JPWO2020017017A1 - Optical measuring device and sample observation method - Google Patents

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Abstract

光計測装置は、光源と、光源から出射された光を参照光と信号光とに分岐する光分岐部と、信号光を照射して測定対象物を走査する走査部と、測定対象物によって反射または散乱された信号光と参照光とを合波し、干渉光を生成する光学系と、光学系で生成された干渉光を受光して電気信号に変換する光検出部と、光検出部によって変換された電気信号に基づいて信号光の強度を算出する信号処理部と、を備える光計測装置であって、光検出部は、信号光の照射領域と重なる複数の測定領域のそれぞれと対応づけられた複数の光検出素子によって信号光を検出し、信号処理部は、複数の光検出素子のそれぞれが検出した信号光の強度を算出し、走査部は、測定対象物に照射する信号光の照射領域を、第１の時点における複数の測定領域の一部が第２の時点における複数の測定領域の別の一部と重なるように移動させて測定対象物を走査する。The optical measuring device includes a light source, an optical branching portion that branches the light emitted from the light source into a reference light and a signal light, a scanning unit that irradiates the signal light and scans the measurement object, and is reflected by the measurement object. Alternatively, an optical system that combines the scattered signal light and the reference light to generate interference light, an optical detection unit that receives the interference light generated by the optical system and converts it into an electric signal, and an optical detection unit. An optical measurement device including a signal processing unit that calculates the intensity of signal light based on a converted electric signal, and the light detection unit associates each of a plurality of measurement regions that overlap with an irradiation region of signal light. The signal light is detected by the plurality of light detection elements, the signal processing unit calculates the intensity of the signal light detected by each of the plurality of light detection elements, and the scanning unit is the signal light to irradiate the object to be measured. The irradiation target is scanned by moving the irradiation region so that a part of the plurality of measurement regions at the first time point overlaps with another part of the plurality of measurement areas at the second time point.

Description

本開示は、光計測装置およびそれを用いた試料観察方法に関する。 The present disclosure relates to an optical measuring device and a sample observation method using the same.

光計測装置は非破壊的に測定対象の表面構造や内部構造を反映した情報を取得しうる装置であり、幅広い分野で用いられている。このような光計測装置の一種として、光コヒーレンストモグラフィー（ＯＣＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）がある。 An optical measuring device is a device that can acquire information that reflects the surface structure and internal structure of a measurement target non-destructively, and is used in a wide range of fields. As a kind of such an optical measuring device, there is optical coherence tomography (OCT).

ＯＣＴは人体に対する侵襲性を持たないことから、特に医療分野や生物学分野への応用が期待されており、眼科分野においては眼底や角膜等の画像を形成する装置が用いられている。ＯＣＴでは光源からの光を、測定対象に照射する信号光と測定対象に照射せずに参照光ミラーで反射させる参照光とに二分岐し、測定対象から反射された信号光を参照光と合波させ干渉させることにより信号を得る。 Since OCT is not invasive to the human body, it is expected to be particularly applied to the medical field and the biology field, and in the ophthalmology field, a device for forming an image of the fundus, cornea, etc. is used. In OCT, the light from the light source is divided into two, a signal light that irradiates the measurement target and a reference light that is reflected by the reference light mirror without irradiating the measurement target, and the signal light reflected from the measurement target is combined with the reference light. A signal is obtained by making waves and interfering with each other.

また、最近では、ＯＣＴを応用して測定対象の経時変化情報を取得する技術が注目されている。経時変化情報の取得を利用した光計測装置の一例として血管造影ＯＣＴがある。特許文献１には、光源から出射された光を独立な二つの偏光ビームに分け、該二つの偏光ビームをガルバノ鏡により、走査方向に沿ったライン上の異なる二部位に同時に照射しながら走査を行い、反射光を垂直成分と水平成分に分離し、二つの検出器で同時に検出し、時間の異なる同じ部位の二枚の断層画像を、一回の上記走査によって取得し、該二枚の断層画像により、上記同じ部位についての位相の時間変化量を計測する、走査型のＯＣＴ装置が開示されている。この装置によれば、人体の組織中の時間変化量の大きい部位である、血管を可視化することができる。 Recently, attention has been paid to a technique for acquiring information on changes over time of a measurement target by applying OCT. Angiography OCT is an example of an optical measuring device that utilizes the acquisition of time-dependent change information. In Patent Document 1, light emitted from a light source is divided into two independent polarized beams, and the two polarized beams are simultaneously irradiated to two different sites on a line along the scanning direction by a galvano mirror for scanning. Then, the reflected light is separated into a vertical component and a horizontal component, detected simultaneously by two detectors, and two tomographic images of the same part at different times are acquired by the above scanning once, and the two tomographic images are obtained. An image discloses a scanning OCT apparatus that measures the amount of time change in phase for the same portion. According to this device, it is possible to visualize blood vessels, which are sites in the tissues of the human body where the amount of time change is large.

上に述べたような走査型の光計測装置では、測定対象物の所定部位の経時変化情報を取得するために、当該所定部位を時間δｔをおいて複数回測定し、得られた複数回の測定結果から時間変化量δＳを得て、δｔとδＳを用いて当該所定部位の経時変化情報を取得する。このとき測定の間隔δｔが、経時変化情報の時間分解能となる。より高い時間分解能で測定することで、より多くの情報を取得することができる。 In the scanning type optical measuring device as described above, in order to acquire the time-dependent change information of a predetermined part of the object to be measured, the predetermined part is measured a plurality of times with a time δt, and the obtained multiple times. The time change amount δS is obtained from the measurement result, and the time-dependent change information of the predetermined portion is acquired using δt and δS. At this time, the measurement interval δt becomes the time resolution of the time-dependent change information. More information can be obtained by measuring with higher time resolution.

国際公開第２０１０／１４３６０１号International Publication No. 2010/143601

走査型のＯＣＴを含めた走査型の光計測装置において、多くの経時変化情報を得るためには時間分解能を高める必要がある。しかしながら、時間分解能は走査周期に依存するため、走査周期より短い時間分解能を得ることが難しい。また、走査周期の短い高価な走査機構を用いると装置が高価で複雑になる。 In a scanning optical measuring device including a scanning OCT, it is necessary to increase the time resolution in order to obtain a large amount of time-dependent change information. However, since the time resolution depends on the scanning cycle, it is difficult to obtain a time resolution shorter than the scanning cycle. Further, if an expensive scanning mechanism having a short scanning cycle is used, the apparatus becomes expensive and complicated.

特許文献１の血管造影ＯＣＴでは、ビームの走査周期よりも短い時間分解能で経時変化情報を得るため、測定対象物に二つの信号光ビームを照射するＯＣＴが記載されている。上記のＯＣＴでは、偏光状態の異なる二つの偏光ビームを異なる二部位に照射し、異なる二部位の情報を別々に検出するために、偏光状態に応じて二つのビームを分離する。このため、特許文献１に記載されたＯＣＴはビーム分離機構が必要である他、さらに各ビームに対して独立した検出機構が必要であり、装置サイズが大きくなる。また、特許文献１に記載されたＯＣＴでは、ビームを分離するために偏光状態の異なる二つのビームを利用する。それ故、二つのビームで取得した情報の間に偏光状態の違いによる差異が生じ、経時変化情報の測定誤差となる可能性がある。 The angiographic OCT of Patent Document 1 describes an OCT that irradiates a measurement object with two signal light beams in order to obtain time-dependent change information with a time resolution shorter than the scanning cycle of the beam. In the above OCT, two polarized beams having different polarization states are irradiated to two different sites, and the two beams are separated according to the polarization state in order to detect information on the two different sites separately. Therefore, the OCT described in Patent Document 1 requires a beam separation mechanism, and further requires an independent detection mechanism for each beam, which increases the size of the device. Further, in the OCT described in Patent Document 1, two beams having different polarization states are used to separate the beams. Therefore, there may be a difference between the information acquired by the two beams due to the difference in the polarization state, which may result in a measurement error of the time-dependent change information.

本開示は、上記の点に鑑みてなされたものであり、低コストで走査周期よりも短い時間分解能で経時変化情報を測定できる技術を提供する。 The present disclosure has been made in view of the above points, and provides a technique capable of measuring time-dependent change information at low cost and with a time resolution shorter than the scanning cycle.

本開示は上記課題を解決する手段として、例えば、光源と、前記光源から出射された光を参照光と信号光とに分岐する光分岐部と、前記信号光を照射して測定対象物を走査する走査部と、前記測定対象物によって反射または散乱された信号光と前記参照光とを合波し、干渉光を生成する光学系と、前記光学系で生成された前記干渉光を受光して電気信号に変換する光検出部と、前記光検出部によって変換された前記電気信号に基づいて前記信号光の強度を算出する信号処理部と、を備える光計測装置であって、前記光検出部は、前記信号光の照射領域と重なる複数の測定領域のそれぞれと対応づけられた複数の光検出素子によって前記信号光を検出し、前記信号処理部は、前記複数の光検出素子のそれぞれが検出した前記信号光の強度を算出し、前記走査部は、前記測定対象物に照射する前記信号光の前記照射領域を、第１の時点における前記複数の測定領域の一部が第２の時点における前記複数の測定領域の別の一部と重なるように移動させて前記測定対象物を走査する、光計測装置を提供する。 In the present disclosure, as means for solving the above problems, for example, a light source, an optical branching portion that branches light emitted from the light source into reference light and signal light, and the signal light are irradiated to scan an object to be measured. The scanning unit, the signal light reflected or scattered by the measurement object, and the reference light are combined to generate interference light, and the interference light generated by the optical system is received. An optical measuring device including an optical detection unit that converts an electric signal and a signal processing unit that calculates the intensity of the signal light based on the electric signal converted by the optical detection unit. Detects the signal light by a plurality of light detection elements associated with each of a plurality of measurement regions overlapping the irradiation region of the signal light, and the signal processing unit detects each of the plurality of light detection elements. The intensity of the signal light is calculated, and the scanning unit measures the irradiation region of the signal light to irradiate the measurement object with a part of the plurality of measurement regions at the first time point at the second time point. Provided is an optical measuring device that scans an object to be measured by moving it so as to overlap another part of the plurality of measuring regions.

また、例えば、光干渉断層像を取得する光計測装置を用いる試料観察方法であって、測定対象物に信号光を照射し、反射または散乱された信号光と参照光とを合成して干渉光を生成するステップと、前記信号光の照射領域と重なる複数の測定領域のそれぞれに対応した複数の光検出素子によって第１の時点における前記干渉光の信号強度を検出するステップと、前記第１の時点における前記複数の測定領域の一部と第２の時点における前記複数の測定領域の別の一部とが重なるように前記照射領域を移動させるステップと、前記複数の測定領域のそれぞれに対応した前記複数の光検出素子によって前記第２の時点における前記干渉光の信号強度を検出するステップと、を含む試料観察方法を提供する。 Further, for example, in a sample observation method using an optical measuring device for acquiring an optical interference tomographic image, a signal light is irradiated to a measurement object, and the reflected or scattered signal light and a reference light are combined to form an interference light. The step of detecting the signal intensity of the interference light at the first time point by a plurality of light detection elements corresponding to each of the plurality of measurement regions overlapping the irradiation region of the signal light, and the first step. The step of moving the irradiation region so that a part of the plurality of measurement regions at the time point and another part of the plurality of measurement regions at the second time point overlap each other corresponds to each of the plurality of measurement regions. Provided is a sample observation method including a step of detecting the signal intensity of the interference light at the second time point by the plurality of light detection elements.

本開示によれば、低コストで走査周期よりも短い時間分解能で経時変化情報を測定できる。上記以外の課題、構成および効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。 According to the present disclosure, it is possible to measure time-dependent change information at low cost and with a time resolution shorter than the scanning cycle. Issues, configurations and effects other than the above will be clarified by the following description of embodiments.

本開示による光計測装置の基本的な実施形態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the basic embodiment of the optical measuring apparatus by this disclosure. 実施例１の光計測装置の動作状態における、ビームスポットと差動検出回路の配置との対応関係を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the correspondence relationship between the beam spot and the arrangement of the differential detection circuit in the operating state of the optical measuring apparatus of Example 1. FIG. 測定対象物上に照射されたビームスポットが移動する様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the state that the beam spot irradiated on the measurement object moves. 測定領域の位置の経時的変化と時間分解能との関係を示した模式図である。It is a schematic diagram which showed the relationship between the time-dependent change of the position of a measurement area, and time resolution. 上で述べたビーム径を拡大する参照光学系の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the reference optical system which expands a beam diameter described above. 実施例２に係る光計測装置の基本的な構成例を示す図である。It is a figure which shows the basic configuration example of the optical measuring apparatus which concerns on Example 2. FIG. 実施例３の光計測装置の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the optical measuring apparatus of Example 3. FIG. 実施例４の光計測装置の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the optical measuring apparatus of Example 4. 測定対象物上のビームスポットの移動の様子を示す模式図であるIt is a schematic diagram which shows the state of movement of a beam spot on a measurement object. 測定領域がｘ方向およびｙ方向の両方向に複数の測定領域が定義された走査方法を示す図である。It is a figure which shows the scanning method in which a plurality of measurement regions are defined in both the x-direction and the y-direction.

