JPS61180129A - 物体の予め定まつている特性を分析する装置、物体を試験する方法および標本の選定された特性を分析するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く技術分野〉 本発明は、物体空間において、２つの集束性の干渉し合
うコヒーレントな放射ビームの間の干渉縞の乱れすなわ
ち摂動（ｐｅｒｔｕｒｂａｔ　ｔｏｎ）を観察すること
によって、生物組織を含む物体の分析をすることに関す
る。

〈発明の背景〉 身体の内部、特に生物組織の非侵害性の分析のための機
器はよく知られている。生物組織とは、生体または死体
の組織その他同種のものを意味している。たとえば、Ｘ
線装置は一般に、生体組織および不活性物質の検査用に
用いられている。Ｘ線は電離放射線であるため、生体組
織殊に人間を検査するためにＸ線を用いることは危険で
ある。

それ故、Ｘ線検査の使用は限られ、Ｘ線検査を通じて得
ることのできる解析は、放射線量を考慮しなければなら
ないために限られる。

また、放射性物質の使用は生体組織の検査にとってかな
り一般的である。生体組織においてはその物質は注入す
なわち摂取されるが、そうでなければこの物質は生体組
織に使用される。生体組織はそれから放射性物質の集束
パターンを決定するためにスキャンされる。このような
診断技術の使用はまたもや電離放射線の使用を含むので
、その使用と測定によって得られた分析は限定されたも
のとなる。

他にも、核磁気共鳴法（ＮＭＲ）のような非侵害性の人
体組織の検査用システムが多く知られている。核磁気共
鳴法はよく利用されるようになってきているが、装置は
極めて高価であり、非常に長い露出時間例えば８〜１０
秒を要する。その間、患者は動くことができない。さら
に、ＮＭＲ装置を使用するためには、患者は磁気を特定
する長いトンネルの中に入れられなければならない。こ
のことは有害な心理的負担を患者に与えることになる。

超音波を利用したものも含めて、他の多くの非侵害性検
査装置らまた知られているが、その各々がよく知られた
問題を抱えている。

〈発明の目的・構成・効果〉 本発明に関して、解析する物体の内部を検査するために
非電離放射線が用いられる。より詳しくは、本発明によ
れば、２本のコヒーレントな放射線ビームが生じ、その
ビームの波の前縁がそのビームの合流するところで相互
に作用し合うように、その２本のビームは指向される。

ビームの合流部では干渉縞パターンが生じる。上記コヒ
ーレントな放射線用に使用された周波数はマイクロ波領
域からミリメートル領域そしてより高く可視領域となり
得る。選択された周波数は分析される物体の少なくとも
一部を透過する周波数である。分析される物体はそのと
き、その対象物が上記２本のビームの干渉波前縁によっ
て生ずる干渉縞パターンを変形させるように、２本のビ
ームの合流するところ（こ置かれる。実際、干渉領域は
調整可能な周期を有する活性格子として用いられる。そ
の格子はこの装置の制限的空間の解析を調整する。

この干渉縞パターンの変化の性質すなわちパー摂動は検
査の行なわれている物体の特定の選択された性質に関係
がある。たとえば、生物組織の分析において、塊すなわ
ち肥厚組織部分があれば干渉縞パターンに摂動すなわち
乱れが生じるが、そのような肥厚部分を含まない正常な
組織試料であれば乱れは生じないであろう。生じた干渉
縞パターンは位相と振幅の両方の情報を含み、その情報
は、分析物体の２次元の読み出しまたは３次元の読み出
しを行うコンピュータによって分析することができる。

この新装置の別の使用例では、それはまたらや生物組織
の研究に用いられるのであるが、干渉するコヒーレント
なビームの周波帯を、水素、水、塩、酸素、カルシウム
、鉄、そしてナトリウムのような元素およびその化合物
の１つ以上の吸収帯を含む相対的に狭い帯域にする。上
記周波数のコヒーレントなビームでスウィービングすな
わち掃引しているときに、特定の周波数のビームが当た
るとき、これらの元素およびその化合物の存在によって
干渉縞の乱れに特有な変化が生じる。これは、逆に言え
ば、ある病理経過によって問題の元素の量が過大になっ
ていること、あるいは減少していることを表す生化学あ
るいは生理学的状態を示している。このように、ＮＭＲ
装置の使用においては、水素、水、酸素、カルシウム、
鉄、そしてナトリウムおよび他の元素の含有量の分析は
病理の状態と公知の関係がある。そして同様の情報が本
発明の新装置によっても得られる。

周波数を人間の組織に適用するとき、その周波数は好ま
しくはマイクロ波からミリメートルにかけての領域にあ
るが、より高い周波数が使用されてらよい。組織を過度
に熱することを防止するため、エネルギが間欠的に使用
される。例として、ビーム周波数は、調査されている吸
収周波数を含む１つの与えられた周波数領域を進める、
すなわち掃引することによって、いろいろ変えられる。

