JP2020170089A - 超高速度撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より高い分解能で撮像できる超高速度撮像装置を提供する。【解決手段】超高速度撮像装置の撮像手段４０は、被撮像物１０に対向する対物レンズ４１１から延びる第一の光路Ｒ１に配設されたビームスプリッター４２から延びる第二の光路Ｒ２に配設された画像処理手段４３Ａと、第三の光路Ｒ３に配設された照明手段４４Ａとを含み、照明手段４４Ａは、ブロードバンドパルス光源４４１と、ブロードバンドパルス光源４４１から出力された１パルスの光Ｌ１を複数の波長に分光すると共に時間差を生じさせる分光器４４２Ａとを備え、画像処理手段４３Ａは、時間差をもって被撮像物１０に照射された戻り光Ｌ６を波長毎に角度を変えて分光する回折格子４３１、４３２と、回折格子４３１、４３２によって分光された戻り光Ｌ８を波長に対応した角度毎の領域で分解写真の如く撮像するイメージセンサー４３５と、から少なくとも構成される。【選択図】図２

Description

本発明は、支持手段に支持された被撮像物を高速度で連続して撮像する超高速度撮像装置に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成された被撮像物は、切削ブレードを備えたダイシング装置、レーザー集光器を備えたレーザー加工装置等によって個々のデバイスチップに分割され携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。

また、切削装置において、切削ブレードと被加工物とを、いわゆるハイスピードカメラで連続的に撮像し、切削加工が施されている最中のメカニズムを検証することが試みられている。ここで、切削ブレードの回転数が、例えば、３０，０００ｒｐｍ程度で、ハイスピードカメラの撮像コマ数が、例えば４５，０００／秒である場合には、切削ブレードが１回転する間の様子を９０コマ程度の画像に納めることができることから、切削ブレードによる切削加工の様子を検証することは十分に可能である。

他方、例えば、レーザー光線を照射することにより加工を実施して加工痕を形成する（例えば、特許文献１を参照）際のメカニズムを検証したり、破壊試験等を実施してクラックを生じさせる際に、該クラックがどのように伝播して形成されるかについてそのメカニズムを検証したりする場合、上記した従来一般的に知られたハイスピードカメラの分解能が、せいぜい数万コマ／秒程度であることから、該メカニズムを十分に検証することができず、より高い分解能で撮像できる超高速度撮像装置が求められている。

特開２０１４−２２１４８３号公報

本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、その主たる技術課題は、より高い分解能で撮像できる超高速度撮像装置を提供することにある。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、超高速度撮像装置であって、被撮像物を支持する支持手段と、該支持手段に支持された被撮像物を撮像する撮像手段とを備え、該撮像手段は、該支持手段に支持された被撮像物に対向する対物レンズと、該対物レンズから延びる第一の光路に配設されたビームスプリッターと、該ビームスプリッターから延びる第二の光路に配設された画像処理手段と、該ビームスプリッターから延びる第三の光路に配設された照明手段とを含み、該照明手段は、ブロードバンドパルス光源と、該ブロードバンドパルス光源から出力された１パルスの光を複数の波長に分光すると共に時間差を生じさせる分光器とを備え、該画像処理手段は、時間差をもって該支持手段に支持された被撮像物に照射された戻り光を波長毎に角度を変えて分光する回折格子と、該回折格子によって分光された戻り光を波長に対応した角度毎の領域で分解写真の如く撮像するイメージセンサーと、から少なくとも構成される超高速度撮像装置が提供される。

該イメージセンサーによって撮像された画像を記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶された画像を表示する表示手段と、を含むことが好ましい。

該回折格子は、第一の回折格子と、第二の回折格子とを備え、該第一の回折格子によって戻り光を波長毎に角度を変えて分光し、該第二の回折格子は、該第一の回折格子によって分光された戻り光を平行にして該イメージセンサーに導くようにしてもよい。また、該回折格子は、反射ミラーで所定の角度をもって反射された戻り光を波長毎に角度を変えて分光し、コリメーションレンズを通して該イメージセンサーに導くようにしてもよい。

