JP2016142715A - Interference measuring device and interference measuring method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光の干渉を用いて物体を計測する干渉計測装置及び干渉計測方法に関する。 The present invention relates to an interference measuring apparatus and an interference measuring method for measuring an object using light interference.
従来の干渉計測装置としては、リニク型干渉計の構成で測定光に白色光源を用いたものを基にして、被測定物の内層を測定するための干渉計測装置がある(例えば、特許文献1参照)。 As a conventional interference measurement device, there is an interference measurement device for measuring an inner layer of an object to be measured based on a configuration of a linic interferometer using a white light source as measurement light (for example, Patent Document 1). reference).
図12は、特許文献1に記載された従来の干渉計測装置を示す図である。図12において従来の干渉計測装置は、信号側光路である干渉計の第一のアーム41と参照側光路である干渉計の第二のアーム44とを備えており、第一のアーム41及び第二のアーム44には、参照鏡46と対象物43とが設置されている。発光源38からの光束39がビームスプリッタ40で分割される。ビームスプリッタ40で分割された後の光束の光路長が、干渉計の第一のアーム41側と干渉計の第二のアーム44側とで等しくなる状態において、それぞれの光路での反射光同士による光の干渉が発生し、カメラ48により干渉像が得られる。発光源38には白色光源を用いているので、干渉計の第一のアーム41と干渉計の第二のアーム44との光路長が等しくなる位置を中心とした近傍においてのみ、干渉縞像が得られる。また、干渉計の第一のアーム41と干渉計の第二のアーム44との光学的差異を極小化するため、双方の光路には、同じ光学特性のレンズ42とレンズ45とを設けている。
FIG. 12 is a diagram showing a conventional interference measuring apparatus described in
一般的な公知の白色干渉計では、通常、光軸方向に被測定物もしくは測定光学系を光軸方向に走査して、干渉縞強度が最大となる位置を求めて、その位置で、何らかの物体又は反射又は散乱面が検出されたとみなす。そのため、干渉縞強度が最大となる位置を探索するために、光軸方向の位置の走査を、光軸方向に干渉縞が生じる幅(以下、コヒーレンスゲートと呼ぶ。)よりも十分長い距離で行わなくてはならない。 In a general known white interferometer, usually, the object to be measured or the measurement optical system is scanned in the optical axis direction in the optical axis direction to obtain a position where the interference fringe intensity is maximum, and at that position, any object is detected. Alternatively, it is assumed that a reflection or scattering surface has been detected. Therefore, in order to search for a position where the interference fringe intensity is maximized, scanning at a position in the optical axis direction is performed at a distance sufficiently longer than a width (hereinafter referred to as a coherence gate) in which the interference fringe is generated in the optical axis direction. Must-have.
そこで、前出の従来の干渉計装置では、参照鏡46を圧電セラミック47により光軸方向に正弦波振動させて、カメラ画素毎に干渉縞像信号の積分値を計算することにより、コヒーレンスゲート近傍での干渉縞振幅強度を取得できるため、光軸方向に沿った走査動作を不要としている。
Therefore, in the above-described conventional interferometer apparatus, the
一般的に、対物レンズ(図12では、レンズ42、レンズ45)の開口数が大きいと、焦点面内の光学的分解能が向上することが知られているが、被測定物によっては、常に開口数の大きいレンズ方が良いとは限らない。
In general, it is known that when the numerical aperture of the objective lens (the
しかしながら、前記従来の構成では、対物レンズの開口数を変えるためには、参照側光路の対物レンズと、信号側光路の対物レンズとを両方交換しなくてはならず、著しく作業性が損なわれる。 However, in the conventional configuration, in order to change the numerical aperture of the objective lens, both the objective lens in the reference side optical path and the objective lens in the signal side optical path must be exchanged, and workability is significantly impaired. .
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、作業性の良い干渉計測装置及び干渉計測方法を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide an interference measurement apparatus and an interference measurement method with good workability.
前記目的を達成するために、本発明の1つの態様にかかる干渉計測装置は、光源と、
前記光源からの光束を参照光と測定光とに分割する光束分割素子と、
前記参照光を参照面に集光する参照光側レンズと、
前記測定光を被測定物に集光する測定光側レンズと、
前記光束分割素子と前記参照光側レンズとの間に配される参照光側絞りと、
前記光束分割素子と前記測定光側レンズとの間に配される測定光側絞りと、
前記参照光側絞りの開口と前記測定光側絞りの開口とをそれぞれ変化させる絞り調節機構と、を備え、
前記絞り調節機構は、開口径が互いに等しくなるように前記参照光側絞りと前記測定光側絞りとを変化させて調節する。
In order to achieve the above object, an interference measurement apparatus according to one aspect of the present invention includes a light source,
A light beam splitting element that splits a light beam from the light source into reference light and measurement light;
A reference light side lens for condensing the reference light on a reference surface;
A measurement light side lens for condensing the measurement light on the object to be measured;
A reference light side stop disposed between the light beam splitting element and the reference light side lens;
A measurement light side stop disposed between the light beam splitting element and the measurement light side lens;
An aperture adjustment mechanism that changes the aperture of the reference light side aperture and the aperture of the measurement light side aperture, respectively,
The aperture adjustment mechanism adjusts the reference light side aperture and the measurement light side aperture by changing the aperture diameters to be equal to each other.
前記目的を達成するために、本発明の別の態様にかかる干渉計測方法は、前記干渉計測装置を用いて、前記被測定物を計測する。 In order to achieve the above object, an interference measurement method according to another aspect of the present invention measures the object to be measured using the interference measurement apparatus.
以上のように、本発明の前記態様にかかる干渉計測装置及び干渉計測方法によれば、対物レンズを交換することなく、被測定物の表層から内層までを高精度に測定できる。よって、作業性の良い干渉計測装置及び干渉計測方法を提供することができる。 As described above, according to the interference measuring apparatus and the interference measuring method according to the aspect of the present invention, it is possible to measure the surface from the surface layer to the inner layer of the object to be measured with high accuracy without exchanging the objective lens. Therefore, it is possible to provide an interference measurement device and an interference measurement method with good workability.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態における干渉計測装置の高開口数状態を示した図である。本干渉計測装置は、リニク型干渉計の形態を取った構造となっている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a high numerical aperture state of the interference measurement apparatus according to the first embodiment of the present invention. This interferometer has a structure in the form of a linic interferometer.
