JP3513566B2 - Optical interface dimension measuring device - Google Patents
Optical interface dimension measuring deviceInfo
- Publication number
- JP3513566B2 JP3513566B2 JP06638995A JP6638995A JP3513566B2 JP 3513566 B2 JP3513566 B2 JP 3513566B2 JP 06638995 A JP06638995 A JP 06638995A JP 6638995 A JP6638995 A JP 6638995A JP 3513566 B2 JP3513566 B2 JP 3513566B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- optical
- beam splitter
- subject
- interface
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本願発明は、複数の界面を有する
被検体の該界面間の光学寸法を光学的に測定する光学的
界面間寸法測定装置に関し、特に、例えば多数枚構成の
レンズ系におけるこれら各レンズの厚みやレンズ間距
離、さらにはコーナーキューブ等の複雑な光学系の界面
間の光学寸法を測定する測定装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical interfacial dimension measuring apparatus for optically measuring the optical dimension between the interfaces of a subject having a plurality of interfaces, and particularly to, for example, a lens system having a large number of lenses. The present invention relates to a measuring device for measuring the thickness of each lens, the distance between lenses, and the optical dimension between interfaces of a complicated optical system such as a corner cube.
【0002】[0002]
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】一般
に、収差が小さく、高精度なレンズ系は多数枚のレンズ
を組み合わせることにより構成されており、これら各レ
ンズの厚みやレンズ間隔を高精度に設定することが必要
となる。2. Description of the Related Art Generally, a highly accurate lens system having a small aberration is constructed by combining a large number of lenses. It is necessary to set.
【0003】従来、このようなレンズ系を製造する際の
検査工程では、各レンズの厚みはマイクロメータやノギ
ス等を用いて、またレンズ間隔はダイヤルゲージ等を用
いて機械的に測定していたため、極めて労力と時間を要
する作業となっており、また測定精度の点で必ずしも充
分ではなかった。また、一旦レンズ鏡胴内に組み込まれ
た各レンズを取りはずしてから測定する必要があり、製
造技術の面でも効率的であるとはいえなかった。Conventionally, in the inspection process when manufacturing such a lens system, the thickness of each lens is mechanically measured by using a micrometer, a caliper, or the like, and the lens interval is mechanically measured by using a dial gauge or the like. However, the work is extremely laborious and time-consuming, and is not always sufficient in terms of measurement accuracy. In addition, it is necessary to remove each lens incorporated in the lens barrel and then perform measurement, which is not efficient in terms of manufacturing technology.
【0004】また、干渉計等を用いた長さの光学測定に
おいては、通常コーナーキューブが反射鏡として用いら
れるが、このコーナーキューブの所定位置間の光学的寸
法を測定し光学中心を精密に見積もることが長さの光学
測定を高精度で行なうためのポイントとなる。しかしな
がら、このようなコーナーキューブは通常面取りがなさ
れており、この面取り部分について仮想エッジを設定し
た上で、面の寸法や角度を測定しなければならず、機械
的手段を用いた直接測定は困難であった。In the optical length measurement using an interferometer or the like, a corner cube is usually used as a reflecting mirror, and the optical dimension between predetermined positions of this corner cube is measured to accurately estimate the optical center. This is the key to highly accurate optical measurement of length. However, such a corner cube is usually chamfered, and it is necessary to set a virtual edge for this chamfered portion and then measure the dimension and angle of the surface, which makes direct measurement using mechanical means difficult. Met.
【0005】さらに、光学部材の厚みを非接触で測定す
る手法として、顕微鏡を用いて、光学部材の各面にピン
トが合うレンズ鏡胴の各位置を測定し、これら各測定位
置の間隔に屈折率を乗じた値を光学部材の厚みとして得
るものが知られている。しかし、このような顕微鏡を用
いた手法では、ワーキングディスタンスに限界があり、
厚みの薄い光学部材しか測定することが困難であり、ま
た測定精度の点でも問題がある。Further, as a method of measuring the thickness of the optical member in a non-contact manner, each position of the lens barrel in which each surface of the optical member is in focus is measured using a microscope, and refraction is performed at intervals between these measuring positions. It is known that the value obtained by multiplying the ratio is obtained as the thickness of the optical member. However, such a method using a microscope has a limit in working distance,
It is difficult to measure only a thin optical member, and there is a problem in terms of measurement accuracy.
【0006】このような、機械的にあるいは顕微鏡を用
いて界面間距離を測定する手法に対し、連続発振レーザ
光(CW光)をプローブ光とした光学的測長法も知られ
ている。このような光学的測長法を用いれば、非接触で
測長することが可能であり、上述した従来技術のような
面倒さは改善されるものの、多数枚レンズからなるレン
ズ系やコーナーキューブのような複雑な光学系では多面
からの反射光が互いに重畳してしまい精密な界面間寸法
の測定は困難であった。In addition to such a method of measuring the interfacial distance mechanically or using a microscope, an optical length measuring method using continuous wave laser light (CW light) as probe light is also known. If such an optical length measuring method is used, it is possible to measure the length in a non-contact manner, and although the troublesomeness of the above-described conventional technique is improved, a lens system or a corner cube having a large number of lenses can be used. In such a complicated optical system, the reflected lights from the multiple surfaces are superimposed on each other, which makes it difficult to accurately measure the interfacial dimension.
【0007】本願発明はこのような事情に鑑みなされた
ものであって、測定操作が簡易で、被検体の厚みに拘わ
らず高精度な界面間寸法測定が可能な光学的界面間寸法
測定装置を提供することを目的とするものである。The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an optical interfacial dimension measuring apparatus which is simple in measurement operation and capable of highly accurate interfacial dimension measurement regardless of the thickness of a subject. It is intended to be provided.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本願発明の第1の光学的
界面間寸法測定装置は、パルス光出力手段と、このパル
ス光出力手段からのパルス光を2系に分離し、一方を複
数の界面を有する被検体へのプローブ光として、他方を
参照光として出力するビームスプリッタと、該参照光を
反射せしめる、該参照光の光路長を変化させるように移
動可能な光遅延量可変手段と、前記プローブ光の前記被
検体の各界面からの反射光と前記参照光の前記光遅延量
可変手段からの反射光を入射され、これら両反射光のパ
ルスの入射タイミングが合致したときに合致パルスを発
生する合致パルス発生手段と、該合致パルス発生手段か
ら、前記各界面の各々に応じた合致パルスが出力された
ときにおける、該各合致パルスに対応する前記光遅延量
可変手段の移動位置の間隔に基づき前記被検体の各界面
間の光学的寸法を算出する光学的寸法算出手段を備えた
ことを特徴とするものである。A first optical interfacial dimension measuring device of the present invention separates a pulsed light output means and pulsed light from this pulsed light output means into two systems, one of which is provided with a plurality of devices. As a probe light to the subject having an interface, a beam splitter that outputs the other as a reference light, an optical delay amount varying means that reflects the reference light and is movable so as to change the optical path length of the reference light, Reflected light from each interface of the probe light of the probe light and reflected light from the optical delay amount varying means of the reference light are incident, and when the incident timings of the pulses of these both reflected lights match, a matching pulse is generated. Generated coincidence pulse generation means, and the movement position of the optical delay amount varying means corresponding to each coincidence pulse when the coincidence pulse corresponding to each of the interfaces is output from the coincidence pulse generation means. Based on said interval is characterized in that it comprises an optical dimension calculating means for calculating an optical dimension between the interfaces of the object.
【0009】また、本願発明の第2の光学的界面間寸法
測定装置は、前記第1の光学的界面間寸法測定装置にお
いて、前記ビームスプリッタと前記被検体との間に、該
被検体の界面の形状に応じてこの界面に前記プローブ光
が垂直に入射するように調整し得る、光軸方向に移動可
能な集光方向調整レンズ系が配設されてなることを特徴
とするものである。A second optical interface dimension measuring device of the present invention is the same as the first optical interface dimension measuring device, wherein an interface of the subject is provided between the beam splitter and the subject. According to the shape of the above, a condensing direction adjusting lens system which is movable in the optical axis direction and which can be adjusted so that the probe light is vertically incident on the interface is disposed.
【0010】また、本願発明の第3の光学的界面間寸法
測定装置は、前記第1の光学的界面間寸法測定装置にお
いて、前記ビームスプリッタと前記被検体との間に、前
記プローブ光を前記被検体の界面に集束させ得る集束レ
ンズが配設されてなることを特徴とするものである。Further, a third optical interface dimension measuring apparatus of the present invention is the same as the first optical interface dimension measuring apparatus, wherein the probe light is applied between the beam splitter and the object. It is characterized in that a focusing lens capable of focusing is disposed on the interface of the subject.