以下、添付図面を参照して本開示の種々の実施例について説明する。ただし、これらの実施例は本開示を実現するための一例に過ぎず、本開示の技術的範囲を限定するものではない。また、各図において共通の構成については同一の参照番号が付されている。 Hereinafter, various examples of the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings. However, these examples are merely examples for realizing the present disclosure, and do not limit the technical scope of the present disclosure. In addition, the same reference number is assigned to the common configuration in each figure.

＜実施例１＞
以下、実施例１の光計測装置を図１〜５を参照しながら説明する。
図１は、本開示による光計測装置１の基本的な実施形態を示す模式図である。図１において、図の上下方向がｚ方向、左右方向がｘ方向、紙面に垂直な方向がｙ方向である。<Example 1>
Hereinafter, the optical measuring device of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 5.
FIG. 1 is a schematic view showing a basic embodiment of the optical measuring device 1 according to the present disclosure. In FIG. 1, the vertical direction of the figure is the z direction, the horizontal direction is the x direction, and the direction perpendicular to the paper surface is the y direction.

光計測装置１は、光源部１９０、偏光ビームスプリッタ１０６、参照光学系１９１、走査部１５９、試料ステージ１３９、カバーガラス１１４、干渉光学系１３２、フォトダイオードアレイ（１２４、１２５、１３０および１３１）、差動検出回路（１３４および１３５）、信号処理部１３６および制御部１１６を備える。 The optical measuring device 1 includes a light source unit 190, a polarizing beam splitter 106, a reference optical system 191 and a scanning unit 159, a sample stage 139, a cover glass 114, an interference optical system 132, and a photodiode array (124, 125, 130 and 131). It includes differential detection circuits (134 and 135), a signal processing unit 136, and a control unit 116.

光源部１９０は、光源１０１、コリメートレンズ１０２、ビーム整形プリズム１０３、ＮＤ（Neutral Density）フィルタ１０４および光学軸方向を調整可能なλ／２板１０５を備える。光源１０１から出射された単一の波長成分からなるレーザ光は、コリメートレンズ１０２によって平行光に変換される。続いて、平行光に変換されたレーザ光は、ビーム整形プリズム１０３によってビーム断面形状が、ｙ方向がｘ方向よりも長い楕円形に整形される。その後、レーザ光は、ＮＤフィルタ１０４によって強度が減少され、光学軸方向を調整可能なλ／２板１０５によって偏光方向を回転させられた後、偏光ビームスプリッタ１０６によって信号光と参照光とに二分岐される。 The light source unit 190 includes a light source 101, a collimating lens 102, a beam shaping prism 103, an ND (Neutral Density) filter 104, and a λ / 2 plate 105 whose optical axis direction can be adjusted. The laser beam composed of a single wavelength component emitted from the light source 101 is converted into parallel light by the collimating lens 102. Subsequently, the laser beam converted into parallel light is shaped by the beam shaping prism 103 into an elliptical shape whose beam cross-sectional shape is longer in the y direction than in the x direction. After that, the intensity of the laser light is reduced by the ND filter 104, the polarization direction is rotated by the λ / 2 plate 105 whose optical axis direction can be adjusted, and then the signal light and the reference light are split by the polarization beam splitter 106. It is branched.

走査部１５９は、２次元スキャナ１０７、λ／４板１１２、レンズ１１３およびレンズアクチュエータ１１７を備える。信号光は、走査部１５９内に設けられた光学系に進入し、２次元スキャナ１０７を通過し、光学軸方向がｘｚ平面に対して約２２．５度に設定されたλ／４板１１２を透過して偏光状態がｓ偏光から円偏光に変換される。その後、信号光は、開口数が０．３以上のレンズ１１３によって集光されつつカバーガラス１１４を透過して測定対象物１１５に照射され、集光位置にビームスポット１４０を形成する。 The scanning unit 159 includes a two-dimensional scanner 107, a λ / 4 plate 112, a lens 113, and a lens actuator 117. The signal light enters the optical system provided in the scanning unit 159, passes through the two-dimensional scanner 107, and passes through the λ / 4 plate 112 whose optical axis direction is set to about 22.5 degrees with respect to the xz plane. Through transmission, the polarized state is converted from s-polarized light to circularly polarized light. After that, the signal light is focused by the lens 113 having a numerical aperture of 0.3 or more, passes through the cover glass 114, and irradiates the measurement object 115 to form a beam spot 140 at the focused position.

ここで、レンズ１１３に入射するビームの断面形状はｙ方向がｘ方向より長い楕円形であるため、集光時の開口数はｙ方向がｘ方向より大きくなる。そのため、ビームスポット１４０のｘｙ平面上における形状は、ｘ方向がｙ方向より長い楕円形となる。 Here, since the cross-sectional shape of the beam incident on the lens 113 is an ellipse whose y direction is longer than the x direction, the numerical aperture at the time of focusing is larger in the y direction than in the x direction. Therefore, the shape of the beam spot 140 on the xy plane is an ellipse in which the x direction is longer than the y direction.

ビームスポット１４０は、走査部１５９によってその位置をｘ、ｙ、ｚ方向の何れかの方向に移動される。レンズ１１３は、制御部１１６がレンズアクチュエータ１１７を制御することにより、少なくともｚ方向へ移動され、それにより、レンズ１１３による信号光の集光位置（測定位置）の移動がなされる。 The position of the beam spot 140 is moved by the scanning unit 159 in any of the x, y, and z directions. The lens 113 is moved at least in the z direction by the control unit 116 controlling the lens actuator 117, whereby the focusing position (measurement position) of the signal light by the lens 113 is moved.

また、信号光の集光位置のｘｙ方向への移動は、信号光の光路中に設けられた、二つのガルバノミラー１０８および１０９とレンズ１１０および１１１を含む２次元スキャナ１０７とによってなされ、それにより、信号光の集光位置による測定対象物の走査がなされる。 Further, the movement of the condensing position of the signal light in the xy direction is performed by two galvanometer mirrors 108 and 109 and a two-dimensional scanner 107 including lenses 110 and 111 provided in the optical path of the signal light. , The object to be measured is scanned according to the position where the signal light is collected.

測定対象物から反射または散乱された信号光は、レンズ１１３によって平行光（ビーム）に変換される。その後、信号光は、λ／４板１１２によって偏光状態を円偏光からｐ偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ１０６へ入射する。試料ステージ１３９の移動によって測定対象物１１５を移動させることによって、信号光の集光位置の測定対象物１１５中での位置のおおまかな移動がなされる。 The signal light reflected or scattered from the object to be measured is converted into parallel light (beam) by the lens 113. After that, the signal light is converted from circularly polarized light to p-polarized light by the λ / 4 plate 112, and is incident on the polarization beam splitter 106. By moving the measurement object 115 by moving the sample stage 139, the position of the light condensing position in the measurement object 115 is roughly moved.

一方、参照光はλ／４板１１８を透過して、偏光状態がｐ偏光から円偏光に変換される。その後、参照光は、位置が固定されたミラー１１９に入射して反射された後、再度λ／４板１１８を透過して偏光状態が円偏光からｓ偏光へ変換され、偏光ビームスプリッタ１０６へ入射する。 On the other hand, the reference light passes through the λ / 4 plate 118, and the polarized state is converted from p-polarized light to circularly polarized light. After that, the reference light is incident on the mirror 119 whose position is fixed and reflected, then passes through the λ / 4 plate 118 again, the polarization state is converted from circularly polarized light to s-polarized light, and the light is incident on the polarization beam splitter 106. To do.

信号光と参照光とは、偏光ビームスプリッタ１０６で合波され、合成光が生成される。合成光は、ハーフビームスプリッタ１２０、λ／２板（１２１および１２７）、λ／４板１２６、集光レンズ（１２２および１２８）、偏光ビームスプリッタ（１２３および１２９）から成る干渉光学系１３２へ導かれる。 The signal light and the reference light are combined by the polarizing beam splitter 106 to generate synthetic light. The combined light is directed to an interference optical system 132 consisting of a half beam splitter 120, a λ / 2 plate (121 and 127), a λ / 4 plate 126, a condenser lens (122 and 128), and a polarizing beam splitter (123 and 129). It will be split.

干渉光学系１３２へ入射した合成光は、ハーフビームスプリッタ１２０によって透過光と反射光とに二分岐される。透過光は、光学軸がｘｚ平面に対して約２２．５度に設定されたλ／２板１２１を透過した後、集光レンズ１２２によって集光される。その後、透過光は、偏光ビームスプリッタ１２３によって二分岐されて、互いに位相関係が１８０度異なる第１の干渉光１４４と第２の干渉光１４５とが生成される。 The combined light incident on the interference optical system 132 is split into transmitted light and reflected light by the half beam splitter 120. The transmitted light is transmitted by the condenser lens 122 after passing through the λ / 2 plate 121 whose optical axis is set to about 22.5 degrees with respect to the xz plane. After that, the transmitted light is split into two by the polarizing beam splitter 123, and the first interference light 144 and the second interference light 145 having a phase relationship different from each other by 180 degrees are generated.

第１の干渉光１４４は、集光レンズ１２２によって集光されて、フォトダイオードアレイ１２４の位置にビームスポット１４０の像１５３を結ぶ。フォトダイオードアレイ１２４は、ビームスポット１４０の像１５３に複数の光検出素子（フォトダイオード）１４８が重なるように配置される。 The first interference light 144 is focused by the condenser lens 122 and forms an image 153 of the beam spot 140 at the position of the photodiode array 124. The photodiode array 124 is arranged so that a plurality of photodetecting elements (photodiodes) 148 overlap the image 153 of the beam spot 140.

同様に、第２の干渉光１４５は、集光レンズ１２２によって集光されて、フォトダイオードアレイ１２５の位置にビームスポット１４０の像１５４を結ぶ。フォトダイオードアレイ１２５は、それぞれが光検出器として機能する複数の光検出素子１４９からなっており、ビームスポット１４０の像１５４に複数の光検出素子１４９が重なるように配置される。 Similarly, the second interference light 145 is focused by the condenser lens 122 to form an image 154 of the beam spot 140 at the position of the photodiode array 125. The photodiode array 125 is composed of a plurality of photodetector elements 149, each of which functions as a photodetector, and the plurality of photodetector elements 149 are arranged so as to overlap the image 154 of the beam spot 140.

第１の干渉光１４４および第２の干渉光１４５のそれぞれは、フォトダイオードアレイ１２４、１２５および差動検出回路１３４によって、複数の光検出素子１４８および複数の光検出素子１４９の互いに対応する素子の出力同士が組み合わされて電流差動検出され、二つの干渉光の強度の差に比例した信号１３７が出力される。ここで、複数の光検出素子１４８および複数の光検出素子１４９の互いに対応する素子とは、例えば、図１に示された例では、複数の光検出素子１４８の最も下方に位置する光検出素子と複数の光検出素子１４９の最も左側に位置する光検出素子とが互いに対応する素子となる。 Each of the first interference light 144 and the second interference light 145 is a device corresponding to each other of the plurality of photodetector elements 148 and the plurality of photodetector elements 149 by the photodiode arrays 124, 125 and the differential detection circuit 134, respectively. The outputs are combined and current differential detection is performed, and a signal 137 proportional to the difference in the intensity of the two interfering lights is output. Here, the elements corresponding to each other of the plurality of photodetector elements 148 and the plurality of photodetector elements 149 are, for example, in the example shown in FIG. 1, the photodetector element located at the lowermost position of the plurality of photodetector elements 148. And the photodetector element located on the leftmost side of the plurality of photodetector elements 149 are elements corresponding to each other.

一方、ハーフビームスプリッタ１２０において反射した反射光は、光学軸がｘｚ平面に対して約４５度に設定されたλ／４板１２６を透過した後、光学軸がｘｚ平面に対して約２２．５度に設定されたλ／２板１２７を透過し、集光レンズ１２８によって集光される。その後、反射光は、偏光ビームスプリッタ１２９によって二分岐され、互いに位相関係が１８０度異なる第三の干渉光と第四の干渉光とが生成される。第三の干渉光および第四の干渉光のそれぞれは、フォトダイオードアレイ１３１、１３０および差動検出回路１３５によって、電流差動検出され、二つの干渉光の強度の差に比例した信号１３８が出力される。 On the other hand, the reflected light reflected by the half beam splitter 120 passes through the λ / 4 plate 126 whose optical axis is set to about 45 degrees with respect to the xz plane, and then the optical axis is about 22.5 with respect to the xz plane. The light is transmitted through the λ / 2 plate 127 set to a degree and is focused by the condenser lens 128. After that, the reflected light is split into two by the polarizing beam splitter 129, and a third interference light and a fourth interference light having a phase relationship different from each other by 180 degrees are generated. Each of the third interference light and the fourth interference light is current differentially detected by the photodiode arrays 131, 130 and the differential detection circuit 135, and a signal 138 proportional to the difference in the intensity of the two interference lights is output. Will be done.

