(57)【要約】【課題】電子線バイプリズムを用いた干渉計で重要なパラメータである干渉縞間隔ｓと干渉領域幅Ｗが、互いに独立に制御できなかった。【解決手段】２つの電子線バイプリズムを光軸方向に２段に用いることにより、フレネル回折を回避できるだけでなく、干渉縞間隔ｓと干渉領域幅Ｗを、それぞれの電子線バイプリズム電極電圧を制御して、独立にコントロールする。【選択図】図３
2005197165.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子線の光源と、前記光源から放出される電子線を試料に照射するための照射光学系と、前記電子線が照射する試料を保持するための試料保持装置と、前記試料の像を結像するためのレンズ系と前記試料像を観察あるいは記録するための装置を有し、電子線の光軸上で前記試料の配置される位置より電子線の進行方向の下流側に形成される前記試料の像面位置で光軸と直交する平面内に配置された上段のバイプリズムと前記レンズ系の１つもしくは複数のレンズを介して前記上段バイプリズムの前記光軸上の電子線の下流側で前記上段バイプリズムと互いに平行な平面内に配置される下段のバイプリズムとを備え、該両バイプリズムがそれぞれ独立にその位置の移動、電極の回転を行うことができるとともに、それら前記上段バイプリズムと前記下段バイプリズムにそれぞれ独立に電圧を印加できることにより、光軸を含む電子光学上の同一平面内で電子線を偏向させることを特徴とする干渉装置。
【請求項２】
前記下段バイプリズムが、前記電子線の光軸上第１番目の試料の像面の下流側に位置するレンズの下流側で、該レンズの形成する光源の像の下流側に位置する請求項１に記載の干渉装置。
【請求項３】
前記下段バイプリズムが、前記電子線の光軸上第１番目の試料の像面の下流側に位置するレンズの下流側で、該レンズの形成する光源の像面に位置する請求項２に記載の干渉装置。
【請求項４】
前記下段バイプリズムが、前記電子線の光軸上第１番目の試料の像面の下流側に位置するレンズの下流側で、該レンズと該レンズの形成する光源の像の間に位置する請求項１に記載の干渉装置。
【請求項５】
前記上段バイプリズムにより、電子線を互いに光軸に近づく方向に偏向するとともに、前記下段バイプリズムにより、さらに電子線の光軸に近づく方向に偏向する請求項２から４のいずれかに記載の干渉装置。
【請求項６】
前記上段バイプリズムにより、電子線を互いに光軸に近づく方向に偏向するとともに、前記下段バイプリズムにより、電子線が光軸から離れる方向に偏向する請求項２から４のいずれかに記載の干渉装置。
【請求項７】
前記上段バイプリズムにより、電子線を互いに光軸から離れる方向に偏向するとともに、前記下段バイプリズムにより、電子線の光軸に近づく方向に偏向する請求項２から４のいずれかに記載の干渉装置。
【請求項８】
前記上段バイプリズムにより、電子線を互いに光軸から離れる方向に偏向するとともに、前記下段バイプリズムにより、さらに電子線が光軸から離れる方向に偏向する請求項２から４のいずれかに記載の干渉装置。
【請求項９】
前記上段バイプリズムと、前記電子線の光軸上第１番目に形成される試料の像面の下流側に位置するレンズとの間に位置し、前記上段バイプリズムと前記下段バイプリズムとが配置された各々の平面と互いに平行を成す第３の平面内に配置され、前記上段バイプリズムあるいは前記下段バイプリズムと独立に電圧の印加、並びにその位置の移動、電極の回転が行えることによって、該両バイプリズムが電子線を偏向させる光軸を含む電子光学上の同一平面内で電子線を偏向させることが可能な第３のバイプリズムを備える請求項１に記載の干渉装置。
【請求項１０】
前記電子線の光軸上第１番目に形成される試料の像面の下流側に位置するレンズと前記レンズが形成する光源の像面との間、あるいは、前記光源の像面と前記レンズが形成する光軸上第２番目の試料の像面との間に位置し、前記上段バイプリズムと前記下段バイプリズムとが配置された各々の平面と互いに平行を成す第３の平面内に配置され、前記上段バイプリズムあるいは前記下段バイプリズムと独立に電圧の印加、並びにその位置の移動、電極の回転が行えることによって、該両バイプリズムが電子線を偏向させる光軸を含む電子光学上の同一平面内で電子線を偏向させることが可能な第３のバイプリズムを備える請求項１に記載の干渉装置。
【請求項１１】
前記電子線の光軸上第１番目に形成される試料の像面の下流側に位置するレンズが形成する前記光軸上第２番目の光源の像面に位置し、前記上段バイプリズムと前記下段バイプリズムとが配置された各々の平面と互いに平行を成す第３の平面内に配置され、前記上段バイプリズムあるいは前記下段バイプリズムと独立に電圧の印加、並びにその位置の移動、電極の回転が行えることによって、該両バイプリズムが電子線を偏向させる光軸を含む電子光学上の同一平面内で電子線を偏向させることが可能な第３のバイプリズムを備える請求項１に記載の干渉装置。
【請求項１２】
前記光軸上第２番目の試料の像面に位置し、前記上段バイプリズムと前記下段バイプリズムとが配置された各々の平面と互いに平行を成す第３の平面内に配置され、前記上段バイプリズムあるいは前記下段バイプリズムと独立に電圧の印加、並びにその位置の移動、電極の回転が行えることによって、該両バイプリズムが電子線を偏向させる光軸を含む電子光学上の同一平面内で電子線を偏向させることが可能な第３のバイプリズムを備える請求項１に記載の干渉装置。
【請求項１３】
前記上段バイプリズムおよび前記下段バイプリズムを備え、前記光軸上第２番目の光源の像面に位置し前記上段バイプリズムと前記下段バイプリズムとが配置された各々の平面と互いに平行を成す第３の平面内に配置され、前記上段バイプリズムあるいは前記下段バイプリズムと独立に電圧を印加でき、且つ、その位置の移動、電極の回転が行えることによって該両バイプリズムが電子線を偏向させる光軸を含む電子光学上の同一平面内で電子線を偏向させることが可能な第３のバイプリズムを備えるとともに、前記光軸上第２番目の試料の像面に位置し、前記３枚の各々の平面と互いに平行を成す第４の平面内に配置され、前記上段バイプリズムあるいは前記下段バイプリズムあるいは前記第３のバイプリズムと独立に電圧を印加でき、且つ、その位置の移動、電極の回転が行えることによって前記３個のバイプリズムが電子線を偏向させる光軸を含む電子光学上の同一平面内で電子線を偏向させることが可能な第４のバイプリズムを備える請求項１に記載の干渉装置。
【請求項１４】
光の光源と、前記光源から放出される光線を試料に照射するための照射光学系と、前記光線が照射する試料を保持するための試料保持装置と、前記試料の像を結像するためのレンズ系と前記試料像を観察あるいは記録するための装置を有し、前記光源の光線の光軸上前記試料の配置される位置より光線の進行方向の下流側に形成される前記試料の像面位置で光軸と直交する平面内に配置され、中央稜線部、あるいは稜線裏側に光線の遮蔽板を配置した上段の光学バイプリズムと前記レンズ系の１つもしくは複数のレンズを介して前記上段の光学バイプリズムの前記光軸上の光線の下流側で前記上段のバイプリズムと互いに平行な平面内に配置される下段の光学バイプリズムとを備え、該両バイプリズムがそれぞれ独立にその位置の移動、回転を行うことができるとともに、それら前記上段バイプリズムと前記下段バイプリズムとがそれぞれ独立に光線に対する偏向角度の異なるものと交換することにより偏向角度を制御できることを特徴とする干渉装置。
【請求項１５】
