(57)【要約】      （修正有）【課題】透明物体中の屈折率分布の可視化、および被検体の屈折率の定量計測ができ、被検体の深さ方向の光学情報分布を計測することが可能なシアリング干渉計を提供する。【解決手段】光源１と結像光学系５との間に、光源側に設けられた第一回折格子２と結像光学系側に設けられた第二回折格子３を備え、光源１からの光を、第一回折格子２と第二回折格子３の間に設置した被検体を通過させ、更に結像光学系を通った光を像面で干渉させ、キャリア縞を発生させるように構成されたシアリング干渉計であって、光源１がインコヒーレント光源で構成され、結像光学系５が第一回折格子２と第二回折格子３との間の物点６に配置された被検体４の像を形成し、且つ対物レンズを含み、第一回折格子２と第二回折格子３とは、光軸に対して垂直であり、且つスリット方向が平行である構成を備え、第一回折格子と第二回折格子とが、非結像関係となるように配置されている。【選択図】図１
2015031658.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と結像光学系との間に、該光源側に設けられた第一回折格子と該結像光学系側に設けられた第二回折格子を備え、
前記光源からの光を、前記第一回折格子と前記第二回折格子の間に設置した被検体を通過させ、更に前記結像光学系を通った光を像面で干渉させ、キャリア縞を発生させるように構成されたシアリング干渉計であって、
前記光源がインコヒーレント光源で構成され、
前記結像光学系が前記第一回折格子と前記第二回折格子との間の物点に配置された前記被検体の像を形成し、且つ対物レンズを含み、
前記第一回折格子と前記第二回折格子とは、前記光軸に対して垂直であり、且つスリット方向が平行である構成を備え、
前記第一回折格子と前記第二回折格子とが、非結像関係となるように配置されていることを特徴とするシアリング干渉計。
【請求項２】
前記第一回折格子の回折角をθ１、前記第二回折格子の回折角をθ２、前記第一回折格子と前記結像光学系の物点との距離をＬ１、前記第二回折格子と前記結像光学系の物点との距離をＬ２としたとき、
θ２・Ｌ２＝θ１・Ｌ１が成り立つ位置に、前記第一回折格子と前記第二回折格子が設置されていることを特徴とするシアリング干渉計。
【請求項３】
前記第一回折格子と前記第二回折格子とを光軸に沿って移動できる第１の移動機構と前記被検体を保持し光軸方向および光軸に垂直な面で移動できる第２の移動機構と、
を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシアリング干渉計。
【請求項４】
前記第一回折格子と被検体の間にコンデンサーレンズを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のシアリング干渉計。
【請求項５】
前記第二回折格子と被検体の間に対物レンズを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のシアリング干渉計。
【請求項６】
前記第一回折格子と被検体の間にコンデンサーレンズを有し、且つ、前記第二回折格子と被検体の間に対物レンズを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のシアリング干渉計。
【請求項７】
前記被検体が、レンズ形状を有していることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のシアリング干渉計。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載のシアリング干渉計を用い光学物性を計測するシアリング干渉計による測定方法であって、
前記被検体と、前記第一回折格子及び前記第二回折格子とを、相対的に光軸方向に移動させることによって、前記被検体中の深さ方向の屈折率情報を得ることを特徴とするシアリング干渉計による測定方法。
【請求項９】
前記結像光学系の前記対物レンズとして、被写界深度を浅くするためにＮ．Ａ（開口数）の大きい対物レンズが用いられることを特徴とする請求項８に記載のシアリング干渉計による測定方法。
【請求項１０】
前記結像光学系の前記対物レンズとして、被写界深度を深くするためにＮ．Ａ（開口数）の小さい対物レンズが用いられることを特徴とする請求項８に記載のシアリング干渉計
