(57)【要約】【課題】測定対象物の厚さ及び屈折率の少なくとも１つを非破壊で測定する測定装置において、簡素な構造を有し、小型化が可能な測定装置を提供する。【解決手段】測定装置１は、測定光２９と参照光２８とを出射する周波数可変光源部１０と、測定光２９を測定対象物５６の第１の面５６ａ及び第２の面５６ｂに導く光学系５０と、測定光２９と参照光２８との間の干渉信号６０を検出する光検出器７０と、干渉信号６０を処理して、測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも１つを算出する信号処理部９０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定光と参照光とを出射する周波数可変光源部を備え、前記測定光及び前記参照光はコヒーレントな連続光であり、さらに、
前記測定光を測定対象物の第１の面及び第２の面に導く光学系と、
前記測定光と前記参照光との間の干渉信号を検出する光検出器とを備え、前記干渉信号は、前記測定対象物の前記第１の面において反射された前記測定光である第１の反射光と前記参照光との間の第１の干渉信号と、前記測定対象物を透過する前記測定光である透過光と前記参照光との間の第２の干渉信号と、前記測定対象物の前記第２の面において反射された前記測定光である第２の反射光と前記参照光との間の第３の干渉信号とを含み、さらに、
前記干渉信号を処理して、前記測定対象物の厚さ及び屈折率の少なくとも１つを算出する信号処理部とを備える、測定装置。
【請求項２】
前記第１の反射光の光路長は、前記透過光の光路長よりも短く、前記第２の反射光の光路長は、前記透過光の光路長よりも長い、請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
前記光学系は２以上の可動ミラーを有する、請求項１または請求項２に記載の測定装置。
【請求項４】
前記測定対象物に照射される前記測定光の光路に対して前記測定対象物を相対的に移動させる移送装置をさらに備え、前記移送装置は、前記測定対象物に照射される前記測定光の光路と交差する方向に前記測定対象物を移送する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の測定装置。
【請求項５】
コヒーレントな連続光である測定光の周波数を掃引しながら、測定対象物の第１の面及び第２の面に前記測定光を照射することと、
前記測定光と参照光との間の干渉信号を検出することとを備え、前記干渉信号は、前記測定対象物の前記第１の面において反射された前記測定光である第１の反射光と参照光との間の第１の干渉信号と、前記測定対象物を透過する前記測定光である透過光と前記参照光との間の第２の干渉信号と、前記測定対象物の前記第２の面において反射された前記測定光である第２の反射光と前記参照光との間の第３の干渉信号とを含み、前記参照光はコヒーレントな連続光であり、前記参照光の周波数は掃引され、さらに、
前記干渉信号を処理して、前記測定対象物の厚さ及び屈折率の少なくとも１つを算出することを備える、測定方法。
【請求項６】
前記干渉信号を処理することは、前記干渉信号をフーリエ変換して、前記干渉信号の周期スペクトルを得ることを含む、請求項５に記載の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象物の厚さ及び屈折率の少なくとも１つを非破壊で測定する測定装置、及び測定方法に関する。  
【背景技術】
【０００２】
光などの電磁波を用いて、厚さ及び屈折率の少なくとも１つを非破壊で測定する測定装置が知られている（特許文献１を参照）。特許文献１に記載された屈折率測定装置では、低コヒーレント光の干渉を用いて被検物の屈折率を測定するために、参照光路の光路長と測定光路の光路長とを等しくする必要がある。そのため、特許文献１に記載された屈折率測定装置では、コーナーキューブを光路に沿って移動させる光路長可変機構が設けられている。
【０００３】
また、特許文献１に記載された屈折率測定装置では、被検物の屈折率を測定する際に、被測定物の厚さを測定しなければならない。被測定物の厚さを測定するために、被測定物の両面の反射位置を検出する必要がある。そのため、特許文献１に記載された屈折率測定装置では、光源とハーフミラーとフォーカス検出部とを有するプローブ光学系を移動させる駆動機構がさらに設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１６９４９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、コーナーキューブを光路に沿って移動させる光路長可変機構は、複雑で大きな駆動機構を必要とする。また、光源とハーフミラーとフォーカス検出部と有するプローブ光学系は大きなサイズを有するため、プローブ光学系を移動させるための駆動機構も、複雑で大きな駆動機構を必要とする。そのため、特許文献１に記載された屈折率測定装置は複雑な構造と大きなサイズとを有するという課題があった。
【０００６】
また、特許文献１に記載された屈折率測定装置を用いた屈折率測定方法は、複数の複雑で大きな駆動機構によって光学系を移動させるステップを有する。そのため、特許文献１に記載された屈折率測定方法は被検物の屈折率を測定する速度が遅いという課題があった。
【０００７】
本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、簡素な構造を有し、小型化が可能な測定装置を提供することである。
【０００８】
本発明の別の目的は、高速な測定が可能な測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の測定装置は、測定光と参照光とを出射する周波数可変光源部と、測定光を測定対象物の第１の面及び第２の面に導く光学系と、測定光と参照光との間の干渉信号を検出する光検出器と、干渉信号を処理して、測定対象物の厚さ及び屈折率の少なくとも１つを算出する信号処理部とを備える。測定光及び参照光はコヒーレントな連続光である。干渉信号は、測定対象物の第１の面において反射された測定光である第１の反射光と参照光との間の第１の干渉信号と、測定対象物を透過する測定光である透過光と参照光との間の第２の干渉信号と、測定対象物の第２の面において反射された測定光である第２の反射光と参照光との間の第３の干渉信号とを含む。
【００１０】
本発明の測定方法は、コヒーレントな連続光である測定光の周波数を掃引しながら、測定対象物の第１の面及び第２の面に測定光を照射することと、測定光と参照光との間の干渉信号を検出することと、干渉信号を処理して、測定対象物の厚さ及び屈折率の少なくとも１つを算出することを備える。干渉信号は、測定対象物の第１の面において反射された測定光である第１の反射光と参照光との間の第１の干渉信号と、測定対象物を透過する測定光である透過光と参照光との間の第２の干渉信号と、測定対象物の第２の面において反射された測定光である第２の反射光と参照光との間の第３の干渉信号とを含む。参照光はコヒーレントな連続光である。参照光の周波数は掃引される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の測定装置は、簡素な構造を有し、小型化が可能な測定装置を提供することができる。
【００１２】
本発明の測定方法は、高速な測定が可能な測定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１の測定装置の模式図である。
【図２】（Ａ）は、実施の形態１の測定装置における、測定対象物の第１の面で反射される測定光である第１の反射光の光路を示す模式図である。（Ｂ）は、実施の形態１の測定装置における、ビームスプリッタで反射された後に測定対象物を透過する測定光である透過光の光路を示す模式図である。（Ｃ）は、実施の形態１の測定装置における、ビームスプリッタを透過した後に測定対象物を透過する測定光である透過光の光路を示す模式図である。（Ｄ）は、実施の形態１の測定装置における、測定対象物の第２の面で反射される測定光である第２の反射光の光路を示す模式図である。
【図３】実施の形態１の第２のビームスプリッタ付近の拡大図である。
【図４】実施の形態１の測定方法のフローチャートを示す図である。
【図５】実施の形態１の光検出器で検出される干渉信号の一例を示す図である。
【図６】実施の形態１の光検出器で検出される干渉信号をフーリエ変換して得られた、干渉信号の周期スペクトルの一例を示す図である。
【図７】実施の形態１の変形例の測定装置の模式図である。
【図８】実施の形態２の測定装置の模式図である。
【図９】実施の形態２の測定装置の周波数変換器の模式図である。
【図１０】実施の形態２の測定装置の光検出器の模式図である。
【図１１】実施の形態２の測定方法のフローチャートを示す図である。
【図１２】実施の形態３の測定装置の模式図である。
【図１３】実施の形態３の測定方法のフローチャートを示す図である。
【図１４】（Ａ）は、ビームスプリッタ内での多重反射成分を除去する前の干渉信号の光路長スペクトルを示す図である。（Ｂ）は、ビームスプリッタ内での多重反射成分を除去した後の干渉信号の光路長スペクトルを示す図である。
【図１５】実施の形態４の測定装置の模式図である。
【図１６】実施の形態４の測定装置の測定対象物付近の拡大模式図である。
【図１７】実施の形態４の測定方法のフローチャートを示す図である。
【図１８】実施の形態５の測定装置の模式図である。
【図１９】実施の形態５の測定装置の測定対象物付近の拡大模式図である。
【図２０】実施の形態５の測定方法のフローチャートを示す図である。
【図２１】実施の形態６の測定装置の模式図である。
【図２２】実施の形態６の測定装置の測定対象物及び可動ミラー付近の拡大模式図である。
【図２３】実施の形態６の測定方法のフローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。特に説明しない限り、同一の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。
【００１５】
（実施の形態１）
図１及び図２を参照して、実施の形態１の測定装置１を説明する。
【００１６】
本実施の形態の測定装置１は、測定光２９と参照光２８とを出射する周波数可変光源部１０と、光学系５０と、光検出器７０と、信号処理部９０、メモリ９２とを備えている。
【００１７】
周波数可変光源部１０は、測定光２９と参照光２８とを出射する。測定光２９及び参照光２８は、コヒーレント光である。測定光２９及び参照光２８は、連続光であってもよい。本実施の形態では、測定光２９及び参照光２８は、コヒーレントな連続光である。本明細書において、光とは、光学領域の周波数を有する電磁波だけでなく、周波数が１００ＧＨｚ以上の１０ＴＨｚ以下のテラヘルツ領域の周波数を有する電磁波を含む。周波数可変光源部１０は、測定光２９を光学系５０に供給し、参照光２８を光検出器７０に供給する。
【００１８】
図１を参照して、本実施の形態では、周波数可変光源部１０は、周波数可変光源１１と、第１のビームスプリッタ１２と、平行光変換部１３と、第１の導波部１４と、第２の導波部１５と、第３の導波部１６と、光源制御部１８とを含む。
【００１９】
周波数可変光源１１は、コヒーレントな連続光である光２６を出射する。周波数可変光源１１として、周波数可変半導体レーザ、周波数可変固体レーザ、光伝導アンテナを用いた周波数可変テラヘルツ波発生器を例示することができる。光源制御部１８は、周波数可変光源１１から出射される光２６の周波数を制御する。光源制御部１８は、周波数可変光源１１から出射される光２６の強度をさらに制御してもよい。
【００２０】
第１の導波部１４は、周波数可変光源１１と第１のビームスプリッタ１２とを光学的に接続する。第２の導波部１５は、第１のビームスプリッタ１２と平行光変換部１３とを光学的に接続する。第３の導波部１６は、第１のビームスプリッタ１２と光検出器７０とを光学的に接続する。第１の導波部１４、第２の導波部１５、第３の導波部１６として、石英系光ファイバ、プラスチック光ファイバ、テラヘルツ波伝送用の中空ファイバを例示することができる。第１の導波部１４は、周波数可変光源１１から出射された光２６を第１のビームスプリッタ１２に導く。周波数可変光源１１から出射された光２６は、第１のビームスプリッタ１２で、光２７と参照光２８とに分割される。第２の導波部１５は、第１のビームスプリッタ１２から平行光変換部１３に光２７を導く。光２７は、平行光変換部１３によってコリメートされて、測定光２９に変換される。平行光変換部１３として、コリメートレンズ、凹面反射鏡を例示することができる。測定光２９は光学系５０に出射される。第３の導波部１６は、第１のビームスプリッタ１２から光検出器７０に参照光２８を導く。
【００２１】
本実施の形態では、周波数可変光源１１から出射された光２６が第１のビームスプリッタ１２によって、光２７と参照光２８とに分割されている。また、平行光変換部１３では光の周波数は変化しないので、測定光２９は、光２７と同じ周波数を有している。そのため、参照光２８及び測定光２９は、光２６と同じ周波数を有している。光源制御部１８によって、周波数可変光源１１から出射される光２６の周波数が掃引されると、参照光２８の周波数及び測定光２９の周波数も同様に掃引される。参照光２８の周波数は、測定光２９の周波数と同期して掃引される。
【００２２】
光２６、光２７、参照光２８、及び測定光２９の周波数は、光学領域の周波数であってもよいし、テラヘルツ領域の周波数であってもよい。測定光２９の周波数として、測定対象物５６を透過し得る周波数が選択され得る。例えば、測定対象物５６が、近赤外領域の周波数の光を吸収するが、テラヘルツ領域の周波数の光を透過する性質を有する場合には、測定対象物５６に照射される測定光２９として、テラヘルツ領域の周波数の光が用いられ得る。
【００２３】
図１及び図２を参照して、光学系５０は、周波数可変光源部１０から出射された測定光２９を測定対象物５６の第１の面５６ａ及び第２の面５６ｂに導く。第１の面５６ａは測定対象物５６の表面であり、第２の面５６ｂは測定対象物５６の裏面であってもよい。
