(57)【要約】【課題】干渉縞画像のコントラストを向上させることができるミロー型干渉対物レンズの提供。【解決手段】ミロー型干渉対物レンズは、光源から出射される光を被検面に集光させるレンズと、レンズにて集光される光の一部を反射させるとともに、他を透過させるビームスプリッタと、レンズ、及びビームスプリッタの間に設けられる基板６と、基板６におけるレンズ側の面に設けられ、ビームスプリッタにて反射される光を反射させるミラー７とを備える。ミラー７は、ミラー７の上面に成膜される多層膜８と、多層膜８に成膜されるフッ化マグネシウム、酸化ケイ素、または酸化アルミニウムからなる被覆膜９とを備える。多層膜８は、ミラー７側から順にクロム膜８１と、誘電体膜８２とを交互に積層した少なくとも２層とされている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射される光を被検面に集光させるレンズと、前記レンズにて集光される光の一部を反射させるとともに、他を透過させるビームスプリッタと、前記ビームスプリッタにて反射される光を反射させるミラーとを備え、前記被検面にて反射される光と、前記ミラーにて反射される光との干渉光を得るミロー型干渉対物レンズであって、
前記ミラーは、
前記レンズ側の面に成膜される多層膜と、
前記多層膜に成膜されるフッ化マグネシウム、酸化ケイ素、または酸化アルミニウムからなる被覆膜とを備え、
前記多層膜は、前記ミラー側から順にクロム膜と、誘電体膜とを交互に積層した少なくとも２層とされることを特徴とするミロー型干渉対物レンズ。
【請求項２】
請求項１に記載のミロー型干渉対物レンズにおいて、
前記多層膜は、４層とされることを特徴とするミロー型干渉対物レンズ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のミロー型干渉対物レンズを備えることを特徴とする光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミロー型干渉対物レンズ、及びミロー型干渉対物レンズを備える光学機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源から出射される光を被検面に集光させるレンズと、レンズにて集光される光の一部を反射させるとともに、他を透過させるビームスプリッタと、ビームスプリッタにて反射される光を反射させるミラーとを備え、被検面にて反射される光と、ミラーにて反射される光との干渉光を得るミロー型干渉対物レンズと、このミロー型干渉対物レンズを備える光学機器が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載のミロー型顕微干渉計装置（光学機器）は、対物レンズユニット（ミロー型干渉対物レンズ）を備え、対物レンズユニットは、対物レンズ系（レンズ）と、ビームスプリッタと、参照ミラー（ミラー）とを備え、対物レンズユニットによって得られる干渉光をＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラにて撮像して干渉縞画像を取得し、この干渉縞画像を解析することで被検面の測定を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−８６１４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このようなミロー型干渉対物レンズでは、ミラーは、レンズ、及びビームスプリッタの間に配設されているので、光源から出射され、レンズを介した光の一部は、ミラーにおけるレンズ側の面（以下、ミラーの上面とする）にて反射される。そして、ミラーの上面にて反射される光は、ＣＣＤカメラにて干渉縞画像を取得する際にレンズフレアを発生させる有害な光となるので、干渉縞画像のコントラストが低下し、ひいては光学機器の精度が低下するという問題がある。
【０００６】
これに対して、特許文献１に記載のミロー型顕微干渉計装置は、リング状の照明光を出射する光源部を備え、光源部から出射される光を参照ミラーの上面を避けて対物レンズ系に入射させることによって、干渉縞画像のコントラストを向上させている。
しかしながら、このような構成では、光学機器は、リング状の照明光を出射する光源部を備える必要があるので、光学系の設計が煩雑化するとともに、製造コストが増加するという問題がある。
