(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）光を導く光ファイバーと、
（ｂ）該光ファイバーからの光を受けるコリメートレンズと、
（ｃ）該コリメートレンズからの光を受けて、該光を直線偏光から円偏光に変換する４分の１波長板と、
（ｄ）該４分の１波長板からの光を基準光と計測光とに分けるビームスプリッタと、
（ｅ）該ビームスプリッタからの基準光を受ける第１の焦点レンズと、
（ｆ）前記第１の焦点レンズからの基準光を反射する反射ミラーと、
（ｇ）前記ビームスプリッタからの計測光を受ける第２の焦点レンズと、
（ｈ）前記ビームスプリッタからの基準光を受ける第１の焦点レンズと該第１の焦点レンズからの基準光を受けて反射する反射ミラーとの間隔を一定に保ったまま、前記第１の焦点レンズと前記ビームスプリッタとの間隔を調整する調整機構と、
（ｉ）前記コリメートレンズと前記４分の１波長板と前記ビームスプリッタと前記第１の焦点レンズと前記反射ミラーと前記第２の焦点レンズと前記調整機構とを内蔵して一体化したプローブ本体とを備え、
（ｊ）前記反射ミラーからの基準光を同一の経路をたどって計測手段に戻すとともに、前記第２の焦点レンズからの計測光を測定対象物に照射して該測定対象物からの計測光を同一の経路をたどって計測手段に戻すことを特徴とするホモダインレーザ干渉計プローブ。
【請求項２】
（ａ）光を導く光ファイバーと、
（ｂ）該光ファイバーからの光を受けるコリメートレンズと、
（ｃ）該コリメートレンズからの光を受けて、基準光と計測光とに分けるビームスプリッタと、
（ｄ）該ビームスプリッタからの基準光を受ける第１の焦点レンズと、
（ｅ）前記第１の焦点レンズからの基準光を反射する反射ミラーと、
（ｆ）前記ビームスプリッタからの計測光を受ける第２の焦点レンズと、
（ｇ）前記ビームスプリッタからの基準光を受ける第１の焦点レンズと該第１の焦点レンズからの基準光を受けて反射する反射ミラーとの間隔を一定に保ったまま、前記第１の焦点レンズと前記ビームスプリッタとの間隔を調整する調整機構と、
（ｈ）前記コリメートレンズと前記ビームスプリッタと前記第１の焦点レンズと前記反射ミラーと前記第２の焦点レンズと前記調整機構とを内蔵して一体化したプローブ本体とを備え、
（ｉ）前記第２の焦点レンズからの計測光を測定対象物に照射して該測定対象物から反射された計測光を前記ビームスプリッタに戻し、該ビームスプリッタからの計測光を第３の焦点レンズを介して計測するとともに、前記反射ミラーからの基準光を前記ビームスプリッタに戻し、該ビームスプリッタからの基準光を前記第３の焦点レンズを介して計測する光検出器とを具備することを特徴とするホモダインレーザ干渉計プローブ。
【請求項３】
請求項２記載のホモダインレーザ干渉計プローブにおいて、前記光検出器がフォトダイオードであることを特徴とするホモダインレーザ干渉計プローブ。
【請求項４】
請求項２記載のホモダインレーザ干渉計プローブにおいて、前記光検出器が前記第３の焦点レンズの焦点部位に接続される光ファイバを介したフォトダイオードであることを特徴とするホモダインレーザ干渉計プローブ。
【請求項５】
請求項１記載のホモダインレーザ干渉計プローブにおいて、前記調整機構がピエゾ素子であることを特徴とするホモダインレーザ干渉計プローブ。
【請求項６】
請求項１記載のホモダインレーザ干渉計プローブにおいて、前記調整機構が剪断ピエゾ素子と楔であることを特徴とするホモダインレーザ干渉計プローブ。
【請求項７】
請求項１記載のホモダインレーザ干渉計プローブを用い、前記光ファイバーに戻った前記基準光と計測光をビームスプリッタを介して干渉した光の強度を検出する素子に導き、前記計測光と基準光の光路の差を用いてホモダインレーザ干渉計測を行うことを特徴とするホモダインレーザ干渉計プローブを用いた変位計測システム。
【請求項８】