【００２４】
光学系５０は、第２のビームスプリッタ５１と、第１のミラー５２と、第２のミラー５３と、第３のミラー５４とを有している。本実施の形態では、第２のビームスプリッタ５１と、第１のミラー５２と、第２のミラー５３と、第３のミラー５４とは、リング状の光路を形成する。具体的には、第２のビームスプリッタ５１で反射された測定光２９ｂ１が、第１のミラー５２、第２のミラー５３、第３のミラー５４の順に反射されて、第２のビームスプリッタ５１に戻るように、第２のビームスプリッタ５１と、第１のミラー５２と、第２のミラー５３と、第３のミラー５４とが配置されている。第２のビームスプリッタ５１を透過する測定光２９ｂ２が、第３のミラー５４、第２のミラー５３、第１のミラー５２の順に反射されて、第２のビームスプリッタ５１に戻るように、第２のビームスプリッタ５１と、第１のミラー５２と、第２のミラー５３と、第３のミラー５４とが配置されている。本実施の形態では、リング状の光路は四角形の形状を有している。リング状の光路は、三角形、五角形、六角形などの多角形、円形、楕円形を有していてもよい。
【００２５】
支持部材５５が、第１のミラー５２と第２のミラー５３との間に設けられている。支持部材５５は、測定対象物５６を保持する。支持部材５５は、第２のビームスプリッタ５１と第１のミラー５２との間に設けられてもよい。
【００２６】
光学系５０に入射された測定光２９は、第２のビームスプリッタ５１で反射される測定光２９ａ、２９ｂ１と、第２のビームスプリッタ５１を透過する測定光２９ｂ２、２９ｃとに分割される。図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示されるように、第２のビームスプリッタ５１で反射された測定光２９ａ、２９ｂ１は、第１のミラー５２で反射されて、測定対象物５６の第１の面５６ａに入射される。図２（Ｃ）及び図２（Ｄ）に示されるように、第２のビームスプリッタ５１を透過した測定光２９ｂ２、２９ｃは、第３のミラー５４、第２のミラー５３で反射されて、測定対象物５６の第２の面５６ｂに入射される。このようにして、光学系５０は、周波数可変光源部１０から出射された測定光２９を測定対象物５６の第１の面５６ａ及び第２の面５６ｂに導く。
【００２７】
図２（Ａ）に示されるように、測定光２９ａは、測定対象物５６の第１の面５６ａで反射されて、第２のビームスプリッタ５１に向かう。測定光２９ａは、第２のビームスプリッタ５１を通過して、光検出器７０に入射される。図２（Ｂ）に示されるように、測定光２９ｂ１は、測定対象物５６を通過して、リング状の光路を回り、第２のビームスプリッタ５１に向かう。測定光２９ｂ１は、第２のビームスプリッタ５１で反射されて、光検出器７０に入射される。図２（Ｃ）に示されるように、測定光２９ｂ２は、測定対象物５６を通過して、リング状の光路を回り、第２のビームスプリッタ５１に向かう。測定光２９ｂ２は、第２のビームスプリッタ５１を透過して、光検出器７０に入射される。図２（Ｄ）に示されるように、測定光２９ｃは、測定対象物５６の第２の面５６ｂで反射されて、第２のビームスプリッタ５１に向かう。測定光２９ｃは、第２のビームスプリッタ５１で反射されて、光検出器７０に入射される。
【００２８】
測定光２９ａは、測定対象物５６の第１の面５６ａで反射されるので、第１の反射光２９ａと以下称する。測定光２９ｂ１及び測定光２９ｂ２は、測定対象物５６を通過し、リング状の光路を周回する。測定光２９ｂ１及び測定光２９ｂ２は、等しい光路長を有する。そこで、光路長が等しい測定光２９ｂ１と測定光２９ｂ２とをまとめて、透過光２９ｂと以下称する。測定光２９ｃは、測定対象物５６の第２の面５６ｂで反射されるので、第２の反射光２９ｃと以下称する。光検出器７０に入射される測定光２９は、第１の反射光２９ａと、透過光２９ｂと、第２の反射光２９ｃとを含む。
【００２９】
図３を参照して、第２のビームスプリッタ５１は、第１の面５１ａと第２の面５１ｂとを有している。第１の面５１ａは、周波数可変光源部１０から供給される測定光２９が入射する面である。第２の面５１ｂは、第１の面５１ａと反対側の面である。測定光２９は、第２のビームスプリッタ５１の第１の面５１ａ及び第２の面５１ｂの法線ＶＬ１、ＶＬ２に対して角度θで、第２のビームスプリッタ５１内を進む。第２のビームスプリッタ５１の屈折率ｎＢＳ、第２のビームスプリッタ５１の厚さをｄＢＳとすると、第１の面５１ａと第２の面５１ｂとの間を測定光２９が１回伝搬するときの第２のビームスプリッタ５１の光路長をＬＢＳは、式（１）で与えられる。
【００３０】
ＬＢＳ＝ｎＢＳｄＢＳ／ｃｏｓθ      ・・・（１）
本実施の形態では、第１の反射光２９ａの光路長は、透過光２９ｂの光路長よりも短い。第２の反射光２９ｃの光路長は、透過光２９ｂの光路長よりも長い。参照光２８の光路長は、第１の反射光２９ａの光路長よりも短い。光学系５０は、第１の反射光２９ａ、透過光２９ｂ、及び第２の反射光２９ｃを含む測定光２９を、光検出器７０に導く。
【００３１】
光検出器７０は、第１の反射光２９ａ、透過光２９ｂ、及び第２の反射光２９ｃを含む測定光２９と参照光２８とを受光する。光検出器７０によって、第１の反射光２９ａ、透過光２９ｂ、及び第２の反射光２９ｃを含む測定光２９と参照光２８との間の干渉信号６０が検出される。干渉信号６０は、第１の干渉信号６０ａ、第２の干渉信号６０ｂ、第３の干渉信号６０ｃを含む。第１の干渉信号６０ａは、参照光２８と第１の反射光２９ａとの間の干渉信号である。第２の干渉信号６０ｂは、参照光２８と透過光２９ｂとの間の干渉信号である。第３の干渉信号６０ｃは、参照光２８と第２の反射光２９ｃとの間の干渉信号である。本実施の形態では、参照光２８は測定光２９と同じ周波数を有している。そのため、本実施の形態では、ホモダイン検波法によって、干渉信号６０が得られる。
【００３２】
光検出器７０は、光検出器７０によって検出される光の波長に応じて適宜選択し得る。光検出器７０によって検出される光の波長が可視領域、赤外領域、及び近赤外領域の周波数を有する光である場合には、光検出器７０として、フォトダイオードを例示することができる。光検出器７０によって検出される光の波長がテラヘルツ領域の周波数を有する光である場合には、光検出器７０として、光伝導アンテナ、ショットキーバリアダイオード、共鳴トンネルダイオード、電気光学結晶、ボロメータ、焦電センサを例示することができる。光検出器７０は、信号線８５を通じて、信号処理部９０に干渉信号６０を出力する。
【００３３】
信号処理部９０は、干渉信号６０から測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも１つを算出する手段を含む。なお、本明細書において、測定対象物５６の厚さｄとは、測定対象物５６中を測定光２９が通過する長さを意味する。信号処理部９０は、演算処理部９１とメモリ９２とを含む。演算処理部９１は、信号処理部９０において主たる演算を行うプロセッサであってもよい。本実施の形態では、演算処理部９１は、干渉信号６０から測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも１つを算出する手段である。演算処理部９１において、干渉信号６０から測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも１つが算出される。
【００３４】
メモリ９２は、干渉信号６０から測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも１つを算出するプログラム、光検出器７０から送られてくる干渉信号６０の信号強度、干渉信号６０の周期スペクトル、算出された測定対象物５６の厚さｄ、算出された測定対象物５６の屈折率ｎなどを格納する。メモリ９２は、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ハードディスク、フラッシュメモリを例示することができる。
【００３５】
図４を参照して、本実施の形態の測定装置１を用いて、測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも一つを測定する方法を以下に説明する。
【００３６】
光源制御部１８によって、周波数可変光源部１０から出射される参照光２８及び測定光２９の周波数を設定する（ステップＳ１）。
【００３７】
ステップＳ１において設定された周波数を有する測定光２９を測定対象物５６に照射し、ステップＳ１において設定された周波数を有する参照光２８を光検出器７０に照射する（ステップＳ２）。
【００３８】
光検出器７０によって、参照光２８と光学系５０から出射された測定光２９との間の干渉信号６０が検出される（ステップＳ３）。検出された干渉信号６０の信号強度は、信号線８５を通って、信号処理部９０のメモリ９２に格納される。
【００３９】
参照光２８及び測定光２９の周波数が掃引し終わっていないと判断された場合には（ステップＳ４）、参照光２８及び測定光２９の周波数を異なる周波数に設定する（ステップＳ１）。この異なる周波数を有する参照光２８及び測定光２９を用いて、参照光２８及び測定光２９を照射することと（ステップＳ２）、干渉信号６０を検出することとを行う（ステップＳ３）。参照光２８及び測定光２９の周波数が掃引し終わっていないと判断される間（ステップＳ４）、参照光２８及び測定光２９の周波数を掃引しながら、ステップＳ１からステップＳ３を繰り返し行う。このようにして、図５に示される、参照光２８及び測定光２９の周波数に対する干渉信号６０の信号強度がメモリ９２に格納される。
【００４０】
参照光２８及び測定光２９の周波数を掃引し終えると（ステップＳ４）、演算処理部９１は、メモリ９２に格納された参照光２８及び測定光２９の周波数に対する干渉信号６０の信号強度をフーリエ変換する（ステップＳ５）。こうして、図６に示される、干渉信号６０の周期スペクトルが得られる。干渉信号６０の周期スペクトルは、３つのピークを有する。
【００４１】
演算処理部９１は、干渉信号６０の周期スペクトルから、第１の反射光２９ａと参照光２８との光路長差ＬＲ１、透過光２９ｂと参照光２８との光路長差ＬＴ、第２の反射光２９ｃと参照光２８との光路長差ＬＲ２を算出する（ステップＳ６）。
【００４２】
参照光２８及び測定光２９の周波数を掃引すると、光検出器７０で検出される測定光２９と参照光２８との干渉信号６０の強度は、測定光２９と参照光２８との光路長差に対応する周期で変動する。具体的には、第１の干渉信号６０ａの信号強度は、第１の反射光２９ａと参照光２８との光路長差に対応する周波数の周期で変動する。第２の干渉信号６０ｂの信号強度は、透過光２９ｂと参照光２８との光路長差に対応する周波数の周期で変動する。第３の干渉信号６０ｃの信号強度は、第２の反射光２９ｃと参照光２８との光路長差に対応する周波数の周期で変動する。
【００４３】
測定光２９と参照光２８との光路長差が短いほど、干渉信号６０の信号強度が変動する周期の周波数は大きい。本実施の形態では、第１の反射光２９ａの光路長は、透過光２９ｂの光路長よりも短い。第２の反射光２９ｃの光路長は、透過光２９ｂの光路長よりも長い。参照光２８の光路長は、第１の反射光２９ａの光路長よりも短い。第１の反射光２９ａの光路長と参照光２８の光路長との差が最も小さい。第２の反射光２９ｃの光路長と参照光２８の光路長との差が最も大きい。そのため、干渉信号６０の周期スペクトルに含まれる３つのピークのうち、最も大きな周波数の周期を有する第１のピークが、第１の反射光２９ａと参照光２８との間の第１の干渉信号６０ａに対応するピークであると特定することができる。干渉信号６０の周期スペクトルに含まれる３つのピークのうち、最も小さな周波数の周期を有する第３のピークが、第２の反射光２９ｃと参照光２８との間の第３の干渉信号６０ｃに対応するピークであると特定することができる。干渉信号６０の周期スペクトルに含まれる３つのピークのうち、第１のピークと第３のピークとの間の第２のピークが、透過光２９ｂと参照光２８との間の第２の干渉信号６０ｂに対応するピークであると特定することができる。
【００４４】
屈折率ｎを有する媒質中において、光の周波数ｆ、光の波長λ及び光速ｃは、式（２）に規定される関係を有する。
【００４５】
ｃ／ｎ＝ｆλ      ・・・（２）
式（２）に基いて、干渉信号６０に含まれる周期を、測定光２９と参照光２８との間の光路長差に換算する。例えば、空気（ｎ＝１）中で測定された干渉信号６０の周期スペクトルが１ＧＨｚのところにピークを有する場合、すなわち、干渉信号６０の信号強度が、参照光２８及び測定光２９の周波数１ＧＨｚの周期で変動している場合には、測定光２９と参照光２８との間に３０ｃｍの光路長差が存在することになる。
【００４６】
本実施の形態では、図６に示される干渉信号６０の周期スペクトルは、０．５４０ＧＨｚ、０．３９２ＧＨｚ、０．３２６ＧＨｚのところにそれぞれ、第１のピーク、第２のピーク、第３のピークを有している。第１のピークが、第１の反射光２９ａと参照光２８との間の第１の干渉信号６０ａに対応するピークである。第２のピークが、透過光２９ｂと参照光２８との間の第２の干渉信号６０ｂに対応するピークである。第３のピークが、第２の反射光２９ｃと参照光２８との間の第３の干渉信号６０ｃに対応するピークである。そのため、第１の干渉信号６０ａに対応する第１のピークの周期０．５４０ＧＨｚから、ＬＲ１＝５５６ｍｍが得られる。第２の干渉信号６０ｂに対応する第２のピークの周期０．３９２ＧＨｚから、ＬＴ＝７６５ｍｍが得られる。第３の干渉信号６０ｃに対応する第３のピークの周期０．３２６ＧＨｚから、ＬＲ２＝９２０ｍｍが得られる。得られたＬＲ１、ＬＴ、及びＬＲ２を、メモリ９２に格納する。
【００４７】
