JP2005518535A - 物体の光光学走査のための低コヒーレンス干渉装置 - Google Patents
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Abstract
Description
1)WO 95/33971
2)J. M シュミット(J. M Schmitt )「低コヒーレンス干渉のためのコンパクト・インライン干渉計」(“Compact in-line interferometer for low-coherence reflectometry”), オプティクス・レターズ(Optics Letters) 1995, 419-421
3)WO 97/27468
刊行物
4)K. F. ウォン(K. F. Wong)他:「400−Hz メカニカル・スキャニング光学遅延線」(“400-Hz mechanical scanning optical delay line”), オプティクス・レターズ(Optics Letters)1993, 558-560
上記刊行物において光遅延部が記載されており、これは、干渉計の参照アームに組み込むことができる。光路長の変化は、角分散格子と、非常に限られた角度範囲で回動可能なミラーとの組み合わせによって達成される。
5)米国特許6,111,645、及び
6)G. J. ターニー(G. J. Tearney)他:「格子−ベース相コントロール遅延線を有する高速相−及び群−遅延走査」(High-speed phase- and group-delay scanning with a grating-based phase control delay line”, オプティクス・レターズ(Optics Letters) 1997, 1811-1813,
これらの刊行物において、分散格子をスペクトル移相器と組み合わせて使用する必要がある点で、引例4)に使用されている基本的原理が一般化されている。スペクトル移相器、特に、音響光学変調器(AOM)、を非機械的に実現する可能性も記載されている。
− 光路長の変化は、圧電ファイバのストレッチングによって達成することができる。しかし、これは、比較的大型の装置を必要とし、十分に高い反復速度を可能にするものではない。更に、エネルギ消費量が高い。
− 前記参照通路の長手方向に移動可能なミラーを、旋回ガラスキューブによって置き換えることができる(米国特許6,144,456も参照)。しかし、これによって、光路長の非リニアな変化と、光路長に依存する分散とが生じる。また、この場合も、達成可能な反復速度は高い必要条件を満たすものではない。
− 完全な長手方向走査が、非常に高い反復速度(10−100kHz)で達成可能である。多くの用途、特に、移動する物体の連続検査のためには、各走査部位あたり更に高い走査周波数 (1−10MHz)が可能であることが重要である。
− 装置の測定ヘッドは非常に良好に小型化される。なぜなら、走査装置が検出光路に配置され、これが、光伝送ファイバによってコンパクトな測定ヘッドに組み込むことが可能な干渉計の残りの部分に接続することが可能だからである。
− 評価は、検出光路の位相に影響される情報に依存せず、従って、極めて強固である。又、ミスアラインメントによって起こる信号のひずみのリスクは、比較的低い。
− 検出器によって記録される光強度は高い(特に、DE 4309056と比較して)。なぜなら、位置選択的検出は必要とされないからである。
− 測定光路の光分散が参照光路の光分散と異なる場合、これによって、従来の装置では、信号精度の欠如が起こる。本発明においては、そのような分散の違いは前記波長選択装置のk−プロファイルをそれに応じて調節することによって相殺することができる。
(1)Δk=2π/Δz
だけ異なる波列は、建設的に干渉するという一般的規則が導かれる。
a)一方において、それは、先に詳述したコヒーレンス条件が満たされる点を示す。一般的なLCDS装置において、これは、長手走査のベースを表す。
b)同時に、それは、測定光と参照光とが(光分散の差が無いと仮定して)全波長において同相である位置を示す。従って、一致点は、本発明による長手走査のゼロ点である。実際の走査位置は、一致点から距離Δzに位置する。
Claims (11)
- 走査方向(28)に延出する走査路(27)に沿って位置する光送り部位(20)の位置を検出することによって、物体(18)を光光学走査するための低コヒーレンス干渉装置であって、
低コヒーレント光源(7)と、参照反射計(21)と検出器(25)とを有する低コヒーレンス干渉計(6)を有し、
