(57)【要約】【課題】大面積の対象物であっても、受光面積が大きい撮像素子や対象物を移動させる機構を用いることなく、対象物の観察対象領域全域に対応した高解像度の干渉縞情報を得ることが可能なホログラム記録装置を提供する。【解決手段】レンズ１２から出射された原光束を、各々が集光しながら対象物Ｓ１に向かう複数の照射用光束に変換するとともに、この複数の照射用光束を、それらの光束のうち互いに隣接する光束同士が部分的に重なり合った状態で対象物Ｓ１に照射するＨＯＥ１３を配置する。対象物Ｓ１を通過後の各照射用光束の各光路上に撮像素子１５ａ〜１５ｆをそれぞれ配し、各照射用光束の各々において形成される干渉縞を、撮像素子１５ａ〜１５ｆによりそれぞれ撮像する。【選択図】図１
2014010411.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定位置に設置された対象物に可干渉性の光を照射し、前記対象物において回折した光と前記対象物を通過した光との干渉により形成される干渉縞をホログラムとして記録するホログラム記録装置であって、
照射用の原光束を出射する原光束出射手段と、
前記原光束出射手段と前記対象物との間に配置され、前記原光束出射手段から出射された前記原光束を、各々が集光しながら前記対象物に向かう複数の照射用光束に変換するとともに、前記複数の照射用光束を、前記複数の照射用光束のうち互いに隣接する照射用光束同士が部分的に重なり合った状態で前記対象物に照射するホログラフィック光学素子と、
前記対象物を通過後の前記複数の照射用光束の各光路上に配置された複数の撮像素子を有し、前記複数の照射用光束の各々において形成される前記干渉縞を、前記複数の撮像素子によりそれぞれ撮像する撮像手段と、を備えたことを特徴とするホログラム記録装置。
【請求項２】
前記対象物を通過後の前記複数の照射用光束の各光路上に、前記照射用光束以外の光が前記複数の撮像素子に入射することを抑制する遮光絞りを備えたことを特徴とする請求項１に記載のホログラム記録装置。
【請求項３】
前記ホログラフィック光学素子に入射する前記原光束の軸の方向に対し、前記ホログラフィック光学素子から出射される前記複数の照射用光束の各軸の方向が、所定の角度傾くように構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載のホログラム記録装置。
【請求項４】
前記複数の撮像素子の各々に、前記撮像素子の各画素と対向する複数のピンホールを有するピンホール板が取り付けられており、
前記ピンホール板が取り付けられた前記撮像素子を、前記各画素が配列された面に沿って、前記各画素の配列間隔に応じた所定の距離ずつ移動させる移動手段を備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のホログラム記録装置。
【請求項５】
前記撮像素子を移動させる方向が、前記各画素が配列された方向に対して所定の角度傾いた方向であることを特徴とする請求項４に記載のホログラム記録装置。
【請求項６】
所定位置に設置された対象物に可干渉性の光を照射し、前記対象物において回折した光と前記対象物を通過した光との干渉により形成される干渉縞をホログラムとして記録するホログラム記録装置であって、
前記対象物に照射用光束を照射する照射用光束照射手段と、
前記対象物を通過後の前記照射用光束の光路上に配置された撮像素子を有し、前記照射用光束において形成される前記干渉縞を、前記撮像素子により撮像する撮像手段と、
前記撮像素子の各画素と対向する複数のピンホールを有する、前記撮像素子に取り付けられたピンホール板と、
前記ピンホール板が取り付けられた前記撮像素子を、前記各画素が配列された面に沿って、前記各画素が配列された方向に対して所定の角度傾いた方向に、前記各画素の配列間隔に応じた所定の距離ずつ移動させる移動手段と、を備えたことを特徴とするホログラム記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラム記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホログラフィは、観察対象や測定対象となる対象物に可干渉性の光を照射し、その際に対象物において回折する光（物体光）を参照光と干渉させることにより形成される干渉縞をホログラムとして記録する、あるいは記録したホログラムにより対象物の再生像を生成する技術であり、近年、様々な技術分野において用いられている（例えば、下記特許文献１，２を参照）。
