JPH0688840A

JPH0688840A - 電界測定装置

Info

Publication number: JPH0688840A
Application number: JP5142363A
Authority: JP
Inventors: Hironori Takahashi; 宏典高橋; Shinichiro Aoshima; 紳一郎青島; Isuke Hirano; 伊助平野
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1992-07-24
Filing date: 1993-06-14
Publication date: 1994-03-29
Anticipated expiration: 2017-08-19
Also published as: JP3315199B2

Abstract

(57)【要約】【目的】電気光学材料を備えた光プローブを、半導体
集積回路装置などの被測定物に対向させることにより、
被測定物の対向部分の電圧を光学的に測定する電界測定
装置において、測定感度の向上と操作性の向上を簡易な
機構で実現する電界測定装置を提供する。【構成】電界強度に応じて光学的特性が変化する電気
光学材料が設けられた電気光学部材を、被測定物の対向
方向へ所定のストローク範囲内で進退移動自在に支持す
るガイド機構に支持させ、更に、ガイド機構を被測定物
の対向方向へ進退移動させることにより、電気光学材料
と被測定物との距離の制御を行うようにした。そして、
測定時には、電界強度に応じて変更特性が変化した電気
光学材料へ光を入射させて、その反射光の所定偏光の光
強度を検出することによって、被写体の電界強度及び電
圧を測定するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気光学材料を備えた
光プローブを、半導体集積回路装置などの被測定物に対
向させることにより、被測定物の対向部分の電圧を光学
的に測定する電界測定装置に関し、特に、測定感度の向
上と操作性の向上を簡易な機構で実現した電界測定装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】かかる電界測定装置にあっては、被測定
物に対向させるためのＬｉＴａＯ₃結晶などの電気光学
材料を有する光プローブが用いられる。そして、被測定
物と電気光学材料が極めて近接するように光プローブの
位置を調節した状態で、被測定物とは反対側から電気光
学材料に、直線偏光または円偏光若しくは楕円偏光等の
特定の偏光状態の光ビームを入射し、更に、電気光学材
料の対向端面（被測定物に対向する端面）で反射された
光ビームは検光子を通過し、光検出器がこの光ビームを
測定する。

【０００３】ここで、電気光学材料は外部電界の強度に
応じて入射した光ビームの偏光状態を変える電気光学特
性を有しているので、電気光学材料の上記対向端面で反
射された光ビームは被測定物からの電界の強度に応じて
その偏光状態が変化させられて検光子に入射することと
なる。ここで偏光状態の変化は、光強度変化に変換さ
れ、光検出器の出力レベルは被測定物の電圧レベルに比
例する。

【０００４】したがって、電界測定装置は、被測定物に
直接接触することなく間接的にその電圧を測定すること
ができるという優れた機能を有するので、例えば、半導
体集積回路装置を実際に動作ささたままで、その動作に
影響を与えることなく、回路内部の配線の各部分の電圧
等を測定して、その電圧分布を調べることにより、回路
の異常箇所を発見する等の応用に供することができる。
尚、このような電界測定装置としては、米国特許第４６
１８８１９号に開示されたものがある。

【０００５】更に、電界測定装置の検出感度を向上させ
るためには、光プローブに設けられている上記電気光学
材料の対向端面と被測定物との間の対向間隔を十分に小
さくすることが望ましい。即ち、この対向間隔を小さく
するほど、電気光学材料が被測定物からの電界を受けや
すくなるので、微弱な電界強度を検出することができ、
検出感度が上がることとなる。そこで、電気光学材料が
被測定物と接触してその時の押圧力で破壊等を招来しな
いように配慮しつつ、この対向間隔を十分に小さくする
ための手段が従来から講じられてきた。

【０００６】特開平３−１８７８０号に開示された手段
によれば、光プローブの一端に所定の長さのスプリング
を設けておき、電気光学材料が被測定物と接触する時
に、スプリングが接触時の圧力を吸収するように構成さ
れている。したがって、電気光学材料と被測定物との当
接による相互破壊を、未然に防止しようとするものであ
る。しかしながら、反力の大きなスプリングを適用する
と、その反力よりも低強度の被測定物を測定する場合に
は、被測定物の破壊を招くこととなり、適用すべきスプ
リングの選定等に問題が残ることとなるので、汎用性の
ある手段とは言えない。

【０００７】一方、上記スプリング等の保護用部材を用
いずに、電気光学材料と被測定物との対向間隔を高精度
で計測し、常に、電気光学材料と被測定物とを接触させ
ないように対向間隔を制御する非接触型の電界測定装置
が提案されている（文献； J.Apple,Phys. 66(9),1989
, p.4001〜p.4009）。

【０００８】この非接触型の電界測定装置の構成を図３
０に基づいて説明する。

【０００９】まず、ハーフミラー２と、２種類の焦点を
有する多重（２重）焦点レンズ４と、電気光学材料１０
が同一光軸上に配置され、更に、被測定物１８を電気光
学材料１０に対向して配置するためのサンプルステージ
２２が備えられている。

【００１０】電気光学材料１０は支持体６に固定された
光プローブヘッド８の開口先端に固定されており、支持
体６がピエゾ駆動装置１４によって、上又は下側に変位
されると、焦点レンズ４と電気光学材料１０との隙間間
隔が変化するように構成されている。

【００１１】そして、２波長λ₁，λ₂の成分を含む光
ビームＬが、ハーフミラー２を介して多重（２重）焦点
レンズ４に入射される。ここで、多重焦点レンズ４が波
長λ₁，λ₂に対して夫々異なる焦点距離ｆ₁，ｆ₂を
有しているので、光ビームＬは夫々異なる焦点位置で合
焦すると共に、夫々の焦点位置で反射してハーフミラー
２へ戻ることとなる。この反射した光ビームは、テレビ
カメラ２４で撮像され、更に、モニタ２６で映像化され
ると共に、ビデオ信号分析器２８で分析される。

【００１２】ビデオ信号分析器２８は、反射した光ビー
ムのデータを解析することにより、入射光ビームＬが電
気光学材料１０の底面および被測定物１８の表面で合焦
しているか否かの判断処理を行う。波長λ₂の光が焦点
ｆ₂の位置で合焦していない（即ち、前ピンまたは後ピ
ン）と判断すると、コントローラ１２に指令してピエゾ
駆動装置１４を駆動させることにより、支持体６を矢印
のように上又は下側に変位させて、合焦状態が得られる
ように自動調整を行う。

【００１３】一方、波長λ₁の光が焦点ｆ₁の位置で合
焦していないときは、ビデオ信号分析器２８がステージ
コントローラ２０に指令して、サンプルステージ２２を
矢印のように上又は下側に変位させ、波長λ₁の光が電
気光学材料１０の表面で合焦するように自動調整制御す
る。