本干渉計測装置は、少なくとも、光源1と、ビームスプリッタ3と、参照光側レンズ8と、測定光側レンズ12と、開口径を調節可能な参照光側絞り7と、開口径を調節可能な測定光側絞り11と、絞り調節機構70,80とを備えて構成している。さらに詳しくは、本干渉計測装置は、参照鏡用ステージ10と、コンピュータ21とを備えている。ここで、ビームスプリッタ3は、光束分割素子の一例である。コンピュータ21は、一例としてパーソナルコンピュータで構成され、具体的には、制御部21aと記憶部21bと入力部21cとで構成される。
This interference measuring apparatus is capable of adjusting at least the
光源1は、一例として、白色光源である。光源1から発せられた光L1は、コリメータレンズ2を経て平行光L2となり、ビームスプリッタ3へ入射する。
The
平行光L2は、ビームスプリッタ3で、参照光側アーム4と測定光側アーム5とへ分割される。
The parallel light L2 is split by the
参照光側アーム4へ分割された平行光(参照光)L3は、ミラー6で向きを変えて参照光側絞り7を通過する。その後、平行光(参照光)L3は、参照光側対物レンズ8へ入射して収斂されて、参照光側対物レンズ8(参照光側レンズ)の焦点付近に設置してある参照鏡9へ集光及び反射して、再び参照光側対物レンズ8で平行光L5に戻る。その後、平行光L5は、参照光側絞り7を通過し、ミラー6で向きを変えてビームスプリッタ3へ入射する。参照鏡9は、参照鏡用ステージ10上に設置されており、参照鏡用ステージ10が駆動されることで参照鏡9を光軸方向に微少量移動させることができる。参照鏡9は、参照面の一例である。
The parallel light (reference light) L <b> 3 divided into the reference
一方、測定光側アーム5へ分割された平行光(測定光)L4は、測定光側絞り11を通過する。その後、平行光(測定光)L4は、測定光側対物レンズ12(測定光側レンズ)へ入射して収斂されて、測定目標面14で集光する。集光した光は、被測定物13で散乱及び反射して、それらの一部の光L6が再度、測定光側対物レンズ12へ入射し、測定光側絞り11を通過してビームスプリッタ3へと戻る。被測定物13は、Zステージ22上に設置されており、測定光側アーム5の光軸方向に移動させることができ、測定光側対物レンズ12と被測定物13との間の距離を変えることができる。
On the other hand, the parallel light (measurement light) L4 divided into the measurement
参照光側アーム4と測定光側アーム5とからそれぞれ戻ってきた光L5,L6は、ビームスプリッタ3で重ね合わされて、結像レンズ18へ入射し、カメラ19の撮像素子20に結像される。
Lights L5 and L6 respectively returned from the reference
ここで、光源1には、単色光でない光を用いている。
Here, the
また、ビームスプリッタ3のハーフミラー面17の中心からの参照光側アーム4の光学距離(ハーフミラー面17の中心から参照鏡9の反射面までの光学距離)と、ビームスプリッタ3のハーフミラー面17の中心からの測定光側アーム5の光学距離(ハーフミラー面17の中心から測定目標面14までの光学距離)とが互いに等しくなるように、制御部21aの制御の下に参照鏡用ステージ10及び絞り調節機構70,80をそれぞれ駆動制御して調節している。この調節は、絞り調節機構70,80により参照光側絞り7及び測定光側絞り11の開口を調節する度に行う。
Further, the optical distance of the reference
このように構成することで、光学系全体として、所謂、白色干渉計を構成しているので、撮像素子20には、測定目標面14近傍の状態を反映した干渉縞像が結像される。撮像素子20に結像された干渉縞像は、データとして制御部21aにより取得されて、記憶部21bに格納される。
With this configuration, a so-called white interferometer is configured as the entire optical system, and thus an interference fringe image reflecting the state in the vicinity of the
制御部21aは、カメラ19と、参照鏡用ステージ10と、Zステージ22と、絞り調節機構70,80とに接続されて、参照鏡用ステージ10の駆動と、Zステージ22の駆動と、参照光側絞り7の開口径の絞り調節機構70の駆動と、測定光側絞り11の開口径の絞り調節機構80の駆動とをそれぞれ独立して制御する。
The
一般的な白色干渉計の場合は、Zステージ22を用いて被測定物13を光軸方向(Z方向)に動かすことにより、被測定物13に対して、被測定物13の表面から内層深部まで、コヒーレンスゲートより十分広い距離に渡って光軸方向に測定目標面14を走査動作させている。この長い距離の走査動作に伴い、被測定物13の表面から内層深部までの各位置における干渉縞強度の最大振幅位置を計算し、その最大振幅位置の3次元配列をもって、被測定物13の内層測定データとする。しかし、その場合、被測定物13を、光軸方向に十分に長い距離で走査動作させて最大振幅位置を計算させた後にしか、被測定物13の内層測定データが得られない。
In the case of a general white light interferometer, by moving the
そこで、この第1実施形態では、制御部21aの制御の下に、制御部21aに接続されている参照鏡用ステージ10を、光学距離調節のために光軸方向に微少量だけ変調動作させて、同様に、制御部21aに接続されているカメラ19の撮像タイミングと制御部21aにより同調させる。このようにすれば、制御部21aの制御の下に、光学距離調節のために参照鏡用ステージ10を微少量だけ変調動作させるだけで、通常の白色干渉計のような光軸方向への長距離の測定目標面14の移動を必要とすることなく、被測定物13の内層測定データ(被測定物13の内層状態のデータ)を取得することができる。なお、変調動作は、正弦波形状、矩形、階段型状、又はノコギリ波形状、などでよく、公知の干渉縞振幅算出方法ができれば良い。
Therefore, in the first embodiment, under the control of the
なお、被測定物13内を測定目標面14で走査するのに、Zステージ22を用いて被測定物13を動かすことによって実現してもよいが、これに限られるものではなく、被測定物13を固定して、それ以外の光学系全体を、被測定物13に対して動かすことで実現しても良い。要するに、結果として、光学系全体により構成される測定目標面14と被測定物13との光軸に沿った方向の相対的な距離を変化させることができれば良い。
Note that the object to be measured 13 may be scanned with the
なお、光源1のコヒーレンス長を0.1μm以上かつ20μm以下とする。また、光源1の波長スペクトル半値幅が20nm以上かつ5μm以下とする。本干渉計測装置は、光干渉を用いて、測定目標面14近傍のみを選択的に平面画像データとして抽出する。その際、先述の光源1のコヒーレンス長と波長スペクトル半値幅との範囲内であれば、被測定物13を測定する場合の光軸に沿った深さ方向の分解能を0.1μm以上から20μm以下の範囲とすることができる。この分解能の範囲は、代表的な被測定物(例としては、懸濁液中の樹脂又はゲル、たんぱく質、でんぷん質の微粒子、又は、生物組織など)の測定に適した値である。
The coherence length of the
なお、このときの光源1の中心波長としては、例えば、800nmである。
Note that the center wavelength of the
このような方法により、通常の白色干渉計のような光軸方向への長距離の測定目標面14の移動が必要なく、測定目標面14の近傍の被測定物13の内層状態が測定できる。このとき、測定目標面14を被測定物13のより深部へ設定して内層状態を測定しようとする場合に、測定光側対物レンズ12の開口数が大きいと、測定光側対物レンズ12から測定目標面14までの間に被測定物13が存在するために、測定光側対物レンズ12の中心部を通る光線と測定光側対物レンズ12の周辺部を通る光線との間に光路長差が生じ、干渉縞信号強度の低下の原因となる。従って、被測定物13の深部内層を測定する場合は、あえて測定光側対物レンズ12の開口数を下げて光学的分解能を多少犠牲にしてでも、光路長差の影響を低減する方が良い測定結果が得られることが多い。
