transmission system and the reception optical system that cannot be removed by maintenance before measurement is performed. It is possible to obtain a more precise measurement result by eliminating the influence on the measurement result. As a result, parameters such as the beam width and propagation vector direction of the submillimeter wave can be determined with unprecedented high accuracy (with respect to the beam width, an error range of about 50 μm).

また、送信系・受信光学系間の距離を変えつつビーム測定を行い、距離に対するサブミリ波ビーム幅の変化を得ることで、光学系の設計パラメータを決定することができ、距離によるビーム中心の変化(伝搬ベクトル方向)を得ることにより、送信系・受信光学系間のアラインメントのサブミリ波による検証が可能となる。   Also, by measuring the beam while changing the distance between the transmission system and the reception optical system, and obtaining the change of the submillimeter wave beam width with respect to the distance, the design parameters of the optical system can be determined, and the change of the beam center with the distance By obtaining the (propagation vector direction), it is possible to verify the alignment between the transmission system and the reception optical system by submillimeter waves.

さらに、本発明による送信系・受信光学系間のアラインメント測定は、各々の系を構成する機器、部品に接触することなく実施可能であり、それらの機械的損傷を避けることができる。   Furthermore, the alignment measurement between the transmission system and the reception optical system according to the present invention can be performed without touching the equipment and components that constitute each system, and mechanical damage to them can be avoided.

本発明の一実施形態であるサブミリ波ビーム測定システムの、アラインメント測定時における全体構成図である。It is a whole block diagram at the time of alignment measurement of the submillimeter wave beam measurement system which is one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態であるサブミリ波ビーム測定システムの、サブミリ波ビーム測定時における全体構成図である。It is a whole block diagram at the time of submillimeter wave beam measurement of a submillimeter wave beam measurement system which is one embodiment of the present invention. 本発明のサブミリ波ビーム測定システムに用いるコリメータが、ベースに取り付けられた状態を描いた図である。It is the figure which depicted the state where the collimator used for the submillimeter wave beam measurement system of the present invention was attached to the base. 本発明の一実施形態であるサブミリ波ビーム測定システムの、より詳細な構成を表す図である。It is a figure showing the more detailed structure of the submillimeter wave beam measurement system which is one Embodiment of this invention. コリメート光反射体のより詳細な構成を表す図である。It is a figure showing the more detailed structure of a collimated light reflector. 図4のサブミリ波ビーム測定システムを図1、図2のz方向から見たときの、供試体、及びコリメート光反射体を表す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a specimen and a collimated light reflector when the submillimeter wave beam measurement system in FIG. 4 is viewed from the z direction in FIGS. 1 and 2. サブミリ波ビーム送信系とサブミリ波ビーム受信光学系との間のミスアラインメントに起因して生じる、ビームの見かけ上の変化を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the apparent change of the beam which originates in the misalignment between a submillimeter wave beam transmission system and a submillimeter wave beam receiving optical system. コリメータ光がコリメート光反射体を左右のいずれかから横切るよう、所定の座標系内平面をコリメータによって走査しながら反射光強度を測定した結果を表すグラフである。It is a graph showing the result of having measured the reflected light intensity, scanning the plane in a predetermined coordinate system with a collimator so that collimator light may cross a collimated light reflector from right or left.

これより図面を用いて、本発明に係るサブミリ波ビーム測定システム、測定方法、及び、それらにより得られる測定データを用いてサブミリ波ビームの強度分布を決定し、統計解析により各種ビームパラメータを決定するための方法を説明する。但し、本発明に係るシステム、方法の構成は、各図面にて示される特定の具体的構成へと限定されるわけではなく、本発明の範囲内で適宜変更可能である。また、既に述べたとおり、本発明のシステムは、サブミリ波帯に限らず任意の測定対象波長域光ビームを測定し、強度分布の決定及び統計解析を行うために用いることができる。   With reference to the drawings, the submillimeter wave beam measurement system, the measurement method, and the measurement data obtained thereby are used to determine the intensity distribution of the submillimeter wave beam, and various beam parameters are determined by statistical analysis. A method for this will be described. However, the configuration of the system and method according to the present invention is not limited to a specific specific configuration shown in each drawing, and can be appropriately changed within the scope of the present invention. As described above, the system of the present invention is not limited to the submillimeter wave band, and can be used to measure an arbitrary measurement target wavelength band light beam and perform intensity distribution determination and statistical analysis.

サブミリ波ビーム測定システム1の構成
図1、2は、本発明の一実施形態であるサブミリ波ビーム測定システム1の全体構成図である。ただし、図1においてはアラインメント測定及びミスアラインメント決定時に用いられる要素が、図2においてはサブミリ波ビーム測定時に用いられる要素が、それぞれ図示されている。
Configuration of Submillimeter Wave Beam Measuring System 1 FIGS. 1 and 2 are overall configuration diagrams of a submillimeter wave beam measuring system 1 according to an embodiment of the present invention. However, in FIG. 1, elements used for alignment measurement and misalignment determination are shown, and in FIG. 2, elements used for submillimeter wave beam measurement are shown.

すなわち、図2の局部発振器20、ミキサ21、増幅器22、サブミリ波ビーム測定部23、強度分布決定部24、統計解析部25はサブミリ波ビーム測定時にのみ用いられるため図1中に明示されていない。これらの要素は、アラインメント測定及びミスアラインメント決定が終了してサブミリ波ビームを測定する段階でシステムに組み入れてもよいし、あるいはアラインメント測定時から組み込まれていてもよい。また、サブミリ波送信機26から送信されたサブミリ波ビームを収束、反射させてミキサ21へと導くための鏡や電磁ホーン等からなるサブミリ波ビーム受信光学系11も、サブミリ波ビーム測定時のみに用いられる要素であるが、測定されたアラインメントを厳密に維持した状態でサブミリ波ビームを測定するためには、あらかじめ供試体10内に設置しておくことが望ましい。なお、ここにいう供試体10とは、サブミリ波ビーム受信光学系収容部8、及び方向規定板9からなる金属製の収容ベースであって、サブミリ波ビーム受信光学系11を収容部8に収容し、更に方向規定板9上の所定位置にコリメート光反射体12、13、14が配置されることにより、サブミリ波ビーム受信部を構成する。本実施例においては、方向規定板9の向きをもって供試体10の配向を規定する。   That is, the local oscillator 20, the mixer 21, the amplifier 22, the submillimeter wave beam measuring unit 23, the intensity distribution determining unit 24, and the statistical analysis unit 25 of FIG. 2 are not shown in FIG. 1 because they are used only when measuring the submillimeter wave beam. . These elements may be incorporated into the system when the alignment measurement and the misalignment determination are completed and the submillimeter wave beam is measured, or may be incorporated from the time of the alignment measurement. The submillimeter wave beam receiving optical system 11 including a mirror and an electromagnetic horn for converging and reflecting the submillimeter wave beam transmitted from the submillimeter wave transmitter 26 and guiding it to the mixer 21 is also used only when measuring the submillimeter wave beam. Although it is an element used, in order to measure a submillimeter wave beam in a state in which the measured alignment is strictly maintained, it is desirable to install it in the specimen 10 in advance. The specimen 10 referred to here is a metal housing base made up of the submillimeter wave beam receiving optical system housing portion 8 and the direction defining plate 9, and the submillimeter wave beam receiving optical system 11 is housed in the housing portion 8. Further, the collimated light reflectors 12, 13, and 14 are arranged at predetermined positions on the direction defining plate 9 to constitute a submillimeter wave beam receiving unit. In this embodiment, the orientation of the specimen 10 is defined by the direction of the direction defining plate 9.

また、後述のとおり、アラインメント測定時には移動機構部7によってコリメータ2を移動させつつ、供試体10の方向規定板9上のコリメート光反射体12、13、14へとコリメート光を送信するが、一方でサブミリ波ビーム測定時には、移動機構部7によってサブミリ波送信機26を移動させつつ、供試体10のサブミリ波ビーム受信光学系収容部8内に設置されたサブミリ波ビーム受信光学系11へと、サブミリ波ビーム入射口15を通じてサブミリ波ビームを送信する。本実施例では、このような動作を行うために、アラインメント測定時には送信機用ベース3にコリメータ2を設置する一方、サブミリ波ビーム測定時にはコリメータ2を外してサブミリ波ビーム送信機26を設置する。   As will be described later, while the collimator 2 is moved by the moving mechanism unit 7 during alignment measurement, collimated light is transmitted to the collimated light reflectors 12, 13, and 14 on the direction defining plate 9 of the specimen 10. At the time of submillimeter wave beam measurement, the submillimeter wave beam receiving optical system 11 installed in the submillimeter wave beam receiving optical system housing section 8 of the specimen 10 is moved while moving the submillimeter wave transmitter 26 by the moving mechanism section 7. The submillimeter wave beam is transmitted through the submillimeter wave beam inlet 15. In this embodiment, in order to perform such an operation, the collimator 2 is installed on the transmitter base 3 during alignment measurement, while the submillimeter wave beam transmitter 26 is installed after removing the collimator 2 during submillimeter wave beam measurement.

なお、既に述べたとおり、大型装置を用いて任意の位置からコリメート光、サブミリ波ビームを出射することも可能であるため、コリメータ2とサブミリ波ビーム送信機26とを移動させつつ送信を行うことは必須ではない。   As already described, since it is possible to emit collimated light and a submillimeter wave beam from an arbitrary position using a large apparatus, transmission is performed while the collimator 2 and the submillimeter wave beam transmitter 26 are moved. Is not required.

(1)アラインメント測定時の構成
まず、アラインメント測定時のサブミリ波ビーム測定システム1の構成を、図1を用いて説明する。なお、本実施例においてアラインメントとは、サブミリ波ビーム送信機26、送信機用ベース3、及び移動機構部7から構成されるサブミリ波ビーム送信系28(図2)に対する、供試体10内で固定されたサブミリ波ビーム受信光学系11の相対的な位置及び傾斜をいうものとする。サブミリ波ビーム受信光学系11は供試体10に対して固定されているため、送信系28に対する供試体10の相対的な位置、及び傾斜を決定することにより、上記アラインメントが決定される。
(1) Configuration at the time of alignment measurement First, the configuration of the submillimeter wave beam measurement system 1 at the time of alignment measurement will be described with reference to FIG. In this embodiment, the alignment is fixed in the specimen 10 with respect to the submillimeter wave beam transmission system 28 (FIG. 2) composed of the submillimeter wave beam transmitter 26, the transmitter base 3, and the moving mechanism unit 7. The relative position and inclination of the sub-millimeter wave beam receiving optical system 11 will be referred to. Since the submillimeter wave beam receiving optical system 11 is fixed with respect to the specimen 10, the alignment is determined by determining the relative position and inclination of the specimen 10 with respect to the transmission system 28.

図1中、コリメータ2は、コリメート光反射体12〜14へとコリメート光(平行光線)を送信するための、適切な光源及びコリメータレンズ等からなるコリメート光送信部と、コリメート光反射体12〜14からの反射光を受光するための、CCD等の受光素子からなる反射光受光部と、を備える装置である。ここで、反射光受光部は、受光部の受光表面内、所定位置に反射光が結像されたときに発生する電荷の量を測定することにより、受光表面内の所定位置における受光強度を測定するための、任意の処理回路(不図示)を有しているものとする。あるいは、受光表面内の各々の位置における受光強度を測定することにより、各受光位置における受光強度を測定するための回路として、上記処理回路が構成されていてもよい。   In FIG. 1, the collimator 2 includes a collimated light transmission unit including an appropriate light source and a collimator lens for transmitting collimated light (parallel light rays) to the collimated light reflectors 12 to 14, and the collimated light reflectors 12 to 12. And a reflected light receiving unit made up of a light receiving element such as a CCD for receiving reflected light from 14. Here, the reflected light receiving unit measures the received light intensity at a predetermined position within the light receiving surface by measuring the amount of charge generated when the reflected light is imaged at the predetermined position within the light receiving surface of the light receiving unit. It is assumed that an arbitrary processing circuit (not shown) is provided. Alternatively, the processing circuit may be configured as a circuit for measuring the received light intensity at each light receiving position by measuring the received light intensity at each position in the light receiving surface.

図3に、送信機用ベース3へとコリメータ2を取り付けた状態を更に詳細に示す。送信機用ベース3には、コリメータ2に加えて偏波角回転機構29と距離微調整ステージ30が備えられている。これらは、コリメータ2を取り外しサブミリ波ビーム送信機26(図2)を取り付けた状態でサブミリ波ビームを測定する際に用いられる要素であり、アラインメント測定時には使用しない。   FIG. 3 shows the state in which the collimator 2 is attached to the transmitter base 3 in more detail. In addition to the collimator 2, the transmitter base 3 includes a polarization angle rotation mechanism 29 and a distance fine adjustment stage 30. These are elements used when measuring the submillimeter wave beam with the collimator 2 removed and the submillimeter wave beam transmitter 26 (FIG. 2) attached, and are not used when measuring the alignment.

アラインメント測定時において、コリメータ2は送信機用ベース3に固定されている。後述のとおり、移動機構部7を用いて送信機用ベース3を図1中のx、y、z方向へ移動させることにより、任意の位置からコリメート光を送信することができる。   At the time of alignment measurement, the collimator 2 is fixed to the transmitter base 3. As will be described later, collimated light can be transmitted from an arbitrary position by moving the transmitter base 3 in the x, y, and z directions in FIG.

移動機構部7は、第1の方向(x方向)に延びる第1方向軸部4と、第2の方向(y方向)に延びる第2方向軸部5と、第3の方向(z方向)に延びる第3方向軸部6と、からなる。送信機用ベース3は第1方向軸部4に対してx方向にスライドするよう取り付けられ、第1方向軸部4の一端は第2方向軸部5に対してy方向にスライドするよう取り付けられ、第2方向軸部5は第3方向軸部6に対してz方向にスライドするよう取り付けられている。第3方向軸部6は、支持台16に対して固定されている。図4に、本発明者が製作したそのような移動機構部7の一例を示す。なお、図4に示されるとおりに3つの直交する軸部がスライド可能に結合されてなる移動機構部7を用いることは必須ではない。コリメータ2及びサブミリ波ビーム送信機26を移動させるための機構としては他の任意のものを用いてよい。   The moving mechanism unit 7 includes a first direction shaft portion 4 extending in the first direction (x direction), a second direction shaft portion 5 extending in the second direction (y direction), and a third direction (z direction). And a third direction shaft portion 6 extending in the direction. The transmitter base 3 is attached to slide in the x direction with respect to the first direction shaft portion 4, and one end of the first direction shaft portion 4 is attached to slide in the y direction with respect to the second direction shaft portion 5. The second direction shaft portion 5 is attached to slide in the z direction with respect to the third direction shaft portion 6. The third direction shaft portion 6 is fixed to the support base 16. FIG. 4 shows an example of such a moving mechanism unit 7 manufactured by the present inventor. As shown in FIG. 4, it is not essential to use the moving mechanism portion 7 in which three orthogonal shaft portions are slidably coupled. Any other mechanism may be used as a mechanism for moving the collimator 2 and the submillimeter wave beam transmitter 26.