【００１４】このように、波長λ₁とλ₂が合焦状態と
なるときは、電気光学材料１０と被測定物１８との間の
測定距離ｈ₀は焦点距離の差（ｆ₁−ｆ₂）となるの
で、この焦点距離の差（ｆ₁−ｆ₂）を予め基準の距離
と決める。そして、被測定物１８の電界強度を実測する
ときには、光変位センサ１６が、支持体６の位置を、基
準の距離（ｆ₁−ｆ₂）からの変位量として逐一計測す
ることによって、実際の測定距離ｈ₀を知ることができ
るようになっている。更に、実際の測定距離ｈ₀を測定
できるので、電気光学材料１０と被測定物１８とが接触
しないように対向間隔を微調整することができるように
なっている。

【００１５】更に、測定距離ｈ₀を計測し且つ制御する
非接触型の電界測定装置として、文献（信学技報Vol.91
No.234 p.33）に開示されたものもある。これは、天秤
機構を用いて光プローブの実効重量を軽減させ、更に、
光変位センサにより光プローブの変位を測定するもので
ある。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の非接
触型の電界測定装置にあっては、電気光学材料と被測定
物との対向間隔を高精度で計測して、常に、電気光学材
料と被測定物とを接触させないように対向間隔を制御す
るので、被測定物を破壊することなく、極めて狭い対向
間隔を設定して、電界測定感度の向上を図ることを可能
にする。

【００１７】しかし、原理的には優れているが、ピエゾ
駆動装置１４及びサンプルステージ２２の上下駆動を極
めて高い機械精度で制御しなければならないので、高精
度・高精密の構成部品が必要となるので、実際の装置化
が困難となる問題があった。又、電気制御系統も極めて
複雑であり、装置の小形化等を実現することが困難であ
った。

【００１８】更に、光変位センサ１６は、光プローブヘ
ッド８と被測定物１８との対向間隔を直接計測するので
はなく、予め決められた基準距離（ｆ₁−ｆ₂）に基づ
いて間接的な変位量として測定するので、予め基準距離
（ｆ₁−ｆ₂）の設定操作を必要とする。したがって、
操作者にとって操作が煩雑となる問題があった。

【００１９】本発明は、このような従来技術の課題に鑑
みて成されたものであり、より簡素な機構を適用して、
測定精度の向上と操作性の向上を図ることができる電界
測定装置を提供することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明は、電界強度に応じて光学的特性が変化
する電気光学材料を被測定物に対向させ、上記光学的特
性の変化を検出することにより上記被測定物の電界強度
を測定する電界測定装置において、前記電気光学材料を
有する電気光学部材と、上記電気光学部材を、被測定物
の対向方向へ所定のストローク範囲内で進退移動自在に
支持するガイド機構と、上記ガイド機構を被測定物の対
向方向へ進退移動させる駆動手段とを具備する構成とし
た。

【００２１】又、前記ガイド機構は、前記電気光学部材
を摺動自在に嵌挿して支持する筒状体を有する構成とし
た。

【００２２】又、前記ガイド機構には、前記電気光学部
材と前記筒状体の間に潤滑手段を有する構成とした。

【００２３】又、前記潤滑手段は、前記筒状体と前記電
気光学部材の間に充填された潤滑油や、前記筒状体の内
壁と前記電気光学部材の側壁の少なくとも一方に施した
テフロン加工層や、前記筒状体の内壁と前記電気光学部
材の間に介在されたベアリングで実現した。

【００２４】又、前記筒状体の内壁と前記電気光学部材
の側壁の少なくとも一方に設けられて前記筒状体の内壁
と前記電気光学部材の側壁との接触面を小さくする１又
は２以上の突部を設けることによって、筒状体の内壁と
前記電気光学部材の側壁の摺動性を良くする構造とし
た。

【００２５】又、前記ガイド機構には、前記被測定物と
該ガイド機構との間隔を計測する距離測定手段を設け
た。

【００２６】又、前記電気光学部材は、光透過性を有す
る基部と、該基部の前記被測定物側の端部に固着された
電気光学材料で構成した。

【００２７】更に又、前記電気光学部材の前記被測定物
側の端部には、先端が滑らかな小突部を設けることとし
た。

【００２８】

【作用】このような構成を有する電界測定装置によれ
ば、測定のために、上記ガイド機構を被測定物の対向方
向へ近付けたときに、電気光学材料が被測定物と当接し
ても、電気光学材料がガイド機構によって所定ストロー
クの範囲内で相対的に移動自在となるので、被測定物に
過大な力が掛かることがなく、被測定物の損傷や破壊を
未然に防止することができる。更に、この接触状態で被
測定物の電界強度を測定することにより、電気光学材料
が被測定物からの電界を受けやすくなるので、測定感度
の向上が図られる。又、光プローブヘッドは極めて簡素
な構造であるので、保守・調整等が簡易となる。

【００２９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面と共に説明す
る。尚、電気−光学（Ｅ−Ｏ）サンプリング測定法を適
用して、例えば半導体集積回路装置等の被測定物が発生
する電界を検出することによって、例えば回路配線の電
圧分布等を測定する、電界測定装置について説明するも
のとする。但し、本発明は、半導体集積回路装置の測定
用に限定されるものではない。

【００３０】図１は実施例の要部構成を示し、この電界
測定装置は、光学機構と、測定制御機構を具備してい
る。

【００３１】まず、光学機構の構成を説明する。光学機
構は、レーザーダイオードを用いたＬＤパルス光源１０
０と、偏光子１１０と、ハーフミラー１２０と、対物レ
ンズ１３０と、電界強度に応じて偏光が変化する電気光
学結晶を有する光プローブヘッド１４０と、ソレイユ・
バビネ補償板１５０と、光検出部１６０で構成されてい
る。

【００３２】ここで、光プローブヘッド１４０は、図２
ないし図１１に示されるような各種の構造のものが適用
されている。

【００３３】図２に示す光プローブヘッド１４０は、支
持体１４０ｃの先端部分に一体に形成された四角筒状の
有底筒部１４０ｂと、有底筒部１４０ｂ内に摺動可能に
嵌込まれた矩形状の電気光学変換部材１４０ａを具備し
ている。尚、図２は光プローブヘッド１４０を一部分破
断して示す斜視図である。

【００３４】そして、有底筒部１４０ｂの底端の中央部
分に小貫通孔１４０ｄが穿設されており、電気光学変換
部材１４０ａの底端部に一体に加工・成型されている小
突部１４０ｅが、小貫通孔１４０ｄに摺動可能に嵌挿さ
れている。小突部１４０ｅの底端面には、電気光学変換
部材１４０ａの上側から入射されて内部を伝搬してきた
光を内部へ反射する小面積の絶縁性材料から成る反射部
１４０ｆが固着されている。即ち、反射部１４０ｆの反
射面（鏡面）は小突部１４０ｅの底端に向けて密着さ
れ、誘電体多層膜をコーティングすることによって実現
されている。