請求項２記載のホモダインレーザ干渉計プローブを用い、前記光検出器で得られる前記基準光と計測光に基づいて、前記計測光と基準光の光路の差を用いてホモダインレーザ干渉計測を行うことを特徴とする変位計測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホモダインレーザ干渉計プローブ及びそれを用いた変位計測システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の、走査型力顕微鏡のカンチレバーの変位計測方式としては、
（１）光てこ方式
（２）光ファイバー端面を用いたホモダイン干渉計方式
（３）凹面レンズを用いたファブリーペロー式ホモダインレーザ干渉計方式
（４）ヘテロダインレーザドップラー計方式
（５）焦点レンズを用いずに、平面ミラーのみを用いて基準光を反射させたホモダイン干渉計方式、等が挙げられる。
【特許文献１】特開２００３−１１４１８２
【特許文献２】ＷＯ  ２００４／０１７３２９
【非特許文献１】Ｊ．Ｙａｎｇ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｕｌｔｒａ−ｓｍａｌｌ  ｓｉｎｇｌｅ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｓｉｌｉｃｏｎ  ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒｓ  ｆｏｒ  ａ  ｎｅｗ  ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ＳＦＭ”
【非特許文献２】Ｈａｎｓ  Ｊ．Ｈｕｇ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｆｏｒｃｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ  ｗｉｔｈ  Ｕｌｔｒａｓｍａｌｌ  Ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒｓ”
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
以下に、上記した従来の各変位計測方式の問題点を列挙する。
（１）光てこ方式は、光軸調整が煩雑で、特に液中、真空中、低温中での使用が困難である。
（２）光ファイバー端面を用いたホモダイン干渉計方式は広く用いられているが、光ファイバー端面で生じる、入射光の４％にあたる反射光を基準光としているため、信号強度が小さい。また、切断したファイバーのままでは、その端面直径が数１００μｍあり、微小なカンチレバーの計測に適していない。
（３）ファブリーペロー式ホモダインレーザ干渉計方式は、高い感度が得られるが、凹面レンズと光ファイバーの同軸性をサブμｍオーダで補償しないと性能が得られない。
（４）ヘテロダインレーザドップラー計方式は、高周波化に適するが、極めて高価である。
（５）ホモダイン干渉計方式は、光軸調整が困難であり、性能が出し難いなどの問題点を有する。
【０００４】
本発明は、上記状況に鑑みて、構造が簡単で、安価で、かつ簡便な調整で容易に所定の性能が得られるホモダインレーザ干渉計プローブ及びそれを用いた変位計測システム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】
【０００５】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕ホモダインレーザ干渉計プローブにおいて、光を導く光ファイバーと、この光ファイバーからの光を受けるコリメートレンズと、このコリメートレンズからの光を受けて、この光を直線偏光から円偏光に変換する４分の１波長板と、この４分の１波長板からの光を基準光と計測光とに分けるビームスプリッタと、このビームスプリッタからの基準光を受ける第１の焦点レンズと、前記第１の焦点レンズからの基準光を反射する反射ミラーと、前記ビームスプリッタからの計測光を受ける第２の焦点レンズと、前記ビームスプリッタからの基準光を受ける第１の焦点レンズとこの第１の焦点レンズからの基準光を受けて反射する反射ミラーとの間隔を一定に保ったまま、前記第１の焦点レンズと前記ビームスプリッタとの間隔を調整する調整機構と、前記コリメートレンズと前記４分の１波長板と前記ビームスプリッタと前記第１の焦点レンズと前記反射ミラーと前記第２の焦点レンズと前記調整機構とを内蔵して一体化したプローブ本体とを備え、前記反射ミラーからの基準光を同一の経路をたどって計測手段に戻すとともに、前記第２の焦点レンズからの計測光を測定対象物に照射してこの測定対象物からの計測光を同一の経路をたどって計測手段に戻すことを特徴とする。
