JPH11248412A - 低コヒーレント干渉計測装置 - Google Patents
低コヒーレント干渉計測装置Info
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- JPH11248412A JPH11248412A JP5053498A JP5053498A JPH11248412A JP H11248412 A JPH11248412 A JP H11248412A JP 5053498 A JP5053498 A JP 5053498A JP 5053498 A JP5053498 A JP 5053498A JP H11248412 A JPH11248412 A JP H11248412A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低コヒーレント干渉計測装置において、試料
奥行き方向の分解能を向上させる。 【解決手段】 光源装置10から出射された低コヒーレン
スな光Ｌを互いに異なる２つの光路に沿って各別に進行
する信号光Ｌs と参照光Ｌr とに分割し、ＡＯＭ25a,25
b により信号光Ｌs と参照光Ｌr とで僅かな周波数差△
ｆを生じさせ、信号光Ｌｓを可動ミラー27および変倍光
学系を30を介して試料15に入射せしめ、試料15の所定の
面で反射された信号光Ｌｓ’と参照光Ｌｒとの干渉光強
度を検出器40により検出する。このとき、試料15の所定
の面とミラー27は変倍光学系30に関して共役な位置関係
にあり、変倍光学系30の試料15側の焦点距離ｆ1 とミラ
ー27側の焦点距離ｆ2 とは、ｆ1＜ｆ2の関係とする。
奥行き方向の分解能を向上させる。 【解決手段】 光源装置10から出射された低コヒーレン
スな光Ｌを互いに異なる２つの光路に沿って各別に進行
する信号光Ｌs と参照光Ｌr とに分割し、ＡＯＭ25a,25
b により信号光Ｌs と参照光Ｌr とで僅かな周波数差△
ｆを生じさせ、信号光Ｌｓを可動ミラー27および変倍光
学系を30を介して試料15に入射せしめ、試料15の所定の
面で反射された信号光Ｌｓ’と参照光Ｌｒとの干渉光強
度を検出器40により検出する。このとき、試料15の所定
の面とミラー27は変倍光学系30に関して共役な位置関係
にあり、変倍光学系30の試料15側の焦点距離ｆ1 とミラ
ー27側の焦点距離ｆ2 とは、ｆ1＜ｆ2の関係とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、低コヒーレント干
渉計測装置に関し、特に試料の奥行き方向の分解能を向
上させた低コヒーレント干渉計測装置に関するものであ
る。
渉計測装置に関し、特に試料の奥行き方向の分解能を向
上させた低コヒーレント干渉計測装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、低コヒーレント干渉計測装置、特
にヘテロダイン干渉計測装置は、生体におけるグルコー
ス濃度の測定や、尿、血液等の各成分濃度等の吸光度を
測定するため等に用いられている。
にヘテロダイン干渉計測装置は、生体におけるグルコー
ス濃度の測定や、尿、血液等の各成分濃度等の吸光度を
測定するため等に用いられている。
【０００３】この低コヒーレント干渉計測装置は、同一
光源から出射された光を参照光と信号光とに分割し、信
号光を観測対象試料に入射せしめて該試料の所定の面か
ら反射された反射光と参照光とを干渉せしめて、この干
渉光強度を測定するものである。この低コヒーレント干
渉計測装置においては、両光の干渉は参照光の光路長と
信号光の光路長とが完全一致した時にのみ生じるのが理
想であるが、実際には光源のコヒーレンス長により、両
光に多少の光路長差があっても干渉が生じる。この場
合、干渉光強度と光路長差との関係は、図ｘに示すよう
なガウス関数で表され、このときの半値幅が低コヒーレ
ント干渉計における分解能と言われるものである。
光源から出射された光を参照光と信号光とに分割し、信
号光を観測対象試料に入射せしめて該試料の所定の面か
