JPH0438325B2 - - Google Patents
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- JPH0438325B2 JPH0438325B2 JP59202019A JP20201984A JPH0438325B2 JP H0438325 B2 JPH0438325 B2 JP H0438325B2 JP 59202019 A JP59202019 A JP 59202019A JP 20201984 A JP20201984 A JP 20201984A JP H0438325 B2 JPH0438325 B2 JP H0438325B2
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- Facsimile Scanning Arrangements (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Microscoopes, Condenser (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、観察すべき試料を微小スポツト状に
集束した光ビームで2次元的に走査し、試料から
の反射光又は透過光を用いて撮像する走査型顕微
鏡撮像装置に関するものである。Detailed Description of the Invention (Industrial Application Field) The present invention scans a sample to be observed two-dimensionally with a light beam focused into a minute spot, and uses reflected light or transmitted light from the sample. The present invention relates to a scanning microscope imaging device that captures images.
(従来の技術)
観察すべき試料を微小スポツト状に集束した光
ビームで2次元的に走査して試料を撮像する走査
型顕微鏡装置が実用化されている。この従来の顕
微鏡装置では、レーザ光源からの光をガルバノミ
ラーから成る第1の偏向ミラーにより主走査方向
に高速偏向すると共に、第2の偏向ミラーにより
副走査方向に低速偏向してから対物レンズに入射
させている。この走査ビームは対物レンズにより
微小スポツト状に集束して試料上に入射する。従
つて、試料は微小スポツト状に集束した光ビーム
により2次元的に走査され、試料からの反射光は
対物レンズで受光され、再び第2及び第1の偏向
ミラーを順次通過してからフオトマルに入射し電
気信号に変換される。この既知の走査型顕微鏡装
置は、試料からの光学情報を電気信号として得る
ように構成しているから、像の明るさやコントラ
スト等を電気的に調整できると共にモニタ上で試
料を観察でき幅広い用途を具えている。(Prior Art) A scanning microscope device has been put into practical use that images a sample by two-dimensionally scanning the sample to be observed with a light beam focused into a minute spot. In this conventional microscope device, light from a laser light source is deflected at high speed in the main scanning direction by a first deflection mirror consisting of a galvanometer mirror, and is deflected at low speed in the sub-scanning direction by a second deflection mirror before being directed to the objective lens. It is incident. This scanning beam is focused into a minute spot by an objective lens and is incident on the sample. Therefore, the sample is two-dimensionally scanned by a light beam focused into a minute spot, and the reflected light from the sample is received by the objective lens, passes through the second and first deflection mirrors again, and then is converted into a photographic image. incident and converted into an electrical signal. This known scanning microscope device is configured to obtain optical information from a sample as an electrical signal, so it is possible to electrically adjust the image brightness, contrast, etc., and the sample can be observed on a monitor, making it suitable for a wide range of applications. It is equipped with
(発明が解決しようとする課題)
上述した走査型顕微鏡装置は、試料からの光
を、副走査を行う第2の偏向ミラー及び主走査を
行う第1の偏向ミラーを経てからフオトマルに入
射させているので、フオトマル上には静止したス
ポツト状の光が入射する。(Problems to be Solved by the Invention) The above-described scanning microscope device allows light from a sample to pass through a second deflection mirror that performs sub-scanning and a first deflection mirror that performs main scanning, and then enters the photoprinter. Therefore, a stationary spot of light is incident on the photographic image.
一方、光ビームを高精度に高速偏向することは
極めて困難である。特に、ガルバノミラーのよう
な機械的駆動機構を用いてビーム偏向する場合、
テレビレートで高速偏向することは不可能であ
り、一方低速偏向の場合でも走査速度にムラが生
じたり走査長が変動する不具合がある。これら走
査速度ムラや走査長の変動が生ずると画像が歪む
不都合が生じてしまう。特に主走査方向に高速偏
向を行う第1の偏向装置は走査ビームに速度ムラ
や変動を生じ易いため、試料からの光を第1の偏
向装置を経てフオトマルに入射させる構成では、
特に顕著な画像歪みが生じてしまう。 On the other hand, it is extremely difficult to deflect a light beam with high precision and high speed. In particular, when beam deflection is performed using a mechanical drive mechanism such as a galvano mirror,
It is impossible to perform high-speed deflection at television rates, while even low-speed deflection has problems such as uneven scanning speed and fluctuations in scanning length. When these uneven scanning speeds and fluctuations in scanning length occur, an inconvenience arises in that the image is distorted. In particular, the first deflection device that performs high-speed deflection in the main scanning direction is likely to cause speed unevenness and fluctuations in the scanning beam.
Particularly noticeable image distortion occurs.
これに対して、光電変換装置として2次元固体
撮像装置を用い、試料からの反射光を偏向装置を
通過させることなく2次元固体撮像装置に入射さ
せる方法も考えられる。しかしながら、2次元固
体撮像装置は高解像度のものが得られ難く、例え
ば欠陥検査装置のような用途に対しては解像度が
不足する欠点がある。しかも、2次元固体撮像装
置を用いて光電変換する場合、各受光素子に迷光
が入射し易く、S/N比が低下する不具合が生じ
てしまう。 On the other hand, a method can also be considered in which a two-dimensional solid-state imaging device is used as the photoelectric conversion device and the reflected light from the sample is made incident on the two-dimensional solid-state imaging device without passing through the deflection device. However, it is difficult to obtain a two-dimensional solid-state imaging device with high resolution, and the resolution is insufficient for applications such as defect inspection equipment, for example. Moreover, when performing photoelectric conversion using a two-dimensional solid-state imaging device, stray light is likely to enter each light receiving element, resulting in a problem that the S/N ratio decreases.