測定対象物５６を配置しない場合における、測定光２９と参照光２８との光路長差Ｌ０を求める。測定対象物５６を配置しないで、図４に示すステップＳ１からＳ６を行うことによって、Ｌ０を得ることができる。測定対象物５６を配置しない場合には、第１の反射光２９ａと第２の反射光２９ｃは存在せず、透過光２９ｂのみが存在する。そのため、測定対象物５６を配置しない場合には、干渉信号６０の周期スペクトルは、透過光２９ｂと参照光２８との間の第２の干渉信号に対応する第２のピークのみを有する。そのため、第２のピークの周波数から、Ｌ０を求めることができる。本実施の形態では、Ｌ０＝７５９ｍｍである。得られたＬ０を、メモリ９２に格納する。なお、光路長差Ｌ０を求めることは、光路長差ＬＲ１、ＬＴ、及びＬＲ２を求める前に行ってもよいし、光路長差ＬＲ１、ＬＴ、及びＬＲ２を求めた後に行ってもよい。測定対象物５６を配置しない場合における、測定光２９と参照光２８との光路長差Ｌ０が既知であれば、光路長差Ｌ０を求めるステップを省略してもよい。
【００４８】
次に、演算処理部９１を用いて、ＬＲ１、ＬＴ、ＬＲ２、及びＬ０から、測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎを算出する（ステップＳ７）。
【００４９】
第２のビームスプリッタ５１の光路長をＬＢＳとすると、測定対象物５６の厚さｄは式（３）で与えられ、屈折率ｎは式（４）で与えられる。式（３）及び式（４）を実行するためのプログラムは、メモリ９２に格納されている。
【００５０】
ｄ＝（２Ｌ０−ＬＲ１−ＬＲ２−２ＬＢＳ）／２      ・・・（３）
ｎ＝（２ＬＴ−ＬＲ１−ＬＲ２−２ＬＢＳ）／２ｄ    ・・・（４）
第２のビームスプリッタ５１の光路長ＬＢＳは既知であり、メモリ９２に格納されている。本実施の形態では、ＬＢＳ＝１１．７５ｍｍである。演算処理部９１は、メモリ９２から、式（３）、並びに、ＬＲ１、ＬＲ２、ＬＴ、Ｌ０、及びＬＢＳを読み出す。演算処理部９１は、式（３）に基いて、測定対象物５６の厚さｄを算出する。本実施の形態では、測定対象物５６の厚さｄ＝９．２５ｍｍが得られる。算出された測定対象物５６の厚さｄはメモリ９２に格納される。演算処理部９１は、メモリ９２から、式（４）、並びに、ＬＲ１、ＬＲ２、ＬＴ、ＬＢＳ、及びｄを読み出す。演算処理部９１は、式（４）に基いて、測定対象物５６の屈折率ｎを算出する（ステップＳ７）。本実施の形態では、ｎ＝１．６５が得られる。算出された測定対象物５６の屈折率ｎはメモリ９２に格納される。メモリ９２に格納された測定対象物の厚さｄ及び屈折率ｎを、表示装置などの出力装置（図示せず）に出力する。以上述べた測定方法によって、測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎを測定することができる。測定装置１は、測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも１つを出力装置に出力して、測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも１つを測定してもよい。
【００５１】
本実施の形態では、第１の反射光２９ａの光路長は、透過光２９ｂの光路長よりも短く、第２の反射光２９ｃの光路長は、透過光２９ｂの光路長よりも長いことを利用して、干渉信号６０の周期スペクトルの３つのピークのそれぞれが、第１の反射光２９ａ、透過光２９ｂ、第２の反射光２９ｃのいずれに対応するかを特定している。第１の反射光２９ａの光路長は、透過光２９ｂの光路長よりも短く、第２の反射光２９ｃの光路長は、透過光２９ｂの光路長よりも長くなることは、式（５）の関係が満たされることを意味する。
【００５２】
ＬＲ１＜ＬＴ＜ＬＲ２    ・・・（５）
図１から図２（Ｄ）に示されるように、測定対象物５６は、第１のミラー５２と第２のミラー５３との間に配置されているので、第１の反射光２９ａの光路長は、透過光２９ｂの光路長及び第２の反射光２９ｃの光路長よりも短い。そのため、ＬＲ１、ＬＲ２、ＬＴは、式（６）及び式（７）を満たす。
【００５３】
ＬＲ１＜ＬＲ２    ・・・（６）
ＬＲ１＜ＬＴ    ・・・（７）
式（６）及び式（７）に照らすと、式（８）が満たされれば、式（５）が満たされることが理解できる。
【００５４】
ＬＲ２＞ＬＴ    ・・・（８）
ＬＲ２−ＬＴは、第２の反射光２９ｃの光路長と透過光２９ｂの光路長との差に等しい。第２の反射光２９ｃが反射される測定対象物５６の第２の面５６ｂと第２の面５６ｂに対向する第２のミラー５３との間の距離をＬとすると、ＬＲ２−ＬＴは、式（９）によって与えられる。
【００５５】
ＬＲ２−ＬＴ＝２Ｌ−（ｎ−１）ｄ    ・・・（９）
そのため、式（１０）が満たされると、式（８）が満たされる。
【００５６】
Ｌ＞（ｎ−１）ｄ／２    ・・・（１０）
つまり、本実施の形態では、式（１０）が満たされるように測定対象物５６を配置すると、式（５）が満たされ、第１の反射光２９ａの光路長は、透過光２９ｂの光路長よりも短く、第２の反射光２９ｃの光路長は、透過光２９ｂの光路長よりも長くなる。一般に、測定対象物５６の屈折率は４以下である。式（１０）から、第２の反射光２９ｃが反射される測定対象物５６の第２の面５６ｂと第２の面５６ｂに対向する第２のミラー５３との間の距離Ｌを、測定対象物５６の厚さｄの１．５倍以上に設定することによって、式（５）が満たされる。そのため、距離Ｌを測定対象物５６の厚さｄの１．５倍以上に設定することによって、通常、第１の反射光２９ａの光路長は、透過光２９ｂの光路長よりも短く、第２の反射光２９ｃの光路長は、透過光２９ｂの光路長よりも長くなる。
【００５７】
本実施の形態の測定装置１は、測定光２９と参照光２８とを出射する周波数可変光源部１０と、測定光２９を測定対象物５６の第１の面５６ａ及び第２の面５６ｂに導く光学系５０と、測定光２９と参照光２８との間の干渉信号６０を検出する光検出器７０と、干渉信号６０を処理して、測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも１つを算出する信号処理部９０とを備える。測定光２９及び参照光２８はコヒーレントな連続光である。干渉信号６０は、測定対象物５６の第１の面５６ａにおいて反射された測定光２９である第１の反射光２９ａと参照光２８との間の第１の干渉信号６０ａと、測定対象物５６を透過する測定光２９である透過光２９ｂと参照光２８との間の第２の干渉信号６０ｂと、測定対象物５６の第２の面５６ｂにおいて反射された測定光２９である第２の反射光２９ｃと参照光２８との間の第３の干渉信号６０ｃとを含む。本実施の形態の測定装置１は、光路長可変機構やプローブ光学系を動かすための駆動機構のような大きな駆動機構を有していない。そのため、本実施の形態の測定装置１は、簡素な構造を有し、小型化が可能な測定装置を提供することができる。
【００５８】
本実施の形態の測定装置１は、光路長可変機構やプローブ光学系を動かすための駆動機構のような機械的な駆動機構を備えていない。そのため、本実施の形態の測定装置１は、高速な測定が可能な測定装置を提供することができる。
【００５９】
本実施の形態の測定装置１では、第１の反射光２９ａの光路長は、透過光２９ｂの光路長よりも短く、第２の反射光２９ｃの光路長は、前記透過光の光路長よりも長い。このような光路長の関係を満たすように測定対象物５６を光学系５０に配置すると、干渉信号６０のうち、第１の反射光２９ａに起因する第１の干渉信号６０ａ、透過光２９ｂに起因する第２の干渉信号６０ｂ、第２の反射光２９ｃに起因する第３の干渉信号６０ｃを、容易に特定することができる。そのため、本実施の形態の測定装置１は、簡素な構造を有し、小型化及び高速な測定が可能な測定装置を提供することができる。
【００６０】
本実施の形態の測定装置１の信号処理部は、干渉信号６０をフーリエ変換して、干渉信号６０の周期スペクトルを得る手段（演算処理部９１）を含む。この手段（演算処理部９１）により干渉信号６０をフーリエ変換して干渉信号６０の周期スペクトルを得ることによって、干渉信号６０のうち、第１の反射光２９ａに起因する第１の干渉信号６０ａ、透過光２９ｂに起因する第２の干渉信号６０ｂ、第２の反射光２９ｃに起因する第３の干渉信号６０ｃを、容易に特定することができる。そのため、本実施の形態の測定装置１は、簡素な構造を有し、小型化及び高速な測定が可能な測定装置を提供することができる。
【００６１】
本実施の形態の測定装置１の光学系５０は、第２のビームスプリッタ５１と複数のミラー（第１のミラー５２、第２のミラー５３、第３のミラー５４）とを含み、第２のビームスプリッタ５１及び複数のミラー（第１のミラー５２、第２のミラー５３、第３のミラー５４）は、リング状の光路を形成している。リング状の光路を形成する光学系５０は、簡素な構造を有しつつ、測定光２９を測定対象物５６の第１の面５６ａ及び第２の面５６ｂに入射させるとともに、第１の反射光２９ａ、透過光２９ｂ、及び、第２の反射光２９ｃを光検出器７０に入射させることができる。そのため、本実施の形態の測定装置１は、簡素な構造を有し、小型化が可能な測定装置を提供することができる。
【００６２】
本実施の形態の測定方法は、コヒーレントな連続光である測定光２９の周波数を掃引しながら、測定対象物５６の第１の面５６ａ及び第２の面５６ｂに測定光２９を照射することと、測定光２９と参照光２８との間の干渉信号６０を検出することと、干渉信号６０を処理して、測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも１つを算出することを備える。干渉信号６０は、測定対象物５６の第１の面５６ａにおいて反射された測定光２９である第１の反射光２９ａと参照光２８との間の第１の干渉信号６０ａと、測定対象物５６を透過する測定光２９である透過光２９ｂと参照光２８との間の第２の干渉信号６０ｂと、測定対象物５６の第２の面５６ｂにおいて反射された測定光２９である第２の反射光２９ｃと参照光２８との間の第３の干渉信号６０ｃとを含む。参照光２８はコヒーレントな連続光である。参照光２８の周波数は掃引される。本実施の形態の測定方法は、複数の複雑で大きな駆動機構によって光学系を移動させるステップを有していない。そのため、本実施の形態の測定方法は、高速な測定が可能な測定方法を提供することができる。
【００６３】
本実施の形態の測定方法における干渉信号６０を処理することは、干渉信号６０をフーリエ変換して、干渉信号６０の周期スペクトルを得ることを含む。このように干渉信号６０をフーリエ変換して干渉信号６０の周期スペクトルを得ることによって、干渉信号６０のうち、第１の反射光２９ａに起因する第１の干渉信号６０ａ、透過光２９ｂに起因する第２の干渉信号６０ｂ、第２の反射光２９ｃに起因する第３の干渉信号６０ｃを、容易に特定することができる。そのため、本実施の形態の測定方法は、高速な測定が可能な測定方法を提供することができる。
【００６４】
次に、図７を参照して、本実施の形態の測定装置１の変形例である測定装置１ｍについて説明する。実施の形態１の変形例の測定装置１ｍは、基本的には、図１に示す実施の形態１の測定装置１と同様の構成を備え、同様の効果を得ることができるが、周波数可変光源部１０ｍの構成が異なる。
【００６５】
この変形例に係る測定装置１ｍにおける周波数可変光源部１０ｍは、第１の周波数可変光源１１ｍ１と、第２の周波数可変光源１１ｍ２と、光源制御部１８ｍとを有する。周波数可変光源部１０ｍは、実施の形態１の測定装置１における、第１のビームスプリッタ１２と第１の導波部１４とを有していない。
【００６６】
第１の周波数可変光源１１ｍ１から出射される光２７は、周波数ｆ１を有するコヒーレントな連続光である。第２の周波数可変光源１１ｍ２から出射される参照光２８は、周波数ｆ１よりもわずかに小さな周波数ｆ２を有するコヒーレントな連続光である。差周波数ｆ１−ｆ２は、光学領域の周波数を有していてもよいし、テラヘルツ領域の周波数を有していてもよい。
【００６７】
光源制御部１８ｍは、第１の周波数可変光源１１ｍ１から出射される光２７の周波数ｆ１と、第２の周波数可変光源１１ｍ２から出射される参照光２８の周波数ｆ２とを制御する。光源制御部１８ｍは、第１の周波数可変光源１１ｍ１から出射される光２７の強度と、第２の周波数可変光源１１ｍ２から出射される参照光２８の強度とを制御してもよい。
【００６８】
第２の導波部１５は、第１の周波数可変光源１１ｍ１と平行光変換部１３とを光学的に接続する。第３の導波部１６は、第２の周波数可変光源１１ｍ２と光検出器７０とを光学的に接続する。第２の導波部１５は、第１の周波数可変光源１１ｍ１から出射された光２７を平行光変換部１３に導波する。光２７は、平行光変換部１３によってコリメートされて、測定光２９に変換される。測定光２９は光学系５０に出射される。第３の導波部１６は、第２の周波数可変光源１１ｍ２から出射された参照光２８を光検出器７０に導波する。
【００６９】
本実施の形態の変形例の測定装置１ｍでは、測定光２９の周波数ｆ１と参照光２８の周波数ｆ２とがわずかに異なっている。そのため、光検出器７０では、ヘテロダイン検波法によって、測定光２９と参照光２８との間の干渉信号６０を検出している。
【００７０】
本実施の形態の変形例の測定装置１ｍでは、測定光２９を出射する第１の周波数可変光源１１ｍ１とは別に、参照光２８を出射する第２の周波数可変光源１１ｍ２が設けられている。一つの周波数可変光源１１から出射した光２６を分割して測定光２９と参照光２８とを得ている本実施の形態の測定装置１よりも、本実施の形態の変形例の測定装置１ｍでは、測定光２９及び参照光２８の強度を高くすることができる。そのため、本実施の形態の変形例の測定装置１ｍは、測定感度を向上させることができる。本実施の形態の変形例の測定装置１ｍは、測定対象物５６における反射率や透過率が低くても、測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも１つをより正確に測定することができる。
【００７１】
（実施の形態２）
次に、図８から図１０を参照して、実施の形態２の測定装置２について説明する。実施の形態２の測定装置２は、基本的には、図１に示す実施の形態１の測定装置１と同様の構成を備え、同様の効果を得ることができるが、周波数可変光源部１１０の構成が異なる。
【００７２】
本実施の形態に係る測定装置２における周波数可変光源部１１０は、第１の周波数可変光源１２１と、第２の周波数可変光源１２２と、光源制御部１１８と、光混合器１２３と、第１のビームスプリッタ１２と、周波数変換器１３０と、光源部ミラー１４１とを含む。