ら反射された反射光と参照光とを干渉せしめて、この干
渉光強度を測定するものである。この低コヒーレント干
渉計測装置においては、両光の干渉は参照光の光路長と
信号光の光路長とが完全一致した時にのみ生じるのが理
想であるが、実際には光源のコヒーレンス長により、両
光に多少の光路長差があっても干渉が生じる。この場
合、干渉光強度と光路長差との関係は、図ｘに示すよう
なガウス関数で表され、このときの半値幅が低コヒーレ
ント干渉計における分解能と言われるものである。
【０００４】従来の低コヒーレント干渉計は光源から出
射された低コヒーレント光をビームスプリッタによって
分割し、音響光変調器により両光に僅かな周波数差を生
ぜしめ、信号光を試料に入射させて該試料の所定の面で
反射した反射光と参照光とを、該参照光の光路上に配さ
れた可動ミラーにより両光の光路長を一致させて干渉さ
せる構成である。
射された低コヒーレント光をビームスプリッタによって
分割し、音響光変調器により両光に僅かな周波数差を生
ぜしめ、信号光を試料に入射させて該試料の所定の面で
反射した反射光と参照光とを、該参照光の光路上に配さ
れた可動ミラーにより両光の光路長を一致させて干渉さ
せる構成である。
【０００５】この場合、試料奥行き方向の分解能は信号
光と参照光の光路長差による分解能そのものとなってお
り、前述の通り光源の低コヒーレンス度に依存するもの
である。そのため、例えば光源として半値幅２０ｎｍの
スペクトルを有するＳＬＤ(Super Luminescent Diode）
を用いた場合、干渉信号強度の理論分解能は１７μｍ程
度となる。従って、この分解能と同程度の厚さの中に複
数層を有するような試料の場合、各層からの反射光を区
別することができなかった。
光と参照光の光路長差による分解能そのものとなってお
り、前述の通り光源の低コヒーレンス度に依存するもの
である。そのため、例えば光源として半値幅２０ｎｍの
スペクトルを有するＳＬＤ(Super Luminescent Diode）
を用いた場合、干渉信号強度の理論分解能は１７μｍ程
度となる。従って、この分解能と同程度の厚さの中に複
数層を有するような試料の場合、各層からの反射光を区
別することができなかった。
【０００６】既に、この試料奥行き方向の分解能を向上
させるため、例えば、分解能として１０μｍ程度を得る
ために、低コヒーレントで高輝度の光源を用い、Cr4+fo
rsterite laserの短パルス（fs:１０-15sec.）を使用し
た装置が提案されているが（Science Vol.276.27 Jun.1
997 参照）、発生装置・光源ともに大がかりで高価な装
置となり、実用化の面から考えると大きさ、コストの両
面で問題がある。
させるため、例えば、分解能として１０μｍ程度を得る
ために、低コヒーレントで高輝度の光源を用い、Cr4+fo
rsterite laserの短パルス（fs:１０-15sec.）を使用し
た装置が提案されているが（Science Vol.276.27 Jun.1
997 参照）、発生装置・光源ともに大がかりで高価な装
置となり、実用化の面から考えると大きさ、コストの両
面で問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みてなされたものであり、容易かつ安価に、奥行き方向
の分解能を向上させた低コヒーレント干渉計測装置を提
供することを目的とするものである。
みてなされたものであり、容易かつ安価に、奥行き方向
の分解能を向上させた低コヒーレント干渉計測装置を提
供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の低コヒーレント
干渉計測装置は、試料に対して低コヒーレント光である
信号光を照射し、該信号光の試料の所定の面からの反射
光と、前記信号光と僅かな周波数差を有する低コヒーレ
ント光である参照光とを干渉せしめて該低コヒーレント
干渉を計測する低コヒーレント干渉計測装置であって、
前記信号光の光路上に配され、該信号光の光路長を調整