前記上段バイプリズムと前記下段バイプリズム、あるいは第３のバイプリズムあるいは第４のバイプリズムを有し、該光学系の観察記録面、あるいは観察記録面と光学上同等な面に配置された被照射材料に、平行な複数の直線を一括描画できる請求項１から１３のいずれかに記載の干渉装置。
【請求項１６】
前記上段バイプリズムと前記下段バイプリズム、あるいは第３のバイプリズムあるいは第４のバイプリズムのうち、用いる全てのバイプリズムが電子線の偏向面を同じくする関係を保ったまま電子線の光軸を中心に光軸に垂直な平面内を回転し、当該回転角度を変化させながら、該光学系の観察記録面、あるいは観察記録面と光学上同等な面に配置された被照射材料に、複数回の照射を行える請求項１から１３のいずれかに記載の干渉装置。
【請求項１７】
前記光源が光の光源であり、前記各バイプリズムが光学バイプリズムからなる前記請求項１５あるいは１６に記載の干渉装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子線バイプリズムを用いた波面分割型の電子線干渉装置あるいは一般の光学バイプリズムを用いた波面分割型の光学干渉装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学干渉装置には、大別して振幅分割法によるものと波面分割法によるものがある。特殊な場合を除いて、一般の光学系（レーザー等）干渉装置では振幅分割が用いられる。振幅分割であれば、光学系に起因する位相歪みが相殺され、比較的簡単に観察対象の微小な位相分布を精度良く検出できるからである。一方、電子線干渉装置においては、非特許文献１（Q. Ru et al.: Ultramicroscopy 53, 1 (1994)）に紹介されているような例を除いて、一般に波面分割法が用いられる。これは電子線に対する有効な振幅分割型ビームスプリッターが存在しないことに起因する。
【０００３】
電子線干渉装置では、１個の電子線バイプリズムを用いた波面分割型の干渉計のみが実用に供されている。この型の干渉計では、原理的に干渉縞間隔ｓと干渉領域幅Ｗを独立にコントロールできず、例えば試料が大きいなど広い干渉領域幅を必要とする場合には、干渉縞間隔が狭く、多数本の干渉縞からなる干渉像（ホログラム）、すなわち高い搬送空間周波数で記録された画像を解析しなければならなかった。また、逆に試料が小さく狭い範囲に高い搬送空間周波数の干渉像が必要な場合でも、必要な高搬送空間周波数を作り出した時には干渉領域幅が広がってしまい、空間的可干渉性の劣化からコントラストの低い干渉縞からなる（品質の低い）干渉像を解析しなければならなかった。
【０００４】
これらの問題点に対応するために、各々の研究・実験に応じて電子光学系を設計、構築し直しているが、電子光学系の特徴（数段の凸レンズしかない、ハーフミラーが存在しないなど）から、最終的に得られる倍率が低くなるなどの制約がある。
【０００５】
また、ホログラムの再生、位相像を抽出する際には、波面の断裂面より発生するフレネル回折波がコントラストの強い縞（フレネル縞）を発生させてしまい、計測にアーティファクトを与え、高精度での位相計測に障害となっている。観察対象が弱位相物体の場合には、フレネル縞による位相分布を後から減算する方法（たとえば、非特許文献２：K. Harada et al.: J. Electron Microsc. 52, 369 (2003)）、再生時のフーリエ空間で除去する方法、２枚のホログラムから強度として減算する方法（たとえば、非特許文献３：K. Harada and R. Shimizu: J Electron Microsc. 40, 92 (1991)）、２枚のホログラムからフレネル縞の位相成分を抽出し減算する方法（特許文献１：国際公開第０１／０７５３９４号パンフレット）などの対策が提案されているが、いずれも記録された後にフレネル縞による影響を除くという方法であった。これらのいずれも十分なものではなく、結果的に干渉領域を犠牲にしても、フレネル縞が強いコントラストを有する干渉領域の端を使用しない、のが現実的な解決策であった。一方、フレネル縞の形成を抑止するアイデアが、例えば、特許文献１（国際公開第０１／０７５３９４号パンフレット）に提案されている。これによれば、波面分割境界からフレネル縞を発生させないために、観察面と等価な面上に遮蔽板を置き、波面分割素子の波面分割境界がその影の中に入るようにして、波面分割素子ではフレネル回折が起こらない状況が実現できる。しかし、この方法においても第１の問題点、干渉縞間隔ｓと干渉領域幅Ｗの独立したコントロールには全く何の改善も得られない。
【０００６】
【特許文献１】国際公開第０１／０７５３９４号パンフレット
【０００７】
【非特許文献１】Q. Ru et al.: Ultramicroscopy 53, 1 (1994)
【非特許文献２】K. Harada et al.: J. Electron Microsc. 52, 369 (2003).
【非特許文献３】K. Harada and R. Shimizu: J Electron Microsc. 40, 92 (1991)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、干渉縞間隔ｓと干渉領域幅Ｗを独立にコントロールできる電子線干渉装置あるいは一般の光学バイプリズムを用いた波面分割型の光学干渉装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するために、２個のバイプリズムを光軸上、電子線あるいは光の進行方向に対して順に２段に用いる。上段（電子線あるいは光の進行方向の上流側）のバイプリズムに電子線あるいは光の遮蔽部となる部分を備えるとともに、上段のバイプリズムを観察試料の像面に配置し、下段のバイプリズムの波面分割境界を上段のバイプリズムによる遮蔽部の陰になる部分に配置する。それぞれのバイプリズムによる偏向角を選択することにより、二つの電子線あるいは光のオーバーラップ領域とオーバーラップ角度を任意に変化させる。上段のバイプリズムによる遮蔽部の位置を像面に合わせることにより、従来問題となったフレネル縞の発生を回避すると共に、干渉縞間隔ｓとそれが発生するオーバーラップ領域（干渉領域幅Ｗ）を独立にコントロールする。
【００１０】
電子線干渉装置について、より、具体的に述べると、上段の電子線バイプリズムの電極を観察試料の像面に配置し、下段の電子線バイプリズムの電極を上段の電子線バイプリズムの電極の陰になる部分に配置し、その各々に印加する電位を変化させることにより、二つの電子線のオーバーラップ領域とオーバーラップ角度を任意に変化させるのである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、バイプリズムを用いた干渉装置における干渉縞間隔ｓと干渉領域幅Ｗの２つのパラメータを、独立にコントロールすることができ、これにより、一度構築した光学系を変更することなく、干渉計の性能に直結した、空間可干渉性と搬送空間周波数を独立して取り扱える。その結果、ホログラフィによる観察対象を広げることができる。特に、電子線干渉装置では、上、下段の電子線バイプリズムそれぞれの電極の電圧を制御するだけで干渉縞間隔ｓと干渉領域幅Ｗの２つのパラメータを、任意かつ独立にコントロールすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、電子線干渉装置あるいは一般の光学バイプリズムを用いた波面分割型の光学干渉装置に適用できるものであるが、以下に述べる実施例では電子線干渉装置を主体に説明し、一般の光学バイプリズムを用いた波面分割型の光学干渉装置については、最後に概要を述べるに止める。