該分光器は、該ブロードバンドパルス光源からの１パルスの光を複数の波長毎に角度を変えて分光する回折格子と、該回折格子が分光した波長毎に光路長が異なり時間差を生じさせる遅延ラインと、該遅延ラインによって波長毎に遅延した光を合波する合波器と、から構成されるようにしてもよい。

本発明の超高速度撮像装置は、被撮像物を支持する支持手段と、該支持手段に支持された被撮像物を撮像する撮像手段とを備え、該撮像手段は、該支持手段に支持された被撮像物に対向する対物レンズと、該対物レンズから延びる第一の光路に配設されたビームスプリッターと、該ビームスプリッターから延びる第二の光路に配設された画像処理手段と、該ビームスプリッターから延びる第三の光路に配設された照明手段とを含み、該照明手段は、ブロードバンドパルス光源と、該ブロードバンドパルス光源から出力された１パルスの光を複数の波長に分光すると共に時間差を生じさせる分光器とを備え、該画像処理手段は、時間差をもって該支持手段に支持された被撮像物に照射された戻り光を波長毎に角度を変えて分光する回折格子と、該回折格子によって分光された戻り光を波長に対応した角度毎の領域で分解写真の如く撮像するイメージセンサーと、から少なくとも構成されることにより、例えば、１０ｎｓの時間差をもって被撮像物に照射された戻り光を波長毎に角度を変えて分光し、該分光された戻り光を波長に対応した角度毎の領域で分解写真の如く撮像するようにすることができるので、１０ｎｓ／１秒、すなわち、１／１億の分解能の超高速度画像を容易に取得することが可能となる。

超高速度撮像装置の斜視図である。 図１に示す超高速度撮像装置に配設される撮像手段のブロック図である。 超高速度撮像装置の支持手段に支持された被撮像物の平面図である。 図２に示す撮像手段に配設される画像処理手段の他の実施形態を示す図である。 図２に示す撮像手段に配設される照明手段の他の実施形態を示す図である。

以下、本発明に基づき構成される超高速度撮像装置に係る実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。

図１には、本実施形態の超高速度撮像装置１の斜視図が示されている。超高速度撮像装置１は、被撮像物１０を支持する支持手段２０と、支持手段２０を移動させる移動手段３０と、被撮像物１０を撮像する撮像手段４０と、アライメント手段５０と、を備えている。さらに、本実施形態では、被撮像物１０に対してレーザー光線ＬＢを照射する際のメカニズムを検証すべく、支持手段２０に支持される被撮像物１０にレーザー光線ＬＢを照射するレーザー光線照射手段６０も配設されている。

支持手段２０は、図中に矢印Ｘで示すＸ軸方向において移動自在に基台２に載置される矩形状のＸ軸方向可動板２１と、図中に矢印Ｙで示すＹ軸方向において移動自在にＸ軸方向可動板２１に載置される矩形状のＹ軸方向可動板２２と、Ｙ軸方向可動板２２の上面に固定された円筒状の支柱２３と、支柱２３の上端に固定された矩形状のカバー板２６とを含む。カバー板２６には、カバー板２６上に形成された長穴２６ａを通って上方に延びる円形状のチャックテーブル２４が配設されている。チャックテーブル２４は被撮像物１０を支持し、図示しない回転駆動手段により回転可能に構成されている。チャックテーブル２４の上面には、多孔質材料から形成され実質上水平に延在する円形状の吸着チャック（図示は省略）が配置されている。なお、図１では、チャックテーブル２４の上面に中央に被撮像物１０を接着した円形状のプレート１２を配し、プレート１２を介して被撮像物１０がチャックテーブル２４に支持されている。

