JPH04305610A - 空間フィルターの設置方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光学式走査型顕微鏡や
光走査読取装置等において用いられるピンホール板やス
リット板等の空間フィルターを設置する方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、照明光としてのレーザビーム
を微小な光点に収束させ、この光点を試料上において２
次元的に走査させ、その際該試料を透過した光あるいは
そこで反射した光、さらには試料から生じた蛍光を光検
出器で検出して、試料の拡大像を担持する電気信号を得
るようにした光学式走査型顕微鏡が公知となっている。 なお特開昭６２−２１７２１８　号公報には、この走査
型顕微鏡の一例が示されている。

【０００３】この種の走査型顕微鏡においては、通常、
試料からの光を検出する光検出器の前にピンホール板や
スリット板を配して、この光のハローや、試料で散乱し
た光等の不要光をカットするようにしている。例えば特
開昭６２−１３８８１９　号公報にはスリット板の一例
が、また本出願人による特願平２−１４３５４４号明細
書にはピンホール板の一例が示されている。

【０００４】このようなピンホール板やスリット板等の
微小開口を有する空間フィルターは、走査型顕微鏡のみ
ならず、例えば特開平１−２０７７３６号公報に示され
るように、光走査読取装置において光ビームで走査され
た読取原稿からの光を検出する場合にも、光検出器の前
側に設置されることが多い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のような空間フィ
ルターは、その開口の中心が、試料や読取原稿等の測定
対象物上のビームスポット中心と整合するように、正確
に位置決めされなければならない。この空間フィルター
の位置決め調整は非常に難しく、それが走査型顕微鏡等
の装置の組立て、保守を面倒なものとし、装置のコスト
アップや使い勝手の悪さを招くものとなっていた。

【０００６】そこで本発明は、面倒な位置決め調整を必
要とせずに上記空間フィルターを設置することができる
方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による第１の空間
フィルターの設置方法は、測定対象物で反射した光を検
出する場合、あるいは測定対象物からの発光光をレーザ
ービーム照射側から検出する場合のためのものであり、
すなわち、前述した走査型顕微鏡や光走査読取装置のよ
うに、レーザビームを所定の入射光学系を通して測定対
象物に照射し、その際の該測定対象物からの光を、レー
ザビーム照射側から空間フィルターの微小開口を通して
光検出器により検出する装置において、◆空間フィルタ
ーの設置位置に遮光性光破壊部材を配設し、◆上記測定
対象物が配されるべき位置に光反射部材を配置し、◆上
記入射光学系を通して上記光反射部材に向けて加工用レ
ーザビームを照射し、そのとき該光反射部材で反射した
レーザビームにより光破壊部材を破壊してそこに微小開
口を形成し、この光破壊部材をそのままの位置に残して
空間フィルターとすることを特徴とするものである。

【０００８】また本発明の第２の空間フィルターの設置
方法は、測定対象物を透過した光を検出する場合、ある
いは測定対象物からの発光光をレーザビーム照射側と反
対側から検出する場合のためのものであり、すなわち、
レーザビームを所定の入射光学系を通して測定対象物に
照射し、その際の該測定対象物からの光を、レーザビー
ム照射側と反対側から空間フィルターの微小開口を通し
て光検出器により検出する装置において、◆上記空間フ
ィルターの設置位置に遮光性光破壊部材を配設し、◆上
記入射光学系を通して上記光破壊部材に向けて加工用レ
ーザビームを照射し、このレーザビームにより光破壊部
材を破壊してそこに微小開口を形成し、この光破壊部材
をそのままの位置に残して空間フィルターとすることを
特徴とするものである。

【０００９】なお上記第１の方法においても、また第２
の方法においても、加工用レーザビームとしては、本来
測定対象物に照射されるレーザビームを用いてもよいし
、あるいは加工用レーザ光源から発せられた加工専用の
レーザビームを入射光学系内に導いて用いるようにして
もよい。

【００１０】

【作用】上述のように、本来の測定に利用されるレーザ
ビームと同じ光路を辿る加工用レーザビームにより空間
フィルターの微小開口を加工すれば、その微小開口は必
ず、本来の測定時に測定対象物を照射するレーザビーム
のスポット中心と整合する位置に形成されることになる
。

