JP7403272B2

JP7403272B2 - 磁気光学式計測装置

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Publication number: JP7403272B2
Application number: JP2019187428A
Authority: JP
Inventors: 暢哉世古
Original assignee: Tianma Japan Ltd
Current assignee: Tianma Japan Ltd
Priority date: 2019-10-11
Filing date: 2019-10-11
Publication date: 2023-12-22
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Description

本開示は磁気光学式計測装置に関する。

磁性膜、光干渉膜、反射膜を積層した光干渉構造を有する薄膜センサの磁気光学効果を増幅して検知することで、高感度及び高精度の計測を可能とすると共に、広範囲に応用することができる、計測技術が提案されている。例えば、特開２０１７－１７２９９３号公報は、上記計測技術を応用したガス（水素）センサを開示し、特許第６３６８８８０号公報は、上記計測技術を応用した旋光計を開示している。これら特許文献は、周期的に変化する交流磁場を薄膜センサに印加する実施例を記述し、Ｋｅｒｒ効果の出力（光量又は偏光角）のループを用いて、ガス及び旋光度の検出方法を説明している。

特開２０１７－１７２９９３号公報特許第６３６８８８０号公報

上記計測技術は、交流磁場における異なる強さの磁場下において薄膜センサによる反射光を計測することが必要である。しかし、時間変化する磁場の異なる強さの磁場下において同時に反射光を計測することはできず、異なる強さの磁場下での計測に時間差が発生する。上記計測技術は、光源からの光を薄膜センサに照射し、薄膜センサによる反射光を計測する。したがって、光源の光量が上記時間差において変化すると、計測精度が低下し得る。

本開示の一態様の磁気光学式計測装置は、光源と、磁性膜を含む、前記光源からの光を反射する薄膜センサと、前記薄膜センサに磁場を与える磁場生成装置と、制御装置と、を含む。前記磁場生成装置は、前記磁性膜に互いに向きが逆で、大きさが等しい正の磁化と負の磁化を交互に生じさせる、正の磁場と負の磁場とを、前記薄膜センサに交互に与える。前記制御装置は、前記正の磁場下での複数の時刻において、前記薄膜センサによる反射光量を計測し、前記負の磁場下での複数の時刻において、前記薄膜センサによる反射光量を計測し、前記正の磁場下での前記複数の時刻における計測値及び前記負の磁場下での前記複数の時刻における計測値から、１以上の回帰式を決定し、前記１以上の回帰式に基づいて所定の出力値を決定する。

本開示の一態様は、より高精度の磁気光学式計測を可能とする。

磁気光学式計測装置の構成例を模式的に示す。薄膜センサの積層構造の例を示す。磁場生成装置における励磁電流の時間変化の例を模式的に示す。変化する磁場と反射光量との関係を模式的に示す。Ｋｅｒｒ出力値と、入射光の偏光角度との間の関係例を示す。ＡＤＣによってデジタル信号に変換された、ロックインアンプの出力の例を示す。制御装置が回帰式の算出のために除外する計測期間と、利用する計測期間とを示す。有効な計測値と回帰式との間の関係の例を示す。正磁場下における実際の計測値、負磁場下における実際の計測値、適正なＫｅｒｒ出力値に基づく磁化０における推定計測値、及びその回帰式の例を示す。光源の駆動電流の時間変化の例を示す。十分な放置時間後にＤＣ点灯（エージング）時間を０～１０秒の範囲で変えて、すぐさま定電流パルス（Ｄｕｔｙ５０％）駆動に切り替えたときの光出力の変化を比較した結果を示す。半導体光源を休止状態から点灯し定電流で駆動したときの、相対光量の時間変化の例を示す。光センサの検出値を一定にするように、半導体光源を制御する場合の相対光量の時間変化の例を示す。

以下、添付図面を参照して本開示の実施形態を説明する。本実施形態は本開示を実現するための一例に過ぎず、本開示の技術的範囲を限定するものではないことに注意すべきである。

〔概略〕
以下に説明する磁気光学式計測は、磁性膜（磁性層）を含む薄膜センサ（検知素子）に、互いに向きが逆の正の磁場と負の磁場とを交互に与え、磁性膜に互いに向きが逆で、大きさが等しい正の磁化と負の磁化を交互に生じさせる。正の磁場下における薄膜センサによる反射光量及び負の磁場下における薄膜センサによる反射光量を計測、それらの値から磁気Ｋｅｒｒ効果の出力値（Ｋｅｒｒ出力値）を得る。

本開示でのＫｅｒｒ出力値は、反射光量の絶対値ではなく、薄膜センサの磁化が０の状態の反射光量を基準として、薄膜センサの磁化が変化したときの反射光量の変化量の比率で定義される。したがって、入射光量が変化しても反射光量の比は変わらないので、光源の光量の絶対値の影響を避けることができる。

ただし、一般に磁性材料は残留磁化をもっているため、磁化０の状態を作ることは消磁の手順を経る必要がある。本開示の用いる手法においてはＫｅｒｒ効果が磁化０の状態を基準として、正の磁化、負の磁化で対称に起きることが分かっているので、同じ強さで正、負逆向きの磁化を与えた時の反射光量の平均値が磁化０の状態の反射光量と同じになる。したがって、同じ大きさで互いに向きが逆の正の磁化、負の磁化を与えた時、すなわち、正の磁場下および、負の磁場下での反射光量を測定することで、Ｋｅｒｒ出力値を得ることができる。

しかし、正の磁場下における計測と負の磁場下における計測を同時に行うことは不可能であり、それらの計測の間に時間差が生じる。また、実際に計測すべき反射光は、薄膜センサの積層体内部での多重反射と干渉により入射光に比べて極めて弱い(入射光の光量の０．０１％程度)。そのため、外来光などのノイズの影響を抑え、高いＳ／Ｎ比を得るために、一例として、ロックインアンプを使用した同期計測の利用が考えられる。ロックインアンプはその構成上時定数を持つため、磁場を反転させたときなど、計測結果が安定するまでに特定の時間を必要とし、異なる磁場下における計測間の時間差を生む要因となり得る。

反射光量の比を取るので光源光量に依存しないということは、正負の磁場での計測での光源光量が同じであることが前提となる。より正確な計測を行うためには、正負の磁場下での測定間の時間差において、光源の光量が一定であることが重要である。以下に説明する磁気光学式計測は、一例として、スペクトルのするどいレーザダイオード（ＬＤ）や発光ダイオード（ＬＥＤ）のような半導体光源を用いる。半導体光源は、その特性上、点灯からしばらくの期間は大きい光量変動を示し、その出力が十分に安定するまでに、比較的長い時間の連続点灯を必要とする。

