JPH0961718A

JPH0961718A - 微分干渉顕微鏡

Info

Publication number: JPH0961718A
Application number: JP7215580A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Iwasaki; 豊岩崎; Jun Iwasaki; 純岩崎; Yasushi Oki; 裕史大木
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1995-08-24
Filing date: 1995-08-24
Publication date: 1997-03-07

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】微分干渉像のコントラストを任意に変化させ
ることの可能な微分干渉顕微鏡を提供する。【解決手段】微分干渉顕微鏡は、被検物体８が鏡面で
あるときに検光子１２に達する反射光が円偏光となるよ
うに構成され、検光子１２はアナライザ角が可変の偏光
ビームスプリッタ１２を有し、２次元イメージセンサ１
４、１６は偏光ビームスプリッタ１２を透過した光を検
出するための第１の２次元イメージセンサ１４と、偏光
ビームスプリッタ１２で反射した光を検出するための第
２の２次元イメージセンサ１６とを有し、像形成装置１
７は、第１の２次元イメージセンサ１４の出力と前記第
２の２次元イメージセンサ１６の出力との差に基づい
て、偏光ビームスプリッタ１２のアナライザ角に応じた
コントラストを有する微分干渉像を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はICパターンや金属表面な
どの観察に適する微分干渉顕微鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】ウォラストンプリズム、ノマルスキープ
リズム等の複屈折性プリズムを用いて、互いに偏光の異
なる照明光を僅かにずらして被検面上に結像させ、その
反射戻り光の干渉を利用して被検面上の微小な段差をコ
ントラスト（干渉色）変化として観察することのできる
微分干渉型の顕微鏡は、成熟した技術として広く用いら
れている。これらの微分干渉型の顕微鏡では、観察しよ
うとする段差前後で反射率がほとんど変化しない場合に
のみ、その段差形状にほぼ等しいコントラストを得るこ
とができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般に、微分干渉顕微
鏡では、被検物体上に存在する幾何学的な段差に対し
て、ほぼ微分像に等しいコントラストを与える事ができ
る。しかしながら、被検物体上に存在する一般的な段差
は、単に表面の凹凸（幾何学的な段差）だけから成って
いるわけではない。たとえばガラス基板上に蒸着された
クロームのパターンを考えると、蒸着面の境界において
クローム膜厚に相当する幾何学的段差が存在するだけで
なく、光の反射率もまた大きく変化している。

【０００４】このように、一般の段差の多くは入射する
光の位相と振幅をともに変調するという性質を有する。
したがって、互いに異なる段差に対しては、位相と振幅
の変調される度合も当然に異なってくる。こうした様々
な段差に対して、固定した光学系を介して常に最良のコ
ントラストを有する微分干渉像を得ることができないと
いう問題点があった。

【０００５】そのため、本発明は、微分干渉像のコント
ラストを任意に変化させることの可能な微分干渉顕微鏡
を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そのため、本発明は光源
と、光源からの光で被検物体を照明するための照明光学
系と、被検物体の像を所定の像面に結像するための対物
レンズと、対物レンズと光源との間に配設され光源から
の光をその偏光成分によって２つの光路に分割するため
の複屈折プリズムと、被検物体からの反射光のうち特定
の偏光成分を選択するための検光子と、像面に配設され
検光子を通過した光を受光する２次元イメージセンサ
と、２次元イメージセンサから出力される信号から画像
を形成する像形成装置とを備えた微分干渉顕微鏡におい
て、微分干渉顕微鏡を、被検物体が鏡面であるときに検
光子に達する反射光が円偏光となるように構成し、検光
子はアナライザ角が可変の偏光ビームスプリッタを有
し、２次元イメージセンサは偏光ビームスプリッタを透
過した光を検出するための第１の２次元イメージセンサ
と、偏光ビームスプリッタで反射した光を検出するため
の第２の２次元イメージセンサとを有し、像形成装置が
第１の２次元イメージセンサの出力と第２の２次元イメ
ージセンサの出力との差に基づいて、偏光ビームスプリ
ッタのアナライザ角に応じたコントラストを有する微分
干渉像を形成するようにした（請求項１）。