する可動ミラーと、該可動ミラーと、前記可動ミラーに
対して光学的に対向して配された試料との間に配された
変倍光学系であって、前記試料の所定の面と前記ミラー
とが該変倍光学系を介して共役となり、前記試料側の焦
点距離ｆ1 と前記可動ミラー側の焦点距離ｆ2 との関係
がｆ1＜ｆ2である変倍光学系とを備え、前記可動ミラー
によって反射せしめられた信号光を前記変倍光学系を経
て前記試料に入射せしめ、該試料の所定の面で反射され
た信号光と前記参照光とを干渉せしめて、該干渉せしめ
られた干渉光強度を計測するものであることを特徴とす
るものである。
干渉計測装置は、試料に対して低コヒーレント光である
信号光を照射し、該信号光の試料の所定の面からの反射
光と、前記信号光と僅かな周波数差を有する低コヒーレ
ント光である参照光とを干渉せしめて該低コヒーレント
干渉を計測する低コヒーレント干渉計測装置であって、
前記信号光の光路上に配され、該信号光の光路長を調整
する可動ミラーと、該可動ミラーと、前記可動ミラーに
対して光学的に対向して配された試料との間に配された
変倍光学系であって、前記試料の所定の面と前記ミラー
とが該変倍光学系を介して共役となり、前記試料側の焦
点距離ｆ1 と前記可動ミラー側の焦点距離ｆ2 との関係
がｆ1＜ｆ2である変倍光学系とを備え、前記可動ミラー
によって反射せしめられた信号光を前記変倍光学系を経
て前記試料に入射せしめ、該試料の所定の面で反射され
た信号光と前記参照光とを干渉せしめて、該干渉せしめ
られた干渉光強度を計測するものであることを特徴とす
るものである。
【０００９】ここで、上記低コヒーレント光としては、
可干渉距離が数10μｍ程度と短い、例えばＳＬＤ（Supe
r Luminescent Diode）やＬＥＤ等の光源から出射され
た光が用いられる。
可干渉距離が数10μｍ程度と短い、例えばＳＬＤ（Supe
r Luminescent Diode）やＬＥＤ等の光源から出射され
た光が用いられる。
【００１０】また、上記「干渉光強度を測定する」と
は、上記信号光と参照光との差周波数で強弱を繰り返す
ビート信号（干渉光）の強度を計測することを意味し、
例えば、ヘテロダイン干渉計等による計測を意味する。
は、上記信号光と参照光との差周波数で強弱を繰り返す
ビート信号（干渉光）の強度を計測することを意味し、
例えば、ヘテロダイン干渉計等による計測を意味する。
【００１１】
【発明の効果】本発明の低コヒーレント干渉計測装置
は、信号光の光路長を調節するためのミラーと試料との
間に変倍光学系を備えたことにより、該ミラーの移動に
よるミラー側の共役点の移動距離より、試料内部におけ
る共役点の移動距離を小さくすることができ、試料内部
における共役点の移動距離が小さくても光路長の変化量
は大きくなる。従って、試料内部における移動距離が小
さくても光路長差が顕著となるため、光路長差に依存す
る信号強度の変化が顕著となる。すなわち、高価な固体
レーザ結晶を備えた超短パルス光源等を用いることなく
奥行き方向の分解能を向上させることができる。
は、信号光の光路長を調節するためのミラーと試料との
間に変倍光学系を備えたことにより、該ミラーの移動に
よるミラー側の共役点の移動距離より、試料内部におけ
る共役点の移動距離を小さくすることができ、試料内部
における共役点の移動距離が小さくても光路長の変化量
は大きくなる。従って、試料内部における移動距離が小
さくても光路長差が顕著となるため、光路長差に依存す
る信号強度の変化が顕著となる。すなわち、高価な固体
レーザ結晶を備えた超短パルス光源等を用いることなく
奥行き方向の分解能を向上させることができる。
【００１２】具体的には、例えば半値幅20nm程度のスペ
クトルを出力するＳＬＤを光源として用いた通常の装置
における理論分解能が約17μｍ程度であるものを、本発
明の装置においては、10μｍ以下の分解能とすることが
できる。
クトルを出力するＳＬＤを光源として用いた通常の装置
における理論分解能が約17μｍ程度であるものを、本発
明の装置においては、10μｍ以下の分解能とすることが
できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施の形
態について図面を用いて説明する。
態について図面を用いて説明する。
【００１４】図１は本発明の第一の実施形態である低コ
ヒーレント干渉計測装置を示す図である。
ヒーレント干渉計測装置を示す図である。
【００１５】本実施の形態による低コヒーレント干渉計
測装置は、中心波長λを有し、波長帯域の広い、可干渉
距離が数10μｍ程度の低コヒーレンスな光を出射するＳ
ＬＤ11と、この光を平行光にするコリメータ12を備えた
光源装置10と、この光源装置10から出射された低コヒー
レンスな平行光Ｌを異なる２つの光路に沿って各別に進
行する信号光Ｌs と参照光Ｌr とに分割し、また２つの
光を合波させ干渉せしめるための４つのビームスプリッ
タ（ＢＳ）21a,21b,21c,21d と、信号光Ｌs と参照光Ｌ
r とで僅かな周波数差△ｆが生じるように両光Ｌs ，Ｌ
r を各別に変調する音響光変調器（ＡＯＭ）25a，25b
と、参照光Ｌｒの光路上に配され、該参照光Ｌｒの光路
長を変化させる参照光光路長調整用ミラー26（以下「参
照光用ミラー26」という）と、信号光Ｌｓの光路上に配
され、該参照光Ｌｓの光路長を変化させる信号光光路長
調整用ミラー27（以下「信号光用ミラー27」という）
と、信号光用ミラー27と該ミラー27に対向して配置され
た試料15との間に配された、焦点距離の異なる２枚のレ
ンズ31, 32からなる変倍光学系30と、該変倍光学系30の
２枚のレンズ31, 32の間に配され、信号光Ｌｓを信号光
用ミラー27へ入射せしめ、試料の所定の面で反射された
信号光Ｌｓ’をＢＳ21b に帰還せしめるためのＢＳ33及
びλ／４板34と、試料の所定の面で反射された信号光Ｌ
ｓ’と参照光Ｌｒとの干渉光Ｌｃの強度を測定する光検
出器28と、光検出器28から得られた干渉光Ｌｃ強度から
試料の所定の面で反射されて信号光Ｌｓ’の強度を求め
るヘテロダイン検出手段29とを備えてなるものである。
測装置は、中心波長λを有し、波長帯域の広い、可干渉
距離が数10μｍ程度の低コヒーレンスな光を出射するＳ
ＬＤ11と、この光を平行光にするコリメータ12を備えた
光源装置10と、この光源装置10から出射された低コヒー
レンスな平行光Ｌを異なる２つの光路に沿って各別に進
行する信号光Ｌs と参照光Ｌr とに分割し、また２つの
光を合波させ干渉せしめるための４つのビームスプリッ
タ（ＢＳ）21a,21b,21c,21d と、信号光Ｌs と参照光Ｌ
r とで僅かな周波数差△ｆが生じるように両光Ｌs ，Ｌ
r を各別に変調する音響光変調器（ＡＯＭ）25a，25b
と、参照光Ｌｒの光路上に配され、該参照光Ｌｒの光路
長を変化させる参照光光路長調整用ミラー26（以下「参
照光用ミラー26」という）と、信号光Ｌｓの光路上に配
され、該参照光Ｌｓの光路長を変化させる信号光光路長
調整用ミラー27（以下「信号光用ミラー27」という）
と、信号光用ミラー27と該ミラー27に対向して配置され
た試料15との間に配された、焦点距離の異なる２枚のレ
ンズ31, 32からなる変倍光学系30と、該変倍光学系30の
２枚のレンズ31, 32の間に配され、信号光Ｌｓを信号光
用ミラー27へ入射せしめ、試料の所定の面で反射された
信号光Ｌｓ’をＢＳ21b に帰還せしめるためのＢＳ33及
びλ／４板34と、試料の所定の面で反射された信号光Ｌ
ｓ’と参照光Ｌｒとの干渉光Ｌｃの強度を測定する光検
出器28と、光検出器28から得られた干渉光Ｌｃ強度から
試料の所定の面で反射されて信号光Ｌｓ’の強度を求め
るヘテロダイン検出手段29とを備えてなるものである。
【００１６】なお、上記変倍光学系においては、２枚の
レンズ31, 32のうち、ミラー27側に配されたレンズ31の
焦点距離ｆ1 は、試料側に配されたレンズ32の焦点距離
ｆ2よりも大きい、ｆ1＞ｆ2の関係にあり、信号光用ミ
ラー27と試料15とは該変倍光学系に関して共役な関係に
位置するものである。