による測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シアリング干渉計とシアリング干渉計による測定方法に関し、特に透明物体の光学物性を計測するシアリング干渉計とシアリング干渉計による測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
透明な固体や液体などの物体の光学的な均一性や屈折率の分布を計測するには、被検体を透過してきた光の位相差を計測する方法が代表的な方法であり、これにより波面の乱れや屈折率の不均一性を計測することができる。
光の干渉を利用した干渉計によって、上記光学的物性値を精度よく実測することができる。
干渉計には光を分割し二光束にして、片方の光を参照波、もう一つの光を被検体に透過させた後、それぞれの光を重ね合せ干渉させる方式（二光束干渉法）と、
光源に何らかの手法で横ずらし（シア）を発生させ、干渉させる方法（シアリング干渉計）とがある。
前者では、例えばトワイマン−グリーン干渉計などがある。これらの干渉計では、光束が通過する物体の一部において屈折率が異なる部分があると、光学的距離が変化し、それが干渉縞パターンの変化となって可視化される。
後者のタイプでは微分干渉顕微鏡などが挙げられる。シアリング量はノマルスキプリズムによるスプリット量で決まる。
このような微分干渉顕微鏡（シアリング干渉計）として、特許文献１では回折格子または位相格子を用いて光束を分割するシアリング量可変の微分干渉顕微鏡が提案されている。図２０を用いてその構成について説明する。波面分割手段としての回折格子または位相格子３５ａによって二分割された光束は、標本３８やコンデンサーレンズ３７、対物レンズ３９、結像レンズ４２で結像される。
波面分割手段としての回折格子または位相格子３５ａと結像位置にある波面合成手段としての回折格子または位相格子３５ｂによって再び結合された光束は干渉し、標本３８の光学的距離を反映したコントラストを呈する。該特許によると、回折格子または位相格子を用いることにより、レーザ走査型顕微鏡として機能し、また、回折格子のピッチを可変とすることによりシアリング量を可変とすることが可能に構成されている。
これらの干渉計によって、固体や液体などの屈折率分布や透明な固体のゆがみ検出などができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２８１０９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
透明な固体や液体などの物体の光学的な均一性や屈折率の分布を計測するには、被検体の様々な形状や性状に対応できる評価装置としての性能が要求される。
透明物体中の屈折率分布の可視化は勿論のこと、屈折率値の定量計測ができ、被検体の屈折率の深さ方向分布も計測する必要がある場合がある。
このような計測をする際、上記従来例の特許文献１の微分干渉顕微鏡（シアリング干渉計）においては、次のような課題を有している。
すなわち、特許文献１のものにおいては、２つの回折格子または位相格子が結像関係にあるため、明瞭な干渉縞（キャリア縞）は発生せず、コントラストとして干渉情報が結像さ
れる。
しかしながら、このように明瞭な干渉縞（キャリア縞）は発生しないものでは、被検体の屈折率を定量的に計測するのは不可能である。
また、特許文献１のものは被検体の光学的な透過情報を得る計測手段であり、被検体の深さ方向の光学情報分布を計測することは困難である。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑み、透明物体中の屈折率分布の可視化、および被検体の屈折率の定量計測ができ、被検体の深さ方向の光学情報分布を計測することが可能となるシアリング干渉計とシアリング干渉計による測定方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のシアリング干渉計は、光源と結像光学系との間に、該光源側に設けられた第一回折格子と該結像光学系側に設けられた第二回折格子を備え、
前記光源からの光を、前記第一回折格子と前記第二回折格子の間に設置した被検体を通過させ、更に前記結像光学系を通った光を像面で干渉させ、キャリア縞を発生させるように構成されたシアリング干渉計であって、