【００３５】更に、電気光学変換部材１４０ａの体積
は、１ｍｍ³程度であり、有底筒部１４０ｂの収容体積
も電気光学変換部材１４０ａの体積に応じて設計されて
いる。電気光学変換部材１４０ａと有底筒部１４０ｂの
収容部の形状は相互に嵌まり合う矩形状であるので、電
気光学変換部材１４０ａは、有底筒部１４０ｂ内での回
転と横方向への移動が禁止され、小突部１４０ｅが形成
されている方向（図１中に矢印Ｚで示す方向、以下、上
下方向Ｚという）にのみ摺動可能に進退移動することが
できるようになっている。即ち、有底筒部１４０ｂは電
気光学変換部材１４０ａを上下方向Ｚへのみ移動可能に
するガイド手段としての機能を有する。

【００３６】更に、電気光学変換部材１４０ａは、有底
筒部１４０ｂの収容部に嵌挿される基部とその基部に突
設された小突部１４０ｅとを含めて、全体が電気光学結
晶で一体形成されたり、又は、基部を、光透過性を有す
るガラスと電気光学結晶との２層構造に形成して、電気
光学結晶の底端に電気光学結晶の小突部１４０ｅを一体
に形成する構造となっている。

【００３７】尚、基部を、光透過性を有するガラスと電
気光学結晶との２層構造に形成して、電気光学結晶の底
端に電気光学結晶の小突部１４０ｅを一体に形成する構
造の一例を図１１に示す。即ち、光透過性を有するガラ
スブロックの底端に、１０μｍ×１０μｍ×１０μｍ〜
１００μｍ×１００μｍ×５０μｍ程度の大きさの矩形
状の電気光学結晶（例えば、ＬｉＮｂＯ₃）が固着さ
れ、ガラスブロックの一側端にＩＴＯの透明電極が固着
されている。

【００３８】更に、図２には示されていないが、電気光
学変換部材１４０ａと有底筒部１４０ｂとが相互に対向
する内部端面の間には、後述する接触スイッチが設けら
れることもある。

【００３９】次に、図３に示す光プローブヘッド１４０
は、支持体１４０ｃの先端部分に一体に形成された円筒
状の有底筒部１４０ｂと、有底筒部１４０ｂ内に摺動可
能に嵌込まれた円柱状の電気光学変換部材１４０ａを具
備している。尚、図３は光プローブヘッド１４０を一部
分破断して示す斜視図である。

【００４０】そして、有底筒部１４０ｂの底端の中央部
分に小貫通孔１４０ｄが穿設されており、電気光学変換
部材１４０ａの底端部に一体に加工・成型されている小
突部１４０ｅが、小貫通孔１４０ｄに摺動可能に嵌挿さ
れている。小突部１４０ｅの底端面には、電気光学変換
部材１４０ａの上側から入射されて内部を伝搬してきた
光を内部へ反射する小面積の絶縁性材料から成る反射部
１４０ｆが固着されている。即ち、反射部１４０ｆの反
射面（鏡面）は小突部１４０ｅの底端に向けて密着され
ている。

【００４１】更に、電気光学変換部材１４０ａの体積
は、１ｍｍ³程度であり、有底筒部１４０ｂの収容体積
も電気光学変換部材１４０ａの体積に応じて設計されて
いる。

【００４２】ここで、有底筒部１４０ｂの収容部の内側
面には、少なくとも１以上のガイド溝１４２が形成され
ており、電気光学変換部材１４０ａに形成されている１
以上の突条部１４４がかかるガイド溝に係止することに
よって、電気光学変換部材１４０ａの回転と横方向への
移動が禁止される構造となっている。尚、図３には、一
対のガイド溝１４２と突条部１４４を設けた場合を示
す。したがって、電気光学変換部材１４０ａは、有底筒
部１４０ｂ内において、上下方向Ｚにのみ摺動可能に進
退移動することができるようになっている。このよう
に、有底筒部１４０ｂは電気光学変換部材１４０ａを上
下方向Ｚへのみ移動可能にするガイド手段としての機能
を有する。又、図３には、有底筒部１４０ｂの収容部の
内側面に形成されたガイド溝１４２に、電気光学変換部
材１４０ａに形成された突条部１４４が係止する構造と
なっているが、逆に、電気光学変換部材１４０ａにガイ
ド溝を、有底筒部１４０ｂの収容部の内側面に突条部を
夫々形成して、このガイド溝に突条部を係止させる構造
としてもよい。

【００４３】次に、図４及び図５に示す光プローブヘッ
ド１４０は、支持体１４０ｃの先端部分に一体に形成さ
れた円筒状の有底筒部１４０ｂと、有底筒部１４０ｂ内
に摺動可能に嵌込まれた円柱状の電気光学変換部材１４
０ａを具備している。尚、図４は光プローブヘッド１４
０を一部分破断して示す斜視図、図５は電気光学変換部
材１４０ａを除いた状態での有底筒部１４０ｂ及び支持
体１４０ｃの斜視図である。

【００４４】まず、図５において、有底筒部１４０ｂの
周端には、周方向に沿って形成された開口部１４０ｇが
形成され、更に、有底筒部１４０ｂの底端の中央部分に
小貫通孔１４０ｄが穿設されている。

【００４５】そして、図４に示すように、電気光学変換
部材１４０ａが有底筒部１４０ｂの収容部に嵌挿される
と共に、電気光学変換部材１４０ａの底端部に一体に加
工・成型されている小突部１４０ｅが、小貫通孔１４０
ｄに摺動可能に嵌挿されている。更に、小突部１４０ｅ
の底端面には、電気光学変換部材１４０ａの上側から入
射されて内部を伝搬してきた光を内部へ反射する小面積
の絶縁材料から成る反射部１４０ｆが固着されている。
即ち、反射部１４０ｆの反射面（鏡面）は小突部１４０
ｅの底端に向けて密着されている。

【００４６】更に、電気光学変換部材１４０ａの体積
は、１ｍｍ³程度であり、有底筒部１４０ｂの収容体積
も電気光学変換部材１４０ａの体積に応じて設計されて
いる。

【００４７】ここで、電気光学変換部材１４０ａの周端
には、開口部１４０ｇの両端に係合する２の小突起１４
６が形成されており、かかる突起１４６が開口部１４０
ｇの両端に当接することによって電気光学変換部材１４
０ａの回転と横方向への移動が禁止されている。又、電
気光学変換部材１４０ａは、開口部１４０ｇの上下方向
Ｚの開口幅Ｗの範囲内において進退移動可能となってい
る。したがって、有底筒部１４０ｂは電気光学変換部材
１４０ａを上下方向Ｚへのみ移動可能にするガイド手段
としての機能を有する。