【０００３】
このようなホログラフィのうち、物体光と参照光が同じ方向に進行するインラインホログラフィの原理を図１０に示す。図１０に示す例では、可干渉性のレーザ光を出射する光源１０１と、ピンホール１０２ａを有するピンホール板１０２と、ＣＣＤやＣＭＯＳ等からなる撮像素子１０３とが、光源１０１の側からこの順で配置されており、対象物Ｓ１１は、ピンホール板１０２と撮像素子１０３との間に設置される。
【０００４】
光源１０１から出射された光は、ピンホール１０２ａにおいて回折されて回折光となり、この回折光が対象物Ｓ１１に照射される。その際、対象物Ｓ１１において更に回折された光が物体光（図中破線で示す）となり、ピンホール１０２ａから直接撮像素子１０３に向かう光が参照光となり、これらの物体光と参照光とが干渉することにより形成される干渉縞が、ホログラムとして撮像素子１０３により記録される。この記録されたホログラムをコンピュータ等により計算処理することにより、対象物Ｓ１１の再生像を得ることが可能となる。
【０００５】
従来、インラインホログラフィは、微細構造を観察する顕微システム等において利用されている。ここで、インラインホログラフィを利用した顕微システムの従来例を図１１，１２に示し、その問題点を説明する。
【０００６】
図１１に示す顕微システムは、比較的小さな対象物Ｓ２１を測定する場合のものであり、高可干渉性のレーザ光を出射する光源２０１と、レンズ２０２，２０３と、ＣＣＤやＣＭＯＳ等からなる撮像素子２０４とが、光源２０１の側からこの順で配置されており、対象物Ｓ２１は、レンズ２０３と撮像素子２０４との間に設置される。
【０００７】
この顕微システムにおいては、光源２０１から出射された光束（以下、適宜「照射用光束」と称する）が、レンズ２０２によりコリメートされた後レンズ２０３から出射され、一点に集光した後、広がりながら対象物Ｓ２１に照射される。その際、対象物Ｓ２１において回折された回折光が物体光（図中破線で示す）となり、レンズ２０３から直接撮像素子２０４に向かう光が参照光となり、これらの物体光と参照光とが干渉することにより形成される干渉縞が、ホログラムとして撮像素子２０４により記録される。
【０００８】
ホログラムとして撮像素子２０４により記録された干渉縞は、対象物Ｓ２１の形状や微細構造の情報を担持しているので、その干渉縞（干渉光の強度分布）のデータに対し所定の計算処理を行うことにより、対象物Ｓ２１の形状や微細構造を測定することや、対象物Ｓ２１の再生像を得ることが可能となる。
【０００９】
図１２に示す顕微システムは、マイクロ化学チップ等の比較的大きな面積を有する対象物Ｓ３１を測定する場合のものであり、全体的な構成は、図１１に示す顕微システムと同
じである。
【００１０】
この顕微システムにおいては、レンズ２０３から出射された照射用光束が対象物Ｓ３１の一部領域に照射される。その際、対象物Ｓ３１の一部領域において回折された回折光が物体光（図中破線で示す）となり、レンズ２０３から直接撮像素子２０４に向かう光（対象物Ｓ３１をそのまま透過した光を含む）が参照光となり、これらの物体光と参照光とが干渉することにより形成される干渉縞が、ホログラムとして撮像素子２０４により記録される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００８−１２２５６５号公報
【特許文献２】特開２００５−１０８７８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
図１１，１２に示すように、インラインホログラフィを利用した従来の顕微システムでは、小さな対象物を測定する場合には、対象物の観察対象領域全域の情報を担持した干渉縞を一度に撮像することができるが、大面積の対象物を測定する場合には、対象物の観察対象領域のうちの一部領域の情報を担持した干渉縞しか撮像することができない。
【００１３】