【0011】さらに、本願発明の第4の光学的界面間寸
法測定装置は、前記第1〜第3の光学的界面間寸法測定
装置のうちいずれかの装置において、前記ビームスプリ
ッタが偏光ビームスプリッタであり、前記プローブ光お
よび前記参照光のうち前記偏光ビームスプリッタにより
反射される光の往復両光路中にλ/4光学位相板が配設
され、前記プローブ光の被検体からの反射光および前記
参照光の光遅延量可変手段からの反射光のうちいずれか
一方を他方の進行方向と同一方向に反射する反射手段が
配設されてなることを特徴とするものである。Further, a fourth optical inter-interface dimension measuring apparatus of the present invention is the apparatus according to any one of the first to third optical inter-interface dimension measuring apparatuses, wherein the beam splitter is a polarization beam splitter. Yes, a λ / 4 optical phase plate is disposed in both round-trip optical paths of the light reflected by the polarization beam splitter among the probe light and the reference light, and the reflected light of the probe light from the subject and the reference light It is characterized in that a reflecting means for reflecting either one of the reflected light from the light delay amount varying means of the light in the same direction as the traveling direction of the other is provided.
【0012】また、本願発明の第5の光学的界面間寸法
測定装置は、前記第1〜第3の光学的界面間寸法測定装
置のうちいずれかの装置において、前記ビームスプリッ
タが偏光ビームスプリッタであり、前記プローブ光と前
記参照光の両者の往復両光路中にλ/4光学位相板が配
設され、該プローブ光の被検体からの反射光および該参
照光の光遅延量可変手段からの反射光の両者が前記偏光
ビームスプリッタに戻るように構成されてなることを特
徴とするものである。A fifth optical interfacial dimension measuring apparatus of the present invention is any one of the first to third optical interfacial dimension measuring apparatuses, wherein the beam splitter is a polarization beam splitter. Yes, a λ / 4 optical phase plate is provided in both optical paths of both the probe light and the reference light, and the reflected light from the subject of the probe light and the optical delay amount varying means of the reference light Both of the reflected lights are configured to return to the polarization beam splitter.
【0013】また、本願発明の第6の光学的界面間寸法
測定装置は、パルス光出力手段と、このパルス光出力手
段からのパルス光の大部分を被検体へのプローブ光とし
て反射し、該パルス光のその余の部分を参照光として透
過する高反射膜を少なくとも一部に施されたビームスプ
リッタと、該ビームスプリッタと前記被検体の間の前記
プローブ光の往復両光路中に配されたλ/4光学位相板
と、前記ビームスプリッタと該λ/4光学位相板の間の
前記プローブ光の光路中に配され、該ビームスプリッタ
からのプローブ光を透過するとともに、このプローブ光
の前記被検体からの反射光を反射せしめて、該被検体か
らの反射光の前記高反射膜が施された部分への入射を回
避させ得る偏光ビームスプリッタと、該参照光を反射せ
しめる、該参照光の光路長を変化させるように移動可能
な光遅延量可変手段と、前記プローブ光の前記被検体の
各界面からの反射光と前記参照光の前記光遅延量可変手
段からの反射光を入射され、これら両反射光のパルスの
入射タイミングが合致したときに合致パルスを発生する
合致パルス発生手段と、該合致パルス発生手段から、前
記各界面の各々に応じた合致パルスが出力されたときに
おける、該各合致パルスに対応する前記光遅延量可変手
段の移動位置の間隔に基づき前記被検体の各界面間の光
学的寸法を算出する光学的寸法算出手段を備えたことを
特徴とするものである。The sixth optical interfacial dimension measuring apparatus of the present invention reflects the pulsed light output means and most of the pulsed light from the pulsed light output means as probe light to the subject, A beam splitter, at least a part of which is provided with a highly reflective film that transmits the rest of the pulsed light as reference light, and the beam splitter is arranged in both round-trip optical paths of the probe light between the beam splitter and the subject. A λ / 4 optical phase plate and an optical path of the probe light between the beam splitter and the λ / 4 optical phase plate, the probe light from the beam splitter being transmitted, and the probe light from the subject. And a polarizing beam splitter capable of avoiding incidence of reflected light from the subject on the portion provided with the high reflection film, and reflecting the reference light, Optical delay amount varying means movable so as to change the optical path length, reflected light from each interface of the subject of the probe light and reflected light from the optical delay amount varying means of the reference light is incident, Matching pulse generating means for generating a matching pulse when the incident timings of the pulses of these two reflected lights match, and the matching pulse generating means outputs the matching pulse corresponding to each of the interfaces. It is characterized by comprising an optical dimension calculating means for calculating an optical dimension between respective interfaces of the subject based on the interval of the moving positions of the optical delay amount varying means corresponding to each coincident pulse.
【0014】なお、上記「光学寸法」とは、物理的な界
面間距離に、その界面間に介在する物質の屈折率を乗じ
たものである。The above-mentioned "optical size" is the physical distance between the interfaces multiplied by the refractive index of the substance interposed between the interfaces.
【0015】[0015]
【作用および発明の効果】上記第1の光学的界面間寸法
測定装置によれば、測定光をビームスプリッタによりプ
ローブ光と参照光の2系に分離し、プローブ光の被検体
各界面からの反射光と、参照光の光遅延量可変手段から
の反射光を同時に観察し、これらプローブ光と参照光の
光路長が一致した際の光遅延量可変手段の移動位置に基
づいて上記各界面間の光学寸法を測定しているので、非
接触で界面間の光学寸法を測定することができる。According to the first optical interfacial dimension measuring apparatus described above, the measurement light is separated into the two systems of the probe light and the reference light by the beam splitter, and the probe light is reflected from each interface of the subject. The light and the reflected light from the optical delay amount varying means of the reference light are observed at the same time, and based on the moving position of the optical delay amount varying means when the optical path lengths of these probe light and reference light are matched, Since the optical dimension is measured, the optical dimension between the interfaces can be measured without contact.
【0016】また、測定光としてパルス光を用いている
ので、プローブ光および参照光が共にパルス光となって
おり、これら両パルス光の合致パルス発生手段への入射
タイミングが合致したときにこの合致パルス発生手段か
ら合致パルスが出力されるようになっている。このよう
に、測定光としてパルス光を用いることにより、多数枚
のレンズを有するレンズ系やコーナーキューブ等の複雑
な光学系を被検体とした場合に、空間的に重畳する多面
からの反射光を時間的に分離することが可能となり、被
検体の各界面毎にプローブ光と参照光の光路長が相等し
くなる光遅延量可変手段の移動位置を高精度で求めるこ
とができ、これら移動位置の差を求めることにより、容
易にかつ高精度で界面間の光学寸法を測定することが可
能となる。Further, since the pulsed light is used as the measurement light, both the probe light and the reference light are pulsed light, and when both the pulsed lights are incident on the coincident pulse generating means, the coincidence is achieved. A matching pulse is output from the pulse generating means. In this way, by using pulsed light as the measurement light, when a complex optical system such as a lens system having a large number of lenses or a corner cube is used as an object to be inspected, the reflected light from the spatially superposed multiple surfaces It becomes possible to separate them temporally, and it is possible to determine with high accuracy the moving position of the optical delay amount varying means in which the optical path lengths of the probe light and the reference light are equal for each interface of the subject. By obtaining the difference, it becomes possible to easily and highly accurately measure the optical dimension between the interfaces.
【0017】なお、上記パルス光はパルス幅が短いほど
測定の分解能を高くすることが可能であり、測定精度を
高くすることができる。特に、近年注目されつつあるフ
ェムト秒パルスレーザ等の超短パルスレーザを用いるこ
とにより、本願発明の効果をより大きなものとすること
ができる。It should be noted that the shorter the pulse width of the pulsed light is, the higher the resolution of measurement can be made, and the higher the measurement accuracy can be made. In particular, by using an ultra-short pulse laser such as a femtosecond pulse laser, which has been attracting attention in recent years, the effect of the present invention can be further enhanced.
