JPH06331712A - 光学プローブ・被測定対象間の距離制御方法および距離制御装置ならびに電気物理量測定装置 - Google Patents
光学プローブ・被測定対象間の距離制御方法および距離制御装置ならびに電気物理量測定装置Info
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- JPH06331712A JPH06331712A JP5136915A JP13691593A JPH06331712A JP H06331712 A JPH06331712 A JP H06331712A JP 5136915 A JP5136915 A JP 5136915A JP 13691593 A JP13691593 A JP 13691593A JP H06331712 A JPH06331712 A JP H06331712A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光学プローブ(EOプローブ,MOプロー
ブ)と被測定回路との離間距離を正確に測定し、その測
定値をプローブの位置制御手段にフィードバックするこ
とで、光学プローブと被測定対象との離間距離を高精度
に制御する。 【構成】(1)電気物理量測定用光の光路に、該電気物
理量測定用光とは異なる波長帯域を持つ離間距離測定用
光を入射させ、(2)該距離測定用光を前記EOプロー
ブ31の先端面および前記被測定回路32の表面におい
て反射させ、(3)EOプローブ31の先端面における
反射光と、被測定対象32の表面における反射光との位
相差に基づいて、EOプローブ31の先端と被測定回路
32との離間距離を測定し、(3)該測定値をEOプロ
ーブ31の位置制御手段41にフィードバックして離間
距離を制御する。
ブ)と被測定回路との離間距離を正確に測定し、その測
定値をプローブの位置制御手段にフィードバックするこ
とで、光学プローブと被測定対象との離間距離を高精度
に制御する。 【構成】(1)電気物理量測定用光の光路に、該電気物
理量測定用光とは異なる波長帯域を持つ離間距離測定用
光を入射させ、(2)該距離測定用光を前記EOプロー
ブ31の先端面および前記被測定回路32の表面におい
て反射させ、(3)EOプローブ31の先端面における
反射光と、被測定対象32の表面における反射光との位
相差に基づいて、EOプローブ31の先端と被測定回路
32との離間距離を測定し、(3)該測定値をEOプロ
ーブ31の位置制御手段41にフィードバックして離間
距離を制御する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、集積回路などの電気物
理量測定(たとえば、内部ノード電圧の測定)に適用さ
れる光学プローブ・被測定対象間の距離制御方法および
装置ならびに電気物理量測定装置に係り、光学プローブ
と被測定対象との離間距離を正確に測定し、その測定値
をプローブの位置制御手段にフィードバックすることに
よって、該プローブと被測定対象との離間距離を高精度
に制御することができる上記方法および装置に関する。
理量測定(たとえば、内部ノード電圧の測定)に適用さ
れる光学プローブ・被測定対象間の距離制御方法および
装置ならびに電気物理量測定装置に係り、光学プローブ
と被測定対象との離間距離を正確に測定し、その測定値
をプローブの位置制御手段にフィードバックすることに
よって、該プローブと被測定対象との離間距離を高精度
に制御することができる上記方法および装置に関する。
【0002】
【技術背景】集積回路等の試験においては、たとえば、
特開平1−286431公報に開示されているように、
電気光学結晶(電気光学効果を有する結晶)を用いた非
接触型のプローブ(以下、「EOプローブ」と言う)を
被測定回路に近接させ、パルス幅の狭い光パルスを上記
結晶に照射し、該結晶内における偏光状態の変化を検出
することで、被測定回路の内部ノードの電圧を非接触、
無侵襲で超高速に試験する方法がある。
特開平1−286431公報に開示されているように、
電気光学結晶(電気光学効果を有する結晶)を用いた非
接触型のプローブ(以下、「EOプローブ」と言う)を
被測定回路に近接させ、パルス幅の狭い光パルスを上記
結晶に照射し、該結晶内における偏光状態の変化を検出
することで、被測定回路の内部ノードの電圧を非接触、
無侵襲で超高速に試験する方法がある。
【0003】この方法において、通常、測定感度は、E
Oプローブと被測定対象との離間距離に大きく依存し、
EOプローブと被測定対象との離間距離の制御精度が高
ければ高いほど、精度の高い電圧測定が可能になる。ま
た、被測定回路の配線の幅を数μmと考えたとき、回路
にゆう乱を与えず且つ十分な測定感度を得るためには、
EOプローブの先端面と被測定対象との離間距離を1μ
m程度に保つ必要がある。
Oプローブと被測定対象との離間距離に大きく依存し、
EOプローブと被測定対象との離間距離の制御精度が高
ければ高いほど、精度の高い電圧測定が可能になる。ま
た、被測定回路の配線の幅を数μmと考えたとき、回路
にゆう乱を与えず且つ十分な測定感度を得るためには、
EOプローブの先端面と被測定対象との離間距離を1μ
m程度に保つ必要がある。
【0004】EOプローブを被測定回路に近接させるた
めの具体的な方法として、従来、(1)EOプローブを
被測定回路に一度接触させてから、所望の距離だけ離す
という作業により、EOプローブと被測定回路の離間距
離を決める方法(1992年電子情報通信学会秋季大会
講演予講集C−309)、(2)特開平2−23838
2公報に記されているように、二つの波長の光と、これ
らの二波長に対して光軸上色収差を有するレンズとを用
い、それぞれの波長の光をプローブ端面と被測定回路の
表面に焦点を結ばせることによってプローブを位置決め
する方法等が知られている。
めの具体的な方法として、従来、(1)EOプローブを
被測定回路に一度接触させてから、所望の距離だけ離す
という作業により、EOプローブと被測定回路の離間距
離を決める方法(1992年電子情報通信学会秋季大会
講演予講集C−309)、(2)特開平2−23838
2公報に記されているように、二つの波長の光と、これ
らの二波長に対して光軸上色収差を有するレンズとを用
い、それぞれの波長の光をプローブ端面と被測定回路の
表面に焦点を結ばせることによってプローブを位置決め
する方法等が知られている。
【0005】(1)の方法では、プローブを被測定回路
に接触させるという作業を伴うため、この接触の際にE
Oプローブや被測定回路が機械的に破壊される場合が生
ずる。
に接触させるという作業を伴うため、この接触の際にE
Oプローブや被測定回路が機械的に破壊される場合が生
ずる。
【0006】さらに、この種の離間距離制御において
は、上記離間距離を測定しその測定値によってEOプロ
ーブを制御するというフィードバック系がない場合に
は、外的な振動の影響は避けられない。ところが、
(1)に代表される従来の方法では、離間距離を測定で
きないか、離間距離を高い精度で測定できないため、上
記のフィードバック系を採用することはできない。した
がって、高精度な離間距離制御は難しいと考えられる。
は、上記離間距離を測定しその測定値によってEOプロ
ーブを制御するというフィードバック系がない場合に
は、外的な振動の影響は避けられない。ところが、
(1)に代表される従来の方法では、離間距離を測定で
きないか、離間距離を高い精度で測定できないため、上
記のフィードバック系を採用することはできない。した
がって、高精度な離間距離制御は難しいと考えられる。
【0007】また、(2)の方法では、焦点深度そのも
