JPH06331808A - 光反射素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光軸の調節を高精度かつ容易に行うことので
きるプリズムや反射鏡等の光反射素子を提供する。 【構成】 Ｘ方向から入射した入射光Ｌ１をＸ方向と直
交するＺ方向に向けて反射させ得る第１の反射面２１
と、その反射光Ｌ２をＸ方向およびＺ方向の双方に直交
するＹ方向に向けてさらに反射させ得る第２の反射面２
２とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種の光学機器の光学
系に備えられるプリズムや反射鏡等の光反射素子に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】各種の光学機器の光学系には、光を反射
するための光学素子としてのプリズムや反射鏡が適宜備
えられることが通常である。そのような光反射素子を備
えた光学系の一例を共焦点走査方式レーザ顕微鏡を例に
とって説明する。共焦点走査方式レーザ顕微鏡は、主と
して半導体集積回路の製造に際してウェハーやマスクに
描かれた微細なパターンの線幅を計測したり、それらの
重ね合わせ精度を検査するために用いられるものであっ
て、図５に示すような光学系を備えている。

【０００３】図５に示す光学系において符号１はレーザ
発振器、２，３はターニングミラー、４はビームスプリ
ッタ、５はスパチアルフィルタ、６は１／４λプレー
ト、７はコリメーティングレンズ、８はバーチカルター
ニングミラー、９はターニングミラー、１０は光電子増
倍管である。上記の各ターニングミラー２，３，８，９
はいずれも光を反射するための光反射素子であって、本
例においてはいずれも平面鏡が採用されている。

【０００４】この光学系では、レーザ発振器１から出射
されたレーザ光Ｌａは図中の矢印で示すように各光学素
子を通ってバーチカルターニングミラー８によって紙面
の裏面側に向かい、その先方に配置されている試料（図
示せず）に対して照射される。そして、試料を水平面内
において走査しつつレーザ光Ｌａを試料に対して照射す
ると、試料からの反射レーザ光Ｌｂが矢印で示すように
同一経路をたどってビームスプリッタ４まで戻り、ビー
ムスプリッタ４からターニングミラー９を経て光電子増
倍管１０に入射し、そこで増幅されて試料の拡大画像が
得られるのである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な光学系においては、光反射素子である各ターニングミ
ラー２，３，８，９の位置や反射面の向きを調節するこ
とでレーザ光Ｌａ，Ｌｂの光軸調整を高精度で行なう必
要がある。特に、レーザ発振器１から出射されたレーザ
光Ｌａをターニングミラー３に向けて反射するためのタ
ーニングミラー２は、図６に示すようにレーザ光Ｌａを
斜め下方に向けて反射するものであり、かつ、下流側の
ターニングミラー３は斜めに入射したレーザ光Ｌａを基
台１０に平行な方向に反射させてビームスプリッタ４に
入射させるので、それらターニングミラー２，３の反射
面は鉛直面に対して微小角度だけ傾斜させるような厳密
な調整が要求されるものであるが、そのような調整は必
ずしも容易ではなく、調整のたびに大変な手間がかかる
ものであった。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、レーザ顕微鏡のみならず各種光学機器における光学
系に適用して光軸の調整を容易に行い得る有効な光反射
素子を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の光反射素子は、
入射光をその光軸に対して直交する方向に反射するため
の第１の反射面と、その第１の反射面により反射された
反射光をその光軸および前記入射光の光軸の双方に対し
て直交する方向にさらに反射して出射させるための第２
の反射面とを有することを特徴とするものである。

【０００８】

【作用】本発明の光反射素子は、第１、第２の反射面に
より入射光を２度にわたって直角に反射するものであ
り、入射光と、第１の反射面による反射光と、第２の反
射面による反射光である出射光は、互いに直交する３軸
の方向に沿うものとなる。すなわち、入射光の入射方向
をたとえばＸ方向とすると、第１の反射面がＸ方向と直
交するたとえばＺ方向に反射し、さらにその反射光を第
２の反射面がＸ方向とＺ方向の双方に直交するＹ方向に
反射させるのである。この場合、光反射素子の位置をい
ずれかの方向に変位させると、この光反射素子中におけ
る光路が変化して出射光はいずれかの方向に変位するこ
とになるが、入射方向が変化しない限りは出射方向も変
化することがなく、常に同一方向に出射される。