【００１１】

【発明の効果】したがって本発明によれば、空間フィル
ターを位置決め調整することが不要となるので、装置の
組立て、保守が簡単になり、装置のコストダウン、使い
勝手改善の効果が得られる。

【００１２】

【実施例】以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を
詳細に説明する。図２は、本発明方法によりピンホール
板を設置する共焦点走査型顕微鏡を示すものである。ま
ずこの共焦点走査型顕微鏡の基本構成について説明する
。単色光レーザ１０からは、照明光としてのレーザビー
ム１１が射出される。紙面に平行な方向に直線偏光した
この照明光１１は、強度調節用のＡＯＭ（音響光学光変
調器）１２により減衰されてミラー１３で反射し、ビー
ムエキスパンダー１４でビーム径が拡大されて、走査部
１５のＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）１６に入射する
。照明光１１はこのＰＢＳ１６の膜面１６ａにＰ波とし
て入射してそこを透過し、λ／４板１７により円偏光と
された上で対物レンズ１８に入射する。照明光１１はこ
の対物レンズ１８によって集光され、試料台２２上に載
置された試料２３上で（表面あるいは内部で）微小な光
点Ｐに収束する。

【００１３】試料２３で反射した反射光１１”の光束は
対物レンズ１８によって平行光とされ、λ／４板１７で
直線偏光とされるが、この直線偏光の向きは、試料２３
に向かう照明光１１の直線偏光方向に対して９０°ずれ
ることになる。 したがってこの反射光１１”はＳ偏光状態でＰＢＳ１６
の膜面１６ａに入射してそこで反射し、照明光１１から
分岐される。分岐した反射光１１”は収束レンズ２４に
よって集光されて収束し、その一部がハーフミラー２７
を透過し、その光量が例えばフォトダイオード等の光検
出器２５によって検出される。光検出器２５はこの反射
光１１”の光量、すなわち試料２３の明るさを示す信号
Ｓを出力する。

【００１４】なお光検出器２５の前側の反射光１１”の
収束位置には、後述のようにして形成されるピンホール
板２６が設置されている。反射光１１”をこのピンホー
ル板２６のピンホール２６ａに通すことにより、そのハ
ローや、試料２３で散乱した光等の不要光をカットする
ことができる。

【００１５】ここで、前述した走査部１５は図示しない
駆動手段により、照明光光点Ｐが試料２３上を２次元的
に走査するように駆動される。なおこの照明光走査を行
なうための機構としては、例えば前記特願平２−１４３
５４４号明細書に示されるものや、その他の公知のもの
を用いることができる。こうして光点Ｐが試料２３上を
２次元的に走査することにより、該試料２３の２次元拡
大像を担持する連続的な信号Ｓが得られる。この信号Ｓ
は信号処理部２０に送られ、例えば所定周期毎にサンプ
リングする等により、画素分割された信号とされる。こ
の信号を例えばＣＲＴ表示装置等に入力すれば、上記の
拡大像を再生することができる。

【００１６】次に、前述のピンホール板２６を形成する
方法について図１を参照して説明する。走査型顕微鏡を
組み立てる際、収束レンズ２４による反射光１１”の収
束位置には、ピンホール板２６の材料となる板状の遮光
性光破壊部材２６Ａが配設される。この光破壊部材２６
Ａは図３に詳しく示すように、光学ガラスなどの透明支
持体２６Ｂ上に、例えばＣｒ等の遮光性金属蒸着膜２６
Ｃが形成されたものである。この光破壊部材２６Ａは３
次元移動ステージ３０に保持されて、Ｘ、ＹおよびＺ方
向に位置調整可能となっている。

【００１７】一方対物レンズ１８は専用の治具３１と組
み合わされた上で、所定の位置（実使用される際と同じ
位置）に保持される。この治具３１は底面にミラー３１
ａを備えた有底筒状のものであり、対物レンズ１８に対
して所定状態に組み合わされると、上記ミラー３１ａが
対物レンズ１８の焦点面に位置するように形成されてい
る。なおこの焦点面は、走査型顕微鏡の実使用状態下で
は、試料２３が位置することになる面である。

