JP2821059B2 - Electron holography real-time phase measurement method and apparatus - Google Patents

Electron holography real-time phase measurement method and apparatus

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JP2821059B2
JP2821059B2 JP13387092A JP13387092A JP2821059B2 JP 2821059 B2 JP2821059 B2 JP 2821059B2 JP 13387092 A JP13387092 A JP 13387092A JP 13387092 A JP13387092 A JP 13387092A JP 2821059 B2 JP2821059 B2 JP 2821059B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、電子線ホログラフィを
利用した位相計測方法及び装置に関し、特に、コヒーレ
ントな電子線を用いて形成される2光束イメージホログ
ラムから、観察対象物の位相分布あるいは強度分布を実
時間で再生し、試料の動的な動きを実時間で観察可能に
した電子電子線ホログラフィ実時間位相計測方法及び装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a phase measurement method and apparatus using electron beam holography, and more particularly, to a phase distribution or intensity of an object to be observed from a two-beam image hologram formed using a coherent electron beam. The present invention relates to a method and an apparatus for real-time phase measurement of electron-electron holography, in which a distribution is reproduced in real time and dynamic movement of a sample can be observed in real time.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子レンズの収差を補正し、電子顕微鏡
の分解能を向上させるため考案された電子線ホログラフ
ィーは、従来、電子線を用いた電子線ホログラムの撮影
とレーザ光による電子線ホログラムの再生の2つのプロ
セスからなっている。図7に電子線ホログラム撮像用の
電子光学系の模式図を示す。光軸の片側に試料2を配置
して、干渉性の高い平面電子波1を光軸に沿って入射さ
せる。この電子波1は、試料2を透過し、試料2で変調
された物体波と試料2を透過しない参照波とに分かれ、
電子対物レンズ3により一旦集光され、中間像面5に結
像するが、対物レンズ3と結像面5の間に電子バイプリ
ズム4を配置し、その中央のフィラメントの片側を通る
物体波と、他方を通る参照波とを光軸に交差するように
曲げて、結像面5で重ね合わせ、干渉縞を形成させる。
この干渉縞を電子レンズ6で拡大して写真フィルム7に
記録して、イメージホログラム7を作成する。
2. Description of the Related Art Electron beam holography, which has been devised to correct the aberration of an electron lens and improve the resolution of an electron microscope, has hitherto been used to capture an electron beam hologram using an electron beam and reconstruct the electron beam hologram using a laser beam. It consists of two processes. FIG. 7 is a schematic diagram of an electron optical system for imaging an electron beam hologram. The sample 2 is arranged on one side of the optical axis, and the plane electron wave 1 having high coherence is incident along the optical axis. The electron wave 1 is transmitted through the sample 2 and is divided into an object wave modulated by the sample 2 and a reference wave not transmitted through the sample 2,
The light is temporarily condensed by the electronic objective lens 3 and forms an image on the intermediate image plane 5. An electronic biprism 4 is disposed between the objective lens 3 and the image formation plane 5, and an object wave passing through one side of the central filament is formed. The reference wave passing through the other is bent so as to intersect with the optical axis, and is superposed on the image plane 5 to form an interference fringe.
The interference fringes are magnified by an electronic lens 6 and recorded on a photographic film 7 to form an image hologram 7.

【0003】このような配置の電子線ホログラム作成系
8により作成されたホログラム7に記録されている物体
波の位相分布を等高縞として可視化するためには、上記
のように写真フイルムに記録されたホログラム7をレー
ザ光で照射し、再生された物体波に平面波を重ね合わせ
て干渉顕微鏡像を形成する方法が一般的にとられてい
る。
In order to visualize the phase distribution of the object wave recorded on the hologram 7 created by the electron beam hologram creating system 8 having such an arrangement as contour fringes, the phase distribution is recorded on the photographic film as described above. The hologram 7 is irradiated with a laser beam, and a plane wave is superimposed on the reproduced object wave to form an interference microscope image.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに電子線ホログラムを一旦写真フィルムに記録し、そ
れを光学的に再生し、再生された物体波と平面波を干渉
させて位相分布を観察する方法によると、ホログラムの
写真フイルムへの記録とレーザ光によるその再生プロセ
スに多大な時間と労力がかかり、また、この方法では、
実時間の観察が不可能である。さらに、電子線ホログラ
ムには一般的にキャリア干渉縞が過多に存在するため、
ホログラム干渉縞の変調を直接見ることにより直接的に
試料の位相分布を観察することも困難であるため、電磁
場等の強度変化等を伴わない試料の場合、ホログラム撮
影のための視野選びでさえ容易でない問題もある。
However, a method of once recording an electron beam hologram on a photographic film, optically reproducing the hologram, and observing the phase distribution by causing the reproduced object wave and plane wave to interfere with each other. According to the method described above, the process of recording a hologram on a photographic film and reproducing the hologram with a laser beam requires a great deal of time and effort.
Real-time observation is not possible. Furthermore, electron beam holograms generally have excessive carrier interference fringes,
Because it is difficult to directly observe the phase distribution of the sample by directly observing the modulation of the hologram interference fringes, it is easy to select the field of view for hologram photography in the case of a sample that does not involve a change in the intensity of an electromagnetic field or the like. There are also problems.

【0005】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、電子線ホログラムを撮影と同
時に実時間で光学的干渉顕微鏡像として再生し、観察対
象物の位相分布あるいは強度分布を実時間で観察可能に
した電子線ホログラフィ実時間位相計測方法及び装置を
提供することである。
The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to reproduce an electron beam hologram as an optical interference microscope image in real time at the same time as capturing an image, to obtain a phase distribution or intensity of an object to be observed. An object of the present invention is to provide an electron beam holography real-time phase measurement method and apparatus capable of observing a distribution in real time.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の電子線ホログラフィ実時間位相計測方法は、電子線
参照波と試料により変調された電子線物体波との干渉縞
からなる電子線ホログラムを撮像手段により撮像し、撮
像されたホログラムを空間的な強度変調機能又は空間的
な位相変調機能を持つ電気光学的表示素子に表示させ、
この電気光学的表示素子にコヒーレント光を入射するこ
とにより再生された物体波に平面波又は共役物体波を重
ねて、実時間で干渉顕微鏡像を形成することを特徴とす
る方法である。
According to the present invention, there is provided an electron beam holography real-time phase measuring method, comprising: an electron beam hologram comprising an interference fringe between an electron beam reference wave and an electron beam object wave modulated by a sample. Is imaged by imaging means, and the imaged hologram is displayed on an electro-optical display element having a spatial intensity modulation function or a spatial phase modulation function,
The method is characterized in that a plane wave or a conjugate object wave is superimposed on an object wave reproduced by injecting coherent light into the electro-optical display element, and an interference microscope image is formed in real time.