【0018】また、上記本願発明の第2の光学的界面間
寸法測定装置によれば、前記ビームスプリッタと前記被
検体との間に、集光方向調整レンズ系を配設し、このレ
ンズ系を光軸方向に移動可能とすることで被検体の界面
の形状に応じてこの界面にプローブ光が垂直に入射する
ようにしており、プローブ光のこの界面からの反射光が
この入射光と同一経路を戻るように設定し得るから、こ
のプローブ光の反射光を効率的に合致パルス発生手段に
入射せしめることが可能である。According to the second optical interfacial dimension measuring apparatus of the present invention, a converging direction adjusting lens system is arranged between the beam splitter and the subject, and this lens system is used. By making it movable in the optical axis direction, the probe light is made incident vertically on this interface according to the shape of the interface of the subject, and the reflected light of the probe light from this interface has the same path as this incident light. Can be set so that the reflected light of the probe light can be efficiently incident on the matching pulse generating means.
【0019】また、上記本願発明の第3の光学的界面間
寸法測定装置によれば、前記ビームスプリッタと前記被
検体との間に集束レンズを配設して、前記プローブ光を
この被検体の界面に集束させ得るようにしており、該界
面が小さい凹凸形状を有していてもこの界面からの散乱
光の割合を小さくすることができ、このプローブ光の反
射光を効率的に合致パルス発生手段に入射せしめること
ができる。Further, according to the third optical interfacial dimension measuring apparatus of the present invention, a focusing lens is arranged between the beam splitter and the subject, and the probe light is directed to the subject. The interface can be focused, and even if the interface has small irregularities, the proportion of scattered light from this interface can be reduced, and the reflected light of this probe light can be efficiently generated as a matching pulse. The means can be made incident.
【0020】さらに、本願発明の第4の光学的界面間寸
法測定装置によれば、パルス光を偏光ビームスプリッタ
によりS偏光とP偏光に分離して一方をプローブ光、他
方を参照光とし、この偏光ビームスプリッタから反射さ
れたS偏光の光路上にλ/4光学位相板を配設してこの
S偏光の戻り光が再び偏光ビームスプリッタに入射され
る際にはP偏光に変換されるようにしており、しかも、
このP偏光と前記光遅延量可変手段から反射されたP偏
光のうち一方の進行方向を他方の進行方向に反射手段を
用いてそろえているから、上記偏光ビームスプリッタに
おける入射光の光量の損失が少なくプローブ光および参
照光を効率的に合致パルス発生手段に入射せしめること
ができる。Further, according to the fourth optical interfacial dimension measuring apparatus of the present invention, the pulsed light is separated into S-polarized light and P-polarized light by the polarization beam splitter, and one is used as the probe light and the other is used as the reference light. A λ / 4 optical phase plate is arranged on the optical path of S-polarized light reflected from the polarization beam splitter so that the return light of S-polarized light is converted into P-polarized light when it is incident on the polarization beam splitter again. And, moreover,
Since the traveling direction of one of the P-polarized light and the P-polarized light reflected from the optical delay amount varying means is aligned with the other traveling direction by using the reflecting means, the loss of the quantity of incident light in the polarization beam splitter is caused. At a minimum, the probe light and the reference light can be efficiently incident on the matching pulse generating means.
【0021】また、本願発明の第5の光学的界面間寸法
測定装置によれば、偏光ビームスプリッタにより分離さ
れたS偏光とP偏光の両光路上に各々λ/4光学位相板
を配設し、この偏光ビームスプリッタにより反射された
S偏光の戻り光はP偏光に変換されてこの偏光ビームス
プリッタを透過可能とされ、一方この偏光ビームスプリ
ッタを透過したP偏光の戻り光はS偏光に変換されてこ
の偏光ビームスプリッタで反射され、この後両偏光は進
行方向を同一方向にそろえられて合致パルス発生手段に
入射されるから、上述した第4の光学的界面間寸法測定
装置に比べてプローブ光の戻り光または参照光の戻り光
のうち一方の進行方向を他方の進行方向にそろえる反射
手段が不要となる。Further, according to the fifth optical interfacial dimension measuring apparatus of the present invention, λ / 4 optical phase plates are provided on both optical paths of S-polarized light and P-polarized light separated by the polarization beam splitter. , The S-polarized return light reflected by the polarization beam splitter is converted into P-polarized light and can be transmitted through the polarization beam splitter, while the P-polarized return light transmitted through the polarization beam splitter is converted into S-polarized light. The polarized light is reflected by the polarization beam splitter, and thereafter both polarized lights are aligned in the same traveling direction and are incident on the coincident pulse generating means. Therefore, compared with the above-mentioned fourth optical inter-surface dimension measuring device, the probe light There is no need for a reflection unit that aligns the traveling direction of one of the returning light of the reference light and the returning light of the reference light with the traveling direction of the other.
【0022】さらに、本願発明の第6の光学的界面間寸
法測定装置によれば、ビームスプリッタの高反射膜が施
された部分からの反射光をプローブ光として、透過光を
参照光として使用し、各界面からの反射光量を確保する
上でより大きな光量が必要となるプローブ光の光量割合
を高めているので測定精度を上げることが可能である。
さらに、ビームスプリッタにより反射されたプローブ光
を、λ/4光学位相板および偏光ビームスプリッタを用
いて往路と復路の経路を変えるようにして、このプロー
ブ光の被検体からの反射光が前記ビームスプリッタの高
反射膜部分に入射するのを回避するようにしているの
で、該高反射膜部分の存在によりこの被検体からの反射
光が合致パルス発生手段に入射するのを妨げられること
がなく、したがってプローブ光を効率的に合致パルス発
生手段に入射せしめることができる。Further, according to the sixth optical interface dimension measuring apparatus of the present invention, the reflected light from the portion of the beam splitter provided with the highly reflective film is used as the probe light and the transmitted light is used as the reference light. Since the light amount ratio of the probe light, which requires a larger light amount to secure the reflected light amount from each interface, is increased, it is possible to improve the measurement accuracy.
Further, the probe light reflected by the beam splitter is switched between the forward path and the backward path by using a λ / 4 optical phase plate and a polarization beam splitter so that the reflected light of the probe light from the subject is detected by the beam splitter. Therefore, the presence of the highly reflective film portion does not prevent the reflected light from the subject from entering the matched pulse generating means, and The probe light can be efficiently incident on the matching pulse generating means.
【0023】[0023]
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0024】図1は、本発明の一実施例に係る光学的界
面間寸法測定装置を示す概略図である。この装置は、励
起用のAr+ レーザ1と、超短パルス光2aを出力する
モードロックチタンサファイアレーザ2と、この超短パ
ルス光2aの入射角が45°となるように配された、被検
体3へのプローブ光2bと参照光2cを分離するビーム
スプリッタ4と、この参照光(後述する合致パルス発生
手段8のポンプ光;以下単にポンプ光と称する)2cを
180 °向きを変えて反射する、この光進行方向に移動可
能なコーナーキューブ状の光遅延量可変手段5とを備え
ている。また、このポンプ光2cの光遅延量可変手段5
からの反射光の進行方向を、上記ビームスプリッタ4を
透過したプローブ光を被検体3の各界面からの反射光の
進行方向にそろえる全反射ミラー6と、上記両反射光を
同一位置に集束せしめる集束レンズ7と、この集束レン
ズ7により上記両反射光が集束される位置に配され、上
記2つの反射光のパルスが同一タイミングで入射したと
きのみ、合致パルス光2dを出力する非線形結晶である
合致パルス発生手段8と、この合致パルス光2dを透過
し、他の外乱光をカットするアパーチャ部材9および外
乱光カットフィルタ10と、この合致パルス光2dを検出
し、それに応じて検出電気信号12aを出力するフォトダ
イオード11と、上記光遅延量可変手段5の移動量を検出
し、それに応じた検出電気信号12bを出力する移動位置
検出手段13と、被検体3の各界面からの反射光に応じた
合致パルス2dの検出と上記光遅延量可変手段5の移動
量に基づき、各界面間の光学的寸法を算出し、この算出
結果を出力する光学的寸法算出手段14を備えている。FIG. 1 is a schematic view showing an optical interface dimension measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. This apparatus is arranged such that an Ar + laser 1 for excitation, a mode-locked titanium sapphire laser 2 that outputs an ultrashort pulsed light 2a, and an incident angle of the ultrashort pulsed light 2a are 45 °. The beam splitter 4 for separating the probe light 2b and the reference light 2c to the sample 3 and the reference light (pump light of the matching pulse generating means 8 described later; hereinafter simply referred to as pump light) 2c are used.