【００１８】次いで単色光レーザ１０が作動状態とされ
る一方、ＡＯＭ制御信号Ｓ１に基づいてＡＯＭ１２が、
照明光通過光量が次第に増大するように駆動される。な
おこのとき走査部１５は停止されている。この際も照明
光１１は対物レンズ１８によって集光され、実使用時試
料２３上で収束するのと同様に、治具３１のミラー３１
ａの表面で収束し、そしてそこで反射する。この反射光
１１”はＰＢＳ１６の膜面１６ａで反射してハーフミラ
ー２７に入射し、一部がそこで反射する。ハーフミラー
２７で反射した反射光１１”はモニター用光検出器３２
に受光され、光検出器３２はこの光量を示す信号Ｓ２を
出力する。この信号Ｓ２は表示計３３に入力され、そこ
で該信号Ｓ２に基づいて上記光量が表示される。

【００１９】またこの際、撮像用光検出器２５の出力Ｓ
も表示計３４に入力され、光破壊部材２６Ａを経て光検
出器２５に入射する反射光１１”の光量がこの表示計３
４に表示される。上記モニター用表示計３３の表示が所
定の光量Ｍｏ　まで上昇すると、そこでＡＯＭ１２の状
態がそのままに保持され、そして表示計３４が示す光量
が読み取られる。

【００２０】上述のようにＡＯＭ１２が駆動されて、次
第に高強度の反射光１１”が光破壊部材２６Ａに入射す
ると、この光破壊部材２６Ａの金属蒸着膜２６Ｃが破壊
されて、そこにピンホール２６ａが形成される。モニタ
ー用光検出器３２が検出した光量が上記所定値Ｍｏ　ま
で上昇したとき、上述のようにして形成されたピンホー
ル２６ａの径が所定値に達していれば、光検出器２５が
検出する光量は所定値Ｔｏ　になるはずである。もしそ
うなっていれば、設計通りのピンホール板２６が形成さ
れたものとみなせるから、そこで作業を終了し、治具３
１を対物レンズ１８から取り外す。こうして設置された
ピンホール板２６は、走査型顕微鏡の使用に際して、前
述した通りの作用を果たす。

【００２１】一方、モニター用光検出器３２が検出した
光量が上記所定値Ｍｏ　まで上昇したとき、光検出器２
５が検出した光量が所定値Ｔｏ　に達しないのは、金属
蒸着膜２６Ｃに対して反射光１１”がデフォーカスして
いて、金属蒸着膜２６Ｃの破壊が不十分の場合である。 そこでこのときは、光検出器２５の検出光量が所定値Ｔ
ｏ　に達するまで、３次元移動ステージ３０により光破
壊部材２６ＡのＺ方向位置を適宜微調整する。こうして
光検出器２５の検出光量が所定値Ｔｏ　に達したならば
、前述の場合と同様にそこで作業を終了する。

【００２２】このように本発明方法においては、走査型
顕微鏡の実使用の際と同じ光路を辿るレーザビーム（照
明光１１）により、光破壊部材２６Ａの金属蒸着膜２６
Ｃを破壊してピンホール２６を形成するようにしている
ので、予めピンホールが設けられているピンホール板を
所定の位置に配置する際に求められる面倒な位置決め調
整作業が不要となる。

【００２３】なおピンホール板２６を形成する際、特に
上述の治具３１は設けず、試料台２２上に試料２３に代
わるミラーを載置しておき、そして試料観察時と同様に
して照明光光点Ｐをこのミラーの表面で収束させるよう
にしてもよい。さらに、ミラーの代わりに位相共役鏡を
載置してもよい。

【００２４】また、前述したモニター光量の所定値Ｍｏ
　をより大きく設定することにより、ピンホール２６ａ
の径を拡大させることができる。そのようにする場合は
、光破壊部材２６Ａに対して反射光１１”がデフォーカ
スしていることを判別し難いので、まずいったん比較的
小さな所定値Ｍｏ　を設定して光破壊部材２６ＡのＺ方
向位置を適正に調整し、その後、より大きな所定値Ｍｏ
　を設定してピンホール２６ａを所望の大きさまで拡径
させるのが好ましい。

【００２５】次に図４および図５を参照して、本発明の
第２実施例について説明する。なおこれらの図において
、図１あるいは図２中のものと同等の要素については同
番号を付し、それらについては特に必要の無い限り説明
を省略する。