ビームの周波数が所望の吸収周波数に一致すると、たと
えばミリセカンド級の短い時間停止する。そしてその後
、次の興味ある吸収帯へ進む。１つの全サイクルは約２
０ミリセカンド以下しか続かず、それ故、測定が患者の
心臓の動きや身体の動きによって影響されることがない
。心臓の収縮や拡張に影響されることなく人間の心臓の
読みを表示するためには、約３０ミリセカンドより短い
サイクル時間が必要とされる。入力される周波数領域は
好ましくは約５ギガヘルツから５００ギガヘルツであり
、それは現在状々が知っている適切な吸収帯を含むであ
ろう。適切なビーム源を与えれば、検査に必要とされる
データを集めるのには、■サイクルで十分だと信じられ
ている。

器官の検査に対しては、周波数の掃引および停止時間は
調整可能である。その調整は試料における感熱性および
吸収帯にかかっている。周波数がスウィープすなわち掃
引する間に、検査されている吸収帯の外側で生じた干渉
縞の摂動に関するデータを集めることができる。それか
らそのデータは興味ある吸収帯で得られたデータから“
削除”することができ、それ故、１つ以上の興味ある吸
収帯で生じた変形を強調した図を描くことができる。

エネルギを一定間隔で使用することにより、所望されな
い加熱作用を減じる。

ミリメートル帯の外側の周波数らまた他の物体の分析用
に用いられる。例として、モノブリスタリン・シリコン
のウェハの中の内部応力や割れ目を、赤外線領域の周波
数を有するコヒーレントな放射線源、特に１．２ミクロ
ンより長い波長を有する赤外線レーザ源を用いることに
よって、決定することができる。ＮＤ−ＹＡＧレーザの
１．３２ミクロン線は半導体の分析にとって非常に有用
である。可整凋ダイ（ｄｙｅ）レーザもまた使用される
。

これを使用すれば吸収帯を通り越して掃引する。

ＮＤ−ＹＡＧレーザは上記ダイレーザ用のポンプとして
役立ち、ｌ、６４μｍ線から赤外線帯で掃引する。利用
可能な安価なビーム源はいくらでもある。干渉縞のパタ
ーンは適当な赤外線ヴイディコノ（ｖｌｄｉｃｏｎ）や
それと同様のちのに映し出される。

池のモノブリスタリンとかポリクリスタリン、あるいは
またアモルファスシリコンの物体も、適当な周波数を選
択することによって調べることができる。明らかに、他
の材料からなる物体も同様に調べられる。

本発明には多くの放射線源を用いることができる。たと
えば、マイクロ波の周波数を用いるとき、１台のマイク
ロ波発生器を用いることができる。

そこから出たものは分岐して、間隔をあけて設置された
マイクロ波アンテナに送られる。そのアンテナから集束
性のコヒーレントな放射線のビームが生じ、そのビーム
は検査物体に集束する。１つのビーム路には精密位相調
整装置が設置されるのが望ましい。

池には、１つのマイクロ波の放射線源からの出力を、使
用周波数に対して適切な屈折率を有する材料に取り付け
られたフレネルのバイプリズムに印加することができる
。上記バイプリズムによって２本のコヒーレントな放射
線ビームが作られ、そのビームは互いに集束する。この
ようなフレネルのバイプリズムは知られており、また可
視光領域では教育用の実演説明のために用いられてきた
が、マイクロ波、ミリメートル波、あるいは赤外線に対
しては使用されていなかった。マイクロ波またはミリメ
ートル波の使用においては、上記バイプリズムは、それ
らの周波数のときに半透過性となり屈折するポリテトラ
フルオロエチレン（テフロン）のような材料で作られる
へきである。クォーツのフレネルバイプリズムは赤外線
、可視光、あるいは紫外線源用に用いることができる。

干渉波の合流域を有する別の有用なコヒーレントな光の
ビーム源は干渉計たとえばマッハーゼンダー干渉計から
得られる。

ある便利な放射線源は、マイクロ波源が軸から離れた放
物線の方へ向けられたとき、供給されろ。

この放物線は放射線源から出た球形の波の前縁を平行な
ものに変える。この平行な波の前縁はフレネルのバイプ
リズムに入れられ、このバイプリズムは、検査物体を含
む干渉域に集束するコヒーレントな放射線の集束性ビー
ムを形成する。これは医学への応用にとって本発明の望
ましい実施例である。それは、現在あるＸ線装置やその
周辺装置、および病院内のＸ線室にサイズの点で適合す
るからである。

本発明の重要な利点は、電離放射線の使用を避けること
ができることであるが、電離放射線（約１０ＫＥＹまで
）源を、もし望むならば、本発明のために開示された方
法で用いることができる。