大面積の対象物の観察対象領域全域に光束径の大きな照射用光束を照射し、対象物を通過した照明用光束（物体光および参照光を含む）を撮像素子に集めて、対象物の観察対象領域全域の情報を担持した干渉縞を撮像するようにすることも可能であるが、通常の大きさの受光面積を有する汎用的な撮像素子を用いた場合、画素数が少ないため解像度が低くなってしまう。受光面積が大きい（画素数が多い）撮像素子を用いれば解像度を高めることは可能となるが、このような撮像素子はかなり高価であるため、採用することはコスト的に難しい。
【００１４】
そこで、照射される光束に対して対象物を移動させる機構（スキャニング機構）を設け、対象物を移動させることにより照射用光束が照射される領域をずらしながら、その都度、対象物の部分領域（照射用光束が照射される領域）毎の情報を担持した干渉縞を撮像し、それらの干渉縞を合成することにより対象物の観察対象領域全域に対応した干渉縞情報を得るようにすることも考えられる。
【００１５】
しかしながら、このような移動機構を設けると、装置構成が複雑となり装置も大型化してしまう。また、移動機構の駆動時に発生する振動が測定に悪影響を及ぼす虞もある。
【００１６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、大面積の対象物であっても、受光面積が大きい撮像素子や対象物を移動させる機構を用いることなく、対象物の観察対象領域全域に対応した高解像度の干渉縞情報を得ることが可能なホログラム記録装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明を例示するホログラム記録装置の一態様は、所定位置に設置された対象物に可干渉性の光を照射し、前記対象物において回折した光と前記対象物を通過した光との干渉により形成される干渉縞をホログラムとして記録するホログラム記録装置であって、照射用の原光束を出射する原光束出射手段と、前記原光束出射手段と前記対象物との間に配置され、前記原光束出射手段から出射された前記原光束を、各々が集光しながら前記対象物に向かう複数の照射用光束に変換するとともに、前記複数の照射用光束を、前記複数の照射
用光束のうち互いに隣接する照射用光束同士が部分的に重なり合った状態で前記対象物に照射するホログラフィック光学素子と、前記対象物を通過後の前記複数の照射用光束の各光路上に配置された複数の撮像素子を有し、前記複数の照射用光束の各々において形成される前記干渉縞を、前記複数の撮像素子によりそれぞれ撮像する撮像手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１８】
本発明を例示するホログラム記録装置の他の一態様は、所定位置に設置された対象物に可干渉性の光を照射し、前記対象物において回折した光と前記対象物を通過した光との干渉により形成される干渉縞をホログラムとして記録するホログラム記録装置であって、照射用光束を前記対象物に照射する照射用光束照射手段と、前記対象物を通過後の前記照射用光束の光路上に配置された撮像素子を有し、前記照射用光束において形成される前記干渉縞を、前記撮像素子により撮像する撮像手段と、前記撮像素子の各画素と対向する複数のピンホールを有する、前記撮像素子に取り付けられたピンホール板と、前記ピンホール板が取り付けられた前記撮像素子を、前記各画素が配列された面に沿って、前記各画素が配列された方向に対して所定の角度傾いた方向に、前記各画素の配列間隔に応じた所定の距離ずつ移動させる移動手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、大面積の対象物であっても、受光面積が大きい撮像素子や対象物を移動させる機構を用いることなく、対象物の観察対象領域全域に対応した高解像度の干渉縞情報を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態に係るホログラム記録装置の全体構成図である。
【図２】図１に示すホログラフィック光学素子と対象物とカメラ部との位置関係を示す斜視図である。