【０００６】
〔２〕ホモダインレーザ干渉計プローブにおいて、光を導く光ファイバーと、この光ファイバーからの光を受けるコリメートレンズと、このコリメートレンズからの光を受けて、基準光と計測光とに分けるビームスプリッタと、このビームスプリッタからの基準光を受ける第１の焦点レンズと、前記第１の焦点レンズからの基準光を反射する反射ミラーと、前記ビームスプリッタからの計測光を受ける第２の焦点レンズと、前記ビームスプリッタからの基準光を受ける第１の焦点レンズとこの第１の焦点レンズからの基準光を受けて反射する反射ミラーとの間隔を一定に保ったまま、前記第１の焦点レンズと前記ビームスプリッタとの間隔を調整する調整機構と、前記コリメートレンズと前記ビームスプリッタと前記第１の焦点レンズと前記反射ミラーと前記第２の焦点レンズと前記調整機構とを内蔵して一体化したプローブ本体とを備え、前記第２の焦点レンズからの計測光を測定対象物に照射してこの測定対象物から反射された計測光を前記ビームスプリッタに戻し、このビームスプリッタからの計測光を第３の焦点レンズを介して計測するとともに、前記反射ミラーからの基準光を前記ビームスプリッタに戻し、このビームスプリッタからの基準光を前記第３の焦点レンズを介して計測する光検出器とを具備することを特徴とする。
【０００７】
〔３〕上記〔２〕記載のホモダインレーザ干渉計プローブにおいて、前記光検出器がフォトダイオードであることを特徴とする。
〔４〕上記〔２〕記載のホモダインレーザ干渉計プローブにおいて、前記光検出器が前記第３の焦点レンズの焦点部位に接続される光ファイバを介したフォトダイオードであることを特徴とする。
【０００８】
〔５〕上記〔１〕記載のホモダインレーザ干渉計プローブにおいて、前記調整機構がピエゾ素子であることを特徴とする。
〔６〕上記〔１〕記載のホモダインレーザ干渉計プローブにおいて、前記調整機構が剪断ピエゾ素子と楔であることを特徴とする。
〔７〕ホモダインレーザ干渉計プローブを用いた変位計測システムであって、上記〔１〕記載のホモダインレーザ干渉計プローブを用い、前記光ファイバーに戻った前記基準光と計測光をビームスプリッタを介して干渉した光の強度を検出する素子に導き、前記計測光と基準光の光路の差を用いてホモダインレーザ干渉計測を行うことを特徴とする。
【０００９】
〔８〕変位計測システムであって、上記〔２〕記載のホモダインレーザ干渉計プローブを用い、前記光検出器で得られる前記基準光と計測光に基づいて、前記計測光と基準光の光路の差を用いてホモダインレーザ干渉計測を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、簡便な構成で、高い基準光量を用いたホモダインレーザ干渉計測が可能になるとともに、基準光側にも焦点レンズを入れることによって光プローブや測定対象の角度や設置位置の若干の変化に対しても良好な干渉信号を得ることができる。
また、構造が簡単で、安価なホモダインレーザ干渉計プローブを用いた変位計測システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明のホモダインレーザ干渉計プローブは、光を導く光ファイバーと、この光ファイバーからの光を受けるコリメートレンズと、このコリメートレンズからの光を受けて、この光を直線偏光から円偏光に変換する４分の１波長板と、この４分の１波長板からの光を基準光と計測光とに分けるビームスプリッタと、このビームスプリッタからの基準光を受ける第１の焦点レンズと、前記第１の焦点レンズからの基準光を反射する反射ミラーと、前記ビームスプリッタからの計測光を受ける第２の焦点レンズと、前記ビームスプリッタからの基準光を受ける第１の焦点レンズとこの第１の焦点レンズからの基準光を受けて反射する反射ミラーとの間隔を一定に保ったまま、前記第１の焦点レンズと前記ビームスプリッタとの間隔を調整する調整機構と、前記コリメートレンズと前記４分の１波長板と前記ビームスプリッタと前記第１の焦点レンズと前記反射ミラーと前記第２の焦点レンズと前記調整機構とを内蔵して一体化したプローブ本体とを備え、前記反射ミラーからの基準光を同一の経路をたどって計測手段に戻すとともに、前記第２の焦点レンズからの計測光を測定対象物に照射してこの測定対象物からの計測光を同一の経路をたどって計測手段に戻すようにした。
【実施例】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本発明の第１実施例を示すホモダインレーザ干渉計プローブの模式図である。
この図において、１は光プローブ（ホモダインレーザ干渉計プローブ本体：Ｔ字形状の金属柱）、２は計測光・基準光が導入されるとともに、計測光・基準光が導出される光ファイバー、３は光ファイバー２からの計測光・基準光を受けるとともに、計測光・基準光を光ファイバー２へ導出するコリメートレンズ、４はコリメートレンズ３からの計測光・基準光を受けるとともに、計測光・基準光をコリメートレンズ３へ出射する１／４波長板、５は１／４波長板４より計測光・基準光を受けて、基準光を反射して、第１の焦点レンズ６に出射するとともに、計測光を透過して出射するビームスプリッタ、７はその第１の焦点レンズ６からの基準光を受けて反射する反射ミラー、８はビームスプリッタ５からの透過光である計測光を受ける第２の焦点レンズである。なお、Ａは第２の焦点レンズ８からの計測光が照射される測定対象物（例えば、カンチレバー）である。変位測定対象物（例えば、カンチレバー）Ａで反射された計測光（信号光）は、同一の経路を経て、光ファイバー２へと戻る。
【００１３】
本発明では、このように構成された光学系を有するホモダインレーザ干渉計プローブを用いる。特に、ビームスプリッタ５と反射ミラー７との間に第１の焦点レンズ６を用いることが重要である。
これらのうち、測定対象物Ａ以外は、直径１０ｍｍ、長さ５０ｍｍ程度の体積の光プローブ（ホモダインレーザ干渉計プローブ本体：金属柱）１に内包される。
【００１４】
このように、光ファイバー２から導入された光は、コリメートレンズ３により平行光となり、１／４波長板４によって直線偏光から円偏光となり、ビームスプリッタ５によって計測光と基準光に分けられる。基準光は第１の焦点レンズ６を経て、その焦点位置にある反射ミラー７に照射される。その反射ミラー７で反射した基準光は同一の経路をたどって計測装置（図示なし）に戻る。
【００１５】
一方、ビームスプリッタ５を透過した計測光は、第２の焦点レンズ８を経て、その焦点位置近傍に配置される測定対象物（ここでは、カンチレバー）Ａに照射され、その測定対象物Ａからの計測光（信号光）が同一の経路をたどって光ファイバー２を介して計測装置に戻る。その計測装置においては、戻ってきた基準光と計測光の光路差によって、光の干渉が生じるので、その干渉の明暗の変化を検出して測定対象物Ａの変位を検出することができる。詳細に述べると、基準光と計測光の光路差が光の波長の１／２の変化を生じるごとに干渉した光は明干渉、暗干渉、明干渉の周期的変化を生じ、その変化から変位測定対象の変位を知ることができる。特に、明干渉、暗干渉の中間点を作動点とすることにより、この作動点周りのｎｍオーダの微小な変位を高感度で計測可能になる。
【００１６】
図２は本発明の第２実施例を示すホモダインレーザ干渉計プローブの模式図である。
この実施例では、ビームスプリッタ５からの反射光である基準光を受ける第１の焦点レンズ６とこの第１の焦点レンズ６からの基準光を受けて反射する反射ミラー７との間隔を一定に保ったまま、第１の焦点レンズ６とビームスプリッタ５との間隔を調整する調整機構、例えば、ピエゾ素子１０を設けるようにした。なお、ピエゾ素子１０の駆動部は通常のものでよく図示はしていない。
【００１７】