前記光源がインコヒーレント光源で構成され、
前記結像光学系が前記第一回折格子と前記第二回折格子との間の物点に配置された前記被検体の像を形成し、且つ対物レンズを含み、
前記第一回折格子と前記第二回折格子とは、前記光軸に対して垂直であり、且つスリット方向が平行である構成を備え、
前記第一回折格子と前記第二回折格子とが、非結像関係となるように配置されていることを特徴とする。
また、本発明は、上記したシアリング干渉計を用い前記被検体の光学物性を計測するシアリング干渉計による測定方法であって、
前記被検体と、前記第一回折格子及び前記第二回折格子とを、相対的に光軸方向に移動させることによって、前記被検体中の深さ方向の屈折率情報を得ることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、透明物体中の屈折率分布の可視化、および被検体の屈折率の定量計測ができ、被検体の深さ方向の光学情報分布を計測することが可能となるシアリング干渉計とシアリング干渉計による測定方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態におけるシアリング干渉計の構成例について説明する概略図。
【図２】本発明の実施形態における第一回折格子を光が通る時の現象を説明する図。
【図３】本発明の実施形態における第二回折格子を通して結像することについて説明する図。
【図４】本発明の実施形態における対物レンズを光軸に沿って動かしたときにおける“回折された物点”の軌跡について説明する図。
【図５】本発明の実施形態における“干渉縞”の発生について説明する図。
【図６】本発明の実施形態における像面で縞ができる理由について説明する図。
【図７】本発明の実施形態における干渉縞のピッチと回折格子間の観察位置の関係について説明する図。
【図８】本発明の実施形態における被検体において有限の深さ情報が抽出できる理由について説明する図。
【図９】本発明の実施形態における必要なインコヒーレンシーの程度を説明する図。
【図１０】本発明の実施形態における移動機構を設けたシアリング干渉計の構成例について説明する概略図。
【図１１】本発明の実施形態におけるシアリング干渉計の別の構成例について説明する概略図。
【図１２】本発明の実施形態におけるシアリング干渉計の別の構成例について説明する概略図。
【図１３】本発明の実施形態におけるシアリング干渉計の別の構成例について説明する概略図。
【図１４】本発明の実施形態におけるシアリング干渉計による深さ方向を選択して観察する手順を示すフロー図。
【図１５】本発明の実施例１におけるシアリング干渉計による測定方法での観察結果を示す図。
【図１６】本発明の実施例２におけるシアリング干渉計による測定方法での観察結果を示す図。
【図１７】本発明の実施例２におけるシアリング干渉計による測定方法での観察結果を示す図。
【図１８】本発明の実施例３におけるシアリング干渉計による測定方法での観察結果を示す図。
【図１９】本発明の実施例３におけるシアリング干渉計による測定方法での観察結果を示す図。
【図２０】従来例の干渉計の構成を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施形態におけるシアリング干渉計の構成例について説明する。
本実施形態のシアリング干渉計は、光源と結像光学系との間に、該光源側に設けられた第一回折格子と該結像光学系側に設けられた第二回折格子を備える。
そして、前記光源からの光を、前記第一回折格子と前記第二回折格子の間に設置した被検体を通過させ、更に前記結像光学系を通った光を像面で干渉させ、キャリア縞を発生させるように構成されている。
具体的には、図１に示すように、インコヒーレント光源１、第一回折格子２、被検体４、第二回折格子３、結像光学系５、撮像素子（光軸と干渉性を有する場所）９を備える。
この光源は、インコヒーレントな光源であればよく、例えば、タングステンフィラメントの白色灯、キセノンランプ、など、連続的に異なる波長を含んでいる光源が好適である。インコヒーレントの程度については、本発明による干渉計の原理を説明した後に述べる。第一回折格子２と第二回折格子３はともに光軸に対して垂直であり、ともに平行で、それぞれのスリット方向は平行である。