【００７３】
第１の周波数可変光源１２１から出射される光１２１ｂは、周波数ｆ１を有するコヒーレントな連続光である。第２の周波数可変光源１２２から出射される光１２２ｂは、周波数ｆ１よりもわずかに小さな周波数ｆ２を有するコヒーレントな連続光である。第１の周波数可変光源１２１及び第２の周波数可変光源１２２として、周波数可変半導体レーザ、周波数可変固体レーザを例示することができる。周波数ｆ１、ｆ２は、例えば、光学領域の周波数を有していてもよい。本実施の形態では、差周波数ｆ１−ｆ２は、テラヘルツ領域の周波数を有する。
【００７４】
光源制御部１１８は、第１の周波数可変光源１２１から出射される光１２１ｂの周波数ｆ１と、第２の周波数可変光源１２２から出射される光１２２ｂの周波数ｆ２とを制御する。光源制御部１１８は、第１の周波数可変光源１２１から出射される光１２１ｂの強度と、第２の周波数可変光源１２２から出射される光１２２ｂの強度とをさらに制御してもよい。
【００７５】
第１の周波数可変光源１２１から出射される光１２１ｂと第２の周波数可変光源１２２から出射される光１２２ｂとは、光混合器１２３で混合される。光１２１ｂと光１２２ｂとはいずれもコヒーレントな光である。光１２２ｂは、光１２１ｂの周波数ｆ１よりもわずかに小さな周波数ｆ２を有している。そのため、光混合器１２３において、光１２１ｂと光１２２ｂとが干渉して、差周波数ｆ１−ｆ２で与えられるビート周波数を有する光ビート１２５が生成される。本実施の形態では、差周波数ｆ１−ｆ２は、テラヘルツ領域の周波数である。差周波数ｆ１−ｆ２で与えられる光ビート１２５のビート周波数は、テラヘルツ領域の周波数である。
【００７６】
第１の導波部１４は、光混合器１２３と第１のビームスプリッタ１２とを光学的に接続する。第２の導波部１５は、第１のビームスプリッタ１２と周波数変換器１３０とを光学的に接続する。第３の導波部１６は、第１のビームスプリッタ１２と光検出器７０とを光学的に接続する。第１の導波部１４、第２の導波部１５、及び第３の導波部１６として、光ファイバを例示することができる。
【００７７】
第１の導波部１４は、光混合器１２３から出射された光ビート１２５を第１のビームスプリッタ１２に導く。光ビート１２５は、第１のビームスプリッタ１２で、光２７と参照光２８とに分割される。本実施の形態では、光２７及び参照光２８は、差周波数ｆ１−ｆ２で与えられるビート周波数を有する光ビートを有する。
【００７８】
第２の導波部１５は、第１のビームスプリッタ１２から出射された光２７を周波数変換器１３０に導く。テラヘルツ領域の差周波数ｆ１−ｆ２で与えられるビート周波数を有する光ビートを含む光２７は、周波数変換器１３０によって、テラヘルツ領域の差周波数ｆ１−ｆ２を有する測定光２９に変換される。測定光２９は光学系５０に供給される。第３の導波部１６は、第１のビームスプリッタ１２から出射された参照光２８を光検出器７０に導く。テラヘルツ領域のビート周波数を有する光ビートを含む参照光２８は、光検出器７０に供給される。
【００７９】
周波数変換器１３０は、光２７の周波数を変換して、測定光２９を出力するデバイスである。周波数変換器１３０として、光伝導アンテナ、非線形光学結晶を用いた差周波発生器、光パラメトリック発振器（Optical  Parametric  Oscillator：ＯＰＯ）を例示することができる。本実施の形態では、周波数変換器１３０として、光伝導アンテナが用いられている。図９を参照して、光伝導アンテナである周波数変換器１３０は、第１の基板１３２と、第１のアンテナ１３３と、直流電源１３９と、第２の基板１４０とを有している。
【００８０】
第１の基板１３２として、例えば、低温成長ガリウムヒ素（ＬＴ−ＧａＡｓ）や有機結晶などの非線形光学結晶を用いることができる。
【００８１】
第１のアンテナ１３３は、平行に配置された一対の第１の伝送線路１３４、１３５と、第１の伝送線路１３４、１３５のそれぞれの略中央部分に形成された一対の第１の突起部１３６、１３７とを含む。一対の第１の突起部１３６、１３７の間には第１のギャップ１３８が設けられている。本実施の形態では、第１のアンテナ１３３は、ダイポール型アンテナである。第１のアンテナ１３３として、ボウタイ型アンテナ、ストリップライン型アンテナ、スパイラル型アンテナ、フレア型アンテナなど他のタイプのアンテナを用いてもよい。
【００８２】
直流電源１３９は、第１の伝送線路１３４の第１の突起部１３６と第１の伝送線路１３５の第１の突起部１３７との間に、直流バイアス電圧を印加する。
【００８３】
テラヘルツ領域の差周波数ｆ１−ｆ２で与えられるビート周波数を有する光ビートを含む光２７は、第１の基板１３２の一方の面から第１のアンテナ１３３の第１のギャップ１３８に入射される。光伝導アンテナである周波数変換器１３０は、テラヘルツ領域の差周波数ｆ１−ｆ２で与えられるビート周波数を有する光ビートを含む光２７を、テラヘルツ領域の差周波数ｆ１−ｆ２を有する測定光２９に変換する。テラヘルツ領域の差周波数ｆ１−ｆ２を有する測定光２９は、第１の基板１３２の一方の面と反対側の第１の基板１３２の他方の面から出射される。
【００８４】
本実施の形態では、第１の基板１３２は、第２の基板１４０の一方の面上に支持されている。第２の基板１４０の材料として、シリコンを例示することができる。本実施の形態では、第２の基板１４０の一方の面と反対側の他方の面は、コリメートレンズ１４０ｂを有している。光伝導アンテナである周波数変換器１３０で発生したテラヘルツの周波数を有する測定光２９は、コリメートレンズ１４０ｂによってコリメートされる。第２の基板１４０の他方の面は、平面、半球レンズまたは超半球レンズを有していてもよい。
【００８５】
光伝導アンテナである周波数変換器１３０で発生したテラヘルツの周波数を有する測定光２９は、光源部ミラー１４１で反射される。測定光２９は、光源部ミラー１４１を介して、光学系５０に供給される。
【００８６】
光学系５０は、第１の反射光２９ａ、透過光２９ｂ、及び第２の反射光２９ｃを含む測定光２９を、光検出器７０に導く。図１０を参照して、光検出器７０は、参照光２８、並びに、第１の反射光２９ａ、透過光２９ｂ、及び第２の反射光２９ｃを含む測定光２９を受光する。光検出器７０として、光伝導アンテナ、ショットキーバリアダイオード、共鳴トンネルダイオード、電気光学結晶などが用いられ得る。本実施の形態では、光検出器７０として、光伝導アンテナを用いている。具体的には、光検出器７０は、第３の基板７２と、第２のアンテナ７３と、電流検出部７９、第４の基板８０とを有している。
【００８７】
第３の基板７２として、例えば、低温成長ガリウムヒ素（ＬＴ−ＧａＡｓ）や有機結晶などの非線形光学結晶を用いることができる。
【００８８】
第２のアンテナ７３は、平行に配置された一対の第２の伝送線路７４、７５と、第２の伝送線路７４、７５のそれぞれの略中央部分に形成された一対の第２の突起部７６、７７とを含んでいる。一対の第２の突起部７６、７７の間には第２のギャップ７８が設けられている。本実施の形態では、第２のアンテナ７３は、ダイポール型アンテナである。第２のアンテナ７３として、ボウタイ型アンテナ、ストリップライン型アンテナ、スパイラル型アンテナ、フレア型アンテナなど他のタイプのアンテナを用いてもよい。
【００８９】
測定光２９は、光検出器７０の第３の基板７２の一方の面から第２のアンテナ７３の第２のギャップ７８に入射する。光検出器７０に入射される測定光２９は、第１の反射光２９ａと、透過光２９ｂと、第２の反射光２９ｃとを主に含む。本実施の形態では、第１の反射光２９ａと、透過光２９ｂと、第２の反射光２９ｃとは、テラヘルツ領域の差周波数ｆ１−ｆ２を有する。
【００９０】
参照光２８は、第３の基板７２の一方の面から光検出器７０の第２のギャップ７８に入射する。本実施の形態では、参照光２８は、測定光２９が入射される第３の基板７２の一方の面とは反対の他方の面から入射されている。測定光２９と参照光２８は、第３の基板７２の一方の面から入射されてもよい。測定光２９と参照光２８は、第３の基板７２の他方の面から入射されてもよい。
【００９１】
本実施の形態では、測定光２９は、第１の反射光２９ａ、透過光２９ｂ、及び第２の反射光２９ｃを含み、テラヘルツ領域の差周波数ｆ１−ｆ２を有する。参照光２８は、差周波数ｆ１−ｆ２で与えられるビート周波数を有する光ビートを有する。このような測定光２９と参照光２８とが、光伝導アンテナである光検出器７０に入射される。そのため、ホモダイン検波法によって、光検出器７０において、テラヘルツ領域の差周波数ｆ１−ｆ２を有する測定光２９と参照光２８との間の干渉信号６０が検出される。干渉信号６０は、第１の干渉信号６０ａ、第２の干渉信号６０ｂ、第３の干渉信号６０ｃを有する。第１の干渉信号６０ａは、参照光２８と第１の反射光２９ａとの間の干渉信号である。第２の干渉信号６０ｂは、参照光２８と透過光２９ｂとの間の干渉信号である。第３の干渉信号６０ｃは、参照光２８と第２の反射光２９ｃとの間の干渉信号である。
【００９２】
本実施の形態では、第３の基板７２は、第４の基板８０の一方の面上に支持されている。第４の基板８０の材料として、シリコンを例示することができる。本実施の形態では、第４の基板８０の一方の面は、コリメートレンズ８０ｂを有している。第１の反射光２９ａ、透過光２９ｂ、及び第２の反射光２９ｃを含む測定光２９は、コリメートレンズ８０ｂによって、第２のギャップ７８に集光される。
【００９３】
電流検出部７９は、第２の伝送線路７４と第２の伝送線路７５との間に電気的に接続されている。光検出器７０によって得られた第１の干渉信号６０ａ、第２の干渉信号６０ｂ、及び第３の干渉信号６０ｃを含む干渉信号６０の信号強度を、電流検出部７９で検出する。
【００９４】
光検出器７０は、信号線８５を通じて、信号処理部９０に干渉信号６０を出力する。具体的には、電流検出部７９で検出された干渉信号６０の信号強度は、信号線８５を通って、信号処理部９０に伝送され、信号処理部９０のメモリ９２に格納される。
【００９５】
信号処理部９０は、干渉信号６０から測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも１つを算出する。信号処理部９０は、演算処理部９１とメモリ９２とを含む。演算処理部９１は、信号処理部９０において主たる演算を行うプロセッサである。演算処理部９１において、干渉信号６０から測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも１つが算出される。
【００９６】
図１１を参照して、本実施の形態の測定装置２を用いて測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも一つを測定する、本実施の形態に係る測定方法を以下に説明する。図１１に示される本実施の形態の測定方法は、基本的には、図４に示す実施の形態１の測定方法と同様のステップを備え、同様の効果を得ることができる。
【００９７】
本実施の形態の測定方法は、光源制御部１１８によって、第１の周波数可変光源１２１から出射される光１２１ｂの周波数ｆ１と、第２の周波数可変光源１２２から出射される光１２２ｂの周波数ｆ２とを設定すること（ステップＳ１１）を含む。測定光２９は、差周波数ｆ１−ｆ２を有する。参照光２８は、差周波数ｆ１−ｆ２で与えられるビート周波数を有する光ビートを有する。そのため、光源制御部１１８によって、差周波数ｆ１−ｆ２を変化させることによって、測定光２９の周波数と参照光２８に含まれる光ビートのビート周波数とを掃引することができる。例えば、５０ＭＨｚの一定間隔で差周波数ｆ１−ｆ２を変化させながら、第１の周波数可変光源１２１から出射される光１２１ｂの周波数ｆ１と、第２の周波数可変光源１２２から出射される光１２２ｂの周波数ｆ２とを設定すること（ステップＳ１１）と干渉信号６０の検出すること（ステップＳ３）とを繰り返し行う。
【００９８】
本実施の形態の測定方法は、測定光２９を測定対象物５６に照射することが（ステップＳ２）、光源の周波数を変換して、光源の周波数とは異なる周波数を有する測定光２９を得ること（ステップＳ１３）を含む。本実施の形態では、第１の周波数可変光源１２１から出射される周波数ｆ１の光１２１ｂと第２の周波数可変光源１２２から出射される周波数ｆ２の光１２２ｂとが、差周波数ｆ１−ｆ２の測定光２９の変換される。差周波数ｆ１−ｆ２は、テラヘルツ領域の周波数であってもよいし、光学領域の周波数を有していてもよい。
【００９９】
本実施の形態の測定装置２は、周波数変換器１３０を有している。周波数変換器１３０は、第１の周波数可変光源１２１から出射される光１２１ｂの周波数ｆ１と第２の周波数可変光源１２２から出射される光１２２ｂの周波数ｆ２との差周波数ｆ１−ｆ２の測定光２９を出力する。光源制御部１１８によって、差周波数ｆ１−ｆ２が小さくなるように、第１の周波数可変光源１２１から出射される光１２１ｂの周波数ｆ１と第２の周波数可変光源１２２から出射される光１２２ｂの周波数ｆ２とを設定すると、例えば、１ＭＨｚから２ＴＨｚの低周波数を有するコヒーレントな測定光２９を得ることができる。このような低周波数を有するコヒーレントな測定光２９は、測定対象物５６の第１の面５６ａ及び第２の面５６ｂで散乱されたり回折されたりすることを抑制することができる。そのため、測定対象物５６の第１の面５６ａ及び第２の面５６ｂが、例えば１μｍ以上３００μｍ以下の高い表面ラフネスを有していても、本実施の形態の測定装置２によって、測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも１つを精度よく測定することができる。
【０１００】
本実施の形態の測定装置２は、周波数変換器１３０を有している。そのため、第１の周波数可変光源１２１、第２の周波数可変光源１２２から出射される光１２１ｂ、１２２ｂの周波数が、測定対象物５６の厚さや屈折率の測定に適した周波数を有していない場合でも、周波数変換器１３０によって、光１２１ｂ、１２２ｂの周波数を測定対象物５６の厚さや屈折率の測定に適した周波数に変換するできる。そのため、本実施の形態の測定装置２は、光源から出射される光の周波数の制約を受けることなく、測定対象物５６の範囲を拡げることができる。
