JPH0444939B2 - - Google Patents
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- JPH0444939B2 JPH0444939B2 JP22685083A JP22685083A JPH0444939B2 JP H0444939 B2 JPH0444939 B2 JP H0444939B2 JP 22685083 A JP22685083 A JP 22685083A JP 22685083 A JP22685083 A JP 22685083A JP H0444939 B2 JPH0444939 B2 JP H0444939B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor laser
- wavelength
- interferometer
- interference fringes
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- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 29
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 15
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 3
- 238000005773 Enders reaction Methods 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
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- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J9/00—Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength
- G01J9/02—Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength by interferometric methods
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、光学的干渉計に関し、特に、干渉縞
の読み取りに高精度が要求される光学部品の検査
などに用いて好適な波長走査型半導体レーザ干渉
計に関するものである。
の読み取りに高精度が要求される光学部品の検査
などに用いて好適な波長走査型半導体レーザ干渉
計に関するものである。
従来の光学的干渉計では、光源の波長は固定し
ており、干渉縞の読み取り精度を上げるために、
例えば、光束の一方に、周波数シフターを設けた
り、あるいは、ピエゾ振動子により光の位相を変
調するなどの方法がとられていたが、いずれの素
子も、高価であるうえ、調整箇所も多く、しかも
高電圧の駆動電源が必要などの欠点があつた。
ており、干渉縞の読み取り精度を上げるために、
例えば、光束の一方に、周波数シフターを設けた
り、あるいは、ピエゾ振動子により光の位相を変
調するなどの方法がとられていたが、いずれの素
子も、高価であるうえ、調整箇所も多く、しかも
高電圧の駆動電源が必要などの欠点があつた。
本発明の目的は、以上の欠点を解消し、安価か
つ簡素で、しかも走査容易であり、高い精度で干
渉縞を電気的に読み取ることのできる半導体レー
ザ干渉計を提供することにある。
つ簡素で、しかも走査容易であり、高い精度で干
渉縞を電気的に読み取ることのできる半導体レー
ザ干渉計を提供することにある。
すなわち、本発明は、トワイマングリン干渉計
や、マツハツエンダー干渉計などの光源に半導体
レーザを用い、その駆動電流を変調し、半導体レ
ーザの波長を走査することにより、干渉縞を視野
内で走査して、干渉縞の読み取り精度を向上せん
とするものである。
や、マツハツエンダー干渉計などの光源に半導体
レーザを用い、その駆動電流を変調し、半導体レ
ーザの波長を走査することにより、干渉縞を視野
内で走査して、干渉縞の読み取り精度を向上せん
とするものである。
まず、本発明の原理を説明する。
一般に半導体レーザでは、駆動電流ΔI（mA）
だけ変化させると、波長がシフトする。例えば、
みぞ付基盤型半導体レーザを例にとれば、波長の
シフト量Δλは、 Δλ＝0.006・ΔI（nm） ……(1) で与えられる。
だけ変化させると、波長がシフトする。例えば、
みぞ付基盤型半導体レーザを例にとれば、波長の
シフト量Δλは、 Δλ＝0.006・ΔI（nm） ……(1) で与えられる。