【0007】この場合、空間的な強度変調機能を持つ電
気光学的表示素子として、偏光板と各画素がツイストネ
マチック液晶のサンドイッチセルからなる液晶パネルを
用いることができ、空間的な位相変調機能を持つ電気光
学的表示素子として、各画素がホモジニアス配向のネマ
チック液晶のサンドイッチセルからなる液晶パネルを用
いることができる。
In this case, a liquid crystal panel comprising a polarizing plate and a sandwich cell of twisted nematic liquid crystal can be used as an electro-optical display element having a spatial intensity modulation function. As the electro-optical display element, a liquid crystal panel in which each pixel is formed of a sandwich cell of a nematic liquid crystal having a homogeneous alignment can be used.

【0008】また、本発明の電子線ホログラフィ実時間
位相計測装置は、電子線参照波と試料により変調された
電子線物体波との干渉縞からなる電子線ホログラムを作
成する手段と、作成された電子線ホログラムを撮像する
撮像手段と、撮像されたホログラムを強度像又は位相像
として表示する空間的な強度変調機能又は空間的な位相
変調機能を持つ電気光学的表示素子と、この電気光学的
表示素子にコヒーレント光を入射して再生された物体波
に平面波又は共役物体波を重ねて、実時間で干渉顕微鏡
像を形成する光学系とを備えることを特徴とするもので
ある。
Further, the electron beam holography real-time phase measuring apparatus of the present invention is a means for forming an electron beam hologram comprising interference fringes between an electron beam reference wave and an electron beam object wave modulated by a sample. Imaging means for imaging an electron beam hologram; an electro-optical display element having a spatial intensity modulation function or a spatial phase modulation function for displaying the imaged hologram as an intensity image or a phase image; And an optical system for forming an interference microscope image in real time by superimposing a plane wave or a conjugate object wave on the object wave reproduced by entering coherent light into the element.

【0009】この場合、前記光学系を、電気光学的表示
素子に所定角度をなす2つの平面波を入射し、表示され
たホログラムからの±1回折波を相互に重ね合わせて位
相分布を2倍に強調した干渉顕微鏡像を形成するように
構成することもでき、また、電気光学的表示素子として
各画素がホモジニアス配向のネマチック液晶のサンドイ
ッチセルからなる液晶パネルを用い、前記光学系を、こ
の液晶パネルに所定角度をなす2つの平面波を入射し、
表示されたホログラムからの±の高次回折波を相互に重
ね合わせて位相分布をその次数の2倍に強調した干渉顕
微鏡像を形成するように構成することもできる。特に後
者の場合、撮像手段により撮像されたホログラムに対し
て非線形処理を施した後に前記液晶パネルに表示するよ
うに構成すると、その高次項に回折光を集中させること
ができる。
[0009] In this case, the phase distribution is doubled by applying two plane waves having a predetermined angle to the electro-optical display element and superimposing ± 1 diffracted waves from the displayed hologram on each other. It can also be configured to form an enhanced interference microscopic image, and a liquid crystal panel composed of a nematic liquid crystal sandwich cell in which each pixel is homogeneously oriented is used as an electro-optical display element. Incident on two plane waves at a predetermined angle,
It is also possible to compose an interference microscope image in which the ± higher-order diffracted waves from the displayed hologram are superimposed on each other and the phase distribution is enhanced to twice the order thereof. In particular, in the latter case, if the hologram imaged by the imaging means is subjected to non-linear processing and then displayed on the liquid crystal panel, the diffracted light can be concentrated on the higher-order terms.

【0010】また、電気光学的表示素子からの再生波の
フーリエ変換面に空間的な位相変調機能を有する第2の
電気光学的表示素子を設け、電子線ホログラムを作成す
る手段における収差をこの第2の電気光学的表示素子に
より実時間で補正するように構成することもできる。
Further, a second electro-optical display element having a spatial phase modulation function is provided on the Fourier transform plane of the reproduced wave from the electro-optical display element, and the aberration in the means for forming an electron beam hologram is reduced by this second element. The correction may be performed in real time by the two electro-optical display elements.

【0011】なお、何れの場合も、前記光学系を、再生
された物体波に平面波又は共役物体波を重ねて干渉顕微
鏡を形成する際、両波面間の位相差が0と2πの間の複
数段に変化させて物体波の結像面で干渉させるように構
成し、各々の位相差に対応した干渉縞の強度分布から、
物体波面の位相分布を求めることが可能である。
In any case, when the optical system is used to form an interference microscope by superimposing a plane wave or a conjugate object wave on the reproduced object wave, the phase difference between the two wavefronts must be between 0 and 2π. It is configured to interfere with the image plane of the object wave by changing to the steps, and from the intensity distribution of the interference fringes corresponding to each phase difference,
It is possible to determine the phase distribution of the object wavefront.

【0012】[0012]

【作用】本発明においては、電子線ホログラムを撮像手
段により撮像し、そのホログラムを実時間で書き替え可
能で、定着や現像の処理を必要としない電気光学的表示
素子に表示させるので、撮像手段で撮像された電子線ホ
ログラムをビデオ信号として刻々とこの電気光学的表示
素子に表示させ、即座にホログラムの再生を行うことに
より、電磁場や熱等の作用を受けたときの試料の動的な
動きの観察が可能になる。また、試料の位相分布の等位
相干渉縞が即座に得られるので、真空中に分布する電磁
場等の強度分布を持たない試料の観察が簡単になる。
According to the present invention, an electron beam hologram is picked up by an image pickup means, and the hologram can be rewritten in real time and displayed on an electro-optical display element which does not require fixing or development processing. The electron beam hologram picked up in step 2 is displayed as a video signal on this electro-optical display element every moment, and the hologram is immediately reproduced, so that the dynamic movement of the sample under the action of an electromagnetic field, heat, etc. Observation becomes possible. Further, since the equiphase interference fringes of the phase distribution of the sample can be obtained immediately, it is easy to observe the sample having no intensity distribution such as an electromagnetic field distributed in a vacuum.

【0013】[0013]

【実施例】以下、図面を参照にして本発明の電子線ホロ
グラフィ実時間位相計測方法及び装置の原理と実施例に
ついて説明する。まず、本発明の基本原理は、電子線ホ
ログラムを写真フイルムに記録する代わりに、電子線ホ
ログラムを撮像手段で撮像し、そのホログラムを現像や
定着のプロセスを経ずに、液晶パネル等の電気光学表示
素子に表示させ、表示されたホログラムにレーザ光を照
射して記録されている物体波を光学的に再生し、その再
生波面に平面波等を重ね合わせて等位相干渉縞を形成し
て観察可能にすることである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The principle and an embodiment of a method and apparatus for real time phase measurement of electron beam holography according to the present invention will be described below with reference to the drawings. First, the basic principle of the present invention is that instead of recording an electron beam hologram on a photographic film, an electron beam hologram is imaged by an imaging means, and the hologram is not subjected to a developing or fixing process. Display on the display element, irradiate the displayed hologram with laser light to optically reproduce the recorded object wave, and superimpose a plane wave etc. on the reproduced wave front to form equiphase interference fringes and observe it It is to be.