図１２は、半導体光源を休止状態から点灯し定電流で駆動したときの、相対光量の時間変化の例を示す。相対光量は点灯直後から低下し、徐々に一定値に近づく。光量が一定値に達して安定化するには時間を要する。また、点灯直後に、急激な光量変化（低下）が起きる。これは、直流定電流における光量の説明であるが、定電流パルス駆動による光量も、同様な変化を示す。

半導体光源には出力をモニタするための光センサを内蔵したものがあり、この光センサの検出値を一定にするように、半導体光源を制御するという例もある。図１３は、このような制御における相対光量の時間変化の例を示す。光量は、上記定電流駆動の例とは逆に、点灯直後から増加し、徐々に一定値に近づく傾向をもっており、この制御も、光量が一定値に達して安定化するには時間を要する。実験室などでの精密な計測では、出力を安定化させる駆動を行ったうえで、例えば３０分から１時間といった連続点灯ののちに、計測を開始するといったことが行われる。

光源の出力の安定を待って計測を行うと、計測開始までに時間を要するとともに、安定化のための期間は測定に寄与しない電力が消費される。この消費電力は、特に携帯機器のように電源に制限がある場合に、大きな問題となり得る。以下においては、光源の光量が緩やかに変化していることを許容し、正磁場及び負磁場下での計測データから所望の出力値を取得する方法を説明する。

以下に説明する磁気光学式計測は、正及び負の磁場それぞれの下で、複数の時刻において薄膜センサによる反射光量を計測する。磁気光学式計測は、それらの計測値から、１以上の回帰式を決定し、その１以上の回帰式に基づき所定の出力値を決定する。これにより、正及び負の磁場下での反射光量から得られる出力値の精度を向上できる。

〔装置構成〕
図１は、磁気光学式計測装置の構成例を模式的に示す。以下においては、磁気光学式計測装置の一例として旋光計を説明するが、本開示の特徴は、様々な種類の磁気光学式計測装置に適用することができる。

図１を参照して、磁気光学式計測装置は、制御装置１０、光源装置２０、磁場生成装置３０、及び反射光検出装置４０を含む。薄膜センサ５１は、磁場生成装置３０に設置されている。制御装置１０は、磁気光学式計測装置の他の構成要素を制御すると共に、薄膜センサ５１による反射光量の計測及び反射光量に基づく計測値の計算を行う。

光源装置２０は、薄膜センサ５１への入射光を生成する。ＬＤドライバ２０１、ＬＤ２０２及び偏光子２０３を含む。ＬＤドライバ２０１は、制御装置１０の制御下において、ＬＤ２０２に駆動電流を供給する。ＬＤ２０２は、薄膜センサ５１に入射する光を生成し、出射する。ＬＤ２０２は、光源の一例であり、例えば、発光ダイオードを使用してもよい。ＬＤ２０２からの光は、薄膜センサ５１による計測に適した所定波長を含み、例えば、当該所定波長の単色光である。

制御装置１０は、ＬＤドライバ２０１を制御することで、パルス変調された駆動電流をＬＤ２０２に与える。ＬＤ２０２は、駆動電流にしたがって、ＯＮ／ＯＦＦ制御される。つまり、ＬＤ２０２は所定周期で明滅する。例えば、ＬＤ２０２の明滅周波数は、５２０Ｈｚ程度である。なお、機械的な光チョッパによってＬＤ２０２からの光を変調してもよい。

偏光子２０３は、入射した光から特定方向に振動する光（直線偏光）を透過し、他の方向に振動する光を減衰させる。すなわち、偏光子２０３は、ＬＤ２０２の光から所定角度の直線偏光を生成する。偏光子２０３の偏光角度は、直線偏光の偏光面が計測対象物５３に対して所定の角度となるように、調整する。本構成例は、ＬＤ２０２及び偏光子２０３によって直線偏光を生成するが、他の構成例は、偏光子が内蔵された半導体レーザのように、直線偏光を出力する光源を使用して、偏光子２０３を省略してもよい。

磁場生成装置３０は、薄膜センサ５１に与える磁場を生成する。磁場生成装置３０は、定電流電源３０１、電流反転器３０２、及び磁場生成器３０３を含む。磁場生成器３０３は、コイルが巻かれた磁気ヨークを含み、磁気ヨークの磁気ギャップ内に薄膜センサ５１が配置されている。制御装置１０は、薄膜センサ５１の磁性膜（金属磁性層）の磁化を飽和させることができる磁場を生成できる励磁電流を、定電流電源３０１から電流反転器３０２を介して磁場生成器３０３のコイルに供給する。

以下に説明する例において、磁場生成器３０３は、磁性膜の磁化を飽和できる同じ強さで向きが逆の磁場（＋Ｈ、－Ｈ）を交互に与える。磁性膜の磁化は飽和していなくても、正負で向きが逆で大きさが同じであればよい。しかし、磁場発生機構が有限の大きさであれば、内部と周辺で磁場の強度に分布が生じる。よって、磁場の強度を均一化するには磁場発生機構を大きくする必要があり、大きさ、重量、駆動電力等の観点において、実用性が低い。磁性膜の磁化を飽和させる磁場を与えることで、磁性膜のどの位置においても磁性膜全体が飽和磁化となり、正負磁化の大きさの均一化、安定化がはかれる。

制御装置１０は、電流反転器３０２を制御して、定電流電源３０１からの電流を周期的に反転させて、磁場生成器３０３に印加する。これにより、反転を繰り返す正負の磁場を発生させる。磁場反転周期は、例えば、数秒である。電流反転器３０２は、定電流電源からの電流を反転させる電気回路であり例えばＨブリッジといった回路を用いることができる。

上述のように、定電流電源と電流反転機構とを組み合わせることで、反転回路が正負で反転した際微妙に異なる特性（内部抵抗など）をもっていても、コイルに定電流を流すことができ、また、正、負の励磁電流の大きさを一致させることができる。すなわち、励磁電流の向きのみが異なり強さが同一の磁場を印加することで、薄膜センサ５１に、正負の向きのみが異なり大きさが同一の磁化を発生させることができ、精度の高い計測が可能となる。

反射光検出装置４０は、薄膜センサ５１からの反射光を検出する。薄膜センサ５１の磁気光学効果の現れ方には複数のモードが存在する。それらは、薄膜センサ５１及び入射光に対する磁場の方向によって決まる。具体的には、極Ｋｅｒｒ効果、縦Ｋｅｒｒ効果、及び横Ｋｅｒｒ効果が存在する。

極Ｋｅｒｒ効果は、薄膜センサ５１の磁性膜の磁化方向が反射面に垂直な場合に起きる。縦Ｋｅｒｒ効果は、磁化方向が、反射面に平行であって、かつ、入射光の入射面に平行である場合に起きる。横Ｋｅｒｒ効果は、磁化方向が、反射面に平行であって、かつ、入射光の入射面に垂直である場合に起きる。