【００４８】次に、図６及び図７に示す光プローブヘッ
ド１４０は、支持体１４０ｃの先端部分に一体に形成さ
れた円筒状の有底筒部１４０ｂと、有底筒部１４０ｂ内
に摺動可能に嵌込まれた円柱状の電気光学変換部材１４
０ａを具備している。尚、図６は光プローブヘッド１４
０の斜視図、図７は電気光学変換部材１４０ａを除いた
状態での有底筒部１４０ｂ及び支持体１４０ｃの斜視図
である。

【００４９】まず、図７において、有底筒部１４０ｂの
周端及び底端には、扇状の欠損部１４０ｈが形成され、
更に、有底筒部１４０ｂの底端の中央部分には、欠損部
１４０ｈに連なる小貫通部１４０ｉが形成されている。

【００５０】そして、図６に示すように、電気光学変換
部材１４０ａが有底筒部１４０ｂの収容部に嵌挿される
と共に、電気光学変換部材１４０ａの底端部に一体に加
工・成型されている小突部１４０ｅ（図６には示してい
ない）が、小貫通部１４０ｉに摺動可能に嵌挿されてい
る。更に、小突部１４０ｅの底端面には、電気光学変換
部材１４０ａの上側から入射されて内部を伝搬してきた
光を内部へ反射する小面積の反射部１４０ｆ（図６には
示していない）が固着されている。即ち、図２，図３，
図４に示したのと同様に、反射部１４０ｆの反射面（鏡
面）は小突部１４０ｅの底端に向けて密着されている。

【００５１】更に、電気光学変換部材１４０ａの体積
は、１ｍｍ³程度であり、有底筒部１４０ｂの収容体積
も電気光学変換部材１４０ａの体積に応じて設計されて
いる。

【００５２】ここで、電気光学変換部材１４０ａの周端
には、欠損部１４０ｈの一端に係合する２の突起１４８
が形成されており、かかる突起１４８が欠損部１４０ｈ
の両端に当接することによって電気光学変換部材１４０
ａの回転と横方向への移動が禁止されている。又、電気
光学変換部材１４０ａは、上下方向Ｚへの移動範囲は規
制されていない。したがって、有底筒部１４０は電気光
学変換部材１４０ａを上下方向Ｚへのみ移動可能にする
ガイド手段としての機能を有する。

【００５３】次に、図８及び図９に示す光プローブヘッ
ド１４０は、支持体１４０ｃの先端部分に一体に形成さ
れた円筒状の有底筒部１４０ｂと、球形の電気光学変換
部材１４０ａを具備している。尚、図８は光プローブヘ
ッド１４０の斜視図、図９は図８の要部縦断面図であ
る。

【００５４】これらの図において、有底筒部１４０ｂの
底端には、球形の電気光学変換部材１４０ａの直径より
も小さな内径の円形貫通孔１４０ｄが穿設されており、
電気光学変換部材１４０ａが円形貫通孔１４０ｄに乗る
ようにして嵌められている。したがって、下側から何等
の力も付与されなければ、電気光学変換部材１４０ａは
単に円形貫通孔１４０ｄに乗っている状態となり、更
に、電気光学変換部材１４０ａの底端が円形貫通孔１４
０ｄを通して有底筒部１４０ｂの外側まで突出する。

【００５５】更に、電気光学変換部材１４０ａの底端面
には、電気光学変換部材１４０ａの上側から入射されて
内部を伝搬してきた光を内部へ反射する小面積の反射部
１４０ｆが固着されている。

【００５６】更に、電気光学変換部材１４０ａの体積
は、１ｍｍ³程度であり、有底筒部１４０ｂの収容体積
も電気光学変換部材１４０ａの体積に応じて設計されて
いる。

【００５７】尚、電気光学変換部材１４０ａは球形に加
工・成形された電気光学結晶が適用されている。

【００５８】そして、電気光学変換部材１４０ａは、上
下方向Ｚへの移動と、円形貫通孔１４０ｄの中心を回転
中心として回転することができるが、円形貫通孔１４０
ｄの縁部との当接によって横方向への移動が規制されて
いる。電気光学変換部材１４０ａの貫通孔１４０ｄを中
心とした回転は、適当な突部（図示せず）により制限さ
れる。

【００５９】次に、図１０に示す光プローブヘッド１４
０は、支持体１４０ｃの先端部分に一体に形成された有
底筒部１４０ｂ内に、支持部１４０ｎに固定された電気
光学変換部材１４０ａが上下移動可能に収容され、更
に、電気光学変換部材１４０ａが、支持体１４０ｃに設
けられた天秤機構１４９に吊り下げられている。尚、同
図は、光プローブヘッド１４０の要部縦断面図であり、
四角状の有底筒部１４０ｂ内に矩形の電気光学変換部材
１４０ａが収容されたり、円筒状の有底筒部１４０ｂ内
に円柱状の電気光学変換部材１４０ａが収容されたりす
るのは、図２ないし図７に示すのと同様である。

【００６０】即ち、図１０に示す光プローブヘッド１４
０の特徴は、有底筒部１４０ｂの一端（支点Ｐ）に天秤
機構１４９の天秤棒１４９ｂが揺動可能に支持され、天
秤棒１４９ｂの一端には、支持部１４０ｎと電気光学変
換部材１４０ａと小突部１４０ｅ及び反射部１４０ｆを
含む重量と等しい重さの重り１４９ａが固定され、天秤
棒１４９ｂの他端にワイヤー等を介して電気光学変換部
材１４０ａが吊されている。尚、小突部１４０ｅは有底
筒部１４０ｂの底端に穿設されている貫通孔に摺動可能
に嵌挿されている。

【００６１】このような構造によれば、光プローブヘッ
ド１４０が，後述する被測定物２６０側へ下がって、小
突部１４０ｅが被測定物２６０に接触した場合でも、電
気光学変換部材１４０ａの重量が殆ど被測定物２６０に
掛からない。したがって、被測定物２６０の損傷あるい
は破損を防止することができる。

【００６２】次に、再び図１において、光検出部１６０
の構成を説明する。

【００６３】光検出部１６０は、２個のＰＩＮフォトダ
イオード１６０ａ，１６０ｂと、検光子（例えば偏光ビ
ームスプリッター）１６０ｃを具備し、光プローブヘッ
ド１４０に設けられている反射部１４０ｆで反射され
て、対物レンズ１３０とハーフミラー１２０及び検光子
１５０を介して入射されてくる反射光の直交偏光成分の
相互の位相差を差動的に検出する。ソレイユ・バビネ補
償板１５０は、反射光の直交偏光部分にバイアス的な位
相差を与え、この位相差が１／４波長になるように調整
されている。