第三の干渉光１４６は、集光レンズ１２８によって集光されて、フォトダイオードアレイ１３１の位置にビームスポット１４０の像１５５を結ぶ。フォトダイオードアレイ１３１は、ビームスポット１４０の像１５５に複数の光検出素子（フォトダイオード）１５０が重なるように配置される。 The third interference light 146 is focused by the condenser lens 128 and forms an image 155 of the beam spot 140 at the position of the photodiode array 131. The photodiode array 131 is arranged so that a plurality of photodetecting elements (photodiodes) 150 overlap the image 155 of the beam spot 140.

同様に、第四の干渉光１４７は、集光レンズ１２８によって集光されて、フォトダイオードアレイ１３０の位置にビームスポット１４０の像１５６を結ぶ。フォトダイオードアレイ１３０は、それぞれが光検出器として機能する複数の光検出素子１５１からなっており、ビームスポット１４０の像１５６に複数の光検出素子１５１が重なるように配置される。 Similarly, the fourth interference light 147 is focused by the condenser lens 128 to form an image 156 of the beam spot 140 at the position of the photodiode array 130. The photodiode array 130 is composed of a plurality of photodetector elements 151, each of which functions as a photodetector, and the plurality of photodetector elements 151 are arranged so as to overlap the image 156 of the beam spot 140.

第三の干渉光１４６および第四の干渉光１４７のそれぞれは、フォトダイオードアレイ１３０、１３１および差動検出回路１３５によって、複数の光検出素子１５０および複数の光検出素子１５１の互いに対応する素子の出力同士が組み合わされて電流差動検出され、二つの干渉光の強度の差に比例した信号１３８が出力される。“互いに対応する素子”の意味については、上で説明したとおりである。 Each of the third interference light 146 and the fourth interference light 147 is a device corresponding to each other of the plurality of photodetectors 150 and the plurality of photodetectors 151 by the photodiode arrays 130, 131 and the differential detection circuit 135. The outputs are combined and current differential detection is performed, and a signal 138 proportional to the difference in the intensity of the two interfering lights is output. The meanings of "elements corresponding to each other" are as described above.

上記のようにして生成された信号１３７および信号１３８が、信号処理部１３６に入力されて演算されることにより信号光の振幅に比例した信号が得られる。具体的には、合成光が干渉光学系１３２へ入射する時点での信号光成分の振幅をＥｓｉｇ、参照光成分の振幅をＥｒｅｆ、信号１３７の強度をＩ、信号１３８の強度をＱとして、信号処理部１３６にて以下の式１の演算を行うことにより、位相に依存しない、信号光の振幅の絶対値に比例した信号が得られる。
｜Ｅｓｉｇ｜・｜Ｅｒｅｆ｜＝｛Ｉ２＋Ｑ２｝１／２ ・・・（式１）The signal 137 and the signal 138 generated as described above are input to the signal processing unit 136 and calculated to obtain a signal proportional to the amplitude of the signal light. Specifically, the amplitude of the signal light component at the time when the combined light enters the interference optical system 132 is E sig , the amplitude of the reference light component is E ref , the intensity of the signal 137 is I, and the intensity of the signal 138 is Q. By performing the calculation of the following equation 1 in the signal processing unit 136, a signal that is independent of the phase and is proportional to the absolute value of the amplitude of the signal light can be obtained.
| E sig | ・ | E ref | = {I 2 + Q 2 } 1/2 ... (Equation 1)

ここで信号１３７および信号１３８は、各フォトダイオードアレイ１２４、１２５、１３０、１３１の複数の光検出素子１４８、１４９、１５０、１５１の素子数だけ出力されているので、式１の演算もその数だけ行われ、それに応じた数の信号光の振幅に比例した信号が得られる（図１に示された例では四つ）。本実施例では位相関係が異なる三つ以上の干渉光を検出するため、これらの検出信号に対して演算を行うことで、干渉位相に依存しない安定した信号を取得することができる。 Here, since the signals 137 and the signals 138 are output by the number of elements of the plurality of photodetector elements 148, 149, 150, and 151 of the photodiode arrays 124, 125, 130, and 131, the calculation of Equation 1 is also the number. A signal proportional to the amplitude of the corresponding number of signal lights is obtained (four in the example shown in FIG. 1). In this embodiment, since three or more interference lights having different phase relationships are detected, a stable signal independent of the interference phase can be obtained by performing an operation on these detection signals.

図２は、実施例１の光計測装置１の動作状態における、ビームスポット１４０と差動検出回路１３４との対応関係を示す模式図である。 FIG. 2 is a schematic diagram showing a correspondence relationship between the beam spot 140 and the differential detection circuit 134 in the operating state of the optical measuring device 1 of the first embodiment.

測定対象物１１５上のビームスポット１４０のｘｙ平面上での形状は、先述のとおり、ｘ方向がｙ方向より長い楕円形である。測定対象物１１５において反射された信号光は、参照光と合波されて干渉光１４４、１４５、１４６、１４７となり、装置の光学系を介してフォトダイオードアレイ１２４、１２５、１３０、１３１の受光面上に、像１５３、１５４、１５５、１５６としてそれぞれ結ばれる。 As described above, the shape of the beam spot 140 on the measurement object 115 on the xy plane is an ellipse in which the x direction is longer than the y direction. The signal light reflected by the object to be measured 115 is combined with the reference light to become interference light 144, 145, 146, 147, and the light receiving surfaces of the photodiode arrays 124, 125, 130, 131 via the optical system of the apparatus. Above, they are tied as images 153, 154, 155, 156, respectively.

図２には、第１の干渉光および第２の干渉光に対応するフォトダイオードアレイ１２４、１２５と像１５３、１５４の位置関係が示されている。第３の干渉光および第４の干渉光に対応するフォトダイオードアレイ１３０、１３１と像１５５、１５６の位置関係も第１の干渉光および第２の干渉光の場合と同様である。 FIG. 2 shows the positional relationship between the photodiode arrays 124 and 125 and the images 153 and 154 corresponding to the first interference light and the second interference light. The positional relationship between the photodiode arrays 130, 131 and the images 155 and 156 corresponding to the third interference light and the fourth interference light is the same as in the case of the first interference light and the second interference light.

干渉光１４４の形成する像１５３は、フォトダイオードアレイ１２４の４つの光検出素子１４８（Ｄ１１、Ｄ１２、Ｄ１３、Ｄ１４）の並ぶ方向３０１に長い楕円形である。像１５３は、四つの光検出素子１４８にまたがっており、各光検出素子は干渉光１４４のうち各検出素子に照射される成分の強度に比例した電流を出力する。図２では、四つの光検出素子１４８の並ぶ方向３０１は、像１５３上において測定対象物１１５上でのｘ方向に対応する方向と一致させて描かれている。The image 153 formed by the interference light 144 is an ellipse long in the direction 301 in which the four photodetector elements 148 (D 11 , D 12 , D 13 , D 14) of the photodiode array 124 are arranged. The image 153 spans four photodetecting elements 148, and each photodetecting element outputs a current proportional to the intensity of a component of the interference light 144 that is applied to each detecting element. In FIG. 2, the direction 301 in which the four photodetector elements 148 are arranged is drawn on the image 153 so as to coincide with the direction corresponding to the x direction on the measurement object 115.

干渉光１４５の形成する像１５４は、フォトダイオードアレイ１２５の４つの光検出素子１４９（Ｄ２１、Ｄ２２、Ｄ２３、Ｄ２４）の並ぶ方向３０２に長い楕円形である。像１５４は、四つの光検出素子１４９にまたがっており、各光検出素子は干渉光１４５のうち各検出素子に照射される成分の強度に比例した電流を出力する。図２では、四つの光検出素子１４９の並ぶ方向３０２は、像１５４上において測定対象物１１５上でのｘ方向に対応する方向と一致させて描かれている。The image 154 formed by the interference light 145 is an ellipse long in the direction 302 in which the four photodetector elements 149 (D 21 , D 22 , D 23 , D 24) of the photodiode array 125 are arranged. The image 154 spans four photodetecting elements 149, and each photodetecting element outputs a current proportional to the intensity of a component of the interference light 145 that is applied to each detecting element. In FIG. 2, the direction 302 in which the four photodetector elements 149 are arranged is drawn on the image 154 so as to coincide with the direction corresponding to the x direction on the measurement object 115.

像１５３と四つの光検出素子１４８との相対的な位置関係は、像１５４と四つ光検出素子１４９との相対的な位置関係と一致させてあり、四つの光検出素子１４８（Ｄ１１、Ｄ１２、Ｄ１３、Ｄ１４）と四つの光検出素子１４９（Ｄ２１、Ｄ２２、Ｄ２３、Ｄ２４）は、ともに、測定対象物１１５上の四つの測定領域３０３（Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４）と光学的に共役な位置となっている。ここで、各光検出素子の間隔をδｘ、光学系の倍率をＭとすると、四つの測定領域３０３の間隔δｘ’は、δｘ’＝Ｍ×δｘとなっている。Image 153 and the relative positional relationship between the four photodetector element 148, Yes to match the relative positional relationship between the image 154 and four light detection elements 149, four light detection elements 148 (D 11, D 12 , D 13 , D 14 ) and the four photodetectors 149 (D 21 , D 22 , D 23 , D 24 ) both have four measurement regions 303 (A 1 , A 2) on the object to be measured 115. has become a a 3, a 4) and a position optically conjugate. Here, assuming that the distance between the photodetector elements is δx and the magnification of the optical system is M, the distance δx'of the four measurement regions 303 is δx'= Mxδx.

四つの光検出素子１４８（Ｄ１１、Ｄ１２、Ｄ１３、Ｄ１４）と四つの光検出素子１４９（Ｄ２１、Ｄ２２、Ｄ２３、Ｄ２４）の電流出力は、対応する光検出素子同士（Ｄ１１とＤ２１、Ｄ１２とＤ２２、Ｄ１３とＤ２３、Ｄ１４とＤ２４）の出力が組み合わされた四組の信号がそれぞれ差動検出回路３０４、３０５、３０６、３０７に入力されて差動検出され、四つの信号の集合である信号１３７として信号処理部１３６に入力される。The current outputs of the four photodetectors 148 (D 11 , D 12 , D 13 , D 14 ) and the four photodetectors 149 (D 21 , D 22 , D 23 , D 24 ) are those of the corresponding photodetectors. Four sets of signals that combine the outputs of (D 11 and D 21 , D 12 and D 22 , D 13 and D 23 , D 14 and D 24 ) are input to the differential detection circuits 304, 305, 306, and 307, respectively. It is differentially detected and input to the signal processing unit 136 as a signal 137 which is a set of four signals.

第３の干渉光および第４の干渉光についても、第１の干渉光および第２の干渉光と同様に、四つの光検出素子１５０および四つの光検出素子１５１は、ともに、測定対象物１１５上の四つの測定領域３０３（Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４）と光学的に共役な位置となっている。対応する光検出素子同士の出力は組み合わされ、四組の信号がそれぞれ四つの差動検出回路に入力されて差動検出される。その結果、四つの信号の集合である信号１３８が、信号処理部１３６に入力される。Regarding the third interference light and the fourth interference light, as in the case of the first interference light and the second interference light, the four light detection elements 150 and the four light detection elements 151 are both measured objects 115. The positions are optically coupled to the above four measurement regions 303 (A 1 , A 2 , A 3 , A 4). The outputs of the corresponding photodetectors are combined, and each of the four sets of signals is input to each of the four differential detection circuits for differential detection. As a result, the signal 138, which is a set of four signals, is input to the signal processing unit 136.

信号処理部１３６は、信号１３７および信号１３８を入力とした上記式１の演算を四回実行し、四つの測定領域３０３（Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４）で反射された信号光の各成分の振幅に比例した四つの信号（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）が算出される。上記のとおり、四つの測定領域３０３（Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４）についての信号の測定は同時に実施可能である。The signal processing unit 136 executes the calculation of the above equation 1 four times with the signal 137 and the signal 138 as inputs, and the signal light reflected in the four measurement areas 303 (A 1 , A 2 , A 3 , A 4). Four signals (S 1 , S 2 , S 3 , S 4 ) proportional to the amplitude of each component of are calculated. As described above, signal measurements for the four measurement regions 303 (A 1 , A 2 , A 3 , A 4 ) can be performed simultaneously.