のが1μm程度存在するため、離間距離の設定値は数μ
mが限界と推察され、精度の高い離間距離測定は難しい
と考えられる。
のが1μm程度存在するため、離間距離の設定値は数μ
mが限界と推察され、精度の高い離間距離測定は難しい
と考えられる。
【0008】特に電圧の絶対値測定をする場合には、上
記離間距離に応じて電圧測定値を校正する必要があり、
このためには、離間距離を測定できること、および状況
に応じて任意に設定できることが望まれる。しかし、上
記(2)の方法では、離間距離は光学系設計の際に決定
されるため、これを電圧測定する際に任意に設定するこ
とはできない。
記離間距離に応じて電圧測定値を校正する必要があり、
このためには、離間距離を測定できること、および状況
に応じて任意に設定できることが望まれる。しかし、上
記(2)の方法では、離間距離は光学系設計の際に決定
されるため、これを電圧測定する際に任意に設定するこ
とはできない。
【0009】
【発明の目的】本発明は、非接触型の光学プローブ(E
Oプローブや磁気光学結晶プローブ(MOプローブ))
を被測定対象に近接させて、所定の電気物理量(たとえ
は、集積回路の内部ノード電圧、集積回路の配線を流れ
る電流)を測定する装置に適用される光学プローブ・被
測定対象間の距離制御方法および距離制御装置におい
て、光学プローブと被測定回路との離間距離を正確に測
定し、その測定値をプローブの位置制御手段にフィード
バックすることで、光学プローブと被測定対象との離間
距離を高精度に制御することを目的としている。
Oプローブや磁気光学結晶プローブ(MOプローブ))
を被測定対象に近接させて、所定の電気物理量(たとえ
は、集積回路の内部ノード電圧、集積回路の配線を流れ
る電流)を測定する装置に適用される光学プローブ・被
測定対象間の距離制御方法および距離制御装置におい
て、光学プローブと被測定回路との離間距離を正確に測
定し、その測定値をプローブの位置制御手段にフィード
バックすることで、光学プローブと被測定対象との離間
距離を高精度に制御することを目的としている。
【0010】
【発明の概要】本発明の光学プローブ・被測定対象間の
距離制御方法および距離制御装置は、被測定対象表面の
電気物理量を測定する電気物理量測定装置に適用される
ものであり、前記距離制御方法は、(1)所定の波長帯
域を持つ距離測定用光を光学プローブ先端面および被測
定対象表面において反射させ、(2)光学プローブ先端
面における反射光と、被測定対象表面における反射光と
の位相差に基づいて、光学プローブ先端と被測定対象表
面との離間距離を測定し、(3)該測定値を光学プロー
ブの位置制御手段にフィードバックして、前記離間距離
を制御することを特徴とする。
距離制御方法および距離制御装置は、被測定対象表面の
電気物理量を測定する電気物理量測定装置に適用される
ものであり、前記距離制御方法は、(1)所定の波長帯
域を持つ距離測定用光を光学プローブ先端面および被測
定対象表面において反射させ、(2)光学プローブ先端
面における反射光と、被測定対象表面における反射光と
の位相差に基づいて、光学プローブ先端と被測定対象表
面との離間距離を測定し、(3)該測定値を光学プロー
ブの位置制御手段にフィードバックして、前記離間距離
を制御することを特徴とする。
【0011】距離制御装置は、(1)電気物理量測定用
光とは異なる波長帯域を持つ距離測定用光を生成するた
めの光源と、(2)光学プローブ先端面における反射光
と、被測定対象表面における反射光との位相差に基づい
て、光学プローブ先端と被測定対象表面との離間距離を
測定するための手段と、(3)該測定値を光学プローブ
の位置制御手段にフィードバックして、前記離間距離を
制御する手段と、を有してなることを特徴とする。
光とは異なる波長帯域を持つ距離測定用光を生成するた
めの光源と、(2)光学プローブ先端面における反射光
と、被測定対象表面における反射光との位相差に基づい
て、光学プローブ先端と被測定対象表面との離間距離を
測定するための手段と、(3)該測定値を光学プローブ
の位置制御手段にフィードバックして、前記離間距離を
制御する手段と、を有してなることを特徴とする。
【0012】また、本発明の光学プローブ・被測定対象
間の距離制御方法および装置は、非接触型の光学プロー
ブの透明先端面にて、電気物理量測定用光を反射させ、
該反射光の光学プローブ内での偏光状態変化を検出する
ことにより、被測定対象表面の電気物理量(内部ノード
電圧値、配線を流れる電流)を測定する装置にも適用さ
れる。なお、上記電気物理量測定用光として、通常はレ
ーザビームが使用される。
間の距離制御方法および装置は、非接触型の光学プロー
ブの透明先端面にて、電気物理量測定用光を反射させ、
該反射光の光学プローブ内での偏光状態変化を検出する
ことにより、被測定対象表面の電気物理量(内部ノード
電圧値、配線を流れる電流)を測定する装置にも適用さ
れる。なお、上記電気物理量測定用光として、通常はレ
ーザビームが使用される。
【0013】本発明において、距離測定用光として、波
長帯域が前記電気物理量測定用光の波長帯域とは異なる
光が用いられる。また、距離測定用光を生成するための
光源は、通常コヒーレンス長の短い白色光源(たとえ
ば、ハロゲンランプ,LED等)および複数の光学フィ
ルタ等により構成される。
長帯域が前記電気物理量測定用光の波長帯域とは異なる
光が用いられる。また、距離測定用光を生成するための
光源は、通常コヒーレンス長の短い白色光源(たとえ
ば、ハロゲンランプ,LED等)および複数の光学フィ
ルタ等により構成される。
【0014】本発明では、電気物理量測定用光の光路
に、該電気物理量測定用光とは異なる波長帯域を持つ距
離測定用光を入射する。この入射の手段として、通常ダ
イクロイックミラーが使用され、電気物理量測定用光,
距離測定用光の何れか一方を該ダイクロイックミラーに
透過させ、他方をダイクロイックミラーに反射させるこ
とで、上記入射を実現している。
に、該電気物理量測定用光とは異なる波長帯域を持つ距
離測定用光を入射する。この入射の手段として、通常ダ
イクロイックミラーが使用され、電気物理量測定用光,
距離測定用光の何れか一方を該ダイクロイックミラーに
透過させ、他方をダイクロイックミラーに反射させるこ
とで、上記入射を実現している。
【0015】また、光学プローブ先端面における反射光
と、被測定対象表面における反射光との位相差に基づい
て、前記光学プローブ先端と被測定対象表面との離間距
離を測定するための手段として、マイケルソン干渉計
(通常は、可動式ミラー,光強度検出器等から構成され
る)等の周知の光学的手段が使用される。
と、被測定対象表面における反射光との位相差に基づい
て、前記光学プローブ先端と被測定対象表面との離間距
離を測定するための手段として、マイケルソン干渉計
(通常は、可動式ミラー,光強度検出器等から構成され
る)等の周知の光学的手段が使用される。
【0016】さらに、離間距離の測定値を光学プローブ
の位置制御手段にフィードバックして、前記離間距離を
制御するために、ピエゾ素子が使用される。本発明で
は、フィードバック制御を施すことにより外的な振動の
影響を受けず、高精度に離間距離が保たれる。また、離
間距離は必要に応じて任意の値に設定される。
の位置制御手段にフィードバックして、前記離間距離を
制御するために、ピエゾ素子が使用される。本発明で
は、フィードバック制御を施すことにより外的な振動の
影響を受けず、高精度に離間距離が保たれる。また、離
間距離は必要に応じて任意の値に設定される。
【0017】より具体的には、本発明では、前記距離測
定用光は前記電気物理量測定用光の波長帯域より短い波