ここにおいて、送信機用ベース3の第1方向軸部4に対するスライド動作、第1方向軸部4の第2方向軸部5に対するスライド動作、及び第2方向軸部5の第3方向軸部6に対するスライド動作は、移動機構制御部17の制御の下で行われる。移動機構制御部17とは、移動機構部7に対して上記各々のスライド動作を任意の長さだけ行うよう命令するための信号を生成、送信するコントローラである。さらに、送信機用ベース3が辿るべき経路の情報を、適切なコンピュータ(不図示)の記憶装置に予め記憶させておき、当該コンピュータを移動機構制御部17へと接続した上で、当該経路に従って送信機用ベース3を移動させるためのスライド動作命令信号を移動機構制御部17が順次生成するよう、当該コンピュータにより移動機構制御部17を制御することもできる。   Here, the sliding operation of the transmitter base 3 with respect to the first direction shaft portion 4, the sliding operation of the first direction shaft portion 4 with respect to the second direction shaft portion 5, and the third direction shaft portion 6 of the second direction shaft portion 5. The sliding operation is performed under the control of the moving mechanism control unit 17. The movement mechanism control unit 17 is a controller that generates and transmits a signal for instructing the movement mechanism unit 7 to perform each of the above sliding operations for an arbitrary length. Further, information on the route to be followed by the transmitter base 3 is stored in advance in a storage device of an appropriate computer (not shown), the computer is connected to the moving mechanism control unit 17, and according to the route. The moving mechanism control unit 17 can also be controlled by the computer so that the moving mechanism control unit 17 sequentially generates a slide operation command signal for moving the transmitter base 3.

スキャナ18は、移動機構制御部17から、送信機用ベース3及び軸部4〜6において行われたスライド動作の情報の入力を受け、これらスライド動作の情報を用いて送信機用ベース3の現在位置を決定する装置である。移動機構部7の電源投入時の、送信機用ベース3に対する所定の基準点の位置を原点とすれば、送信機用ベース3が第1方向軸部4に対して正のx方向へとスライドした長さをlx、第1方向軸部4が第2方向軸部5に対して正のy方向へとスライドした長さをly、第2方向軸部5が第3方向軸部6に対して正のz方向へとスライドした長さをlzとして、上記基準点の現在座標を(lx,ly,lz)と決定することができる。送信機用ベース3に対する上記基準点の座標と、コリメータ2の受光表面内で受光強度が測定される上記所定位置の座標と、の間の相対座標は送信機用ベース3の移動によっては不変であるため(コリメータ2は送信機用ベース3に対して固定されている)、スキャナ18により上記基準点の現在座標(lx,ly,lz)を決定すれば、そのときの反射光受光位置が決定されることとなる。位置決定部としてのスキャナ18は、典型的には情報処理プログラムにより動作するコンピュータとして構成される。   The scanner 18 receives information on the slide operation performed in the transmitter base 3 and the shafts 4 to 6 from the moving mechanism control unit 17 and uses the information on the slide operation to present the current state of the transmitter base 3. A device for determining the position. When the position of a predetermined reference point with respect to the transmitter base 3 when the power of the moving mechanism unit 7 is turned on is the origin, the transmitter base 3 slides in the positive x direction with respect to the first direction shaft portion 4. The length of the first direction shaft portion 4 slid in the positive y direction with respect to the second direction shaft portion 5 is ly, and the second direction shaft portion 5 is relative to the third direction shaft portion 6. Thus, the current coordinate of the reference point can be determined as (lx, ly, lz), where lz is the length slid in the positive z direction. The relative coordinates between the coordinates of the reference point with respect to the transmitter base 3 and the coordinates of the predetermined position at which the received light intensity is measured within the light receiving surface of the collimator 2 are not changed by the movement of the transmitter base 3. (The collimator 2 is fixed with respect to the transmitter base 3). If the current coordinates (lx, ly, lz) of the reference point are determined by the scanner 18, the reflected light receiving position at that time is determined. Will be. The scanner 18 as the position determination unit is typically configured as a computer that operates according to an information processing program.

なお、本実施例におけるアラインメント測定は、コリメータ2のz方向の位置を固定した状態で、送信機用ベース3を第1方向軸部4に対してスライドさせ、第1方向軸部4を第2方向軸部5に対してスライドさせることにより、x方向とy方向にコリメータ2を移動させつつ、コリメート光反射体12、13、14へとコリメート光を送信することによって行う。そこで、第1方向〜第3方向の軸部4〜6により規定されるx、y、z方向のうち、特にx方向とy方向に関する位置を規定する座標系を、以下では「所定の座標系」と呼ぶ。本実施例においては、このようにして定義された所定の座標系における供試体10の位置、及び当該所定の座標系に対する供試体10の幾何学的配向を決定することにより、アラインメントを決定する。   In the alignment measurement in the present embodiment, the transmitter base 3 is slid with respect to the first direction shaft portion 4 while the position of the collimator 2 in the z direction is fixed, and the first direction shaft portion 4 is moved to the second direction. It is performed by transmitting collimated light to the collimated light reflectors 12, 13, and 14 while moving the collimator 2 in the x and y directions by sliding with respect to the direction shaft portion 5. Therefore, a coordinate system that defines a position related to the x direction and the y direction among the x, y, and z directions defined by the shaft portions 4 to 6 in the first direction to the third direction is hereinafter referred to as “predetermined coordinate system”. " In the present embodiment, the alignment is determined by determining the position of the specimen 10 in the predetermined coordinate system thus defined and the geometric orientation of the specimen 10 with respect to the predetermined coordinate system.

位置及び幾何学的配向算出部19は、スキャナ18から現在の反射光受光位置の入力を受けるとともに、コリメータ2から、当該コリメータ2において測定された現在の反射光強度の入力を受け、これら情報を用いて、上記所定の座標系における供試体10の位置、及び当該所定の座標系に対する供試体10の幾何学的配向を算出する装置である。なお、反射光受光位置ではなく送信機用ベース3の上記基準点の現在座標(lx,ly,lz)がスキャナ18から入力され、当該基準点の現在座標に基づいて位置及び幾何学的配向算出部19自身が現在の反射光受光位置を決定するとしてもよい。あるいは、位置及び幾何学的配向算出部19は、コリメータ2から受光表面内の各々の位置における受光強度の組の入力を受け、この受光強度の組と、スキャナ18から入力された上記基準点の現在座標(lx,ly,lz)とを用いて、上記所定の座標系における現在のコリメータ2の位置に対応した受光強度分布を決定するよう構成されていてもよい。一例において、位置及び幾何学的配向算出部19は、移動機構部7により所定の座標系内を移動しつつコリメート光を送信したときにコリメータ2が受光する反射光強度が極大値をとった時の反射光受光位置として、上記所定の座標系におけるコリメート光反射体12〜14の各々の位置を決定し、これら決定された位置を剛体の並進、回転モデルへとフィッティングすることにより供試体10の上記位置及び配向を算出する。この場合、位置及び幾何学的配向算出部19は、反射光強度の極大値に対応する受光位置のみの入力をスキャナ18より受ければ十分であって、コリメータ2から反射光強度の入力を受ける必要はない。   The position and geometric orientation calculation unit 19 receives an input of the current reflected light receiving position from the scanner 18 and also receives an input of the current reflected light intensity measured in the collimator 2 from the collimator 2. The apparatus is used to calculate the position of the specimen 10 in the predetermined coordinate system and the geometric orientation of the specimen 10 with respect to the predetermined coordinate system. Note that the current coordinates (lx, ly, lz) of the reference point of the transmitter base 3 instead of the reflected light receiving position are input from the scanner 18, and the position and geometric orientation are calculated based on the current coordinates of the reference point. The unit 19 itself may determine the current reflected light receiving position. Alternatively, the position and geometric orientation calculation unit 19 receives a set of received light intensity at each position in the light receiving surface from the collimator 2, and receives the received light intensity set and the reference point input from the scanner 18. The received light intensity distribution corresponding to the current position of the collimator 2 in the predetermined coordinate system may be determined using the current coordinates (lx, ly, lz). In one example, the position and geometric orientation calculation unit 19 has a maximum reflected light intensity received by the collimator 2 when transmitting the collimated light while moving in the predetermined coordinate system by the moving mechanism unit 7. The position of each of the collimated light reflectors 12 to 14 in the predetermined coordinate system is determined as the reflected light receiving position, and the determined position is fitted to a translational / rotational model of the rigid body by fitting the determined position to a rigid model. The position and orientation are calculated. In this case, it is sufficient for the position and geometric orientation calculation unit 19 to receive only the light receiving position corresponding to the maximum value of the reflected light intensity from the scanner 18, and it is necessary to receive the reflected light intensity input from the collimator 2. There is no.

さらに、コリメート光反射体12〜14の位置を、受光強度が極大となるときの受光位置座標として決定することも必須ではない。例えば、供試体に送信されるコリメート光がいずれかのコリメート光反射体を横切るよう、反射光の強度を測定しつつ上記所定の座標系内でコリメータを移動させ、さらにさまざまな方向から同様にコリメータを横切らせつつ反射光強度を測定した上で、反射光の強度が所定の閾値に等しくなったときの受光位置の組を取得すれば、典型的にはそのように取得された受光位置の幾何学的中心として、コリメート光反射体の上記座標系における位置を決定することができる。コリメート光反射体12〜14から完全に鏡面反射されたレーザ光をコリメータ2が直接受光すれば、当該コリメータの反射光受光部において受光強度の飽和が起こり、受光強度の極大値に対応する上記受光位置座標を正確に決定できない恐れがある。このような場合には、上記のとおり所定の閾値に対応する受光位置の組から各々のコリメート光反射体の位置を決定することが望ましい。このようにして決定されたコリメート光反射体12〜14の位置を剛体の並進、回転モデルへとフィッティングすることによっても、供試体10の上記位置及び配向を算出することが可能である。   Furthermore, it is not essential to determine the positions of the collimated light reflectors 12 to 14 as the light receiving position coordinates when the light receiving intensity becomes maximum. For example, the collimator is moved within the predetermined coordinate system while measuring the intensity of the reflected light so that the collimated light transmitted to the specimen crosses one of the collimated light reflectors. If the set of light receiving positions when the intensity of the reflected light is equal to a predetermined threshold is obtained after measuring the reflected light intensity while crossing the line, typically the geometry of the light receiving positions thus obtained is obtained. As a geometric center, the position of the collimated light reflector in the coordinate system can be determined. When the collimator 2 directly receives the laser beam that is completely specularly reflected from the collimated light reflectors 12 to 14, the received light intensity is saturated in the reflected light receiving part of the collimator, and the light reception corresponding to the maximum value of the received light intensity. The position coordinates may not be determined accurately. In such a case, it is desirable to determine the position of each collimated light reflector from the set of light receiving positions corresponding to the predetermined threshold as described above. It is possible to calculate the position and orientation of the specimen 10 by fitting the positions of the collimated light reflectors 12 to 14 thus determined to a rigid translational and rotational model.

図5に、上述されたとおりの幾何学的中心として反射体の位置を決定する実施態様に特に適した、スリット付きコリメート光反射体(コリメート光反射体12〜14の一例)を示す。スリット付きコリメート光反射体は、被覆部材35、被覆部材35によりその大部分が覆われた高平行度アルミ蒸着ミラー32、及びそれらの間にあるテフロン(登録商標)パッキン(不図示)から構成されている。被覆部材35にはミラー口径より小さい穴(円形スリット31)が空けてあり、この円形スリット31を介してミラー32にコリメート光が入射する。スリット付きコリメート光反射体は、2つの位置決めピン穴33に各々挿入された2本の位置決めピンにより供試体10に対して位置合わせされているため、円形のスリット31の中心がコリメート光反射体の位置の基準となる。被覆部材35が、取り付けネジ用穴34にてミラー32へとねじ留めされ、パッキンを介してミラー32をアルミ蒸着面(鏡面)側から押さえることで、ミラー32の基準面(裏面)が供試体10に接触し、供試体10の機械的向きの代表になる。アラインメント測定に際しては、供試体10の、上記所定の座標系に対する相対的位置のずれ、及び回転の情報(x軸、y軸それぞれの周りの回転の情報)を得る必要があるため、スリット付きコリメート光反射体は、供試体10に対して3つ以上取り付ける。なお、図6は、本発明者が製作したサブミリ波ビーム測定システム1において、図5に示されるスリット付きコリメート光反射体12〜14が取り付けられた供試体10を図1のz方向から見たときの図である(ただし、サブミリ波ビーム受信光学系11は、供試体10内に収容されているため明示されていない。)。アラインメント測定は、コリメータ2をxy面内で移動させつつ、これらコリメート光反射体12〜14へとコリメート光を送信し、その反射光の受光位置を測定することにより行う。以下において、コリメート光反射体12〜14は図5のスリット付きコリメート光反射体であるとする。   FIG. 5 shows a slit collimated light reflector (an example of collimated light reflectors 12-14) that is particularly suitable for embodiments that determine the position of the reflector as the geometric center as described above. The collimated light reflector with slits is composed of a covering member 35, a high parallelism aluminum vapor deposition mirror 32, most of which is covered by the covering member 35, and a Teflon (registered trademark) packing (not shown) between them. ing. The covering member 35 has a hole (circular slit 31) smaller than the diameter of the mirror, and collimated light is incident on the mirror 32 through the circular slit 31. Since the collimated light reflector with slit is aligned with the specimen 10 by the two positioning pins respectively inserted into the two positioning pin holes 33, the center of the circular slit 31 is the collimating light reflector. It becomes the reference of the position. The covering member 35 is screwed to the mirror 32 through the mounting screw hole 34, and the mirror 32 is pressed from the aluminum vapor deposition surface (mirror surface) side through the packing, so that the reference surface (back surface) of the mirror 32 is the specimen. 10 is representative of the mechanical orientation of the specimen 10. For alignment measurement, it is necessary to obtain information on the relative position shift and rotation of the specimen 10 with respect to the predetermined coordinate system (rotation information about the x-axis and y-axis). Three or more light reflectors are attached to the specimen 10. 6 shows the specimen 10 to which the slit collimated light reflectors 12 to 14 shown in FIG. 5 are attached in the submillimeter wave beam measurement system 1 manufactured by the present inventor as viewed from the z direction in FIG. (However, the submillimeter wave beam receiving optical system 11 is not shown because it is accommodated in the specimen 10). The alignment measurement is performed by transmitting collimated light to the collimated light reflectors 12 to 14 while moving the collimator 2 in the xy plane and measuring the light receiving position of the reflected light. In the following, it is assumed that the collimated light reflectors 12 to 14 are the collimated light reflectors with slits in FIG.