【００２６】この第２実施例においてピンホール板２６
が設置されるのは、透過型の走査型顕微鏡である。まず
、この走査型顕微鏡について図５を参照して説明する。 図２の装置におけるのと同様にして、試料２３上で微小
な光点Ｐに収束した照明光１１は、この試料２３を透過
する。この透過光１１’は収束レンズ２４で集光され、
ピンホール板２６を介して光検出器２５によって検出さ
れる。そして照明光光点Ｐの２次元走査は、図２の装置
と同様にしてなされる。

【００２７】ピンホール板２６を形成する際は、図４に
示すように、対物レンズ１８に対して前述の治具３１は
取り付けられない。その他の点は第１実施例と同様にし
て、単色光レーザ１０およびＡＯＭ１２が駆動され、レ
ーザビーム１１により光破壊部材２６Ａにピンホール２
６ａが形成される。なお本例では、試料台２２上に何も
載置しないようにしているが、ダミーの透過試料を載置
してもよい。

【００２８】また光破壊部材２６Ａの蒸着膜２６Ｃは、
加工用レーザビームのパワーに対する破壊程度の特性曲
線が、図７に示すように急峻に立ち上がるものを用いる
のが好ましい。前述のＣｒ蒸着膜等は、基本的にこのよ
うな特性になっている。そのような特性の蒸着膜２６Ｃ
を利用すれば、そこに照射されたレーザビーム１１のス
ポットにおいて、レーザパワー相対値がｋの部分を境に
、その内側（レーザパワー大側）では蒸着膜２６Ｃがほ
ぼ１００　％破壊され、外側（レーザパワー小側）では
蒸着膜２６Ｃがほとんど破壊されないという状態を作り
出せるから、円形の輪郭部分がきれいに加工されたピン
ホール２６ａを得ることができる。このときの光破壊部
材２６Ａ上におけるレーザビーム１１のパワー分布は、
図８の曲線ａのようになり、形成されるピンホール２６
ａの直径はｄとなる。なお同図の曲線ｂは、顕微鏡実使
用時のレーザビーム１１のパワー分布を示している。

【００２９】そして、ｋの値が１００　／ｅ２　（約１
３．５）の蒸着膜２６Ｃを利用すれば、そこに照射され
たレーザビーム１１のパワーがピーク値の１／ｅ２　で
ある部分（この部分は、実使用時にレーザパワーが低く
されても不変である）を輪郭としてピンホール２６ａが
形成される。つまりこの場合は、ピンホール直径がいわ
ゆる１／ｅ２　径のピンホール板２６が得られることに
なる。

【００３０】以上説明した２つの実施例においては、光
破壊部材２６Ａを３次元移動ステージ３０に保持させて
いるので、顕微鏡使用を重ねるうちに画質や検出光量の
低下によりピンホール板２６の光軸がずれていると判断
された際には、ピンホール２６ａを作り直すことができ
る。すなわちその場合は、３次元移動ステージ３０によ
り光破壊部材２６ＡをＸ、Ｙ方向の少なくとも一方に動
かして、ピンホール２６ａから外れた部分（つまり金属
蒸着膜２６Ｃが残っている部分）が加工用レーザビーム
の照射を受ける位置に来るようにし、後は前述と同じ作
業を行なえばよい。

【００３１】また以上の実施例では、レーザビーム１１
のパワーを調整する手段としてＡＯＭ１２が用いられて
いるが、その代わりに、顕微鏡実使用時にはレーザビー
ム１１の光路にＮＤフィルター等の光減衰手段を挿入し
、ピンホール板形成時にはそれを取り除くようにしても
よい。 さらには、顕微鏡実使用時とピンホール板形成時とで、
単色光レーザ１０の出力自体を変えるようにしてもよい
。

【００３２】また上記２つの実施例では、試料照明用の
単色光レーザ１０を加工用レーザとして共用しているが
、この加工用レーザとして専用のものを用いてもよい。 そうする場合は、例えば図６に示すように照明光１１の
光路にビームスプリッタ４０を配設し、加工用レーザ４
１から射出された加工用レーザビーム４２をこのビーム
スプリッタ４０により、照明光１１と同じ光路を辿るよ
うに導けばよい。

