JP2022042285A - 測定方法および測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被検物からの直線偏光による干渉縞の強度変化を高精度に検出する。【解決手段】測定方法は、被検物の情報を含む信号光を、分岐光学素子により、第１分岐光と第１分岐光よりも強度が高い第２分岐光とに分岐することと、第１分岐光を第１検出器で検出することと、第２分岐光を第２検出器で検出することと、第２分岐光の強度が第２検出器の検出感度幅の所定範囲となるように、第２分岐光の強度を調整することと、第１検出器および第２検出器の検出結果に基づいて、被検物を測定することと、を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、測定方法および測定装置に関する。

従来から、被検物に由来して楕円偏光に変調される直線偏光を円偏光に変調して互いに直交する２つの成分に分離し、それぞれの強度を検出して被検物の評価を行うことが知られている（例えば、特許文献１）。しかし、直線偏光が楕円偏光に変調される程度は非常に小さいため、分離された２つの成分のそれぞれの強度変化は微弱であり高精度に検出することが困難である。

特開２０１９－１３２５９５号公報

第１の態様によれば、測定方法は、被検物の情報を含む信号光を、分岐光学素子により、第１分岐光と前記第１分岐光よりも強度が高い第２分岐光とに分岐することと、前記第１分岐光を第１検出器で検出することと、前記第２分岐光を第２検出器で検出することと、前記第２分岐光の強度が前記第２検出器の検出感度幅の所定範囲となるように、前記第２分岐光の強度を調整することと、前記第１検出器および前記第２検出器の検出結果に基づいて、前記被検物を測定することと、を有する。
第２の態様によれば、測定装置は、被検物の情報を含む信号光を、第１分岐光と前記第１分岐光よりも強度が高い第２分岐光とに分岐する分岐部と、前記第１分岐光および前記第２分岐光をそれぞれ検出する第１検出部および第２検出部と、前記第１検出部の検出感度に基づいて前記信号光の強度を調整する第１調整部と、前記第２検出部の検出感度に基づいて前記第２分岐光の強度を調整する第２調整部と、を有する。

第１の実施の形態による測定装置の要部構成を模式的に示すブロック図である。 第１の実施の形態による検出装置の要部構成を模式的に示すブロック図である。 第１検出部および第２検出部にて検出される第１分岐光と第２分岐光による干渉縞の強度と位相との関係を模式的に示す図である。 第２の実施の形態の検出装置の要部構成を模式的に示すブロック図である。 第３の実施の形態の検出装置の要部構成を模式的に示すブロック図である。 第４の実施の形態の検出装置の要部構成を模式的に示すブロック図である。 第５の実施の形態における測定装置の要部構成を模式的に示すブロック図である。 第６の実施の形態における測定装置の要部構成を模式的に示すブロック図である。 第７の実施の形態における測定装置の要部構成を模式的に示すブロック図である。

＜第１の実施の形態＞
図面を参照して、第１の実施の形態による測定装置について説明を行う。以下の説明においては、テラヘルツパルス光を用いて被検物の測定を行う測定装置を一例に挙げる。

図１は、測定装置１００の要部構成の一例を模式的に示すブロック図である。なお、図１においては、パルス光の経路を実線で示し、各種の情報を送受信するための信号線を破線で示す。なお、図１に示す通りにＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなる直交座標系を設定して以下の説明を行う。図１においては、テラヘルツパルス光の進行方向に沿ってＺ軸を設定し、Ｚ軸に直交するとともに紙面上方に向けてＸ軸を設定し、Ｚ軸に直交するとともに紙面奥側に向けてＹ軸を設定した場合を示す。

本実施の形態の測定装置１００は、被検物２に照射したテラヘルツパルス光の電場強度変化によりプローブパルス光（測定光）の偏光状態を変化させ、その偏光状態の変化を光強度として検出することにより、被検物２の情報を検出する。測定装置１００は、検出した光強度（信号）から光強度の変化を合成して偏光状態の変化を表す時間領域波形を生成し、その波形をフーリエ変換することにより、信号光の各周波数成分の振幅情報を取得する。被検物２としては、固体や液体など種々の物質に対応できる。

まず、測定装置１００の構成について説明する。
測定装置１００は、レーザ光源１０と、テラヘルツパルス光を出射する出射部２０と、被検物２からの光であるテラヘルツパルス光により変調されたプローブパルス光を受光する検出装置３０と、光学系４１、４２と合波部４３と、遅延部５０と、偏光子５４と、駆動機構６０と、制御部７０と、電気光学素子８０と、光強度制御部８１と、波長変換素子９０と、を主として備える。被検物２は、載置台６１に載置される。

レーザ光源１０は、フェムト秒レーザ光（パルス光）を所定の繰り返し周波数で発生する。レーザ光源１０が発生パルス光の一例として、例えば、中心波長が１０４５ｎｍであり、４５０フェムト秒（ｆｓ）のパルス幅を有し、繰り返し周波数が１００ｋＨｚ、パルスエネルギーが２０μＪ、強度を２Ｗであるものとして説明を行う。レーザ光源１０から出力されたパルス光は、光路Ｌ１を伝搬し、例えば分岐カプラやハーフミラー等の分岐部１１によって第１パルス光と第２パルス光とに分岐される。第１パルス光は、ポンプパルス光として光路Ｌ２を伝搬して出射部２０（光導出アンテナ）に入射する。

出射部２０は、偏光子２１とテラヘルツパルス光を発生させる発生部２２とを有する。偏光子２１は、例えば直線偏光板やグレーティングであり、偏光子２１を通過する第１パルス光を直線偏光に変調する。発生部２２は、公知のＬｉＮｂＯ３の結晶のチェレンコフ位相整合方式を用いて、偏光子２１からのポンプパルス光から高強度のテラヘルツパルス光を発生させる。発生部２２にて発生するテラヘルツパルス光の強度は、例えば１２ｋＶ／ｃｍ以上である。レーザ光源１０からのパルス光は、上述したように所定の繰り返し周期（パルス間隔）で出射するため、これに伴って、発生部２２からは上記の所定間隔でテラヘルツパルス光がＺ軸に沿って出射する。発生部２２を出射したテラヘルツパルス光は、光学系４１を介して被検物２を照射する。光学系４１は、例えばシリンドリカルレンズであり、テラヘルツパルス光を扁平な光束にする。被検物２を照射した測定光のうち、被検物２を透過したテラヘルツパルス光は、光学系４２を介して検出装置３０に入射する。光学系４２は、例えばリレー光学系である。
なお、図１に示す例では、テラヘルツパルス光を被検物２に透過させる例を示すが、測定装置１００の使用目的に応じて、テラヘルツパルス光を被検物２の表面や裏面で反射させる構成としてもよい。いずれにしても、測定装置１００は、被検物２を経由することで被検物２と相互作用し、その性状に関する情報をテラヘルツパルス光に含ませることができる。

