JPH03137611A - 三次元カラーレーザー顕微鏡 - Google Patents
三次元カラーレーザー顕微鏡Info
- Publication number
- JPH03137611A JPH03137611A JP27666889A JP27666889A JPH03137611A JP H03137611 A JPH03137611 A JP H03137611A JP 27666889 A JP27666889 A JP 27666889A JP 27666889 A JP27666889 A JP 27666889A JP H03137611 A JPH03137611 A JP H03137611A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser microscope
- heterodyne
- laser
- movement
- dimensional color
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野コ
本発明は、三次元カラーレーザー顕微鏡に関するもので
ある。
ある。
［従来技術］
従来のレーザー顕微鏡による物体の表面情報（ｘ ＊
ｙ 、 ｚ 、Ｒ＋ Ｇ ＋ Ｂ）において、Ｘ
情報は音響光学偏向素子用ドライバーの出力より、ｙ情
報はガルバノミラ−ドライバーの出力より、２情報は２
ステージのドライバー出力より間接測定していた。
ｙ 、 ｚ 、Ｒ＋ Ｇ ＋ Ｂ）において、Ｘ
情報は音響光学偏向素子用ドライバーの出力より、ｙ情
報はガルバノミラ−ドライバーの出力より、２情報は２
ステージのドライバー出力より間接測定していた。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、ｘ、ｙ方向の測定精度は、Ｘ。
ｙドライバーの電圧に対するレーザー光のふれ角の精度
（〜数％）に依存する為、測定値そのものの精度も数％
程度であった。
（〜数％）に依存する為、測定値そのものの精度も数％
程度であった。
また、２方向の情報に関しては、オートフォーカス法に
よる焦点の移動距離をｎ１定していた為、ａｌｌ定精度
は、フォーカス精度（〜０．Ｏ１μ）に依存するという
欠点があった。
よる焦点の移動距離をｎ１定していた為、ａｌｌ定精度
は、フォーカス精度（〜０．Ｏ１μ）に依存するという
欠点があった。
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたも
のであり、試料上の座標（ｘ＋ Ｙ＊ Ｚ）を直接
測定することにより、測定精度と分解能を飛躍的に高め
た装置を提供することを目的としている。
のであり、試料上の座標（ｘ＋ Ｙ＊ Ｚ）を直接
測定することにより、測定精度と分解能を飛躍的に高め
た装置を提供することを目的としている。
［課題を解決するための手段］
この目的を達成するために本発明のレーザー顕微鏡では
、ｘ、ｙ方向にヘテロダインレーザー干渉計を備え、２
方向には、直接試料上の２変位を測定する同干渉計を備
えると共に、色分解プリズムによって分けられたＲ、Ｇ
、Ｂ光の強度を測定するセンサーとを備えている。
、ｘ、ｙ方向にヘテロダインレーザー干渉計を備え、２
方向には、直接試料上の２変位を測定する同干渉計を備
えると共に、色分解プリズムによって分けられたＲ、Ｇ
、Ｂ光の強度を測定するセンサーとを備えている。
［作用］
上記の構成を有する本発明における第１のヘテロダイン
干渉計は、ステージのＸ方向の移動量を、図示しない第
２のヘテロゲイン干渉計は、ステージのｙ方向の移動量
を測定し、第３のヘテロゲイン干渉計は、試料表面の２