極Ｋｅｒｒ効果及び縦Ｋｅｒｒ効果による反射光の特性変化は、偏光角の変化として現れる。一方、横Ｋｅｒｒ効果による反射光の特性変化は、反射光量の変化として現れる。反射光検出装置としては、光量を計測する構成が簡便なので、以下においては、横Ｋｅｒｒ効果の条件で光量を計測する例を説明する。なお、極Ｋｅｒｒ効果又は縦Ｋｅｒｒ効果の条件においては、薄膜センサ５１からの反射光を、偏光子を通過させることで、反射光の偏向角変化を光量変化に変換することができる。

図１に示すように、反射光検出装置４０は、フォトディテクタ（ＰＤ）４０１、プリアンプ４０２、ロックインアンプ４０３、及びＡＤコンバータ（ＡＤＣ）４０４を含む。プリアンプ４０２は、ＰＤ４０１からの検出信号を、ロックインアンプ４０３の処理に適した大きさに増幅する。

ロックインアンプ４０３は、雑音内の微小信号を高感度に検出することができる。ロックインアンプ４０３は、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）４３１、位相敏感検出器（ＰＳＤ）４３２、及びローパスフィルタ（ＬＰＦ）４３３を含む。上述のように、ＬＤ２０２からの光は交流（パルス）変調されている。ＰＤ４０１の検出信号はＬＤ２０２の出射光に薄膜センサ５１でＫｅｒｒ効果による変化が加わったもので、光源装置の変調信号と同じ周波数、同じ位相の信号であり、これに様々な雑音成分が重畳されている。ＢＰＦ４３１は、変調周波数成分を選択的に通過させ、他の成分を減衰させる。これにより，周波数が異なる雑音成分の多くの部分が削除される。なお、ＢＰＦに代えて、同調アンプを使用してもよい。

ＰＳＤ４３２は、光源装置２０の変調信号に同期してＢＰＦ４３１からの信号を整流し、変調信号と位相の異なる成分を除去する。具体的には、ＰＳＤ４３２は、制御装置１０から、変調信号と周波数が同一で、ＰＳＤ４３２に至る過程での位相変化を調整した参照信号（デューティー５０％の矩形波）を受け取る。ＰＳＤ４３２は、参照信号に基づいてＢＰＦ４３１からの信号をスイッチングして全波整流する。これにより、変調信号と位相の異なる成分を除去する。

ＬＰＦ４３３は、ＰＳＤ４３２からの信号からＤＣ成分を取り出して、最終的な計測信号を生成する。このように、ロックインアンプ４０３は、ＬＤ２０２の明滅変調信号と周波数及び位相が一致した成分を高感度に抽出できる。なお、ロックインアンプを使用した同期計測を利用しなくてもよい。

磁気光学式計測装置による計測対象物の旋光度の計測方法を説明する。上述のように、光源装置２０から所定偏向角度の直線偏光が、明滅変調されて計測対象物５３を通過する。直線偏光の偏向角度は、計測対象物５３を通過する間でその旋光度に応じて変化する。計測対象物５３は、例えば、透明容器内に収容された液体である。

計測対象物５３を通過したＬＤ２０２からの光は、薄膜センサ５１に入射し、反射される。正の磁場（＋Ｈ）又は負の磁場（－Ｈ）下において、薄膜センサ５１による反射光の光量は、入射光の偏向角度によって変化する。反射光の光量は、ＰＤ４０１によって電気信号に変換され、電気信号はプリアンプ４０２により増幅される。

ロックインアンプ４０３は、ＬＤ２０２の変調周波数と同期して、ＬＤ２０２からの光の反射光による信号を抽出して、出力する。ロックインアンプ４０３からの出力は、ＡＤＣ４０４によってデジタル信号に変換されて、制御装置１０に入力される。ＬＤ２０２の変調周波数は、磁場変化の周波数よりも十分高い。

制御装置１０は、正の磁場及び負の磁場下それぞれにおける反射光量の複数の計測値から、同時刻の正の磁場及び負の磁場下での反射光量を推定する。制御装置１０は、推定した同時刻での正の磁場及び負の磁場下での反射光量から、計測対象物５３による旋光度を示す値（Ｋｅｒｒ出力値）を計算する。制御装置１０の処理の詳細は後述する。

〔薄膜センサ構成〕
図２は、薄膜センサ５１の積層構造の例を示す。基板５１１上に、積層膜５１２が配置されている。積層膜５１２の内部で生じる多重反射によって磁気光学効果が増強する条件で、直線偏光が照射される。基板５１１は、例えば０．５ｍｍ（５００μｍ）程度のガラス基板である。積層膜５１２は、最下層から、金属磁性層５２１、誘電体光干渉層５２２、金属反射層５２３の順で積層されている。各層の厚さは、積層膜５１２に入射した光が、積層膜５１２内で多重反射するように適切に決められる。例えば、各層の厚さは、金属磁性層５２１、誘電体光干渉層５２２は約１００ｎｍ、金属反射層５２３は約１０ｎｍである。

金属磁性層５２１は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等の金属やこれらを含む合金等からなる一般的な磁性材料で形成することができ、単層膜又は多層膜で構成できる。例えば、大きな磁気光学効果を有し、飽和磁場が小さい軟磁性材料である、ＦｅＣｏ合金（鉄とコバルトとの合金薄膜）またはＦｅＳｉ合金等を使用することができる。誘電体光干渉層５２２は、例えば、ＳｉＯ_２、ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＴｉＯ_２、ＡｌＮ等の、所定波長の光に対して透明な酸化物又は窒化物で形成できる。金属反射層５２３に用いる材料としては、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｕ等の金属やこれらを含む合金等からなる一般的な金属材料が挙げられ、ＬＤ２０２から照射される所定波長の光に対して、高い反射率を有する。

積層膜５１２は図２の構成と異なる構成であってもかまわない。例えば、基板上５１１に、金属反射層５２３、誘電体光干渉層５２２、金属磁性層５２１の順番で積層することも可能である。磁気光学式計測装置が、ガスを検知する場合、積層膜は、さらに、ガスの接触による光学特性の変化を引き起こすガス検知層を含む。

〔磁場生成〕
積層膜５１２による反射光量変化を説明する。図３は、磁場生成装置３０における励磁電流の時間変化の例を模式的に示す。励磁電流は、周期３１３で正の向きと負の向きが切り替わる。正の励磁電流は正の磁場を生成し、負の励磁電流は負の磁場を生成する。

