特開 2024-77359 照明受光装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024077359

(43)【公開日】2024-06-07

(54)【発明の名称】照明受光装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/21 20060101AFI20240531BHJP

   G03B 15/00 20210101ALI20240531BHJP

   G03B 15/02 20210101ALI20240531BHJP

   G03B 11/00 20210101ALI20240531BHJP

   G02B 5/30 20060101ALI20240531BHJP

【ＦＩ】

G01N21/21 Z

G03B15/00 T

G03B15/02 R

G03B11/00

G03B15/02 S

G02B5/30

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022189416

(22)【出願日】2022-11-28

(71)【出願人】

【識別番号】596099446

【氏名又は名称】シーシーエス株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】513099603

【氏名又は名称】兵庫県公立大学法人

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100111453

【弁理士】

【氏名又は名称】櫻井 智

(72)【発明者】

【氏名】吉村 憲久

(72)【発明者】

【氏名】吉木 啓介

【テーマコード（参考）】

2G059

2H083

2H149

【Ｆターム（参考）】

2G059AA05

2G059EE02

2G059FF01

2G059GG02

2G059GG04

2G059JJ02

2G059JJ19

2G059JJ22

2G059KK04

2G059LL04

2H083AA06

2H083AA26

2H083AA58

2H149AA22

2H149AB01

2H149BA01

2H149EA10

(57)【要約】

【課題】本発明は、受光素子でのＳＮ比を改善できる照明受光装置を提供する。
【解決手段】本発明の照明受光装置Ｄは、特定偏光素子ＰＭＣ、偏光選択光学素子ＰＳ、受光素子ＩＳ、照明部ＩＬの光源および照明光学系、ならびに、撮像光学系Ｇｒ１、Ｇｒ２を備え、特定偏光素子ＰＭＣは、対象物ＷＫに対し、前記光源を配置する第１位置側かつ受光素子ＩＳを配置する第２位置側に配置されるともに、前記特定偏光素子ＰＭＣの内部で生じた反射光が受光素子ＩＳの前記受光面の外側を通過するように傾けて配置され、偏光選択光学素子ＰＳは、特定偏光素子ＰＭＣに対し、前記第１位置より前記第２位置側に配置され、前記照明光学系の第１光軸ＡＸ１と前記撮像光学系の第２光軸ＡＸ２とは互いに同軸である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

面内の位置に応じてジョーンズ行列が異なる偏光素子である特定偏光素子と、
特定方向の偏光成分を選択的に取り出して射出する偏光選択光学素子と、
所定の受光面で受光する受光素子と、
光を放射する光源と、
前記光源から放射された光を照明光にして所定の対象物に照明する照明光学系と、
前記対象物の光像を前記受光素子の前記受光面に結像する撮像光学系とを備え、
前記特定偏光素子は、前記対象物に対し、前記光源を配置する第１位置側かつ前記受光素子を配置する第２位置側に配置されるともに、前記特定偏光素子の内部で生じた反射光が前記受光素子の前記受光面の外側を通過するように傾けて配置され、
前記偏光選択光学素子は、前記特定偏光素子に対し、前記第１位置より前記第２位置側に配置され、
前記照明光学系の第１光軸と前記撮像光学系の第２光軸とは互いに同軸である、
照明受光装置。

【請求項2】

前記受光素子の前記受光面は、３：４のアスペクト比を持つ矩形形状であり、
前記撮像光学系は、前記特定偏光素子を配置する第３位置より前記対象物を配置する第４位置側に配置される第１光学系を含み、
前記第１光学系は、前記特定偏光素子の許容入射角をαとし、前記特定偏光素子の傾き角をβとし、前記撮像光学系の最大像高の主光線と前記特定偏光素子近傍における前記撮像光学系の第２光軸との成す角をθとし、前記撮像光学系の視野をＦｏＶとし、前記第１光学系の焦点距離をＥＦＬとした場合に、ＦｏＶ／（２×ＥＦＬ）＜Ｓｉｎ（α／１．８）を満たす、
請求項１に記載の照明受光装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、所定の対象物を照明し、その反射光を受光する照明受光装置に関する。