従つて、本発明の目的は上述した欠点を除去
し、偏向装置による影響を受けにくく画像歪みの
ない高解像度の画像を撮像できる走査型顕微鏡撮
像装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a scanning microscope imaging device that eliminates the above-mentioned drawbacks and is capable of capturing high-resolution images that are less susceptible to the influence of deflection devices and free from image distortion.
(課題を解決するための手段)
本発明による走査型顕微鏡撮像装置は光ビーム
を発生する光源と、この光源から発生した光ビー
ムを主走査方向に高速偏向する第1の偏向装置
と、ビーム偏向ミラーを有し、前記第1の偏向装
置で偏向された走査ビームを前記主走査方向と直
交する副走査方向に偏向する第2の偏向装置と、
この第2の偏向装置からの走査ビームを試料上に
微小スポツトとして照射して試料を2次元的に走
査すると共に試料からの反射光を受光する対物レ
ンズと、複数の受光素子が前記主走査方向に沿つ
て一次元的に配列され、前記対物レンズから発す
る光を受光して光電出力信号を出力するリニアイ
メージセンサとを具え、前記対物レンズで受光さ
れた試料からの反射光を前記第2偏向装置を介し
て前記リニアイメージセンサ上に微小スポツト状
に結像させ、前記リニアイメージセンサを試料か
らの反射光により走査するように構成したことを
特徴とする。(Means for Solving the Problems) A scanning microscope imaging device according to the present invention includes a light source that generates a light beam, a first deflection device that deflects the light beam generated from the light source at high speed in the main scanning direction, and a beam deflection device that deflects the light beam generated from the light source at high speed in the main scanning direction. a second deflection device having a mirror and deflecting the scanning beam deflected by the first deflection device in a sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction;
An objective lens that scans the sample two-dimensionally by irradiating the scanning beam from the second deflection device as a minute spot onto the sample and receives reflected light from the sample, and a plurality of light receiving elements are arranged in the main scanning direction. a linear image sensor that is arranged one-dimensionally along the objective lens and that receives light emitted from the objective lens and outputs a photoelectric output signal; The present invention is characterized in that an image is formed in the form of a minute spot on the linear image sensor via a device, and the linear image sensor is scanned by light reflected from the sample.
また、本発明による走査型顕微鏡撮像装置は試
料からの透過光を用いて撮像することもでき、透
過型の顕微鏡撮像装置は、光ビームを発生する光
源と、この光源から発生した光ビームを主走査方
向に高速偏向する第1の偏向装置と、ビーム偏向
ミラーを有し、前記第1の偏向装置で偏向された
走査ビームを前記主走査方向と直交する副走査方
向に偏向する第2の偏向装置と、この第2の偏向
装置からの走査ビームを試料上に微小スポツトと
して照射して試料を2次元的に走査するコンデン
サレンズと、複数の受光素子が前記主走査方向に
沿つて一次元的に配列され、試料からの透過光を
受光して光電出力信号を出力するリニアイメージ
センサと、ビーム偏向ミラーを有し、前記第2偏
向装置と同期して前記試料からの透過光を前記リ
ニアイメージセンサに向けて偏向する第3の偏向
装置と、前記試料からの透過光をリニアイメージ
センサ上に微小スポツトとして結像する光学系と
を具え、前記リニアイメージセンサを前記試料か
らの透過光により走査するように構成したことを
特徴とする。 Furthermore, the scanning microscope imaging device according to the present invention can also take images using transmitted light from the sample, and the transmission type microscope imaging device includes a light source that generates a light beam and a light beam that is generated from the light source as the main source. a first deflection device that deflects at high speed in the scanning direction; and a second deflection device that includes a beam deflection mirror and deflects the scanning beam deflected by the first deflection device in a sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction. A device, a condenser lens that scans the sample two-dimensionally by irradiating the scanning beam from the second deflection device as a minute spot onto the sample, and a plurality of light-receiving elements that scan the sample one-dimensionally along the main scanning direction. a linear image sensor that receives transmitted light from the sample and outputs a photoelectric output signal, and a beam deflection mirror, which is arranged to receive transmitted light from the sample and output a photoelectric output signal; a third deflection device that deflects the beam toward the sensor; and an optical system that images the transmitted light from the sample as a minute spot on the linear image sensor, the linear image sensor being scanned by the transmitted light from the sample. It is characterized by being configured to do so.