There is provided a corner cube-shaped optical delay amount varying means 5 which is capable of moving in the light traveling direction and which reflects by changing its direction by 180 °. Further, the optical delay amount varying means 5 for the pump light 2c
The total reflection mirror 6 that aligns the traveling direction of the reflected light from the probe light transmitted through the beam splitter 4 with the traveling direction of the reflected light from each interface of the subject 3 and the both reflected light are focused at the same position. It is a non-linear crystal that is arranged at a position where the both reflected lights are focused by the focusing lens 7 and the focusing lens 7, and outputs the coincident pulsed light 2d only when the pulses of the two reflected lights are incident at the same timing. Matching pulse generating means 8, an aperture member 9 that transmits the matching pulsed light 2d and cuts other ambient light, and a disturbance light cut filter 10, and the matched pulsed light 2d are detected, and the detected electrical signal 12a is detected accordingly. , A moving position detecting means 13 for detecting the moving amount of the optical delay amount varying means 5, and outputting a detected electric signal 12b corresponding to the moving amount, 3, the optical size between the interfaces is calculated based on the detection of the matching pulse 2d according to the reflected light from each interface and the moving amount of the optical delay amount varying means 5, and the optical size for outputting the calculation result. The calculation means 14 is provided.
【0025】上記Ar+ レーザ1は6Wの励起光を出力
するように設定されており、この励起光を入力されたチ
タンサファイアレーザ2は自己モード同期法により、い
わゆるフェムト秒光と称される超短パルス光2aを出力
する。この超短パルス光2aとしては、例えばパルス幅
117 fs、繰り返し周波数76MHz、平均出力500 m
W、中心波長780 nmのものが出力される。The Ar + laser 1 is set so as to output 6 W of pumping light, and the titanium sapphire laser 2 to which this pumping light is input is a so-called femtosecond light by the self mode locking method. The short pulse light 2a is output. The ultrashort pulsed light 2a has, for example, a pulse width.
117 fs, repetition frequency 76 MHz, average output 500 m
W, center wavelength 780 nm is output.
【0026】また、上記合致パルス発生手段8は1mm
厚のLBOからなる非線形結晶であって、プローブ光2
bの被検体3の各界面からの反射光とポンプ光2cの光
遅延量可変手段5からの反射光のパルスが同時に入射さ
れたときに、両反射光の和周波パルス(合致パルス)を
発生するようになっている。The matching pulse generating means 8 is 1 mm
A non-linear crystal made of thick LBO, which has a probe light 2
When a pulse of reflected light from each interface of the subject 3 of b and a pulse of reflected light of the pump light 2c from the optical delay amount varying means 5 are simultaneously incident, a sum frequency pulse (match pulse) of both reflected lights is generated. It is supposed to do.
【0027】また、光遅延量可変手段5は光反射体であ
るコーナーキューブ状の全反射ミラーをパルスステージ
からなる移動位置検出手段13上で矢印A方向に移動可能
に形成したものであり、この移動位置検出手段13から
は、該全反射ミラーの移動位置に応じて検出パルス信号
12bが出力されるようになっている。Further, the optical delay amount varying means 5 is formed of a corner cube-shaped total reflection mirror which is a light reflector so as to be movable in the arrow A direction on the moving position detecting means 13 comprising a pulse stage. The moving position detecting means 13 outputs a detection pulse signal 12b according to the moving position of the total reflection mirror.
【0028】なお、この被検体3は複数枚のレンズから
構成されてなるズームレンズ系であって、本実施例装置
においては、これら各レンズの界面間寸法を検出するこ
とになる。The subject 3 is a zoom lens system composed of a plurality of lenses, and in the apparatus of this embodiment, the dimension between the interfaces of these lenses is detected.
【0029】以下、上記実施例装置の作用について説明
する。The operation of the apparatus of the above embodiment will be described below.
【0030】チタンサファイアレーザ2から出力された
超短パルス光2aはハーフミラーからなるビームスプリ
ッタ4でプローブ光2bとポンプ光2cに分離される。
このプローブ光2bとポンプ光2cも超短パルス光とな
っている。プローブ光2bは被検体3の各レンズ界面に
おいて反射され、その界面毎に反射光が形成される。こ
の各界面で反射されたプローブ光2bはビームスプリッ
タ4に戻り、このビームスプリッタ4を透過し、集束レ
ンズ7により合致パルス発生手段8を構成する非線形結
晶の所定位置に入射する。一方、ポンプ光2cは所定の
移動位置に配された光遅延量可変手段5により反射さ
れ、ポンプ光2dとして全反射ミラー6および集束レン
ズ7を介して上記非線形結晶の上記所定位置に入射す
る。The ultrashort pulsed light 2a output from the titanium sapphire laser 2 is split into a probe light 2b and a pump light 2c by a beam splitter 4 consisting of a half mirror.
The probe light 2b and the pump light 2c are also ultrashort pulse lights. The probe light 2b is reflected at each lens interface of the subject 3, and reflected light is formed at each interface. The probe light 2b reflected at each interface returns to the beam splitter 4, passes through this beam splitter 4, and is made incident on a predetermined position of the nonlinear crystal forming the matched pulse generating means 8 by the focusing lens 7. On the other hand, the pump light 2c is reflected by the optical delay amount varying means 5 arranged at a predetermined moving position, and enters the predetermined position of the nonlinear crystal as the pump light 2d via the total reflection mirror 6 and the focusing lens 7.
【0031】この非線形結晶である合致パルス発生手段
8においてはプローブ光2bのパルスとポンプ光2cの
パルスとが同時に入射したときのみ合致パルス2dを発
生する。In the matching pulse generating means 8 which is the non-linear crystal, the matching pulse 2d is generated only when the pulse of the probe light 2b and the pulse of the pump light 2c are simultaneously incident.
【0032】すなわち、図2(a)に示すように、プロ
ーブ光2bが時刻t1 のタイミングで、一方ポンプ光2
cが時刻t2 のタイミングで各々上記合致パルス発生手
段8に入射した場合には合致パルス2dは出力されず、
図2(b)に示すようにプローブ光2bとポンプ光2c
が共に時刻t3 のタイミングで上記合致パルス発生手段
8に入射した場合にのみこの時刻t3 のタイミングで合
致パルス2dが出力される。That is, as shown in FIG. 2 (a), the probe light 2b is transmitted at the timing of time t 1 while the pump light 2b
When c enters the matching pulse generating means 8 at the timing of time t 2, the matching pulse 2d is not output,
As shown in FIG. 2B, probe light 2b and pump light 2c
There is output matched pulse 2d only in the timing of the time t 3 when incident on the matching pulse generating means 8 together at time t 3.
【0033】この合致パルス2d以外の外乱光(プロー
ブ光2b、ポンプ光2cや他のノイズ光成分)はアパー
チャ部材9や外乱光カットフィルタ10で除去され、この
合致パルス2dのみがフォトダイオード11により検出さ
れる。このフォトダイオード11は合致パルス2dの受光
タイミングに基づき検出電気信号12aを光学的寸法算出
手段14に出力する。The disturbance light (probe light 2b, pump light 2c and other noise light components) other than the matching pulse 2d is removed by the aperture member 9 and the disturbance light cut filter 10, and only the matching pulse 2d is removed by the photodiode 11. To be detected. The photodiode 11 outputs a detection electric signal 12a to the optical dimension calculating means 14 based on the light receiving timing of the matching pulse 2d.
【0034】光学的寸法算出手段14においては、各界面
からのプローブ光2bに応じた検出電気信号12aをトリ
ガパルスとして、光遅延量可変手段5の位置情報を有す
る移動位置検出手段13からの各検出電気信号12bをホー
ルドし、このホールドされた各移動位置情報の差に基づ
いて被検体3のレンズ界面間の光学的寸法を算出し、こ
の算出結果を測定値として出力する。In the optical dimension calculating means 14, each of the moving position detecting means 13 having the position information of the optical delay amount changing means 5 is triggered by using the detected electric signal 12a corresponding to the probe light 2b from each interface as a trigger pulse. The detected electric signal 12b is held, the optical dimension between the lens interfaces of the subject 3 is calculated based on the held difference of the moving position information, and the calculation result is output as a measurement value.
