JPWO2010113985A1

JPWO2010113985A1 - 干渉計

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Publication number: JPWO2010113985A1
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Authority: JP
Inventors: 達俊塩田
Original assignee: Nagaoka University of Technology
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Filing date: 2010-03-30
Publication date: 2012-10-11
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Abstract

広帯域光を出射する光源からの光を、反射距離をステップ状に変化させて反射することで、前記ステップの深さに応じて位相が変化した光を生成し、広帯域光を測定対象に照射することで得られる当該測定対象からの反射光と、光路長変調器により生成されたコム光との合波光を受光し、干渉プロファイルを測定する干渉プロファイル測定器とを備える。干渉計１では、可動走査機構を持たずかつフーリエ変換等の演算が不要なので短時間の測定ができるし、断層像の測定や、深さ方向の一次元断層、あるいは深さ方向の二次元断層の測定も可能となる。

Description

本発明は、可動走査機構を持たずかつフーリエ変換等の演算が不要な、広帯域光（白色光，スーパコンティニューム光等）光源を備えたプロファイル測定に好適な干渉計に関し、伝播方向に垂直な断面上での一次元位置に応じて光路長が変化した変調光を生成することができる光路長変調器（この光路長変調器の前段または後段にコム光発生用の分光器を設けてもよい）を用いて、深さ方向の一次元断層、あるいは深さ方向の二次元断層の測定にも適した干渉計に関する。

物体等の表面形状や光透過物体等の内部構造を測定するために、マイケルソン型の距離測定装置（干渉計）がたとえば使用される（非特許文献１参照）。
マイケルソン型の距離測定装置として、図１２に示すように白色光源を用いたものが知られている。図１２の距離測定装置９１では、白色光源９１１からの白色光ＷＬはビームスプリッタ９１２を透過して測定対象９１３に照射される一方、ビームスプリッタ９１２により反射されて可動ミラー９１４に照射される。

測定対象９１３の反射光ＬＲ１はビームスプリッタ９１２により反射され、可動ミラー９１４の反射光ＬＲ２はビームスプリッタ９１２を透過する。これらの反射光ＬＲ１，ＬＲ２は、合波される。合波光ＬＲ３は干渉プロファイル測定器９１５に入射され、干渉プロファイル測定器９１５は白色光の干渉プロファイルを測定する。

図１２では、可動ミラー９１４が走査機構９１７により距離走査され、測定対象９１３から干渉プロファイル測定器９１５までの距離と、可動ミラー９１４から干渉プロファイル測定器９１５までの距離とが等しいときに干渉が生じる。この干渉は、図１３（Ａ）に示す白色光源９１１が出力する白色光ＷＬのパワースペクトルの逆フーリエ変換に依る。

図１３（Ｂ）に示すように、この干渉波形の幅は、白色光源９１１の帯域幅（図１３（Ｂ）中のΔω）と反比例の関係にあるので、白色光源９１１を用いると分解能は高くなる。なお、合波光ＬＲ３は、可動ミラー９１４の走査距離（ΔＬ）を関数とした白色光源の自己相関関数である。図１３（Ｂ）において２π／Δωは自己相関関数の半値幅である。

また、図１４に示すようにコム光源９２１を用いた距離測定装置も知られている。図１４の距離測定装置９２では、図１２の可動ミラー９１４に代えて固定ミラー９２４が用いられ、白色光用の干渉プロファイル測定器９１５に代えて、コム光の干渉プロファイルを測定する干渉プロファイル測定器９２５が用いられる。ビームスプリッタ９２２は、図１２のビームスプリッタ９１２と基本的に同じであり、コム光源９２１が出射するコム光ＣＭＢの伝播光路は図１２と同じである。図１４では、測定対象９２３からの反射コム光をＣＭＢ＿Ｒ１で示し、固定ミラー９２４からの反射コム光をＣＭＢ＿Ｒ２で示し、これらの合波光をＣＭＢ＿Ｒ３で示してある。

距離測定装置９２では、固定ミラー９２４を距離走査しない代わりに、図１５（Ａ）に示すコム光ＣＭＢをコム間隔ΔΩで走査する。干渉プロファイル測定器９２５は、このとき生じる干渉プロファイルを、コム数に応じた分解能で測定することができる。図１５（Ｂ）に示すように、干渉波形の幅は、コム光ＣＭＢの帯域幅（図１５（Ｂ）中の２π／Δτ）と反比例の関係にある。ここで、Δτは自己相関関数の半値幅である。

Ｏｐ．Ｌｔｔ．２５（２）１１１（白色を光源とした距離測定装置）

図１２に示した距離測定装置９１では、白色光を用いているため高い分解能を得ることができる反面、可動ミラー９１４を走査するため、測定に長時間を要し、また可動機構があるために装置が大型化する。さらに、図１２に示した距離測定装置９２では、機械的なメンテナンスが必要となり、加えて製造コストも高くなる。

なお、従来、図１２において、可動ミラー９１４を固定ミラーとし、干渉プロファイル測定器９１５の手前に回折格子を設けた距離測定装置が存在する。しかし、この距離測定装置では干渉プロファイル測定器９１５におけるデータの演算処理（フーリエ変換等）に長時間を要してしまう。

図１４に示した距離測定装置９２では、固定ミラー９２４を走査しないので可動走査機構が不要であり、メンテナンスも不要となる反面、コム光源９２１を周波数により走査しているため、測定に長時間を要するし、白色光を用いた図１２の測定装置のような高分解能を得ることができない。

本発明の目的は、光源として所定帯域光（白色光等の広帯域光を含む）を生成する光源を使用し、可動走査機構を持たず、かつフーリエ変換等の演算をしないことで短時間での測定が可能であり、しかも高分解能の測定に対応できる干渉計を提供することである。

本発明の他の目的は、伝播方向に垂直な断面上での一次元位置に応じて光路長が変化した変調光を生成することができる光路長変調器（この光路長変調器の前段または後段にコム光発生用の分光器を設けてもよい）を用いて、深さ方向の一次元断層、あるいは深さ方向の二次元断層の測定にも適した干渉計を提供することである。

本発明の干渉計は、（１）から（６）を要旨とする。
（１）
広帯域光を生成する光源と、
伝播方向に垂直な断面上での一次元位置（たとえば断面上に想定したＸＹ座標のＸ方向の位置）に応じて光路長が変化した変調光を生成する光路長変調器と、
前記光源が生成した広帯域光を測定対象に照射し反射させる光学系と、
前記光路長変調器が生成した変調光と前記測定対象からの反射光とを受光する一次元光検出器とからなることを特徴とする干渉計。
具体的には、

（２）
前記光路長変調器は、前記ビーム断面上での一次元位置に応じて反射距離をステップ状に変化させて反射することで、前記光路長を変化させることを特徴とする（１）に記載の干渉計。

（３）
前記光路長変調器は、広帯域光を入射しコム光（光周波数コム）を生成する分光デバイスと、前記コム光を受光し、反射距離をステップ状に変化させて反射することで前記ステップの深さに応じてコム光の光路長をシフトさせる位相シフトミラーとを備えたことを特徴とする（２）に記載の干渉計。
分光デバイスとして、ＶＩＰＡ（ＶｉｒｔｕａｌｌｙＩｍａｇｅｄＰｈａｓｅｄＡｒｒａｙ）または共振器を使用することができる。

（４）
広帯域光を生成する光源と、
伝播方向に垂直な断面上での一次元位置に応じて光路長が変化した変調光を生成する光路長変調器と、
前記光源が生成した広帯域光を測定対象に照射し反射させる光学系と、
前記光路長変調器が生成した変調光と前記測定対象からの反射光とを受光する二次元光検出器とからなることを特徴とする干渉計。

（５）
前記光路長変調器は、前記ビーム断面上での一次元位置に応じて反射距離をステップ状に変化させて反射することで、前記光路長を変化させることを特徴とする（４）に記載の干渉計。

（６）
前記光路長変調器は、広帯域光を入射しコム光を生成する分光デバイスと、前記コム光を受光し反射距離をステップ状に変化させて反射することで前記ステップの深さに応じてコム光の光路長をシフトさせる位相シフトミラーとを備えたことを特徴とする（５）に記載の干渉計。

本発明の干渉計によれば、光源として所定帯域光（白色光等の広帯域光を含む）を生成する光源を使用でき、また可動走査機構を持たないように構成でき、かつフーリエ変換等の演算をしないことで短時間での測定ができ、しかも高分解能の測定ができる。

本発明の干渉計は、断層像の測定や、深さ方向の一次元断層、あるいは深さ方向の二次元断層の測定も可能である。

本発明の干渉計では、所定帯域光（白色光，スーパコンティニューム光等の広帯域光を含む）を周波数に応じてコム光として空間分離し当該空間分離したコム光の位相をそれぞれシフトすることもできる。これにより、測定対象までの距離が長い場合等、長距離の測定も可能となる。
分光デバイスを用いて生成されたコム光を使用することで、コム光を構成する各モードのコヒーレンス長の範囲ないであれば、光路長変調器を介して伝播する光の光路長と、測定対象に入射し反射する光の光路長が違っていても、測定に必要な干渉光を得ることができる。

ＶＩＰＡを光路長変調器に内蔵する、表面点までの距離や、深さ方向の一次元断層像を測定するための本発明の干渉計（マッハツェンダー型）の第１実施形態の説明図である。（Ａ）は図１の干渉計に使用される光路長変調器を示す図、（Ｂ）は位相シフトミラーの構成例を示す図である。ＶＩＰＡを光路長変調器に内蔵する、表面ライン上の点までの距離や、深さ方向の二次元断層像を測定する（距離を深さ方向に面測定（二次元測定）する）ための本発明の干渉計（マッハツェンダー型）の第２実施形態の説明図である。図３の干渉計に使用される光路長変調器を示す図である。ＶＩＰＡを使用せずに、表面点までの距離や、深さ方向の一次元断層像を測定するための本発明の干渉計（マッハツェンダー型）の第３実施形態の説明図である。図５の干渉計に使用される光路長変調器を示す図である。ＶＩＰＡを使用せずに、表面ライン上の点までの距離や、深さ方向の二次元断層像を測定する（距離を深さ方向に面測定（二次元測定）する）ための本発明の干渉計（マッハツェンダー型）の第４実施形態の説明図である。ＶＩＰＡを光路長変調器に内蔵する、表面点までの距離や、深さ方向の一次元断層像を測定するための本発明の干渉計（マイケルソン型）の第５実施形態の説明図である。ＶＩＰＡを光路長変調器に内蔵する、表面ライン上の点までの距離や、深さ方向の二次元断層像を測定する（距離を深さ方向に面測定（二次元測定）する）ための本発明の干渉計（マイケルソン型）の第６実施形態の説明図である。ＶＩＰＡを使用せずに、表面点までの距離や、深さ方向の一次元断層像を測定するための本発明の干渉計（マイケルソン型）の第７実施形態の説明図である。ＶＩＰＡを使用せずに、表面点までの距離や、深さ方向の一次元断層像を測定するための本発明の干渉計（マイケルソン型）の第８実施形態の説明図である。白色光源を用いた、従来のマイケルソン型の距離測定装置を示す図である。（Ａ）は図１２の干渉計における光源のパワースペクトルを示す図、（Ｂ）は干渉波形を示す図である。従来のコム光源を用いた距離測定装置を示す図である。（Ａ）はコム光をコム間隔で走査するときのコムのモードを示す図、（Ｂ）は干渉波形の幅とコム光の帯域幅との関係を示す図である。

図１は、本発明の干渉計の第１実施形態の説明図である。図１の干渉計（マッハツェンダー型）を使用することで、表面点までの距離や、深さ方向の一次元断層像を測定することができる。

図１において干渉計１は、白色光源１１と、ビームスプリッタ（ＢＳ）１２１，１２２，１２３と、光路長変調器１３と、干渉プロファイル測定器１４と、レンズ系１５１，１５２，１５３，１５４とを備えている。なお、本明細書におけるレンズ系（後述するレンズ系も含む）は、説明の便宜上、簡略化等してあり、必ずしも設計上のレンズ系とは一致しない。

光路長変調器１３は、図２（Ａ）に示すように、分光デバイス１３１と、シリンドリカルレンズ１３２と、位相シフトミラー１３３とから構成され、白色光源１１からの広帯域光（ここでは白色光ＷＬ）を、ビームスプリッタ１２１およびレンズ系１５１（シリンドリカルレンズ）を介して入射し、周波数に応じて空間分離したコム光ＣＭＢを生成する。

分光デバイス１３１は、ＶＩＰＡ（ＶｉｒｔｕａｌｌｙＩｍａｇｅｄＰｈａｓｅｄＡｒｒａｙ）であり、異なる周波数のコム（ＣＭＢ）を空間的に分離して生成することができる。

位相シフトミラー１３３は、図２（Ｂ）に示すように階段状に構成されたミラーであり、コム光ＣＭＢを受光し、周波数に応じて反射距離をステップ状に変化させて反射することで、反射距離に応じて位相がシフトしたコム光ＣＭＢ＿Ｒを生成することができる。このコム光ＣＭＢ＿Ｒは、ビームスプリッタ１２３に照射される。

一方、白色光源１１からの白色光ＷＬは、ビームスプリッタ１２１，レンズ系１５２（球面レンズ），ビームスプリッタ１２２を介して測定対象１８にも照射される。そして、測定対象１８の反射光（散乱光）ＯＢ＿Ｒは、ビームスプリッタ１２２，レンズ系１５３（球面レンズ），レンズ系１５４（シリンドリカルレンズ）を介してビームスプリッタ１２３に照射される。

図１では、測定対象１８は、移動ステージ１９に搭載されており、水平方向に１軸移動または２軸移動することができる。
ビームスプリッタ１２３は、光路長変調器１３の出射したコム光（位相シフトミラー１３３の反射光）ＣＭＢ＿Ｒと、測定対象１８の反射光ＯＢ＿Ｒとを合波し、これを合波光ＣＭＰとして干渉プロファイル測定器１４に出射する。
干渉プロファイル測定器１４は、本実施形態では一次元イメージセンサであり、合波光ＣＭＰを受光し、干渉プロファイルｐ（ｘ）を測定する。

図３は、距離を深さ方向に線測定（二次元測定）することができる本発明の干渉計の第２実施形態の説明図である。図３の干渉計（マッハツェンダー型）では、深さ方向の二次元断層像を測定することができる。

図３において干渉計２は、白色光源２１と、ビームスプリッタ２２１，２２２，２２３と、光路長変調器２３と、干渉プロファイル測定器２４と、レンズ系２５１，２５２，２５３とを備えている。

光路長変調器２３は、図４に示すように、分光デバイス２３１と、シリンドリカルレンズ２３２と、シリンドリカルレンズ２３４，２３４と、位相シフトミラー２３３とから構成され、白色光源２１からの白色光ＷＬを、ビームスプリッタ２２１およびレンズ系２５１（シリンドリカルレンズ）を介して入射し、周波数に応じて空間分離したコム光ＣＭＢ＿Ｒを生成する。

分光デバイス２３１は、第１実施形態と同様のＶＩＰＡであり、異なる周波数のコム（ＣＭＢ）を空間的に分離して生成することができる。
位相シフトミラー２３３は、第１実施形態の位相シフトミラー１３３と同じ構成をなし、コム光ＣＭＢを受光し、周波数に応じて反射距離をステップ状に変化させて反射することで、反射距離に応じて位相がシフトしたコム光ＣＭＢ＿Ｒを生成することができる。このコム光ＣＭＢ＿Ｒは、位相シフトミラー２３３により二次元のコム光に拡張され、ビームスプリッタ２２３に照射される。

一方、白色光源２１からの白色光ＷＬは、ビームスプリッタ２２１，レンズ系２５２（シリンドリカルレンズ），ビームスプリッタ２２２を介して測定対象２８に照射される。そして、測定対象２８の反射光（散乱光）ＯＢ＿Ｒは、ビームスプリッタ２２２，レンズ系２５３（シリンドリカルレンズ）を介してビームスプリッタ２２３に照射される。

図３では、測定対象２８は、移動ステージ２９に搭載されており、水平方向に２軸移動することができる。
ビームスプリッタ２２３は、光路長変調器２３から出射したコム光（シリンドリカルレンズ２３４の出射光）ＣＭＢ＿Ｒと、測定対象２８の反射光ＯＢ＿Ｒとを合波し、これを合波光ＣＭＰとして干渉プロファイル測定器２４に出射する。
干渉プロファイル測定器２４は、本実施形態では二次元イメージセンサであり、合波光ＣＭＰを受光し、干渉プロファイルｐ（ｘ）を測定する。

図５は、本発明の干渉計の第３実施形態の説明図である。図１の干渉計（マッハツェンダー型）は、分光デバイスを有する光路長変調器１３を使用したが、本実施形態では、光路長変調器３３に、分光デバイスを使用していない。
図５の干渉計は、第１実施形態の干渉計１と同様、測定対象２８の空間情報（表面点までの一次元距離や、深さ方向の一次元断層像）を取得することができるし、各深さにおける測定対象３８の属性（エネルギー構造情報，屈折率，透過率，反射率等）を取得することができる。

図５において干渉計３は、白色光源３１と、ビームスプリッタ３２１，３２２，３２３と、光路長変調器３３と、光検出器３４と、レンズ系３５２，３５３，３５４とを備えている。

光路長変調器３３は、図６に示すように、変調ミラー３３３と２つのシリンドリカルレンズ３３４から構成され、白色光源３１からの広帯域光（ここでは白色光）を、ビームスプリッタ３２１を介して入射し、変調ミラー３３３により位相変調する。

変調ミラー３３３は、第１実施形態および第２実施形態でも使用した階段状に構成されたミラーであり、白色光ＷＬを受光し、反射距離をステップ状に変化させて反射することで、反射距離に応じて、白色光ＷＬを（Ａ），（Ｂ）に示したように時間シフトさせることができる。

一方、白色光源３１からの白色光は、ビームスプリッタ３２１，レンズ系３５２（球面レンズ），ビームスプリッタ３２２を介して測定対象３８にも照射される。そして、測定対象３８の反射光（散乱光）は、ビームスプリッタ３２２，レンズ系３５３（球面レンズ），レンズ系３５４（シリンドリカルレンズ）を介してビームスプリッタ３２３に照射される。

図５では、測定対象３８は、移動ステージ３９に搭載されており、水平方向に１軸移動または２軸移動することができる。ビームスプリッタ３２３は、変調ミラー３３３の反射光と、測定対象３８の反射光とを合波し、これを光検出器３４に出射する。光検出器３４は、本構成例では一次元イメージセンサである。

図７は、本発明の干渉計の第４実施形態の説明図である。図３の干渉計（マッハツェンダー型）は、表面点までの距離や、深さ方向の一次元断層像を、分光デバイスを使用した光路長変調器２３を使用したが、本実施形態では、光路長変調器４３に、分光デバイスを使用してない。
図７の干渉計は、第２実施形態の干渉計２と同様、測定対象４８の空間情報（表面点までの二次元距離や、深さ方向の二次元断層像）を取得することができる。

図７において干渉計４は、白色光源４１と、ビームスプリッタ４２１，４２２，４２３と、光路長変調器４３と、光検出器４４と、レンズ系４５２，４５３とを備えている。光路長変調器４３は、図６に示したものと同様のものが使用できる。

変調ミラー４３３は、第１実施形態の変調ミラー１３３と同じ構成をなし、白色光源４１からの白色光ＷＬをビームスプリッタ４２１を介して受光し、反射距離をステップ状に変化させて反射することで、反射距離に応じて入射した白色光ＷＬの位相をシフすることができる。

一方、白色光源４１からの白色光ＷＬは、ビームスプリッタ４２１，レンズ系４５２（シリンドリカルレンズ），ビームスプリッタ４２２を介して測定対象４８に照射される。そして、測定対象４８の反射光（散乱光）は、ビームスプリッタ４２２，レンズ系４５３（シリンドリカルレンズ）を介してビームスプリッタ４２３により反射される。

図７では、測定対象４８は、移動ステージ４９に搭載されており、水平方向に２軸移動することができる。
ビームスプリッタ４２３は、光路長変調器４３の出射光と、測定対象４８からの反射光（ビームスプリッタ４２３からの反射光）とを合波しこれを光検出器４４に出射する。
光検出器４４は、本実施形態では二次元イメージセンサである。

図８は、本発明の干渉計の第５実施形態の説明図である。図８の干渉計（マイケルソン型）では、表面点までの距離や、深さ方向の一次元断層像を測定することができる。

図８において干渉計５は、白色光源５１と、ビームスプリッタ５２と、光路長変調器５３と、干渉プロファイル測定器５４と、レンズ系５５１，５５２，５５３，５５４とを備えている。
本実施形態でも、第１実施形態および第２実施形態と同様、白色光源５１に代えて、広帯域光を発生できる光源を使用することができる。
光路長変調器５３は、白色光源５１からの白色光ＷＬをビームスプリッタ５２，レンズ系５５１（シリンドリカルレンズ）を介して入射し、コム光ＣＭＢ＿Ｒを出射するもので、第１分光デバイス５３１と、シリンドリカルレンズ５３２と、位相シフトミラー５３３とから構成される。第１分光デバイス５３１は、ＶＩＰＡであり、異なる周波数のモードを空間的に分離して生成することができる。

位相シフトミラー５３３は、階段状に構成されたミラーであり、コム光ＣＭＢを受光し、周波数に応じて反射距離をステップ状に変化させて反射することで、反射距離に応じて位相がシフトしたコム光ＣＭＢ＿Ｒを生成することができる。本実施形態では、位相シフトミラー５３３は、反射したコム光ＣＭＢ＿Ｒが第１分光デバイス５３１に逆経路で出射するように配置されている。位相シフトミラー５３３側から第１分光デバイス５３１に入射されたコム光ＣＭＢ＿Ｒは、白色光に戻され、ＷＬ＿Ｐとして、ビームスプリッタ５５に入射される。

一方、白色光源５１からの白色光ＷＬはビームスプリッタ５２を透過して、レンズ系５５２（シリンドリカル）により測定対象５８に照射される。そして、測定対象５８の反射光ＯＢ＿Ｒは、レンズ系５５２を介してビームスプリッタ５２により反射される。

ビームスプリッタ５２は、光路長変調器５３の出射光（第１分光デバイス５３１を戻されてくる白色光ＷＬ＿Ｐ）と、測定対象５８の反射光ＯＢ＿Ｒとを合波し合波光ＣＭＰとして出射する。

第２分光デバイス５６は、第１分光デバイス５３１と同一特性を有しており、合波光ＣＭＰからコム光ＣＭＢ’を生成する。
干渉プロファイル測定器５４は、本実施形態では二次元イメージセンサであり、コム光ＣＭＢ’を受光し、干渉プロファイルｐ（ｘ）を測定する。
なお、図８では、測定対象５８は、移動ステージ５９に搭載されており、一次元または二次元平面を移動することができる。

図９は、距離を深さ方向に線測定（二次元測定）することができる本発明の干渉計の第６実施形態の説明図である。図９の干渉計（マイケルソン型）では、深さ方向の二次元断層像を測定することができる。
図９において干渉計６は、白色光源６１と、ビームスプリッタ６２と、光路長変調器６３と、干渉プロファイル測定器６４と、レンズ系６５１，６５２，６５３，６５４，６５５とを備えている。

本実施形態でも、第１，第２および第３実施形態と同様、白色光源６１に代えて、広帯域光を発生できる光源を使用することができる。
光路長変調器６３は、白色光源６１からの白色光ＷＬをビームスプリッタ６２，レンズ系６５１（シリンドリカルレンズ）を介して入射し、コム光ＣＭＢ＿Ｒを出射するもので、第１分光デバイス６３１と、シリンドリカルレンズ６３２と、位相シフトミラー６３３とから構成される。第１分光デバイス６３１は、ＶＩＰＡであり、異なる周波数のモード（ＣＭＢ）を空間的に分離して生成することができる。

位相シフトミラー６３３は、階段状に構成されたミラーであり、コム光ＣＭＢを受光し、周波数に応じて反射距離をステップ状に変化させて反射することで、反射距離に応じて位相がシフトしたコム光ＣＭＢ＿Ｒを生成することができる。本実施形態では、位相シフトミラー６３３は、反射したコム光ＣＭＢ＿Ｒが第１分光デバイス６３１に逆経路で出射するように配置されている。位相シフトミラー６３３側から第１分光デバイス６３１に入射されたコムＣＭＢ＿Ｒは、白色光に戻され、ＷＬ＿Ｐとして、ビームスプリッタ６２に入射される。

一方、白色光源６１からの白色光ＷＬはビームスプリッタ６２を透過して、レンズ系６５２（シリンドリカル）により測定対象６８に照射される。そして、測定対象６８の反射光（散乱光）ＯＢ＿Ｒは、レンズ系６５２を介してビームスプリッタ６２により反射される。

ビームスプリッタ６２は、光路長変調器６３の出射光（第１分光デバイス６３１を戻されてくる白色光ＷＬ＿Ｐ）と、測定対象６８の反射光ＯＢ＿Ｒとを合波し合波光ＣＭＰとして、レンズ系６５３（シリンドリカルレンズ）を介して第２分光デバイス６６に入射される。

第２分光デバイス６６は、第１分光デバイス６３１と同一特性を有しており、合波光ＣＭＰからコム光ＣＭＢ’を生成する。
干渉プロファイル測定器６４は、本実施形態では二次元イメージセンサであり、レンズ系６５４，６５５（シリンドリカルレンズ）を介してコム光ＣＭＢ’を受光し、干渉プロファイルｐ（ｘ）を測定する。

なお、図９では、測定対象６８は、移動ステージ６９に搭載されており、一次元または二次元平面を移動することができる。

図１０は、本発明の干渉計の第７実施形態の説明図である。図８の干渉計（マイケルソン型）は、表面点までの距離や、深さ方向の一次元断層像を、第１分光デバイス５３１を有する光路長変調器５３を使用したが、本実施形態では、光路長変調器５３に、分光デバイスを使用していない。
図１０の干渉計は、第５実施形態の干渉計５と同様、測定対象７８の（表面点までの距離や、深さ方向の一次元断層像）を取得することができるし、各深さにおける測定対象７８の属性（エネルギー構造情報，屈折率，透過率，反射率等）を取得することができる。

図１０において干渉計７は、白色光源７１と、ビームスプリッタ７２と、変調器７３と、と、レンズ系，７５２，７５３とを備えている。
変調ミラー７３３は、白色光源７１からの白色光をビームスプリッタ７２，を介して入射し、白色光を出射するものである。

変調ミラー７３３は、階段状に構成されたミラーであり、白色光を受光し、反射距離をステップ状に変化させて反射することで、反射距離に応じて時間がシフトした光を生成することができる。
本構成例では、変調ミラー７３３は、反射光が逆経路で出射するように配置されている。変調ミラー７３３側からの反射光は、ビームスプリッタ７５に入射される。

一方、白色光源７１からの白色光はビームスプリッタ７２を透過して、レンズ系７５２（シリンドリカル）により測定対象７８に照射される。そして、測定対象７８の反射光は、ビームスプリッタ７２により反射される。

ビームスプリッタ７２は、変調ミラー７３３の出射光と、測定対象７８の反射光とを合波して出射する。

光検出器７４は、本実施形態では二次元イメージセンサである。
なお、図１０では、測定対象７８は、移動ステージ７９に搭載されており、一次元または二次元平面を移動することができる。

図１１は、本発明の干渉計の第８実施形態の説明図である。図９の干渉計（マイケルソン型）は、表面点までの距離や、深さ方向の二次元断層像を、分光デバイス６３１を有する光路長変調器６３を使用したが、本実施形態では、光路長変調器６３に、分光デバイスを使用していない。
図１１の干渉計は、第６実施形態の干渉計６と同様、測定対象８９の（表面点までの距離や、深さ方向の一次元断層像）を取得することができるし、各深さにおける測定対象８９の属性（エネルギー構造情報，屈折率，透過率，反射率等）を取得することができる。

