JPH05203878A - 走査型レーザー顕微鏡 - Google Patents
走査型レーザー顕微鏡Info
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- JPH05203878A JPH05203878A JP4011933A JP1193392A JPH05203878A JP H05203878 A JPH05203878 A JP H05203878A JP 4011933 A JP4011933 A JP 4011933A JP 1193392 A JP1193392 A JP 1193392A JP H05203878 A JPH05203878 A JP H05203878A
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/0004—Microscopes specially adapted for specific applications
- G02B21/002—Scanning microscopes
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 コントラストが低い微細構造も検出可能で、
物体の測長、測積等が容易な走査型レーザー顕微鏡。 【構成】 物体Ｓ上に集束レーザービームを２次元的に
走査しながら照射し、物体Ｓから散乱された光を検出器
１５で検出することにより物体像を観測する走査型レー
ザー顕微鏡において、２次元走査を各走査方向について
所定間隔でデジタル化して行い、かつ、画像信号を所定
の諧調数にデジタル化して検出するようにして、走査位
置とその位置の散乱光強度とを関連付けて物体像として
記憶、画像処理して、コントラストは低いが微細構造情
報を含む諧調部分のみを切り出し、黒濃度から白濃度へ
分布するように諧調変換することにより、従来の走査型
レーザー顕微鏡では観測できなかった微細構造を見るこ
とができる。
物体の測長、測積等が容易な走査型レーザー顕微鏡。 【構成】 物体Ｓ上に集束レーザービームを２次元的に
走査しながら照射し、物体Ｓから散乱された光を検出器
１５で検出することにより物体像を観測する走査型レー
ザー顕微鏡において、２次元走査を各走査方向について
所定間隔でデジタル化して行い、かつ、画像信号を所定
の諧調数にデジタル化して検出するようにして、走査位
置とその位置の散乱光強度とを関連付けて物体像として
記憶、画像処理して、コントラストは低いが微細構造情
報を含む諧調部分のみを切り出し、黒濃度から白濃度へ
分布するように諧調変換することにより、従来の走査型
レーザー顕微鏡では観測できなかった微細構造を見るこ
とができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、走査型レーザー顕微鏡
に関し、特に、コントラストが低い微細構造を検出する
ことが可能で、レーザービーム照射位置とそこからの情
報の対応を簡単に行うことができ、物体の測長、測積等
が容易な走査型レーザー顕微鏡に関する。
に関し、特に、コントラストが低い微細構造を検出する
ことが可能で、レーザービーム照射位置とそこからの情
報の対応を簡単に行うことができ、物体の測長、測積等
が容易な走査型レーザー顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】走査型レーザー顕微鏡は、レーザー光源
からの光束を対物レンズにより物体上の点に集束し、そ
の散乱光を光電変換装置で受けて物体の１点の状態を表
わす信号を得るようにした光電顕微鏡の一種であって、
物体と集束レーザー光束の相対位置を変えることによ
り、物体の面の状態に関する情報を得ることができるよ
うにしたものであり、広汎な応用が期待されているもの
である。
からの光束を対物レンズにより物体上の点に集束し、そ
の散乱光を光電変換装置で受けて物体の１点の状態を表
わす信号を得るようにした光電顕微鏡の一種であって、
物体と集束レーザー光束の相対位置を変えることによ
り、物体の面の状態に関する情報を得ることができるよ
うにしたものであり、広汎な応用が期待されているもの
である。
【０００３】以下、走査型レーザー顕微鏡の特長につい
て、簡単に説明する。従来型の顕微鏡の光路図を模式的
に図３に示す。この顕微鏡においては、照射光は、タン