【0014】次に、図1の光路図を参照にしてこの原理
を実施する装置を説明すると、図7において説明したよ
うな電子線ホログラム作成系8により、試料2の電子線
ホログラムを蛍光板9上に形成する。蛍光板9上に形成
されたホログラムは撮像装置10により撮像され、それ
からのビデオ信号は液晶ドライバ11を介して液晶パネ
ル12に出力表示される。したがって、蛍光板9上に形
成されたホログラムは実時間で液晶パネル12に表示さ
れる。この点が本発明においては、最も重要な点であ
る。
Next, an apparatus for implementing this principle will be described with reference to the optical path diagram of FIG. 1. An electron beam hologram of the sample 2 is placed on the fluorescent screen 9 by the electron beam hologram forming system 8 as described in FIG. Formed. The hologram formed on the fluorescent plate 9 is imaged by the imaging device 10, and the video signal from the hologram is output and displayed on the liquid crystal panel 12 via the liquid crystal driver 11. Therefore, the hologram formed on the fluorescent screen 9 is displayed on the liquid crystal panel 12 in real time. This is the most important point in the present invention.

【0015】液晶パネル12は多数の表示画素からなる
もので、ホログラムを強度像として表示するもの、位相
像として表示するもの、何れを用いてもよい。強度像を
表示するには、各画素として、例えばツイストネマチッ
ク液晶に90°近くねじれた配向を施し、両側に偏光板
を取り付けて構成した光強度変調素子が用いられ、ま
た、位相像を表示するには、各画素が例えばホロジニア
ス配向(液晶分子の長軸がガラス基板に平行になるよう
に配向)のネマチック液晶のサンドイッチセルからなる
光位相変調素子が用いられる。
The liquid crystal panel 12 is composed of a large number of display pixels, and any of a liquid crystal panel that displays a hologram as an intensity image and a liquid crystal panel that displays a hologram as a phase image may be used. In order to display an intensity image, as each pixel, for example, a twisted nematic liquid crystal is subjected to a twisted orientation of nearly 90 °, and a light intensity modulation element configured by attaching polarizing plates on both sides is used, and a phase image is displayed. For example, an optical phase modulation element formed of a nematic liquid crystal sandwich cell in which each pixel has a holistic alignment (alignment such that a major axis of liquid crystal molecules is parallel to a glass substrate) is used.

【0016】図2はツイストネマチック液晶サンドイッ
チセルの構造を示すものであり、これはツイストネマチ
ック液晶の旋光性を利用している。図2(a)に示すよ
うに、液晶は透明電極53をコートした2枚のガラス基
板52の間に封入されており、液晶分子51は、印加電
圧が0Vの状態で、配向膜54により液晶分子51の長
軸方向がガラス基板52に平行で、かつ、2枚のガラス
基板52の間で90°近くねじれた配向が施されてい
る。このような状態で、両側に配置した偏光子56、検
光子57の通過軸が互いに平行に置かれている場合、印
加電圧55が0Vのとき、直線偏光の入射光58は、こ
の液晶セルによってその偏光面が90°回転するので、
検光子57を通過できなくなり、出射光は0となる。一
方、同図(b)に示すように、印加電圧55がしきい値
より大きいとき、2枚のガラス基板52間の液晶分子5
1はねじれた配向が解け、偏光面が回転しなくなるの
で、入射光は検光子57を通過することができ、出射光
は明の状態になる。印加電圧55を中間的な値にするこ
とにより、出射光の強度を調節することがきるので、強
度像を表示することができる。
FIG. 2 shows the structure of a twisted nematic liquid crystal sandwich cell, which utilizes the optical rotation of the twisted nematic liquid crystal. As shown in FIG. 2A, the liquid crystal is sealed between two glass substrates 52 coated with a transparent electrode 53, and the liquid crystal molecules 51 are applied to the liquid crystal by an alignment film 54 at an applied voltage of 0V. The long axis direction of the molecule 51 is parallel to the glass substrate 52, and the orientation is twisted by nearly 90 ° between the two glass substrates 52. In such a state, when the passing axes of the polarizer 56 and the analyzer 57 arranged on both sides are placed in parallel with each other, when the applied voltage 55 is 0 V, the linearly polarized incident light 58 is transmitted by the liquid crystal cell. Because the plane of polarization rotates 90 °,
The light cannot pass through the analyzer 57, and the emitted light becomes zero. On the other hand, as shown in FIG. 4B, when the applied voltage 55 is higher than the threshold value, the liquid crystal molecules 5 between the two glass substrates 52
In 1, the twisted orientation is released and the plane of polarization does not rotate, so that the incident light can pass through the analyzer 57 and the emitted light is in a bright state. By setting the applied voltage 55 to an intermediate value, the intensity of the emitted light can be adjusted, so that an intensity image can be displayed.