以下、本実施例の光計測装置１がビームスポット１４０で測定対象物１１５を走査しながら経時変化情報を取得する際の動作を、図３および図４を参照しながら説明する。 Hereinafter, the operation when the optical measuring device 1 of this embodiment acquires the time-dependent change information while scanning the measurement object 115 at the beam spot 140 will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

図３は、測定対象物１１５上に照射されたビームスポット１４０、１５７、１５８が移動する様子を示す模式図である。 FIG. 3 is a schematic view showing how the beam spots 140, 157, and 158 irradiated on the measurement object 115 move.

ビームスポット１４０で測定対象物１１５を走査する際、測定対象物１１５上のビームスポット１４０は、ｘ方向に一定の速度で移動する。図３は走査方向１５２に一定の走査速さｖで移動しているビームスポット１４０の時刻ｔ１における位置と、同時刻の四つの測定領域３０３（Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４）の位置を示している。四つの測定領域３０３（Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４）の間隔は、上で述べたように光検出素子の間隔と光学系の特性で決まる値（δｘ’）で、ここでは時刻によらず一定である。図１中には、時刻ｔ１よりδｔ後と、２×δｔ後の時刻における、ビームスポット１４０の予定位置をそれぞれ符号１５７および符号１５８で示した。ここで、時間δｔは次式で与えられる値である。
δｔ＝δｘ’／ｖ・・・（式２）
言い換えると、時間δｔでのビームスポット１４０の移動距離はｖ・δｔ＝δｘ’であり、測定領域同士の間隔に等しい。When scanning the measurement object 115 with the beam spot 140, the beam spot 140 on the measurement object 115 moves at a constant speed in the x direction. FIG. 3 shows the position of the beam spot 140 moving in the scanning direction 152 at a constant scanning speed v at time t 1 and the four measurement regions 303 (A 1 , A 2 , A 3 , A 4 ) at the same time. Indicates the position of. The distance between the four measurement areas 303 (A 1 , A 2 , A 3 , A 4 ) is a value (δx') determined by the distance between the photodetector elements and the characteristics of the optical system as described above, and here the time. It is constant regardless. In the drawing 1, and after .DELTA.t from the time t 1, at time after 2 × .DELTA.t, respectively predetermined position of the beam spot 140 indicated by reference numeral 157 and reference numeral 158. Here, the time δt is a value given by the following equation.
δt = δx'/ v ... (Equation 2)
In other words, the moving distance of the beam spot 140 at time δt is v · δt = δx', which is equal to the distance between the measurement regions.

図４は、測定領域の位置の経時的変化と時間分解能（即ち、サンプリング間隔）との関係を示した模式図である。図４のグラフにおいて、横軸が時間ｔを示し、縦軸が測定領域３０３のｘ方向の位置を示す。図４には、四つの測定領域３０３（Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４）の位置が、それぞれ、トレース４０１、４０２、４０３、４０４として示されている。各トレースの実線部分は測定期間、破線部分は測定せずに単に移動している期間を表す。図４に示された例では、測定領域３０３がｘの正の方向に移動している間のみ測定し、ｘの負の方向に移動している（走査の開始位置に戻る）間は測定していない。FIG. 4 is a schematic diagram showing the relationship between the change over time in the position of the measurement region and the time resolution (that is, the sampling interval). In the graph of FIG. 4, the horizontal axis indicates the time t, and the vertical axis indicates the position of the measurement region 303 in the x direction. In FIG. 4, the positions of the four measurement regions 303 (A 1 , A 2 , A 3 , A 4 ) are shown as traces 401, 402, 403, and 404, respectively. The solid line part of each trace shows the measurement period, and the broken line part shows the period of movement without measurement. In the example shown in FIG. 4, the measurement is performed only while the measurement region 303 is moving in the positive direction of x, and is measured while it is moving in the negative direction of x (returning to the scanning start position). Not.

時刻ｔ１において測定領域３０３の１つＡ１の位置はｘ１であり、他の三つＡ２、Ａ３、Ａ４の位置はそれぞれ、ｘ１−δｘ’、ｘ１−２δｘ’、ｘ１−３δｘ’、である。この後、測定領域３０３は速さｖで移動するため、各測定領域３０３が位置ｘ１に到達する時刻は、それぞれ以下のとおりとなる。
Ａ２： ｔ１＋δｔ
Ａ３： ｔ１＋２δｔ
Ａ４： ｔ１＋３δｔPosition of one A 1 of the measurement region 303 at time t 1 is x 1, each of the other position of the three A 2, A 3, A 4 , x 1 -δx ', x 1 -2δx', x 1 -3δx ', it is. After that, since the measurement area 303 moves at a speed v, the time when each measurement area 303 reaches the position x 1 is as follows.
A 2 : t 1 + δt
A 3 : t 1 + 2δt
A 4 : t 1 + 3δt

よって、四つの測定領域３０３で得られた四つの信号（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）について、ｎ番目の測定領域の時刻ｔにおける信号値をＳｎ（ｔ）と書き表すと、Ｓ１（ｔ１）、Ｓ２（ｔ１＋δｔ）、Ｓ３（ｔ１＋２δｔ）、Ｓ４（ｔ１＋３δｔ）は、時刻ｔ１から時間δｔ毎に取得した位置ｘ１の時系列測定値となる。Thus, the four signals obtained by the four measurement regions 303 (S 1, S 2, S 3, S 4), the signal value at time t of the n-th measurement region when put out and S n (t), S 1 (t 1 ), S 2 (t 1 + δ t), S 3 (t 1 + 2 δ t), and S 4 (t 1 + 3 δ t) are time-series measured values of position x 1 acquired every time δ t from time t 1. It becomes.

より一般的には、ある時刻ｔ０にｍ番目の測定領域が通過する位置ｘ０の時系列測定値Ｙ（ｘ０，ｎ）は、Ｓｍ＋ｎ（ｔ０＋ｎ・δｔ）として得られ、この時系列測定値を用いて位置ｘ０の経時変化情報を取得できる。さらに、位置ｘ０から正方向にｘ’だけ離れた位置の時系列測定値Ｙ（ｘ０＋ｘ’，ｎ）は、Ｓｍ＋ｎ（ｔ０＋ｘ’／ｖ＋ｎ・δｔ）として得られる。このように、四つの測定領域３０３で測定対象１１５上の一つの走査線上を一度走査しただけで、当該走査線上の各点で時間δｔ毎の時系列測定値を取得することができる。More generally, the time-series measured value Y (x 0 , n) at the position x 0 through which the m-th measurement region passes at a certain time t 0 is obtained as S m + n (t 0 + n · δt). Time-series change information of position x 0 can be acquired using time-series measured values. Further, the time-series measured value Y (x 0 + x', n) at a position separated by x'in the positive direction from the position x 0 is obtained as S m + n (t 0 + x'/ v + n · δt). In this way, it is possible to acquire time-series measured values for each time δt at each point on the scanning line by scanning once on one scanning line on the measurement target 115 in the four measuring regions 303.

ここで、測定領域３０３のｘ方向の走査振幅をＸＡ、走査周期４０５をＴｘとすると、走査時の移動は一定速度なのでＸＡ＝ｖ・Ｔｘとなる。また測定領域同士の間隔に対して走査振幅は十分大きい（δｘ’＜＜ＸＡ）ため、δｔ＝δｘ’／ｖ＝（δｘ’／ＸＡ）・Ｔｘ＜＜Ｔｘとなる。つまり、本実施例の光計測装置１は、上記の動作を実行することにより、測定対象物１１５上のある位置の経時変化情報を取得可能であり、その時間分解能δｔは走査周期４０５Ｔｘより十分に短くすることができる。Here, assuming that the scanning amplitude of the measurement region 303 in the x direction is X A and the scanning period 405 is T x , the movement during scanning is a constant speed, so X A = v · T x . The scan amplitude with respect to the spacing of the measurement region with each other is sufficiently large (δx '<< X A) for, δt = δx' a / v = (δx '/ X A) · T x << T x. That is, the optical measuring device 1 of the present embodiment can acquire the time-dependent change information of a certain position on the measurement object 115 by executing the above operation, and its time resolution δt is sufficiently more than the scanning period 405T x. Can be shortened to.

また、差動検出回路１３４、１３５やフォトダイオードアレイ１２４、１２５、１３０、１３１の時間分解能（ＡＤ変換周波数や応答周波数）を上記δｔと同程度以下とすることで、意図した時点での測定値を得ることができる。さらに、望ましくは上記時間分解能をδｔ／２以下とすることで、サンプリング定理を満足して意図した時間分解能での情報を得ることができる。また、上記時間分解能をδｔ／１０以下とすることで、測定の隣り合う時点における測定対象物１１５の状態に影響を受けない測定が可能となり、経時変化情報を精度よく検出することができる。 Further, by setting the time resolution (AD conversion frequency and response frequency) of the differential detection circuits 134 and 135 and the photodiode arrays 124, 125, 130 and 131 to the same level as or less than the above δt, the measured values at the intended time points are obtained. Can be obtained. Further, preferably, by setting the time resolution to δt / 2 or less, it is possible to satisfy the sampling theorem and obtain information at the intended time resolution. Further, by setting the time resolution to δt / 10 or less, it is possible to perform measurement that is not affected by the state of the measurement object 115 at the time points adjacent to each other, and it is possible to accurately detect the time-dependent change information.

以上のように、本開示によれば、走査方向に対応する方向に設けられた複数の検出器によって、測定対象物の所定部位を異なる時刻に測定でき、得られた複数の測定結果によって当該所定部位の経時変化情報を取得することができる。つまり、本開示の光計測装置１は、二つの信号光ビームを用いることなく、走査周期よりも短い時間分解能で経時変化情報を測定できる。 As described above, according to the present disclosure, a predetermined part of a measurement object can be measured at different times by a plurality of detectors provided in a direction corresponding to a scanning direction, and the predetermined portion is determined based on the obtained plurality of measurement results. It is possible to acquire information on changes over time in the site. That is, the optical measuring device 1 of the present disclosure can measure the time-dependent change information with a time resolution shorter than the scanning period without using two signal light beams.

実施例１の光計測装置１では、フォトダイオードアレイ１４８、１４９、１５０、１５１について、各アレイ上の光検出素子の数は二個以上であり、これによって二つ以上の時点間の信号を取得し、経時変化量を算出することができる。また、より好ましくは各フォトダイオードアレイ上の光検出素子の数は三個以上である。この場合には、時間分解能を可変にするか、複数の時間分解能での情報を一度に取得することができる。具体的には、三つの光検出素子を持つフォトダイオードアレイを用いて取得した三つの信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３のうち、Ｓ１、Ｓ２を用いれば時間分解能δｔの情報を取得可能で、Ｓ１、Ｓ３を用いれば時間分解能２δｔの情報を取得可能となる。In the optical measuring device 1 of the first embodiment, for the photodiode arrays 148, 149, 150, 151, the number of photodetecting elements on each array is two or more, thereby acquiring signals between two or more time points. Then, the amount of change over time can be calculated. Further, more preferably, the number of photodetector elements on each photodiode array is three or more. In this case, the time resolution can be made variable, or information at a plurality of time resolutions can be acquired at once. Specifically, among the three signals S 1 , S 2 , and S 3 acquired by using a photodiode array having three photodetectors, information of time resolution δt can be acquired by using S 1 and S 2. Then, if S 1 and S 3 are used, information with a time resolution of 2δt can be acquired.

本実施例の光計測装置１では、フォトダイオードアレイ１４８、１４９、１５０、１５１について、各フォトダイオードアレイ上の任意の光検出素子間の間隔の最小値δｘｍｉｎ、最大値δｘｍａｘ、光学系の倍率をＭ、ビームスポット１４０の走査速さをｖとすると、（δｘｍｉｎ／Ｍ）／ｖ≦δｔ≦（δｘｍａｘ／Ｍ）／ｖの範囲の時間分解能δｔで経時変化情報を取得することが可能である。ここで、最小値δｘｍｉｎは、例えば、隣り合う光検出素子同士の間隔であり、最大値δｘｍａｘは、例えば、（光検出素子の個数−１）×δｘｍｉｎである。In the optical measuring device 1 of the present embodiment, for the photodiode arrays 148, 149, 150, and 151, the minimum value δ x min , the maximum value δ x max , and the maximum value δ x max of the spacing between arbitrary photodetector elements on each photodiode array are set. Assuming that the magnification is M and the scanning speed of the beam spot 140 is v, it is possible to acquire time-dependent change information with a time resolution of δt in the range of (δ x min / M) / v ≦ δt ≦ (δ x max / M) / v. It is possible. Here, the minimum value δ x min is, for example, the distance between adjacent photodetecting elements, and the maximum value δ x max is, for example, (number of photodetecting elements-1) × δ x min .

