JPH0511190A - 多層膜位相差顕微鏡 - Google Patents
多層膜位相差顕微鏡Info
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- JPH0511190A JPH0511190A JP16174791A JP16174791A JPH0511190A JP H0511190 A JPH0511190 A JP H0511190A JP 16174791 A JP16174791 A JP 16174791A JP 16174791 A JP16174791 A JP 16174791A JP H0511190 A JPH0511190 A JP H0511190A
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- Japan
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- phase difference
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 透過型の位相板を用いる代わりに、反射光の
位相を変え得るようにした光学系により構成される多層
膜位相差顕微鏡を提供することである。 【構成】 本発明による多層膜位相差顕微鏡は、物体に
向けて輪帯照明光を照射する照明手段と、前記物体から
の光を受けて該物体の像を形成する反射型対物レンズ２
５とを備えた顕微鏡において、前記対物レンズ２５を構
成している反射鏡２６の反射面の所定部分に、その他の
部分における反射光との間に実質的に１／４波長に相当
する位相差を付与する手段２８が設けられている。
位相を変え得るようにした光学系により構成される多層
膜位相差顕微鏡を提供することである。 【構成】 本発明による多層膜位相差顕微鏡は、物体に
向けて輪帯照明光を照射する照明手段と、前記物体から
の光を受けて該物体の像を形成する反射型対物レンズ２
５とを備えた顕微鏡において、前記対物レンズ２５を構
成している反射鏡２６の反射面の所定部分に、その他の
部分における反射光との間に実質的に１／４波長に相当
する位相差を付与する手段２８が設けられている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、位相物体の観察又は計
測等に用いられる位相差顕微鏡に関する。
測等に用いられる位相差顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種の位相差顕微鏡において、
輪帯照明とこの輪帯に相当する部分の位相が１／４波長
ずれるような位相膜を施した瞳を有する対物レンズとが
用いられている。
輪帯照明とこの輪帯に相当する部分の位相が１／４波長
ずれるような位相膜を施した瞳を有する対物レンズとが
用いられている。
【０００３】図６はかかる位相差顕微鏡の基本的構成例
を示しているが、図において、１は光源、２はリングス
リット３に光を集めるためのコレクターレンズ、４は物
体を照明するためのコンデンサーレンズ、５は物体面、
６は対物レンズ、７は位相を１／４波長ずらすための位
相板、８は像面である。上記リングスリット３は、図７
に示したように開口３ａを有しており、また上記位相板
７は上記対物レンズ６の瞳もしくはその近傍に設けられ
ている。位相板７において、対物レンズ６の瞳に投影さ
れる上記リングスリット３の開口３ａと整合するリング
状の位相膜７ａが形成されている。そして、この位相膜
７ａはリングスリット３における開口３ａ以外の部分に
対して１／４波長ずれるように形成されている。
を示しているが、図において、１は光源、２はリングス
リット３に光を集めるためのコレクターレンズ、４は物
体を照明するためのコンデンサーレンズ、５は物体面、
６は対物レンズ、７は位相を１／４波長ずらすための位
相板、８は像面である。上記リングスリット３は、図７
に示したように開口３ａを有しており、また上記位相板
７は上記対物レンズ６の瞳もしくはその近傍に設けられ
ている。位相板７において、対物レンズ６の瞳に投影さ