【0017】また、図3はホモジニアス配向のネマチッ
ク液晶サンドイッチセルの構造を示す図であり、液晶は
透明電極63をコートした2枚のガラス基板62の間に
封入されており、液晶分子61は、配向膜64によりガ
ラス基板62に平行にねじれなしに配向されている。ネ
マチック液晶は、液晶分子の長軸方向に光軸を持つ一軸
性の光学結晶と同じような屈折率異方性(複屈折性)を
持っている。すなわち、液晶分子の長軸方向と平行に振
動する光(異常光線)の屈折率ne と、液晶分子の長軸
方向と垂直に振動する光(常光線)の屈折率no とは異
なる値を持っている。そのため、印加電圧65により液
晶分子61の長軸方向を入射光の振動面内で変えれば、
液晶の実効的な屈折率を変えることができ、入射光66
の光路長すなわち位相を変化させることができる。図3
において、入射光66を偏波方向が液晶分子61の長軸
方向に平行になるように入射させる。同図(a)は電圧
65を印加していない場合の様子を示しており、このと
きの液晶の屈折率は異常光に対する値ne となる。一
方、同図(b)に示すように、しきい値以上の電圧65
を印加すると、液晶層の中心部の液晶分子61から、そ
の長軸方向が電界に沿うように向きを変える。このとき
の屈折率は常光に対する値no となる。印加電圧65の
値を変えれば、分子軸が回転する液晶分子61の量が変
わり、実効的な屈折率の値を連続的に変えることがで
き、位相像を表示することができる。
FIG. 3 shows a structure of a nematic liquid crystal sandwich cell of a homogeneous alignment. The liquid crystal is sealed between two glass substrates 62 coated with a transparent electrode 63, and the liquid crystal molecules 61 It is oriented without being twisted parallel to the glass substrate 62 by the orientation film 64. A nematic liquid crystal has the same refractive index anisotropy (birefringence) as a uniaxial optical crystal having an optical axis in the major axis direction of liquid crystal molecules. That is, the refractive index n e of the light (extraordinary ray) in parallel to the vibration and the longitudinal direction of the liquid crystal molecules, a value different from the refractive index n o of the long axis and the vertical vibrating light of the liquid crystal molecules (ordinary ray) have. Therefore, if the major axis direction of the liquid crystal molecules 61 is changed within the vibration plane of the incident light by the applied voltage 65,
The effective refractive index of the liquid crystal can be changed, and the incident light 66
Can be changed. FIG.
, The incident light 66 is incident such that the polarization direction is parallel to the long axis direction of the liquid crystal molecules 61. FIG (a) shows the state when no voltage is applied 65, the refractive index of the liquid crystal at this time becomes a value n e for extraordinary light. On the other hand, as shown in FIG.
Is applied, the direction is changed from the liquid crystal molecules 61 at the center of the liquid crystal layer so that the major axis direction is along the electric field. Refractive index at this time becomes a value n o for ordinary light. If the value of the applied voltage 65 is changed, the amount of the liquid crystal molecules 61 whose molecular axis rotates changes, and the effective refractive index value can be changed continuously, and a phase image can be displayed.

【0018】ところで、このような液晶パネル12に表
示された振幅又は位相ホログラムから実時間で物体波を
再生し、干渉像として観察するには、図1に示すような
光学系を用いる。すなわち、周波数及び強度が安定化し
たレーザ13からの光は、対物レンズ、空間フィルタ、
コリメータレンズからなるコリメータ14で波面の揃っ
た平面波とした後、ハーフミラー15に入射する。ハー
フミラー15に入射した平面波の一部は反射され、位相
計測のための参照波となり、この参照平面波は、PZT
(電歪素子)24により位置制御されるミラー16によ
り反射される。入射平面波の残りの部分はハーフミラー
15を通過し、ホログラムが表示された液晶パネル12
を照射する。この液晶パネル12は、レンズ17の前側
焦点面に配置されているので、液晶パネル12を透過し
た光及びホログラムにより回折された光は、レンズ17
によりその後側焦点面に一旦集光する。その位置に空間
フィルタ18を配置して、再生波面のみをそのまま通過
させる。空間フィルタ18により選択された物体波は、
ミラー19を介して空間フィルタ18より焦点距離だけ
離れた位置に配置されたレンズ20により、ハーフミラ
ー21を経て撮像装置22に結像される。このとき、ミ
ラー16で反射された平面波もハーフミラー21で物体
波と重ねられ、等位相干渉縞を形成する。撮像装置22
で検出された干渉縞は画像表示装置23に表示され、干
渉顕微鏡像として観察される。また、図示していない画
像メモリに記憶し、計算機により干渉縞解析をし、波面
の位相分布、振幅分布を求めることもできる。この際、
波面の位相分布を正確的に求めるため、位相変調干渉法
を利用する(例えば、谷田貝豊彦著「応用光学 光計測
入門」第131〜135頁(昭和63年8月30日、丸
善(株)発行)参照)。そのためには、PZT24を制
御して、ミラー16を干渉しあう2つの波面間の位相変
化が0、π/2、π、3π/2になるようにわずかに前
後移動させ、各々の位相変化と対応した干渉縞の強度分
布から、再生波面の位相分布が正確に求められる。求め
られた位相分布は、画像表示装置23に出力表示され
る。
An optical system as shown in FIG. 1 is used to reproduce an object wave in real time from the amplitude or phase hologram displayed on the liquid crystal panel 12 and observe it as an interference image. That is, the light from the laser 13 whose frequency and intensity have been stabilized passes through the objective lens, the spatial filter,
After being made into a plane wave having a uniform wavefront by a collimator 14 composed of a collimator lens, the light enters a half mirror 15. A part of the plane wave that has entered the half mirror 15 is reflected and becomes a reference wave for phase measurement.
The light is reflected by the mirror 16 whose position is controlled by the (electrostrictive element) 24. The remaining part of the incident plane wave passes through the half mirror 15 and the liquid crystal panel 12 on which the hologram is displayed.
Is irradiated. Since the liquid crystal panel 12 is disposed on the front focal plane of the lens 17, the light transmitted through the liquid crystal panel 12 and the light diffracted by the hologram are transmitted to the lens 17.
Thereby, the light is once focused on the rear focal plane. A spatial filter 18 is arranged at that position, and only the reproduced wavefront is passed as it is. The object wave selected by the spatial filter 18 is
An image is formed on an imaging device 22 via a half mirror 21 by a lens 20 disposed at a position separated by a focal length from the spatial filter 18 via a mirror 19. At this time, the plane wave reflected by the mirror 16 is also superimposed on the object wave by the half mirror 21 to form equiphase interference fringes. Imaging device 22
Are displayed on the image display device 23 and observed as an interference microscope image. Further, the wavefront phase distribution and the amplitude distribution can be obtained by storing the data in an image memory (not shown) and analyzing the interference fringes using a computer. On this occasion,
In order to accurately determine the phase distribution of the wavefront, phase modulation interferometry is used (for example, “Introduction to Applied Optical Measurement” written by Toyohiko Yatakai, pp. 131-135 (August 30, 1988, published by Maruzen Co., Ltd.) )reference). To this end, the PZT 24 is controlled to slightly move the mirror 16 back and forth so that the phase change between the two wavefronts that interfere with each other becomes 0, π / 2, π, and 3π / 2. From the corresponding intensity distribution of the interference fringes, the phase distribution of the reproduced wavefront is accurately obtained. The obtained phase distribution is output and displayed on the image display device 23.