また、図３において、ビームスポット１４０の形状は、複数の測定領域３０３に収まるような大きさとして説明した。ビームスポット１４０の形状（照射領域）は、測定領域３０３を含む形状であってもよい。そのようにすると、各測定領域（Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４）に照射される信号光の強度を均一にすることができ、経時変化情報の精度を向上させることができる。Further, in FIG. 3, the shape of the beam spot 140 has been described as having a size that fits in the plurality of measurement regions 303. The shape (irradiation region) of the beam spot 140 may be a shape including the measurement region 303. By doing so, the intensity of the signal light applied to each measurement area (A 1 , A 2 , A 3 , A 4 ) can be made uniform, and the accuracy of the time-dependent change information can be improved.

また、図３に示されているように、ビームスポット１４０の形状を楕円形状とした場合、複数の測定領域３０３の両端と中央とで信号光の照射量に差がでる可能性がある。その場合、複数の測定領域３０３の両端と中央との照射量の差（信号強度の差）を予め計測し、信号処理部１３６は、複数の測定領域３０３のそれぞれに対応する信号光の強度をキャリブレーションして算出してもよい。このようにすると、測定対象物１１５の経時変化情報の測定精度が向上する。 Further, as shown in FIG. 3, when the shape of the beam spot 140 is elliptical, there is a possibility that the irradiation amount of the signal light differs between both ends and the center of the plurality of measurement regions 303. In that case, the difference in irradiation amount (difference in signal intensity) between both ends and the center of the plurality of measurement areas 303 is measured in advance, and the signal processing unit 136 measures the signal light intensity corresponding to each of the plurality of measurement areas 303. It may be calibrated and calculated. In this way, the measurement accuracy of the time-dependent change information of the measurement object 115 is improved.

続いて、測定対象物１１５の２次元像および３次元像を取得するための走査方法について述べる。測定対象物１１５の２次元像（ｚｘ像）は、ビームスポット１４０で測定対象物１１５の２次元領域を走査することで得られる。例えば、制御部１１６によって走査部１５９を構成する２次元スキャナ１０７を制御し、ガルバノミラー１０８（第１の走査部）を動かしてｘ方向に繰り返し走査しつつ、ガルバノミラー１０８が折り返し位置に到達する度に、制御部１１６によってレンズアクチュエータ１１７を作動させてｚ方向に所定の量（集光されたビームスポット１４０のｚ方向径程度）だけレンズ１１３（第２の走査部）を移動させることによって、２次元像（ｚｘ像）を得ることができる。なお、例えば、ｘ方向への走査は、ｚ方向への走査よりも高速にビームスポット１４０（照射領域）を移動させる。 Subsequently, a scanning method for acquiring a two-dimensional image and a three-dimensional image of the measurement object 115 will be described. The two-dimensional image (zx image) of the measurement object 115 is obtained by scanning the two-dimensional region of the measurement object 115 with the beam spot 140. For example, the control unit 116 controls the two-dimensional scanner 107 constituting the scanning unit 159, and the galvano mirror 108 (first scanning unit) is moved to repeatedly scan in the x direction while the galvano mirror 108 reaches the folded position. Each time, the control unit 116 operates the lens actuator 117 to move the lens 113 (second scanning unit) by a predetermined amount (about the z-direction diameter of the focused beam spot 140) in the z-direction. A two-dimensional image (zx image) can be obtained. For example, scanning in the x direction moves the beam spot 140 (irradiation region) at a higher speed than scanning in the z direction.

測定対象の３次元像は、上記の走査方法でｚｘ像を取得した後にレンズ１１３をｙ方向に所定量（集光された信号光のスポット径程度）移動させるという手順を繰り返すことにより取得することができる。または、ガルバノミラー１０８およびレンズ１１３の走査によりｚｘ像を取得した後に、測定対象物１１５もしくは光計測装置１全体を電動ステージ等によりｙ方向へ移動させるという手順を繰り返してもよい。なお、本実施例においてはレンズ１１３を走査することによりｚスキャンを行っているが、例えばレンズ１１３の手前に少なくとも１枚レンズをさらに挿入し、当該レンズを走査することにより集光位置を走査することとしてもよく、また２次元スキャナ１０７によってｙ方向への移動を行っても良い。 The three-dimensional image to be measured is obtained by repeating the procedure of moving the lens 113 in the y direction by a predetermined amount (about the spot diameter of the focused signal light) after acquiring the zx image by the above scanning method. Can be done. Alternatively, after acquiring a zx image by scanning the galvanometer mirror 108 and the lens 113, the procedure of moving the measurement object 115 or the entire optical measuring device 1 in the y direction by an electric stage or the like may be repeated. In this embodiment, the z scan is performed by scanning the lens 113. For example, at least one lens is further inserted in front of the lens 113, and the condensing position is scanned by scanning the lens. Alternatively, the movement may be performed in the y direction by the two-dimensional scanner 107.

上記のとおり、本開示の光計測装置１は、レンズアクチュエータ１１７と２次元スキャナ１０７を用いることで、２次元領域または３次元領域を走査して、当該領域の経時変化情報を取得することができ、取得した経時変化量を各ピクセルの輝度値に持つ２次元または３次元の画像として出力することもできる。 As described above, the optical measuring device 1 of the present disclosure can scan the two-dimensional region or the three-dimensional region and acquire the time-dependent change information of the region by using the lens actuator 117 and the two-dimensional scanner 107. It is also possible to output as a two-dimensional or three-dimensional image having the acquired amount of change with time as the brightness value of each pixel.

なお、信号光を集光して測定対象物１１５中にビームスポット１４０を形成するレンズ１１３の開口数は０．３が望ましい。また、レンズ１１３の開口数を０．４以上と大きくした場合、高いＺ方向分解能が得られる。また、レンズ１１３の開口数を０．３〜０．４とした場合、レンズの焦点深度を深く取ることができるため、測定対象物１１５中の測定可能な深さの範囲を広げることができる。 The numerical aperture of the lens 113 that collects the signal light to form the beam spot 140 in the measurement object 115 is preferably 0.3. Further, when the numerical aperture of the lens 113 is increased to 0.4 or more, high Z-direction resolution can be obtained. Further, when the numerical aperture of the lens 113 is set to 0.3 to 0.4, the depth of focus of the lens can be deepened, so that the range of the measurable depth in the object to be measured 115 can be widened.

また、光源１０１には、出射されるレーザ光のコヒーレンス長が、レンズ１１３の光軸方向の走査により発生する信号光の光路長変化よりも長いレーザ光源を用いる。こうすると、レンズ１１３を光軸方向に走査した場合に信号光と参照光とで光路長差が発生しても、干渉振幅の低下を抑制することができる。そのため、レンズ１１３をｚ方向に駆動することでビームスポット１４０の位置をｚ方向に移動することが可能となり、参照ミラー１１９を駆動する方式に比べて簡素でコンパクトな装置を実現できる。 Further, as the light source 101, a laser light source is used in which the coherence length of the emitted laser light is longer than the change in the optical path length of the signal light generated by scanning in the optical axis direction of the lens 113. By doing so, even if an optical path length difference occurs between the signal light and the reference light when the lens 113 is scanned in the optical axis direction, it is possible to suppress a decrease in the interference amplitude. Therefore, by driving the lens 113 in the z direction, the position of the beam spot 140 can be moved in the z direction, and a simple and compact device can be realized as compared with the method of driving the reference mirror 119.

ビームスポット１４０の形状は、円形、楕円形、線状、矩形などでよい。円形のビームスポット１４０を用いる場合は、通常の光学系構成を用いることができるため、光計測装置１の装置構成を簡素に構築できる。線状または矩形のビームスポットは、シリンドリカルレンズ等を用いて実現でき、ビームスポット１４０中の信号光強度が、ｘ方向についてほぼ変化しないため、走査時に安定した信号が得やすい。 The shape of the beam spot 140 may be circular, elliptical, linear, rectangular or the like. When the circular beam spot 140 is used, a normal optical system configuration can be used, so that the device configuration of the optical measuring device 1 can be simply constructed. The linear or rectangular beam spot can be realized by using a cylindrical lens or the like, and since the signal light intensity in the beam spot 140 hardly changes in the x direction, a stable signal can be easily obtained during scanning.

また、ビームスポット１４０のｘ方向の大きさは、フォトダイオードアレイ１４８、１４９、１５０、１５１上に光学系によって結ばれた像において、ｘ方向に対応する方向の大きさが、それぞれ少なくとも二つ以上の光検出素子を含む大きさである。すなわち、光学系の倍率をＭ、各フォトダイオードアレイにおいて検出に使用する光検出素子のうち最も離れた素子間の距離をＬｍａｘ、ビームスポット１４０のｘ方向の大きさをＤｘとして、Ｄｘ≧Ｌｍａｘ／Ｍである。Further, the size of the beam spot 140 in the x direction is such that in the images formed by the optical system on the photodiode arrays 148, 149, 150, and 151, the size in the direction corresponding to the x direction is at least two or more. It is the size including the light detection element of. That is, the magnification of the optical system M, the distance L max between the farthest element of the light detecting element used for the detection, in the x-direction of the beam spot 140 magnitude as D x in each photodiode array, D x ≧ L max / M.

また、ビームスポット１４０のｙ方向の大きさは、ｘ方向の大きさより小さくてよい。望ましくは、ｙ方向の大きさは、フォトダイオードアレイ１４８、１４９、１５０、１５１上に光学系によって結ばれた像において、ｙ方向に対応する方向の大きさが、光検出素子の受光面に収まる大きさである。すなわち、光学系の倍率をＭ、光検出素子のｙ方向に対応する方向の幅をＬｙ、ビームスポット１４０のｙ方向の大きさをＤｙとして、Ｄｙ≦Ｌｙ／Ｍである。この場合、信号光の強度に関する情報はあますところなく検出される信号に寄与するため、ＳＮ比の高い信号が得られる。Further, the size of the beam spot 140 in the y direction may be smaller than the size in the x direction. Desirably, the size in the y direction is such that the size in the direction corresponding to the y direction fits in the light receiving surface of the photodetector in the image formed by the optical system on the photodiode arrays 148, 149, 150, 151. The size. That is, the magnification of the optical system M, the direction of the width corresponding to the y-direction of the light detecting element L y, in the y direction of the beam spot 140 magnitude as D y, a D y ≦ L y / M. In this case, since the information regarding the intensity of the signal light contributes to the signal that is detected everywhere, a signal having a high SN ratio can be obtained.

このような楕円形のビームスポット１４０は、断面形状が楕円形のビームとして信号光をレンズ１１３に入射することで得られる。レンズ１１３に入射するビームの断面形状はｙ方向がｘ方向より長い楕円形であれば、集光時の開口数はｙ方向がｘ方向より大きくなり、ビームスポット１４０のｘｙ平面上での形状はｘ方向がｙ方向より長い楕円形となる。信号光の楕円ビームのｙ方向の径およびｘ方向の径を変更することで、ビームスポット１４０の楕円形のｘ方向の径およびｙ方向の径を変更することもできる。楕円ビーム形状の調整は、信号光の光路に挿入されたビーム整形プリズム１０３によって可能となる。 Such an elliptical beam spot 140 is obtained by injecting signal light onto the lens 113 as a beam having an elliptical cross section. If the cross-sectional shape of the beam incident on the lens 113 is an ellipse whose y direction is longer than the x direction, the numerical aperture at the time of focusing is larger than the x direction in the y direction, and the shape of the beam spot 140 on the xy plane is It becomes an ellipse whose x direction is longer than the y direction. By changing the diameter in the y direction and the diameter in the x direction of the elliptical beam of the signal light, the diameter in the x direction and the diameter in the y direction of the ellipse of the beam spot 140 can be changed. The elliptical beam shape can be adjusted by the beam shaping prism 103 inserted in the optical path of the signal light.

また、光源１０１として半導体レーザなど、楕円形ビームを出力する素子を用いれば、ビーム整形プリズム１０３を省略することも可能である。また、この方式によって楕円形のビームスポット１４０を形成した場合、ビームスポット１４０のｘ方向を大きくしても、ビームスポットのｚ方向へのデフォーカスを抑制することができ、ビームスポットを大きくすることによって生じる測定時の空間分解能の劣化を最低限に抑えることができる。 Further, if an element that outputs an elliptical beam such as a semiconductor laser is used as the light source 101, the beam shaping prism 103 can be omitted. Further, when the elliptical beam spot 140 is formed by this method, defocusing of the beam spot in the z direction can be suppressed even if the x direction of the beam spot 140 is increased, and the beam spot can be increased. The deterioration of spatial resolution during measurement caused by the above can be minimized.

測定対象物１１５に入射して反射された信号光は、理想的には入射時の信号光と同じ径を持つビームになるが、実際には測定対象物１１５の光学的な不均一性などにより、入射時より大きな径のビームとなる可能性がある。参照光のビーム径を信号光のビーム径より大きくしておくことで、このような場合にも反射された信号光の全成分が干渉および信号の生成に寄与するようにできる。その結果、信号光量の増加によるＳＮ比向上と実効開口数の増大による分解能向上が達成される。 The signal light incident on the measurement object 115 and reflected is ideally a beam having the same diameter as the signal light at the time of incident, but in reality, due to the optical non-uniformity of the measurement object 115 or the like. , There is a possibility that the beam will have a larger diameter than when it was incident. By making the beam diameter of the reference light larger than the beam diameter of the signal light, it is possible to make all the components of the reflected signal light contribute to interference and signal generation even in such a case. As a result, an improvement in the SN ratio by increasing the amount of signal light and an improvement in resolution by increasing the effective numerical aperture are achieved.

