【手続補正書】
【提出日】平成19年9月13日(2007.9.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】  光源と、前記光源からの光を観察物体に導く照明光学系と、観察物体の像を形成するための結像光学系と、該光源からの光を２つの偏光成分に分離するための偏光部材を少なくとも一つ有する顕微鏡光学系と、
前記２つの偏光成分のリターデーション量を変化させる調整部材と、
観察物体の微分干渉像を撮像する撮像部材とを備え、リターデーション量が等しく符号が異なる前記観察物体の２つの微分干渉像を撮像する過程を備えた光学装置において、
該２つの微分干渉像の画像において夫々の対応する画素毎に差演算及び和演算を行い差画像情報及び和画像情報を取得する演算過程と、
前記リターデーション量をθ、前記差画像情報をＤ（ｘ，ｙ）、前記和画像情報をＳ（ｘ，ｙ）、前記各画像情報に対応する観察物体面上の位相量をΦ（ｘ，ｙ）、前記差画像情報Ｄ（ｘ，ｙ）を前記顕微鏡光学系の光学的応答特性を用いてデコンボリューションした画像情報をｄ（ｘ，ｙ）、前記和画像情報Ｓ（ｘ，ｙ）の平均値をαとするとき、
以下の式のいずれかを用いて観察物体面上の位相量Φ（ｘ，ｙ）を検出する演算過程を有する演算装置を備えていることを特徴とする光学装置。
Φ（ｘ，ｙ）＝ｋ・｛（１−ｃｏｓθ）・ｄ（ｘ，ｙ）／α｝／｛２・ｓｉｎθ・［１−｛ｄ（ｘ，ｙ）／α｝2 ／２］｝
Φ（ｘ，ｙ）＝ｋ・ｔａｎ-1［｛（１−ｃｏｓθ）・ｄ（ｘ，ｙ）／α｝／｛２・ｓｉｎθ・［１−｛ｄ（ｘ，ｙ）／α｝2 ／２］｝］
ここで、ｋ＝λ／２π、λは波長である。
【請求項２】  光源と、前記光源からの光を観察物体に導く照明光路と、前記光源からの光を参照面に導く参照光路を有する干渉光学系と、
該干渉光学系によって形成された観察物体の干渉像を撮像する撮像部材とを備えた光学装置において、
前記観察物体の位相分布を画像化した画像情報をＨ（ｘ，ｙ）、該画像情報Ｈ（ｘ，ｙ）を前記干渉光学系の光学的応答特性を用いてデコンボリューションした画像情報をｈ（ｘ，ｙ）、強度分布を画像化した画像情報をＪ（ｘ，ｙ）とし、この画像情報Ｊ（ｘ，ｙ）の極大値を包落する画像情報をＪｍ（ｘ，ｙ）、観察物体面上の位相量をΦ（ｘ，ｙ）とするとき、
以下の式のいずれかを用いて観察物体面上の位相量Φ（ｘ，ｙ）を検出する演算過程を有する演算装置を備えていることを特徴とする光学装置。
Φ（ｘ，ｙ）＝ｋ・｛ｈ（ｘ，ｙ）／Ｊｍ（ｘ，ｙ）｝／｛［１−｛ｈ（ｘ，ｙ）／Ｊｍ（ｘ，ｙ）｝2 ／２］｝
Φ（ｘ，ｙ）＝ｋ・ｔａｎ-1［ｋ・｛ｈ（ｘ，ｙ）／Ｊｍ（ｘ，ｙ）｝／｛［１−｛ｈ（ｘ，ｙ）／Ｊｍ（ｘ，ｙ）｝2 ／２］｝］
ここで、ｋ＝λ／２π、λは波長である。
【請求項３】 光源と、前記光源からの光を観察物体に導く照明光学系と、観察物体の像を形成するための結像光学系と、前記観察物体表面及び内部の位相分布を干渉画像として形成する干渉光学部材と、干渉画像の干渉状態を変化させる調整部材とを有する干渉顕微鏡と、
前記干渉顕微鏡により形成された干渉画像を取り込む撮像部材と、