レーザ光源１０から出射され分岐部１１によって分岐された第２パルス光は、光路Ｌ３を伝搬し、光強度制御部８１を通過して波長変換素子９０に入射する。光強度制御部８１は、例えば電気光学素子（ＥＯ素子）により構成され、第２パルス光の強度を制御する。波長変換素子９０は、例えば非線形光学結晶により構成される。第２パルス光は波長変換素子９０により波長変換されて短波長化され遅延部５０へ入射する。なお、以下の説明では、波長変換素子９０により波長変換された第２パルス光の波長は５２２ｎｍである場合を例に挙げて説明する。また、本実施の形態では、レーザ光源１０からのパルス光を分岐した第２パルス光をプローブパルス光とする場合を例に挙げるが、プローブパルス光を出射する光源を、テラヘルツパルス光を出射する光源とは別に構成してもよい。

遅延部５０は、光学系５１と、時間遅延生成部５２と、反射部５３とを有する。光学系５１は、例えば複数のレンズから構成されるビームエキスパンダーであり、光路Ｌ３からの第２パルス光のビーム径を拡大させる。光学系５１を通過した第２パルス光は時間遅延生成部５２へ入射する。

時間遅延生成部５２は、公知のａｎｇｌｅ ｔｏ ｔｉｍｅ ｅｎｃｏｄｉｎｇ法により第２パルス光に時間遅延を発生させる。時間遅延生成部５２は、例えば反射型エシェロンであり、第２パルス光の伝搬方向（Ｚ軸）と交差する面に、複数の階段部５２１を有する階段格子である。隣接し合う階段部５２１は、互いにＺ方向に所定の距離（例えば１５μｍ）の段差を有する。異なる階段部５２１で反射した光束ごとに光路長が異なるため、異なる時間遅延が生じる。このため、時間遅延生成部５２により反射される第２パルス光は、複数のパルス光がそれぞれの遅延時間だけ時間的にずれるため、見かけ上のパルス幅が広がる。反射部５３は、例えばミラーである。反射面５２２で反射した第２パルス光は、反射部５３で反射して偏光子５４に入射する。
偏光子５４は、例えば直線偏光板やグレーティングであり、偏光子５４を通過した第２パルス光は直線偏光となって、集光レンズ９１を介して合波部４３に入射する。

合波部４３は、例えばダイクロイックミラーにより構成され、被検物２を通過し光学系４２により収束されたテラヘルツパルス光を通過させ、偏光子５４により直線偏光となった第２パルス光（プローブパルス光）を反射させることにより、テラヘルツパルス光とプローブパルス光とを合波させ合波光を生成する。

生成された合波光は、電気光学素子（ＥＯ結晶）８０に入射する。電気光学素子８０としては、例えばＺｎＴｅ結晶を用いる。電気光学素子８０としてのＺｎＴｅ結晶を合波光が通過する際（すなわち、テラヘルツパルス光が照射されているとき）、ポッケルス効果によりプローブパルス光に複屈折が発生する。複屈折により、電気光学素子８０に入射した、例えば４５°の直線偏光のプローブバルス光は、４５°の直線偏光（常光）と、常光に直交する直線偏光（異常光）との２つの光に分岐する。この常光と異常光とは互いに干渉しない光である。常光と異常光との間には、テラヘルツパルス光の電場強度に応じた位相差が生じる。テラヘルツパルス光の電場強度は、透過した被検物２の化学特性に依存して変化するので、被検物２に応じてテラヘルツパルス光による電気光学素子８０の複屈折の度合いが変化する。電気光学素子８０の複屈折の変化により、上記の常光と異常光との間の位相差も変化する。この位相差の変化を被検物２が存在しない場合の位相差と比較することは、被検物２の情報を検出することになる。ＺｎＴｅ結晶の結晶軸に対してプローブパルス光の偏光方向（直線偏光の電場振動方向）が４５°の角度をなすように、偏光子５４と電気光学素子８０（ＺｎＴｅ結晶）の向きは調整される。

駆動機構６０は、後述する制御部７０により制御され、光学系４１と光学系４２とを結ぶ光軸に対する被検物２の相対位置を変化させる。なお、光軸に対する被検物２の相対的位置の変化は、三次元的、二次元的、一次元的のいずれであってもよい。本実施の形態においては、駆動機構６０は、例えばモータやガイドレール等を有し、被検物２が載置された載置台６１を移動させる。駆動機構６０は、光軸に対する被検物２の相対位置を所定の間隔で変化させることができる。所定の間隔は、予め決められた固有の値でもよいし、被検物２の大きさ等に応じてユーザにより設定可能な可変な値でもよい。上記の相対位置の変更により、測定装置１００は、テラヘルツパルス光を被検物２のうちの測定するべき位置（照射位置）に照射して測定を行うことが可能となる。なお、測定装置１００は、駆動機構６０により照射位置を変更させるごとに、出射部２０からの測定光の出射および検出装置３０によりテラヘルツパルス光と第２パルス光との合波光の検出を行ってもよい。これにより、ＸＹ平面上における被検物２の異なる位置の測定を行うことが可能となる。

制御部７０は、マイクロプロセッサやその周辺回路等を有し、不図示の記憶媒体（例えばフラッシュメモリ等）に予め記憶されている制御プログラムを読み込んで実行することにより、測定装置１００の各部を制御するプロセッサーである。なお、制御部７０は、ＣＰＵや、ＡＳＩＣや、プログラマブルＭＰＵ等により構成されてよい。制御部７０は、光源制御部７１と、駆動制御部７２と、受光制御部７３と、測定データ生成部７４とを備える。光源制御部７１は、レーザ光源１０の動作（すなわち、パルス光の出射タイミング）を制御する。また、光源制御部７１は光強度制御部８１を制御することで、第２パルス光の強度を変化させプローブパルス光の強度を制御する。駆動制御部７２は、上記の照射位置を変更するために、載置台６１の移動量と移動方向とを指示する信号を駆動機構６０へ出力する。受光制御部７３は、検出装置３０の動作を制御する。測定データ生成部７４は、測定光の変調量（強度データ）の時間領域波形を生成し、生成した時間領域波形に対してフーリエ変換等を適用して、被検物２の内部の情報を表す画像を生成することができる。なお、測定データ生成部７４は、駆動機構６０により変更された位置毎に、測定光の変調量（強度データ）の時間領域波形を生成し、生成した時間領域波形に対してフーリエ変換等を適用して、被検物２の内部の情報を表す二次元の測定画像を生成することもできる。

次に、検出装置３０について詳細な説明を行う。
図２は、検出装置３０の要部構成の一例を模式的に示すブロック図である。なお、図２においても、図１と同様に、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなる直交座標系を設定する。
検出装置３０は、位相変調部３１と、分岐部３２と、強度調整部３３と、第１検出部３４と、第２検出部３５とを有する。図２においては、レーザ光源１０からの第２パルス光（プローブパルス光）を符号ＬＳで示す。なお、第２パルス光は、被検物２の情報を含む信号光ＬＳとも呼ぶ。

