JPH05107274A - Voltage detector - Google Patents

Voltage detector

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JPH05107274A
JPH05107274A JP3266269A JP26626991A JPH05107274A JP H05107274 A JPH05107274 A JP H05107274A JP 3266269 A JP3266269 A JP 3266269A JP 26626991 A JP26626991 A JP 26626991A JP H05107274 A JPH05107274 A JP H05107274A
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JP
Japan
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light
reflected
light source
measured
voltage
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JP3266269A
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Inventor
Hironori Takahashi
宏典 高橋
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Hamamatsu Photonics KK
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Hamamatsu Photonics KK
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Publication date
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Publication of JPH05107274A publication Critical patent/JPH05107274A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain a voltage detector with higher voltage detection sensitivity by measuring a measuring distance between an object to be measured and a light probe precisely to control in the voltage detector which measures a voltage of an object to be measured in a noncontact manner. CONSTITUTION:A part of light P outputted from a second light source 56 is reflected by a reflection means 40c to make the first reflected light P1 and the rest thereof is reflected on the surface of an object 42 to be measured to make the second reflected light P2. Interference light is generated by the two reflected light beams. The intensity of the interference light is detected by an interference light detection means 60. A measuring distance control means 67 controls a measuring distance (d) short and at a high accuracy between a light probe 40 and the object 42 to be measured based on the resulting detection signal. By varying a wavelength range of the light P corresponding to the measuring distance (d), an absolute measuring distance (d) can be measured based on the intensity of the interference light to control.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、被測定物の電圧を光プ
ローブで測定する電圧検出装置に関し、特に被測定物と
光プローブとの間の測定距離を精密に計測して制御する
ことにより、電圧検出感度を向上させた電圧検出装置に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a voltage detecting device for measuring a voltage of an object to be measured with an optical probe, and more particularly, by precisely measuring and controlling a measuring distance between the object to be measured and the optical probe. The present invention relates to a voltage detection device having improved voltage detection sensitivity.

【0002】[0002]

【従来の技術】集積回路などの被測定物の所定部分の電
圧を非接触で測定する電圧検出装置が、例えば米国特許
第4,618,819号において知られている。この電
圧検出装置は、電界強度に応じて屈折率が変化する電気
光学効果を有するLiTaO3 などの電気光学材料を使
った光プローブを使用している。
2. Description of the Related Art A voltage detecting device for contactlessly measuring a voltage of a predetermined portion of an object to be measured such as an integrated circuit is known, for example, in U.S. Pat. No. 4,618,819. This voltage detecting device uses an optical probe using an electro-optical material such as LiTaO 3 having an electro-optical effect in which the refractive index changes according to the electric field strength.

【0003】この電圧検出装置の電圧検出原理を以下に
説明する。電気光学材料が取り付けられた光プローブ先
端を被測定物の電界内に位置させてこの光プローブ内に
直線偏光ビームを照射する。この光ビームは電気光学材
料の被測定物側の端面で反射され、検光素子によって光
強度変化に変換されて光検出器で受光される。電気光学
材料で反射された光ビームの偏光状態は、被測定物によ
る電気光学材料の電界強度に応じて変化するため、この
検出器出力を増幅することにより、被測定物の所定部分
の電圧が測定される。なお、ここで光プローブ内に照射
する光ビームは直線偏光ビームに限定されず、円偏
光、,楕円偏光ビームなどであっても良い。電圧検出装
置の検出感度は、光プローブと被測定物との間の距離
(以下測定距離という)に大きく依存しており、また、
一般的にこの測定距離が短くなるほど高い検出感度を得
ることができる。このため、検出感度を高くするととも
に、測定時に良好な再現性を得るためには、測定距離を
できるだけ短くするとともに、測定距離を正確に制御す
ることが必要である。
The voltage detection principle of this voltage detection device will be described below. The tip of the optical probe to which the electro-optic material is attached is positioned in the electric field of the object to be measured, and a linearly polarized beam is irradiated into the optical probe. This light beam is reflected by the end surface of the electro-optical material on the side of the object to be measured, converted into a change in light intensity by the light detecting element, and received by the photodetector. Since the polarization state of the light beam reflected by the electro-optical material changes according to the electric field strength of the electro-optical material by the measured object, by amplifying the output of this detector, the voltage of a predetermined part of the measured object is increased. To be measured. The light beam irradiated into the optical probe here is not limited to a linearly polarized beam, and may be a circularly polarized beam, an elliptically polarized beam, or the like. The detection sensitivity of the voltage detection device largely depends on the distance between the optical probe and the object to be measured (hereinafter referred to as the measurement distance).
Generally, the shorter the measurement distance, the higher the detection sensitivity can be obtained. Therefore, in order to increase the detection sensitivity and obtain good reproducibility during measurement, it is necessary to make the measurement distance as short as possible and accurately control the measurement distance.