【００６４】次に、測定・制御機構の構成を図１に基づ
いて説明する。測定・制御機構は、装置制御部１７０
と、駆動部１８０と、計測制御部１９０と、計測部２０
０と、表示部２１０と、位置制御部２２０を具備すると
共に、マンマシンインターフェイスとしてのディスプレ
イ２３０とキーボード２４０が装置制御部１７０に接続
されている。

【００６５】又、サンプルステージ２５０は、ステージ
コントローラ（図示せず）の駆動制御に従って、被測定
物２６０を乗せたままで上下方向Ｚへ移動する。

【００６６】プローブ用アクチュエータ２７０は、前述
の従来例のピエゾ駆動装置と同等のものであり、位置制
御部２２０からの制御信号または手動によりピエゾ素子
が圧電効果を発揮するので、光プローブヘッド１４０を
上下方向Ｚへ移動させることができる構成となってい
る。

【００６７】駆動部１８０は、被測定デバイス２６０
へ、パルス電気信号、正弦波電気信号、ロジック信号等
を与える。一例としてコムジェネレータ（ＨＰ社３３０
０２Ａ）が適用され、図１２に示すようなインパルス状
の測定用の信号を被測定デバイス２６０へ供給する。

【００６８】更に、計測制御部１９０は、駆動部１８０
とＬＤパルス光源１００とを同期して駆動制御し、ＬＤ
パルス光源１００に例えば図１３のようなインパルス状
のストローブ光Ｐ_Sを出力させる。また、計測制御部１
９０は、ストローブ光Ｐ_Sが出力されるタイミングに同
期して、参照信号を計測部２００へ供給する。計測部２
００は、ロックインアンプを内蔵しており、２個のフォ
トダイオード１６０ａ，１６０ｂからの電気信号を、差
動増幅すると共に計測制御部１９０からの参照信号によ
りロックイン増幅して出力する。

【００６９】次に、このような構造を有する電界測定装
置の動作を説明する。

【００７０】まず、装置全体の動作の制御は、装置制御
部１７０によって行われる。

【００７１】まず、操作者がキーボード２４０を操作し
て、位置制御部２２０の制御下でサンプルステージ２５
０を動かすことにより、光プローブヘッド１４０の直下
に被測定デバイス２６０が来るように位置合わせをす
る。更に、位置制御部２２０の制御下でプローブ用アク
チュエータ２７０を駆動させることにより、光プローブ
ヘッド１４０と被測定デバイス２６０との対向間隔を調
整させる（図１４参照）。

【００７２】尚、光プローブヘッド１４０内の電気光学
部材１４０ａの小突部１４０ｅ（図８及び図９の球形の
場合には、底端）が被測定デバイス２６０に当接して更
に光プローブヘッド１４０がより下方に移動したとき
は、電気光学部材１４０ａが有底筒部１４０ｂ内でガイ
ドされて上方へ移動するので、小突部１４０ｅの底面
は、常に水平に保たれる（図１５参照）。即ち、反射部
１４０ｆの反射面は、常に光学機構の光軸に対して直角
に保たれる。

【００７３】又、プローブ用アクチュエータ２７０は、
光プローブヘッド１４０や対物レンズ１３０などを移動
させるために、かなり大きな駆動力を有しているのであ
るが、光プローブヘッド１４０内の電気光学部材１４０
ａの小突部１４０ｅ（図８及び図９の球形の場合には、
底端）が被測定デバイス２６０に当接した場合には、電
気光学部材１４０ａが上方へ移動して、この駆動力が被
測定デバイス２６０に直接加わることがないので、被測
定デバイス２６０に破損を生じさせることがない。即
ち、被測定デバイス２６０へ加わる力は、電気光学部材
１４０ａの重量及び摺動の際の摩擦力（ゆっくり動かす
ので非常に小さい）だけであり、これらの力は極めて微
弱であるので、被測定デバイス２６０が破損等されるこ
とはない。

【００７４】又、光プローブヘッド１４０が移動し得る
範囲は、電気光学部材１４０ａが被測定デバイス２６０
に接触してから、有底筒部１４０ｂが接触するまでのス
トロークとなる。したがって、この範囲内での光プロー
ブヘッド１４０の上下移動が許容されることとなり、光
プローブヘッド１４０の位置制御に精密制御等を必要と
しない。また、前述の従来例と比較して被測定デバイス
２６０と光プローブヘッド１４０との距離を検出し制御
する部分も簡素なものでよい。距離の検出部分は、簡単
な光変位センサー、エンコーダー、接触スイッチなどで
よい。

【００７５】光プローブヘッド１４０からの反射光の強
度変化を利用して、プローブ位置を制御する為に必要な
プローブの構造と制御法を図１６ないし図１８に示す。
光プローブの上面に、小さな開口をもつ遮蔽物が設けら
れている。遮蔽物は蒸着膜、薄板などでよい。この開口
径は、対物レンズ１３０で集光されたストローブ光Ｐ_S
が光プローブヘッド１４０の反射部１４０ｆの反射面で
合焦するときに、その合焦像の径がちょうどストローブ
光Ｐ_Sのビーム径と等しくなるように設計されている
（図１６参照）。

【００７６】従って、もし、光プローブヘッド１４０が
上下して、ストローブ光Ｐ_Sが反射部１４０ｆの反射面
上で合焦しない場合には、その開口への入射時（図１７
参照）、又は、反射部１４０ｆで反射された後の出射時
（図１８参照）に、その反射光の一部が遮蔽されるた
め、光検出部１６０の受光強度が減少する。この受光強
度の変化をディスプレイ２３０でモニターしつつ、光検
出部１６０の受光強度が最大になるように光プローブヘ
ッド１４０を上下させることによって、電気光学部材１
４０ａと対物レンズ１３０の位置関係を正確に制御する
ことができる。即ち、合焦状態が得られるように制御す
ることで、電気光学部材１４０ａと対物レンズ１３０の
位置関係を正確に設定することができる。

【００７７】次に、接触スイッチの一例を図１９ないし
図２１に基づいて説明する。

【００７８】図１９は、電気光学部材１４０ａと有底筒
部１４０ｂの間に機械式のマイクロスイッチ１４０ｊを
介在させた構造となっている。電気光学部材１４０ａが
被測定デバイス２６０に接触して、更に光プローブヘッ
ド１４０が下方へ移動した場合には、電気光学部材１４
０ａと有底筒部１４０ｂとの間隔が開いて、マイクロス
イッチ１４０ｊが非導通（遮断）状態となるので、この
遮断時点で電気光学部材１４０ａが被測定デバイス２６
０に接触したことを検出することができるようになって
いる。

【００７９】図２０は、有底筒部１４０ｂの底端面と電
気光学部材１４０ａの底端面とに、相互に対向する金属
から成る、金属スイッチ１４０ｋを設けた構造となって
いる。電気光学部材１４０ａが被測定デバイス２６０に
接触して、電気光学部材１４０ａが上方へ移動すると、
金属同志が離れて遮断状態となる。したがって、導通か
非導通かを検出することで、電気光学部材１４０ａが被
測定デバイス２６０に接触しているか否かを知ることが
できるようになっている。

