JP5881052B2 - 分光特性測定装置 - Google Patents
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Description
まず、第1の問題は、上記測定装置は、固定ミラー部及び可動ミラー部の2つのミラー部の設置角度に高い精度が要求されることである。該測定装置では、2つのミラー部で反射された物体光束を結像面において干渉させ、その干渉光の強度変化に基づき分光特性を取得する。2つのミラー部の反射面の角度によって各反射面で反射した物体光束の干渉面での結像位置が定まるため、該物体光を所定の位置で正しく結像し干渉させるためには、2つのミラー部の反射面の設置角度を精度良く設定する必要がある。また、装置の組立時には2つのミラー部の反射面の角度が正しく設定されていたとしても、温度・湿度等の周囲環境の変化等の外乱、可動ミラー部の移動誤差等によって2つのミラー部の反射面の相対的な角度が変化することがある。このような場合には、所定の結像位置において2つのミラー部で反射した物体光束の干渉現象が起きず、物体光の分光特性を取得することができない。
a) 被測定物の測定領域内に位置する複数の測定点からそれぞれ発せられた測定光束を第1の測定光束及び第2の測定光束に分割する分割光学系と、
b) 前記第1の測定光束及び前記第2の測定光束を干渉させる結像光学系と、
c) 前記第1の測定光束及び前記第2の測定光束の間に連続的な光路長差分布を与える光路長差付与手段と、
d) 前記干渉光の光強度分布を検出する検出部と、
e) 前記検出部で検出される前記干渉光の光強度分布に基づき、前記被測定物の測定点のインターフェログラムを求め、このインターフェログラムをフーリエ変換することによりスペクトルを取得する処理部と、
f) 前記被測定物と前記分割光学系の間に配置された、該分割光学系と共通の共役面を有する共役面結像光学系と、
g) 前記共役面に配置され、前記複数の測定点から発せられた測定光束の間に周期性を付与する周期性付与手段と
を備えることを特徴とする。
a) 固定反射部、及び該固定反射部と並んで配置され光軸方向に移動可能な可動反射部と、
b) 被測定物の測定領域内に位置する複数の測定点からそれぞれ発せられた測定光束を前記固定反射部と前記可動反射部に入射させる入射光学系と、
c) 前記固定反射部によって反射された測定光束と前記可動反射部によって反射された測定光束を同一点に導いて両測定光束の干渉光を形成する結像光学系と、
d) 前記干渉光の光強度を検出する干渉光検出部と、
e) 前記可動反射部を移動させることにより前記干渉光検出部で検出される前記干渉光の光強度変化に基づき前記両測定光束のインターフェログラムを求める処理部と
f) 前記被測定物と前記入射光学系の間に配置された、該入射光学系と共通の共役面を有する共役面結像光学系と、
g) 前記共役面に配置され、前記複数の測定点から発せられた測定光束の間に周期性を付与する周期性付与手段と
を備える構成を採ることもできる。
a) 入射面と出射面が平行な第1透過部と、該第1透過部と並んで配置され、入射面及び出射面のいずれか一方が前記第1透過部の入射面又は出射面と同一面上にあり、入射面及び出射面のうちの一方に対して他方が傾斜するくさび形の第2透過部から成る透過型の光学部材と、
b) 被測定物の測定領域内に位置する複数の測定点からそれぞれ発せられた測定光束を平行光線化して前記第1透過部及び前記第2透過部に入射させる対物レンズと、
c) 前記第1透過部を透過した第1測定光束と前記第2透過部を透過した第2測定光束が入射する、前記第1透過部と前記第2透過部の境界面と前記第1透過部の入射面との交線に平行な軸を有する、シリンドリカルレンズと、
d) 前記シリンドリカルレンズに入射した前記第1測定光束と前記第2測定光束の干渉光の強度分布を検出する検出部と、
e) 前記検出部で検出される前記干渉光の強度分布に基づき前記被測定物の測定点のインターフェログラムを求め、このインターフェログラムをフーリエ変換することによりスペクトルを取得する処理部と
を備えることを特徴とする。
2次元アレイデバイス15は例えば2次元CCDカメラから成り、シリンドリカルレンズ14の結像面に2次元アレイデバイス15の受光面が位置するように構成されている。2次元アレイデバイス15の検出信号は処理部151に入力されるようになっている。処理部151は、2次元アレイデバイス15からの検出信号からインターフェログラムを求める。このインターフェログラムは演算処理部152によって数学的にフーリエ変換され、その結果、測定光の波長毎の相対強度である分光特性(スペクトル)が得られる。
