JP2000121311A - 観察倍率可変型光波干渉装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 観察倍率可変型光波干渉装置において、観察
手段の観察倍率の変化に応じて、被検体の観察範囲と照
明光による被検体照射範囲とを相応させるように、光源
からの光束径を変化せしめることにより、観察倍率の変
化に拘わらず観察範囲を一定の明るさとする。 【構成】 マイケルソンタイプの光波干渉装置におい
て、光源１と拡大レンズ２との間に倍率対応光束調整器
３が配置されている。倍率対応光束調整器３は、観察倍
率可変手段８により設定された観察倍率の値に拘わら
ず、観察手段９のテレビモニタにおける干渉縞画像の明
るさを一定とするために設けられたものであり、観察倍
率の変化に応じて、被検体７における観察領域の大きさ
と照明領域の大きさが合致するように、被検体７を照明
する光束の径を変化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、観察倍率を変化さ
せ得る光波干渉装置に関し、詳しくは観察倍率の変化に
拘わらず、観察画面の明るさを所定の範囲に設定し得る
観察倍率可変型光波干渉装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】＜発明の背景＞光源からの光束を二分し
て、一方を、基準体を経由した参照光とし、他方を、被
検体を経由した物体光とし、この２光束を再合成するこ
とにより、両波の波面形状差に応じた干渉縞を発生させ
るようにした光波干渉装置が、広く実用に供されてい
る。

【０００３】この光波干渉装置を使用するにあたって
は、被検体の大小により、観察する干渉縞像を拡大、あ
るいは縮小した方が、観察手段、特にＴＶ系を用いる場
合にはそのモニタ画面一杯に観察したい範囲の干渉縞画
像を表示でき、見易くなるとともに、その干渉縞を利用
して画像を解析する場合等には、分解能を格段に向上さ
せることができるという利点がある。

【０００４】しかるに、現在使用されている観察倍率可
変型光波干渉装置は、観察倍率を変化させた場合に、そ
の変化に画面の明るさが追従せず、拡大観察時には干渉
縞表示画面が暗くなりすぎ、一方、縮小観察時には干渉
縞表示画面が明るくなりすぎたりするものである。

【０００５】このため、観察倍率を変化させた場合に、
干渉縞表示画面が視認しにくくなるとともに、前述した
干渉縞表示画面の画像解析を行う際には、信号レベルが
低くなりすぎ、あるいは高くなりすぎ解析不能な状態に
陥るという問題を有している。

【０００６】そこで、観察倍率を拡大、あるいは縮小し
た場合にも、干渉縞表示画面の明るさをほぼ一定とする
ことのできる、あるいはＴＶ系の利得制御範囲内におい
て、干渉縞表示画面の明るさを一定にすることのできる
光波干渉装置が望まれていた。

【０００７】＜従来の技術＞このような問題を解決する
ための従来技術として次のような技術が知られている。
すなわち、被検体を照明する光束の径は一定と為し、干
渉縞表示画面が一番暗くなる最大拡大観察時に、所望の
画面明るさが得られるように被検体を照明する光源の出
力を設定し、その一方、干渉縞表示画面が一番明るくな
る最小拡大（最大縮小）観察時には、光波減衰器を用い
て光源輝度を落とすことにより、被検体を照明する光源
の出力をあたかも所望の画面明るさが得られるように設
定した如き効果を奏するものが知られている。

【０００８】すなわち、図１５に示すように、光源３０
１から射出された光束は、光波減衰器３０３を経て拡大
レンズ３０２に入射する。拡大された光束はコリメータ
レンズ３０４で平行光にされてビームスプリッタ３０５
に到達する。ここで二分された光束の反射された一方
は、基準体３０６に到達し反射されてビームスプリッタ
３０５に戻り、これを透過する。一方、ビームスプリッ
タ３０５を透過した他方の光束は、被検体３０７に到達
し、反射されてビームスプリッタ３０５に戻り、このビ
ームスプリッタ３０５で反射されて、ビームスプリッタ
３０５を透過した基準体３０６からの光束と合波され
る。合波された光束は、観察倍率可変手段３０８を経て
観察手段３０９に到達する。

【０００９】この場合、観察倍率が一番大きいところで
その光波減衰器３０３の透過率が最大、観察倍率が一番
小さいところでその光波減衰器３０３の透過率が最小と
なるように倍率と透過率の関係を設定すれば、光源の光
強度をもっとも効率的に利用できることになる。

【００１０】ここで、光源３０１の光出力をＰ、観察倍
率をＭ、観察倍率に応じた光波減衰器３０３の透過率を
Ｔ、適正画面明るさを得る光強度をＩ、観察系の利得係
数をＣとしたとき、 Ｉ＝Ｃ×Ｐ×Ｔmax／Ｍmax^２＝Ｃ×Ｐ×Ｔ／Ｍ^２ なる式が得られる。すなわち、 Ｔmax／Ｍmax^２＝Ｔ／Ｍ^２ となる。

【００１１】光波減衰器３０３の最大透過率 Ｔmax＝
１ とすると、 Ｔ＝Ｍ^２／Ｍmax^２ となるから、光波減衰器３０３の透過率は Ｍ^２／Ｍma
x^２ に設定する。

【００１２】例えば、５倍の倍率可変能力を持つ観察系
を用いて、１倍の倍率で観察した場合は、 Ｔ＝1／5² ＝0.04 となり、この場合は光源３０１の出力の略96％を捨てる
こととなる。