【図３】図１に示すホログラフィック光学素子の平面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るホログラム記録装置の全体構成図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係るホログラム記録装置の全体構成図である。
【図６】図５に示すホログラム記録装置のカメラ部の構成を示す斜視図である。
【図７】図６に示す撮像素子とピンホール板と移動ステージとの位置関係を示す平面図である。
【図８】ホログラフィック光学素子の他の態様を示す平面図である。
【図９】ホログラフィック光学素子のさらに別の態様を示す平面図である。
【図１０】インラインホログラフィの原理を示す概略図である。
【図１１】インラインホログラフィによる従来の顕微システムの全体構成図（対象物が小さい物体の場合）である。
【図１２】インラインホログラフィによる従来の顕微システムの全体構成図（対象物が大面積の物体の場合）である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について上記図面を参照しながら説明する。まず、図１〜図３を参照しながら本発明の第１実施形態について説明し、次に、図４を参照しながら本発明の第２実施形態について説明する。さらに、図５〜図７を参照しながら本発明の第３実施形態について説明する。
【００２２】
〈第１実施形態〉
本実施形態に係るホログラム記録装置１は、マイクロ化学チップ等の大面積（例えば、数平方センチメートル〜数十平方センチメートル程度）の対象物Ｓ１を測定対象とし得る顕微システムとして構成されたものであり、ホログラフィック光学系１０と解析表示部２
０とを備えてなる。
【００２３】
上記ホログラフィック光学系１０は、インライン方式（インラインホログラフィ）を採用したものであり、可干渉性の光を出射する光源１１と、コリメート用のレンズ１２と、ホログラフィック光学素子（Holographic Optical Element；以下、適宜「ＨＯＥ」と略称する）１３と、遮光絞り１４と、撮像手段に相当するカメラ部１５とが、光源１１の側からこの順で配置され、対象物Ｓ１は、ＨＯＥ１３と遮光絞り１４との間の、ＨＯＥ１３に近接した位置に設置されている。
【００２４】
光源１１には、可干渉光を出力するレーザ光源が用いられる。レーザ光源としては、所望のコヒーレンズ長が確保されるものであれば、連続波発振動作(Continuous Wave Operation)のＣＷレーザでも、パルス発振動作(Pulsed Operation)のパルスレーザでもよい。また、レーザ光の波長も対象物Ｓ１の波長特性等に応じて任意の波長を選択することができる。
【００２５】
レンズ１２は、光源１１と共に原光束出射手段を構成するものであり、光源１１から広がるように出射されたレーザ光をコリメートして平行光束に変換し、この平行光束を照射用の原光束として出射するように構成されている。なお、光源１１として、予めコリメートされた光を出射するレーザ光源を用いることも可能であるが、その場合、光源１１から出射された光のビーム径が、ＨＯＥ１３および対象物Ｓ１に対応した十分な大きさを有していないこともある。そのような場合には、光源１１から出射された光のビーム径を所望の大きさに拡大するためのレンズ（図示略）を、光源１１とレンズ１２との間に配置すればよい。
【００２６】
ＨＯＥ１３は、矩形板状もしくは円形状等に形成された、ブレーズ型や体積位相型等のホログラフィック光学素子であり、互いに隣接するもの同士が部分的に重なり合うように形成された複数（本実施形態では６個）の円形の波面変換部１３ａ〜１３ｆを備えてなる（図２，３参照）。６個の波面変換部１３ａ〜１３ｆは、それらにコリメートされた原光束が入射されると、その原光束を集光する照射用光束に変換して出射するように構成されている。６個の波面変換部１３ａ〜１３ｆのうち互いに隣接するもの同士が部分的に重なり合うように形成されていることにより、各波面変換部１３ａ〜１３ｆにおいて変換された照射用光束は、互いに隣接する光束同士が部分的に重なり合った状態で各波面変換部波面変換部１３ａ〜１３ｆから出射される。
【００２７】