長の所定帯域幅を持ち、該距離測定用光は前記光学プロ
ーブおよび光路長可変の反射ミラーに分路する。そし
て、前記反射ミラーからの反射光と、前記光学プローブ
先端面および前記被測定対象表面からの反射光とを干渉
させ、これらの反射光の位相差が変化することにより得
られる干渉出力に基づき前記離間距離を制御する。
定用光は前記電気物理量測定用光の波長帯域より短い波
長の所定帯域幅を持ち、該距離測定用光は前記光学プロ
ーブおよび光路長可変の反射ミラーに分路する。そし
て、前記反射ミラーからの反射光と、前記光学プローブ
先端面および前記被測定対象表面からの反射光とを干渉
させ、これらの反射光の位相差が変化することにより得
られる干渉出力に基づき前記離間距離を制御する。
【0018】距離測定用光を、二つの光路に分路させる
ための手段として、ビームスプリッタが採用される。ま
た、反射ミラーにおいて反射された距離測定用光の光路
長を変化させるために、光路長増減手段が設けられる。
この光路長増減手段としては、代表的には反射ミラーと
一体に駆動するピエゾ素子が用いられる。
ための手段として、ビームスプリッタが採用される。ま
た、反射ミラーにおいて反射された距離測定用光の光路
長を変化させるために、光路長増減手段が設けられる。
この光路長増減手段としては、代表的には反射ミラーと
一体に駆動するピエゾ素子が用いられる。
【0019】反射ミラーからの反射光と、前記光学プロ
ーブの先端面および被測定対象表面からの反射光とを干
渉させるための干渉手段として、通常は、上記ビームス
プリッタが併用される。すなわち、ビームスプリッタに
入射した距離測定用光は、前述したようにに一度は二路
に分路して出力されるが、これらの光は光学プローブの
先端面,被測定対象表面で反射され、および反射ミラー
により反射されて、ビームスプリッタに再び戻り、両反
射光はここで干渉される。なお、この干渉手段からの干
渉出力光は光検出器により受光されることになる。
ーブの先端面および被測定対象表面からの反射光とを干
渉させるための干渉手段として、通常は、上記ビームス
プリッタが併用される。すなわち、ビームスプリッタに
入射した距離測定用光は、前述したようにに一度は二路
に分路して出力されるが、これらの光は光学プローブの
先端面,被測定対象表面で反射され、および反射ミラー
により反射されて、ビームスプリッタに再び戻り、両反
射光はここで干渉される。なお、この干渉手段からの干
渉出力光は光検出器により受光されることになる。
【0020】そして、距離測定用光の干渉により得られ
る干渉ピークの位置から、光学プローブと被測定対象と
の離間距離を測定し、その測定値を光学プローブの位置
制御手段にフィードバックしながら光学プローブを被測
定対象に近接させるため、光源にハロゲンランプを用い
た場合、1μm以下まで距離測定を行いながら光学プロ
ーブを被測定対象に近づけることができる。また、その
際、フィードバック制御により0.1μm以下の位置決
め精度が実現可能と考えられる。
る干渉ピークの位置から、光学プローブと被測定対象と
の離間距離を測定し、その測定値を光学プローブの位置
制御手段にフィードバックしながら光学プローブを被測
定対象に近接させるため、光源にハロゲンランプを用い
た場合、1μm以下まで距離測定を行いながら光学プロ
ーブを被測定対象に近づけることができる。また、その
際、フィードバック制御により0.1μm以下の位置決
め精度が実現可能と考えられる。
【0021】なお、距離測定用光は光学プローブの先端
面および被測定対象表面において反射し、電気物理量測
定用光は光学プローブの先端面で反射され、同一光路を
伝搬する。電気物理量測定のためには、上記光路から電
気物理量測定用光を分離する必要がある。電気物理量測
定用光と距離測定用光とは、ダイクロイックミラー等に
より分離できるので、距離測定用光が電気物理量測定用
光に悪影響を及ぼすことはない。
面および被測定対象表面において反射し、電気物理量測
定用光は光学プローブの先端面で反射され、同一光路を
伝搬する。電気物理量測定のためには、上記光路から電
気物理量測定用光を分離する必要がある。電気物理量測
定用光と距離測定用光とは、ダイクロイックミラー等に
より分離できるので、距離測定用光が電気物理量測定用
光に悪影響を及ぼすことはない。
【0022】また、本発明では、前記距離測定用光は前
記電気物理量測定用光の波長帯域より短い波長の所定帯
域幅を持ち、前記光学プローブ先端面および前記被測定
対象表面において前記距離測定用光を反射させる。そし
て、この反射光を二つの光路に分路させ、両光路に反射
ミラーを設け、そのうち一方の反射ミラーの光路長を変
化させ、両反射ミラーからの反射光を干渉させ、これら
の反射光の位相差が変化することにより得られる干渉出
力に基づき、前記離間距離を制御する。
記電気物理量測定用光の波長帯域より短い波長の所定帯
域幅を持ち、前記光学プローブ先端面および前記被測定
対象表面において前記距離測定用光を反射させる。そし
て、この反射光を二つの光路に分路させ、両光路に反射
ミラーを設け、そのうち一方の反射ミラーの光路長を変
化させ、両反射ミラーからの反射光を干渉させ、これら
の反射光の位相差が変化することにより得られる干渉出
力に基づき、前記離間距離を制御する。
【0023】先に述べた具体的な例では、距離測定用光
をまず二つの光路に分路して、これらを電気光学結晶ブ
ローブ,被測定対象側と反射ミラー側に分路したが、こ
こでは距離測定用光は分路することなく電気光学結晶ブ
ローブ,被測定対象側に送られ、電気光学結晶ブローブ
の先端面および被測定対象表面で反射した光を、ビーム
スプリッタにより二つの光路に分路させている。
をまず二つの光路に分路して、これらを電気光学結晶ブ
ローブ,被測定対象側と反射ミラー側に分路したが、こ
こでは距離測定用光は分路することなく電気光学結晶ブ
ローブ,被測定対象側に送られ、電気光学結晶ブローブ
の先端面および被測定対象表面で反射した光を、ビーム
スプリッタにより二つの光路に分路させている。
【0024】そして、両光路に設けられた一対の反射ミ
ラー(そのうち一方が光路長を変化させ得る反射ミラ
ー)からの反射光を干渉手段により干渉させている。こ
の場合にも、光学プローブの先端面および被測定対象表
面からの反射光を二つの光路に分路するための手段とし
て、ビームスプリッタが採用される。また、干渉手段と
して該ビームスプリッタを用いることができる。
ラー(そのうち一方が光路長を変化させ得る反射ミラ
ー)からの反射光を干渉手段により干渉させている。こ
の場合にも、光学プローブの先端面および被測定対象表
面からの反射光を二つの光路に分路するための手段とし
て、ビームスプリッタが採用される。また、干渉手段と
して該ビームスプリッタを用いることができる。
【0025】なお、光学プローブへ光を導くための手段
として光ファイバを用いることができる。さらに、ビー
ムスプリッタおよび干渉手段を光ファイバカップラによ
り構成し、各光路を光ファイバで構成することもでき
る。
として光ファイバを用いることができる。さらに、ビー
ムスプリッタおよび干渉手段を光ファイバカップラによ
り構成し、各光路を光ファイバで構成することもでき
る。
【0026】
〔第1実施例〕図1は、本発明の第1実施例を示す図で
あり、EOプローブ・被測定対象間の距離制御系全体を
示している。
あり、EOプローブ・被測定対象間の距離制御系全体を
示している。
【0027】同図において、白色光源1(ここでは、ハ
ロゲンランプ)から発せられた白色光は、集光レンズ
3,ピンホール4,コリメートレンズ5で構成されるコ
リメート光学系を通過し平行光とされる。また、上記白
色光の光路には、熱線吸収フィルタ2および色温度変換
