JP2008116900A - Interference objective lens, and interference microscope apparatus with interference objective lens - Google Patents
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Description
本発明は、サンプルの3次元形状を測定、観察する干渉対物レンズと、その干渉対物レンズを備える干渉顕微鏡装置に関する。 The present invention relates to an interference objective lens that measures and observes a three-dimensional shape of a sample, and an interference microscope apparatus including the interference objective lens.
一般に微細なサンプルの3次元形状を高精度に測定する方法として、顕微干渉計測法(干渉顕微鏡装置)が知られている。例えば、特許文献1には、光源から出射された光が干渉対物レンズを介してサンプルに導かれる顕微干渉計測法が開示されている。この顕微干渉計測法は、サンプルから反射した反射光(以下、測定光)と干渉対物レンズ内に設けられた参照面から反射した反射光(以下、参照光)を干渉させた干渉像を撮像し、干渉画像を取得する。
In general, a microscopic interference measurement method (interference microscope apparatus) is known as a method for measuring a three-dimensional shape of a fine sample with high accuracy. For example,
干渉対物レンズには、例えばマイケルソン型干渉対物レンズ、ミラウ型干渉対物レンズ等がある。マイケルソン型干渉対物レンズ、ミラウ型干渉対物レンズには、いずれも干渉対物レンズの内部に設けられたビームスプリッタにより参照光路が形成されている。この参照光路には、干渉対物レンズの物体側焦点位置と共役な位置に参照鏡面が設けられている。 Examples of the interference objective lens include a Michelson type interference objective lens and a Mirau type interference objective lens. In both the Michelson interference objective lens and the Mirau interference objective lens, a reference optical path is formed by a beam splitter provided inside the interference objective lens. In the reference optical path, a reference mirror surface is provided at a position conjugate with the object side focal position of the interference objective lens.
顕微干渉計測法における光源は、ハロゲンランプや水銀ランプ等であり、広い波長域を有する白色の可視光を出射する。この光源から出射された光には、様々な波長の光が混ざっている。このように光源は白色光つまりコヒーレント長が短い光を出射するため、測定光と参照光の光路差がゼロの時に干渉像が発生する。干渉像が発生する距離(可干渉距離)は、光路差が数ミクロンメートル以下と非常に狭い。また可干渉距離は、光源の波長幅、つまりバンド幅が広いほど狭くなる。また、測定光と参照光の光路差がゼロの時に最も干渉強度が強くなる。 A light source in the microscopic interference measurement method is a halogen lamp, a mercury lamp, or the like, and emits white visible light having a wide wavelength range. The light emitted from this light source is mixed with light of various wavelengths. Thus, since the light source emits white light, that is, light having a short coherent length, an interference image is generated when the optical path difference between the measurement light and the reference light is zero. The distance at which the interference image is generated (coherence distance) is very narrow with an optical path difference of several micrometers or less. The coherence distance becomes narrower as the wavelength width of the light source, that is, the bandwidth is wider. Further, the interference intensity becomes strongest when the optical path difference between the measurement light and the reference light is zero.
顕微干渉計測法は、このような性質を利用してサンプルの3次元形状を計測する。 The microscopic interference measurement method measures the three-dimensional shape of a sample using such properties.
即ち、駆動部によって干渉対物レンズが光軸方向(以下、Z方向)に走査されるたびに、撮像部(以下、撮像素子)はサンプルの干渉画像を順次取得する。撮像素子が撮像した干渉画像の全ての画素に対して、制御部は干渉強度が最大となるときの光軸方向の位置を求める。これによりサンプルの3次元的な形状が求められる。
しかしながら上述した方法を用いた従来の装置によって得られる顕微鏡画像には、参照光が視野全体にわたって重畳されているために、フレアの載ったようなコントラストの悪い画像となってしまう。特に、例えばサンプルのコントラストが、例えばガラスの鏡面のように低い場合、顕微鏡画像は、サンプルによっては観察できないほどコントラストが低下してしまう虞が生じてしまう。 However, since the reference light is superimposed over the entire field of view in the microscope image obtained by the conventional apparatus using the above-described method, the image has poor contrast such as flare. In particular, when the contrast of a sample is low, such as a mirror surface of glass, for example, there is a possibility that the contrast of the microscopic image is lowered so that it cannot be observed depending on the sample.
このように観察者、または測定者は、コントラストが低いサンプルを観察、又は測定する際に、サンプルの観察対象、又は測定対象を探すことが容易ではなく、またフォーカス合わせすることも容易ではない。そのため観察者、または測定者は、数ミクロンメートルしかない可干渉領域を見つけることが困難となる。 Thus, when an observer or a measurement person observes or measures a sample having a low contrast, it is not easy to find an object to be observed or a measurement object, and it is not easy to focus. Therefore, it becomes difficult for an observer or a measurer to find a coherent region having only a few micrometers.
このような場合、観察者、または測定者は、対物レンズを通常の明視野用の対物レンズに切り換えて、観察対象とフォーカス位置のおおよその見当をつけることも可能である。しかしこれらの操作は、時間がかかり、明視野用の対物レンズを装備することは装置価格を高価なものにしてしまう。 In such a case, the observer or the measurer can switch the objective lens to a normal bright field objective lens to obtain an approximate registration of the observation target and the focus position. However, these operations are time-consuming, and it is expensive to install a bright-field objective lens.
本発明は、これらの事情に鑑みてなされたものであり、干渉画像だけでなくコントラストの良好な明視野画像を容易に得ることができる安価な干渉対物レンズと、その干渉対物レンズを備える干渉顕微鏡装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of these circumstances, and an inexpensive interference objective lens capable of easily obtaining not only an interference image but also a bright-field image with good contrast, and an interference microscope including the interference objective lens An object is to provide an apparatus.
本発明は目的を達成するために、サンプルに光を照射させるための対物レンズと、前記サンプルと前記対物レンズの間に配置され、前記光を分割することで一方の前記光を透過させ、他方の前記光を反射させる光分割部材と、前記光分割部材によって分割された光路上に配置され、前記光分割部材から反射された前記光によって照射される参照面と、を具備する干渉対物レンズであって、前記光分割部材は、所望する波長を有する前記光のみを所望する比率にて分割して、前記光を透過及び反射させる、または前記参照面は、所望する波長を有する前記光のみを反射させることを特徴とする干渉対物レンズを提供する。 In order to achieve the object, the present invention is arranged between an objective lens for irradiating a sample with light, the sample and the objective lens, and transmitting the one light by dividing the light, while the other An interference objective lens comprising: a light dividing member that reflects the light; and a reference surface that is disposed on an optical path divided by the light dividing member and is irradiated with the light reflected from the light dividing member. The light dividing member divides only the light having a desired wavelength at a desired ratio, and transmits and reflects the light, or the reference surface transmits only the light having a desired wavelength. An interference objective lens characterized by reflecting is provided.
また本発明は目的を達成するために、サンプルに光を出射する光源と、前記光源から出射された前記光を前記サンプルに照射する対物レンズと、前記対物レンズと前記サンプルの間に配置され、前記光を分割することで一方の前記光を透過させ、他方の前記光を反射させる第1の光分割部材と、前記第1の光分割部材によって分割された光路上に配置され、前記第1の光分割部材から反射された他方の前記光によって照射される参照面と、を有する干渉対物レンズと、干渉しあう前記サンプルから反射する前記光と前記参照面から反射する前記光を結像させて干渉像を観察する観察光学系と、を具備する干渉顕微鏡装置であって、前記第1の光分割部材は、所望する波長域の前記光のみを所望する比率で分割するか、または前記参照面は、所望する波長域の前記光のみを反射させ、前記観察光学系は、所望する波長域の前記光を結像させて前記干渉像を観察することを特徴とする干渉顕微鏡装置を提供する。 In order to achieve the object, the present invention is disposed between a light source that emits light to a sample, an objective lens that irradiates the sample with the light emitted from the light source, and between the objective lens and the sample. A first light splitting member that transmits one of the lights by splitting the light and reflects the other light; and an optical path split by the first light splitting member; An interference objective lens having a reference surface irradiated with the other light reflected from the light splitting member, and forming an image of the light reflected from the sample and the light reflected from the reference surface. And an observation optical system for observing an interference image, wherein the first light splitting member splits only the light in a desired wavelength range at a desired ratio or the reference. Face Reflects only the light of the wavelength range, the observation optical system provides an interference microscope apparatus characterized by observing the interference image by imaging the light of the wavelength range desired.
また本発明は目的を達成するために、サンプルに可視域から赤外域までの光を出射する光源と、前記光源から出射された前記光を前記サンプルに照射する対物レンズと、前記対物レンズと前記サンプルの間に配置され、前記光を分割することで一方の前記光を透過させ、他方の前記光を反射させる光分割部材と、前記光分割部材によって分割された光路上に配置され、前記光分割部材から反射された他方の前記光によって照射される参照面と、を有する干渉対物レンズと、干渉しあう前記サンプルから反射する前記光と前記参照面から反射する前記光を結像させて干渉像を観察する観察光学系と、を具備する干渉顕微鏡装置であって、前記光分割部材は、前記赤外域の前記光のみを所望する比率で分割するか、または前記参照面は、前記赤外域の前記光のみを反射させ、前記観察光学系は、前記可視域の前記光、または前記赤外域の前記光を結像させて前記干渉像を観察することを特徴とする干渉顕微鏡装置を提供する。 In order to achieve the object of the present invention, a light source that emits light from a visible region to an infrared region on a sample, an objective lens that irradiates the sample with the light emitted from the light source, the objective lens, A light splitting member disposed between the samples and transmitting one of the light by splitting the light and reflecting the other light; and an optical path split by the light splitting member; An interference objective lens having a reference surface irradiated by the other light reflected from the dividing member; and interference formed by imaging the light reflected from the sample and the light reflected from the reference surface. An interference optical device for observing an image, wherein the light splitting member splits only the light in the infrared region at a desired ratio, or the reference surface is the infrared light The interference optical apparatus is characterized in that only the light is reflected and the observation optical system forms the light in the visible region or the light in the infrared region to observe the interference image. .
また本発明は目的を達成するために、サンプルに光を出射する光源と、光源から出射された光をサンプルに照射する対物レンズと、対物レンズとサンプルの間に配置され、光を分割することで一方の光を透過させ、他方の光を反射させる第1の光分割部材と、第1の光分割部材によって分割された光路上に配置され、第1の光分割部材から反射された他方の光によって照射される参照面と、を有する干渉対物レンズと、干渉しあうサンプルから反射する光と参照面から反射する光を結像させて干渉像を観察する観察光学系と、を有する第1の顕微鏡と、を具備する干渉顕微鏡装置であって、第1の顕微鏡とともに対物レンズを兼用し、第1の顕微鏡とは異なる第2の顕微鏡と、を具備し、第1の光分割部材は、所望する波長域の光のみを所望する比率で分割するか、または参照面は、所望する波長域の光のみを反射させ、観察光学系は、所望する波長域の光を結像させて干渉像を観察することを特徴とする干渉顕微鏡装置を提供する。 In order to achieve the object, the present invention provides a light source that emits light to a sample, an objective lens that irradiates the sample with light emitted from the light source, and is disposed between the objective lens and the sample to divide the light. The first light splitting member that transmits one light and reflects the other light and the other light beam that is disposed on the optical path split by the first light splitting member and reflected from the first light splitting member A first objective optical system comprising: an interference objective lens having a reference surface irradiated with light; and an observation optical system for observing an interference image by forming an image of light reflected from the interfering sample and light reflected from the reference surface. An interference microscope apparatus comprising: a second microscope that also serves as an objective lens together with the first microscope and is different from the first microscope, and the first light splitting member comprises: Only light in the desired wavelength range is desired Or the reference surface reflects only light in a desired wavelength region, and the observation optical system forms an image of light in the desired wavelength region and observes an interference image. A microscope apparatus is provided.
また本発明は目的を達成するために、サンプルに光を出射する光源と、光源から出射された光をサンプルに照射する対物レンズと、対物レンズとサンプルの間に配置され、光を分割することで一方の光を透過させ、他方の光を反射させる第1の光分割部材と、第1の光分割部材によって分割された光路上に配置され、第1の光分割部材から反射された他方の光によって照射される参照面と、を有する干渉対物レンズと、干渉しあうサンプルから反射する光と参照面から反射する光を結像させて干渉像を観察する観察光学系と、を有する第1の顕微鏡と、を具備する干渉顕微鏡装置であって、第1の顕微鏡と共に対物レンズを兼用するセンサ光学系と、を具備し、第1の光分割部材は、所望する波長域の光のみを所望する比率で分割するか、または参照面は、所望する波長域の光のみを反射させ、観察光学系は、所望する波長域の光を結像させて干渉像を観察することを特徴とする干渉顕微鏡装置を提供する。 In order to achieve the object, the present invention provides a light source that emits light to a sample, an objective lens that irradiates the sample with light emitted from the light source, and is disposed between the objective lens and the sample to divide the light. The first light splitting member that transmits one light and reflects the other light and the other light beam that is disposed on the optical path split by the first light splitting member and reflected from the first light splitting member A first objective optical system comprising: an interference objective lens having a reference surface irradiated with light; and an observation optical system for observing an interference image by forming an image of light reflected from the interfering sample and light reflected from the reference surface. And a sensor optical system that also serves as an objective lens together with the first microscope, and the first light splitting member only desires light in a desired wavelength range. Divide at the ratio The reference surface, reflects only light in a wavelength range desired, the observation optical system provides an interference microscope apparatus characterized by observing an interference image by imaging the light in the wavelength range desired.
本発明によれば、干渉画像だけでなくコントラストの良好な明視野画像を容易に得ることができる安価な干渉対物レンズと、その干渉対物レンズを備える干渉顕微鏡装置を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide an inexpensive interference objective lens that can easily obtain not only an interference image but also a bright-field image with good contrast, and an interference microscope apparatus including the interference objective lens.
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の第1の実施形態に係る干渉顕微鏡装置の概略図である。 FIG. 1 is a schematic diagram of an interference microscope apparatus according to the first embodiment of the present invention.