【００８０】図２１は、ピエゾ素子を適用したものであ
る。電気光学部材１４０ａが被測定デバイス２６０に接
触していないときには、電気光学部材１４０ａの重さに
よりピエゾ素子１４０ｍが歪むため、所定の電圧出力が
発生する。一方、電気光学部材１４０ａが被測定デバイ
ス２６０に接触すると、この電圧出力が変化するので、
この電圧変化を検出することによって、電気光学部材１
４０ａが被測定デバイス２６０に接触しているか否かを
知ることができるようになっている。又、この接触状態
を検出することにより、プローブ用アクチュエーター２
７０による光プローブヘッド１４０の上下移動速度を調
節することができる。

【００８１】尚、図２１に示す構成によれば、ピエゾ素
子１４０ｍに電圧を印加すると、電気光学部材１４０ａ
を微小距離だけ上下に変位させることができるので、光
プローブヘッド１４０の上下移動を制御するだけでな
く、更に微妙且つ精度よく距離を制御することができ
る。又、対物レンズ１３０の位置は、ディスプレイ２３
０を見ながらストローブ光Ｐ_Sが電気光学部材１４０ａ
の反射部１４０ｆの反射面で合焦するように調整するこ
とによって、調整される。

【００８２】このように、電気光学部材１４０ａを被測
定デバイス２６０に接触させた後、被測定デバイス２６
０から生じる電界を測定する。

【００８３】まず、計測制御部１９０からＬＤパルス光
源１００へ駆動パルスを供給することによって、ストロ
ーブ光Ｐ_Sを出力させる。ＬＤパルス光源１００から出
射されるストローブ光Ｐ_Sは、偏光子１１０とハーフミ
ラー１２０及び対物レンズ１３０を介して電気光学部材
１４０ａに入射され、電気光学変換部材１４０ａの底端
に設けられている反射部１４０ｆの反射面で反射され
る。したがって、反射光は、逆に対物レンズ１３０ない
しハーフミラー１２０及びソレイユ・バビネ補償板１５
０を介して光検出部１４０へ入射される。

【００８４】電気光学変換部材１４０ａの電気光学結晶
は、被測定デバイス２６０の電気配線等の電圧による電
界に応じて屈折率が変化し、その結果、ストローブ光Ｐ
_Sの偏光状態が変化する。そして、偏光された上記の反
射光が、ソレイユバビネ補償板１５０を通過し光検出部
１６０に入射し、電気光学結晶の偏光状態の変化が光強
度の変化として検出される（光変調）ると共に、電気信
号に変換される。そして、計測部２００がこの電気信号
をロックイン増幅することによって、被測定デバイス２
６０の電界強度を測定する。又、被測定デバイス２６０
の配線の電圧波形を計測する場合には、被測定デバイス
２６０上の電気信号に対して、ストローブ光Ｐ_Sのタイ
ミングを少しずつずらすことによって行う。

【００８５】このように、電気光学変換部材１４０ａの
小突部１４０ｅの先端が被測定デバイス２６０に接触し
た状態で測定を行うということは、電気光学結晶と被測
定デバイス２６０との間隔が殆ど零の状態になることと
等価であり、電気光学結晶が被測定デバイス２６０の電
界を受けやすい状態になる。この結果、電界強度が微弱
でも電気光学結晶の屈折率が大きく変化することとなる
ので、測定感度の向上が達成されることとなる。

【００８６】なお、この実施例においては、光源１００
にレーザダイオードを用いて電気的に点灯させているこ
とから、点灯タイミングは電気的に制御されており、光
遅延のための光学系が不要となる結果、光学機構の簡素
化が実現されている。この装置で測定された電気信号波
形の時間分解能はストローブ光Ｐ_Sのパルス幅程度であ
る。

【００８７】次に、第２の実施例を図２２に基づいて説
明する。上述した実施例（第１の実施例）は、被測定デ
バイス２６０に外部から電気信号を与えて測定を行うも
のであるが、被測定デバイス２６０に光入射により電気
信号を発生する手段があれば、ストローブ光Ｐ_Sを分岐
してトリガパルスとして用いれば、電気信号の発生を光
で行うことが可能になる。第２の実施例は、かかる原理
に基づいて成されたものである。尚、説明の都合上、第
１の実施例と同一または同等の構成要素については説明
を簡略化し若しくは省略するものとする。

【００８８】この装置は、光検出のための手段として、
被測定デバイス２６０上の予め所定の電圧（グランド電
位を含む）が与えられた電極２６０ｂと被測定対象の電
極２６０ｃとを半導体のもつ光電効果で短絡させること
を利用したものである。

【００８９】この装置では、光パルスに同期して、被測
定電気信号が発生するので、光パルスを電気信号に同期
させるためにＬＤを用いた前述の方法と異なり、より短
パルスのレーザーを用いることが出来る。そのためＬＤ
パルス光源１００に代えてモード同期レーザ３００（例
えばＣＰＭリング色素レーザ、ＣＰＭーＬＤ、カーレン
ズモード同期Ｔｉ：サファイアレーザー、ＬＤ励起のカ
ーレンズモード同期Ｃｒ：ＬｉＳＡＦレーザー等）が用
いられ、例えばＣＰＭレーザ３００からは、超短パルス
光（例えば、繰り返しレート１００ＭＨｚ，パルス幅７
０ｆｓ）が出力される。ハーフミラー３１０は、ＣＰＭ
レーザ３００の超短パルス光をストローブ光Ｐ_Sとトリ
ガ光Ｐｔとに分離するもので、光ディレイ３２０はトリ
ガ光Ｐｔの遅延時間を光路差にて調節する。計測部３３
０に新たに設けられた遅延量制御回路３４０は光ディレ
イ３２０の光路差を調節するものである。これらがこの
装置の特徴的な点である。差動増幅器３５０、ロックイ
ンアンプ３６０は、第１の実施例同様、計測部１６０に
設けられているもので、信号平均化回路３７０は、Ｓ／
Ｎ比を向上させるのに必要に応じて設けられるものであ
る。

【００９０】この装置の動作は、トリガ光Ｐｔによって
電極２６０ｂと被測定対象の電極２６０ｃとが短絡して
被測定電気信号が発生する点が前述の実施例と動作の異
なる所であるが、そのほかの動作は略同じである。この
装置においても，第１の実施例と同様の光プローブヘッ
ド１４０を用いることで同等の効果が得られる。