移動手段３０は、基台２上に配設され、支持手段２０をＸ軸方向に移動するＸ軸方向移動手段３１と、支持手段２０をＹ軸方向に移動させるＹ軸方向移動手段３２と、を備えている。Ｘ軸方向移動手段３１は、パルスモータ３３の回転運動を、ボールねじ３４を介して直線運動に変換してＸ軸方向可動板２１に伝達し、基台２上の案内レール２ａ、２ａに沿ってＸ軸方向可動板２１をＸ軸方向において進退させる。Ｙ軸方向移動手段３２は、パルスモータ３５の回転運動を、ボールねじ３６を介して直線運動に変換してＹ軸方向可動板２２に伝達し、Ｘ軸方向可動板２１上の案内レール２１ａ、２１ａに沿ってＹ軸方向可動板２２をＹ軸方向において進退させる。なお、図示は省略するが、Ｘ軸方向移動手段３１、Ｙ軸方向移動手段３２、及びチャックテーブル２４には、位置検出手段が配設されており、チャックテーブル２４のＸ軸方向の位置、Ｙ軸方向の位置、周方向の回転位置が正確に検出される。チャックテーブル２４の位置は、後述する制御手段１００に伝達され、制御手段１００から指示される指示信号に基づいて、Ｘ軸方向移動手段３１、Ｙ軸方向移動手段３２、及び図示しないチャックテーブル２４の回転駆動手段が駆動され、任意の座標位置、及び回転角度にチャックテーブル２４を位置付けることが可能である。

移動手段３０の側方には、枠体４が立設される。枠体４は、基台２上に配設される垂直壁部４ａ、及び垂直壁部４ａの上端部から水平方向に延びる水平壁部４ｂと、を備えている。枠体４の水平壁部４ｂの内部には、撮像手段４０の光学系が内蔵されている。図１に加え、図２に示す撮像手段４０のブロック図を参照しながら、撮像手段４０の概略構成について説明する。

撮像手段４０は、支持手段２０に支持された被撮像物１０に対向する撮像器４１に内蔵された対物レンズ４１１と、対物レンズ４１１から延びる第一の光路Ｒ１に配設されたビームスプリッター４２と、ビームスプリッター４２から一方に延びる第二の光路Ｒ２に配設された画像処理手段４３Ａと、ビームスプリッター４２から他方に延びる第三の光路Ｒ３に配設された照明手段４４Ａとを少なくとも含む。

照明手段４４Ａは、ブロードバンドパルス光源４４１と、ブロードバンドパルス光源４４１から出力された１パルスの光を複数の波長に分光すると共に時間差を生じさせる分光器４４２Ａとを備える。ブロードバンドパルス光源４４１は、広帯域のパルス状の光を発振することが可能な光源であり、例えば、パルスレーザー発振器、Ｓｕｐｅｒ Ｃｏｎｔｉｎｕｕｍ光源、フラッシュランプ等から構成することが可能である。

ブロードバンドパルス光源４４１は、例えば、以下のような条件で光を照射することが可能になっている。
波長 ：４００ｎｍ〜９００ｎｍ
出力 ：１００Ｗ
繰り返し周波数 ：１ＫＨｚ〜１ＭＨｚ
パルス幅 ：１００ｎｓ〜１００ｐｓ

分光器４４２Ａは、一例として、図２に示すＦＢＧ（Ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇ）によって実現される。ＦＢＧは、光ファイバー内の所定の位置に複数の回折格子を所定の間隔で刻むことで反射部４４２ａを形成し、反射部４４２ａにおいて入力された光の特定の波長成分の光のみを反射させることができる。このような所定の波長の光を反射させる反射部４４２ａを、光ファイバー内において所定の距離を置いて複数配設し、ブロードバンドパルス光源４４１から発振された光Ｌ１を、複数の波長の光に分光すると共に、波長に応じて分光された各光に該所定の距離に応じた時間差を生じさせて出力する。より具体的には、ブロードバンドパルス光源４４１から発振された４００ｎｍ〜９００ｎｍの波長を含む広帯域の光（白色光）であるパルス光Ｌ１を、光ファイバー４４３を介してＦＢＧによって構成される分光器４４２Ａに導入し、分光器４４２Ａによって、該光Ｌ１を５０ｎｍ間隔の波長（４００ｎｍ、４５０ｎｍ・・・８５０ｎｍ、９００ｎｍ）で分光し、それぞれの波長に応じて、１０ｎｓの時間差を生じさせた分光Ｐ１〜Ｐ１１からなる光Ｌ２とする。分光器４４２Ａによって分光された光Ｌ２は、分光器４４２Ａに接続された光ファイバー４４４に導かれ、端部４４４ａから外部に出力される。