本実施形態における干渉顕微鏡装置は、サンプル11の上方に配置される干渉対物レンズ1と、干渉対物レンズ1の上方に配置されている観察光学系2と、干渉対物レンズ1と、観察光学系2の間に配置された照明光学系3から構成される。サンプル11は、図示しないステージに載置されている。
The interference microscope apparatus according to this embodiment includes an interference
照明光学系3には、可視域から赤外域までの光を出射する例えばハロゲンランプ等の光源14と、光源14から出射された光を集光し、投影し、複数のレンズから構成される投影光学系15と、投影光学系15によって投影された光を下方(干渉対物レンズ1側)に反射させるハーフミラー16と、が順次配置されている。投影光学系15は、光源14の像を干渉対物レンズ1の瞳位置に投影する。ハーフミラー16は、光軸22上に配置されている。またハーフミラー16は、サンプル11、後述する参照面13から反射した反射光を観察光学系2に向けて透過する。
In the illumination
干渉対物レンズ1には、ハーフミラー16の下方に配置され、光を集光し、サンプル11に光源14から出射された光を照射する対物レンズ10と、対物レンズ10とサンプル11の間に配置され、対物レンズ10を透過した光の一方を透過させ、他方を反射させる第1の光分割部材である第1のビームスプリッタ12(例えばダイクロイックプリズム、ダイクロイックミラー)と、第1のビームスプリッタ12によって反射された光によって照射される参照面13と、が順次配置されている。対物レンズ10と、第1のビームスプリッタ12と、参照面13は、干渉対物レンズ1の光軸22上に配置されており、ミラウ型干渉光学系を構成している。参照面13は、第1のビームスプリッタ12を介して対物レンズ10の物体側焦点位置と光学的に共役な位置に配置されている。参照面13の表面(第1のビームスプリッタ12に対向する面)は、鏡面である。また参照面13は、第1のビームスプリッタ12によって分割された光路上に配置されている。
The interference
観察光学系2には、サンプル11及び参照面13から反射され、干渉対物レンズ1、ハーフミラー16を透過した光を結像させる結像レンズ17と、結像レンズ17の焦点位置に配置され、結像レンズ17によって結像された光を撮像する撮像部である例えばCCDカメラ等の撮像素子18と、結像レンズ17と撮像素子18の間に配置され、結像レンズ17を透過した光の波長域に応じて、光を透過、又は反射させる第2の光分割部材である第2のビームスプリッタ(例えばダイクロイックプリズム、ダイクロイックミラー)19と、第2のビームスプリッタ19と撮像素子18の間に配置され、透過する光の波長域に応じて透過率が異なるバンドパスフィルタ21と、第2のビームスプリッタ19によって反射された光を目視観察する際に使用する観察部である接眼レンズ20と、が順次配置されている。結像レンズ17と、撮像素子18と、第2のビームスプリッタ19と、バンドパスフィルタ21と、接眼レンズ20は、光軸22上に配置されている。なお接眼レンズ20は、第2のビームスプリッタ19によって分割された少なくとも1つの光路上に配置されている。またバンドパスフィルタ21は、透過する光の波長域に応じて透過率が異なるため(透過する光が制限されるため)、撮像素子18には、波長域に応じた干渉像が撮像される。
In the observation
図2に第1のビームスプリッタ12の反射透過率特性(第1のビームスプリッタ12の反射率、透過率及び第1のビームスプリッタ12を透過する光の波長の関係)を示す。図3に第2のビームスプリッタ19の反射透過率特性を示す。図2、図3に示すように第1のビームスプリッタ12及び第2のビームスプリッタ19は、透過する光の波長域に応じて反射率及び透過率がそれぞれ異なる。このように第1のビームスプリッタ12及び第2のビームスプリッタ19は、所望する光の波長域に応じて光を所望する比率にて分割し、透過、または反射させる。図4にバンドパスフィルタ21の透過率特性を示す。図4に示すようにバンドパスフィルタ21は、透過する光の波長域に応じて透過率が異なる。
FIG. 2 shows the reflection transmittance characteristics of the first beam splitter 12 (relationship between the reflectance and transmittance of the
次に本実施形態における干渉顕微鏡装置の動作方法について説明する。
光源14から出射された光は、投影光学系15により集光、投影され、ハーフミラー16によって下方に反射される。その際、反射された一方の反射光は、対物レンズ10、第1のビームスプリッタ12を透過してサンプル11を照射する。他方の反射光は、対物レンズ10を透過した後に、第1のビームスプリッタ12によって反射され、参照面13を照射する。
Next, an operation method of the interference microscope apparatus in the present embodiment will be described.
The light emitted from the
詳細には、サンプル11には、第1のビームスプリッタ12の反射透過率特性によって、波長780nm以下の光(以下、可視光と称する)の約100%の光量と、波長780nm以上の光(以下、赤外光と称する)の約50%の光量が照射される。また参照面13には、第1のビームスプリッタ12の反射透過率特性によって、赤外光の約50%の光量が照射される。参照面13には、第1のビームスプリッタ12の反射透過率特性によって、可視域の光は照射されない。また参照面13は、第1のビームスプリッタで反射した赤外光を反射する。
Specifically, the
サンプル11から反射した反射光は、上述した第1のビームスプリッタ12の反射透過率特性に基づいて再び第1のビームスプリッタ12を透過し、対物レンズ10を透過する。また参照面13から反射した反射光は、上述した第1のビームスプリッタ12の反射透過率特性に基づいて再び第1のビームスプリッタ12によって反射され、対物レンズ10を透過する。このとき、参照面13から反射した反射光は、赤外光のみである。よってサンプル11から反射した反射光とは、この波長域についてのみ光の干渉が生じる。そのため対物レンズ10を透過する透過光には、このような干渉情報を有する波長域の光(赤外光)と、干渉情報を有さない波長域の光(可視光)が含まれている。
The reflected light reflected from the
対物レンズ10を透過した透過光は、ハーフミラー16を透過し、結像レンズ17によって結像される。その際、第2のビームスプリッタ19は、図3に示す反射透過率特性に基づいて赤外光を透過させ、可視光を反射させる。
The transmitted light that has passed through the
第2のビームスプリッタ19を透過した赤外光において、図4に示す透過率を有するバンドパスフィルタ21により所望する波長900nmを中心とする波長域の光だけがさらにバンドパスフィルタ21を透過する。バンドパスフィルタ21を透過した赤外光は、撮像素子18によって撮像される。バンドパスフィルタ21を透過した赤外光は、干渉情報を有している。よって撮像素子18には、干渉情報を有し、波長域に応じた干渉像が撮像される。なおバンドパスフィルタ21の中心波長は、インターフェログラムの周期を決め、バンド幅は、可干渉距離を決めるものである。なおバンドパスフィルタ21の特性は、所望する例えば赤外光の波長領域で任意(所望)に設定可能である。
In the infrared light transmitted through the
第2のビームスプリッタ19によって反射された可視光は、接眼レンズ20に入射し、サンプル11の拡大像が接眼レンズ20によって目視観察される。この可視光には、上述したように干渉情報が含まれていない。つまり目視観察される画像には、参照面13から反射した反射光(参照光)が重畳されていないためにコントラストの良いクリアな画像(以下、参照光が重畳しない画像を明視野画像と称する)を得ることができる。
Visible light reflected by the
次にサンプル11に対して3次元形状計測を行う際の動作方法について説明する。
Next, an operation method when performing three-dimensional shape measurement on the
接眼レンズ20にて目視観察が行われながらサンプル11の所望の位置に大まかにフォーカス合わせ(第1のフォーカス合わせ)が行われる。次に撮像素子18にて撮像される画像が参照され、干渉縞が発生するように前記動作よりも微細にフォーカス合わせ(第2のフォーカス合わせ)が行われる。第1のフォーカス合わせの際に、大まかにフォーカス合わせが行われている。よって第1のフォーカス合わせをした位置の近傍に干渉領域が存在する。よって第2のフォーカス合わせの際に容易に干渉縞を見つけることができる。干渉縞が見つかった際、干渉対物レンズ1に設けられている図示しない走査機構によって干渉対物レンズ1が光軸22に沿って走査され、順次干渉画像が取得される。その際、干渉強度が最大となる走査位置が画像の各画素についてもとめられ、サンプル11の3次元形状が測定される。
While performing visual observation with the
このように本実施形態は、干渉対物レンズ1を使用しても目視観察の際には参照光によるフレアの無いコントラストの良い明視野画像を得ることができる。よって本実施形態はコントラストが低いサンプルを観察する場合でも観察位置とフォーカス位置を容易に探すことができる。また本実施形態は、干渉画像の干渉縞が発生する領域も素早く見つけることができる。
As described above, according to the present embodiment, even when the interference
また本実施形態は、目視観察の際に通常の顕微鏡で得られる明視野画像と、撮像素子18による干渉画像を同時に取得できるために従来の装置のように対物レンズの切り換えといった動作が不要である。これにより本実施形態は、操作性が向上すると共に安価に構成することができる。
Moreover, since this embodiment can simultaneously acquire a bright-field image obtained with a normal microscope and an interference image obtained by the
次に図5を参照して本実施形態における第1の変形例について説明する。 Next, a first modification of the present embodiment will be described with reference to FIG.
前述した第1の実施形態では干渉対物レンズにミラウ型干渉対物レンズを用いたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えばマイケルソン型干渉対物レンズを用いても良く、本変形例はこれについて説明する。 In the first embodiment described above, the Mirau-type interference objective lens is used as the interference objective lens, but the present invention is not limited to this. For example, a Michelson interference objective lens may be used, and this modification will be described.
図5は、本変形例にて用いているマイケルソン型干渉対物レンズの概略構成を示す図である。 FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a Michelson interference objective lens used in this modification.
図5に示すように本変形例における干渉対物レンズ101は、対物レンズ10と、対物レンズ10を透過した光の一方を透過させ、他方を反射させる第1のビームスプリッタ112と、第1のビームスプリッタ112によって反射された光によって照射される参照面113と、から構成される。対物レンズ10と、第1のビームスプリッタ112は、干渉対物レンズ101の光軸22上に配置されている。参照面113は、第1のビームスプリッタ112の反射光路114上に配置されている。このように対物レンズ10と、第1のビームスプリッタ112と、参照面113は、マイケルソン型干渉光学系を構成している。参照面113は、第1のビームスプリッタ112を介して対物レンズ10の物体側焦点位置と光学的に共役な位置に配置されている。参照面113の表面(第1のビームスプリッタ112に対向する面)は、鏡面である。第1のビームスプリッタ112の反射透過率特性は、図2と同様である。また干渉対物レンズ101以外の観察光学系2と、照明光学系3の構成は、前述した第1の実施形態と同様であるために詳細な説明については省略する。
As shown in FIG. 5, the interference
本変形例における干渉顕微鏡装置の動作方法及びサンプル11に対して3次元形状計測を行う際の動作方法は、前述した第1の実施形態と同様であるためにここでは省略する。
Since the operation method of the interference microscope apparatus and the operation method when performing the three-dimensional shape measurement on the
よって本変形例のようにミラウ型干渉光学系の代りにマイケルン型干渉光学系を用いても前述した第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。 Therefore, the same effects as those of the first embodiment described above can be obtained even if a Michael type interference optical system is used instead of the Mirau type interference optical system as in this modification.
次に図6乃至図8を参照して本実施形態における第2の変形例について説明する。 Next, a second modification of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
前述した第1の実施形態は、干渉情報を有する波長域の光と、干渉情報を有さない波長域の光として赤外光と可視光にて分離したがこれに限定されるものではない。例えば可視光のみを用い、可視光の波長域において、干渉情報を有する波長域と干渉情報を有さない波長域に分離させても良く本変形例はこれについて説明する。 In the first embodiment described above, light in a wavelength region having interference information and light in a wavelength region having no interference information are separated by infrared light and visible light, but the present invention is not limited to this. For example, only visible light may be used, and the wavelength range of visible light may be separated into a wavelength range having interference information and a wavelength range not having interference information, and this modification will be described.
図6は、可視光の波長域である波長500nmを境界として、干渉情報を有する波長域と干渉情報を有さない波長域に分離させる場合の第1のビームスプリッタの反射透過率特性を示している。図7は、可視光の波長域である波長500nmを境界として、干渉情報を有する波長域と干渉情報を有さない波長域に分離させる場合の第2のビームスプリッタの反射透過率特性を示している。図8は、バンドパスフィルタの透過率特性を示している。 FIG. 6 shows the reflection transmittance characteristics of the first beam splitter when separating into a wavelength region having interference information and a wavelength region not having interference information with a wavelength of 500 nm, which is a wavelength region of visible light, as a boundary. Yes. FIG. 7 shows the reflection transmittance characteristics of the second beam splitter in the case where the wavelength is 500 nm, which is the wavelength range of visible light, and is separated into a wavelength region having interference information and a wavelength region not having interference information. Yes. FIG. 8 shows the transmittance characteristics of the bandpass filter.
本変形例における構成は、図6、図7に示すように第1のビームスプリッタ12、第2のビームスプリッタ19の反射透過率特性及び図8に示すようにバンドパスフィルタ21の透過率特性が前述した第1の実施形態とは異なり、それ以外の構成は、前述した第1の実施形態と同様であるために省略する。図8に示すように本変形例におけるバンドパスフィルタ21は、波長600nmを中心とする波長域の可視光を透過させる。
6 and 7, the configuration of this modification is such that the reflection transmittance characteristics of the
本変形例は、干渉情報を有する波長域と干渉情報を有さない波長域の境界波長(500nm)のみが前述した第1の実施形態と異なる。よって前述した第1の実施形態と同様に本変形例の動作方法では、接眼レンズ20を介して目視観察する際に干渉情報が含まれないコントラストの良い明視野画像と、撮像素子18による干渉画像を同時に取得できる。なお可視光には、500nm以下の波長域の成分のみが含まれるために、この明視野画像は青色味の強い画像となる。また本変形例におけるサンプル位置とフォーカス合わせは、第1の実施形態と同様に行うことができる。
This modification is different from the first embodiment described above only in the boundary wavelength (500 nm) between the wavelength region having interference information and the wavelength region not having interference information. Therefore, as in the first embodiment described above, in the operation method of this modification, a bright-field image with good contrast that does not include interference information when visually observed through the
このように本変形例は、波長500nmを境界として可視光の波長域を2つに分離するために、用途に応じて干渉情報を有する波長域の光量を増やすことができる。これにより本変形例は、干渉画像のS/Nを向上させることができる。また本変形例は、光源の出力を小さくすることや、高S/Nではない安価な撮像素子を使用することができ、装置を安価な構成とすることができる。 As described above, in this modification, since the wavelength range of visible light is separated into two with the wavelength of 500 nm as a boundary, the amount of light in the wavelength range having interference information can be increased according to the application. Thereby, this modification can improve S / N of an interference image. Further, in this modification, the output of the light source can be reduced, and an inexpensive imaging element that does not have a high S / N can be used, and the apparatus can be configured at a low cost.