正の向きの励磁電流の値と、負の向きの励磁電流の値は同一であり、これにより発生する正の磁場と負の磁場は同一の強さで、金属磁性層５２１全体の磁化を飽和させる強さを有する。正の磁場及び負の磁場は、金属磁性層５２１に向きが逆の飽和磁化を発生させる。また、正の励磁電流が与えられる単位期間（正磁場印加単位期間）３１１と、負の励磁電流が与えられる単位期間（負磁場印加単位期間）３１２とは、同一の長さである。金属磁性層５２１に生じさせる正負の磁化は、向きが逆で大きさが同じであることが必要である。磁場生成器の磁場分布を考慮すると、磁性膜の磁化を飽和させる磁場を与えることで正負磁化の大きさをそろえることが容易になる。

上述のように、横Ｋｅｒｒ効果による反射光量変化を計測するため、磁場生成装置３０により積層膜５１２に印加される磁場は、金属磁性層５２１に平行であって、かつ、入射光の入射面に垂直である。

磁性膜は磁気異方性（容易軸、困難軸）を持つ。どの方向に磁場を印加するかで、磁化曲線に違いが現れる。容易軸方向の磁場印加では、磁化は比較的小さな磁場で大きな振幅の反転を起こし磁化が飽和する。一方困難軸方向の磁場印加では、磁場の強さにしたがって緩やかに磁化が変化してゆき、やがて比較的大きな磁場において磁化が飽和する。上述の通り、本実施例では磁化が飽和した状態を用いるため、小さな磁場で飽和磁化が得られる容易軸方向に磁場を印加する構成のほうが、磁場生成のための電力を低くできるのでより好適である。

磁性膜は、膜面と平行に容易軸が現れやすい材料と、膜面と垂直に容易軸が現れやすい材料がある。また、膜面と平行に容易軸が現れやすい材料のほうが、垂直方向に容易軸を持つ材料よりも１桁から２桁程度小さい磁場で磁化が反転し、飽和する。したがって、膜面と平行に容易軸が現れる材料のほうが、磁化のための電力を低く抑えることができる。上述のＫｅｒｒ効果の３つの形態のうちで、膜面に平行な磁化を用いるのは、横Ｋｅｒｒ効果と縦Ｋｅｒｒ効果である。

また、上述の通り、金属磁性層５２１を含む薄膜センサは、磁気ヨークの磁気ギャップ内に配置される。本発明は、飽和磁化された金属磁性層５２１に入射光を与え、得られた反射光の光量を計測する。磁場印加の磁気ヨークの隙間（ギャップ）に薄膜センサを置くとき、ギャップ内の磁場分布を考えるとギャップの中心付近にセンサ膜を置くほうが良い。さらに入射光、反射光の存在する側から薄膜センサの存在する位置を見た場合、中心付近はギャップの深い位置にあたる。薄膜センサに入射光を入れ、反射光を得るための光路は、縦Ｋｅｒｒのレイアウトでは、磁気ヨークのエッジをかすめるような位置に当たる。一方の横Ｋｅｒｒのレイアウトでは、磁気ヨークの存在しない磁気ギャップ内に位置する。したがって、横Ｋｅｒｒ効果を用いた計測方法のほうが、磁気ヨークに遮られないギャップ内に光路を配置でき、計測装置の設計を容易にできる。本発明で横Ｋｅｒｒ効果を用いた計測方法を用いた理由は、以上のような理由によるものである。

金属磁性層５２１に飽和磁化を与える、正又は負の磁場が印加された状態で、直線偏光が積層膜５１２に入射する。直線偏光は、積層膜５１２内で多重反射し、磁気光学効果を受ける。積層膜５１２から出射した光（反射光）の光量は、金属磁性層５２１の磁化が０の状態の光量Ｒから＋ΔＲ又は－ΔＲだけ変化する。

正負の飽和磁化における反射光量の変化量±ΔＲは、入射光の偏向角度に応じて変化する。これは、入射光の偏向角度に応じて、積層膜５１２での光の干渉条件が変化し、多重反射の影響が変化するからである。したがって、薄膜センサ５１の反射光量の計測値をもとに、計測対象物５３の旋光度を決定することができる。

制御装置１０によって、計測装置に旋光度（薄膜センサへの入射光の偏光角度）とＫｅｒｒ出力値との関係を計測する、いわゆるキャリブレーションの機能を持たせることができる。このときの動作は次のとおりである。制御装置１０は、偏光子２０３を回動させることで、入射光の偏向角度を変化させる。制御装置１０は、上述のように、周期的に変化する正の磁場及び負の磁場を薄膜センサ５１に与えつつ、パルス変調された直線偏光を薄膜センサ５１に照射し、正の磁場下及び負の磁場下における反射光量の計測値から、Ｋｅｒｒ出力値（磁気光学出力値）を算出する。偏光角度の変化と計測を繰り返すことで、偏光角度とＫｅｒｒ出力値の関係を取得できる。制御装置１０は、偏光角度とＫｅｒｒ出力値との関係を特定し、記憶する。

ここで説明したキャリブレーション機能は、計測装置の製造、調整時に装置外の制御機構と偏光子の回転制御機構によって行い、所定の角度に偏光子２０３を固定することで、計測装置へ制御装置１０によって偏光子２０３の偏光角を回転制御する機構を搭載することを省略でき、計測装置を安価にすることも可能である。

旋光度を計測するには、例えば、偏光子２０３の角度を、反射光量の計測値が最大と最小値の中間となるように設定した状態に設定して、計測対象物５３をセットする。制御装置１０は、交互に変化する正磁場及び負磁場下において、計測対象物５３を通過した入射光の薄膜センサ５１の反射強度を計測し、Ｋｅｒｒ出力値を決定する。Ｋｅｒｒ出力値と予め特定した上記関係を比較することで、計測対象物５３の旋光度を決定できる。偏光子２０３の角度を反射光量最大と最小の中間に設定することで、計測対象物５３の旋光性が右旋性であっても左旋性であっても旋光度の計測が可能となる。

〔磁場と反射光量との関係〕
図４は、変化する磁場と反射光量との関係を模式的に示す。図４は、原理的な仮想線で描かれたループを示す。点ＰＯからの右上がりの部分は、磁化０からの初磁化曲線に相当する変化を仮想的に示している。制御装置１０は、図４における、点ＰＡ及び点ＰＢにおいてのみ、反射光量の計測値を取得する。点ＰＡ及び点ＰＢにおいて、薄膜センサ５１の磁化は飽和している。

磁化０（磁場０）の点ＰＯ、正磁場下における点ＰＡ、負磁場下における点ＰＢそれぞれの反射光量をＯ、Ａ、Ｂとする。求める計測結果（Ｋｅｒｒ出力値）Ｘは、Ｘ＝（Ａ－Ｂ）／Ｏで表すことができ、無次元量となる。したがって、反射光量の絶対値は、計測結果に影響しない。正磁場下（正磁化）における反射光量の変化と、負磁場下（負磁化）における反射光量の変化は磁化０に対して対称である。