【０１０１】
本実施の形態の測定装置２では、周波数変換器１３０は、第１の導波部１４及び第２の導波部１５を介して、第１の周波数可変光源１２１及び第２の周波数可変光源１２２と光学的に接続されている。測定光２９の光源として機能する周波数変換器１３０を、測定対象物５６が配置される光学系５０の近くに配置することができる。そのため、本実施の形態の測定装置２では、周波数変換器１３０から出射された測定光２９の伝搬損失を小さくすることができる。
【０１０２】
本実施の形態の測定方法は、測定光２９を測定対象物５６に照射することが（ステップＳ２）、光源の周波数を変換して、光源の周波数とは異なる周波数を有する測定光２９を得ること（ステップＳ１３）を含む。本実施の形態では、第１の周波数可変光源１２１から出射される周波数ｆ１の光１２１ｂと第２の周波数可変光源１２２から出射される周波数ｆ２の光１２２ｂとが、差周波数ｆ１−ｆ２の測定光２９の変換される。差周波数ｆ１−ｆ２が小さくなるように、第１の周波数可変光源１２１から出射される光１２１ｂの周波数ｆ１と第２の周波数可変光源１２２から出射される光１２２ｂの周波数ｆ２とを設定すると、例えば、１ＭＨｚから２ＴＨｚの低周波数を有するコヒーレントな測定光２９を得ることができる。このような低周波数を有するコヒーレントな測定光２９は、測定対象物５６の第１の面５６ａ及び第２の面５６ｂで散乱されたり回折されたりすることを抑制することができる。そのため、測定対象物５６の第１の面５６ａ及び第２の面５６ｂが、例えば１μｍ以上３００μｍ以下の高い表面ラフネスを有していても、本実施の形態の測定方法によって、測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも１つを精度よく測定することができる。
【０１０３】
本実施の形態の測定方法は、測定光２９を測定対象物５６に照射することが（ステップＳ２）、光源の周波数を変換して、光源の周波数とは異なる周波数を有する測定光２９を得ること（ステップＳ１３）を含む。そのため、第１の周波数可変光源１２１、第２の周波数可変光源１２２から出射される光１２１ｂ、１２２ｂの周波数が、測定対象物５６の厚さや屈折率の測定に適した周波数を有していない場合でも、測定対象物５６の厚さや屈折率の測定に適した周波数を有する測定光２９を得ることができる。そのため、本実施の形態の測定方法は、光源から出射される光の周波数の制約を受けることなく、測定対象物５６の範囲を拡げることができる。
【０１０４】
（実施の形態３）
次に、図１２を参照して、実施の形態３の測定装置３について説明する。実施の形態３の測定装置３は、基本的には、図１に示す実施の形態１の測定装置１と同様の構成を備え、同様の効果を得ることができるが、主に以下の点で異なる。
【０１０５】
図１２に示される本実施の形態の測定装置３では、信号処理部９０ｎは、干渉信号６０の多重反射成分６１を除去する手段を備えている。また、図１３に示される本実施の形態の測定方法は、図４に示される実施の形態１の測定方法に、干渉信号６０の多重反射成分６１を除去すること（ステップＳ２０）が追加されている。
【０１０６】
図１２を参照して、第２のビームスプリッタ５１は、第１の面５１ａと第２の面５１ｂとを有している。第１の面５１ａは、周波数可変光源部１０から供給される測定光２９が入射する面である。第２の面５１ｂは、第１の面５１ａと反対側の面である。
【０１０７】
光学系５０に入射する測定光２９は、第２のビームスプリッタ５１の第１の面５１ａにおいて、第２のビームスプリッタ５１の第１の面５１ａで反射して第１のミラー５２に進む測定光２９と、第２のビームスプリッタ５１の第１の面５１ａを透過して、第２のビームスプリッタ５１の第２の面５１ｂに進む測定光２９とに分割される。第２のビームスプリッタ５１の第２の面５１ｂに進む測定光２９は、第２のビームスプリッタ５１の第２の面５１ｂにおいて、第２のビームスプリッタ５１の第２の面５１ｂで反射して第２のビームスプリッタ５１の第１の面５１ａに進む測定光２９と、第２のビームスプリッタ５１の第２の面５１ｂを透過して、第３のミラー５４に進む測定光２９とに分割される。第２のビームスプリッタ５１の第２の面５１ｂから第２のビームスプリッタ５１の第１の面５１ａに進む測定光２９は、第２のビームスプリッタ５１の第１の面５１ａで反射して第２のビームスプリッタ５１の第２の面５１ｂに進む測定光２９と、第２のビームスプリッタ５１の第１の面５１ａを透過して、第１のミラー５２に進む測定光２９とに分割される。このように、第２のビームスプリッタ５１の第１の面５１ａ及び第２の面５１ｂにおいて測定光２９が繰り返し反射されることによって、測定光２９は、第２のビームスプリッタ５１の第１の面５１ａと第２の面５１ｂとの間で多重反射される。
【０１０８】
そのため、光検出器７０によって得られる測定光２９と参照光２８との間の干渉信号６０は、第２のビームスプリッタ５１で多重反射された測定光２９と参照光２８との間の干渉信号の多重反射成分６１を含む。図５、図６、図１４（Ａ）に示すように、干渉信号６０の信号強度と、干渉信号６０の信号強度をフーリエ変換することによって得られる干渉信号６０の周期スペクトルとには、ノイズが重畳している。このノイズの主な原因の１つに、光学系５０内に配置された第２のビームスプリッタ５１の内部で多重反射する測定光２９と参照光２８との間の干渉信号６０の多重反射成分６１がある。
【０１０９】
図１２に示される本実施の形態の測定装置３では、信号処理部９０ｎは、干渉信号６０から測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも１つを算出する手段に加えて、干渉信号６０の多重反射成分６１を除去する手段をさらに含む。信号処理部９０ｎは、演算処理部９１ｎとメモリ９２ｎとを含む。演算処理部９１ｎは、信号処理部９０ｎにおいて主たる演算を行うプロセッサである。本実施の形態では、演算処理部９１ｎは、干渉信号６０から測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも１つを算出する手段である。演算処理部９１ｎにおいて、干渉信号６０から測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも１つが算出される。本実施の形態では、演算処理部９１ｎは、干渉信号６０の多重反射成分６１を除去する手段でもある。演算処理部９１ｎは、干渉信号６０から干渉信号６０の多重反射成分６１を除去する。演算処理部９１ｎによって、多重反射成分６１が除去された干渉信号６０（図１４（Ｂ））を得ることができる。なお、図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）の横軸は、式（２）に基いて、干渉信号６０に含まれる周期から換算された、測定光２９と参照光２８との間の光路長差を示す。
【０１１０】
本実施の形態の測定装置３では、干渉信号６０の多重反射成分６１を除去する手段は、干渉信号６０の周期スペクトル（図６、図１４（Ａ）参照）から、干渉信号６０の多重反射成分６１の周期スペクトルを除去する。このようにして、干渉信号６０の多重反射成分６１を除去する手段によって、多重反射成分６１が除去された干渉信号６０が得られる。本実施の形態では、多重反射成分６１の周期スペクトルが除去された干渉信号６０の周期スペクトル（図１４（Ｂ））が得られる。なお、干渉信号６０の多重反射成分６１を除去する手段によって、干渉信号６０の信号強度（図５参照）から、干渉信号６０の多重反射成分６１の信号強度を除去してもよい。これにより、多重反射成分６１の信号強度が除去された干渉信号６０の信号強度を得てもよい。
【０１１１】
メモリ９２ｎは、干渉信号６０から測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも１つを算出するプログラム、干渉信号６０から干渉信号６０の多重反射成分６１を除去するプログラム、光検出器７０から送られてくる干渉信号６０の信号強度、干渉信号６０の周期スペクトル、干渉信号６０の多重反射成分６１、測定された測定対象物５６の厚さｄ、測定された測定対象物５６の屈折率ｎによって例示されるデータなどを格納する。
【０１１２】
図１３を参照して、本実施の形態の測定装置３を用いて、測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも一つを測定する方法を以下に説明する。図１３に示される本実施の形態の測定方法は、図４に示される実施の形態１の測定方法のステップＳ１からステップＳ７に加えて、干渉信号６０から干渉信号６０の多重反射成分６１を除去すること（ステップＳ２０）をさらに備えている。
【０１１３】
本実施の形態では、干渉信号６０から干渉信号６０の多重反射成分６１を除去すること（ステップＳ２０）は、干渉信号６０の周期スペクトル（図６、図１４（Ａ）参照）から、干渉信号６０の多重反射成分６１の周期スペクトルを除去している。これにより、干渉信号６０の多重反射成分６１が除去された干渉信号６０の周期スペクトル（図１４（Ｂ））が得られる。なお、干渉信号６０の多重反射成分６１を除去することは、干渉信号６０の信号強度（図５参照）から、干渉信号６０の多重反射成分６１の信号強度を除去してもよい。これにより、多重反射成分６１の信号強度が除去された干渉信号６０の信号強度を得てもよい。
【０１１４】
本実施の形態の測定方法において、干渉信号６０の周期スペクトルから、干渉信号６０の多重反射成分６１の周期スペクトルを除去する方法として、以下の２つの方法を例示することができる。第一の方法は、干渉信号６０の中から多重反射成分６１を特定し、干渉信号６０から特定された多重反射成分６１を除去する方法である。第二の方法は、測定装置３を用いて参照用干渉信号を得て、測定対象物５６から得られる干渉信号６０から参照用干渉信号を除去する方法である。
【０１１５】
まず、干渉信号６０の中から多重反射成分６１を特定し、干渉信号６０から特定された多重反射成分６１を除去するという、第一の方法について説明する。
【０１１６】
光検出器７０に入射する測定光２９は、第１の反射光２９ａ、透過光２９ｂ、第２の反射光２９ｃを含む。測定光２９は、第２のビームスプリッタ５１の第１の面５１ａと第２の面５１ｂとの間で多重反射される。そのため、光検出器７０によって得られる測定光２９と参照光２８との間の干渉信号６０は、第２のビームスプリッタ５１の第１の面５１ａと第２の面５１ｂとの間で多重反射された測定光２９と参照光２８との間の干渉信号６０の多重反射成分６１を含む。多重反射成分６１は、第２のビームスプリッタ５１で多重反射された第１の反射光２９ａと参照光２８との間の干渉信号である第１の多重反射成分６１ａと、第２のビームスプリッタ５１で多重反射された透過光２９ｂと参照光２８との間の干渉信号である第２の多重反射成分６１ｂと、第２のビームスプリッタ５１で多重反射された第２の反射光２９ｃと参照光２８との間の干渉信号である第３の多重反射成分６１ｃとを含む。
【０１１７】
第１の多重反射成分６１ａは、測定対象物５６の第１の面５６ａで反射され、第２のビームスプリッタ５１の内部を（２ｎ＋１）回（ｎは、ゼロ及び正整数）通過し、光検出器７０に入射する。第２の多重反射成分６１ｂは、測定対象物５６を透過して、第２のビームスプリッタ５１の内部を２ｎ回（ｎは、ゼロ及び正整数）通過し、光検出器７０に入射する。第３の多重反射成分６１ｃは、測定対象物５６の第２の面５６ｂで反射され、第２のビームスプリッタ５１の内部を（２ｎ＋１）回（ｎは、ゼロ及び正整数）通過し、光検出器７０に入射する。そのため、干渉信号６０の多重反射成分６１の周期スペクトルは、２ＬＢＳ（ＬＢＳ：第２のビームスプリッタ５１の光学的厚さ）に対応する周期毎にピークを有する。
【０１１８】
また、第２のビームスプリッタ５１の第１の面５１ａ及び第２の面５１ｂにおける測定光２９の反射率をＲ、第２のビームスプリッタ５１の第１の面５１ａ及び第２の面５１ｂにおいて測定光２９が反射される回数をｋとすると、多重反射光の強度は、Ｒｋで与えられる。そのため、第２のビームスプリッタ５１の内部における多重反射に起因する干渉信号６０の多重反射成分６１の周期スペクトルは、そのピークが一定の割合で減衰する周期スペクトルを有する。
【０１１９】
このように、多重反射成分６１は、２ＬＢＳ（ＬＢＳ：第２のビームスプリッタ５１の光学的厚さ）に対応する周期毎にピークを有するとともに、そのピークが一定の割合で減衰する周期スペクトルを有する。そこで、演算処理部９１ｎによって、干渉信号６０の中から、このような周期スペクトルを有する多重反射成分６１を特定し、干渉信号６０から特定された多重反射成分６１を除去する。このようにして、多重反射成分６１が除去された干渉信号６０の周期スペクトル（図１４（Ｂ））が得られる。
【０１２０】
具体的には、測定対象物５６を測定装置３に配置して、測定対象物５６に測定光２９を照射する。光検出器７０及び信号処理部９０ｎによって、測定光２９と参照光２８との間の干渉信号６０の周期スペクトル（図１４（Ａ））を得る。得られた干渉信号６０の周期スペクトルは、メモリ９２ｎに格納される。演算処理部９１ｎは、メモリ９２ｎから、干渉信号６０から多重反射成分６１を除去するプログラムと、干渉信号６０の周期スペクトルとを読み出す。演算処理部９１ｎはこのプログラムを実行して、干渉信号６０の周期スペクトルの中から、２ＬＢＳに対応する周期毎にピークを有するとともに、一定の割合で減衰するピークを有する多重反射成分６１の周期スペクトルを特定する。特定された多重反射成分６１の周期スペクトルは、メモリ９２ｎに格納される。演算処理部９１ｎは、メモリ９２ｎに格納された多重反射成分６１の周期スペクトルをさらに読み出すとともに、このプログラムをさらに実行する。演算処理部９１ｎは、干渉信号６０の周期スペクトルから特定された多重反射成分６１の周期スペクトルを減算して、多重反射成分６１が除去された干渉信号６０の周期スペクトル（図１４（Ｂ））が得られる。多重反射成分６１が除去された干渉信号６０の周期スペクトルを、メモリ９２ｎに格納する。