【００９１】次に、第３の実施例を図２３に基づいて説
明する。この第３の実施例は、第１の実施例の光検出部
１６０を、高速のＰＩＮフォトダイオードやストリーク
カメラ等の高速光検出器を用いて構成している。即ち、
ＬＤパルス光源１００に代えて、ＣＷレーザ光源４００
（例えば、Ｈｅ−Ｎｅレーザ，レーザダイオード，Ｎ
ｄ：ＹＡＧレーザ、Ｃｒ：ＬｉＳＡＦレーザ等）を用
い、光検出部４１０に、ストリークカメラ４２０を用い
たものである。計測部４３０は，ロックイン増幅が不要
で、ストリークカメラ４１０からの波形がそのまま表示
部４４０に表示される、という簡単なものになってい
る。そのほかの動作は略同じであり、この装置において
も、同じ光プローブヘッド１４０を用いることで同等の
効果が得られる。

【００９２】更に、本発明は、以上に説明した実施例に
限定されず、種々の変形が可能である。例えば、光プロ
ーブヘッド１４０の電気光学変換部材１４０ａの構成
を、図２４の断面図に示すように、全てを電気光学結晶
Ｋ（斜線部）で形成したり、ガラスブロックＧ及び電気
光学結晶Ｋ（斜線部）を組み合わせた構成としてもよ
い。

【００９３】又、電気光学変換部材１４０ａの断面形状
を、図２５に示すように、設計仕様等に応じて、種々の
形状にしてもよい。

【００９４】又、有底筒部１４０ｂと電気光学変換部材
１４０ａとの摩擦は、小さいほど望ましいので、次に示
す様な方法で摩擦を減少させる手段を講じると効果的で
ある。例えば、有底筒部１４０ｂと電気光学変換部材１
４０ａとの接触面に潤滑油を塗布したり、テフロン加工
などの表面処理を施す等の手段を講じてもよい。又、図
２６と図２７に示すように、有底筒部１４０ｂ又は電気
光学変換部材１４０ａのいずれか一方に突起を設けるこ
とにより接触面積を減らしたり、図２８に示すように、
有底筒部１４０ｂと電気光学変換部材１４０ａとの間に
ベアリングＢを介在させる等の手段も効果的である。

【００９５】更に、被測定物と光プローブヘッドの電気
光学変換部材との距離を精密に制御したいときは、従来
例と同様に被測定物とプローブとの距離を検出し、その
検出結果に応じて距離を制御するようにしても良い。従
来例のもの以外に、例えば、同一出願人による「特願平
３−２２６２６７」にあるように、ストローブ光Ｐ_Sに
加えて位置検出用のコヒーレント光を与えて被測定物と
プローブとの距離を精密に測定するようにしても良い
（図２９を参照）。

【００９６】又、電気光学結晶には、ＬｉＮｂＯ₃に限
られず、ＬｉＴａＯ₃，ＧａＡｓ，ＢＳＯ，ＺｎＴｅ，
ＫＤＰなどももちいることができ、電気光学結晶に代え
て有機分子膜や分子薄膜などの電気光学材料を用いても
よい。

【００９７】又、上述した実施例では、光プローブヘッ
ド１４０を、有底筒部１４０ｂ内に電気光学変換部材１
４０ａを挿入する構造にしたが、本発明は、このような
有底筒部１４０ｂに限定されるものではない。即ち、有
底筒部１４０ｂは、本来的機能として、電気光学変換部
材１４０ａを上下方向Ｚへ進退移動可能に支持してガイ
ドするために設けられている。したがって、これらの実
施例で示した円筒状に限定されず、電気光学変換部材１
４０ａを上下方向Ｚへ進退移動可能に支持してガイドす
るガイド機構を有する手段は、本発明に含まれる。

【００９８】尚、図２９に示す電界測定装置の構成及び
機能は次の通りである。即ち、パルス光源５００から波
長λ₁の光パルスＬが出射される。偏光子５１０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５２０およびダイクロイックミラー
５３０を通過する。このダイクロイックミラー５３０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５３０を通過した光パルスＬ１は、対物レンズ５４０
により、ガラス支持体５５０ａおよびこれに支持された
電気光学材料５５０ｂを透過して多層膜ミラー５５０ｃ
上に集光される。

【００９９】光プローブ５５０は、これらガラス支持体
５５０ａ，電気光学材料５５０ｂ，および多層膜ミラー
５５０ｃを含んで構成されている。この光プローブ５５
０は集積回路などの被測定物５６０から測定距離ｄの位
置にある。被測定物５６０は被測定物制御回路５７０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５７０は制御部５８０に制御信号を送出し、制御
部５８０はこの制御信号を受けてパルス光源５００の点
燈タイミングを制御する。また、制御部５８０はこれと
同時に計測部６１０へ制御信号を送出する。

【０１００】多層膜ミラー５５０ｃに集光された光パル
スＬ１はこの多層膜ミラー５５０ｃで反射され、再び電
気光学材料５５０ｂを透過する。ここで、光パルスＬ１
が透過する電気光学材料５５０ｂの屈折率は、被測定物
５６０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５５０に入力した光パルスＬ１
の偏光成分は、上記被測定物５６０の電圧変化に対応し
た変化を与えられ、光プローブ５５０から入力時とは逆
の方向に出力される。光プローブ５５０から逆方向に出
力された光パルスＬ１は、ハーフミラー５２０で反射さ
れて検光子５９０に入力される。この検光子５９０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６００に与え
られる。この光検出器６００に与えられる光パルスをＬ
２とする。光検出器６００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６１０に出力する。計
測部６１０は、制御部５８０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５
６０の電圧を検出する。表示部６２０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。尚、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。

【０１０１】次に、光プローブ５５０と被測定物５６０
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。第２の光源６３０からは、上記の第１のパルス
光源５００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５３０で
反射される。ここで、ダイクロイックミラー５３０は波
長λ₂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５４０によって多層膜ミラー５
５０ｃ上に集光される。この多層膜ミラー５５０ｃ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５５０ｃ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５５０ｃを透過して被測定物５
６０表面で反射され、再び多層膜ミラー５５０ｃ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５３０およびハー
フミラー６４０で反射されて第２の光検出手段である干
渉光検出器６５０に与えられる。この干渉光検出器６５
０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、ｓｉｎ²（２ｄ／λ₂）に比例
する。処理部６７０は、干渉光検出器６５０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。

【０１０２】光プローブ５５０および被測定物５６０
は、それぞれ支持体７００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７００，７１０は光
プローブ駆動部６８０および被測定物駆動部６９０によ
って駆動される。両駆動部６８０，６９０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６７０
は、算出した測定距離ｄに基づいて、光プローブ駆動部
６８０および被測定物駆動部６９０にそれぞれ制御信号
を与えることによって、光プローブ５５０および被測定
物５６０を駆動して測定距離ｄを制御する。すなわち、
処理部６７０，光プローブ駆動部６８０、および被測定
物駆動部６９０によって測定距離制御手段６６０が構成
されている。