【００１３】換言すると、等倍観察に必要な光源３０１
の光出力の25倍の光出力を有する光源３０１を用意しな
ければ、５倍の観察を行う際には光量不足となる。

【００１４】なお、ここではマイケルソン型の例が示さ
れているが、フィゾー型、マッハツェンダ型の場合にも
同様である。

【００１５】以上説明したように、この従来技術では、
最大拡大観察倍率以外の倍率で使用する際に光エネルギ
を無駄に減衰させることになるばかりでなく、最大拡大
観察に耐え得るようにするために高出力の光源を装備し
なければならないという欠点があった。この欠点は、装
置の小型化、低価格化に反するばかりでなく安全性向
上、省資源化と言う観点から見ても問題であった。

【００１６】なお、光源の出力自体を可変とすれば、上
記光エネルギを無駄に減衰させるという問題はなくなる
が、この場合には光源の出力を精度良くコントロールす
るために光源出力専用の制御部が必要となり、装置が複
雑構造となったり、場合によっては大型化するという問
題がある。

【００１７】本発明はこのような問題を解決するために
なされたもので、最大拡大観察倍率時以外の倍率で使用
する際も、光エネルギの有効利用を図りつつ、装備する
光源を従来のものに比べて低出力のものとすることがで
きるとともに、観察倍率の変化に拘わらず干渉縞像の明
るさを所定範囲内とし得るコンパクトかつ構造簡易な観
察倍率可変型光波干渉装置を提供することを目的とする
ものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、拡大観察時、
縮小観察時を問わず、その観察範囲以外を照明せず、照
明光を観察範囲内に集中させる方法を採れば、観察手段
上に生成される干渉縞画像の大きさを一定とした場合に
は、生成される画像は常に一定の明るさを有するとの考
察に基づいており、その構成の要旨は、被検体の大小に
よる観察倍率の拡大、あるいは縮小を行う観察手段と、
その観察倍率の変化に応じて、被検体の観察領域の大き
さと照明領域の大きさが相応するように、被検体を照明
する光束の径を縮小、拡大し得る倍率対応光束調整器を
設けた、観察倍率可変型光波干渉装置にある。

【００１９】すなわち、本発明の観察倍率可変型光波干
渉装置は、光源からの光束を光分割手段により二分し
て、一方を、基準体を経由した参照光とし、他方を、被
検体を経由した物体光とし、この２光束を再合成するこ
とにより、両波の波面形状差に応じた干渉縞を発生せし
め、生成された干渉縞像を、所望の観察倍率で観察する
ようにした観察倍率可変型光波干渉装置において、前記
観察倍率の変化に応じて、前記被検体における観察領域
の大きさと照明領域の大きさが相応するように、前記光
源からの光束径を変化せしめる倍率対応光束調整器を前
記光源と前記光分割手段との間の光路中に配設したこと
を特徴とするものである。

【００２０】ここで「相応するように」とは観察領域が
大きくなると、それに応じて照明領域も大きくなるよう
に変化する様を意味し、望ましくは両領域を略一致させ
る。

【００２１】また、前記倍率対応光束調整器としては、
光束を連続的に拡大、縮小し得る手段とすることが可能
である。

【００２２】またこの場合において、前記光束を連続的
に拡大、縮小する手段は、ズーム機能付き望遠鏡光学系
を含むズームビームイクスパンダとすることが可能であ
る。

【００２３】また、前記倍率対応光束調整器としては、
光束を段階的に拡大、縮小し得る手段とすることが可能
である。

【００２４】またこの場合において、前記光束を段階的
に拡大、縮小し得る手段は、光束拡大率の異なる複数の
ビームイクスパンダのうち択一的に選択するように構成
することが可能である。

【００２５】さらに、前記光束を段階的に拡大、縮小し
得る手段は、単一のビームイクスパンダの出力側レンズ
系または入力側レンズ系について、複数の異なるレンズ
系を択一的に選択するように構成することが可能であ
る。

【００２６】また、本発明の観察倍率可変型光波干渉装
置は、光源からの光束を光分割手段により二分して、一
方を、基準体を経由した参照光とし、他方を、被検体を
経由した物体光とし、この２光束を再合成することによ
り、両波の波面形状差に応じた干渉縞を発生せしめ、生
成された干渉縞像を、所望の観察倍率で観察するように
した観察倍率可変型光波干渉装置において、前記観察倍
率を表示手段に表示せしめ、この表示に対応して、前記
被検体における観察領域の大きさと照明領域の大きさが
相応するように、前記光源からの光束径を変化せしめる
倍率対応光束調整器を前記光源と前記光分割手段との間
の光路中に配設したことを特徴とするものである。

【００２７】また、本発明の観察倍率可変型光波干渉装
置は、光源からの光束を光分割手段により二分して、一
方を、基準体を経由した参照光とし、他方を、被検体を
経由した物体光とし、この２光束を再合成することによ
り、両波の波面形状差に応じた干渉縞を発生せしめ、生
成された干渉縞像を、所望の観察倍率で観察するように
した観察倍率可変型光波干渉装置において、前記観察倍
率の変化に連動して、前記被検体における観察領域の大
きさと照明領域の大きさが相応するように、前記光源か
らの光束径を変化せしめる倍率対応光束調整器を前記光
源と前記光分割手段との間の光路中に配設したことを特
徴とするものである。