【０００７】また、本発明は光源と、光源からの光で被
検物体を照明するための照明光学系と、被検物体の像を
所定の像面に結像するための対物レンズと、対物レンズ
と光源との間に配設され光源からの光をその偏光成分に
よって２つの光路に分割するための複屈折プリズムと、
被検物体からの反射光のうち特定の偏光成分を選択する
ための検光子と、像面に配設され検光子を通過した光を
受光する２次元イメージセンサと、２次元イメージセン
サから出力される信号から画像を形成する像形成装置と
を備えた微分干渉顕微鏡において、微分干渉顕微鏡を、
被検物体が鏡面であるときに検光子に達する反射光が円
偏光となるように構成し、検光子はアナライザ角が可変
であり、像形成装置は、検光子のアナライザ角が少なく
とも２つの異なる位置にある時の２次元イメージセンサ
の出力の差に基づいて、アナライザ角に応じたコントラ
ストを有する微分干渉像を形成するようにした（請求項
５）。

【０００８】

【作用】本発明の発明者らは種々研究を重ねた結果、検
光子として回転自在な偏光ビームスプリッタを有する微
分干渉顕微鏡において、いかなる段差に対しても最良の
コントラストの微分干渉像を得ることのできる微分干渉
顕微鏡が得られることを見出した。

【０００９】以下、本発明の微分干渉顕微鏡の作用を理
論的に説明する。なお、段差は基本的に１次元特性を有
するため、以下の解析では光学系を含めすべてを１次元
的に取り扱う。実際の光学系は２次元特性を有するが、
後述の各式に対して直交する座標系を導入するだけで２
次元化を容易に行うことができるのはいうまでもない。
被検物体上に一次元座標ｘを設定し、原点ｘ＝０に段差
が存在するものとする。物体はｘ＝０を除いて平坦であ
り、物体の複素振幅分布ｏ（ｘ）が次の式（１）で与え
られるものとする。

【００１０】

【数１】

【００１１】式（１）において、ａおよびｂはそれぞれ
ｘ≦０の領域およびｘ＞０の領域における物体の反射率
の平方根（すなわち振幅反射率）である。また、ψは段
差によって生じる入射光の位相変化量である。次いで、
この段差位置における微分干渉像の強度Ｉを求める。段
差位置すなわちｘ＝０において、微分干渉顕微鏡によっ
て被検物体上に形成された２つの照明光は、段差を挟ん
でその両側の対称な位置にある。それぞれの照明光を構
成する点像のうち照明光の中心の点像に注目すると、こ
の２つの点像は、段差を挟んでその両側の対称な位置に
ある。すなわち２つの点像の中心間の距離を２δとすれ
ば、第一の照明光の点像の中心は位置ｘ＝δにあり、第
二の照明光の点像はｘ＝−δにある。

【００１２】まず、第一の照明光の点像について考え
る。物体上での点像の振幅分布をｕ（ｘ）とすれば、第
一の照明光の点像の回折により、方向余弦α方向に回折
される光の複素振幅Ｐ₁は次の式（２）で与えられる。

【００１３】

【数２】

【００１４】同様に、第二の照明光の点像について、そ
の回折により方向余弦α方向に回折される光の複素振幅
Ｐ₂は、次の式（３）で与えられる。

【００１５】

【数３】

【００１６】光源から検光子直前までの間の光学系が第
一の照明光と第二の照明光に与える位相差（すなわち被
検物体として鏡面を用いたときに検光子直前における両
照明光の位相差）をθとし、検光子（偏光ビームスプリ
ッタ）の方位角（アナライザ角）をφとすると、検光子
（偏光ビームスプリッタ）の透過光強度ｉ_Tと反射光強
度ｉ_Rは、次の式（４）および（５）でそれぞれ与えら
れる。

【００１７】

【数４】

【００１８】

【数５】

【００１９】実際には、レンズの開口数ＮＡより小さい
方向余弦の回折光はすべて受光される。したがって、透
過光全強度Ｉ_Tおよび反射光全強度Ｉ_Rは、次の式（６）
および（７）でそれぞれ与えられる。