【背景技術】

【0002】

所定の対象物を照明し、その反射光を受光する照明受光装置の一例として、例えば、特許文献１に開示された試料測定装置がある。この特許文献１に開示された試料測定装置は、光源と、当該光源から射出される光を受光する受光素子と、該受光素子よりも前記光源側に配置されており入射光のうち特定方向の偏光成分の光を選択的に取り出す光学素子とを有する試料測定装置であって、測定対象試料よりも前記光源側に配置されており前記光源から射出される光を透過または反射する特定偏光素子、および、測定対象試料よりも前記受光素子側に配置されており測定対象試料を透過または反射した光を透過または反射する特定偏光素子の両方を含む。前記特定偏光素子は、面内にｘ軸方向とこれに直交するｙ軸方向とを有し、面内の位置によってジョーンズ行列が異なっている透過型または反射型の偏光素子である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０２１／０３９９００号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

前記特定偏光素子は、例えば、ガラス板の間に液晶を挟み込んだ構造であるため、前記ガラス板および液晶によって反射が生じる。この特定偏光素子内部で生じる反射光は、偏光が変化しているため、受光素子の手前で取り除くことが困難であり、迷光（ノイズ）となって、前記受光素子でのＳＮ比を低下させてしまう。

【0005】

本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、受光素子でのＳＮ比を改善できる照明受光装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかる照明受光装置は、面内の位置に応じてジョーンズ行列が異なる偏光素子である特定偏光素子と、特定方向の偏光成分を選択的に取り出して射出する偏光選択光学素子と、所定の受光面で受光する受光素子と、光を放射する光源と、前記光源から放射された光を照明光にして所定の対象物に照明する照明光学系と、前記対象物の光像を前記受光素子の前記受光面に結像する撮像光学系とを備え、前記特定偏光素子は、前記対象物に対し、前記光源を配置する第１位置側かつ前記受光素子を配置する第２位置側に配置されるともに、前記特定偏光素子の内部で生じた反射光が前記受光素子の前記受光面の外側を通過するように傾けて配置され、前記偏光選択光学素子は、前記特定偏光素子に対し、前記第１位置より前記第２位置側に配置され、前記照明光学系の第１光軸と前記撮像光学系の第２光軸とは互いに同軸である。好ましくは、上述の照明受光装置において、前記受光素子の前記受光面は、相対的に短い短辺と相対的に長い長辺とを持つ矩形形状であり、前記特定偏光素子は、前記反射光が前記長辺の外側を通過するように傾けて配置される。好ましくは、上述の照明受光装置において、前記受光素子の前記受光面は、相対的に短い短辺と相対的に長い長辺とを持つ矩形形状であり、前記特定偏光素子は、前記反射光が前記長辺の外側を通過するように、前記受光素子の前記受光面の法線から、前記短辺に沿う短辺方向に前記特定偏光素子の第３光軸を傾けて配置される。

【0007】

このような照明受光装置は、前記特定偏光素子を、その内部で生じた反射光が受光素子の受光面の外側を通過するように傾けて配置するので、前記反射光を前記受光面で受光しないから、受光素子でのＳＮ比を改善できる。

【0008】

他の一態様では、上述の照明受光装置において、前記受光素子の前記受光面は、３：４のアスペクト比を持つ矩形形状であり、前記撮像光学系は、前記特定偏光素子を配置する第３位置より前記対象物を配置する第４位置側に配置される第１光学系を含み、前記第１光学系は、前記特定偏光素子の許容入射角をαとし、前記特定偏光素子の傾き角をβとし、前記撮像光学系の最大像高の主光線と前記特定偏光子近傍における前記撮像光学系の第２光軸との成す角をθとし、前記撮像光学系の視野をＦｏＶとし、前記第１光学系の焦点距離をＥＦＬとした場合に、ＦｏＶ／（２×ＥＦＬ）＜Ｓｉｎ（α／１．８）を満たす。

【0009】

このような照明受光装置は、一般的な３：４のアスペクト比を持つ矩形形状の受光面を持つ受光素子について、その受光素子でのＳＮ比を好適に改善できる。なお、前記第１光学系の焦点距離ＥＦＬは、前記第１光学系が１個のレンズで構成される場合には、前記レンズの焦点距離であり、前記第１光学系が複数のレンズで構成される場合には、前記複数のレンズにおける合成焦点距離である。