レンズ31, 32のうち、ミラー27側に配されたレンズ31の
焦点距離ｆ1 は、試料側に配されたレンズ32の焦点距離
ｆ2よりも大きい、ｆ1＞ｆ2の関係にあり、信号光用ミ
ラー27と試料15とは該変倍光学系に関して共役な関係に
位置するものである。
【００１７】ここでＡＯＭ25ａ，25ｂは必ずしも本実施
形態のように両光（信号光Ｌs および参照光Ｌr ）を各
別に変調するものである必要はなく、少なくとも一方を
変調して両光Ｌs ，Ｌr に僅かな周波数差を生じさせる
ものであればよい。
形態のように両光（信号光Ｌs および参照光Ｌr ）を各
別に変調するものである必要はなく、少なくとも一方を
変調して両光Ｌs ，Ｌr に僅かな周波数差を生じさせる
ものであればよい。
【００１８】なお、図１では変倍光学系中の光束を大き
く誇張して示し、干渉計中の光束は模式的に線で示して
いる。
く誇張して示し、干渉計中の光束は模式的に線で示して
いる。
【００１９】次に本実施形態の干渉光計測方法について
説明する。
説明する。
【００２０】まず、ＳＬＤ11から中心波長λの低コヒー
レンス光が出射される。出射された光はコリメータによ
り平行光Ｌにされた後、平行光Ｌは光路上の最初のビー
ムスプリッタ21a により、信号光Ｌs と参照光Ｌr とに
分割される。これら信号光Ｌs および参照光Ｌr は各光
路上にそれぞれ設けられたＡＯＭ25a,25b により変調さ
れ、両光Ｌs ，Ｌr には僅かな周波数差△ｆが生じる。
レンス光が出射される。出射された光はコリメータによ
り平行光Ｌにされた後、平行光Ｌは光路上の最初のビー
ムスプリッタ21a により、信号光Ｌs と参照光Ｌr とに
分割される。これら信号光Ｌs および参照光Ｌr は各光
路上にそれぞれ設けられたＡＯＭ25a,25b により変調さ
れ、両光Ｌs ，Ｌr には僅かな周波数差△ｆが生じる。
【００２１】次に、変調された両光のうち信号光Ｌs は
ビームスプリッタ21b を透過して変倍光学系の２枚のレ
ンズ31，32の間に配されているＢＳ33により信号光用ミ
ラー27に向けて反射され、λ／４板34およびレンズ31を
経てミラー27に入射され、該ミラー27により同光軸方向
に反射されて、再びレンズ31、λ／４板34を経てＢＳ33
を透過し、レンズ32を経て試料15へ入射せしめられる。
試料15に入射された信号光Ｌｓのうち該試料15の所定の
表面で反射された信号光Ｌｓ’は、再びＢＳ33とミラー
27との間を往復し、再度λ／４板34を２度通過すること
によりＢＳ33により反射されるようになり、ＢＳ21b に
帰還せしめられる。ＢＳ21b に帰還せしめられた信号光
Ｌｓ’は、ここでＢＳ21d に向けて反射される。なおこ
こで、ミラー27を光軸方向（矢印Ｘ方向）に移動する
と、ミラー27に対する試料15における共役点が移動し、
レンズ31の焦点距離ｆ1 とレンズ32の焦点距離ｆ2 が異
なるため、結果として信号光Ｌｓがビームスプリッタ21
d に到達するまでの光路長が変化する。
ビームスプリッタ21b を透過して変倍光学系の２枚のレ
ンズ31，32の間に配されているＢＳ33により信号光用ミ
ラー27に向けて反射され、λ／４板34およびレンズ31を
経てミラー27に入射され、該ミラー27により同光軸方向
に反射されて、再びレンズ31、λ／４板34を経てＢＳ33
を透過し、レンズ32を経て試料15へ入射せしめられる。
試料15に入射された信号光Ｌｓのうち該試料15の所定の
表面で反射された信号光Ｌｓ’は、再びＢＳ33とミラー
27との間を往復し、再度λ／４板34を２度通過すること
によりＢＳ33により反射されるようになり、ＢＳ21b に
帰還せしめられる。ＢＳ21b に帰還せしめられた信号光
Ｌｓ’は、ここでＢＳ21d に向けて反射される。なおこ
こで、ミラー27を光軸方向（矢印Ｘ方向）に移動する
と、ミラー27に対する試料15における共役点が移動し、
レンズ31の焦点距離ｆ1 とレンズ32の焦点距離ｆ2 が異
なるため、結果として信号光Ｌｓがビームスプリッタ21
d に到達するまでの光路長が変化する。