モノブリスタリン干渉計あるいはヴオルター（Ｗ。

ｔｔｅｒ）タイプのグレージング入射鏡システムを利用
して、干渉縞のパターンをつくりだしてもよい。

乱れた干渉縞を有するシグナルを検出するための検出器
は、所望した既知の赤外、可視、紫外、マイクロ波、あ
るいはまたミリメートル波の検出器のうちのいずれであ
ってもよい。例としては、マイクロ波の干渉縞は既知の
走行波モジュレータを適当に修正することによって測定
し、走行波の検出器となすことができる。この検出器で
は、マイクロ波の放射線が光のビームを変調する。位相
変調されたアレイレセプターシステム（ａｒｒａｙ　ｒ
ｅ−ｃｅｐｔｏｒ　ｓｙｓｔｅｍ）もまた使用可能であ
る。

他のレシーバは単に、マイクロ波放射線や特定の放射線
の周波数に応答するように修正を加えられた銀ハロゲン
化物を存するフィルムからのみ成ることができる。ソリ
ッドステートの検出器や液晶の検出器もまた使用するこ
とができる。

出力された情報はコンパイルされ、この情報を分析し呈
示するために、公知の所望のプロセスによって分析され
る。たとえば、出力された情報は、スキャンされて、要
素ごとにコンピュータに入れられ、このコンピュータは
その情報を処理し、干渉縞のパターンの摂動画像を映し
出す。画像抽出技法（イメージサブトラクションテクニ
ックス）（Ｉ　ｍａｇｅ　　５ｕｂｔｒａｃｔｉｏｎ　
　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）を使用することができる。こ
れらは、物体を物体空間に置かないときに生じる干渉縞
パターンを摂動パターンと比較することにより、あるい
はまた、試料の摂動を標準試料により生ずる摂動と比較
することにより、あるいはまた、異なる周波数での摂動
を比較する（減する）ことにより、得ろことができる。

上記摂動のパターンは、２次元または３次元の形で示す
ことができる。このようにして、たとえば、ＣＡＴスキ
ャンやホログラフィ−の再生に使用されている技術と同
様の技術を用いて、２次または３次元の情報を伴ったＸ
線の平面走査の効果を上げることかできる。

上記放射線波と物体との相互作用の結果としての干渉縞
の乱れすなわち摂動は、縞の位置と光吸収における変化
から成り立つ。

与えられ１こ周波数に対する縞の位置の変位は次のスネ
ルの法則（Ｓｎｅｌｌ’ｓ　ｌａｗ）によりカバーされ
る； ｎ　ｓｉｎθ＝ｎ”　ｓｉｎθ゛ ここで、ｎとｎｏは屈折率を変える屈折部での屈折率、
θとθ゛は屈折率ｎ、ｎ’をそれぞれ有する媒体での入
射角である。屈折率ｎは階段状に、あるいは−走度化率
または変化する変化率でもって連続的に、ｎｏへと変わ
ることができる。

干渉縞の摂動の強さは、次のランバート−ビア（Ｌ　ａ
ｍｂｅｒｔ　−Ｂ　ｅｅｒ）の吸収の法則によって制御
される。

Ｉ／Ｉｏ＝ｅ−Ｌ ここで、■＝入射強度 １ｏ＝伝導強度 ■−線形吸収係数 Ｌ＝媒体を横断する距離。

画像情報は、種々のよく知られているフーリエの変換の
分野のテクニックを用いて、上記スネルの法則とランバ
ート−ビアの法則を用いて再生される。

〈実施例〉 第１図には、本発明を実施するための処置ルーム２０の
平面模式図を示す。このルームの壁は、その壁の表面に
沿って並ぶ従来のマイクロ波の吸収ピラミッドによって
、マイクロ波を遮断することができる。マイクロ波発生
器２Ｉはルーム２０の外に配置され、ソゲナルスプリッ
タ２２に接続される。このシグナルスプリッタ２２は適
当な導波管を通して、発生器２１のエネルギーをマイク
ロ波アンテナ２３．２４に供給する。適当なマイクロ波
レンズ２５．２６はアンテナ２３．２４の出力側の正面
にそれぞれ配置されている。適宜な周波数掃引制御回路
２７は、上記マイクロ波発生器すなわちトランスミッタ
２１に接続されている。

アンテナ２３．２４を設計する際に、ミリメートル波操
作周波数が好ましい。こうすればルームのサイズや装置
のサイズを縮小することになる。ナイキスト（Ｎ　ｙｑ
ｕｉｓｔ）の基準によれば、よりよい場所の分解能のた
めには短い波長が望ましい。だから、ミリメートル帯に
対しては、５ないし５００ギガヘルツの周波数をとるこ
とが好ましい。なるべく、ルームおよび装置は周波数の
乱れを避けるため温度を一定にしである。