変位を測定する。第１の干渉計の電気回路は、あらかじ
め設定された移動ｆｌ（例えば０．０１μ）に応じて測
定トリガ信号をＣＰＵに出し、ＣＰＵはトリガに応じて
、データ（ｘ、 ｙ、 ｚ、 Ｒ，Ｇ、 Ｂ）を取
り込む、ｘの値があらかじめ設定された値（例えば１０
００）になったらｙステージドライバに１ステツプ（例
えば０゜Ｏ１μ）を送る命令を出す。この過程を例えば
１００回繰り返し、１００に個のデータ（ｘ、ｙ、ｚ。
干渉計は、ステージのＸ方向の移動量を、図示しない第
２のヘテロゲイン干渉計は、ステージのｙ方向の移動量
を測定し、第３のヘテロゲイン干渉計は、試料表面の２
変位を測定する。第１の干渉計の電気回路は、あらかじ
め設定された移動ｆｌ（例えば０．０１μ）に応じて測
定トリガ信号をＣＰＵに出し、ＣＰＵはトリガに応じて
、データ（ｘ、 ｙ、 ｚ、 Ｒ，Ｇ、 Ｂ）を取
り込む、ｘの値があらかじめ設定された値（例えば１０
００）になったらｙステージドライバに１ステツプ（例
えば０゜Ｏ１μ）を送る命令を出す。この過程を例えば
１００回繰り返し、１００に個のデータ（ｘ、ｙ、ｚ。
Ｒ，Ｇ、Ｂ）を取り込み、演算をし、三次元カラー表示
するのである。
するのである。
Ｃ実施例コ
以下、本発明を具体化した一実施例を図面を参照して説
明する。
明する。
ＲＧＢレーザー１０を出た白色レーザーは、ハーフミラ
−８０により２分され、一方は対物レンズ７０を通して
試料に照射され、一方は例えばＲ光だけを透過させる干
渉フィルター８５を通り、第３のヘテロダイン干渉光学
系３０に入る。試料に照射されたＲ Ｇ Ｂレーザは、
試料の色素によって強度変調を、試料の凹凸の移動によ
って周波数変調を受は逆の光路をたどりハーフミラ−８
０を透過し、同じくハーフミラ−９０によって２分され
る。反射されたＲＧＢ先は、Ｒ用干渉フィルター９５に
よって、Ｒ光だけ選別され、試料の凹凸の移動によって
ドツプラーシフトされたシフト量Δｆｚを持って第３の
ヘテロダイン光学系３０に入り、Δｔｚがセンサー１５
０と１６０の出力信号の位相差として検出される。
−８０により２分され、一方は対物レンズ７０を通して
試料に照射され、一方は例えばＲ光だけを透過させる干
渉フィルター８５を通り、第３のヘテロダイン干渉光学
系３０に入る。試料に照射されたＲ Ｇ Ｂレーザは、
試料の色素によって強度変調を、試料の凹凸の移動によ
って周波数変調を受は逆の光路をたどりハーフミラ−８
０を透過し、同じくハーフミラ−９０によって２分され
る。反射されたＲＧＢ先は、Ｒ用干渉フィルター９５に
よって、Ｒ光だけ選別され、試料の凹凸の移動によって
ドツプラーシフトされたシフト量Δｆｚを持って第３の
ヘテロダイン光学系３０に入り、Δｔｚがセンサー１５
０と１６０の出力信号の位相差として検出される。
一方、ハーフミラ−９０を透過したＲＧＢ先は、色分解
プリズム１００によって、まずＲ光が反射されセンサー
１４０に入り、その光強度が検出される。１００を透過
したＧＢ先は更に色分解プリズム１１０で分解されセン
サー１３０．１４０で検出される。センサー１２０，１
３０，１４０の値は特定のアンプを通した後、Ａ／Ｄ変
換されＣＰＵに渡される。
プリズム１００によって、まずＲ光が反射されセンサー
１４０に入り、その光強度が検出される。１００を透過
したＧＢ先は更に色分解プリズム１１０で分解されセン
サー１３０．１４０で検出される。センサー１２０，１
３０，１４０の値は特定のアンプを通した後、Ａ／Ｄ変
換されＣＰＵに渡される。
ＲＧＢレーザ１０の後側からもれ出た光は積極的に利用
され、色分解プリズム１５によって反射され第１のヘテ
ロダイン光学系に入る。第１のヘテロダイン光学系２０
