JPH0460403A - 落射型二光束干渉計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、落射型二光束干渉計に関する。

〔従来の技術〕

従来の落射型二光束干渉計の光学系の一般的構成は第６
図に示した如く、光源ｌと、該光源ｌから発した光束を
標本８に導くための／％−フミラー等の落射照明手段３
と、該光束を前記標本８及びリファレンス９に夫々向か
う二つの光束に分割すると共に前記標本８及び前記リフ
ァレンス９からの二つの光束を合成する光分割合成手段
７から構成されていた。１）は観察者の眼である。

そして、上記構成の落射型二光束干渉計によれば、第７
図（Ａ）に示した如き深さｄの直線的な段差部１２と平
坦部１３及び１４から成る段差標本１５を観察するに際
し、リファレンス９を光軸に対して適度に傾けることに
より、第７図（Ｂ）に示した如く段差標本１５の像に段
差部Ｉ２の位置で距離Ｓだけずれた間隔ａの平行な干渉
縞が現れる。この時、前記段差部１２の段差ｄは、前記
干渉縞の間隔ａとずれの距離Ｓとにより、ｄ　＝□λ ａ （但し、λは照明光の波長） で求められる。

Ｃ発明が解決しようとする課題〕 しかし、上記従来例では、第８図に示した如き波状標本
１６では干渉縞が波状に現れるため、波状標本１６の波
１７の高さを精度良く測ることができないという欠点が
あった。又、第９図に示した如き小突起標本１８に対し
ても、小突起１９の上部の面積が小さければ該小突起１
９上の干渉縞が見にくくなり、該小突起１９の高さを測
ることが困難となるという欠点もあった。

本発明は、上記問題点に鑑み、波状標本における波の高
さや小突起標本における小突起の高さも精度良く測れる
落射型二光束干渉計を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による落射型二光束干渉計の一つの光学系は、第
１図に示した如（、 光源Ｉと、該光源Ｉを発した光束を標本８に導くための
落射照明手段３と、該光束を前記標本８及びリファレン
ス９に夫々向かう二つの光束に分割すると共に前記標本
８及び前記リファレンス９からの二つの光束を合成する
光分割合成手段７′からなる落射型二光束干渉計におい
て、前記光分割合成手段７′は入射光束を互いに直交す
る振動成分に分割し且つ互いに直交する二つの振動成分
を合成する性質を有する偏光分割合成素子であり、前記
光源ｌと前記光分割合成手段７′の間の光路に配置した
偏光子２と、前記光分割合成手段７′の後方の光路上に
配置した検光子１０と、前記偏光子２と前記検光子１０
の間の光路上に配置されていて直交する二つの振動成分
の間に任意のリターデーションを与える複屈折板等のリ
ターデーション発生手段４と、該リターデーション発生
手段により発生するリターデーション量を読取るための
リターデーション読取手段５とを備えていることを特徴
としている。

又、本発明による落射型二光束干渉計の他の一つの光学
系は、上記構成に加えて、 前記光源１が直線偏光を射出するレーザー光源であると
共に、前記偏光子２を備えていないことを特徴としてい
る。

〔作　用〕

即ち、本発明による落射型二光束干渉計によれば、前記
偏光子２で直線偏光にされた照明光束は、偏光分割合成
素子である前記光分割合成手段７′で振動方向の直交す
る二つの偏光成分に分割され、そのうち一方の偏光成分
は前記標本８で正反射し且つ他方の偏光成分は前記リフ
ァレンス９で正反射して前記光分割合成手段７′で再び
一本の光束に合成される。その際前記光分割合成手段７
′前記標本８間の往復の光路長と前記光分割合成手段７
′、前記リフアレ　ンス９間の往復の光路長との差の分
のリターデーションが前記合成された光束に生しる。更
に、前記合成された光束には前記リターデーション発生
手段４により任意のリターデーションを付与できる。前
記検光子ｌＯにより前記合成された光束は振動方向を揃
えられ、前記合成された光束の持つ°リターデーション
に応じた干渉色を発生する。それ故、観察者は前記標本
８の像の上に、前記標本８と前記リファレンス９との凹
凸の差に応じた干渉パターンを観察することができる。

更に、前記リターデーション発生手段４により付与する
リターデーション量を調節することにより、前記標本８
上の任意の１点のリターデーションを０にし、該１点を
基準とした前記標本８の凹凸を干渉色により観察できる
。又、前記標本ｓ上の任意の２点において各々リターデ
ーションが０になるように前記リターデーション発生手
段４を調節した時の前記リターデーション読取手段５に
よるリターデーションの読みの差をとることにより、該
２点の標高差が求められる。