【0035】すなわち、光学的寸法算出手段14に検出電
気信号12aが入力されたタイミングにおいては、プロー
ブ光2bとポンプ光2cの光路長が等しい値となってお
り、各レンズ界面同志の光路差、すなわち界面間光学寸
法がポンプ光2cの光路長の変化量により測定されるこ
ととなる。なお、光学遅延量可変手段5の移動量の2倍
が参照光2cの変化量に相当するので、このことも考慮
して光学的寸法算出手段14の算出処理が行なわれる。That is, at the timing when the detected electrical signal 12a is input to the optical dimension calculation means 14, the optical path lengths of the probe light 2b and the pump light 2c are equal values, and the optical path difference between the lens interfaces is: That is, the inter-interface optical dimension is measured by the amount of change in the optical path length of the pump light 2c. Since twice the amount of movement of the optical delay amount varying means 5 corresponds to the amount of change of the reference light 2c, the calculation processing of the optical dimension calculating means 14 is performed in consideration of this as well.
【0036】上記実施例装置によれば、光遅延量可変手
段5を矢印A方向に移動させながら、プローブ光2bと
ポンプ光2cを合致パルス発生手段8に入射せしめるこ
とにより、この合致パルス発生手段8から各レンズ界面
に応じた合致パルス2dが次々と発生するため、該光遅
延量可変手段5の矢印A方向の1スキャン操作により被
検体3の全ての界面間の光学寸法を得ることができ、寸
法測定を極めて迅速に行なうことができる。しかも、プ
ローブ光2bとポンプ光2cの光パルス幅が極めて短い
ので、合致パルス2dのパルス幅も短くなり、上記光学
寸法の分解能を上げることができる。According to the apparatus of the above embodiment, while the optical delay amount varying means 5 is moved in the direction of the arrow A, the probe light 2b and the pump light 2c are caused to enter the matching pulse generating means 8, whereby the matching pulse generating means is obtained. Since the coincident pulses 2d corresponding to the respective lens interfaces are sequentially generated from 8, the optical dimensions between all the interfaces of the subject 3 can be obtained by one scanning operation of the optical delay amount varying means 5 in the direction of arrow A. The dimension measurement can be performed extremely quickly. Moreover, since the optical pulse widths of the probe light 2b and the pump light 2c are extremely short, the pulse width of the matching pulse 2d is also short, and the resolution of the above optical dimensions can be improved.
【0037】次に図3は、上記実施例装置においてビー
ムスプリッタ4と被検体3との間に、凸レンズ21と凹レ
ンズ22からなる光垂直入射光学系を挿入した場合につい
て示すものである。すなわち、ビームスプリッタ4から
のプローブ光2bは凹レンズ22および凸レンズ21を順に
通過して被検体3のレンズ界面(曲率中心3bを中心と
する球面)3aに入射する。この凸レンズ21を矢印B方
向に移動させ、プローブ光2bがこのレンズ界面3aに
垂直に入射するように調整すれば、このプローブ光2b
のレンズ界面3aからの反射光も、このプローブ光2b
の入射経路と同一の経路をたどってビームスプリッタ4
に戻されることとなる。これにより、プローブ光2bを
効率的にビームスプリッタ4に戻すことが可能となる。Next, FIG. 3 shows a case where a light vertical incidence optical system consisting of a convex lens 21 and a concave lens 22 is inserted between the beam splitter 4 and the subject 3 in the apparatus of the above embodiment. That is, the probe light 2b from the beam splitter 4 sequentially passes through the concave lens 22 and the convex lens 21 and is incident on the lens interface (a spherical surface centered on the center of curvature 3b) 3a of the subject 3. If the convex lens 21 is moved in the direction of the arrow B and the probe light 2b is adjusted so as to enter the lens interface 3a perpendicularly, the probe light 2b
The reflected light from the lens interface 3a of the
Beam splitter 4 following the same path as the incident path of
Will be returned to. Thereby, the probe light 2b can be efficiently returned to the beam splitter 4.
【0038】なお、凸レンズ21を、このレンズ界面3a
の形状に応じて矢印B方向に移動させ、プローブ光2b
の集束方向を変化させることにより種々の形状の球面レ
ンズに対応することが可能である。The convex lens 21 is connected to the lens interface 3a.
Probe beam 2b by moving it in the direction of arrow B according to the shape of
It is possible to deal with spherical lenses of various shapes by changing the focusing direction of.
【0039】さらに、レンズ界面が凹面の場合には凸レ
ンズ21と凹レンズ22の位置を入れ替えて凹レンズ22を矢
印B方向に移動可能とすればよい。Further, when the lens interface is a concave surface, the positions of the convex lens 21 and the concave lens 22 may be exchanged so that the concave lens 22 can be moved in the arrow B direction.
【0040】次に、図4は上記実施例装置において、ビ
ームスプリッタ4と被検体3の界面3cとの間に集束レ
ンズ31を配設した場合について示すものである。Next, FIG. 4 shows a case where the focusing lens 31 is arranged between the beam splitter 4 and the interface 3c of the subject 3 in the apparatus of the above embodiment.
【0041】すなわち、集束レンズ31を用いてプローブ
光2bを界面3c上の一点に集束せしめることにより、
このプローブ光2bの界面3cからの反射光もこの一点
からプローブ光の入射経路をたどってビームスプリッタ
4に戻すことが可能となり、これにより、被検体3の界
面3cに微小な凹凸が形成されていても、プローブ光2
bがこの界面3cで乱反射する割合が小さくなり、プロ
ーブ光2bを効率的にビームスプリッタ4に戻すことが
可能となる。That is, by using the focusing lens 31 to focus the probe light 2b on one point on the interface 3c,
The reflected light of the probe light 2b from the interface 3c can also be returned to the beam splitter 4 by tracing the incident path of the probe light from this point, whereby minute unevenness is formed on the interface 3c of the subject 3. Even, probe light 2
The proportion of diffuse reflection of b at this interface 3c becomes small, and the probe light 2b can be efficiently returned to the beam splitter 4.
【0042】次に図5は、図1に示す実施例装置におい
て、ハーフミラーからなるビームスプリッタ4に代えて
偏光ビームスプリッタ4aを用いた場合について示すも
のである。Next, FIG. 5 shows a case where a polarization beam splitter 4a is used in place of the beam splitter 4 consisting of a half mirror in the apparatus of the embodiment shown in FIG.
【0043】すなわち、チタンサファイアレーザ2から
は目的に応じた楕円偏光である超短パルス光2aが出力
され、偏光ビームスプリッタ4aによりS偏光であるプ
ローブ光2bとP偏光であるポンプ光2cに分離され
る。That is, the titanium sapphire laser 2 outputs an ultra-short pulsed light 2a which is an elliptically polarized light according to the purpose, and is separated by the polarization beam splitter 4a into an S-polarized probe light 2b and a P-polarized pump light 2c. To be done.
【0044】なお、超短パルス光2aを構成するS偏光
とP偏光の強度比は、偏光ビームスプリッタ4aにおい
て分離された2偏光2b,2cのうちS偏光の割合が多
くなるような値に調整されている。The intensity ratio of the S-polarized light and the P-polarized light forming the ultrashort pulsed light 2a is adjusted to a value such that the ratio of the S-polarized light in the two polarized lights 2b and 2c separated by the polarization beam splitter 4a increases. Has been done.
【0045】S偏光であるプローブ光2bはλ/4光学
位相板41を透過して円偏光とされる。この後、被検体3
の各レンズ界面において逆向きの円偏光とされたプロー
ブ光2bは、λ/4光学位相板41を透過してP偏光に変
換され、偏光ビームスプリッタ4aを透過し集束レンズ
7を介して合致パルス発生手段8に入射する。The S-polarized probe light 2b is transmitted through the λ / 4 optical phase plate 41 to be circularly polarized. After this, the subject 3
The probe light 2b, which is circularly polarized in the opposite direction at each lens interface, passes through the λ / 4 optical phase plate 41 to be converted into P-polarized light, passes through the polarization beam splitter 4a, and passes through the converging lens 7 to generate a matching pulse. It is incident on the generating means 8.
【0046】一方、P偏光であるポンプ光2cは光遅延
量可変手段5により反射され、全反射ミラー6および集
束レンズ7を介して合致パルス発生手段8に入射する。On the other hand, the P-polarized pump light 2c is reflected by the optical delay amount varying means 5 and enters the matching pulse generating means 8 via the total reflection mirror 6 and the focusing lens 7.
【0047】このように、偏光ビームスプリッタ4aお
よびλ/4光学位相板41を用いることにより、プローブ
光2bが偏光ビームスプリッタ4aにおいて反射される
のを防止することができ、プローブ光2bを効率的に合
致パルス発生手段8に入射させることが可能となる。As described above, by using the polarization beam splitter 4a and the λ / 4 optical phase plate 41, it is possible to prevent the probe light 2b from being reflected by the polarization beam splitter 4a, and the probe light 2b can be efficiently used. It is possible to make the coincidence pulse generation means 8 incident on.