第一回折格子２にインコヒーレント光源１によって光が照射されると、後述するようにその後方には干渉可能な場所が放射状に発生する。
この干渉可能な場所は、便宜上第一回折格子２による回折光と同様な位置に発生するため、今、第一回折格子による回折光７を考えたとき、これが光軸となす角度、すなわち、第一回折格子２の回折角をθ１とする。
一方、結像光学系５によって形成される被検体を観察するための物点６は、第二回折格子３によって回折され、“回折された物点”６ａ，６ｂが生じる。
結像光学系５と第二回折格子３の距離が相対的に変化した場合、“回折された物点”６ａ，６ｂは軌跡８のように動く。
本発明によるシアリング干渉計は、上記第一回折格子による回折光７の位置と“回折された物点”６ａ，６ｂの軌跡８の交点が観察面になる。
第一回折格子の回折角をθ１、第二回折格子の回折角度をθ２、第一回折格子と結像光学系の物点との距離（物点間距離）をＬ１、第二回折格子と結像光学系の物点との距離（物点間距離）をＬ２としたとき、
θ２・Ｌ２＝θ１・Ｌ１が成り立つ位置に、第一回折格子と第二回折格子が設置されている。
すなわち、該２枚の回折格子は非結像関係にある。該２枚の回折格子の格子ピッチは同じであっても、異なっていてもよい。
【００１０】
つぎに、第一回折格子２、第二回折格子３に関する構成範囲について説明する。
２枚の回折格子の距離は、数ミリメートルから数センチメートル、格子ピッチにもよるが好適な範囲は１０ミリメートル以下が好適である。
格子ピッチはミクロンオーダーから数百ミクロン程度が範囲であり、１０ミクロン以上２００ミクロン以下が好適である。
これら２枚の回折格子を光軸に垂直に、スリット方向を平行にしてそれぞれ設置する。なお、回折格子は振幅型回折格子でも位相型回折格子でも良い。
結像レンズ系５においては、被検体を照らすレンズを対物レンズとすれば、所望の解像度や被写界深度を適宜選択することができる。後述するように、本発明では深さを選別して屈折率の２次元分布情報を取得できるが、被写界深度を浅くしたい場合はＮ．Ａ（開口数）の比較的大きな対物レンズを、被写界深度をより深くしたい場合は、Ｎ．Ａ（開口数）の小さい対物レンズを選ぶことができる。
このように構成が単純であるため、機械的安定性に優れており、２枚の回折格子の間に被検体を設置するため、被検体の大きさの制限や性状のマージンが広い。被検体としては、透明な固体、透明容器に入れた液体、これらに電極などを付加し、動的な挙動を観察するにも被検体回りの空間のマージンが広いことは有効である。
【００１１】
つぎに、本発明の干渉原理を説明する。
インコヒーレント照明光源１によって光が第一回折格子２に照射されると、第一回折格子２の後方に干渉性を有する場所が生じることがＶａｎ  Ｃｉｔｔｅｒｔ−  Ｚｅｒｎｉｋｅの定理より導かれる。
図２に、光軸と干渉性を有する場所９を示した。
このように周期的な回折格子によってインコヒーレントな光がフーリエ変換され決められた空間でのみコヒーレント性をもつ。
一方、結像光学系５から第２回折格子３を通して被検体４を観察することを、図３を用いて説明する。
本来、対物レンズ５ａの物点６は一つであるが、第二回折格子３を通したことにより、物点と光軸に垂直な面に“回折された物点”６ａ，６ｂが生じる。回折された物点とは、第二回折格子３で回折されることで物点６と同じ光軸に垂直な物点面１１に結像される点のことである。
つまり、物点６と“回折された物点”６ａ，６ｂは光軸に垂直な物点面１１を形成する。幾何光学的に光の軌跡をさかのぼれば、回折された波面１２ａ、もうひとつの回折された波面１２ｂを描くことができる。
光軸上の回折されていない波面も含め、これら３つの波面は光軸上の像点１４に集まる波面１３を形成する。つまり、この波面位置にある光は光軸上の像点１４に集まることができる。
【００１２】
ここで、図４に示すように、対物レンズ５ａを光軸に沿って動かしたとき、“回折された物点”６ａ，６ｂは軌跡８のように動く。これは第二回折格子３による±１次の“回折による物点”の軌跡を示している。すなわち、この場所にある光は、第二回折格子３と結像光学系５を通り、光軸上の像点１４にて重なることになる。
物点６を通った光を０次の回折による物点からの光とすれば０次と＋１次回折された物点からの光、０次と−１次の回折された物点からの光がそれぞれ干渉する。