そこで、調整機構、例えば、ピエゾ素子１０の駆動により、第１の焦点レンズ６とビームスプリッタ５との間隔を調整することにより、測定対象物Ａに対する第２の焦点レンズ８のより精妙（ファイン）な設定を行うことができる。
図３は本発明の第２実施例の具体例を示すホモダインレーザ干渉計プローブにおける第１の焦点レンズと反射ミラーとの間隔を一定に保ったまま、第１の焦点レンズとビームスプリッタとの間隔を調整する調整機構の一例を示す図である。
【００１８】
この図において、１１は反射ミラー７と第１の焦点レンズ６を固定するホルダであり、このホルダ１１に剪断ピエゾ素子１４が固定された一対の楔１３が配置される。ホルダ１１はガイド１２に沿って直線状（図中左右）に移動可能に配置されている。
そこで、剪断ピエゾ素子１４が駆動されて一対の楔１３が内側に移動する（実線）と、ホルダ１１は右方に微小移動する。その状態から、剪断ピエゾ素子１４が駆動されて一対の楔１３が外側に移動する（点線）と、ホルダ１１は左に微小移動する。ホルダ１１と楔１３は、それぞれガイド１２と楔１３に自重、バネ、磁石、ローラベアリング等で摺動方向以外の方向は拘束されている。楔１３はビームスプリッタ５に対して、自重、バネ、磁石等で押しつけられている。
【００１９】
このような調整機構（剪断移動機構）はそれ自身１０ｎｍ程度の移動分解能を有するが、楔１３を用いることにより、サブｎｍへ移動分解能を高められる。さらに、ビームスプリッタ５を移動の基準面に直接用いているため、極めて高い剛性と機械的安定度、光学的安定度が確保され、光路差を調整後、長時間にわたって再調整を要しない安定な機構を提供することができる。
【００２０】
図４は本発明の第１実施例を示すホモダインレーザ干渉計プローブ（図１）の変形例を示す図である。
上記第１〜第２実施例では、ビームスプリッタ５からの反射光である基準光を受ける第１の焦点レンズ６とその第１の焦点レンズ６からの基準光を受けて反射する反射ミラー７と、ビームスプリッタ５からの透過光である計測光を受ける第２の焦点レンズ８を設けるようにしたが、ビームスプリッタ５は光ファイバー２から導かれた光を計測光と基準光の２つの光に分けるだけの機能であるために、図４に示すように、ビームスプリッタ５からの透過光である基準光を受ける第１の焦点レンズ６とその第１の焦点レンズ６からの基準光を受けて反射する反射ミラー７と、ビームスプリッタ５からの反射光である計測光を受ける第２の焦点レンズ８を設けるようにしてもよい。
【００２１】
図５は本発明の第３実施例を示すホモダインレーザ干渉計プローブの模式図である。
この図において、２０は光プローブ（ホモダインレーザ干渉計プローブ本体：十字形状の金属柱）、２１は光ファイバー、２２はコリメートレンズ、２３はビームスプリッタ、２４は第１の焦点レンズ、２５は反射ミラー、２６は第２の焦点レンズ、２７は第３の焦点レンズ、２８はフォトダイオード、２９は配線、Ａは変位測定対象物である。
【００２２】
この実施例では、光ファイバー２１から光をコリメートレンズ２２を介してビームスプリッタ２３に導き、計測光と基準光の光路差によって生じる干渉の明暗を、光プローブ２０内に設置した第３の焦点レンズ２７を介してフォトダイオード２８によって直接計測し、光ファイバー２１を光の伝搬方向としては一方向のみで用いるようにした。この構成の場合は１／４波長板は必要がない。
【００２３】
図６は本発明の第３実施例を示すホモダインレーザ干渉計プローブ（図５）の変形例である。
上記した第３実施例（図５）では、ビームスプリッタ２３からの反射光である基準光を受ける第１の焦点レンズ２４とその第１の焦点レンズ２４からの基準光を受けて反射する反射ミラー２５と、ビームスプリッタ２３からの透過光である計測光を受ける第２の焦点レンズ２６を設けるようにしたが、ビームスプリッタ２３は光ファイバー２１から導かれた光を計測光と基準光の２つの光に分けるだけの機能であるために、図６に示すように、ビームスプリッタ２３からの透過光である基準光を受ける第１の焦点レンズ２４とその第１の焦点レンズ２４からの透過光を受けて反射する反射ミラー２５と、ビームスプリッタ２３からの反射光である計測光を受ける第２の焦点レンズ２６を設けるようにしてもよい。