【００２０】

【数６】

【００２１】

【数７】

【００２２】したがって、透過光全強度Ｉ_Tと反射光全
強度Ｉ_Rとの差信号Ｓは、次の式（８）で与えられる。

【００２３】

【数８】

【００２４】式（８）に式（１）〜（７）式を代入する
と、次の式（９）に示す関係が得られる。

【００２５】

【数９】

【００２６】本発明では、式（９）において位相差θ＝
π／２と設定することにより、次の式（１０）で示す関
係が成立する。

【００２７】

【数１０】

【００２８】なお、式（１０）において、Ｃは、物体に
依存しない装置定数であり、次の式（１１）で与えられ
る。

【００２９】

【数１１】

【００３０】式（１０）の右辺は、次の式（１２）に示
すように、ベクトルの内積の形で表される。

【００３１】

【数１２】

【００３２】したがって、段差位置における差信号Ｓ
は、アナライザ角φが次の式（１３）を満たすときに最
大となる。

【００３３】

【数１３】

【００３４】また、式（１２）を参照すれば、式（１
３）を満たすφに±π／４を加えたアナライザ角におい
て、段差位置における差信号Ｓが最小（ゼロ）になるこ
とがわかる。以下、本発明において位相差θ＝π／２と
設定する理由について説明する。まず、式（９）の右辺
において位相差θを含む部分ｃｏｓ（θ＋ψ）は、θ＝
π／２と設定することにより、式（１０）に示すように
ｓｉｎψとして差信号Ｓに含まれるようになる。こうし
て、微小段差に応じた微小な位相差ψに対する差信号Ｓ
の感度は、位相差θ＝π／２と設定することにより最も
良好になる。換言すれば、位相差θ＝π／２と設定する
ことにより、微小段差に対するコントラストを大きくす
ることができる。

【００３５】次いで、位相差θ＝π／２と設定すること
により、段差の両側のエッジに対するコントラストを同
時に最大（または最小）にする事ができる。段差部分の
振幅反射率をｂとし、その両側の平坦部の振幅反射率を
ａとすると、一方のエッジでは振幅反射率がａからｂへ
変化するとともに段差による位相差が０からψに変化す
る。また、他方のエッジでは振幅反射率がｂからａへ変
化するとともに段差による位相差がψから０に変化す
る。

【００３６】すなわち、式（１３）の右辺において、一
方のエッジと他方のエッジとでは、ａとｂが入れ代わる
とともに位相差ψの符号が逆になる。ところで、ａとｂ
とを入れ代えるとともに位相差ψの符号を逆にしても、
式（１３）の右辺の値は変化しない。これは、一方のエ
ッジのコントラストを最大（または最小）にするアナラ
イザ角と他方のエッジのコントラストを最大（または最
小）にするアナライザ角とが等しいことを意味してい
る。換言すれば、位相差θ＝π／２と設定することによ
り、同一のアナライザ角で段差の両側のエッジに対する
コントラストを同時に最大（または最小）にできる。

【００３７】仮に、位相差θ＝π／２ではなくθ＝０と
設定すると、段差位置における差信号Ｓは、アナライザ
角φが次の式（１４）を満たす時に最大となる。

【００３８】

【数１４】

【００３９】上述の式（１４）において、ａとｂとを入
れ代えるとともに位相差ψの符号を逆にすると、右辺の
値は変化してしまう。すなわち、本発明のように位相差
θ＝π／２と設定しなければ、一方のエッジに対するコ
ントラストを最大（または最小）にしても、そのときの
アナライザ角に対して他方のエッジに対するコントラス
トは、最大（または最小）にならなくなってしまう。

【００４０】このように、本発明では、検光子の直前ま
でに光学系が２つの照明光に加える位相差をθ＝π／２
に、すなわち検光子に達する光が円偏光になるようにす
るとともに、偏光ビームスプリッタのアナライザ角φを
可変にする。こうして、任意の段差に対して段差位置に
おける差信号を最大から最小まで変化させることができ
るので、任意の段差に対して形成される微分干渉像のコ
ントラストを随時調整することができる。

【００４１】

【実施例】図１は本発明の第１実施例にかかる微分干渉
顕微鏡の構成を概略的に示す図である。光源１は、タン
グステンランプであって射出した光は、コリメートレン
ズ２を透過して平行光となり、干渉フィルター３を透過
して波長が選択される。本実施例では、波長は５５０ｎ
ｍに選択された。干渉フィルター３を透過した光は偏光
板４で直線偏光になりハーフミラー５に入射する。この
時の偏光方向は紙面に対して平行である。

【００４２】ハーフミラー５で図中下方に反射された光
はノマルスとキープリズム６に入射する。ノマルスキー
プリズム６は、入射光の偏光方向に対して４５゜で交差
する光学軸を有し、入射光を偏光成分によって２つの光
に分割するための複屈折プリズムである。ノマルスキー
プリズム６を介して２つに分割された光は、対物レンズ
７を介して集光され、ステージ９上に載置された被検物
体８上に２つの照明光を形成する。