【0004】測定距離の制御手段が設けられていない場
合には、測定の再現性が悪化するだけではなく、光プロ
ーブを被測定物に衝突させてこれを破壊してしまう恐れ
がある。一方、この破壊を防止するために測定距離を大
きくすると、検出感度が低下するという問題が生じてし
まう。
If the measuring distance control means is not provided, not only the reproducibility of measurement deteriorates, but also the optical probe may collide with the object to be measured and destroy it. On the other hand, if the measurement distance is increased to prevent this destruction, there arises a problem that the detection sensitivity decreases.

【0005】これらの課題を解決するために、例えば、
文献「J.Apple, Phys. 66(9), 1989年」の4001〜4009ペ
ージに記載されている、測定距離を正確に制御する電圧
検出装置が提案されている。
To solve these problems, for example,
A voltage detection device for accurately controlling the measurement distance is proposed, which is described on pages 4001 to 4009 of the document “J. Apple, Phys. 66 (9), 1989”.

【0006】図4は、この従来の電圧検出装置の構成を
示すブロック図である。2種類の異なる波長λ1 ,λ2
の光を含む光ビームLは、ハーフミラー2を透過して2
種類の焦点を有する多重(2重)焦点レンズ4に入る。
この多重焦点レンズ4は、波長λ1 ,λ2 に対してそれ
ぞれ異なる焦点距離f1 ,f2 を有している。このた
め、光ビームLはそれぞれ異なる焦点位置で焦点が合
う。多重焦点レンズ4を通過した光ビームLは、それぞ
れの焦点で反射してハーフミラー2に向かう。ここで反
射した光ビームLはテレビカメラ24に検出されてモニ
タ26で映像化され、また、ビデオ信号分析器28で分
析される。これら映像化や分析により、照射された光ビ
ームLの焦点が電気光学材料10および被測定物18上
に合っているかどうかが監視される。支持体6に支持さ
れたプローブヘッド8の先端には電気光学材料10が固
定されており、支持体6は、コントローラ12によって
制御されるピエゾ駆動装置14により矢印のように上下
に駆動され、波長λ2 の光が電気光学材料10に焦点が
合うように調整される。この支持体6の変位は、光変位
センサ16によって検出される。集積回路などの被測定
物18はサンプルステージ22上に設置されおり、ステ
ージコントローラ20により上下に駆動され、波長λ1
の光を使って被測定物18の表面までの距離が焦点距離
1 と一致するように調整される。
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of this conventional voltage detecting device. Two different wavelengths λ 1 and λ 2
The light beam L including the light of
Enters a multiple (double) focus lens 4 having different types of focus.
The multifocal lens 4 has different focal lengths f 1 and f 2 for wavelengths λ 1 and λ 2 , respectively. Therefore, the light beams L are focused at different focal positions. The light beams L that have passed through the multifocal lens 4 are reflected at their respective focal points and travel toward the half mirror 2. The light beam L reflected here is detected by the television camera 24, visualized on the monitor 26, and analyzed by the video signal analyzer 28. By these imaging and analysis, it is monitored whether the irradiated light beam L is focused on the electro-optical material 10 and the DUT 18. The electro-optic material 10 is fixed to the tip of the probe head 8 supported by the support body 6, and the support body 6 is vertically driven by a piezo drive device 14 controlled by a controller 12 as indicated by an arrow, and the wavelength The light of λ 2 is adjusted so as to be focused on the electro-optical material 10. The displacement of the support 6 is detected by the optical displacement sensor 16. An object to be measured 18 such as an integrated circuit is installed on a sample stage 22 and is driven up and down by a stage controller 20 to obtain a wavelength λ 1
Is used to adjust the distance to the surface of the DUT 18 to match the focal length f 1 .

【0007】この時、電気光学材料10と被測定物18
との測定距離h0 は焦点距離の差(f1 −f2 )とな
る。この測定距離(f1 −f2 )を基準距離として、電
気光学材料10の移動距離を光変位センサ16で検出す
るとともに、上記基準距離から移動距離を増減すること
により、測定距離h0 を間接的に算出できる。したがっ
て、支持体6を駆動することによって、測定距離h0
計測して制御することができる。
At this time, the electro-optical material 10 and the object to be measured 18 are
And the measured distance h 0 between them is the difference in focal length (f 1 −f 2 ). Using this measurement distance (f 1 −f 2 ) as a reference distance, the movement distance of the electro-optical material 10 is detected by the optical displacement sensor 16, and the measurement distance h 0 is indirectly determined by increasing or decreasing the movement distance from the reference distance. Can be calculated. Therefore, by driving the support 6, the measurement distance h 0 can be measured and controlled.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の電圧検出装置では、以下の問題があった。
However, the above-mentioned conventional voltage detecting device has the following problems.