By such a method, it is not necessary to move the
そこで、絞り調節機構70,80により、参照光側アーム4及び測定光側アーム5に備える参照光側絞り7の開口径及び測定光側絞り11の開口径を、図1の対物レンズが高開口数状態の場合のそれぞれの設定径よりも小さくする。
Therefore, the
なお、被測定物13は、一例として、扁平状組織15と球状組織16とで構成される。球状組織16は、例えば直径1μmから100μmで歪のない球体形状の物体である。扁平状組織15は、球体が一方向に潰されたような円盤形状の物体で、円盤の長軸方向の直径(長径)が例えば1μmから100μmで、短軸方向の直径(短径:円盤の厚み)がその1/2以下の物体である。球状組織16と扁平状組織15との具体例としては、懸濁液中の樹脂又はゲル、たんぱく質、又は、でんぷん質などの微粒子が挙げられる。より詳細な例としては、球状組織16は、皮膚表皮中に存在する上皮細胞が挙げられ、扁平状組織15は、皮膚表皮中に存在する扁平上皮細胞等が挙げられる。
In addition, the to-
図2は、本発明の第1実施形態における干渉計測装置の低開口数状態を示した図である。参照光側絞り7の開口径と測定光側絞り11の開口径とは、図1の状態よりも図2の状態が小さくなるように、詳しくは後述する絞り調節機構70,80で調節しており、かつ、図2の状態では、参照光側絞り7の開口径と測定光側絞り11の開口径とが互いに等しくなるように調節している。参照光側絞り7と測定光側絞り11とを設けて、それらの開口径が小さくなるように絞り調節機構70,80で調節することにより、参照光側対物レンズ8と測定光側対物レンズ12との実質的な開口数を下げることが可能となっている。参照光側絞り7と測定光側絞り11とは、所謂、開口絞りとして機能しているため、絞りの開閉動作により、測定している視野の一部が制限されることはない。
FIG. 2 is a diagram showing a low numerical aperture state of the interference measurement apparatus according to the first embodiment of the present invention. The aperture diameter of the reference
ただし、参照光側絞り7の開口径と測定光側絞り11の開口径とを互いに等しくしておかないと、参照光側アーム4側の参照光束径と測定光側アーム5側の測定光束径が異なり、同じ光学的条件にならず、光干渉信号が弱まったり、位相のずれが発生したりするなど、光干渉が意図しているものと異なる結果になる。このため、両方の絞りの開口径を互いに等しくしておくことは重要である。なお、説明のため、図2では、光源1からの照射光の光束を細く図示しているが、実際には図1の状態と変わらない。
However, if the aperture diameter of the reference
すなわち、参照光側絞り7と参照光側対物レンズ8との距離、測定光側絞り11と測定光側対物レンズ12との距離が各同一であることが望ましい。これは、両対物レンズの開口径を一致させるためである。
That is, it is desirable that the distance between the reference
加えて、より開口径の一致度を高めるため、参照光側絞り7の光学特性(透過率、反射率等)と測定光側絞り11の光学特性(透過率、反射率等)とが同一であることが望ましい。
In addition, the optical characteristics (transmittance, reflectance, etc.) of the reference
また、第1実施形態で用いる対物レンズ8,12は、無限遠補正系の対物レンズであることを想定している。通常、無限遠補正系の対物レンズの光学設計上の開口絞り位置は、対物レンズの入射側の鏡筒端、又は対物レンズ鏡筒の内部に存在している。いずれの場合でも、図1で示すように、参照光側絞り7と測定光側絞り11とは、対応するそれぞれの対物レンズ8,12の開口絞り位置に配置することが望ましく、それによって、実用上支障の出ない、ほぼ理想的な開口絞りとして機能させることができる。開口絞りの調節機能を外付けの絞り調節機構70,80で実現すると、一般的に市販されている対物レンズが利用できるため、被測定物13に適した対物レンズの選択の幅が広がり、干渉計測装置の利便性がより高くなる。
Further, it is assumed that the
また、干渉の精度を高めるため、参照光側対物レンズ8の光学特性(透過率、反射率、屈折率等)と測定光側対物レンズ12の光学特性(透過率、反射率、屈折率等)とを同一とするのが望ましい。より詳細には、参照光側対物レンズ8と測定光側対物レンズ12とを同一硝材で構成するのが良い。
Further, in order to increase the accuracy of interference, the optical characteristics (transmittance, reflectance, refractive index, etc.) of the reference light side
また、参照光側絞り7と測定光側絞り11として、下記するように、虹彩絞りをそれぞれ用いれば、実質的に無段階で絞りの開口径を変化させることができる。そして、以下に詳述するように、公知の駆動機構と組み合わせることにより、制御部21aからの指示に従って、動作させることも可能である。
Further, as described below, when an iris diaphragm is used as each of the reference
なお、本干渉計測装置は、開口径の変化に対応させるように、参照光の光路長を調節する光路長調節機構を更に備える。具体的には、制御部21aの制御の下に参照鏡用ステージ10も駆動して、ビームスプリッタ3のハーフミラー面17の中心からの参照光側アーム4の光学距離と、ビームスプリッタ3のハーフミラー面17の中心からの測定光側アーム5の光学距離とが互いに等しくなるように設定する。すなわち、参照鏡用ステージ10と制御部21aとが光路長調節機構を構成する。ただし、参照光側対物レンズ8の位置を変化させてもよいため、光路長調節機構を当該レンズの移動ステージと制御部21aとで構成しても良い。なお、所望の位置を測定するために、参照光と同様に測定光の光路長を変化させてもよい。測定光の光路長は、前述の通り、Z軸ステージ22等で調節、変化される。
The interference measurement apparatus further includes an optical path length adjustment mechanism that adjusts the optical path length of the reference light so as to correspond to the change in the aperture diameter. Specifically, the
図3は、本発明の第1実施形態における干渉計測装置の絞り調節機構70による高開口数状態における参照光側絞り7の状態を示した図である。また、図4は、本発明の第1実施形態における干渉計測装置の絞り調節機構70による低開口数状態における参照光側絞り7の状態を示した図である。絞り調節機構70は、図3及び図4のように、多数の絞り羽根で構成されている虹彩絞り71の開口径をモータ等の駆動機構72で動かすことにより、参照光側絞り7の開口径を変化させる。なお、図1又は図2の測定光側絞り11も同様な構成の絞り調節機構80で同様に機能している。なお、干渉の精度を高めるため、参照光側絞り7と測定光側絞り11との光学的条件を同一とするのが望ましい。絞り調節機構70,80は、それぞれ、制御部21aからの指示に従って、それぞれ独立して動作させることが可能である。
FIG. 3 is a diagram showing a state of the reference
このように、制御部21aの制御の下に絞り調節機構70,80により干渉計測装置の対物レンズ8,12の開口数を絞り7,11の開閉動作で変化できるようにすると、開口数調節のためだけに、その都度、対物レンズを交換する必要がなくなり、作業性が向上する。また、被測定物13をセットしたままで開口数が変えられるため、同一測定位置において、異なる開口数での測定が可能となる。また、被測定物13の深さ方向の測定位置によって開口数を徐々に変化させることで、被測定物13の表面付近では高開口数(第1開口数)による高分解能での測定、及び、被測定物13の内層部では低開口数(第2開口数)による測定光の浸透性向上と干渉信号強度向上による干渉信号画像の画質向上とを両立させた測定が可能となる。ただし、第2開口数は、第1開口数よりも小さい。