【００１３】
図１Ａは従来型の電子線バイプリズムを用いた干渉光学系を示す図である。電子線バイプリズムは電子線ホログラフィの光学系として最も一般的に用いられる装置で、光学系で試料を透過した物体波２１に参照波２３が重ね合わされ、結果として試料の拡大像に干渉縞が重畳された干渉像を得る。電子線バイプリズムは、良く知られているように、中心部分に配置される極細線電極とこれを挟む形の両端電極より構成され、両端電極を接地電位とし、中心部分に配置される電極の電位を制御して電子線バイプリズムを通過する電子線を偏向させるものである。本願の明細書で電子線バイプリズムの電極というのは中心部分に配置される極細線電極の意味であり、接地電位に置かれる両端電極については言及しない。
【００１４】
図１Ａにおいて、１は電子源、２は光軸、３は試料、５は対物レンズ、７は電子源像面、９は電子線バイプリズム電極、１１は観察面、１２は試料の像、１３はフイルムあるいはカメラ等の撮像手段である。ここで、電子源１は、図では、単一のブロックで示しているが、光源、加速管さらには照射光学系を含むものである。電子源１で発生された電子線は光軸２の一方側に配置された試料３を透過する物体波２１と試料３の無い側を透過する参照波２３とに分かれる。物体波２１および参照波２３は対物レンズ５で屈折されて電子源像面７で交叉して観察面１１の方に進む。物体波２１および参照波２３は、さらに、電子源像面７と観察面１１の間に設けられた電子線バイプリズム電極９により偏向され、観察面１１上で重ね合わされる。その結果、観察面１１上で試料の拡大像１２に干渉縞が重畳された干渉像を得ることができる。観察面１１に得られた干渉像は撮像手段１３により使用者に供される。ここで、観察面１１に現れる干渉縞干渉縞間隔ｓと干渉領域幅Ｗを撮像手段１３の下に模式的に表示した。なお、２５および２７は電子線バイプリズム電極９により偏向された物体波２１および参照波２３の仮想的な電子源位置である。また、３０は電子線バイプリズム電極９による影であり、煩雑を避けるため、光軸２の左側に発生する陰のみを描いている。なお、前記試料は、これを保持するための試料保持装置により対物レンズ５の上流部に置かれるが、試料保持装置は図示を省略する。
【００１５】
ここで、λを電子源１の電子線の波長、γは光軸２を中心に仮想的な電子源２５と２７が成す角度、αを電子線バイプリズムによる電子線の偏向角度（ｒａｄ）、ｄを電子線バイプリズム電極９の直径、Ｌを電子線バイプリズム電極９と観察面１１との距離、ｂを対物レンズ５と観察面１１との距離、ｂ０を対物レンズ５と電子源像面７との距離、Ｄを観察面１１と電子源像面７との距離、干渉縞間隔ｓと干渉領域幅Ｗは、式（１）、（２）の様に表される。
【００１６】
【数１】
2005197165.tif 000003
【００１７】
【数２】
2005197165.tif 000004
電子線の偏向角度α（ｒａｄ）は、電子線バイプリズム電極９への印加電圧Ｖｆ（Ｖ）と偏向係数ｋを用いてα＝ｋ・Ｖｆで表される。
【００１８】
実用上、使用者に必要なホログラムは試料に対して記録されねばならないので、上記式（１）、（２）を試料面へ換算して、試料面での干渉縞間隔ｓｏｂｊと干渉領域幅Ｗｏｂｊを式（３）、（４）の様に得る。
【００１９】
【数３】
2005197165.tif 000005
【００２０】
【数４】
2005197165.tif 000006
ここで、ａは対物レンズ５と試料３との距離である。なお、上記の各式には現れていないが、ａ０は対物レンズ５と電子源１との距離、ｆは対物レンズ５の焦点距離である。上記各式の導出にあたっては、光源、および試料に対するレンズの公式（５）を用いている。
【００２１】
【数５】
2005197165.tif 000007
式（１）、（２）あるいは式（３）、（４）を対比して分かるように、干渉縞間隔ｓと干渉領域幅Ｗは、ともに、電子線の偏向角度αによって影響を受けるから、お互いに独立に制御することはできない。
【００２２】
さらに、実際に得られる干渉縞には、図１Ｂに示すごとく、電子線バイプリズム電極９からのフレネル縞が重畳されており、図１Ｃに示すごとく、再生位相像中にアーティファクトの位相分布を作り出す。これを図１Ａで説明すると、干渉縞は電子線バイプリズム電極９により偏向された物体波２１および参照波２３が観察面１１の面上で干渉することによって生起されるが、電子線バイプリズム電極９が存在することによってその端面からフレネル回折波２９が生じて、観察面１１上にフレネル縞を生じているのである。
【００２３】
このフレネル縞による位相分布を何らかの方法で検出・記録しておき、得られた再生像から減算して、フレネル縞による位相分布の影響を回避する対策が、背景技術で説明した非特許文献２，３のように提案されている。しかし、フレネル縞は電子線バイプリズム電極９への印加電圧（バイプリズム電極９の電子線偏向角度）に依存して変化するため、各々の実験条件、すなわち印加電圧を変化させるごとに対策を行わなければならず、これらの回避策はあまり実用的でない。また、位相変化が大きな試料では、記録されるフレネル縞までが位相変調を受けるので、単純な減算法では除去できない（むしろ新たなアーティファクトを与える）。つまり、フレネル縞を発生させないのが最も原理的に有効な対策となる。
【００２４】
（本発明の基本構成）
図２は本発明を電子線干渉装置に適用したときの光学系の実施例を示す図である。本発明の電子線干渉装置は電子線バイプリズムを光軸上に上下２段に配置する。上段の電子線バイプリズムの電極を試料の像面（第１像面）に配し、それ以降の下段の光学系で、試料像と共に拡大・縮小を行う。下段の電子線バイプリズム電極は通常の干渉計として機能する。
【００２５】
図２において、１は電子源、２は光軸、３は試料、５は対物レンズ、７は第１の電子源像面、３１は第１像面、３２は第１像面３１上の試料像、３３は拡大レンズ、３５は第２の電子源像面、１１は観察面、１２は試料の像、１３はフイルムあるいはカメラ等の撮像手段、９ｕは第１像面３１上に設けられた上段電子線バイプリズム電極でその直径はｄｕである。９ｂは第２の電子源像面３５と観察面１１との間に設けられた下段の電子線バイプリズム電極でその直径がｄｂである。図２でも、２５および２７は電子線バイプリズム電極９ｂにより偏向された物体波２１および参照波２３の仮想的な電子源像の位置である。また、観察面１１に現れる干渉縞の干渉縞間隔ｓと干渉領域幅Ｗを撮像手段１３の下に模式的に表示した。
【００２６】
図２においても、図１Ａに示す従来例と同様に、電子源１で発生された電子線は光軸２の一方側に配置された試料３を透過する物体波２１と試料３の無い側を透過する参照波２３とに分かれる。図２では、参照波２３にパターン表示を付すのは省略した。物体波２１および参照波２３は対物レンズ５で屈折されて第１電子源像面７で交叉して拡大レンズ３３の方に進む。物体波２１および参照波２３は第１像面３１上で試料像３２を形成するとともに、第１像面３１上で上段電子線バイプリズムを通過するが、図２では、ここでは偏向されないで、拡大レンズ３３で屈折されて観察面１１の方に進む。次いで、第２電子源像面３５と観察面１１の間に設けられた下段電子線バイプリズムを通過するが、ここでは偏向され、観察面１１上で重ね合わされる。このときの偏向角がαｂである。その結果、観察面１１上で試料の拡大像１２に干渉縞が重畳された干渉像を得ることができる。観察面１１に得られた干渉像は撮像手段１３により使用者に供される。