【０００９】

【実施例】以下、本発明に係る光反射素子の実施例を説
明する。図１は本発明の実施例であるプリズム２０を示
すものであって、このプリズム２０は、入射光Ｌ１をそ
の光軸に対して直交する方向に反射するための第１の反
射面２１と、その第１の反射面２１により反射された反
射光Ｌ２をその光軸および前記入射光Ｌ１の光軸の双方
に対して直交する方向にさらに反射して出射光Ｌ３とし
て出射させるための第２の反射面２２とを有している。

【００１０】すなわち、このプリズム２０は、正方形状
をなしている仮想の中心面２３の隣接している２辺２
４，２５から、上記第１、第２の反射面２１，２２がそ
れぞれ中心面２３に対して４５度の角度で傾斜している
状態で中心面２３の両側に形成された形態のものであ
る。このプリズム２０に対し、中心面２３に平行な方向
（図示Ｘ方向）から第１の反射面２１に入射光Ｌ１を入
射させると、入射光Ｌ１は第１の反射面２１により入射
方向と直交する方向（中心面２３の法線方向、図示Ｚ方
向）に反射され、さらにその反射光Ｌ２は第２の反射面
２２により中心面２３に平行でかつ入射光Ｌ１および反
射光Ｌ２のいずれとも直交する方向（図示Ｙ方向）に反
射されて出射光Ｌ３として出射することになる。

【００１１】そして、この場合、プリズム２０の位置を
いずれかの方向に変位させると、プリズム２０の内部に
おける光路が変化して出射光Ｌ３の光軸はいずれかの方
向に変位するものの、入射光Ｌ１の入射方向がＸ方向か
ら変化しない限りは出射光Ｌ３の出射方向も変化するこ
となく常にＹ方向と平行に維持されるものである。その
ことについて図２を参照して説明する。

【００１２】たとえば、入射光がＸ方向から入射する場
合に、図２（ａ）に示すようにプリズム２０をＸ方向に
変位させると、第１の反射面２１に対する入射点がＸ方
向に変位するから、出射光Ｌ３の出射点もＸ方向に変位
する。つまり、図２（ａ）においてプリズム２０を右方
に変位させれば出射光Ｌ３も右方に変位し、プリズム２
０を左方に変位させれば出射光Ｌ３も左方に変位する。
この場合、プリズム２０が入射光Ｌ１に対して傾斜して
しまわない限りは出射光Ｌ３の出射方向は変化すること
はなく、出射方向はＹ方向と平行に維持される。

【００１３】また、図２（ｂ）に示すようにプリズム２
０をＹ方向に動かすと、第１の反射面２１に対する入射
点がＹ方向に相対的に変位し、これに伴い、第１の反射
面２１による反射光Ｌ２が第２の反射面２２に到達する
までのＺ方向の光路長が変化し、したがって出射光Ｌ３
はＺ方向に変位する。つまり、出射光Ｌ３の高さが変化
するのであり、プリズム２０を図２（ｂ）において右方
に変位させれば出射光Ｌ３の出射点は低くなり、プリズ
ム２０を左方に変位させれば出射光Ｌ３の出射点は高く
なる。この場合も、プリズム２０が入射光Ｌ１に対して
傾斜しない限りは出射光Ｌ３の出射点が変化するのみで
出射方向はＹ方向と平行に維持される。

【００１４】さらに、図２（ｃ）に示しているようにプ
リズム２０をＺ方向（上下方向）に動かすと、第１の反
射面２１に対する入射点がＸ方向に相対的に変位すると
ともに、プリズム２０自体がＺ方向に変位することから
第１の反射面２１による反射光Ｌ２が第２の反射面２２
に到達するまでのＺ方向の光路長も変化し、したがって
出射光Ｌ３はＸ方向とＺ方向の双方に変位することにな
る。つまり、プリズム２０を降下させれば出射光Ｌ３は
図２（ｃ）において斜め右下方に変位し、プリズム２０
を上昇させれば出射光Ｌ３は斜め左上方に変位すること
になる。この場合もプリズム２０が傾斜しない限りは出
射光Ｌ３の出射方向はＹ方向と平行に維持される。

【００１５】このように、上記のプリズム２０は入射方
向が変化しない限りは出射方向も変化することがなく、
したがってプリズム２０を変位させることで出射方向を
維持したままその光軸の位置のみを任意の方向に変位さ
せることができるものである。