【００２８】ここで、「連動して」とは観察倍率が変化
すれば、その変化に対応するよう自動的に光源からの光
束径も変化することを意味する。

【００２９】また、この場合において、観察倍率可変手
段の使用中の倍率をモニタし、該モニタした倍率の値を
観察手段に表示するように構成することが好ましい。

【００３０】さらに、この場合において、観察倍率可変
手段において設定された倍率を前記観察手段の画面明る
さで検知し、該検知された画面明るさを所定の基準値と
比較し、その比較結果に基づき、それら両方の値の差が
小さくなるように、前記倍率対応光束調整器により被検
体を照射する範囲を変化せしめ、前記観察手段の利得が
所定の範囲内に収まるように前記画面の明るさを設定で
きるように構成することが好ましい。

【００３１】さらに、本発明の観察倍率可変型光波干渉
装置は、光源からの光束を光分割手段により二分して、
一方を基準体を経由した参照光とし、他方を被検体を経
由した物体光とし、この２光束を再合成することによ
り、両波の波面形状差に応じた干渉縞を発生せしめ、生
成された干渉縞画像を、倍率を変えて観察し得る観察手
段を備えた観察倍率可変型光波干渉装置において、前記
観察倍率の可変部に対して、該観察倍率を所望の値に設
定させるための指示信号を出力するとともに、前記倍率
対応光束調整器に対して、前記被検体における観察領域
の大きさと照明領域の大きさが相応するように、前記光
源からの光束径を設定させるための指示信号を出力する
コントロール手段を前記観察倍率の可変部および前記観
察倍率対応光束調整器とは別体に設けたことを特徴とす
るものである。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態に係る観
察倍率可変型光波干渉装置について、図面を参照しなが
ら説明する。

【００３３】図１は、本発明の第１の実施形態に係る観
察倍率可変型光波干渉装置を示すものである。

【００３４】この装置は、光源１と拡大レンズ２との間
に倍率対応光束調整器３を配置したマイケルソンタイプ
の光波干渉装置である。

【００３５】図１において、光源１から出力された光束
は、倍率対応光束調整器３を経て拡大レンズ２に入射す
る。拡大された光束はコリメータレンズ４で平行光にさ
れてビームスプリッタ５に到達する。このビームスプリ
ッタ５で二分された光束の反射された一方は、基準体６
に到達し反射されてビームスプリッタ５に戻り、これを
透過する。一方、ビームスプリッタ５を透過した他方の
光束は、被検体７に到達し、反射されてビームスプリッ
タ５に戻り、ビームスプリッタ５を透過した基準体６か
らの上記光束と合波される。合波された光束は、観察倍
率可変手段８を経て観察手段９に到達する。

【００３６】ここで、上記光源１は、基準６の裏面や被
検体７の裏面からの反射光によるノイズを除去するため
に可干渉距離の短い光を射出するものとすることが望ま
しい。

【００３７】また、上記観察倍率可変手段８は、例えば
カメラのズームレンズであり、このズームレンズを可動
させて、得られた干渉縞画像を拡大もしくは縮小し、所
望の観察倍率を得るようになっている。なお、観察倍率
可変手段８としては、焦点距離の異なる複数のレンズ系
を、例えばターレットに載設し、このターレットを回転
することにより、これら複数のレンズ系のうちの一つを
選択して光路中に挿入するような構成とすることも可能
である。

【００３８】また、上記観察手段９は、例えば撮像カメ
ラとテレビモニタからなり、ビームスプリッタ５によっ
て合波された光によりカメラのＣＣＤ撮像素子上に干渉
縞像を形成し、これをテレビモニタに表示する。

【００３９】次に、本実施形態装置の主たる特徴部分で
ある倍率対応光束調整器３について説明する。

【００４０】この倍率対応光束調整器３は、観察倍率可
変手段８により設定された観察倍率の値に拘わらず、観
察手段９のテレビモニタにおける干渉縞画像の明るさを
一定とするために設けられたものであり、上記観察倍率
の変化に応じて、被検体７における観察領域の大きさと
照明領域の大きさが合致するように、被検体７を照明す
る光束の径を変化させるものである。

【００４１】被検体７を照明する光束の径を変化させる
手段は、具体的には図２に示す如き複数枚の可動レンズ
２１、２２、２３を備えたズーム機能付き望遠鏡光学系
を含むズームビームイクスパンダからなる。すなわち、
２枚の凸レンズ２１、２３と、それらの間に配された凹
レンズ２２からなり、光束を大径から小径に変化させる
場合には、凸レンズ２１と凹レンズ２２の間隔を拡げる
とともに凹レンズ２２と凸レンズ２３の間隔を狭め、し
かもレンズ系全長（２つの凸レンズ２１、２３の間隔）
を狭めることにより、射出光束を平行光束のまま小径と
する。光束を小径から大径とする場合には、上記と逆の
レンズ移動を行う。

【００４２】この倍率対応光束調整器２においては、観
察倍率の変化に応じて、光束径を連続的に変化させるこ
とができる。

【００４３】また、光束径の変化は観察倍率の変化に応
じてなされるのであるが、その態様としては、オペレー
タが、観察倍率可変手段８において設定された観察倍率
の値を認識し、この認識した値に基づいて倍率対応光束
調整器３の光束径調整ボリュームを手動で操作するよう
にしてもよいし、観察倍率可変手段８における観察倍率
設定操作に連動して倍率対応光束調整器３の光束径調整
ボリュームが自動的に設定されるようにしてもよい。

【００４４】いずれにしても、観察倍率が小の場合に
は、観察範囲が広くなることから、この広い観察範囲全
体が丁度照明されるよう光束径が図２（Ａ）の如く大径
とされるように、一方、観察倍率が大の場合には観察範
囲が狭くなることから、この狭い観察範囲全体が丁度照
明されるよう光束径が図２（Ｃ）の如く小径とされるよ
うに倍率対応光束調整器３の光束径調整ボリュームの操
作がなされることとなる。