【発明の効果】

【0010】

本発明にかかる照明受光装置は、受光素子でのＳＮ比を改善できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施形態における照明受光装置の構成を説明するための模式図である。

【図2】前記照明受光装置における受光素子を説明するための図である。

【図3】傾き角に関し、前記照明受光装置の満たす条件を説明するための図である。

【図4】一例として、特定偏光素子の入射角依存性を説明するための図である。

【図5】一例として、前記照明受光装置の傾き計測装置への適用を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照して、本発明の１または複数の実施形態が説明される。しかしながら、発明の範囲は、開示された実施形態に限定されない。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。

【0013】

図１は、実施形態における照明受光装置の構成を説明するための模式図である。図１は、受光素子の受光面の対角線および撮像光学系の光軸に直交する方向から照明受光装置Ｄを見た図である。図２は、前記照明受光装置における受光素子を説明するための図である。図３は、傾き角に関し、前記照明受光装置の満たす条件を説明するための図である。図４は、一例として、特定偏光素子の入射角依存性を説明するための図である。図４Ａは、入射角φｈ、φｐに対する位相差のグラフを示し、その横軸は、入射角φｈ、φｐ［ｄｅｇ］であり、その縦軸は、位相差［ｄｅｇ］である。破線は、第１入射角（例えば水平方向の入射角）φｈに対する位相差のグラフであり、実線は、第２入射角（例えば垂直方向の入射角）φｐに対する位相差のグラフである。図４Ｂは、第１入射角（例えば水平方向の入射角）φｈを示し、図４Ｃは、第２入射角（例えば垂直方向の入射角）φを示す。

【0014】

実施形態における照明受光装置Ｄは、所定の対象物（ワーク）ＷＫを照明し、その反射光を受光する装置であり、例えば、図１に示すように、照明部ＩＬと、ビームスプリッタＢＳと、特定偏光素子ＰＭＣと、第１光学系Ｇｒ１と、偏光選択光学素子ＰＳと、第２光学系Ｇｒ２と、受光素子ＩＳとを備える。前記所定の対象物ＷＫは、任意であり、限定されない。

【0015】

照明部ＩＬは、所定の配置面に配置された所定の対象物ＷＫに照明光を照射する装置であり、例えば、光源と、バンドパスフィルタと、光学系とを備える。前記光源は、所定の電源から給電され、所定の光を放射する装置であり、例えば、特定方向の偏光成分を放射するレーザ光源等を備えて構成される。あるいは、例えば、光源は、ランダム偏光を放射する発光ダイオード（ＬＥＤ）と、前記ＬＥＤから放射された光が入射され、特定方向の偏光成分を選択的に取り出して射出光とする偏光子とを備えて構成されてもよい。前記バンドパスフィルタは、入射光における所定の波長範囲の光を透過して射出光として射出し、前記入射光における前記波長範囲を除く光を遮光する光学素子である。前記波長範囲は、狭いほど好ましく、前記バンドパスフィルタからは、単色光が射出されることが好ましい。前記光学系は、集光した光をビームスプリッタＢＳに入射させるものであり、例えば、２個の、入射光を平行光にして射出光として射出する第１レンズおよび入射光を集光して射出光として射出する第２レンズを備えて構成される。

【0016】

ビームスプリッタＢＳは、照明光の波長において、入射光を所定の分割比で２つの光に分割して射出する光学素子である。ビームスプリッタＢＳは、いわゆるプレート型のものや薄膜状のものであってよいが、図１に示す例では、いわゆるキューブ型が用いられている。このキューブ型のビームスプリッタＢＳは、２個の直角プリズムを各傾斜面同士で貼り合わせて略立方体形状にしたもので、一方の直角プリズムの前記傾斜面には入射光を分割するための誘電多層膜が被覆（コート）されて形成されている。