上記の通り、プローブパルス光（信号光）ＬＳは、電気光学素子８０により常光と異常光とに分岐している。テラヘルツパルス光の強度がゼロでない場合、信号光ＬＳから分岐した常光と異常光との間の位相差は、テラヘルツパルス光の強度、すなわち、被検物２の情報としての信号強度に応じて変化する。

直線偏光である常光と異常光とは位相変調部３１に入射する。位相変調部３１は、例えば位相板（位相シフト板）であり、位相変調部３１は、信号光ＬＳの電場振動方向に対してその光学軸が４５°傾いた状態となるように配置される。例えば、位相変調部３１の位相シフト量は、信号光ＬＳの波長をλとした場合、光学軸に直交する電場振動方向の偏光成分と、光学軸に平行な電場振動方向の偏光成分とで、λ／３００～λ／１００の範囲の位相差を生成することが好ましい。

位相変調部３１を通過した信号光ＬＳは、分岐部３２に入射する。分岐部３２は、例えば偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）により構成される分岐光学素子であり、信号光ＬＳのうち常光のＳ偏光成分とＰ偏光成分とを分岐し、異常光のＳ偏光成分とＰ偏光成分とを分岐する。図２に示すように配置された分岐部３２においては、常光および異常光のＳ偏光成分（以下、第１分岐光と呼ぶ）は反射して第１検出部３４に入射し、常光および異常光のＰ偏光成分（以下、第２分岐光と呼ぶ）は透過して第２検出部３５に入射する。常光のＳ偏光成分と異常光のＳ偏光成分とは偏光方向（偏波面）が同じであるため互いに干渉する。常光のＳ偏光成分の向きと異常光のＳ偏光成分の向きとは互いに逆であるため打ち消し合う。これにより、第１分岐光の強度は低くなる。常光のＰ偏光成分と異常光のＰ偏光成分とは偏光方向（偏波面）が同じであるため互いに干渉する。常光のＰ偏光成分の向きと異常光のＰ偏光成分の向きとは互いに同じであるため足し合わされる。これにより、第２分岐光の強度は高くなる。

第１検出部３４と第２検出部３５とは、例えばフォトダイオードやフォトトランジスタ等の光検出器である。第１検出部３４と第２検出部３５とは、それぞれの検出面に入射した光を光電変換して電気信号として制御部７０に出力する。第１検出部３４および第２検出部３５の検出感度範囲は、光検出器の価格（コスト）の観点から一般市販品を用いることが好ましく、その場合、第１検出部３４および第２検出部３５の検出感度範囲はほぼ同等となる。

上述したように、第１分岐光では常光と異常光とが打ち消し合い、第２偏光成分では常光と異常光とが足し合わされる。したがって、第２分岐光の強度は、第１分岐光の強度に比べてはるかに大きい。強度が小さい第１分岐光と強度が大きい第２分岐光とは、それぞれ検出感度範囲が同等の第１検出部３４と第２検出部３５に入射する。
第１検出部３４に入射した第１分岐光は、常光と異常光との間の位相差に応じた干渉縞を形成し、第２検出部３５に入射した第２分岐光は、常光と異常光との間の位相差に応じた干渉縞を形成する。
図３に、干渉縞の強度と位相との関係を模式的に示す。図３においては、縦軸を干渉縞の強度、横軸を位相とする。図３における点Ｂ（すなわち位相がＮπ（Ｎは整数）の点）近傍は、干渉縞の強度変化が位相の変化に対して急激である。しかし、点Ｂにおいては、干渉縞の強度の位相変化に対する第１検出部３４および第２検出部３５の感度はゼロとなる。このため、位相変化に対する干渉縞の強度を検出するためには、点Ｂから所定の位相だけオフセットされた点の近傍（図３においては、点Ｃを含む範囲Ｒ１）にて干渉縞の強度が検出されるとよい。範囲Ｒ１にて干渉縞の強度を検出するためのオフセットの量は、信号光ＬＳが位相変調部３１を通過することにより常光または異常光に加わる位相差により得られる。
第１検出部３４に入射する第１分岐光の強度は第２分岐光よりも小さいため、第１検出部３４は、第１分岐光の干渉縞の強度を検出感度範囲内で検出できるとともに、範囲Ｒ１における強度の変化を検出感度範囲内の広い範囲で検出することができる。
これに対して、第２分岐光の強度は第１分岐光よりも大きいため、そのまま第２検出器３５に入射した場合、図３の点Ａにおける干渉縞の強度が検出感度範囲外となり、干渉縞を検出することができない。そこで、第２分岐光は強度調整部３３を通過させて第２検出部３５に入射する。強度調整部３３は、例えば濃度フィルタ（ＮＤフィルタ）であり、その濃度は、第２分岐光を第２検出部３５の検出感度範囲に対して好適な強度に減弱するように設定する。

第１分岐光および第２分岐光の強度は、共に被検物２の情報に基づく信号の変化に応じて変調される。第１検出器３４および第２検出器３５から出力される電気信号（すなわち検出値）に基づいて、測定データ生成部７４は、第１分岐光が形成する干渉縞と第２分岐光が形成する干渉縞から、電気光学素子８０にて生じた常光と異常光との位相差Δθを算出する。第１分岐光による干渉縞の強度は以下の式（１）で表すことができ、第２分岐光による干渉縞の強度は以下の式（２）で表すことができる。
Ｉｗ（ｘ、ｙ）＝Ａ［１－ｃｏｓ（Δθ＋α）］ ・・・（１）
Ｉｓ（ｘ、ｙ）＝Ａ［１＋ｃｏｓ（Δθ＋α）］ ・・・（２）
上記の式（１）、（２）に基づいて、位相差Δθは、以下の式（３）により算出することができる。
Δθ＝ａｒｃｃｏｓ｛（Ｉｓ－Ｉｗ）／（Ｉｓ＋Ｉｗ）｝－α ・・・（３）
測定データ生成部７４は、第１検出部３４および第２検出部３５からの検出値に基づいて得られた干渉縞の強度Ｉｓ、Ｉｗに対して式（３）を用いることにより、位相差Δθを算出する。この位相差Δθは、上述したように、テラヘルツパルス光が被検物２を通過することにより電気光学素子８０の複屈折率が変化して生じたものである。したがって、この位相差Δθに基づいて、被検物２の情報（例えば、物質、屈折率、被検物２表面への物質の結合状態等）について取得（測定）することが可能となる。

光の強度変化を高精度に検出するためには、上記の通り、第１検出部３４および第２検出部３５により検出する光の強度変化の範囲がそれぞれの検出感度範囲の広い範囲にわたるようにすることが必要である。このため、制御部７０の光源制御部７１は、第１検出部３４により検出される強度が小さい第１分岐光の強度が検出感度範囲の広い範囲において変化するように、信号光ＬＳの強度を調整する。具体的には、制御部７０の光源制御部７１により光強度制御部８１を制御して、プローブパルス光の強度を制御する。例えば、第１分岐光の強度変化の範囲が、第１検出部３４の検出感度範囲のうちの、好ましくは３０％以上、より好ましくは５０％以上、さらに好ましくは７０％以上の範囲で変化するように、信号光ＬＳの強度が調整されることが好ましい。