＜実施例１の変形例＞
図５は、上で述べたビーム径を拡大する参照光学系５００の構成を示す模式図である。図５において、上下方向をｚ方向、左右方向をｘ方向、紙面に垂直な方向をｙ方向としている。光源１０１から出射されたレーザ光は、偏光ビームスプリッタ５０１でｓ偏光の信号光とｐ偏光の参照光とに二分岐される。参照光は、二枚のレンズ５０２、５０３からなるビームエクスパンダ５０６によってビーム径が拡大され、ミラー５０４、５０５で反射されて向きを変え、λ／２板５０７によってｐ偏光からｓ偏光へ変換され、偏光ビームスプリッタ１０６へ入射する。信号光は偏光ビームスプリッタ１０６を透過した後は、図１と同様の光学系を経て戻り、偏光ビームスプリッタ１０６にて参照光と合波され、合成光を生じる。以降の動作は図１と同様であるので説明を省略する。<Modification of Example 1>
FIG. 5 is a schematic view showing the configuration of the reference optical system 500 for expanding the beam diameter described above. In FIG. 5, the vertical direction is the z direction, the horizontal direction is the x direction, and the direction perpendicular to the paper surface is the y direction. The laser light emitted from the light source 101 is split into s-polarized signal light and p-polarized reference light by the polarizing beam splitter 501. The reference light is expanded by the beam expander 506 consisting of two lenses 502 and 503, reflected by the mirrors 504 and 505 to change the direction, and is converted from p-polarized light to s-polarized light by the λ / 2 plate 507. , Increasing into the polarizing beam splitter 106. After the signal light has passed through the polarizing beam splitter 106, it returns through the same optical system as in FIG. 1 and is combined with the reference light by the polarizing beam splitter 106 to generate synthetic light. Since the subsequent operations are the same as those in FIG. 1, the description thereof will be omitted.

＜実施例２＞
図６は、実施例２に係る光計測装置２の基本的な構成例を示す図である。図６において、図の上下方向をｚ方向、左右方向をｘ方向、紙面に垂直な方向をｙ方向としている。<Example 2>
FIG. 6 is a diagram showing a basic configuration example of the optical measuring device 2 according to the second embodiment. In FIG. 6, the vertical direction of the figure is the z direction, the horizontal direction is the x direction, and the direction perpendicular to the paper surface is the y direction.

実施例２の光計測装置２は、光源１０１から出射されたレーザ光が、信号光と参照光とに二分岐され、再び合波されることにより合成光が生成されるまでの構成は実施例１と同様である。実施例２の光計測装置２では、複数の光検出素子が一列に並んだフォトダイオードアレイ６０７を用いて干渉光の強度に比例した電流を出力する点が実施例１の光計測装置１とは異なる。 The optical measuring device 2 of the second embodiment has a configuration in which the laser light emitted from the light source 101 is bifurcated into a signal light and a reference light and then combined again to generate synthetic light. Same as 1. In the optical measuring device 2 of the second embodiment, the point that a current proportional to the intensity of the interference light is output by using the photodiode array 607 in which a plurality of photodetecting elements are arranged in a row is different from the optical measuring device 1 of the first embodiment. different.

実施例２の光計測装置２では、生成された合成光は、まず回折格子６０２によって±１次の回折光に分岐され、第１の分岐合成光と第２の分岐合成光とが生成される。これらの合成光は、第１の分岐合成光のｓ偏光成分およびｐ偏光成分の位相差と、第２の分岐合成光のｓ偏光成分およびｐ偏光成分の位相差が９０度異なるように配置された位相板６０３を通過する。 In the optical measuring device 2 of the second embodiment, the generated combined light is first branched into ± 1st-order diffracted light by the diffraction grating 602, and the first branched combined light and the second branched combined light are generated. .. These composite lights are arranged so that the phase difference between the s-polarized light component and the p-polarized light component of the first branched synthetic light and the phase difference between the s-polarized light component and the p-polarized light component of the second branched synthetic light are different by 90 degrees. It passes through the phase plate 603.

その後、第１の分岐合成光および第２の分岐合成光は、ｘｚ平面に対して約２２．５度に設定されたλ／２板６０４にて偏光方向が回転され、ウォラストンプリズム６０５によって偏光分離されることにより、互いに干渉の位相がほぼ９０度ずつ異なる四つの干渉光が生成される。これらの干渉光は集光レンズ６０６によって集光され、フォトダイオードアレイ６０７上のそれぞれ複数の光検出素子からなる四つの領域６０８、６０９、６１０、６１１にビームスポット１４０の像を結ぶ。その結果、干渉光のそれぞれは各光検出素子により電流に変換され、位相関係が１８０度異なる干渉光に対応する領域からの電流の対が差動検出回路１３４、１３５によって差動検出される。 After that, the first branched composite light and the second branched composite light are rotated in the polarization direction by the λ / 2 plate 604 set at about 22.5 degrees with respect to the xz plane, and polarized by the Wollaston prism 605. By being separated, four interference lights having different phases of interference by about 90 degrees are generated. These interference lights are condensed by the condenser lens 606 and form an image of the beam spot 140 in four regions 608, 609, 610, and 611 each consisting of a plurality of photodetectors on the photodiode array 607. As a result, each of the interference lights is converted into a current by each photodetector element, and the pair of currents from the regions corresponding to the interference lights having a phase relationship different by 180 degrees are differentially detected by the differential detection circuits 134 and 135.

検出信号は信号処理部１３６で演算され、位相に依存しない、信号光の振幅の絶対値に比例した信号が得られる。干渉光学系６０１の機能は実施例１の干渉光学系１３２と同様であるため、ここでは説明を省略する。以上のように、干渉位相の異なる四つの干渉光のうち複数を、１つのフォトダイオードアレイ６０７で受光して検出する構成とすることにより、部品点数を少なくすることができる。 The detection signal is calculated by the signal processing unit 136, and a signal that does not depend on the phase and is proportional to the absolute value of the amplitude of the signal light is obtained. Since the function of the interference optical system 601 is the same as that of the interference optical system 132 of the first embodiment, the description thereof will be omitted here. As described above, the number of parts can be reduced by adopting a configuration in which a plurality of the four interference lights having different interference phases are received and detected by one photodiode array 607.

つまり、実施例２の光計測装置２は、実施例１の光計測装置１に比べて干渉光学系の部品点数が少なく小型であるため、実施例１の光計測装置１よりも装置全体が小さくなる。 That is, since the optical measuring device 2 of the second embodiment has a smaller number of parts of the interference optical system and is smaller than the optical measuring device 1 of the first embodiment, the entire device is smaller than the optical measuring device 1 of the first embodiment. Become.

＜実施例３＞
図７は、実施例３の光計測装置３の構成を示す模式図である。図７において、図の上下方向をｚ方向、左右方向をｘ方向、紙面に垂直な方向をｙ方向としている。なお、図２に示した部材と同じ部材には同じ符号を付し、説明を省略する。<Example 3>
FIG. 7 is a schematic view showing the configuration of the optical measuring device 3 of the third embodiment. In FIG. 7, the vertical direction of the figure is the z direction, the horizontal direction is the x direction, and the direction perpendicular to the paper surface is the y direction. The same members as those shown in FIG. 2 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

実施例３の光計測装置３は、実施例１のＯＣＴ装置とは種類が異なり、低コヒーレンス光源を用いるタイプのＯＣＴ装置に本開示の技術を適用したものである。ＳＬＤ（Super Luminescence Diode）等の低コヒーレンス光源である光源７０１から出射された光は、コリメートレンズ７０２によって平行光に変換され、ビーム整形プリズム７０３によってビーム断面形状をｙ方向がｘ方向より長い楕円形に整形され、ビームスプリッタ７０６で信号光と参照光とに二分岐される。 The optical measuring device 3 of the third embodiment is different from the OCT device of the first embodiment, and the technique of the present disclosure is applied to an OCT device of a type using a low coherence light source. The light emitted from the light source 701, which is a low coherence light source such as SLD (Super Luminescence Diode), is converted into parallel light by the collimating lens 702, and the beam shaping prism 703 changes the beam cross-sectional shape into an elliptical shape whose y direction is longer than the x direction. The beam splitter 706 splits the light into two, a signal light and a reference light.

信号光は、レンズ７１３で集光され、試料ステージ７３９に保持された測定対象物１１５上の集光位置に楕円形のビームスポット７４０を形成する。ここで、レンズ７１３に入射するビームの断面形状はｙ方向がｘ方向より長い楕円形であるため、集光時の開口数はｙ方向がｘ方向より大きくなり、ビームスポット７４０のｘｙ平面上での形状はｘ方向がｙ方向より長い楕円形となる。 The signal light is focused by the lens 713 and forms an elliptical beam spot 740 at the focused position on the measurement object 115 held on the sample stage 739. Here, since the cross-sectional shape of the beam incident on the lens 713 is an ellipse whose y direction is longer than the x direction, the number of openings at the time of focusing is larger in the y direction than in the x direction, and is on the xy plane of the beam spot 740. The shape of is an ellipse in which the x direction is longer than the y direction.

測定対象物７１５で反射または拡散された信号光は、レンズ７１３でビームにされてビームスプリッタ７０６に戻る。参照光はミラー７１９で反射されて同じくビームスプリッタ７０６に戻り、信号光と合波されて干渉し、合成光を生成する。合成光は集光レンズ７２２で集光され、フォトダイオードアレイ７２４上にビームスポット７４０の像７５３を結ぶ。像７５３はフォトダイオードアレイ７２４の複数の光検出素子７４８で検出され、検出された複数の信号７３７は信号処理部７３６に送られる。 The signal light reflected or diffused by the object to be measured 715 is beamed by the lens 713 and returned to the beam splitter 706. The reference light is reflected by the mirror 719 and returns to the beam splitter 706, which is combined with the signal light and interferes with the signal light to generate a composite light. The combined light is focused by the condenser lens 722 and forms an image 753 of the beam spot 740 on the photodiode array 724. The image 753 is detected by the plurality of photodetecting elements 748 of the photodiode array 724, and the plurality of detected signals 737 are sent to the signal processing unit 736.

実施例３の光計測装置３では、低コヒーレンス光源を用い、信号光に含まれる成分のうち参照光と光路長が一致する成分のみが干渉して信号７３７を与えるため、測定対象物７１５の特定のｚ位置を測定点とした情報を取得できる。光計測装置３は、測定時に制御部７１６によりアクチュエータ７６０を駆動してミラー７１９を走査することにより、測定点のｚ走査を行う。また、光計測装置３は、制御部７１６によって制御された２次元スキャナ７５９によってｘｙ走査を行う。上記の操作を組み合わせて測定対象物７１５の２次元像や３次元像を取得できる。 In the optical measuring device 3 of the third embodiment, the low coherence light source is used, and among the components contained in the signal light, only the components having the same optical path length as the reference light interfere with each other to give the signal 737. Therefore, the measurement target 715 is specified. Information can be obtained with the z position of. The optical measuring device 3 performs z-scanning of the measurement point by driving the actuator 760 by the control unit 716 and scanning the mirror 719 at the time of measurement. Further, the optical measuring device 3 performs xy scanning by a two-dimensional scanner 759 controlled by the control unit 716. A two-dimensional image or a three-dimensional image of the measurement object 715 can be obtained by combining the above operations.

実施例３の光計測装置３では、測定時に２次元スキャナ７５９によってｘ方向の走査を行い、実施例１と同様に複数の光検出素子からの信号を比較することで、ｘ方向の走査の走査周期より短い時間分解能で経時変化情報を取得することができる。また、実施例３の光計測装置３は、実施例１の光計測装置１と比較してより少ない部品点数で実施例１と同様の機能を達成でき、より小型の装置を提供することができる。 In the optical measuring device 3 of the third embodiment, scanning in the x-direction is performed by a two-dimensional scanner 759 at the time of measurement, and signals from a plurality of photodetectors are compared in the same manner as in the first embodiment to scan the scanning in the x-direction. Time-dependent change information can be acquired with a time resolution shorter than the period. Further, the optical measuring device 3 of the third embodiment can achieve the same function as that of the first embodiment with a smaller number of parts than the optical measuring device 1 of the first embodiment, and can provide a smaller device. ..