なお本変形例では、500nmを境界とし、500nm以上の波長域において干渉画像を取得し、500nm以下の波長域において明視野画像を取得した。しかしこれに限定される必要は無く500nm以下の波長域において干渉画像を取得し、500nm以上の波長域において明視野画像を取得しても良い。このように本変形例は、第1のビームスプリッタ12、第2のビームスプリッタ19において所望する波長域の光のみを所望する比率で分割することができる。詳細には本変形例は、第1のビームスプリッタ12、第2のビームスプリッタ19において所望する波長域に応じて光を反射、または透過させて、干渉域(干渉情報を有する波長域)と、非干渉域(干渉情報を有さない波長域)を分離するものであればよい。
In this modification, an interference image is acquired in a wavelength region of 500 nm or more with a boundary of 500 nm, and a bright field image is acquired in a wavelength region of 500 nm or less. However, the present invention is not limited to this, and an interference image may be acquired in a wavelength region of 500 nm or less, and a bright field image may be acquired in a wavelength region of 500 nm or more. As described above, in this modification, only the light in the desired wavelength region can be divided at the desired ratio in the
次に図9乃至図11を参照して本実施形態における第3の変形例について説明する。 Next, a third modification of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
前述した第1の実施形態は、撮像素子18にて干渉画像を撮像し、接眼レンズ20にて明視野画像を目視観察している。しかしこれに限定されるものではない。例えば撮像素子18にて明視野画像を撮像し、接眼レンズ20にて干渉画像を目視観察しても良く、本変形例はこれについて説明する。
In the first embodiment described above, an interference image is captured by the
図9は、本変形例における第2のビームスプリッタの構成を示している。図10、図11は、本変形例における第2のビームスプリッタの反射透過率特性をそれぞれ示している。 FIG. 9 shows the configuration of the second beam splitter in this modification. 10 and 11 show the reflection transmittance characteristics of the second beam splitter in this modification.
本変形例では、前述した第1の実施形態の第2のビームスプリッタ19を図9に示すように2つの第2のビームスプリッタ120,121に置き換えている。第2のビームスプリッタ120,121は、図示しない切り換え機構によってどちらか一方が光軸22上に配置される。このように第2のビームスプリッタ120,121は、光軸22上に切り換え可能に配置されている。図10は、第2のビームスプリッタ120の反射透過率特性を示している。図11は、第2のビームスプリッタ121の反射透過率特性を示している。図10、図11に示すように第2のビームスプリッタ120,121の反射透過率特性は、それぞれ反射、透過の関係が逆の特性を有している。
In this modification, the
第2のビームスプリッタ120が光軸22上に配置される場合、前述した第1の実施形態と同様に干渉情報を有する長波長の光は、第2のビームスプリッタ120を透過した後、撮像光路122を経由して撮像素子18に導かれる。これにより撮像素子18によって干渉画像が撮像される。また干渉情報を有さない短波長の光(長波長の光に比べて波長が短い光)は、第2のビームスプリッタ120によって反射された後、目視観察光路123を経由して接眼レンズ20に導かれる。これにより接眼レンズ20によって明視野画像が目視観察される。
When the
第2のビームスプリッタ121が光軸22上に配置されている場合、第2のビームスプリッタ120が光軸22上に配置される場合とは逆に、撮像素子18によって明視野画像が撮像され、接眼レンズ20によって干渉画像が目視観察できる。
When the
このように本変形例は、撮像光路122を経由して撮像素子18に導かれる光と、目視観察光路123を経由して接眼レンズ20に導かれる光を入れ替えることが可能である。これにより本変形例は、撮像素子18によって明視野像を撮像したり、干渉像を接眼レンズ20によって目視観察できるため、様々な観察方法に対応可能である。
As described above, in this modification, the light guided to the
なお本実施形態では、反射透過率特性の異なる2種類の第2のビームスプリッタ120,121を用いたが、この数に限定する必要は無い。また図示しない切り換え機構を用いて切り換え可能にしたが、回転式、または例えばフィルタスライダに装着された第2のビームスプリッタ120,121を光軸22上から挿脱させて交換させても良い。このように第2のビームスプリッタ120,121を光軸22上に配置できれば図示しない切り換え機構の構成は、限定されない。
In the present embodiment, two types of
次に図12を参照して本実施形態における第4の変形例について説明する。 Next, a fourth modification of the present embodiment will be described with reference to FIG.
前述した第1の実施形態は、第1のビームスプリッタ12として図2に示すように赤外光帯で反射透過率を約50%としたが、これに限定することはない。本変形例のように例えば図12に示すような赤外光帯で透過率約30%、反射率約70%といった分光比率でも良い。このようにサンプル11の反射率に合わせて適切な(所望する)分光比率を有するビームスプリッタを使用すればよい。これにより本変形例は、前述した第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。また本変形例は、観察及び測定する際にサンプル11に幅広く対応することができる。
In the first embodiment described above, as shown in FIG. 2, the
次に図13を参照して第2の実施形態について説明する。 Next, a second embodiment will be described with reference to FIG.
前述した第1の実施形態と同様の部位には同じ参照符合を付し、その詳細な説明は省略する。図13は、第2の実施形態に係る干渉顕微鏡装置の概略図である。
本実施形態は、前述した第1の実施形態とは照明光学系及び観察光学系が異なる。本実施形態の干渉対物レンズ1の構成は、前述した第1の実施形態と同様であるため詳細な説明は省略する。
The same parts as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. FIG. 13 is a schematic diagram of an interference microscope apparatus according to the second embodiment.
The present embodiment is different from the first embodiment described above in the illumination optical system and the observation optical system. Since the configuration of the interference
本実施形態の照明光学系200には、可視光を出射する例えば白色LED光源といった可視光源201と、赤外光を出射する例えば赤外LED光源といった赤外光源202と、可視光源201から出射された可視光を透過させ、赤外光源202から出射された赤外光を反射させるダイクロイックミラー203と、ダイクロイックミラー203を透過した可視光、またはダイクロイックミラー203によって反射された赤外光を集光し、投影する投影光学系15と、ハーフミラー16が配置されている。
The illumination
本実施形態の観察光学系2には、バンドパスフィルタ21が設けられていない。観察光学系2のこれ以外の構成は、前述した第1の実施形態と同様である。
The observation
赤外光源202から出射された赤外光がダイクロイックミラー203に入射するまでの光路を発光光路205、可視光源201から出射された可視光がダイクロイックミラー203に入射するまでの光路を発光光路204、照明光学系200の光軸を照明光軸206とする。
ダイクロイックミラー203、投影光学系15、ハーフミラー16は、照明光軸206上に配置されている。前述した第1の実施形態と同様に対物レンズ10と、第1のビームスプリッタ12と、参照面13、ハーフミラー16、結像レンズ17、撮像素子18、第2のビームスプリッタ19、接眼レンズ20は、干渉対物レンズ1の光軸22上に配置されている。
The light path until the infrared light emitted from the infrared
The
次に本実施形態における干渉顕微鏡装置の動作方法について説明する。 Next, an operation method of the interference microscope apparatus in the present embodiment will be described.
可視光源201から出射された可視光は、ダイクロイックミラー203を透過し、照明光軸206上において投影光学系15を透過した後、ハーフミラー16によって下方(干渉対物レンズ1側)に反射される。赤外光源202から出射された赤外光は、ダイクロイックミラー203によって反射され、照明光軸206上において投影光学系15を透過した後、ハーフミラー16によって下方(干渉対物レンズ1側)に反射される。ハーフミラー16によって下方に反射された可視光及び赤外光は、干渉対物レンズ1に入射する。
Visible light emitted from the visible
干渉対物レンズ1に入射した可視光は、対物レンズ10、第1のビームスプリッタ12を透過してサンプル11を照射する。干渉対物レンズ1に入射した赤外光は、対物レンズ10を透過した後に、第1のビームスプリッタによって反射され、参照面13を照射する。
Visible light incident on the interference
詳細には、サンプル11には、第1のビームスプリッタ12の反射透過率特性によって、波長780nm以下の光(可視光)の約100%の光量と、波長780nm以上の光(赤外光)の約50%の光量が照射される。また参照面13には、第1のビームスプリッタ12の反射透過率特性によって、赤外光の約50%の光量が照射される。参照面13には、第1のビームスプリッタ12の反射透過率特性によって、可視光成分の光は照射されない。
Specifically, the
サンプル11から反射した可視光は、上述した第1のビームスプリッタ12の反射透過率特性に基づいて再び第1のビームスプリッタ12を透過し、対物レンズ10を透過する。また参照面13から反射した反射光は、上述した第1のビームスプリッタ12の反射透過率特性に基づいて再び第1のビームスプリッタ12によって反射され、対物レンズ10を透過する。このとき、参照面13から反射した反射光は、赤外光のみである。よってサンプル11から反射した可視光とは、この波長域についてのみ光の干渉が生じる。そのため対物レンズ10を透過する透過光には、このような干渉情報を有する波長域の光(赤外光)と、干渉情報を有さない波長域の光(可視光)が含まれている。
The visible light reflected from the
対物レンズ10を透過した透過光は、ハーフミラー16を透過し、結像レンズ17によって結像される。その際、第2のビームスプリッタ19は、図3に示す反射透過率特性に基づいて赤外光を透過させ、可視光を反射させる。
The transmitted light that has passed through the
第2のビームスプリッタ19を透過した赤外光は、干渉情報を有している。よって撮像素子18には、干渉情報を有する干渉像が撮像される。
The infrared light transmitted through the
第2のビームスプリッタ19によって反射された可視光は、接眼レンズ20に入射し、サンプル11の拡大像が接眼レンズ20によって目視観察される。この可視光には、上述したように干渉情報が含まれていない。つまり目視観察される画像には、参照面13から反射した反射光(参照光)が重畳されていないためにコントラストの良いクリアな明視野画像を得ることができる。
Visible light reflected by the
次にサンプル11に対して3次元形状計測を行う際の動作方法について説明する。
Next, an operation method when performing three-dimensional shape measurement on the
接眼レンズ20にて目視観察が行われながらサンプル11の所望の位置に大まかにフォーカス合わせ(第1のフォーカス合わせ)が行われる。その際、明視野画像の明るさは、可視光源201から出射される可視光の光量を調整することで、調整できる。次に撮像素子18にて撮像される画像が参照され、干渉縞が発生するように前記動作よりも微細にフォーカス合わせ(第2のフォーカス合わせ)が行われる。第1のフォーカス合わせの際に、大まかにフォーカス合わせが行われている。よって第1のフォーカス合わせをした位置の近傍に干渉領域が存在する。よって第2のフォーカス合わせの際に容易に干渉縞を見つけることができる。その際、干渉縞の明るさは、赤外光源202から出射される赤外光の光量を調整することで、調整できる。干渉縞が見つかった際、干渉対物レンズ1に設けられている図示しない走査機構によって干渉対物レンズ1が光軸22に沿って走査され、順次干渉画像が取得される。その際、干渉強度が最大となる走査位置が画像の各画素についてもとめられ、サンプル11の3次元形状が測定される。
While performing visual observation with the
このように本実施形態は、前述した第1の実施形態と同様に干渉対物レンズ1を使用しても目視観察の際には参照光によるフレアの無いコントラストの良い明視野画像を得ることができる。よって本実施形態は、コントラストが低いサンプルを観察する場合でも観察位置とフォーカス位置を容易に探すことができる。また本実施形態は、干渉画像の干渉縞が発生する領域も素早く見つけることができる。
As described above, this embodiment can obtain a bright-field image with good contrast without flare caused by reference light even when the interference
また本実施形態は、目視観察の際に通常の顕微鏡で得られる明視野画像と、撮像素子18による干渉画像を同時に取得できるために従来の装置のように対物レンズの切り換えといった動作が不要である。これにより本実施形態は、操作性が向上すると共に安価に構成することができる。
Moreover, since this embodiment can simultaneously acquire a bright-field image obtained with a normal microscope and an interference image obtained by the
また本実施形態では、第1の実施形態で用いたバンドパスフィルタ21を設けていない。なぜなら本実施形態は、独立した光源である可視光源201、赤外光源202を設けている。そのため赤外光源202から出射される赤外光の分光特性が既知であれば、バンドパスフィルタ21を用いなくても常に安定した干渉用の赤外光を得ることができる。
In the present embodiment, the
さらに本実施形態において、撮像素子18によって撮像される干渉像の明るさは、赤外光源202から出射された赤外光の光量を、接眼レンズ20によって観察される明視野像の明るさは、可視光源201から出射される可視光の光量を調整することで調整できる。赤外光源202と可視光源201は独立しているために個々に調整できる。よって干渉像の明るさと明視野像の明るさはそれぞれ独立して調整することができる。干渉像の明るさの調整は、測定精度上、重要である。明視野像の明るさ調整に影響されること無く独立して干渉像の明るさを調整することは、測定精度上有利である。
Furthermore, in the present embodiment, the brightness of the interference image captured by the
なお干渉像、または明視野像の少なくともどちらか一方が不要であれば、不要な像に対応する光源を消灯すればよく、不要な光を発光させる必要は無い。 If at least one of the interference image and the bright field image is unnecessary, the light source corresponding to the unnecessary image may be turned off, and unnecessary light need not be emitted.
次に図14乃至図17を参照して第3の実施形態について説明する。 Next, a third embodiment will be described with reference to FIGS.
前述した第1の実施形態と同様の部位には同じ参照符合を付し、その詳細な説明は省略する。図14は、第3の実施形態に係る干渉顕微鏡装置の概略図である。
本実施形態は、前述した第1の実施形態とは干渉対物レンズ及び観察光学系が異なる。
The same parts as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. FIG. 14 is a schematic diagram of an interference microscope apparatus according to the third embodiment.
This embodiment is different from the above-described first embodiment in the interference objective lens and the observation optical system.