【００２２】一方、変調された後の参照光Ｌr は、ビー
ムスプリッタ21c を通過して参照光用ミラー26に入射
し、このミラー26で反射され再度ビームスプリッタ21c
に入射しここで反射されて次のビームスプリッタ21d を
通過する。なおこのとき、参照光用ミラー26をその光軸
方向（矢印Ｙ方向）に移動すると、参照光Ｌr がビーム
スプリッタ21d に到達するまでの光路長が変化する。
ムスプリッタ21c を通過して参照光用ミラー26に入射
し、このミラー26で反射され再度ビームスプリッタ21c
に入射しここで反射されて次のビームスプリッタ21d を
通過する。なおこのとき、参照光用ミラー26をその光軸
方向（矢印Ｙ方向）に移動すると、参照光Ｌr がビーム
スプリッタ21d に到達するまでの光路長が変化する。
【００２３】ビームスプリッタ21d を経た信号光Ｌｓ’
および参照光Ｌr は、再び同軸上に重なることになり、
所定の条件の時に両光Ｌｓ’，Ｌｒとが干渉し、ビート
信号を発生する。
および参照光Ｌr は、再び同軸上に重なることになり、
所定の条件の時に両光Ｌｓ’，Ｌｒとが干渉し、ビート
信号を発生する。
【００２４】参照光Ｌr および信号光Ｌｓ’は、可干渉
距離の短い低コヒーレンスな光であるため、信号光Ｌ
s’（Ｌｓ） のビームスプリッタ21d に到達するまでの
通過距離が、参照光Ｌr のビームスプリッタ21d に到達
するまでの通過距離に略等しいとき両光が干渉し、この
干渉する両光の周波数差（△ｆ）で強弱を繰り返すビー
ト信号が発生する。
距離の短い低コヒーレンスな光であるため、信号光Ｌ
s’（Ｌｓ） のビームスプリッタ21d に到達するまでの
通過距離が、参照光Ｌr のビームスプリッタ21d に到達
するまでの通過距離に略等しいとき両光が干渉し、この
干渉する両光の周波数差（△ｆ）で強弱を繰り返すビー
ト信号が発生する。
【００２５】光検出器28によりこのビート信号の強度を
検出し、ヘテロダイン検出手段29により試料15の所定面
で反射された信号光Ｌｓ’の強度を検出する。
検出し、ヘテロダイン検出手段29により試料15の所定面
で反射された信号光Ｌｓ’の強度を検出する。
【００２６】次に、上記低コヒーレント干渉計測装置に
おける分解能の向上の原理について説明する。
おける分解能の向上の原理について説明する。
【００２７】信号光用ミラー27が位置ｘ＝１の位置に配
された状態で参照光Ｌｒと信号光Ｌｓとの光路長が一致
しているとする。このときの変倍光学系における信号光
の光路を図１に実線で示す。なお、ミラー27が位置ｘ＝
１から△ｌm だけ光軸方向に移動したｘ＝２の位置にず
れた場合の信号光Ｌｓの光路を図１に破線で示す。ま
た、図２にミラー27がｘ＝１（同図（ａ））およびｘ＝
２（同図（ｂ））にある場合についてそれぞれＢＳ33〜
ミラー27〜ＢＳ33〜試料15までの光路を模式的に示す。
ＢＳ33〜レンズ31の距離およびＢＳ33〜レンズ32の距離
をｄ12、レンズ31の焦点距離をｆ２、レンズ32の焦点距
離をｆ１、ミラー27の移動距離を△ｌm 、試料中の共役
点の移動距離を△ｌs とすると、ミラー27がｘ＝１の位
置に配されている場合の信号光のＢＳ33入射時から出射
時までの光路長Ｌ（１）およびミラー27がｘ＝２の位置
に配されている場合の光路長Ｌ（２）はそれぞれ、 Ｌ（１）＝２（ｆ1＋２ｆ2＋３ｄ12） Ｌ（２）＝２（ｆ1＋△ｌs ＋２（ｆ2−△ｌm ）＋３ｄ
12） で表される。したがって、両光の光路長差△Ｌs は、 △Ｌs ＝Ｌ（２）−Ｌ（１） ＝２（△ｌs −２△ｌm ） ここで、ｆ2／ｆ1＝ｍとすると、△ｌm／△ｌs＝ｍ2で
あるため、△ｌm＝ｍ2△ｌsとなり、△ｌs−２△ｌm＝
△ｌs−２m2△ｌmとなるから、 △Ｌs ＝２［１−２ｍ2］・△ｌｓ となる。
された状態で参照光Ｌｒと信号光Ｌｓとの光路長が一致
しているとする。このときの変倍光学系における信号光
の光路を図１に実線で示す。なお、ミラー27が位置ｘ＝
１から△ｌm だけ光軸方向に移動したｘ＝２の位置にず