(作用)
本発明では、光源から放射された光ビームを主
走査方向及びこれと直交する副走査方向に偏向
し、偏向された走査ビームを対物レンズを介して
試料上に微小スポツトとして投射する。従つて、
試料は微小スポツト状の光ビームで2次元的に走
査されることになる。試料からの反射光または透
過光は対物レンズで受光され、反射型の場合には
第2の偏向装置を介して又透過型の場合には第2
の偏向装置と同期した第3の偏向装置を介してリ
ニアイメージセンサ上に微小スポツトとして結像
させる。リニアイメージセンサに入射する光は主
走査を行う第1の偏向装置を通過していないか
ら、この入射光は主走査方向と対応する方向、す
なわちリニアイメージセンサを構成する多数の受
光素子の配列方向に沿つて偏向されることにな
り、従つてリニアイメージセンサは試料からの微
小スポツト状に集束した光により1次元的に走査
されることになる。従つて、試料は微小スポツト
状の光ビームにより走査され、試料からの光は微
小スポツト状に集束した光として受光され光電変
換されるので、本発明による走査型顕微鏡装置
は、共焦点型の撮像装置を構成し、高解像度の画
像を撮像することができる。(Operation) In the present invention, a light beam emitted from a light source is deflected in a main scanning direction and a sub-scanning direction perpendicular to the main scanning direction, and the deflected scanning beam is projected as a minute spot onto a sample through an objective lens. Therefore,
The sample is scanned two-dimensionally with a tiny spot-shaped light beam. Reflected light or transmitted light from the sample is received by an objective lens, and is transmitted through a second deflection device in the case of a reflection type or a second deflection device in the case of a transmission type.
An image is formed as a minute spot on a linear image sensor via a third deflection device synchronized with the deflection device of FIG. Since the light incident on the linear image sensor does not pass through the first deflection device that performs main scanning, this incident light is directed in the direction corresponding to the main scanning direction, that is, in the direction in which the many light receiving elements that make up the linear image sensor are arranged. Therefore, the linear image sensor is scanned one-dimensionally by the light focused into a minute spot from the sample. Therefore, the sample is scanned by a light beam in the form of a minute spot, and the light from the sample is received as light focused in the form of a minute spot and photoelectrically converted. The device can be configured to capture high-resolution images.
また、試料からの光は第2の偏向装置だけを通
過してリニアイメージセンサに入射するから、第
1の偏向装置に起因する速度ムラや変動による影
響が除去され、画像歪みの少ない鮮明な画像を撮
像することができる。特に、第1の偏向装置が主
走査方向に高速偏向し、第2の偏向装置が副走査
方向に低速偏向して2次元走査する場合、高速走
査を行う第1の偏向装置の変動分が軽減されるた
め、偏向装置に起因する画像歪みを除去すること
ができる。また、試料からの光は第1の偏向装置
を通過しないから、第1の偏向装置の選択の自由
度が拡大し、音響光学素子のような電気信号によ
りテレビレートで高速ビーム偏向を行なう偏向装
置を用いることができる。従つて、第1の偏向装
置として音響光学素子を用いれば、テレビレート
で主走査することができ、リアルタイムでの撮像
が可能になる。 In addition, since the light from the sample passes only through the second deflection device and enters the linear image sensor, the effects of speed unevenness and fluctuations caused by the first deflection device are removed, resulting in clear images with little image distortion. can be imaged. In particular, when the first deflection device performs high-speed deflection in the main scanning direction and the second deflection device performs low-speed deflection in the sub-scanning direction for two-dimensional scanning, the fluctuation of the first deflection device that performs high-speed scanning is reduced. Therefore, image distortion caused by the deflection device can be removed. In addition, since the light from the sample does not pass through the first deflection device, the degree of freedom in selecting the first deflection device is expanded. can be used. Therefore, if an acousto-optic element is used as the first deflection device, main scanning can be performed at television rate, and real-time imaging becomes possible.
(実施例)
第1図は本発明による走査型顕微鏡撮像装置の
一例の構成を示す線図である。レーザ光源1から
発した光ビームはエクスパンダ2によりその光束
が拡げられてから第1の偏向装置である音響光学
素子3に入射する。この音響光学素子3は光ビー
ムを高速振動させ、試料をX方向(主走査方向)
に走査周波数f1で高速走査する。音響光学素子3
で偏向された光ビームは、集束レンズ4により集
束され、リレーレンズ5を経てハーフミラー6及
び全反射ミラー7で反射してから第2の偏向装置
である振動ミラー8に入射する。この振動ミラー
8は光ビームを試料上のX方向と直交するY方向
(副走査方向)に低速偏向させ副走査を行う。振
動ミラー8で反射した光ビームは、対物レンズ9
により微小スポツト状に収束されて試料10に入
射する。これにより、試料10は微小スポツト状
の光ビームによりX方向及びY方向に所定の走査
周波数で走査されることになる。本例では試料か
らの反射光を検出して試料の光学情報を得るよう
構成する。試料10で反射した光ビームは再び対
物レンズ9を経て振動ミラー8及び全反射ミラー
7で反射し、ハーフミラー6を透過して微小スポ
ツト状に収束した状態で、リニアイメージセンサ
11に入射する。このリニアイメージセンサ11
は試料10に対してリレーレンズ5と共役な位置
に配置され、試料からの反射光を主走査方向の1
ライン毎に受光するように各受光素子がX方向に
一次元的に配列され、試料10からの反射光を各
受光素子により受光して光電変換を行い、読み出
し周波数f2で各素子に生じた電荷量を読み出すよ
う構成する。従つて、リニアイメージセンサ11
は試料からの反射光により周波数f1で走査される
ことになる。本例では、音響光学素子3の走査周
波数f1及びリニアイメージセンサの読出周波数f2
は共にテレビレートに設定する。このように、試
料からの反射光を高速偏向装置を介することなく
低速偏向手段だけを介して光電変換装置に入射さ
せることにより、高速偏向手段の選択の自由度が
増大し、本例のように音響光学素子3を高速偏向
手段として用いることができる。この音響光学素
子は機械的駆動機構を有していないから、高速走
査における走査速度を一層均一にすることがで
き、撮像装置の耐久性を向上させることもでき
る。(Example) FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an example of a scanning microscope imaging device according to the present invention. A light beam emitted from a laser light source 1 is expanded by an expander 2, and then enters an acousto-optic element 3, which is a first deflection device. This acousto-optic element 3 vibrates the light beam at high speed and moves the sample in the X direction (main scanning direction).
