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ホモダインレーザ干渉計プローブ及びそれを用いた変位計測システム コモンズ

国内特許コード P110004075
整理番号 N021P35
掲載日 2011年7月6日
出願番号 特願2007-505995
登録番号 特許第4489804号
出願日 平成18年3月2日(2006.3.2)
登録日 平成22年4月9日(2010.4.9)
国際出願番号 JP2006303935
国際公開番号 WO2006093210
国際出願日 平成18年3月2日(2006.3.2)
国際公開日 平成18年9月8日(2006.9.8)
優先権データ
  • 特願2005-056753 (2005.3.2) JP
発明者
  • 川勝 英樹
出願人
  • 独立行政法人科学技術振興機構
発明の名称 ホモダインレーザ干渉計プローブ及びそれを用いた変位計測システム コモンズ
発明の概要

構造が簡単で、安価で、かつ簡便な調整で容易に所定の性能が得られるホモダインレーザ干渉計プローブ及びそれを用いた変位計測システムを提供する。
ホモダインレーザ干渉計プローブであって、光を導く光ファイバー1と、この光ファイバー1からの光を受けるコリメートレンズ2と、このコリメートレンズ2からの光を受けて、この光を直線偏光から円偏光に変換する4分の1波長板3と、この4分の1波長板3からの光を基準光と計測光とに分けるビームスプリッタ4と、このビームスプリッタ4からの基準光を受ける第1の焦点レンズ5と、この第1の焦点レンズ5からの基準光を反射する反射ミラー6と、前記ビームスプリッタ4からの計測光を受ける第2の焦点レンズ7とを備え、前記反射ミラー6からの基準光を同一の経路をたどって計測手段に戻すとともに、前記第2の焦点レンズ7からの計測光を測定対象物8に照射してこの測定対象物8からの計測光(信号光)を同一の経路をたどって測定手段に戻す。

従来技術、競合技術の概要


従来の、走査型力顕微鏡のカンチレバーの変位計測方式としては、
(1)光てこ方式
(2)光ファイバー端面を用いたホモダイン干渉計方式
(3)凹面レンズを用いたファブリーペロー式ホモダインレーザ干渉計方式
(4)ヘテロダインレーザドップラー計方式
(5)焦点レンズを用いずに、平面ミラーのみを用いて基準光を反射させたホモダイン干渉計方式、等が挙げられる。

【特許文献1】特開2003-114182

【特許文献2】WO 2004/017329

【非特許文献1】J.Yang et al.,“Ultra-small single crystal silicon cantilevers for a new generation of SFM”

【非特許文献2】Hans J.Hug et al.,“Scanning Force Microscopy with Ultrasmall Cantilevers”

産業上の利用分野


本発明は、ホモダインレーザ干渉計プローブ及びそれを用いた変位計測システムに関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】(a)光を導く光ファイバーと、
(b)該光ファイバーからの光を受けるコリメートレンズと、
(c)該コリメートレンズからの光を受けて、該光を直線偏光から円偏光に変換する4分の1波長板と、
(d)該4分の1波長板からの光を基準光と計測光とに分けるビームスプリッタと、
(e)該ビームスプリッタからの基準光を受ける第1の焦点レンズと、
(f)前記第1の焦点レンズからの基準光を反射する反射ミラーと、
(g)前記ビームスプリッタからの計測光を受ける第2の焦点レンズと、
(h)前記ビームスプリッタからの基準光を受ける第1の焦点レンズと該第1の焦点レンズからの基準光を受けて反射する反射ミラーとの間隔を一定に保ったまま、前記第1の焦点レンズと前記ビームスプリッタとの間隔を調整する調整機構と、
(i)前記コリメートレンズと前記4分の1波長板と前記ビームスプリッタと前記第1の焦点レンズと前記反射ミラーと前記第2の焦点レンズと前記調整機構とを内蔵して一体化したプローブ本体とを備え、
(j)前記反射ミラーからの基準光を同一の経路をたどって計測手段に戻すとともに、前記第2の焦点レンズからの計測光を測定対象物に照射して該測定対象物からの計測光を同一の経路をたどって計測手段に戻すことを特徴とするホモダインレーザ干渉計プローブ。
【請求項2】(a)光を導く光ファイバーと、
(b)該光ファイバーからの光を受けるコリメートレンズと、
(c)該コリメートレンズからの光を受けて、基準光と計測光とに分けるビームスプリッタと、
(d)該ビームスプリッタからの基準光を受ける第1の焦点レンズと、
(e)前記第1の焦点レンズからの基準光を反射する反射ミラーと、
(f)前記ビームスプリッタからの計測光を受ける第2の焦点レンズと、
(g)前記ビームスプリッタからの基準光を受ける第1の焦点レンズと該第1の焦点レンズからの基準光を受けて反射する反射ミラーとの間隔を一定に保ったまま、前記第1の焦点レンズと前記ビームスプリッタとの間隔を調整する調整機構と、
(h)前記コリメートレンズと前記ビームスプリッタと前記第1の焦点レンズと前記反射ミラーと前記第2の焦点レンズと前記調整機構とを内蔵して一体化したプローブ本体とを備え、
(i)前記第2の焦点レンズからの計測光測定対象物に照射して該測定対象物から反射された計測光を前記ビームスプリッタに戻し、該ビームスプリッタからの計測光を第3の焦点レンズを介して計測するとともに、前記反射ミラーからの基準光を前記ビームスプリッタに戻し、該ビームスプリッタからの基準光を前記第3の焦点レンズを介して計測する光検出器とを具備することを特徴とするホモダインレーザ干渉計プローブ。
【請求項3】 請求項2記載のホモダインレーザ干渉計プローブにおいて、前記光検出器がフォトダイオードであることを特徴とするホモダインレーザ干渉計プローブ。
【請求項4】 請求項2記載のホモダインレーザ干渉計プローブにおいて、前記光検出器が前記第3の焦点レンズの焦点部位に接続される光ファイバを介したフォトダイオードであることを特徴とするホモダインレーザ干渉計プローブ。
【請求項5】 請求項1記載のホモダインレーザ干渉計プローブにおいて、前記調整機構がピエゾ素子であることを特徴とするホモダインレーザ干渉計プローブ。
【請求項6】 請求項1記載のホモダインレーザ干渉計プローブにおいて、前記調整機構が剪断ピエゾ素子と楔であることを特徴とするホモダインレーザ干渉計プローブ。
【請求項7】 請求項1記載のホモダインレーザ干渉計プローブを用い、前記光ファイバーに戻った前記基準光と計測光をビームスプリッタを介して干渉した光の強度を検出する素子に導き、前記計測光と基準光の光路の差を用いてホモダインレーザ干渉計測を行うことを特徴とするホモダインレーザ干渉計プローブを用いた変位計測システム。
【請求項8】 請求項2記載のホモダインレーザ干渉計プローブを用い、前記光検出器で得られる前記基準光と計測光に基づいて、前記計測光と基準光の光路の差を用いてホモダインレーザ干渉計測を行うことを特徴とする変位計測システム。
産業区分
  • 試験、検査
  • 測定
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 権利存続中
参考情報 (研究プロジェクト等) CREST 高度情報処理・通信の実現に向けたナノファクトリーとプロセス観測 領域
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