(2)サブミリ波ビーム測定時の構成
次に、サブミリ波ビーム測定時のサブミリ波ビーム測定システム1の構成を、図2を用いて説明する。
(2) Configuration at the time of submillimeter wave beam measurement Next, the configuration of the submillimeter wave beam measurement system 1 at the time of submillimeter wave beam measurement will be described with reference to FIG.

図1の構成とは異なり、図2のシステムにおいて、送信機用ベース3にはサブミリ波ビーム送信機26が設置されている。本実施例で用いる、一例としてのサブミリ波ビーム送信機26は、100GHz超の高周波を発生することができるGunnダイオードに増幅器を接続し、さらに入力周波数の2倍の周波数信号を出力する周波数逓倍器と、入力周波数の3倍の周波数信号を出力する周波数逓倍器とを接続することにより、640GHz帯の任意の周波数のサブミリ波ビームを出力するよう構成される。これに対応して、上述の局部発振器20は、同じく640GHz帯の、予め定められた特定周波数の局部発振信号を出力するよう構成される。サブミリ波ビーム測定部23は、ミキサ21がサブミリ波ビーム及び局部発振信号をミキシングすることで得られる中間周波数信号の強度を測定することにより、上記サブミリ波ビームに対応する640GHz帯の任意の周波数におけるビーム強度(電力強度、電界強度等)を測定する。サブミリ波ビーム送信機26から送信されたサブミリ波ビームは、供試体10に設けられたサブミリ波ビーム入射口15を通ってサブミリ波ビーム受信光学系11に入射する。   Unlike the configuration in FIG. 1, in the system in FIG. 2, a submillimeter wave beam transmitter 26 is installed in the transmitter base 3. An example of the submillimeter wave beam transmitter 26 used in the present embodiment is a frequency multiplier that connects an amplifier to a Gunn diode capable of generating a high frequency exceeding 100 GHz and further outputs a frequency signal that is twice the input frequency. And a frequency multiplier that outputs a frequency signal that is three times the input frequency is connected to output a submillimeter wave beam of an arbitrary frequency in the 640 GHz band. Correspondingly, the above-mentioned local oscillator 20 is configured to output a local oscillation signal having a predetermined frequency in the 640 GHz band. The submillimeter wave beam measurement unit 23 measures the intensity of the intermediate frequency signal obtained by mixing the submillimeter wave beam and the local oscillation signal by the mixer 21, so that the submillimeter wave beam measurement unit 23 at an arbitrary frequency in the 640 GHz band corresponding to the submillimeter wave beam. Measure the beam intensity (power intensity, electric field intensity, etc.). The submillimeter wave beam transmitted from the submillimeter wave beam transmitter 26 is incident on the submillimeter wave beam receiving optical system 11 through the submillimeter wave beam entrance 15 provided in the specimen 10.

なお、サブミリ波ビーム測定時においては、サブミリ波ビーム送信機26が設置された送信機用ベース3を、移動機構7により上記所定の座標系(xy面)内で移動させつつ、サブミリ波ビームを送信するが、ここでサブミリ波ビーム送信機26内のビーム出射位置27(プローブ位置)と送信機用ベース3に対する上記基準点の座標(lx,ly,lz)との間の相対座標は送信機用ベース3の移動によっては不変であるため、スキャナ18により上記基準点の現在座標(lx,ly,lz)を決定すれば、現在のサブミリ波ビーム出射位置27が決定されることとなる。   At the time of measuring the submillimeter wave beam, the submillimeter wave beam is transmitted while moving the transmitter base 3 provided with the submillimeter wave beam transmitter 26 within the predetermined coordinate system (xy plane) by the moving mechanism 7. Here, the relative coordinates between the beam emission position 27 (probe position) in the submillimeter wave beam transmitter 26 and the coordinates (lx, ly, lz) of the reference point with respect to the transmitter base 3 are the transmitters. Since it does not change depending on the movement of the base 3, if the current coordinates (lx, ly, lz) of the reference point are determined by the scanner 18, the current submillimeter wave beam emission position 27 is determined.

図2中、局部発振器20は、受信したサブミリ波ビームとミキシングするための局部発振(LO)信号を出力する。ミキシングにより、周波数の低い中間周波数(IF)信号へとサブミリ波ビームを変換すれば、その後の増幅や検出処理が容易になる。   In FIG. 2, the local oscillator 20 outputs a local oscillation (LO) signal for mixing with the received submillimeter wave beam. If the submillimeter wave beam is converted into an intermediate frequency (IF) signal having a low frequency by mixing, subsequent amplification and detection processing are facilitated.

サブミリ波ビーム測定を常温で行う場合、上記ミキシングは、ショットキーバリアダイオードミキサ21により行うことができる。ショットキーバリアダイオードミキサ21からは、サブミリ波ビーム送信機26から送信されたサブミリ波ビームの周波数と、局部発振器20から送信された局部発振信号の周波数と、の差分に等しい周波数の中間周波数信号が出力される。中間周波数信号は、必要に応じて1以上の増幅器22により増幅され、サブミリ波ビーム測定部23としてのスペクトラムアナライザによりその強度(受信信号レベルとしての信号電力であり、典型的にはサブミリ波ビームの電界強度に比例する。ただし、スペクトルアナライザ等受信機の検波器の仕様によっては、そのような信号電力の平方根として受信信号レベルが決定される場合もある。)が測定される。このようにして測定されるサブミリ波ビームの強度から、サブミリ波ビームの電磁気的強度の2次元分布、及びそのような2次元分布の、サブミリ波ビーム送信系28とサブミリ波ビーム受信光学系11との距離に応じた変化が決定される。なお、ここにいう電磁気的強度とは、典型的には上記のとおり信号電力から理論的に決定される、サブミリ波ビームの電界強度であるが、同じく信号電力から理論的に決定される、サブミリ波ビーム電力を電磁気的強度と規定した上で、その分布を決定するよう本発明を構成することも可能であるし、あるいは、サブミリ波ビームについてスペクトラムアナライザ(又は、サブミリ波ビーム測定部23としての、別の任意の測定機器)を用いて測定可能である別の任意の量として、上記電磁気的強度を規定してもよい。   When the submillimeter wave beam measurement is performed at room temperature, the mixing can be performed by the Schottky barrier diode mixer 21. The Schottky barrier diode mixer 21 outputs an intermediate frequency signal having a frequency equal to the difference between the frequency of the submillimeter wave beam transmitted from the submillimeter wave beam transmitter 26 and the frequency of the local oscillation signal transmitted from the local oscillator 20. Is output. The intermediate frequency signal is amplified by one or more amplifiers 22 as necessary, and is measured by a spectrum analyzer as a submillimeter wave beam measurement unit 23 (the signal power as a received signal level, typically a submillimeter wave beam). However, depending on the specifications of the detector of the receiver such as a spectrum analyzer, the received signal level may be determined as the square root of such signal power). From the intensity of the submillimeter wave beam measured in this way, the two-dimensional distribution of the electromagnetic intensity of the submillimeter wave beam, and the submillimeter wave beam transmitting system 28 and the submillimeter wave beam receiving optical system 11 having such a two-dimensional distribution, The change according to the distance is determined. The electromagnetic intensity referred to here is typically the electric field intensity of the submillimeter wave beam theoretically determined from the signal power as described above, but the submillimeter is also theoretically determined from the signal power. The present invention can be configured to determine the distribution of the wave beam power as the electromagnetic intensity, or the sub-millimeter wave beam can be configured as a spectrum analyzer (or as a sub-millimeter wave beam measurement unit 23). The electromagnetic strength may be defined as another arbitrary amount that can be measured using another arbitrary measuring device.

一方、サブミリ波ビーム測定を極低温(液体ヘリウム温度)で行う場合、上記ミキシングを超伝導SIS(Superconductor Insulator Superconductor)ミキサ21により行うことができる。超伝導SISミキサ21は、Nb/AlOx/Nbのような、超伝導体層、絶縁体層、超伝導体層の各層をトンネル接合してなる素子を超伝導状態まで冷却してなるミキサである。極低温での測定において、供試体10、超伝導ミキサ21、及び増幅器22はクライオスタット(不図示)内で液体ヘリウム温度に保持される。以下では、ショットキーバリアダイオードミキサを用いるものとしてサブミリ波ビーム測定システム1の構成及び動作を説明するが、超伝導SISミキサを用いて極低温で測定を行う場合、及び他の任意の条件下で任意のミキサを用いて測定する場合であっても、同様の原理により本発明を実施することができる。   On the other hand, when the submillimeter wave beam measurement is performed at an extremely low temperature (liquid helium temperature), the above mixing can be performed by a superconductor SIS (Superconductor Insulator Superconductor) mixer 21. The superconducting SIS mixer 21 is a mixer formed by cooling an element formed by tunneling a superconductor layer, an insulator layer, and a superconductor layer, such as Nb / AlOx / Nb, to a superconducting state. . In the measurement at a cryogenic temperature, the specimen 10, the superconducting mixer 21, and the amplifier 22 are maintained at a liquid helium temperature in a cryostat (not shown). In the following, the configuration and operation of the submillimeter wave beam measurement system 1 will be described on the assumption that a Schottky barrier diode mixer is used. However, when measurement is performed at a cryogenic temperature using a superconducting SIS mixer, and under any other conditions Even when measurement is performed using an arbitrary mixer, the present invention can be implemented based on the same principle.

強度分布決定部24は、サブミリ波ビーム測定部23からビーム強度測定値の入力を受け、さらにスキャナ18から現在のサブミリ波ビーム出射位置27の入力を受ける。強度分布決定部24は、これら情報を用いて、現在のサブミリ波ビーム出射位置27から見たサブミリ波ビーム入射口15の位置におけるサブミリ波ビームの電磁気的強度として、サブミリ波ビーム測定部23から入力されたビームの電磁気的強度を決定する。ただし、サブミリ波ビーム入射口15の位置は、別途の測定作業等により予め決定され、強度分布決定部24に入力されているものとする。なお、図2においてはサブミリ波ビーム出射位置27とサブミリ波ビーム入射口15とのxy面における座標が一致しているが、実際の測定においてはサブミリ波ビーム入射口15近傍のxy面内でサブミリ波ビーム出射位置27を移動させつつ、測定を行う。このようにして、さまざまなサブミリ波ビーム出射位置27に対してビーム強度を決定することにより、上記所定の座標系におけるサブミリ波ビームの電磁気的強度分布が決定される。なお、スキャナ18からはサブミリ波ビーム出射位置27ではなく上記基準点の現在座標(lx,ly,lz)が入力され、当該基準点の現在座標に基づいて強度分布決定部24自身が現在の出射位置27を決定するとしてもよい。   The intensity distribution determination unit 24 receives the input of the beam intensity measurement value from the submillimeter wave beam measurement unit 23 and further receives the input of the current submillimeter wave beam emission position 27 from the scanner 18. Using this information, the intensity distribution determination unit 24 inputs from the submillimeter wave beam measurement unit 23 as the electromagnetic intensity of the submillimeter wave beam at the position of the submillimeter wave beam entrance 15 as viewed from the current submillimeter wave beam emission position 27. Determine the electromagnetic intensity of the emitted beam. However, the position of the submillimeter wave beam entrance 15 is determined in advance by a separate measurement operation or the like and is input to the intensity distribution determination unit 24. In FIG. 2, the coordinates of the submillimeter wave beam exit position 27 and the submillimeter wave beam entrance 15 in the xy plane coincide with each other. However, in actual measurement, the submillimeter wave beam exit position 27 and the submillimeter wave beam entrance 15 in the xy plane near the submillimeter wave beam entrance 15 Measurement is performed while moving the wave beam emission position 27. In this way, by determining the beam intensity for various submillimeter wave beam emission positions 27, the electromagnetic intensity distribution of the submillimeter wave beam in the predetermined coordinate system is determined. Note that the current coordinates (lx, ly, lz) of the reference point are input from the scanner 18 instead of the submillimeter wave beam emission position 27, and the intensity distribution determination unit 24 itself performs the current emission based on the current coordinates of the reference point. The position 27 may be determined.

本実施例においては、サブミリ波ビーム受信光学系11を固定する一方、サブミリ波ビーム送信機26を移動機構部7によって移動させつつビーム測定することにより、サブミリ波ビーム出射位置27とサブミリ波ビーム入射口15との相対座標に関するビームの電磁気的強度分布を決定するものとしている。しかしながら、これは、ミキサ21として特に超伝導SISミキサを用いる場合にはクライオスタットを固定して測定することが好ましいという事情に鑑みたものであり、サブミリ波ビーム送信機26を固定しつつサブミリ波ビーム受信光学系11を移動させながら測定を行ってもよい。   In the present embodiment, the submillimeter wave beam receiving optical system 11 is fixed, and the submillimeter wave beam transmitter 26 is moved by the moving mechanism unit 7 to measure the beam, so that the submillimeter wave beam emission position 27 and the submillimeter wave beam incidence are measured. The electromagnetic intensity distribution of the beam with respect to the coordinates relative to the mouth 15 is determined. However, this is in consideration of the fact that it is preferable to measure with a cryostat fixed, particularly when a superconducting SIS mixer is used as the mixer 21, and the submillimeter wave beam is fixed while the submillimeter wave beam transmitter 26 is fixed. The measurement may be performed while moving the reception optical system 11.