＋１次と−１次回折された物点からの光も一般に干渉するが、この干渉は不要でさらに第二回折格子３の開口幅と格子周期の比（ｄｕｔｙと呼ばれる）を調整することで非干渉にもできるので無視する。つまり、光軸上の像点１４の明るさは、この点における“０次と＋１次”、“０次と−１次”の回折波の干渉光の和の強度となる。
図５において、前述の光軸と干渉可能な場所１０と“回折された物点”の軌跡８が交わったところの光は光軸上の像点１４にて重なると同時に干渉できるため“干渉縞”を発生する。光軸の物点６と“回折された物点”６ａ，６ｂの距離が“シア量”となる。
【００１３】
図６を用いて、像面１４’で縞ができる理由を説明する。
物点６を回折格子の刻線と直交する方向に動かした時にその像点の明暗の変化を調べればよい。しかし、物点６の位置を変える代わりに第一回折格子２と第二回折格子３を同時に平行移動した時の光軸上の像点１４の明暗の変化を調べてもよい。ここでは説明を分かりやすくするため後者で考える。対物レンズが５ａ’の位置にあるときの光軸上の物点１５を出た光による像の位相と回折された物点１５ａを出た光による像の位相の差の変化量ΔΦは、
ΔΦ＝  ２π  ＊  第一回折格子と第二回折格子での回折次数の和  ＊  移動量ｄ  ／
格子周期ｐ
となる。
同様に点１５を出た光による像の位相ともうひとつの回折された物点１５ｂを出た光による像の位相の差の変化量は−ΔΦとなる。
従って、Δφが２π変化すると明暗変化が１周期変わるので格子がｐだけ移動すると“０次と＋１次”、“０次と−１次”の回折波の干渉光とも、それぞれの回折次数の和だけ明暗を繰り返す。これが像面で縞ができる理由である。
【００１４】
図７を用いて、像面で縞ができる機構を、前述の光軸の光と干渉可能な場所１０と“回折された物点”の軌跡８が、どこで交わったかによるかということを見ながら説明する。ここでの説明においては、格子ピッチが同じ２枚の回折格子を用いるとする。
該２枚の回折格子の間隔を１：１に内分する面ｄ１では、干渉できる場所を便宜上回折次数として表現すると±１次に相当し、±１次の“回折された物点”と交わり、干渉縞のピッチは、回折格子の１／２となる。
回折格子の間を１：２に内分する点ｄ２で交わる場合は、干渉できる場所の次数は±２次に相当し、これが±１次の“回折された物点”と交わるため、元の格子の１／３となる干渉縞が像面１４’に現れる。
同様に、回折格子の間を１：３に内分する点ｄ３で交わる場所の光は、元の格子の１／４ピッチの干渉縞を生じる。
上述の“シア量”分だけずれた光が被検体を通過し、像面にて重なり干渉するため、被検体４中に屈折率が異なった部分があると、光学的距離が変化し、像面１４’における干渉縞の変化となって可視化される。
このようにキャリア縞が発生するため、１枚の画像から波面測定ができ、屈折率を計測できる。
【００１５】
本発明によるシアリング干渉計は照明光のスペクトルがブロードでも干渉縞はボケない。
光軸上で言えば、波長が変化すると光軸の光と干渉可能な場所９と対物レンズが移動した時の回折された物点の軌跡１７が同じ割合で広がり、各回折光の干渉性を保つ。例えば、連続した可視光領域の白色光でも干渉性は保たれる。
本発明は被検体の深さ方向範囲を限定して屈折率分布を可視化できることも特徴である。図８に示すように、物点６から外れる、±１次  の回折された波面１２ａ，１２ｂが重なる領域１７の位相情報は、＋１次、−１次で位相が逆のため相殺される。１次の回折された波面にのみ含まれる領域１８の位相情報は、それを含む光軸に垂直な面の情報の中で平均化されてしまうため見えにくい。
よって、物点６の被写界深度相当の領域の位相情報が選択される。
このように、結像系による観察面の近傍以外の情報は、相殺または平均化されるため、被検体内部の所望の深さの屈折率面分布を選択的に測定することができる。
【００１６】
上記のような機構のシアリング干渉計であることから、インコヒーレント光源１がある程度インコヒーレントなものでなければならない。すなわち、第一回折格子２がない場合において、物点６と第二回折格子によって生じる回折された物点６ａ（または６ｂ）との距離ｓにある２点間に干渉性がない必要がある（図９）。
例えば、図９において格子ピッチが２００μｍでインコヒーレント光源の波長を仮に６００ｎｍで代表させる。この場合には、一次回折角は約０．１７°で、この時、第二回折格子３から２ｍｍ第一回折格子２側に離れた場所の光軸上の物点６と回折された物点６ａの距離ｓは約２μｍとなる。