光ファイバー４４４の端部４４４ａから出力された光Ｌ２は、コリメーションレンズ４４５を介して平行光Ｌ３とされ、集光レンズ４４６によって集光されると共に、ビームスプリッター４２に導かれる。上記したように、平行光Ｌ３は、波長に応じて、１０ｎｓの時間差を生じさせた分光Ｐ１〜Ｐ１１から構成される。図では説明の都合上、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ９、Ｐ１０、及びＰ１１のみを表示しているが、実際は、Ｐ３〜Ｐ８も含まれている。ビームスプリッター４２に導かれた平行光Ｌ３は、ビームスプリッター４２の斜面４２ａで所定の割合で反射し、ビームスプリッター４２及び対物レンズ４１１を含む第一の光路Ｒ１側に導かれ、対物レンズ４１１を介して照明光Ｌ４として被撮像物１０に照射される。

照明光Ｌ４が照射された被撮像物１０で反射した戻り光Ｌ５は、対物レンズ４１１で平行光とされて、ビームスプリッター４２に戻り、ビームスプリッター４２の斜面４２ａを透過して集光レンズ４４７によって集光された戻り光Ｌ６となり、画像処理手段４３Ａに導かれる。なお、ビームスプリッター４２から延びる画像処理手段４３Ａが配設された光路を第二の光路Ｒ２とする。

画像処理手段４３Ａは、被撮像物１０から反射して伝達された戻り光Ｌ６によって被撮像物１０を撮像する手段であり、より具体的には、戻り光Ｌ６を分光する第一の回折格子４３１及び第二の回折格子４３２と、を備える。第一の回折格子４３１は、戻り光Ｌ６を波長毎に角度が変えられ分光された戻り光Ｌ７とするものであり、第二の回折格子４３２は、戻り光Ｌ７を波長毎に角度が調整されて平行に調整された戻り光Ｌ８とするものである。戻り光Ｌ８は、集光レンズ４３３及びコリメーションレンズ４３４により、その拡がり範囲が調整された戻り光Ｌ９としてイメージセンサー４３５に導かれる。イメージセンサー４３５は、制御手段１００に接続される。

制御手段１００は、コンピュータにより構成され、制御プログラムに従って演算処理する中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）と、撮像した画像情報等を一時的に格納するための読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）と、入力インターフェース、及び出力インターフェースとを備えている（詳細についての図示は省略）。イメージセンサー４３５によって撮像された画像情報は、制御手段１００のメモリ（ＲＡＭ）によって構成される記憶手段１１０に記憶されると共に、制御手段１００の出力インターフェースを介して接続された表示手段７０に出力することができる。画像処理手段４３Ａをこのように構成することで、イメージセンサー４３５は、被撮像物１０で反射されて伝送された戻り光Ｌ９に基づいて被撮像物１０を１０ｎｓの時間間隔で分解写真の如く撮像することができる。なお、制御手段１００には、超高速度撮像装置１に配設される各種センサーや、種々の作動部、例えば、Ｘ軸方向移動手段３１、Ｙ軸方向移動手段３２、レーザー光線照射手段６０等も接続され、制御手段１００によって制御される。

図１に戻り説明を続けると、枠体４の水平壁部４ｂの内部には、さらに、レーザー光線照射手段６０の光学系（図示は省略する）が内蔵されている。水平壁部４ｂの先端部下面には、レーザー光線照射手段６０の一部を構成する集光器６２が配設され、集光器６２の内部には、図示しない集光レンズ等が内蔵されている。レーザー光線照射手段６０には、レーザー発振器（図示は省略する。）が配設され、該レーザー発振器から発振されたレーザー光線ＬＢは集光器６２によって集光され、支持手段２０に保持される被撮像物１０の所定の照射位置に照射される。