一方、干渉パタン上の任意の点（ｘ，ｙ）での
光の複素振幅は、時間平均をとつて、 Ｖ（ｘ，ｙ）＝u0（ｘ，ｙ）exp｛ik・r0（ｘ，ｙ）｝
＋ur（ｘ，ｙ）exp｛ik・rr（ｘ，ｙ）｝ で与えられる。ここにu0，urはそれぞれ物体光
医、参照光の振巾、r0，rrは物体光、参照光な基
準面からの光路長、ｋは波形で ｋ＝2π／λ で与えられる。これから強度分布は Ｉ（ｘ，ｙ）＝｜Ｖ（ｘ，ｙ）｜2 ＝u0 2（ｘ，ｙ）＋ur 2（ｘ，ｙ） ＋2u0・ur・cos｛2π／λ（r0−rr）｝ つて、 2π／λ｛r0（ｘ，ｙ）−rr（ｘ，ｙ）｝＝ｍ（ｍ：整
数） を満す点（ｘ，ｙ）で最大強度、 2π／λ｛r0（ｘ，ｙ）−rr（ｘ，ｙ）｝＝π／２・ｍ
（ｍ：整 数） を満す点で最小強度となるような干渉パタンが得
られる。
光の複素振幅は、時間平均をとつて、 Ｖ（ｘ，ｙ）＝u0（ｘ，ｙ）exp｛ik・r0（ｘ，ｙ）｝
＋ur（ｘ，ｙ）exp｛ik・rr（ｘ，ｙ）｝ で与えられる。ここにu0，urはそれぞれ物体光
医、参照光の振巾、r0，rrは物体光、参照光な基
準面からの光路長、ｋは波形で ｋ＝2π／λ で与えられる。これから強度分布は Ｉ（ｘ，ｙ）＝｜Ｖ（ｘ，ｙ）｜2 ＝u0 2（ｘ，ｙ）＋ur 2（ｘ，ｙ） ＋2u0・ur・cos｛2π／λ（r0−rr）｝ つて、 2π／λ｛r0（ｘ，ｙ）−rr（ｘ，ｙ）｝＝ｍ（ｍ：整
数） を満す点（ｘ，ｙ）で最大強度、 2π／λ｛r0（ｘ，ｙ）−rr（ｘ，ｙ）｝＝π／２・ｍ
（ｍ：整 数） を満す点で最小強度となるような干渉パタンが得
られる。
今、干渉パタンを１波長（2π位相）分だけ走
査することを考える。すなわち二光束路差 ｌ＝r0（ｘ，ｙ）−rr（ｘ，ｙ） 内にｎ箇の波があると ｎ・λ＝ｌ ……(2) が成立する。次に式(1)に従つて半導体レーザの駆
動電流を増加させ、波長を長波長方向にΔλだ
けシプトさせると、光路差ｌ内にはｎ−１箇の波
が存在するから （ｎ−１）（λ＋Δλ）＝ｌ ……(3) が成立する。式(2)，(3)よりｎを消去すると ｌ＝λ2／Δλ ……(4) が得られる。式(1)，(4)より ΔI＝10／ｌ（mA） ……(5) 式(5)は光路差ｌの干渉計において、干渉パタン
を１波長分シフトするための電流の変化ΔIを与
えるものである。第１図はこの関係をグラフ化し
たものであり、例えば、光路差が10mmある時、
ΔI＝１ｍＡとなり、通常、半導体レーザの動作
中央値が、第２図に示すように60〜100ｍＡであ
ることから、極く僅かの電流変調で波長走査が可
能であることがわかる。またこのような電流変化
に対して、光出力の変化は極く僅かである。
査することを考える。すなわち二光束路差 ｌ＝r0（ｘ，ｙ）−rr（ｘ，ｙ） 内にｎ箇の波があると ｎ・λ＝ｌ ……(2) が成立する。次に式(1)に従つて半導体レーザの駆
動電流を増加させ、波長を長波長方向にΔλだ
けシプトさせると、光路差ｌ内にはｎ−１箇の波
が存在するから （ｎ−１）（λ＋Δλ）＝ｌ ……(3) が成立する。式(2)，(3)よりｎを消去すると ｌ＝λ2／Δλ ……(4) が得られる。式(1)，(4)より ΔI＝10／ｌ（mA） ……(5) 式(5)は光路差ｌの干渉計において、干渉パタン
を１波長分シフトするための電流の変化ΔIを与
えるものである。第１図はこの関係をグラフ化し
たものであり、例えば、光路差が10mmある時、
ΔI＝１ｍＡとなり、通常、半導体レーザの動作
中央値が、第２図に示すように60〜100ｍＡであ
ることから、極く僅かの電流変調で波長走査が可
能であることがわかる。またこのような電流変化
に対して、光出力の変化は極く僅かである。
第３図は本発明の一実施例を示す構成図であ
り、マツハツエンダー型干渉計の場合を示すもの
である。この干渉計は、半導体レーザ１を光源と
し、この半導体レーザからの光束を集光レンズ２
により平行光とし、ビームスプリツタ３−１によ
り２つの光束に分け、一方の光束を検査用光束と
し、この光束中に測定されるべき透過物体１０を
おき、反射ミラー４−２により、第２のビームス
プリツター３−２を経て、反射ミラー４−１から
他方の光束（参照光束）と共に光検知器６上て干
渉縞を形成するものである。これら二光束の光路
差は、ビームスプリツター３−１の回転、および
反射ミラー４−１を移動することにより、両光束
間の光差を調整することができる。
り、マツハツエンダー型干渉計の場合を示すもの
である。この干渉計は、半導体レーザ１を光源と
し、この半導体レーザからの光束を集光レンズ２
により平行光とし、ビームスプリツタ３−１によ
り２つの光束に分け、一方の光束を検査用光束と
し、この光束中に測定されるべき透過物体１０を
おき、反射ミラー４−２により、第２のビームス
プリツター３−２を経て、反射ミラー４−１から