＜実施例４＞
図８は、実施例４の光計測装置４の構成を示す模式図である。図８において、図の上下方向をｚ方向、左右方向をｘ方向、紙面に垂直な方向をｙ方向とする。なお、図２に示した部材と同じ部材には同じ符号を付し、説明を省略する。<Example 4>
FIG. 8 is a schematic view showing the configuration of the optical measuring device 4 of the fourth embodiment. In FIG. 8, the vertical direction of the figure is the z direction, the horizontal direction is the x direction, and the direction perpendicular to the paper surface is the y direction. The same members as those shown in FIG. 2 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

図８に示されているように、実施例４の光計測装置４は、光観察ユニット８０１と光検出ユニット８０４とが偏波保持光ファイババンドル８０３によって接続されている点が実施例１の光計測装置１とは異なる。偏波保持光ファイババンドル８０３は、光観察ユニット８０１のファイバ接続部８０７と、光検出ユニット８０４のファイバ接続部８０８に着脱自在に固定されている。 As shown in FIG. 8, in the optical measuring device 4 of the fourth embodiment, the light of the first embodiment is that the optical observation unit 801 and the photodetector unit 804 are connected by a polarization-holding optical fiber bundle 803. It is different from the measuring device 1. The polarization-retaining optical fiber bundle 803 is detachably fixed to the fiber connection portion 807 of the optical observation unit 801 and the fiber connection portion 808 of the photodetection unit 804.

実施例４の光計測装置４は、光源１０１から出射されたレーザ光が二分岐され、再び合波されることにより合成光が生成されるまでの構成および機能が実施例１と同様である。生成された合成光は、集光レンズ８０２によって偏波保持光ファイババンドル８０３の入射端で像８０９を結び、偏波保持光ファイババンドル８０３に結合される。合成光の像８０９の空間分布情報は、偏波保持光ファイババンドル８０３によって光検出ユニット８０４へ伝送され、偏波保持光ファイババンドル８０３の出射端に像８１０として提示される。像８１０から発せられた合成光はコリメートレンズ８０５によって平行光に変換された後、干渉光学系１３２へ入射する。その後の構成および機能は実施例１と同じであるため説明を省略する。 The optical measuring device 4 of the fourth embodiment has the same configuration and function as that of the first embodiment until the laser beam emitted from the light source 101 is bifurcated and recombined to generate synthetic light. The generated combined light forms an image 809 at the incident end of the polarization-retaining optical fiber bundle 803 by the condenser lens 802, and is coupled to the polarization-retaining optical fiber bundle 803. The spatial distribution information of the composite light image 809 is transmitted to the optical detection unit 804 by the polarization-holding optical fiber bundle 803 and presented as an image 810 at the exit end of the polarization-holding optical fiber bundle 803. The combined light emitted from the image 810 is converted into parallel light by the collimated lens 805 and then incident on the interfering optical system 132. Subsequent configurations and functions are the same as those in the first embodiment, and thus the description thereof will be omitted.

上記のとおり、実施例４の光計測装置４では、光検出ユニット８０４と光観察ユニット８０１とが偏波保持ファイババンドル８０３によって接続されている。そのため、人体などの大きな測定対象を測定する場合に、光観察ユニット８０１だけを測定対象１１５に近づけることで測定が容易になる。また、偏波保持光ファイババンドル８０３は容易に着脱可能である。そのため、例えば光検出ユニット８０４が故障した際には光検出ユニット８０４だけを交換することが可能であり、装置全体を交換する必要がない。したがって、光計測装置４のランニングコストが減少する。 As described above, in the optical measuring device 4 of the fourth embodiment, the optical detection unit 804 and the optical observation unit 801 are connected by the polarization holding fiber bundle 803. Therefore, when measuring a large measurement object such as a human body, the measurement becomes easy by bringing only the light observation unit 801 close to the measurement object 115. Further, the polarization-retaining optical fiber bundle 803 can be easily attached and detached. Therefore, for example, when the photodetector unit 804 fails, only the photodetector unit 804 can be replaced, and it is not necessary to replace the entire device. Therefore, the running cost of the optical measuring device 4 is reduced.

＜実施例５＞
図９は、測定対象物上のビームスポット９４０、９５７、９５８の移動の様子を示す模式図である。図１に示した部材と同じ要素には同じ符号を付し、説明を省略する。<Example 5>
FIG. 9 is a schematic view showing the movement of the beam spots 940, 957, and 958 on the measurement object. The same elements as the members shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

実施例５の光計測装置は、実施例１の光計測装置１と同じ部材構成で実現されるが、ビーム整形プリズム１０３の設置角度を９０度回転させて用いる点が実施例１とは異なる。この場合、レンズ１１３に入射するビームの断面形状はｘ方向がｙ方向より長い楕円形となる。そのため、集光時の開口数はｘ方向がｙ方向より大きくなり、図９に示されているように測定対象物１１５中でのビームスポット９４０のｘｙ平面上での形状はｙ方向がｘ方向より長い楕円形となる。 The optical measuring device of the fifth embodiment is realized by the same member configuration as the optical measuring device 1 of the first embodiment, but is different from the first embodiment in that the installation angle of the beam shaping prism 103 is rotated by 90 degrees. In this case, the cross-sectional shape of the beam incident on the lens 113 is an ellipse in which the x direction is longer than the y direction. Therefore, the numerical aperture at the time of condensing is larger in the x direction than in the y direction, and as shown in FIG. 9, the shape of the beam spot 940 in the measurement object 115 on the xy plane is in the x direction in the y direction. It becomes a longer oval shape.

ビームスポット９４０は測定対象物１１５の２次元領域を走査し、測定対象物１１５の２次元像（ｘｙ像）を取得する。走査方向１５２に一定の走査速さｖ、走査周期Ｔｘで繰り返し走査しつつ、走査方向１５２の折り返し位置９０１に到達すると、副走査方向９５２、ここではｙ方向にビームスポット９４０を走査線幅δｙだけ移動させる。この結果、ビームスポット９４０は軌跡９０２をたどる。軌跡９０２の実線部分は測定しながら走査する区間、破線は測定せずに走査する区間を表す。時刻ｔ１に斜線部の位置にあるビームスポット９４０は、時刻ｔ１＋Ｔｘに予定位置９５７、時刻ｔ１＋２Ｔｘには予定位置９５８に位置する。このように、実施例５の走査方法では、走査周期Ｔｘ毎に同じｘ位置（ここではｘ１）に戻る。The beam spot 940 scans the two-dimensional region of the measurement object 115 and acquires a two-dimensional image (xy image) of the measurement object 115. Uniform scanning speed v in a scanning direction 152, while repeatedly scanned with a scanning period T x, and reaches the return position 901 in the scanning direction 152, the sub-scanning direction 952, wherein the scanning line width δy a beam spot 940 in the y-direction Just move. As a result, the beam spot 940 follows the locus 902. The solid line portion of the locus 902 represents a section to be scanned while measuring, and the broken line represents a section to be scanned without measuring. Beam spot 940 at time t 1 is in the position of the hatched portion, the time t 1 + T x scheduled position 957, at time t 1 + 2T x located predetermined position 958. As described above, in the scanning method of the fifth embodiment, the same x position (here, x 1 ) is returned for each scanning cycle T x.

図９に示された例では、走査線幅δｙと四つの測定領域９０３の間隔δｘ’とが一致するように走査している。この場合、時刻ｔ１に測定領域のＡ１が測定した位置は、時刻ｔ１＋Ｔｘには測定領域のＡ２が、時刻ｔ１＋２Ｔｘには測定領域のＡ３が、それぞれ測定することとなり、時間分解能が走査周期Ｔｘと等しい経時変化情報を取得できる。さらにこの場合、例えば、時刻ｔ１の測定領域のＡ１の測定結果と、時刻ｔ１＋２Ｔｘの測定領域のＡ３の測定結果を比較することで、走査周期Ｔｘのｎ倍に等しい経時変化情報を取得することもできる。In the example shown in FIG. 9, scanning is performed so that the scanning line width δy and the interval δx'of the four measurement regions 903 coincide with each other. In this case, the position where A 1 is measured in the measurement region at a time t 1, the time t 1 + T x A 2 of the measurement region in the, the time t 1 + 2T x A 3 of the measurement region in, measuring respectively Therefore, it is possible to acquire time-dependent change information whose time resolution is equal to the scanning period T x. Furthermore, in this case, for example, by comparing the measurement result of A 1 in the measurement area at time t 1, the measurement results of A 3 in the measurement region at time t 1 + 2T x, equal time to n times the scan period T x It is also possible to acquire change information.

なお、走査線幅δｙと四つの測定領域９０３の間隔δｘ’が、δｙ＝δｘ’／ｍであるとき、時刻ｔ１に測定領域のＡ１が測定した位置を測定領域のＡ２が再び測定する時刻は、時刻ｔ１＋ｍＴｘとなり、時間分解能はｍＴｘとなる。The distance .delta.x of scanlines wide .delta.y and four measurement area 903 'is, .delta.y = .delta.x' when / is m, A 2 is again measured in the measurement region the position where A 1 is measured in the measurement region at a time t 1 The time to be measured is time t 1 + mT x , and the time resolution is mT x .

走査線幅δｙと四つの測定領域９０３の間隔δｘ’が、δｙ＝δｘ’×ｍ（＝２）である場合、時刻ｔ１に測定領域のＡ１が測定した位置は、時刻ｔ１＋Ｔｘには測定領域のＡ３が、時刻ｔ１に測定領域のＡ２が測定した位置は、時刻ｔ１＋Ｔｘには測定領域のＡ４が、それぞれ測定することとなり、時間分解能はＴｘであるが、δｙがｍ倍と大きくできるため、所定の面積を走査して測定するのに要する時間を短くできる。Interval .delta.x of scanlines wide .delta.y and four measurement area 903 'is, .delta.y = .delta.x' if a × m (= 2), the position of A 1 was measured in the measurement region at a time t 1, the time t 1 + T x is a 3 of the measurement region in, the position where a 2 is measured in the measurement region at a time t 1, the time t 1 + T x a 4 of the measurement region in becomes the measuring each time resolution is T x However, since δy can be as large as m times, the time required for scanning and measuring a predetermined area can be shortened.

以上のように、走査方向１５２と垂直な方向に長い径を持つビームスポット９４０と、同じく走査方向１５２と垂直な方向に対応する方向に設けられた複数の検出器を用いることで、走査周期Ｔｘより長い時間分解能での情報を取得することができる。As described above, by using the beam spot 940 having a long diameter in the direction perpendicular to the scanning direction 152 and a plurality of detectors provided in the direction corresponding to the direction perpendicular to the scanning direction 152, the scanning period T Information with a time resolution longer than x can be acquired.

また、楕円の長軸方向を走査方向１５２に対して傾ける（例えば４５度）ように配置することで、走査周期Ｔｘの整数倍以外の時間分解能を得ることも可能である。Further, by arranging the ellipse so as to be tilted with respect to the scanning direction 152 (for example, 45 degrees), it is possible to obtain a time resolution other than an integral multiple of the scanning period T x.

＜実施例５の変形例＞
図１０は、測定領域がｘ方向およびｙ方向の両方向に複数の測定領域が定義された走査方法を示す図である。図１０には、ビームスポット１０４０のｘ方向およびｙ方向の両方に対応する方向にそれぞれ複数の検出器を設けた場合の測定領域１００３（Ａ１１、Ａ１２、Ａ１３、Ａ１４、Ａ２１、Ａ２２、Ａ２３、Ａ２４）が示されている。上で説明した走査と同様の走査を実施することによって、この例では、走査周期Ｔｘより短い時間分解能と長い時間分解能の両方の経時変化情報を同時に取得することができる。<Modification of Example 5>
FIG. 10 is a diagram showing a scanning method in which a plurality of measurement regions are defined in both the x-direction and the y-direction. In FIG. 10, the measurement regions 1003 (A 11 , A 12 , A 13 , A 14 , A 21) , when a plurality of detectors are provided in the directions corresponding to both the x direction and the y direction of the beam spot 1040, respectively. A 22 , A 23 , A 24 ) are shown. By implementing the same scanning and scanning described above, in this example, the time course information for both short time resolution and long time resolution than the scanning period T x can be simultaneously acquired.