【0009】第1に、測定距離h0 を制御するときの精
度は、設定された基準距離の誤差や光変位センサの測定
誤差などに依存する。このため、これらの誤差よりも高
い精度で測定距離を制御できなかった。したがって、測
定距離を短くできないため、より高い検出感度が得られ
なかった。
First, the accuracy in controlling the measurement distance h 0 depends on the error of the set reference distance and the measurement error of the optical displacement sensor. Therefore, the measurement distance cannot be controlled with higher accuracy than these errors. Therefore, since the measurement distance cannot be shortened, higher detection sensitivity cannot be obtained.

【0010】第2に、光変位センサ16は、光プローブ
と被測定物18との間の測定距離h0 を直接計測するこ
とができず、予め基準距離の設定操作が必要であるた
め、測定距離を制御する操作が複雑になっていた。
Secondly, since the optical displacement sensor 16 cannot directly measure the measurement distance h 0 between the optical probe and the object to be measured 18, it is necessary to set the reference distance in advance. The operation to control the distance was complicated.

【0011】第3に、多重焦点レンズ4は特別に設計,
製作する必要があるため、高価であった。
Third, the multifocal lens 4 is specially designed,
It was expensive because it had to be manufactured.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は、このような課
題を解決するためになされたもので、反射手段を一部通
過する光の波長幅を可変して出射する第2の光源と、こ
の第2の光源から出射されて電気光学材料を通過し反射
手段で一部反射された第1反射光,並びに第2の光源か
ら出射されて電気光学材料および反射手段を通過し被測
定物表面で反射された第2反射光によって発生する干渉
光を検出する第2の光検出手段と、この第2の光検出手
段から出力される検出信号に基づいて光プローブおよび
被測定物間の測定距離を制御する測定距離制御手段とを
備え、第2の光源から出射される光の波長幅を測定距離
に対応して可変させるものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and includes a second light source for varying the wavelength width of light that partially passes through the reflecting means and emitting the light. The first reflected light emitted from the second light source, passing through the electro-optical material, and partially reflected by the reflecting means, and the surface of the DUT emitted from the second light source, passing through the electro-optical material and the reflecting means. Second light detecting means for detecting the interference light generated by the second reflected light reflected by the second light, and the measurement distance between the optical probe and the object to be measured based on the detection signal output from the second light detecting means. And a measurement distance control means for controlling the wavelength distance of the light emitted from the second light source in accordance with the measurement distance.

【0013】[0013]

【作用】第2の光源から出射された光の一部は反射手段
で反射されて第1反射光となり、残りは、被測定物表面
で反射されて第2反射光となる。この2つの反射光によ
って干渉光が発生する。この干渉光は第2の光検出手段
によって検出され、検出信号として出力される。光プロ
ーブおよび被測定物間の測定距離はこの検出信号を入力
した測定距離制御手段によって計測および制御される。
The part of the light emitted from the second light source is reflected by the reflecting means to become the first reflected light, and the rest is reflected at the surface of the object to be measured to become the second reflected light. Interference light is generated by these two reflected lights. This interference light is detected by the second light detection means and output as a detection signal. The measurement distance between the optical probe and the object to be measured is measured and controlled by the measurement distance control means which inputs the detection signal.

【0014】また、測定距離に対応して光の波長幅を可
変させることにより、検出される干渉光の強度に基づい
て絶対的な測定距離が得られる。
By varying the wavelength width of the light in accordance with the measurement distance, the absolute measurement distance can be obtained based on the intensity of the detected interference light.

【0015】[0015]

【実施例】次に、本発明による電圧検出装置の一実施例
を図面を参照して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the voltage detecting device according to the present invention will be described with reference to the drawings.

【0016】図1は本実施例による電圧検出装置の構成
を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the voltage detecting device according to this embodiment.

【0017】一点鎖線で示した部分が測定距離の計測,
制御を行う部分であって、本発明の特徴部分である。
The portion indicated by the one-dot chain line is the measurement of the measurement distance,
It is a part that performs control and is a characteristic part of the present invention.