れる上記リングスリット３の開口３ａと整合するリング
状の位相膜７ａが形成されている。そして、この位相膜
７ａはリングスリット３における開口３ａ以外の部分に
対して１／４波長ずれるように形成されている。
【０００４】ところで近年、軟Ｘ線領域の波長（数Å〜
数百Å）を用いた顕微鏡が注目されている（例えば、レ
ーザー研究第１８巻、Ｎｏ．１０、ｐ１〜ｐ１０９；社
団法人レーザー学会等）。そして、このような波長が短
い光によれば、高い分解能が期待でき、また光のエネル
ギーが高いため被検物体との間の相互作用により新しい
情報を得ることも期待できる。ところが、かかる波長領
域の光の場合、物質に対する屈折率はほぼ１になるた
め、可視光の場合に顕著に現れる反射や屈折等の現象は
生じ得ない。また、上記軟Ｘ線領域の光に対する物質の
吸収性が大きく、従って、可視光の領域で通常用いられ
ている屈折型のレンズは使用されない。
数百Å）を用いた顕微鏡が注目されている（例えば、レ
ーザー研究第１８巻、Ｎｏ．１０、ｐ１〜ｐ１０９；社
団法人レーザー学会等）。そして、このような波長が短
い光によれば、高い分解能が期待でき、また光のエネル
ギーが高いため被検物体との間の相互作用により新しい
情報を得ることも期待できる。ところが、かかる波長領
域の光の場合、物質に対する屈折率はほぼ１になるた
め、可視光の場合に顕著に現れる反射や屈折等の現象は
生じ得ない。また、上記軟Ｘ線領域の光に対する物質の
吸収性が大きく、従って、可視光の領域で通常用いられ
ている屈折型のレンズは使用されない。
【０００５】そこで、このような軟Ｘ線領域の光の場
合、レンズ（結像素子）としては、全反射を利用する斜
入射型の反射鏡や、多層膜を用いて反射率を向上させる
直入射型の多層膜反射鏡または回析現象を利用したゾー
ンプレート等が用いられている。図８は多層膜の構造例
を示しており、これは一般には図示したように、２種類
の物質Ａ，Ｂを周期１／２波長で交互の重ねたものであ
る。さらに、図９には反射鏡を２枚用いたシュヴァルツ
シルド型反射型対物レンズの構成例が示されている。即
ち一方の反射鏡である凹面鏡の中央部に形成された孔に
対向して凸面鏡が配置されて成る反射型結像系で、上記
凹面鏡及び凸面鏡のそれぞれ表面には図８に示したよう
な多層膜が形成されている。
合、レンズ（結像素子）としては、全反射を利用する斜
入射型の反射鏡や、多層膜を用いて反射率を向上させる
直入射型の多層膜反射鏡または回析現象を利用したゾー
ンプレート等が用いられている。図８は多層膜の構造例
を示しており、これは一般には図示したように、２種類
の物質Ａ，Ｂを周期１／２波長で交互の重ねたものであ
る。さらに、図９には反射鏡を２枚用いたシュヴァルツ
シルド型反射型対物レンズの構成例が示されている。即
ち一方の反射鏡である凹面鏡の中央部に形成された孔に
対向して凸面鏡が配置されて成る反射型結像系で、上記
凹面鏡及び凸面鏡のそれぞれ表面には図８に示したよう
な多層膜が形成されている。
【０００６】ここで、図１０はかかるシュヴァルツシル
ド型反射型対物レンズを用いた顕微鏡の光学系を示して
いる。図において、９はレーザプラズマ光源や放射光等
の高輝度光源、１０は全反射を利用したコンデンサーレ
ンズ、１１は被検物体、１２は反射型対物レンズ、１３
は像面である。上記反射型対物レンズ１２は多層膜反射
鏡により構成されている。そして上記軟Ｘ線領域におい
て、該多層膜を構成する物質がＸ線を一部吸収し、この
ような吸収性があるため理論的には反射率を１００％に
することはできない。実際の反射率は光の波長により相
違するが、１０〜４０％程度である。また、反射型対物
レンズ１２は既に図９に示した通り、通常２枚以上の反
射鏡によって構成されており、その全体的な反射率とし
ては１〜１６％にまで低下する。そして更にコンデンサ
ーレンズ１０の全反射反射率を考慮すると、これよりも
更に低下する。従って、光量損失がない光学系が必要不
可欠である。
ド型反射型対物レンズを用いた顕微鏡の光学系を示して
いる。図において、９はレーザプラズマ光源や放射光等
の高輝度光源、１０は全反射を利用したコンデンサーレ