本実施形態の干渉対物レンズ249において、第1のビームスプリッタ252の分光特性が前述した第1の実施形態の第1のビームスプリッタ12とは異なる。第1のビームスプリッタ252以外の干渉対物レンズ249の構成は、前述した第1の実施形態と同様であるため説明は省略する。
In the interference
図15は、第1のビームスプリッタ252の反射透過率特性を示している。この第1のビームスプリッタ252は、緑色の波長域の中心波長である波長550nm付近を境界として波長域を分離させる。詳細には、第1のビームスプリッタ252は波長550nm以下の光を透過させ、波長550nm以上の光を後述する所望する比率で分割させ、この光を透過、または反射させる。
FIG. 15 shows the reflection transmittance characteristic of the
観察光学系250には、結像レンズ17と、結像レンズ17の結像位置に配置されている撮像部であるカラー撮像素子251が配置されている。図16は、各色の波長毎の分光感度特性を示している。カラー撮像素子251には、図17に示すように3板式のCCDカメラが用いられる。図17に示すように、カラー撮像素子251には、色分解プリズム256と、色分解プリズム256によって分解された各色(R,G,B)をそれぞれ撮像する撮像素子253,254,255が設けられている。
In the observation
次に本実施形態における干渉顕微鏡装置の動作方法について説明する。 Next, an operation method of the interference microscope apparatus in the present embodiment will be described.
光源14から出射された光は、投影光学系15により集光、投影され、ハーフミラー16によって下方(干渉対物レンズ249側)に反射される。反射された一方の反射光は、対物レンズ10、第1のビームスプリッタ252を透過してサンプル11を照射する。他方の反射光は、対物レンズ10を透過した後に、第1のビームスプリッタ252によって反射され、参照面13を照射する。
The light emitted from the
詳細には、サンプル11には、第1のビームスプリッタ252の反射透過率特性によって、波長550nm以下の光(以下、短波長光と称する)の約100%の光量と、波長550nm以上の光(以下、長波長光と称する)の約50%の光量が照射される。また参照面13には、第1のビームスプリッタ252の反射透過率特性によって、長波長光の約50%の光量が照射される。参照面13には、第1のビームスプリッタ252の反射透過率特性によって、短波長光成分の光は照射されない。
Specifically, the
サンプル11から反射した反射光は、上述した第1のビームスプリッタ252の反射透過率特性に基づいて再び第1のビームスプリッタ252を透過し、対物レンズ10を透過する。また参照面13から反射した反射光は、上述した第1のビームスプリッタ252の反射透過率特性に基づいて再び第1のビームスプリッタ252によって反射され、対物レンズ10を透過する。このとき、参照面13から反射した反射光は、長波長光のみである。よってサンプル11から反射した反射光とは、この波長域についてのみ光の干渉が生じる。そのため対物レンズ10を透過する透過光には、このような干渉情報を有する波長域の光(長波長光)と、干渉情報を有さない波長域の光(短波長光)が含まれている。
The reflected light reflected from the
対物レンズ10を透過した透過光は、ハーフミラー16を透過し、結像レンズ17によってカラー撮像素子251の撮像面上に結像される。結像された透過光は、色分解プリズム256によってR,G,B毎に分離される。赤色成分(R)は、撮像素子253に、緑色成分(G)は、撮像素子254に、青色成分(B)は、撮像素子255に受光される。
The transmitted light that has passed through the
干渉情報を有する長波長光は、撮像素子253にて受光され、干渉情報を有さない短波長光は、撮像素子255にて受光される。撮像素子253(赤色成分)にて受光される光を画像化すると干渉画像が得られ、撮像素子255(青色成分)にて受光される光を画像化すると明視野画像(非干渉画像)が得られる。明視野画像には、参照光が重畳されていないために、コントラストの良いクリアな画像を得ることができる。
Long wavelength light having interference information is received by the
次にサンプル11に対して3次元形状計測を行う際の動作方法について説明する。
Next, an operation method when performing three-dimensional shape measurement on the
撮像素子255にて撮像される明視野画像が参照されて、サンプル11の所望の位置に大まかにフォーカス合わせ(第1のフォーカス合わせ)が行われる。次に撮像素子253にて撮像される画像が参照されて、干渉縞が発生するように前記動作よりも微細にフォーカス合わせ(第2のフォーカス合わせ)が行われる。第1のフォーカス合わせの際に、大まかにフォーカス合わせが行われている。よって第1のフォーカス合わせをした位置の近傍に干渉領域が存在する。よって第2のフォーカス合わせの際に容易に干渉縞を見つけることができる。干渉縞が見つかった際、干渉対物レンズ249に設けられている図示しない走査機構によって干渉対物レンズ249が光軸22に沿って走査され、順次干渉画像が取得される。その際、干渉強度が最大となる走査位置が画像の各画素についてもとめられ、サンプル11の3次元形状が測定される。
The bright field image picked up by the
このように本実施形態は、前述した第1の実施形態と同様に参照光によるフレアのないコントラストの良い画像を得ることができる。 As described above, this embodiment can obtain an image with good contrast without flare caused by the reference light, as in the first embodiment.
また本実施形態は、カラー撮像素子251で得られる画像のうち、色成分を選択して画像を表示させることで干渉画像と明視野画像を切り換えることが可能である。よって本実施形態は、カラー撮像機能を備える通常の顕微鏡光学系に、本実施形態の特徴部である波長を選択して干渉させることのできる干渉対物レンズを組み合わせているために、システム構成として汎用の顕微鏡をそのまま使用できる。このように汎用の顕微鏡をベースに追加するために装置価格が安価で済む。
Further, in the present embodiment, it is possible to switch between the interference image and the bright field image by selecting a color component from the images obtained by the
本実施形態では、カラー撮像素子を3板式のCCD、いわゆる3CCDを使用したがこれに限定することは無く、例えばカラーフィルタを使用した単板式のCCD撮像素子でもよい。 In the present embodiment, a three-plate CCD, so-called three-CCD, is used as the color image sensor, but the present invention is not limited to this. For example, a single-plate CCD image sensor using a color filter may be used.
また本実施形態では、第1のビームスプリッタ252の反射透過率特性を図15に示すように反射透過率を約50%としたが、これに限定することはない。本実施形態は、透過率約30%、反射率約70%といった所望する比率で分割しても良い。
In the present embodiment, the reflection transmittance characteristic of the
次に図18乃至図20を参照して第4の実施形態について説明する。 Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIGS.
前述した第1の実施形態と同様の部位には同じ参照符合を付し、その詳細な説明は省略する。図18は、第4の実施形態に係る干渉顕微鏡装置の概略図である。
本実施形態は、前述した第1の実施形態とは観察光学系が異なる。本実施形態の観察光学系以外の構成は、前述した第1の実施形態と同様であるためにその詳細な説明は省略する。
The same parts as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. FIG. 18 is a schematic diagram of an interference microscope apparatus according to the fourth embodiment.
The present embodiment is different from the first embodiment described above in the observation optical system. Since the configuration other than the observation optical system of the present embodiment is the same as that of the first embodiment described above, detailed description thereof is omitted.
本実施形態の観察光学系300には、サンプル11及び参照面13から反射され、干渉対物レンズ1、ハーフミラー16を透過した光を結像させる結像レンズ17と、結像レンズ17の焦点位置に配置され、結像レンズ17によって結像された光を撮像する例えばCCDカメラ等の撮像素子18と、結像レンズ17と撮像素子18の間に配置されているフィルタ切り換え機構301が順次配置されている。
In the observation
フィルタ切り換え機構301は、透過率特性の異なる2種類のバンドパスフィルタ302,303を有している。フィルタ切り換え機構301は、回動中心軸304を中心に回動することで、バンドパスフィルタ302,303のどちらか一方を光軸22上に配置させる。このようにバンドパスフィルタ302,303は、光軸22上に切り換え可能に配置されている。図19は、バンドパスフィルタ302の透過率特性を示している。図20は、バンドパスフィルタ303の透過率特性を示している。図19、図20に示すようにバンドパスフィルタ302,303は、透過する光の波長に応じて透過率が異なる。図19に示すように本実施形態におけるバンドパスフィルタ302は、波長900nmを中心とする波長域の光を透過させる。図20に示すように本変形例におけるバンドパスフィルタ303は、波長550nmを中心とする波長域の光を透過させる。
The
次に本実施形態における干渉顕微鏡装置の動作方法について説明する。 Next, an operation method of the interference microscope apparatus in the present embodiment will be described.
光源14から出射された光は、投影光学系15により集光、投影され、ハーフミラー16によって下方(干渉対物レンズ1側)に反射される。その際、反射された一方の反射光は、対物レンズ10、第1のビームスプリッタ12を透過してサンプル11を照射する。他方の反射光は、対物レンズ10を透過した後に、第1のビームスプリッタ12によって反射され、参照面13を照射する。
The light emitted from the
詳細には、サンプル11には、第1のビームスプリッタ12の反射透過率特性によって、波長780nm以下の光(以下、可視光と称する)の約100%の光量と、波長780nm以上の光(以下、赤外光と称する)の約50%の光量が照射される。また参照面13には、第1のビームスプリッタ12の反射透過率特性によって、赤外光の約50%の光量が照射される。参照面13には、第1のビームスプリッタ12の反射透過率特性によって、可視光成分の光は照射されない。
Specifically, the
サンプル11から反射した反射光は、上述した第1のビームスプリッタ12の反射透過率特性に基づいて再び第1のビームスプリッタ12を透過し、対物レンズ10を透過する。また参照面13から反射した反射光は、上述した第1のビームスプリッタ12の反射透過率特性に基づいて再び第1のビームスプリッタ12によって反射され、対物レンズ10を透過する。このとき、参照面13から反射した反射光は、赤外光のみである。よってサンプル11から反射した反射光とは、この波長域についてのみ光の干渉が生じる。そのため対物レンズ10を透過する透過光には、このような干渉情報を有する波長域の光(赤外光)と、干渉情報を有さない波長域の光(可視光)が含まれている。
The reflected light reflected from the
対物レンズ10を透過した透過光は、ハーフミラー16を透過し、結像レンズ17によって結像される。また透過光は、フィルタ切り換え機構301によって光軸22上に配置されているバンドパスフィルタ302、またはバンドパスフィルタ303を透過する。その際、フィルタ切り換え機構301によって光軸22上にバンドパスフィルタ302が配置されていれば、図19に示すバンドパスフィルタ302の透過率特性に基づいて、撮像素子18は、波長900nmを中心とする赤外光による干渉像を撮像する。またフィルタ切り換え機構301によって光軸22上にバンドパスフィルタ303が配置されていれば、図20に示すバンドパスフィルタ303の透過率特性に基づいて、撮像素子は、波長550nmを中心とする可視光による明視野像を撮像する。
The transmitted light that has passed through the
このように本実施形態は、フィルタ切り換え機構301によって光軸22に配置されるバンドパスフィルタを切り換えることで、干渉像、または明視野像を切り換えて撮像することができる。
As described above, in the present embodiment, by switching the band-pass filter disposed on the
次にサンプル11に対して3次元形状計測を行う際の動作方法について説明する。
Next, an operation method when performing three-dimensional shape measurement on the
フィルタ切り換え機構301によって光軸22上にバンドパスフィルタ303が配置される。次にサンプル11の所望の位置に大まかにフォーカス合わせ(第1のフォーカス合わせ)が行われる。次にフィルタ切り換え機構301が回動し、光軸22上にバンドパスフィルタ302が配置される。その際、撮像素子18にて撮像される画像が参照され、干渉縞が発生するように前記動作よりも微細にフォーカス合わせが(第2のフォーカス合わせ)行われる。第1のフォーカス合わせの際に、大まかにフォーカス合わせが行われている。よって第1のフォーカス合わせをした位置の近傍に干渉領域が存在する。よって第2のフォーカス合わせの際に容易に干渉縞を見つけることができる。干渉縞が見つかった際、干渉対物レンズ1に設けられている図示しない走査機構によって干渉対物レンズ1が光軸22に沿って走査され、順次干渉画像が取得される。その際、干渉強度が最大となる走査位置が画像の各画素についてもとめられ、サンプル11の3次元形状が測定される。
A
このように本実施形態は、前述した第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに本実施形態は、明視野画像を得るために専用の観察光路を設ける必要が無いために安価に構成することができる。 As described above, this embodiment can obtain the same effects as those of the first embodiment described above. Furthermore, since this embodiment does not require a dedicated observation optical path to obtain a bright field image, it can be configured at low cost.
なお本実施形態では、透過率特性の異なる2種類のバンドパスフィルタ302,303を用いたが、この数に限定する必要は無い。またフィルタ切り換え機構301は、回動式であるが、例えばフィルタスライダに装着されたバンドパスフィルタを光軸22上から挿脱させて交換させても良い。このようにバンドパスフィルタを光軸22上に配置できればフィルタ切り換え機構301の構成は、限定されない。
In this embodiment, two types of band-
次に図21乃至図22を参照して第5の実施形態について説明する。 Next, a fifth embodiment will be described with reference to FIGS.
前述した第1の実施形態と同様の部位には同じ参照符合を付し、その詳細な説明は省略する。図21は、第5の実施形態に係る干渉顕微鏡装置の干渉対物レンズの概略図である。
本実施形態は、前述した第1の実施形態とは干渉対物レンズが異なる。観察光学系2及び照明光学系3は前述した第1の実施形態と同様であるため図示せず、また詳細な説明についても省略する。前述した第1乃至第4の実施形態は、干渉対物レンズに設けられている第1のビームスプリッタ12の反射透過率特性によって干渉させる波長域と干渉させない波長域を分けている。しかしながら本実施形態は、干渉させる波長域と干渉させない波長域を参照面の反射率特性によって分離させている。
The same parts as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. FIG. 21 is a schematic diagram of an interference objective lens of an interference microscope apparatus according to the fifth embodiment.
This embodiment is different from the first embodiment described above in the interference objective lens. Since the observation
本実施形態の干渉対物レンズ401は、対物レンズ10と、可視域から赤外域までの波長を有する全ての光を分割する広域帯ビームスプリッタである第1のビームスプリッタ402と、第1のビームスプリッタ402によって反射された光によって照射される参照面403から構成されている。このように干渉対物レンズ401は、マイケルソン型干渉対物レンズである。参照面403は、図22に示すような反射率特性を有している。参照面403は、赤外光のみを反射し、可視光を透過、または吸収する特性を有している。
The interference
図示しない光源14は、可視域から赤外域までの波長を有する光を出射する。この光は、投影光学系15により集光、投影され、ハーフミラー16によって下方に反射される。反射された一方の反射光は、対物レンズ10、第1のビームスプリッタ402を透過してサンプル11を照射する。他方の反射光は、対物レンズ10を透過した後に、第1のビームスプリッタ402によって反射され、参照面403を照射する。
A light source 14 (not shown) emits light having a wavelength from the visible range to the infrared range. This light is condensed and projected by the projection
第1のビームスプリッタ402を透過する反射光(一方の反射光、サンプル11を照射する光)及び第1のビームスプリッタ402によって反射された反射光(他方の反射光、参照面403を照射する光)は、可視光及び赤外光を含む。 Reflected light that passes through the first beam splitter 402 (one reflected light, light that irradiates the sample 11) and reflected light that is reflected by the first beam splitter 402 (the other reflected light, light that irradiates the reference surface 403) ) Includes visible light and infrared light.