【００４５】倍率対応光束調整器３の光束径調整ボリュ
ームの操作が手動でなされる場合には、観察倍率可変手
段８において設定された観察倍率が、観察手段９のモニ
タ上に表示され、オペレータはこの表示を観察して光束
径調整ボリュームを操作する。

【００４６】具体的には、観察倍率可変手段８がズーム
レンズで構成される場合には、ズームレンズのレンズ鏡
胴回転位置を検出し、この検出位置に基づきＣＰＵによ
り観察倍率の値を算出し、その算出結果を観察手段９の
モニタ上に表示する。

【００４７】一方、観察倍率可変手段８が、焦点距離の
異なる複数のレンズ系を択一的に選択して観察倍率を変
化させるように構成されている場合には、選択されたレ
ンズ系を検知し、この検知されたレンズ系の焦点距離に
基づき観察倍率の値を算出し、もしくは予め設定された
テーブルに基づき、ＣＰＵにより観察倍率の値を読み出
し、その読み出された観察倍率の値を観察手段９のモニ
タ上に表示する。なお、上記複数のレンズ系がターレッ
トあるいはスライダ等の可動手段に載設されている場合
には、その可動手段の移動位置に基づき観察倍率の値を
求める。

【００４８】また、観察倍率の値の検出は、観察手段９
のモニタの表示画面の明るさに基づいて行うようにして
もよく、この場合にはモニタの表示画面の一部（例えば
中央部）を光センサで検出するようにしてもよいし、観
察手段９の撮像素子から検出された画像信号の輝度レベ
ルの最大値を検出するようにしてもよく、この検出値に
基づきＣＰＵにより観察倍率の値を算出する。

【００４９】また、モニタの画面上に表示される観察倍
率の値は数値で表示させるようにしてもよいが、例えば
倍率対応光束調整器３の、光束径設定位置をアイコンに
よって示すようにしてもよい。例えば、倍率対応光束調
整器３の光束径調整ボリュームと、設定すべき位置を示
す矢印とからなるアイコンによって示すようにしてもよ
い。

【００５０】さらに、観察倍率可変手段８において設定
された観察倍率の値の表示と、倍率対応光束調整器３
の、上記倍率の値に対応する光束径設定値とが、観察手
段９のモニタ上に同一形態（例えば同一スケールで描か
れた棒状グラフ等のアイコン）で表示されるようにして
もよい。

【００５１】さらに、観察手段９のモニタの表示画面上
に上述した如き表示を行った場合に、この表示は不必要
時においてオペレータが任意に非表示とすることが可能
となっており、これにより、実際の干渉縞観察時におい
て、アイコン等によりその干渉縞画像の一部が隠されて
しまうといった不都合を回避することができる。

【００５２】一方、上述したように倍率対応光束調整器
３の光束径調整ボリュームの設定が、観察倍率可変手段
８における観察倍率設定操作に連動して自動的になされ
る場合には、観察倍率可変手段８における設定倍率を、
上記手動による場合と同様にして検出し、この検出値に
基づき、観察倍率と設定すべき光束径とを対応させたテ
ーブルを用いてＣＰＵにより、設定すべき光束径を読み
取り、この読取値となるように光束径調整ボリュームを
駆動するようにしてもよい。

【００５３】さらに、上記光束径調整ボリュームの設定
を自動的に行う場合において、観察倍率可変手段８によ
る設定倍率を、上述した手動の場合と同様にして観察手
段９のモニタの表示画面の明るさにより検出し、この検
出されたモニタの表示画面の明るさを所定の基準明るさ
と比較し、その差が０に近づくよう上記光束径調整ボリ
ュームを駆動するようにフィードバック制御を行うよう
にしてもよい。なお、この場合には、上記モニタの表示
画面の明るさは観察手段９の所定の利得範囲内において
設定できるようにする。

【００５４】なお、上記光束径調整ボリュームの設定を
自動的に行う場合においても、観察手段９のモニタの表
示画面の明るさを、上述した手動の場合と同様にして、
観察手段９から出力される画像信号の最大輝度レベルに
基づいて規定するようにしてもよい。

【００５５】また、倍率対応光束調整器３を構成する、
段階的に光束を拡大、縮小できる手段としては以下に示
す種々の態様を採り得る。

【００５６】例えば図３あるいは図４に示すように、単
一のビームイクスパンダ３０あるいは単一のビームイク
スパンダ４０の出力側のレンズ系を、焦点距離が異なる
複数のレンズ系３２、３３、３４あるいはレンズ系４
２、４３、４４のうち選択された一のレンズ系（図３で
はレンズ系３２、図４ではレンズ系４２が選択されてい
る）を光路中に挿入することにより構成してもよい。

【００５７】勿論、この場合における入力側のレンズ系
は、図３に示すように凸レンズ３１としてもよいし、図
４に示すように凹レンズ４１としてもよい。

【００５８】さらに、図３および図４に示すビームイク
スパンダ３０、４０においては出力側のレンズ系を択一
的に選択可能としているが、これに代え、図５に示すビ
ームイクスパンダ５０のように、入力側のレンズ系５
１、５２、５３を択一的に選択可能（図５ではレンズ系
５１が選択されている）としてもよい。

【００５９】なお、このようにレンズ系を交換可能とす
ることにより光束径を段階的に変化させる場合には、択
一的に選択されるレンズ系は、互いに屈折力および挿入
される光路中の位置が異なるように設定する。