また、ミラーの上面の反射率を低くするために、ミラーの上面に塗料などを塗布することも考えられる。しかしながら、ミラーの面積は微小であるので、作業効率が悪く、塗料がはみ出すことで外観が悪くなるという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、干渉縞画像のコントラストを向上させることができるミロー型干渉対物レンズ、及びミロー型干渉対物レンズを備える光学機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のミロー型干渉対物レンズは、光源から出射される光を被検面に集光させるレンズと、前記レンズにて集光される光の一部を反射させるとともに、他を透過させるビームスプリッタと、前記ビームスプリッタにて反射される光を反射させるミラーとを備え、前記被検面にて反射される光と、前記ミラーにて反射される光との干渉光を得るミロー型干渉対物レンズであって、前記ミラーは、前記レンズ側の面に成膜される多層膜と、前記多層膜に成膜されるフッ化マグネシウム、酸化ケイ素、または酸化アルミニウムからなる被覆膜とを備え、前記多層膜は、前記ミラー側から順にクロム膜と、誘電体膜とを交互に積層した少なくとも２層とされることを特徴とする。
【０００９】
このような構成によれば、ミラーは、ミラーの上面に成膜される多層膜と、被覆膜とを備え、多層膜は、ミラー側から順にクロム膜と、誘電体膜とを交互に積層した少なくとも２層とされるので、光源から出射され、ミラーの上面に向かって入射する光は、被覆膜、及び誘電体膜を介してクロム膜にて吸収される。したがって、ミラーの上面の反射率を低くすることができるので、干渉縞画像のコントラストを向上させることができる。
また、多層膜、及び被覆膜は、ミラーの成膜に用いられる環境をそのまま利用して成膜することができるので、作業効率が良く、ミロー型干渉対物レンズの製造コストを抑制することができる。
【００１０】
本発明では、前記多層膜は、４層とされることが好ましい。
ここで、ミラーの上面の反射率は、多層膜の層数を多くするに従って低くすることができる。しかしながら、ミラーの上面の反射率は、多層膜の層数を５層以上としても４層の場合と比較して大きく変化しなくなる。
本発明によれば、多層膜は、４層とされるので、干渉縞画像のコントラストを十分に向上させることができるとともに、ミロー型干渉対物レンズの製造コストを抑制することができる。
【００１１】
本発明の光学機器は、前述したミロー型干渉対物レンズを備えることを特徴とする。
このような光学機器によれば、前述したミロー型干渉対物レンズと同様の作用効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る光学機器に用いられるミロー型干渉対物レンズを示す図。
【図２】前記実施形態における基板、及びミラーを示す拡大図。
【図３】本発明の実施例１に係る基板、及びミラーを示す拡大図、並びにミラーの上面の反射率をシミュレーションした結果を示すグラフ。
【図４】本発明の実施例２に係る基板、及びミラーを示す拡大図、並びにミラーの上面の反射率をシミュレーションした結果を示すグラフ。
【図５】本発明の実施例３に係る基板、及びミラーを示す拡大図、並びにミラーの上面の反射率をシミュレーションした結果を示すグラフ。
【図６】本発明の実施例４に係る基板、及びミラーを示す拡大図、並びにミラーの上面の反射率をシミュレーションした結果を示すグラフ。
【図７】本発明の実施例５に係る基板、及びミラーを示す拡大図、並びにミラーの上面の反射率をシミュレーションした結果を示すグラフ。
【図８】本発明の実施例６に係る基板、及びミラーを示す拡大図、並びにミラーの上面の反射率をシミュレーションした結果を示すグラフ。
【図９】本発明の実施例６に係る基板、及びミラーを示す拡大図、並びにミラーの上面の反射率をシミュレーションした結果を示すグラフ。
【図１０】本発明の比較例１に係る基板、及びミラーを示す拡大図、並びにミラーの上面の反射率をシミュレーションした結果を示すグラフ。
【図１１】本発明の比較例２に係る基板、及びミラーを示す拡大図、並びにミラーの上面の反射率をシミュレーションした結果を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る画像測定機１に用いられるミロー型干渉対物レンズ２を示す図である。
光学機器としての画像測定機１は、図１に示すように、ミロー型干渉対物レンズ２を備え、ミロー型干渉対物レンズ２によって得られる干渉光をＣＣＤカメラ（図示略）にて撮像して干渉縞画像を取得し、この干渉縞画像を解析することで被検面Ｓの測定を行うものである。
【００１４】
ミロー型干渉対物レンズ２は、鏡筒３と、鏡筒３の図１中上方側に設けられ、光源（図示略）から出射される光を被検面Ｓに集光させるレンズ４と、鏡筒３の図１中下端に設けられ、レンズ４にて集光される光の一部を反射させるとともに、他を透過させるビームスプリッタ５と、レンズ４、及びビームスプリッタ５の間に設けられる基板６と、基板６におけるレンズ４側の面に設けられ、ビームスプリッタ５にて反射される光を反射させるミラー７とを備え、被検面Ｓにて反射される光と、ミラー７にて反射される光との干渉光を得るものである。