【0019】ところで、干渉顕微鏡像を得るのに、物体
波と平面波を干渉させる代わりに、液晶パネル12に表
示されたホログラムからの±1次の回折波相互又は±2
次等高次の+と−の物体波相互を干渉させ、位相分布を
強調して干渉させることもできる。±n次の回折波相互
を干渉させると、等位相干渉縞が表す位相分布は2n倍
になる。図4はそのための配置の1例であり、周波数及
び強度が安定化したレーザ13からの光は、コリメータ
14で波面の揃った平面波とした後、ハーフミラー25
に入射する。ハーフミラー25で分割された光の中、反
射された光はミラー26を経て、また、透過した光はミ
ラー27を経てそれぞれハーフミラー28に達し、そこ
で再度合成されるが、両光は、完全に平行になるのでは
なく、それらの光によるホログラムからの所定の+又は
−の高次回折光が同一の光軸方向に進むような角度を相
互になして合成される。このように角度をなす2つの平
面波は液晶パネル12に入射し、そこに表示されたホロ
グラムにより一方の平面波から+n次の再生波面が、他
方の平面波から−n次の再生波面(共役波面)が光軸に
沿って進むように再生される。この際生じる+n次又は
−n次以外の回折波及び0次光は光軸に対して角度をな
しているため、液晶パネル12の後の焦点距離の位置に
配置されたレンズ29によりその後側焦点面にこれらの
光を一旦集光し、その位置に光軸に沿って進む光以外を
カットする空間フィルタ30を配置して、再生波面(+
n次)とその共役波面(−n次)のみを通過させ、フィ
ルタ30を通過した両波面をレンズ31により再びコリ
メートし、液晶パネル12と共役な位置に配置した撮像
装置22上で両波面を干渉させる。このようにして、位
相分布を強調した干渉顕微鏡像を得ることができ、その
強調の分だけ位相計測精度が向上する。
In order to obtain an interference microscope image, instead of causing the object wave and the plane wave to interfere with each other, ± 1st-order diffracted waves from the hologram displayed on the liquid crystal panel 12 or ± 2
It is also possible to cause the object waves of the higher and lower order + and-to interfere with each other and enhance the phase distribution to cause the interference. When the ± n-order diffracted waves interfere with each other, the phase distribution represented by the equiphase interference fringes becomes 2n times. FIG. 4 shows an example of an arrangement for this purpose. The light from the laser 13 whose frequency and intensity are stabilized is converted into a plane wave having a uniform wavefront by the collimator 14, and then the half mirror 25 is turned on.
Incident on. Of the light split by the half mirror 25, the reflected light passes through the mirror 26, and the transmitted light reaches the half mirror 28 through the mirror 27, where it is recombined. Are not parallel to each other, but are combined at an angle such that predetermined high or negative high-order diffracted lights from the hologram by these lights travel in the same optical axis direction. The two plane waves forming such an angle are incident on the liquid crystal panel 12, and the hologram displayed thereon forms a + n-order reproduced wavefront from one plane wave and a -n-order reproduced wavefront (conjugate wavefront) from the other plane wave. It is reproduced so as to proceed along the optical axis. Since the diffracted waves other than the + n-order or -n-th order and the zero-order light generated at this time are at an angle with respect to the optical axis, the lens 29 disposed at the focal length position behind the liquid crystal panel 12 focuses on the rear side. These lights are once condensed on the surface, and a spatial filter 30 that cuts light other than the light traveling along the optical axis is arranged at that position, and the reproduced wavefront (+
(nth order) and its conjugate wavefront (−nth order), and both wavefronts that have passed through the filter 30 are collimated again by the lens 31, and the two wavefronts are combined on the imaging device 22 arranged at a position conjugate with the liquid crystal panel 12. Cause interference. In this manner, an interference microscope image in which the phase distribution is enhanced can be obtained, and the phase measurement accuracy is improved by the enhancement.

【0020】なお、図4のように+n次の再生波面とそ
れに共役な−n次の共役波面を干渉させて位相分布を強
調する場合、液晶パネル12として図2に示したような
強度(振幅)ホログラムを表示するものを用いると、得
られる次数は、ほぼ±1次に限定されるが、図3に示し
たような位相ホログラムを表示するものを用いると、得
られる次数は、±1次に限定されず、より高次のものが
得られる。この場合、±1次以外のより高次の特定次数
に強く回折させるようにするには、液晶パネル12に表
示される位相像に非線型処理を施せばよい。そのために
は、例えばビデオ信号を液晶ドライバ11に入力する前
に非線型フィルタを通すようにすればよい。
When the phase distribution is emphasized by interfering the + n-order reproduced wavefront and the conjugated -n-order conjugate wavefront as shown in FIG. 4, the intensity (amplitude) of the liquid crystal panel 12 as shown in FIG. 3) When a hologram display is used, the obtained order is limited to approximately ± 1 order. However, when a phase hologram as shown in FIG. 3 is used, the obtained order is ± 1 order. The higher order is obtained. In this case, the phase image displayed on the liquid crystal panel 12 may be subjected to non-linear processing in order to strongly diffract the light into a higher specific order other than the ± 1st order. For this purpose, for example, a video signal may be passed through a non-linear filter before being input to the liquid crystal driver 11.

【0021】ところで、電子線ホログラム作成系8の電
子レンズ3、6には、光学レンズと違って凸レンズしか
ないため、凸レンズと凹レンズを組み合わせることによ
り収差を打ち消すことができず、電子レンズ3、6で拡
大された像は、電子レンズ3、6の収差の影響を受けた
像となり、像の強度分布が試料の分布を正しく反映して
おらず、また分解能も大きく制限されてしまう。この収
差を補正するために、電子線ホログラムからの再生波に
フーリエ変換を施し、そのフーリエ変換面でホログラム
の再生波に含まれる収差波面と共役な位相分布を加える
ことが、本発明者によって提案されている(特願平3−
340782号)。本発明の電子線ホログラフィ実時間
位相計測装置にこの方法を適用することができる。
Incidentally, since the electron lenses 3 and 6 of the electron beam hologram forming system 8 have only convex lenses unlike optical lenses, aberration cannot be canceled by combining a convex lens and a concave lens. The image enlarged by the above becomes an image affected by the aberration of the electron lenses 3 and 6, the intensity distribution of the image does not accurately reflect the distribution of the sample, and the resolution is greatly limited. In order to correct this aberration, it has been proposed by the present inventors that a Fourier transform is applied to a reconstructed wave from an electron beam hologram, and a phase distribution conjugate with the aberration wavefront included in the reconstructed wave of the hologram is added on the Fourier transform plane. (Japanese Patent Application 3-
No. 340782). This method can be applied to the electron beam holography real-time phase measurement device of the present invention.