干渉状態が異なる複数の干渉画像から観察物体の位相分布情報φ（ｘ，ｙ）を算出する演算装置と、
算出された位相分布情報φ（ｘ，ｙ）を以下の演算式を用いて補正演算を行う演算処理装置を有し、観察物体の位相分布Φ（ｘ，ｙ）を検出する検出装置。
Φ（ｘ，ｙ）＝ｔａｎ-1［φ（ｘ，ｙ）／｛１−φ（ｘ，ｙ）2／２｝］
【請求項４】 光源と、前記光源からの光を観察物体に導く照明光学系と、観察物体の像を形成するための結像光学系と、観察物体表面及び内部の位相分布を干渉画像として形成する干渉光学部材と、干渉画像の干渉状態を変化させる調整部材とを有する干渉顕微鏡と、
前記干渉顕微鏡により形成された干渉画像を取り込む撮像部材と、
干渉状態が異なる複数の干渉画像から観察物体の位相分布情報φ（ｘ，ｙ）を算出する演算装置と、
算出された位相分布情報φ（ｘ，ｙ）を前記干渉顕微鏡の光学的応答特性を用いてデコンボリューション処理を行う演算装置と
デコンボリューション処理された位相分布情報φd（ｘ，ｙ）を以下の演算式を用いて補正演算を行う演算処理装置を有し、観察物体の位相分布Φ（ｘ，ｙ）を検出する検出装置。
Φ（ｘ，ｙ）＝ｔａｎ-1［φd（ｘ，ｙ）／｛１−φd（ｘ，ｙ）2／２｝］
【請求項５】 光源と、前記光源からの光を観察物体に導く照明光学系と、観察物体の像を形成するための結像光学系と、観察物体表面及び内部の位相分布を干渉画像として形成する干渉光学部材と、干渉画像の干渉状態を変化させる調整部材とを有する干渉顕微鏡と、
前記干渉顕微鏡により形成された干渉画像を取り込む撮像部材と、
干渉状態が異なる複数の干渉画像から観察物体の位相成分画像と振幅成分画像とに分離抽出する演算装置と、
分離抽出された位相成分画像をＰ（ｘ，ｙ）、振幅成分画像をＡ（ｘ，ｙ）とし、前記位相成分画像Ｐ（ｘ，ｙ）を前記干渉顕微鏡の光学的応答特性を用いてデコンボリューション処理した画像情報をｐ（ｘ，ｙ）とするとき、
デコンボリューション処理された画像情報 ｐ（ｘ，ｙ）と振幅成分画像を Ａ（ｘ，ｙ）から位相分布φ’d（ｘ，ｙ）を算出し、算出された位相分布φ’d（ｘ，ｙ）を以下の演算式を用いて補正演算を行う演算処理装置を有し、観察物体の位相分布Φ（ｘ，ｙ）を検出する検出装置。
Φ（ｘ，ｙ）＝ｔａｎ-1［φ’d（ｘ，ｙ）／｛１−φ’d（ｘ，ｙ）2／２｝］  
【請求項６】  前記干渉顕微鏡が、前記光源からの光を２つの偏光成分に分離する偏光部材を少なくとも１つ有する微分干渉顕微鏡であり、
前記調整部材が、前記２つの偏光成分のリターデーション量を変化させる請求項３から請求項５のいずれかに記載の検出装置。
【請求項７】  光源と、前記光源からの光を観察物体に導く照明光学系と、観察物体の像を形成するための結像光学系と、観察物体表面及び内部の位相分布を干渉画像として形成する干渉光学部材と、干渉画像の干渉状態を変化させる調整部材とを有する干渉顕微鏡と、
前記干渉顕微鏡により形成された干渉画像を取り込む撮像部材と、
前記干渉顕微鏡が、２つの偏光成分に分離する偏光部材を少なくとも１つ有する微分干 渉顕微鏡であり、
前記調整部材が、前記２つの偏光成分のリターデーション量を変化させるものであり、