As described above, when the numerical apertures of the
ここで、被測定物13の深さ方向の測定位置によって開口数を変化させて測定する2つの手順について説明する。
Here, two procedures for changing the numerical aperture according to the measurement position in the depth direction of the
第1の手順では、測定位置毎に細かく絞り径を設定することができる。このため、被測定物13が、測定位置によって一様でない複雑な屈折率分布を持つ試料である場合、又は、測定位置によって光路長の変化を無視できない程度の屈折率分布を持つ試料である場合には、第1の手順を適用するのが望ましい。
In the first procedure, the aperture diameter can be set finely for each measurement position. For this reason, when the
一方、第2の手順は、測定開始時と測定終了時との絞り径を作業者が決定すれば、測定の途中の部分における絞り系は自動的に決定されるため、作業が容易である。したがって、被測定物13が均一な屈折率である場合、又は被測定物13の測定位置による屈折率分布が小さい場合には、第2の手順を選択することが好ましい。
On the other hand, the second procedure is easy because the diaphragm system in the middle of the measurement is automatically determined if the operator determines the diaphragm diameter at the start and end of the measurement. Therefore, it is preferable to select the second procedure when the
なお、測定位置による屈折率分布が小さい試料の例としては、液体又はゲル状の媒質の中に小さな破片又は粒子が分散しているものが挙げられる。また、測定位置によって光路長の変化を無視できない程度の屈折率分布を持つ試料の例としては、細胞組織のような生体試料の塊が培養液に浸されたもの、又は、異なる材質の膜体が複数枚積層された多層膜試料などが挙げられる。 An example of a sample having a small refractive index distribution at the measurement position is a sample in which small fragments or particles are dispersed in a liquid or gel-like medium. In addition, examples of a sample having a refractive index distribution that cannot change the optical path length depending on the measurement position include a sample of a biological sample such as a cell tissue immersed in a culture solution, or a film body of a different material. A multilayer film sample in which a plurality of layers are stacked.
まず、第1の手順を説明する。 First, the first procedure will be described.
図6は、第1実施形態における干渉計測装置の対物レンズ8,12の開口数と測定目標面14の位置とを変えながら被測定物13の測定を行う第1の手順を示したフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart illustrating a first procedure for measuring the object to be measured 13 while changing the numerical apertures of the
まず、ステップS1では、ユーザが、Zステージ動作ステップ数Nstを決定し、第Mステップ時における参照光側絞り7及び測定光側絞り11の絞り径D(M)(ただし、M=1、2・・・Nst)を決定し、Zステージ送り量ΔZを決定して、入力部21cを使用して制御部21aに設定する。ここで、第Mステップ時における参照光側絞り7及び測定光側絞り11の絞り径D(M)及びZステージ22の送り量ΔZの設定は、Zステージ22の位置が送り量ΔZだけ増加したときに被測定物13の内部へ移動する設定とする場合、参照光側絞り7及び測定光側絞り11の絞り径D(M)が、D(N+1)≦D(N)となるように、制御部21aに設定する。つまり、測定目標面14が、被測定物13のより内部へ移動するのに合わせて、参照光側絞り7及び測定光側絞り11の絞り径Dは、それぞれ、単調に減少するように、制御部21aに設定する。ステップS2以降の手順は、制御部21aの制御の下にそれぞれ実行される。
First, in step S1, the user determines the number of Z stage operation steps Nst, and the aperture diameters D (M) of the reference
次に、ステップS2で、ユーザが、被測定物13を干渉測定装置のZステージ22上にセットした状態で、制御部21aにおいて、内部カウント用の変数Nを1に設定し、Zステージ22の位置を測定開始位置Zstに設定する。
Next, in step S2, the user sets the variable N for internal count to 1 in the
次に、ステップS3で、制御部21aの制御の下に絞り調節機構70,80を駆動して、参照光側絞り7及び測定光側絞り11の口径をD(N)、つまりD(1)に設定する。
Next, in step S3, the
このとき、制御部21aの制御の下に参照鏡用ステージ10も駆動して、ビームスプリッタ3のハーフミラー面17の中心からの参照光側アーム4の光学距離と、ビームスプリッタ3のハーフミラー面17の中心からの測定光側アーム5の光学距離とが互いに等しくなるように設定する。
At this time, the
次に、ステップS4で、制御部21aの制御の下に、干渉計測装置のZステージ22とカメラ19とを動作させて干渉信号画像Pic(N)を制御部21aで取得して記憶部21bに格納する。
Next, in step S4, under the control of the
次に、ステップS5で、制御部21aにおいて、変数Nを1だけ増加させて、新たな変数Nとする。
Next, in step S5, the
次に、ステップS6で、制御部21aにおいて、ステップS5での新たな変数Nが、Nst以下ならば、ステップS7に進み、新たな変数NがNstより大ならば、フローは終了となる。
Next, in step S6, in the
ステップS6における分岐処理後のステップS7で、制御部21aにおいて、Zステージ22の位置Zを
Z=Zst+ΔZ(N−1) (式1)
に設定する。ここで、制御部21aの制御の下にZステージ22の駆動により、被測定物13に対して測定目標面14の位置をZステージ送り量ΔZだけ移動させるのである。
In step S7 after the branch process in step S6, the
Set to. Here, under the control of the
次に、ステップS3へ戻り、制御部21aの制御の下に絞り調節機構70,80を駆動して、参照光側絞り7及び測定光側絞り11の口径をD(N)に設定する。
Next, returning to step S3, the
このとき、制御部21aの制御の下に参照鏡用ステージ10も駆動して、ビームスプリッタ3のハーフミラー面17の中心からの参照光側アーム4の光学距離と、ビームスプリッタ3のハーフミラー面17の中心からの測定光側アーム5の光学距離とが互いに等しくなるように設定する。その後は、制御部21aにより、ステップS4以降の前記の処理をフローが終了するまで繰り返す。