グステンランプ等の光源からコンデンサーレンズを経
て、試料に視野全域にわたって照射される。照射された
試料の像は、対物レンズによって像面に結像する。ここ
で、試料が光を透過しない物質で、光軸上に大きさ０の
孔が空いている物と仮定すると、この孔から出てきた光
は、対物レンズによって像面に結像され、回折現象がな
ければ、大きさ０の光点ができるはずである。ところ
が、実際には、光の波動性のため、ある大きさを持った
光点になってしまう。これをグラフにすると、図４のよ
うな円形開口によるフラウンホーファー回折光の強度分
布になる。図４から分るように、幾何光学的像に対する
回折像の中心（ｘ＝０）が最も明るくなり、ｘ＝３．８
３２（単位は開口の半径、波長等により規格化されてい
る。）のところで光が全く来なくなるのである。それか
ら先は明と暗が交互に発生するが、その強度は微々たる
もので、ほとんど問題にはならないとし、半径ｘ＝３．
８３２の円盤を考え、これを無収差光学系が作る回折像
の大きさと定義する。これはエアリーの円盤と呼ばれる
が、これが解像度の限界を決める。
て、簡単に説明する。従来型の顕微鏡の光路図を模式的
に図３に示す。この顕微鏡においては、照射光は、タン
グステンランプ等の光源からコンデンサーレンズを経
て、試料に視野全域にわたって照射される。照射された
試料の像は、対物レンズによって像面に結像する。ここ
で、試料が光を透過しない物質で、光軸上に大きさ０の
孔が空いている物と仮定すると、この孔から出てきた光
は、対物レンズによって像面に結像され、回折現象がな
ければ、大きさ０の光点ができるはずである。ところ
が、実際には、光の波動性のため、ある大きさを持った
光点になってしまう。これをグラフにすると、図４のよ
うな円形開口によるフラウンホーファー回折光の強度分
布になる。図４から分るように、幾何光学的像に対する
回折像の中心（ｘ＝０）が最も明るくなり、ｘ＝３．８
３２（単位は開口の半径、波長等により規格化されてい
る。）のところで光が全く来なくなるのである。それか
ら先は明と暗が交互に発生するが、その強度は微々たる
もので、ほとんど問題にはならないとし、半径ｘ＝３．
８３２の円盤を考え、これを無収差光学系が作る回折像
の大きさと定義する。これはエアリーの円盤と呼ばれる
が、これが解像度の限界を決める。
【０００４】一方、エアリーの円盤の外側には、全体の
光の強度の１６．２％に相当する光が存在し、これはハ
ロと呼ばれる。このハロは通常は問題とならないが、明
るい輝点のそばの暗い像を観測するときは無視できなく
なる。
光の強度の１６．２％に相当する光が存在し、これはハ
ロと呼ばれる。このハロは通常は問題とならないが、明
るい輝点のそばの暗い像を観測するときは無視できなく
なる。
【０００５】そこで考え出されたのが、図５に示すよう
に、回折像側にピンホールを設置してこのハロを取る方
法である。このようにすることにより、コントラストの
低下に悩むことなく、解像力を向上させることができ
る。
に、回折像側にピンホールを設置してこのハロを取る方
法である。このようにすることにより、コントラストの
低下に悩むことなく、解像力を向上させることができ
る。
【０００６】しかしながら、このことは２次元像を放棄
したことになるため、２次元像を得るためには「走査」
が必要となる。それが走査型顕微鏡である。走査型顕微
鏡には３タイプあり、それぞれをその研究の先駆者であ
るオックスフォード大学のシェパード博士にならって、
タイプ１ａ、タイプ１ｂ、タイプ２と名付けると、それ
らは、図６、図７、図８のように模式的に光路図が表さ
れる。この中、タイプ１ａ、タイプ１ｂの顕微鏡は、光
源又は検出器を走査すると言うものである。これらは、
結像レンズが１個であるので、試料面上での回折関数は
図４と同じである。
したことになるため、２次元像を得るためには「走査」
が必要となる。それが走査型顕微鏡である。走査型顕微
鏡には３タイプあり、それぞれをその研究の先駆者であ
るオックスフォード大学のシェパード博士にならって、
タイプ１ａ、タイプ１ｂ、タイプ２と名付けると、それ
らは、図６、図７、図８のように模式的に光路図が表さ
れる。この中、タイプ１ａ、タイプ１ｂの顕微鏡は、光
源又は検出器を走査すると言うものである。これらは、
結像レンズが１個であるので、試料面上での回折関数は
図４と同じである。
【０００７】ところが、タイプ２と呼ばれている３番目