【００４３】このように、ノマルスキープリズム６の作
用によって、被検物体８上には僅かに間隔を隔てた２つ
の照明光が形成される。２つの照明光に対する被検物体
８からの２つの反射光は再び対物レンズ７を通過した
後、ノマルスキープリズム６を介して合成される。ここ
で、ノマルスキープリズム６は、２つの照明光に対して
往復でπの整数倍の位相差を加えるように、光軸に対す
る挿入位置が規定されている。したがって、被検物体８
が平坦で段差のない表面、すなわち鏡面である場合、ノ
マルスキープリズム６を介した２つの反射光の位相差は
πの整数倍になる。換言すれば、２つの照明光に対する
被検物体８からの２つの反射光は、ノマルスキープリズ
ム６を介して図１の紙面に平行な偏光を有する直線偏光
に合成される。

【００４４】ノマルスキープリズム６を介した合成光
は、ハーフミラー５に入射する。ハーフミラー５を透過
した合成光は１／４波長板１０に入射する。１／４波長
板１０は、被検物体が鏡面である場合に１／４波長板１
０に入射する合成直線偏光の直線偏光方向に対して方位
角π／４で位置決めされている。したがって、被検物体
８が鏡面である場合、１／４波長板１０を介した合成光
は、円偏光となって光軸を中心として回転可能な１／２
波長板１１に入射する。

【００４５】１／２波長板１１を介した合成光は、偏光
ビームスプリッタ６で透過光と反射光とに分離される。
このように、１／２波長板１１は、偏光回転角が可変の
旋光子であり、回転可能な１／２波長板１１と固定され
た偏光ビームスプリッタ１２とにより、アナライザ角が
可変の偏光ビームスプリッタが構成されている。

【００４６】偏光ビームスプリッタ１２を透過した光
は、レンズ１３で２次元イメージセンサ１４に結像し、
光電変換される。一方偏光ビームスプリッタで反射した
光はレンズ１５で２次元イメージセンサ１６に結像し、
光電変換される。２次元光検出素子１４と２次元光検出
素子１６は、同じ画素構成であり対応する画素は、被検
物体８上の同一の場所からの反射光を受光するようにア
ライメントされている。尚、２次元イメージセンサは、
例えば、ＣＣＤ等のイメージセンサを用いる。

【００４７】２次元イメージセンサ１４および２次元イ
メージセンサ１６で光電変換された電気信号は、それぞ
れ像形成装置１７に供給される。像形成装置１７は、２
次元イメージセンサ１４と２次元イメージセンサ１６を
構成する画素毎に光電変換された電気信号の差信号Ｓを
求め、微分干渉像としてモニタ１８上に表示する。な
お、モニタ１８で表示される微分干渉像のコントラスト
は、１／２波長板１１による偏光回転角に、ひいては偏
光ビームスプリッタ１２のアナライザ角に依存して変化
する。すなわち、第１実施例では、１／２波長板１１を
光軸を中心として適宜回転させることにより、得られる
微分干渉像のコントラストが変化する。

【００４８】なお、１／２波長板１１による偏光回転角
すなわちアナライザ角が前述の式（１３）のφを満たす
ときに、微分干渉像のコントラストを最大にすることが
できる。また、１／２波長板１１を回転させることによ
り、前述の式（１３）のφに±π／４を加えたアナライ
ザ角を用いることにより、微分干渉像のコントラストを
最小にすることができる。すなわち、第１実施例では、
１／２波長板１１を光軸を中心として適宜回転させるこ
とにより、得られる微分干渉像のコントラストを最大か
ら最小まで随時調整することができる。

【００４９】尚、第１実施例では１／２波長板１１を回
転させることによってアナライザ角を可変にしている
が、１／２波長板１１の代わりに偏光ビームスプリッタ
１２を光軸を中心に回転させても同様にアナライザ角を
可変にすることができる。但し、この場合は、偏光ビー
ムスプリッタ１２によって透過及び反射した光を検出す
る２次元イメージセンサ１４及び１５も偏光ビームスプ
リッタ１２と一体に回転させる必要がある。