【0018】まず、電圧検出原理について説明する。パ
ルス光源30から波長λ1 の光パルスLが出射される。
偏光子32は出射された光パルスLの特定の偏光成分だ
けを透過する。この偏光された光パルスをL1とする。
透過した光パルスL1はハーフミラー34およびダイク
ロイックミラー36を通過する。このダイクロイックミ
ラー36は波長λ1 の光に対して透明である。ダイクロ
イックミラー36を通過した光パルスL1は、対物レン
ズ38により、ガラス支持体40aおよびこれに支持さ
れた電気光学材料40bを透過して多層膜ミラー40c
上に集光される。 光プローブ40は、これらガラス支
持体40a,電気光学材料40b,および多層膜ミラー
40cを含んで構成されている。この光プローブ40は
集積回路などの被測定物42から測定距離dの位置にあ
る。被測定物42は被測定物制御回路44から電源や信
号を供給されて動作する。また、被測定物制御回路44
は制御部46に制御信号を送出し、制御部46はこの制
御信号を受けてパルス光源30の点燈タイミングを制御
する。また、制御部46はこれと同時に計測部52へ制
御信号を送出する。
First, the principle of voltage detection will be described. An optical pulse L having a wavelength λ 1 is emitted from the pulse light source 30.
The polarizer 32 transmits only a specific polarization component of the emitted light pulse L. Let this polarized light pulse be L1.
The transmitted light pulse L1 passes through the half mirror 34 and the dichroic mirror 36. The dichroic mirror 36 is transparent to light of wavelength λ 1 . The light pulse L1 that has passed through the dichroic mirror 36 passes through the glass support 40a and the electro-optic material 40b supported by the glass support 40a by the objective lens 38, and the multilayer film mirror 40c.
Focused on top. The optical probe 40 includes the glass support 40a, the electro-optic material 40b, and the multilayer mirror 40c. The optical probe 40 is located at a measurement distance d from an object to be measured 42 such as an integrated circuit. The device under test 42 operates by being supplied with power and signals from the device under test control circuit 44. In addition, the DUT control circuit 44
Sends a control signal to the control unit 46, and the control unit 46 receives the control signal and controls the lighting timing of the pulse light source 30. At the same time, the control unit 46 sends a control signal to the measuring unit 52.

【0019】多層膜ミラー40cに集光された光パルス
L1はこの多層膜ミラー40cで反射され、再び電気光
学材料40bを透過する。ここで、光パルスL1が透過
する電気光学材料40bの屈折率は、被測定物42の表
面で発生する電圧変化に対応して変化する。したがっ
て、光プローブ40に入力した光パルスL1の偏光成分
は、上記被測定物42の電圧変化に対応した変化を与え
られ、光プローブ40から入力時とは逆の方向に出力さ
れる。光プローブ40から逆方向に出力された光パルス
L1は、ハーフミラー34で反射されて検光子48に入
力される。この検光子48を光パルスL1が通過するこ
とによって、光パルスL1の特定の偏光成分のみが取り
出されて光検出器50に与えられる。この光検出器50
に与えられる光パルスをL2とする。光検出器50は、
与えられた光パルスL2の強度に応じた検出信号を計測
部52に出力する。計測部52は、制御部46からの制
御信号に基づき、この検出信号を増幅,検波することに
よって被測定物42の電圧を検出する。表示部54は、
検出された電圧のデータを受け取ってこれを表示する。
なお、波長λ1 の光を出射する光源はパルス光源だけに
限定されず、連続光源でもよい。
The light pulse L1 focused on the multilayer mirror 40c is reflected by the multilayer mirror 40c, and again passes through the electro-optic material 40b. Here, the refractive index of the electro-optical material 40b through which the light pulse L1 passes changes according to the voltage change generated on the surface of the DUT 42. Therefore, the polarization component of the optical pulse L1 input to the optical probe 40 is given a change corresponding to the voltage change of the DUT 42, and is output from the optical probe 40 in the direction opposite to the input. The optical pulse L1 output in the opposite direction from the optical probe 40 is reflected by the half mirror 34 and input to the analyzer 48. When the light pulse L1 passes through the analyzer 48, only a specific polarization component of the light pulse L1 is extracted and given to the photodetector 50. This photo detector 50
The light pulse applied to the optical path is L2. The photodetector 50 is
The detection signal corresponding to the intensity of the given light pulse L2 is output to the measuring unit 52. The measuring section 52 detects the voltage of the DUT 42 by amplifying and detecting the detection signal based on the control signal from the control section 46. The display unit 54 is
It receives the data of the detected voltage and displays it.
The light source that emits light of wavelength λ 1 is not limited to the pulse light source, and may be a continuous light source.