の走査顕微鏡は、光源と検出器の両方共走査するが、結
像レンズが２個あることになり、図４で示した回折関数
を２回乗じた関数（コンボリューション）に基づいて光
が検出され、かつ、ピンホールでハロをとった形となっ
ている。このことから、この形の顕微鏡は共焦点走査型
顕微鏡と呼ばれており、上に述べたコンボリューション
関数は、図９に実線で示した形となる。これから分るよ
うに、共焦点走査型顕微鏡は、通常の顕微鏡よりエアリ
ーの円盤の半径が小さく、解像度が向上することが分
る。
の走査顕微鏡は、光源と検出器の両方共走査するが、結
像レンズが２個あることになり、図４で示した回折関数
を２回乗じた関数（コンボリューション）に基づいて光
が検出され、かつ、ピンホールでハロをとった形となっ
ている。このことから、この形の顕微鏡は共焦点走査型
顕微鏡と呼ばれており、上に述べたコンボリューション
関数は、図９に実線で示した形となる。これから分るよ
うに、共焦点走査型顕微鏡は、通常の顕微鏡よりエアリ
ーの円盤の半径が小さく、解像度が向上することが分
る。
【０００８】共焦点走査型顕微鏡において最も重要なこ
とは、ハロを取るために設置されたピンホールである。
このピンホールは、解像度の向上に役立っているが、そ
れ以外にも、大きな役目を果たしている。図１０はその
作用を説明するための図であり、図示されたように、焦
点から外れた面からの光はピンホールを通過することが
できないため、対物レンズで発生する不要散乱光（フレ
ア）の除去と、焦点深度を浅くする作用がある。特に、
浅い焦点深度は、コントラストの向上と３次元像の観察
を可能にする。これらのことから、通常の光学顕微鏡で
は見ることのできない像も見ることができるようにな
る。
とは、ハロを取るために設置されたピンホールである。
このピンホールは、解像度の向上に役立っているが、そ
れ以外にも、大きな役目を果たしている。図１０はその
作用を説明するための図であり、図示されたように、焦
点から外れた面からの光はピンホールを通過することが
できないため、対物レンズで発生する不要散乱光（フレ
ア）の除去と、焦点深度を浅くする作用がある。特に、
浅い焦点深度は、コントラストの向上と３次元像の観察
を可能にする。これらのことから、通常の光学顕微鏡で
は見ることのできない像も見ることができるようにな
る。
【０００９】このように、走査型レーザー顕微鏡は、従
来の光学顕微鏡に比較して、分解能が高く、コントラス
トが高く、焦点深度が浅いものであるが、例えば半導体
デバイスのような物体を観測する場合、その微細構造の
コントラストが低いため、従来のように検出信号をその
ままアナログ的信号として画像化して表示すると、その
高分解能を十分に発揮することができない。また、レー
ザービームの走査を従来のように連続的、アナログ的に
行うと、その照射位置を特定することが困難であり、ま
た、照射位置とそこから得られる情報の対応がとり難い
等の問題もある。
来の光学顕微鏡に比較して、分解能が高く、コントラス
トが高く、焦点深度が浅いものであるが、例えば半導体
デバイスのような物体を観測する場合、その微細構造の
コントラストが低いため、従来のように検出信号をその
ままアナログ的信号として画像化して表示すると、その
高分解能を十分に発揮することができない。また、レー
ザービームの走査を従来のように連続的、アナログ的に
行うと、その照射位置を特定することが困難であり、ま
た、照射位置とそこから得られる情報の対応がとり難い
等の問題もある。
【００１０】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、照射するレーザービームの２
次元走査をデジタル化して行い、得られた画像信号をＡ
／Ｄ変換して検出することにより、コントラストが低い
微細構造も検出可能で、物体の測長、測積等が容易な走
査型レーザー顕微鏡を提供することである。
ものであり、その目的は、照射するレーザービームの２
次元走査をデジタル化して行い、得られた画像信号をＡ
／Ｄ変換して検出することにより、コントラストが低い
微細構造も検出可能で、物体の測長、測積等が容易な走
査型レーザー顕微鏡を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の走査型レーザー顕微鏡は、物体上に集束レーザービ
ームを２次元的に走査しながら照射し、物体から散乱さ