ＨＯＥ１３は、各波面変換部１３ａ〜１３ｆから出射された６個の照射用光束のうち互いに隣接する光束同士が部分的に重なり合った状態で対象物Ｓ１の観察対象領域に入射し得る位置に配置される。すなわち、ＨＯＥ１３は、レンズ１２から出射された原光束を、波面変換部１３ａ〜１３ｆにより、集光しながら対象物Ｓ１に向かう複数（本実施形態では６個、ただし、図１では３個のみを図示）の照射用光束に変換するとともに、その６個の照射用光束を、それらの光束のうち互いに隣接する光束同士が部分的に重なり合った状態で対象物Ｓ１の観察対象領域の全域に隈なく照射するように構成されている。なお、本実施形態では、図１に示すように、ＨＯＥ１３に入射する原光束の軸Ｃ１と、ＨＯＥ１３から出射される各照射用光束の軸Ｃ２とが互いに平行となるように、かつ各照射用光束の軸Ｃ２が対象物Ｓ１の被照射面に対して略垂直となるように構成されている。
【００２８】
遮光絞り１４（図２では図示を省略）は、照射用光束以外の光（主に、ＨＯＥ１３に入射された原光束のうち、ＨＯＥ１３と対象物Ｓ１を直進するように通過した０次光（０次回折光））が、カメラ部１５の各撮像素子（後述の撮像素子１５ａ〜１５ｆ）に入射することを抑制する（遮る）ものであり、対象物Ｓ１を通過後の各照射用光束の集光点の位置に開口する小径の開口部１４ａ（本実施形態では６個あるが、図１では３個のみを図示）
を有している。
【００２９】
カメラ部１５は、対象物Ｓ１を通過後の各照射用光束に対応した複数（本実施形態では６個、ただし、図１では３個のみを図示）の、ＣＣＤやＣＭＯＳ等からなる撮像素子１５ａ〜１５ｆを備えてなる。撮像素子１５ａは、ＨＯＥ１３から出射された複数の照射用光束の一つ（以下、適宜「第１の照射用光束」と称する）に対応する位置に設けられている。この撮像素子１５ａは、ＨＯＥ１３から出射された第１の照射用光束が対象物Ｓ１に照射された際に、対象物Ｓ１において回折された光（物体光）と、対象物Ｓ１をそのまま通過した光（参照光）との干渉により形成される、対象物Ｓ１の観察対象領域のうち第１の照射用光束が照射された領域の情報を担持した干渉縞（以下、適宜「第１の干渉縞」と称する）を撮像するように構成されている。
【００３０】
同様に、撮像素子１５ｂ〜１５ｆは、ＨＯＥ１３から出射された複数の照射用光束のそれぞれ別の一つ（以下、適宜「第２〜第６の照射用光束」と称する）に対応する位置に設けられている。これらの撮像素子１５ｂ〜１５ｆはそれぞれ、第２〜第６の照射用光束が対象物Ｓ１に照射された際に形成される、対象物Ｓ１の観察対象領域のうち第２〜第６の照射用光束が照射された領域の情報を担持した干渉縞（以下、適宜「第２〜第６の干渉縞」と称する）を撮像するように構成されている。なお、本実施形態では、各撮像素子１５ａ〜１６ｆによる第１乃至第６の干渉縞の撮像は、同じタイミングで行われるようになっているが、撮像タイミングをずらしながら、第１乃至第６の干渉縞を撮像するようにしてもよい。
【００３１】
一方、上記解析表示部２０は、コンピュータ等からなる計算処理装置２１と、画像表示装置２２と、キーボードやマウス等からなる入力装置２３とを備えてなる。
【００３２】
計算処理装置２１は、カメラ部１５において撮像された上述の第１乃至第６の干渉縞を合成して対象物Ｓ１の観察対象領域全域に対応した干渉縞（以下、適宜「統合干渉縞」と称する）を求め、その統合干渉縞に対し所定の計算処理を行うことにより、対象物Ｓ１の観察対象領域全域の微細構造や形状を測定したり、対象物Ｓ１の観察対象領域全域の再生像を生成したりするように構成されている。
【００３３】
画像表示装置２２は、計算処理装置２１により求められた計算結果や、生成された再生像を表示するように構成されており、入力装置２３は、計算処理装置２１に対する各種の指示が入力されるように構成されている。
【００３４】
上述のように構成されたホログラム記録装置１においては、光源１１から出射された光がレンズ１２によりコリメートされて平行光束に変換され、その平行光束が照射用の原光束としてＨＯＥ１３に照射される。ＨＯＥ１３に照射された原光束は、ＨＯＥ１３の各波面変換部１３ａ〜１３ｆにより、集光しながら対象物１３に向かう第１乃至第６の照射用光束に変換されるとともに、その第１乃至第６の照射用光束が、それらの光束のうちの互いに隣接する光束同士が部分的に重なり合った状態で対象物Ｓ１の観察対象領域の全域に隈なく照射される。