強度分布決定部24は更に、位置及び幾何学的配向算出部19より、上記所定の座標系における供試体10の位置、及び当該所定の座標系に対する供試体10の幾何学的配向の入力を受けて、これらに基づき、上記サブミリ波ビームの電磁気的強度分布を補正する。これにより電磁気的強度分布からミスアラインメントの影響が取り除かれ、送信系・受信光学系間のアラインメントが理想的であるとしたときの電磁気的強度分布を得ることができる。ミスアラインメントによる電磁気的強度分布のシフト、及びその影響を取り除くための具体的補正方法については、後に詳しく説明する。強度分布決定部24は、典型的には情報処理プログラムにより動作するコンピュータとして構成される。   The intensity distribution determination unit 24 further receives from the position and geometric orientation calculation unit 19 the input of the position of the specimen 10 in the predetermined coordinate system and the geometric orientation of the specimen 10 with respect to the predetermined coordinate system. Based on these, the electromagnetic intensity distribution of the submillimeter wave beam is corrected. Thereby, the influence of misalignment is removed from the electromagnetic intensity distribution, and an electromagnetic intensity distribution when the alignment between the transmission system and the reception optical system is ideal can be obtained. A shift of the electromagnetic intensity distribution due to misalignment and a specific correction method for removing the influence will be described in detail later. The intensity distribution determination unit 24 is typically configured as a computer that operates according to an information processing program.

統計解析部25は、強度分布決定部24より、サブミリ波ビームにおけるミスアラインメントの影響が取り除かれた電磁気的強度分布の入力を受けて、これらに対して2次元ガウス分布モデル等を用いた統計解析を行うことにより、上記座標系におけるビームの中心位置、ビーム幅等のビームパラメータを求めるための装置である。統計解析部25は更に、サブミリ波ビーム送信機26と供試体10との距離がさまざまに変更された場合において各々のビーム中心位置を決定し、それら中心位置の組に基づきサブミリ波ビームの伝搬ベクトル方向を決定すると共に、決定された伝播ベクトル方向に基づいてビームオフセットを決定する。これらの具体的な方法については、後に詳しく説明する。統計解析部25は、典型的には情報処理プログラムにより動作するコンピュータとして構成される。   The statistical analysis unit 25 receives an input of the electromagnetic intensity distribution from which the influence of the misalignment in the submillimeter wave beam is removed from the intensity distribution determination unit 24, and statistical analysis using a two-dimensional Gaussian distribution model or the like for these inputs. This is a device for obtaining beam parameters such as the beam center position and beam width in the coordinate system. The statistical analysis unit 25 further determines each beam center position when the distance between the submillimeter wave beam transmitter 26 and the specimen 10 is variously changed, and the propagation vector of the submillimeter wave beam based on the set of the center positions. A direction is determined, and a beam offset is determined based on the determined propagation vector direction. These specific methods will be described later in detail. The statistical analysis unit 25 is typically configured as a computer that operates by an information processing program.

なお、図3の偏波角回転機構29は、送信機用ベース3を図1のz方向の軸周りに回転させることにより、サブミリ波ビーム測定時において送信機用ベース3に設置されるサブミリ波ビーム送信機26を回転させ、送信するサブミリ波ビームの偏波に受信機の偏波を合わせたり(主偏波測定)、送信する偏波と直交する偏波に受信機の偏波を合わせたりする(交差偏波測定)ための機構である。   The polarization angle rotation mechanism 29 in FIG. 3 rotates the transmitter base 3 about the z-direction axis in FIG. 1 so that the submillimeter wave installed on the transmitter base 3 at the time of measuring the submillimeter wave beam. Rotate the beam transmitter 26 to adjust the polarization of the receiver to the polarization of the submillimeter wave beam to be transmitted (main polarization measurement), or to adjust the polarization of the receiver to the polarization orthogonal to the transmission polarization This is a mechanism for performing (cross polarization measurement).

また距離微調整ステージ30は、送信機用ベース3をz方向へとλ/4だけ移動させるための機構である(λは、送信されるサブミリ波ビームの波長)。サブミリ波ビームの測定において、サブミリ波ビーム送信機26とサブミリ波ビーム受信光学系11との間には定常波が発生するが、この定常波によるビームの電磁気的強度測定結果への影響を抑えるためには、サブミリ波ビーム送信機26とサブミリ波ビーム受信光学系11との距離をλ/4だけずらした上で同様の測定を行い、それら測定された強度の平均値を用いることが有効である。   The distance fine adjustment stage 30 is a mechanism for moving the transmitter base 3 by λ / 4 in the z direction (λ is the wavelength of the submillimeter wave beam to be transmitted). In the measurement of the submillimeter wave beam, a standing wave is generated between the submillimeter wave beam transmitter 26 and the submillimeter wave beam receiving optical system 11. In order to suppress the influence of the standing wave on the electromagnetic intensity measurement result of the beam. It is effective to perform the same measurement after shifting the distance between the submillimeter wave beam transmitter 26 and the submillimeter wave beam receiving optical system 11 by λ / 4 and use the average value of the measured intensities.

なお、上述した構成中、少なくとも移動機構制御部17、スキャナ18、位置及び幾何学的配向算出部19、サブミリ波ビーム測定部23、強度分布決定部24、統計解析部25の各機能部が実行する機能は、適切な情報処理プログラムにより動作する一台のコンピュータによって実行することとしてよい。あるいは、それらが担う機能を任意の数の装置に分担させることもできる。さらに、これら機能部が実行する機能の少なくとも一部を操作者自身が行うこととしてもよい。例えば、スキャナ18による位置決定は、移動機構部17に接続された適切なディスプレイ(不図示)に表示されたスライド動作の情報を用いて操作者が行ってもよいし、同様に位置及び幾何学的配向算出部19による剛体モデルへのフィッティングも、剛体モデルの並進、回転運動に関する理論式に従い操作者自身が行ってよい。同様に、上記各機能部へのデータ入力、及びそこからのデータ出力も、適切な有線・無線回線を介してコンピュータ制御により自動で行うことが可能であるし、あるいは操作者自身が各機能部のインターフェースから行ってもよい。   In the configuration described above, at least the function units of the movement mechanism control unit 17, the scanner 18, the position and geometric orientation calculation unit 19, the submillimeter wave beam measurement unit 23, the intensity distribution determination unit 24, and the statistical analysis unit 25 are executed. The function to be performed may be executed by a single computer operated by an appropriate information processing program. Or the function which they carry out can also be shared by arbitrary number of apparatuses. Furthermore, the operator himself / herself may perform at least a part of the functions executed by these functional units. For example, the position determination by the scanner 18 may be performed by an operator using information on a slide operation displayed on an appropriate display (not shown) connected to the moving mechanism unit 17, and the position and geometry are similarly determined. The fitting to the rigid body model by the automatic orientation calculation unit 19 may be performed by the operator himself according to theoretical formulas relating to translation and rotation of the rigid body model. Similarly, data input to and output from each function unit can be automatically performed by computer control via an appropriate wired / wireless line, or an operator himself can set each function unit. You may do it from the interface.

サブミリ波ビーム測定システム1の動作
次に、サブミリ波ビーム測定システム1を用いた、サブミリ波ビームの電磁気的強度分布決定、及びビームパラメータの算出方法を説明する。
Operation of Submillimeter Wave Beam Measurement System 1 Next, a method for determining the electromagnetic intensity distribution of a submillimeter wave beam and calculating beam parameters using the submillimeter wave beam measurement system 1 will be described.

(1)アラインメントの測定と、ミスアラインメントの決定
まず、サブミリ波ビーム送信系28と、サブミリ波ビーム受信光学系11と、の間のアラインメントを測定し、実測されたアラインメントの設計値からのずれとしてミスアラインメントを決定する動作を説明する。なお、以下においては、より厳密な測定結果を得るべく、送信系・受信光学系間の距離を変える度にミスアラインメントを決定し直すこととするが、このような態様で本発明を実施することは必須ではなく、特定の上記距離に対して測定したアラインメントを一貫して用いることも可能である。
(1) Measurement of alignment and determination of misalignment First, the alignment between the submillimeter wave beam transmitting system 28 and the submillimeter wave beam receiving optical system 11 is measured, and the deviation from the actually measured alignment design value is measured. The operation for determining the misalignment will be described. In the following, misalignment is re-determined every time the distance between the transmission system and the reception optical system is changed in order to obtain a more precise measurement result. However, the present invention is implemented in this manner. Is not essential, and it is possible to consistently use alignments measured for a particular distance.

移動機構部7は、移動機構制御部17の制御により送信機用ベース3をxy平面上で移動させる。このとき、第2方向軸部5は第3方向軸部6に対して固定されているため、コリメータ2の移動もxy方向に限られる。コリメータ2はxy方向に移動しながら供試体10に向けてコリメート光を送信し続け、同時に反射光の受光強度を測定する。時々刻々変化する反射光の受光強度が、位置及び幾何学的配向算出部19に出力される。この間、スキャナ18は、各々の時点における反射光受光位置を決定し、位置及び幾何学的配向算出部19へと出力する。なお、コリメータ2のレーザスポット中心位置が製品で保証されていない場合には、別途位置の構成を行い、器差補正処理をしておく必要がある。   The moving mechanism unit 7 moves the transmitter base 3 on the xy plane under the control of the moving mechanism control unit 17. At this time, since the second direction shaft portion 5 is fixed with respect to the third direction shaft portion 6, the movement of the collimator 2 is also limited to the xy direction. The collimator 2 continues to transmit collimated light toward the specimen 10 while moving in the xy direction, and at the same time, measures the received light intensity of the reflected light. The received light intensity of the reflected light that changes from time to time is output to the position and geometric orientation calculation unit 19. During this time, the scanner 18 determines the reflected light receiving position at each time point, and outputs it to the position and geometric orientation calculation unit 19. In addition, when the laser spot center position of the collimator 2 is not guaranteed by the product, it is necessary to separately configure the position and perform the instrumental error correction process.

スリット付きコリメート光反射体12〜14のそれぞれについて、コリメート光が当該反射体をさまざまな方向から横切るよう、移動機構部7はコリメータ2によってxy平面を走査する。図8に、左右から、すなわち図1中のy軸に沿った両方向からコリメータ2を横切らせたときの、反射光強度の測定結果の一例を示す。円形スリット31の形状の対称性により、左右どちらから横切らせた場合でも、反射光強度の変化は略同様である。   For each of the collimated light reflectors 12 to 14 with slits, the moving mechanism unit 7 scans the xy plane with the collimator 2 so that the collimated light crosses the reflector from various directions. FIG. 8 shows an example of the measurement result of the reflected light intensity when the collimator 2 is traversed from the left and right, that is, from both directions along the y-axis in FIG. Due to the symmetry of the shape of the circular slit 31, the change in reflected light intensity is substantially the same regardless of whether it is crossed from the left or right.

位置及び幾何学的配向算出部19は、反射光強度が所定のレベルであったときの(例えば、図8の「DET.LVL」が120であったときの)上記反射光受光位置座標の幾何学的中心として、対応するスリット付きコリメート光反射体の上記座標系における位置を決定する。スリット31が円形であるため、コリメート光が反射体を横切る際、たとえ当該反射体のミラー32の中心を通らなかった場合であっても、上下左右を含むさまざまな走査により得られた所定の反射光強度に対応する受光位置の平均をとることにより反射体の座標を得ることができる。   The position and geometric orientation calculation unit 19 calculates the geometry of the reflected light receiving position coordinates when the reflected light intensity is at a predetermined level (for example, when “DET.LVL” in FIG. 8 is 120). As a geometric center, the position of the corresponding collimated light reflector with slits in the coordinate system is determined. Since the slit 31 is circular, when the collimated light crosses the reflector, even if it does not pass through the center of the mirror 32 of the reflector, the predetermined reflection obtained by various scans including up, down, left, and right The coordinates of the reflector can be obtained by taking the average of the light receiving positions corresponding to the light intensity.

上記工程により、位置及び幾何学的配向算出部19は、スリット付きコリメート光反射体12〜14の上記所定の座標系における位置を決定し、剛体の並進、回転モデルへとフィッティングすることにより供試体10の位置及び配向を算出する。   Through the above steps, the position and geometric orientation calculation unit 19 determines the positions of the collimated light reflectors 12 to 14 with slits in the predetermined coordinate system, and fits them into a rigid translational and rotational model. 10 positions and orientations are calculated.

具体的には、供試体10の方向規定板9を平面状の剛体板とみなした上で、
(i)方向規定板9の向き(方向規定板9表面の法線方向)が図1におけるz軸の負の方向に一致し、さらに方向規定板9内の所定の基準点がxy面内の原点(このような原点が、測定前に固定点として予め定義されているとする。)に一致するよう、xy面内に供試体10を置いたときの、コリメート光反射体12〜14のxy座標(基準座標)を(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3)とする。
(ii)上記のとおり反射光受光位置に基づいて決定された、コリメート光反射体12〜14のxy座標(実測座標)を(x1’,y1’),(x2’,y2’),(x3’,y3’)とする。
という手順で各々の反射体について基準座標と実測座標とを決定し、それら座標同士を結ぶ並進、回転変換をコンピュータシミュレーションなどにより算出する。
Specifically, after considering the direction-defining plate 9 of the specimen 10 as a flat rigid plate,
(I) The direction of the direction defining plate 9 (normal direction of the surface of the direction defining plate 9) coincides with the negative direction of the z axis in FIG. 1, and a predetermined reference point in the direction defining plate 9 is in the xy plane. The xy of the collimated light reflectors 12 to 14 when the specimen 10 is placed in the xy plane so as to coincide with the origin (assuming that such an origin is previously defined as a fixed point before measurement). The coordinates (reference coordinates) are (x 1 , y 1 ), (x 2 , y 2 ), and (x 3 , y 3 ).
(Ii) The xy coordinates (measured coordinates) of the collimated light reflectors 12 to 14 determined based on the reflected light receiving position as described above are (x 1 ′, y 1 ′), (x 2 ′, y 2 ′). ), (X 3 ', y 3 ').
In this procedure, the reference coordinates and the actual measurement coordinates are determined for each reflector, and translational and rotational transformations connecting the coordinates are calculated by computer simulation or the like.