【０１２１】
次に、測定装置３を用いて参照用干渉信号を得て、測定対象物５６から得られる干渉信号６０から参照用干渉信号を除去するという、第二の方法について説明する。
【０１２２】
第二の方法では、厚さｄの屈折率ｎが既知の参照用測定対象物を測定装置３に配置して、参照用干渉信号の周期スペクトルを得る。参照用干渉信号は、多重反射成分６１を含む。そこで、演算処理部９１ｎによって、干渉信号６０の周期スペクトルから参照用干渉信号を減算する。このようにして、多重反射成分６１が除去された干渉信号６０の周期スペクトル（図１４（Ｂ））が得られる。
【０１２３】
具体的には、参照用測定物を測定装置３に配置して、参照用測定物に測定光２９を照射する。光検出器７０及び信号処理部９０ｎによって、測定光２９と参照光２８との間の参照用干渉信号の周期スペクトルを得る。参照用干渉信号の周期スペクトルは、メモリ９２ｎに格納される。測定対象物５６及び参照用測定物を測定装置３に配置せずに、参照用干渉信号を得てもよい。測定対象物５６を測定装置３に配置して、測定対象物５６に測定光２９を照射する。光検出器７０及び信号処理部９０ｎによって、測定光２９と参照光２８との間の干渉信号６０の周期スペクトル（図１４（Ａ））を得る。得られた干渉信号６０の周期スペクトルは、メモリ９２ｎに格納される。
【０１２４】
演算処理部９１ｎは、メモリ９２ｎから、干渉信号６０の周期スペクトル、参照用干渉信号の周期スペクトル、干渉信号６０から干渉信号６０の多重反射成分６１を除去するプログラムを読み出す。演算処理部９１ｎは、干渉信号６０から干渉信号６０の多重反射成分６１を除去するプログラムを実行して、干渉信号６０の周期スペクトルから、参照用干渉信号の周期スペクトルを減算する。こうして、多重反射成分６１が除去された干渉信号６０の周期スペクトル（図１４（Ｂ））を得る。多重反射成分６１が除去された干渉信号６０の周期スペクトルを、メモリ９２ｎに格納する。
【０１２５】
本実施の形態の測定装置３の信号処理部９０ｎは、第２のビームスプリッタ５１の内部で多重反射する測定光２９と参照光２８との間の干渉信号６０の多重反射成分６１を除去する手段を含む。そのため、測定対象物５６の第１の面５６ａ及び第２の面５６ｂでの測定光２９の反射率が小さくても、本実施の形態の測定装置３によれば、干渉信号６０の周期スペクトルのピークが、多重反射成分６１の周期スペクトルに埋もれてしまうことがなく、測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎをより一層正確に測定することができる。
【０１２６】
本実施の形態の測定方法において、干渉信号６０を処理することは、第２のビームスプリッタ５１の内部で多重反射する測定光２９と参照光２８との間の干渉信号６０の多重反射成分６１を除去することを含む。そのため、測定対象物５６の第１の面５６ａ及び第２の面５６ｂでの測定光２９の反射率が小さくても、本実施の形態の測定方法によれば、干渉信号６０の周期スペクトルのピークが、多重反射成分６１の周期スペクトルに埋もれてしまうことがなく、測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎをより一層正確に測定することができる。
【０１２７】
（実施の形態４）
次に、図１５及び図１６を参照して、実施の形態４の測定装置４について説明する。実施の形態４の測定装置４は、基本的には、図１に示す実施の形態１の測定装置１と同様の構成を備え、同様の効果を得ることができるが、測定対象物５６を支持する部材が異なる。
【０１２８】
本実施の形態の測定装置４は、実施の形態１の測定装置１の支持部材５５に代えて、ベルトコンベアなどの移送装置３５５を備えている。複数の測定対象物５６は移送装置３５５上に支持される。移送装置３５５は、複数の測定対象物５６の１つを、光学系５０に配置する（図１６参照）。移送装置３５５は、複数の測定対象物５６が測定光２９の光路を横切るように、複数の測定対象物５６を移送する。なお、本明細書において、測定装置が移送装置を備えることは、移送装置が測定装置よりも大きなサイズを有しており、移送装置の一部に測定装置が設置されることも含む。
【０１２９】
図１７を参照して、本実施の形態の測定装置４を用いて、測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも一つを測定する方法を以下に説明する。図１７に示される本実施の形態の測定方法は、図４に示される実施の形態１の測定方法におけるステップＳ１からステップＳ７に加えて、移送装置３５５によって測定対象物５６を移送することを終了するか否かを判断すること（ステップＳ３２）をさらに備えている。さらに、図１７に示される本実施の形態の測定方法は、ステップＳ３２において移送装置３５５によって測定対象物５６を移送することを終了しないと判断された場合に、測定対象物５６を移動することと（ステップＳ３３）、周波数可変光源１１の周波数を初期値の周波数に設定すること（ステップＳ３１）とを備えている。
【０１３０】
本実施の形態の測定方法では、参照光２８及び測定光２９の周波数を初期値の周波数に設定する（ステップＳ３１）。測定光２９を測定対象物５６に照射し、参照光２８を光検出器７０に照射する（ステップＳ２）。光検出器７０で、参照光２８と測定光２９との間の干渉信号６０を検出する（ステップＳ３）。以上の測定光２９及び参照光２８を照射すること（ステップＳ２）と、光検出器７０で干渉信号６０を検出すること（ステップＳ３）とを、測定光２９及び参照光２８の周波数を掃引しながら（ステップＳ１）繰り返し行う。測定光２９及び参照光２８の周波数の掃引が終了すると（ステップＳ４）、光検出器７０で得られた干渉信号６０を信号処理部９０でフーリエ変換することによって、干渉信号６０の周期スペクトルが得られる（ステップＳ５）。周期スペクトルがピークを示す干渉信号６０の周期から、測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎを算出する（ステップＳ７）。
【０１３１】
移送装置３５５によって測定対象物５６を移動させることを終了するか否かを判断する（ステップＳ３２）。測定対象物５６の移動が終了していないと判断される場合には（ステップＳ３２）、移送装置３５５によって測定対象物５６を移送して、別の測定対象物５６を光学系５０に配置する（ステップＳ３３）。参照光２８及び測定光２９の周波数を初期値の周波数に設定して（ステップＳ３１）、別の測定対象物５６についてステップＳ１からステップＳ７を繰り変えす。移送装置３５５によって測定対象物５６を移動させることを終了すると判断される場合（ステップＳ３２）には、複数の測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも１つを測定することを終了する。
【０１３２】
本実施の形態の測定装置４によれば、移送装置３５５を用いて複数の測定対象物５６を移送しながら、複数の測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも１つを非破壊で測定することができる。そのため、複数の測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも１つを効率的に測定することができる。本実施の形態の測定装置４を、例えば、工場の生産ラインにおいて、測定対象物５６の品質を検査する検査装置や、測定対象物５６中の異物の有無を検査する検査装置に使用することができる。
【０１３３】
本実施の形態の測定装置４によれば、１つの測定対象物５６の複数の箇所で、１つの測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも１つを非破壊で測定することができる。そのため、測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも１つの分布を測定することができる。
【０１３４】
本実施の形態の測定方法によれば、複数の測定対象物５６を移送しながら、複数の測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも１つを非破壊で測定することができる。そのため、複数の測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも１つを効率的に測定することができる。本実施の形態の測定方法を、例えば、工場の生産ラインにおいて、測定対象物５６の品質を検査する検査装置や、測定対象物５６中の異物の有無を検査する検査装置に使用することができる。
【０１３５】
本実施の形態の測定方法によれば、１つの測定対象物５６の複数の箇所で、１つの測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも１つを非破壊で測定することができる。そのため、測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも１つの分布を測定することができる。
【０１３６】
本実施の形態の測定装置５と測定方法の変形例として、複数の測定対象物５６を移動させず、複数の測定対象物５６に対して光学系５０が移動させるようにしてもよい。
【０１３７】
（実施の形態５）
次に、図１８及び図１９を参照して、実施の形態５の測定装置５について説明する。実施の形態５の測定装置５は、基本的には、図１５及び図１６に示す実施の形態４の測定装置４と同様の構成を備え、同様の効果を得ることができるが、移送装置３５５の構成が異なる。
【０１３８】
本実施の形態の測定装置５は、移送装置３５５上で、測定光２９に対する測定対象物５６の向きを変化させる手段をさらに備えている。測定光２９に対する測定対象物５６の向きを変化させる手段に搭載されている。本実施の形態では、測定光２９に対する測定対象物５６の向きを変化させる手段として、移送装置３５５に設けられた複数のターンテーブル３５５ａが用いられている。複数の測定対象物５６のそれぞれは、複数のターンテーブル３５５ａのそれぞれに搭載されている。測定光２９に対する測定対象物５６の向きを変化させる手段として、測定対象物５６に当接し得る棒状部材や、測定対象物５６を把持し得るアーム部材を例示することができる。
【０１３９】
図２０を参照して、本実施の形態の測定装置５を用いて、測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも一つを測定する方法を以下に説明する。図２０に示される本実施の形態の測定方法は、図１７に示される実施の形態４の測定方法におけるステップＳ１からステップＳ７及びステップＳ３１からステップＳ３３に加えて、光検出器７０で検出された干渉信号６０の信号強度が閾値強度よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ３４）ことと、干渉信号６０の信号強度が閾値強度よりも小さいと、測定光２９に対する測定対象物５６の向きを変化させること（ステップＳ３５）とをさらに備えている。
【０１４０】
本実施の形態では、干渉信号６０の最大強度が閾値強度よりも大きくなるまで、ステップＳ２、Ｓ３、Ｓ３４，Ｓ３５を繰り返す。干渉信号６０の最大強度が閾値強度よりも大きくなるまで、測定光２９に対する測定対象物５６の向きを変化させる手段を動かして、測定光２９に対する測定対象物５６の向きを調節する。具体的には、干渉信号６０の最大強度が閾値強度よりも大きくなるまで、ターンテーブル３５５ａを回転させて、測定光２９に対する測定対象物５６の向きを調節する。測定光２９に対する測定対象物５６の向きを変化させる手段（ターンテーブル３５５ａ）によって、光検出器７０で得られる干渉信号６０の最大強度が最も大きくなるように、測定光２９に対する測定対象物５６の向きを調節してもよい。
【０１４１】
本実施の形態の測定装置５は、測定光２９に対する測定対象物５６の向きを変化させる手段（ターンテーブル３５５ａ）を備えている。この手段（ターンテーブル３５５ａ）によって、光検出器７０で得られる干渉信号６０の最大強度が閾値強度よりも大きくなるように、測定光２９に対する測定対象物５６の向きを調節することができる。そのため、本実施の形態の測定装置４では、測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも１つを、より一層正確に測定することができる。
【０１４２】
本実施の形態の測定方法は、測定光２９に対する測定対象物５６の向きを変化させることを備えている。本実施の形態の測定方法は、光検出器７０で得られる干渉信号６０の最大強度が閾値強度よりも大きくなるように、測定光２９に対する測定対象物５６の向きを調節することができる。そのため、本実施の形態の測定方法では、測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも１つを、より一層正確に測定することができる。
【０１４３】
本実施の形態の測定方法の変形例として、フーリエ変換後の干渉信号６０の周期スペクトルのピーク強度が閾値強度よりも大きくなるまで、測定光２９に対する測定対象物５６の向きを変化させる手段（ターンテーブル３５５ａ）を動かして、測定光２９に対する測定対象物５６の向きを調節してもよい。本実施の形態の測定方法の別の変形例として、フーリエ変換後の干渉信号６０の周期スペクトルのピーク強度が最も大きくなるように、測定光２９に対する測定対象物５６の向きを変化させる手段（ターンテーブル３５５ａ）を動かして、測定光２９に対する測定対象物５６の向きを調節してもよい。
【０１４４】
（実施の形態６）
次に、図２１及び図２２を参照して、実施の形態６の測定装置６について説明する。実施の形態６の測定装置６は、基本的には、図１５及び図１６に示される実施の形態４の測定装置４と同様の構成を備え、同様の効果を得ることができるが、光学系４５０の構成が異なる。
【０１４５】