を出たレーザーはＸステージ４０に取り付けられた反射
鏡が移動する事によって生じたドツプラーシフトΔｆｘ
を持って再び第１のヘテロダイン光学系に入る。第３の
場合と同様、Δｆｘはセンサー１７０と１８０の信号の
位相差として表われる。ＣＰＵ９５５は、第４図に示す
信号処理回路からＲ，Ｇ、８強度のデジタル量を、第５
図に示す信号処理回路［ｙ、 ｚについても同様］か
ら（ｘ、ｙ、ｚ）を読み、データを蓄積し、演算し表示
するのである。以上が本発明の概略である。
され、色分解プリズム１５によって反射され第１のヘテ
ロダイン光学系に入る。第１のヘテロダイン光学系２０
を出たレーザーはＸステージ４０に取り付けられた反射
鏡が移動する事によって生じたドツプラーシフトΔｆｘ
を持って再び第１のヘテロダイン光学系に入る。第３の
場合と同様、Δｆｘはセンサー１７０と１８０の信号の
位相差として表われる。ＣＰＵ９５５は、第４図に示す
信号処理回路からＲ，Ｇ、８強度のデジタル量を、第５
図に示す信号処理回路［ｙ、 ｚについても同様］か
ら（ｘ、ｙ、ｚ）を読み、データを蓄積し、演算し表示
するのである。以上が本発明の概略である。
次に、第３図と第５図を用いて第１のヘテロダイン光学
系２０とその信号処理を説明する。
系２０とその信号処理を説明する。
偏光面を紙面に垂直に設定された光周波数ｆ。
のレーザー光は、光学素子によって様々な経路を巡り干
渉させられる。ひとつは、無偏向ビームスプリッタ４０
０Ｃ以下ＮＰＢＳと略す］、ビームサンプラー４１０［
以下ＢＳと略す］、ＮＰＢＳ４４０を巡ったレーザー光
と、ＮＰＢＳ４００゜音響光学変調素子３１０［以下Ａ
ＯＭと略すコ。
渉させられる。ひとつは、無偏向ビームスプリッタ４０
０Ｃ以下ＮＰＢＳと略す］、ビームサンプラー４１０［
以下ＢＳと略す］、ＮＰＢＳ４４０を巡ったレーザー光
と、ＮＰＢＳ４００゜音響光学変調素子３１０［以下Ａ
ＯＭと略すコ。
ＡＯＭ３２０．Ｂ５４３０．ＮＰＢＳ４４０を巡ったレ
ーザー光が干渉させられる。このときＡＯＭ３１０．３
２０を通過したレーザー光は、ＡＯＭによってそれぞれ
＋ｆｌと−ｆ２の周波数シフトを受けｆ、＋ｆ、−ｆ２
になっているので、ＮＰＢＳ４４０で合波干渉させられ
たレーザ光は、ｆｌ ｆ２ （−ｆｓ）のビート光
となるのである。
ーザー光が干渉させられる。このときＡＯＭ３１０．３
２０を通過したレーザー光は、ＡＯＭによってそれぞれ
＋ｆｌと−ｆ２の周波数シフトを受けｆ、＋ｆ、−ｆ２
になっているので、ＮＰＢＳ４４０で合波干渉させられ
たレーザ光は、ｆｌ ｆ２ （−ｆｓ）のビート光
となるのである。
もう一方の干渉経路は、ＮＰＢＳ４００． ミラー４
２０． λ／２板４５０．ＮＰＢＳ４６０と、ＮＰＢ
Ｓ４００．ＡＯＭ３１０，３２０．偏光ビ−ムスブリッ
タ４７０［以下ＰＢＳと略す］、λ／４板４８０．ミラ
ー２５．λ／４板４８０． ＰＢＳ４７０．ＮＰＢＳ
４６０である。このとき、Ｘステージに取り付けられた
ミラー２５に向った周波数ｆ。＋ｆ、−ｆ２のレーザ光
は、ミラー２５の移動によってドツプラーシフトΔｆｘ
と受けているので、ＮＰＢＳ４６０上で合成干渉させら
れたレーザ光は、ｆ、−ｆ、＋Δｆｘのビート光λ Ｔ ｔで求まるである。つまりＸ−Ｉ Ｊ’ｏ （ｆ ｏ
ｆ Ｂ ）λ ｄ ｔ−ｚ ＣＣｏ Ｃａ ］ −（１）である。こ
の移動量Ｘに応じてＣＰＵに測定トリガ信号を出す回路
を第５図を用いて説明する。
２０． λ／２板４５０．ＮＰＢＳ４６０と、ＮＰＢ
Ｓ４００．ＡＯＭ３１０，３２０．偏光ビ−ムスブリッ
タ４７０［以下ＰＢＳと略す］、λ／４板４８０．ミラ
ー２５．λ／４板４８０． ＰＢＳ４７０．ＮＰＢＳ