ここで、光源から出射され、レンズ４を介した光の一部は、ミラー７におけるレンズ４側の面（以下、ミラー７の上面とする）にて反射される（図１中一点鎖線）。そして、ミラー７の上面にて反射される光は、ＣＣＤカメラにて干渉縞画像を取得する際にレンズフレアを発生させる有害な光となる。
【００１５】
図２は、基板６、及びミラー７を示す拡大図である。
基板６は、図２に示すように、ＢＫ−７、白板ガラス、または石英などからなるガラス基板６１と、ガラス基板６１の両面に成膜される反射防止膜６２とを備える。
ミラー７は、ガラス基板６１の中央に成膜されるアルミニウムであり、ミラー７の上面に成膜される多層膜８と、多層膜８に成膜される被覆膜９とを備える。なお、ミラー７、多層膜８、及び被覆膜９は、真空蒸着、イオンアシスト蒸着、またはスパッタリングなどの物理蒸着法で成膜されている。
多層膜８は、ミラー７側から順にクロム膜８１と、誘電体膜８２とを交互に積層した少なくとも２層とされている。なお、クロム膜８１、誘電体膜８２、及び被覆膜９の厚さは、シミュレーションによって最適化されている。
【００１６】
このような本実施形態によれば以下の効果がある。
（１）ミラー７は、ミラー７の上面に成膜される多層膜８と、被覆膜９とを備え、多層膜８は、ミラー７側から順にクロム膜８１と、誘電体膜８２とを交互に積層した少なくとも２層とされるので、光源から出射され、ミラー７の上面に向かって入射する光は、被覆膜９、及び誘電体膜８２を介してクロム膜８１にて吸収される。したがって、ミラー７の上面の反射率を低くすることができるので、干渉縞画像のコントラストを向上させることができる。
（２）また、多層膜８、及び被覆膜９は、ミラー７の成膜に用いられる環境をそのまま利用して成膜することができるので、作業効率が良く、ミロー型干渉対物レンズ２の製造コストを抑制することができる。
【実施例１】
【００１７】
次に、本発明の効果を具体的な実施例に基づいて説明する。
[実施例１]
図３は、本発明の実施例１に係る基板６、及びミラー７を示す拡大図、並びにミラー７の上面の反射率をシミュレーションした結果を示すグラフである。なお、図３（Ａ）は、基板６、及びミラー７を示す拡大図であり、図３（Ｂ）は、４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長帯域でミラー７の上面の反射率をシミュレーションした結果である。また、図３（Ｂ）では、縦軸を反射率（％）とし、横軸を光の波長（ｎｍ）としている。以下の図面においても同様である。
本実施例１は、図３（Ａ）に示すように、多層膜８を２層とし、誘電体膜８２を酸化チタンとしている。また、被覆膜９を酸化ケイ素としている。
本実施例１では、ミラー７の上面の反射率は、図３（Ｂ）に示すように、５％〜２５％程度となっている。
【００１８】
[実施例２]
図４は、本発明の実施例２に係る基板６、及びミラー７を示す拡大図、並びにミラー７の上面の反射率をシミュレーションした結果を示すグラフである。
本実施例２は、図４（Ａ）に示すように、多層膜８を３層とし、誘電体膜８２を酸化チタンとしている。また、被覆膜９を酸化ケイ素としている。
本実施例２では、ミラー７の上面の反射率は、図４（Ｂ）に示すように、０．５％〜１．５％程度となっている。
【００１９】
[実施例３]
図５は、本発明の実施例３に係る基板６、及びミラー７を示す拡大図、並びにミラー７の上面の反射率をシミュレーションした結果を示すグラフである。
本実施例３は、図５（Ａ）に示すように、多層膜８を４層とし、誘電体膜８２を酸化チタンとしている。また、被覆膜９を酸化ケイ素としている。
本実施例３では、ミラー７の上面の反射率は、図５（Ｂ）に示すように、１％以下となっている。
【００２０】
実施例１〜３に示すように、ミラー７の上面の反射率は、多層膜８の層数を多くするに従って低くすることができる。また、多層膜８の層数を４層とすることでミラー７の上面の反射率を１％以下とすることができるので、干渉縞画像のコントラストを十分に向上させることができる。さらに、ミラー７の上面の反射率は、多層膜の層数を５層以上としても４層の場合と比較して大きく変化しなくなるので、多層膜８の層数を４層とすることでミロー型干渉対物レンズ２の製造コストを抑制することができる。
【００２１】
[実施例４]
図６は、本発明の実施例４に係る基板６、及びミラー７を示す拡大図、並びにミラー７の上面の反射率をシミュレーションした結果を示すグラフである。
本実施例４は、図６（Ａ）に示すように、多層膜８を４層とし、誘電体膜８２を酸化チタンとしている。また、被覆膜９をフッ化マグネシウムとしている。
本実施例４では、ミラー７の上面の反射率は、図６（Ｂ）に示すように、１％以下となっている。
【００２２】
[実施例５]
図７は、本発明の実施例５に係る基板６、及びミラー７を示す拡大図、並びにミラー７の上面の反射率をシミュレーションした結果を示すグラフである。