Scan at high speed at a scanning frequency of f1 . Acousto-optic element 3
The light beam deflected by is focused by a focusing lens 4, passes through a relay lens 5, is reflected by a half mirror 6 and a total reflection mirror 7, and then enters a vibrating mirror 8, which is a second deflection device. This vibrating mirror 8 performs sub-scanning by deflecting the light beam at a low speed in the Y direction (sub-scanning direction) perpendicular to the X-direction on the sample. The light beam reflected by the vibrating mirror 8 passes through the objective lens 9
The light is focused into a minute spot and enters the sample 10. As a result, the sample 10 is scanned in the X direction and the Y direction at a predetermined scanning frequency by the tiny spot-shaped light beam. In this example, the configuration is such that optical information about the sample is obtained by detecting reflected light from the sample. The light beam reflected by the sample 10 passes through the objective lens 9 again, is reflected by the vibrating mirror 8 and the total reflection mirror 7, passes through the half mirror 6, and enters the linear image sensor 11 in a state where it is converged into a minute spot. This linear image sensor 11
is arranged at a position conjugate with the relay lens 5 with respect to the sample 10, and directs the reflected light from the sample to 1 in the main scanning direction.
Each light-receiving element is arranged one-dimensionally in the X direction so as to receive light line by line, and each light-receiving element receives the reflected light from the sample 10, performs photoelectric conversion, and generates a signal in each element at a readout frequency f2 . It is configured to read out the amount of charge. Therefore, the linear image sensor 11
will be scanned at frequency f 1 by the reflected light from the sample. In this example, the scanning frequency f 1 of the acousto-optic element 3 and the readout frequency f 2 of the linear image sensor
Both are set to TV rate. In this way, by making the reflected light from the sample enter the photoelectric conversion device only through the low-speed deflection means without passing through the high-speed deflection device, the degree of freedom in selecting the high-speed deflection means increases, and as in this example, The acousto-optic element 3 can be used as a high-speed deflection means. Since this acousto-optic element does not have a mechanical drive mechanism, the scanning speed in high-speed scanning can be made more uniform, and the durability of the imaging device can also be improved.
第2図は、リニアイメージセンサ11上に投影
されるビームスポツトとリニアイメージセンサを
構成する各受光素子との関係を示す平面図であ
る。試料10からの反射光はリニアイメージセン
サ11上で微小スポツト状に投影されるが、本例
では投影されるビームスポツト12の径を各素子
11a〜11nの受光面より若干大きいスポツト
径となるように構成する。投影されたビームスポ
ツト12は、素子11a〜11nの配列方向であ
るX方向に偏向されるから、試料10からの反射
光は各素子11a〜11nにより順次一次元的に
受光され光電出力信号に変換される。このように
構成すれば、試料10の画素とリニアイメージセ
ンサ11を構成する各受光素子とは常に1対1で
対応する関係になるので、音響光学素子3による
主走査方向の走査速度にムラが生じても常に各素
子の受光量が若干変化するにすぎず、従来の撮像
装置とは異なり走査速度ムラによる画像歪みの発
生を有効に防止することができる。また、本例の
ように試料10からの反射光をイメージセンサ1
1の各素子の受光面より大きいスポツト径として
入射させる構成とすれば、イメージセンサ11に
対する入射光の位置誤差を生ずる場合や外乱振動
に対して安定になる。特にズームで撮影する場合
には光ビームのスポツト径が変動し易すいため、
ズーム撮像機能を具える撮影装置に有効である。 FIG. 2 is a plan view showing the relationship between the beam spot projected onto the linear image sensor 11 and each light receiving element constituting the linear image sensor. The reflected light from the sample 10 is projected in the form of a minute spot on the linear image sensor 11, but in this example, the diameter of the projected beam spot 12 is set to be slightly larger than the light receiving surface of each of the elements 11a to 11n. Configure. The projected beam spot 12 is deflected in the X direction, which is the arrangement direction of the elements 11a to 11n, so that the reflected light from the sample 10 is one-dimensionally received by each element 11a to 11n and converted into a photoelectric output signal. be done. With this configuration, there is always a one-to-one correspondence between the pixels of the sample 10 and each light-receiving element constituting the linear image sensor 11, so there is no unevenness in the scanning speed of the acousto-optic element 3 in the main scanning direction. Even if this occurs, the amount of light received by each element always changes only slightly, and unlike conventional imaging devices, it is possible to effectively prevent image distortion due to uneven scanning speed. In addition, as in this example, the reflected light from the sample 10 is transmitted to the image sensor 1.
If the configuration is such that the spot diameter is larger than the light-receiving surface of each element of 1, the incident light will be stable against the occurrence of a position error in the position of the incident light on the image sensor 11 and external vibrations. Especially when shooting with zoom, the spot diameter of the light beam tends to fluctuate, so
This is effective for photographing devices equipped with a zoom imaging function.