【0017】

特定偏光素子ＰＭＣは、面内にｘ軸方向とこれに直交するｙ軸方向とを有し、前記面内の位置に応じてジョーンズ行列が異なる偏光素子であり、例えば、前記特許文献１に開示されている。一例では、特定偏光素子ＰＭＣは、ｘｙ平面内にＭ個の領域を有し、領域Ｒｉと、当該領域Ｒｉに対して特定偏光素子ＰＭＣの中心軸対象の位置にある領域Ｒｊと、前記領域Ｒｊに隣接している領域Ｒｋとを有し、次の条件Ａおよび条件Ｂを満たす。条件Ａは、ジョーンズベクトルがＪｘｙである光を領域Ｒｉに入射させ、透過した光をさらに領域Ｒｊに入射させたとき、前記領域Ｒｊを透過した光のジョーンズベクトルは、Ｊｘｙと同じである。条件Ｂは、領域Ｒｋのジョーンズ行列は、領域Ｒｊのジョーンズ行列とは異なるものである。特定偏光素子ＰＭＣについては、さらに、後述する。

【0018】

第１光学系Ｇｒ１は、入射光を、前記配置面に配置された対象物ＷＫに照射する対物レンズである。

【0019】

偏光選択光学素子ＰＳは、入射光から特定方向の偏光成分を選択的に取り出して射出光として射出する偏光子である。偏光選択光学素子ＰＳは、例えば、特定偏光素子ＰＭＣを透過し、対象物ＷＫで反射し、特定偏光素子ＰＭＣおよびビームスプリッタＢＳを透過した所定方向の偏光成分（例えばＺ偏光成分）を選択的に取り出して射出光として射出する。

【0020】

受光素子ＩＳは、入射光を所定の受光面で受光し、光電変換することによって前記入射光に応じた電気信号を出力する装置である。受光素子ＩＳは、相対的に短い短辺と相対的に長い長辺とを持つ矩形形状の受光面、例えば図２に示すように、一般的な３：４のアスペクト比を持つ矩形形状の受光面、を持つ２次元イメージセンサを備えて構成される。

【0021】

第２光学系Ｇｒ２は、前記照明光で照明された前記対象物ＷＫの光像を、第１光学系Ｇｒ１とともに、前記受光素子ＩＳの前記受光面に結像するための光学系であり、１または複数のレンズを備えて構成される。

【0022】

これら前記光源、前記バンドパスフィルタおよび前記光学系は、これらの各光軸を光軸（第１光軸）ＡＸ１に合わせて第１光軸ＡＸ１に沿ってこの順で順次に配設される。前記バンドパスフィルタおよび前記光学系は、照明光学系を構成し、第１光軸ＡＸ１は、この照明光学系の光軸（照明部ＩＬの光軸）である。前記光源から放射された光（本実施形態ではＹ偏光成分）は、前記バンドパスフィルタに入射され、所定の波長範囲の光となって前記光学系に入射され、照明部ＩＬの照明光として前記光学系から射出される。

【0023】

これら前記光源、前記バンドパスフィルタおよび前記光学系を備える照明部ＩＬは、第１光軸ＡＸ１と、ビームスプリッタＢＳの前記傾斜面と４５°で交差するように、ビームスプリッタＢＳに対して配置される。ビームスプリッタＢＳの前記傾斜面における第１光軸ＡＸ１の交差点は、前記傾斜面の中央位置（例えば前記傾斜面が矩形である場合にその２対角線の交点位置）であることが好ましい。したがって、照明部ＩＬから射出された照明光は、その第１光軸ＡＸ１に沿って伝播（進行）し、ビームスプリッタＢＳに入射され、その前記傾斜面で伝播方向（進行方向）が９０°曲げられる。すなわち、前記光源、前記バンドパスフィルタおよび前記光学系における第１光軸ＡＸ１は、９０°曲げられる。前記照明光は、前記傾斜面で反射され、所定方向の偏光成分（Ｙ偏光成分）の照明光となって、前記傾斜面で９０°曲げられた第１光軸ＡＸ１に沿って伝播する。