【0020】次に、光プローブ40と被測定物42との
間の測定距離dの計測および制御の原理について説明す
る。後述する第2の光源56からは、上記の第1のパル
ス光源30から出射される波長λ1 の光パルスLとは異
なる波長λ2 の光Pが出力される。この光Pは、ハーフ
ミラー58を通過して、ダイクロイックミラー36で反
射される。ここで、ダイクロイックミラー36は波長λ
2 の光Pを直角に反射するようにできている。反射され
た光Pは対物レンズ38によって多層膜ミラー40c上
に集光される。この多層膜ミラー40cは波長λ2 の光
Pの一部を反射し、残りを透過する。多層膜ミラー40
cで反射された光(第1反射光)を反射光P1とし、多
層膜ミラー40cを透過して被測定物42表面で反射さ
れ、再び多層膜ミラー40cを通過する光(第2反射
光)を反射光P2とする。この反射光P1,P2は、ダ
イクロイックミラー36およびハーフミラー58で反射
されて第2の光検出手段である干渉光検出器60に与え
られる。この干渉光検出器60は、2つの反射光によっ
て生じる干渉光の強度を干渉出力Iとして検出する。こ
の干渉出力Iは上記測定距離dと一定の関係にあり、s
in2 (2d/λ2 )に比例する。処理部62は、干渉
光検出器60から干渉出力Iを受け、上記関係に基づい
て測定距離dを演算する。
Next, the principle of measurement and control of the measurement distance d between the optical probe 40 and the object 42 to be measured will be described. A second light source 56, which will be described later, outputs a light P having a wavelength λ 2 different from the light pulse L having a wavelength λ 1 emitted from the first pulse light source 30. The light P passes through the half mirror 58 and is reflected by the dichroic mirror 36. Here, the dichroic mirror 36 has a wavelength λ
The light P of 2 is reflected at a right angle. The reflected light P is condensed by the objective lens 38 on the multilayer film mirror 40c. The multilayer mirror 40c reflects a part of the light P having the wavelength λ 2 and transmits the rest. Multilayer mirror 40
Light reflected by c (first reflected light) is reflected light P1, is transmitted through the multilayer mirror 40c, is reflected by the surface of the DUT 42, and is again passed through the multilayer mirror 40c (second reflected light). Is reflected light P2. The reflected lights P1 and P2 are reflected by the dichroic mirror 36 and the half mirror 58 and given to the interference light detector 60 which is the second light detecting means. The interference light detector 60 detects the intensity of the interference light generated by the two reflected lights as the interference output I. The interference output I has a constant relationship with the measurement distance d, and s
It is proportional to in 2 (2d / λ 2 ). The processing unit 62 receives the interference output I from the interference light detector 60 and calculates the measurement distance d based on the above relationship.

【0021】光プローブ40および被測定物42は、そ
れぞれ支持体68および70によって支持されている。
また、これら2つの支持体68,70は光プローブ駆動
部64および被測定物駆動部66によって駆動される。
両駆動部64,66は、モータやピエゾ素子などによっ
て構成されている。処理部62は、算出した測定距離d
に基づいて、光プローブ駆動部64および被測定物駆動
部66にそれぞれ制御信号を与えることによって、光プ
ローブ40および被測定物42を駆動して測定距離dを
制御する。すなわち、処理部62,光プローブ駆動部6
4,および被測定物駆動部66によって測定距離制御手
段67が構成されている。
The optical probe 40 and the DUT 42 are supported by supports 68 and 70, respectively.
Further, these two supports 68 and 70 are driven by the optical probe driving section 64 and the DUT driving section 66.
Both drive units 64 and 66 are configured by a motor, a piezo element, or the like. The processing unit 62 uses the calculated measurement distance d.
Based on the above, the optical probe driving section 64 and the DUT driving section 66 are respectively supplied with control signals to drive the optical probe 40 and the DUT 42 to control the measurement distance d. That is, the processing unit 62, the optical probe driving unit 6
4, the measured object drive unit 66 constitutes a measured distance control means 67.

【0022】次に、第2の光源56から波長幅を可変し
て光を出力することによって絶対的な測定距離を求める
原理について説明する。
Next, the principle of obtaining the absolute measurement distance by varying the wavelength width from the second light source 56 and outputting the light will be described.

【0023】光源の波長λ2 に対してそのスペクトル幅
Δλが有限である場合、測定距離dと干渉出力Iとの関
係は図2に示される。図2は、横軸に測定距離dをと
り、縦軸に干渉出力Iをとって示した特性図である。第
2の光源56が出力する光の波長幅は、図2(a) の方が
ΔλN であり、図2(b) の方がΔλW であり、ΔλN
ΔλW の関係にある。同図に示すように、干渉出力Iは
一定周期(λ2/2)でその振幅が変化する。また、測
定距離dが増加するに従って干渉出力Iの振幅は減少す
る傾向を示す。この振幅の減少度合いは波長幅の大きい
方(図2(b) )が甚だしい。
If the spectral width Δλ is finite with respect to the wavelength λ 2 of the light source, the relationship between the measurement distance d and the interference output I is shown in FIG. FIG. 2 is a characteristic diagram showing the measurement distance d on the horizontal axis and the interference output I on the vertical axis. The wavelength width of the light output from the second light source 56 is Δλ N in FIG. 2 (a), Δλ W in FIG. 2 (b), and Δλ N <
There is a relationship of Δλ W. As shown in the figure, interference output I has its amplitude changes at a constant period (λ 2/2). Further, the amplitude of the interference output I tends to decrease as the measurement distance d increases. The decrease in the amplitude is remarkable when the wavelength width is large (Fig. 2 (b)).