前記リターデーション量が、等しく符号の異なる±θの２つの微分干渉画像を取り込み、該２つの微分干渉画像のそれぞれ対応する画素ごとに差演算と和演算を行い、差演算の結果得られた画像情報をＤ（ｘ，ｙ）、和演算の結果得られた画像情報をＳ（ｘ，ｙ）とし、Ｄ（ｘ，ｙ）を前記微分干渉顕微鏡の光学的応答特性を用いてデコンボリューション処理した画像情報をｄ（ｘ，ｙ）とするとき、
φ’’d（ｘ，ｙ）＝［（１−ｃｏｓθ）／２ｓｉｎθ］・［ｄ（ｘ，ｙ）／Ｓ（ｘ，ｙ）］
の式で求められる位相分布情報φ’’d（ｘ，ｙ）を以下の演算式を用いて補正演算を行う演算処理装置を有し、観察物体の位相分布Φ（ｘ，ｙ）を検出する検出装置。
Φ（ｘ，ｙ）＝ｔａｎ-1［φ’’d（ｘ，ｙ）／｛１−φ’’d（ｘ，ｙ）2／２｝］  
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による検出装置は、光源と、前記光源からの光を観察物体に導く照明光学系と、観察物体の像を形成するための結像光学系と、該光源からの光を２つの偏光成分に分離するための偏光部材を少なくとも一つ有する顕微鏡光学系と、前記２つの偏光成分のリターデーション量を変化させる調整部材と、観察物体の微分干渉像を撮像する撮像部材とを備え、リターデーション量が等しく符号が異なる前記観察物体の２つの微分干渉像を撮像する過程を備えた光学装置において、該２つの微分干渉像の画像において夫々の対応する画素毎に差演算及び和演算を行い差画像情報及び和画像情報を取得する演算過程と、前記リターデーション量をθ、前記差画像情報をＤ（ｘ，ｙ）、前記和画像情報をＳ（ｘ，ｙ）、前記各画像情報に対応する観察物体面上の位相量をΦ（ｘ，ｙ）、前記差画像情報Ｄ（ｘ，ｙ）を前記顕微鏡光学系の光学的応答特性を用いてデコンボリューションした画像情報をｄ（ｘ，ｙ）、前記和画像情報Ｓ（ｘ，ｙ）の平均値をα、ｋ＝λ／２π（λは波長である）とするとき、
以下の式のいずれかを用いて観察物体面上の位相量Φ（ｘ，ｙ）を検出する演算過程を有する演算装置を備えていることを特徴とする。
Φ（ｘ，ｙ）＝ｋ・｛（１−ｃｏｓθ）・ｄ（ｘ，ｙ）／α｝／｛２・ｓｉｎθ・［１−｛ｄ（ｘ，ｙ）／α｝2 ／２］｝
Φ（ｘ，ｙ）＝ｋ・ｔａｎ-1［｛（１−ｃｏｓθ）・ｄ（ｘ，ｙ）／α｝／｛２・ｓｉｎθ・［１−｛ｄ（ｘ，ｙ）／α｝2 ／２］｝］
また、本発明による検出装置は、光源と、前記光源からの光を観察物体に導く照明光路と、前記光源からの光を参照面に導く参照光路を有する干渉光学系と、該干渉光学系によって形成された観察物体の干渉像を撮像する撮像部材とを備えた光学装置において、前記観察物体の位相分布を画像化した画像情報をＨ（ｘ，ｙ）、該画像情報Ｈ（ｘ，ｙ）を前記干渉光学系の光学的応答特性を用いてデコンボリューションした画像情報をｈ（ｘ，ｙ）、強度分布を画像化した画像情報をＪ（ｘ，ｙ）とし、この画像情報Ｊ（ｘ，ｙ）の極大値を包落する画像情報をＪｍ（ｘ、ｙ）、観察物体面上の位相量をΦ（ｘ，ｙ）、ｋ＝λ／２π（λは波長である）とするとき、以下の式のいずれかを用いて観察物体面上の位相量Φ（ｘ，ｙ）を検出する演算過程を有する演算装置を備えていることを特徴とする。