本実施の形態の測定装置６の光学系４５０は、実施の形態４の光学系５０の第１のミラー５２及び第２のミラー５３に代えて、第１の可動ミラー４５２及び第２の可動ミラー４５３を備えている。本実施の形態の測定装置６の光学系４５０は、さらに、第１の可動ミラー４５２を駆動する第１の駆動部４８１と、第２の可動ミラー４５３を駆動する第２の駆動部４８２とを備えている。第１の可動ミラー４５２は、第１の駆動部４８１によって駆動されて、測定光２９を走査する。第２の可動ミラー４５３は、第２の駆動部４８２によって駆動されて、測定光２９を走査する。第１の可動ミラー４５２及び第２の可動ミラー４５３として、ガルバノミラー、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）を例示することができる。可動ミラーの数は、２以上であってもよい。
【０１４６】
本実施の形態の測定装置６の光学系４５０は、さらに、測定対象物５６と第１の可動ミラー４５２との間に第１のコリメータレンズ４５７を備えている。本実施の形態の光学系４５０は、さらに、測定対象物５６と第２の可動ミラー４５３との間に第２のコリメータレンズ４５８を備えている。
【０１４７】
図２３を参照して、本実施の形態の測定装置６を用いた測定方法について説明する。図２３に示される本実施の形態の測定方法は、図１７に示される実施の形態４における測定方法に、以下のステップが加わっている。本実施の形態の測定方法は、第１の可動ミラー４５２及び第２の可動ミラー４５３の角度を変更するか否かを判断することを、さらに備えている（ステップＳ４２）。本実施の形態の測定方法は、ステップＳ４２において第１の可動ミラー４５２及び第２の可動ミラー４５３の角度を変更することを終了しないと判断された場合に、第１の駆動部４８１及び第２の駆動部４８２によって、第１の可動ミラー４５２及び第２の可動ミラー４５３の角度を変更すること（ステップＳ４３）をさらに備えている。本実施の形態の測定方法は、第１の可動ミラー４５２及び第２の可動ミラー４５３の角度を初期値の角度に設定することをさらに備えている（ステップＳ４１）。
【０１４８】
図２３に示される本実施の形態の測定方法では、第１の可動ミラー４５２及び第２の可動ミラー４５３の角度を初期値の角度に設定する（ステップＳ４１）。参照光２８及び測定光２９の周波数を初期値の周波数に設定する（ステップＳ３１）。測定光２９を測定対象物５６に照射し、参照光２８を光検出器７０に照射する（ステップＳ２）。光検出器７０で、参照光２８と測定光２９との間の干渉信号６０を検出する（ステップＳ３）。以上の測定光２９及び参照光２８を照射すること（ステップＳ２）と、光検出器７０で干渉信号６０を検出すること（ステップＳ３）とを、測定光２９及び参照光２８の周波数を掃引しながら（ステップＳ１）繰り返し行う。測定光２９及び参照光２８の周波数の掃引が終了すると（ステップＳ４）、光検出器７０で得られた干渉信号６０を信号処理部９０でフーリエ変換することによって、干渉信号６０の周期スペクトルが得られる（ステップＳ５）。周期スペクトルがピークを示す干渉信号６０の周期から、測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎを算出する（ステップＳ７）。
【０１４９】
本実施の形態の測定方法では、第１の可動ミラー４５２及び第２の可動ミラー４５３の角度を変更することが終了していないと判断される場合には（ステップＳ４２）、第１の駆動部４８１及び第２の駆動部４８２によって、第１の可動ミラー４５２及び第２の可動ミラー４５３の角度を変更する（ステップＳ４３）。参照光２８及び測定光２９の周波数を初期値の周波数に設定して（ステップＳ３１）、ステップＳ１からステップＳ７を再び行う。具体的には、第１の可動ミラー４５２及び第２の可動ミラー４５３の角度変更後の測定光２９は、第１の可動ミラー４５２及び第２の可動ミラー４５３の角度変更前において測定光２９が照射されていた測定対象物５６上の第１の位置とは異なる測定対象物５６上の第２の位置に照射される。測定光２９を測定対象物５６上の第２の位置に照射しながら、測定光２９の周波数を掃引して、測定対象物５６上の第２の位置における測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも１つを算出する。
【０１５０】
以上のように、測定光２９を走査して、１つの測定対象物５６上の測定光２９の照射位置を変化させながら、ステップＳ１からＳ７、Ｓ３１、Ｓ４２、Ｓ４３を繰り返し行う。このようにして、測定対象物５６の第１の面５６ａ及び第２の面５６ｂ上で測定光２９を走査しながら、測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも１つの分布を測定する。
【０１５１】
測定対象物５６の第１の面５６ａ及び第２の面５６ｂ上で測定光２９を走査し終えて、第１の可動ミラー４５２及び第２の可動ミラー４５３の角度を変更することが終了すると判断される場合には（ステップＳ４２）、移送装置３５５によって測定対象物５６を移動させることを終了するか否かを判断する（ステップＳ３２）。移送装置３５５によって測定対象物５６を移動させることを終了しないと判断される場合には、移送装置３５５によって測定対象物５６を移動させ（ステップＳ３３）、別の測定対象物５６を光学系５０に配置する。第１の可動ミラー４５２及び第２の可動ミラー４５３の角度を初期値に設定する（ステップＳ４１）。別の測定対象物５６について、以上に述べたステップＳ１からＳ７、Ｓ３１からＳ３３、Ｓ４１からＳ４３を繰り返し行う。このようにして、別の測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも１つの分布を測定する。移送装置３５５によって測定対象物５６を移動させることを終了すると判断される場合（ステップＳ３２）には、複数の測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも１つを測定することを終了する。
【０１５２】
本実施の形態の測定装置６は、２以上の可動ミラー（第１の可動ミラー４５２、第２の可動ミラー４５３）を有する。この２以上の可動ミラー（第１の可動ミラー４５２、第２の可動ミラー４５３）によって、測定対象物５６の第１の面５６ａ及び第２の面５６ｂ上で、測定光２９を走査することができる。そのため、本実施の形態の測定装置６は、測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも１つの分布を測定することができる。本実施の形態の測定装置６によって、測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも１つの分布を詳しく測定することができる。
【０１５３】
本実施の形態の測定装置６における第１の駆動部４８１及び第２の駆動部４８２は、第１の可動ミラー４５２及び第２の可動ミラー４５３の角度を変更するだけである。本実施の形態の測定装置６における第１の駆動部４８１及び第２の駆動部４８２は、特許文献１に記載の光路長可変機構及びプローブ光学系を移動させる駆動機構のように、光学系を光路に沿って移動させる必要はない。そのため、本実施の形態の測定装置６における第１の可動ミラー４５２及び第２の可動ミラー４５３の角度を変更させる第１の駆動部４８１及び第２の駆動部４８２は、特許文献１に記載の光路長可変機構及びプローブ光学系を移動させる駆動機構に比べて、小さなサイズを有する。本実施の形態の測定装置６は、簡素な構造を有し、小型化が可能な測定装置を提供することができる。
【０１５４】
本実施の形態の測定装置６における第１の駆動部４８１及び第２の駆動部４８２は、第１の可動ミラー４５２及び第２の可動ミラー４５３の角度を変更するだけである。本実施の形態の測定装置６における第１の駆動部４８１及び第２の駆動部４８２は、特許文献１に記載の光路長可変機構及びプローブ光学系を移動させる駆動機構のように、光学系を光路に沿って移動させる必要はない。そのため、本実施の形態の測定装置６における、第１の可動ミラー４５２及び第２の可動ミラー４５３の角度を変更する第１の駆動部４８１及び第２の駆動部４８２は、特許文献１に記載の光路長可変機構及びプローブ光学系を移動させる駆動機構よりも、高速で動作させることができる。そのため、本実施の形態の測定装置６は、高速な測定が可能な測定装置を提供することができる。
【０１５５】
本実施の形態の測定方法によれば、複数の測定対象物５６を移送しながら、複数の測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも１つを非破壊で測定することができる。そのため、複数の測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも１つを効率的に測定することができる。本実施の形態の測定方法を、例えば、工場の生産ラインにおいて、測定対象物５６の品質を検査する検査装置や、測定対象物５６中の異物の有無を検査する検査装置に使用することができる。
【０１５６】
本実施の形態の測定方法によれば、１つの測定対象物５６の第１の面５６ａ及び第２の面５６ｂ上で測定光２９を走査しながら、１つの測定対象物５６の複数の箇所で、１つの測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも１つを非破壊で測定することができる。そのため、本実施の形態の測定方法は、測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも１つの分布の高速な測定が可能な測定方法を提供することができる。
【０１５７】
本実施の形態の測定方法における、第１の駆動部４８１及び第２の駆動部４８２によって第１の可動ミラー４５２及び第２の可動ミラー４５３の角度を変更することは、特許文献１に記載の光路長可変機構及びプローブ光学系を移動させることよりも、高速で行うことができる。そのため、本実施の形態の測定方法は、高速な測定が可能な測定方法を提供することができる。
【０１５８】
本実施の形態の変形例の測定装置として、移送装置３５５が、複数の測定対象物５６の移送方向と測定光２９が測定対象物５６を横切る方向との両方に交差する方向に、測定対象物５６を移動させることができるように構成されていてもよい。この変形例では、測定対象物５６を、複数の測定対象物５６の移送方向と測定光２９が測定対象物５６を横切る方向との両方に交差する方向にも移動させることができる。そのため、第１の駆動部４８１と第２の駆動部４８２とを設けないようにするとともに、第１の可動ミラー４５２と第２の可動ミラー４５３とを動かない第１のミラー５２と第２のミラー５３とに置き換えることができる。そのため、この変形例では、光学系４５０の構成を簡素にすることができる。
【０１５９】
本実施の形態の別の変形例の測定装置として、複数の測定対象物５６の移送方向と測定光２９が測定対象物５６を横切る方向との両方に交差する方向に、第１の可動ミラー４５２及び第２の可動ミラー４５３を移動させることができるように構成されていてもよい。この別の変形例では、さらに、信号処理部９０ｎは、第１の可動ミラー４５２及び第２の可動ミラー４５３の位置の変化による、第１の反射光２９ａ、透過光２９ｂ、及び第２の反射光２９ｃを含む測定光２９の光路長の変化を補正する手段（演算処理部９１）をさらに備えている。この別の変形例では、このような測定光２９の光路長の変化を補正する手段（演算処理部９１）を備えているため、第１のコリメータレンズ４５７及び第２のコリメータレンズ４５８を設けないようにすることができる。そのため、この別の変形例では、光学系４５０の構成を簡素にすることができる。
【０１６０】
以上のように本発明の実施形態について説明を行なったが、上述の各実施形態の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。例えば、図７に示す実施の形態１の変形例の周波数可変光源部１０ｍを、他の実施の形態に適用してもよい。図８から図１０に示す実施の形態２の周波数可変光源部１１０及び図１１に示す実施の形態２の測定方法を、他の実施の形態に適用してもよい。図１２に示す実施の形態３の信号処理部９０ｎ及び図１３に示す実施の形態３の測定方法を、他の実施の形態に適用してもよい。図１５及び図１６に示す実施の形態４の移送装置３５５及び図１７に示す実施の形態５の測定方法を、実施の形態１から実施の形態３に適用してもよい。図１８及び図１９に示す測定光２９に対する測定対象物５６の向きを変化させる手段（ターンテーブル３５５ａ）、並びに、図２０に示す光検出器７０で検出された干渉信号６０の信号強度が閾値強度よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ３４）ことと、干渉信号６０の信号強度が閾値強度よりも小さいと、測定光２９に対する測定対象物５６の向きを変化させること（ステップＳ３５）とを、他の実施の形態に適用してもよい。例えば、図１８及び図１９に示す測定光２９に対する測定対象物５６の向きを変化させる手段を、実施の形態１の支持部材５５に適用してもよい。図２１及び図２２に示す測定光２９に対する複数の可動ミラー（第１の可動ミラー４５２、第２の可動ミラー４５３）、並びに、図２３に示す、複数の可動ミラー（第１の可動ミラー４５２、第２の可動ミラー４５３）のミラーの角度を変化させるステップ（ステップＳ４１、Ｓ４２、Ｓ４３）を、実施の形態１から３と実施の形態５に適用してもよい。例えば、図２１及び図２２に示す測定光２９に対する複数の可動ミラー（第１の可動ミラー４５２、第２の可動ミラー４５３）を、実施の形態１の第１のミラー５２と第２のミラー５３とに適用して、これらを可動ミラーとしてもよい。
【０１６１】
［付記］