【０１０３】このように、この実施例によれば光プロー
ブ５５０と被測定物５６０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
くすることができるので、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。

【０１０４】又、処理部６７０で算出された測定距離ｄ
に関する情報は、計測部６１０に与えられる。この計測
部６１０は光検出器６００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５６０の測定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。

【０１０５】又、距離測定は対物レンズ５４０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。

【０１０６】尚、上述の実施例では、光源６３０から出
力された光は、対物レンズ５４０によって多層膜ミラー
５５０ｃに集光されており、被測定物５６０の表面には
集光されていない。すなわち、被測定物５６０の表面に
は一定の範囲に光束が照射されることになる。したがっ
て、計測される測定距離は、光プローブ５５０と被測定
物５６０表面の上記一定範囲との間の平均距離となる。
しかし、これとは別に、被測定物５６０の表面のごく狭
い範囲で測定距離を計測，制御したい場合がある。この
場合には、被測定物５６０の表面に光を集光させること
により、集光されたごく狭い範囲での測定距離を算出す
ることができる。逆に、広い範囲での平均的測定距離を
求めたい場合には、光源６３０から出力された光は集光
せず、一定範囲を照射するようにすればよい。

【０１０７】

【発明の効果】以上の通り本発明によれば、被測定物と
電気光学材料とが接触しても、電気光学材料がガイド機
構によってガイドされて、被測定物に過大な力が掛から
ないので、被測定物の損傷や破壊を未然に防止すること
ができる。更に、この接触状態で被測定物の電界強度を
測定するので、測定感度の向上が図られる。又、光プロ
ーブヘッドは極めて簡素な構造であるので、保守・調整
等が簡易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１の実施例の電界測定装置の構
成を示すプロック図である。

【図２】光プローブヘッドの構成を部分的に破断して示
した要部斜視図である。

【図３】他の光プローブヘッドの構成を部分的に破断し
て示した要部斜視図である。

【図４】更に他の光プローブヘッドの構成を部分的に破
断して示した要部斜視図である。

【図５】図４に示す光プローブヘッドから電気光学部材
を除いた状態を示す要部斜視図である。

【図６】更に他の光プローブヘッドの構成を部分的に破
断して示した要部斜視図である。

【図７】図６に示す光プローブヘッドから電気光学部材
を除いた状態を示す要部斜視図である。

【図８】更に他の光プローブヘッドの構成を示す要部斜
視図である。

【図９】図８に示す光プローブヘッドの縦断面構造を示
す要部断面図である。態を示す要部斜視図である。

【図１０】更に他の光プローブヘッドの構成を示す要部
縦断面図である。

【図１１】電気光学部材の変形例の構造を示す斜視図で
ある。

【図１２】駆動パルスの波形例を示す説明図である。

【図１３】ストローブ光の波形例を示す説明図である。

【図１４】被測定デバイスと光プローブヘッドとが接触
する様子を示す説明図である。

【図１５】更に被測定デバイスと光プローブヘッドとが
接触する様子を示す説明図である。

【図１６】入射光が電気光学部材で合焦した様子を示す
説明図である。

【図１７】更に、入射光が電気光学部材で合焦した様子
を示す説明図である。

【図１８】更に、入射光が電気光学部材で合焦して反射
された様子を示す説明図である。

【図１９】接触スイッチの構成を説明するための説明図
である。

【図２０】他の接触スイッチの構成を説明するための説
明図である。

【図２１】更に他の接触スイッチの構成を説明するため
の説明図である。

【図２２】第２実施例の構成を示すブロック図である。

【図２３】第３実施例の構成を示すブロック図である。

【図２４】電気光学部材の変形例の断面形状を示す説明
図である。

【図２５】電気光学部材の更に他の変形例の断面形状を
示す説明図である。

【図２６】光プローブヘッドの変形例の断面形状を示す
説明図である。

【図２７】光プローブヘッドの他の変形例の断面形状を
示す説明図である。

【図２８】光プローブヘッドの更に他の変形例の断面形
状を示す説明図である。

【図２９】被測定物と電気光学部材との距離を精密に制
御するための装置構成例を示すブロック図である。

【図３０】従来の電界測定装置の構成を示すブロック図
である。

【符号の説明】

１４０…光プローブヘッド、１４０ａ…電気光学部材、
１４０ｂ…有底筒体、１４０ｃ…支持体、１４０ｄ…貫
通孔、１４０ｅ…小突部、１４０ｆ…反射部、１４０ｇ
…開口部、１４０ｈ…欠損部、１４０ｉ…小貫通部、１
４９…天秤機構。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｃ 7377−4Ｍ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電界強度に応じて光学的特性が変化する
電気光学材料を被測定物に対向させ、上記光学的特性の
変化を検出することにより上記被測定物の電界強度を測
定する電界測定装置において、前記電気光学材料を有する電気光学部材と、上記電気光学部材を、被測定物の対向方向へ所定のスト
ローク範囲内で進退移動自在に支持するガイド機構と、上記ガイド機構を被測定物の対向方向へ進退移動させる
駆動手段と、を具備することを特徴とする電界測定装
置。
【請求項２】前記ガイド機構は、前記電気光学部材を
摺動自在に嵌挿して支持する筒状体を有することを特徴
とする請求項１に記載の電界測定装置。
【請求項３】前記ガイド機構は、前記電気光学部材と
前記筒状体の間に潤滑手段を有することを特徴とする請
求項２に記載の電界測定装置。
【請求項４】前記潤滑手段は、前記筒状体と前記電気
光学部材の間に充填された潤滑油であることを特徴とす
る請求項３に記載の電界測定装置。
【請求項５】前記潤滑手段は、前記筒状体の内壁と前
記電気光学部材の側壁の少なくとも一方に施したテフロ
ン加工層から成ることを特徴とする請求項３に記載の電
界測定装置。
【請求項６】前記潤滑手段は、前記筒状体の内壁と前
記電気光学部材の間に介在されたベアリングであること
を特徴とする請求項３に記載の電界測定装置。
【請求項７】前記潤滑手段は、前記筒状体の内壁と前
記電気光学部材の側壁の少なくとも一方に設けられて前
記筒状体の内壁と前記電気光学部材の側壁との接触面を
小さくする１又は２以上の突部を有することを特徴とす
る請求項３に記載の電界測定装置。
【請求項８】前記ガイド機構には、前記被測定物と該
ガイド機構との間隔を計測する距離測定手段が設けられ
ていることを特徴とする請求項１に記載の電界測定装
置。
【請求項９】前記電気光学部材は、光透過性を有する
基部と、該基部の前記被測定物側の端部に固着された電
気光学材料で構成されていることを特徴とする請求項１
に記載の電界測定装置。
【請求項１０】前記電気光学部材の前記被測定物側の
端部には、先端が滑らかな小突部が設けられていること
を特徴とする請求項１に記載の電界測定装置。