【００２７】
ここで、上下２段に配置される電子線バイプリズムの電極の大きさについてみると、下段電子線バイプリズム電極９ｂは上段電子線バイプリズム電極９ｕの影に入るように倍率、位置関係を選ぶことが必要である。そうすれば、下段電子線バイプリズム電極９ｂには電子線がぶつからないので、電子線の散乱が無く、原理的にフレネル縞は発生しない。尤も、厳密には上段電子線バイプリズム電極９ｕはフレネル回折波を発生し、これが全空間に広がっているから、この回折波が、２次的に下段電子線バイプリズム電極９ｂでもフレネル縞を発生させるが、その強度は無視できる程度に十分小さい。上段電子線バイプリズム電極９ｕにより生起したフレネル回折波自身は、上段電子線バイプリズム電極９ｕが第１像面３１上に設置されているので、観察面１１上に像として収束する。その結果、観察面１１上にはどちらの電子線バイプリズム電極によるフレネル縞も形成されないことになるから、フレネル縞の重畳されない干渉縞を得ることができる。
【００２８】
ここで、ａｂを第１像面３１と拡大レンズ３３との距離、ａｕを対物レンズ５と試料３との距離、ｂｂを拡大レンズ３３と観察面１１との距離、ｂｕを第１像面３１と対物レンズ５との距離、ｂ２を拡大レンズ３３と第２の電子源像面３５との距離、λを電子源１の電子線の波長、αｂを下段電子線バイプリズム電極９ｂによる電子線の偏向角度（ｒａｄ）、Ｌｂを下段電子線バイプリズム電極９ｂと観察面１１との距離、Ｍｂを拡大レンズ３３の試料３に対する倍率、Ｍｕを対物レンズ５の試料３に対する倍率、Ｄｂを第２の電子源像面３５と観察面１１との距離、ｄｕを上段電子線バイプリズム電極９ｕの直径とすると、実施例の光学系での試料面へ換算した干渉縞間隔ｓと干渉領域幅Ｗは式（６）、（７）で表わすことができる。
【００２９】
【数６】
2005197165.tif 000008
【００３０】
【数７】
2005197165.tif 000009
なお、上記の各式には現れていないが、ａ１は対物レンズ５と電子源１との距離、ｂ１は対物レンズ５と第１電子源像面７との距離、ａ２は第１電子源像面７と拡大・縮小レンズ３３との距離、Ｄｕは第１電子源像面７と第１像面３１との距離、ｄｂは下段電子線バイプリズム電極９ｂの直径、ｆ１は対物レンズ５の焦点距離、ｆ２は拡大・縮小レンズ３３の焦点距離である。上記各式の導出にあたっては、光源、および試料に対するレンズの公式（８）を用いている。
【００３１】
【数８】
2005197165.tif 000010
また、上下２段の電子線バイプリズムのそれぞれの電極９ｕの直径ｄｕと電極９ｂの直径ｄｂとの関係が満たさなければならない条件は式（９）で与えられる。
【００３２】
【数９】
2005197165.tif 000011
これは上段電子線バイプリズム電極９ｕの陰に下段電子線バイプリズム電極９ｂが入らなければならないことから導かれる関係で、下段光学系の倍率とその光学系での電子線バイプリズム電極の位置によって決まる。一般的には、電子線バイプリズム電極の直径は１μｍ程度であり大きく変化することはない。
【００３３】
なお、電子光学系での実効性より図２、式（９）では、下段バイプリズム電極９ｂは拡大レンズ３３と観察面１１の間に位置するとして説明したが、上段バイプリズムの陰になる部分であればどの位置に配置しても同様の効果が得られる（例えば図８に示すごとく、拡大レンズ３３の上でもよい）。さらには下段バイプリズム電極９ｂによるフレネル縞の発生を回避せず、干渉縞間隔ｓと干渉領域幅Ｗの独立コントロールのみを必要とするならば、式（９）などの条件を満たす必要はない。
【００３４】
また、上述の説明では、拡大光学系についてのみ説明したが、本発明は、縮小光学系でも、同様に実現できるものである。縮小光学系とした時は、上述の「拡大」を「縮小」と、読み替えればよい。なお、図２では、上段電子線バイプリズム電極９ｕおよび下段電子線バイプリズム電極９ｂが、ともに、紙面に垂直に表示されているが、電子線が上段電子線バイプリズム電極９ｕから下段電子線バイプリズム電極９ｂに到達するまでに、拡大レンズ３３が介在しているから、当然、電子線はこれにより曲げられ（回転され）ているので、これに応じた角度だけ、相対的にずれていることは言うまでもない。さらに、本発明では、電子線バイプリズムが適宜位置を変えて使用され、電子線バイプリズム電極の電圧も制御されるが、これらの構造については、当業者が容易に理解できることであるので、その図示は省略する。
【００３５】
干渉縞間隔・干渉領域幅のコントロールについて、以下説明する。
【００３６】
（制御例１）
波面分割による干渉縞の形成は、２つの虚光源が作り出すものに他ならない。下段のバイプリズム電極９ｂに電圧を印加して偏向角度αｂを作り出すと、光源は図２に示すごとく、図中のｙ軸上を左右に虚光源２５，２７としてスプリットして分離してゆき、像面上で波面がオーバーラップした部分に式（６）（７）で表される干渉縞を形成する。
【００３７】
（制御例２）
ここでは、上段のバイプリズム電極９ｕにも電圧を印加して、電子線に偏向を加えた場合について図３に示す光学系を参照して説明する。上段のバイプリズムによる偏向で電子線を光軸２に向かわせて干渉縞間隔ｓを細かくする制御である。図３において図２で示すものと同じもの又は同等のものに同じ参照符号を付した。また、２６および２８は電子線バイプリズム電極９ｕにより偏向された物体波２１および参照波２３の実電子源像の位置である。Ｙｒは上段電子線バイプリズムの電極９ｕによる電子源像の光軸からのスプリット距離、Ｙｖは下段電子線バイプリズムの電極９ｂによる仮想的な電子源像の光軸からのスプリット距離である。
【００３８】
観察面１１は上段電子線バイプリズムの電極９ｕのインフォーカス像面であるため、上段の電子線バイプリズムでの偏向作用は像形成に関係なく、波面のオーバーラップは生じない。しかし、電子線への偏向は実として行われているため、実光源像のスプリット２６，２８が生じている。これは下段の電子線バイプリズムによる仮想的な光源像のスプリット２５，２７と本質的に同じものである。それぞれのバイプリズムによる光源像のｙ軸上のスプリット距離Ｙｖ、Ｙｒを式（１０）、（１１）で与える。
【００３９】
【数１０】
2005197165.tif 000012
【００４０】
【数１１】
2005197165.tif 000013
ここでＭ２は下段光学系による光源に対する倍率ｂ２／ａ２である。
【００４１】
近軸近似が成立する電子光学系の場合には、光源のトータルのスプリット距離はリニアに加算すればよいので、両バイプリズムを同時に作用させた場合の干渉縞は式（１２）、（１３）の様に表される。
【００４２】
【数１２】
2005197165.tif 000014
【００４３】
【数１３】
2005197165.tif 000015
これまでに与えられた関係式を概観すると、式（７）と式（１３）は同じものである。これは干渉領域幅Ｗが上段のバイプリズムによる偏向角度αｕに依存しないことを意味しており、このことが、干渉縞間隔ｓと干渉領域幅Ｗの独立したコントロールを可能にする。すなわち、
（１）下段バイプリズム→干渉領域幅Ｗを定める。
（２）上段バイプリズム→干渉縞間隔ｓを調整する。
という手順で独立操作が可能となる。さらに、下段バイプリズムの電極９ｂが光源の像の位置に置かれている（Ｄｂ−Ｌｂ＝０）場合を考えてみると、この場合には式（１２）により干渉縞間隔ｓは偏向角度αｂに依存しない。すなわちこの光学条件では、干渉縞間隔ｓと干渉領域幅Ｗに関して完全に独立なコントロールが可能となる。