【００６０】また、観察倍率光路調整器３を、図６に示
す如く、光束拡大率の異なる複数のビームイクスパンダ
６１、６２、６３のうち選択された一のビームイクスパ
ンダ（図６においてはビームイクスパンダ６１が選択さ
れている）を光路中に挿入する構成のものとすることも
可能である。

【００６１】さらに、観察倍率光束調整器３を、上述し
た光束径を連続的に拡大、縮小する手段（ズ−ムイクス
パンダ）と、上述した光束径を段階的に拡大、縮小する
手段（ビームイクスパンダ）とを組み合わせて構成する
ことも勿論可能であり、この場合には光束径の可変範囲
をより大きなものとすることができる。

【００６２】また、倍率対応光束調整器３を、光束径の
拡大、縮小を段階的に変化させる手段とした場合におい
て、光束径の拡大、縮小のステップ幅は、上記観察倍率
可変手段８および観察手段９からなる観察系の利得制御
範囲より狭く設定することが必要である。

【００６３】以下、このことを図７〜１２を用いて説明
する。

【００６４】画面中心部の明るさを決める光量Ｌは光学
系のロスがないとすれば、光源の光量Ｃ、被検体の反射
率Ｒ、観察倍率Ａおよび照射光束の径を決める倍率対応
光束調整器３の倍率Ｂで決まる。すなわち、 Ｌ＝Ｃ×Ｒ／（Ａ^２×Ｂ^２） なる式により決定される。

【００６５】一方、ＴＶ系のゲインには撮像素子或いは
電気系に基づいて決定される適正光量範囲（利得範囲）
が存在する。

【００６６】すなわち、光量Ｌは、適正画面明るさを得
る最大の光量をＧｍａｘ、最小の光量をＧｍｉｎとする
と、Ｇｍａｘ≧Ｌ≧Ｇｍｉｎの範囲内でなければならな
い。

【００６７】Ｃ、Ｒは定数であるから、それぞれを１と
し、観察手段９の最適光量Ｇ＝１とし、ゲイン幅をオー
バー、アンダーそれぞれ１絞りずつとすると図７に示す
如くなる。

【００６８】例えば、観察系の観察倍率Ａを３倍とした
とき、倍率対応光束調整器３の倍率Ｂを1／3倍とすれ
ば、照明範囲と観察範囲が丁度一致して、光の無駄がな
くかつ観察範囲全部が照明される。

【００６９】しかし、観察系の観察倍率Ａを３倍とした
まま倍率対応光束調整器３の倍率Ｂを1／2倍とすると、
照明範囲は観察範囲全体に亘っているものの、光量Ｌが
Ｇｍｉｎ以下となってしまい光量不足となる。また、こ
の状態で倍率対応光束調整器３の倍率Ｂを1／4倍とする
と、光量Ｌは適正範囲に入るものの、照明範囲は観察範
囲の径で3／4、面積で略56％しかカバーし得ないことに
なる。

【００７０】したがって、観察倍率Ａが３倍のときは、
倍率対応光束調整器３の倍率Ｂを1／2.1〜1／3倍の間に
設定したときに良好な観察が行えることがわかる。

【００７１】すなわち、Ａ×Ｂ≧１の条件を満たさなけ
れば、観察範囲全部を照明することはできない。

【００７２】上記した例ではＣ、Ｒを各々１に設定して
いるが、Ａ＝３でＲ＝１に設定した場合には、0.5≦Ｃ
／９Ｂ^２≦２ となることから２Ｃ≧９Ｂ^２≧Ｃ／２
となる。

【００７３】すなわち、図８に示すとおり、観察倍率Ａ
が３倍のとき、Ｃ＝１では、 1／4.24≦Ｂ≦1／2.12 の範囲でしか観察系の適正利得範囲に入らず、Ｂ＝1／3
のステップしか使用できなかったのに対し、１絞り分光
量の多いＣ＝２では、1／3≦Ｂ≦1／1.5 となり、Ｂ＝
1／2のステップとＢ＝1／3の２つのステップが使えるこ
ととなる。

【００７４】一般的には光学系にもロスが存在するの
で、このロス分を差し引いた実光量係数をＫとすると、
Ｌ＝Ｋ×Ｃ×Ｒ／（Ａ^２×Ｂ^２）となる。

【００７５】しかし、Ｋ、Ｃ、Ｒはいずれも観察倍率
Ａ、および倍率対応光束調整器３の倍率Ｂとは関係しな
い定数である。

【００７６】 そこで Ｇｍｉｎ／（Ｋ×Ｃ×Ｒ）＝Ｇ’ｍｉｎ Ｇｍａｘ／（Ｋ×Ｃ×Ｒ）＝Ｇ’ｍａｘ Ｇ／（Ｋ×Ｃ×Ｒ）＝Ｇ’ と置き換えると、 Ｇ’ｍｉｎ≦１／（Ａ^２×Ｂ^２）≦ Ｇ’ｍａｘ となり、ＡとＢの関係は図９に示す双曲線で表される。

【００７７】たとえば、 最適光量 Ｇ＝１ ゲイン幅２絞りにおける適性画面光量を得るための、 最大光量 Ｇｍａｘ＝２ 最小光量 Ｇｍｉｎ＝0.5 被検体の反射率 Ｒ＝0.04 光学系の実光量係数 Ｋ＝0.8(ロス20％) 光源の光量 Ｃ＝62.5 とすると、 Ｋ×Ｃ×Ｒ＝0.8×62.5×0.04＝２ Ｇ’ｍｉｎ＝Ｇｍｉｎ／（Ｋ×Ｃ×Ｒ）＝0.25 Ｇ＝0.5 Ｇ’ｍａｘ＝Ｇｍａｘ／（Ｋ×Ｃ×Ｒ）＝１ となる。
よって、 0.25≦１／（Ａ^２×Ｂ^２）≦１ となり、１
≦Ａ×Ｂ≦２ となる。