発生器２１と周波数掃引制御回路２７は、本発明の典型
的な実施例において、アンテナ２３．２４からミリメー
トル波を、５ギガヘルツから５００ギガヘルツの領域上
で吸収帯から吸収帯へとステップすることができる周波
数で出力する。典型的な吸収帯は文献の中で見つけるこ
とができる。

あるいは実験的に決定される。たとえば、酸素（ｏ２）
は２つのはっきりした吸収ピークを持っており、１つは
６０ギガヘルツであり、もう１つは１１９ギガヘルツで
ある。また水は２つの吸収ピークを持っており、１つは
およそ２１ギガヘルツであり、もう１つはおよそ１８３
ギガヘルツである。他の物質については他の吸収帯がよ
く知られている。

ある所定の吸収帯における出力パルスは、いかなる所望
の形状、持続時間を有する。所定のパルスの持続時間は
１ミリセカンドより短かくて急な上昇−下降形状となる
のが望ましい。複数の吸収帯の各々および／または標準
周波数の試料を用いたときの１サイクルの持続時間はお
よそ３０ミリセカンドより短かい。

アンテナ２３．２４は物体３０たとえば組織試料であっ
たり人間の方へ向けられ、その物体３０はレンズ２５．
２６から出てくる２本のビームの波の前部か合流する地
点に置かれている。その結果、アンテナ２３．２４から
出て集束するビームの放射線を半透過させ屈折させる物
体３０は、この重なり合う地点で生じる干渉パターンに
混乱を起こさせろ。例を挙げれば、物体３０がないとき
、第２図に示すように、干渉縞が生じるが、一方、物体
３０か所定の周波数で照射されたとき、第３図に示され
るように、摂動した干渉縞が生じる。

物体３０を照射する放射線の周波数はいろいろ変えても
よい。その周波数は１つの掃引サイクルを伴う標準周波
数および吸収周波数からステップ、すなわち切り換えさ
れたものを含む。

つくり出された干渉縞は従来のマイクロ波の検出器３１
によって検出される。この検出器３１は走査波検出器や
フェーズドアレイレセプターシステムのような２次元検
出器のどのような型であってもよい。また単に、使用す
るマイクロ波の放射線の波長に感応するフィルムとかソ
リ、ソドステートの検出器とか液晶の検出器を用いるこ
とも可能である。

検出器３１の出力は、当技術においてよく知られた適当
なディジティングンステムによってディジタル化され、
つくり出された画像は望みのいかなる方法ででもコンピ
ュータ処理することができる。たとえば、物体３０の存
在によって、異なる照射周波数のときに干渉パターンに
生じる摂動を２次元または３次元で画像表示することが
可能である。この表示は、所定の周波数によって生じる
摂動のみが増大されて表示される減算表示であってもよ
い。

第３図に示すように、干渉縞は中心線３３の２つの側で
違ったふうに摂動する。その摂動は物体３０の特性に関
係しており、また、たとえば、第３図の干渉縞パターン
が測定されるときの周波数に関係する。たとえば、物体
に関する独特の摂動パターンは、マイクロ波の周波数が
所定の要素からなる周波数吸収帯に存するときに生じる
。これにより、検査物体の構成元素の体積を、異なる周
波数での画像を幾つか重ねることにより、プロットずろ
ことが可能となる。そして、各画像中の減衰した要素が
希望した情報を表している。これは、たとえば、種々の
元素やその化合物の集中によって特にはっきりと定めら
れるであろう腫ようの塊やそれと同様のものの存在に関
する便利な情報をもたらす。このような異常なパターン
や正常なパターンはＮＭＲ処理技術で知られている。さ
もなくば、実験的に引き出すことができる。

特に、物体３０に関する位相と振幅と方位の情報は縞の
変形の中に存在する。そしてこの情報は希望するいかな
る方法でもっても縞のパターンから引き出すことができ
ろ。この発明は、本質的に、活性格子としての干渉領域
を用いることに注意せよ。いかなる干渉計をも干渉縞源
として用いることができる。

第４図はこの発明の別の実施例を示している。

ここでは、装置は簡素化され、マイクロ波源よりもむし
ろ赤外線レーザで操作される。しかしながら、メーザま
たは他のあらゆるレーザ源も同様に用いることができる
ことに注意せよ。たとえば、第４図に従来の赤外線レー
ザ４０を示す。この赤外線レーザ４０は、ノイズを除去
し、出力放射線用の質の高いシグナルを生じさせるスペ
イシャルフィルタ（ｓｐａｔｉａｌ　ｆｉｌｔｅｒ）４
１を介して、出力する。スペイシャルフィルタ４１から
出力されたコヒーレントビームは適切な赤外線レンズと
なり得るビームエクスパングー４２に入れられ、続いて
、クォーツのフレネルバイプリズム４３を印加される。