上記のような処理を行う光源制御部７１は、第１検出部３４の検出感度に基づいて信号光ＬＳの強度を調整する第１調整部として機能する。具体的には、実際に被検物２を測定（検査）する状態において、光源制御部７１は、第１検出部３４の検出結果に基づいて、信号光ＬＳの強度を設定する。すなわち、光源制御部７１は、第１検出部３４から出力された電気信号に基づいて、第１分岐光の強度が、第１検出部３４の好適な検出感度範囲内変化するように光強度制御部８１を制御する。この場合、一例として、光源制御部７１は、第１分岐光の強度が第１検出部３４の検出感度範囲内のどの範囲で変化しているかを判定する。そして、光源制御部７１は、検出された第１分岐光の強度の変化の範囲と、上述した第１検出器３４の検出感度範囲のうちの好ましい範囲との間の差を算出し、算出した差に基づいて、信号光ＬＳの強度を設定する。なお、第１分岐光の強度の変化の範囲と第１検出器３４による好ましい範囲との間の差と、信号光ＬＳの強度との対応関係については、予め計測したデータやシミュレーションに基づいて作成された対応データとして、メモリ（不図示）等に格納されているものとする。光源制御部７１は、この対応データを参照して、算出した差に対応する信号光ＬＳの新たな強度を設定する。

上記のように、強度が小さい第１分岐光を、第１検出部３４の検出感度範囲に対して好適な強度とするように信号光ＬＳの強度を調整すると、第２分岐光の強度は第１分岐光よりもかなり強度が大きいため、第２検出器３５の好適な検出感度範囲を超える。このため、上述した強度調整部３３を介して第２分岐光が第２検出部３５に入射させることで、第２分岐光の強度変化の範囲が、第２検出部３５の好適な検出感度範囲内となるように調整される。例えば、第２分岐光の強度変化の範囲が第２検出部３５の検出感度範囲のうちの、好ましくは３０％以上、より好ましくは５０％以上、さらに好ましくは７０％以上の範囲で変化するように、強度調整部３３を構成する濃度フィルタの濃度が設定されることが好ましい。すなわち、強度調整部３３は、第２検出部３５の検出感度範囲に基づいて第２分岐光の強度を調整する第２調整部として機能する。

本実施形態の機能を説明するために、位相変調部３１および強度調整部３３は配置しない状態で、第１分岐光および第２分岐光をそれぞれ第１検出部および第２検出部で検出する場合について説明する。なお、第１検出部および第２検出部の検出感度範囲は実質的に同じで、第１分岐光および第２分岐光の強度変化は共にこれらの検出感度範囲内に入るものとする。この場合、位相変調部３１を備えていないことにより、第１分岐光による干渉縞の強度は図３に示す点Ｂを含む近傍で検出することになる。そのため、第１検出部の感度がゼロとなる。また、強度調整部３３を備えていないことにより、第２分岐光により干渉縞の強度は、第２検出部の検出感度範囲を超えてしまう。このため、第１分岐光および第２分岐光による干渉縞の強度を、第１検出部および第２検出部の検出感度範囲内の広い範囲にて検出することが困難となる。

また、例えば特許文献１に示した従来の技術においては、直線偏光のプローブパルス光を１／４波長板を通過させてから偏光分離素子により電場振動方向が互いに異なる直交する２つの成分に分離してそれぞれを検出する構成としている。直線偏光は、１／４波長板を通過することにより直線偏光が円偏光に変化する。従って、テラヘルツパルス光の電場変化によるプローブパルス光の変調は、円偏光の状態を中心に楕円偏光の状態に変調される。このため、第１検出部および第２検出部に入射する２つの偏光成分の強度は同じとなる。しかし、強度調整部３３を備えていないため、第２分岐光により干渉縞の強度は、第２検出部の検出感度範囲を超えてしまう。このため、第２分岐光による干渉縞の強度を、第２検出部の検出感度範囲内の広い範囲にて検出することが困難となる。

上記の従来の技術と異なり、本実施の形態においては、位相変調部３１および強度調整部３３とを有するため、第１分岐光および第２分岐光による干渉縞の強度は、それぞれ第１検出器３４および第２検出器３５の検出感度範囲の広い範囲にわたって変化することができる。

その結果、第１分岐光および第２分岐光の両方について強度の変化を高精度に検出できるので、測定データ生成部７４にて算出される位相差Δθに基づいて、被検物２の情報を高精度に測定（検査）することができる。

上述した第１の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）本実施の形態の検出装置３０は、分岐部３２と、第１検出部３４と第２検出部３５と、強度調整部３３と、光強度制御部８１と、を有する。それぞれの構成は、以下の機能を有する。分岐部３２は、被検物２の情報を含む信号光ＬＳを、第１分岐光と第１分岐光よりも強度が高い第２分岐光とに分岐する。第１検出部３４および第２検出部３５は、第１分岐光および第２分岐光をそれぞれ検出する。強度調整部３３は、第２検出部３５の検出感度に基づいて第２分岐光の強度を調整する第２調整部として機能する。これにより、第１分岐光および第２分岐光の干渉縞が、第１検出部３４と第２検出部３５との検出感度範囲の広い範囲にわたって検出される。この干渉縞に基づいて、テラヘルツパルス光が被検物２を通過することによって電気光学素子８０にて生じた常光と異常光との間の位相差Δθを算出できるので、被検物２の情報を高精度に検出することが可能となる。

検出装置３０により被検物２の情報を高精度に検出することが可能となるため、測定装置１００は、第１検出部３４と第２検出部３５との検出結果に基づいて、被検物２を測定することが可能となる。すなわち、第１検出部３４および第２検出部３５からの電気信号に基づいて測定データ生成部７４にて算出される位相差Δθに基づいて、被検物２の情報を高精度に測定することができる。

（２）位相変調部３１は波長板により構成される。これにより、第１検出部３４は、第１分岐光による干渉縞の強度が位相変化に対して急激な箇所を検出感度範囲内の広い範囲で検出することが可能となる。

（３）強度調整部３３は濃度フィルタである。これにより、第２分岐光の強度を第２検出部３５の検出感度範囲にて広く変化させることができる。

（４）光強度制御部８１は、第１検出部３４の検出結果に基づいて信号光ＬＳの強度を設定する。これにより、第１分岐光の強度を第１検出部３４の検出感度範囲にて広く変化させることができる。

（５）本実施の形態の測定装置１００は、以下の構成を有する。レーザ光源１０は出射部２０および波長変換素子９０にパルス光を出射する。出射部２０は被検物２にテラヘルツパルス光を照射する。波長変換素子９０は、テラヘルツパルス光よりも短い波長のプローブパルス光を生成する。偏光子５４は、プローブパルス光を直線偏光にする。合波部４３は、被検物２を経由したテラヘルツパルス光と第２パルス光（プローブパルス光）とを合波させて合波光ＬＳを生成する。電気光学素子８０は、テラヘルツパルス光の電場強度変化に応じてプローブパルス光の位相変調を行う。これにより、テラヘルツパルス光の電場強度変化に応じて生成されるプローブパルス光に発生する複屈折量が非常に小さいにも拘わらず、被検物２の情報を高精度に測定（検出）することができる。