【００５０】尚、第１実施例では１／２波長板１１に入
射する光が円偏光となるように光源１、ノマルスキープ
リズム６、１／４波長板１０を配置しているが、１／２
波長板１１に入射する光を円偏光とするためには、１／
４波長板１０を除去し、ノマルスキープリズム６で分割
された２つの光が往復で１／２πの奇数倍の位相差を受
けるようにノマルスキープリズム６を配置してもよい。

【００５１】図２は、本発明の第２実施例にかかる微分
干渉顕微鏡の構成を概略的に示す図である。光源１９
は、タングステンランプであって射出した光は、コリメ
ートレンズ２０を透過して平行光となり、干渉フィルタ
ー２１を透過して波長が選択される。本実施例では、波
長は５５０ｎｍに選択された。干渉フィルター２１を透
過した光は偏光板２２で直線偏光になりハーフミラー２
３に入射する。この時の偏光方向は紙面に対して平行で
ある。

【００５２】ハーフミラー２３で図中下方に反射された
光はノマルスキープリズム２４に入射する。ノマルスキ
ープリズム２４は、入射光の偏光方向に対して４５゜で
交差する光学軸を有し、入射光を偏光成分によって２つ
の光に分割するための複屈折プリズムである。ノマルス
キープリズム２４を介して２つに分割された光は、対物
レンズ２５を介して集光され、ステージ２７上に載置さ
れた被検物体２６上に２つの照明光を形成する。

【００５３】このように、ノマルスキープリズム２４の
作用によって、被検物体２６上には僅かに間隔を隔てた
２つの照明光が形成される。２つの照明光に対する被検
物体２６からの２つの反射光は再び対物レンズ２５を通
過した後、ノマルスキープリズム２４を介して合成され
る。ここで、ノマルスキープリズム２４は、２つの照明
光に対して往復でπの整数倍の位相差を加えるように、
光軸に対する挿入位置が規定されている。したがって、
被検物体２６が平坦で段差のない表面、すなわち鏡面で
ある場合、ノマルスキープリズム２４を介した２つの反
射光の位相差はπの整数倍になる。換言すれば、２つの
照明光に対する被検物体からの２つの反射光は、ノマル
スキープリズム２４を介して図２の紙面に平行な偏光を
有する直線偏光に合成される。

【００５４】ノマルスキープリズム２４を介した合成光
は、ハーフミラー２３に入射する。ハーフミラー２３を
透過した合成光は１／４波長板２８に入射する。１／４
波長板２８は、被検物体２６が鏡面である場合に１／４
波長板２８に入射する合成直線偏光の直線偏光方向に対
して方位角π／４で位置決めされている。したがって、
被検物体２６が鏡面である場合、１／４波長板２８を介
した合成光は、円偏光となってアナライザ２９に入射す
る。アナライザ２９は、光軸を中心に回転可能な偏光板
と、モータードライバ３０から出力されるアナライザ角
の信号に基づいて偏光板を回転させるモーターと、から
構成されている。モータードライバ３０は、アナライザ
２９のアナライザ角を電気信号として像形成装置３３に
供給する。

【００５５】アナライザ２９を透過した光は、レンズ３
１で２次元イメージセンサ３２に結像し、光電変換され
る。２次元イメージセンサ３２で光電変換された信号
は、像形成装置３３に供給される。像形成装置３３は、
モータードライバ３０からのアナライザ角の信号をもと
に、所定のアナライザ角例えばφ１の時に２次元イメー
ジセンサ３２で光電変換された電気信号を取り込み内蔵
している画像蓄積装置に蓄積する。次いでアナライザ角
がφ１±ｎπ／２となったときに再び２次元イメージセ
ンサ３２で光電変換された電気信号を取り込み、画素毎
に画像蓄積装置に蓄積されたアナライザ角がφ１の時の
画像との差信号Ｓを求め、微分干渉像としてモニタ３４
上に表示する。但し、ｎは奇数である。

【００５６】なお、モニタ３４で表示される微分干渉像
のコントラストは像形成装置３３が画像を取り込む時の
アナライザ角φ１に依存して変化する。すなわち、第２
実施例では、像形成装置３３が画像を取り込むタイミン
グを変化させることにより、最終的に得られる微分干渉
像のコントラストを変化させることができる。なお、像
形成装置３３が画像を取り込む時のアナライザ角φ１が
前述の式（１３）のφを満たすときに、微分干渉像のコ
ントラストを最大にすることができる。また、φ１を前
述の式（１３）のφに±π／４を加えたアナライザ角を
用いることにより、微分干渉像のコントラストを最小に
することができる。すなわち、第２実施例では、像形成
装置３３が画像を取り込むタイミングを変化させること
で、得られる微分干渉像のコントラストを最大から最小
まで随時調整することができる。