フィルタ(同図では光学フィルタ6で示す)が設けられ
ており、熱線吸収フィルタ2は白色光源1の波長帯域を
可視光領域とするとともに、光学フィルタ6が距離測定
の分解能を向上させている。上記1〜6の符号で示され
る各構成要素により、距離測定用光を生成するための光
源が構成される。
ロゲンランプ)から発せられた白色光は、集光レンズ
3,ピンホール4,コリメートレンズ5で構成されるコ
リメート光学系を通過し平行光とされる。また、上記白
色光の光路には、熱線吸収フィルタ2および色温度変換
フィルタ(同図では光学フィルタ6で示す)が設けられ
ており、熱線吸収フィルタ2は白色光源1の波長帯域を
可視光領域とするとともに、光学フィルタ6が距離測定
の分解能を向上させている。上記1〜6の符号で示され
る各構成要素により、距離測定用光を生成するための光
源が構成される。
【0028】そして、上記光源からの光は、ビームスプ
リッタ7により二つの光路に分路される。これらの光路
のうち一方の光路には、ダイクロイックミラー8を介し
て非接触型のEOプローブ31が設けられており、EO
プローブ31の先端側には被測定対象(被測定回路3
2)が配置されている。また、上記二つの光路のうち、
他方の光路には色分散補償媒体24を介して光軸方向に
移動する反射ミラー10が設けられている。EOプロー
ブ31の先端面および被測定回路32の表面において反
射した距離測定用光、および反射ミラー10において反
射した距離測定用光は、ビームスプリッタ7で合成され
た後、集光レンズ9で集光され、光検出器33に受光さ
れてその強度が測定される。
リッタ7により二つの光路に分路される。これらの光路
のうち一方の光路には、ダイクロイックミラー8を介し
て非接触型のEOプローブ31が設けられており、EO
プローブ31の先端側には被測定対象(被測定回路3
2)が配置されている。また、上記二つの光路のうち、
他方の光路には色分散補償媒体24を介して光軸方向に
移動する反射ミラー10が設けられている。EOプロー
ブ31の先端面および被測定回路32の表面において反
射した距離測定用光、および反射ミラー10において反
射した距離測定用光は、ビームスプリッタ7で合成され
た後、集光レンズ9で集光され、光検出器33に受光さ
れてその強度が測定される。
【0029】本実施例では、反射ミラー10はピエゾ素
子44で高精度に光軸に沿って走査される。この走査に
より、ビームスプリッタ7と反射ミラー10間の光路長
が連続的に変化し、光検出器33は反射ミラー10の位
置の関数としての干渉光強度を測定することができる。
子44で高精度に光軸に沿って走査される。この走査に
より、ビームスプリッタ7と反射ミラー10間の光路長
が連続的に変化し、光検出器33は反射ミラー10の位
置の関数としての干渉光強度を測定することができる。
【0030】以下、白色光干渉に基づいた離間距離測定
の原理を簡単に説明する。ここでは、EOプローブ31
と被測定回路32との離間距離の測定が目的であるた
め、電気物理量測定用光は考慮しないものとする。
の原理を簡単に説明する。ここでは、EOプローブ31
と被測定回路32との離間距離の測定が目的であるた
め、電気物理量測定用光は考慮しないものとする。
【0031】図1においては、白色光源1としてコヒー
レンス長の短いハロゲンランプを用いており、反射ミラ
ー10を光軸にそって移動させた場合、ミラー位置がE
Oプローブ31側の二つの反射面(すなわち、該プロー
ブ31の先端面と被測定回路32の表面)の位置と光路
長で一致したときにのみ干渉出力が大きく現れる。
レンス長の短いハロゲンランプを用いており、反射ミラ
ー10を光軸にそって移動させた場合、ミラー位置がE
Oプローブ31側の二つの反射面(すなわち、該プロー
ブ31の先端面と被測定回路32の表面)の位置と光路
長で一致したときにのみ干渉出力が大きく現れる。
【0032】図1の光検出器33により測定される上記
干渉出力によるEOプローブ31の端面と被測定回路3
2表面との離間距離の測定の例を図2を参照しつつ説明
する。同図に示した二つのピークのうちI0はEOプロ
ーブ31の先端面からの反射光と反射ミラー10からの
反射光との干渉を、またI1は被測定回路32表面から
の反射光と反射ミラー10からの反射光との干渉を表し
ている。これら二つの干渉のピークの差(反射ミラー1
0の移動距離(移動方向をZで示す))から、EOプロ
ーブ31の端面と被測定回路32表面との離間距離dを
測定できる。
干渉出力によるEOプローブ31の端面と被測定回路3
2表面との離間距離の測定の例を図2を参照しつつ説明
する。同図に示した二つのピークのうちI0はEOプロ
ーブ31の先端面からの反射光と反射ミラー10からの
反射光との干渉を、またI1は被測定回路32表面から
の反射光と反射ミラー10からの反射光との干渉を表し
ている。これら二つの干渉のピークの差(反射ミラー1
0の移動距離(移動方向をZで示す))から、EOプロ
ーブ31の端面と被測定回路32表面との離間距離dを
測定できる。
【0033】この測定においては、距離分解能は一つの
干渉出力の包洛線(図2では破線で示す)の半値幅で決
まる。干渉出力は干渉に寄与する光のスペクトルとフー
リエ変換の関係にある。光のスペクトル分布をガウシア
ン分布と仮定したときの半値幅をΔλ、距離分解能をΔ
ζとすると、
干渉出力の包洛線(図2では破線で示す)の半値幅で決
まる。干渉出力は干渉に寄与する光のスペクトルとフー
リエ変換の関係にある。光のスペクトル分布をガウシア
ン分布と仮定したときの半値幅をΔλ、距離分解能をΔ
ζとすると、
【0034】
【数1】Δζ=(2・ln2/π)・{(λc 2−Δλ
2/4)/Δλ}
2/4)/Δλ}
【0035】なる関係があり、また、干渉のフリンジは
中心波長λcの1/2の周期で現れる。たとえば、λc
=0.6μm,Δλ=0.3μmであるとすると、Δζ
=0.5μmである。したがって、干渉出力のピークを
鋭くし、離間距離の分解能を高めるためには、干渉に寄
与する光のスペクトル分布を高帯域な分布とし、かつそ
の中心波長は短い方が良いことになる。また、今のよう
に二つの干渉ピークを分離して測定するためには、一方
の干渉ピークが他方に影響しないことが望まれるため、
フーリエ変換によりサイドローブが出ないような分布を
もつ光スペクトルを形成する必要がある。そのために
は、ガウシアン分布の光スペクトルであることが望まし
い。よって、図3に示すような可視光帯域のスペクトル
分布の光を図1において説明した光学フィルタ6によっ
て形成すれば良いことになる。このようなスペクトル帯
域を有する光を用いれば、1μm以下の離間距離分解能
を得ることができる。
中心波長λcの1/2の周期で現れる。たとえば、λc
=0.6μm,Δλ=0.3μmであるとすると、Δζ
=0.5μmである。したがって、干渉出力のピークを
鋭くし、離間距離の分解能を高めるためには、干渉に寄
与する光のスペクトル分布を高帯域な分布とし、かつそ
の中心波長は短い方が良いことになる。また、今のよう
に二つの干渉ピークを分離して測定するためには、一方
の干渉ピークが他方に影響しないことが望まれるため、
フーリエ変換によりサイドローブが出ないような分布を
もつ光スペクトルを形成する必要がある。そのために
は、ガウシアン分布の光スペクトルであることが望まし
い。よって、図3に示すような可視光帯域のスペクトル
分布の光を図1において説明した光学フィルタ6によっ
て形成すれば良いことになる。このようなスペクトル帯
域を有する光を用いれば、1μm以下の離間距離分解能
を得ることができる。
【0036】こうして、図1に示したように、光検出器
33の出力から、信号処理回路43により離間距離dが