点ＰＡ及び点ＰＢそれぞれにおける反射光量と磁化０における反射光量との差をΔＲとすると、点ＰＡにおける反射光量Ａ＝Ｏ＋ΔＲである。また、点ＰＢにおける反射光量Ｂ＝Ｏ－ΔＲである。点ＰＯにおける反射光量Ｏ＝（Ａ＋Ｂ）／２である。この関係からわかるように、Ｏ，Ａ，Ｂのうちいずれか２つの値がわかれば、Ｋｅｒｒ出力値の計算は可能となる。ただし、一般に磁性材料は残留磁化をもっているため、実際の計測の場面で磁化０の状態を作ることは消磁の手順を経る必要があり面倒である。したがって、反射光量Ａ及びＢの２値から、Ｋｅｒｒ出力値Ｘが求めるのが現実的である。具体的には、Ｋｅｒｒ出力値Ｘ＝（Ａ－Ｂ）／（（Ａ＋Ｂ）／２）で求めることができる。

〔Ｋｅｒｒ出力値と偏向角度との関係〕
上述のように、制御装置１０は、Ｋｅｒｒ出力値Ｘから、計測対象物５３の旋光度を算出する。図５は、上述のようにして求めたＫｅｒｒ出力値と、入射光の偏光角度との間の関係例を示す。偏光角度の変化に伴って、急峻にＫｅｒｒ出力値が変化する。上述のように、この関係は予め計測される。制御装置１０は、Ｋｅｒｒ出力値と偏向角度との関係を示す情報、例えば、ルックアップテーブルや関数を予め保持している。

制御装置１０は、計測対象物５３のＫｅｒｒ出力値から、上記関係を使用して、薄膜センサ５１への入射光の偏光角度を決定する。計測対象物５３の計測において光源装置２０からの光の偏光角度を一定に維持した状態で、制御装置１０は、薄膜センサ５１への光路の途中に配置された計測対象物５３の通過距離、検出された反射光の偏光角度及び上記Ｋｅｒｒ出力値と偏向角度との関係から、計測対象物５３の旋光度を求めることができる。

薄膜センサ５１に与えられる外部磁場は時間変化するため、点ＰＡにおける反射光量の計測時刻と、点ＰＢにおける反射光量の計測時刻とは、異なる。Ｋｅｒｒ出力値を正確に求めるには、点ＰＡ及び点ＰＢにおける入射光強度が一定であることが重要である。しかし、上述のように、光源の出力が一定値に安定するまで相応の時間が必要とされる。光源の出力の安定を待って計測を行うと、計測開始までに時間を要するとともに、安定化のための期間は測定に寄与しない電力が消費される。

制御装置１０は、光源の光量が緩やかに変化している間の正負磁場下での反射光量計測値から、特定の同一時刻の正負磁場下での反射光量値を推定する。これにより、迅速な計測及び消費電力低減が可能となる。以下において、制御装置１０による計測手順を説明する。

〔計測値及び有効データ〕
図６は、ＡＤＣ４０４によってデジタル信号に変換された、ロックインアンプ４０３の出力の例を示す。出力信号（検出信号）は、磁場の向きの切り替わりに応じて、矩形波を描いている。矩形波における高いレベルの出力値６０１は、正磁場下での出力値であり、矩形波における低いレベルの出力値６０２は、負磁場下での出力値である。正磁場及び負磁場の各期間において、複数の光量検出値が出力されている。

出力信号は、光源出力の漸減に応じて漸減している。制御装置１０は、光路を一定に維持し、外部磁場を発生させる磁場生成装置３０の励磁電流の大きさを一定に維持しながら、その向きだけを反転させる。この制御により、光源出力以外の計測条件の変動要因を低減する。

上述のように、正磁場下における反射光量と負磁場下における反射光量を同時に計測することはできない。また、主に光源の出力変化のため、正磁場下における反射光量計測値は一定ではなく、負磁場下における反射光量計測値も一定ではない。そこで、制御装置１０は、正磁場下における計測値に対する回帰式（第１回帰式）と負磁場下における計測値に対する回帰式（第２回帰式）を決定し、それら回帰式から特定時刻の正磁場下における計測値及び負磁場下における計測値を推定する。

一例において、制御装置１０は、より正確な回帰式を算出するため、計測値の一部を選択する。具体的には、正磁場と負磁場との間の切り替わりにおいて、安定した計測値が得られるまでの遷移期間が存在する。遷移期間は、磁場反転及び磁場反転に伴う計測値の変化がロックインアンプ４０３の出力で安定となるまでの期間である。

図７は、制御装置１０が回帰式の算出のために除外する計測期間と、利用する計測期間とを示す。負の励磁電流（又は０の励磁電流）から正の励磁電流への反転直後にデータ除外期間６１１が定義され、その後に有効データ期間６１２が定義される。また、正の励磁電流（又は０の励磁電流）から負の励磁電流への反転直後にデータ除外期間６２１が定義され、その後に有効データ期間６２２が定義される。制御装置１０は、回帰式の算出のため、有効データ期間６１２、６２２の計測値を選択して使用する。

ロックインアンプは、図１の構成から理解されるように、最終段にＬＰＦ４３３を持っている。プリアンプ４０２から入力された信号が変化したとしても、その変化がＬＰＦの出力に現れるまでには、回路定数できまる遅延時間＝時定数を持つ。また、磁場生成器３０３は電気回路としては、コイル（インダクタンス）であり、印加電圧を切り替えても電流が一定値に落ち着くまでには遅延がある。磁場は電流によって生じるので、薄膜センサに印加される磁場の強さは一定値に落ち着くまでの遷移期間をもつ。したがって、磁場の反転周期は、磁場の遷移期間（データ除外期間）とロックインアンプの時定数の両方を考慮して、十分な計測回数を得られるように設定される。

〔回帰式〕
図８は、有効な計測値と回帰式に基づいて描かれた回帰曲線との間の関係の例を示す。ここでは、文章の煩雑さを避けるため、回帰式に基づいて描かれた回帰曲線を図上で指す場合に回帰式と表現する。制御装置１０は、正磁場下における複数の有効な計測値６５１から、回帰式６５２を計算する。同様に、制御装置１０は、負磁場下における複数の有効な計測値６６１から、回帰式６６２を計算する。例えば、制御装置１０は、複数の正磁場印加単位期間それぞれの複数の計測値６５１から、回帰式６５２を計算する。同様に、制御装置１０は、複数の負磁場印加単位期間それぞれの複数の計測値６６１から、回帰式６６２を計算する。