【0022】図5に図1と同様な配置を示してあるが、
この図の場合は、電子ホログラム作成系8の収差を補正
する構成を加えてある。すなわち、空間フィルタ18に
より選択された液晶パネル12からの回折物体波を、空
間フィルタ18の直後に配置した図3に各画素を示した
ような位相表示型の液晶パネルII32を通過させる。
補正しようとする収差と反対の符号を持つ補正関数が計
算機33で作成され、液晶ドライバ34を介して液晶パ
ネルII32に出力することにより、液晶パネルII3
2の各画素の位相が各々の制御信号に応じて変えられ、
所望の収差補正用の位相フィルタの機能をする。このよ
うにして、液晶パネルII32を透過した物体波は収差
が実時間で補正され、そのため、撮像装置22で得られ
る干渉顕微鏡像の位相分布も正確なものになる。また、
弱い位相分布を持つ試料を観察する場合、この液晶セル
II32で再生波のフーリエスペクトルの中心点におい
て、π/2あるいは−π/2の位相差を発生させ、物体
の位相分布を位相差顕微鏡像として観察することができ
る。
FIG. 5 shows an arrangement similar to that of FIG.
In this case, a configuration for correcting the aberration of the electron hologram forming system 8 is added. That is, the diffracted object wave from the liquid crystal panel 12 selected by the spatial filter 18 is passed through a phase display type liquid crystal panel II 32 arranged immediately after the spatial filter 18 as shown in FIG.
A correction function having a sign opposite to that of the aberration to be corrected is created by the computer 33 and output to the liquid crystal panel II32 via the liquid crystal driver 34, whereby the liquid crystal panel II3
2, the phase of each pixel is changed according to each control signal,
It functions as a desired aberration correction phase filter. In this manner, the aberration of the object wave transmitted through the liquid crystal panel II32 is corrected in real time, so that the phase distribution of the interference microscope image obtained by the imaging device 22 is also accurate. Also,
When observing a sample having a weak phase distribution, a phase difference of π / 2 or -π / 2 is generated at the center point of the Fourier spectrum of the reproduced wave in the liquid crystal cell II32, and the phase distribution of the object is changed by a phase contrast microscope image. Can be observed as

【0023】ところで、図1、図4、図5において、位
相変調干渉法を実施するためのPZT24により移動す
るミラー16、27が単一の平面鏡であるため、位相変
化を得るためにPZT24によって何れかの方向に微動
させると、位相のみならず反射光の光路がずれてしま
い、同一条件で異なる位相差の干渉縞を得ることができ
ず、正確な位相計測をするには不十分なものである。そ
こで、このような点を改良するために、例えば図6に示
したようなコーナーキューブプリズム35を用いる。図
6は図4のように位相強調を行う配置に適用した場合で
あるが、図1のように平面波と干渉させる場合にも適用
できる。図6において、レーザ13からの光は、コリメ
ータ14で平面波とされた後、ハーフミラー36で分割
される。分割された光の中、透過光は固定ミラー37で
反射され、その反射光はハーフミラー36に戻り、そこ
で反射されて液晶パネル12に入射する一方の平面波に
なる。分割された光の中の反射光はコーナーキューブプ
リズム35に入射し、反対方向に反射され、ハーフミラ
ー36を通過して液晶パネル12に入射する他方の平面
波になる。これら2つの平面波が、図4の場合と同様、
相互に角度をなす2つの平面波を構成し、一方の平面波
から+n次の再生波面が、他方の平面波から−n次の再
生波面(共役波面)が光軸に沿って進むように再生され
る。ところで、干渉する2つの波面間に異なる位相差を
導入するために、コーナーキューブプリズム35の裏面
に取り付けられたPZT24を駆動するが、PZT24
によりコーナーキューブプリズム35が移動されても、
コーナーキューブプリズム35の特性上、それからの反
射光の光路は何らずれないため、同一条件で異なる位相
差の干渉縞を得ることができるようになる。
In FIGS. 1, 4 and 5, since the mirrors 16 and 27 moved by the PZT 24 for performing the phase modulation interferometry are single plane mirrors, any one of the PZTs 24 is used to obtain a phase change. If it is finely moved in any direction, not only the phase but also the optical path of the reflected light will be shifted, and interference fringes with different phase differences cannot be obtained under the same conditions, which is insufficient for accurate phase measurement. is there. Therefore, in order to improve such a point, for example, a corner cube prism 35 as shown in FIG. 6 is used. FIG. 6 shows a case where the present invention is applied to an arrangement in which phase enhancement is performed as shown in FIG. 4, but can also be applied to a case where interference with a plane wave occurs as shown in FIG. In FIG. 6, light from a laser 13 is converted into a plane wave by a collimator 14 and then split by a half mirror 36. Of the divided light, the transmitted light is reflected by the fixed mirror 37, and the reflected light returns to the half mirror 36, where it is reflected and becomes one plane wave incident on the liquid crystal panel 12. The reflected light in the divided light enters the corner cube prism 35, is reflected in the opposite direction, passes through the half mirror 36, and becomes the other plane wave incident on the liquid crystal panel 12. These two plane waves are similar to the case of FIG.
Two plane waves are formed at an angle to each other, and a + n-order reproduced wavefront from one plane wave and a -n-order reproduced wavefront (conjugate wavefront) from the other plane wave travel along the optical axis. By the way, in order to introduce a different phase difference between two interfering wavefronts, the PZT 24 mounted on the back surface of the corner cube prism 35 is driven.
Even if the corner cube prism 35 is moved by
Because of the characteristics of the corner cube prism 35, there is no change in the optical path of the reflected light, so that interference fringes having different phase differences can be obtained under the same conditions.

【0024】以上、本発明の電子線ホログラフィ実時間
位相計測方法及び装置をいくつかの実施例に基づいて説
明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々
の変形が可能である。また、電子的に制御可能な位相像
表示素子、空間的位相フィルタとして、図3を参照にし
て説明したホモジニアス配向のネマチック液晶に限ら
ず、他の液晶素子によっても実現可能であるし、また、
電気光学結晶を真空蒸着して両側から所望パターンの電
極で挟むことによっても実現できる。また、電子的制御
可能な強度像表示素子として、図2を参照にして説明し
た90°配向のツイストネマチック液晶素子に限らず、
他の液晶素子、電気光学素子等によっても実現できる。
While the method and apparatus for measuring the real-time phase of electron beam holography according to the present invention have been described based on several embodiments, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications are possible. In addition, the electronically controllable phase image display element and the spatial phase filter are not limited to the homogeneously aligned nematic liquid crystal described with reference to FIG. 3 and can be realized by other liquid crystal elements.
It can also be realized by vacuum-depositing an electro-optic crystal and sandwiching it with electrodes of a desired pattern from both sides. The electronically controllable intensity image display device is not limited to the twisted nematic liquid crystal device of 90 ° orientation described with reference to FIG.
It can also be realized by other liquid crystal elements, electro-optical elements and the like.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の電子線ホログラフィ実時間位相計測方法及び装置によ
ると、電子線ホログラムを撮像手段により撮像し、この
ホログラムを実時間で書き替え可能で、定着や現像の処
理を必要としない電気光学的表示素子に表示させるの
で、撮像手段で撮像された電子線ホログラムをビデオ信
号として刻々とこの電気光学的表示素子に表示させ、即
座にホログラムの再生を行うことにより、電磁場や熱等
の作用を受けたときの試料の動的な動きの観察が可能に
なる。また、試料の位相分布の等位相干渉縞が即座に得
られるので、真空中に分布する電磁場等の強度分布を持
たない試料の観察が簡単になる。
As is apparent from the above description, according to the electron beam holography real-time phase measuring method and apparatus of the present invention, an electron beam hologram is picked up by an image pickup means, and this hologram can be rewritten in real time. Since the image is displayed on the electro-optical display element which does not require fixing and development processing, the electron beam hologram imaged by the imaging means is displayed on the electro-optical display element as a video signal every moment, and the hologram is immediately reproduced. , It becomes possible to observe the dynamic movement of the sample under the action of an electromagnetic field or heat. Further, since the equiphase interference fringes of the phase distribution of the sample can be obtained immediately, it is easy to observe the sample having no intensity distribution such as an electromagnetic field distributed in a vacuum.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の電子線ホログラフィ実時間位相計測方
法の原理を実施する装置の光路図である。
FIG. 1 is an optical path diagram of an apparatus for implementing the principle of the electron beam holography real-time phase measurement method of the present invention.