従って、第８図に示した如く波状標本１６や第９図に示
した如き小突起標本１８でも高さを精度良く測定するこ
とができる。

〔実施例〕

以下、図示した実施例に基づき上記従来例と同一の部材
には同一符号を付して本発明の詳細な説明する。

第２図は本発明の第１実施例としてマイケルソン型の落
射型三光束干渉顕微鏡の光学系を示しており、ここでは
リターデーション発生手段４としてノマルスキープリズ
ム４′を用い、又光源ｌから発した光が効率良く標本８
を照明するように集光レンズ２０．落射照明レンズ２１
を具備し、リファレンス９には傾角調整装置２２が備わ
っている。尚、前記ノマルスキープリズム４′の配置位
置は、通常の微分干渉顕微鏡の如く対物レンズ６の後側
焦点位置に略一致させである。観察者は接眼レンズ２３
を通して標本８の対物レンズ６による像を観察する。

本実施例は上述の如く構成されているから、光源ｌを発
した光線は偏光子２を通過し検光子１０を通過するまで
にノマルスキープリズム４′を往復二回通過して通常の
落射型微分干渉顕微鏡と同様に視野全体に亘り均一なリ
ターデーションを発生する。該リターデーションはノマ
ルスキープリズム４′を光軸に垂直な面内で移動させる
ことにより連続的に増減させることが可能であり、°該
すターデーションの変化量は該移動量に比例する為、リ
ターデーション読取装置５は該移動量を成る一定の比率
でリターデーション変化量に変換するようになっている
。勿論、標本８で反射した光とリファレンス９で反射し
た光との合成において、両者が経てきた光路長の差の分
のリターデーションも発生する。

従って、合成された光束の持つリターデーションに応じ
た干渉色を発生するので、観察者は標本８の像の上に、
標本８とリファレンス９との凹凸の差に応じた干渉パタ
ーンを観察することができる。更に、ノマルスキープリ
ズム４′により付与するリターデーション量を調節する
ことにより、標本８上の任意の１点のリターデーション
を０にし、該１点を基準とした標本８の凹凸を干渉色に
より観察できる。又、標本８上の任意の２点において各
々リターデーションが０になるようにノマルスキープリ
ズム４′を調節した時のリターデーション読取手段５に
よるリターデーションの読みの差をとることにより、該
２点の標高差が求められる。その結果、第８図に示した
如き波状標本１６や第９図に示した如き小突起標本１８
でも高さを精度良く測定することができる。

尚、光源ｌから落射照明手段３までの光路を第２図の紙
面に対し４５°の方向にし、偏光子２の振動方向を落射
照明手段３の入射面に垂直或いは平行にすれば、落射照
明手段３での反射及び透過における偏光状態の乱れは最
小限に抑えられる。

第３図は本発明の第２実施例としてリニーク型の落射型
三光束干渉顕微鏡の光学系を示しており、ここではリタ
ーデーション発生手段４としてセナルモンコンペンセー
タ４′を用いている。即ち、１７４波長板４′をその光
学軸の射影が偏光子２を通過する光の振動面と直交する
ように配置し且つｌ／４波長板４′の射出側に検光子１
０’を設けている。そして、検光子ｌＯ′は光軸のまわ
りに回転可能であり、その回転角を読み取れるようにな
っている。

本実施例は上述の如く構成されているから、通常のセナ
ルモンコンペンセータの使用法と同様に、検光子１０’
を回転させることにより付加するリターデーションの量
を変化させることができ、その量は検光子１０’の回転
角に比例する。

このように、リターデーション発生手段４としてセナル
モンコンペンセータ４′を用いた本実施例は、ノマルス
キープリズム４′を用いた第１実施例に較べて視野のリ
ターデーションの均一性が極めて良好であり、読取り精
度も高い。但し、光源ｌはセナルモンコンペンセータ４
′の指定波長である単色光源を用いなければならず、使
用波長の半分以下の高さの測定に限られる。

尚、セナルモンコンペンセータ４′の代わりにプレース
ケーラーコンペンセータを用いても良い。

プレースケーラーコンペンセータとしては１／１０λ〜
ｌ／３０λ程度の位相差の小さい波長板が用いられる。

その場合はプレースケーラーコンペンセータを光軸のま
わりに回転させることにより付加するリターデーション
の量を変化させることができ、その量はプレースケーラ
ーコンペンセータの回転角で定まる。この場合は、セナ
ルモンコンペンセータ４′を使用した場合に較べ、リタ
ーデーションの読取り精度が高くなるが、測定範囲は小
さくなる。更に、上述のようなセナルモンコンペンセー
タ４′やプレースケーラーコンペンセータを用いた場合
は、第７図に示した如き段差標本１５の段差も従来より
精度良く測定できる。従来の干渉縞ずれを測定する方法
では、使用波長の２０分のｌ　（ｄ線使用時で約３０ｎ
ｍ）の段差が測定の限界と言われているが、本方式では
使用波長の１００分のｌ　（ｄ線使用時で約６　ｎｍ）
以下の段差も十分測定できる。

又、光分割合成手段７′として高価な偏光ビームスプリ
ッタを使う代わりに、第４図に示した如く、ハーフプリ
ズム２４と同厚の２枚の偏光子２５を用いても良い。但
し、この場合は偏光ビームスプリッタを用いた時に較べ
光量の損失が太きい。