【００４４】
しかしながら、一般的には、通常の電子顕微鏡では、レンズの焦点距離の自由度の制限から、Ｄｂ−Ｌｂ＝０の関係を作り出すことは困難な場合が多いと考えられる。従って図３に示した光学系により、上述の手順に依るのが、現実的な操作法と言える。
【００４５】
さらに面白いことには、光源の像を下段バイプリズムの下に作り（Ｄｂ−Ｌｂ＜０）、式（１２）の分母が負になるような光学系を構成すると、干渉縞間隔ｓと干渉領域幅Ｗの増減の関係が逆転する。すなわち、干渉縞間隔ｓを大きくするほど干渉領域幅Ｗが小さくなる光学系となる。これは干渉縞間隔の広いホログラムの形成に有効であるが、この場合でも干渉縞を無くすこと、すなわち物体波２１と参照波２３の伝播方向を一致させることはできない。
【００４６】
（制御例３）
図４は、図３とは逆に、干渉縞間隔ｓを広げる際の光学系を示す図である。図４において図３で示すものと同じもの又は同等のものに同じ参照符号を付した。図３を参照して説明したように、上段バイプリズムにて電子線を光軸２に向かうように偏向し干渉縞間隔ｓを小さくすることは容易である。これに対して、図４に示すように、上段バイプリズムにて電子線を光軸から離れるように偏向して干渉縞間隔ｓを広げるには、下段電子線バイプリズム電極９ｂの存在が制限を与える。その条件を、式（１４）に示す。
【００４７】
【数１４】
2005197165.tif 000016
干渉縞間隔ｓが十分に広げられ、電子線のみで、いわゆる干渉顕微鏡像が形成できればそれにこしたことは無いが、基本的に物体波２１と参照波２３を同じ光学系で同方向に伝播させなければならないため、電子顕微鏡における波面分割型の干渉計では、ほぼ、実現不可能である。本発明においても、図３に示すように、干渉縞間隔ｓを小さくすることは容易であるが、図４に示すように、広げる場合には、下段電子線バイプリズム電極９ｂによるフレネル回折波が発生してしまう。制御例３では、干渉縞間隔ｓを大きく広げるときにはフレネル回折波の発生を抑止できないので、従来例で採られた対策をとることが必要である。
【００４８】
（制御例４）
次に、逆位相ホログラムの形成について述べる。
【００４９】
本発明による光学系には図３、４に示した物体波２１、参照波２３の重畳角度の場合と、物体波２１と参照波２３の重畳角度が逆になった場合の２通りの可能性がある。すなわち、図５は、図４と同様の光学系であるが、上段のバイプリズムによって電子線を光軸から離れる方に大きく偏向させ、結像させたい波面が下段電子線バイプリズムの電極９ｂの下側を透過する様に条件が選ばれている場合、別の言い方をすれば、仮想的な光源の像２５，２７の光軸２に対する位置が、図３、４の仮想的な光源の像２５，２７の位置と左右反転している光学系を示す図である。図５において図３、図４で示すものと同じもの又は同等のものに同じ参照符号を付した。
【００５０】
この状態で下段のバイプリズムをこれまでと逆に作用させて干渉縞を作り出す。このとき、うまく条件を選べば、図３、４と全く等価な、但し、物体波２１と参照波２３を重畳させる角度が逆になったホログラムが作り出せる。すなわち見かけの位相変化が逆転したホログラムを作成することが可能となる。このような位相変化が逆転した２枚のホログラムの差分を取れば、位相差を２倍に増幅した精度の高い再生像を得ることが可能になる。またこれらの２枚のホログラムで二重露光法を行えばそのまま直ちにモアレ法と同等で、かつ２倍に位相差増幅した干渉顕微鏡像を得ること（位相差増幅二重露光法）が可能となる。
【００５１】
（実験結果）
まず、フレネル縞発生回避の実現について述べる。
【００５２】
図６Ａは従来の干渉計による干渉縞形成の様子を示す図、図６Ｂは図６Ａと同じ干渉縞間隔ｓでフレネル縞の発生を回避して干渉領域幅Ｗを変化させた干渉縞形成の様子を示す図、図６Ｃは本発明により干渉領域幅Ｗを変化させることなく干渉縞間隔ｓを変化させた干渉縞形成の様子を示す図である。いずれの場合も試料３は除去されている。図の左に示す像は種々の条件での干渉縞を順に配列したものであり、図の右側に示すのは干渉縞形成の条件である。図６Ａに付記した「Ｆ１：ＯＵＴ」は上段のバイプリズムを光軸からはずしたことを意味する。それぞれの図でＶＦ１は上段電子線バイプリズム電極ｄｕへの印加電圧である。ＶＦ２は下段電子線バイプリズム電極９ｂへの印加電圧である。すなわち、従来の干渉計とは、上段のバイプリズムを光軸からはずして図１Ａに示す構造にしたものである。また、実験に用いた電子線バイプリズム電極９ｕ、９ｂのそれぞれの直径は、上段電極ｄｕが１．６μｍ、下段電極ｄｂが０．８μｍであった。
【００５３】
図６Ａの最上段の像の中央部の黒い部分は下段電子線バイプリズム電極９ｂの像である。下段電子線バイプリズム電極９ｂの電圧を増加させるにつれて、干渉縞間隔ｓと干渉領域幅Ｗがともに変化している。さらに、いずれの条件下でも、干渉縞の両端部には電子線バイプリズム電極９ｂからのフレネル干渉縞が見られる。
【００５４】
図６Ｂでは、これに対して、図２に示すように、上下２段に電子線バイプリズムを配して、下段電子線バイプリズム電極９ｂへの印加電圧のみを制御した例である。図６Ｂの最上段の像の中央部の黒い部分は上段電子線バイプリズム電極９ｕの像である。その下の段の像の中央部の黒い部分は下段電子線バイプリズム電極９ｂによる偏向を受けて上段電子線バイプリズム電極９ｕの像が縮小された状態で見えている像である。第３段目以下の干渉縞は、上段電子線バイプリズム電極９ｕの電圧ＶＦ１＝０で決まる干渉縞間隔ｓ（これは図６Ａのそれと同じである）、下段電子線バイプリズム電極９ｂの電圧に対応する干渉領域幅Ｗの干渉縞が得られている。
【００５５】
図６Ｂと図６Ａの干渉縞を対比して分かるように、図６Ｂでは、図６Ａで見られた干渉縞の両端部のフレネル干渉縞が全く存在せず、干渉計として必要な干渉縞だけが記録されている。なお、図６Ｂでは干渉領域幅Ｗが小さくなっているが、これは上段電子線バイプリズム電極９ｕを細くすることにより広げることが可能である。
【００５６】
次に、干渉縞間隔ｓと干渉領域幅Ｗとが独立に制御できることを示す。
【００５７】
図６Ｃは、上段バイプリズム電極９ｕの電圧をコントロールすることにより、干渉領域幅Ｗはそのままに、干渉縞間隔ｓのみを変化させた結果である。図６Ｃでは、下段電子線バイプリズム電極９ｂの電圧は２００Ｖに固定され、上段バイプリズム電極９ｕの電圧のみが−３０Ｖから２００Ｖまで変化させられている。図６Ｃの上から４段目の干渉縞が図６Ｂの最下段に示す干渉縞（ＶＦ１＝０V、ＶＦ２＝２００V）であり、これは、図２の構成によるものである。図６Ｃの最上段から上から３段目までの干渉縞は、ＶＦ１を負電圧としたものであるから、図４の構成によって得られた干渉縞である。また、図６Ｃの上から５段目以降の干渉縞は、ＶＦ１、ＶＦ２を共に正電圧としたものであるから、図３の構成によって得られた干渉縞である。
【００５８】
図６Ｃの最下段に示す干渉縞（ＶＦ１＝ＶＦ２＝２００Ｖ）は干渉縞間隔ｓがかなり細かく、これと同程度の縞間隔を作り出すには、従来法（図６Ａ）では約４５０Ｖの印加電圧が必要であった。但し、従来法の場合には、干渉領域幅Ｗが大きく広がってしまい干渉性の劣化から十分なコントラストの縞が得られなかった。このことからも、図３の構成は細かい干渉縞間隔ｓの干渉縞を得るのに有効なものと言える。
【００５９】
（干渉顕微鏡像（ホログラム）のコントロール）
次に、干渉顕微鏡像（ホログラム）のコントロールについて述べる。
【００６０】