【0048】次に図6は、図1に示す実施例装置におい
て、ハーフミラーからなるビームスプリッタ4に代えて
偏光ビームスプリッタ4bを用い、さらにこの偏光ビー
ムスプリッタ4bにより分離されたプローブ光2bおよ
びポンプ光2cの両光路内に各々λ/4光学位相板41
a,41bを配設した場合について示すものである。Next, FIG. 6 shows that, in the apparatus of the embodiment shown in FIG. 1, a polarization beam splitter 4b is used in place of the beam splitter 4 consisting of a half mirror, and the probe beam 2b and the pump separated by this polarization beam splitter 4b are used. A λ / 4 optical phase plate 41 is provided in both optical paths of the light 2c.
This is a case where a and 41b are provided.
【0049】すなわち、プローブ光2bについては上記
図5に示す光学系と同様の経路をたどることとなるが、
ポンプ光2cについては偏光ビームスプリッタ4bから
出力されたP偏光がλ/4光学位相板41bを2回通過す
ることによりS偏光に変換されて偏光ビームスプリッタ
4bに戻るように構成されている点で図5に示す光学系
と異なっている。ポンプ光2cは偏光ビームスプリッタ
4bに入射する際にはS偏光に変換されているので、こ
の偏光ビームスプリッタ4bにおいて全反射され、偏光
ビームスプリッタ4bを透過したプローブ光2bの進行
方向にそろえられる。That is, the probe light 2b follows the same path as the optical system shown in FIG.
Regarding the pump light 2c, the P-polarized light output from the polarization beam splitter 4b is converted into S-polarized light by passing twice through the λ / 4 optical phase plate 41b, and is returned to the polarization beam splitter 4b. It is different from the optical system shown in FIG. Since the pump light 2c is converted into S-polarized light when entering the polarization beam splitter 4b, it is totally reflected by the polarization beam splitter 4b and is aligned in the traveling direction of the probe light 2b which has passed through the polarization beam splitter 4b.
【0050】この図6に示す光学系のように、ポンプ光
2cの経路内にもλ/4光学位相板41bを挿入すれば、
図5に示す光学系において用いられているような全反射
ミラー6が不用となる。If the λ / 4 optical phase plate 41b is inserted also in the path of the pump light 2c as in the optical system shown in FIG. 6,
The total reflection mirror 6 used in the optical system shown in FIG. 5 is unnecessary.
【0051】次に図7に示す光学系では、図1の光学系
におけるビームスプリッタ4に代えて、一部に高反射膜
を有するハーフミラーからなるビームスプリッタ4cを
用いており、さらにプローブ光2bの経路を往路と復路
で変えるようにしている。In the optical system shown in FIG. 7, the beam splitter 4 in the optical system shown in FIG. 1 is replaced with a beam splitter 4c consisting of a half mirror partially having a high reflection film. The route of is changed on the way out and the way back.
【0052】すなわち、チタンサファイアレーザ2から
出力された超短パルス光2aは、ビームスプリッタ4c
の高反射膜が施された部分4dにおいて、プローブ光2
bがポンプ光2cよりもその光量割合が大きくなるよう
に両光に分離される。That is, the ultrashort pulsed light 2a output from the titanium sapphire laser 2 is emitted from the beam splitter 4c.
In the portion 4d where the high reflection film of
b is split into two lights so that the light amount ratio thereof is larger than that of the pump light 2c.
【0053】ビームスプリッタ4cからのプローブ光2
bは偏光ビームスプリッタ51においてP偏光成分のみが
選択的に透過せしめられる。このP偏光であるプローブ
光2bはλ/4光学位相板41cを往復計2回通過するこ
とによりS偏光に変換されることとなるので、被検体3
からの反射光は偏光ビームスプリッタ51において側方に
反射され、プローブ光2bの経路が往路と復路で異なる
こととなる。Probe light 2 from the beam splitter 4c
As for b, only the P-polarized component is selectively transmitted through the polarization beam splitter 51. The P-polarized probe light 2b is converted into S-polarized light by passing through the λ / 4 optical phase plate 41c twice, so that the subject 3
The reflected light from is reflected laterally in the polarization beam splitter 51, and the path of the probe light 2b is different between the forward path and the return path.
【0054】偏光ビームスプリッタ51で反射されたプロ
ーブ光2bは全反射ミラー52で反射され、ビームスプリ
ッタ4cの透明部分(反射膜が付されていない部分)4
eを透過し、この後、全反射ミラー6で反射されたポン
プ光2cとその進行方向をそろえられ、集束レンズ7を
介して合致パルス発生手段8に入射する。The probe light 2b reflected by the polarization beam splitter 51 is reflected by the total reflection mirror 52, and the transparent portion (the portion without the reflection film) 4 of the beam splitter 4c 4
After passing through e, the pump light 2c reflected by the total reflection mirror 6 and its traveling direction are aligned, and enter the matching pulse generating means 8 via the focusing lens 7.
【0055】上記ビームスプリッタ4cの高反射膜4d
が施された部分は、例えば反射率が90〜95%程度となる
ように形成されており、多層構成とするのが好ましい。Highly reflective film 4d of the beam splitter 4c
The portion provided with is formed to have a reflectance of, for example, about 90 to 95%, and preferably has a multilayer structure.
【0056】なお、上記ビームスプリッタ4cの高反射
膜が施されていない透明部分4eには反射防止膜を施す
ようにすればなお好ましい。It is more preferable to apply an antireflection film to the transparent portion 4e of the beam splitter 4c where the high reflection film is not applied.
【0057】この図7に示す光学系によれば、超短パル
ス光2aを、ビームスプリッタ4cの高反射膜が施され
た部分4dにおいて分離してプローブ光2bの光量割合
を大きくし、しかもこのプローブ光2bの被検体3から
の戻り光はビームスプリッタ4cの透明部分4eを透過
せしめているので、光量が多数の界面の反射光に分割さ
れるためにプローブ光2bとして大きな光量が必要とさ
れる本実施例の如き光学的界面間寸法測定装置において
は特に有用である。According to the optical system shown in FIG. 7, the ultra-short pulsed light 2a is separated at the portion 4d of the beam splitter 4c where the highly reflective film is applied to increase the light quantity ratio of the probe light 2b. Since the return light of the probe light 2b from the subject 3 is transmitted through the transparent portion 4e of the beam splitter 4c, a large light quantity is required as the probe light 2b because the light quantity is divided into reflected light of a large number of interfaces. It is particularly useful in the optical interfacial dimension measuring apparatus as in this embodiment.
【0058】なお、偏光ビームスプリッタ51で反射され
たプローブ光2bの戻り光は、ビームスプリッタ4cの
高反射膜が施された部分4dをう回するような経路とす
ればよいので、この戻り光がビームスプリッタ4cの外
部を通過するように構成することも可能である。The return light of the probe light 2b reflected by the polarization beam splitter 51 may be routed around the portion 4d of the beam splitter 4c provided with the high reflection film. Can also be configured to pass outside the beam splitter 4c.
【0059】なお、上記偏光ビームスプリッタ51に入射
するプローブ光2bは楕円偏光とされていてもよいが、
光量の損失を少なくするためにこの偏光ビームスプリッ
タ51の前段においてP偏光としておくのが好ましい。The probe light 2b incident on the polarization beam splitter 51 may be elliptically polarized.
In order to reduce the loss of the amount of light, it is preferable to use P-polarized light before the polarization beam splitter 51.
【0060】さらに、上記実施例装置においてプローブ
光2bが微弱となっている場合には、ポンプ光2cの散
乱除去のためにプローブ光2bの光路中にチョッパを挿
入し、このチョッパからの出力信号をリファレンスとし
てロックインアンプでフォトダイオード11からの検出電
気信号12aを検出するのが好ましい。Further, when the probe light 2b is weak in the apparatus of the above embodiment, a chopper is inserted in the optical path of the probe light 2b to remove the scattering of the pump light 2c, and the output signal from this chopper is used. It is preferable to detect the detection electric signal 12a from the photodiode 11 by a lock-in amplifier with reference to.
【0061】なお、本願発明の光学的界面間寸法測定装
置としては上記実施例のものに限られるものではなく、
種々の態様に変更可能である。The optical interfacial dimension measuring device of the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment.
It can be changed to various modes.