アライメント手段５０は、水平壁部４ｂの先端部下面において、撮像手段４０の撮像器４１のＸ軸方向で隣接する位置に配設される。アライメント手段５０は、可視光線を照射する照明手段と、可視光線により撮像する撮像素子（ＣＣＤ）と、を備えている。アライメント手段５０によって被撮像物１０を撮像することにより、撮像器４１によって撮像する位置と、チャックテーブル２４に支持された被撮像物１０の撮像すべき位置との位置合わせが精密に行われる。

本実施形態の超高速度撮像装置１は、概ね上記したとおりの構成を備えており、この超高速度撮像装置１を用いて、支持手段２０に支持された被撮像物１０に対してレーザー光線ＬＢを照射して加工痕を形成するプロセスを、超高速度撮像装置１により分解写真の如く撮像する手順について説明する。

先ず、図１に基づいて説明したように、長方形のプレート状に形成された、例えばシリコン（Ｓｉ）からなる被撮像物１０を円形のプレート１２の中央に接着したものを用意し、チャックテーブル２４に載置して、図示しない吸引手段を作動させることにより吸引支持させる。

上記したように支持手段２０のチャックテーブル２４に被撮像物１０を支持したならば、Ｘ軸方向移動手段３１、Ｙ軸方向移動手段３２を作動して、チャックテーブル２４を移動して、被撮像物１０をアライメント手段５０の直下に位置付け、レーザー光線ＬＢを照射する照射位置の位置を検出する。なお、照射位置には、所望のマーキングが施されていることが好ましい。

アライメント手段５０により照射位置の検出が行われたならば、移動手段３０を作動して、被撮像物１０の照射位置を、対物レンズ４１１を備えた撮像器４１の直下に位置付ける。図３に、対物レンズ４１１側から見た被撮像物１０を示し、レーザー光線照射手段６０によって照射されるレーザー光線ＬＢの照射位置Ｑと、対物レンズ４１１によって焦点が合わせられて撮像される領域Ａを点線で示す。

被撮像物１０を撮像器４１の直下に位置付けたならば、図２に示す撮像手段４０の照明手段４４Ａを作動する。照明手段４４Ａを作動することにより、ブロードバンドパルス光源４４１から光ファイバー４４３を介して、パルス幅が１００ｎｓの広帯域の光Ｌ１が分光器４４２Ａに導入される。分光器４４２Ａは、分光器４４２Ａに導入された光Ｌ１を５０ｎｍ間隔の波長（４００ｎｍ、４５０ｎｍ・・・８００ｎｍ、８５０ｎｍ、９００ｎｍ）の光に分光すると共に、分光された各光に対して１０ｎｓの時間差を生じさせた光Ｌ２とし、光ファイバー４４４を介して出力する。光ファイバー４４４の端部４４４ａから照射された光Ｌ２は、コリメーションレンズ４４５により平行光とされ、１０ｎｓの時間差で波長が４００ｎｍ、４５０ｎｍ・・・８００ｎｍ、８５０ｎｍ、９００ｎｍである分光Ｐ１〜分光Ｐ１１（平行光Ｌ３）として出力される。なお、ブロードバンドパルス光源４４１からは、所定の周波数に応じて、広帯域のパルス状の白色の光Ｌ１が繰り返し照射され、各パルス状の光Ｌ１に対応して、各光Ｌ１が分光器４４２によって上記のように分光される。

上記した平行光Ｌ３は、集光レンズ４４６を経てビームスプリッター４２に導入され、斜面４２ａにて所定の割合で反射されて、チャックテーブル２４側に光路が変更され光Ｌ４となる。ビームスプリッター４２によって光路が変更された光Ｌ４は、対物レンズ４１１を経て被撮像物１０に導かれる。これに合わせ、被撮像物１０の照射位置Ｑに対して、レーザー光線照射手段６０から加工用のレーザー光線ＬＢが照射される。