At this time, the
制御部21aにおいて、フローが終了した時点で、干渉信号画像Pic(N)(ただし、N=1、2、・・・Nst)には、被測定物13のZ方向の位置Z、Z=Zst+ΔZ(N−1)に対応する干渉信号画像が記憶部21bに格納されており、干渉信号画像Pix(N)全体で、被測定物13の各Z位置に対応して対物レンズ8,12の開口数を変化させた3次元測定データとなっている。
In the
次に、絞り径の決定方法を具体的にした別の手順の例を示す。図7は、第1実施形態における干渉計測装置の対物レンズ8,12の開口数と測定目標面14の位置とを変えながら被測定物13の測定を行う第2の手順を示したフローチャートである。
Next, an example of another procedure in which the method for determining the aperture diameter is specified will be shown. FIG. 7 is a flowchart showing a second procedure for measuring the object to be measured 13 while changing the numerical apertures of the
まず、ステップS9では、ユーザが、最大絞り径Dmax、最小絞り径Dmin、Zステージ動作ステップ数Nst、Zステージ送り量ΔZを決定して、入力部21cを使用して制御部21aに設定する。ここで、Zステージ送り量ΔZの設定は、Zステージ22の位置がZステージ送り量ΔZだけ増加したときに被測定物13の内部へ移動する設定となるように設定する。つまり、測定が進むにつれて測定目標面14が被測定物13のより内部へ移動するように設定する。また、最大絞り径Dmax、最小絞り径DminはDmax>Dminであるように設定する。ステップS10以降の手順は、制御部21aの制御の下にそれぞれ実行される。
First, in step S9, the user determines the maximum aperture diameter Dmax, the minimum aperture diameter Dmin, the Z stage operation step number Nst, and the Z stage feed amount ΔZ, and sets them in the
次に、ステップS10で、制御部21aにおいて、絞り径変化量ΔDを
ΔD=(Dmax−Dmin)/(Nst−1) (式2)
で決定する。
Next, in step S10, in the
To decide.
次に、ステップS11で、被測定物13を干渉測定装置のZステージ22上にセットした状態で、制御部21aにおいて、内部カウント用の変数Nを1に設定し、Zステージ位置を測定開始位置Zstに設定する。
Next, in step S11, in a state where the
次に、ステップS12で、制御部21aの制御の下に絞り調節機構70,80を駆動して、参照光側絞り7及び測定光側絞り11の口径Dを
D=Dmax−ΔD(N−1) (式3)
に設定する。
Next, in step S12, the
Set to.
このとき、制御部21aの制御の下に参照鏡用ステージ10も駆動して、ビームスプリッタ3のハーフミラー面17の中心からの参照光側アーム4の光学距離と、ビームスプリッタ3のハーフミラー面17の中心からの測定光側アーム5の光学距離とが互いに等しくなるように設定する。
At this time, the
次に、ステップS13で、制御部21aの制御の下に、干渉計測装置のZステージ22とカメラ19とを動作して干渉信号画像Pix(N)を制御部21aで取得して記憶部21bに格納する。
Next, in step S13, under the control of the
次に、ステップS14で、制御部21aにおいて、変数Nを1だけ増加させて、新たな変数Nとする。
Next, in step S14, the
次に、ステップS15で、制御部21aにおいて、ステップS14での新たな変数NがNst以下ならば、ステップS16に進み、新たな変数NがNstより大ならば、フローは終了となる。
Next, in step S15, in the
ステップS15における分岐処理後のステップS16で、制御部21aにおいて、Zステージ22の位置Zを
Z=Zst+ΔZ(N−1)
に設定する。ここで、制御部21aの制御の下にZステージ22の駆動により、被測定物13に対して測定目標面14の位置をZステージ送り量ΔZだけ移動させるのである。
In step S16 after the branch process in step S15, the
Set to. Here, under the control of the
次に、ステップS12へ戻り、制御部21aにおいて、参照光側絞り7及び測定光側絞り11の口径Dを、それぞれ前記と同様に、D=Dmax−ΔD(N−1)に設定する。その後は、制御部21aにより、ステップS13以降の前記の処理をフローが終了するまで繰り返す。
Next, returning to step S12, in the
制御部21aにおいて、フローが終了した時点で、干渉信号画像Pix(N)(ただし、N=1、2、・・・Nst)には、被測定物13のZ方向の位置Z、Z=Zst+ΔZ(N−1)に対応する干渉信号画像が記憶部21bに格納されており、干渉信号画像Pix(N)全体で、被測定物13の各Z位置に対応して対物レンズ8,12の開口数を変化させた3次元測定データとなっている。
In the
以上のような第1の手順又は第2の手順により、対物レンズ8,12の開口数が可変であることを利用して、測定光L3の浸透性向上と干渉信号強度向上による干渉信号画像の画質向上とを両立させた測定が可能となる。
By utilizing the fact that the numerical apertures of the
次に、第1実施形態の干渉計測装置において対物レンズ8,12の開口数を変化できるようにすることで、別の効果が得られることを説明する。
Next, it will be described that another effect can be obtained by making it possible to change the numerical apertures of the
対物レンズ8,12を用いるような顕微鏡光学系での焦点面内のスポット径Qは、使用する光の波長λと対物レンズの開口数NAとで決まる。
The spot diameter Q in the focal plane in the microscope optical system using the
Q=1.22×λ/NA (式4)
例えば、波長1.0μmの光で開口数0.3の対物レンズを用いた場合のスポット径Qは4.1μmである。一方、同じく波長1.0μmの光で開口数0.8の対物レンズを用いた場合のスポット径Qは1.5μmとなり、開口数によって光が絞れる大きさが異なることが分かる。このスポット径は、光学系の分解能にも関係しており、スポット径の半分の値が、分解能の限界となっている。つまり、光学系は、スポット径の半分以下のものは区別して観察することができない。
Q = 1.22 × λ / NA (Formula 4)
For example, the spot diameter Q is 4.1 μm when an objective lens having a numerical aperture of 0.3 with light having a wavelength of 1.0 μm is used. On the other hand, when the objective lens having a numerical aperture of 0.8 with a wavelength of 1.0 μm is used, the spot diameter Q is 1.5 μm. This spot diameter is also related to the resolution of the optical system, and a value that is half the spot diameter is the limit of the resolution. In other words, the optical system cannot distinguish and observe those having a spot diameter less than half.