【0024】

特定偏光素子ＰＭＣは、前記対象物ＷＫに対し、前記光源を配置する第１位置側かつ前記受光素子ＩＳを配置する第２位置側に配置される。そして、特定偏光素子ＰＭＣは、図１に示すように、前記特定偏光素子ＰＭＣの内部で生じた反射光（第２反射光）が前記受光素子ＩＳの前記受光面の外側を通過するように傾けて配置される。より具体的には、特定偏光素子ＰＭＣは、前記第２反射光が前記長辺の外側を通過するように傾けて配置される。より詳しくは、特定偏光素子ＰＭＣは、前記第２反射光が前記長辺の外側を通過するように、前記受光素子ＩＳの前記受光面の法線から、前記短辺に沿う短辺方向に前記特定偏光素子ＰＭＣの第３光軸を傾けて配置される。ビームスプリッタＢＳから射出された前記所定方向の偏光成分の照明光は、特定偏光素子ＰＭＣに入射され、特定偏光素子ＰＭＣの入射位置に応じたジョーンズ行列に従った偏光成分となって特定偏光素子ＰＭＣから射出される。

【0025】

第１光学系Ｇｒ１は、前記特定偏光素子ＰＭＣを配置する第３位置より、前記対象物ＷＫを配置する第４位置側に配置される。特定偏光素子ＰＭＣから射出された、その入射位置に応じたジョーンズ行列に従った偏光成分の照明光は、第１光学系Ｇｒ１に入射され、前記対象物ＷＫを照明する。前記対象物ＷＫの反射光（第１反射光）は、第１光学系Ｇｒ１に入射され、第１光学系Ｇｒ１を介して特定偏光素子ＰＭＣに入射され、特定偏光素子ＰＭＣの入射位置に応じたジョーンズ行列に従った偏光成分となって特定偏光素子ＰＭＣから射出される。特定偏光素子ＰＭＣから射出された、その入射位置に応じたジョーンズ行列に従った偏光成分の第１反射光は、ビームスプリッタＢＳに入射し、所定の分割比で分割された透過成分のみ、射出される。

【0026】

偏光選択光学素子ＰＳは、前記特定偏光素子ＰＭＣに対し、前記光源を配置する前記第１位置より、前記受光素子ＩＳを配置する前記第２位置側に配置される。より具体的には、図１に示す例では、偏光選択光学素子ＰＳは、ビームスプリッタＢＳにおける前記傾斜面を透過した照明光の第１反射光を射出する射出側であって、第２光学系Ｇｒ２の物体側（前記対象物ＷＫ側）である位置に配置される。ビームスプリッタＢＳから射出された第１反射光は、第２光学系Ｇｒ２に入射され、前記対象物ＷＫの光像（前記所定方向に直交する偏光成分の第１反射光で構成された前記対象物ＷＫの光像）が受光素子ＩＳの受光面に結像される。受光素子ＩＳは、光電変換し、前記受光面で受光した前記対象物ＷＫの光像に応じた電気信号を出力する。この受光素子ＩＳから出力された電気信号は、この電気信号を処理する適宜な装置（例えばコンピュータ等の情報処理装置等）へ出力される。

【0027】

本実施形態では、第１光学系Ｇｒ１、特定偏光素子ＰＭＣ、ビームスプリッタＢＳ、偏光選択光学素子ＰＳ、第２光学系Ｇｒ２および受光素子ＩＳは、これらの各光軸を光軸（第２光軸）ＡＸ２と合わせて第２光軸ＡＸ２に沿って物体側から像側（前記受光素子ＩＳ側）へこの順に順次に配設される。第１光学系Ｇｒ１および第２光学系Ｇｒ２は、前記照明光で照明された前記対象物ＷＫの光像を結像する撮像光学系を構成し、第２光軸ＡＸ２は、この撮像光学系の光軸である。この撮像光学系と前記照明光学系とは、前記照明光学系の第１光軸ＡＸ１と前記撮像光学系の第２光軸ＡＸ２とがビームスプリッタＢＳの前記傾斜面で互いに直交するように、配置され、前記照明光学系の第１光軸ＡＸ１がビームスプリッタＢＳの前記傾斜面で９０°曲げられるから、前記照明光学系の第１光軸ＡＸ１と前記撮像光学系の第２光軸ＡＸ２とは互いに同軸である。ここで、前記光源の第１位置は、前記照明光学系の第１光軸ＡＸ１と前記撮像光学系の第２光軸ＡＸ２とが交差する前記傾斜面上の位置とみなすことができる。