４６０である。このとき、Ｘステージに取り付けられた
ミラー２５に向った周波数ｆ。＋ｆ、−ｆ２のレーザ光
は、ミラー２５の移動によってドツプラーシフトΔｆｘ
と受けているので、ＮＰＢＳ４６０上で合成干渉させら
れたレーザ光は、ｆ、−ｆ、＋Δｆｘのビート光λ Ｔ ｔで求まるである。つまりＸ−Ｉ Ｊ’ｏ （ｆ ｏ
ｆ Ｂ ）λ ｄ ｔ−ｚ ＣＣｏ Ｃａ ］ −（１）である。こ
の移動量Ｘに応じてＣＰＵに測定トリガ信号を出す回路
を第５図を用いて説明する。
第３図で示されたｆＢ＋ ｆＤはセンサー１８０゜１
７０で受けられ、第５図のアンプアンドコンパレータ９
０５で矩形波に成形され、カウンター９１０に送られる
。カウンター９１０の値は、ラッチ器９１５でラッチさ
れ、引き算器９３５に渡され、［Ｃｏ Ｃａｌがラッ
チ器９４５にラッチされ、バス９５０に渡される。ラッ
チ器９４５は整数値Ｎしかラッチしないが、式（１）を
数学的にλ みるとＸ−２［Ｃｏ ＣＢ］のうち［Ｃｏ Ｃａｌ
は少数部分も依存するはずである゛。その少数部は第６
図に示すように、高周波クォーツ９２０と、ＡＮＤ器９
２５とカウンタ９３０で構成され、その値はラッチ器９
４０に捕えられバス９５０に渡される。ＣＰＵは測定ト
リガ信号にしたがってこの値Ｍを取り込み、ｍｓｗＭＸ
ｆ Ｂ ／ ｆ ｇを計算し、少数部ｍとするのであ
る。測定トリガ発生装置９８０は、ＣＰＵ９５５から逐
次与えられるある値とＭ値が一致した瞬間毎に測定トリ
ガ信号を出す一種の比較器からなり、例えばＸステージ
の移動量が０．Ｏ１μ変化する毎に測定トリガ信号を出
すのである。ＣＰＵはこのトリガ信号に応じて、Ｘ座標
、Ｘ座標も取り込むのである。
７０で受けられ、第５図のアンプアンドコンパレータ９
０５で矩形波に成形され、カウンター９１０に送られる
。カウンター９１０の値は、ラッチ器９１５でラッチさ
れ、引き算器９３５に渡され、［Ｃｏ Ｃａｌがラッ
チ器９４５にラッチされ、バス９５０に渡される。ラッ
チ器９４５は整数値Ｎしかラッチしないが、式（１）を
数学的にλ みるとＸ−２［Ｃｏ ＣＢ］のうち［Ｃｏ Ｃａｌ
は少数部分も依存するはずである゛。その少数部は第６
図に示すように、高周波クォーツ９２０と、ＡＮＤ器９
２５とカウンタ９３０で構成され、その値はラッチ器９
４０に捕えられバス９５０に渡される。ＣＰＵは測定ト
リガ信号にしたがってこの値Ｍを取り込み、ｍｓｗＭＸ
ｆ Ｂ ／ ｆ ｇを計算し、少数部ｍとするのであ
る。測定トリガ発生装置９８０は、ＣＰＵ９５５から逐
次与えられるある値とＭ値が一致した瞬間毎に測定トリ
ガ信号を出す一種の比較器からなり、例えばＸステージ
の移動量が０．Ｏ１μ変化する毎に測定トリガ信号を出
すのである。ＣＰＵはこのトリガ信号に応じて、Ｘ座標
、Ｘ座標も取り込むのである。
次に第２図を用いて、第３のヘテロダイン光学系３０を
説明する。ここでｆｏは、ハーフミラ−８０、干渉フィ
ルター８５を通過してきた光で試料とは無関係の光の周
波数であり、ｆ、＋Δｆ２のΔｆ２は試料上の凹凸が移
動することによって生じたドツプラーシフト量である。
説明する。ここでｆｏは、ハーフミラ−８０、干渉フィ
ルター８５を通過してきた光で試料とは無関係の光の周
波数であり、ｆ、＋Δｆ２のΔｆ２は試料上の凹凸が移
動することによって生じたドツプラーシフト量である。
このシフト量Δｆ、は、Ｂ５３００．ＡＯＭ３１０．３
２０．Ｂ５３００． ミラー３４０を通過して光周波
数がｆ０＋ｆ、−ｆ２となった光とＮＰＢＳ３７０で合
波干渉させられることによって生じたビート光周波数ｆ
ｏ ＝ ｆ ｒ ｆ ２＋Δｆと、経路Ｂ５３０
０． ミラー３５０．ＮＰＢＳ３６０及び経路Ｂ５３