＜第２の実施の形態＞
図面を参照しながら、第２の実施の形態の測定装置が有する検出装置について説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付し、相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同様である。

図４は、第２の実施の形態の検出装置３００の要部構成を模式的に示すブロック図である。なお、図４においても、図１と同様にＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなる直交座標系を設定する。
検出装置３００の分岐部３０２は、図２に示す第１の実施の形態の検出装置３０における分岐部３２が偏光ビームスプリッタにより構成されているのに対し、ビームスプリッタ（ＢＳ）により構成される分岐光学素子である。また、検出装置３００は、分岐部３０２と第１検出部３４との間に第１直線偏光子３３３を有し、分岐部３０２と第２検出部３５との間に第２直線偏光子３３４を有する。
なお、検出装置３００は、第１の実施の形態の検出装置３０が有する、濃度フィルタにより構成される強度調整部３３を有していない。検出装置３００の他の構成については、第１の実施の形態の検出装置３０と同様である。

検出装置３００においても、信号光ＬＳ（プローブパルス光）が位相変調部３１を出射するまでは、第１の実施の形態の検出装置３０と同様である。位相変調部３１を出射した信号光ＬＳは分岐部３０２に入射し、所定の分割比で２つの光線に分割される。これらの２つの光線は共に直線偏光であるが、一方の光線の強度と、他方の光線の強度とが異なるように、分岐部３０２を構成するビームスプリッタの分割比が設定されることが好ましい。図４においては、分岐部３０２を構成するビームスプリッタの分割比は、第１検出部３４に向かう光線の強度が第２検出部３５に向かう光線の強度に比べて大きくなるように設定されている。本実施の形態では、分岐部３０２が第２分岐光の強度を調整する第２調整部としても機能する。

分岐部３０２と第１検出部３４との間に配置される第１直線偏光子３３３は、例えば偏光板やワイヤーグリッド等により構成され、信号光ＬＳの常光および異常光のＰ偏光成分が透過するように透過軸の向きが調整されて配置される。これにより、分岐部３０２で反射された直線偏光は、Ｐ偏光成分のみが第１直線偏子３３３を通過して、第１分岐光として第１検出部３４に入射する。

分岐部３０２と第２検出部３５との間に配置される第２直線偏光子３３４は、例えば偏光板やワイヤーグリッド等により構成され、信号光ＬＳの常光および異常光のＳ偏光成分が透過するように透過軸の向きが調整されて配置される。これにより、分岐部３０２を通過した直線偏光は、Ｓ偏光成分のみが第２直線偏光子３３４を通過して、第２分岐光として第２検出部３５に入射する。

上述した構成を有することにより、検出装置３００においても、第１検出部３４および第２検出部３５にて、第１分岐光および第２分岐光による干渉縞の強度は、第１の実施の形態において説明した場合と同様に、それぞれ検出される。これにより、第２の実施の形態の検出装置３００によっても、第１の実施の形態の検出装置３０と同様に、第１分岐光および第２分岐光の両方について強度の変化を高精度に検出できる。その結果、測定データ生成部７４にて算出される位相差Δθに基づいて、被検物２の情報を高精度に測定（検査）することができる。

以上で説明した第２の実施の形態によれば、以下の作用効果を得ることができる。
（６）分岐部３０２は、信号光ＬＳを分岐するとともに、第２検出部３５の検出感度に基づいて第２分岐光の強度を調整する第２調整部としても機能する。これにより、分岐部３０２としてビームスプリッタを用いた場合であっても、第１の実施の形態により得られる作用効果と同様の作用効果を得ることができる。

＜第３の実施の形態＞
図面を参照しながら、第３の実施の形態の測定装置が有する検出装置について説明する。以下の説明では、第１または第２の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付し、相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同様である。

図５に、第３の実施の形態の検出装置３１０の要部構成を模式的に示すブロック図である。なお、図５においても、図１と同様にＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなる直交座標系を設定する。
検出装置３１０の分岐部３１２は、例えば透過型回折格子により構成される分岐光学素子である。さらに、検出装置３１０は、第１の実施の形態における位相変調部３１、強度調整部３３、第１検出部３４および第２検出部３５と、第２の実施の形態における第１直線偏光子３３３および第２直線偏光子３３４と、を有する。本実施の形態においては、第１検出部３４と第２検出部３５とは、互いに隣接して配置される。強度調整部３３は、例えば濃度フィルタ（ＮＤフィルタ）であり、第２検出部の前方に配置される。図５においては、第１検出部３４および第２検出部３５は、それぞれの検出面が信号光ＬＳの進行方向に対して直交する平面（すなわちＸＹ平面）と平行になる様に配置される場合を示す。

第３の実施の形態の検出装置３１０においても、信号光ＬＳが位相変調部３１を出射するまでは、第１の実施の形態の検出装置３０と同様である。位相変調部３１を出射した信号光ＬＳ（プローブパルス光）は、分岐部３１２を構成する透過型回折格子により２つの直線偏光に分割され、それぞれ第１直線偏光子３３３および第２直線偏光子３３４を通過する。第１直線偏光子３３３は、信号光ＬＳの常光および異常光のＰ偏光成分が透過するように透過軸の向きが調整されて配置される。第２直線偏光子３３４は、信号光ＬＳの常光および異常光のＳ偏光成分が透過するように透過軸の向きが調整されて配置される。この結果、第１直線偏光子３３３はＰ偏光成分のみが通過して第１分岐光として第１検出部３４に入射し、第２直線偏光子３３４はＳ偏光成分のみが通過して第２分岐光として強度調整部３３を介して第２検出部３５に入射する。

なお、図５においては、強度調整部３３が第２検出部３５の前方に配置された場合を示すが、Ｓ偏光成分を第１検出部３４で検出し、Ｐ偏光成分を第２検出部３５で検出する場合には、強度調整部３３は第１検出部３４の前方に配置される。この場合、強度調整部３３は、第１の実施の形態の場合と同様に、第２調整部として機能する。なお、分岐部３１２を構成する透過型回折格子を適宜選択して回折光の分割強度比を設定することにより、第１分岐光および第２分岐光の強度を同程度に調整することも可能である。このような場合には、検出装置３１０は強度調整部３３を備えなくてもよい。この場合、分岐部３１２が第２調整部として機能する。
また、第１検出部３４と第２検出部３５とは一つの検出器により構成し、その検出面を第１分岐光を検出する領域と第２分岐光を検出する領域とに分けて用いてもよい。