図８において、回帰式６５２及び６６２は、それぞれ、２次関数である。正の磁場における回帰式６５２の計算は、負の磁場の期間における計測値は参照していない。同様に、負の磁場における回帰式６６２の計算は、正の磁場の期間における計測値を参照していない。しかし、光源出力の変化は磁場の変化とは無関係であるので、磁場が一定の場合は、光源出力の変化のみに支配された法則性を持って計測値が得られるはずである。そのため、断続的な計測値から、適切な回帰式を得ることができる。

光源出力の時間変化は単調であり、短時間であれば１次式、又は、原理的に曲率を持って変化する現象であることを考慮すると２次式で表わすことができる。効率的な演算処理と適切な回帰式の取得の観点から、２次式を使用することが一例である。なお、他の関数、例えば、指数関数、対数関数などを用いてもよく、適用可能であれば、光源出力変化の物理現象を的確に記述した複雑な関数を用いてもよい。

制御装置１０は、正磁場における回帰式６５２及び負磁場における回帰式６６２から、任意の同時刻での正磁場下及び負磁場下における光量（の計測値）Ａ及びＢを推定することができる。制御装置１０は、推定した光量Ａ及び光量Ｂから、任意の同時刻でのＫｅｒｒ出力値を推定することができる。

一例において、制御装置１０は、計測結果の存在する範囲内の時刻における計測推定値を使用して、Ｋｅｒｒ出力値を決定する。これにより、計測結果の存在する範囲外の推定値を使用するよりも精度を高めることができる。制御装置１０は、複数の時刻における計測値を推定し、それらを用いて決定したそれぞれのＫｅｒｒ出力値の平均値をもって求めるべきＫｅｒｒ出力値としてもよい。これにより、Ｋｅｒｒ出力値の推定精度を高めることができる。

図８が示す例において、制御装置１０は、正磁場下における実際の計測値から正磁場下の回帰式を決定し、負磁場下における実際の計測値から負磁場下の回帰式を決定する。他の例において、制御装置１０は、正磁場下における計測値及び負磁場下における計測値から磁化０での回帰式（第３回帰式）を決定し、その回帰式に基づきＫｅｒｒ出力値を決定する。

磁化０のままでも、光源出力変動に伴う反射光の変動が計測可能である。これに、外部磁場によって生じるＫｅｒｒ効果が加わって、正磁場下及び負磁場下における計測値となるが、この中に光源の出力変動に伴う変動が含まれているというのが、実際の計測データである。この考え方に基づいて、磁化０の計測値の回帰式を決定しようというのが、この例の考え方である。

ところで、正磁場下の計測値及び負磁場下の計測値それぞれに対して回帰式を求めた場合にはそれぞれを結び付ける関係はなく、正磁場あるいは負磁場のいずれかのみに固有の雑音成分があった場合にはそれぞれの回帰式が影響をうけ、計測の精度低下の要因となりうる。一つの光量の緩やかな変化を表す回帰式をもとに、正磁場下における光量及び負磁場下における光量が決定されるとするモデルの方が、より物理現象に即していて、雑音成分により正磁場、負磁場の関係が不用意に乱れることが少ない。そのため、本方法は、より正確な計測が可能となる。

外部磁場が存在しない場合の計測値は、正及び負の磁場が存在する場合の計測値が同時に計測できたとすると、それらの中間値となるはずである。各時刻におけるＫｅｒｒ出力値は、光源の出力が変化しても、他の条件が一定であれば一定である。したがって、Ｋｅｒｒ出力値がわかれば、磁化０での光量計測値の回帰式を求めることができる。

つづいて、具体的な手順を説明する。一例において、制御装置１０は、正の磁場下における有効計測値の平均値ＶＡを算出し、さらに、負の磁場下における有効計測値の平均値ＶＢを算出する。制御装置１０は、平均値ＶＡ及びＶＢから仮のＫｅｒｒ出力値ＶＸを算出する。具体的には、ＶＸ＝（ＶＡ－ＶＢ）／（（ＶＡ＋ＶＢ）／２）により、仮のＫｅｒｒ出力値ＶＸが算出される。ＶＸは計測値としてそのまま採用するには精度は十分ではないが、真のＫｅｒｒ出力値Ｘはこの近くにいるはずである。

制御装置１０は、正磁場の期間において、正磁場下における計測値及び仮のＫｅｒｒ出力値ＶＸにもとづいて磁化０における計測値を逆算する。さらに、負磁場の期間において、負磁場下における計測値及び仮のＫｅｒｒ出力値ＶＸをもとに、磁化０における計測値を逆算する。

制御装置１０は、逆算して求めた磁化０における計測値に対する回帰式を算出し、残差平方和を算出する。制御装置１０は、残差平方和が最小となるＫｅｒｒ出力値を探索する。見つかったＫｅｒｒ出力値が、求めるべき適切なＫｅｒｒ出力値である。

図９は、正磁場下における実際の計測値６７１、負磁場下における実際の計測値６８１、上記方法により求めた適正なＫｅｒｒ出力値に基づく磁化０における推定計測値６９１、及びその回帰式６９２の例を示す。本例は、一つの回帰式６９２が光量の緩やかな変化を表し、それに一定レベルのＫｅｒｒ効果が作用して実際の計測値が得られているので、より物理モデルに即した、計測データの処理方法である。

次に、光源の点灯初期の大きな出力変動を抑制する方法を説明する。上述のように、ＬＤやＬＥＤなどの光源は、点灯後数１０秒間で大きく出力を変動させる。光源の緩やかな出力変動を許容できる計測方法であっても、この大きな変動を抑制することで、より正確な計測が可能となる。

〔光源制御〕
図１０は、光源の駆動電流の時間変化の例を示す。光源の点灯開始から始まるＤＣ点灯期間７０１において、一定の直流電流が光源に与えられる。ＤＣ点灯期間７０１の直後に、明滅期間（計測期間）７０２が続く。明滅期間７０２において、上述のようにパルス変調された交流電流が、光源に与えられる。明滅期間７０２において、制御装置１０は、電流反転器３０２を制御することで、定電流電源３０１からのＤＣ電流を反転制御し、矩形波交流電流を磁場生成器３０３に与える。

制御装置１０は、明滅期間７０２において、薄膜センサ５１の反射光量の計測を行う。このように、制御装置１０は、計測のための光源の明滅の前に、一定電流値によって光源のＤＣ点灯を行い、間をあけずにすぐさま明滅に切り替える。これにより、光源を点灯した直後の初期の出力変動を抑制することが可能である。つまり、計測のときだけ光源を点灯させるといった使い方が可能になる。