Φ（ｘ，ｙ）＝ｋ・｛ｈ（ｘ，ｙ）／Ｊｍ（ｘ，ｙ）｝／｛［１−｛ｈ（ｘ，ｙ）／Ｊｍ（ｘ，ｙ）｝2 ／２］｝
Φ（ｘ，ｙ）＝ｋ・ｔａｎ-1［ｋ・｛ｈ（ｘ，ｙ）／Ｊｍ（ｘ，ｙ）｝／｛［１−｛ｈ（ｘ，ｙ）／Ｊｍ（ｘ，ｙ）｝2 ／２］｝］
また、本発明による検出装置は、光源と、前記光源からの光を観察物体に導く照明光学系と、観察物体の像を形成するための結像光学系と、前記観察物体表面及び内部の位相分布を干渉画像として形成する干渉光学部材と、干渉画像の干渉状態を変化させる調整部材とを有する干渉顕微鏡と、前記干渉顕微鏡により形成された干渉画像を取り込む撮像部材と、干渉状態が異なる複数の干渉画像から観察物体の位相分布情報φ（ｘ，ｙ）を算出する演算装置と、算出された位相分布情報φ（ｘ，ｙ）を以下の演算式を用いて補正演算を行う演算処理装置を有し、観察物体の位相分布Φ（ｘ，ｙ）を検出することを特徴とする。
Φ（ｘ，ｙ）＝ｔａｎ-1［φ（ｘ，ｙ）／｛１−φ（ｘ，ｙ）2／２｝］
また、本発明による検出装置は、光源と、前記光源からの光を観察物体に導く照明光学系と、観察物体の像を形成するための結像光学系と、観察物体表面及び内部の位相分布を干渉画像として形成する干渉光学部材と、干渉画像の干渉状態を変化させる調整部材とを有する干渉顕微鏡と、前記干渉顕微鏡により形成された干渉画像を取り込む撮像部材と、干渉状態が異なる複数の干渉画像から観察物体の位相分布情報φ（ｘ，ｙ）を算出する演算装置と、算出された位相分布情報φ（ｘ，ｙ）を前記干渉顕微鏡の光学的応答特性を用いてデコンボリューション処理を行う演算装置とデコンボリューション処理された位相分布情報φd（ｘ，ｙ）を以下の演算式を用いて補正演算を行う演算処理装置を有し、観察物体の位相分布Φ（ｘ，ｙ）を検出することを特徴とする。
Φ（ｘ，ｙ）＝ｔａｎ-1［φd（ｘ，ｙ）／｛１−φd（ｘ，ｙ）2／２｝］
また、本発明による検出装置は、光源と、前記光源からの光を観察物体に導く照明光学系と、観察物体の像を形成するための結像光学系と、観察物体表面及び内部の位相分布を干渉画像として形成する干渉光学部材と、干渉画像の干渉状態を変化させる調整部材とを有する干渉顕微鏡と、前記干渉顕微鏡により形成された干渉画像を取り込む撮像部材と、干渉状態が異なる複数の干渉画像から観察物体の位相成分画像と振幅成分画像とに分離抽出する演算装置と、分離抽出された位相成分画像をＰ（ｘ，ｙ）、振幅成分画像をＡ（ｘ，ｙ）とし、前記位相成分画像Ｐ（ｘ，ｙ）を前記干渉顕微鏡の光学的応答特性を用いてデコンボリューション処理した画像情報をｐ（ｘ，ｙ）とするとき、デコンボリューション処理された画像情報 ｐ（ｘ，ｙ）と振幅成分画像を Ａ（ｘ，ｙ）から位相分布φ’d（ｘ，ｙ）を算出し、算出された位相分布φ’d（ｘ，ｙ）を以下の演算式を用いて補正演算を行う演算処理装置を有し、観察物体の位相分布Φ（ｘ，ｙ）を検出することを特徴とする。
Φ（ｘ，ｙ）＝ｔａｎ-1［φ’d（ｘ，ｙ）／｛１−φ’d（ｘ，ｙ）2／２｝］
また、本発明による検出装置は、前記干渉顕微鏡が、前記光源からの光を２つの偏光成分に分離する偏光部材を少なくとも１つ有する微分干渉顕微鏡であり、