上述した構成を有する検出装置３１０においても、第１検出部３４および第２検出部３５にて、第１分岐光および第２分岐光による干渉縞の強度変化は、第１の実施の形態において説明した場合と同様に、それぞれ検出される。これにより、第３の実施の形態の検出装置３１０によっても、第１の実施の形態の検出装置３０や第２の実施の形態の検出装置３００と同様に、第１分岐光および第２分岐光の両方について強度の変化を高精度に検出できる。その結果、測定データ生成部７４にて算出される位相差Δθに基づいて、被検物２の情報を高精度に測定することができる。

以上で説明した第３の実施の形態によれば、分岐部３１２として透過型回折格子を用いた場合であっても、第１の実施の形態により得られた作用効果と同様の作用効果を得ることができる。

＜第４の実施の形態＞
図面を参照しながら、第４の実施の形態の測定装置が有する検出装置について説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付し、相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同様である。

図６は、第４の実施の形態の検出装置３２０の要部構成を模式的に示すブロック図である。なお、図６においても、図１と同様にＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなる直交座標系を設定する。
第４の実施の形態の検出装置３２０は、位相変調部３２１と、第１の実施の形態における分岐部３２（ＰＢＳ）、強度調整部３３、第１検出部３４および第２検出部３５と、を有する。位相変調部３２１は、例えば、波長λの信号光ＬＳ（プローブパルス光）の波長とは異なる波長の光に用いるための１／２波長板により構成され、プローブパルス光の直交する２つの偏光成分の位相差がλ／２±（λ／３００～λ／１００）の範囲となるように位相をシフトさせる。なお、位相変調部３２１は、その光学軸が直線偏光の電場振動方向に対して４５°傾斜するように配置される。
第１検出部３４は、分岐部３２を透過した光線を検出し、第２検出部３５は、分岐部３２で反射し強度調整部３３を通過した光線を検出する位置に配置される。

本実施の形態においては、位相変調部３２１は、波長５２７ｎｍの光に用いるための１／２波長板を用いた場合を例に挙げて説明する。上述したように、プローブパルス光の波長は５２２ｎｍである。波長５２７ｎｍの１／２である２６３．５ｎｍと、信号光ＬＳの波長５２２ｎｍの１／２である２６１ｎｍとは、２．５ｎｍの差がある。この差は、信号光ＬＳの波長５２２ｎｍの１／２０９に相当する。このように、位相変調部３２１によって信号光ＬＳは、その波長の１／２から僅かにずらせて位相シフトされる。その結果、信号光ＬＳの常光または異常光は、位相変調部３２１に入射する前に対して、電場振動方向が９０°から少しずれた角度に変化する。

信号光ＬＳが１／２波長板である位相変調部３２１を通過することにより、常光および異常光のＳ偏光成分の向きは互いに同じとなるため足し合わされ、常光および異常光のＰ偏光成分の向きは互いに逆となるため打ち消し合う。位相変調部３２１を通過した信号光ＬＳである直線偏光は、第１の実施の形態において位相変調部３１を通過した信号光ＬＳの直線偏光と異なり、第１分岐光の強度が高くなり、第２分岐光の強度が低くなる。このため、位相変調部３２１からの信号光ＬＳのうち強度が高くなったＳ偏光成分である第１分岐光が分岐部３２の反射面にて反射し、強度が低くなったＰ偏光成分である第２分岐光が分岐部３２の反射面を透過する。これにより、第１分岐光は強度調整部３３を介して第２検出部３５に入射し、第２分岐光は第１検出部３４に入射する。

上述した構成を有する検出装置３２０においても、第１検出部３４および第２検出部３５にて、第１分岐光および第２分岐光による干渉縞の強度は、第１の実施の形態において説明した場合と同様に、それぞれ検出される。これにより、第４の実施の形態の検出装置３２０によっても、第１の実施の形態の検出装置３０や第２の実施の形態の検出装置３００や第３の実施の形態の検出装置３１０と同様に、第１分岐光および第２分岐光の両方について強度の変化を高精度に検出できる。その結果、測定データ生成部７４にて算出される位相差Δθに基づいて、被検物２の情報を高精度に測定することができる。

以上で説明した第４の実施の形態によれば、位相変調部３２１としてプローブパルス光の波長とは異なる（所定の波長だけずれた）波長の光に用いるための１／２波長板を用いた場合であっても、第１の実施の形態によれ得られる作用効果と同様の作用効果が得られる。

（変形例１）
第４の実施の形態においては、位相変調部３２１を通過した信号光ＬＳをＰＢＳからなる分岐部３２にて第１分岐光と第２分岐光とに分割した。しかし、変形例１の検出装置においては、分岐部としてＢＳを用いて信号光ＬＳを２つに分岐した後、これらの分岐光をそれぞれ直線偏光子を通過させて第１分岐光および第２分岐光としてそれぞれの検出部で検出させてもよい。

（変形例２）
第４の実施の形態においては、位相変調部３２１を構成する１／２波長板を、その光学軸が直線偏光の電場振動方向に対して４５°傾斜するように配置した。しかし、光学軸は４５°傾けるものに限られない。例えば、位相変調部３２１を構成する１／２波長板の光学軸が直線偏光の電場振動方向に対して任意の角度で傾斜するように、位相変調部３２１を配置してよい。例えば、位相変調部３２１を直線偏光の電場振動方向に対してσ°の傾斜で配置した場合、電場振動方向が２σ°回転させた直線偏光とすることができる。

（変形例３）
第３の実施の形態の検出装置３１０において、位相変調部３１に代えて、第４の実施の形態の検出装置３２０が有する位相変調部３２１を適用してもよい。

上述した第１～第４の実施の形態および変形例１～３においては、検出装置３０、３００、３１０、３２０を、テラヘルツパルス光を用いて被検物２の測定を行う測定装置１００に適用した場合を例に説明したが、この例に限定されず、種々の測定装置に適用することができる。以下の実施の形態においては、検出装置３０、３００、３１０、３２０が測定装置１００とは異なる測定装置に適用された場合について説明する。

＜第５の実施の形態＞
第５の実施の形態においては、測定装置として、分子間相互作用等の解析を行うバイオレイヤー装置を例に挙げて説明を行う。
図７は、本実施の形態の測定装置５００の要部構成を模式的に示すブロック図である。測定装置５００として、被検物２の分子を結合させたチップ（バイオレイヤーチップ）の表面での光の反射を観測することにより、反射型干渉分光法により相互作用を測定するバイオレイヤー装置を例に挙げる。なお、図７においても、図１と同様にＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなる直交座標系を設定する。

測定装置５００は、センサー部５０１と、光源５０２と、ハーフミラー５０３と、上述した検出装置３０、３００、３１０および３２０の何れかと、第１の実施の形態と同様の制御部７０とを有する。
光源５０２は、Ｘ軸方向－側に向けて測定光（白色光）を出射する。
センサー部５０１は、分岐部５１１と、バイオサーフェス５１２と、反射部５１３とを有する。分岐部５１１は、例えば偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）により構成され、光源５０２からの測定光のうちＰ偏光成分を通過させ、Ｓ偏光成分をＺ軸方向＋側に反射させる。バイオサーフェス５１２は、分岐部５１１のうち被検物２と対向する面に設けられる。バイオサーフェス５１２には抗体が固定されている。反射部５１３は、例えばミラーにより構成され、分岐部５１１のＺ軸方向＋側の面にＸＹ平面に平行となるように設けられる。