【００３５】
対象物Ｓ１に照射された第１乃至第６の照射用光束は、対象物Ｓ１を通過後、互いに分離しながらそれぞれ集光し、遮光絞り１４の各開口部１４ａを通過した後、広がりながらカメラ部１５の撮像素子１５ａ〜１５ｆにそれぞれ入射する。第１乃至第６の照射用光束においては、対象物Ｓ１に照射された際に対象物Ｓ１により回折された光と対象物Ｓ１をそのまま通過（透過）する光との干渉により第１乃至第６の干渉縞がそれぞれ形成され、その第１乃至第６の干渉縞が、撮像素子１５ａ〜１５ｆによりそれぞれ撮像される。
【００３６】
なお、第１乃至第６の干渉縞は、対象物Ｓ１の各部分領域（小面積の領域）に対応したものであるので、撮像素子１５ａ〜１５ｆとして通常の大きさの受光面積を有する汎用的な撮像素子を用いた場合でも、解像度が低くなってしまうということはない。逆に言えば、汎用的な撮像素子を用いた場合でも解像度が低くならないように、ＨＯＥ１３により変換される照射用光束の数や、各照射用光束により照射される、対象物Ｓ１の各部分領域の大きさが決定されることになる。
【００３７】
撮像された第１乃至第６の干渉縞は、第１乃至第６の照射用光束のうちの互いに隣接する光束同士が部分的に重なり合った部分の情報を利用して、計算処理装置２１により互いに合成され、対象物Ｓ１の観察対象領域全域に対応した統合干渉縞が求められる。また、その統合干渉縞に基づき、対象物Ｓ１の観察対象領域全域の微細構造や形状が測定され、対象物Ｓ１の観察対象領域全域の再生像が生成される。
【００３８】
このように本実施形態によれば、ＨＯＥ１３を用いたことにより、原光束を第１乃至第６の照射用光束に変換して対象物Ｓ１の各部分領域に照射することができるので、大面積の対象物Ｓ１であっても、受光面積が大きい撮像素子や対象物を移動させる機構を用いることなく、対象物Ｓ１の観察対象領域全域に対応した高解像度の干渉縞情報を得ることが可能となる。
【００３９】
〈第２実施形態〉
図４に示す本実施形態に係るホログラム記録装置１Ａは、図１に示す第１実施形態に係るホログラム記録装置１において、ＨＯＥ１３に替えてＨＯＥ１３Ａを配するとともに、レンズ１２から出射される原光束の軸Ｃ１の方向に対し、ＨＯＥ１３Ａから出射される第１乃至第６の照射用光束の各軸Ｃ２の方向が所定の角度（図４中の角度α）傾くように構成したものに相当し、他の構成は第１実施形態のものと変わらない。また、機能面についても、ＨＯＥ１３Ａを用いたことにより生じる違いの部分を除き、第１実施形態のものと同様である。このため、第２実施形態の説明においては、第１実施形態と共通する要素に対しては図１〜図３で用いたものと同じ番号を付すとともに、第１実施形態と共通する事項についての説明は省略する。
【００４０】
上述したように本実施形態では、第１実施形態のＨＯＥ１３に替えてＨＯＥ１３Ａを用いている。このＨＯＥ１３Ａは、波面変換部の個々の大きさ、それらの配置数や配置位置に関してはＨＯＥ１３と同様の構成を有し、レンズ１２から入射された原光束を、第１乃至第６の照射用光束に変換する点はＨＯＥ１３と同じであるが、各照射用光束を出射する方向がＨＯＥ１３とは異なっている。すなわち、ＨＯＥ１３Ａは、レンズ１２から入射された原光束を、第１乃至第６の照射用光束に変換するとともに、それらの照射用光束を、原光束の入射方向に対して所定の角度α傾いた方向に出射するように構成されている。
【００４１】
このように構成された本実施形態のホログラム記録装置１Ａによれば、上述の第１実施形態が奏する効果と同様の効果を得ることができるとともに、さらに、第１実施形態に比して次のような利点を有している。すなわち、第１実施形態では、ＨＯＥ１３と対象物Ｓ１を直進するように通過した０次光が、カメラ部１５の各撮像素子１５ａ〜１５ｆに入射することを遮光絞り１４の開口部１４ａにより抑制しているが、第１乃至第６の照射用光束の各軸Ｃ２上を通る光に関しては、カメラ部１５の各撮像素子１５ａ〜１５ｆの各受光部に入射することを防止することが難しい。
【００４２】
これに対し、本実施形態では、上記所定の角度αの大きさを適宜設定することにより、ＨＯＥ１３Ａと対象物Ｓ１を直進するように通過して遮光絞り１４の開口部１４ａを通過する０次光も、各撮像素子１５ａ〜１５ｆの各受光部に入射しないようにすることができるので、より高感度な測定を行うことが可能となる。なお、遮光絞り１４の開口部１４ａ