【００７８】なお、この場合、照射範囲との関係から得
られるＡ×Ｂ≧１なる条件は満足されている。

【００７９】したがって、観察倍率Ａを優先して図示す
ると、倍率対応光束調整器３の倍率Ｂは図１０において
太線に示す如く表示される。

【００８０】この図１０からも明らかなように、各観察
倍率Ａの設定を行う場合において、設定しうる観察倍率
Ａに対応する倍率対応光束調整器３の倍率（光束径の拡
大縮小ステップ）Ｂは、観察系の利得範囲内で図１１に
示す表の如くなる。

【００８１】次に、図１２を参照して、第２の実施形態
による観察倍率可変型光波干渉装置について説明する。

【００８２】すなわち、この光波干渉装置は、光源１
Ａ、拡大レンズ２Ａ、倍率対応光束調整器３Ａ、コリメ
ータレンズ４Ａ、ビームスプリッタ５Ａ、基準体６Ａ、
被検体７Ａ、観察倍率可変手段８Ａおよび観察手段９Ａ
については、その構成および配置が、上記第１の実施形
態と略同様とされている。しかしながら、この第２の実
施形態においては、観察倍率可変手段８Ａの観察倍率の
設定と倍率対応光束調整器３Ａの光束径設定が、コント
ローラ７０によってワンタッチで設定指示できるように
なっている。

【００８３】すなわち、このコントローラ７０はオペレ
ータの手元にあって、オペレータが、その前面パネルに
おいて所望の観察倍率を設定し、送信ボタンを押下する
と、観察倍率可変手段８Ａにはその設定倍率を指示する
信号が、また、観察倍率対応光束調整器３Ａには、その
設定倍率に対応する光束径を指示する信号が各々送信さ
れる。

【００８４】観察倍率可変手段８Ａでは、送信された設
定倍率指示信号に応じてその設定倍率への設定操作が、
さらに倍率対応光束調整器３Ａでは、送信された設定光
束径指示信号に応じてその設定光束径への設定操作がな
される。

【００８５】なお、このコントローラ７０内には、上記
設定倍率と上記設定光束径との対応テーブルがメモリ内
に格納されており、オペレータによる前面パネルにおけ
る設定倍率の設定操作に基づき、ＣＰＵにより対応する
上記設定光束径が読み取られるようになっている。

【００８６】これにより、上述した第1の実施形態と同
様に、設定された観察倍率における被検体の観察領域と
照明領域が合致し、観察倍率に拘わらず干渉縞画像にお
ける明るさを一定とすることができる。

【００８７】また、この第２の実施形態に係る光波干渉
装置においては、操作部がオペレータの手元にあるコン
トローラ７０とされているので、観察倍率可変手段８Ａ
や倍率対応光束調整器３Ａに直接触れて、設定あるいは
読取りを行う必要がない。これにより、少しの振動によ
っても観察位置や干渉縞形状が変化してしまうこの種の
光波干渉装置において、そのような振動の影響を排除す
ることができ、観察精度を上げることができる。なお、
上記コントローラ７０に代えて、上記コントローラ７０
と同等の機能をその他の手段に併せ持たせたものを用い
るようにしてもよく、例えば、撮像した干渉縞画像を取
り込んで干渉縞解析を行うための、光波干渉装置の一部
を構成する、パーソナルコンピュータ等からなる解析装
置により、観察倍率に応じた光束径の制御を行わせるよ
うにしてもよい。

【００８８】なお、マイケルソン型の光波干渉装置にお
いては、倍率対応光束調整器を使用することなく、コリ
メータレンズ、あるいは拡大レンズとコリメータレンズ
の組み合わせを交換することによって光束径を変更し、
これと観察倍率可変手段とを組み合わせることにより本
発明装置と同様のことを行う場合には、交換する光学系
が大となり、極めて小さな光学系の交換により行うこと
ができるという本発明の利益を享受することができな
い。

【００８９】なお、本発明の倍率可変型光波干渉装置と
しては、上記各実施形態のものに限られるものではな
く、その他の種々の変更が可能であり、例えば、上述し
た各実施形態においては本発明をマイケルソン型の光波
干渉装置に適用したものであるが、本発明を、その他の
光波干渉装置に適用しても同様の効果が得られることは
勿論である。

【００９０】図１３は、本発明をフィゾー型の光波干渉
装置に適用した場合の実施形態を示すものであり、図１
４は本発明をマッハツェンダ型の光波干渉装置に適用し
た場合の実施形態を示すものである。

【００９１】すなわち、図１３を用いて、フィゾー型の
光波干渉装置に適用した場合の構成を簡単に説明する
と、光源１０１から出力された光束は、倍率対応光束調
整器１０３を経て拡大レンズ１０２に入射する。拡大さ
れた光束は第１のビームスプリッタ１０５を透過しコリ
メータレンズ１０６で平行光にされて基準体（ビームス
プリッタ）１０６に到達する。ここで二分された光束
の、基準体（ビームスプリッタ）１０６で反射された一
方は、第１のビームスプリッタ１０５に戻り、これで反
射される。一方、基準体（ビームスプリッタ）１０６を
透過した他方の光束は、被検体１０７に到達し、反射さ
れて基準体（ビームスプリッタ）１０６に戻り、基準体
（ビームスプリッタ）１０６での反射光束と合波され
る。合波された光束は、観察倍率可変手段１０８を経て
観察手段１０９に到達する。