ここで、一例として、被測定物13として、球状の物体を考えてみる。図5は、球状の被測定物23と測定光学系との関係を模式的に示した図である。図5では、説明に不要な構成物は省略してある。球状の被測定物23に照射された測定光L4は、対物レンズ24(図1の測定光側対物レンズ12に相当。)を通過して、スポット径Qに収斂される。対物レンズ24の中心を通る中心部光線26が、スポット中心部28で球状の被測定物23に当たり、反射して再び対物レンズ24及びビームスプリッタ3を通過して参照光L5(図5には記載せず)と重ね合わされた後、結像レンズ25(図1の結像レンズ18に相当。)を通り、撮像素子画素30(図1の撮像素子画素19に相当。)に集光される。同様に、対物レンズ24の周辺部を通る周辺部光線27がスポット周辺部29で球状の被測定物23に当たり、反射して再び対物レンズ24及びビームスプリッタ3を通過して参照光L5と重ね合わされた後、結像レンズ25を通り、撮像素子画素30に集光される。測定光L4は、球状の被測定物23に照射されているので、スポット径Q内では、スポット中心部28とスポット周辺部29とで高さuだけ異なる。このため、測定光L4を球状の被測定物23に照射して、その反射光が撮像素子画素30に到達するまでに、周辺部光線27と中心部光線26とでは2uだけ光路長差が生じていることになる。測定光波長が1.0μmでかつ開口数が0.3の場合、スポット径Q=4.1μmになる。すると、球状の被測定物23の直径が15μmとすると光路長差2uは562nmとなり、ほぼ測定光波長の半分となる。スポット径Qは光学的分解能の限界であるから、スポット径Q内での球状の被測定物23からの反射光が撮像素子画素30上に集光された像では、スポット径Q内の周辺部光線27と中心部光線26との区別は付けられず、スポット径Q内の全反射光の重ね合わされたものになる。このため、周辺部光線27と中心部光線26とが撮像素子画素30上で打ち消し合い、撮像素子画素30で検出される干渉縞信号強度が低下する。一方、対物レンズ24の開口数が0.8になると、スポット径Qは1.5μm、光路長差2uは78nmとなり、測定光波長の8%程度となる。このため、開口数0.3のときに生じていた干渉縞信号強度の低下が発生しにくい。
Here, as an example, consider a spherical object as the
このように、被測定物23が球状の場合、対物レンズ24の開口数の変化により、特定の条件下において、干渉縞信号が低下して観察しにくくなることが分かる。一方で、扁平形状の被測定物23の場合は、先述のスポット径内での測定光の打ち消し合いが起こりにくいため、被測定物23の観察しやすさは対物レンズの開口数とはあまり関係が無い。このことは、対物レンズ24の開口数を変化させることで、特定の形状の被測定物23だけフィルタリングできる、とも言える。測定光波長をλとし、対物レンズ24の開口数をNAとすると、第1実施形態の干渉光学系でフィルタリングされる球状の被測定物23の直径φは式5で示される。
Thus, it can be seen that when the object to be measured 23 is spherical, the interference fringe signal is lowered and difficult to observe under certain conditions due to a change in the numerical aperture of the
φ=λ×(0.25+[1.22/NA]2) (式5)
実際には、測定光波長λは波長に広がりがあり、球状の被測定物23も理想的な球体ではないため、完全なフィルタリングではないが、開口数でフィルタリングされる球状の被測定物23のおよその直径が式5で規定できる。このため、フィルタリングしたい球状の被測定物23の直径に合わせた対物レンズ24の開口数を決めることができる。
φ = λ × (0.25+ [1.22 / NA] 2 ) (Formula 5)
Actually, the wavelength of the measurement light λ is wide and the spherical object to be measured 23 is not an ideal sphere. Therefore, although it is not perfect filtering, the spherical object to be measured 23 filtered by the numerical aperture is not used. The approximate diameter can be defined by
図1では、被測定物13を構成する扁平状組織15と球状組織16のいずれも干渉計測装置で観察可能であるため実線で示されているが、同じく図2では、球状組織16が対物レンズの開口数が小さくフィルタリングの効果が出て観察しにくくなるため、破線で示されている。
In FIG. 1, since both the
なお、一例として、第1実施形態における高開口数状態は開口数0.5以上を意味し、低開口数状態は開口数0.5未満を意味するが、高開口数状態は開口数0.7以上、低開口数状態は開口数0.4から0.1の範囲であると、実際のフィルタリングの効果を十分に発揮させることが可能である。 As an example, the high numerical aperture state in the first embodiment means a numerical aperture of 0.5 or more, and the low numerical aperture state means a numerical aperture of less than 0.5. When the low numerical aperture state is 7 or more and the numerical aperture ranges from 0.4 to 0.1, the actual filtering effect can be sufficiently exerted.
図8は、第1実施形態における干渉計測装置の対物レンズ24の開口数変化による被測定物23の形状フィルタリングを行う手順の一例を示したフローチャートである。被測定物23には、扁平状組織と球状組織とが含まれるものとする。
FIG. 8 is a flowchart showing an example of a procedure for performing shape filtering of the object to be measured 23 by changing the numerical aperture of the
まず、ステップS19で、被測定物23を干渉計測装置にセットした状態で、制御部21aの制御の下に絞り調節機構70,80を駆動して参照光側絞り7及び測定光側絞り11を開き、干渉計測装置を高開口数状態にする。このとき、制御部の21の制御の下に参照鏡用ステージ10も駆動して、ビームスプリッタ3のハーフミラー面17の中心からの参照光側アーム4の光学距離と、ビームスプリッタ3のハーフミラー面17の中心からの測定光側アーム5の光学距離とが互いに等しくなるように設定する。
First, in step S19, with the object to be measured 23 set in the interference measuring device, the
次に、ステップS20で、制御部21aの制御の下に干渉計測装置のZステージ22とカメラ19とを動作して第1干渉信号画像を制御部21aで取得して記憶部21bに格納する。第1干渉信号画像は、高開口数状態で取得した干渉信号画像なので全ての形状の組織が検出される。
Next, in step S20, the
次にステップS21で、制御部の21の制御の下に絞り調節機構70,80により参照光側絞り7と測定光側絞り11とをそれぞれ絞って、干渉計測装置を低開口数状態にする。このとき、制御部21の制御の下に参照鏡用ステージ10も駆動して、ビームスプリッタ3のハーフミラー面17の中心からの参照光側アーム4の光学距離と、ビームスプリッタ3のハーフミラー面17の中心からの測定光側アーム5の光学距離とが互いに等しくなるように設定する。
Next, in step S21, the reference
次にステップS22で、制御部21aの制御の下に、干渉計測装置のZステージ22とカメラ19とを動作して第2干渉信号画像を制御部21aで取得して記憶部21bに格納する。第2干渉信号画像は、低開口数状態で取得した干渉信号画像なので、球状組織の信号は減衰しており、球状組織以外の組織が検出される。
Next, in step S22, under the control of the
次にステップS23で、第1干渉信号画像と第2干渉信号画像との差分画像である干渉信号差分画像を制御部21aで取得して記憶部21bに格納する。第1干渉信号画像は全ての組織の信号が得られ、第2干渉信号画像は球状組織以外の組織の信号が得られているので、干渉信号差分画像では球状組織のみの信号が得られることになる。
Next, in step S23, an interference signal difference image that is a difference image between the first interference signal image and the second interference signal image is acquired by the
そしてステップS24で、制御部21aにより、第2干渉信号画像を用いて被測定物13中の扁平状組織を評価し、ステップS25で干渉信号差分画像を用いて被測定物13中の球状組織を制御部21aにより評価し、手順が終了する。
In step S24, the
このように、干渉計測装置の絞り7,11の調節により被測定物13の組織形状のフィルタリングが出来ることを利用して、従来得られていた干渉縞信号強度及び干渉信号画像の濃淡に加えて、組織の形状情報も得られるようになる。
In this way, using the fact that the tissue shape of the object to be measured 13 can be filtered by adjusting the
なお、参照光側絞り7と測定光側絞り11とは、無段階/有段階の可変絞りでも良いし、固定開口径の絞りを何種類か準備して、それらを入れ替えて使用する形態でも良い。また、第1実施形態では、絞り調節機構70,80として虹彩絞り71を用いているが、複数の口径を備えたターレットで絞り径を切り替えても良いし、光透過性の2次元液晶マトリックス素子で光透過部と光遮光部とを構成しても良い。
The reference
なお、図1において、参照光側絞り7と測定光側絞り11との開口径は、参照光側対物レンズ8と測定光側対物レンズ12とが本来持つ開口数を低減させないように、十分大きい開口径に設定している。
In FIG. 1, the aperture diameters of the reference
ここで、開口数を変化させる理由について、一般的な例を用いて詳述する。 Here, the reason for changing the numerical aperture will be described in detail using a general example.