他方の光束（参照光束）と共に光検知器６上て干
渉縞を形成するものである。これら二光束の光路
差は、ビームスプリツター３−１の回転、および
反射ミラー４−１を移動することにより、両光束
間の光差を調整することができる。
第４図はこの干渉計から得られる干渉パタンの
一例を示す図である。第４図において、干渉縞
L1（実線で示す。）、L2（点線で示す。）の間隔は１
波長分の波面のずれに相当する。半導体レーザ１
の波長をλ1からλ2まで変化させると、波長がλ1と
き、干渉縞L1が生じ、波長がλ2のとき、干渉縞
L2が生じ、干渉縞が移動する。半導体レーザ１
の電流を周波数ω、振幅ΔIで変調し、光電検知
器６で光電変換してデータを取り込む時、周波数
ωのフイルターを通すことにより、その周波数成
分だけをとり出すことができ、高いＳ／Ｎの信号
となる。すなわち、干渉計の外乱による振動成分
や、温度などの影響を除去することができ、測定
を多数回、不規則に繰り返して平均をとることに
より、読み取り精度を向上することでができる。
さらに、干渉計自体の誤差、傾き、焦点合わせの
誤差などを引き算した後の位相分布を等高線図な
どで表示することが可能となる。
一例を示す図である。第４図において、干渉縞
L1（実線で示す。）、L2（点線で示す。）の間隔は１
波長分の波面のずれに相当する。半導体レーザ１
の波長をλ1からλ2まで変化させると、波長がλ1と
き、干渉縞L1が生じ、波長がλ2のとき、干渉縞
L2が生じ、干渉縞が移動する。半導体レーザ１
の電流を周波数ω、振幅ΔIで変調し、光電検知
器６で光電変換してデータを取り込む時、周波数
ωのフイルターを通すことにより、その周波数成
分だけをとり出すことができ、高いＳ／Ｎの信号
となる。すなわち、干渉計の外乱による振動成分
や、温度などの影響を除去することができ、測定
を多数回、不規則に繰り返して平均をとることに
より、読み取り精度を向上することでができる。
さらに、干渉計自体の誤差、傾き、焦点合わせの
誤差などを引き算した後の位相分布を等高線図な
どで表示することが可能となる。
第５図は、本発明の他の実施例を示す構成図で
あり、本発明をトワイマングリーン干渉計に応用
したものである。半導体レーザ１からなる光源か
らのビームを集光レンズ２で平行光とし、ビーム
スプリツター３により２つの光束に分け、参照光
束となる一方の光束は反射ミラー４によつて反射
され、ビームスプリツタ３を透過して光検出器６
に照射される。ビームスプリツター３を透過した
ビームは検査光束として用いられ、この光束は被
検査物体１０により反射させれ、さらにビームス
プリツター３で反射され、検出知器６上で参照光
束とともに干渉縞を形成する。この時、二光束の
光路差は、反射ミラー４を光軸方向に移動するこ
とにより調整することができる。
あり、本発明をトワイマングリーン干渉計に応用
したものである。半導体レーザ１からなる光源か
らのビームを集光レンズ２で平行光とし、ビーム
スプリツター３により２つの光束に分け、参照光
束となる一方の光束は反射ミラー４によつて反射
され、ビームスプリツタ３を透過して光検出器６
に照射される。ビームスプリツター３を透過した
ビームは検査光束として用いられ、この光束は被
検査物体１０により反射させれ、さらにビームス
プリツター３で反射され、検出知器６上で参照光
束とともに干渉縞を形成する。この時、二光束の
光路差は、反射ミラー４を光軸方向に移動するこ
とにより調整することができる。
第６図ａは、本発明で用いられる半導体レーザ
駆動回路の一実施例を示す回路図であり、第６図
ｂはその信号波形図である。
駆動回路の一実施例を示す回路図であり、第６図
ｂはその信号波形図である。
この回路は、半導体レーザLDをバイアス電流
I0を中心値として、振幅ΔIで変調するためのもの
である。今、図中Ａ点に−VEボルトの電圧を加
え、ポリユームR1により、Ｂ点（トランジスタ
Ｑのベース）あでの電位を−VBボルトに設定す
れば、半導体レーザLDの両端には、 Ｖ＝（−VB−0.7）−（VE） の電圧がかかる。このため、半導体レーザの抵抗
をｒとすれば、直流抵抗R3を介してI0＝Ｖ／
（R3＋ｒ）の電流を流すことができ、半導体レー
ザLDが発振する。この値をバイアス電流とする。
I0を中心値として、振幅ΔIで変調するためのもの
である。今、図中Ａ点に−VEボルトの電圧を加
え、ポリユームR1により、Ｂ点（トランジスタ
Ｑのベース）あでの電位を−VBボルトに設定す
れば、半導体レーザLDの両端には、 Ｖ＝（−VB−0.7）−（VE） の電圧がかかる。このため、半導体レーザの抵抗
をｒとすれば、直流抵抗R3を介してI0＝Ｖ／
（R3＋ｒ）の電流を流すことができ、半導体レー
ザLDが発振する。この値をバイアス電流とする。