第５図は本発明の第３実施例としてレーザ光源使用の落
射型二光束干渉計の光学系を示しており、ここでレーザ
光源１′は直線偏光を射出し、リターデーション発生手
段としてセナルモンコンペンセータ４′を、観察手段と
してテレビカメラ２６を夫々用いており、レーザ光源１
′と落射照明手段３を結ぶ光軸２７は標本８とテレビカ
メラ２６を結ぶ光軸２８とリファレンス９と光分割合成
手段７′を結ぶ光軸２９を含む第５図の紙面に対し４５
°の角度を成していて、レーザ光源ビを射出する直線偏
光の偏光面は落射照明手段３の入射面に平行である。本
実施例は光源自体が直線偏光を射出するため第１図にお
ける偏光子２を省略できるという利点がある。

〔発明の効果〕

上述の如く、本発明による落射型二光束干渉計を用いれ
ば、標本面上の波状の凹凸や小突起の標高を精度良く測
定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による落射型二光束干渉計の光学系の基
本構成を示す図、第２図及び第３図は夫々第１及び第２
実施例の構成を示す図、第４図は上記第２実施例の光分
割合成手段の他の例を示す図、第５図は第３実施例の光
学系を示す図、第゛６図は従来例の光学系を示す図、第
７図（Ａ）及び（Ｂ）は夫々段差標本の斜視図及び該段
差標本の上記従来例による観察像を示す図、第８図及び
第９図は夫々波状標本及び小突起標本の斜視図である。 ■・・・・光源、ｌ′・・・・レーザー光源、２．２５
・・・・偏光子、３・・・・落射照明手段、４・・・・
リターデーション発生手段、４′・・・・ノマルスキー
プリズム、４′・・・・セナルモンコンペンセータ、５
・・・・リターデーション読取手段、６・・・・対物レ
ンズ、７′・・・・光分割合成手段、８・・・・標本、
９・・・・リファレンス、１０．１０’・・・・検光子
、１）・・・・観察者の眼、１２・・・・段差部、１３
．１４・・・・平坦部、１５・・・・段差標本、１６・
・・・波状標本、１７・・・・波、１８・・・・小突起
標本、１９・・・・小突起、２０・・・・集光レンズ、
２１・・・・落射照明レンズ、２２・・・・傾角調整装
置、２３・・・・接眼レンズ、２４・・・・ハーフプリ
ズム、２６・・・・テレビカメラ、２７．２８．２９・
・・・光軸。 第１ 図 矛２図 図 １）−〕鉦 ８〜−二 第５図 １Ｐ６図 １）７皐 ８−二弘 ８−ｅΣ 矛４図 図 （Ａ） （Ｂ） 矛９ 図 平成 ３年 ６月１３日 特願平２−１７１）８４号 う、補正の内容 （１）明細書第３頁５行目のｒｓ」をｔＳｌと訂正する
。 （２）同第４頁１６行目及び第５頁１５行目の［素子」
を「手段１と夫々訂正する。 （３）同第７頁２行目の［・・・・如く」を「如き１と
訂正する。 （４）同第７頁１６行目の［る。Ｊの後にｊまた、偏光
分割合成手段として偏光ビームスプリッタを用いている
。１を挿入し、［配置」を「ロー力ライズ１と訂正する
。 （５）同第１００頁２行目「直交」の前に「平行或いは
１を挿入する。 （６）同第１）頁２〜３行目の Ｎ／ｌｏλ〜ｌ／３０λＪを 「λ／１０〜λ／３０１と訂正する。 （７）　　図面中、第２図及び第７図（Ｂ）を夫々別紙
添付の通り訂正する。 ５、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄及び図面。 矛２図 牙７図（Ｂ） −二一一

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源と、該光源を発した光束を標本に導くための
   落射照明手段と、該光束を前記標本及びリファレンスに
   夫々向かう二つの光束に分割すると共に前記標本及び前
   記リファレンスからの二つの光束を合成する光分割合成
   手段からなる落射型二光束干渉計において、前記光分割
   合成手段は入射光束を互いに直交する振動成分に分割し
   且つ互いに直交する二つの振動成分を合成する性質を有
   する偏光分割合成手段であり、前記光源と前記光分割合
   成手段の間の光路上に配置した偏光子と、前記光分割合
   成手段の後方の光路上に配置した検光子と、前記偏光子
   と前記検光子の間の光路上に配置されていて直交する二
   つの振動成分の間に任意のリターデーションを与えるリ
   ターデーション発生手段と、該リターデーション発生手
   段により発生するリターデーション量を読取るためのリ
   ターデーション読取手段とを備えていることを特徴とす
   る落射型二光束干渉計。
2. （２）前記光源が直線偏光を射出するレーザー光源であ
   ると共に、前記偏光子を備えていないことを特徴とする
   請求項（１）に記載の落射型二光束干渉計。