すなわち、各々の反射体における基準座標と実測座標とは、方向規定板9の並進移動と、(方向規定板9内の上記所定の基準点を固定した上での)x軸及びy軸廻りの回転と、の組合せにより関係付けられるため、方向規定板9に対して任意の並進と両座標軸廻りの回転とが施された後の、基準座標から出発した移動後の座標をコンピュータにより順次計算して、当該計算された移動後の座標が実測座標と一致するような並進ベクトル、及び2つの回転角を見出すことにより、供試体10の位置及び配向を算出することができる(または、回転行列等を用いて解析的に上記並進と回転の量を導出してもよい)。   That is, the reference coordinate and the actual measurement coordinate in each reflector are the translation of the direction defining plate 9 and the x axis and the y axis (with the predetermined reference point in the direction defining plate 9 fixed). Since the rotation is related by a combination of rotation, after the arbitrary translation and rotation about both coordinate axes are applied to the direction defining plate 9, the coordinates after movement starting from the reference coordinates are sequentially calculated by a computer. Thus, the position and orientation of the specimen 10 can be calculated (or a rotation matrix or the like) by finding a translation vector in which the calculated coordinate after movement matches the actual measurement coordinate and two rotation angles. The amount of translation and rotation may be derived analytically using).

このようにして決定された並進ベクトルを(ΔX0,ΔY0)とし、x軸廻りの回転角(ピッチ角)をΦとし、y軸廻りの回転角(ヨー角)をΘとする。これらの組として、本実施例におけるアラインメントの実測値が与えられる。 The translation vector thus determined is defined as (ΔX 0 , ΔY 0 ), the rotation angle (pitch angle) around the x axis is Φ, and the rotation angle (yaw angle) around the y axis is Θ. As these sets, actual measurement values of the alignment in the present embodiment are given.

ここで、本実施例においては、コリメート光反射体12〜14のxy座標が上記基準座標(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3)に一致するよう、供試体10の配置が設計されているものとする。この場合、上記手順により得られる並進ベクトル、ピッチ角、及びヨー角の実測値は、全て供試体10の位置及び配向における設計からのずれを表す。すなわち、上記並進ベクトル(ΔX0,ΔY0)、ピッチ角Φ、ヨー角Θの組として、ミスアラインメントが決定される。 Here, in the present embodiment, the xy coordinates of the collimated light reflectors 12 to 14 coincide with the reference coordinates (x 1 , y 1 ), (x 2 , y 2 ), (x 3 , y 3 ). Assume that the arrangement of the specimen 10 is designed. In this case, the measured values of the translation vector, pitch angle, and yaw angle obtained by the above procedure all represent deviations from the design in the position and orientation of the specimen 10. That is, the misalignment is determined as a set of the translation vector (ΔX 0 , ΔY 0 ), the pitch angle Φ, and the yaw angle Θ.

既に述べたとおり、上記ミスアラインメントの影響によって生じるビーム強度分布の見かけ上の変化は、後に説明する補正計算によって取り除くことが可能である。しかしながら、補正の計算誤差等を考慮すれば、サブミリ波ビーム測定前に光学系の配置などを調整して可能な限りミスアラインメントを小さくしておくことが望ましい。すなわち、決定されたミスアラインメントに応じて供試体10の配置や傾きを微調整し、再度アラインメントの測定を行ってミスアラインメントの大きさを確認する、という手順を繰り返すことにより、引き続き行われるビーム測定前に測定システム1を調整することが有効である。   As described above, the apparent change in the beam intensity distribution caused by the influence of the misalignment can be removed by a correction calculation described later. However, in consideration of correction calculation errors and the like, it is desirable to adjust misalignment as much as possible by adjusting the arrangement of the optical system before measuring the submillimeter wave beam. That is, the beam measurement is continuously performed by repeating the procedure of finely adjusting the arrangement and inclination of the specimen 10 in accordance with the determined misalignment, measuring the alignment again, and checking the size of the misalignment. It is effective to adjust the measurement system 1 before.

(2)サブミリ波ビームの測定と、電磁気的強度分布の決定
次に、微調整を経て最終的に決定された上記ミスアラインメントを維持しつつ(微調整後の供試体10における位置及び配向を不変に保ちつつ)、サブミリ波ビームの電磁気的強度分布を測定する。
(2) Measurement of submillimeter wave beam and determination of electromagnetic intensity distribution Next, while maintaining the misalignment finally determined through fine adjustment (the position and orientation in the specimen 10 after fine adjustment are unchanged) The electromagnetic intensity distribution of the submillimeter wave beam.

まず、送信機用ベース3からコリメータ2を取り外し、代わりにサブミリ波ビーム送信機26を設置した上で、移動機構部7が移動機構部17の制御により送信機用ベース3をxy平面上で移動させる。このとき、第2方向軸部5は第3方向軸部6に対して固定されているため、サブミリ波ビーム送信機26の移動もxy方向に限られる。サブミリ波ビーム送信機26はxy方向に移動しながら、サブミリ波ビーム入射口15近傍に向けてサブミリ波ビームを送信し続ける。なお、コリメータ2のレーザスポット中心と同様に、サブミリ波送信機26の送信プローブの機械的中心についても3次元測定器で事前に測定し、必要に応じてデータ処理で器差補正を行う。   First, after removing the collimator 2 from the transmitter base 3 and installing the submillimeter wave beam transmitter 26 instead, the moving mechanism unit 7 moves the transmitter base 3 on the xy plane under the control of the moving mechanism unit 17. Let At this time, since the second direction shaft portion 5 is fixed with respect to the third direction shaft portion 6, the movement of the submillimeter wave beam transmitter 26 is also limited to the xy direction. The submillimeter wave beam transmitter 26 continues to transmit the submillimeter wave beam toward the vicinity of the submillimeter wave beam entrance 15 while moving in the xy direction. Similar to the laser spot center of the collimator 2, the mechanical center of the transmission probe of the submillimeter wave transmitter 26 is also measured in advance with a three-dimensional measuring instrument, and instrumental error correction is performed by data processing as necessary.

入射口15から入射したサブミリ波ビームは、サブミリ波ビーム受信光学系11を構成する各々の光学要素の作用により収束、反射した上で、受信光学系11内の電磁ホーンから導波管接続されたショットキーバリアダイオードミキサ21へと入力される。ショットキーバリアダイオードミキサ21は、当該サブミリ波ビームと、局部発振器20から入力された局部発振信号とをミキシングして中間周波数信号を出力する。   The submillimeter wave beam incident from the incident port 15 is converged and reflected by the action of each optical element constituting the submillimeter wave beam receiving optical system 11, and is then waveguide-connected from the electromagnetic horn in the receiving optical system 11. Input to the Schottky barrier diode mixer 21. The Schottky barrier diode mixer 21 mixes the submillimeter wave beam and the local oscillation signal input from the local oscillator 20 and outputs an intermediate frequency signal.

サブミリ波ビーム測定部23は上記中間周波数信号の強度を測定することによりサブミリ波ビームの電磁気的強度を決定し、強度分布決定部24へと出力する。同時に、強度分布決定部24に対しては、スキャナ18から現在のサブミリ波ビーム出射位置27が入力される。サブミリ波ビーム送信機26によってビーム入射口15の近傍を走査し、十分な数の測定点についてビーム強度の測定を行う。   The submillimeter wave beam measurement unit 23 determines the electromagnetic intensity of the submillimeter wave beam by measuring the intensity of the intermediate frequency signal, and outputs the electromagnetic intensity to the intensity distribution determination unit 24. At the same time, the current submillimeter wave beam emission position 27 is input from the scanner 18 to the intensity distribution determination unit 24. The submillimeter wave transmitter 26 scans the vicinity of the beam entrance 15 and measures the beam intensity at a sufficient number of measurement points.

強度分布決定部24は、サブミリ波ビーム出射位置27とサブミリ波入射口15との間の相対座標に対する、当該出射位置27から送信されたサブミリ波ビームの電磁気的強度測定値の分布として、測定部23及びスキャナ18から入力された測定データを用いてサブミリ波ビームの電磁気的強度分布を決定する。   The intensity distribution determination unit 24 uses a measurement unit as a distribution of the electromagnetic intensity measurement values of the submillimeter wave beam transmitted from the emission position 27 with respect to the relative coordinates between the submillimeter wave beam emission position 27 and the submillimeter wave incident port 15. 23 and the measurement data input from the scanner 18 are used to determine the electromagnetic intensity distribution of the submillimeter wave beam.

(3)電磁気的強度分布の補正
さらに、強度分布決定部24は、位置及び幾何学的配向算出部19により決定された供試体10の位置及び幾何学的配向に関する情報の入力を受けて、これらに基づき、上記サブミリ波ビームの電磁気的強度分布を補正する。すなわち、ミスアラインメントの影響により生じる電磁気的強度分布の見かけ上の変化を決定した上で、この変化を打ち消すような補正を、測定データから得られた電磁気的強度分布に対して行う。
(3) Correction of Electromagnetic Intensity Distribution Further, the intensity distribution determining unit 24 receives information on the position and geometric orientation of the specimen 10 determined by the position and geometric orientation calculating unit 19 and receives them. Based on the above, the electromagnetic intensity distribution of the submillimeter wave beam is corrected. That is, after an apparent change in the electromagnetic intensity distribution caused by the misalignment is determined, correction that cancels this change is performed on the electromagnetic intensity distribution obtained from the measurement data.

本実施例において、上記位置及び幾何学的配向に関する情報とは、ミスアラインメントを表す量である、並進ベクトル(ΔX0,ΔY0)、ピッチ角Φ、ヨー角Θの組として入力されるとする。このミスアラインメントにより、以下に説明するとおりビームには見かけ上の変化が生じる。 In the present embodiment, the information on the position and the geometric orientation is input as a set of a translation vector (ΔX 0 , ΔY 0 ), a pitch angle Φ, and a yaw angle Θ, which is a quantity representing misalignment. . This misalignment causes an apparent change in the beam as described below.

図7は、サブミリ波ビーム送信系28とサブミリ波ビーム受信光学系11との間のミスアラインメントに起因して生じる、ビームの見かけ上の変化を説明するための図である。図7中、送信側座標系36は、第1〜第3方向軸部4〜6が延びるx、y、z方向の座標軸により規定される座標系であり、受信側座標系37は、方向規定板9の表面に沿った平面を規定するxzn軸、yzn軸と、当該表面の法線方向の軸(図7中、1点鎖線)と、により規定される座標系である(n=1,2の場合が代表して図示されている。)。ここにおいてnとは、第2方向軸部5を第3方向軸部6に対してスライドさせることにより変更される、サブミリ波送信系28と受信光学系11とのさまざまな距離を表す整数の指標である(図7においては送信側座標系36が固定して描かれているため、受信側座標系37が距離の変更に応じて移動する。)。 FIG. 7 is a diagram for explaining an apparent change in the beam caused by misalignment between the submillimeter wave beam transmission system 28 and the submillimeter wave beam reception optical system 11. In FIG. 7, the transmission side coordinate system 36 is a coordinate system defined by coordinate axes in the x, y, and z directions in which the first to third direction axis portions 4 to 6 extend, and the reception side coordinate system 37 is a direction definition. This is a coordinate system defined by an x zn axis and a y zn axis that define a plane along the surface of the plate 9 and an axis in the normal direction of the surface (a chain line in FIG. 7) (n = The case of 1 and 2 is shown as a representative). Here, n is an integer index representing various distances between the submillimeter wave transmission system 28 and the reception optical system 11 that are changed by sliding the second direction shaft portion 5 with respect to the third direction shaft portion 6. (In FIG. 7, since the transmission side coordinate system 36 is drawn in a fixed manner, the reception side coordinate system 37 moves in accordance with the change in distance).

受信側座標系37は、送信側座標系36に対して(x,y)方向に(ΔX0,ΔY0)だけシフトしており、さらにxzn軸とyzn軸は、x軸とy軸に対してそれぞれピッチ角Φとヨー角Θだけ傾いた関係にある。このようなミスアラインメントが存在する場合、送信側座標系36内の(x,y)=(Δx0,Δy0)から送信されたサブミリ波ビームを受信側座標系37で観測すれば、z=znだけ離れた位置において、ビーム入射位置はxzn軸、yzn軸方向に関してそれぞれ以下のFxerr(zn),Fyerr(zn)だけシフトする。

Figure 2015127718

Figure 2015127718
ここで、ΔX0,ΔY0,Φ,Θはいずれも微小量であるとし、上記(1),(2)式においてこれらの2次以上の量は無視した。このような扱いは説明を単純化する目的のためだけになされるものであって、当然ながら、本発明において高次の微小量を無視することは必須の要件ではない。座標系の並進、回転変換に関する理論式を用いれば、更に厳密にシフト量を決定してビームパターンを分析することが可能である。当業者であれば、本明細書の開示に従い、適宜そのような態様で本発明を実施することができる。 The reception side coordinate system 37 is shifted by (ΔX 0 , ΔY 0 ) in the (x, y) direction with respect to the transmission side coordinate system 36, and the x zn axis and the y zn axis are the x axis and the y axis. Are inclined by a pitch angle Φ and a yaw angle Θ. When such a misalignment exists, if a submillimeter wave beam transmitted from (x, y) = (Δx 0 , Δy 0 ) in the transmission side coordinate system 36 is observed in the reception side coordinate system 37, z = At a position separated by z n , the beam incident position is shifted by the following F xerr (z n ) and F yerr (z n ) in the x zn axis and y zn axis directions, respectively.
Figure 2015127718

Figure 2015127718
Here, it is assumed that ΔX 0 , ΔY 0 , Φ, and Θ are all minute amounts, and these secondary and higher amounts are ignored in the above formulas (1) and (2). Such treatment is performed only for the purpose of simplifying the explanation, and it is a matter of course that ignoring high-order minute amounts is not an essential requirement in the present invention. By using a theoretical formula relating to translation and rotation conversion of the coordinate system, it is possible to determine the shift amount more strictly and analyze the beam pattern. A person skilled in the art can implement the present invention in such a mode as appropriate according to the disclosure of the present specification.