【0028】

ここで、特定偏光素子ＰＭＣは、入射角依存性を有しており、このため、特定偏光素子ＰＭＣには、入射光を、特定偏光素子ＰＭＣの入射位置に応じたジョーンズ行列に従った偏光成分にして射出光として射出することができる許容入射角度がある。このため、第１光学系Ｇｒ１は、次式１の条件を満たす。特定偏光素子ＰＭＣの許容入射角をαとし、特定偏光素子ＰＭＣの傾き角をβとし、前記撮像光学系の最大像高の主光線と第２光軸ＡＸ２との成す角をθとし、前記撮像光学系の視野をＦｏＶとし、第１光学系Ｇｒ１の焦点距離をＥＦＬとした場合に、図３から、α＞（θ＋β）であるから、β＜α－θとなる。特定偏光素子ＰＭＣにおける必要な傾き角βは、受光素子ＩＳの受光面におけるアスペクト比から、β＞（０．６×θ＋θ）／２となる。以上より、θ＜α／１．８、ｓｉｎθ＝ＦｏＶ／（２×ＥＦＬ）が求まり、これらから、次式１の不等式が求まる。
式１；ＦｏＶ／（２×ＥＦＬ）＜Ｓｉｎ（α／１．８）

【0029】

また、特定偏光素子ＰＭＣにおいて、第１方向（例えば水平方向、図４Ｂ参照）の第1入射角φｈに対する位相差の入射角依存性と、前記第１方向に直交する第２方向（例えば垂直方向、図４Ｃ参照）の第２入射角φｐに対する位相差の入射角依存性とは、例えば、図４Ａに示すように異なる。第1入射角φｈに対する位相差の入射角依存性において、その位相差は、第１入射角φｈの変化に対し、相対的に大きく変化する一方、第２入射角φｐに対する位相差の入射角依存性において、その位相差は、第２入射角φｐの変化に対し、相対的に小さく変化している。すなわち、第２入射角φｐに対する位相差の入射角依存性は、少ない。このため、上述の実施形態において、特定偏光素子ＰＭＣは、図３に示す傾き角βが図４Ｃに示す第２入射角φｐであるように、配置されることが好ましい。つまり、上述の実施形態において、特定偏光素子ＰＭＣは、位相差の入射角依存性の少ない入射角が傾き角度となるように配置されることが好ましい。

【0030】

なお、本実施形態において、これら前記バンドパスフィルタおよび前記光学系は、前記光源から放射された光を照明光にして所定の対象物に照明する照明光学系の一例に相当する。第１光学系Ｇｒ１および第２光学系Ｇｒ２は、前記対象物の光像を前記受光素子の前記受光面に結像する撮像光学系の一例に相当する。

【0031】

以上説明したように、本実施形態における照明受光装置Ｄは、特定偏光素子ＰＭＣを、その内部で生じた第２反射光が受光素子ＩＳの受光面の外側を通過するように傾けて配置するので、前記第２反射光を前記受光面で受光しないから、受光素子ＩＳでのＳＮ比を改善できる。

【0032】

上記照明受光装置Ｄは、第１光学系Ｇｒ１が上述の式１の条件を満たす場合に、一般的な３：４のアスペクト比を持つ矩形形状の受光面を持つ受光素子ＩＳについて、その受光素子ＩＳでのＳＮ比を好適に改善できる。

【0033】

なお、上述の実施形態における照明受光装置Ｄは、種々の適用が可能である。例えば、前記特許文献１に開示されているように、表面観察やバルク中の欠陥観察に適用できる。前記表面観察では、上記照明受光装置Ｄは、傾きやうねりの計測、欠陥やパーティクル等のコンタミ計測、マイクロパターニング等で形成された微小段差計測および粗さ計測等に適用できる。前記バルク中の欠陥観察では、上記照明受光装置Ｄは、ガラス中の気泡等の観察および歪み等による屈折率の不均一部分の検出等に適用できる。

【0034】

一例として、対象物ＷＫの傾きの計測について説明する。図５は、一例として、前記照明受光装置の傾き計測装置への適用を説明するための図である。図５には、偏光選択光学素子ＰＳ、ビームスプリッタＢＳ、特定偏光素子ＰＭＣ、第１光学系Ｇｒ１および対象物ＷＫが図示され、残余の図示が省略されている。