【0062】例えば、前述した実施例装置においては、
ビームスプリッタからの反射光をプローブ光とし、透過
光をポンプ光としているが、この両光は反射光と透過光
を入れ替えることも可能である。For example, in the apparatus of the above-mentioned embodiment,
Although the reflected light from the beam splitter is used as the probe light and the transmitted light is used as the pump light, the reflected light and the transmitted light can be replaced with each other.
【0063】また、パルス光出力手段としては超短パル
ス光を安定して出力できるものであればよく、例えばA
r+ レーザ励起によるCr:LiSAF、CPM,KL
M等の各レーザやNd:YAGレーザ励起によるKLM
レーザ等を用いることも可能である。The pulsed light output means may be any one capable of stably outputting ultrashort pulsed light, for example, A
Cr: LiSAF, CPM, KL by r + laser excitation
KLM by pumping each laser such as M and Nd: YAG laser
It is also possible to use a laser or the like.
【0064】さらに、超短パルス光のビームスプリッタ
への入射角度は45°に限られるものではなく、適宜その
値を変更することが可能である。Further, the incident angle of the ultrashort pulsed light to the beam splitter is not limited to 45 °, and its value can be changed appropriately.
【0065】また、ポンプ光の光遅延量可変手段への往
復経路は上記実施例の如く互いに平行とするのがポンプ
光の光路長を算出する上で有利であるが、ポンプ光の光
路長を特定できるものであれば必ずしも互いに平行とな
る場合に限られない。Further, it is advantageous in calculating the optical path length of the pump light to make the reciprocating paths of the pump light to the optical delay amount varying means parallel to each other as in the above embodiment, but the optical path length of the pump light is If they can be specified, they are not necessarily parallel to each other.
【0066】さらに、本願発明の合致パルス発生手段と
しても上記実施例のものに限られるものではなく、プロ
ーブ光とポンプ光のパルスが同一タイミングで入射した
ときに所定のパルス信号を発生できるものであればよ
い。Further, the matching pulse generating means of the present invention is not limited to that of the above-mentioned embodiment, and it can generate a predetermined pulse signal when the pulses of the probe light and the pump light are incident at the same timing. I wish I had it.
【0067】また、上記実施例における被検体は多数枚
のレンズを組み合わせたレンズ系であるが、本発明装置
による測定対象はこれに限られないことは勿論であり、
複数の界面を有する透明体(固体,液体)であれば測定
対象とし得る。Further, although the subject in the above embodiment is a lens system in which a large number of lenses are combined, it goes without saying that the object to be measured by the device of the present invention is not limited to this.
A transparent body (solid or liquid) having a plurality of interfaces can be a measurement target.
【0068】例えば、コーナーキューブの光学中心を測
定するためにコーナーキューブの光入射位置と光射出位
置の間のコーナーキューブ内の光路長を測定する場合に
も本願発明装置を用いることが可能である。さらには光
ファイバの結合状態や破断点を遠隔測定する場合や、動
物の皮膚の厚みを測定する場合等にも適用可能である。For example, in order to measure the optical center of the corner cube, the device of the present invention can be used also when measuring the optical path length in the corner cube between the light incident position and the light exit position of the corner cube. . Further, the present invention can be applied to the case of remotely measuring the coupling state or breaking point of an optical fiber, or the case of measuring the thickness of animal skin.
【図1】本願発明の実施例に係る光学的界面間寸法測定
装置を示す概略図FIG. 1 is a schematic diagram showing an optical interfacial dimension measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図2】プローブ光とポンプ光のパルスのタイミングが
合致したときに合致パルスが発生する様子を示すタイミ
ングチャートFIG. 2 is a timing chart showing how matching pulses are generated when the timings of pulses of probe light and pump light match.
【図3】図1に示す装置のビームスプリッタと被検体と
の間に挿入する光学系を示す概略図3 is a schematic diagram showing an optical system inserted between the beam splitter and the subject of the apparatus shown in FIG.
【図4】図1に示す装置のビームスプリッタと被検体と
の間に挿入する光学系を示す概略図FIG. 4 is a schematic diagram showing an optical system inserted between the beam splitter and the subject of the apparatus shown in FIG.
【図5】図1に示す装置の一部変形例を示す概略図FIG. 5 is a schematic view showing a partially modified example of the apparatus shown in FIG.
【図6】図1に示す装置の一部変形例を示す概略図FIG. 6 is a schematic view showing a partially modified example of the apparatus shown in FIG.
【図7】図1に示す装置の一部変形例を示す概略図FIG. 7 is a schematic view showing a partially modified example of the apparatus shown in FIG.
1 Ar+ レーザ 2 チタンサファイアレーザ 2a 超短パルス光 2b プローブ光 2c ポンプ光 2d 合致パルス 3 被検体 4,4c ビームスプリッタ 4a,4b,51 偏光ビームスプリッタ 5 光遅延量可変手段 6,52 全反射ミラー 7,31 集束レンズ 8 合致パルス発生手段 9 アパーチャ部材 10 外乱光カットフィルタ 11 フォトダイオード 12a,12b 検出電気信号 13 移動位置検出手段 14 光学的寸法算出手段 21 凸レンズ 22 凹レンズ 41,41a,41b,41c…λ/4光学位相板1 Ar + Laser 2 Titanium Sapphire Laser 2a Ultra Short Pulse Light 2b Probe Light 2c Pump Light 2d Matching Pulse 3 Specimen 4, 4c Beam Splitter 4a, 4b, 51 Polarization Beam Splitter 5 Optical Delay Amount Adjusting Unit 6,52 Total Reflection Mirror 7, 31 Focusing lens 8 Matching pulse generating means 9 Aperture member 10 Ambient light cut filter 11 Photodiodes 12a, 12b Detection electric signal 13 Moving position detecting means 14 Optical dimension calculating means 21 Convex lens 22 Concave lenses 41, 41a, 41b, 41c ... λ / 4 optical phase plate
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 美濃島 薫 茨城県つくば市梅園1丁目1番4 工業 技術院 計量研究所内 (72)発明者 宇田川 哲夫 埼玉県大宮市植竹町1丁目324番地 富 士写真光機株式会社内 (72)発明者 小林 富美男 埼玉県大宮市植竹町1丁目324番地 富 士写真光機株式会社内 (56)参考文献 特開 平6−230128(JP,A) 特開 平6−307818(JP,A) 特開 平4−66832(JP,A) 特公 昭46−31378(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 11/00 - 11/30 G01S 17/10 G01M 11/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Kaoru Minoshima Kaoru 1-4 1-4 Umezono, Tsukuba-shi, Ibaraki Institute of Industrial Science and Technology (72) Inventor Tetsuo Udagawa 1-324 Uetake-cho, Omiya-shi, Saitama Fujishi Photo Kouki Co., Ltd. (72) Inventor Fumio Kobayashi 1-324 Uetakecho, Omiya City, Saitama Fuji Photo Co., Ltd. (56) Reference JP-A-6-230128 (JP, A) JP-A-6 -307818 (JP, A) JP-A-4-66832 (JP, A) JP-B-46-31378 (JP, B1) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G01B 11/00- 11/30 G01S 17/10 G01M 11/00
Claims (6)
一方を複数の界面を有する被検体へのプローブ光とし
て、他方を参照光として出力するビームスプリッタと、 該参照光を反射せしめる、該参照光の光路長を変化させ
るように移動可能な光遅延量可変手段と、 前記プローブ光の前記被検体の各界面からの反射光と前
記参照光の前記光遅延量可変手段からの反射光を入射さ
れ、これら両反射光のパルスの入射タイミングが合致し
たときに合致パルスを発生する合致パルス発生手段と、 該合致パルス発生手段から、前記各界面の各々に応じた
合致パルスが出力されたときにおける、該各合致パルス
に対応する前記光遅延量可変手段の移動位置の間隔に基
づき前記被検体の各界面間の光学的寸法を算出する光学
的寸法算出手段を備えたことを特徴とする光学的界面間
寸法測定装置。1. A pulsed light output means and a pulsed light from this pulsed light output means are separated into two systems,
A beam splitter that outputs one as probe light to a subject having a plurality of interfaces and the other as reference light, and an optical delay amount that reflects the reference light and is movable so as to change the optical path length of the reference light. Variable means, when the reflected light from each interface of the subject of the probe light and the reflected light from the optical delay amount varying means of the reference light are made incident, and the incident timings of the pulses of these both reflected lights are matched. A match pulse generating means for generating a match pulse, and the match pulse generating means of the optical delay amount varying means corresponding to each match pulse when the match pulse corresponding to each of the interfaces is output. An optical interface dimension measuring device comprising an optical dimension calculating means for calculating an optical dimension between each interface of the subject based on the distance between the moving positions.