を通過する０次光の散乱が問題となる場合には、０次光の入射部分に散乱を防止する光吸収部材等を配置することが好ましい。
【００４３】
〈第３実施形態〉
図５に示す本実施形態に係るホログラム記録装置１Ｂは、図１に示す第１実施形態に係るホログラム記録装置１において、カメラ部１５に替えてカメラ部１５Ａを配したものに相当し、他の構成は第１実施形態のものと変わらない。また、機能面についても、カメラ部１５Ａを用いたことにより生じる違いの部分を除き、第１実施形態のものと同様である。このため、第３実施形態の説明においても、第１実施形態と共通する要素に対しては図１〜図３で用いたものと同じ番号を付すとともに、第１実施形態と共通する事項についての説明は省略する。
【００４４】
カメラ部１５Ａは、対象物Ｓ１を通過後の第１乃至第６の照射用光束に対応した６個の撮像素子１５ａ〜１５ｆ（ただし、図５では３個の撮像素子１５ｄ〜１５ｆのみを図示）を備えており、この点は、第１実施形態のカメラ部１５と同様である。第１実施形態のカメラ部１５と異なるのは、各撮像素子１５ａ〜１５ｆの受光部側に、ピンホール板１６が各撮像素子１５ａ〜１５ｆに一体に取り付けられている点と、各撮像素子１５ａ〜１５ｆがそれぞれ移動ステージ１７上に設置されている点にある（図６，７では、撮像素子１５ａを例にとって示している）。
【００４５】
図７に示すようにピンホール板１６は、撮像素子１５ａの各画素１５１（図中破線の矩形で示す。番号は一部のみに付記）と対向する複数のピンホール１６１（図中実線の小円で示す。番号は一部のみに付記）を有してなる。各ピンホール１６１の径は、撮像素子１５ａの各画素１５１よりも小さく、かつ照射用光束が各ピンホール１６１を通過し、撮像素子１５ａの各画素１５１に入射し得る大きさに設定される（例えば、各画素１５１が4.0〜5.0μｍ角程度の大きさの場合、各ピンホール１６１の径は500ｎｍ程度に設定される）。
【００４６】
また、図７に示すように、ピンホール板１６が取り付けられた撮像素子１５ａは、移動ステージ１７の移動方向（図中両矢線で示す）に対し、各画素１５１の配列方向が所定の角度（図７では、各画素１５１のうち、図中、最も左側の列の最上部に位置する画素１５１ａと、左から２番目の列の最下部（画素１５１ａから９画素分下方）に位置する画素１５１ｂとを結ぶ直線Ｐが、ステージ１７の移動方向と平行となる角度）傾くように、移動ステージ１７上に設置されている。
【００４７】
移動ステージ１７は、上述のように設置された撮像素子１５ａを、各画素１５１の配列間隔に応じた所定の距離ずつ（例えば、各画素１５１の配列間隔を5.0μｍとした場合、その配列間隔と等しい5.0μｍずつ）、所定の回数（例えば、１０回）上述の移動方向に移動させるように構成されている。なお、図７では、各画素１５１の総数を実際のものよりも大幅に少なく表示しているので、撮像素子１５ａを上述のように１０回移動させると、撮像素子１５ａがその受光部の大きさの分だけ移動することになる。しかし、実際には、撮像素子１５ａの受光部の大きさは数mm角程度あるので、撮像素子１５ａを上述のように１０回移動させてもその移動の総距離は50μｍ程度であり、撮像素子１５ａの受光部の大きさに比して僅かな距離となる。
【００４８】
本実施形態では、撮像素子１５ａを順次移動させながら、その都度、干渉縞（第１の干渉縞）の撮像が行われる。移動毎に撮像された干渉縞は、各画素１５１の配列間隔の間の位置に対応した情報を担持しているので、これらの干渉縞を合成することにより、より解像度の高い干渉縞情報を得ることが可能となる。なお、上述した移動の仕方では、移動方向と垂直な方向の解像度が高まる。移動方向の解像度も高めたい場合には、１回の移動距
離を短くすればよい。ここでは、撮像素子１５ａを例にとって説明したが、撮像素子１５ａに適用される事項は、他の撮像素子１５ｂ〜１５ｆについても同様に適用される。
【００４９】
〈態様の変更〉
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、種々に態様を変更することができる。
【００５０】