本発明の実施の形態の測定装置１、１ｍ、２、３、４、５、６は、測定光２９と参照光２８とを出射する周波数可変光源部１０、１０ｍ、１１０と、測定光２９を測定対象物５６の第１の面５６ａ及び第２の面５６ｂに導く光学系５０、４５０と、測定光２９と参照光２８との間の干渉信号６０を検出する光検出器７０と、干渉信号６０を処理して、測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも１つを算出する信号処理部９０、９０ｎとを備える。測定光２９及び参照光２８はコヒーレントな連続光である。干渉信号６０は、測定対象物５６の第１の面５６ａにおいて反射された測定光２９である第１の反射光２９ａと参照光２８との間の第１の干渉信号６０ａと、測定対象物５６を透過する測定光２９である透過光２９ｂと参照光２８との間の第２の干渉信号６０ｂと、測定対象物５６の第２の面５６ｂにおいて反射された測定光２９である第２の反射光２９ｃと参照光２８との間の第３の干渉信号６０ｃとを含む。本実施の形態の測定装置１、１ｍ、２、３、４、５、６は、光路長可変機構やプローブ光学系を動かすための駆動機構のような大きな駆動機構を有していない。そのため、本実施の形態の測定装置１、１ｍ、２、３、４、５、６は、簡素な構造を有し、小型化及び高速な測定が可能な測定装置を提供することができる。
【０１６２】
本発明の実施の形態の測定装置１、１ｍ、２、３、４、５、６では、第１の反射光２９ａの光路長は、透過光２９ｂの光路長よりも短く、第２の反射光２９ｃの光路長は、透過光２９ｂの光路長よりも長い。このような光路長の関係を満たすように測定対象物５６を光学系５０、４５０に配置すると、干渉信号６０のうち、第１の反射光２９ａに起因する第１の干渉信号６０ａ、透過光２９ｂに起因する第２の干渉信号６０ｂ、第２の反射光２９ｃに起因する第３の干渉信号６０ｃを、容易に特定することができる。そのため、本実施の形態の測定装置１、１ｍ、２、３、４、５、６は、簡素な構造を有し、小型化及び高速な測定が可能な測定装置を提供することができる。
【０１６３】
本発明の実施の形態の測定装置１、１ｍ、２、３、４、５、６は、干渉信号６０をフーリエ変換して、干渉信号６０の周期スペクトルを得る手段（演算処理部９１、９１ｎ）を含む。この手段（演算処理部９１、９１ｎ）により干渉信号６０をフーリエ変換して干渉信号６０の周期スペクトルを得ることによって、干渉信号６０のうち、第１の反射光２９ａに起因する第１の干渉信号６０ａ、透過光２９ｂに起因する第２の干渉信号６０ｂ、第２の反射光２９ｃに起因する第３の干渉信号６０ｃを、容易に特定することができる。そのため、本実施の形態の測定装置１、１ｍ、２、３、４、５、６は、簡素な構造を有し、小型化及び高速な測定が可能な測定装置を提供することができる。
【０１６４】
本発明の実施の形態の測定装置１、１ｍ、２、３、４、５、６では、光学系５０は、ビームスプリッタ（第２のビームスプリッタ５１）と複数のミラー（第１のミラー５２、第２のミラー５３、第３のミラー５４、第１の可動ミラー４５２、第２の可動ミラー４５３）とを含む。ビームスプリッタ（第２のビームスプリッタ５１）及び複数のミラー（第１のミラー５２、第２のミラー５３、第３のミラー５４、第１の可動ミラー４５２、第２の可動ミラー４５３）は、リング状の光路を形成する。リング状の光路を形成する光学系５０は、簡素な構造を有しつつ、測定光２９を測定対象物５６の第１の面５６ａ及び第２の面５６ｂに入射させるとともに、第１の反射光２９ａ、透過光２９ｂ、及び、第２の反射光２９ｃを光検出器７０に入射させることができる。そのため、本実施の形態の測定装置１は、簡素な構造を有し、小型化が可能な測定装置を提供することができる。
【０１６５】
本発明の実施の形態の測定装置３では、信号処理部９０ｎは、ビームスプリッタ（第２のビームスプリッタ５１）の内部で多重反射する測定光２９と参照光２８との間の干渉信号６０の多重反射成分６１を除去する手段（演算処理部９１ｎ）を含む。この手段（演算処理部９１ｎ）によって干渉信号６０から多重反射成分６１が除去されるため、測定対象物５６の第１の面５６ａ及び第２の面５６ｂでの測定光２９の反射率が小さくても、干渉信号６０の周期スペクトルのピークが、多重反射成分６１の周期スペクトルに埋もれてしまうことがない。そのため、本実施の形態の測定装置３によれば、測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎをより一層正確に測定することができる。
【０１６６】
本発明の実施の形態の測定装置６は、２以上の可動ミラー（第１の可動ミラー４５２、第２の可動ミラー４５３）を有する。この２以上の可動ミラー（第１の可動ミラー４５２、第２の可動ミラー４５３）によって、測定対象物５６の第１の面５６ａ及び第２の面５６ｂ上で、測定光２９を走査することができる。そのため、本実施の形態の測定装置６は、測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも１つの分布を測定することができる。本実施の形態の測定装置６によって、測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも１つの分布を詳しく測定することができる。また、本実施の形態の測定装置６における第１の駆動部４８１及び第２の駆動部４８２は、第１の可動ミラー４５２及び第２の可動ミラー４５３の角度を変更するだけである。そのため、本実施の形態の測定装置６は、簡素な構造を有し、小型化及び高速な測定が可能な測定装置を提供することができる。
【０１６７】
本発明の実施の形態の測定装置４、５、６は、測定対象物５６に照射される測定光２９の光路に対して測定対象物５６を相対的に移動させる移送装置３５５をさらに備える。移送装置３５５は、測定対象物５６に照射される測定光２９の光路と交差する方向に測定対象物５６を移送する。本実施の形態の測定装置４によれば、移送装置３５５を用いて複数の測定対象物５６を移送しながら、複数の測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも１つを非破壊で測定することができる。そのため、複数の測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも１つを効率的に測定することができる。本実施の形態の測定装置４、５、６を、例えば、工場の生産ラインにおいて、測定対象物５６の品質を検査する検査装置や、測定対象物５６中の異物の有無を検査する検査装置に使用することができる。また、本実施の形態の測定装置４、５、６によれば、１つの測定対象物５６の複数の箇所で、１つの測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも１つを非破壊で測定することができる。そのため、測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも１つの分布を測定することができる。
【０１６８】
本発明の実施の形態の測定装置５は、測定光２９に対する測定対象物５６の向きを変化させる手段（ターンテーブル３５５ａ）をさらに備える。この手段（ターンテーブル３５５ａ）によって、光検出器７０で得られる干渉信号６０の最大強度が閾値強度よりも大きくなるように、測定光２９に対する測定対象物５６の向きを調節することができる。そのため、本実施の形態の測定装置５では、測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも１つを、より一層正確に測定することができる。
【０１６９】
本発明の実施の形態の測定方法は、コヒーレントな連続光である測定光２９の周波数を掃引しながら、測定対象物５６の第１の面５６ａ及び第２の面５６ｂに測定光２９を照射することと、測定光２９と参照光２８との間の干渉信号６０を検出すること、干渉信号６０を処理して、測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも１つを算出することを備える。干渉信号６０は、測定対象物５６の第１の面５６ａにおいて反射された測定光２９である第１の反射光２９ａと参照光２８との間の第１の干渉信号６０ａと、測定対象物５６を透過する測定光２９である透過光２９ｂと参照光２８との間の第２の干渉信号６０ｂと、測定対象物５６の第２の面５６ｂにおいて反射された測定光２９である第２の反射光２９ｃと参照光２８との間の第３の干渉信号６０ｃとを含む。参照光２８はコヒーレントな連続光である。参照光２８の周波数は掃引される。本実施の形態の測定方法は、複数の複雑で大きな駆動機構によって光学系を移動させるステップを有していない。そのため、本実施の形態の測定方法は、高速な測定が可能な測定方法を提供することができる。
【０１７０】
本発明の実施の形態の測定方法において、干渉信号６０を処理することは、干渉信号６０をフーリエ変換して、干渉信号６０の周期スペクトルを得ることを含む。このように干渉信号６０をフーリエ変換して干渉信号６０の周期スペクトルを得ることによって、干渉信号６０のうち、第１の反射光２９ａに起因する第１の干渉信号６０ａ、透過光２９ｂに起因する第２の干渉信号６０ｂ、第２の反射光２９ｃに起因する第３の干渉信号６０ｃを、容易に特定することができる。そのため、本実施の形態の測定方法は、高速な測定が可能な測定方法を提供することができる。
【０１７１】
本発明の実施の形態の測定方法において、測定対象物５６の第１の面５６ａ及び第２の面５６ｂに測定光２９を照射することは、第２のビームスプリッタ５１で分割された２つの測定光２９を、第１の面５６ａ及び第２の面５６ｂの各々に照射することを含む。本発明の実施の形態の測定方法において、干渉信号６０を処理することは、第２のビームスプリッタ５１の内部で多重反射する測定光２９と参照光２８との間の干渉信号６０の多重反射成分６１を除去することを含む。そのため、測定対象物５６の第１の面５６ａ及び第２の面５６ｂでの測定光２９の反射率が小さくても、本実施の形態の測定方法によれば、干渉信号６０の周期スペクトルのピークが、多重反射成分６１の周期スペクトルに埋もれてしまうことがなく、測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎをより一層正確に測定することができる。
【０１７２】
本発明の実施の形態の測定方法において、測定対象物５６の第１の面５６ａ及び第２の面５６ｂに測定光２９を照射することは、測定対象物５６の第１の面５６ａ及び第２の面５６ｂ上の複数の異なる場所に測定光２９を照射することを含む。そのため、本実施の形態の測定方法は、測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも１つの分布の高速な測定が可能な測定方法を提供することができる。
【０１７３】
本発明の実施の形態の測定方法は、測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも一つを算出した後に、測定対象物５６を移送して別の測定対象物５６を測定光２９の光路に配置することをさらに備える。本発明の実施の形態の測定方法は、別の測定対象物５６について、測定光２９を照射することと、干渉信号６０を検出することと、別の測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも１つを算出することとを行う。本実施の形態の測定方法によれば、複数の測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも１つを効率的に測定することができる。本実施の形態の測定方法を、例えば、工場の生産ラインにおいて、測定対象物５６の品質を検査する検査装置や、測定対象物５６中の異物の有無を検査する検査装置に使用することができる。
【０１７４】
本発明の実施の形態の測定方法は、測定光２９に対する測定対象物５６の向きを変化させることをさらに備える。本実施の形態の測定方法では、光検出器７０で得られる干渉信号６０の最大強度が閾値強度よりも大きくなるように、測定光２９に対する測定対象物５６の向きを調節することができる。そのため、本実施の形態の測定方法では、測定対象物５６の厚さｄ及び屈折率ｎの少なくとも１つを、より一層正確に測定することができる。
【０１７５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることを意図される。
【符号の説明】
【０１７６】
１，１ｍ，２，３，４，５，６  測定装置、１０，１０ｍ，１１０  周波数可変光源部、１１  周波数可変光源、１１ｍ１  第１の周波数可変光源、１１ｍ２  第２の周波数可変光源、１２  第１のビームスプリッタ、１３  平行光変換部、１４  第１の導波部、１５  第２の導波部、１６  第３の導波部、１８，１８ｍ，１１８  光源制御部、２６，２７，１２１ｂ，１２２ｂ  光、２８  参照光、２９  測定光、２９ａ  第１の反射光、２９ｂ  透過光、２９ｃ  第２の反射光、５０，４５０  光学系、５１  第２のビームスプリッタ、５１ａ  第１の面、５１ｂ  第２の面、５２  第１のミラー、５３  第２のミラー、５４  第３のミラー、５５  支持部材、５６  測定対象物、５６ａ  第１の面、５６ｂ  第２の面、６０  干渉信号、６０ａ  第１の干渉信号、６０ｂ  第２の干渉信号、６０ｃ  第３の干渉信号、６１  多重反射成分、６１ａ  第１の多重反射成分、６１ｂ  第２の多重反射成分、６１ｃ  第３の多重反射成分、７０  光検出器、７２  第３の基板、７３  第２のアンテナ、７４，７５  第２の伝送線路、７６  第２の突起部、７８  第２のギャップ、７９  電流検出部、８０  第４の基板、８０ｂ，１４０ｂ  コリメートレンズ、８５  信号線、９０，９０ｎ  信号処理部、９１，９１ｎ  演算処理部、９２，９２ｎ  メモリ、１２１  第１の周波数可変光源、１２２  第２の周波数可変光源、１２３  光混合器、１２５  光ビート、１３０  周波数変換器、１３２  第１の基板、１３３  第１のアンテナ、１３４，１３５  第１の伝送線路、１３６，１３７  第１の突起部、１３８  第１のギャップ、１３９  直流電源、１４０  第２の基板、１４１  光源部ミラー、３５５  移送装置、３５５ａ  ターンテーブル、４５２  第１の可動ミラー、４５３  第２の可動ミラー、４５７  第１のコリメータレンズ、４５８  第２のコリメータレンズ、４８１  第１の駆動部、４８２  第２の駆動部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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