間に、該被検体の界面の形状に応じてこの界面に前記プ
ローブ光が垂直に入射するように調整し得る、光軸方向
に移動可能な集光方向調整レンズ系が配設されてなるこ
とを特徴とする請求項1記載の光学的界面間寸法測定装
置。2. A movable in the optical axis direction between the beam splitter and the subject, which can be adjusted according to the shape of the interface of the subject so that the probe light is vertically incident on the interface. 2. An optical interfacial dimension measuring apparatus according to claim 1, further comprising: a condensing direction adjusting lens system.
間に、前記プローブ光を前記被検体の界面に集束させ得
る集束レンズが配設されてなることを特徴とする請求項
1記載の光学的界面間寸法測定装置。3. The optical system according to claim 1, wherein a focusing lens capable of focusing the probe light on an interface of the subject is disposed between the beam splitter and the subject. Interface dimension measuring device.
リッタであり、 前記プローブ光および前記参照光のうち前記偏光ビーム
スプリッタにより反射される光の往復両光路中にλ/4
光学位相板が配設され、 前記プローブ光の被検体からの反射光および前記参照光
の光遅延量可変手段からの反射光のうちいずれか一方を
他方の進行方向と同一方向に反射する反射手段が配設さ
れてなることを特徴とする請求項1〜3のうちいずれか
1項記載の光学的界面間寸法測定装置。4. The beam splitter is a polarization beam splitter, and λ / 4 is included in both round-trip optical paths of light reflected by the polarization beam splitter among the probe light and the reference light.
An optical phase plate is provided, and a reflection unit that reflects one of the reflected light from the subject of the probe light and the reflected light from the optical delay amount varying unit of the reference light in the same direction as the traveling direction of the other. 4. The optical interfacial dimension measuring apparatus according to claim 1, wherein the optical interfacial dimension measuring apparatus is provided.
リッタであり、 前記プローブ光と前記参照光の両者の往復両光路中にλ
/4光学位相板が配設され、 該プローブ光の被検体からの反射光および該参照光の光
遅延量可変手段からの反射光の両者が前記偏光ビームス
プリッタに戻るように構成されてなることを特徴とする
請求項1〜3のうちいずれか1項記載の光学的界面間寸
法測定装置。5. The beam splitter is a polarization beam splitter, and λ is provided in both round-trip optical paths of both the probe light and the reference light.
/ 4 optical phase plate is arranged so that both the reflected light of the probe light from the subject and the reflected light of the reference light from the optical delay amount varying means return to the polarization beam splitter. The optical interfacial dimension measuring device according to any one of claims 1 to 3.
へのプローブ光として反射し、該パルス光のその余の部
分を参照光として透過する高反射膜を少なくとも一部に
施されたビームスプリッタと、 該ビームスプリッタと前記被検体の間の前記プローブ光
の往復両光路中に配されたλ/4光学位相板と、 前記ビームスプリッタと該λ/4光学位相板の間の前記
プローブ光の光路中に配され、該ビームスプリッタから
のプローブ光を透過するとともに、このプローブ光の前
記被検体からの反射光を反射せしめて、該被検体からの
反射光の前記高反射膜が施された部分への入射を回避さ
せ得る偏光ビームスプリッタと、 該参照光を反射せしめる、該参照光の光路長を変化させ
るように移動可能な光遅延量可変手段と、 前記プローブ光の前記被検体の各界面からの反射光と前
記参照光の前記光遅延量可変手段からの反射光を入射さ
れ、これら両反射光のパルスの入射タイミングが合致し
たときに合致パルスを発生する合致パルス発生手段と、 該合致パルス発生手段から、前記各界面の各々に応じた
合致パルスが出力されたときにおける、該各合致パルス
に対応する前記光遅延量可変手段の移動位置の間隔に基
づき前記被検体の各界面間の光学的寸法を算出する光学
的寸法算出手段を備えたことを特徴とする光学的界面間
寸法測定装置。6. A pulsed light output means, and a high reflection that reflects most of the pulsed light from the pulsed light output means as probe light to the subject and transmits the rest of the pulsed light as reference light. A beam splitter at least partially coated with a film, a λ / 4 optical phase plate arranged in both optical paths of the probe light between the beam splitter and the subject, the beam splitter and the λ / 4 is arranged in the optical path of the probe light between the optical phase plates, transmits the probe light from the beam splitter, reflects the reflected light of the probe light from the subject, and reflects the reflected light from the subject. And a polarization beam splitter capable of avoiding incidence on a portion provided with the highly reflective film, and a variable optical delay amount that reflects the reference light and is movable so as to change the optical path length of the reference light. Stage, when the reflected light from each interface of the subject of the probe light and the reflected light from the optical delay amount varying means of the reference light are incident, when the incident timing of the pulse of these both reflected light is matched. Matching pulse generating means for generating a matching pulse, and movement of the optical delay amount varying means corresponding to each matching pulse when a matching pulse corresponding to each of the interfaces is output from the matching pulse generating means. An optical interface dimension measuring device comprising an optical dimension calculating means for calculating an optical dimension between each interface of the subject based on a position interval.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06638995A JP3513566B2 (en) | 1995-03-24 | 1995-03-24 | Optical interface dimension measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06638995A JP3513566B2 (en) | 1995-03-24 | 1995-03-24 | Optical interface dimension measuring device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08261728A JPH08261728A (en) | 1996-10-11 |
JP3513566B2 true JP3513566B2 (en) | 2004-03-31 |
Family
ID=13314430
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP06638995A Expired - Fee Related JP3513566B2 (en) | 1995-03-24 | 1995-03-24 | Optical interface dimension measuring device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3513566B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4895519B2 (en) * | 2005-03-24 | 2012-03-14 | オリンパス株式会社 | Microscope equipment |
JP4895522B2 (en) * | 2005-03-30 | 2012-03-14 | オリンパス株式会社 | Microscope equipment |
JP5168168B2 (en) * | 2009-01-22 | 2013-03-21 | パナソニック株式会社 | Refractive index measuring device |
-
1995
- 1995-03-24 JP JP06638995A patent/JP3513566B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH08261728A (en) | 1996-10-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3288672B2 (en) | Equipment for measuring physical properties of samples | |
EP1058843B1 (en) | Non-contact system for measuring film thickness | |
CN107132029B (en) | Method for simultaneously measuring reflectivity, transmittance, scattering loss and absorption loss of high-reflection/high-transmission optical element | |
US20060039007A1 (en) | Vibration-insensitive interferometer | |
JPS6379003A (en) | Light probe for measuring shape | |
US20060192975A1 (en) | Surface shape measuring apparatus | |
KR20100134609A (en) | Apparatus and method for measuring surface topography of an object | |
JP2001519026A (en) | Optical surface inspection equipment | |
JP3151881B2 (en) | Optical pulse width measurement device | |
WO2012026054A1 (en) | Internal fault inspection method and device | |
US20040130710A1 (en) | System and method for coherent optical inspection | |
CN102252828B (en) | Method for monitoring real-time change of reflectivity of high-reflection optical element under laser irradiation | |
KR20140085325A (en) | Apparatus and method of inspecting a defect of an object | |
WO2001061323A1 (en) | Instrument for measuring physical property of sample | |
US10197668B2 (en) | Eighth wave corner cube retarder for laser radar | |
JP3513566B2 (en) | Optical interface dimension measuring device | |
KR100584010B1 (en) | The laser ultrasonic apparatus and method using multi-photosensors | |
CN103336013A (en) | Photoacoustic detection device for bonding strength of photosensitive chip in sealing environment | |
US5694217A (en) | Interferometer for testing forms of surface and stress and strain | |
JPH08285820A (en) | Laser-ultrasonic inspection apparatus | |
JP3851160B2 (en) | Measuring device | |
JP2001228121A (en) | Measuring device for physical property of sample | |
US6486942B1 (en) | Method and system for measurement of a characteristic of lens | |
JPS6344136A (en) | Heterodyne michelson interferometer related to polarimetry | |
CN205538708U (en) | High depth of field surface defect detecting device of optical element of transmission type dual wavelength holography |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20031204 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20031217 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090123 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090123 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100123 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110123 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110123 Year of fee payment: 7 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110123 Year of fee payment: 7 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110123 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120123 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120123 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130123 Year of fee payment: 9 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |