(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を放出する光源と、
前記光源から放出された光を第一の光と第二の光に分割する光分割部材と、
前記第一の光の光路を変化させる光路可変部材と、
前記第一の光と前記第二の光を結合させる光結合部材と、
前記光結合部材により結合した光の振幅を測定する振幅測定部材と、を有し、
前記光路可変部材は、
第一の支持板及び第二の支持板と、
前記第一の支持板を回転可能に支持する第一の回転支持部材と、
前記第二の支持板を回転可能に支持する第二の回転支持部材と、
前記第一の支持板に配置された第一の支持反射部材と、
前記第二の支持板に配置された第二の支持反射部材と、
固定反射部材と、を有し、
前記第一の支持反射部材に反射された第一の光が前記第二の支持反射部材に入射及び反射され、
前記第二の支持反射部材に反射された第一の光が前記固定反射部材に入射及び反射され、
前記第一の支持板と前記第二の支持板が反対方向に回転する断層測定装置。
【請求項２】
前記第一の支持反射部材の回転角度と前記第二の支持反射部材の回転角度が同期するように前記第一の支持板と前記第二の支持板が回転する請求項１記載の断層測定装置。
【請求項３】
前記第一の支持板の側面と前記第二の支持板の側面が接触している請求項１記載の断層測定装置。
【請求項４】
前記第一の支持板の半径と前記第二の支持板の半径の差が２ｍｍ以内である請求項１記載の断層測定装置。
【請求項５】
前記光結合部材は、前記光路可変部材により光路長が変化した第一の光と、被測定物に対して照射され反射した第二の光を結合する請求項１乃至４のいずれかに記載の断層測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断層測定装置に関し、より詳細には光干渉技術を用いた断層測定装置に関する。              
【背景技術】
【０００２】
光干渉技術を用いた断層測定装置とは、光源から射出された光を少なくとも二つの光に分割し、その分割された光をそれぞれ異なる光路を経た後で再び重ね合わせ、光路差により発生する干渉縞を測定し、この干渉縞に基づき被測定物の表面状態を把握する装置である。
【０００３】
公知の断層測定装置に関する技術としては、例えば下記特許文献１の図１〜図４に、支持板に支持反射部材を配置させ、支持板を回転させる光路可変部材を有する断層測定装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１１／０６２２８８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、効率的に光路長の変化を大きくするためには支持板の半径を大きくする必要があり、断層測定装置が大型化してしまうという課題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、上記課題を解決し、同じ支持板の半径（面積）であっても、より光路長の変化を大きくすることのできる断層測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する本発明の一観点に係る断層測定装置は、光を放出する光源と、光源から放出された光を第一の光と第二の光に分割する第一の光分割部材と、第一の光の光路を変化させる光路可変部材と、第一の光と第二の光を結合させる光結合部材と、光結合部材により結合した光の振幅を測定する振幅測定部材とを有し、光路可変部材は、第一の支持板及び第二の支持板と、第一の支持板を回転可能に支持する第一の回転支持部材と、第二の支持板を回転可能に支持する第二の回転支持部材と、第一の支持板に配置された第一の支持反射部材と、第二の支持板に配置された第二の支持反射部材と、固定反射部材とを有し、第二の支持反射部材に反射された第一の光が第一の支持反射部材に入射及び反射され、第一の支持反射部材に反射された第一の光が固定反射部材に入射され、第一の支持板と第二の支持板が反対方向に回転するものである。
【発明の効果】
【０００８】
以上により本発明によれば、同じ支持板の半径（面積）であっても、より光路長の変化を大きくすることのできる断層測定装置となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態１に係る断層測定装置の機能ブロックを示す図である。
【図２】実施形態１に係る光路可変部材の概略を示す図である。
【図３】実施形態１に係る支持反射部材の概略を示す図である。
【図４】実施形態１に係る振幅測定部材の機能ブロックを示す図である。
【図５】実施形態２に係る光路可変部材の概略を示す図である。
【図６】実施形態２に係る第一の支持板と第二の支持板の接触部の概略を示す図である。
【図７】実施形態３に係る光路可変部材の概略を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。ただし、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に示す実施形態に限定されるものではない。また、明細書及び請求の範囲において「第一の」「第二の」等の記載は、一つの実施形態、請求項において存在する同種の構成要件を区別し説明するためにのみ用いる語句にすぎず、この語句によって機能が限定されるわけではない。
【００１１】
（実施形態１）
図１は、本実施形態に係る断層測定装置の概略を示す機能ブロック図であり、図２は、本実施形態に係る光路可変部材の概略を示す図である。
【００１２】
本実施形態に係る断層測定装置１は、光を放出する光源２と、光源２から放出された光を第一の光２１と第二の光２２に分割する第一の光分割部材３と、第一の光２１の光路を変化させる光路可変部材４と、第一の光２１と第二の光２２を結合させる光結合部材５と、光結合部材５により結合した光の振幅を測定する振幅測定部材６とを有して構成されている。
【００１３】
本実施形態において、光源２は、被測定物を観察するために用いられる光を放出するための部材であって、この限りにおいて限定されるわけではないが低コヒーレンス光を放出することができるものであることが好ましい。ここで、「低コヒーレンス光」とは、発光する光が互いに干渉しにくい光をいい、断層測定以外における影響を受けにくいため、この光を用いることで必要な情報だけをより精度よく抽出することができる。光源２の例としては、上記機能を有する限りにおいて特に限定されるわけではないが、例えばＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  Ｄｉｏｄｅ）を用いることが好ましい。
【００１４】
本実施形態において、光分割部材３は、少なくとも光源２を二以上に分割することができる部材である。光分割部材３としては、上記機能を有する限りにおいて限定されるわけではないが、例えばハーフミラーや光カプラを好適に用いることができる。
【００１５】
また、本実施形態において、光路可変部材４は、光路を変化させることのできる部材であって、この機能を有する限りにおいて限定されるわけではないが、図２の一例で示すように、第一の支持板４１及び第二の支持板４２と、第一の支持板４１を回転可能に支持し、かつ回転させる第一の回転支持部材４６と、第二の支持板４２を回転可能に支持し、かつ回転させる第二の回転支持部材４７と、支持板４１の回転中心４１１を通る直線４１２に沿って第一の支持板４１上に配置される第一の支持反射部材４３及び第二の支持板４２の回転中心４２１を通る直線４２２に沿って第二の支持板４２上に配置される第二の支持反射部材４４と、第二の支持反射部材４４から反射された光を反射して再度第二の支持反射部材４４に入射させる固定反射部材４５とを有する。
【００１６】
本実施形態において第一の支持板４１は、第一の支持反射部材４３を保持し、回転可能である程度に硬いものであれば特に制限されないが、材料としては例えば金属を好適に用いることができる。また、支持板４１の形状は、特に制限されないが、回転を均一に行えるよう円形状であることが好ましい。第二の支持板４２も同様である。
【００１７】
また本実施形態において第一の回転支持部材４６は、支持板４１を回転可能に支持し、かつ回転することができるものであって、この限りにおいて限定されるわけではないが、例えば軸４６１と、この軸を回転させる回転機構４６２とを有する装置であることは好ましい一例である。第二の回転支持部材４７も同様である。
【００１８】
また、本実施形態に係る第一の支持反射部材４３は、入射された光と反射される光とが平行となるよう配置されていることが好ましい。具体的には、図３の例で示すように、二つの反射部材４３１、４３２を、その反射面４３３、４３４が直角で向き合うように組み合わせて結合させたいわゆるコーナーリフレクターを用いることが好ましく、双方の反射面４３３、４３４の中間面４３５と回転中心４１１を通る直線４１２とがほぼ直角になるように配置されていることがより好ましい。このように組み合わせることで、支持反射部材に入射された光と支持反射部材によって反射された光の進行方向を平行にすることができ、更に、第一の光２１の入射方向を中間面４３５と平行な方向とすることで、第一の光を反射できる領域を広く確保することができる。第二の支持反射部材４４も同様である。
【００１９】
図２において、固定反射部材４５は、支持板外において固定して配置される反射部材であって、第二の支持反射部材４４から入射された光を反射して第二の支持反射部材４４に再度入射させることができるものである。材料としては、この機能を有する限りにおいて限定されるわけではないが、プリズム又はミラーであることは好ましい一例である。
【００２０】
図２において、第一の光２１は、出力端４８から出射され、第一の支持反射部材４３の第一の反射面４３３に入射及び反射され、第一の支持反射部材４３の第二の反射面４３４に入射及び反射される。第一の支持反射部材４３に反射された光は、第二の支持反射部材４４の第一の反射面４４３に入射及び反射され、第二の支持反射部材４４の第二の反射面４４４に入射及び反射される。第二の支持反射部材４４に反射された光は、固定反射部材４５に入射され、固定反射部材４５の反射面４５１に入射及び反射される。固定反射部材４５に反射された光は、固定反射部材４５に入射された経路とほぼ同一の経路を逆向きに通過して出力端４８に入射され、戻される。
【００２１】
第一の支持板４１の回転方向４１３は反時計回りであり、第二の支持板４２の回転方向４２３は時計回りであり、第一の支持板４１と第二の支持板４２は反対方向に回転している。また、第一の支持板４１と第二の支持板４２は、第一の支持反射部材４３の回転角度と第二の支持反射部材４４の回転角度が互いに同期するように同一の回転速度で回転している。したがって、一周期毎に、第一の支持反射部材４３と第二の支持反射部材４４は図２に示す位置関係となる。そして、第一の支持板４１と第二の支持板４２の回転に伴って第一の光２１の光路長が変化する。本実施形態では、第一の支持板４１の半径ｒ１と第二の支持板４２の半径ｒ２はほぼ同一とされている。ただし、支持板の加工精度には限界があるため、ｒ１とｒ２の差が２ｍｍ程度となる場合がある。第一の支持板４１と第二の支持板４２の半径が異なっていても測定は可能であるが、本実施形態のように第一の支持板４１と第二の支持板４２の半径を同一のものとすれば、第一の支持反射部材４３と第二の支持反射部材４４の回転運動に伴う直線運動からのずれを互いに相補することができ、容易に大きな光路長変化を確保することができる。
【００２２】
光結合部材５（図１参照）は、上記光分割部材３により分割される第一の光２１と第二の光２２を結合させることのできるものである。この機能を有する限りにおいて限定されないが、例えばハーフミラーや光カプラを好適に用いることができる。なお、本実施形態において、光結合部材５において結合される光は、上記光路可変部材４により光路が変化した第一の光２１と、被測定物７に対して照射され反射された第二の光２２である。
【００２３】
また、本実施形態において、振幅測定部材６は、光結合部材５が結合した光の振幅を測定することのできるものである。振幅測定部材６は、上記の限りにおいて限定されるわけではないが、例えば図４の例で示すように、検出器６１と、この検出器６１に接続され所定の処理を行う情報処理装置６２を有して構成されていることが好ましい。
【００２４】
本実施形態における検出器６１としては、入射される光６３を定量化、例えば電気信号化して出力することのできるものであり、例えばフォトダイオード、ＣＣＤ等を好適に用いることができる。
【００２５】
図４は、本実施形態に係る振幅測定部材６の機能ブロックを示す図である。本実施形態に係る情報処理装置６２は、検出器６１が検出した光６３の量に対し処理を行い、その結果を表示することのできるものである。いわゆるパーソナルコンピュータ及びそれに組み込まれる各種計算プログラムが該当する。
【００２６】
なお、検出器６１に入射される光が微弱である場合、光量を増幅するために、情報処理装置６２と検出器６１との間に、例えばロックインアンプ等の増幅部材を配置してこの光量を増幅させることは好ましい一例である。
【００２７】
以上、本実施形態に係る断層測定装置は、第一の支持板４１に配置した第一の支持反射部材４３に反射された光が第二の支持板４２に配置された第二の支持反射部材４４に入射され、第二の支持反射部材４４に反射された光が固定反射部材４５に入射される構成とし、第一の支持板４１と第二の支持板４２を反対向きに回転させることで、支持板の半径を大きくすることなく光路長変化を大きくすることができ、光路長変化の大きい断層測定装置を大幅に小型化することができる。
【００２８】
（実施形態２）
図５は、実施形態２に係る光路可変部材４の概略を示す図である。実施形態１と同じ構成については説明を省略する。実施形態２が実施形態１と異なるのは、第一の支持板４１の側面と第二の支持板４２の側面が４９において接触している点である。
【００２９】
図６は、第一の支持板４１と第二の支持板４２の接触部４９を拡大した図である。支持板４１の側面４１４と第二の支持板４２の側面４２４は歯車形状に加工されており、互いにかみ合うように接触させられている。本実施形態においては、支持板の側面を歯車形状としているが、第二の支持板４３に第一の支持板４２の回転駆動力が伝達され、第二の支持板４３が回転する構造であれば、歯車形状でなくても構わない。
【００３０】
図５に示すとおり、第一の回転支持部材４６は、回転機構４６２を有しているが、第二の回転支持部材４７には回転機構はない。本実施形態によれば、回転機構が一つであっても光路変化を拡大することができ、二つの支持板の回転角度の同期を容易に実現することができるという効果がある。
【００３１】
（実施形態３）
図７は、実施形態３に係る光路可変部材４の概略を示す図である。実施形態１と同じ構成については説明を省略する。実施形態３が実施形態１と異なるのは、第一の支持板４１の上に、第一の支持反射部材４３の内側に第三の支持反射部材５０を配置し、第二の支持板４２の上に、第二の支持反射部材４４の内側に第四の支持反射部材５１を配置した点である。
【００３２】
出力端４８から出射された第一の光２１は、第三の支持反射部材５０に入射され、反射される。第三の支持反射部材５０に反射された光は、第四の支持反射部材５１に入射され、反射される。第四の支持反射部材５１に反射された光は、第一の支持反射部材４３に入射され、反射される。第一の支持反射部材４３に反射された光は、第二の支持反射部材４４に入射され、反射される。第二の支持反射部材４４に反射された光は、固定反射部材４５に入射され、反射される。固定反射部材４５に反射された光は、固定反射部材に入射された経路とほぼ同一の経路を逆向きに通過し、出力端４８に戻される。
【００３３】
本実施形態によれば、第一の支持反射部材４３の内側に第三の支持反射部材５０を配置し、第二の支持反射部材４４の内側に第四の支持反射部材５１を配置したことにより、実施形態１よりも更に光路長の変化を大きくすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、断層測定装置として産業上の利用可能性がある。
【符号の説明】
【００３５】
１・・・断層測定装置、２・・・光源、３・・・光分割部材、４・・・光路可変部材、５・・・光結合部材、６・・・振幅測定部材
【図１】
0005791043.tif 000002
【図２】
0005791043.tif 000003
【図３】
0005791043.tif 000004
【図４】
0005791043.tif 000005
【図５】
0005791043.tif 000006
【図６】
0005791043.tif 000007
【図７】
0005791043.tif 000008