例えば、干渉計測装置で被測定物の表面付近を測定する場合、コヒーレンスゲート(測定光の光路長と参照光の光路長との差がゼロとなる位置)が被測定物の表面付近に位置するように、被測定物と干渉計測装置の対物レンズとの距離を調節する。この場合、測定したい部位と対物レンズとの間には、気体もしくは媒質の液体(被測定物を液浸で測定している場合)のみが存在している。図9は、対物レンズ31と被測定物23との間が媒質の液体33で満たされている状況を示している。コヒーレンスゲート中心34は破線で示してある。この場合、対物レンズ31の先端部から測定目標部位35までの空間には、媒質の液体33という光学的に均質な物体が満たされている状態である。これは、媒質の液体33の代わりに気体であっても、同様である。従って、図9において、対物レンズ31の先端から測定目標部位35までの空間では、対物レンズ31の中心を通る光線36も、対物レンズ31の周辺部を通る光線37も、光学的条件は同じである。また、対物レンズ31の焦点面は、通常、コヒーレンスゲート中心34と一致するように調節されている。
For example, when measuring the vicinity of the surface of the object to be measured with the interferometer, the coherence gate (position where the difference between the optical path length of the measurement light and the optical path length of the reference light is zero) is positioned near the surface of the object to be measured. As described above, the distance between the object to be measured and the objective lens of the interference measuring apparatus is adjusted. In this case, only a gas or medium liquid (when the object to be measured is measured by immersion) exists between the part to be measured and the objective lens. FIG. 9 shows a situation where the space between the
一方、被測定物の内部を測定する場合、コヒーレンスゲートが被測定物の内部に位置するように、被測定物と干渉計測装置の対物レンズとの距離を調節する。その場合は、測定目標部位が被測定物の内部にあるため、対物レンズの先端部から測定目標部位までの空間の一部を、被測定物を構成する物体が占める。図10は、測定目標部位35が被測定物23の内部に設定される状況を示している。コヒーレンスゲート中心34は、干渉計光学系の測定位置であり、測定目標部位35と一致している。一方、対物レンズ31の中心を通る光線36が測定目標部位35まで到達するときに被測定物23を構成する物体を通過する距離Lcと、対物レンズ31の周辺部を通る光線37が測定目標部位35まで到達するときに被測定物23を構成する物体を通過する距離Ldとでは、距離Ldの方が長くなる。このことは、対物レンズ31の周辺の光線37が、より大きな角度で曲げられるような開口数が大きい対物レンズほど顕著に現れる。
On the other hand, when measuring the inside of the object to be measured, the distance between the object to be measured and the objective lens of the interference measuring device is adjusted so that the coherence gate is positioned inside the object to be measured. In this case, since the measurement target part is inside the object to be measured, the object constituting the object to be measured occupies a part of the space from the tip of the objective lens to the measurement target part. FIG. 10 shows a situation where the
通常、対物レンズ31を空気中で使用する場合には、対物レンズ31は空気の屈折率に合わせて設計されている。また、図9又は図10のように液浸状態で対物レンズ31を使用する場合には、対物レンズ31は液体(通常は水か専用の油)の屈折率に合わせて設計されてする。これは、対物レンズ31の先端から測定部位まで、想定されている媒質で満たされている状態で、最高の光学性能が得られるようになっている。しかし、一般的に、被測定物23の屈折率は、想定されている媒質の屈折率と異なる場合が多い。よって、図10のようにLd>Lcとなると、液体33と異なる屈折率を持つ被測定物23中を通過する距離がそれぞれ異なる。このため、対物レンズ31の中心を通る光線36と、対物レンズ31の周辺部を通る光線37とが、測定目標部位35に到達するまでの光路長に差が生まれ、光線36と光線37との光学的条件が異なった状態となる。
Normally, when the
また、被測定物23は、その内部でも、位置によって屈折率にばらつきを持つことが多い。特に、被測定物23が、皮膚又は細胞のような生体試料である場合に顕著である。これは、光線36と光線37との光路長に差が生まれる原因となる。
In addition, the object to be measured 23 often has a variation in refractive index depending on its position. This is particularly noticeable when the object to be measured 23 is a biological sample such as skin or cells. This causes a difference in the optical path length between the
このような理由により、対物レンズ31の中心を通る光線36と対物レンズ31の周辺部を通る光線37との光学的条件が異なる状況は、たとえ開口数が大きな対物レンズを用いていても、解像度低下の原因となる場合がある。特に、被測定物23の表面より奥の位置を測定目標部位とした場合に、光路長差の影響によって、被測定物23から戻ってくる光信号強度の低下又は光干渉縞信号強度の低下の原因となる。このため、従来の干渉計測装置においては、高分解能及び高深度部測定を実現する上での妨げとなる。
For these reasons, the situation in which the optical conditions of the
そこで、この第1実施形態では、被測定物23に対する測定目標部位35の位置に合わせて、対物レンズ31の開口数を変化させている。図11は、図10と同様に測定目標部位35が被測定物23の内部に設定されているが、対物レンズ31の開口数が、図9又は図10に比べて小さい値である状態を示した図である。測定目標部位35は、図10と同様の被測定物23内の深さに設定してあるが、対物レンズ31の開口数が小さい。このため、対物レンズ31の中心を通る光線36が測定目標部位35まで到達するときに被測定物23を構成する物体を通過する距離Lcと、対物レンズ31の周辺部を通る光線37が測定目標部位35まで到達するときに被測定物23を構成する物体を通過する距離Ldとを比較すると、図10の状態に比べて、両者の差が小さい。さらに、光線36と光線37とが被測定物23の内部を測定目標部位35までに通る位置も、図10の状態に比べて、近い位置を通っている。このため、先に述べた光線36と光線37との光路長差を原因とする不具合が発生しにくい状態となっている。
Therefore, in the first embodiment, the numerical aperture of the
図11に示すように、対物レンズ31の開口数を小さくしたことで、光学的な分解能は多少不利になるが、被測定物23のより深部の内層を測定する場合でも、光線36と光線37との光路長差が発生しにくい。このため、干渉信号縞強度低下及び像品質の低下による不具合が低減する。従って、望ましい光干渉像を得ることができる干渉光学系を構成することができる。
As shown in FIG. 11, the optical resolution is somewhat disadvantageous by reducing the numerical aperture of the
しかし、開口数を変化させるために参照側光路の対物レンズを交換すると、信号側光路の対物レンズも交換しなくてはならず、著しく作業性が損なわれる。加えて、レンズ交換の前後で被測定物の位置が変わることで同一箇所を測定できる保証がないため、測定精度が落ちる場合がある。そこで、図1の第1実施形態のように、参照光側絞り7と測定光側絞り11との両方を設け、かつ、両方の開口径が互いに等しくなるように、制御部21aの制御の下に絞り調節機構70,80で参照光側絞り7と測定光側絞り11を調節制御することで、対物レンズ8,12を交換する必要がないので作業性を高めることができ、かつ、高い測定精度を示すことが可能である。