【００３３】さらに本発明は、以上説明したようなピン
ホール板２６に限らず、スリット板を形成するために適
用することもできる。例えば特開昭６２−２０９５１０
　号公報に示される走査型顕微鏡においては、照明光と
してのレーザビームを試料上で主走査させると、試料を
経た光もそれにともなって光検出器の受光面上を１次元
走査するようになっている。このような構成においては
、光検出器の前側に光破壊部材を配し、上記照明光と同
じ光路を辿らせた加工用レーザビームを主走査させるこ
とにより、光破壊部材を線状に破壊してスリットを形成
することができる。

【００３４】また、以上説明した各実施例におけるよう
に、光破壊部材２６Ａを３次元移動ステージ３０に保持
しておけば、該光破壊部材２６ＡをＸ、Ｙ方向に適宜動
かすことにより、種々の形状の微小開口を設けることが
できる。図９、図１０、図１１および図１２に、そのよ
うな微小開口の形状例を示す。図中、Ｏが光軸であり、
斜線を付した部分が開口である。

【００３５】さらに本発明は、以上説明したような走査
型顕微鏡に限らず、その他前述の光走査読取装置等にお
いて、ピンホール板やスリット板等の空間フィルターを
設置するために適用することも勿論可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によりピンホール板が形成される走査型
顕微鏡の側面図

【図２】図１の走査型顕微鏡の実使用時の状態を示す側
面図

【図３】図１の走査型顕微鏡に用いられる光破壊部材を
詳しく示す側面図

【図４】本発明によりピンホール板が形成される走査型
顕微鏡の他の例を示す側面図

【図５】図４の走査型顕微鏡の実使用時の状態を示す側
面図

【図６】本発明によりピンホール板が形成される走査型
顕微鏡の他の例を示す側面図

【図７】本発明に用いられる光破壊部材の、加工用レー
ザビームパワー対破壊程度特性の一例を示すグラフ

【図
８】上記光破壊部材上におけるレーザビームのパワー分
布を示すグラフ

【図９】本発明により形成される空間フィルターの別の
例を示す平面図

【図１０】本発明により形成される空間フィルターの別
の例を示す平面図

【図１１】本発明により形成される空間フィルターの別
の例を示す平面図

【図１２】本発明により形成される空間フィルターの別
の例を示す平面図

【符号の説明】

１０　　　　単色光レーザ １１　　　　照明光 １１’　　透過光 １１”　　反射光 １２　　　　ＡＯＭ １５　　　　走査部 １６　　　　ＰＢＳ １８　　　　対物レンズ ２２　　　　試料台 ２３　　　　試料 ２４　　　　収束レンズ ２５　　　　光検出器 ２６　　　　ピンホール板 ２６Ａ　　　　遮光性光破壊部材 ２６Ｂ　　　　透明支持体 ２６Ｃ　　　　金属蒸着膜 ３０　　　　３次元移動ステージ ３１　　　　治具 ３２　　　　モニター用光検出器 ３３、３４　　　　表示計 ４０　　　　ビームスプリッタ ４１　　　　加工用レーザ ４２　　　　加工用レーザビーム

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　レーザビームを所定の入射光学系を通
   して測定対象物に照射し、その際の該測定対象物からの
   光を、レーザビーム照射側から空間フィルターの微小開
   口を通して光検出器により検出する装置において、前記
   空間フィルターの設置位置に遮光性光破壊部材を配設し
   、前記測定対象物が配されるべき位置に光反射部材を配
   置し、前記入射光学系を通して前記光反射部材に向けて
   加工用レーザビームを照射し、そのとき該光反射部材で
   反射したレーザビームにより前記光破壊部材を破壊して
   そこに微小開口を形成し、この光破壊部材をそのままの
   位置に残して前記空間フィルターとすることを特徴とす
   る空間フィルターの設置方法。
2. 【請求項２】　　レーザビームを所定の入射光学系を通
   して測定対象物に照射し、その際の該測定対象物からの
   光を、レーザビーム照射側と反対側から空間フィルター
   の微小開口を通して光検出器により検出する装置におい
   て、前記空間フィルターの設置位置に遮光性光破壊部材
   を配設し、前記入射光学系を通して前記光破壊部材に向
   けて加工用レーザビームを照射し、このレーザビームに
   より光破壊部材を破壊してそこに微小開口を形成し、こ
   の光破壊部材をそのままの位置に残して前記空間フィル
   ターとすることを特徴とする空間フィルターの設置方法
   。