１０１、７０１ 光源
１０２、７０２ コリメートレンズ
１０３、７０３ ビーム整形プリズム
１０４ ＮＤフィルタ
１０５ λ／２板
１０６、７０６ 偏光ビームスプリッタ
１０７ ２次元スキャナ
１０８、１０９ ガルバノミラー
１１０、１１１ レンズ
１１２、１１８ λ／４板
１１３、７１３ レンズ
１１４ カバーガラス
１１５、７１５ 測定対象物
１１６、７１６ 制御部
１１７ レンズアクチュエータ
１１９、７１９ ミラー
１２０ ハーフビームスプリッタ
１２１、１２７ λ／２板
１２２、１２８、７２２ 集光レンズ
１２３、１２９ 偏光ビームスプリッタ
１２４、１２５、１３０、１３１、７２４ フォトダイオードアレイ
１２６ λ／４板
１３２ 干渉光学系
１３４、１３５ 差動検出回路
１３６、７３６ 信号処理部
１３７、１３８、７３７ 信号
１３９、７３９ 試料ステージ
１４０、７４０、９４０、１０４０ ビームスポット
１４１ 信号光
１４２ 反射された信号光
１４３、７４３ 参照光
１４４、１４５、１４６、１４７ 干渉光
１４８、１４９、１５０、１５１、７４８ 光検出素子
１５２ 走査方向
１５３、１５４、１５５、１５６、７５３ 像
１５７、１５８、９５７、９５８、１０５７、１０５８ 将来のビームスポットの予定位置
１５９、７５９ 走査部
１９０、７９０ 光源部
１９１、７９１ 参照光学系
３０１、３０２ 光検出素子の並ぶ方向
３０３、９０３、１００３ 測定領域
３０４、３０５、３０６、３０７ 差動検出回路
４０１、３０２、４０３、４０４ 測定領域位置のトレース
５００ ビーム径を拡大する参照光学系
５０１ 偏光ビームスプリッタ
５０２、５０３ レンズ
５０４、５０５ ミラー
５０６ ビームエクスパンダ
５０７ λ／２板
６０１ 干渉光学系
６０２ 回折格子
６０３ 位相板
６０４ λ／２板
６０５ ウォラストンプリズム
６０６ 集光レンズ
６０７ フォトダイオードアレイ
６０８、６０９、６１０、６１１ 複数の光検出素子からなる領域
７６０ アクチュエータ
８０１ 光観察ユニット
８０２ 集光レンズ
８０３ 偏波保持光ファイババンドル
８０４ 光検出ユニット
８０５ コリメートレンズ
８０７ ファイバ接続部
８０９、８１０ 像101, 701 Light source 102, 702 Collimating lens 103, 703 Beam shaping prism 104 ND filter 105 λ / 2 plate 106, 706 Polarized beam splitter 107 Two-dimensional scanner 108, 109 Galvano mirror 110, 111 Lens 112, 118 λ / 4 plate 113 , 713 Lens 114 Cover glass 115, 715 Measurement target 116, 716 Control unit 117 Lens actuator 119, 719 Mirror 120 Half beam splitter 121, 127 λ / 2 plate 122, 128, 722 Condensing lens 123, 129 Polarized beam splitter 124 , 125, 130, 131, 724 Photo diode array 126 λ / 4 plate 132 Interference optical system 134, 135 Differential detection circuit 136, 736 Signal processing unit 137, 138, 737 Signal 139, 739 Sample stage 140, 740, 940, 1040 Beam spot 141 Signal light 142 Reflected signal light 143, 743 Reference light 144, 145, 146, 147 Interference light 148, 149, 150, 151, 748 Light detection element 152 Scanning direction 153, 154, 155, 156, 753 Image 157, 158, 957, 958, 1057, 1058 Scheduled position of future beam spot 159, 759 Scanning unit 190, 790 Light source unit 191, 791 Reference optical system 301, 302 Direction of arranging optical detection elements 303, 903, 1003 Regions 304, 305, 306, 307 Differential detection circuits 401, 302, 403, 404 Trace 500 of measurement region position Reference optical system to expand beam diameter 501 Polarized beam splitter 502, 503 Lens 504, 505 Mirror 506 Beam expander 507 λ / 2 plate 601 Interference optical system 602 Diffraction grid 603 Phase plate 604 λ / 2 plate 605 Wollaston prism 606 Condensing lens 607 Photonode array 608, 609, 610, 611 Region 760 consisting of multiple light detection elements 760 Actuator 801 Light Observation unit 802 Condensing lens 803 Polarization-preserving optical fiber bundle 804 Optical detection unit 805 Collimating lens 807 Fiber connection 809, 810 images

Claims (14)

光源と、
前記光源から出射された光を参照光と信号光とに分岐する光分岐部と、
前記信号光を照射して測定対象物を走査する走査部と、
前記測定対象物によって反射または散乱された信号光と前記参照光とを合波し、干渉光を生成する光学系と、
前記光学系で生成された前記干渉光を受光して電気信号に変換する光検出部と、
前記光検出部によって変換された前記電気信号に基づいて前記信号光の強度を算出する信号処理部と、
を備える光計測装置であって、
前記光検出部は、前記信号光の照射領域と重なる複数の測定領域のそれぞれと対応づけられた複数の光検出素子によって前記信号光を検出し、
前記信号処理部は、前記複数の光検出素子のそれぞれが検出した前記信号光の強度を算出し、
前記走査部は、前記測定対象物に照射する前記信号光の前記照射領域を、第１の時点における前記複数の測定領域の一部が第２の時点における前記複数の測定領域の別の一部と重なるように移動させて前記測定対象物を走査する、
光計測装置。Light source and
An optical branching portion that branches the light emitted from the light source into reference light and signal light, and
A scanning unit that irradiates the signal light to scan the object to be measured,
An optical system that combines the signal light reflected or scattered by the measurement object with the reference light to generate interference light.
A photodetector that receives the interference light generated by the optical system and converts it into an electric signal.
A signal processing unit that calculates the intensity of the signal light based on the electric signal converted by the photodetector, and a signal processing unit.
It is an optical measuring device equipped with
The photodetector detects the signal light by a plurality of photodetectors associated with each of the plurality of measurement regions overlapping the signal light irradiation region.
The signal processing unit calculates the intensity of the signal light detected by each of the plurality of photodetecting elements, and calculates the intensity of the signal light.
The scanning unit uses the irradiation region of the signal light to irradiate the measurement object, and a part of the plurality of measurement regions at the first time point is another part of the plurality of measurement regions at the second time point. The object to be measured is scanned by moving it so as to overlap with.
Optical measuring device. 請求項１に記載の光計測装置において、
前記走査部は、前記複数の測定領域のそれぞれが配列される方向に沿って前記測定対象物を走査し、
前記複数の光学素子のそれぞれは、前記複数の測定領域と光学的に共役の位置関係で配列されている、
光計測装置。In the optical measuring device according to claim 1,
The scanning unit scans the measurement object along the direction in which each of the plurality of measurement regions is arranged.
Each of the plurality of optical elements is arranged in a positional relationship optically conjugate with the plurality of measurement regions.
Optical measuring device. 請求項１に記載の光計測装置において、
前記信号処理部は、前記第１の時点における前記複数の測定領域の一部に対応する光検出素子で検出した前記信号光の強度と前記第２の時点における前記複数の測定領域の別の一部に対応する光検出素子で検出した前記信号光の強度とを前記測定対象物の同一箇所の時系列情報として処理する、
光計測装置。In the optical measuring device according to claim 1,
The signal processing unit is another one of the intensity of the signal light detected by the photodetector corresponding to a part of the plurality of measurement regions at the first time point and the plurality of measurement areas at the second time point. The intensity of the signal light detected by the photodetector corresponding to the unit is processed as time-series information of the same location of the measurement object.
Optical measuring device. 請求項３に記載の光計測装置において、
前記第１の時点と前記第２の時点との時間間隔は、前記複数の測定領域の一部と前記複数の測定領域の別の一部の間隔を、前記走査部が前記照射領域を移動させる速度で除した値である、
光計測装置。In the optical measuring device according to claim 3,
The time interval between the first time point and the second time point is such that the scanning unit moves a part of the plurality of measurement areas and another part of the measurement areas, and the scanning unit moves the irradiation area. The value divided by the speed,
Optical measuring device. 請求項２に記載の光計測装置において、
前記走査部は、前記測定対象物を第１の方向に走査する第１の走査部と、前記測定対象物を第１の方向とは異なる第２の方向に走査する第２の走査部と、を備え、
前記第１の走査部は、前記第２の走査部よりも高速に前記照射領域を移動させる、
光計測装置。In the optical measuring device according to claim 2.
The scanning unit includes a first scanning unit that scans the measurement object in the first direction, and a second scanning unit that scans the measurement object in a second direction different from the first direction. With
The first scanning unit moves the irradiation region at a higher speed than the second scanning unit.
Optical measuring device. 請求項１に記載の光計測装置において、
前記照射領域の形状は、前記測定対象物を走査する走査方向の径が、前記走査方向に垂直な方向の径よりも大きい形状である、
光計測装置。In the optical measuring device according to claim 1,
The shape of the irradiation region is such that the diameter in the scanning direction for scanning the measurement object is larger than the diameter in the direction perpendicular to the scanning direction.
Optical measuring device. 請求項６に記載の光計測装置において、
前記走査部における光路上の少なくとも一点において、前記信号光のビームの形状は、前記走査方向の径が前記走査方向に垂直な方向の径よりも小さい、
光計測装置。In the optical measuring device according to claim 6,
At at least one point on the optical path in the scanning portion, the shape of the beam of the signal light has a diameter in the scanning direction smaller than a diameter in the direction perpendicular to the scanning direction.
Optical measuring device. 請求項１に記載の光計測装置において、
前記照射領域は前記複数の測定領域を含む、
光計測装置。In the optical measuring device according to claim 1,
The irradiation region includes the plurality of measurement regions.
Optical measuring device. 請求項１に記載の光計測装置において、
前記信号処理部は、前記複数の測定領域のそれぞれに対応する前記信号光の強度をキャリブレーションして算出する、
光計測装置。In the optical measuring device according to claim 1,
The signal processing unit calibrates and calculates the intensity of the signal light corresponding to each of the plurality of measurement regions.
Optical measuring device. 請求項１に記載の光計測装置において、
複数の前記光検出部と、
前記干渉光を互いに干渉位相が異なる三つ以上の干渉光に分光する干渉光学系と、
を備え、
前記三つ以上の干渉光の前記複数の光検出部における前記信号光と前記参照光との干渉位相の位相差は、互いに略９０度の整数倍であり、前記位相差が略１８０度異なる干渉光に対応する出力電流の対が電流差動検出を行う差動検出回路に入力される、
光計測装置。In the optical measuring device according to claim 1,
With the plurality of photodetectors,
An interference optical system that disperses the interference light into three or more interference lights having different interference phases.
With
The phase difference between the interference phases of the signal light and the reference light in the plurality of light detection units of the three or more interference lights is an integral multiple of approximately 90 degrees, and the phase differences differ by approximately 180 degrees. The pair of output currents corresponding to light is input to the differential detection circuit that performs current differential detection.
Optical measuring device. 請求項１０に記載の光計測装置において、
前記光検出部の個数は四個であり、
前記干渉光学系は、前記干渉光を前記干渉位相が異なる四つの干渉光に分光し、
二組の前記干渉位相の位相差が略１８０度である干渉光の対のそれぞれが前記差動検出回路に入力される、
光計測装置。In the optical measuring device according to claim 10,
The number of the photodetectors is four,
The interference optical system disperses the interference light into four interference lights having different interference phases.
Each of the two pairs of interference light having a phase difference of approximately 180 degrees between the interference phases is input to the differential detection circuit.
Optical measuring device. 請求項１に記載の光計測装置において、
光ファイババンドルをさらに備え、
前記干渉光を生成する光学系は、合成した前記干渉光を前記光ファイババンドルの一端が接続される光ファイバ接続部に入射させる、
光計測装置。In the optical measuring device according to claim 1,
With more fiber optic bundles
The optical system that generates the interference light causes the synthesized interference light to enter the optical fiber connection portion to which one end of the optical fiber bundle is connected.
Optical measuring device. 請求項１に記載の光計測装置において、
前記光検出部は、三つ以上の前記光検出素子によって前記信号光を検出する、
光計測装置。In the optical measuring device according to claim 1,
The photodetector detects the signal light by three or more photodetectors.
Optical measuring device. 光干渉断層像を取得する光計測装置を用いる試料観察方法であって、
測定対象物に信号光を照射し、反射または散乱された信号光と参照光とを合成して干渉光を生成するステップと、
前記信号光の照射領域と重なる複数の測定領域のそれぞれに対応した複数の光検出素子によって第１の時点における前記干渉光の信号強度を検出するステップと、
前記第１の時点における前記複数の測定領域の一部と第２の時点における前記複数の測定領域の別の一部とが重なるように前記照射領域を移動させるステップと、
前記複数の測定領域のそれぞれに対応した前記複数の光検出素子によって前記第２の時点における前記干渉光の信号強度を検出するステップと、
を含む試料観察方法。This is a sample observation method using an optical measuring device that acquires an optical interference tomographic image.
A step of irradiating the object to be measured with signal light and combining the reflected or scattered signal light with the reference light to generate interference light.
A step of detecting the signal intensity of the interference light at the first time point by a plurality of photodetectors corresponding to each of the plurality of measurement regions overlapping the signal light irradiation region.
A step of moving the irradiation region so that a part of the plurality of measurement regions at the first time point overlaps with another part of the plurality of measurement areas at the second time point.
A step of detecting the signal intensity of the interference light at the second time point by the plurality of photodetecting elements corresponding to each of the plurality of measurement regions.
Sample observation method including.
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