ビームスプリンター４２からの１本の入力ビームはプリ
ズム４３により２本の集束性のビーム４４．４５となっ
て出力される。プリズム４３は第４図における斜視図に
示されており、直方体のプリズムであることに注意せよ
。そのプリズムの角度はほぼ１°、１７８°、１０であ
る。この角度は、必要な視野、視距離、および検査物体
のサイズによっているいろ変えられる。

２本の出力ビーム４４．４５は互いの方向に集束し、物
体４６を包含する物体空間で、互いに干渉し合う。その
結果、半透明でレーザ４０からの赤外放射線を屈折させ
る物体４６の存在は、物体４６内の隠れた、すなわち潜
伏性の、あるいはまた現れている不連続のために、干渉
縞パターンを摂動させることになる。摂動した干渉縞パ
ターンを有する放射線は検出器４８の方へ進む。検出器
４８は、放射線パターンを可視光に変換する手段のいか
なるものから成り立っていてもよい。そしてまた検出器
４８はその可視光を、写真撮影ができろすりガラスのス
クリーンに送ってもよい。摂動した光パターンはまた、
陰極線管にディスプレイできるように光電変換され得ろ
。摂動した縞パターンは、検出器４８によりモニターさ
れるので、第１．２および３図に関連して述べたように
処理されてもよい。

バイプリズム４３のようなバイプリズムはマイクロ波や
ミリメートル波域であれば処理エネルギとして使用され
るであろう。そして、そのような領域では、上記バイプ
リズムは、その周波数のときに半透過性となり、使用可
能な屈折率を持つポリテトラフルオロエチレン（テフロ
ン）製となるであろうことに注意せよ。

第４図の実施例では、検査中の物体４６は、隠れた割れ
目や潜伏性の応力を調べられるモノクリスタリンシリコ
ンのウェハのような物質であってもよい。ウェハにおけ
る割れ目や応力の存在は、割れ目や応力のないウェハか
らのパターンに対する与えられた摂動によって示される
。したがって、本発明はシリコンウェハーの隠れた、つ
まり潜伏した欠点を検出する比較的安価な測定を可能に
する。明らかに、他の試料においてら上述と同様な態様
で、応力、割れ目あるいはそのようなものが適宜分析さ
れる。

本発明のさらなる実施例を第５図において開示する。こ
の図は、平行な波の前縁を持ったコヒーレントビームが
入力される干渉縞を生成するための改良方法を示してい
る。このようにして、第５図では、従来形式のマイクロ
波（ミリメートル波）源５０には駆動力源５１が設けら
れている。マイクロ波源すなわちアンテナ５０は、第１
図に描かれた周波数領域で作動できる。上記マイクロ波
アンテナ５０の出力は球状の波の前縁がらなり、この波
の前縁は軸心から離れた放物面状のマイクロ波反射鏡５
２に入る。この放物面状の反射鏡５２のくぼみを源５０
からの距離に応じて適切に作ることにより、矢印５３の
方向にテフロン製バイプリズムビームセパレータ５４に
向がって動く平行な平面の反射波の前縁を発生させるこ
とが可能である。そうして、バイプリズム５４によりつ
くり出された集束ビームは、前述したように物体５５に
より摂動する。物体５５が器官組織であったりそのよう
なものであるとき、摂動縞パターンは検出器５６により
検出される。検出器５６は放射線を可視光に変換するた
めの手段を含むことができ、また、摂動画像はそれから
すりガラスのスクリーンに映し出されて観察もしくは撮
影されることに注目せよ。オプトエレクトロニクスを用
いた撮像技術も使用することができる。

第６図に本発明の別の実施例を示す。ここでは、低部位
計測用干渉計が干渉場の源として用いられている。第６
図において、レーザ７０の出力はビームスプリブタ７１
に入る。そして、１つの光路はビームスプリッタ７１か
ら、発散レンズ７２を通って反射鏡７３に入り、もう１
つの光路はビームスプリッタ７１から出て発散レンズ７
４を通って反射鏡７５へ進む。反射鏡７３と反射鏡７５
からの光路の長さは同じ長さであり、この二つの道を別
々に進んできた放射線は、物体７６を含むものとして示
される物体空間で干渉し合う。検出器７７はレーザ７０
からの放射線に感応するカメラでもよい。干渉縞パター
ンを撮影することができる。この干渉縞パターンは物体
空間に物体７６があってもなくても生じる。

第７図は、さらに別の本発明実施例を示し、コヒーレン
ト放射線の集束ビームをマッハーゼンダーの干渉計によ
りつくり出す実施例を示している。

第７図において、レーザ源６０は出力光ビームをビーム
スプリッタ６Ｉの方へ射出し、このビームスプリンタに
よりビームは２つに分岐して、反射鏡６２と６５に向か
う。この２つの光路は同じ長さで、第２ビームスプリツ
タ６３で再結合される。