However, if the objective lens in the reference side optical path is replaced in order to change the numerical aperture, the objective lens in the signal side optical path must also be replaced, and workability is significantly impaired. In addition, since there is no guarantee that the same location can be measured by changing the position of the object to be measured before and after lens replacement, the measurement accuracy may decrease. Therefore, as in the first embodiment of FIG. 1, both the reference
従って、被測定物13の観察位置に応じた最適な光学的条件を構成して干渉計測装置での内層計測における高分解能測定と高深度測定の両立ができる。すなわち、対物レンズ8,12を交換することなく、被測定物13の表層から内層までを高精度に測定できて、作業性の良い干渉計測装置及び干渉計測方法を提供することができる。
Therefore, it is possible to achieve both high resolution measurement and high depth measurement in the inner layer measurement in the interference measurement apparatus by configuring the optimum optical condition according to the observation position of the object to be measured 13. In other words, it is possible to provide an interference measuring apparatus and an interference measuring method that can measure the surface layer to the inner layer of the object to be measured 13 with high accuracy without exchanging the
なお、コンピュータ21における制御部21a、記憶部21b、及び入力部21cは、半導体装置、半導体集積回路(IC)、又はLSIを含む1以上の電子回路やプロセッサーによって構成されてもよい。また、これらの機能又は操作は、ソフトウェア処理によって実行される。このようなソフトウェアは、電子回路に実装された記憶素子のみならず、ROM、光学ディスク、又はHDDなどの非一時的記録媒体に記録されてもよい。
The
なお、前記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏することができる。また、実施形態同士の組み合わせ又は実施例同士の組み合わせ又は実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態又は実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。 In addition, the effect which each has can be show | played by combining arbitrary embodiment or modification of the said various embodiment or modification suitably. In addition, combinations of the embodiments, combinations of the examples, or combinations of the embodiments and examples are possible, and combinations of features in different embodiments or examples are also possible.
本発明の干渉計測装置及び干渉計測方法は、対物レンズを交換することなく、被測定物の表層から内層までを高精度に測定できて、皮膚又は細胞などの内層部詳細を非侵襲で測定する生体計測等の用途に適用できる。 The interference measuring apparatus and the interference measuring method of the present invention can measure the surface layer to the inner layer of the object to be measured with high accuracy without exchanging the objective lens, and measure the details of the inner layer portion such as skin or cells in a non-invasive manner. It can be applied to uses such as biological measurement.
1 光源
2 コリメータレンズ
3 ビームスプリッタ
4 参照光側アーム
5 測定光側アーム
6 ミラー
7 参照光側絞り
8 参照光側対物レンズ
9 参照鏡
10 参照鏡用ステージ
11 測定光側絞り
12 測定光側対物レンズ
13 被測定物
14 測定目標面
15 扁平状組織
16 球状組織
17 ハーフミラー面
18 結像レンズ
19 カメラ
20 撮像素子
21 コンピュータ
21a 制御部
21b 記憶部
21c 入力部
22 Zステージ
23 被測定物
24 対物レンズ
25 結像レンズ
26 中心部光線
27 周辺部光線
28 スポット中心部
29 スポット周辺部
30 撮像素子画素
31 対物レンズ
33 液体
34 コヒーレンスゲート中心
35 測定目標部位
36 光線
37 光線
38 発光源
39 光束
40 ビームスプリッタ
41 第一のアーム
42 レンズ
43 対象物
44 第二のアーム
45 レンズ
46 参照鏡
47 圧電セラミック
48 カメラ
70,80 絞り調節機構
71 虹彩絞り
72 駆動機構
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記光源からの光束を参照光と測定光とに分割する光束分割素子と、
前記参照光を参照面に集光する参照光側レンズと、
前記測定光を被測定物に集光する測定光側レンズと、
前記光束分割素子と前記参照光側レンズとの間に配される参照光側絞りと、
前記光束分割素子と前記測定光側レンズとの間に配される測定光側絞りと、
前記参照光側絞りの開口と前記測定光側絞りの開口とをそれぞれ変化させる絞り調節機構と、を備え、
前記絞り調節機構は、開口径が互いに等しくなるように前記参照光側絞りと前記測定光側絞りとを変化させて調節する、干渉計測装置。 A light source;
A light beam splitting element that splits a light beam from the light source into reference light and measurement light;
A reference light side lens for condensing the reference light on a reference surface;
A measurement light side lens for condensing the measurement light on the object to be measured;
A reference light side stop disposed between the light beam splitting element and the reference light side lens;
A measurement light side stop disposed between the light beam splitting element and the measurement light side lens;
An aperture adjustment mechanism that changes the aperture of the reference light side aperture and the aperture of the measurement light side aperture, respectively,
The interference adjusting device is configured to adjust the reference light side diaphragm and the measurement light side diaphragm so that the aperture diameters are equal to each other.
Priority Applications (1)
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