【００２４】
図７は本発明の第４実施例を示すホモダインレーザ干渉計プローブの模式図である。
この図において、３０は光プローブ（ホモダインレーザ干渉計プローブ本体：十字形状の金属柱）、３１は第１の光ファイバー、３２はコリメートレンズ、３３はビームスプリッタ、３４は第１の焦点レンズ、３５は反射ミラー、３６は第２の焦点レンズ、３７は第３の焦点レンズ、３７Ａは第３の焦点レンズの焦点、３８は第２の光ファイバー、３９はフォトダイオード、３９Ａは配線、Ａは変位測定対象物である。
【００２５】
この実施例では、第３の焦点レンズ３７の焦点３７Ａ位置に第２の光ファイバー３８を配置し、それを用いて干渉による光の明暗を光プローブ３０外に配置したフォトダイオード３９に導く構成となっている。
このように構成したので、例えば、第１の光ファイバー３１と第２の光ファイバー３８を用いて、真空や大気などの異なる環境の隔壁を跨ぐことにより、光ファイバー３１，３８と光プローブ３０のみを真空内に配置することが可能になる。この構成の場合も４分の１波長板は必要がない。
【００２６】
図８は本発明の第４実施例を示すホモダインレーザ干渉計プローブ（図７）の変形例である。
上記した第４実施例（図７）では、ビームスプリッタ３３からの反射光である基準光を受ける第１の焦点レンズ３４とその第１の焦点レンズ３４からの基準光を受けて反射する反射ミラー３５と、ビームスプリッタ３３からの透過光である計測光を受ける第２の焦点レンズ３６を設けるようにしたが、ビームスプリッタ３３は光ファイバー３１から導かれた光を計測光と基準光の２つの光に分けるだけの機能であるために、図８に示すように、ビームスプリッタ３３からの透過光である基準光を受ける第１の焦点レンズ３４とその第１の焦点レンズ３４からの透過光を受けて反射する反射ミラー３５と、ビームスプリッタ３３からの反射光である計測光を受ける第２の焦点レンズ３６を設けるようにしてもよい。
【００２７】
次に、ホモダインレーザ干渉計プローブを有する変位計測システムについて説明する。
図９は本発明の第１実施例を示すホモダインレーザ干渉計プローブ（図１）を有する走査型力顕微鏡のカンチレバーの変位計測システムの模式図である。
この図において、ホモダインレーザ干渉計プローブの構成は、上記したものと同様である。ここでは、４１は光照射光源、４２はビームスプリッタ、４３は干渉した光の強度を検出する素子（フォトダイオード）である。
【００２８】
図９に示すように、光照射光源４１から照射される光は、ビームスプリッタ４２を透過して光ファイバー２に導かれ、コリメートレンズ３により平行光となり、４分の１波長板４によって直線偏光から円偏光となり、ビームスプリッタ５によって計測光と基準光に分けられる。基準光は第１の焦点レンズ６を経て、その焦点位置にある反射ミラー７に照射される。その反射ミラー７で反射した基準光は、ビームスプリッタ５で反射され、４分の１波長板４を経て円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズ３−光ファイバー２を介してビームスプリッタ４２で反射されて干渉した光の強度を検出する素子（フォトダイオード）４３に導かれる。一方、ビームスプリッタ５を透過した計測光は、第２の焦点レンズ８を経て、その焦点位置近傍に配置される測定対象物（ここでは、カンチレバー）９に照射され、その測定対象物９からの計測光（信号光）が、第２の焦点レンズ８−ビームスプリッタ５−４分の１波長板４−コリメートレンズ３−光ファイバー２と導かれ、ビームスプリッタ４２で反射されて、干渉した光の強度を検出する素子４３（フォトダイオード）に導かれる。すなわち、戻ってきた基準光と計測光の光路差により生じた干渉の明暗を、ビームスプリッタ４２によって干渉した光の強度を検出する素子（フォトダイオード）４３に導き、この干渉した光の強度を検出する素子（フォトダイオード）４３の出力の変化から測定対象物９の変位の計測を行う。
【００２９】
なお、この走査型力顕微鏡のカンチレバーの変位計測システムにも後述する第１の焦点レンズ６とビームスプリッタ５との間隔を調整する調整機構を付加することができる。