格子ピッチが大きくなると一次回折角はより小さくなることから、格子ピッチ５００μｍの回折格子まで考慮すると２μｍの距離でコヒーレント性がない程度のインコヒーレントな光が用いられるのが好適である。
本発明によるシアリング干渉計の原理は、ロンキー縞からも説明できる。
すなわち、結像系５の物点６の光軸上の前後に配置された第一回折格子２、第二回折格子３によるロンキー縞が像点１４にて重なる。回折格子のスリット方向は平行であるので、像点１４のコントラストは第一回折格子２、第二回折格子３のロンキー縞の平行モアレによって生じる強度となる。
【００１７】
本発明によるシアリング干渉計の原理は上述した通りであるが、実際に被検体を観察するには、被検体４および第一回折格子２、第二回折格子３を光軸に沿って移動させる移動機構が必要である。移動機構を伴った本発明によるシアリング干渉計の概略図を図１０に示した。
被検体を保持する試料保持部１９、それに接続する被検体保持部支持アーム２０、これを光軸にそって移動させる被検体保持部支持アーム移動機構（被検体移動機構）２１からなる。
第一回折格子２、第二回折格子３においても、これと同様な移動機構を備える。すなわち、それぞれの部材に接続する回折格子支持アーム２２，２３、回折格子支持アーム移動機構（回折格子移動機構）２４を備える。
なお、試料保持部には試料を光軸に垂直な面で回転させる回転機構を設けても良い（不図示）。
【００１８】
上述した本発明によるシアリング干渉計の原理では、図１のように第一回折格子２、第二回折格子３の間には、被検体のみが設置されていたが、この間にレンズを設ける構成も本発明によるシアリング干渉計として機能できる。
例えば、図１１に示すように、第一回折格子２と被検体４の間にコンデンサーレンズ２５、第二回折格子３と被検体４の間に対物レン２６を設けることができる。
但し、第一回折格子２と第二回折格子３が結像関係にないように配置されなければならない。
すなわち、コンデンサーレンズ２５の焦点位置に第一回折格子２、被検体４の観察面は設置されず、同様に対物レンズ２６の焦点位置に第二回折格子３および被検体４の観察面は設置されない。
このように配置した時、光軸の干渉可能な場所１０および対物レンズ５ａが移動したときの回折された物点の軌跡８もその位置および軌跡が変化する。
例えば、図１１では、やや光軸側に寄った干渉可能場所および物点の軌跡となっている。このような構造では、シア量は該レンズの無い場合に比べ、小さくなる。
上記コンデンサーレンズ２５、対物レンズ２６のどちらかを設けた構造でも良い。このような本実施形態におけるそれぞれの別の構成例の概略図を図１２、図１３に示す。
該レンズと第一回折格子２、第二回折格子３、被検体４との位置関係の制限は図１１の場
合と同様である。
以上のように回折格子間にレンズを設けることが可能であることから、本干渉計では被検体としてレンズ形状をしたものであっても、その光学的な均一性を測定することができる。
【００１９】
本発明によるシアリング干渉計の原理説明で述べたように、本実施形態の干渉計では、被検体の光学物性として被検体中の深さ方向の屈折率情報を得ることができる。
すなわち、被検体の深さを選んで、その深さにおける光軸に垂直な面の屈折率分布を観察することができる。
その観察手順は、図１４に示されるように、つぎのとおりである。
第一ステップ：被検体４の所望の観察深さ、対物レンズの物点６、第一回折格子２と第二回折格子３との間の光学距離を１：ＮまたはＮ：１（Ｎは１以上の整数）に分割する位置、の３点を、一致させる。具体的には、その３点を、被検体４および  第一回折格子２、第二回折格子３を光軸に沿って移動させることにより一致させる。
第二ステップ：被検体の所望の観察深さに、所望のキャリア縞が明瞭に観察されていれば、撮像する。
第三ステップ：次に、被検体を光軸に沿って動かし、対物レンズの焦点に別の所望の観察深さを合せる。所望のキャリア縞が明瞭に観察されていれば、撮像する。
第四ステップ：明瞭にキャリア縞が観察されない場合は、第一回折格子２、第二回折格子３の距離を保持したまま、光軸に沿って動かし、被検体４の所望の深さにキャリア縞が明瞭に観察されるようになれば撮像する。
つまり、第一回折格子２と第二回折格子３の間に観察されるキャリア縞と対物レンズの物点６と被検体４の所望の観察深さのこの３点が一致するように被検体および第一回折格子２、第二回折格３子を光軸に沿って調整する。