【図2】ツイストネマチック液晶サンドイッチセルの構
造と作用を説明するための図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining the structure and operation of a twisted nematic liquid crystal sandwich cell.

【図3】ホモジニアス配向のネマチック液晶サンドイッ
チセルの構造と作用を説明するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining the structure and operation of a homogeneously aligned nematic liquid crystal sandwich cell.

【図4】他の実施例の装置の光路図である。FIG. 4 is an optical path diagram of a device according to another embodiment.

【図5】もう1つの実施例の装置の光路図である。FIG. 5 is an optical path diagram of a device according to another embodiment.

【図6】さらに別の実施例の装置の光路図である。FIG. 6 is an optical path diagram of a device according to still another embodiment.

【図7】電子線ホログラム撮像装置の概略の構成図であ
る。
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of an electron beam hologram imaging device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…平面電子波 2…試料 3…電子対物レンズ 4…電子バイプリズム 5…中間像面 6…電子レンズ 8…電子線ホログラム作成系 9…蛍光板 10…撮像装置 11…液晶ドライバ 12…液晶パネル 13…レーザ 14…コリメータ 15…ハーフミラー 16…ミラー 17…レンズ 18…空間フィルタ 19…ミラー 20…レンズ 21…ハーフミラー 22…撮像装置 23…画像表示装置 24…PZT 25…ハーフミラー 26、27…ミラー 28…ハーフミラー 29…レンズ 30…空間フィルター 31…レンズ 32…液晶パネルII 33…計算機 34…液晶ドライバ 35…コーナーキューブプリズム 36…ハーフミラー 37…固定ミラー DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Plane electron wave 2 ... Sample 3 ... Electronic objective lens 4 ... Electronic biprism 5 ... Intermediate image plane 6 ... Electron lens 8 ... Electron beam hologram creation system 9 ... Fluorescent plate 10 ... Imaging device 11 ... Liquid crystal driver 12 ... Liquid crystal panel 13 ... Laser 14 ... Collimator 15 ... Half mirror 16 ... Mirror 17 ... Lens 18 ... Spatial filter 19 ... Mirror 20 ... Lens 21 ... Half mirror 22 ... Imaging device 23 ... Image display device 24 ... PZT 25 ... Half mirror 26,27 ... Mirror 28 half mirror 29 lens 30 spatial filter 31 lens 32 liquid crystal panel II 33 computer 34 liquid crystal driver 35 corner cube prism 36 half mirror 37 fixed mirror

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 外村 彰 埼玉県比企郡鳩山町楓ケ丘2−19−5 (56)参考文献 特開 平5−322839(JP,A) 特開 昭58−155636(JP,A) 応用物理 第48巻 第11号 1979年7 月発行 外村彰 松田強 遠藤潤二著 電子線ホログラフィーの最近の進歩 P.1094〜P.1100 応用物理 第53巻 第8号 昭和59年 8月1日発行 外村彰著 電子線ホログ ラフィーを利用した極限的計測 P. 664〜P.674 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G03H 5/00 G03H 1/22 H01J 37/26──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Akira Tomura 2-19-5 Kaedaoka, Hatoyama-cho, Hiki-gun, Saitama (56) References JP-A-5-322839 (JP, A) JP-A-58-58 155636 (JP, A) Applied Physics Vol. 48, No. 11, published in July 1979 Akira Sotomura Tsuyoshi Matsuda, Junji Endo Recent advances in electron beam holography 1094-P. 1100 Applied Physics Vol.53 No.8 Published August 1, 1984 Akira Sotomura Extreme Measurement Using Electron Holography P. 664-P. 674 (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) G03H 5/00 G03H 1/22 H01J 37/26