レーザー光線ＬＢが照射された照射位置Ｑを含む領域Ａ（図３を参照）、及び領域Ａの周辺領域を含む範囲で反射した戻り光Ｌ５を、対物レンズ４１１にて平行光としてビームスプリッター４２に導き、ビームスプリッター４２を透過させる。ビームスプリッター４２を透過した戻り光Ｌ５は、集光レンズ４４７にて集光された戻り光Ｌ６とされ、画像処理手段４３Ａに導かれる。

画像処理手段４３Ａに導入された戻り光Ｌ６は、まず、第一の回折格子４３１に導かれる。第一の回折格子４３１には、回折格子として機能する中心部４３１ａと、回折格子として機能しないようにマスク処理が施されたマスク部４３１ｂが形成されており、レーザー光線ＬＢが照射された領域Ａを、より狭い照射位置Ｑ近傍のみに制限する１次元マスクとしての機能を備えている。第一の回折格子４３１に導かれた戻り光Ｌ６は、図２に示す如く分光されて、波長毎に角度を変えて拡がりを有する戻り光Ｌ７とされる。

第一の回折格子４３１にて分光された戻り光Ｌ７は、第二の回折格子４３２に導かれて各波長の分光Ｐ１〜Ｐ１１が平行な戻り光Ｌ８とされる。第二の回折格子４３２で反射して平行とされた戻り光Ｌ８は、集光レンズ４３３、コリメーションレンズ４３４にて、イメージセンサー４３５の撮像領域に合うように拡がり範囲が調整されて、イメージセンサー４３５に導かれる。

イメージセンサー４３５には、１０ｎｓの時間間隔で被撮像物１０上に照射された分光Ｐ１〜Ｐ１１によって被撮像物１０にレーザー光線ＬＢが照射された際のプロセスが、第一の回折格子４３１、第二の回折格子４３２によって角度が変えられた状態で画像情報として伝達される。

イメージセンサー４３５にて撮像された上記画像情報は、制御手段１００に配設された記憶手段１１０にて記憶されると共に、制御手段１００に接続された表示手段７０に出力され、図２に示す如く、分光Ｐ１〜Ｐ１１に対応して連続的に表示される。分光Ｐ１〜Ｐ１１は、１０ｎｓ毎に被撮像物１０の照射位置Ｑを含む領域Ａを捉えたものであり、合計１００ｎｓの時間の間の変化を、１０ｎｓ間隔で分解写真の如く撮像して画像情報として出力している。すなわち、この画像処理手段４３Ａで捕えられる分解画像の分解能は１０ｎｓ／秒であることから、１／１億の分解能の超高速度画像であり、被撮像物１０が、レーザー光線ＬＢで高速で加工される際のメカニズムを正確に検証することができる。さらに、ブロードバンドパルス光源４４１の繰り返し周波数と、分光器４４２Ａによって分光Ｐ１〜Ｐ１１に生じさせられる時間間隔とを適宜調整することで、さらに連続的に被撮像物１０が加工される際のメカニズムを検証することも可能である。

本発明によれは、上記した実施形態に限定されず、種々の変形例が提供される。図２に示す撮像手段４０に配設された画像処理手段４３Ａでは、第一の回折格子４３１及び第二の回折格子４３２によって、被撮像物１０に照射され反射した戻り光を波長毎に角度を変えて分光するようにしたが、本発明はこれに限定されず、図４に示す他の画像処理手段４３Ｂを採用することもできる。なお、図４に示す画像処理手段４３Ｂを採用した撮像手段４０は、図４に示す他の画像処理手段４３Ｂを除き、図２に示す撮像手段４０と同様の構成であることからその説明を省略する。図４に示す画像処理手段４３Ｂでは、図２に示す第一の回折格子４３１及び第二の回折格子４３２に代えて、反射ミラー４５及び第三の回折格子４６が配設されている。反射ミラー４５は、画像処理手段４３Ｂに導入される５０ｎｍ間隔の波長（４００ｎｍ、４５０ｎｍ・・・８５０ｎｍ、９００ｎｍ）で分光された分光Ｐ１〜Ｐ１１を含む戻り光Ｌ６を反射してその光路方向を調整して戻り光Ｌ７’とする。なお、反射ミラー４５にも反射ミラーとして機能する中心部４５ａと反射ミラーとして機能しないようにマスク処理されたマスク部４５ｂが形成されており、レーザー光線ＬＢが照射された領域Ａに対し、より狭い領域に撮像領域を制限する１次元マスクとしての機能を有する。