ビームスプリッタ６３は、反射鏡６２から出た光が鏡６
３から出る光に関してほぼピより小さい角度で集束する
ような角度を有する。この２つの集束するビームは光学
レンズ６４に入る。上記光学レンズ６４はたとえば、検
査すべき物体７６を包含している空間で干渉する分かれ
た集束ビームをつくり出す６０パワーの顕微鏡の対物レ
ンズであってよい。前のように、反射鏡６２を含む通路
を来るビームと鏡６３を含む進路を来るビームは、その
干渉パターンを物体７６によって摂動させられて、物体
７６の内部構造の特徴を明らかにする。

摂動縞パターンは検出器６６により検出される。

この検出器は第４図で開示された検出器と類似したもの
であってもよい。

第７図で示された装置とは別の装置が第７図中に点線で
示される。ここで、レーザ６０ａは減衰器６８を介して
反射鏡６９に出力すると、反射鏡６９はそのとき、この
ソステムのマッハーゼンダー干渉計の部分によって使用
されるための光を出す。

上記物体７６は、第７図の装置を用いたある実験では、
単純な球形の透明なプラスチックであった。これは、第
８図に示すポリメチルメタクリル（Ｐ　ｏｌｙ＋＋＋ｅ
ｔｈｙ１ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅＸルーサイト（Ｌｕ
ｃｉｔｅ））球である。レーザ７０は４ミリワツトの未
偏光ＨｅＮｅ装置であった。上記味７８が物体空間７６
になくて、その物体空間が空のとき、上記干渉縞パター
ンは第１１図に示すように、真っ直ぐな平行縞となった
。しかしながら、レーザ７０の放射線を半透過させる上
記球形の物体７８がその場所に置かれているときには、
第１２図の干渉縞が観察された。第１２図では、円形領
域８０は単に物体７８の直径を有する輪郭であった。こ
の円形領域の外部で、第１１図のものと同じ乱されてい
ない平行縞が観察された。しかしながら、上記輪郭８０
内の領域では、干渉縞パターンは領域８０の中心からそ
れぞれ反対側に曲がった円弧状の縞から成り立っていた
。この円弧状の縞は物体の形状と物体内に切れ目がない
ことを示している。

第２の実験では、第９．１０図のルーサイトのプラスチ
ック製の円筒が使用された。ここで、上記プラスチック
製の円筒８５は、レーザの放射線を半透過させ、上記味
７８と同じ材料でできていた。上記円筒８５はその内部
に、形状と大きさを血液を運搬する血管に似せた２個の
環状の開口８６．８７を備えていた。物体７６は、その
物体の軸を検出器７７の面に平行に延ばすようにして、
第７図中の物体空間に置かれた。上記物体８５を上記物
体空間７６に置くことによって得られる干渉縞パターン
を第１３図に示す。その縞パターンは上記円筒８５の輪
郭の外側では乱されなかった。

しかしながら、上記円筒８５の内側では、開口部８６．
８７における縞の切れ目が上記開口８６，８７をかたど
った。上記プラスチックの目に見えない応力面も点線９
０で表された。

本発明により生じた干渉パターンの摂動から得られた情
報の処理において、どんなものでも望みの処理方法をと
ることができる。たとえば、ノン　　　・コヒーレント
光のフーリエ変換出力技法を用いてこれらを処理し、出
力画像をつくり出すことが可能である。同様に、情報を
ホログラフィ的に再生し、分析物体の応力の摂動画像を
３次元でつくることも可能である。

上で開示されたものは電離放射線域の外側の放射線を用
いるのが好ましいが、電離放射線を用いることも可能で
ある。例を挙げれば、“Ｋ”エッノアブソーブション概
念（“Ｋ″ｅｄｇｅ　ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｃｏｎｃｅ
ｐｔｓ）を用いて、Ｘ線帯を使用することが可能である
。これはほぼｌ０ＫＥＹより小さいエネルギを用いたＸ
線干渉計測法において使用されていた。そしてこれは本
発明にも応用することがてき以上、本発明をその好まし
い実施例に従って述べてきたが、いまや多くの変形例や
修正例が当業者にとっては明らかになったことであろう
。