サンプル11から反射した反射光は、上述した第1のビームスプリッタ402の反射透過率特性に基づいて再び第1のビームスプリッタ402を透過し、対物レンズ10、ハーフミラー16を透過し観察光学系2に入射する。また参照面403から反射した反射光は、上述した第1のビームスプリッタ402の反射透過率特性に基づいて再び第1のビームスプリッタ402によって反射され、対物レンズ10、ハーフミラー16を透過し観察光学系2に入射する。このとき、参照面403では図22に示す参照面の反射率特性に基づいて反射が行われる。これにより参照面403から反射した反射光は、図22に示す参照面403の反射率特性により赤外光のみである。よってサンプル11から反射した反射光とは、この波長域についてのみ光の干渉が生じる。そのため対物レンズ10を透過する透過光には、このような干渉情報を有する波長域の光(赤外光)と、干渉情報を有さない波長域の光(可視光)が含まれている。
The reflected light reflected from the
本実施形態における観察光学系2の動作方法とサンプル11に対して3次元形状計測を行う際の動作方法については前述した第1の実施形態と同様であるために省略する。
Since the operation method of the observation
このように本実施形態は、目視観察を行う際に、参照光が含まれない可視光を観察できるためコントラストの良い明視野画像を観察することができる。また撮像素子18によって干渉像を撮像する場合、赤外光成分のみを撮像すればよい。このように本実施形態は、明視野画像と干渉画像を容易に得ることができる。
As described above, according to the present embodiment, when visual observation is performed, visible light that does not include reference light can be observed, so that a bright-field image with good contrast can be observed. Further, when an interference image is picked up by the
なお本実施形態は、マイケルソン型干渉対物レンズを使用して説明したがこれに限定する必要は無い。ミラウ型干渉対物レンズであっても参照面が所望する波長域に対してのみ反射する特性を有しているのであれば本実施形態と同様の効果を得ることができる。 In addition, although this embodiment demonstrated using the Michelson type | mold interference objective lens, it is not necessary to limit to this. Even in the case of a Mirau interference objective lens, the same effect as in the present embodiment can be obtained as long as the reference surface has a characteristic of reflecting only in a desired wavelength region.
次に図23を参照して第6の実施形態について説明する。 Next, a sixth embodiment will be described with reference to FIG.
前述した第1の実施形態と同様の部位には同じ参照符合を付し、その詳細な説明は省略する。図23は、第6の実施形態に係る干渉顕微鏡装置の概略図である。
本実施形態は、前述した第1の実施形態の構成に指標投影光学系500を追加している。指標投影光学系500は、観察光学系2と照明光学系3の間に配置されている。
The same parts as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. FIG. 23 is a schematic diagram of an interference microscope apparatus according to the sixth embodiment.
In the present embodiment, an index projection
指標投影光学系500には、緑色の光(中心波長550nm)を出射する例えばLED光源である光源501と、光源501から出射された光を集光する集光レンズ502と、集光レンズ502によって集光された光を投影する投影レンズ505と、投影レンズ505によって投影された光を下方(干渉対物レンズ1側)に反射させるハーフミラー503と、干渉対物レンズ1の物体側焦点位置と光学的に共役な位置に配置されている指標パターン504が順次配置されている。ハーフミラー503は、光軸22上に配置されている。光源501は、指標パターン504を干渉対物レンズ1の物体側焦点位置に投影する。指標パターン504は、例えば方眼パターン、十字線パターンや円形パターンといった幾何パターンである。指標パターン504は、透明基板上に形成されている。なお指標パターン504は、透明基板上ではなく、例えば円形や矩形等の単なる穴(開口部)であって良い。
The index projection
本実施形態における干渉顕微鏡装置の動作方法(干渉画像、明視野画像を得る動作)は、前述した第1の実施形態と同様であるために省略する。 The operation method of the interference microscope apparatus in this embodiment (operation for obtaining an interference image and a bright-field image) is the same as that in the first embodiment described above, and is therefore omitted.
次に指標投影光学系500の動作について説明する。光源501から出射された光は、集光レンズ502によって集光された後、指標パターン504を透過する。指標パターン504を透過した光は、投影レンズ505によって投影された後、ハーフミラー503によって下方に反射される。下方に反射された反射光は、ハーフミラー16を透過した後、干渉対物レンズ1に入射する。
Next, the operation of the index projection
干渉対物レンズ1に入射する光は、可視光である緑色成分の光である。この光は、第1のビームスプリッタ12では反射せず、全ての光が第1のビームスプリッタ12を透過しサンプル11を照射する。そのためこの光は、参照面13を照射しない。その際、指標パターン504の投影像506が干渉対物レンズ1の焦点位置に投影される。サンプル11から反射した反射光は、再び第1のビームスプリッタ12を透過し、対物レンズ10を透過する。対物レンズ10を透過した光は、ハーフミラー16、ハーフミラー503を透過して、観察光学系2に入射する。
The light incident on the interference
観察光学系2に入射した光は、結像レンズ17によって結像される。結像された光は、上述したように緑色成分の可視光である。そのためこの光は、第2のビームスプリッタ19によって全て反射される。第2のビームスプリッタ19によって反射された反射光は、接眼レンズ20に入射する。さらに接眼レンズ20には、照明光学系3によるサンプル11からの反射光(可視光)が入射する。つまり接眼レンズ20には、指標投影光学系500からの緑色の指標光と照明光学系3からの可視光が重畳されて入射する。
The light incident on the observation
サンプル11が、干渉対物レンズ1の焦点位置と一致している(フォーカス状態)場合、接眼レンズ20による目視観察によってサンプル11の明視画像と、緑色の指標パターン像が同時に観察される。サンプル11が、干渉対物レンズ1の焦点位置と一致していない(デフォーカス状態)場合、接眼レンズ20による目視観察によって指標パターンのボケた像が観察される。
When the
このように本実施形態は、指標パターン像が明瞭に観察できるようにサンプル11の位置を調整することにより、サンプル11の位置が明視野像のフォーカス位置であることがわかる。このように本実施形態は、サンプル11が例えばガラスや透明樹脂のようにコントラストがつきにくい場合やサンプル11にダスト等の付着物がありコントラストが低くなってしまった場合、フォーカス合わせが容易になり操作性を向上させることができる。また指標パターン504の投影像506は、可視光であるために干渉像を撮像する撮像素子18には入射しない。よって本実施形態は、干渉像による3次元形状計測に対する影響を抑えることができる。
As described above, in the present embodiment, it is understood that the position of the
次に図24と、図25を参照して第7の実施形態について説明する。
前述した第1の実施形態と同様の部位には同じ参照符合を付し、その詳細な説明は省略する。図24は、第7の実施形態に係る干渉顕微鏡装置の概略図である。図25は、共焦点レーザ走査型顕微鏡の概略図である。
Next, a seventh embodiment will be described with reference to FIG. 24 and FIG.
The same parts as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. FIG. 24 is a schematic diagram of an interference microscope apparatus according to the seventh embodiment. FIG. 25 is a schematic view of a confocal laser scanning microscope.
本実施形態における干渉顕微鏡装置は、サンプル11に光を出射する照明光学系600と、照明光学系600から出射された光をサンプル11に照射する干渉対物レンズ1と、干渉しあうサンプル11及び参照面13から反射した光を干渉対物レンズ1と、ダイクロイックミラー603と、ハーフミラー16を介して結像させて干渉像を観察する観察光学系605と、を有する第1の顕微鏡と、第1の顕微鏡とともに対物レンズ10を兼用(共有)する第2の顕微鏡である共焦点レーザ走査型顕微鏡610と、から構成される。
The interference microscope apparatus according to this embodiment includes an illumination
なお本実施形態における干渉顕微鏡装置は、共焦点顕微鏡を有していれば良く、共焦点顕微鏡であれば、共焦点レーザ走査型顕微鏡610に限定する必要はない。
また本実施形態の干渉対物レンズ1の構成は、前述した第1の実施形態と同様であるため、干渉対物レンズ1の詳細な説明は省略する。なお本実施形態の対物レンズ10(干渉対物レンズ1)は、上述したように第1の顕微鏡と共焦点レーザ走査型顕微鏡610に兼用される。
In addition, the interference microscope apparatus in this embodiment should just have a confocal microscope, and if it is a confocal microscope, it is not necessary to limit to the confocal
Further, the configuration of the interference
また干渉顕微鏡装置は、照明光学系600から出射された光を反射させて干渉対物レンズ1に導くハーフミラー16及び第1の光分割部材であるダイクロイックミラー603を有している。ダイクロイックミラー603は、光源14から出射された光604を反射し、レーザ光源611から出射されるレーザ光612を透過させる反射透過率特性を有する。
The interference microscope apparatus also includes a
照明光学系600には、第1の実施形態と同様に光源14と、第1の投影光学系15と、が順次配置されている。第1の投影光学系15は、第1の実施形態と同様に複数のレンズから構成され、光源14の像を干渉対物レンズ1の瞳位置に投影する。この第1の投影光学系15の間には、フィルタ切り換え機構601と、反射ミラー602が順次配置されている。
In the illumination
フィルタ切り換え機構601は、透過率特性の異なる2種類のフィルタ(第1の透過フィルタであるハイパスフィルタ601aと、第2の透過フィルタであるローパスフィルタ601b)を有している。フィルタ切り換え機構601は、上述したフィルタ切り換え機構301と同様に回動中心軸601cを中心に回動することで、ハイパスフィルタ601a、またはローパスフィルタ601bのどちらか一方を光軸22上に配置する。このようにハイパスフィルタ601aと、ローパスフィルタ601bは、光軸22上に切り換え交換可能に配置されている。ハイパスフィルタ601aは、所望する閾値を有し、光源14から出射された光から閾値以上の波長域の光を透過させる。詳細にはハイパスフィルタ601aは、例えば赤外光(干渉情報を有する長波長の光)のみを透過させ、赤外光以外の光を遮光または反射させる特性を有する。またローパスフィルタ601bは、ハイパスフィルタ601aと略同様の所望する閾値を有し、光源14から出射された光から閾値以下の波長域の光を透過させる。詳細にはローパスフィルタ601bは、例えば例えば可視光(長波長の光よりも短い光(干渉情報を有さない短波長の光))のみを透過させ、可視光以外の光を遮光または反射させる特性を有する。
The
反射ミラー602は、ハイパスフィルタ601a、またはローパスフィルタ601bを透過した光を第1の投影光学系15に向けて反射する。第1の投影光学系15は反射ミラー602から反射した光をハーフミラー16に向けて投影し、ハーフミラー16は第1の投影光学系15によって投影された光をダイクロイックミラー603に向けて反射する。ダイクロイックミラー603は、ハーフミラー16から反射した光を干渉対物レンズ1に向けて反射する。またダイクロイックミラー603は、第1の実施形態と同様にサンプル11及び参照面13から反射され、干渉対物レンズ1を透過した光をハーフミラー16に向けて反射する。またダイクロイックミラー603は、後述するレーザ光源611から出射された408nmの波長を有するレーザ光612を透過させ、サンプルから11から反射したレーザ光612を分割することなく透過させる。このようにダイクロイックミラー603は、第2の顕微鏡である共焦点レーザ走査型顕微鏡610に配置されるレーザ光源611から出射される光の波長に対しては光を分割することなく透過させる。ハーフミラー16は、ダイクロイックミラー603から反射した光を透過させる。
The
観察光学系605は、ハーフミラー16の透過光路上に配置されている。観察光学系605には、ハーフミラー16を透過した光(干渉対物レンズ1による拡大像)を結像させる第1の結像レンズ606と、第1の結像レンズ606の焦点位置に配置され、第1の結像レンズ606によって結像された光を撮像する撮像部であるカラー撮像素子607と、が順次配置されている。
The observation
カラー撮像素子607の構成は、前述した第3の実施形態におけるカラー撮像素子251(図17参照)の構成と略同一である。そのためカラー撮像素子607における各色の波長毎の分光感度特性は、図16と同様である。カラー撮像素子607は、ハイパスフィルタ601aを透過した光と、ローパスフィルタ601bを透過した光を撮像し、詳細にはハイパスフィルタ601aが光軸上に配置された際に赤外光を撮像し、ローパスフィルタ601bが光軸上に配置された可視光を撮像する。
The configuration of the
共焦点レーザ走査型顕微鏡610は、ダイクロイックミラー603の上方(透過光路上)に配置されている。図25に示すように共焦点レーザ走査型顕微鏡610には、例えば408nmの波長を有するレーザ光(可視光)612を出射するレーザ光源611と、レーザ光源611から出射されたレーザ光612を透過させ、また後述するサンプル11から反射したレーザ光612を反射する第2のビームスプリッタ613と、回動することによって第2のビームスプリッタ613を透過したレーザ光612をサンプル11の表面に対して2次元方向に走査する2次元走査機構614が順次配置されている。
The confocal
なおレーザ光源611は、例えば408nmの波長を有するレーザ光612を出射することに限定する必要はなく、第1のビームスプリッタ12を透過する波長域の光を出射すればよい。
第2のビームスプリッタ613は、レーザ光612が有する偏光特性に応じてレーザ光612を反射、または透過させる。2次元走査機構614は、対物レンズ10の瞳と共役な位置に配置され、例えば、レゾナントスキャナやガルバノスキャナなどである。
Note that the
The
また共焦点レーザ走査型顕微鏡610には、2次元走査機構614によって走査されるレーザ光612の光路上に第2の投影光学系615が配置されている。第2の投影光学系615は、第1の投影光学系15と同様に複数のレンズから構成され、2次元走査機構614によって走査されるレーザ光612を集光し、投影する。なお第2の投影光学系615は、上述したダイクロイックミラー603の透過光路上に配置されている。
In the confocal
共焦点レーザ走査型顕微鏡610において、第2の投影光学系615によって投影されたレーザ光612は、ダイクロイックミラー603を透過し、干渉対物レンズ1に入射し、サンプル11を照射する。その際、光分割部材である第1のビームスプリッタ12は、レーザ光源611から出射されたレーザ光612を透過させる。このように共焦点レーザ走査型顕微鏡610は、第1の顕微鏡とともに対物レンズ10(干渉対物レンズ1)を兼用(共有)している。
In the confocal
また共焦点レーザ走査型顕微鏡610には、第2のビームスプリッタ613によって反射される光路上に、第2の結像レンズ616と、ピンホール617と、レーザ光受光部であるレーザ用受光素子618が順次配置されている。第2の結像レンズ616は、第2のビームスプリッタ613によって反射されたレーザ光612を結像する。ピンホール617は、対物レンズ10の焦点位置と共役な位置に配置されており、対物レンズ10によってサンプル11の表面上に集光され、サンプル11の表面上にてピントのあったレーザ光612のみを通過させる。なおレーザ光612は、サンプル11がフォーカス位置に配置されている際にピンホール617を通過し、サンプル11がデフォーカス位置に配置されている際にピンホール617によって遮光される。レーザ用受光素子618は、ピンホール617を通過したレーザ光612を受光する。なおレーザ用受光素子618には、例えば光電子増倍管やフォトダイオードなどが用いられる。
The confocal
次に本実施形態における照明光学系600と、ハーフミラー16と、ダイクロイックミラー603と、干渉対物レンズ1と、観察光学系605の動作方法について説明する。
光源14から出射された光604は、第1の投影光学系15により集光される。集光された光は、フィルタ切り換え機構601によって光軸22上に配置されているハイパスフィルタ601aを透過する。その際、ハイパスフィルタ601aによって赤外光のみが透過する。ハイパスフィルタ601aを透過した赤外光は、反射ミラー602によって第1の投影光学系15に向けて反射され、第1の投影光学系15によってハーフミラー16に向けて投影される。
Next, an operation method of the illumination