戻り光Ｌ７’は、第三の回折格子４６に導かれ、第三の回折格子４６に導かれた戻り光Ｌ７’は、図４に示す如く分光されて、波長毎に角度を変えて拡がりを有する戻り光Ｌ８’とされる。戻り光Ｌ８’は、コリメーションレンズ４３４によって平行光とされ、イメージセンサー４３５に導かれ、画像情報として捕えられる。イメージセンサー４３５に導かれた画像情報は、上記した実施形態と同様に、制御手段１００に伝達され、制御手段１００に配設された記憶手段１１０にて記憶されると共に、制御手段１００に接続された表示手段７０に出力されて分光Ｐ１〜Ｐ１１に対応して、図２に示すような１０ｎｓ間隔で分解写真の如く撮像した画像情報となる。

さらに、本発明は、上記した実施形態の照明手段４４Ａに代えて、図５に示す他の照明手段４４Ｂを採用することができる。図５を参照しながら、他の照明手段４４Ｂについて説明する。

図５に示す照明手段４４Ｂにも、照明手段４４Ａと同様のブロードバンドパルス光源４４１が配設される。ブロードバンドパルス光源４４１から照射される広帯域の光Ｌ１は、光ファイバー４４３を介して、分光器４４２Ｂに導入される。分光器４４２Ｂに導入された光Ｌ１は、分光器４４２Ｂに配設されたコリメーションレンズ４４８によって平行光とされて、第四の回折格子４７に導かれる。第四の回折格子４７に導かれた光Ｌ１は、第四の回折格子４７によって波長に応じて角度を変えられ５０ｎｍ間隔の波長（４００ｎｍ、４５０ｎｍ・・・８５０ｎｍ、９００ｎｍ）で分光された分光Ｐ１〜Ｐ１１を含む光Ｌ１０となり、光Ｌ１０が反射ミラー４８に導かれる。なお、図５では、波長毎の光軸のみを示しているが、実際には、波長に応じて連続的に角度が変更された光となって照射される。

反射ミラー４８によって反射された光Ｌ１０は、コリメーションレンズ４４９によって平行な光Ｌ１１とされて、第四の回折格子４７が分光した波長毎に光路長が異なり時間差を生じさせる遅延ライン４９の導入部４９Ａに導入される。遅延ライン４９は、長さの異なる１１本の光ファイバー４９ａ〜４９ｋによって構成され、光ファイバー４９ａ〜４９ｋのそれぞれに、第四の回折格子４７によって５０ｎｍ間隔の波長毎に角度を変えられた波長（４００ｎｍ、４５０ｎｍ・・・８５０ｎｍ、９００ｎｍ）の分光Ｐ１〜Ｐ１１が導入される。遅延ライン４９に導入された分光Ｐ１〜Ｐ１１は、遅延ライン４９を構成する光ファイバー４９ａ〜４９ｋを通り、合波器８０に導入される。

遅延ライン４９を構成する光ファイバー４９ａ〜４９ｋは、光ファイバー４９ａが最も短く、光ファイバー４９ｂ、光ファイバー４９ｃ・・・となるに従って順に長くなり、光ファイバー４９ｋが最も長くなるように設定されている。この際、隣接する各光ファイバーの長さの差は、導入部４９Ａに同時に入射された光が１０ｎｓの時間間隔をもって合波器８０に達するように設定される。合波器８０に導入された分光Ｐ１〜Ｐ１１は、合波器８０において合波され、光ファイバー４４４の端部４４４ａから光Ｌ２として出力されて、撮像手段４０のコリメーションレンズ４４５に導かれる。なお、上記した合波器８０は、周知のファイバカプラ、積分ロッド（ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｒｏｄ）等により構成することができる。この照明手段４４Ｂによっても、図２に基づいて説明した照明手段４４Ａと全く同様の機能を奏することができる。