それ故、本発明は上記実施例の開示によって限定されろ
ものではなく、特許請求の範囲のみによって限定される
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の２つのマイクロ波アンテナが検査物
体を含む物体領域内で干渉しあう集束性のビームを作り
出す第１の実施例を示す図である。 第２図は２つのビームの合流部に物体が存在しない場合
に第１図の装置内で作り出される干渉縞を示す図である
。 第３図は第１図の物体空間内に検査物体が存在する際に
作り出される干渉縞パターンを示す図である。 第４図はフレネルのバイプリズムのビームセパレーター
を用いたこの発明の第２の実施例を示す図である。 第５図はこの発明の軸から離れたの放物面状の反射鏡と
フレネルのバイプリズムを用いた第３の実施例を示す図
である。 第６図は２つのコヒーレントの放射ビーム源として低成
分計測用の干渉計を用いたこの発明の他の実施例を示す
図である。 第７図は物体によって引き起こされた摂動をともなう干
渉縞が２つのコヒーレントのビームの干渉を介して作り
出されたこの発明の概念を試すために用いられたマツハ
・ツエーンダー干渉計を有する装置を示す図である。 第８図は第７図の装置において実験に用いられた円形の
プラスチックボールの平面図である。 第９図は第７図の装置の他の実験に用いられた２つの折
れ曲がった開口部を持つプラスチックの細長いシリンダ
ーの第１Ｏ図の９−９線での断面図である。 第１０図は第９図のシリンダーの１０−１０線での断面
図である。 第１１図は物体の分析空間に物体がない状態で第７図の
装置で観察された干渉縞パターンを示す図である。 第１２図は第８図の物体が第７図の物体の分析空間に置
かれた際に第１＋図の干渉縞パターンが摂動された様子
を示す図である。 第１３図は第９．第１０図の物体が第７図の物体の分析
空間に置かれた際に第ｔｉ図の干渉縞パターンが摂動さ
れた様子を示す図である。 ４０．６０．７０・・ループ、４３・・・バイプリズム
、３゜４６．５５．７６・物体、４８．５６，６６．７
７・・検出器。 特　許　出　願　人　クヮンタム・ダイアグノスティッ
クス・リミテッド 代　理　人　弁理士　青　山　　葆　はが２名ト−１，
５

Claims (27)