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 電子線参照波と試料により変調された電
子線物体波との干渉縞からなる電子線ホログラムを撮像
手段により撮像し、撮像されたホログラムを空間的な強
度変調機能又は空間的な位相変調機能を持つ電気光学的
表示素子に表示させ、この電気光学的表示素子にコヒー
レント光を入射することにより再生された物体波に平面
波又は共役物体波を重ねて、実時間で干渉顕微鏡像を形
成することを特徴とする電子線ホログラフィ実時間位相
計測法。
An imaging means for imaging an electron beam hologram comprising an interference fringe between an electron beam reference wave and an electron beam object wave modulated by a sample; Display on an electro-optical display element having a phase modulation function, superimpose a plane wave or conjugate object wave on the object wave reproduced by injecting coherent light into this electro-optical display element, and generate an interference microscope image in real time. An electron holography real-time phase measurement method characterized by forming.
【請求項2】 前記空間的な強度変調機能を持つ電気光
学的表示素子として、偏光板と各画素がツイストネマチ
ック液晶のサンドイッチセルからなる液晶パネルを用い
ることを特徴とする請求項1記載の電子線ホログラフィ
実時間位相計測法。
2. The electronic device according to claim 1, wherein a liquid crystal panel comprising a polarizing plate and a sandwich cell of a twisted nematic liquid crystal is used as the electro-optical display element having a spatial intensity modulation function. Line holography real-time phase measurement.
【請求項3】 前記空間的な位相変調機能を持つ電気光
学的表示素子として、各画素がホモジニアス配向のネマ
チック液晶のサンドイッチセルからなる液晶パネルを用
いることを特徴とする請求項1記載の電子線ホログラフ
ィ実時間位相計測法。
3. The electron beam according to claim 1, wherein a liquid crystal panel in which each pixel is formed of a sandwich cell of a nematic liquid crystal having a homogeneous alignment is used as the electro-optical display element having a spatial phase modulation function. Holographic real-time phase measurement.
【請求項4】 電子線参照波と試料により変調された電
子線物体波との干渉縞からなる電子線ホログラムを作成
する手段と、作成された電子線ホログラムを撮像する撮
像手段と、撮像されたホログラムを強度像又は位相像と
して表示する空間的な強度変調機能又は空間的な位相変
調機能を持つ電気光学的表示素子と、この電気光学的表
示素子にコヒーレント光を入射して再生された物体波に
平面波又は共役物体波を重ねて、実時間で干渉顕微鏡像
を形成する光学系とを備えることを特徴とする電子線ホ
ログラフィ実時間位相計測装置。
4. A means for creating an electron beam hologram comprising interference fringes between an electron beam reference wave and an electron beam object wave modulated by a sample; an imaging means for imaging the created electron beam hologram; An electro-optical display element having a spatial intensity modulation function or a spatial phase modulation function for displaying a hologram as an intensity image or a phase image, and an object wave reproduced by entering coherent light into the electro-optical display element And an optical system for forming an interference microscope image in real time by superimposing a plane wave or a conjugate object wave on the electron beam holography.
【請求項5】 請求項4記載の電子線ホログラフィ実時
間位相計測装置において、前記光学系が、前記電気光学
的表示素子に所定角度をなす2つの平面波を入射し、表
示されたホログラムからの±1回折波を相互に重ね合わ
せて位相分布を2倍に強調した干渉顕微鏡像を形成する
ように構成されていることを特徴とする電子線ホログラ
フィ実時間位相計測装置。
5. The electron beam holography real-time phase measuring apparatus according to claim 4, wherein the optical system makes two plane waves having a predetermined angle incident on the electro-optical display element, and outputs the plane wave from the displayed hologram. An electron holography real-time phase measurement apparatus characterized in that one diffraction wave is superimposed on each other to form an interference microscope image in which the phase distribution is doubled.
【請求項6】 請求項4記載の電子線ホログラフィ実時
間位相計測装置において、前記電気光学的表示素子とし
て各画素がホモジニアス配向のネマチック液晶のサンド
イッチセルからなる液晶パネルを用い、前記光学系が、
この液晶パネルに所定角度をなす2つの平面波を入射
し、表示されたホログラムからの±の高次回折波を相互
に重ね合わせて位相分布をその次数の2倍に強調した干
渉顕微鏡像を形成するように構成されていることを特徴
とする電子線ホログラフィ実時間位相計測装置。
6. The electron beam holography real-time phase measuring apparatus according to claim 4, wherein each of said pixels uses a liquid crystal panel composed of a sandwich cell of a nematic liquid crystal of a homogeneous alignment as said electro-optical display element, and said optical system comprises:
Two plane waves forming a predetermined angle are incident on this liquid crystal panel, and the higher order diffracted waves of ± from the displayed hologram are superimposed on each other to form an interference microscope image in which the phase distribution is enhanced to twice its order. An electron holography real-time phase measuring apparatus characterized by having the following configuration.
【請求項7】 請求項6記載の電子線ホログラフィ実時
間位相計測装置において、前記撮像手段により撮像され
たホログラムに対して非線形処理を施した後に前記液晶
パネルに表示するように構成されていることを特徴とす
る電子線ホログラフィ実時間位相計測装置。
7. An electron beam holography real-time phase measurement apparatus according to claim 6, wherein the hologram imaged by the imaging means is subjected to a non-linear processing and then displayed on the liquid crystal panel. An electron beam holography real-time phase measurement device characterized by the following.
【請求項8】 前記請求項4から7の何れか1項記載の
電子線ホログラフィ実時間位相計測装置において、前記
電気光学的表示素子からの再生波のフーリエ変換面に空
間的な位相変調機能を有する第2の電気光学的表示素子
を設け、前記の電子線ホログラムを作成する手段におけ
る収差をこの第2の電気光学的表示素子により実時間で
補正するように構成したことを特徴とする電子線ホログ
ラフィ実時間位相計測装置。
8. The electron beam holography real-time phase measuring apparatus according to claim 4, wherein a spatial phase modulation function is provided on a Fourier transform surface of a reproduced wave from the electro-optical display element. A second electro-optical display element having an electron beam hologram, wherein the second electro-optical display element corrects aberrations in the means for creating the electron beam hologram in real time. Holographic real-time phase measurement device.
【請求項9】 前記請求項4から7の何れか1項記載の
電子線ホログラフィ実時間位相計測装置において、前記
電気光学的表示素子からの再生波のフーリエ変換面に空
間的な位相変調機能を有する第2の電気光学的表示素子
を設け、再生波のフーリエスペクトルの中心において、
π/2あるいは−π/2の位相差を与えて、弱位相物体
の位相分布を強度分布に変換して位相顕微鏡像として可
視化するように構成したことを特徴とする電子線ホログ
ラフィ実時間位相計測装置。
9. The electron beam holography real-time phase measurement apparatus according to claim 4, wherein a spatial phase modulation function is provided on a Fourier transform surface of a reproduced wave from the electro-optical display element. A second electro-optical display element having a center of the Fourier spectrum of the reproduced wave,
A real-time phase measurement of electron beam holography, wherein a phase difference of π / 2 or -π / 2 is given to convert a phase distribution of a weak phase object into an intensity distribution and visualize it as a phase microscope image. apparatus.
【請求項10】 前記請求項4から8の何れか1項記載
の電子線ホログラフィ実時間位相計測装置において、前
記光学系が、再生された物体波に平面波又は共役物体波
を重ねて干渉顕微鏡を形成する際、両波面間の位相差が
0と2πの間の複数段に変化させて物体波の結像面で干
渉させるように構成され、各々の位相差に対応した干渉
縞の強度分布から、物体波面の位相分布を求めるように
したことを特徴とする電子線ホログラフィ実時間位相計
測装置。
10. The electron beam holography real-time phase measuring apparatus according to claim 4, wherein the optical system superimposes a plane wave or a conjugate object wave on the reproduced object wave to perform an interference microscope. At the time of formation, the phase difference between the two wavefronts is changed in a plurality of steps between 0 and 2π so as to cause interference at the image plane of the object wave, and from the intensity distribution of interference fringes corresponding to each phase difference. An electron holography real-time phase measurement apparatus, wherein a phase distribution of an object wavefront is obtained.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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応用物理 第48巻 第11号 1979年7月発行 外村彰 松田強 遠藤潤二著 電子線ホログラフィーの最近の進歩 P.1094〜P.1100
応用物理 第53巻 第8号 昭和59年8月1日発行 外村彰著 電子線ホログラフィーを利用した極限的計測 P.664〜P.674

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