図７Ａ、図７Ｂおよび図７Ｄ、図７Ｅは、それぞれ、上下段バイプリズムの電極９ｕ、９ｂへの印加電圧制御により偏向角度αｕ、αｂをコントロールして得られた一連のホログラムであり、図７Ｃ、図７Ｆはこれによる再生像を示す図である。図７ＡはＶＦ１＝−２０Ｖ，ＶＦ２＝１９０の場合のホログラム、図７ＢはＶＦ１＝５０Ｖ，ＶＦ２＝１９０の場合のホログラム、図７Ｃは、図７Ｂに示すホログラムからの再生像である。また、図７ＤはＶＦ１＝−２００Ｖ，ＶＦ２＝−１９０の場合のホログラム、図７ＥはＶＦ１＝−２５０Ｖ，ＶＦ２＝−１９０の場合のホログラム、図７Ｆは、図７Ｅに示すホログラムからの再生像である。
【００６１】
図７Ａ、図７Ｂおよび図７Ｄ、図７Ｅに示すホログラムの干渉縞間隔ｓは上段バイプリズムの電極９ｕへの印加電圧ＶＦ１によりコントロールしたものであり、下段バイプリズム電極９ｂへの印加電圧ＶＦ２を調整することにより、干渉領域幅Ｗが同じになる様に制御したものである。ここで、図７Ａと図７Ｄを対比してより鮮明に分かるように、試料によって位相変化の生じた干渉縞の縞線の変化が図７Ａでは左上がりになっているのに対して、図７Ｄでは右下がりになっている。これは、制御例４で説明した、位相変化が逆転した２枚のホログラムが得られたことを意味する。したがって、それぞれの再生像である図７Ｃおよび図７Ｆではコントラストが反転している。また、これらの再生像を用いれば、位相差を２倍に増幅した精度の高い再生像を得ることが可能になる。またこれらの２枚のホログラムで二重露光法を行えばそのまま直ちにモアレ法と同等で、かつ２倍に位相差増幅した干渉顕微鏡像を得ること（位相差増幅二重露光法）が可能となる。
【００６２】
電子線の可干渉性は主に干渉領域幅に依存し、干渉領域幅を広げるほど劣化するので、これらの像は同一の可干渉性を保ったまま、干渉計としての搬送空間周波数を変化させたものと言うことができる。従来の干渉計では、空間分解能の高い（記録干渉縞の細かい）ホログラムを記録しようとすると、同時に干渉領域幅が広がってしまい、電子線の可干渉性の劣化によりコントラストの良い良質のホログラムが得られ難かったが、本発明によればこの欠点が克服できていることがわかる。
【００６３】
（応用への提案）
本発明では、電子線の干渉領域幅と干渉縞間隔を任意にコントロールできる。この利点に着目すると以下のような応用が可能である。
【００６４】
（１）電子線の空間的可干渉性（コヒーレンス度）の計測と輝度の算出
光学に於いてはコヒーレンス度の計測は、例えば、F. Zernike: Physica 5, 50 (1938)に提案されているように、干渉縞のコントラストを測定して求められている（例えば、B. J. Thompson and E. Wolf: J. Opt. Soc. Amer. 47, 895 (1957)）。電子光学系に於いても電子線バイプリズムを用いて同様の測定が行われた例（例えば、R. Speidel and D. Kurz: Optik 49, 173 (1977)）はあるが、一般には行われていない。これは干渉する２波の距離、すなわち干渉領域幅Ｗを変化させるのに伴い干渉縞間隔ｓも変化してしまい、記録系のＭＴＦ（Modulation Transfer Function）との切り分けが困難になるところに起因している。
【００６５】
本発明では、２波の干渉距離を変化させても干渉縞間隔を一定に保つことができるため、ＭＴＦとの切り分けが容易であり、光源のコヒーレンス度を空間分布として計測できる。さらに、その値から、電子源の輝度を求めることが可能となる。コヒーレンス度及び輝度は、従来はそれを測定するための特別な光学系（試料観察光学系とは異なる）を作成し評価していた。この方法は、厳密には光軸上のみで成立する輝度不変の法則に根拠を置いているため、本発明による実際に試料観察を行う光学系での直接測定には意味がある。
【００６６】
（２）時間コヒーレンスの観測
上記とは逆に、空間的可干渉性（コヒーレンス）を一定に保ったまま干渉縞の本数を変化させることは、そのまま時間的コヒーレンスを観測していることになる。時間コヒーレンスの実験は、電子顕微鏡の分野ではほとんど例が無い。
【００６７】
（３）記録媒体のMTFの計測
上記（２）と同様に、コヒーレンス度を一定に保ったまま、干渉縞間隔を変化させることも可能である。このことからコヒーレンス度の変化やレンズ条件など他の要因に左右されること無く、媒体に記録される空間周波数（縞間隔）を変化させることにより、記録媒体のＭＴＦ・解像度を計測できる。
【００６８】
（４）高搬送空間周波数ホログラムの作成
本発明では、図３に示す構成で、図６Ｃ最下段の干渉縞に示したように、１段のバイプルズムでは与え得なかった大きな偏向角度を作り出し、高密度の干渉縞を得ることができる。すなわち、２段のバイプリズムを用いるため、耐電圧特性などの制約が抑圧でき、ホログラムとして１００００本を越える干渉縞を記録することが可能となる。微小乳剤のフイルムを記録媒体に選べば、極めて密度の高い干渉縞を記録することも可能である。
【００６９】
（５）量子細線、量子ドットの作成
電子線干渉縞は、電子線描画装置に代わり一度に多数の並行した細線を描くことが可能である。しかし、バイプリズムにより発生するフレネル縞が均一な細線の描画を妨げていた。本発明では、フレネル縞の発生を抑止できるため、均一なドーズ量の細線を描くことができる。この細線の間隔、線数を任意に変化させられるのは、上述のとおりである。また、この細線をＸ，Ｙの２方向から描画すれば、簡単に規則配列をした量子ドットが得られる。さらにこの２回の描画の方向をコントロールすることにより、４回対称、６回対称、その他の対称性を持つ量子ドットの製作が可能である。
【００７０】
以上は、直ちに実行可能な応用例である。これ以外にも、高分解能ホログラフィなど多数本かつ間隔の小さい干渉縞を要求される実験には有効である。
【００７１】
（３段以上のバイプリズムを備える電子線干渉装置への展開）
図８は、図３における構成の上段のバイプリズム９ｕに加えて、さらに中間バイプリズム９ｉを備えた電子線干渉装置の光学系を示す図である。上段のバイプリズム９ｕによる偏向に加えて、中間バイプリズム９ｉにより偏向を行わせることができるから、偏向の大きさが同じ程度であれば、それぞれのバイプリズムの耐電圧上有利となり、それぞれのバイプリズムの耐電圧を最大限生かした使い方をするときは、より大きい偏向を得ることができるから、干渉縞間隔をより小さいものとできる。
【００７２】
同様の展開は、下段バイプリズムに対しても行うことが可能であり、干渉領域幅Ｗの制御についての自由度を大きくすることができる。さらには拡大・縮小レンズを伴ってバイプリズム電極を増やすことも可能であり、原理上装置の機械的スペースが許す範囲内で何段にでも増やした光学系を構築することが可能である。
【００７３】
（レーザ光等の光干渉装置への展開）
本発明は、レーザ光等の光干渉装置へ展開することが容易に出来る。すなわち、電子線バイプリズムの位置に光学バイプリズムを配置すれば良いからである。図９はこの考え方で構成した、図３に対応するレーザ光等の光干渉装置の光学系を示す図である。図３に示す構成要素と同じものあるいは、等価なものには同じ参照符号を付した。単純には、電子線バイプリズムが光学バイプリズム５１、５３で置換され、光学バイプリズム５１の中心位置に光を遮蔽するための遮蔽板５２を設けたものである。
【００７４】