図１１は、十分な放置時間後にＤＣ点灯（エージング）時間を０～１０秒の範囲で変えて、すぐさま定電流パルス（Ｄｕｔｙ５０％）駆動に切り替えたときの光出力の変化を比較した結果を示す。なお、エージング期間の光出力値は表示していない。ＤＣエージング時間の増加に伴い、定電流点灯に特有の点灯直後の光出力の低下傾向が緩和している。光源の素子特性、駆動電流によって、この効果の程度は変化するので、使用する素子、駆動電流に合わせて、所望の特性になるようにＤＣエージング時間を調整すればよい。エージングはＤＣ点灯でなくても、パルスのＤｕｔｙを計測時よりも大きくすることでも同様の効果を得ることができる。

上述の構成において、制御装置１０は、同一強度で向きが逆の磁場を薄膜センサ５１に交互にあたえる。磁場の強度は、薄膜センサ５１の金属磁性層５２１の磁化を飽和できる強度を有する。金属磁性層５２１において、計測に必要な磁化の状態は、磁化の向きが正および負で飽和磁化の状態のみである。よって中間的な大きさの磁化の状態は不要であり、印加磁場の強度を順次変化させるような操作は不要である。したがって、制御装置１０は、金属磁性層５２１の飽和磁化を与える強度の磁場を、反転印加するという動作をおこなう。

制御装置１０は、ＬＤ２０２を明滅させて、薄膜センサ５１の反射光量の同期計測（ロックイン計測）を行う。磁場反転の周期は、ＬＤ２０２の明滅周期よりも十分に長い。制御装置１０は、磁場反転の周期よりも十分に短い間隔で計測値を読み込む。つまり、正の磁場又は負の磁場の磁場強度が維持される各期間において、複数時刻での計測値が取得される。

制御装置１０は、磁場反転の遷移期間及びそれに伴うロックインアンプ４０３の出力が安定に至るまで期間の計測値を、有効計測値から除外する。磁場反転周波数と光変調周波数とは、反転する正磁場及び負磁場それぞれにおいて、磁場が安定している期間内にロックインアンプ４０３の安定した出力が得られるように決定されている。制御装置１０は、磁場反転を複数回繰り返し、安定した磁場及びロックインアンプ出力の期間の計測値を繰り返し取り込む。

制御装置１０は、正磁場及び負磁場下の反射光量の有効計測値から、磁化０における回帰式又は正の磁場及び負の磁場それぞれにおける回帰式を決定する。制御装置１０は、磁化０における回帰式又は正の磁場及び負の磁場それぞれにおける回帰式を使用して、Ｋｅｒｒ出力値を決定する。

上述のように、本実施形態は、出力が緩やかに変化する光源を用い、同時刻における正磁場及び負磁場下の計測ができない条件において、光源出力が同一である同時刻の推定計測値を得ることができ、それらに基づきＫｅｒｒ出力値を求めることが可能になる。

ロックインアンプを使用した同期計測の適用により、Ｓ／Ｎ比を高めることができ、光学的なバンドパスフィルタが無くても実用的な計測精度を得ることができる。同期計測は光源を明滅させるため、明滅の消灯期間に相当する分、ＤＣ点灯と比較して消費電力を低減することができる。

また、本実施形態は、光源を長時間点灯させて安定化させる必要がなく、計測までの待ち時間が短縮でき、消費電力を低減できるため、バッテリを利用した携帯機器に特に有効である。本実施形態は、光源の点灯時間を短縮できるので、光源能力の低下を特性でき、装置寿命を長くすることができる。磁場は正／負で検出素子内の磁性膜の磁化を飽和させるのみで途中の磁場を与えないので、計測時間の短縮とともに、消費電力の抑制ができる。

以上、本開示の実施形態を説明したが、本開示が上記の実施形態に限定されるものではない。当業者であれば、上記の実施形態の各要素を、本開示の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。

１０制御装置、２０光源装置、３０磁場生成装置、４０反射光検出装置、５１薄膜センサ、５３計測対象物、２０１ＬＤドライバ、２０２ＬＤ、２０３偏光子、３０１定電流電源、３０２電流反転器、３０３磁場生成器、３１１正磁場印加単位期間、３１２負磁場印加単位期間、３１３励磁電流周期、４０２プリアンプ、４０３ロックインアンプ、５１１基板、５１２積層膜、５２１金属磁性層、５２誘電体光干渉層、５２３金属反射層、６０１、６０２ロックインアンプ出力値、６１１、６２１データ除外期間、６１２、６２２有効データ期間、６５１正磁場下の計測値、６５２正磁場下の回帰式、６６１負磁場下の計測値、６６２負磁場下の回帰式、６７１正磁場下の計測値、６８１負磁場下の計測値、６９１磁化０での推定計測値、６９２磁化０での回帰式、７０１点灯期間、７０２明滅期間、ＰＡ正磁場下の点、ＰＢ負磁場下の点、ＰＯ磁化０での点