れた光を検出することにより物体像を観測する走査型レ
ーザー顕微鏡において、照射する集束レーザービームの
２次元走査を各走査方向について所定間隔でデジタル化
して行い、かつ、画像信号を所定の諧調数にデジタル化
して検出するようにしたことを特徴とするものである。
明の走査型レーザー顕微鏡は、物体上に集束レーザービ
ームを２次元的に走査しながら照射し、物体から散乱さ
れた光を検出することにより物体像を観測する走査型レ
ーザー顕微鏡において、照射する集束レーザービームの
２次元走査を各走査方向について所定間隔でデジタル化
して行い、かつ、画像信号を所定の諧調数にデジタル化
して検出するようにしたことを特徴とするものである。
【００１２】
【作用】本発明においては、照射する集束レーザービー
ムの２次元走査を各走査方向について所定間隔でデジタ
ル化して行い、かつ、画像信号を所定の諧調数にデジタ
ル化して検出するようにしたので、走査位置とその位置
の散乱光強度とを関連付けて物体像として記憶、画像処
理ができ、例えば、コントラストは低いが微細構造情報
を含む諧調部分のみを切り出し、黒濃度から白濃度へ分
布するように諧調変換することにより、通常の光学顕微
鏡、アナログ的に散乱光強度を検出して表示する従来の
走査型レーザー顕微鏡では観測できなかった微細構造を
見ることができるようになる。また、視野を自由に選択
して、レーザー光の照射位置とそこからの情報の対応を
簡単に行うことができ、物体の測長、測積等が容易にな
ると共に、得られた形態情報に簡単に画像処理を行うこ
とができるようになる。
ムの２次元走査を各走査方向について所定間隔でデジタ
ル化して行い、かつ、画像信号を所定の諧調数にデジタ
ル化して検出するようにしたので、走査位置とその位置
の散乱光強度とを関連付けて物体像として記憶、画像処
理ができ、例えば、コントラストは低いが微細構造情報
を含む諧調部分のみを切り出し、黒濃度から白濃度へ分
布するように諧調変換することにより、通常の光学顕微
鏡、アナログ的に散乱光強度を検出して表示する従来の
走査型レーザー顕微鏡では観測できなかった微細構造を
見ることができるようになる。また、視野を自由に選択
して、レーザー光の照射位置とそこからの情報の対応を
簡単に行うことができ、物体の測長、測積等が容易にな
ると共に、得られた形態情報に簡単に画像処理を行うこ
とができるようになる。
【００１３】
【実施例】以下、図示した１実施例に基づき本発明の走
査型レーザー顕微鏡を詳細に説明する。図１は本発明の
１実施例の光学系を含む構成を示す図であり、まず、光
学系について説明すると、１はレーザー光源、２はレー
ザー光源１を発した光を平行光束にしビーム径を拡げる
ビームエキスパンダーである。ビームエキスパンダー２
の後方には、第１の光偏向素子である異方ブラッグ回折
音響光学光偏向素子（以下、ＡＯＤと言う。）３が配置
されており、図の紙面内に高速で出射光を偏向する（主
走査）。その後方にＡＯＤ３を出た楕円偏光を直線偏光
に変換する４分の１波長板４が配置されている。ＡＯＤ
３の後方には、その偏向面を前側焦点に一致させて第１
正レンズ５が配置され、その後方にレーザー１からの光
束と物体Ｓからの散乱光を弁別する偏光ビームスプリッ
ター６が配置されている。偏光ビームスプリッター６の
分割・合成面は、４分の１波長板４によって直線偏光に
変換された光束が通過するように光軸の周りで角度を調
節して設定されている。偏光ビームスプリッター６の後
方に、第１正レンズ５と共焦点に第２正レンズ７が配置
されており、第１正レンズ５と第２正レンズ７はテレセ
ントリックリレーレンズ系を構成しており、第２正レン
ズ７の後側焦点に一致するように、第２の光偏向素子で
あるガルバノミラー９が配置されており、その入射光束
を紙面に垂直に偏向する（副走査）。なお、偏光ビーム
スプリッター６を出た直線偏光を円偏光に変換し、物体
Ｓからの戻る円偏光をその直線偏光方向と直角な直線偏
光に変換する別の４分の１波長板８が第２正レンズ７と
ガルバノミラー９の間に配置されているが、この４分の
１波長板８の配置位置は必ずしもこの位置に限られるも
のではなく、偏光ビームスプリッター６と物体Ｓの間の
何れかの位置であってもよい。ガルバノミラー９を出た
紙面内及び紙面に垂直な２方向に偏向される光束は、第
２のテレセントリックリレーレンズ系を構成している共
焦点な第３正レンズ１０、第４正レンズ１１を経て、対