前記調整部材が、前記２つの偏光成分のリターデーション量を変化させることを特徴とする。
また、本発明による検出装置は、光源と、前記光源からの光を観察物体に導く照明光学系と、観察物体の像を形成するための結像光学系と、観察物体表面及び内部の位相分布を干渉画像として形成する干渉光学部材と、干渉画像の干渉状態を変化させる調整部材とを有する干渉顕微鏡と、前記干渉顕微鏡により形成された干渉画像を取り込む撮像部材と、前記干渉顕微鏡が、２つの偏光成分に分離する偏光部材を少なくとも1つ有する微分干渉顕微鏡であり、  前記調整部材が、前記２つの偏光成分のリターデーション量を変化させるものであり、前記リターデーション量が、等しく符号の異なる±θの２つの微分干渉画像を取り込み、該２つの微分干渉画像のそれぞれ対応する画素ごとに差演算と和演算を行い、差演算の結果得られた画像情報をＤ（ｘ，ｙ）、和演算の結果得られた画像情報をＳ（ｘ，ｙ）とし、Ｄ（ｘ，ｙ）を前記微分干渉顕微鏡の光学的応答特性を用いてデコンボリューション処理した画像情報をｄ（ｘ，ｙ）とするとき、
φ’’d（ｘ，ｙ）＝［（１−ｃｏｓθ）／２ｓｉｎθ］・［ｄ（ｘ，ｙ）／Ｓ（ｘ，ｙ）］
の式で求められる位相分布情報φ’’d（ｘ，ｙ）を以下の演算式を用いて補正演算を行う演算処理装置有し、観察物体の位相分布Φ（ｘ，ｙ）を検出することを特徴とする。
Φ（ｘ，ｙ）＝ｔａｎ-1［φ’’d（ｘ，ｙ）／｛１−φ’’d（ｘ，ｙ）2／２｝］  
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
観察物体の位相変化が比較的大きく、段差等のエッジ部が存在する場合には、そのエッジ部で光の散乱が生じる。このエッジ部で生じる散乱が位相検出の精度を低下させる原因となり得る。この影響をなくすために、偏光成分のリターデーション量が０のときの画像と偏光成分のリターデーション量が±θのときの画像を各１枚ずつ計３枚を撮像し、偏光成分のリターデーション量が±θの画像から求められる差画像情報Ｄ（ｘ，ｙ），和画像情報Ｓ（ｘ，ｙ）とリターデーション量が０の画像情報Ｏ（ｘ，ｙ）とから、Ｂ（ｘ，ｙ）＝Ｓ（ｘ，ｙ）−Ｏ（ｘ，ｙ）の値を求め、差画像情報Ｄ（ｘ，ｙ）とＢ（ｘ，ｙ）との比を求めることによりエッジ部の散乱光を除去することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
本実施例では、偏光成分のリターデーション量が±θの２つの画像から観察物体の位相分布を求める具体的な方法を示しているが、同様に、偏光成分のリターデーション量が±θの２つの画像と偏光成分のリターデーション量が０の画像を取り込み（その時の画像情報をＯ（ｘ，ｙ）とする。）、図３（ｄ）に示した画像から偏光成分のリターデーション量が０の画像情報の２倍を引き算してＢ（ｘ，ｙ）を求め（但しＢ（ｘ，ｙ）＝Ｓ（ｘ，ｙ）−Ｏ（ｘ，ｙ））、図９（ｃ）に示した差画像とＢ（ｘ，ｙ）との比を形成することにより、観察物体のエッジ部の光の散乱の影響を考慮した位相分布を検出することができる。