第3図はリニアイメージセンサ11の読出し周
波数と各素子に蓄積される電荷量との関係を示す
グラフである。リニアイメージセンサ11は電荷
蓄積能力を具えているから、飽和電荷量に至るま
では受光光量に応じた電荷量が発生し、発生した
電荷量を順次蓄積することができる。第3図A
は、リニアイメージセンサの読出し周波数f2が光
ビームの主走査方向の走査周波数f1と等しい場
合、すなわち、光ビームで1回試料を走査する毎
に素子に蓄積された電荷量を読出す構成とした場
合の蓄積電荷量を示し、同図Bはf2=f1/2の場
合、すなわち光ビームで2回試料を走査してから
素子に蓄積された電荷量を読出す構成とした場合
の蓄積電荷量を示し、同図Cはf2=f1/3の場
合、すなわち光ビームで3回試料を走査してから
素子に蓄積された電荷量を読出す構成とした場合
の蓄積電荷量を示している。 FIG. 3 is a graph showing the relationship between the readout frequency of the linear image sensor 11 and the amount of charge accumulated in each element. Since the linear image sensor 11 has a charge storage ability, the amount of charge is generated according to the amount of received light until the amount of charge reaches saturation, and the amount of generated charge can be accumulated sequentially. Figure 3A
is a configuration in which the readout frequency f 2 of the linear image sensor is equal to the scanning frequency f 1 in the main scanning direction of the light beam, that is, the amount of charge accumulated in the element is read out each time the sample is scanned once with the light beam. Figure B shows the amount of accumulated charge when f 2 = f 1 /2, that is, when the sample is scanned twice with the light beam and then the amount of charge accumulated in the element is read out. Figure C shows the amount of accumulated charge when f 2 = f 1 /3, that is, when the sample is scanned three times with a light beam and then the amount of charge accumulated in the element is read out. It shows the amount.
本発明では共焦点型の顕微鏡装置を構成してい
るから、高分解能の試料像を撮像することができ
る。一方、上述したように、リニアイメージセン
サの電荷蓄積効果を利用して試料からの反射光が
リニアイメージセンサを複数回走査してから蓄積
された電荷を読出す構成とすれば、画像信号の
S/N比を一層向上させることができる。すなわ
ち、レーザ光は輝度変動分を含んでいるから、リ
ニアイメージセンサを1回走査する場合レーザ光
の輝度変動が画像信号上ノイズして現われてま
う。これに対して複数回走査すれば、レーザ光自
体の輝度変動が平均化され、画像信号のS/N比
を向上させることができる。 In the present invention, since a confocal type microscope device is configured, a high-resolution sample image can be taken. On the other hand, as described above, if the reflected light from the sample scans the linear image sensor multiple times using the charge accumulation effect of the linear image sensor, and then the accumulated charges are read out, the image signal S /N ratio can be further improved. That is, since the laser light includes brightness fluctuations, when the linear image sensor is scanned once, the brightness fluctuations of the laser light appear as noise on the image signal. On the other hand, if the laser beam is scanned multiple times, the brightness fluctuations of the laser beam itself are averaged, and the S/N ratio of the image signal can be improved.
次に解像度について説明する。第4図Aは従来
の光学式走査型顕微鏡撮像装置による試料上の走
査状態を模式的に示す線図であり、第4図Bは本
発明による顕微鏡撮影装置による試料上の走査状
態を模式的に示す線図である。従来の走査型顕微
鏡装置では、出力の小さい光源を用いる場合には
走査速度を遅くして走査線密度を小さく設定せざ
るを得ず、このため走査線間に存在する光学情報
が欠落する不都合が生じていた。一方、光ビーム
の主走査方向の走査周波数f1をイメージセンサ1
1の読出し周波数f2のほぼ整数倍となるように設
定すれば、主走査速度を早くし走査線密度を高く
してもほぼ同等の大きさの光電出力信号を得るこ
とができる。この結果、光電出力信号のS/N比
を劣化させたり光ビームの走査速度を遅くするこ
となく走査線密度を等価的に高く設定でき、より
正確に試料の光学情報を再現することができる。
特に、従来の光学走査型顕微鏡によりホトマスク
やレチクルパターンのパターン欠陥検査を行なう
場合には、微小な欠陥が走査線間に存在してしま
い欠陥を見逃すことが応々にしてあつたため、本
発明のように走査線密度を等価的に高く設定でき
ることは、パターン欠陥検査装置にきわめて有効
である。 Next, resolution will be explained. FIG. 4A is a diagram schematically showing the scanning state on a sample by the conventional optical scanning microscope imaging device, and FIG. 4B is a diagram schematically showing the scanning state on the sample by the microscopic imaging device according to the present invention. FIG. In conventional scanning microscope devices, when using a light source with low output, the scanning speed must be slowed down and the scanning line density must be set low, which causes the inconvenience of missing optical information between the scanning lines. It was happening. On the other hand, the scanning frequency f 1 in the main scanning direction of the light beam is set to the image sensor 1.
By setting the reading frequency f2 to be approximately an integral multiple of the reading frequency f2 of 1, it is possible to obtain a photoelectric output signal of approximately the same magnitude even if the main scanning speed is increased and the scanning line density is increased. As a result, the scanning line density can be set equivalently high without deteriorating the S/N ratio of the photoelectric output signal or slowing down the scanning speed of the light beam, and the optical information of the sample can be reproduced more accurately.
In particular, when pattern defects of photomasks or reticle patterns are inspected using a conventional optical scanning microscope, minute defects often exist between scanning lines and defects are often overlooked. Being able to set the scanning line density to an equivalently high value is extremely effective for pattern defect inspection equipment.