Claims

磁気光学式計測装置であって、
光源と、
磁性膜を含む、前記光源からの光を反射する薄膜センサと、
前記薄膜センサに磁場を与える磁場生成装置と、
制御装置と、
を含み、
前記磁場生成装置は、前記磁性膜に互いに向きが逆で、大きさが等しい正の磁化と負の磁化を交互に生じさせる、正の磁場と負の磁場とを、前記薄膜センサに交互に与え、
前記制御装置は、
前記正の磁場下での複数の時刻において、前記薄膜センサによる反射光量を計測し、
前記負の磁場下での複数の時刻において、前記薄膜センサによる反射光量を計測し、
前記正の磁場下での前記複数の時刻における計測値に対する第１回帰式を決定し、
前記負の磁場下での前記複数の時刻における計測値に対する第２回帰式を決定し、
前記第１回帰式から特定時刻における前記正の磁場下での反射光量の第１推定値を決定し、
前記第２回帰式から前記特定時刻における前記負の磁場下での反射光量の第２推定値を決定し、
前記第１推定値をＡ、前記第２推定値をＢ、Ｋｅｒｒ出力値をＸとして、下記の数式からＫｅｒｒ出力値を決定する、
Ｘ＝（Ａ－Ｂ）／（（Ａ＋Ｂ）／２）
磁気光学式計測装置。
磁気光学式計測装置であって、
光源と、
磁性膜を含む、前記光源からの光を反射する薄膜センサと、
前記薄膜センサに磁場を与える磁場生成装置と、
制御装置と、
を含み、
前記磁場生成装置は、前記磁性膜に互いに向きが逆で、大きさが等しい正の磁化と負の磁化を交互に生じさせる、正の磁場と負の磁場とを、前記薄膜センサに交互に与え、
前記制御装置は、
前記正の磁場下での複数の時刻において、前記薄膜センサによる反射光量を計測し、
前記負の磁場下での複数の時刻において、前記薄膜センサによる反射光量を計測し、
前記正の磁場下での前記複数の時刻における計測値の平均値及び前記負の磁場下での前記複数の時刻における計測値の平均値から、仮のＫｅｒｒ出力値を決定し、
前記仮のＫｅｒｒ出力値及び前記正の磁場下での前記複数の時刻における計測値から、前記正の磁場の期間での前記磁性膜が磁化を持たない状態での反射光量の計測値を推定し、
前記仮のＫｅｒｒ出力値及び前記負の磁場下での前記複数の時刻における計測値から、前記負の磁場の期間での前記磁性膜が磁化を持たない状態での反射光量の計測値を推定し、
前記正の磁場の期間での前記磁性膜が磁化を持たない状態での反射光量の計測値及び前記負の磁場の期間での前記磁性膜が磁化を持たない状態での反射光量の計測値に対する第３回帰式及び残差平方和を決定し、
前記残差平方和が最小となるＫｅｒｒ出力値を探索する、
磁気光学式計測装置。
磁気光学式計測装置であって、
光源と、
磁性膜を含む、前記光源からの光を反射する薄膜センサと、
前記薄膜センサに磁場を与える磁場生成装置と、
制御装置と、
を含み、
前記磁場生成装置は、前記磁性膜に互いに向きが逆で、大きさが等しい正の磁化と負の磁化を交互に生じさせる、正の磁場と負の磁場とを、前記薄膜センサに交互に与え、
前記制御装置は、
前記正の磁場下での複数の時刻において、前記薄膜センサによる反射光量を計測し、
前記負の磁場下での複数の時刻において、前記薄膜センサによる反射光量を計測し、
前記正の磁場下での前記複数の時刻における計測値及び前記負の磁場下での前記複数の時刻における計測値から、１以上の回帰式を決定し、
前記１以上の回帰式に基づいて所定の出力値を決定し、
前記光源を定電流により所定期間点灯した後、前記光源を周期的に明滅させて、前記薄膜センサによる反射光量の同期計測を行い、
前記光源の明滅周期は、前記磁場生成装置の磁場反転周期よりも短い、
磁気光学式計測装置。
請求項１、２又は３に記載の磁気光学式計測装置であって、
前記正の磁場及び前記負の磁場は、それぞれ、前記磁性膜の磁化を飽和させる、
磁気光学式計測装置。
請求項１、２又は３に記載の磁気光学式計測装置であって、
前記正の磁場下での前記複数の時刻は、前記正の磁場が印加される複数単位期間の時刻を含み、
前記負の磁場下での前記複数の時刻は、前記負の磁場が印加される複数単位期間の時刻を含む、
磁気光学式計測装置。
請求項１、２又は３に記載の磁気光学式計測装置であって、
前記磁場生成装置は、コイルに与える定電流の向きを切り替えることで、前記正の磁場及び前記負の磁場を生成する、
磁気光学式計測装置。
請求項１、２又は３に記載の磁気光学式計測装置であって、
前記制御装置は、各回帰式の決定において、前記磁場生成装置による磁場の向きの切り替えから所定時間内の反射光量の計測データを除外する、
磁気光学式計測装置。
請求項１、２又は３に記載の磁気光学式計測装置であって、
前記制御装置は、前記光源の出力が変化している期間において、前記薄膜センサによる反射光量を計測する、
磁気光学式計測装置。
磁気光学式計測方法であって、
薄膜センサの磁性膜に互いに向きが逆で、大きさが等しい正の磁化と負の磁化を交互に生じさせる、正の磁場と負の磁場とを、前記薄膜センサに交互に与え、
前記正の磁場下での複数の時刻において、前記薄膜センサによる反射光量を計測し、
前記負の磁場下での複数の時刻において、前記薄膜センサによる反射光量を計測し、
前記正の磁場下での前記複数の時刻における計測値に対する第１回帰式を決定し、
前記負の磁場下での前記複数の時刻における計測値に対する第２回帰式を決定し、
前記第１回帰式から特定時刻における前記正の磁場下での反射光量の第１推定値を決定し、
前記第２回帰式から前記特定時刻における前記負の磁場下での反射光量の第２推定値を決定し、
前記第１推定値をＡ、前記第２推定値をＢ、Ｋｅｒｒ出力値をＸとして、下記の数式からＫｅｒｒ出力値を決定する、
Ｘ＝（Ａ－Ｂ）／（（Ａ＋Ｂ）／２）
磁気光学式計測方法。
磁気光学式計測方法であって、
薄膜センサの磁性膜に互いに向きが逆で、大きさが等しい正の磁化と負の磁化を交互に生じさせる、正の磁場と負の磁場とを、前記薄膜センサに交互に与え、
前記正の磁場下での複数の時刻において、前記薄膜センサによる反射光量を計測し、
前記負の磁場下での複数の時刻において、前記薄膜センサによる反射光量を計測し、
前記正の磁場下での前記複数の時刻における計測値の平均値及び前記負の磁場下での前記複数の時刻における計測値の平均値から、仮のＫｅｒｒ出力値を決定し、
前記仮のＫｅｒｒ出力値及び前記正の磁場下での前記複数の時刻における計測値から、前記正の磁場の期間での前記磁性膜が磁化を持たない状態での反射光量の計測値を推定し、
前記仮のＫｅｒｒ出力値及び前記負の磁場下での前記複数の時刻における計測値から、前記負の磁場の期間での前記磁性膜が磁化を持たない状態での反射光量の計測値を推定し、
前記正の磁場の期間での前記磁性膜が磁化を持たない状態での反射光量の計測値及び前記負の磁場の期間での前記磁性膜が磁化を持たない状態での反射光量の計測値に対する第３回帰式及び残差平方和を決定し、
前記残差平方和が最小となるＫｅｒｒ出力値を探索する、
磁気光学式計測方法。
磁気光学式計測方法であって、
薄膜センサの磁性膜に互いに向きが逆で、大きさが等しい正の磁化と負の磁化を交互に生じさせる、正の磁場と負の磁場とを、磁場生成装置により前記薄膜センサに交互に与え、
光源からの光を前記薄膜センサに照射し、
前記正の磁場下での複数の時刻において、前記薄膜センサによる反射光量を計測し、
前記負の磁場下での複数の時刻において、前記薄膜センサによる反射光量を計測し、
前記正の磁場下での前記複数の時刻における計測値及び前記負の磁場下での前記複数の時刻における計測値から、１以上の回帰式を決定し、
前記１以上の回帰式に基づいて所定の出力値を決定し、
前記磁気光学式計測方法は、前記光源を定電流により所定期間点灯した後、前記光源を周期的に明滅させて、前記薄膜センサによる反射光量の同期計測を行い、
前記光源の明滅周期は、前記磁場生成装置の磁場反転周期よりも短い、
磁気光学式計測方法。