測定され、この測定値はフィードバック回路42を介し
てプローブ位置制御手段41にフィードバックされる。
そして、EOプローブ31と被測定回路32の離間距離
が所望の値になるようにEOプローブ31が制御され
る。
33の出力から、信号処理回路43により離間距離dが
測定され、この測定値はフィードバック回路42を介し
てプローブ位置制御手段41にフィードバックされる。
そして、EOプローブ31と被測定回路32の離間距離
が所望の値になるようにEOプローブ31が制御され
る。
【0037】また、電気物理量測定用光(ここでは、電
圧測定用のレーザ光)には近赤外領域、すなわち1.3
μmまたは1.5μm帯の光を用いることにより、この
電気物理量測定用光と可視光領域の白色光である距離測
定用光とは波長帯域で十分分離される(図3参照)。な
お、電圧測定用光学系を図1に符号45で示す。
圧測定用のレーザ光)には近赤外領域、すなわち1.3
μmまたは1.5μm帯の光を用いることにより、この
電気物理量測定用光と可視光領域の白色光である距離測
定用光とは波長帯域で十分分離される(図3参照)。な
お、電圧測定用光学系を図1に符号45で示す。
【0038】図1において、ダイクロイックミラー8
は、電気物理量測定用光の光路に距離測定用光を入射さ
せ、両測定用光をEOプローブ31に導き入れる一方、
EOプローブ31の先端面と被測定回路32の表面で反
射した光を、電気物理量測定用光と距離測定用光に分け
ている。なお、ダイクロイックミラー8および電圧測定
用光学系45は、必ずしもビームスプリッタ7とEOプ
ローブ31との間に配置する必要はなく、ビームスプリ
ッタ7の光源側に配置することもできる。
は、電気物理量測定用光の光路に距離測定用光を入射さ
せ、両測定用光をEOプローブ31に導き入れる一方、
EOプローブ31の先端面と被測定回路32の表面で反
射した光を、電気物理量測定用光と距離測定用光に分け
ている。なお、ダイクロイックミラー8および電圧測定
用光学系45は、必ずしもビームスプリッタ7とEOプ
ローブ31との間に配置する必要はなく、ビームスプリ
ッタ7の光源側に配置することもできる。
【0039】ところで、ビームスプリッタ7により分路
した二つの光路において、色分散特性が等価でないと干
渉出力の包絡線が広がり、離間距離測定の分解能が低下
する。したがって、図1においては、反射ミラー10側
の光路中には石英ガラスや光ファイバなどの色分散補償
媒体24を挿入し、EOプローブ31側の光路に存在す
る色分散を補正している。
した二つの光路において、色分散特性が等価でないと干
渉出力の包絡線が広がり、離間距離測定の分解能が低下
する。したがって、図1においては、反射ミラー10側
の光路中には石英ガラスや光ファイバなどの色分散補償
媒体24を挿入し、EOプローブ31側の光路に存在す
る色分散を補正している。
【0040】〔第2実施例〕図4は、本発明の第2実施
例を示す図であり、EOプローブ・被測定対象間の距離
制御系全体を示している。
例を示す図であり、EOプローブ・被測定対象間の距離
制御系全体を示している。
【0041】白色光源1から発せられた距離測定用光
は、第1実施例と同様に熱線吸収フィルタ2および光学
フィルタ6を通り、かつ前述したコリメート光学系で平
行光とされた後、ハーフミラー12,ダイクロイックミ
ラー8を介してEOプローブ31と被測定回路32とに
導かれる。EOプローブ31の先端面と、被測定回路3
2の表面で反射された光は、ハーフミラー12を介して
ビームスプリッタ7に導かれる。
は、第1実施例と同様に熱線吸収フィルタ2および光学
フィルタ6を通り、かつ前述したコリメート光学系で平
行光とされた後、ハーフミラー12,ダイクロイックミ
ラー8を介してEOプローブ31と被測定回路32とに
導かれる。EOプローブ31の先端面と、被測定回路3
2の表面で反射された光は、ハーフミラー12を介して
ビームスプリッタ7に導かれる。
【0042】ビームスプリッタ7により分路された二つ
の光路には、同等な反射ミラー10,11が配置されて
おり、これら各ミラー10,11からの反射光は、ビー
ムスプリッタ7において干渉される。この干渉光は集光
レンズ9により集光され、さらに光検出器33に受光さ
れて光強度として検出される。ここでは、一方の反射ミ
ラー11は固定とされているが、他方の反射ミラー10
はピエゾ素子44で光軸方向に高精度に走査できるよう
に構成されている。この走査により、上記二つの光路の
光路差は連続的に変化することになる。
の光路には、同等な反射ミラー10,11が配置されて
おり、これら各ミラー10,11からの反射光は、ビー
ムスプリッタ7において干渉される。この干渉光は集光
レンズ9により集光され、さらに光検出器33に受光さ
れて光強度として検出される。ここでは、一方の反射ミ
ラー11は固定とされているが、他方の反射ミラー10
はピエゾ素子44で光軸方向に高精度に走査できるよう
に構成されている。この走査により、上記二つの光路の
光路差は連続的に変化することになる。
【0043】反射ミラー10を光軸に沿って移動させる
と、第1実施例で説明した白色光干渉の原理に従って、
図5に示すような干渉出力が得られる。同図において、
ビームスプリッタ7から両反射ミラー10、11までの
光路長が一致するZ=0の位置で干渉出力が最大とな
り、その前後±dの対称な位置に干渉出力が現れる。こ
の離間距離dはEOプローブ31と被測定回路32の表
面との離間距離に相当するので、干渉出力から該離間距
離dを測定することができる。なお、図5において、包
絡線を破線で示す。
と、第1実施例で説明した白色光干渉の原理に従って、
図5に示すような干渉出力が得られる。同図において、
ビームスプリッタ7から両反射ミラー10、11までの
光路長が一致するZ=0の位置で干渉出力が最大とな
り、その前後±dの対称な位置に干渉出力が現れる。こ
の離間距離dはEOプローブ31と被測定回路32の表
面との離間距離に相当するので、干渉出力から該離間距
離dを測定することができる。なお、図5において、包
絡線を破線で示す。
【0044】上記測定値は、第1実施例におけると同
様、信号処理回路43,フィードバック回路42を介し
てプローブ位置制御手段41にフィードバックされ、E
Oプローブ31の先端面と被測定回路32の表面の離間
距離dが所望の値となるようにEOプローブ31の位置
が制御される。また、電圧測定用のレーザ光は、第1実
施例の場合と同様に、ダイクロイックミラー8によりE
Oプローブ31に導かれる。
様、信号処理回路43,フィードバック回路42を介し
てプローブ位置制御手段41にフィードバックされ、E
Oプローブ31の先端面と被測定回路32の表面の離間
距離dが所望の値となるようにEOプローブ31の位置
が制御される。また、電圧測定用のレーザ光は、第1実
施例の場合と同様に、ダイクロイックミラー8によりE
Oプローブ31に導かれる。
【0045】この第2実施例では、ビームスプリッタ7
により分路された二つの光路において色分散特性は完全
に等価なので、色分散による離間距離分解能の低下はな
く、白色光のスペクトル分布で決まる距離分解能を得る
ことができる。
により分路された二つの光路において色分散特性は完全
に等価なので、色分散による離間距離分解能の低下はな
く、白色光のスペクトル分布で決まる距離分解能を得る
ことができる。
【0046】〔第3実施例〕図1に示した距離制御系に
おいては、両端に集光レンズ13,14が設けられた光
ファイバ15を用いて、EOプローブ31に距離測定用
光や電気物理量測定用光を導入することができる(図6
参照)。この場合、被測定回路32に近接されるEOプ