ンズ、１１は被検物体、１２は反射型対物レンズ、１３
は像面である。上記反射型対物レンズ１２は多層膜反射
鏡により構成されている。そして上記軟Ｘ線領域におい
て、該多層膜を構成する物質がＸ線を一部吸収し、この
ような吸収性があるため理論的には反射率を１００％に
することはできない。実際の反射率は光の波長により相
違するが、１０〜４０％程度である。また、反射型対物
レンズ１２は既に図９に示した通り、通常２枚以上の反
射鏡によって構成されており、その全体的な反射率とし
ては１〜１６％にまで低下する。そして更にコンデンサ
ーレンズ１０の全反射反射率を考慮すると、これよりも
更に低下する。従って、光量損失がない光学系が必要不
可欠である。
【０００７】また、位相板についても、従来同様な透過
型の位相板（図６、位相板７）を作製することは、光量
の著しい低下を来たすため好ましくない。物質の複素屈
折率をｎ* ＝ｎ＋ｉδとすると（実数部ｎは位相を、ま
たδは吸収を表す）、物質の厚さをｄとすれば、物質を
通った光と真空中を通った光との光路差は（ｎ−１）ｄ
であり、また透過率ｔはｅｘｐ（−４πδｄ／λ）とな
る（λは波長）。このため、位相板を作製するための物
質としては、上記実数部ｎができるだけ１から離れてお
り、しかも虚数部が小さいものが望ましい。例えば、１
／４波長の位相差とするために必要な物質の厚さｄは、
ｄ＝λ／｛４｜ｎ−１｜｝で表され、また透過率ｔは、
ｅｘｐ｛−πδ／｜ｎ−１｜｝となる。そして次にこれ
らの関係の数値例を示す。
型の位相板（図６、位相板７）を作製することは、光量
の著しい低下を来たすため好ましくない。物質の複素屈
折率をｎ* ＝ｎ＋ｉδとすると（実数部ｎは位相を、ま
たδは吸収を表す）、物質の厚さをｄとすれば、物質を
通った光と真空中を通った光との光路差は（ｎ−１）ｄ
であり、また透過率ｔはｅｘｐ（−４πδｄ／λ）とな
る（λは波長）。このため、位相板を作製するための物
質としては、上記実数部ｎができるだけ１から離れてお
り、しかも虚数部が小さいものが望ましい。例えば、１
／４波長の位相差とするために必要な物質の厚さｄは、
ｄ＝λ／｛４｜ｎ−１｜｝で表され、また透過率ｔは、
ｅｘｐ｛−πδ／｜ｎ−１｜｝となる。そして次にこれ
らの関係の数値例を示す。
【０００８】
波長（λ） 物質 ｎ δ ｄ ｔ
39.8 Å Ni 0.9882 0.0041 843 Å 0.33
39.8 Å Ti 0.9957 0.0009 2313 Å 0.51
44.7 Å Ni 0.9855 0.0057 771 Å 0.29
44.7 Å Ti 0.9944 0.0013 1995 Å 0.48
72.2 Å Ti 0.9858 0.0043 1271 Å 0.38
72.2 Å Mo 0.9800 0.0033 903 Å 0.59
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記数値例から明らか
なように、１／４波長の位相板を用いると、いずれの波
長の場合においても透過率は半減してしまう結果にな
る。そしてまた、上記の各例は物質と真空の場合の例で
あり、実際には、位相板（薄膜）を支える基板（薄膜）
が必要になるので、かかる基板の吸収も加味しなければ
ならないから、このような吸収の影響はさらに大きくな
る。つまり、Ｘ線顕微鏡では元々光路の途中で失われる
光量が多いため、位相差顕微鏡に適用した場合には、一
般的な光学顕微鏡におけるような透過型の位相板を用い
ると光量損失が益々増大する。
なように、１／４波長の位相板を用いると、いずれの波
長の場合においても透過率は半減してしまう結果にな
る。そしてまた、上記の各例は物質と真空の場合の例で
あり、実際には、位相板（薄膜）を支える基板（薄膜）
が必要になるので、かかる基板の吸収も加味しなければ
ならないから、このような吸収の影響はさらに大きくな
る。つまり、Ｘ線顕微鏡では元々光路の途中で失われる
光量が多いため、位相差顕微鏡に適用した場合には、一
般的な光学顕微鏡におけるような透過型の位相板を用い
ると光量損失が益々増大する。
【００１０】本発明はかかる実情に鑑み、透過型の位相