図１０は本発明の第２実施例を示すホモダインレーザ干渉計プローブ（図４）に対応した走査型力顕微鏡のカンチレバーの変位計測システムの模式図である。
この実施例では、ホモダインレーザ干渉計プローブは、図４に示した構成を有しており、レーザ光源５１からのレーザー光は、光アイソレータ５２、ビームスプリッタ５３、２分の１波長板５５、焦点レンズ５６を介して、光ファイバー２に導かれ、ホモダインレーザ干渉計プローブ１（図４）に入力され、光プローブ１からの出力は光ファイバー２から導出され、ビームスプリッタ５３で反射されて、フォトダイオード５４を経て配線５４Ａから変位信号として出力される。なお、Ａは変位測定対象物である。
【００３０】
図１１は本発明の第３実施例を示すホモダインレーザ干渉計プローブ（図６）に対応した走査型力顕微鏡のカンチレバーの変位計測システムの模式図である。
この図において、ホモダインレーザ干渉計プローブは、図６に示した構成を有しており、レーザ光源６１からのレーザー光は、光アイソレータ６２、２分の１波長板６３、焦点レンズ６４を介して光ファイバー２１に導かれて光プローブ２０に導入される。また、光プローブ２０からの出力光は配線２９により変位信号として取り出される。
【００３１】
図１２は本発明の第４実施例を示すホモダインレーザ干渉計プローブ（図８）に対応した走査型力顕微鏡のカンチレバーの変位計測システムの模式図である。
この図において、ホモダインレーザ干渉計プローブは、図８に示した構成を有しており、レーザ光源６１からのレーザー光は、光アイソレータ６２、２分の１波長板６３、焦点レンズ６４を介して第１の光ファイバ３１に導かれて光プローブ３０に導入される。また、光プローブ３０からの出力光は第２の光ファイバ３８を介してフォトダイオード３９に導かれ、配線３９Ａにより変位信号が出力される。
【００３２】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明のホモダインレーザ干渉計プローブ及びそれを用いた走査型力顕微鏡のカンチレバーの変位計測装置は、物質同定、ナノバイオメカニクス、創薬の分野への利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１実施例を示すホモダインレーザ干渉計プローブの模式図である。
【図２】本発明の第２実施例を示すホモダインレーザ干渉計プローブの模式図である。
【図３】本発明の第２実施例の具体例を示すホモダインレーザ干渉計プローブにおける第１の焦点レンズと反射ミラーとの間隔を一定に保ったまま、第１の焦点レンズとビームスプリッタとの間隔を調整する調整機構の一例を示す図である。
【図４】本発明の第１実施例を示すホモダインレーザ干渉計プローブ（図１）の変形例を示す図である。
【図５】本発明の第３実施例を示すホモダインレーザ干渉計プローブの模式図である。
【図６】本発明の第３実施例を示すホモダインレーザ干渉計プローブ（図５）の変形例である。
【図７】本発明の第４実施例を示すホモダインレーザ干渉計プローブの模式図である。
【図８】本発明の第４実施例を示すホモダインレーザ干渉計プローブ（図７）の変形例である。
【図９】本発明の第１実施例を示すホモダインレーザ干渉計プローブを有する走査型力顕微鏡のカンチレバーの変位計測システムの模式図である。
【図１０】本発明の第２実施例を示すホモダインレーザ干渉計プローブ（図４）に対応した走査型力顕微鏡のカンチレバーの変位計測システムの模式図である。
【図１１】本発明の第３実施例を示すホモダインレーザ干渉計プローブ（図６）に対応した走査型力顕微鏡のカンチレバーの変位計測システムの模式図である。
【図１２】本発明の第４実施例を示すホモダインレーザ干渉計プローブ（図８）に対応した走査型力顕微鏡のカンチレバーの変位計測システムの模式図である。
【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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