れた場合の信号光Ｌｓの光路を図１に破線で示す。ま
た、図２にミラー27がｘ＝１（同図（ａ））およびｘ＝
２（同図（ｂ））にある場合についてそれぞれＢＳ33〜
ミラー27〜ＢＳ33〜試料15までの光路を模式的に示す。
ＢＳ33〜レンズ31の距離およびＢＳ33〜レンズ32の距離
をｄ12、レンズ31の焦点距離をｆ２、レンズ32の焦点距
離をｆ１、ミラー27の移動距離を△ｌm 、試料中の共役
点の移動距離を△ｌs とすると、ミラー27がｘ＝１の位
置に配されている場合の信号光のＢＳ33入射時から出射
時までの光路長Ｌ（１）およびミラー27がｘ＝２の位置
に配されている場合の光路長Ｌ（２）はそれぞれ、 Ｌ（１）＝２（ｆ1＋２ｆ2＋３ｄ12） Ｌ（２）＝２（ｆ1＋△ｌs ＋２（ｆ2−△ｌm ）＋３ｄ
12） で表される。したがって、両光の光路長差△Ｌs は、 △Ｌs ＝Ｌ（２）−Ｌ（１） ＝２（△ｌs −２△ｌm ） ここで、ｆ2／ｆ1＝ｍとすると、△ｌm／△ｌs＝ｍ2で
あるため、△ｌm＝ｍ2△ｌsとなり、△ｌs−２△ｌm＝
△ｌs−２m2△ｌmとなるから、 △Ｌs ＝２［１−２ｍ2］・△ｌｓ となる。
【００２８】したがって、試料奥行き方向の分解能（干
渉信号の強度がピーク強度の半分になる距離）は、例え
ば△Ｌｓ が５０μｍで干渉信号強度がピーク強度の半
分になる光源の場合、試料中では△ｌs ＝５０μｍ／
（１−２ｍ2）だけ移動すると信号強度が半減すること
となり、ｍ＝ｆ2／ｆ1＞１であるから｜１／（１−２ｍ
2）｜は１より小さくなるため、従来、光路長差と一致
していた分解能と比較して１／（１−２ｍ2）倍分解能
が小さくなる、すなわち向上する。
渉信号の強度がピーク強度の半分になる距離）は、例え
ば△Ｌｓ が５０μｍで干渉信号強度がピーク強度の半
分になる光源の場合、試料中では△ｌs ＝５０μｍ／
（１−２ｍ2）だけ移動すると信号強度が半減すること
となり、ｍ＝ｆ2／ｆ1＞１であるから｜１／（１−２ｍ
2）｜は１より小さくなるため、従来、光路長差と一致
していた分解能と比較して１／（１−２ｍ2）倍分解能
が小さくなる、すなわち向上する。
【００２９】なお、上記実施の形態において、図３に示
すように変倍光学系30’の試料側のレンズ32に輪帯状の
絞り35を加えた構成としてもよい。輪帯上の絞り35を入
れることにより、試料の各面からの反射光をより感度よ
く、すなわち光路長のずれをより敏感に検出することが
できるようになる。ヘテロダイン干渉計は角度に対する
指向性が高いため、ずれの影響が顕著に現れる輪帯（光
軸からずれた部分）を利用することにより感度を向上す
ることができる。具体的には通常の低コヒーレント光源
（ＳＬＤ）で半値幅20ｎｍ程度（理論分解能約17μｍ）
を用いて、半値幅10μｍ以下の分解能を実現することが
できた。
すように変倍光学系30’の試料側のレンズ32に輪帯状の
絞り35を加えた構成としてもよい。輪帯上の絞り35を入
れることにより、試料の各面からの反射光をより感度よ
く、すなわち光路長のずれをより敏感に検出することが
できるようになる。ヘテロダイン干渉計は角度に対する
指向性が高いため、ずれの影響が顕著に現れる輪帯（光
軸からずれた部分）を利用することにより感度を向上す
ることができる。具体的には通常の低コヒーレント光源
（ＳＬＤ）で半値幅20ｎｍ程度（理論分解能約17μｍ）
を用いて、半値幅10μｍ以下の分解能を実現することが
できた。
【図１】本発明の低コヒーレント計測装置の概略構成図
【図２】ミラー移動に伴う光路長変化を説明する図
【図３】輪帯状の絞りを挿入した変倍光学系を示す図
10 光源装置 11 ＳＬＤ 21a 〜21d ビームスプリッタ（ＢＳ） 25a, 25b 音響光変調器（ＡＯＭ） 26 参照光用光路調整ミラー 27 信号光用光路調整ミラー 30 変倍光学系 31,32 レンズ 33 ビームスプリッタ 34 λ／４板 35 輪帯状絞り
Claims (1)
- 【請求項１】 試料に対して低コヒーレント光である信
号光を照射し、該信号光の試料の所定の面からの反射光