板を用いる代わりに、反射光の位相を変える得るように
した光学系により構成される多層膜位相差顕微鏡を提供
することを目的とする。
板を用いる代わりに、反射光の位相を変える得るように
した光学系により構成される多層膜位相差顕微鏡を提供
することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明による多層膜位相
差顕微鏡は、物体に向けて輪帯照明光を照射する照明手
段と、前記物体からの光を受けて該物体の像を形成する
反射型対物レンズとを備えた顕微鏡において、前記対物
レンズを構成している反射鏡の反射面の所定部分に、そ
の他の部分における反射光との間に実質的に１／４波長
に相当する位相差を付与する手段が設けられている。
差顕微鏡は、物体に向けて輪帯照明光を照射する照明手
段と、前記物体からの光を受けて該物体の像を形成する
反射型対物レンズとを備えた顕微鏡において、前記対物
レンズを構成している反射鏡の反射面の所定部分に、そ
の他の部分における反射光との間に実質的に１／４波長
に相当する位相差を付与する手段が設けられている。
【００１２】
【作用】本発明によれば、光学系内に元々存在している
反射型対物レンズの反射面に上記のような段差を形成し
たことにより、反射光の特定部分のみの位相をその他の
部分に対して変化せしめることができる。
反射型対物レンズの反射面に上記のような段差を形成し
たことにより、反射光の特定部分のみの位相をその他の
部分に対して変化せしめることができる。
【００１３】
【実施例】以下、図１乃至図３に基づき本発明による多
層膜位相差顕微鏡の第一実施例を説明する。図におい
て、２１はレーザプラズマ光源や放射光等の高輝度光
源、２２は光を物体２４上に集光させるための全反射型
コンデンサーレンズ、２３は輪帯照明用の遮光板であ
る。ここで、上記コンデンサーレンズ２２自体により、
輪帯照明に相当する照明を行うようにしてもよい、即ち
後述する反射鏡の形状を工夫することにより反射光がリ
ング状になるようにすることができる。
層膜位相差顕微鏡の第一実施例を説明する。図におい
て、２１はレーザプラズマ光源や放射光等の高輝度光
源、２２は光を物体２４上に集光させるための全反射型
コンデンサーレンズ、２３は輪帯照明用の遮光板であ
る。ここで、上記コンデンサーレンズ２２自体により、
輪帯照明に相当する照明を行うようにしてもよい、即ち
後述する反射鏡の形状を工夫することにより反射光がリ
ング状になるようにすることができる。
【００１４】２５はシュヴァルツシルド型反射型対物レ
ンズで、図３に示したように、凹面反射鏡２６と凸面反
射鏡２７とにより構成されている。そして本実施例で
は、上記凹面反射鏡２６の反射面に位相差を付与するた
めの段差２８が形成されている。この段差２８は反射面
上の、物体からの０次回折光が入射する部分に設けら
れ、０次回折光が入射される領域とほぼ同じ大きさを持
った輪帯形状を有している。この段差２８は図１に示し
たように、この例では凹面反射鏡２６の基盤に予め１／
８波長に相当する段部２６ａを形成したもので、図３に
示される直入射の場合には入射角θのときに必要になる
段部２６ａの高さＤは、次の式で与えられる。 Ｄ＝λｃｏｓθ／８ｎ そして、像面２９には、マイクロチャンネルプレート
（ＭＣＤ）やＣＣＤ等の画像検出記が設置されるように
なっている。
ンズで、図３に示したように、凹面反射鏡２６と凸面反
射鏡２７とにより構成されている。そして本実施例で
は、上記凹面反射鏡２６の反射面に位相差を付与するた
めの段差２８が形成されている。この段差２８は反射面
上の、物体からの０次回折光が入射する部分に設けら
れ、０次回折光が入射される領域とほぼ同じ大きさを持
った輪帯形状を有している。この段差２８は図１に示し
たように、この例では凹面反射鏡２６の基盤に予め１／
８波長に相当する段部２６ａを形成したもので、図３に
示される直入射の場合には入射角θのときに必要になる
段部２６ａの高さＤは、次の式で与えられる。 Ｄ＝λｃｏｓθ／８ｎ そして、像面２９には、マイクロチャンネルプレート
（ＭＣＤ）やＣＣＤ等の画像検出記が設置されるように
なっている。