【００５７】以上のように、第２実施例では第１実施例
に比べて２次元イメージセンサを１つにすることができ
た。図３は、本発明の第３実施例にかかる微分干渉顕微
鏡の構成を概略的に示す図である。本実施例に示した微
分干渉顕微鏡の構成は、大部分が図２に示した第２実施
例の微分干渉顕微鏡と同じである。従って、第２実施例
と同一の構成要素については同じ符号を付して説明を省
略し、ここでは第２実施例と異なる点についてのみ述べ
る。

【００５８】本実施例ではアナライザとして、第２実施
例におけるモーターによって回転する偏光板の代わり
に、液晶偏光装置３５を用いている。液晶偏光装置３５
は、ドライブ装置３６によって制御され、ドライブ装置
３６から印加される電圧を任意に変化させることによっ
て、偏光方向を任意に変えることが可能な偏光板、すな
わち、アナライザ角が任意に設定可能なアナライザとし
て働く。ドライブ装置３６はアナライザ角を電気信号と
して像形成装置３３に供給する。

【００５９】液晶偏光装置３５を透過した光は、レンズ
３１で２次元イメージセンサ３２に結像し、光電変換さ
れる。２次元イメージセンサ３２で光電変換された信号
は、像形成装置３３に供給される。像形成装置３３は、
ドライブ装置３６を介してアナライザ角を所定のアナラ
イザ角、例えばφ１にして、そのアナライザ角の時に２
次元イメージセンサ３２で光電変換された電気信号を取
り込み内蔵している画像蓄積装置に蓄積される。次いで
アナライザ角をφ１±ｎπ／２にして、再び２次元イメ
ージセンサ３２で光電変換された電気信号を取り込み、
画素毎に画像蓄積装置に蓄積されたアナライザ角がφ１
の時の画像との差信号Ｓを求め、微分干渉像としてモニ
タ３４上に表示する。尚、ｎは奇数である。

【００６０】尚、モニタ３４で表示される微分干渉像の
コントラストは像形成装置３３が画像を取り込んだ時の
アナライザ角φ１に依存して変化する。すなわち、第３
実施例では、像形成装置３３がドライブ装置３６を介し
て設定するアナライザ角を変化させることで得られる微
分干渉像のコントラストが変化する。本実施例において
は、第１実施例のように２次元イメージセンサを２つ用
いることなく、また、第１及び第２実施例のように機械
的可動部を用いることなく、本発明の微分干渉顕微鏡を
構成することができる。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
任意の段差に対してその微分干渉像のコントラストを随
時変化させることのできる差動型微分干渉顕微鏡を実現
することができる。本発明のコントラスト調整機能によ
り、いかなる段差に対しても最大のコントラストで観察
する事が可能になるばかりでなく、観察者にとって興味
のない段差のコントラストを最小にすることにより所望
の段差のみを残して観察することも可能になる。このよ
うに、段差を選択して観察する本発明の機能は、ＩＣパ
ターン等の欠陥検査やごみ検査などにおいて大きな威力
を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例にかかる微分干渉顕微鏡の
構成を概略的に示す図である。