【特許請求の範囲】
1. （１）物体の予め定まっている特性を分析する装置にお
   いて、 各々が上記分析すべき物体が設置される物体空間を通る
   と共に、上記物体空間内で干渉縞をつくるために互いに
   干渉し合う第１および第２のコヒーレントな放射線ビー
   ムを生じさせる手段を備えて、上記第１および第２のコ
   ヒーレントな放射線ビームは、上記分析すべき物体を半
   透過し屈折する周波数を有して、上記干渉縞は、上記第
   １および第２のコヒーレントな放射線ビームに対する上
   記物体の放射線の透過および吸収特性に応じて、上記物
   体によって乱され、 また、上記物体が上記物体空間にあるときの上記干渉縞
   を検出する検出手段を備えて、上記物体による上記干渉
   縞の乱れが決定されるようにしたことを特徴とする物体
   の予め定まっている特性を分析する装置。
2. （２）上記第１および第２のコヒーレントな放射線ビー
   ムを生じさせる上記手段は、それぞれ第１および第２の
   マイクロ波源を備えたことを特徴とする上記特許請求の
   範囲第１項に記載の物体の予め定まっている特性を分析
   する装置。
3. （３）上記第１および第２のコヒーレントな放射線ビー
   ムを生じさせる上記手段は、第１放射線源と、上記放射
   線源から出力された放射線を上記第１および第２の放射
   線ビームに分岐させるフレネルのバイプリズムを備えた
   ことを特徴とする上記特許請求の範囲第１項に記載の物
   体の予め定まっている特性を分析する装置。
4. （４）上記第１および第２のコヒーレントな放射線ビー
   ムを生じさせる上記手段は干渉計を含むことを特徴とす
   る上記特許請求の範囲第１項に記載の物体の予め定まっ
   ている特性を分析する装置。
5. （５）上記放射線はミリメートル領域内の波長を有する
   ことを特徴とする上記特許請求の範囲第１、第３または
   第４項のいずれかに記載の物体の予め定まっている特性
   を分析する装置。
6. （６）上記第１および第２のコヒーレントな放射線ビー
   ムを生じさせる上記手段はマッハーゼンダー干渉計を含
   むことを特徴とする上記特許請求の範囲第１項に記載の
   物体の予め定まっている特性を分析する装置。
7. （７）上記放射線源は、球状の波の前縁を有する出力を
   生じさせる源手段と、軸心から離れた放物線面の反射鏡
   を含み、上記反射鏡は上記球状の波の前縁を反射して、
   上記球状の波の前縁を平面の前縁に変換して、上記平面
   の波の前縁を上記フレネルのバイプリズムに指向させる
   ようにしたことを特徴とする上記特許請求の範囲第３項
   に記載の物体の予め定まっている特性を分析する装置。
8. （８）上記放射線は、赤外線、可視光および紫外線を包
   含する領域内の波長を有することを特徴とする上記特許
   請求の範囲第１、第３、第４または第７項のいずれかに
   記載の物体の予め定まっている特性を分析する装置。
9. （９）上記放射線はミリメートル領域の波長を有するこ
   とを特徴とする上記特許請求の範囲第７項に記載の物体
   の予め定まっている特性を分析する装置。
10. （１０）上記第１および第２のビームを生じさせる上記
    手段は干渉計を含むことを特徴とする上記特許請求の範
    囲第７項に記載の物体の予め定まっている特性を分析す
    る装置。
11. （１１）上記検査すべき物体は生物であることを特徴と
    する上記特許請求の範囲第１項に記載の物体の予め定ま
    っている特性を分析する装置。
12. （１２）上記検査すべき物体は無生物であることを特徴
    とする上記特許請求の範囲第１項に記載の物体の予め定
    まっている特性を分析する装置。
13. （１３）所定の周波数領域内の別の周波数を得るため、
    上記放射線ビームの周波数を種々変化させる手段を含む
    ことを特徴とする上記特許請求の範囲第１、第２、第３
    、第７または第１１項のいずれかに記載の物体の予め定
    まっている特性を分析する装置。
14. （１４）物体を透過する周波数を有する第１および第２
    のコヒーレントな放射線ビームを、その放射線ビームが
    上記物体を包含する領域で互いに干渉するように、上記
    物体に向かわせて、生じた干渉パターンを上記物体が存
    在しないときに生じるであろう干渉パターンから歪ませ
    るステップを備え、次いで、上記物体の少なくとも１つ
    の特性を推論するために上記干渉パターンにおける歪み
    を分析するステップを備えたことを特徴とする物体を試
    験する方法。
15. （１５）上記物体は生物であることを特徴とする特許請
    求の範囲第１４項に記載の物体を試験する方法。
16. （１６）上記物体は半導体シリコンのウェハであること
    を特徴とする特許請求の範囲第１４項に記載の物体を試
    験する方法。
17. （１７）少なくとも１つの化学元素からなる吸収帯を介
    して上記コヒーレントな放射線の周波数を種々変えて、
    すなわちスウィープさせて、上記吸収帯の周波数のとこ
    ろで生じた歪みを分析するステップをさらに含むことを
    特徴とする特許請求の範囲第１４項または１５項に記載
    の物体を試験する方法。
18. （１８）上記放射線はミリメートル放射線帯内にあり、
    また上記放射線は、短くて、間隔をおいたパルスであっ
    て上記物体を不必要に加熱することを避けるるようにし
    たことを特徴とする特許請求の範囲第１７項に記載の物
    体を試験する方法。
19. （１９）上記放射線の周波数はマイクロ波、可視光、紫
    外線およびＸ線の周波数を含む放射線帯内にあることを
    特徴とする特許請求の範囲第１４項に記載の物体を試験
    する方法。
20. （２０）上記放射線の周波数はマイクロ波、可視光、紫
    外線およびＸ線の周波数を含む放射線帯内にあることを
    特徴とする特許請求の範囲第１７項に記載の物体を試験
    する方法。
21. （２１）上記物体によって生ずる歪みを複数次元表示す
    るためのコンピュータ手段をさらに含むことを特徴とす
    る特許請求の範囲第１４項に記載の物体を試験する方法
    。
22. （２２）標本の選定された特性を分析するための装置に
    おいて、 上記標本を物体空間の中に支持するための手段と、 干渉縞を生じさせるために上記標本を走査する手段とを
    備えて、上記干渉縞は、上記標本の少なくともある部分
    を半透過して屈折する周波数を有して、上記干渉縞が少
    なくともスネルの法則やランバート−ビアの法則に従っ
    て乱され、 また、上記干渉縞が上記標本から出ていく上記標本の一
    端側に設置された検出手段と、 干渉縞の乱れの情報を引き出すための上記検出手段に接
    続された処理手段とを備えたことを特徴とする標本の選
    定された特性を分析するための装置。
23. （２３）上記放射線はミリメートル領域の波長を有する
    ことを特徴とする特許請求の範囲第２２項に記載の標本
    の選定された特性を分析するための装置。
24. （２４）上記放射線は赤外線、可視光および紫外線領域
    の波長を有することを特徴とする特許請求の範囲第２２
    項に記載の標本の選定された特性を分析するための装置
    。
25. （２５）周波数がほぼ５ギガヘルツより高く、しかも５
    ００ギガヘルツより低い周波数帯で、上記干渉縞の周波
    数を種々変えるための手段を含むことを特徴とする特許
    請求の範囲第２２項に記載の標本の選定された特性を分
    析するための装置。
26. （２６）上記周波数を種々変えるための手段は、上記周
    波数が所定の数の異なる別々の周波数を階段状に変化す
    るようになっていることを特徴とする特許請求の範囲第
    ２５項に記載の標本の選定された特性を分析するための
    装置。
27. （２７）温度を安定させるための手段を含むことを特徴
    とする特許請求の範囲第２２項または第２５項に記載の
    標本の選定された特性を分析するための装置。