ローブ31と、他の光学系が光ファイバ15によって分
離されるため、装置の発する振動やノイズに影響されな
いEOプローブ31と被測定回路32の表面との高精度
な離間距離制御が可能となる。また、EOプローブ31
に光を導く際のアラインメントが容易となる。
おいては、両端に集光レンズ13,14が設けられた光
ファイバ15を用いて、EOプローブ31に距離測定用
光や電気物理量測定用光を導入することができる(図6
参照)。この場合、被測定回路32に近接されるEOプ
ローブ31と、他の光学系が光ファイバ15によって分
離されるため、装置の発する振動やノイズに影響されな
いEOプローブ31と被測定回路32の表面との高精度
な離間距離制御が可能となる。また、EOプローブ31
に光を導く際のアラインメントが容易となる。
【0047】ただし、EOプローブ31がビームスプリ
ッタ7により分路された二つの光路のうちの一方の光路
に配置されているため、光ファイバ15によりEOプロ
ーブ31に距離測定用光を導く場合は、反射ミラー10
側の光路にも同じ特性かつ同じ長さの光ファイバを配置
することにより、上記した色分散を補償し分解能の低下
を避ける必要がある。
ッタ7により分路された二つの光路のうちの一方の光路
に配置されているため、光ファイバ15によりEOプロ
ーブ31に距離測定用光を導く場合は、反射ミラー10
側の光路にも同じ特性かつ同じ長さの光ファイバを配置
することにより、上記した色分散を補償し分解能の低下
を避ける必要がある。
【0048】反射ミラー10側の光路に光ファイバを用
いる場合、図7に示したピエゾリングアクチュエータ2
5で構成されるファイバ位相変調器23(ピエゾリング
に光ファイバが巻回されてなるピエゾ駆動装置46によ
り駆動する装置)により反射ミラー側の光路長を変化さ
せてもよい。この場合、反射ミラーのアラインメントの
必要がなくなるので、光路長を変化させる際の安定性が
向上する。
いる場合、図7に示したピエゾリングアクチュエータ2
5で構成されるファイバ位相変調器23(ピエゾリング
に光ファイバが巻回されてなるピエゾ駆動装置46によ
り駆動する装置)により反射ミラー側の光路長を変化さ
せてもよい。この場合、反射ミラーのアラインメントの
必要がなくなるので、光路長を変化させる際の安定性が
向上する。
【0049】〔第4実施例〕図2に示した距離制御系に
おいても、第3実施例と同様、光ファイバ15を用いて
EOプローブ31に距離測定用光や電気物理量測定用光
を導入することができる(図6参照)。この場合、第3
実施例で述べたと同様な効果が期待されることはもちろ
んである。
おいても、第3実施例と同様、光ファイバ15を用いて
EOプローブ31に距離測定用光や電気物理量測定用光
を導入することができる(図6参照)。この場合、第3
実施例で述べたと同様な効果が期待されることはもちろ
んである。
【0050】上記、図1,図4ではビームスプリッタ7
により干渉計を構成する場合を説明したが、ビームスプ
リッタ7を用いることなく、各光路を図8に示すような
光ファイバカップラ22で構成することもできる。ま
た、上記図4(第2実施例)では、ビームスプリッタ7
により分路した二つの光路のうち一方の光路長を反射ミ
ラー10により変化させる場合を示したが、本発明はこ
れに限らず、同図のハーフミラー12で取り出された光
を二つの光路に分路し、これら二つの光に光路差を与え
るものであれば、光路長を変化させる手段として他のも
のを採用することができる。
により干渉計を構成する場合を説明したが、ビームスプ
リッタ7を用いることなく、各光路を図8に示すような
光ファイバカップラ22で構成することもできる。ま
た、上記図4(第2実施例)では、ビームスプリッタ7
により分路した二つの光路のうち一方の光路長を反射ミ
ラー10により変化させる場合を示したが、本発明はこ
れに限らず、同図のハーフミラー12で取り出された光
を二つの光路に分路し、これら二つの光に光路差を与え
るものであれば、光路長を変化させる手段として他のも
のを採用することができる。
【0051】たとえば、図9(A)に示すような二つの
偏光子18、20とウオラストンプリズム19で構成さ
れる偏光干渉計を用いることができる。このこの偏光干
渉計では、直角に偏光された二つの光の位相差が光軸に
垂直な一次元方向に変化するため、CCD34などのア
レイ状の光検出器を用いて、干渉出力を空間的に得、こ
れを信号処理回路43で処理することができる。
偏光子18、20とウオラストンプリズム19で構成さ
れる偏光干渉計を用いることができる。このこの偏光干
渉計では、直角に偏光された二つの光の位相差が光軸に
垂直な一次元方向に変化するため、CCD34などのア
レイ状の光検出器を用いて、干渉出力を空間的に得、こ
れを信号処理回路43で処理することができる。
【0052】また、図9(B)に示すように光ファイバ
カップラ21を用いて、同様の機能を構成することもで
きる。同図(B)では、集光レンズ16により光ファイ
バー17aの端面に集光されて距離測定用光は光ファイ
バカップラ21を介して二路に分路した光ファイバー1
7b,17bの端面からCCD34に照射される。CC
D34表面上の、両光ファイバー17bの照射口からの
距離が異なる点において干渉が生じる。信号処理回路4
3はCCD34からの空間的な干渉出力を処理すること
で図9(A)と同様の測定を行っている。
カップラ21を用いて、同様の機能を構成することもで
きる。同図(B)では、集光レンズ16により光ファイ
バー17aの端面に集光されて距離測定用光は光ファイ
バカップラ21を介して二路に分路した光ファイバー1
7b,17bの端面からCCD34に照射される。CC
D34表面上の、両光ファイバー17bの照射口からの
距離が異なる点において干渉が生じる。信号処理回路4
3はCCD34からの空間的な干渉出力を処理すること
で図9(A)と同様の測定を行っている。
【0053】このように、空間的に干渉出力を得る場
合、反射ミラー10などの機械的な走査に伴う振動など
の影響がなくなり、かつ電気的な走査により干渉出力が
得られるため、離間距離測定の速さが大幅に改善され
る。さらに、上記実施例においては白色光源1としてハ
ロゲンランプを仮定したが、EOプローブと被測定回路
との間に要求される離間距離に応じて、白色光源1は適
宜のものが選択される。たとえば、離間距離が10μm
程度であるならLEDが、また数10μmであるならS
LDなどの低コヒーレント光源が採用される。
合、反射ミラー10などの機械的な走査に伴う振動など
の影響がなくなり、かつ電気的な走査により干渉出力が
得られるため、離間距離測定の速さが大幅に改善され
る。さらに、上記実施例においては白色光源1としてハ
ロゲンランプを仮定したが、EOプローブと被測定回路
との間に要求される離間距離に応じて、白色光源1は適
宜のものが選択される。たとえば、離間距離が10μm
程度であるならLEDが、また数10μmであるならS
LDなどの低コヒーレント光源が採用される。
【0054】なお、ここでは被測定回路32の内部ノー
ドの電圧値を測定するEOプローブ31の位置決め方法
について記述したが、本発明は、ここで対象としたEO
プローブ31の位置決め方法のみに限定されるものでは
ない。すなわち、光を用いた物理量測定用のプローブを
被測定対象に対して1μmから数10μmの離間距離に
保つ必要がある場合において、プローブ材料が光源の光
に対して透明であるようなEOプローブ以外のプローブ
を該EOプローブに代えて用いた場合にも、本発明の離
間距離制御を行うことができる。
ドの電圧値を測定するEOプローブ31の位置決め方法
について記述したが、本発明は、ここで対象としたEO