【図２】本発明の第２実施例にかかる微分干渉顕微鏡の
構成を概略的に示す図である。

【図３】本発明の第３実施例にかかる微分干渉顕微鏡の
構成を概略的に示す図である。

【符号の簡単な説明】

１、１９・・・光源４、２２・・・偏光板５、２３・・・ハーフミラー６、２４・・・ノマルスキープリズム７、２５・・・対物レンズ８、２６・・・被検物体１０、２８・・・１／４波長板１１・・・１／２波長板１２・・・偏光ビームスプリッタ１４、１６、３２・・・２次元イメージセンサ１７、３３・・・像形成装置１８、３４・・・モニタ３０・・・モータードライバ３５・・・液晶偏光装置３６・・・ドライバ装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と、該光源からの光で被検物体を照明
するための照明光学系と、被検物体の像を所定の像面に
結像するための対物レンズと、前記対物レンズと前記光
源との間に配設され前記光源からの光をその偏光成分に
よって２つの光路に分割するための複屈折プリズムと、
前記被検物体からの反射光のうち特定の偏光成分を選択
するための検光子と、前記像面に配設され前記検光子を
通過した光を受光する２次元イメージセンサと、前記２
次元イメージセンサから出力される信号から画像を形成
する像形成装置とを備えた微分干渉顕微鏡において、前記微分干渉顕微鏡は、前記被検物体が鏡面であるとき
に前記検光子に達する反射光が円偏光となるように構成
され、前記検光子はアナライザ角が可変の偏光ビームスプリッ
タを有し、前記２次元イメージセンサは前記偏光ビームスプリッタ
を透過した光を検出するための第１の２次元イメージセ
ンサと、前記偏光ビームスプリッタで反射した光を検出
するための第２の２次元イメージセンサとを有し、前記像形成装置は、前記第１の２次元イメージセンサの
出力と前記第２の２次元イメージセンサの出力との差に
基づいて、前記偏光ビームスプリッタのアナライザ角に
応じたコントラストを有する微分干渉像を形成すること
を特徴とする微分干渉顕微鏡。
【請求項２】前記偏光ビームスプリッタは、光軸に対し
て固定されており、前記検光子は、前記偏光ビームス
プリッタの入射側に配置され、偏光回転角が可変の旋光
子を更に有することを特徴とする請求項１に記載の微分
干渉顕微鏡。
【請求項３】前記偏光回転角が可変の旋光子は、光軸に
対して回転可能な１／２波長板であることを特徴とする
請求項２に記載の微分干渉顕微鏡。
【請求項４】前記偏光ビームスプリッタは、光軸を中心
として回転可能な偏光ビームスプリッタであり、前記第１および第２の２次元イメージセンサは、前記偏
光ビームスプリッタと一体的に回転するように構成され
ていることを特徴とする請求項１に記載の微分干渉顕微
鏡。
【請求項５】光源と、該光源からの光で被検物体を照明
するための照明光学系と、被検物体の像を所定の像面に
結像するための対物レンズと、前記対物レンズと前記光
源との間に配設され前記光源からの光をその偏光成分に
よって２つの光路に分割するための複屈折プリズムと、
前記被検物体からの反射光のうち特定の偏光成分を選択
するための検光子と、前記像面に配設され前記検光子を
通過した光を受光する２次元イメージセンサと、前記２
次元イメージセンサから出力される信号から画像を形成
する像形成装置とを備えた微分干渉顕微鏡において、前記微分干渉顕微鏡は、前記被検物体が鏡面であるとき
に前記検光子に達する反射光が円偏光となるように構成
され、前記検光子はアナライザ角が可変であり、前記像形成装置は、前記検光子のアナライザ角が少なく
とも２つの異なる位置にある時の前記２次元イメージセ
ンサの出力の差に基づいて、前記アナライザ角に応じた
コントラストを有する微分干渉像を形成することを特徴
とする微分干渉顕微鏡。
【請求項６】前記検光子は光軸を中心に回転可能な偏光
板を有することを特徴とする請求項５に記載の微分干渉
顕微鏡。
【請求項７】前記検光子は液晶偏光装置を有することを
特徴とする請求項５に記載の微分干渉顕微鏡。
【請求項８】前記少なくとも２つの異なる位置は、それ
ぞれの位置におけるアナライザ角の差が略１／２πの奇
数倍の位置を含むことを特徴とする請求項５、６または
７に記載の微分干渉顕微鏡。
【請求項９】前記光源は、所定の偏光方向を有する直線
偏光を前記複屈折プリズムに供給し、前記複屈折プリズムは、被検物体が鏡面の場合に分割し
た２つの光に対して往復でπの整数倍の位相差を付与す
るように位置決めされ、前記２つの照明光に対する前記
被検物体からの反射光を合成して直線偏光を生成し、前記検光子の入射側には、前記複屈折プリズムを介して
合成された直線偏光を円偏光に変換するための１／４波
長板が設けられていることを特徴とする請求項１乃至８
のいずれか１項に記載の微分干渉顕微鏡。
【請求項１０】前記被検物体が鏡面であるときに前記検
光子に達する反射光が円偏光になるように、前記複屈折
プリズムの光軸に対する挿入位置が規定されていること
を特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の微
分干渉顕微鏡。