また赤外光は、ハーフミラー16と、ダイクロイックミラー603によって反射され、干渉対物レンズ1に入射し、対物レンズ10を透過する。対物レンズ10を透過した赤外光は、第1のビームスプリッタ12によって分割される。分割された一方の光は、第1のビームスプリッタ12を透過してサンプル11を照射する。他方の光は、第1のビームスプリッタ12によって反射され、参照面13を照射する。
The infrared light is reflected by the
詳細には、サンプル11には、第1のビームスプリッタ12の反射透過率特性によって、波長780nm以上の光(以下、赤外光と称する)の約50%の光量が照射される。また参照面13には、第1のビームスプリッタ12の反射透過率特性によって、赤外光の約50%の光量が照射される。また参照面13は、第1のビームスプリッタで反射した赤外光の光を反射する。
Specifically, the
サンプル11から反射した反射光は、上述した第1のビームスプリッタ12の反射透過率特性に基づいて再び第1のビームスプリッタ12を透過し、対物レンズ10を透過する。また参照面13から反射した反射光は、上述した第1のビームスプリッタ12の反射透過率特性に基づいて再び第1のビームスプリッタ12によって反射され、対物レンズ10を透過する。よってサンプル11から反射した反射光とは、この波長域についてのみ光の干渉が生じる。また参照面13から反射した反射光(赤外光)と、サンプル11から反射した反射光(赤外光)は、結合する。この結合した光は、干渉情報を有する。
The reflected light reflected from the
結合した光は、対物レンズ10を透過した後、ダイクロイックミラー603によって反射され、ハーフミラー16を透過し、第1の結像レンズ606によってカラー撮像素子607の撮像面上に結像される。結像された光は、カラー撮像素子607においてR,G,B毎に分離される。
The combined light passes through the
結像された光の波長帯は、赤外域である。よってカラー撮像素子607は、この光を分離した際に、赤色成分(R)の情報をのみを取得する。これにより赤色成分(R)の情報が画像化されると、干渉画像が得られる(カラー撮像素子607は、干渉情報を有する干渉像が撮像する)。
The wavelength band of the imaged light is an infrared region. Therefore, the
またフィルタ切り換え機構601によって光軸22上にローパスフィルタ601bが配置されると、干渉対物レンズ1には、可視光のみが入射する。干渉対物レンズ1に入射した可視光は、対物レンズ10、第1のビームスプリッタ12を透過してサンプル11を照射する。
When the low-
詳細には、サンプル11には、第1のビームスプリッタ12の反射透過率特性によって、波長780nm以下の光(可視光)の約100%の光量が照射される。
Specifically, the
サンプル11から反射した可視光は、上述した第1のビームスプリッタ12の反射透過率特性に基づいて再び第1のビームスプリッタ12を透過し、対物レンズ10を透過する。対物レンズ10を透過する光は、干渉情報を有さない。
The visible light reflected from the
対物レンズ10を透過した光は、ダイクロイックミラー603によって反射され、ハーフミラー16を透過し、第1の結像レンズ606によってカラー撮像素子607の撮像面上に結像され、カラー撮像素子607によって撮像される。
The light that has passed through the
この光には、上述したように干渉情報が含まれていない。よってこの光には、参照面13から反射した反射光(参照光)が重畳されていない。これによりコントラストの良いクリアな画像(明視野画像)が得られる。なおカラー撮像素子607によってカラーの明視野画像が得られることも可能である。
This light does not contain interference information as described above. Therefore, the reflected light (reference light) reflected from the
次に本実施形態における共焦点レーザ走査型の動作方法について説明する。
レーザ光源611から出射されたレーザ光612は、第2のビームスプリッタ613を透過し、2次元走査機構614によって反射され、サンプル11の表面に対して2次元方向に走査(例えばラスタ走査)される。2次元走査機構614がレーザ光612を走査するために、2次元走査機構614がレーザ光612を出射する出射(偏光)角度は、観察する視野の大きさや、光の投影倍率などから決定される。
Next, a confocal laser scanning type operation method in this embodiment will be described.
The
走査されたレーザ光612は、第2の投影光学系615と、ダイクロイックミラー603を透過して干渉対物レンズ1に入射する。レーザ光612は、可視光であるため、第1のビームスプリッタ12を透過し、サンプル11の1点を照射する。その際、2次元走査機構614は、レーザ光612を上述した出射角度内で出射するために、サンプル11を照射する1点は、時間と共に変化(走査)し、最終的に観察領域全体に渡り走査される。
The scanned
このようにサンプル11を走査したレーザ光612は、サンプル11によって反射され、干渉対物レンズ1と、ダイクロイックミラー603を透過し、共焦点レーザ走査型顕微鏡610に入射する。このサンプル11によって反射されたレーザ光612には、干渉情報が含まれない。
The
共焦点レーザ走査型顕微鏡610に入射したレーザ光612は、第2の投影光学系615を透過し、2次元走査機構614を通過して、第2のビームスプリッタ613に入射する。
The
このようにレーザ光612は、サンプル11に入射した時と全く同じ経路を逆に通過して第2のビームスプリッタ613に入射する。
第2のビームスプリッタ613により反射されたレーザ光612は、第2の結像レンズ616へと導かれる。また2次元走査機構614は、対物レンズ10の瞳位置と共役な位置に配置されているため、2次元走査機構614が軸外を走査しても、レーザ光612は第2の結像レンズ616上では動かない。
As described above, the
The
レーザ光612は、第2の結像レンズ616によって点状に絞られ、ピンホール617を通過する。上述したようにピンホール617は、対物レンズ10を通過したレーザ光612の結像位置(対物レンズ10の焦点位置)と共役な位置に配置され、サンプル11の表面上にピントのあったレーザ光612のみを通過させる。これによりレーザ用受光素子618には、対物レンズ10によってサンプル11の表面に集光され、サンプル11の表面から反射され、ピンホール617を通過したレーザ光612のみが受光される。レーザ光612は、対物レンズ10によりサンプル11にて結像した場合のみ、ピンホール617によって遮光されることなく、レーザ用受光素子618にて受光される(共焦点効果)。
The
図示しない制御部は、レーザ用受光素子618が受光したレーザ光612の光量を輝度値として2次元走査機構614の出射角度に応じた2次元の観察画像(サンプル11の表面画像)を形成する。この観察画像は、フォーカス状態の部分のみ明るく表示される。制御部は、この観察画像を図示しないモニタなどの表示部に表示させる。表示される観察画像の解像度は、通常の顕微鏡によって表示される観察画像の解像度よりも高い。
A control unit (not shown) forms a two-dimensional observation image (surface image of the sample 11) according to the emission angle of the two-
このように本実施形態の干渉顕微鏡装置は、フィルタ切り換え機構601によって波長帯(赤外域、または可視域)を選択することができるため、容易に且つ安価にフレアの無いコントラストの良い明視野画像と、干渉画像を取得できる。
Thus, since the interference microscope apparatus of this embodiment can select a wavelength band (infrared region or visible region) by the
また本実施形態の干渉顕微鏡装置は、対物レンズ10(干渉対物レンズ1)を用いた第1の顕微鏡に、第1の顕微鏡と共に対物レンズ10(干渉対物レンズ1)を兼用する第2の顕微鏡である共焦点レーザ走査型顕微鏡610を付加している。共焦点レーザ走査型顕微鏡610のレーザ光源611から出射されるレーザ光612には、干渉情報が含まれていない。よって本実施形態の干渉顕微鏡装置は、上述したコントラストの良い明視野画像と、干渉画像と共に共焦点レーザ走査型顕微鏡610によって干渉縞が生じないクリアな観察画像を得ることができる。
The interference microscope apparatus according to the present embodiment is a second microscope that combines the first microscope using the objective lens 10 (interference objective lens 1) and the objective lens 10 (interference objective lens 1) together with the first microscope. A confocal
また本実施形態は、上述した第2の実施形態のように可視光源201と赤外光源202を切り替える必要がないため、光源14の出力が不安定になることを防止できる。また本実施形態は、光源14の出力の安定化させる時間を省略することができるために、より短時間で明視野画像と、干渉画像を取得することができる。
Moreover, since this embodiment does not require switching between the visible
本実施形態では、カラー撮像素子を3板式のCCD、いわゆる3CCDを使用したがこれに限定することは無く、例えばカラーフィルタを使用した単板式のCCD撮像素子でもよい。 In the present embodiment, a three-plate CCD, so-called three-CCD, is used as the color image sensor, but the present invention is not limited to this. For example, a single-plate CCD image sensor using a color filter may be used.
なお本実施形態は、共焦点レーザ走査型顕微鏡610を用いたが、上述したように共焦点顕微鏡であればこれに限定する必要はなく、例えばニポウディスク等を用いた共焦点スキャン型顕微鏡を用いても良い。
In this embodiment, the confocal
なお本実施形態では、フィルタ切り換え機構601を用いて切り換え可能にしたが、回転式、または例えばフィルタスライダに装着されたハイパスフィルタ601aと、ローパスフィルタ601bを光軸22上から挿脱させて交換させても良い。このようにハイパスフィルタ601aと、ローパスフィルタ601bを光軸22上に配置できればフィルタ切り換え機構601の構成は、限定されない。またハイパスフィルタ601aと、ローパスフィルタ601bは、手動で切り替えても良い。これにより容易に切り替えることができる。
In this embodiment, the
またハイパスフィルタ601aと、ローパスフィルタ601bは、照明光学系600に配置されたが、観察光学系605に配置されても良い。
The high-
またハイパスフィルタ601aと、ローパスフィルタ601bに限定する必要はなく、例えば図4に示すバンドパスフィルタや反射型のフィルタであっても良い。このように本実施形態のフィルタの構成は、波長帯を選択することができるのであれば、限定されない。
Moreover, it is not necessary to limit to the high-
次に図26を参照して本実施形態における第1の変形例について説明する。
前述した第7の実施形態と同様の部位には同じ参照符合を付し、その詳細な説明は省略する。図26は、本変形例における干渉顕微鏡装置の概略図である。
Next, a first modification of the present embodiment will be described with reference to FIG.
The same parts as those in the seventh embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. FIG. 26 is a schematic diagram of an interference microscope apparatus in the present modification.
本変形例の干渉顕微鏡装置は、前述した第7の実施形態とは照明光学系と観察光学系が異なる。本変形例の干渉対物レンズ1と、ハーフミラー16と、ダイクロイックミラー603と、共焦点レーザ走査型顕微鏡610の構成は、前述した第7の実施形態と同様であるため詳細な説明は省略する。
The interference microscope apparatus of the present modification is different from the seventh embodiment described above in the illumination optical system and the observation optical system. Since the configurations of the interference
本変形例の照明光学系600には、フィルタ切り換え機構601が配置されていない。
In the illumination
本変形例の観察光学系650には、第1の結像レンズ606と、第1の結像レンズ606によって結像された光(サンプル11及び参照面12から反射された光)を所望する分光特性によって分割する光分割部材である第3のビームスプリッタ653が配置されている。なお第3のビームスプリッタ653は、光を分割する際、この一方を透過させ、他方を反射させる。
また観察光学系650には、第3のビームスプリッタ653の透過光路上に第3のビームスプリッタ653によって透過された光を透過させるハイパスフィルタ601aと、第1の結像レンズ606によって結像され、ハイパスフィルタ601aを透過した光を撮像する撮像部である第1の撮像素子651が順次配置されている。
The observation
The observation
また観察光学系650には、第3のビームスプリッタ653の反射光路上に第3のビームスプリッタ653によって反射された光を透過させるローパスフィルタ601bと、第1の結像レンズ606によって結像され、ローパスフィルタ601bを透過した光を撮像する第2の撮像素子652が順次配置されている。
In addition, the observation
第1の撮像素子651と、第2の撮像素子652は、第1の結像レンズ606の焦点位置に配置され、例えばCCDカメラである。
The
次に本変形例における照明光学系600と、ハーフミラー16と、ダイクロイックミラー603と、干渉対物レンズ1と、観察光学系650の動作方法について説明する。
光源14から出射された光604は、上述した第7の実施形態と同様に干渉対物レンズ1に入射し、対物レンズ10を透過する。この光604は、赤外光と可視光を有する。
Next, operation methods of the illumination
The light 604 emitted from the
対物レンズ10を透過した光604において、赤外光は、第1のビームスプリッタ12によって分割される。分割された一方の赤外光は、第1のビームスプリッタ12を透過してサンプル11を照射する。他方の赤外光は、第1のビームスプリッタ12によって反射され、参照面13を照射する。
In the light 604 that has passed through the
サンプル11から反射した反射光と、参照面13から反射した反射光は、上述した第7の実施形態と同様に第1のビームスプリッタ12の反射透過率特性に基づいて再び第1のビームスプリッタ12を透過し、対物レンズ10を透過する。サンプル11から反射した反射光とは、この波長域についてのみ光の干渉が生じる。また参照面13から反射した反射光(赤外光)と、サンプル11から反射した反射光(赤外光)は、結合する。この結合した光は、干渉情報を有する。
The reflected light reflected from the
結合した光(赤外光)は、対物レンズ10を透過した後、ダイクロイックミラー603によって反射され、ハーフミラー16を透過する。ハーフミラー16を透過した赤外光の一方は、第3のビームスプリッタ653を透過する。この第3のビームスプリッタ653を透過した赤外光は、ハイパスフィルタ601aを透過して、第1の撮像素子651によって撮像される。またハーフミラー16を透過した赤外光の他方は、第3のビームスプリッタ653によって反射され、ローパスフィルタ601bによって遮光、または反射される。よって赤外光は、第2の撮像素子652によって撮像されない。
The combined light (infrared light) passes through the
また対物レンズ10を透過した光604において、可視光は、上述した第7の実施形態と同様に第1のビームスプリッタ12を透過してサンプル11を照射する。
Further, in the light 604 that has passed through the
サンプル11から反射した可視光は、上述した第1のビームスプリッタ12の反射透過率特性に基づいて再び第1のビームスプリッタ12を透過し、対物レンズ10を透過する。対物レンズ10を透過する光は、干渉情報を有さない。
The visible light reflected from the
対物レンズ10を透過した可視光は、対物レンズ10を透過した後、ダイクロイックミラー603によって反射され、ハーフミラー16を透過する。ハーフミラー16を透過した可視光の一方は、第3のビームスプリッタ653を透過し、ハイパスフィルタ601aによって遮光、または反射される。よって可視光は、第1の撮像素子651によって撮像されない。またハーフミラー16を透過した可視光の他方は、第3のビームスプリッタ653によって反射される。この反射された可視光は、ローパスフィルタ601bを透過して、第2の撮像素子652によって撮像される。
The visible light that has passed through the
このように第1の撮像素子651は、ハイパスフィルタ601aを透過した赤外光を撮像し、第2の撮像素子652は、ローパスフィルタ601bを透過した可視光を撮像する。これにより第1の撮像素子651は干渉画像を取得し、第2の撮像素子652はコントラストの良いクリアな画像(明視野画像)を取得する。
Thus, the
本変形例における共焦点レーザ走査型の動作方法は、第7の実施形態と同様であるため詳細な説明は省略する。 The operation method of the confocal laser scanning type in this modification is the same as that in the seventh embodiment, and thus detailed description thereof is omitted.
このように本変形例の干渉顕微鏡装置は、干渉画像と明視野画像を取得する際に、フィルタ切り換え機構601によってハイパスフィルタ601aとローパスフィルタ601bを切り替える必要がないため、容易且つ手間を省いて取得することができる。また本変形例の干渉顕微鏡装置は、干渉画像と、明視野画像と、共焦点レーザ走査型顕微鏡610によって取得される観察画像を同時に撮像・取得することができ、測定、観察の際に操作性を向上することができる。
As described above, the interference microscope apparatus according to the present modification does not need to switch the high-
なお本変形例は、第3のビームスプリッタ653と、ハイパスフィルタ601aと、ローパスフィルタ601bによって第1の撮像素子651に赤外光を撮像させ、第2の撮像素子652にローパスフィルタ601bに可視光を撮像させている。しかしこの構成に限定する必要はない。観察光学系650には、例えば第3のビームスプリッタ653と、ハイパスフィルタ601aと、ローパスフィルタ601bの代わりにサンプル11及び参照面13から反射された光を所望する分光特性によって分割する光分割部が配置されていても良い。この光分割部材は、例えば赤外光を約100%透過させ、可視光を約100%反射させる第4のビームスプリッタ(例えばダイクロイックプリズム、またはダイクロイックミラー)などである。この第4のビームスプリッタの反射透過率特性は、図3に示す第2のビームスプリッタ19と略同様である。これにより変形例と同様に、第1の撮像素子651は第4のビームスプリッタによって分割された一方の光(赤外光)を撮像し、第2の撮像素子652は第4のビームスプリッタによって分割された他方の光(可視光)を撮像する。
In this modification, the
次に図27と、図28を参照して第8の実施形態について説明する。
前述した第7の実施形態と同様の部位には同じ参照符合を付し、その詳細な説明は省略する。図27は、第8の実施形態に係る干渉顕微鏡装置の概略図である。図28は、センサ光学系の概略図である。
Next, an eighth embodiment will be described with reference to FIGS. 27 and 28. FIG.
The same parts as those in the seventh embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. FIG. 27 is a schematic diagram of an interference microscope apparatus according to the eighth embodiment. FIG. 28 is a schematic diagram of the sensor optical system.
本実施形態の干渉顕微鏡装置には、前述した第7の実施形態における共焦点レーザ走査型顕微鏡610の代わりに第1の顕微鏡と共に対物レンズ10(干渉対物レンズ1)を兼用するセンサ光学系710が配置され、ダイクロイックミラー603の代わりにハーフミラー711が配置されている。
The interference microscope apparatus of the present embodiment includes a sensor
本実施形態の干渉対物レンズ1と、ハーフミラー16と、照明光学系600と、観察光学系605の構成は、前述した第7の実施形態と同様であるため詳細な説明は省略する。なおまた本実施形態の対物レンズ10(干渉対物レンズ1)は、第1の顕微鏡とセンサ光学系710に兼用される。
Since the configurations of the interference
ハーフミラー711は、例えば透過率約30%、反射率約70%といった分光比率を有する。またハーフミラー711は、後述するレーザ光源701から出射されたレーザ光(可視光)705を透過させ、サンプルから11から反射したレーザ光705を分割することなく透過させる。このようにハーフミラー711は、センサ光学系710に配置されるレーザ光源701から出射される光の波長に対しては光を分割することなく透過させる。
The
図28を参照してセンサ光学系710について説明する。
オートフォーカスセンサであるセンサ光学系710には、レーザ光(可視光)705を出射するレーザ光源701と、レーザ光源701から出射された可視光705を集光する集光レンズ702と、集光レンズ702によって集光された可視光705を透過させ、後述するサンプル11によって反射された可視光705を反射する第2のビームスプリッタ703と、第2のビームスプリッタ703を透過した可視光705を結像させる第2の結像レンズ704が順次配置されている。
The sensor
A sensor
なおレーザ光源701は、第1のビームスプリッタ12を透過させる可視光(例えば略680nm以下の波長の光)705を出射すればよい。また第2の結像レンズ704は、上述したハーフミラー711の透過光路上に配置されている。
Note that the
第2の結像レンズ704によって投影された可視光705は、ハーフミラー711を透過して干渉対物レンズ1に入射し、サンプル11を照射する。その際、光分割部材である第1のビームスプリッタ12は、レーザ光源701から出射された可視光705を透過させる。このようにセンサ光学系710は、第1の顕微鏡とともに対物レンズ10(干渉対物レンズ1)を兼用している。
The
またセンサ光学系710には、第2のビームスプリッタ703の反射光路上に、第2のビームスプリッタ703によって反射された可視光705を分割する第3のビームスプリッタ720が配置されている。第3のビームスプリッタ720は、分割した一方の可視光705を透過させ、分割した他方の可視光705を反射させる。
In the sensor
また第3のビームスプリッタ720の透過光路上には、第3のビームスプリッタ720を透過した可視光705を通過させる第1のピンホール722aと、第1のピンホール722aを通過した可視光705を受光する第1のレーザ用受光素子721aが順次配置されている。
In addition, on the transmission optical path of the
また第3のビームスプリッタ720の反射光路上には、第3のビームスプリッタ720を反射した可視光705を通過させる第2のピンホール722bと、第2のピンホール722bを通過した可視光705を受光する第2のレーザ用受光素子721bが順次配置されている。
On the reflected light path of the
第1のピンホール722aは、第2の結像レンズ704の焦点位置から所望する間隔後方に離れて配置され、第2のピンホール722bは、第2の結像レンズ704の焦点位置から所望する間隔前方に離れて配置されている。これら所望する間隔は、それぞれ異なっていても略同一でもどちらでも良い。
The
本実施形態における照明光学系600と、ハーフミラー16と、干渉対物レンズ1と、観察光学系605の動作方法は、第7の実施形態と同様であるため詳細な説明は省略する。
Since the operation methods of the illumination
次に本実施形態におけるセンサ光学系の動作方法について説明する。
レーザ光源701から出射された可視光705は、集光レンズ702によってスポット状に集光され、第2のビームスプリッタ703を透過し、第2の結像レンズ704によって結像される。
Next, an operation method of the sensor optical system in the present embodiment will be described.
The
可視光705は、ハーフミラー711を透過し、干渉対物レンズ1の対物レンズ10によってサンプル11に集光され、第1のビームスプリッタ12を透過し、サンプル11を照射する。可視光705は、干渉対物レンズ1において、干渉情報は生成されない。
The
サンプル11から反射した可視光705は、干渉対物レンズ1と、ハーフミラー711と、第2の結像レンズ704を透過し、第2のビームスプリッタ703によって反射される。第2のビームスプリッタ703によって反射された可視光705は、第3のビームスプリッタ720によって分割される。分割された可視光705の一方は、第3のビームスプリッタ720と、第1のピンホール722aを通過し、第1のレーザ用受光素子721aに受光される。また可視光705の他方は、第3のビームスプリッタ720によって反射され、第2のピンホール722bを通過し、第2のレーザ用受光素子721bに受光される。
The
上述したように第1のピンホール722aは、第2の結像レンズ704の焦点位置の後方に配置され、第2のピンホール722bは、第2の結像レンズ704の焦点位置の前方に配置されている。よって第1のレーザ用受光素子721aと、第2のレーザ用受光素子721bがそれぞれ受光する光量において、光量のバランスが参照されることで、距離が測定される。この距離とは、サンプル11に対する干渉対物レンズ1のフォーカス位置からのズレ量である。このようにセンサ光学系710は、オートフォーカスセンサである。
As described above, the
センサ光学系710において使用される可視光705は干渉しないため、第1のレーザ用受光素子721a、第2のレーザ用受光素子721bが受光する可視光705には、干渉情報が重畳されていない。そのため本実施形態の干渉顕微鏡装置は、センサ光学系710によってフォーカス位置を探す動作が安定し、干渉対物レンズ1による光量損失も少ないため、S/Nが良い状態において測定されるズレ量を参照することでフォーカス位置を判別でき、操作性を向上することができる。
Since the
また本実施形態の干渉顕微鏡装置は、第7の実施形態と同様に、フィルタ切り換え機構601によって波長帯(赤外域、または可視域)を選択することができるため、容易に且つ安価に参照光によるフレアの無いコントラストの良い明視野画像と、干渉画像を取得できる。
Moreover, since the interference microscope apparatus of this embodiment can select a wavelength band (infrared region or visible region) by the
なお本実施形態において、レーザ光源701が可視光705を出射し、干渉させる波長領域を赤外域としたがこれに限定する必要はなく、例えばレーザ光源701が赤外光を出射し、干渉させる波長領域を可視域としてもよい。このように波長帯を選択して干渉させるものであるならば限定する必要はない。
In the present embodiment, the wavelength range in which the
また本実施形態は、第2の結像レンズ704の焦点位置の後方に第1のレーザ用受光素子721aを配置し、第2の結像レンズ704の焦点位置の前方に第2のレーザ用受光素子721bを配置したがこれに限定する必要はない。例えばナイフエッジ方式や非点収差方式を用いたセンサ光学系を配置しても同様の効果を得ることができる。
In the present embodiment, the first laser
また本実施形態は、上述した第7の実施形態における変形例を組み合わせても良い。 Further, the present embodiment may be combined with the modification of the seventh embodiment described above.
1…干渉対物レンズ、2…観察光学系、3…照明光学系、10…対物レンズ、11…サンプル、12…第1のビームスプリッタ、13…参照面、14…光源、15…投影光学系、16…ハーフミラー、17…結像レンズ、18…撮像素子、19…第2のビームスプリッタ、20…接眼レンズ、21…バンドパスフィルタ、22…光軸、101…干渉対物レンズ、112…第1のビームスプリッタ、113…参照面、114…反射光路、120…第2のビームスプリッタ、121…第2のビームスプリッタ、122…撮像光路、123…目視観察光路、200…照明光学系、201…可視光源、202…赤外光源、203…ダイクロイックミラー、204…発光光路、205…発光光路、206…照明光軸、249…干渉対物レンズ、250…観察光学系、251…カラー撮像素子、252…第1のビームスプリッタ、253…撮像素子、254…撮像素子、255…撮像素子、256…色分解プリズム、300…観察光学系、301…フィルタ切換え機構、302…バンドパスフィルタ、303…バンドパスフィルタ、304…回動中心軸、401…干渉対物レンズ、402…第1のビームスプリッタ、403…参照面、500…指標投影光学系、501…光源、502…集光レンズ、503…ハーフミラー、504…指標パターン、505…投影レンズ、506…投影像
DESCRIPTION OF
Claims (38)
前記サンプルと前記対物レンズの間に配置され、前記光を分割することで一方の前記光を透過させ、他方の前記光を反射させる光分割部材と、
前記光分割部材によって分割された光路上に配置され、前記光分割部材から反射された前記光によって照射される参照面と、
を具備する干渉対物レンズであって、
前記光分割部材は、所望する波長域の前記光のみを所望する比率にて分割して、前記光を透過、または反射させる、または前記参照面は、所望する波長域の前記光のみを反射させることを特徴とする干渉対物レンズ。 An objective lens for irradiating the sample with light;
A light dividing member that is disposed between the sample and the objective lens and transmits one light by dividing the light and reflects the other light;
A reference surface disposed on the optical path divided by the light splitting member and irradiated by the light reflected from the light splitting member;
An interference objective lens comprising:
The light splitting member splits only the light in a desired wavelength range at a desired ratio to transmit or reflect the light, or the reference surface reflects only the light in a desired wavelength range. An interference objective lens.