上記した実施形態では、被撮像物１０にレーザー光線照射手段６０から照射されるレーザー光線ＬＢを照射して加工痕を形成するプロセスを撮像すべく、超高速度撮像手段１にレーザー光線照射手段６０を配設したが、本発明では、必ずしも超高速度撮像手段１にレーザー光線照射手段６０を配設する必要はなく、超高速度撮像手段１とは別に、レーザー光線照射手段６０を用意してもよい。また、超高速度撮像装置１に支持された被撮像物１０に対して加工を施す手段として、必ずしもレーザー光線照射手段６０を備える必要はなく、クラックの発生プロセスを撮像するために、被撮像物１０に対して衝撃を付与する装置であってもよく、加工プロセスを撮像するために配設される手段は、特定の手段に限定されるものではない。

１：超高速度撮像装置
２：基台
４：枠体
１０：被撮像物
１２：プレート
２０：支持手段
２４：チャックテーブル
３０：移動手段
３１：Ｘ軸方向移動手段
３２：Ｙ軸方向移動手段
４０：撮像手段
４１：撮像器
４１１：対物レンズ
４２：ビームスプリッター
４３Ａ、４３Ｂ：画像処理手段
４３１：第一の回折格子
４３２：第二の回折格子
４４Ａ、４４Ｂ：照明手段
４４１：ブロードバンドパルス光源
４４２Ａ、４４２Ｂ：分光器
４５：反射ミラー
４６：第三の回折格子
４７：第四の回折格子
４９：遅延ライン
５０：アライメント手段
６０：レーザー光線照射手段
６２：集光器
８０：合波器
Ｒ１：第一の光路
Ｒ２：第二の光路
Ｒ３：第三の光路

Claims (5)

1. 超高速度撮像装置であって、
   被撮像物を支持する支持手段と、該支持手段に支持された被撮像物を撮像する撮像手段とを備え、
   該撮像手段は、該支持手段に支持された被撮像物に対向する対物レンズと、該対物レンズから延びる第一の光路に配設されたビームスプリッターと、該ビームスプリッターから延びる第二の光路に配設された画像処理手段と、該ビームスプリッターから延びる第三の光路に配設された照明手段とを含み、
   該照明手段は、ブロードバンドパルス光源と、該ブロードバンドパルス光源から出力された１パルスの光を複数の波長に分光すると共に時間差を生じさせる分光器とを備え、
   該画像処理手段は、時間差をもって該支持手段に支持された被撮像物に照射された戻り光を波長毎に角度を変えて分光する回折格子と、該回折格子によって分光された戻り光を波長に対応した角度毎の領域で分解写真の如く撮像するイメージセンサーと、
   から少なくとも構成される超高速度撮像装置。
2. 該イメージセンサーによって撮像された画像を記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶された画像を表示する表示手段と、を含む請求項１に記載の超高速度撮像装置。
3. 該回折格子は、第一の回折格子と、第二の回折格子とを備え、該第一の回折格子によって戻り光を波長毎に角度を変えて分光し、該第二の回折格子は、該第一の回折格子によって分光された戻り光を平行にして該イメージセンサーに導く請求項１に記載の超高速度撮像装置。
4. 該回折格子は、反射ミラーで所定の角度をもって反射された戻り光を波長毎に角度を変えて分光し、コリメーションレンズを通して該イメージセンサーに導く請求項１に記載の超高速度撮像装置。
5. 該分光器は、該ブロードバンドパルス光源からの１パルスの光を複数の波長毎に角度を変えて分光する回折格子と、該回折格子が分光した波長毎に光路長が異なり時間差を生じさせる遅延ラインと、該遅延ラインによって波長毎に遅延した光を合波する合波器と、から構成される請求項１に記載の超高速度撮像装置。