図９を参照して容易にわかるように、一般的には光学バイプリズムは、電子線バイプリズムのように、電圧を制御して偏向角αを変えると言うことができない。したがって、目標とする干渉縞間隔ｓおよび干渉領域幅Ｗに応じてこれを交換する必要があるので、使用にあたっての煩雑さがある。しかし、これについては、光学バイプリズムの形状を成した容器を作り、内に例えば気体を封入しその圧力を可変とすることによって、すなわち密度を可変とすることによって、光学バイプリズムの屈折率を変化させ任意の角度偏向を行なったり、バイプリズムに変わって２枚の鏡の反射角度をコントロールすることによって電子線バイプリズムと同等の効果を期待することはできる（例えば、K. Harada, K. Ogai and R. Shimizu: Technology Reports of The Osaka University 39, 117 （1989））。
【００７５】
（３段バイプリズムの応用形態の例）
図１０Ａ−図１０Ｄは、図８と同じように、上段のバイプリズム、第３の中間バイプリズムおよび下段のバイプリズムを備えたホログラフィ顕微鏡光学系の光学系を、より一般的な電子顕微鏡の構成のいくつかの変形例について示す図である。図において図８と同じもの、または、同等の働きをするものには同じ参照符号を付した。また、図では電子源の電子線の代表の軌跡と試料の先端および根元位置の電子線の軌跡のみを示した。６１は真電子源、６３は第１コンデンサレンズ、６５は第２コンデンサレンズである。これらは前述の実施例で示した電子源１を構成する。図からもわかるように、実施例で示した電子源１は真の電子源ではなく、真電子源６１と複数のコンデンサレンズから得られるクロスオーバ（光源）である。電子源１から観察面１１に向けて、対物レンズ５、第１中間レンズ６７、第２中間レンズ６９、第３中間レンズ７１および投射レンズ７３が配列される。
【００７６】
図１０Ａは、図８と同じで、中間バイプリズムを上段バイプリズムの補助として用いる例であり、中間バイプリズム電極９ｉは、第１中間レンズ６７の上部に設ける。下段バイプリズム電極９ｂは光源の第２像面３５の下で試料の第２像面６８（図８では１１）の上に設ける。第２中間レンズ６９が形成する試料の第３像面８１に試料像は拡大投影され、第３中間レンズ７１および投射レンズ７３でさらに拡大されて、観察面１１に最終拡大像を得る。図１０Ａの構成によれば、干渉縞間隔ｓを変化させるのは、上段バイプリズム電極９ｕおよび中間バイプリズム電極９ｉのいずれの電圧を変化させても良いから、上段バイプリズム電極９ｕおよび中間バイプリズム電極９ｉの電圧を小さくすることが出来、耐圧上有利となる。
【００７７】
図１０Ｂは、図１０Ａと同じで、中間バイプリズムを上段バイプリズムの補助として用いる例であり、中間バイプリズム電極９ｉが、第１中間レンズ６７の上部から下部に移された点を除けば同じである。但し、干渉縞間隔ｓおよび干渉領域幅Wのコントロールに要する電圧の大きさ、その正負は中間バイプリズム電極９ｉの位置に依存して変化する。
【００７８】
図１０Ｃは、中間バイプリズムを上段バイプリズムの補助として用いる点では、図１０Ａ、図１０Ｂと同じであるが、この構成では、図３で説明した（Ｄｂ−Ｌｂ＝０）場合と同様に干渉縞間隔ｓと干渉領域幅Ｗに関して完全に独立なコントロールが可能となる。中間バイプリズム電極９ｉは、第１中間レンズ６７の下部の試料の第２像面６８に設ける。下段バイプリズム電極９ｂは第２中間レンズ６９の下部の光源の第３像面８３に設ける。この構成によれば、図１０Ａと同様、干渉縞間隔ｓを変化させるのは、上段バイプリズム電極９ｕおよび中間バイプリズム電極９ｉのいずれの電圧を変化させても良いから、上段バイプリズム電極９ｕおよび中間バイプリズム電極９ｉの電圧を小さくすることが出来、耐圧上有利となるばかりでなく、干渉縞間隔ｓの制御は上段バイプリズム電極９ｕおよび中間バイプリズム電極９ｉの電圧制御で、干渉領域幅Ｗは下段バイプリズム電極９ｂの電圧制御で、相互に影響を受けることなく、独立なコントロールが可能となる。
【００７９】
図１０Ｄは、干渉縞間隔ｓと干渉領域幅Ｗに関して完全に独立なコントロールを可能とする点において図１０Ｃと同様であるが、中間バイプリズム電極９ｉが、第１中間レンズ６７の下部の光源の第２像面３５に設けられており、中間バイプリズムを下段バイプリズムの補助として用いる例である。
【００８０】
図１１は、図１０と同様に第３の中間バイプリズムを下段バイプリズムの補助として用いる他に、第４のバイプリズムを上段バイプリズムの補助として用いるホログラフィ顕微鏡の光学系の例を示す図である。上段電子線バイプリズム電極９ｕは試料の第１像面３１上に設け、中間バイプリズム電極９ｉは、第１中間レンズ６７の下部の光源の第２像面３５に設ける。下段バイプリズム電極９ｂは光源の第３像面８３上に設ける。そして、第４のバイプリズム電極９４を、試料の第２像面６８上に設ける。干渉縞間隔ｓを変化させるための電圧制御を、上段バイプリズム電極９ｕおよび中間バイプリズム電極９ｉに分けることが出来るとともに、干渉領域幅Ｗを変化させるための電圧制御も下段バイプリズム電極９ｂと第４のバイプリズム電極９４とに分けることが出来るから、それぞれのバイプリズム電極の電圧を小さくすることが出来、耐圧上有利となる。
【００８１】
これらの光学系はそれぞれ一例であり、図１０Ａ−図１０Ｄ、図１１を参照しても分かるように、本発明は、多様な形で実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１Ａ】従来型の電子線バイプリズムを用いた干渉光学系を示す図である。
【図１Ｂ】実際に得られる干渉縞に電子線バイプリズム電極からのフレネル縞が重畳されている状態を示す図である。
【図１Ｃ】再生位相像中にアーティファクトの位相分布が存在する状態を示す図である。
【図２】本発明の電子線干渉装置の光学系を示す図である。
【図３】図２に示す電子線干渉装置の上段のバイプリズム電極９ｕにも電圧を印加して、上段のバイプリズムでも偏向を加えた場合の光学系を説明する図である。
【図４】図３とは逆に、干渉縞間隔を広げる際の光学系を示す図である。
【図５】図４と同様の光学系であるが、上段のバイプリズムによって電子線をより大きく光軸から離れる方に偏向させ、結像させたい波面が下段電子線バイプリズム電極の下側を透過する様に条件が選ばれている場合の光学系を示す図である。
【図６Ａ】従来の干渉計による干渉縞形成の様子を示す図である。
【図６Ｂ】本発明によりフレネル縞の発生を抑止した干渉縞形成の様子を示す図である。
【図６Ｃ】本発明により干渉領域幅Ｗを変化させることなく干渉縞間隔ｓを変化させた干渉縞形成の様子を示す図である。
【図７Ａ】上下段バイプリズムの電極９ｕ、９ｂへの印加電圧制御により偏向角度αｕ、αｂをコントロールして得られたホログラムを示す図である。
【図７Ｂ】図７Ａとは異なる電圧値により得られたホログラムを示す図である。
【図７Ｃ】図７Ｂに示すホログラムからの再生像を示す図である。
【図７Ｄ】図７Ａとは異なる電圧値により、見かけ上位相変化が逆転した様に得られたホログラムを示す図である。
【図７Ｅ】図７Ｄとは異なる電圧値により得られたホログラムを示す図である。
【図７Ｆ】図７Ｅに示すホログラムからの再生像を示す図である。
【図８】図３における構成の上段のバイプリズム９ｕに加えて、さらに中間バイプリズム９ｉを備えた電子線干渉装置の光学系を示す図である。
【図９】図３における構成の電子線バイプリズムの位置に光学バイプリズムを配置して構成したレーザ光等の光干渉装置の光学系を示す図である。
【図１０Ａ】上段バイプリズムの電極９ｕ、中間バイプリズム電極９ｉおよび下段バイプリズムの電極９ｂを備え、第３の中間バイプリズム電極９ｉを第１中間レンズの上部に設けたホログラフィ顕微鏡の光学系を示す図である。