【0024】ここで、干渉出力Iから測定距離dを求め
る場合について考える。まず、図2(a) のように光の波
長幅が狭い場合には、測定距離dに対する干渉出力Iの
振幅の減少が少ないので、絶対的な測定距離を得ること
はできない。これに対して、図2(b) のように光の波長
幅が広い場合には、測定距離dに対する干渉出力Iの振
幅の減少が大きいので、容易に絶対的な測定距離を得る
ことが可能である。
Now, consider the case where the measurement distance d is obtained from the interference output I. First, when the wavelength width of light is narrow as shown in FIG. 2A, the amplitude of the interference output I with respect to the measurement distance d decreases little, so that an absolute measurement distance cannot be obtained. On the other hand, when the wavelength width of the light is wide as shown in FIG. 2 (b), the amplitude of the interference output I greatly decreases with respect to the measurement distance d, so that the absolute measurement distance can be easily obtained. Is.

【0025】次に、測定距離dを測定する手順について
説明する。まず、測定距離dが大きな段階では、検出す
るために必要な大きさの干渉出力Iを確保するために、
光の波長幅を図2(a) のように狭くして測定を行い測定
距離dを得る。測定距離dが短かい段階になると、波長
幅を広くしても、検出するために十分な大きさの干渉出
力Iを得ることができるので、波長幅を図2(b) のよう
に広くして測定を行い、絶対的な測定距離dを得る。す
なわち、測定距離dに対応して第2の光源56の光の波
長幅を可変させる。この動作は、処理部62が制御信号
を第2の光源56に与えて測定距離dに対応した波長幅
の光を第2の光源56から出力させることによって行わ
れる。
Next, the procedure for measuring the measurement distance d will be described. First, at the stage where the measurement distance d is large, in order to secure the interference output I of a magnitude necessary for detection,
The wavelength width of light is narrowed as shown in FIG. 2 (a), and measurement is performed to obtain the measurement distance d. When the measurement distance d becomes short, even if the wavelength width is widened, it is possible to obtain an interference output I of a sufficient magnitude for detection. Therefore, the wavelength width should be wide as shown in FIG. 2 (b). Measurement is performed to obtain an absolute measurement distance d. That is, the wavelength width of the light of the second light source 56 is changed according to the measurement distance d. This operation is performed by the processing unit 62 applying a control signal to the second light source 56 and causing the second light source 56 to output light having a wavelength width corresponding to the measurement distance d.

【0026】上述のようにして絶対的な測定距離dを得
ることによって、光プローブ40と被測定物42との衝
突や破損を防止できる効果が生じる。
By obtaining the absolute measurement distance d as described above, it is possible to prevent the collision and damage of the optical probe 40 and the DUT 42.

【0027】異なる波長幅の光を出力する第2の光源5
6の構成は種々考えられるが、以下、例を挙げてその原
理を説明する。
Second light source 5 which outputs light of different wavelength widths
Although various configurations of 6 are conceivable, the principle thereof will be described below with reference to examples.

【0028】1つの方法は、図3に示すように第2の光
源56を構成するものである。すなわち、第2の光源5
6は、広い波長幅を有する光P0 を出力する光源56a
と、この光を受けて所望の波長幅の光Pを選択して出力
する光波長幅変換手段56bとを有している。次にこの
方法を用いた2つの具体例を示す。
One method is to construct the second light source 56 as shown in FIG. That is, the second light source 5
Reference numeral 6 denotes a light source 56a that outputs light P 0 having a wide wavelength width.
And a light wavelength width conversion means 56b which receives the light and selects and outputs the light P having a desired wavelength width. Next, two specific examples using this method will be shown.

【0029】(1) 光源56aは広い波長幅を有する白色
光を出力する白色光源を有し、光波長幅可変手段56b
は分光器を有している。白色光源から出力される白色光
を分光器に与え、この分光器の出射スリットの幅を処理
部62からの制御信号に基づいて調節することによっ
て、この分光器から所望の波長幅の光を得ることができ
る。
(1) The light source 56a has a white light source for outputting white light having a wide wavelength width, and the light wavelength width varying means 56b
Has a spectroscope. White light output from the white light source is supplied to the spectroscope, and the width of the exit slit of the spectroscope is adjusted based on the control signal from the processing unit 62 to obtain light having a desired wavelength width from the spectroscope. be able to.

【0030】(2) 上記と同様に光源56aは白色光源を
有し、光波長幅可変手段56bは透過波長幅の異なる複
数の光学フィルタを有している。処理部62からの制御
信号に基づいて光学フィルタを順次切り換え、白色光源
から出力された白色光を切り換えた光学フィルタに通過
させることにより、所望の波長幅の光を得ることができ
る。
(2) Similarly to the above, the light source 56a has a white light source, and the light wavelength width varying means 56b has a plurality of optical filters having different transmission wavelength widths. The optical filter is sequentially switched based on the control signal from the processing unit 62, and the white light output from the white light source is passed through the switched optical filter, whereby light having a desired wavelength width can be obtained.

【0031】他の方法は上述の方法と異なる原理を用い
るものであって、第2の光源56に所定の制御信号を与
えることにより、第2の光源56から出力される光の波
長幅を直接的に可変するものである。以下にこの他の方
法の具体例を示す。
The other method uses a principle different from the above-described method, and by applying a predetermined control signal to the second light source 56, the wavelength width of the light output from the second light source 56 is directly measured. It is variable. Specific examples of other methods will be shown below.