受信側座標系37のxnn平面内において測定されたビーム入射位置である(xn(zn),yn(zn))=(Δx(z1),Δy(z1)),(Δx(z2),Δy(z2))は、ミスアラインメントに起因して上記(1),(2)式により与えられる量だけシフトした後の入射位置である。すなわち、ミスアラインメントが存在しないとした場合のビーム入射位置は、(Δxn(zn)−Fxerr(zn),Δyn(zn)−Fyerr(zn))と表すことができる。したがって、ミスアラインメントが存在しないとした場合の、理想的なxnn平面におけるビーム強度分布(一例として、電界強度分布とする。)を|Ezn(xn,yn)|とし、ミスアラインメントの影響によりシフトした、実際に測定されるサブミリ波ビームの強度分布を|E’zn(xn,yn)|とすれば、両者は以下の式により対応付けられる。

Figure 2015127718
上記(3)式を用いて、実際に測定される|E’zn(xn,yn)|を変換することにより、ミスアラインメントの影響が排されたビーム強度分布が得られる。 It is a beam incident position measured in the x n y n plane of the receiving side coordinate system 37 (x n (z n ), y n (z n )) = (Δx (z 1 ), Δy (z 1 )) , (Δx (z 2 ), Δy (z 2 )) are incident positions after shifting by an amount given by the above equations (1) and (2) due to misalignment. That is, the beam incident position when there is no misalignment can be expressed as (Δx n (z n ) −F xerr (z n ), Δy n (z n ) −F yerr (z n )). . Therefore, in the case of that there is no misalignment, (as an example, the electric field intensity distribution.) Beam intensity distribution in an ideal x n y n plane | E zn (x n, y n) | and Miss If the intensity distribution of the actually measured submillimeter wave beam shifted by the influence of the alignment is represented by | E ′ zn (x n , y n ) |, the two are associated by the following equations.
Figure 2015127718
By converting | E ′ zn (x n , y n ) | actually measured using the above equation (3), a beam intensity distribution that eliminates the effects of misalignment can be obtained.

(4)ビーム中心位置、ビーム幅の決定
特定のzn=ziに対して、上述の補正によりミスアラインメントの影響が排されたビーム強度パターン|Ezi(xi,yi)|が得られれば、2次ガウス分布モデル等、適切な統計モデル関数に対して|Ezi(xi,yi)|2をフィッティングすることにより、サブミリ波ビーム送信機26からの距離ziにおけるビーム中心位置、及びビーム幅を決定することができる。本実施例においては、以下の2次元ガウス分布関数

Figure 2015127718
を用いて、最小自乗法によるフィッティングを行う。
Figure 2015127718
(4) Determination of beam center position and beam width For a specific z n = z i , a beam intensity pattern | E zi (x i , y i ) | If so, by fitting | E zi (x i , y i ) | 2 to an appropriate statistical model function, such as a quadratic Gaussian distribution model, the beam center at a distance z i from the submillimeter wave beam transmitter 26 The position and beam width can be determined. In this embodiment, the following two-dimensional Gaussian distribution function
Figure 2015127718
Is used for fitting by the method of least squares.
Figure 2015127718

具体的には、上記(4)式中、
バイアス値a、
振幅b、
x軸方向のピーク位置(ビーム中心位置)、

Figure 2015127718
y軸方向のピーク位置(ビーム中心位置)、
Figure 2015127718
x軸方向のビーム幅ωx(zi)、
y軸方向のビーム幅ωy(zi)、
ガウス分布円の傾斜度ρ(zi
を未知のパラメータとして、補正後のビーム強度パターンの自乗値|Ezi(xi,yi)|2と上記(4)式により計算される2次元ガウス分布関数
Figure 2015127718
との自乗誤差が最小となるようなパラメータの組を、Levenberg−Marquardt法などによって決定する。 Specifically, in the above formula (4),
Bias value a,
Amplitude b,
peak position in the x-axis direction (beam center position),
Figure 2015127718
peak position in the y-axis direction (beam center position),
Figure 2015127718
beam width ω x (z i ) in the x-axis direction,
beam width ω y (z i ) in the y-axis direction,
Degree of inclination of Gaussian circle ρ (z i )
Is the unknown parameter, the square value of the corrected beam intensity pattern | E zi (x i , y i ) | 2 and the two-dimensional Gaussian distribution function calculated by the above equation (4)
Figure 2015127718
Is determined by the Levenberg-Marquardt method or the like.

(5)ビームの伝搬ベクトル方向、及びオフセットの決定
サブミリ波ビーム送信系28とサブミリ波ビーム受信光学系11との距離ziを変更しつつ、上記(1)〜(4)の作業を繰り返す。これにより、ミスアラインメントの影響が排されたサブミリ波ビーム電磁気的強度の3次元分布が得られると共に、さまざまな距離ziに対するビーム中心位置が得られる。このようにして得られたビーム中心位置を距離ziの一次関数へと最小自乗法によりフィッティングすれば、ビームの伝播ベクトル方向とオフセットとを、ミスアラインメントの影響を排した上で決定することができる。本実施例においては、以下の一次関数を用いて、最小自乗法によるフィッティングを行う。

Figure 2015127718

Figure 2015127718
(5) Beam propagation vector direction and offset determination The above operations (1) to (4) are repeated while changing the distance z i between the submillimeter wave beam transmission system 28 and the submillimeter wave beam reception optical system 11. As a result, a three-dimensional distribution of submillimeter wave beam electromagnetic intensity from which the influence of misalignment is eliminated is obtained, and beam center positions for various distances z i are obtained. If the beam center position thus obtained is fitted to a linear function of the distance z i by the least square method, the propagation vector direction and offset of the beam can be determined without the influence of misalignment. it can. In this embodiment, fitting by the least square method is performed using the following linear function.
Figure 2015127718

Figure 2015127718

具体的には、上記(5)、(6)式中、
ビーム伝搬ベクトルのy軸廻りの回転角θ、
ビーム伝搬ベクトルのx軸廻りの回転角φ、
距離zi=0におけるビーム中心としてのオフセットのx座標Δxo
距離zi=0におけるビーム中心としてのオフセットのy座標Δyo
を未知のパラメータとして、各距離ziに対して上記(4)式を用いたフィッティングにより得られたziの関数としてのビーム中心位置座標Δx(zi),Δy(zi)と、上記(5)、(6)式により計算されるziの関数としての

Figure 2015127718
と、の自乗誤差が最小となるようなパラメータの組が、以下の(7)〜(10)式により与えられる。
Figure 2015127718

Figure 2015127718

Figure 2015127718

Figure 2015127718
ただし、z1〜zNというN通りの距離について、それぞれミスアラインメントの決定、サブミリ波ビーム強度分布の測定、及び2次元ガウス分布関数によるフィッティングを行い、ビーム中心のx座標Δx(z1)〜Δx(zN)、及びy座標Δy(z1)〜Δy(zN)が決定されているものとする。 Specifically, in the above formulas (5) and (6),
The rotation angle θ around the y-axis of the beam propagation vector,
Rotation angle φ around the x-axis of the beam propagation vector,
X-coordinate Δx o of offset as beam center at distance z i = 0
Y coordinate Δy o of the offset as the beam center at distance z i = 0
Is an unknown parameter, beam center position coordinates Δx (z i ), Δy (z i ) as a function of z i obtained by fitting using the above equation (4) for each distance z i , and the above As a function of z i calculated by equations (5) and (6)
Figure 2015127718
A set of parameters that minimizes the square error is given by the following equations (7) to (10).
Figure 2015127718

Figure 2015127718

Figure 2015127718

Figure 2015127718
However, for N distances z 1 to z N , misalignment determination, submillimeter wave beam intensity distribution measurement, and fitting with a two-dimensional Gaussian distribution function are performed, and the x coordinate Δx (z 1 ) ˜ It is assumed that Δx (z N ) and y coordinates Δy (z 1 ) to Δy (z N ) have been determined.

本発明を、サブミリ波を利用する天文・宇宙観測分野や地球大気環境分野に利用することができる。ビーム測定試験のセットアップに伴う誤差による測定結果への影響を測定後のデータ処理により取り除くことができるため、従来においては製造・組み立て技術の限界により不可能とされていたサブミリ波帯での厳密なビーム測定を行うことが可能となる。   The present invention can be used in the field of astronomical and space observation using the submillimeter wave and the earth atmosphere environment field. Since the influence on the measurement result due to the error associated with the setup of the beam measurement test can be removed by post-measurement data processing, it is strictly possible in the submillimeter wave band, which was previously impossible due to the limitations of manufacturing and assembly technology. Beam measurement can be performed.

1 サブミリ波ビーム測定システム
2 コリメータ
3 送信機用ベース
4 第1方向軸部
5 第2方向軸部
6 第3方向軸部
7 移動機構部
8 サブミリ波ビーム受信光学系収容部
9 方向規定板
10 供試体
11 サブミリ波ビーム受信光学系
12 コリメート光反射体
13 コリメート光反射体
14 コリメート光反射体
15 サブミリ波ビーム入射口
16 支持台
17 移動機構制御部
18 スキャナ
19 位置及び幾何学的配向算出部
20 局部発振器
21 ミキサ(ショットキーバリアダイオードミキサ、又は超伝導SISミキサ)
22 増幅器
23 サブミリ波ビーム測定部
24 強度分布決定部
25 統計解析部
26 サブミリ波ビーム送信機
27 サブミリ波ビーム出射位置
28 サブミリ波ビーム送信系
29 偏波角回転機構
30 距離微調整ステージ
31 円形スリット
32 高平行度アルミ蒸着ミラー
33 位置決めピン穴
34 取り付けネジ用穴
35 被覆部材
36 送信側座標系
37 受信側座標系
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Submillimeter wave beam measurement system 2 Collimator 3 Transmitter base 4 1st direction shaft part 5 2nd direction shaft part 6 3rd direction shaft part 7 Movement mechanism part 8 Submillimeter wave beam receiving optical system accommodating part 9 Directional direction plate 10 Specimen 11 Submillimeter wave beam receiving optical system 12 Collimated light reflector 13 Collimated light reflector 14 Collimated light reflector 15 Submillimeter wave beam entrance 16 Support base 17 Moving mechanism controller 18 Scanner 19 Position and geometric orientation calculator 20 Local Oscillator 21 Mixer (Schottky barrier diode mixer or superconducting SIS mixer)
22 Amplifier 23 Submillimeter wave beam measurement unit 24 Intensity distribution determination unit 25 Statistical analysis unit 26 Submillimeter wave beam transmitter 27 Submillimeter wave beam emission position 28 Submillimeter wave beam transmission system 29 Polarization angle rotation mechanism 30 Distance fine adjustment stage 31 Circular slit 32 High parallelism aluminum vapor deposition mirror 33 Positioning pin hole 34 Mounting screw hole 35 Cover member 36 Transmission side coordinate system 37 Reception side coordinate system

Claims (16)