例えば、本発明で用いるホログラフィック光学素子（ＨＯＥ）の各波面変換部の総数や配置態様は、図３に示すものに限定されるものではなく、対象物の形状や大きさに応じて適宜変更することが可能である。例えば、図８や図９に示すような態様とすることが挙げられる。
【００５１】
図８に示すＨＯＥ１３Ｂは、上述のＨＯＥ１３と同様に６個の波面変換部（波面変換部１３Ｂａ〜１３Ｂｆ）を有しているが、互いに隣接する波面変換部同士の重なり合う部分の面積（特に、図中上段に位置する波面変換部１３Ｂａ〜１３Ｂｃと、下段に位置する波面変換部１３Ｂｄ〜１３Ｂｆとの重なり部分の面積）が小さくなるように構成されている。このため、各波面変換部１３Ｂａ〜１３Ｂｆの大きさを上述のＨＯＥ１３の各波面変換部１３ａ〜１３ｆの大きさと同じに設定した場合でも、対象物に対する照射範囲の面積を拡大することが可能となる。
【００５２】
図９に示すＨＯＥ１３Ｃも、上述のＨＯＥ１３と同様に６個の波面変換部（波面変換部１３Ｃａ〜１３Ｃｆ）を有しているが、それらの波面変換部１３Ｃａ〜１３Ｃｆが一列に配列されたものである。この態様のＨＯＥ１３Ｃは、対象物の形状が細長い場合や、工場の生産ラインのように対象物が一定の方向に移動している場合に適している。
【００５３】
また、上述の第３実施形態では、各撮像素子（撮像素子１５ａ〜１５ｆ）を別個の移動ステージ１７上にそれぞれ設置するようにしているが、各撮像素子を1つの移動ステージ上に設置し、その１つの移動ステージにより各撮像素子を移動させるようにしてもよい。
【００５４】
また、図６，７に示すような、ピンホール板が取り付けられた撮像素子を移動ステージ上に設置するという態様は、ホログラフィック光学素子（ＨＯＥ）を用いない場合にも、同様に採用することが可能である。例えば、図１１や図１２に示す構成において、撮像素子２０４に替えて、図６，７に示すような態様の撮像素子を用いることも可能であり、その場合でも、解像度を高めることができる。
【００５５】
また、上述の各実施形態では、対象物としてマイクロ化学チップを例に挙げているが、本発明は、マイクロ化学チップ以外の種々の物体を対象物とすることが可能である。
【００５６】
また、本発明は、顕微システムに適用が限定されるものではなく、ホログラフィ（特に、インラインホログラフィ）を利用する種々の観察装置や測定装置に対して適用することが可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１，１Ａ，１Ｂ      ホログラム記録装置
１０，１０Ａ，      ホログラフィック光学系
１１，１０１，２０１      光源
１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ      ホログラフィック光学素子（ＨＯＥ）
１４      遮光絞り
１４ａ      開口部
１５，１５Ａ      カメラ部
１５ａ〜１５ｆ，１０３，２０４      撮像素子
１６，１０２      ピンホール板
１７      移動ステージ
２０      解析表示部
２１      計算処理装置
２２      表示装置
２３      入力装置
１５１（１５１ａ，１５１ｂ）      画素
１６１，１０２ａ      ピンホール
Ｓ１，Ｓ１１，Ｓ２１，Ｓ３１      対象物
【図１】
2014010411.tif 000003
【図２】
2014010411.tif 000004
【図３】
2014010411.tif 000005
【図４】
2014010411.tif 000006
【図５】
2014010411.tif 000007
【図６】
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【図７】
2014010411.tif 000009
【図８】
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【図９】
2014010411.tif 000011
【図１０】
2014010411.tif 000012
【図１１】
2014010411.tif 000013
【図１２】
2014010411.tif 000014