前記光源から出射された前記光を前記サンプルに照射する対物レンズと、
前記対物レンズと前記サンプルの間に配置され、前記光を分割することで一方の前記光を透過させ、他方の前記光を反射させる第1の光分割部材と、
前記第1の光分割部材によって分割された光路上に配置され、前記第1の光分割部材から反射された他方の前記光によって照射される参照面と、
を有する干渉対物レンズと、
干渉しあう前記サンプルから反射する前記光と前記参照面から反射する前記光を結像させて干渉像を観察する観察光学系と、
を具備する干渉顕微鏡装置であって、
前記第1の光分割部材は、所望する波長域の前記光のみを所望する比率で分割するか、または前記参照面は、所望する波長域の前記光のみを反射させ、前記観察光学系は、所望する波長域の前記光を結像させて前記干渉像を観察することを特徴とする干渉顕微鏡装置。 A light source that emits light to the sample;
An objective lens that irradiates the sample with the light emitted from the light source;
A first light splitting member disposed between the objective lens and the sample and transmitting one of the lights by splitting the light and reflecting the other light;
A reference surface disposed on the optical path divided by the first light splitting member and irradiated by the other light reflected from the first light splitting member;
An interference objective having
An observation optical system for observing an interference image by forming an image of the light reflected from the sample that interferes with the light reflected from the reference surface;
An interference microscope apparatus comprising:
The first light dividing member divides only the light in a desired wavelength range at a desired ratio, or the reference surface reflects only the light in a desired wavelength range, and the observation optical system includes: An interference microscope apparatus characterized in that the interference image is observed by forming the light in a desired wavelength region.
所望する波長域の前記光のみを所望する比率で分割する少なくとも1つの第2の光分割部材と、
前記第2の光分割部材によって分割された少なくとも1つの光路上に配置され、前記干渉像を観察する観察部と、
を有することを特徴とする請求項5に記載の干渉顕微鏡装置。 The observation optical system is
At least one second light splitting member that splits only the light in a desired wavelength range at a desired ratio;
An observation unit arranged on at least one optical path divided by the second light dividing member and observing the interference image;
The interference microscope apparatus according to claim 5, further comprising:
前記波長域に応じて前記干渉像を撮像する撮像部と、
を有し、
前記観察光学系は、前記撮像部の受光した色成分毎の画像を選択して観察することを特徴とする請求項5に記載の干渉顕微鏡装置。 The observation optical system is
An imaging unit that captures the interference image according to the wavelength range;
Have
The interference microscope apparatus according to claim 5, wherein the observation optical system selects and observes an image for each color component received by the imaging unit.
前記観察光学系の光路上に配置され、透過する前記光に応じて透過率が異なるバンドパスフィルタと、
を有することを特徴とする請求項5に記載の干渉顕微鏡装置。 The observation optical system is
A band-pass filter disposed on the optical path of the observation optical system and having a different transmittance depending on the transmitted light;
The interference microscope apparatus according to claim 5, further comprising:
をさらに具備し、
前記パターン投影用光源は、前記干渉対物レンズの第1の光分割部材を透過する波長域の前記光を出射することを特徴とすることを特徴とする請求項5に記載の干渉顕微鏡装置。 For projection, comprising: an index pattern arranged at a position optically conjugate with the object side focal position of the interference objective lens; and a pattern projection light source for projecting the index pattern onto the object side focal position of the interference objective lens Optical system,
Further comprising
The interference microscope apparatus according to claim 5, wherein the light source for pattern projection emits the light in a wavelength region that transmits the first light splitting member of the interference objective lens.
前記光源から出射された前記光を前記サンプルに照射する対物レンズと、
前記対物レンズと前記サンプルの間に配置され、前記光を分割することで一方の前記光を透過させ、他方の前記光を反射させる第1の光分割部材と、
前記第1の光分割部材によって分割された光路上に配置され、前記第1の光分割部材から反射された他方の前記光によって照射される参照面と、
を有する干渉対物レンズと、
干渉しあう前記サンプルから反射する前記光と前記参照面から反射する前記光を結像させて干渉像を観察する観察光学系と、
を具備する干渉顕微鏡装置であって、
前記第1の光分割部材は、前記赤外域の前記光のみを所望する比率で分割するか、または前記参照面は、前記赤外域の前記光のみを反射させ、前記観察光学系は、前記可視域の前記光、または前記赤外域の前記光を結像させて前記干渉像を観察することを特徴とする干渉顕微鏡装置。 A light source that emits light from the visible range to the infrared range on the sample;
An objective lens that irradiates the sample with the light emitted from the light source;
A first light splitting member disposed between the objective lens and the sample and transmitting one of the lights by splitting the light and reflecting the other light;
A reference surface disposed on the optical path divided by the first light splitting member and irradiated by the other light reflected from the first light splitting member;
An interference objective having
An observation optical system for observing an interference image by forming an image of the light reflected from the sample that interferes with the light reflected from the reference surface;
An interference microscope apparatus comprising:
The first light splitting member splits only the light in the infrared region at a desired ratio, or the reference surface reflects only the light in the infrared region, and the observation optical system has the visible optical system. An interference microscope apparatus characterized in that the interference image is observed by forming the light in the region or the light in the infrared region.
所望する波長域の前記光のみを所望する比率で分割する少なくとも1つの第2の光分割部材と、
前記第2の光分割部材によって分割された少なくとも1つの光路上に配置され、前記干渉像を観察する観察部と、
を有することを特徴とする請求項16に記載の干渉顕微鏡装置。 The observation optical system is
At least one second light splitting member that splits only the light in a desired wavelength range at a desired ratio;
An observation unit arranged on at least one optical path divided by the second light dividing member and observing the interference image;
The interference microscope apparatus according to claim 16, comprising:
前記波長域に応じて前記干渉像を撮像する撮像部と、
を有し、
前記観察光学系は、前記撮像部の受光した色成分毎の画像を選択して観察することを特徴とする請求項16に記載の干渉顕微鏡装置。 The observation optical system is
An imaging unit that captures the interference image according to the wavelength range;
Have
The interference microscope apparatus according to claim 16, wherein the observation optical system selects and observes an image for each color component received by the imaging unit.
前記観察光学系の光路上に配置され、所望の前記可視域の前記光を透過させるバンドパスフィルタと、
を有することを特徴とする請求項16に記載の干渉顕微鏡装置。 The observation optical system is
A bandpass filter that is disposed on the optical path of the observation optical system and transmits the light in the desired visible range;
The interference microscope apparatus according to claim 16, comprising:
をさらに具備し、
前記パターン投影用光源は、前記干渉対物レンズの前記第1の光分割部材を透過する波長域の前記光を出射することを特徴とすることを特徴とする請求項16に記載の干渉顕微鏡装置。 Projection optics comprising: an index pattern arranged at a position optically conjugate with the object side focal position of the interference objective lens; and a pattern projection light source that projects the index pattern onto the object side focal position of the interference objective lens. The system,
Further comprising
17. The interference microscope apparatus according to claim 16, wherein the pattern projection light source emits the light in a wavelength region that transmits the first light splitting member of the interference objective lens.
前記光源から出射された前記光を前記サンプルに照射する対物レンズと、
前記対物レンズと前記サンプルの間に配置され、前記光を分割することで一方の前記光を透過させ、他方の前記光を反射させる第1の光分割部材と、
前記第1の光分割部材によって分割された光路上に配置され、前記第1の光分割部材から反射された他方の前記光によって照射される参照面と、
を有する干渉対物レンズと、
干渉しあう前記サンプルから反射する前記光と前記参照面から反射する前記光を結像させて干渉像を観察する観察光学系と、
を有する第1の顕微鏡と、
を具備する干渉顕微鏡装置であって、
前記第1の顕微鏡とともに前記対物レンズを兼用し、前記第1の顕微鏡とは異なる第2の顕微鏡と、
を具備し、
前記第1の光分割部材は、所望する波長域の前記光のみを所望する比率で分割するか、または前記参照面は、所望する波長域の前記光のみを反射させ、前記観察光学系は、所望する波長域の前記光を結像させて前記干渉像を観察することを特徴とする干渉顕微鏡装置。 A light source that emits light to the sample;
An objective lens that irradiates the sample with the light emitted from the light source;
A first light splitting member disposed between the objective lens and the sample and transmitting one of the lights by splitting the light and reflecting the other light;
A reference surface disposed on the optical path divided by the first light splitting member and irradiated by the other light reflected from the first light splitting member;
An interference objective having
An observation optical system for observing an interference image by forming an image of the light reflected from the sample that interferes with the light reflected from the reference surface;
A first microscope having:
An interference microscope apparatus comprising:
A second microscope different from the first microscope that also serves as the objective lens together with the first microscope;
Comprising
The first light dividing member divides only the light in a desired wavelength range at a desired ratio, or the reference surface reflects only the light in a desired wavelength range, and the observation optical system includes: An interference microscope apparatus characterized in that the interference image is observed by forming the light in a desired wavelength region.
所望する閾値を有し、前記光源から出射された前記光から前記閾値以上の波長域の光を透過させる第1の透過フィルタと、
前記閾値を有し、前記光源から出射された前記光から前記閾値以下の波長域の光を透過させる第2の透過フィルタと、
を有し、
前記第1の顕微鏡は、前記第1の透過フィルタと、前記第2の透過フィルタのどちらか一方を光軸上に交換可能に配置することを特徴とする請求項25に記載の干渉顕微鏡装置。 The first microscope is:
A first transmission filter having a desired threshold and transmitting light in a wavelength region equal to or greater than the threshold from the light emitted from the light source;
A second transmission filter having the threshold value and transmitting light in a wavelength region equal to or less than the threshold value from the light emitted from the light source;
Have
26. The interference microscope apparatus according to claim 25, wherein the first microscope is configured such that one of the first transmission filter and the second transmission filter is replaceable on the optical axis.
所望する閾値を有し、前記光源から出射された前記光から前記閾値以上の波長域の光を透過させる第1の透過フィルタと、
前記閾値を有し、前記光源から出射された前記光から前記閾値以下の波長域の光を透過させる第2の透過フィルタと、
前記第1の透過フィルタを透過した前記閾値以上の波長域の前記光と、前記第2の透過フィルタを透過した前記閾値以下の波長域の前記光を撮像する撮像部と、
を有し、
前記観察光学系は、前記第1の透過フィルタと、前記第2の透過フィルタのどちらか一方を光軸上に交換可能に配置し、前記撮像部は、前記第1の透過フィルタが前記光軸上に配置された際に、前記閾値以上の波長域の前記光を撮像し、前記第2の透過フィルタが前記光軸上に配置された際に、前記閾値以下の波長域の前記光を撮像することを特徴とする請求項25に記載の干渉顕微鏡装置。 The observation optical system is
A first transmission filter having a desired threshold and transmitting light in a wavelength region equal to or greater than the threshold from the light emitted from the light source;
A second transmission filter having the threshold value and transmitting light in a wavelength region equal to or less than the threshold value from the light emitted from the light source;
An imaging unit that images the light in the wavelength range equal to or greater than the threshold value that has passed through the first transmission filter, and the light in the wavelength range that is equal to or less than the threshold value that has passed through the second transmission filter;
Have
The observation optical system is arranged so that either the first transmission filter or the second transmission filter can be exchanged on the optical axis, and the imaging unit includes the first transmission filter that has the optical axis. When the second transmission filter is disposed on the optical axis, the light in the wavelength region equal to or less than the threshold is imaged when the light is disposed on the optical axis. The interference microscope apparatus according to claim 25.
前記サンプル及び前記参照面から反射された光を所望する分光特性によって分割する光分割部材と、
前記光分割部材によって分割された一方の前記光から所望する閾値以上の波長域の光を透過させる第1の透過フィルタと、
前記第1の透過フィルタを透過した前記光を撮像する第1の撮像部と、
前記光分割部材によって分割された他方の前記光から所望する閾値以下の波長域の光を透過させる第2の透過フィルタと、
前記第2の透過フィルタを透過した前記光を撮像する第2の撮像部と、
を有することを特徴とする請求項25に記載の干渉顕微鏡装置。 The observation optical system is
A light splitting member for splitting the light reflected from the sample and the reference surface according to desired spectral characteristics;
A first transmission filter that transmits light in a wavelength range equal to or greater than a desired threshold value from one of the lights divided by the light dividing member;
A first imaging unit that images the light transmitted through the first transmission filter;
A second transmission filter that transmits light in a wavelength range equal to or less than a desired threshold from the other light divided by the light dividing member;
A second imaging unit that images the light transmitted through the second transmission filter;
26. The interference microscope apparatus according to claim 25, comprising:
前記サンプル及び前記参照面から反射された光を所望する分光特性によって分割する光分割部材と、
前記光分割部材によって分割された一方の光を撮像する第1の撮像部と、
前記光分割部材によって分割された他方の光を撮像する第2の撮像部と、
を有することを特徴とする請求項25に記載の干渉顕微鏡装置。 The observation optical system is
A light splitting member for splitting the light reflected from the sample and the reference surface according to desired spectral characteristics;
A first imaging unit that images one of the lights divided by the light dividing member;
A second imaging unit that images the other light divided by the light dividing member;
26. The interference microscope apparatus according to claim 25, comprising:
前記光源から出射された前記光を前記サンプルに照射する対物レンズと、
前記対物レンズと前記サンプルの間に配置され、前記光を分割することで一方の前記光を透過させ、他方の前記光を反射させる第1の光分割部材と、
前記第1の光分割部材によって分割された光路上に配置され、前記第1の光分割部材から反射された他方の前記光によって照射される参照面と、
を有する干渉対物レンズと、
干渉しあう前記サンプルから反射する前記光と前記参照面から反射する前記光を結像させて干渉像を観察する観察光学系と、
を有する第1の顕微鏡と、
を具備する干渉顕微鏡装置であって、
前記第1の顕微鏡と共に前記対物レンズを兼用するセンサ光学系と、
を具備し、
前記第1の光分割部材は、所望する波長域の前記光のみを所望する比率で分割するか、または前記参照面は、所望する波長域の前記光のみを反射させ、前記観察光学系は、所望する波長域の前記光を結像させて前記干渉像を観察することを特徴とする干渉顕微鏡装置。 A light source that emits light to the sample;
An objective lens that irradiates the sample with the light emitted from the light source;
A first light splitting member disposed between the objective lens and the sample and transmitting one of the lights by splitting the light and reflecting the other light;
A reference surface disposed on the optical path divided by the first light splitting member and irradiated by the other light reflected from the first light splitting member;
An interference objective having
An observation optical system for observing an interference image by forming an image of the light reflected from the sample that interferes with the light reflected from the reference surface;
A first microscope having:
An interference microscope apparatus comprising:
A sensor optical system that also serves as the objective lens together with the first microscope;
Comprising
The first light dividing member divides only the light in a desired wavelength range at a desired ratio, or the reference surface reflects only the light in a desired wavelength range, and the observation optical system includes: An interference microscope apparatus characterized in that the interference image is observed by forming the light in a desired wavelength region.
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