【００１６】図３および図４は、上記のプリズム２０を
図５に示したレーザ顕微鏡の光学系におけるターニング
ミラーとして用いる場合の例を示すものである。図３に
示すターニングミラー３０は、上記のプリズム２０をホ
ルダ３１に保持して調節ネジ３２，３３によりＸ方向お
よびＹ方向に変位させるようにしたものである。このよ
うなターニングミラー３０を上記光学系のターニングミ
ラー２に代えてレーザ発振器１の出側に配置して用い、
レーザ発振器１から基台１０に対して平行な方向に出射
されたレーザ光Ｌａをこのターニングミラー３０のプリ
ズム２０にその中心面２３に平行な方向（図示Ｘ方向）
から入射させると、図４に示すようにその入射光Ｌ１は
プリズム２０の第１の反射面２１により下方（図示Ｚ方
向）に直角に反射されるとともに第２の反射面２２によ
り直角に反射されてＹ方向に出射することになり、その
出射光Ｌ３の出射方向は自ずと基台１０と平行なＹ方向
となる。

【００１７】そして、このターニングミラー３０は、上
述したようにプリズム２０を傾斜させることなく変位さ
せると出射光Ｌ３の出射方向が変化することなくその光
軸のみが変位するものであって、プリズム２０をＹ方向
に変位させることのみで出射光Ｌ３を基台１０に平行に
維持したままで上下方向（Ｚ方向）に変位させることが
できるものである。つまり、従来のターニングミラー２
はレーザ光Ｌａを斜め下方に向けて反射させるべくその
反射面を鉛直面に対して傾斜させるようにしていたのに
対し、このターニングミラー３０ではプリズム２０をＹ
方向に変位させることのみで出射光Ｌ３の光軸の高さを
調節できるものであり、したがってこのターニングミラ
ー３０のみならず下流側のターニングミラー３もその反
射面を傾斜させる必要がなくなり、光軸の高さの調節を
極めて容易に行い得るものである。もちろん、必要に応
じてプリズム２０をＸ方向やＺ方向に変位させることで
出射方向を基台１０に平行に維持したままでその光軸を
Ｘ方向にも変位させることができるし、レーザ発振器１
から出射されるレーザ光Ｌａが基台１０に対して平行で
ないような場合にはそれに対応させてプリズム２０を傾
斜させるような調節を行っても良い。

【００１８】なお、上記実施例は第１、第２の反射面を
有するプリズムの形態のものとしたが、第１、第２の反
射面となる２枚の平面鏡を一体に組み合わせた形態のも
のとすることもでき、その場合も上記実施例と全く同様
の効果が得られる。また、本発明はレーザ顕微鏡のみな
らず、各種光学機器の光学系全般に広く適用できること
はいうまでもない。

【００１９】

【発明の効果】以上で説明したように、本発明の光反射
素子は、入射光をその光軸に対して直交する方向に反射
させるための第１の反射面と、その第１の反射面により
反射された反射光をその光軸および前記入射光の光軸の
双方に対して直交する方向にさらに反射して出射させる
ための第２の反射面とを有するので、この光反射素子を
いずれかの方向に変位させることで光軸を傾斜させるこ
となくいずれかの方向に変位させることが可能なもので
あり、したがって光軸の調節を高精度かつ容易に行うこ
とができるという効果を奏し、各種光学機器の光学系に
採用して好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光反射素子の一実施例であるプリズム
の形状を示す斜視図である。

【図２】同プリズムの光軸調整機能を示すもので、
（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図であ
る。

【図３】同プリズムを用いたターニングミラーを示すも
ので、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。

【図４】同ターニングミラーをレーザ顕微鏡の光学系に
採用した場合の例を示す部分側面図である。

【図５】従来のレーザ顕微鏡の光学系を示す平面図であ
る。

【図６】同光学系の部分側面図である。

【符号の説明】

Ｌ１ 入射光 Ｌ２ 反射光 Ｌ３ 出射光 ２０ プリズム（光反射素子） ２１ 第１の反射面 ２２ 第２の反射面 ３０ ターニングミラー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入射光をその光軸に対して直交する方向
   に反射させるための第１の反射面と、その第１の反射面
   により反射された反射光をその光軸および前記入射光の
   光軸の双方に対して直交する方向にさらに反射して出射
   させるための第２の反射面とを有することを特徴とする
   光反射素子。