第2透過部132の入射面の傾斜角度は、波数分解能により決まる位相シフト量と、2次元アレイデバイス15の画素毎のサンプリング間隔により決まるが、多少ずれても問題はない。
被測定物Sの一測定点から発せられた測定光束LSは、対物レンズ12により平行光線化され、透過型位相シフタ13の第1透過部131及び第2透過部132に入射する。そして第1透過部131及び第2透過部132を透過した測定光束はそれぞれ第1測定光束及び第2測定光束としてシリンドリカルレンズ14に入射する。このとき、第1透過部131の入射面と出射面は平行であるため、シリンドリカルレンズ14に入射した第1測定光束LS1は、2次元アレイデバイス15の受光面に位相が揃った状態で同一直線上に集光する。一方、第2透過部132は出射面に対して入射面が傾斜しているため、第2測定光束LS2はその波面が該入射面に沿って傾斜した状態でシリンドリカルレンズ14に入射し、同様に、2次元アレイデバイス15の受光面においても波面が傾斜した状態で同一直線上に集光する。
まず連続した輝点群を、集光限界の中心位置から第1暗輪帯までの半径d=0.61λ/NA(λ:光の波長、NA:開口数)の輝点ペアに分解して考える。つまり、被測定物Sの物体面には、間隔d離れた輝点ペアが連続的に並んでいるものとする。これらのうち1つの輝点ペアは、レーリー基準の解像限界で知られているように、両輝点の集光限界の輝度中心と第1暗輪帯が互いに重なり合う2つの輝点から成り、そのうち1つの輝点内の光強度分布は、レンズ開口部を透過する多光線干渉現象としてのフラウンフォーファ回折に基づき、位相シフト操作に伴い変化する。まず、位相シフト量が無い場合は、通常の集光限界に従い、多光線の強め合う干渉条件として輝点中心は明るく、第1暗輪帯は弱め合う条件として暗く観察される。しかし、位相シフト操作に伴い多光線の位相差は異なり干渉条件が変化するため、輝点中心が多光線干渉の弱め合う条件へと遷移して暗くなる。また、初期条件で多光線が打ち消し合う条件だった第1暗輪帯が、逆に強め合う条件へと遷移して明るくなる。
例えば、透過型位相シフタ13の第2透過部132の出射面を第1透過部131の出射面に対して傾斜させ、第1透過部131及び第2透過部132の入射面を同一面上に成るように構成しても良い。
111…窓部
12、31…対物レンズ
13…透過型位相シフタ
131…第1透過部
132…第2透過部
14…シリンドリカルレンズ
15…2次元アレイデバイス
16…内部ケース
21…リレーレンズ
22、37…位相型回折格子
32…反射型位相シフタ
33、35…結像レンズ
Claims (5)
- a) 入射面と出射面が平行な第1透過部と、該第1透過部と並んで配置され、入射面及び出射面のいずれか一方が前記第1透過部の入射面又は出射面と同一面上にあり、入射面及び出射面のうちの一方に対して他方が傾斜するくさび形の第2透過部から成る透過型の光学部材と、
b) 被測定物の測定領域内に位置する複数の測定点からそれぞれ発せられた測定光束を平行光線化して前記第1透過部及び前記第2透過部に入射させる対物レンズと、
c) 前記第1透過部を透過した第1測定光束と前記第2透過部を透過した第2測定光束が入射する、前記第1透過部と前記第2透過部の境界面と前記第1透過部の入射面との交線に平行な軸を有する、シリンドリカルレンズと、
d) 前記シリンドリカルレンズに入射した前記第1測定光束と前記第2測定光束の干渉光の強度分布を検出する干渉光検出部と、
e) 前記干渉光検出部で検出される前記干渉光の強度分布に基づき前記被測定物の測定点のインターフェログラムを求め、このインターフェログラムをフーリエ変換することによりスペクトルを取得する処理部と
を備えることを特徴とする分光特性測定装置。 - さらに、
前記対物レンズ、前記光学部材、前記シリンドリカルレンズ、前記干渉光検出部を一列に並べた状態で収容する、前記対物レンズ側の端部に前記被測定物の測定点から発せられた測定光束を取り込むための窓部を有する筒状ケースを備えることを特徴とする請求項1に記載の分光特性測定装置。 - 前記筒状ケース内に回転自在に配置された、前記光学部材及び前記シリンドリカルレンズを収容する内部ケースを備えることを特徴とする請求項2に記載の分光特性測定装置。
- 前記内部ケースを回転させる駆動手段を備えることを特徴とする請求項3に記載の分光特性測定装置。
- 前記対物レンズが光軸方向に移動可能に前記筒状ケース内に取り付けられていることを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載の分光特性測定装置。
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