物レンズ１２に導かれるが、第３正レンズ１０の前側焦
点はガルバノミラー９の回転軸に一致し、第４正レンズ
１１の後側焦点は対物レンズ１２の入射瞳に一致するよ
うに配置されている。偏光ビームスプリッター６の分割
・合成面で反射された物体Ｓからの散乱光を集束するよ
うに結像レンズ１３が配置され、その結像位置に物体Ｓ
上の集束光との共焦点性を成立させるためのスリット１
４が、スリット方向を図示のように主走査方向に向けて
配置されており、スリット１４を通過した光を検出する
検出器１５がその後方に設けられている。
査型レーザー顕微鏡を詳細に説明する。図１は本発明の
１実施例の光学系を含む構成を示す図であり、まず、光
学系について説明すると、１はレーザー光源、２はレー
ザー光源１を発した光を平行光束にしビーム径を拡げる
ビームエキスパンダーである。ビームエキスパンダー２
の後方には、第１の光偏向素子である異方ブラッグ回折
音響光学光偏向素子（以下、ＡＯＤと言う。）３が配置
されており、図の紙面内に高速で出射光を偏向する（主
走査）。その後方にＡＯＤ３を出た楕円偏光を直線偏光
に変換する４分の１波長板４が配置されている。ＡＯＤ
３の後方には、その偏向面を前側焦点に一致させて第１
正レンズ５が配置され、その後方にレーザー１からの光
束と物体Ｓからの散乱光を弁別する偏光ビームスプリッ
ター６が配置されている。偏光ビームスプリッター６の
分割・合成面は、４分の１波長板４によって直線偏光に
変換された光束が通過するように光軸の周りで角度を調
節して設定されている。偏光ビームスプリッター６の後
方に、第１正レンズ５と共焦点に第２正レンズ７が配置
されており、第１正レンズ５と第２正レンズ７はテレセ
ントリックリレーレンズ系を構成しており、第２正レン
ズ７の後側焦点に一致するように、第２の光偏向素子で
あるガルバノミラー９が配置されており、その入射光束
を紙面に垂直に偏向する（副走査）。なお、偏光ビーム
スプリッター６を出た直線偏光を円偏光に変換し、物体
Ｓからの戻る円偏光をその直線偏光方向と直角な直線偏
光に変換する別の４分の１波長板８が第２正レンズ７と
ガルバノミラー９の間に配置されているが、この４分の
１波長板８の配置位置は必ずしもこの位置に限られるも
のではなく、偏光ビームスプリッター６と物体Ｓの間の
何れかの位置であってもよい。ガルバノミラー９を出た
紙面内及び紙面に垂直な２方向に偏向される光束は、第
２のテレセントリックリレーレンズ系を構成している共
焦点な第３正レンズ１０、第４正レンズ１１を経て、対
物レンズ１２に導かれるが、第３正レンズ１０の前側焦
点はガルバノミラー９の回転軸に一致し、第４正レンズ
１１の後側焦点は対物レンズ１２の入射瞳に一致するよ
うに配置されている。偏光ビームスプリッター６の分割
・合成面で反射された物体Ｓからの散乱光を集束するよ
うに結像レンズ１３が配置され、その結像位置に物体Ｓ
上の集束光との共焦点性を成立させるためのスリット１
４が、スリット方向を図示のように主走査方向に向けて
配置されており、スリット１４を通過した光を検出する
検出器１５がその後方に設けられている。
【００１４】このような光学系の配置になっており、レ
ーザー光源１から出た光束は、ビームエキスパンダー２
により拡大したビーム径の平行光束に変換され、ＡＯＤ
３により紙面内の主走査方向に印加超音波波長に応じた
角度偏向される。この偏向光束は楕円偏光になっている
が、４分の１波長板４により所定方向の直線偏光又はそ
れに近い楕円偏光に変換される。この平行光束は、第１
正レンズ５により集束され、偏光ビームスプリッター６
に入射してほとんど減衰を受けることなく偏光ビームス
プリッター６を通過し、第２正レンズ７により平行光束
に変換される。この直線偏光光束は、別の４分の１波長
板８に入射し、円偏光に変換され、ＡＯＤ３と共役な位
置に配置されたガルバノミラー９により、主走査方向と
直交する紙面に垂直な副走査方向に偏向される。このよ
うにして、紙面内の主走査方向及び紙面に垂直な副走査
方向に２次元的に偏向された光束は、第２のテレセント
リックリレーレンズ系を構成している第３正レンズ１０
と第４正レンズ１１により、対物レンズ１２の入射瞳に
入射するが、この入射瞳はＡＯＤ３及びガルバノミラー
９と共役になっているので、入射瞳に入射する光束は、
偏向角に依存しない一定位置に入射する。この光束は、