コリメート光を送信するコリメート光送信部と、反射光を受光する反射光受光部と、を備えたコリメータと、
各々が所定の位置に配置された、前記コリメート光送信部から送信されたコリメート光を反射する3以上のコリメート光反射体と、サブミリ波ビーム受信光学系と、を備えたサブミリ波ビーム受信部と、
前記コリメート光の出射位置を規定する所定の座標系における、前記3以上のコリメート光反射体のいずれかにより反射された光が受光された位置を決定する、位置決定部と、 前記位置決定部により各々決定された、前記3以上のコリメート光反射体により反射された光の受光位置を用いて、前記所定の座標系における前記サブミリ波ビーム受信部の位置、及び該所定の座標系に対する該サブミリ波ビーム受信部の幾何学的配向を算出する、位置及び幾何学的配向算出部と、
サブミリ波ビームを送信する、サブミリ波ビーム送信部と、
前記サブミリ波ビーム送信部から送信され、前記サブミリ波ビーム受信光学系を用いて前記サブミリ波ビーム受信部により受信されたサブミリ波ビームの電磁気的強度を測定する、サブミリ波ビーム測定部と、
前記サブミリ波ビーム測定部により測定されたサブミリ波ビームの電磁気的強度と、前記座標系における前記サブミリ波ビームの出射位置と、前記位置及び幾何学的配向算出部により算出された、前記サブミリ波ビーム受信部の前記位置及び幾何学的配向と、を用いて、前記サブミリ波ビーム送信部から送信されたサブミリ波ビームの前記座標系における電磁気的強度分布を決定する、強度分布決定部と
を備えることにより、前記サブミリ波ビーム受信部の前記位置及び幾何学的配向に依存して生じる、サブミリ波ビーム電磁気的強度分布の見かけ上の変化に対応する補正を行った上で、前記サブミリ波ビーム送信部から送信されたサブミリ波ビームの前記座標系における電磁気的強度分布を決定することを特徴とする
サブミリ波ビーム測定システム。
A collimator comprising: a collimated light transmitting unit that transmits collimated light; and a reflected light receiving unit that receives reflected light;
A submillimeter wave beam receiving section comprising three or more collimated light reflectors each reflecting a collimated light transmitted from the collimated light transmitting section and a submillimeter wave beam receiving optical system, each disposed at a predetermined position; ,
A position determining unit that determines a position at which light reflected by any of the three or more collimated light reflectors is received in a predetermined coordinate system that defines an emission position of the collimated light; and Using the light receiving positions of the light reflected by the three or more collimated light reflectors determined respectively, the position of the submillimeter wave beam receiver in the predetermined coordinate system and the submillimeter wave with respect to the predetermined coordinate system A position and geometric orientation calculator for calculating the geometric orientation of the beam receiver;
A submillimeter wave beam transmitting unit for transmitting a submillimeter wave beam;
A submillimeter wave beam measuring unit that measures the electromagnetic intensity of the submillimeter wave beam transmitted from the submillimeter wave beam transmitting unit and received by the submillimeter wave beam receiving unit using the submillimeter wave beam receiving optical system;
The submillimeter wave beam calculated by the electromagnetic intensity of the submillimeter wave beam measured by the submillimeter wave beam measurement unit, the emission position of the submillimeter wave beam in the coordinate system, and the position and geometric orientation calculation unit. An intensity distribution determining unit that determines an electromagnetic intensity distribution in the coordinate system of the submillimeter wave beam transmitted from the submillimeter wave beam transmitting unit using the position and geometric orientation of the receiving unit. By performing correction corresponding to an apparent change in the submillimeter wave beam electromagnetic intensity distribution, which occurs depending on the position and geometric orientation of the submillimeter wave beam receiver, the submillimeter wave beam transmitter And determining an electromagnetic intensity distribution in the coordinate system of the submillimeter wave beam transmitted from the submillimeter wave beam. System.
所定の座標系における供試体の位置、及び該所定の座標系に対する該供試体の幾何学的配向を決定するシステムであって、
コリメート光を送信するコリメート光送信部と、反射光を受光する反射光受光部と、を備えたコリメータと、
前記供試体に対して各々が所定の位置に配置される、前記コリメート光送信部から送信されたコリメート光を反射する3以上のコリメート光反射体と、
前記コリメート光の出射位置を規定する前記所定の座標系における、前記3以上のコリメート光反射体のいずれかにより反射された光が受光された位置を決定する、位置決定部と、
前記位置決定部により各々決定された、前記3以上のコリメート光反射体により反射された光の受光位置を用いて、前記所定の座標系における前記供試体の位置、及び該所定の座標系に対する該供試体の幾何学的配向を算出する、位置及び幾何学的配向算出部と
を備えたシステム。
A system for determining a position of a specimen in a predetermined coordinate system and a geometric orientation of the specimen relative to the predetermined coordinate system,
A collimator comprising: a collimated light transmitting unit that transmits collimated light; and a reflected light receiving unit that receives reflected light;
Three or more collimated light reflectors that reflect the collimated light transmitted from the collimated light transmitter, each disposed at a predetermined position with respect to the specimen;
A position determining unit that determines a position at which light reflected by any of the three or more collimated light reflectors is received in the predetermined coordinate system that defines an emission position of the collimated light;
Using the light receiving position of the light reflected by the three or more collimated light reflectors determined by the position determining unit, the position of the specimen in the predetermined coordinate system, and the position relative to the predetermined coordinate system A system comprising: a position and geometric orientation calculation unit for calculating a geometric orientation of a specimen.
前記供試体として、特に測定対象波長域光ビーム受信光学系を備えた測定対象波長域光ビーム受信部の、所定の座標系における位置、及び該所定の座標系に対する幾何学的配向を決定するシステムであって、
測定対象波長域光ビームを送信する、測定対象波長域光ビーム送信部と、
前記測定対象波長域光ビーム送信部から送信され、前記測定対象波長域光ビーム受信光学系を用いて前記測定対象波長域光ビーム受信部により受信された測定対象波長域光ビームの電磁気的強度を測定する、測定対象波長域光ビーム測定部と、
前記測定対象波長域光ビーム測定部により測定された測定対象波長域光ビームの電磁気的強度と、前記座標系における前記測定対象波長域光ビームの出射位置と、前記位置及び幾何学的配向算出部により算出された、前記測定対象波長域光ビーム受信部の前記位置及び幾何学的配向と、を用いて、前記測定対象波長域光ビーム送信部から送信された測定対象波長域光ビームの前記座標系における電磁気的強度分布を決定する、強度分布決定部と を更に備えることにより、前記測定対象波長域光ビーム受信部の前記位置及び幾何学的配向に依存して生じる、測定対象波長域光ビーム電磁気的強度分布の見かけ上の変化に対応する補正を行った上で、前記測定対象波長域光ビーム送信部から送信された測定対象波長域光ビームの前記座標系における電磁気的強度分布を決定する
ことを特徴とする、請求項2に記載のシステム。
A system for determining a position in a predetermined coordinate system and a geometric orientation with respect to the predetermined coordinate system of a measurement target wavelength band light beam receiving unit including a measurement target wavelength band light beam receiving optical system as the specimen. Because
A measurement target wavelength band light beam transmitting unit that transmits a measurement target wavelength band light beam; and
The electromagnetic intensity of the measurement target wavelength band light beam transmitted from the measurement target wavelength band light beam transmitting section and received by the measurement target wavelength band light beam receiving section using the measurement target wavelength band light beam receiving optical system is measured. A measurement target wavelength band light beam measurement unit,
The electromagnetic intensity of the measurement target wavelength band light beam measured by the measurement target wavelength band light beam measurement section, the emission position of the measurement target wavelength band light beam in the coordinate system, the position and geometric orientation calculation section The coordinates of the measurement target wavelength band light beam transmitted from the measurement target wavelength band light beam transmission unit using the position and geometric orientation of the measurement target wavelength band light beam reception unit calculated by A measurement target wavelength band light beam generated depending on the position and geometric orientation of the measurement target wavelength band light beam receiving unit by further comprising: an intensity distribution determination unit that determines an electromagnetic intensity distribution in the system. After performing correction corresponding to the apparent change in the electromagnetic intensity distribution, the measurement target wavelength band light beam transmitted from the measurement target wavelength band light beam transmission unit in the coordinate system. The system according to claim 2, wherein the electromagnetic intensity distribution is determined.
前記測定対象波長域光ビーム送信部は、サブミリ波ビームを送信するサブミリ波ビーム送信部であって、前記測定対象波長域光ビーム受信部は、サブミリ波ビーム受信光学系を備えたサブミリ波ビーム受信部である、請求項3に記載のシステム。   The measurement target wavelength band light beam transmission unit is a submillimeter wave beam transmission unit that transmits a submillimeter wave beam, and the measurement target wavelength band light beam reception unit includes a submillimeter wave beam reception optical system. The system according to claim 3, wherein the system is a part. 前記コリメータ及び前記測定対象波長域光ビーム送信部を前記座標系内で移動させるとともに、該コリメータ及び該測定対象波長域光ビーム送信部と前記供試体との距離を変更する、移動機構部を更に備え、
前記位置決定部は、前記移動機構部による前記コリメータの前記座標系内の移動に関する情報に基づき、前記反射された光が受光された位置を決定し、さらに、前記移動機構部による前記測定対象波長域光ビーム送信部の前記座標系内の移動に関する情報に基づき、該座標系における前記測定対象波長域光ビームの出射位置を決定するよう構成された
ことを特徴とする、請求項3又は4に記載のシステム。
A moving mechanism unit that moves the collimator and the measurement target wavelength band light beam transmission unit in the coordinate system, and changes a distance between the collimator and the measurement target wavelength band light beam transmission unit and the specimen; Prepared,
The position determining unit determines a position at which the reflected light is received based on information on the movement of the collimator in the coordinate system by the moving mechanism unit, and further, the measurement target wavelength by the moving mechanism unit 5. The configuration according to claim 3, wherein an emission position of the measurement target wavelength band light beam in the coordinate system is determined based on information relating to movement of the range light beam transmitter in the coordinate system. The described system.
前記強度分布決定部により決定された前記測定対象波長域光ビームの前記座標系における電磁気的強度分布を用いて、該測定対象波長域光ビームの該座標系におけるビーム中心位置、及びビーム幅を決定する、第1の統計解析手段と、
前記移動機構部により前記測定対象波長域光ビーム送信部と前記供試体との距離を変更しつつ前記強度分布決定部により決定された各々の電磁気的強度分布について前記第1の統計解析手段により決定された、各々のビーム中心位置を用いて、前記測定対象波長域光ビームの伝搬ベクトル方向及びビームオフセットを決定する、第2の統計解析手段と
を有する統計解析部を更に備えたことを特徴とする、
請求項5に記載のシステム。
Using the electromagnetic intensity distribution in the coordinate system of the measurement target wavelength region light beam determined by the intensity distribution determination unit, the beam center position and beam width of the measurement target wavelength region light beam in the coordinate system are determined. First statistical analysis means,
Each electromagnetic intensity distribution determined by the intensity distribution determining unit is determined by the first statistical analysis unit while changing a distance between the measurement target wavelength band light beam transmitting unit and the specimen by the moving mechanism unit. A statistical analysis unit having second statistical analysis means for determining a propagation vector direction and a beam offset of the measurement target wavelength band light beam using each beam center position. To
The system according to claim 5.
前記反射光受光部は、更に受光した反射光の強度を測定するよう構成され、
前記位置及び幾何学的配向算出部は、
所定の閾値に等しい強度の反射光が受光された位置であると前記位置決定部により決定された2以上の受光位置に基づいて、前記座標系における前記3以上のコリメート光反射体の各々の位置を決定し、
前記決定された前記3以上のコリメート光反射体の各々の位置を用いて、前記所定の座標系における該供試体の位置、及び該所定の座標系に対する該供試体の幾何学的配向を算出するよう構成された
ことを特徴とする、請求項2乃至6のいずれか一項に記載のシステム。
The reflected light receiving unit is further configured to measure the intensity of the received reflected light,
The position and geometric orientation calculation unit
Each position of the three or more collimated light reflectors in the coordinate system based on two or more light receiving positions determined by the position determining unit as being a position where reflected light having an intensity equal to a predetermined threshold is received. Decide
Using the determined positions of the three or more collimated light reflectors, the position of the specimen in the predetermined coordinate system and the geometric orientation of the specimen with respect to the predetermined coordinate system are calculated. The system according to claim 2, wherein the system is configured as follows.
前記コリメート光反射体は、高平行度ミラーと、パッキンを介して該高平面度ミラーへと圧着された被覆部材と、からなり、該被覆部材の所定位置に設けられたスリットから該高平行度ミラーへと入射したコリメート光を反射するよう構成される
ことを特徴とする、請求項2乃至7のいずれか一項に記載のシステム。
The collimating light reflector is composed of a high parallelism mirror and a covering member pressure-bonded to the high flatness mirror via a packing, and the high parallelism is formed from a slit provided at a predetermined position of the covering member. The system according to claim 2, wherein the system is configured to reflect collimated light incident on the mirror.
コリメータ内のコリメート光送信部からコリメート光を送信する段階と、
前記コリメート光送信部から送信され、サブミリ波ビーム受信光学系を備えたサブミリ波ビーム受信部に対して各々が所定の位置に配置された3以上のコリメート光反射体のいずれかにより反射された光を、前記コリメータ内の反射光受光部により受光する段階と、 前記コリメート光の出射位置を規定する所定の座標系における、前記反射された光が受光された位置を、位置決定部により決定する段階と、
前記位置決定部により各々決定された、前記3以上のコリメート光反射体により反射された光の受光位置を用いて、前記所定の座標系における前記サブミリ波ビーム受信部の位置、及び該所定の座標系に対する該サブミリ波ビーム受信部の幾何学的配向を、位置及び幾何学的配向算出部により算出する段階と、
サブミリ波ビーム送信部によりサブミリ波ビームを送信する段階と、
前記サブミリ波ビーム送信部から送信され、前記サブミリ波ビーム受信光学系を用いて前記サブミリ波ビーム受信部により受信されたサブミリ波ビームの電磁気的強度を、サブミリ波ビーム測定部により測定する段階と、
前記サブミリ波ビーム測定部により測定されたサブミリ波ビームの電磁気的強度と、前記座標系における前記サブミリ波ビームの出射位置と、前記位置及び幾何学的配向算出部により算出された、前記サブミリ波ビーム受信部の前記位置及び幾何学的配向と、を用いて、前記サブミリ波ビーム送信部から送信されたサブミリ波ビームの前記座標系における電磁気的強度分布を、強度分布決定部により決定する段階と
を含むことにより、前記サブミリ波ビーム受信部の前記位置及び幾何学的配向に依存して生じる、サブミリ波ビーム電磁気的強度分布の見かけ上の変化に対応する補正を行った上で、前記サブミリ波ビーム送信部から送信されたサブミリ波ビームの前記座標系における電磁気的強度分布を決定する
ことを特徴とする、サブミリ波ビーム測定方法。
Transmitting collimated light from a collimated light transmitting unit in the collimator;
Light transmitted from the collimated light transmitting unit and reflected by any one of three or more collimated light reflectors each disposed at a predetermined position with respect to the submillimeter wave beam receiving unit including the submillimeter wave beam receiving optical system. And a step of determining a position where the reflected light is received in a predetermined coordinate system defining an emission position of the collimated light by a position determining unit. When,
Using the light receiving positions of the light reflected by the three or more collimated light reflectors determined by the position determining unit, the position of the submillimeter wave beam receiving unit in the predetermined coordinate system, and the predetermined coordinates Calculating the geometric orientation of the submillimeter wave beam receiver relative to the system by a position and geometric orientation calculator;
Transmitting the submillimeter wave beam by the submillimeter wave beam transmitting unit;
Measuring the electromagnetic intensity of the submillimeter wave beam transmitted from the submillimeter wave beam transmitting section and received by the submillimeter wave beam receiving section using the submillimeter wave beam receiving optical system, by a submillimeter wave beam measuring section;