− 前記光源(7)から放出された光(7)がビームスプリッタ(10)によって二つの光路(11,12)に分割され、その光の第1部分が測定光(16)として前記物体に照射され、前記走査路(27)上の可変走査位置に位置する光放出(light-remitting)部位で反射され、前記光の第2部分が、参照光(22)として前記参照反射器(21)に照射され、かつ、そこで反射され、
− 走査を実行するために、前記調節可能走査位置は、前記走査路(27)に沿って変化する、そして
− 前記測定光(16)と前記参照光と(22)が前記検出器に衝突したときに得られる検出光(24)が、各走査位置に対する前記測定光の反射強度に関する情報を含む干渉信号を発生するように、ビームジャンクション(10)において合体するように構成された装置において、
前記検出光の光路中の前記ビームジャンクション(10)と前記検出器(25)との間に、可変波長選択装置(30)が配設され、それによって、前記検出器(25)が所定のシーケンスの波数kに対応する波長を有する光を好適に受信し、かつ、前記走査位置を前記走査路(27)に沿って変化させるために波数kの異なるシーケンスを設定できるように、前記検出光(24)の波長依存選択が行われる低コヒーレンス干渉装置。 - 前記光源(7)のスペクトル範囲において、前記測定光(16)と前記参照光(22)との光路の光分散が実質的に同じであり、前記波数kのシーケンスは等距離である請求項1記載の低コヒーレンス干渉装置。
- 前記光源(7)のスペクトル範囲において、前記測定光(16)の光路の光分散が前記参照光(22)の光路の光分散と異なり、前記波数kのシーケンスは、その分散差が補償されるように等距離シーケンスから偏移する請求項1記載の低コヒーレンス干渉装置。
- 前記可変波長選択装置(30)が、
それによって、該検出光(24)の波長に基づいて、前記検出光(24)が、空間的に分離されるスペクトル分離装置(31)を有し、
線に沿って交互に、低光減衰の光通過領域(39)と高光減衰の光遮断領域(40)とを備え、前記検出光(24)が前記遮断領域(40)よりも低い減衰で前記光通過領域(39)を通過する空間光選択装置(38)を有し、そして、
それによって、前記スペクトル分離装置(31)から照射された光が前記空間光選択装置(38)上に集光される光学作像システム(34,35)を有し、
ここで、前記スペクトル分離装置(31)による前記検出光 (24)の波長依存分離の広がりと、前記光選択装置(38)にある交互の通過及び遮断領域(39,40)の距離とは、前記波数kのシーケンスを設定するために互いに対して可変である請求項1〜3の何れか一項記載の低コヒーレンス干渉装置。 - 前記スペクトル分離装置(31)による前記波長依存光分離の角分散は不変であり、前記光選択装置(38)にある前記交互の光通過及び遮断領域(39,40)の距離は可変である請求項4記載の低コヒーレンス干渉装置。
- 前記スペクトル分離装置(31)が、光格子(32)を有する請求項4又は5記載の低コヒーレンス干渉装置。
- 前記光学作像システム(36)の少なくとも1つの光学部材(60)が、同時に、前記スペクトル分離装置(31)の構成要素である請求項4〜6の何れか一項記載の低コヒーレンス干渉装置。
- 前記空間光選択装置が反射光学部材(43)を有し、この反射光学部材(43)に前記検出光(24)が照射され、この反射光学部材(43)が前記光通過領域(39)と前記遮断領域(49)とにおいて異なる反射を選択的に提供する請求項4〜7の何れか一項記載の低コヒーレンス干渉装置。
- 前記光選択装置(38)が、ディスク表面上に延出する線(55)に沿って測定されるその距離がディスク(54,55)の回転中に変化するように延出するストライプとして形成された光通過及び光遮断領域(39,40)を備える回転可能ディスク(54,55)を有する請求項1〜8の何れか一項記載の低コヒーレンス干渉装置。
- 前記空間光選択装置(38)が、電子手段によって、その異なる空間領域において選択的に調節可能な反射率又は透過率を有する光学部材(42,43,59)を有する請求項1〜9の何れか一項記載の低コヒーレンス干渉装置。
- 集光光学装置(49)が、前記検出光(24)を前記検出器(25)上に集光するべく、前記検出光(24)の光路中の、前記光選択装置(38)と前記検出器(25)との間に配置されている請求項1〜10の何れか一項記載の低コヒーレンス干渉装置。
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