次にシエーデングの発生防止について説明す
る。通常偏向した光ビームが対物レンズに入射す
る場合、第5図に示すようにレンズによるシエー
デング作用を受け、対物レンズの周辺部に入射し
た光ビームの透過光量が中心部に入射した光ビー
ムの透過光量よりも減少してしまう。この結果、
画像上中心部は明るく再現され、周辺部が暗くな
る不都合が生じてしまう。このような場合、ホト
マルで光電出力信号を作る従来の撮像装置では、
偏向手段による走査速度を変えて補正しようとす
ると画像に歪みが生じてしまう。また、電気的に
補正しようとしても偏向手段による走査速度にム
ラがあるので一義的に補正することは極めて困難
である。これに対して本発明では試料の画像とリ
ニアイメージセンサを構成する各素子とを1:1
に対応させているので、偏向手段による走査速度
を変化させて光ビームが対物レンズの中心部に入
射するときは走査速度が早くなるように設定し、
周辺部に入射するときは走査速度が遅くなるよう
に設定すれば、レンズによるシエーデングを補正
することができ、また電気的にも対物レンズによ
るシエーデング特性を考慮して光電出力信号を増
幅すれば一層正確に補正することができる。 Next, prevention of shading will be explained. Normally, when a deflected light beam is incident on an objective lens, it is subjected to a shading effect by the lens as shown in Figure 5, and the amount of transmitted light of the light beam incident on the periphery of the objective lens is reduced by that of the light beam incident on the center. It will be less than the amount of light. As a result,
This creates an inconvenience in that the central part of the image is reproduced brightly and the peripheral part becomes dark. In such cases, conventional imaging devices that generate photoelectric output signals using photomultiply
If an attempt is made to correct this by changing the scanning speed of the deflection means, distortion will occur in the image. Furthermore, even if electrical correction is attempted, it is extremely difficult to make an unambiguous correction because the scanning speed of the deflection means is uneven. In contrast, in the present invention, the image of the sample and each element constituting the linear image sensor are 1:1
Therefore, the scanning speed by the deflection means is changed so that the scanning speed becomes faster when the light beam enters the center of the objective lens.
If the scanning speed is set to be slow when entering the peripheral area, it is possible to correct the shading caused by the lens, and electrically, if the photoelectric output signal is amplified by taking into consideration the shading characteristics caused by the objective lens, it can be further improved. It can be corrected accurately.
第6図は本発明による撮像装置の変形例の構成
を示す線図である。尚、第1図で用いた構成要素
と同一の構成素子には同一符号を付して説明す
る。本例では振動ミラー8と対物レンズ9との間
に別のリレーレンズ20及び21を配置し、音響
光学素子3と振動ミラー8とで形成されるラスタ
像を対物レンズ9により試料10上に投影する。
このように構成すれば対物レンズ9により試料1
0上に歪みのないラスタ像を投影することがで
き、歪みのない画像信号を得ることができる。 FIG. 6 is a diagram showing the configuration of a modified example of the imaging device according to the present invention. Note that the same components as those used in FIG. 1 will be described with the same reference numerals. In this example, other relay lenses 20 and 21 are arranged between the vibrating mirror 8 and the objective lens 9, and a raster image formed by the acousto-optic element 3 and the vibrating mirror 8 is projected onto the sample 10 by the objective lens 9. do.
With this configuration, the objective lens 9 allows the sample 1 to be
It is possible to project an undistorted raster image onto 0 and obtain an undistorted image signal.
第7図は本発明による撮影装置の別の変形例の
構成を示す線図である。本例では試料からの透過
光を利用して試料を観察する。尚、第1図におい
て用いた構成要素と同一の構成要素には同一符号
に付して説明する。レーザ光源1から発した光ビ
ームをエクスパンダ2でその光束を拡げ、主走査
を行なう第1の偏向装置である音響光学素子3と
リレーレンズ4を経て第1の振動ミラー30に入
射させる。この第1の振動ミラー30は矢印a及
びb方向に回動して副走査を行ない。第2の偏向
装置として作用する。第1の振動ミラー30で反
射した光ビームはコンデンサレンズ31により微
小スポツト状に収束され試料10に入射し、試料
10をX方向及びY方向に走査する。試料を透過
した光ビームは対物レンズ9で集光され第2の振
動ミラー32に入射する。この第2の振動ミラー
32は第1の振動ミラー30と同期して振動する
ものとし、第1の振動ミラー30が矢印b方向に
回動するときはd方向に回動し、矢印a方向に回
動するときはc方向に回動する。第2の振動ミラ
ー32で反射した光ビームは結像レンズ33を経
てリニアイメージセンサ11上に微小スポツトと
して投影され、共焦点型の顕微鏡が構成される。 FIG. 7 is a diagram showing the configuration of another modification of the photographing device according to the present invention. In this example, the sample is observed using transmitted light from the sample. Components that are the same as those used in FIG. 1 will be described with the same reference numerals. A light beam emitted from a laser light source 1 is expanded by an expander 2, and is made incident on a first vibrating mirror 30 through an acousto-optic element 3, which is a first deflection device that performs main scanning, and a relay lens 4. This first vibrating mirror 30 rotates in the directions of arrows a and b to perform sub-scanning. Acts as a second deflection device. The light beam reflected by the first vibrating mirror 30 is converged into a minute spot by a condenser lens 31, enters the sample 10, and scans the sample 10 in the X direction and the Y direction. The light beam transmitted through the sample is focused by the objective lens 9 and enters the second vibrating mirror 32. The second vibrating mirror 32 is assumed to vibrate in synchronization with the first vibrating mirror 30, and when the first vibrating mirror 30 rotates in the direction of arrow b, it rotates in the direction of d, and in the direction of arrow a. When rotating, it rotates in the c direction. The light beam reflected by the second vibrating mirror 32 passes through the imaging lens 33 and is projected onto the linear image sensor 11 as a minute spot, thereby forming a confocal microscope.