００．ＡＯＭ３１０，３２０．Ｂ５３３０．ＮＰＢＳ３
６０で生じた基準ビート光ｆａ”ｆ＋ １２とを比
較計測することで求まるのである。試料表面上の凹凸Ｈ
ｚは、Ｘステージの移動量の場合と同じ議論が成り立ち
、２−λ／２ｊΔｆ２ｄｔ−λ／ ２ ［Ｃ’ｏ Ｃ
’ｓ ］ となる。
２０．Ｂ５３００． ミラー３４０を通過して光周波
数がｆ０＋ｆ、−ｆ２となった光とＮＰＢＳ３７０で合
波干渉させられることによって生じたビート光周波数ｆ
ｏ ＝ ｆ ｒ ｆ ２＋Δｆと、経路Ｂ５３０
０． ミラー３５０．ＮＰＢＳ３６０及び経路Ｂ５３
００．ＡＯＭ３１０，３２０．Ｂ５３３０．ＮＰＢＳ３
６０で生じた基準ビート光ｆａ”ｆ＋ １２とを比
較計測することで求まるのである。試料表面上の凹凸Ｈ
ｚは、Ｘステージの移動量の場合と同じ議論が成り立ち
、２−λ／２ｊΔｆ２ｄｔ−λ／ ２ ［Ｃ’ｏ Ｃ
’ｓ ］ となる。
つまり、この量をａｐｌ定する電気回路は、第５図より
測定トリガ発生回路９８０を取り除いたものと同じでよ
いのである。
測定トリガ発生回路９８０を取り除いたものと同じでよ
いのである。
このようにして出されたデータ（ｘ、ｙ、ｚ。
Ｒ，Ｇ、 Ｂ）をＣＰＵ９５５力（取り込み蓄積−し
、３次元表示することにより三次元カラーレーザー顕微
鏡となるのである。９６０はＸステージドライバー、９
６５はｙステージドライバーであり、９７０はカラーグ
ラフィックボードである。
、３次元表示することにより三次元カラーレーザー顕微
鏡となるのである。９６０はＸステージドライバー、９
６５はｙステージドライバーであり、９７０はカラーグ
ラフィックボードである。
尚、本発明においては、−本のＲＧＢレーザーを用いた
が、従来技術第７図が示すように数本のレーザーを用い
てＲＧＢレーザーとしてもよいのである。
が、従来技術第７図が示すように数本のレーザーを用い
てＲＧＢレーザーとしてもよいのである。
［発明の効果］
以上詳述したことから明らかなように、本発明によれば
、従来のレーザー顕微鏡では測定できなかった微細な試
料の凹凸を、ｘ、ｙ方向も含めて数人の分解能で測定で
きる超高分解能三次元カラーレーザー顕微鏡を提供する
ことができる。
、従来のレーザー顕微鏡では測定できなかった微細な試
料の凹凸を、ｘ、ｙ方向も含めて数人の分解能で測定で
きる超高分解能三次元カラーレーザー顕微鏡を提供する
ことができる。
第１図から第６図までは本発明を具体化した実施例を示
すものであり、第１図はシステムブロック図、第２図は
第３のヘテロダイン干渉計の光学系図、第３図は第１及
び第２のヘテロゲイン干渉計の光学系図、第４図はＲ，
Ｇ、 ８強度測定のブロック図、第５図は、信号処理回
路のブロック図、第６図は少数部ｎ１定の説明図、第７
図は従来例のシステムブロック図である。 図中、１０は白色光レーザー、２０は第１ヘテロダイン
干渉計、３０は第３ヘテロダイン干渉計、６０は披Ｄ１
定物、１２０〜１３０はセンサーである。
すものであり、第１図はシステムブロック図、第２図は
第３のヘテロダイン干渉計の光学系図、第３図は第１及
び第２のヘテロゲイン干渉計の光学系図、第４図はＲ，
Ｇ、 ８強度測定のブロック図、第５図は、信号処理回
路のブロック図、第６図は少数部ｎ１定の説明図、第７
図は従来例のシステムブロック図である。 図中、１０は白色光レーザー、２０は第１ヘテロダイン
干渉計、３０は第３ヘテロダイン干渉計、６０は披Ｄ１
定物、１２０〜１３０はセンサーである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、カラーレーザー顕微鏡において、 ｘステージの移動を計測する第１のヘテロダイン干渉計
測手段と、ｙステージの移動を計測する第２のヘテロダ