プローブ31の位置決め方法のみに限定されるものでは
ない。すなわち、光を用いた物理量測定用のプローブを
被測定対象に対して1μmから数10μmの離間距離に
保つ必要がある場合において、プローブ材料が光源の光
に対して透明であるようなEOプローブ以外のプローブ
を該EOプローブに代えて用いた場合にも、本発明の離
間距離制御を行うことができる。
【0055】〔第5実施例〕たとえば、図10に示すよ
うな回路内部の非接触電流測定装置が考えられる。同図
の装置は、基板53上に形成された被測定回路52に、
先端が透明な磁気光学プローブ(MOプローブ)51を
近接して配置し、被測定回路52を流れる電流を測定す
るものである。すなわち、この装置は、回路内部の被測
定回路52を流れる電流によって形成される磁界(同図
において、磁力線を破線で示す)を、磁気光学効果を持
つ結晶により、電流測定用(レーザ)光の偏光面の回転
に置き換えて測定するもので、偏光面の回転角度を測定
することにより、電流値を得ることができる。この電流
測定装置に本発明のプローブ制御技術を適用すると、プ
ローブの制御が格段に向上する。なお、EOプローブに
代えて使用される上記のMOプローブの材質は、YAG
(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)、YAG
(イットリウム・鉄・ガーネット)である。
うな回路内部の非接触電流測定装置が考えられる。同図
の装置は、基板53上に形成された被測定回路52に、
先端が透明な磁気光学プローブ(MOプローブ)51を
近接して配置し、被測定回路52を流れる電流を測定す
るものである。すなわち、この装置は、回路内部の被測
定回路52を流れる電流によって形成される磁界(同図
において、磁力線を破線で示す)を、磁気光学効果を持
つ結晶により、電流測定用(レーザ)光の偏光面の回転
に置き換えて測定するもので、偏光面の回転角度を測定
することにより、電流値を得ることができる。この電流
測定装置に本発明のプローブ制御技術を適用すると、プ
ローブの制御が格段に向上する。なお、EOプローブに
代えて使用される上記のMOプローブの材質は、YAG
(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)、YAG
(イットリウム・鉄・ガーネット)である。
【0056】前記EOプローブやMOプローブの実施例
から明かなように、透明な材質で端面を有する部材が被
測定部位と一定間隔を隔てて定位されるから、この部材
に固定されたその他のプローブも使用できる。
から明かなように、透明な材質で端面を有する部材が被
測定部位と一定間隔を隔てて定位されるから、この部材
に固定されたその他のプローブも使用できる。
【0057】なお、上記実施例では横方向の位置決めに
ついては説明しなかったが、これは従来と同様の方法に
より行われるため、説明を省略する。
ついては説明しなかったが、これは従来と同様の方法に
より行われるため、説明を省略する。
【0058】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば以下
のような効果を奏することができる。 (1)光学プローブと被測定回路との離間距離を常に測
定しながら光学プローブを近接させるため、光学プロー
ブを被測定回路に接触させることがなく、かつ任意の離
間距離に設定することができる。さらに、離間距離の測
定値をプローブ位置制御手段にフィードバックすること
により、高精度且つ高安定に位置決めすることができ
る。
のような効果を奏することができる。 (1)光学プローブと被測定回路との離間距離を常に測
定しながら光学プローブを近接させるため、光学プロー
ブを被測定回路に接触させることがなく、かつ任意の離
間距離に設定することができる。さらに、離間距離の測
定値をプローブ位置制御手段にフィードバックすること
により、高精度且つ高安定に位置決めすることができ
る。
【0059】(2)距離測定用光と、電気物理量測定用
光とを波長帯域で分離することができるので、距離測定
用光が電圧測定に悪影響を与えることはない。
光とを波長帯域で分離することができるので、距離測定
用光が電圧測定に悪影響を与えることはない。
【0060】(3)光学プローブや光ファイバ内での色
分散の影響を考慮する必要がなくなり、干渉に寄与する
光のスペクトル帯域で決まる距離測定の分解能を得るこ
ともできる。
分散の影響を考慮する必要がなくなり、干渉に寄与する
光のスペクトル帯域で決まる距離測定の分解能を得るこ
ともできる。
【0061】(4)電気物理量の測定に用いる非接触型
の測定装置の信頼性が格段に向上し、被測定回路の内部
ノードの電圧値等の高精度な測定が可能となる。
の測定装置の信頼性が格段に向上し、被測定回路の内部
ノードの電圧値等の高精度な測定が可能となる。
【図1】本発明の第1実施例を示す図である。
【図2】図1の実施例において得られる干渉出力を説明
する図である。
する図である。
【図3】本発明における距離測定用光に要求されるスペ
クトル分布と、電気物理量測定用光との波長帯域での分
離の様子を説明する図である。
クトル分布と、電気物理量測定用光との波長帯域での分
離の様子を説明する図である。
【図4】本発明の第2実施例を示す図である。
【図5】図4の実施例において得られる干渉出力を説明
する図である。
する図である。
【図6】本発明の距離制御装置において、光ファイバを
用いてEOプローブへ光を導く実施例を説明する図であ
る。
用いてEOプローブへ光を導く実施例を説明する図であ
る。
【図7】光路長の変化を、ファイバ位相変調器で構成し
た例を説明する図である。
た例を説明する図である。
【図8】図1及び図4におけるビームスプリッタを光フ
ァイバカップラで構成した例を説明する図である。
ァイバカップラで構成した例を説明する図である。
【図9】(A)は偏光干渉計とCCDなどのアレイ状の
光検出器を用いて、干渉出力を空間的に得る一つの例を
示す図、(B)は光ファイバとCCDなどのアレイ状の
光検出器を用いて、干渉出力を空間的に得る一つの例を
示す図である。
光検出器を用いて、干渉出力を空間的に得る一つの例を
示す図、(B)は光ファイバとCCDなどのアレイ状の
光検出器を用いて、干渉出力を空間的に得る一つの例を
示す図である。
【図10】本発明の第5実施例を示す図であり、MOプ
ローブによる電流測定装置の説明図である。
ローブによる電流測定装置の説明図である。
1:白色光源 2:熱線吸収フィルタ 3,9,13,16:集光レンズ 4:ピンホール 5:コリメートレンズ 6:光学フィルタ 7:ビームスプリッタ 8:ダイクロイックミラー 10,11:反射ミラー 12:ハーフミラー 13,14:集光レンズ 15:光ファイバ 16:集光レンズ 18,20:偏光子 19:ウオラストンプリズム 21,22:光ファイバカップラ 23:光ファイバ位相変調器 24:色分散補償媒体 31:EOプローブ 32:被測定回路 33:光検出器 34:CCD 41:プローブ位置制御手段 42:フィードバック回路 43:信号処理回路 44:ピエゾ素子 45:電圧測定用光学系 46:ピエゾ駆動装置 51:MOプローブ 52:被測定回路 53:基板
Claims (9)
- 【請求項1】 被測定対象表面の電気物理量を測定する
電気物理量測定装置に適用される光学プローブ・被測定
対象間の距離制御方法において、 所定の波長帯域を持つ距離測定用光を光学プローブの透
明な先端面および被測定対象表面において反射させ、 前記光学プローブ先端面における反射光と、前記被測定
対象表面における反射光との位相差に基づいて、前記光
学プローブ先端と前記被測定対象との離間距離を測定