【図１０Ｂ】上段バイプリズムの電極９ｕ、中間バイプリズム電極９ｉおよび下段バイプリズムの電極９ｂを備え、中間バイプリズム電極９ｉを第１中間レンズの下部に設けたホログラフィ顕微鏡の光学系を示す図である。
【図１０Ｃ】上段バイプリズムの電極９ｕ、中間バイプリズム電極９ｉおよび下段バイプリズムの電極９ｂを備え、中間バイプリズム電極９ｉを第１中間レンズの下部の試料の第２像面に設けたホログラフィ顕微鏡の光学系を示す図である。
【図１０Ｄ】上段バイプリズムの電極９ｕ、中間バイプリズム電極９ｉおよび下段バイプリズムの電極９ｂを備え、中間バイプリズム電極９ｉを第１中間レンズの下部の光源の第２像面に設けたホログラフィ顕微鏡の光学系を示す図である。
【図１１】第３の中間バイプリズムを上段バイプリズムの補助として用いる他に、第４のバイプリズムを下段バイプリズムの補助として用いるホログラフィ顕微鏡の光学系の例を示す図である。
【符号の説明】
【００８３】
１…電子源、２…光軸、３…試料、５…対物レンズ、７…電子源像面、９…電子線バイプリズム電極、９ｕ…上段電子線バイプリズム電極、９ｂ…下段の電子線バイプリズム電極、１１…観察面、１２…試料の像、１３…フイルムあるいはカメラ等の撮像手段、２１…物体波、２３…参照波、２５，２７…第２の電子源像面３５上の仮想的な電子源位置（電子源の虚像）、２６，２８…第２の電子源像面３５上の電子源の実像、３０…電子線バイプリズム電極９による影、３１…第１像面、３２…第１像面３１上の試料像、３３…拡大レンズ、３５…第２の電子源像面、２９…フレネル回折波、ａ…対物レンズ５と試料３との距離、ａ０…対物レンズ５と電子源１との距離、ａ１…対物レンズ５と電子源１との距離、ａ２…第１電子源像面７と拡大レンズ３３との距離、ａｂ…第１像面３１と拡大レンズ３３との距離、ａｕ…対物レンズ５と試料３との距離、ｂ１…対物レンズ５と第１電子源像面７との距離、ｂ２…拡大レンズ３３と第２の電子源像面３５との距離、ｂｂ…拡大レンズ３３と観察面１１との距離、ｂｕ…第１像面３１と対物レンズ５との距離、ｆ…対物レンズ５の焦点距離、ｆ１…対物レンズ５の焦点距離、ｆ２…拡大レンズ３３の焦点距離、λ…電子源１の電子線の波長、γ…仮想的な２つの光源が試料面上に成す角度、α…電子線バイプリズム電極９による電子線の偏向角度、αｕ…上段電子線バイプリズム電極９iによる電子線の偏向角度、αｂ…下段電子線バイプリズム電極９ｂによる電子線の偏向角度、Ｌｂ…下段電子線バイプリズム電極９ｂと観察面１１との距離、Ｍｂ…拡大レンズ３３の倍率、Ｍｕ…対物レンズ５の倍率、Ｄｕ…第１電子源像面７と第１像面３１との距離、Ｄｂ…第２の電子源像面３５と観察面１１との距離、ｄ…電子線バイプリズム電極９の直径、ｄｕ…上段電子線バイプリズム電極９ｕの直径、ｄｂ…下段電子線バイプリズム電極９ｂの直径、５１，５３…光学バイプリズム、５２…遮蔽板、６１…真電子源、６３…第１コンデンサレンズ、６５…第２コンデンサレンズ、６７…第１中間レンズ、６８…試料の第２像面、６９…第２中間レンズ、７１…第３中間レンズ、７３…投射レンズ、８１…試料の第３像面、８３…光源の第３像面。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
2005197165.tif 000026
【図７Ａ】
2005197165.tif 000027
【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
2005197165.tif 000030
【図７Ｅ】
2005197165.tif 000031
【図７Ｆ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
2005197165.tif 000035
【図１０Ｂ】
2005197165.tif 000036
【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年1月14日(2004.1.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１Ｂ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１Ｂ】
2005197165.tif 000040
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１Ｃ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１Ｃ】
2005197165.tif 000041
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６Ａ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６Ａ】
2005197165.tif 000042
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６Ｂ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６Ｂ】
2005197165.tif 000043
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６Ｃ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６Ｃ】
2005197165.tif 000044
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７Ａ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７Ａ】
2005197165.tif 000045
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７Ｂ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７Ｂ】
2005197165.tif 000046
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７Ｃ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７Ｃ】
2005197165.tif 000047
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７Ｄ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７Ｄ】
2005197165.tif 000048
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７Ｅ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７Ｅ】
2005197165.tif 000049
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７Ｆ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７Ｆ】
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