【0032】第2の光源56として半導体レーザ(L
D)を使用する。DC点灯させた半導体レーザは単一縦
モードで発振するため、得られる光の波長幅は狭い。し
かし、DC点灯中の半導体レーザに対して更に高周波入
力を重畳することにより、半導体レーザを多モードで発
振させて光の波長幅を広げることが可能となる。したが
って、処理部62からの制御信号に基づいて重畳する高
周波入力を適宜制御することにより、半導体レーザから
所望の波長幅の光を得ることができる。
As the second light source 56, a semiconductor laser (L
Use D). Since the semiconductor laser lit by DC oscillates in a single longitudinal mode, the wavelength width of the obtained light is narrow. However, it is possible to oscillate the semiconductor laser in multiple modes and widen the wavelength width of light by further superimposing a high frequency input on the semiconductor laser during DC lighting. Therefore, by appropriately controlling the superimposed high frequency input based on the control signal from the processing unit 62, it is possible to obtain light having a desired wavelength width from the semiconductor laser.

【0033】このように本実施例によれば光プローブ4
0と被測定物42との間の測定距離dを直接測定できる
ため、従来と違って、予め基準距離を設定する必要がな
く、測定距離を制御する動作が単純となる利点がある。
また、測定距離を制御するときの精度は、光の干渉を利
用するため、光の波長に基づいた高い精度を得ることが
できる。したがって、従来よりも測定距離を短くできる
ので、より高い検出感度を得られ、しかも、測定距離の
再現性にすぐれた制御をすることができる。
As described above, according to this embodiment, the optical probe 4
Since the measurement distance d between 0 and the object to be measured 42 can be directly measured, there is no need to set the reference distance in advance, which is different from the conventional case, and there is an advantage that the operation for controlling the measurement distance is simple.
In addition, since the accuracy of controlling the measurement distance uses the interference of light, it is possible to obtain high accuracy based on the wavelength of light. Therefore, the measuring distance can be made shorter than in the conventional case, so that higher detection sensitivity can be obtained, and moreover, control with excellent reproducibility of the measuring distance can be performed.

【0034】また、測定距離が短い場合、絶対的な測定
距離を正確に計測できるため、光プローブと被測定物と
の衝突や破損を防止できる。
Further, when the measuring distance is short, the absolute measuring distance can be accurately measured, so that the optical probe and the object to be measured can be prevented from colliding or being damaged.

【0035】また、処理部62で算出された測定距離d
に関する情報は、計測部52に与えられる。この計測部
52は光検出器50から得た検出信号の補正を上記情報
に基づいて行い、測定電圧の補正を行う。被測定物42
の検出電圧はこのように得られた正確な測定距離に基づ
いて補正されるため、より正確な電圧を求めることが可
能となる。
The measurement distance d calculated by the processing unit 62
The information regarding the is given to the measuring unit 52. The measuring unit 52 corrects the detection signal obtained from the photodetector 50 based on the above information, and corrects the measurement voltage. DUT 42
Since the detection voltage of is corrected based on the accurate measurement distance thus obtained, it is possible to obtain a more accurate voltage.

【0036】また、距離測定は対物レンズ38の視野幅
内で行われるため、従来のように外部に光変位センサを
取り付ける必要はない。さらに、従来と違って高価な多
重焦点レンズが不要になる。従って、装置を安価に構成
できる。
Further, since the distance measurement is performed within the field width of the objective lens 38, it is not necessary to attach an optical displacement sensor to the outside as in the conventional case. Further, unlike the conventional case, an expensive multifocal lens is not required. Therefore, the device can be constructed at low cost.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電圧検出
装置は、以下の効果を有する。
As described above, the voltage detecting device of the present invention has the following effects.

【0038】第1に、測定距離を計測,制御するとき、
光の干渉を利用するため、光の波長に基づいた高い精度
を得ることができる。したがって、従来よりも測定距離
を短くできるので、より高い検出感度を得られ、しか
も、測定距離の再現性にすぐれた制御をすることができ
る。
First, when measuring and controlling the measurement distance,
Since the interference of light is used, high accuracy based on the wavelength of light can be obtained. Therefore, the measuring distance can be made shorter than in the conventional case, so that higher detection sensitivity can be obtained, and moreover, control with excellent reproducibility of the measuring distance can be performed.

【0039】第2に、光プローブと被測定物との間の測
定距離を直接測定できるため、予め基準距離を設定する
必要がなく、測定距離を制御する動作が単純となる。
Second, since the measurement distance between the optical probe and the object to be measured can be directly measured, it is not necessary to set the reference distance in advance, and the operation for controlling the measurement distance becomes simple.