イン干渉計測手段と、被測定物の表面凹凸を直接計測す
る第３のヘテロダイン干渉計測手段と、ＲＧＢ情報を捕
らえるポイントセンサー手段とを備え、（ｘ、ｙ、ｚ、
Ｒ、Ｇ、Ｂ）情報を三次元カラー表示したことを特徴と
する三次元カラーレーザー顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27666889A JPH03137611A (ja) | 1989-10-24 | 1989-10-24 | 三次元カラーレーザー顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27666889A JPH03137611A (ja) | 1989-10-24 | 1989-10-24 | 三次元カラーレーザー顕微鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03137611A true JPH03137611A (ja) | 1991-06-12 |
Family
ID=17572654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27666889A Pending JPH03137611A (ja) | 1989-10-24 | 1989-10-24 | 三次元カラーレーザー顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03137611A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996024082A1 (en) * | 1995-02-03 | 1996-08-08 | The Regents Of The University Of California | Method and apparatus for three-dimensional microscopy with enhanced depth resolution |
-
1989
- 1989-10-24 JP JP27666889A patent/JPH03137611A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996024082A1 (en) * | 1995-02-03 | 1996-08-08 | The Regents Of The University Of California | Method and apparatus for three-dimensional microscopy with enhanced depth resolution |
| US5671085A (en) * | 1995-02-03 | 1997-09-23 | The Regents Of The University Of California | Method and apparatus for three-dimensional microscopy with enhanced depth resolution |
| USRE38307E1 (en) * | 1995-02-03 | 2003-11-11 | The Regents Of The University Of California | Method and apparatus for three-dimensional microscopy with enhanced resolution |
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