図１１において干渉計８は、白色光源８１と、ビームスプリッタ８８と、変調ミラー８３３と、光検出器８４と、レンズ系８５２とを備えている。

変調ミラー８３３は、白色光源８１からの白色光をビームスプリッタ８２を介して入射し、時間シフトした光を出射するものである。

変調ミラー８３３は、階段状に構成されたミラーであり、反射距離に応じて時間シフトした光を生成することができる。本実施形態では、変調ミラー８３３は逆経路で出射するように配置されている。変調ミラー８３３側からの反射光は、ビームスプリッタ４２に入射される。

一方、白色光源８１からの白色光はビームスプリッタ８２を透過して、レンズ系８５２（シリンドリカル）により測定対象Ｏに照射される。そして、測定対象Ｏの反射光（散乱光）は、レンズ系８５２を介してビームスプリッタ８２により反射される。

ビームスプリッタ８２は、変調ミラー８３３の出射光と、測定対象Ｏの反射光とを合波し、レンズ系８５３（シリンドリカルレンズ），８５４，８５５を介して光検出器８４に入射される。

光検出器８４は、本実施形態では二次元イメージセンサである。

なお、図１１では、測定対象８８は、移動ステージ８９に搭載されており、一次元または二次元平面を移動することができる。

１，２，３，４干渉計
１１，２１，３１，４１白色光源
１３，２３，３３，４３光路長変調器
１４，２４，３４，４４干渉プロファイル測定器
１８，２８，３８，４８測定対象
１９，２９，３９，４９移動ステージ
３６，４６第２分光デバイス
３２，３５，４２，１２１，１２２，１２３，２２１，２２２，２２３ビームスプリッタ
１５１，１５２，１５３，１５４，２５１，２５２，２５３，３５１，３５２，３５３，４５１，４５２，４５３，４５４レンズ系
１３１，２３１分光デバイス
１３２，２３２，２３４，３３２，４３２シリンドリカルレンズ
１３３，２３３，３３３，４３３位相シフトミラー
３３１，４３１第１分光デバイス

Claims

広帯域光を生成する光源と、
伝播方向に垂直な断面上での一次元位置に応じて光路長が変化した変調光を生成する光路長変調器と、
前記光源が生成した広帯域光を測定対象に照射し反射させる光学系と、
前記光路長変調器が生成した変調光と前記測定対象からの反射光とを受光する一次元光検出器とからなることを特徴とする干渉計。
前記光路長変調器は、前記ビーム断面上での一次元位置に応じて反射距離をステップ状に変化させて反射することで、前記光路長を変化させることを特徴とする請求項１に記載の干渉計。
前記光路長変調器は、広帯域光を入射しコム光（光周波数コム）を生成する分光デバイスと、前記コム光を受光し、反射距離をステップ状に変化させて反射することで前記ステップの深さに応じてコム光の光路長をシフトさせる位相シフトミラーとを備えたことを特徴とする請求項２に記載の干渉計。
広帯域光を生成する光源と、
伝播方向に垂直な断面上での一次元位置に応じて光路長が変化した変調光を生成する光路長変調器と、
前記光源が生成した広帯域光を測定対象に照射し反射させる光学系と、
前記光路長変調器が生成した変調光と前記測定対象からの反射光とを受光する二次元光検出器とからなることを特徴とする干渉計。
前記光路長変調器は、前記ビーム断面上での一次元位置に応じて反射距離をステップ状に変化させて反射することで、前記光路長を変化させることを特徴とする請求項４に記載の干渉計。
前記光路長変調器は、広帯域光を入射しコム光を生成する分光デバイスと、前記コム光を受光し反射距離をステップ状に変化させて反射することで前記ステップの深さに応じてコム光の光路長をシフトさせる位相シフトミラーとを備えたことを特徴とする請求項５に記載の干渉計。