本発明は上述した実施例に限定されるものでは
なく幾多の変更や変形が可能である。例えば上述
した実施例では顕微鏡撮像装置として利用する例
を以つて説明したが、顕微鏡以外の撮像装置例え
ば等倍像、拡大像や縮小像等を撮像する撮像装置
にも適用できる。 The present invention is not limited to the embodiments described above, but can be modified and modified in many ways. For example, in the above-described embodiments, an example in which the present invention is used as a microscope imaging device has been described, but the invention can also be applied to imaging devices other than a microscope, such as an imaging device that captures a life-sized image, an enlarged image, a reduced image, and the like.
(発明の効果)
以上説明したように、本発明によれば試料から
の反射光又は透過光を第1の偏向手段を通過させ
ず、第2の偏向手段だけを介してリニアイメージ
センサに入射させる構成としているから、第1偏
向手段に起因する走査速度ムラや走査長の変動等
の影響が除去され、画像歪みの発生を軽減するこ
とができる。特に、第1の偏向手段により高速走
査を行なう場合、走査速度ムラ等が発生し易すい
ため特に有効である。また、第1の偏向手段の選
択の自由度が増大するから、例えば音響光学素子
のように機械的駆動機構を有しない高速偏向装置
を用いることができ、この結果高精度で高速走査
できると共に、テレビレートでの主走査が可能に
なるためリアルタイムでの撮像も可能になる。(Effects of the Invention) As explained above, according to the present invention, reflected light or transmitted light from a sample is not allowed to pass through the first deflection means, but is incident on the linear image sensor only through the second deflection means. Because of this configuration, the influence of scanning speed unevenness, scanning length fluctuation, etc. caused by the first deflecting means can be removed, and the occurrence of image distortion can be reduced. This is particularly effective when high-speed scanning is performed using the first deflection means, since uneven scanning speed is likely to occur. Furthermore, since the degree of freedom in selecting the first deflection means increases, it is possible to use a high-speed deflection device that does not have a mechanical drive mechanism, such as an acousto-optic device, and as a result, it is possible to perform high-speed scanning with high precision, and Since main scanning at TV rate is possible, real-time imaging is also possible.
また、リニアイメージセンサの読出周波数f2を
第1偏向装置の走査周波数f1の整数倍に設定すれ
ば、S/N比のより高い画像信号を得ることがで
きる。 Further, by setting the readout frequency f 2 of the linear image sensor to an integral multiple of the scanning frequency f 1 of the first deflection device, an image signal with a higher S/N ratio can be obtained.
第1図は本発明による顕微鏡撮像装置の一例の
構成を示す線図、第2図はリニアイメージセンサ
上に投影されるビームスポツトと受光素子との関
係を平面図、第3図はリニアイメージセンサの読
出し周波数と蓄積電荷量との関係を示すグラフ、
第4図Aは従来の光学式走査型顕微鏡撮像装置の
試料上における走査線の状態を模式的に示す線
図、同図Bは本発明による顕微鏡撮像装置の試料
上の走査線の状態を模式的に示す線図、第5図は
対物レンズによるシエーデング作用を示すグラ
フ、第6図及び第7図は本発明による顕微鏡撮像
装置の変形例の構成を示す線図である。
1……レーザ光源、2……エクスパンダ、3…
…音響光学素子、4……集束レンズ、5,20,
21……リレーレンズ、6……ハーフミラー、7
……全反射ミラー、8……振動ミラー、9……対
物レンズ、10……試料、11……リニアイメー
ジセンサ、12…ビームスポツト、30……第1
の振動ミラー、31……コンデンサレンズ、32
……第2の振動ミラー、33……結像レンズ。
Fig. 1 is a diagram showing the configuration of an example of a microscope imaging device according to the present invention, Fig. 2 is a plan view showing the relationship between the beam spot projected on the linear image sensor and the light receiving element, and Fig. 3 is the linear image sensor. A graph showing the relationship between the readout frequency and the amount of accumulated charge,
FIG. 4A is a diagram schematically showing the state of the scanning line on the sample of a conventional optical scanning microscope imaging device, and FIG. 4B is a diagram schematically showing the state of the scanning line on the sample of the microscope imaging device according to the present invention. FIG. 5 is a graph showing the shedding effect of the objective lens, and FIGS. 6 and 7 are diagrams showing the configuration of a modified example of the microscope imaging device according to the present invention. 1... Laser light source, 2... Expander, 3...
...Acousto-optic element, 4...Focusing lens, 5, 20,
21...Relay lens, 6...Half mirror, 7
... Total reflection mirror, 8 ... Oscillating mirror, 9 ... Objective lens, 10 ... Sample, 11 ... Linear image sensor, 12 ... Beam spot, 30 ... First
vibrating mirror, 31... condenser lens, 32
...Second vibrating mirror, 33...Imaging lens.