【0040】第3に、測定距離が短い場合には、絶対的
な測定距離を正確に計測できるため、光プローブと被測
定物との衝突や破損を防止できる。
Thirdly, when the measurement distance is short, the absolute measurement distance can be accurately measured, so that the optical probe and the object to be measured can be prevented from colliding or being damaged.

【0041】第4に、得られた正確な測定距離に基づい
て被測定物の検出電圧を補正することによって、より正
確な電圧を求めることができる。
Fourth, a more accurate voltage can be obtained by correcting the detection voltage of the object to be measured based on the obtained accurate measurement distance.

【0042】第5に、特別に設計,製作していたために
高価であった多重焦点レンズと、光変位センサとが不要
となるので、従来と比較して安価に構成できる。
Fifth, the multifocal lens and the optical displacement sensor, which are expensive because they have been specially designed and manufactured, are not required, so that the cost can be reduced as compared with the conventional one.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例による電圧検出装置の構成を
示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a voltage detection device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本実施例による電圧検出装置における測定距離
dと干渉出力Iとの関係を示す特性図である。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing a relationship between a measurement distance d and an interference output I in the voltage detecting device according to the present embodiment.

【図3】本実施例における第2の光源の構成を示すブロ
ック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a second light source in this embodiment.

【図4】従来の電圧検出装置の構成を示すブロック図で
ある。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a conventional voltage detection device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

40…光プローブ 40b…電気光学材料 40c…多層膜ミラー(反射手段) 42…被測定物 56…第2の光源 60…干渉光検出器(第2の光検出手段) 67…測定距離制御手段 d…測定距離 P…波長幅の可変された光 P1…第1反射光 P2…第2反射光 40 ... Optical probe 40b ... Electro-optical material 40c ... Multilayer film mirror (reflecting means) 42 ... Object to be measured 56 ... Second light source 60 ... Interference light detector (second light detecting means) 67 ... Measuring distance control means d ... Measurement distance P ... Light with variable wavelength width P1 ... First reflected light P2 ... Second reflected light

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1の光源と、被測定物の電圧変化に対
応して屈折率が変化する電気光学材料および前記第1の
光源から出射された光を反射する反射手段からなる光プ
ローブと、前記第1の光源から出射されて前記電気光学
材料を通過し前記反射手段で反射された光を検出する第
1の光検出手段とを有し、この反射された光に基づいて
前記被測定物の電圧を検出する電圧検出装置において、 前記反射手段を一部通過する光の波長幅を可変して出射
する第2の光源と、 この第2の光源から出射されて前記電気光学材料を通過
し前記反射手段で一部反射された第1反射光,並びに前
記第2の光源から出射されて前記電気光学材料および前
記反射手段を通過し前記被測定物表面で反射された第2
反射光によって発生する干渉光を検出する第2の光検出
手段と、 この第2の光検出手段から出力される検出信号に基づい
て前記光プローブおよび前記被測定物間の測定距離を制
御する測定距離制御手段とを備え、 前記第2の光源から出射される光の波長幅を前記測定距
離に対応して可変させることを特徴とする電圧検出装
置。
1. An optical probe comprising a first light source, an electro-optical material whose refractive index changes in response to a change in the voltage of an object to be measured, and a reflection means for reflecting the light emitted from the first light source. A first light detecting means for detecting the light emitted from the first light source, passing through the electro-optical material, and reflected by the reflecting means, and the measured object based on the reflected light. In a voltage detection device for detecting the voltage of an object, a second light source that emits light having a variable wavelength width that partially passes through the reflection means, and a second light source that emits light and passes through the electro-optic material. First reflected light partially reflected by the reflecting means, and second reflected light emitted from the second light source, passing through the electro-optical material and the reflecting means, and reflected by the surface of the DUT.
Second light detecting means for detecting the interference light generated by the reflected light, and measurement for controlling the measuring distance between the optical probe and the object to be measured based on the detection signal output from the second light detecting means. A voltage detection device comprising: a distance control unit, wherein the wavelength width of the light emitted from the second light source is varied in accordance with the measurement distance.
【請求項2】 測定距離制御手段からの距離信号に基づ
いて第1の光検出手段の検出出力を補正し、測定電圧を
補正する補正手段を設けたことを特徴とする請求項1記
載の電圧検出装置。
2. The voltage according to claim 1, further comprising correction means for correcting the detection output of the first photodetection means on the basis of the distance signal from the measurement distance control means and correcting the measurement voltage. Detection device.
JP3266269A 1991-10-15 1991-10-15 Voltage detector Pending JPH05107274A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5465043A (en) * 1992-07-28 1995-11-07 Hewlett-Packard Company Non-contact type probe and non-contact type voltage measuring apparatus, wherein the probe's irradiation surface is coated with a conductive film having a pinhole

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5465043A (en) * 1992-07-28 1995-11-07 Hewlett-Packard Company Non-contact type probe and non-contact type voltage measuring apparatus, wherein the probe's irradiation surface is coated with a conductive film having a pinhole

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