本実施例５は、図７（Ａ）に示すように、多層膜８を４層とし、誘電体膜８２を酸化チタンとしている。また、被覆膜９を酸化アルミニウムとしている。
本実施例５では、ミラー７の上面の反射率は、図７（Ｂ）に示すように、１％以下となっている。
【００２３】
実施例３〜５に示すように、酸化ケイ素、フッ化マグネシウム、または酸化アルミニウムを被覆膜９とすることによって、ミラー７の上面の反射率を１％以下とすることができるので、干渉縞画像のコントラストを十分に向上させることができる。
【００２４】
[実施例６]
図８は、本発明の実施例６に係る基板６、及びミラー７を示す拡大図、並びにミラー７の上面の反射率をシミュレーションした結果を示すグラフである。
本実施例６は、図８（Ａ）に示すように、多層膜８を４層とし、誘電体膜８２を酸化ケイ素としている。また、被覆膜９を酸化アルミニウムとしている。
本実施例６では、ミラー７の上面の反射率は、図８（Ｂ）に示すように、１％以下となっている。
【００２５】
[実施例７]
図９は、本発明の実施例７に係る基板６、及びミラー７を示す拡大図、並びにミラー７の上面の反射率をシミュレーションした結果を示すグラフである。
本実施例７は、図９（Ａ）に示すように、多層膜８を４層とし、誘電体膜８２をフッ化マグネシウムとしている。また、被覆膜９を酸化アルミニウムとしている。
本実施例７では、ミラー７の上面の反射率は、図９（Ｂ）に示すように、１％以下となっている。
【００２６】
実施例５〜７に示すように、酸化チタン、酸化ケイ素、またはフッ化マグネシウムを誘電体膜８２とすることによって、ミラー７の上面の反射率を１％以下とすることができるので、干渉縞画像のコントラストを十分に向上させることができる。すなわち、誘電体膜８２を酸化チタン以外の他の誘電体材料とした場合であってもミラー７の上面の反射率は大きく変化しないので、任意の誘電体材料を誘電体膜８２として選択することができる。
【００２７】
[比較例１]
図９は、本発明の比較例１に係る基板６、及びミラー７を示す拡大図、並びにミラー７の上面の反射率をシミュレーションした結果を示すグラフである。
本比較例１は、図９（Ａ）に示すように、ミラー７は、多層膜８、及び被覆膜９を備えていない。
本比較例１では、ミラー７の上面の反射率は、図９（Ｂ）に示すように、９０％程度となっている。
【００２８】
実施例１〜３、及び比較例１に示すように、ミラー７は、多層膜８と、被覆膜９とを備えることによって、ミラー７の上面の反射率を低くすることができるので、干渉縞画像のコントラストを向上させることができる。
【００２９】
[比較例２]
図１０は、本発明の比較例２に係る基板６、及びミラー７を示す拡大図、並びにミラー７の上面の反射率をシミュレーションした結果を示すグラフである。
本比較例２は、図１０（Ａ）に示すように、多層膜８を４層とし、誘電体膜８２を酸化チタンとしている。また、被覆膜９を酸化ハフニウムとしている。
本比較例２では、ミラー７の反射率は、図１０（Ｂ）に示すように、０．５％〜３％程度となっている。
【００３０】
実施例３〜５、及び比較例２に示すように、被覆膜９を、酸化ケイ素、フッ化マグネシウム、及び酸化アルミニウム以外とした場合には、ミラー７の上面の反射率は大きく変化するので、酸化ケイ素、フッ化マグネシウム、または酸化アルミニウムを被覆膜９として選択する必要がある。
【００３１】
〔実施形態の変形〕
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、多層膜８は、２〜４層としていたが、５層以上であってもよい。
前記実施形態では、誘電体膜８２は、酸化チタン、酸化ケイ素、またはフッ化マグネシウムとしていたが、他の誘電体材料であってもよい。
前記実施形態では、光学機器として画像測定機１を例示していたが、光学顕微鏡などの他の光学機器に本発明のミロー型干渉対物レンズを適用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、ミロー型干渉対物レンズ、及びミロー型干渉対物レンズを備える光学機器に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１…画像測定機（光学機器）
２…ミロー型干渉対物レンズ
４…レンズ
５…ビームスプリッタ
７…ミラー
８…多層膜
９…被覆膜
８１…クロム膜
８２…誘電体膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2011164382.tif 000009
【図８】
2011164382.tif 000010
【図９】
2011164382.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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