本発明の被検体としては、透明固体中の屈折率分布の可視化はもちろん、溶液中の屈折率の違いの可視化にも応用できる。
【実施例】
【００２０】
つぎに、本発明の実施例におけるシアリング干渉計の構成例について説明する。
［実施例１］
実施例１では、スライドガラス板２７にセロハンテープ２８を貼ったものを本発明のシアリング干渉計による測定方法で観察した。観察条件は次の通りである。
インコヒーレント光源１はタングステン白色光源、第一回折格子２、第二回折格子３の格子ピッチは１３８μｍ、該第一、二回折格子間隔は８ｍｍ、セロハンテープ２８の位置を第一、二回折格子のちょうど真ん中に設置した。
結像レンズ系５における対物レンズ５ａは、倍率５倍、Ｎ．Ａ．０．１５と比較的長焦点のものを用いた。
【００２１】
本実施例のシアリング干渉計による測定方法での観察結果を図１５に示す。
セロハンテープ２８の厚みの違いによって光学的距離が変化していることが干渉縞のうねりとなって現れている。厚みの等高線と言ってもよい。
干渉縞（キャリア縞）の間隔は回折格子の格子ピッチのちょうど１／２となっている。
これは、被検体４を第一と第二回折格子のちょうど真ん中に設置したことによる。
このように光学距離を干渉縞として観測できる。
【００２２】
［実施例２］
実施例２では、透明な容器に水２９を入れ、その表面に油滴３０を垂らし水面を本発明のシアリング干渉計による測定方法で観察した。観察条件は実施例１と同条件である。
本実施例のシアリング干渉計による測定方法での観察結果を図１６に示す。水と油の境界３１では、干渉縞が不連続になっている。また、小さな油滴３０’内では縞の間隔が水２
９よりも広がっている。これは油の屈折率の方が水より大きいため、より長い光学距離を通過してきたために干渉する位置が変化したためである。
同じ被検体を、光軸に沿って第一回折格子２に近づけていき、第一と第二回折格子をちょうど１：２に内分する位置に水面を設置した場合の観察結果を図１７に示す。干渉縞（キャリア縞）のピッチは回折格子ピッチの１／３となって観察されている。
【００２３】
［実施例３］
実施例３では、スライドガラス板２７の表面側と裏面側に油を線状に付着させ、本発明のシアリング干渉計による測定方法で観察の深さ位置を変えて観察した。ガラス板の厚みはおよそ１ｍｍ弱である。
本実施例によるシアリング干渉計の観察条件は実施例１、２と同条件である。
対物レンズ５ａの焦点を第一と第二回折格子のちょうど真ん中に合せ、回折格子ピッチの１／２の間隔の干渉縞（キャリア縞）を出現させておく。該２枚の回折格子の間に上記被検体４を挿入し、先ずは、ガラス板２７を光軸方向に動かし、ガラス表面近傍に焦点が合う位置に調整する。
本実施例のシアリング干渉計による測定方法での観察結果を図１８に示す。ガラス表面に付着している油３２の部分では干渉縞の角度が変化している。
これは油の屈折率の方がガラス板のそれよりも大きいことによる。このとき、ガラス裏面に付着している油３３はほとんど観察されない。
この次に、ガラス板を第二回折格子３側に移動させ、ガラス裏面に焦点が合うように調整する。
この位置での観察結果を図１９に示す。ガラス裏面に付着している油３３の部分において、干渉縞の異なる角度で現れている。この時、ガラス表面に付着している油３２はほとんど観察されていない。
このように、本発明によるシアリング干渉計は、観察の深さを選択して屈折率分布を計測することができる。
なお、本発明は、以上で説明した以外に、光学部品などの透明な機能部材の屈折率３次元分布評価や混合溶液中の相分離の可視化、あるいは液中の固体の溶解や溶質の析出のその場観察、等に利用することができる。
【符号の説明】
【００２４】
１：インコヒーレント光源
２：第一回折格子
３：第二回折格子
４：被検体
５：結像光学系
５ａ：対物レンズ
５ｂ：結像レンズ
６：物点
６ａ：回折された物点
６ｂ：もうひとつの回折された物点
７：回折光
８：対物レンズが移動した時の回折された物点の軌跡
９：光軸の光と干渉可能な場所
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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