【００１５】本発明による多層膜位相差顕微鏡は、上記
のように構成されているから、光源２１からの照明光は
コンデンサーレンズ２２及び遮光板２３を介して物体２
４を透過して来て、シュヴァルツシルド型反射型対物レ
ンズ２５の凹面反射鏡２６へ入射する。そしてこの実施
例では入射光線は凹面反射鏡２６に対して入射角θ＝１
１°で入射するが、上記のように段部２６ａを形成した
ことにより、段差２８部分における反射面は、それ以外
の部分の反射面よりも反射光の波面が１／４波長だけず
れる。このように従来例の場合のような位相板を用いる
ことなく、反射光に位相差を付けることができるが、こ
れは特に軟Ｘ線領域の光を用いた場合に、一般的な光学
顕微鏡における透過型の位相板を用いると光量損失が著
しく増大するのに比べて反射型対物レンズの作用により
かかる軟Ｘ線領域においても光量損失を少なくした上で
この種の位相差顕微鏡としての機能を有効に発揮させる
ことができる。
のように構成されているから、光源２１からの照明光は
コンデンサーレンズ２２及び遮光板２３を介して物体２
４を透過して来て、シュヴァルツシルド型反射型対物レ
ンズ２５の凹面反射鏡２６へ入射する。そしてこの実施
例では入射光線は凹面反射鏡２６に対して入射角θ＝１
１°で入射するが、上記のように段部２６ａを形成した
ことにより、段差２８部分における反射面は、それ以外
の部分の反射面よりも反射光の波面が１／４波長だけず
れる。このように従来例の場合のような位相板を用いる
ことなく、反射光に位相差を付けることができるが、こ
れは特に軟Ｘ線領域の光を用いた場合に、一般的な光学
顕微鏡における透過型の位相板を用いると光量損失が著
しく増大するのに比べて反射型対物レンズの作用により
かかる軟Ｘ線領域においても光量損失を少なくした上で
この種の位相差顕微鏡としての機能を有効に発揮させる
ことができる。
【００１６】なお、上記実施例の段差２８は凸面反射鏡
２７の適所に設けてもよいが、対物レンズ２５の瞳位置
のできるだけ至近位置に配置するようにすることが好ま
しい。
２７の適所に設けてもよいが、対物レンズ２５の瞳位置
のできるだけ至近位置に配置するようにすることが好ま
しい。
【００１７】図４は本発明による多層膜位相差顕微鏡の
第二実施例を示す。この第二実施例では、全反射を利用
した斜入射鏡により対物レンズ３０を構成したものであ
る。上記斜入射鏡は図５に示したように、回転双曲面３
１と回転楕円面３２とを有する所謂、ウォルター型対物
レンズであるが、この第二実施例によれば、上記回転楕
円面３２上に位相差を生じさせるために形成した段差２
８´より、段差２８´部分における反射面での反射光の
波面を１／４波長だけずらすことができる。
第二実施例を示す。この第二実施例では、全反射を利用
した斜入射鏡により対物レンズ３０を構成したものであ
る。上記斜入射鏡は図５に示したように、回転双曲面３
１と回転楕円面３２とを有する所謂、ウォルター型対物
レンズであるが、この第二実施例によれば、上記回転楕
円面３２上に位相差を生じさせるために形成した段差２
８´より、段差２８´部分における反射面での反射光の
波面を１／４波長だけずらすことができる。
【００１８】
【発明の効果】上述したように本発明によれば、この種
の位相差顕微鏡において、光量損失を少なくするように
した上で、反射光に対して有効に位相差を付けることが
でき、特に軟Ｘ線領域の光を用いた場合に優れた効果を
発揮し得る等の利点を有している。
の位相差顕微鏡において、光量損失を少なくするように
した上で、反射光に対して有効に位相差を付けることが
でき、特に軟Ｘ線領域の光を用いた場合に優れた効果を
発揮し得る等の利点を有している。
【図１】本発明の多層膜位相差顕微鏡にかかる多層位相
膜の構造例を示す反射型対物レンズの要部縦断面図であ
る。
膜の構造例を示す反射型対物レンズの要部縦断面図であ
る。
【図２】本発明の多層膜位相差顕微鏡の第一実施例によ
る光学系の概略構成を示す図である。
る光学系の概略構成を示す図である。
【図３】本発明の多層膜位相差顕微鏡の第一実施例にお
けるシュヴァルツシルド型反射型対物レンズの構成を示
す図である。