The submillimeter wave beam calculated by the electromagnetic intensity of the submillimeter wave beam measured by the submillimeter wave beam measurement unit, the emission position of the submillimeter wave beam in the coordinate system, and the position and geometric orientation calculation unit. Determining the electromagnetic intensity distribution in the coordinate system of the submillimeter wave beam transmitted from the submillimeter wave beam transmitting section by the intensity distribution determining section using the position and geometric orientation of the receiving section. By including the sub-millimeter wave beam after performing correction corresponding to an apparent change in the electromagnetic intensity distribution of the sub-millimeter wave beam, which occurs depending on the position and geometric orientation of the sub-millimeter wave beam receiving unit. An electromagnetic intensity distribution in the coordinate system of the submillimeter wave beam transmitted from the transmitter is determined. Beam measurement method.
所定の座標系における供試体の位置、及び該所定の座標系に対する該供試体の幾何学的配向を決定する方法であって、
コリメータ内のコリメート光送信部からコリメート光を送信する段階と、
前記コリメート光送信部から送信され、前記供試体に対して各々が所定の位置に配置された3以上のコリメート光反射体のいずれかにより反射された光を、前記コリメータ内の反射光受光部により受光する段階と、
前記コリメート光の出射位置を規定する前記所定の座標系における、前記反射された光が受光された位置を、位置決定部により決定する段階と、
前記位置決定部により各々決定された、前記3以上のコリメート光反射体により反射された光の受光位置を用いて、前記所定の座標系における前記供試体の位置、及び該所定の座標系に対する該供試体の幾何学的配向を、位置及び幾何学的配向算出部により算出する段階と
を含む方法。
A method for determining the position of a specimen in a predetermined coordinate system and the geometric orientation of the specimen with respect to the predetermined coordinate system,
Transmitting collimated light from a collimated light transmitting unit in the collimator;
The light transmitted from the collimated light transmitting unit and reflected by any one of the three or more collimated light reflectors arranged at predetermined positions with respect to the specimen is reflected by the reflected light receiving unit in the collimator. Receiving light; and
Determining a position at which the reflected light is received in the predetermined coordinate system defining an emission position of the collimated light by a position determining unit;
Using the light receiving position of the light reflected by the three or more collimated light reflectors determined by the position determining unit, the position of the specimen in the predetermined coordinate system, and the position relative to the predetermined coordinate system Calculating the geometric orientation of the specimen by the position and geometric orientation calculating section.
前記供試体として、特に測定対象波長域光ビーム受信光学系を備えた測定対象波長域光ビーム受信部の、所定の座標系における位置、及び該所定の座標系に対する幾何学的配向を決定するための、請求項10に記載の方法において、
測定対象波長域光ビーム送信部により測定対象波長域光ビームを送信する段階と、
前記測定対象波長域光ビーム送信部から送信され、前記測定対象波長域光ビーム受信光学系を用いて前記測定対象波長域光ビーム受信部により受信された測定対象波長域光ビームの電磁気的強度を、測定対象波長域光ビーム測定部により測定する段階と、
前記測定対象波長域光ビーム測定部により測定された測定対象波長域光ビームの電磁気的強度と、前記座標系における前記測定対象波長域光ビームの出射位置と、前記位置及び幾何学的配向算出部により算出された、前記測定対象波長域光ビーム受信部の前記位置及び幾何学的配向と、を用いて、前記測定対象波長域光ビーム送信部から送信された測定対象波長域光ビームの前記座標系における電磁気的強度分布を、強度分布決定部により決定する段階と
を含むことにより、前記測定対象波長域光ビーム受信部の前記位置及び幾何学的配向に依存して生じる、測定対象波長域光ビーム電磁気的強度分布の見かけ上の変化に対応する補正を行った上で、前記測定対象波長域光ビーム送信部から送信された測定対象波長域光ビームの前記座標系における電磁気的強度分布を決定する
ことを特徴とする、方法。
In order to determine the position in a predetermined coordinate system and the geometric orientation with respect to the predetermined coordinate system of the measurement target wavelength band light beam receiving unit including the measurement target wavelength band light beam receiving optical system as the specimen. The method of claim 10, wherein:
Transmitting the measurement target wavelength band light beam by the measurement target wavelength band light beam transmitting unit;
The electromagnetic intensity of the measurement target wavelength band light beam transmitted from the measurement target wavelength band light beam transmitting section and received by the measurement target wavelength band light beam receiving section using the measurement target wavelength band light beam receiving optical system is measured. , Measuring by the measurement target wavelength range light beam measurement unit,
The electromagnetic intensity of the measurement target wavelength band light beam measured by the measurement target wavelength band light beam measurement section, the emission position of the measurement target wavelength band light beam in the coordinate system, the position and geometric orientation calculation section The coordinates of the measurement target wavelength band light beam transmitted from the measurement target wavelength band light beam transmission unit using the position and geometric orientation of the measurement target wavelength band light beam reception unit calculated by Determining the electromagnetic intensity distribution in the system by an intensity distribution determining unit, and generating the wavelength light to be measured depending on the position and geometric orientation of the light beam receiving unit to be measured After performing correction corresponding to an apparent change in the beam electromagnetic intensity distribution, the coordinate system of the measurement target wavelength band light beam transmitted from the measurement target wavelength band light beam transmitter is added to the coordinate system. A method characterized by determining an electromagnetic intensity distribution in the chamber.
前記測定対象波長域光ビームを送信する段階は、サブミリ波ビーム送信部によりサブミリ波ビームを送信する段階であって、前記測定対象波長域光ビーム受信部は、サブミリ波ビーム受信光学系を備えたサブミリ波ビーム受信部である、請求項11に記載の方法。   The step of transmitting the measurement target wavelength region light beam is a step of transmitting a sub millimeter wave beam by a sub millimeter wave beam transmission unit, and the measurement target wavelength region light beam reception unit includes a sub millimeter wave beam receiving optical system. The method according to claim 11, wherein the method is a submillimeter wave beam receiver. 前記コリメート光を送信する段階と、前記反射された光を受光する段階とは、移動機構部を用いて前記コリメータを前記座標系内で移動させるとともに該コリメータと前記供試体との距離を変更することにより、該オートコリメータから任意の距離にあるコリメート光反射体に対して前記座標系内の任意の出射位置から前記コリメート光を送信し、前記反射された光を該座標系内の任意の受光位置において受光するよう、それぞれ構成され、
前記受光された位置を決定する段階は、前記移動機構部による、前記コリメータの前記座標系内の移動に関する情報に基づき、前記反射された光が受光された位置を前記位置決定部により決定するよう構成され、
前記測定対象波長域光ビームを送信する段階は、前記移動機構部を用いて前記測定対象波長域光ビーム送信部を前記座標系内で移動させるとともに該測定対象波長域光ビーム送信部と前記供試体との距離を変更することにより、該測定対象波長域光ビーム送信部から任意の距離にある前記供試体に対して前記座標系内の任意の出射位置から前記測定対象波長域光ビームを送信するよう構成され、
前記測定対象波長域光ビームの前記座標系における電磁気的強度分布を、強度分布決定部により決定する段階は、前記移動機構部による前記測定対象波長域光ビーム送信部の前記座標系内の移動に関する情報に基づき、該座標系における前記測定対象波長域光ビームの出射位置を前記位置決定部により決定し、該決定された出射位置を用いて該電磁気的強度分布を決定するよう構成された
ことを特徴とする、請求項11又は12に記載の方法。
The step of transmitting the collimated light and the step of receiving the reflected light move the collimator within the coordinate system using a moving mechanism and change the distance between the collimator and the specimen. Thus, the collimated light is transmitted from an arbitrary emission position in the coordinate system to the collimated light reflector at an arbitrary distance from the autocollimator, and the reflected light is received in the arbitrary light reception in the coordinate system. Each configured to receive light at a location,
In the step of determining the received light position, the position determining unit determines a position where the reflected light is received based on information about movement of the collimator in the coordinate system by the moving mechanism unit. Configured,
The step of transmitting the measurement target wavelength band light beam includes moving the measurement target wavelength band light beam transmission section in the coordinate system using the moving mechanism section and the measurement target wavelength band light beam transmission section and the supply. By changing the distance to the specimen, the measurement target wavelength band light beam is transmitted from an arbitrary emission position in the coordinate system to the specimen at an arbitrary distance from the measurement target wavelength band light beam transmission unit. Configured to
The step of determining the electromagnetic intensity distribution of the measurement target wavelength band light beam in the coordinate system by the intensity distribution determination unit relates to the movement of the measurement target wavelength band light beam transmission unit in the coordinate system by the moving mechanism unit. Based on the information, the position determining unit determines an emission position of the measurement target wavelength band light beam in the coordinate system, and the electromagnetic intensity distribution is determined using the determined emission position. 13. A method according to claim 11 or 12, characterized.
前記強度分布決定部により決定された測定対象波長域光ビームの前記座標系における電磁気的強度分布を用いて、該測定対象波長域ビームの該座標系におけるビーム中心位置、及びビーム幅を第1の統計解析手段により決定する段階と、
前記移動機構部により前記測定対象波長域光ビーム送信部と前記供試体との距離を変更しつつ前記強度分布決定部により決定された各々の電磁気的強度分布について前記第1の統計解析手段により決定された、各々のビーム中心位置を用いて、該測定対象波長域光ビームの伝搬ベクトル方向及びビームオフセットを第2の統計解析手段により決定する段階と、
を更に含むことを特徴とする、
請求項13に記載の方法。
Using the electromagnetic intensity distribution in the coordinate system of the measurement target wavelength region light beam determined by the intensity distribution determination unit, the beam center position and the beam width of the measurement target wavelength region beam in the coordinate system are set to the first A stage of determination by means of statistical analysis;
Each electromagnetic intensity distribution determined by the intensity distribution determining unit is determined by the first statistical analysis unit while changing a distance between the measurement target wavelength band light beam transmitting unit and the specimen by the moving mechanism unit. Using the second statistical analysis means to determine the propagation vector direction and beam offset of the measurement target wavelength band light beam using each beam center position,
Further comprising:
The method of claim 13.
前記反射光受光部により、受光した反射光の強度を測定する段階を更に含み、
前記所定の座標系における前記供試体の位置、及び該所定の座標系に対する該供試体の幾何学的配向を算出する段階は、
前記位置及び幾何学的配向算出部により、
所定の閾値に等しい強度の反射光が受光された位置であると前記位置決定部により決定された2以上の受光位置に基づいて、前記座標系における前記3以上のコリメート光反射体の各々の位置を決定するステップと、
前記決定された前記3以上のコリメート光反射体の各々の位置を用いて、前記所定の座標系における該供試体の位置、及び該所定の座標系に対する該供試体の幾何学的配向を算出するステップと
からなる段階である
ことを特徴とする、請求項10乃至14のいずれか一項に記載の方法。
The method further includes the step of measuring the intensity of the reflected light received by the reflected light receiving unit,
Calculating the position of the specimen in the predetermined coordinate system and the geometric orientation of the specimen relative to the predetermined coordinate system;
By the position and geometric orientation calculation unit,
Each position of the three or more collimated light reflectors in the coordinate system based on two or more light receiving positions determined by the position determining unit as being a position where reflected light having an intensity equal to a predetermined threshold is received. A step of determining
Using the determined positions of the three or more collimated light reflectors, the position of the specimen in the predetermined coordinate system and the geometric orientation of the specimen with respect to the predetermined coordinate system are calculated. The method according to any one of claims 10 to 14, characterized in that it is a step consisting of:
コリメータ内のコリメート光送信部からコリメート光を送信する段階と、
前記コリメート光送信部から送信され、サブミリ波ビーム受信光学系を備えたサブミリ波ビーム受信部に対して各々が所定の位置に配置された3以上のコリメート光反射体のいずれかにより反射された光を、前記コリメータの反射光受光部により受光する段階と、 前記コリメート光の出射位置を規定する所定の座標系における、前記反射された光が受光された位置を、位置決定部により決定する段階と、
前記位置決定部により各々決定された、前記3以上のコリメート光反射体により反射された光の受光位置を用いて、前記所定の座標系における前記サブミリ波ビーム受信部の位置、及び該所定の座標系に対する該サブミリ波ビーム受信部の幾何学的配向を、位置及び幾何学的配向算出部により算出する段階と
からなる工程を、移動機構部を用いて前記コリメータを移動させることにより選択された、該コリメータと前記サブミリ波ビーム受信部との間の所定の距離に関して行い、且つ、該所定の距離を保った状態で、
前記コリメート光送信部におけるコリメート光の出射位置に対して既知の変位を有するサブミリ波ビーム出射位置から、サブミリ波ビーム送信部によりサブミリ波ビームを送信する段階と、
前記サブミリ波ビーム送信部から送信され、前記サブミリ波ビーム受信光学系を用いて前記サブミリ波ビーム受信部により受信されたサブミリ波ビームの電磁気的強度を、サブミリ波ビーム測定部により測定する段階と、
からなる工程を、前記移動機構部を用いて前記サブミリ波ビーム送信部を前記座標系内で移動させつつ行った上で、
前記所定の距離に対して定義される、前記サブミリ波ビーム送信部から送信されたサブミリ波ビームの前記座標系における電磁気的強度分布を、前記サブミリ波ビーム測定部により各々測定された前記サブミリ波ビームの電磁気的強度と、該座標系における該サブミリ波ビームの各々の出射位置と、前記位置及び幾何学的配向算出部により算出された、前記サブミリ波ビーム受信部の前記位置及び幾何学的配向と、を用いて、強度分布決定部により決定し、
前記コリメータと前記サブミリ波ビーム受信部との距離を変更しつつ、前記各工程及び電磁気的強度分布の決定を行うことにより、前記サブミリ波ビーム送信部から送信されたサブミリ波の電磁気的強度の3次元分布を決定する
ことを特徴とする、サブミリ波ビーム測定方法。
Transmitting collimated light from a collimated light transmitting unit in the collimator;
Light transmitted from the collimated light transmitting unit and reflected by any one of three or more collimated light reflectors each disposed at a predetermined position with respect to the submillimeter wave beam receiving unit including the submillimeter wave beam receiving optical system. Receiving by the reflected light receiving unit of the collimator, and determining by a position determining unit the position where the reflected light is received in a predetermined coordinate system that defines the emission position of the collimated light; ,
Using the light receiving positions of the light reflected by the three or more collimated light reflectors determined by the position determining unit, the position of the submillimeter wave beam receiving unit in the predetermined coordinate system, and the predetermined coordinates A step of calculating a geometric orientation of the submillimeter wave beam receiving unit with respect to the system by a position and a geometric orientation calculating unit is selected by moving the collimator using a moving mechanism unit, Performing with respect to a predetermined distance between the collimator and the submillimeter wave beam receiver, and maintaining the predetermined distance,
Transmitting the submillimeter wave beam by the submillimeter wave beam transmitting section from the submillimeter wave beam emitting position having a known displacement with respect to the collimated light emitting position in the collimated light transmitting section;
Measuring the electromagnetic intensity of the submillimeter wave beam transmitted from the submillimeter wave beam transmitting section and received by the submillimeter wave beam receiving section using the submillimeter wave beam receiving optical system, by a submillimeter wave beam measuring section;
The sub-millimeter wave beam transmitting unit is moved while moving in the coordinate system using the moving mechanism unit,
The sub-millimeter wave beams respectively measured by the sub-millimeter wave beam measurement unit are measured with respect to the electromagnetic intensity distribution in the coordinate system of the sub-millimeter wave beam transmitted from the sub-millimeter wave beam transmission unit defined for the predetermined distance. And the position and geometric orientation of the submillimeter wave beam receiving unit calculated by the position and geometric orientation calculating unit. , And determined by the intensity distribution determination unit,
By changing the distance between the collimator and the submillimeter wave beam receiving unit and determining the electromagnetic intensity distribution, the 3 mm of the electromagnetic intensity of the submillimeter wave transmitted from the submillimeter wave beam transmitting unit is determined. A submillimeter wave beam measuring method characterized by determining a dimensional distribution.
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