【００９２】このように、本発明をフィゾー型の光波干
渉装置に適用した場合は、マイケルソン型の光波干渉装
置に適用した場合の効果に加え、以下に示す如き効果を
奏する。

【００９３】すなわち、図１３に示す如く、フィゾー型
の光波干渉装置ではコリメータレンズが観察光学系の一
部をなしている。そのため前述した如きコリメータレン
ズを交換する方式では、交換の度に本格的なピント合わ
せが必要となるが、本発明の光波干渉装置を適用したも
のでは、観察光学系に何ら影響を及ぼさないので、観察
倍率を変更してもピントを合わせ直す必要はない。

【００９４】次に、図１４を用いて、マッハツェンダ型
の光波干渉装置に適用した場合の構成を簡単に説明する
と、光源２０１から出力された光束は、倍率対応光束調
整器２０３を経て拡大レンズ２０２に入射する。拡大さ
れた光束はコリメータレンズ２０４で平行光にされてビ
ームスプリッタ（BS1）２０５Ａに到達する。ここで二
分された光束の反射された一方は、ミラー（M2）２０６
Ｂで反射されてビームスプリッタ（BS2）２０５Ｂに到
達し、これを透過する。一方、ビームスプリッタ（BS
1）２０５Ａを透過した他方の光束は、被検体に到達
し、これを透過してミラー（M1）２０６Ａで反射されビ
ームスプリッタ（BS2）２０５Ｂに到達し、反射され
て、上述した、ビームスプリッタ（BS2）２０５Ｂを透
過したもう一方の光束と合波される。合波された光束
は、観察倍率可変手段８を経て観察手段９に到達する。

【００９５】なお、上述した、図１３および図１４に示
す、いずれの実施形態においても被検体における観察領
域と照明領域の各大きさを合致させることができ、観察
倍率の値に拘わらず干渉縞画像の明るさを一定とするこ
とができる。

【００９６】

【発明の効果】本発明の観察倍率可変型光波干渉装置に
よれば、観察手段の観察倍率の変化に応じて光源からの
光束径を変化せしめて、被検体を照射する範囲を可変と
し得るようにし、被検体の観察範囲と照明光による被検
体照射範囲とを相応させるようにしているので、観察倍
率の変化に拘わらず観察範囲を一定の明るさとすること
が可能である。

【００９７】なお、本発明の光波干渉装置によれば、小
さな光学系の交換のみで観察範囲の明るさを一定のもの
とすることができるという利点を有する。

【００９８】さらに、観察手段の観察倍率設定と光束径
調整器の光束径設定とを手元のコントローラからの指示
により行なわせるようにすれば、観察手段と光束調整器
の設定および設定値の読取りに際し、これらの手段およ
び調整器に対して振動が伝わらないようにすることがで
き、振動の影響を受けやすい光波干渉装置において観察
精度の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る観察倍率可変型
光波干渉装置（マイケルソン型）を示す概略図

【図２】図１に示す倍率対応光束調整器において光束径
を連続的に変化させ得るタイプの一例を示す概略図

【図３】図１に示す倍率対応光束調整器において、光束
径を段階的に変化させ得るタイプの一例を示す概略図
（入力側凸レンズ、出力側レンズ入替え）

【図４】図１に示す倍率対応光束調整器において、光束
径を段階的に変化させ得るタイプの一例を示す概略図
（入力側凹レンズ、出力側レンズ入替え）

【図５】図１に示す倍率対応光束調整器において、光束
径を段階的に変化させ得るタイプの一例を示す概略図
（入力側レンズ入替え、出力側凸レンズ）

【図６】図１に示す倍率対応光束調整器において、光束
径を段階的に変化させ得るタイプの一例を示す概略図
（ビームイクスパンダ入替え）

【図７】図１に示す観察手段の適正光量範囲と、観察係
倍率Ａおよび倍率対応光束調整器の倍率Ｂとのステップ
幅の関係を示すグラフ

【図８】観察倍率Ａが３倍のときの、倍率対応光束調整
器の倍率Ｂと光源の光量Ｃとの関係を示すグラフ

【図９】観察倍率Ａと倍率対応光束調整器の倍率Ｂとの
関係を示すグラフ

【図１０】観察倍率Ａと倍率対応光束調整器の倍率Ｂと
の関係を示すグラフ

【図１１】観察系の利得範囲内における、観察倍率Ａに
対応する光束径の拡大縮小ステップ（倍率対応光束調整
器の倍率）Ｂを示す表

【図１２】本発明の第２の実施形態に係る観察倍率可変
型光波干渉装置（マイケルソン型）を示す概略図

【図１３】本発明の観察倍率可変型光波干渉装置をフィ
ゾー型に適用した場合の一例を示す概略図

【図１４】本発明の観察倍率可変型光波干渉装置をマッ
ハツェンダ型に適用した場合の一例を示す概略図

【図１５】従来技術を示す概略図

【符号の説明】

１，１Ａ，１０１，２０１，３０１ 光源 ２，２Ａ，１０２，２０２，３０２ 拡大レンズ ３，３Ａ，１０３，２０３ 倍率対応光束
調整器 ４，４Ａ，１０４，２０４，３０４ コリメータレ
ンズ ５，５Ａ，１０５，２０５Ａ， ２０５Ｂ，３０５ ビームスプリッ
タ ６，６Ａ，１０６，３０６ 基準体 ７，７Ａ，１０７，２０７，３０７ 被検体 ８，８Ａ，１０８，２０８，３０８ 観察倍率可変
手段 ９，９Ａ，１０９，２０９，３０９ 観察手段 ２１〜２３，３１〜３４， ４１〜４４，５１〜５４ レンズ ３０，４０，５０，６１，６２，６３ ビームイクス
パンダ ７０ コントローラ ２０６Ａ，２０６Ｂ ミラー ３０３ 光波減衰器