光源５０２からの測定光は、ハーフミラー５０３を通過してセンサー部５０１に入射する。センサー部５０１に入射した測定光は、分岐部５１１によって２つの光線に分岐する。分岐部５１１の分岐面で反射した光線（すなわちＳ偏光）は、Ｚ軸－方向に進み、バイオサーフェス５１２（検出面）に達して、表面に固定された抗体部分により反射され検出光となる。一方、分岐部５１１の分岐面を透過した光線（すなわちＰ偏光）はＸ軸－方向に進んだ後、反射部５１３（参照面）で反射されＸ軸＋方向に進んだ後、分岐部５１１の分岐面で反射される。分岐面で反射されたＳ偏光はバイオサーフェス５１２により反射された検出光（Ｐ偏光）と合波され合波光となり、センサー部５０１から出射する。

一般に、抗体部分の反射率は反射部５１３の反射率に比べてかなり小さく、検出光の強度は参照光の強度に比べてかなり小さい。従って、合波光（信号光）ＬＳは、強度が小さな検出光と強度が大きい参照光とが合波された合波光である。すなわち、互いに直交する直線偏光の強度には大きな差がある。
合波光（信号光）ＬＳは、ハーフミラー５０３でＺ軸方向＋側に反射されて、検出装置３０（または３００、３１０、３２０の何れか）に入射する。以下、検出装置３０に入射する場合を例に挙げて説明する。

バイオサーフェス５１２に固定された抗体に被検物２の抗原が結合することに伴って、検出光の反射位置や反射率が変化するため、検出光の強度は変化する。このため、検出装置３０に入射する信号光ＬＳにおいて、検出光の強度は変化する。しかし、抗体に被検物２の抗原が結合することに伴う検出光の強度変化は微小である。

検出装置３０に入射した信号光ＬＳは、位相変調部３１を通過する。信号光ＬＳは分岐部３２により分岐されるが、その際、信号光ＬＳの常光および異常光のＰ偏光成分は第１検出部３４に入射する。第１検出部３４および第２検出部３５にて、第１分岐光および第２分岐光による干渉縞の強度は、第１の実施の形態において説明した場合と同様にして、それぞれ検出される。これにより、第５の実施の形態の測定装置５００によっても、第１～第４の実施の形態の測定装置１００と同様に、信号光ＬＳの信号を高精度に検出できる。

＜第６の実施の形態＞
図面を参照して、第６の実施の形態の測定装置について説明する。以下の説明では、第５の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付し、相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第５の実施の形態と同様である。

図８は、第６の実施の形態の測定装置６００の要部構成の一例を模式的に示すブロック図である。測定装置６００は、センサー部６０１と、光源５０２と、ハーフミラー５０３と、偏光子６０２と、上述した検出装置３０、３００、３１０および３２０の何れかと、制御部７０とを有する。なお、図８においても、図１と同様にＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなる直交座標系を設定する。
偏光子６０２は、例えば直線偏光板やグレーティング等であり、光源５０２からの測定光を直線偏光にする。直線偏光となった測定光は、ハーフミラー５０３を通過してセンサー部６０１に入射する。

センサー部６０１は、ハーフミラー６１１と、１／４波長板６１２と、バイオサーフェス５１２とを有する。ハーフミラー６１１と、１／４波長板６１２と、バイオサーフェス５１２とは、光源５０２からの測定光がセンサー部６０１に入射する側（すなわちＸ軸方向＋側）から上記の順で配置される。光源５０２から出射した光は偏光子６０２により直線偏光となりハーフミラー５０３を通過してセンサー部６０１に入射する。直線偏光のうち一部はハーフミラー６１１で反射され参照光となり、残りの一部はハーフミラー６１１を通過する。ハーフミラー６１１は参照面に相当する。

ハーフミラー６１１を通過した直線偏光は、１／４波長板６１２を通過して円偏光となり、バイオサーフェス５１２の表面に固定された抗体部分により反射されて検出光となる。バイオサーフェス５１２は検出面に相当する。検出光はＸ軸＋方向に進み、再び１／４波長板６１２を通過して、入射した際の直線偏光の電場振動方向とは９０°異なる電場振動方向を有する直線偏光となり、ハーフミラー６１１で反射された参照光と合波され合波光（信号光）ＬＳとなる。

合波光ＬＳはハーフミラー５０３で反射されて検出装置３０（または３００、３１０、３２０の何れか）に入射する。以下、検出装置３０に入射する場合を例に挙げて説明する。
第５の実施の形態にて説明したように、バイオサーフェス５１２に固定された抗体に被検物２の抗原が結合することに伴って、検出光の反射位置や反射率が変化するため、検出光の強度は変化する。このため、検出装置３０に入射する信号光ＬＳにおいて、検出光の強度は変化する。しかし、抗体に被検物２の抗原が結合することによる検出光の強度変化は微小である。検出装置３０における参照光および検出光の挙動は、第５の実施の形態にて説明した場合と同様である。

このようにして、第１検出部３４および第２検出部３５にて、第１分岐光および第２分岐光による干渉縞の強度は、第１の実施の形態において説明した場合と同様にして、それぞれ検出される。これにより、第５の実施の形態の測定装置５００によっても、第１～第４の実施の形態の測定装置１００と同様に、信号光ＬＳの信号を高精度に検出できる。

＜第７の実施の形態＞
図面を参照して、第７の実施の形態の測定装置について説明する。以下の説明では、第６の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付し、相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第６の実施の形態と同様である。

図９は、第７の実施の形態の測定装置７００の要部構成の一例を模式的に示すブロック図である。測定装置７００は、センサー部７０１と、光源５０２と、ハーフミラー５０３と、上述した検出装置３０、３００、３１０および３２０の何れかと、制御部７０とを有する。なお、図９においても、図１と同様にＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなる直交座標系を設定する。

センサー部７０１は、偏光子７１１と、バイオサーフェス５１２とを有する。偏光子７１１と、バイオサーフェス５１２とは、光源５０２からの測定光がセンサー部６０１に入射する側（Ｘ軸方向＋側）から上記の順で配置される。偏光子７１１は、例えばワイヤーグリッド偏光子（ＷＧＰ）であり、金属ナノワイヤグリッドが平面状に形成された素子である。偏光子７１１に照射された光のうち、グリッドと直交する方向に電場振動方向を有する光は偏光子７１１を透過し、グリッドと平行な方向に電場振動方向を有する光は偏光子７１１を反射する。