と、前記信号光と僅かな周波数差を有する低コヒーレン
ト光である参照光とを干渉せしめて該低コヒーレント干
渉を計測する低コヒーレント干渉計測装置であって、 前記信号光の光路上に配され、該信号光の光路長を調整
する可動ミラーと、 該可動ミラーと、該可動ミラーに対して光学的に対向し
て配された試料との間に配された変倍光学系であって、
前記試料の所定の面と前記ミラーとが該変倍光学系を介
して共役となり、前記試料側の焦点距離ｆ1 と前記可動
ミラー側の焦点距離ｆ2 との関係がｆ1＜ｆ2である変倍
光学系とを備え、 前記可動ミラーによって反射せしめられた信号光を前記
変倍光学系を経て前記試料に入射せしめ、該試料の所定
の面で反射された信号光と前記参照光とを干渉せしめ
て、該干渉せしめられた干渉光強度を計測するものであ
ることを特徴とする低コヒーレント干渉計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5053498A JPH11248412A (ja) | 1998-03-03 | 1998-03-03 | 低コヒーレント干渉計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5053498A JPH11248412A (ja) | 1998-03-03 | 1998-03-03 | 低コヒーレント干渉計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11248412A true JPH11248412A (ja) | 1999-09-17 |
Family
ID=12861676
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5053498A Withdrawn JPH11248412A (ja) | 1998-03-03 | 1998-03-03 | 低コヒーレント干渉計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11248412A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7365858B2 (en) | 2001-12-18 | 2008-04-29 | Massachusetts Institute Of Technology | Systems and methods for phase measurements |
| US8334982B2 (en) | 2001-12-18 | 2012-12-18 | Massachusetts Institute Of Technology | Systems and methods for phase measurements |
-
1998
- 1998-03-03 JP JP5053498A patent/JPH11248412A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7365858B2 (en) | 2001-12-18 | 2008-04-29 | Massachusetts Institute Of Technology | Systems and methods for phase measurements |
| US8334982B2 (en) | 2001-12-18 | 2012-12-18 | Massachusetts Institute Of Technology | Systems and methods for phase measurements |
| US9528817B2 (en) | 2001-12-18 | 2016-12-27 | Massachusetts Institute Of Technology | Systems and methods for phase measurements |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050510 |