けるシュヴァルツシルド型反射型対物レンズの構成を示
す図である。
【図４】本発明の多層膜位相差顕微鏡の第二実施例によ
る光学系の概略構成を示す図である。
る光学系の概略構成を示す図である。
【図５】本発明の多層膜位相差顕微鏡の第二実施例にお
けるウォルター型対物レンズの構成を示す図である。
けるウォルター型対物レンズの構成を示す図である。
【図６】従来の位相差顕微鏡の光学系の基本的構成例を
示す図である。
示す図である。
【図７】従来の位相差顕微鏡の光学系に用いられるリン
グスリットの正面図である。
グスリットの正面図である。
【図８】従来の位相差顕微鏡の光学系における多層膜反
射鏡の構造例を示要部縦断面図である。
射鏡の構造例を示要部縦断面図である。
【図９】従来の位相差顕微鏡の光学系における反射型対
物レンズの構成を示す図である。
物レンズの構成を示す図である。
【図１０】従来の多層膜位相差顕微鏡の光学系の概略構
成を示す図である。
成を示す図である。
２１ 光源
２２ コンデンサーレンズ
２３ 遮光板
２４ 物体
２５ 反射型対物レンズ
２６ 凹面反射鏡
２７ 凸面反射鏡
２８ 段差
２８´ 段差
２９ 像面
３０ 対物レンズ
３１ 回転双曲面
３２ 回転楕円面
Claims (2)
- 【請求項１】 物体に向けて輪帯照明光を照射する照明
手段と、前記物体からの光を受けて該物体の像を形成す
る反射型対物レンズとを備えた顕微鏡において、前記対
物レンズを構成している反射鏡の反射面の所定部分に、
その他の部分における反射光との間に実質的に１／４波
長に相当する位相差を付与する手段を設けたことを特徴
とする位相差顕微鏡。 - 【請求項２】 前記反射面が多層膜により構成されてい
ることを特徴とする請求項１に記載の位相差顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16174791A JPH0511190A (ja) | 1991-07-02 | 1991-07-02 | 多層膜位相差顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16174791A JPH0511190A (ja) | 1991-07-02 | 1991-07-02 | 多層膜位相差顕微鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0511190A true JPH0511190A (ja) | 1993-01-19 |
Family
ID=15741121
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16174791A Withdrawn JPH0511190A (ja) | 1991-07-02 | 1991-07-02 | 多層膜位相差顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0511190A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007058130A (ja) * | 2005-08-26 | 2007-03-08 | Japan Science & Technology Agency | 極端紫外線顕微鏡及び検査方法 |
-
1991
- 1991-07-02 JP JP16174791A patent/JPH0511190A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007058130A (ja) * | 2005-08-26 | 2007-03-08 | Japan Science & Technology Agency | 極端紫外線顕微鏡及び検査方法 |
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| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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