光源５０２からハーフミラー５０３を通過した測定光のうち、偏光子７１１のグリッドと平行な方向に電場振動方向を有する光線は偏光子７１１で反射して参照光となる。すなわち、偏光子７１１は参照面に相当する。一方、測定光のうち、偏光子７１１のグリッドと直交する方向に電場振動方向を有する光線は偏光子７１１を通過し、バイオサーフェス５１２の表面に固定され抗体部分により反射されて検出光となる。すなわち、バイオサーフェス５１２は検出面に相当する。

検出光はＸ軸方向＋側に進み再び偏光子７１１を通過して、参照光と合波され合波光となる。センサー部７０１の形状は、バイオサーフェス５１２に固定された抗体に被検物２の抗原が結合していない状態における合波光がほぼ直線偏光となるように予め設定されている。合波光はハーフミラー５０３で反射されて検出装置３０（または３００、３１０、３２０の何れか）に入射する。

第５の実施の形態にて説明したように、バイオサーフェス５１２に固定された抗体に被検物２の抗原が結合することに伴って、検出光の反射位置や反射率が変化するため、検出光の強度が変化する。しかし、抗原に抗体が結合することによる検出光の強度変化は微小である。また、検出光の強度自体も小さい。検出装置３０における参照光および検出光の挙動は、第５の実施の形態において説明した場合と同様である。

このようにして、第１検出部３４および第２検出部３５にて、第１分岐光および第２分岐光による干渉縞の強度は、第１の実施の形態において説明した場合と同様にして、それぞれ検出される。これにより、第７の実施の形態の測定装置７００によっても、第１～第４の実施の形態の測定装置１００と同様に、信号光ＬＳの信号を高精度に検出できる。

上述した各実施の形態や変形例においては、検出装置３０、３００、３１０、３２０が、テラヘルツパルス光を用いて被検物２の測定を行う測定装置１００や、バイオセンサーチップにより被検物２の測定を行う測定装置５００、６００、７００に適用される例を用いて説明を行った。しかし、検出装置３０、３００、３１０、３２０が適用される測定装置としては、上述した例に限定されず、例えば、微小変位や微小変形を測定するレーザ超音波測定装置等の測定装置であってもよい。

本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。

１０…レーザ光源
２０…出射部
３０、３００、３１０、３２０…検出装置
３１、３２１…位相変調部
３２、３０２、３１２…分岐部
３３…強度調整部
３４…第１検出部
３５…第２検出部
５４…偏光子
７０…制御部
７１…光源制御部
７３…受光制御部
８０…電気光学素子
８１…光強度制御部
９０…波長変換素子
１００、５００、６００、７００…測定装置
３３３…第１直線偏光子
３３４…第２直線偏光子

Claims (17)

1. 被検物の情報を含む信号光を、分岐光学素子により、第１分岐光と前記第１分岐光よりも強度が高い第２分岐光とに分岐することと、
   前記第１分岐光を第１検出器で検出することと、
   前記第２分岐光を第２検出器で検出することと、
   前記第２分岐光の強度が前記第２検出器の検出感度幅の所定範囲となるように、前記第２分岐光の強度を調整することと、
   前記第１検出器および前記第２検出器の検出結果に基づいて、前記被検物を測定することと、を有する測定方法。
2. 請求項１に記載の測定方法において、
   前記信号光、前記第１分岐光および前記第２分岐光のうちの少なくとも１つに含まれる常光と異常光の一方に位相変調すること、をさらに有する、測定方法。
3. 請求項２に記載の測定方法において、
   前記位相変調は、波長λの前記信号光としての直線偏光が入射した場合、直交する２つの成分の位相差がｎλ／２±（λ／３００～λ／１００）（ｎは整数）の範囲である、測定方法。
4. 請求項２または３に記載の測定方法において、
   前記位相変調は波長板により行う、測定方法。
5. 請求項１から４までのいずれか一項に記載の測定方法において、
   前記第１分岐光と前記第２分岐光との分岐は、ビームスプリッタ、偏光ビームスプリッタ、回折素子のいずれかいにより行う、測定方法。
6. 請求項１から５までのいずれか一項に記載の測定方法において、
   前記第２分岐光の強度の設定は、濃度フィルタにより行う、測定方法。
7. 請求項１から６までのいずれか一項に記載の測定方法において、
   前記第１検出器の検出結果に基づいて前記信号光の強度を設定する、測定方法。
8. 請求項１から７までのいずれか一項に記載の測定方法において、
   テラヘルツ光を前記被検物に照射させることと、
   前記テラヘルツ光より短い波長のプローブ光と前記テラヘルツ光とを合波させて電気光学素子を通過させることにより、前記信号光を生成することと、を有する測定方法。
9. 請求項８に記載の測定方法において、
   前記信号光に位相変調を施した後、前記信号光を偏光ビームスプリッタにより、前記第１分岐光と前記第２分岐光とに分岐し、
   前記第１分岐光は前記第１検出器に入射させ、
   前記第２分岐光は濃度フィルタを通過させた後に前記第２検出器に入射させる、測定方法。
10. 被検物の情報を含む信号光を、第１分岐光と前記第１分岐光よりも強度が高い第２分岐光とに分岐する分岐部と、
    前記第１分岐光および前記第２分岐光をそれぞれ検出する第１検出部および第２検出部と、
    前記第１検出部の検出感度に基づいて前記信号光の強度を調整する第１調整部と、
    前記第２検出部の検出感度に基づいて前記第２分岐光の強度を調整する第２調整部と、
    を有する測定装置。
11. 請求項１０に記載の測定装置において、
    前記信号光、前記第１分岐光および前記第２分岐光のうちの少なくとも１つに含まれる常光と異常光の一方に位相変調する位相変調部を更に備える、測定装置。
12. 請求項１１に記載の測定装置において、
    前記位相変調部は、波長λの前記信号光として直線偏光を入射させた場合、直交する２つの成分の位相差をｎλ／２±（λ／３００～λ／１００）（ｎは整数）の範囲にする、測定装置。
13. 請求項１１または１２に記載の測定装置において、
    前記位相変調部は波長板である、測定装置。
14. 請求項１０から１３までのいずれか一項に記載の測定装置において、
    前記分岐部は、ビームスプリッタ、偏光ビームスプリッタ、回折格子のいずれかである、測定装置。
15. 請求項１０から１４までのいずれか一項に記載の測定装置において、
    前記第２調整部は、濃度フィルタである、測定装置。
16. 請求項１０から１５までのいずれか一項に記載の測定装置において、
    前記第１調整部は、前記第１検出部の検出結果に基づいて前記信号光の強度を設定する、測定装置。
17. 請求項１０から１６までのいずれか一項に記載の測定装置において、
    前記被検物にテラヘルツ光を照射するテラヘルツ光源と、
    前記テラヘルツ光よりも短い波長のプローブ光を照射するプローブ光源と、
    前記プローブ光を直線偏光にする偏光部と、
    前記被検物を経由した前記テラヘルツ光と前記プローブ光とを合波させて合波光を生成する合波部と、
    前記合波光を通過させて前記プローブ光の位相変調を行う電気光学素子と、を有する測定装置。
    

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