【0035】

対象物ＷＫの傾きを計測する場合、特定偏光素子ＰＭＣは、例えば、入射光と射出光との間で半波長λ／２の位相差を生じさせる第１領域ＡＲ１と、前記位相差を生じさせない第２領域ＡＲ２とを備えるように構成され、前記第１領域ＡＲ１と前記第２領域ＡＲ２とは、互いに同心円状に、かつ、前記第１領域における少なくとも１個の第１境界が前記第２領域の第２境界と共有されるように形成されている。前記半波長λ／２の波長λは、対象物ＷＫを照明する照明光の波長λである。より具体的には、第２領域ＡＲ２は、所定の径を持つ円形状に形成され、第１領域ＡＲ１は、前記第２領域ＡＲ２の外周を囲むように環形状（リング状、ドーナツ状）に形成される。

【0036】

図５において、対象物ＷＫが平坦面の表裏面を持つ板状体である場合、実線で示すように、前記対象物ＷＫが前記配置面に水平に配置され、傾いていないと、Ｙ偏光成分の照明光、および、対象物ＷＫで反射した前記照明光の反射光は、偏光選択光学素子ＰＳを透過できないので、受光素子ＩＳに到達せず、受光素子ＩＳの受光面で受光されない。一方、破線で示すように、前記対象物ＷＫが傾くと、Ｙ偏光成分の照明光、および、対象物ＷＫで反射した前記照明光の反射光は、一部がＺ偏光成分となって偏光選択光学素子ＰＳを透過し、受光素子ＩＳに到達するので、受光素子ＩＳの受光面で受光される。例えば、照明部ＩＬから放射された照明光ＬＢ１は、ビームスプリッタＢＳで反射され、特定偏光素子ＰＭＣの第２領域ＡＲ２を透過し、第１光学系Ｇｒ１を介して、傾いた対象物ＷＫに入射されて反射される。この照明光ＬＢ１の第１反射光は、第１光学系Ｇｒ１を介して、特定偏光素子ＰＭＣの第１領域ＡＲ１に入射され、半波長λ／２の位相差が生じてＺ偏光成分となって特定偏光素子ＰＭＣからビームスプリッタＢＳに入射される。このＺ偏光成分の第１反射光は、ビームスプリッタＢＳを透過して偏光選択光学素子ＰＳに入射され、偏光選択光学素子ＰＳがＺ偏光成分を透過するように設定されているため、これを透過して、第２光学系Ｇｒ２を介して受光素子ＩＳの受光面に到達する。例えば、照明部ＩＬから放射された照明光ＬＢ２は、ビームスプリッタＢＳで反射され、特定偏光素子ＰＭＣの第１領域ＡＲ１に入射され、半波長λ／２の位相差が生じてＺ偏光成分となって第１領域ＡＲ１から、第１光学系Ｇｒ１を介して、傾いた対象物ＷＫに入射されて反射される。この照明光ＬＢ２の第１反射光は、第１光学系Ｇｒ１を介して、特定偏光素子ＰＭＣの第２領域ＡＲ２に入射され、特定偏光素子ＰＭＣからビームスプリッタＢＳに入射される。このＺ偏光成分の第１反射光は、ビームスプリッタＢＳを透過して偏光選択光学素子ＰＳに入射され、これを透過して、第２光学系Ｇｒ２を介して受光素子ＩＳの受光面に到達する。このように対象物ＷＫが傾くと、第１反射光の一部のＺ偏光成分が受光素子ＩＳの受光面に到達し、受光素子ＩＳから前記Ｚ偏光成分に応じた電気信号が出力される。この電気信号を前記情報処理装置等で検出することで対象物ＷＫの傾きが検知できる。前記電気信号の大きさと傾き角度とを予め対応付けることで、対象物ＷＫの傾き角度が計測できる。

【0037】

本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。

【符号の説明】

【0038】

Ｄ；照明受光装置、ＷＫ；対象物、ＩＬ；照明部、ＡＸ１；照明光学系の第１光軸、ＢＳ；ビームスプリッタ、ＰＭＣ；特定偏光素子、Ｇｒ１；第１光学系、Ｇｒ２；第２光学系、ＰＳ；偏光選択光学素子、ＩＳ；受光素子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】