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源からの光束を光分割手段により二分
   して、一方を、基準体を経由した参照光とし、他方を、
   被検体を経由した物体光とし、この２光束を再合成する
   ことにより、両波の波面形状差に応じた干渉縞を発生せ
   しめ、生成された干渉縞像を、所望の観察倍率で観察す
   るようにした観察倍率可変型光波干渉装置において、 前記観察倍率の変化に応じて、前記被検体における観察
   領域の大きさと照明領域の大きさが相応するように、前
   記光源からの光束径を変化せしめる倍率対応光束調整器
   を前記光源と前記光分割手段との間の光路中に配設した
   ことを特徴とする観察倍率可変型光波干渉装置。
2. 【請求項２】 前記倍率対応光束調整器が、光束を連続
   的に拡大、縮小し得る手段を有することを特徴とする請
   求項１記載の観察倍率可変型光波干渉装置。
3. 【請求項３】 前記光束を連続的に拡大、縮小し得る手
   段が、ズーム機能付き望遠鏡光学系を含むズームビーム
   イクスパンダであることを特徴とする請求項２記載の観
   察倍率可変型光波干渉装置。
4. 【請求項４】 前記倍率対応光束調整器が、光束を段階
   的に拡大、縮小し得る手段を有することを特徴とする請
   求項1記載の観察倍率可変型光波干渉装置。
5. 【請求項５】 前記光束を段階的に拡大、縮小し得る手
   段が、光束拡大率の異なる複数のビームイクスパンダを
   択一的に選択するように構成されたものであることを特
   徴とする請求項４記載の観察倍率可変型光波干渉装置。
6. 【請求項６】 前記光束を段階的に拡大、縮小し得る手
   段が、単一のビームイクスパンダの出力側レンズ系およ
   び／または入力側レンズ系について、複数の異なるレン
   ズ系を択一的に選択するように構成されたものであるこ
   とを特徴とする請求項４記載の観察倍率可変型光波干渉
   装置。
7. 【請求項７】 光源からの光束を光分割手段により二分
   して、一方を、基準体を経由した参照光とし、他方を、
   被検体を経由した物体光とし、この２光束を再合成する
   ことにより、両波の波面形状差に応じた干渉縞を発生せ
   しめ、生成された干渉縞像を、所望の観察倍率で観察す
   るようにした観察倍率可変型光波干渉装置において、 前記観察倍率を表示手段に表示せしめ、この表示に対応
   して、前記被検体における観察領域の大きさと照明領域
   の大きさが相応するように、前記光源からの光束径を変
   化せしめる倍率対応光束調整器を前記光源と前記光分割
   手段との間の光路中に配設したことを特徴とする観察倍
   率可変型光波干渉装置。
8. 【請求項８】 光源からの光束を光分割手段により二分
   して、一方を、基準体を経由した参照光とし、他方を、
   被検体を経由した物体光とし、この２光束を再合成する
   ことにより、両波の波面形状差に応じた干渉縞を発生せ
   しめ、生成された干渉縞像を、所望の観察倍率で観察す
   るようにした観察倍率可変型光波干渉装置において、 前記観察倍率の変化に連動して、前記被検体における観
   察領域の大きさと照明領域の大きさが相応するように、
   前記光源からの光束径を変化せしめる倍率対応光束調整
   器を前記光源と前記光分割手段との間の光路中に配設し
   たことを特徴とする観察倍率可変型光波干渉装置。
9. 【請求項９】 前記観察倍率可変手段の使用中の倍率を
   モニタし、該モニタした倍率の値を観察手段に表示する
   ように構成されてなることを特徴とする請求項７または
   ８記載の観察倍率可変型光波干渉装置。
10. 【請求項１０】 前記観察倍率可変手段において設定さ
    れた倍率を前記観察手段の表示画面の明るさで検知し、
    該検知された画面の明るさを所定の基準値と比較し、そ
    の比較結果に基づき、それら両方の明るさの値の差が小
    さくなるように、前記倍率対応光束調整器により前記被
    検体を照射する範囲を変化せしめ、前記画面の明るさが
    前記観察手段の所定の利得範囲内に収まるように設定で
    きるよう構成されたことを特徴とする請求項８または９
    記載の観察倍率可変型光波干渉装置。
11. 【請求項１１】 光源からの光束を光分割手段により二
    分して、一方を、基準体を経由した参照光とし、他方
    を、被検体を経由した物体光とし、この２光束を再合成
    することにより、両波の波面形状差に応じた干渉縞を発
    生せしめ、生成された干渉縞像を、所望の観察倍率で観
    察するようにした観察倍率可変型光波干渉装置におい
    て、 前記観察倍率の可変部に対して、該観察倍率を所望の値
    に設定させるための指示信号を出力するとともに、前記
    倍率対応光束調整器に対して、観察領域の大きさと照明
    領域の大きさが相応するように、光源からの光束径を設
    定させるための指示信号を出力するコントロール手段を
    前記観察倍率の可変部および前記観察倍率対応光束調整
    器とは別体に設けたことを特徴とする観察倍率可変型光
    波干渉装置。