し、 該測定値を前記光学プローブの位置制御手段にフィード
バックして前記離間距離を制御する、ことを特徴とする
光学プローブ・被測定対象間の距離制御方法。 - 【請求項2】 被測定対象表面の電気物理量を測定する
電気物理量測定装置に適用される光学プローブ・被測定
対象間の距離制御装置において、 前記電気物理量測定用光とは異なる波長帯域を持つ距離
測定用光を生成するための光源と、 前記被測定対象との離間距離調節を行う位置制御手段が
設けられた前記光学プローブと、 前記光学プローブ先端面における反射光と、前記被測定
対象表面における反射光との位相差に基づいて、前記光
学プローブ先端と前記被測定対象との離間距離を測定す
るための手段と、 該測定値を光学プローブの位置制御手段にフィードバッ
クして前記離間距離を制御する手段と、を有してなるこ
とを特徴とする光学プローブ・被測定対象間の距離制御
装置。 - 【請求項3】 前記電気物理量が電圧または電流であ
り、かつ前記距離測定用光は該電気物理量測定用光とは
異なる波長帯域を持つことを特徴とする請求項1に記載
の光学プローブ・被測定対象間の距離制御方法。 - 【請求項4】 前記電気物理量が電圧または電流であ
り、かつ前記距離測定用光の光源は該電気物理量測定用
光とは異なる波長帯域を持つ光を生成することを特徴と
する請求項2に記載の光学プローブ・被測定対象間の距
離制御装置。 - 【請求項5】 前記距離測定用光は前記電気物理量測定
用光の波長帯域より短い波長の所定帯域幅を持ち、該距
離測定用光は前記光学プローブおよび光路長可変の反射
ミラーに分路し、 前記反射ミラーからの反射光と、前記光学プローブ先端
面および前記被測定対象表面からの反射光とを干渉さ
せ、これらの反射光の位相差が変化することにより得ら
れる干渉出力に基づき前記離間距離を制御することを特
徴とする請求項1,3に記載の光学プローブ・被測定対
象間の距離制御方法。 - 【請求項6】 前記距離測定用光は前記電気物理量測定
用光の波長帯域より短い波長の所定帯域幅を持ち、 前記離間距離を測定するための手段が、 該距離測定用光を前記光学プローブおよび光路長可変の
反射ミラーに分路させるためのビームスプリッタと、 前記反射ミラーの光路長を変化させる光路長増減手段
と、 前記反射ミラーからの反射光と、 前記光学プローブ先端面および前記被測定対象表面から
の反射光とを干渉させるための干渉手段と、 前記干渉手段からの干渉出力光を受光してその強度を検
出する光検出器と、 前記光検出器の出力を信号処理し、前記光学プローブ先
端と前記被測定対象との離間距離を測定する信号処理回
路と、を有してなり、 前記離間距離を制御する手段が、前記信号処理回路の出
力を前記光学プローブの位置制御手段にフィードバック
して前記離間距離を制御するフィードバック回路を有し
てなる、ことを特徴とする請求項2,4に記載の光学プ
ローブ・被測定対象間の距離制御装置。 - 【請求項7】 前記距離測定用光は前記電気物理量測定
用光の波長帯域より短い波長の所定帯域幅を持ち、 前記光学プローブ先端面および前記被測定対象表面にお
いて前記距離測定用光を反射させ、この反射光を二つの
光路に分路させ、 両光路に反射ミラーを設け、そのうち一方の反射ミラー
の光路長を変化させ、 両反射ミラーからの反射光を干渉させ、これらの反射光
の位相差が変化することにより得られる干渉出力に基づ
き、前記離間距離を制御する、ことを特徴とする請求項
1,3に記載の光学プローブ・被測定対象間の距離制御
方法。 - 【請求項8】 前記距離測定用光は前記電気物理量測定
用光の波長帯域より短い波長の所定帯域幅を持ち、 前記離間距離を測定するための手段が、 前記光学プローブの先端面および前記被測定対象表面に
おいて反射された、反射光を二つの光路に分路させるビ
ームスプリッタと、 両光路に設けられた一対の反射ミラーであって、そのう
ち一方が光路長を変化させ得る反射ミラーと、 両反射ミラーからの反射光を干渉させるための干渉手段
と、 前記干渉手段からの干渉出力光を受光してその強度を検
出する光検出器と、を有してなり、 前記離間距離を制御する手段が、前記信号処理回路の出
力を前記光学プローブの位置制御手段にフィードバック
して前記離間距離を制御するフィードバック回路を有し
てなる、ことを特徴とする請求項2,4に記載の光学プ
ローブ・被測定対象間の距離制御装置。 - 【請求項9】 請求項2,4,6または8に記載の距離
制御装置が設けられてなる電気物理量測定装置であっ
て、前記光学プローブ内での電気物理量測定用光の偏光
状態変化を検出することで、被測定配線の電圧または電
流を求めることを特徴とする電気物理量測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13691593A JP3320835B2 (ja) | 1993-05-15 | 1993-05-15 | 光学プローブ・被測定対象間の距離制御方法および距離制御装置ならびに電気物理量測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13691593A JP3320835B2 (ja) | 1993-05-15 | 1993-05-15 | 光学プローブ・被測定対象間の距離制御方法および距離制御装置ならびに電気物理量測定装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06331712A true JPH06331712A (ja) | 1994-12-02 |
JP3320835B2 JP3320835B2 (ja) | 2002-09-03 |
Family
ID=15186554
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13691593A Expired - Fee Related JP3320835B2 (ja) | 1993-05-15 | 1993-05-15 | 光学プローブ・被測定対象間の距離制御方法および距離制御装置ならびに電気物理量測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3320835B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6760110B2 (en) | 2000-10-18 | 2004-07-06 | Ando Electric Co., Ltd. | Low coherent reflectometer |
JP2005308455A (ja) * | 2004-04-19 | 2005-11-04 | Nec Corp | 電磁界検出素子とそれを用いた電磁界測定装置 |
-
1993
- 1993-05-15 JP JP13691593A patent/JP3320835B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6760110B2 (en) | 2000-10-18 | 2004-07-06 | Ando Electric Co., Ltd. | Low coherent reflectometer |
JP2005308455A (ja) * | 2004-04-19 | 2005-11-04 | Nec Corp | 電磁界検出素子とそれを用いた電磁界測定装置 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP3320835B2 (ja) | 2002-09-03 |
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