Claims (1)
生した光ビームを主走査方向に高速偏向する第1
の偏向装置と、ビーム偏向ミラーを有し、前記第
1の偏向装置で偏向された走査ビームを前記主走
査方向と直交する副走査方向に偏向する第2の偏
向装置と、この第2の偏向装置からの走査ビーム
を試料上に微小スポツトとして照射して試料を2
次元的に走査すると共に試料からの反射光を受光
する対物レンズと、複数の受光素子が前記主走査
方向に沿つて一次元的に配列され、前記対物レン
ズから発する光を受光して光電出力信号を出力す
るリニアイメージセンサとを具え、前記対物レン
ズで受光された試料からの反射光を前記第2偏向
装置を介して前記リニアイメージセンサ上に微小
スポツト状に結像させ、前記リニアイメージセン
サを試料からの反射光により走査するように構成
したことを特徴とする走査型顕微鏡撮像装置。 2 光ビームを発生する光源と、この光源から発
生した光ビームを主走査方向に高速偏向する第1
の偏向装置と、ビーム偏向ミラーを有し、前記第
1の偏向装置で偏向された走査ビームを前記主走
査方向と直交する副走査方向に偏向する第2の偏
向装置と、この第2の偏向装置からの走査ビーム
を試料上に微小スポツトとして照射して試料を2
次元的に走査するコンデンサレンズと、複数の受
光素子が前記主走査方向に沿つて一次元的に配列
され、試料からの透過光を受光して光電出力信号
を出力するリニアイメージセンサと、ビーム偏向
ミラーを有し、前記第2偏向装置と同期して前記
試料からの透過光を前記リニアイメージセンサに
向けて偏向する第3の偏向装置と、前記試料から
の透過光をリニアイメージセンサ上に微小スポツ
トとして結像する光学系とを具え、前記リニアイ
メージセンサを前記試料からの透過光により走査
するように構成したことを特徴とする走査型顕微
鏡撮像装置。[Claims] 1. A light source that generates a light beam, and a first light source that deflects the light beam generated from the light source in the main scanning direction at high speed.
a second deflection device having a beam deflection mirror and deflecting the scanning beam deflected by the first deflection device in a sub-scanning direction perpendicular to the main scanning direction; The scanning beam from the device is irradiated onto the sample as a minute spot to separate the sample into two parts.
An objective lens that scans dimensionally and receives reflected light from the sample, and a plurality of light receiving elements are arranged one-dimensionally along the main scanning direction, and receive the light emitted from the objective lens to generate a photoelectric output signal. a linear image sensor that outputs a linear image sensor, the reflected light from the sample received by the objective lens is imaged in the form of a minute spot on the linear image sensor via the second deflection device, and the linear image sensor is A scanning microscope imaging device characterized in that it is configured to scan using reflected light from a sample. 2. A light source that generates a light beam, and a first light source that deflects the light beam generated from this light source in the main scanning direction at high speed.
a second deflection device having a beam deflection mirror and deflecting the scanning beam deflected by the first deflection device in a sub-scanning direction perpendicular to the main scanning direction; The scanning beam from the device is irradiated onto the sample as a minute spot to separate the sample into two parts.
A condenser lens that scans dimensionally, a linear image sensor in which a plurality of light receiving elements are arranged one-dimensionally along the main scanning direction and that receives transmitted light from the sample and outputs a photoelectric output signal, and a beam deflector. a third deflection device having a mirror and deflecting the transmitted light from the sample toward the linear image sensor in synchronization with the second deflection device; 1. A scanning microscope imaging device comprising: an optical system that forms an image as a spot, and configured to scan the linear image sensor using transmitted light from the sample.
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59202019A JPS6180215A (en) | 1984-09-28 | 1984-09-28 | Image pickup device |
| US06/777,342 US4736110A (en) | 1984-09-28 | 1985-09-18 | Image pick-up apparatus |
| EP85306813A EP0176358B1 (en) | 1984-09-28 | 1985-09-25 | Image pick-up apparatus |
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| CA000491791A CA1266324A (en) | 1984-09-28 | 1985-09-27 | Image pick-up apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
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Publications (2)
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP59202019A Granted JPS6180215A (en) | 1984-09-28 | 1984-09-28 | Image pickup device |
Country Status (1)
| Country | Link |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020134313A (en) * | 2019-02-20 | 2020-08-31 | 株式会社デンソー | Photodetector |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH074005B2 (en) * | 1986-04-09 | 1995-01-18 | レーザーテック株式会社 | Imaging device |
| JP2845919B2 (en) * | 1989-02-07 | 1999-01-13 | 住友大阪セメント株式会社 | Coherent optical scanning optical microscope |
| JP2724502B2 (en) * | 1989-06-19 | 1998-03-09 | 東京エレクトロン株式会社 | Scanning microscope equipment |
| JP3736213B2 (en) * | 1999-07-15 | 2006-01-18 | 横河電機株式会社 | Confocal light scanner |
| JP2005024596A (en) * | 2003-06-30 | 2005-01-27 | Susumu Terakawa | Confocal scanning microscope |
| JP5164713B2 (en) * | 2008-07-24 | 2013-03-21 | キヤノン株式会社 | Detection apparatus and method |
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| EP3190953B1 (en) | 2014-09-12 | 2019-09-04 | Centervue S.p.A. | Eye examination apparatus |
-
1984
- 1984-09-28 JP JP59202019A patent/JPS6180215A/en active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020134313A (en) * | 2019-02-20 | 2020-08-31 | 株式会社デンソー | Photodetector |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6180215A (en) | 1986-04-23 |
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