ΔI0を振巾とする電流変調は、図中Ｃ点に外部
より第６図ｂに示すような周波数ωの正弦波、あ
るいは矩形波を入力し、半導体レーザを Ｉ＝I0＋ΔI0sinωt なる変調電流によつて駆動するものである。
より第６図ｂに示すような周波数ωの正弦波、あ
るいは矩形波を入力し、半導体レーザを Ｉ＝I0＋ΔI0sinωt なる変調電流によつて駆動するものである。
以上のように、本発明によれば、半導体レーザ
光源の駆動電流を僅かに変調するだけで、高精度
の干渉縞読み取りが可能となる。
光源の駆動電流を僅かに変調するだけで、高精度
の干渉縞読み取りが可能となる。
さらに、光デイスクの記録や再生に用いられる
光ヘツドのスポツトの波円計測や、半導体レーザ
自信が固有に持つている収差測定も、高精度で行
なうことが可能となる。
光ヘツドのスポツトの波円計測や、半導体レーザ
自信が固有に持つている収差測定も、高精度で行
なうことが可能となる。
第１図は、干渉計の二つの光束の光路差に対
し、半導体レーザの波長を１波長だけシフトする
に要する電流変化分を示すグラフ、第２図は半導
体レーザの電流、光出力特性を示すグラフ、第３
図は本発明の一実施例を示す構成図、第４図は本
発明による干渉パタンの一例を示す図、第５図は
本発明の他の実施例を示す図、第６図ａは本発明
で用いられる半導体レーザ駆動回路の一例を示す
回路図、第６図ｂはその信号波形図である。 １……半導体レーザ、３，３−１，３−２……
ビームスプリツター、４，４−１，４−２……反
射ミラー、６……光検知器、１０……被検査物
体。
し、半導体レーザの波長を１波長だけシフトする
に要する電流変化分を示すグラフ、第２図は半導
体レーザの電流、光出力特性を示すグラフ、第３
図は本発明の一実施例を示す構成図、第４図は本
発明による干渉パタンの一例を示す図、第５図は
本発明の他の実施例を示す図、第６図ａは本発明
で用いられる半導体レーザ駆動回路の一例を示す
回路図、第６図ｂはその信号波形図である。 １……半導体レーザ、３，３−１，３−２……
ビームスプリツター、４，４−１，４−２……反
射ミラー、６……光検知器、１０……被検査物
体。
Claims (1)
- １ 光源からの光束を二つに分割し、一方を参照
光束、他方を検査用光束とし、該二光束を再び同
一面上に照射して、干渉縞を生じせしめる干渉計
において、該光源として半導体レーザを用い、該
半導体レーザの駆動電流を変調することにより該
半導体レーザの波長を走査して、上記干渉縞の強
度分布を変化させることを特徴とする波長走査型
半導体レーザ干渉計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22685083A JPS60119428A (ja) | 1983-12-02 | 1983-12-02 | 波長走査型半導体レ−ザ干渉計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22685083A JPS60119428A (ja) | 1983-12-02 | 1983-12-02 | 波長走査型半導体レ−ザ干渉計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60119428A JPS60119428A (ja) | 1985-06-26 |
| JPH0444939B2 true JPH0444939B2 (ja) | 1992-07-23 |
Family
ID=16851541
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22685083A Granted JPS60119428A (ja) | 1983-12-02 | 1983-12-02 | 波長走査型半導体レ−ザ干渉計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60119428A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6193676B1 (en) * | 1997-10-03 | 2001-02-27 | Intraluminal Therapeutics, Inc. | Guide wire assembly |
-
1983
- 1983-12-02 JP JP22685083A patent/JPS60119428A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60119428A (ja) | 1985-06-26 |
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