対物レンズ１２により物体Ｓ上で２次元走査する集光点
としてその面上に集束される。物体Ｓの集光点の情報を
含んだ散乱光束は、上記と逆の光路を偏光ビームスプリ
ッター６までたどるが、４分の１波長板８により偏光ビ
ームスプリッター６を通過した光束と直交する直線偏光
に変換されるので、この物体Ｓからの散乱光束は偏光ビ
ームスプリッター６の分割・合成面で反射され、結像レ
ンズ１３に入射し、スリット１４上に集光され、検出器
１５によりその強度が光電検出される。この戻り光束
は、一方の光偏向素子９しか通過していないので、他方
の走査方向すなわち主走査方向に集光点が移動する。そ
のため、検出器１５の検出面前方の物体Ｓと共役な位置
にこの主走査方向にスリットが向いて配置されたスリッ
ト１４を介して、副走査方向の検出光スポットのサイド
ローブ（ハロ）が取り除かれて検出される。
ーザー光源１から出た光束は、ビームエキスパンダー２
により拡大したビーム径の平行光束に変換され、ＡＯＤ
３により紙面内の主走査方向に印加超音波波長に応じた
角度偏向される。この偏向光束は楕円偏光になっている
が、４分の１波長板４により所定方向の直線偏光又はそ
れに近い楕円偏光に変換される。この平行光束は、第１
正レンズ５により集束され、偏光ビームスプリッター６
に入射してほとんど減衰を受けることなく偏光ビームス
プリッター６を通過し、第２正レンズ７により平行光束
に変換される。この直線偏光光束は、別の４分の１波長
板８に入射し、円偏光に変換され、ＡＯＤ３と共役な位
置に配置されたガルバノミラー９により、主走査方向と
直交する紙面に垂直な副走査方向に偏向される。このよ
うにして、紙面内の主走査方向及び紙面に垂直な副走査
方向に２次元的に偏向された光束は、第２のテレセント
リックリレーレンズ系を構成している第３正レンズ１０
と第４正レンズ１１により、対物レンズ１２の入射瞳に
入射するが、この入射瞳はＡＯＤ３及びガルバノミラー
９と共役になっているので、入射瞳に入射する光束は、
偏向角に依存しない一定位置に入射する。この光束は、
対物レンズ１２により物体Ｓ上で２次元走査する集光点
としてその面上に集束される。物体Ｓの集光点の情報を
含んだ散乱光束は、上記と逆の光路を偏光ビームスプリ
ッター６までたどるが、４分の１波長板８により偏光ビ
ームスプリッター６を通過した光束と直交する直線偏光
に変換されるので、この物体Ｓからの散乱光束は偏光ビ
ームスプリッター６の分割・合成面で反射され、結像レ
ンズ１３に入射し、スリット１４上に集光され、検出器
１５によりその強度が光電検出される。この戻り光束
は、一方の光偏向素子９しか通過していないので、他方
の走査方向すなわち主走査方向に集光点が移動する。そ
のため、検出器１５の検出面前方の物体Ｓと共役な位置
にこの主走査方向にスリットが向いて配置されたスリッ
ト１４を介して、副走査方向の検出光スポットのサイド
ローブ（ハロ）が取り除かれて検出される。
【００１５】なお、以上の光学系は、単に例示のための
ものであり、本発明においてはこれに限定されるもので
はなく、公知の種々のものを用いることができる。例え
ば、第１の光偏向素子の光源側にビームスプリッターを
配置し、スリットの代わりにピンホールを配置した光学
系を用いることもできる。また、反射型に限らず、透過
型のものであってもよい。
ものであり、本発明においてはこれに限定されるもので
はなく、公知の種々のものを用いることができる。例え
ば、第１の光偏向素子の光源側にビームスプリッターを
配置し、スリットの代わりにピンホールを配置した光学
系を用いることもできる。また、反射型に限らず、透過
型のものであってもよい。
【００１６】次に、各光偏向素子の駆動及び検出信号の
処理について説明する。ＡＯＤ３及びガルバノミラー９
による偏向角を同期して連続的、アナログ的に変え、集
光点をラスター走査して物体Ｓの表面像を得ることも有
効であるが、照射する位置を特定することが困難であ
り、また、照射位置とそこから得られる情報の対応がと
り難い等の問題もある。そこで、本発明においては、こ
れらの光偏向素子３、９の偏向角を相互に同期して所定
間隔でデジタル的に変え、検出面を直交する２方向に所
定間隔で碁盤の目状に区切り、各画素からその位置の情
報をデジタル情報として検出すうようにする。図１にこ
のための構成も示してある。すなわち、ＡＯＤ３のドラ
イバ２１、ガルバノミラー９の駆動コイル２２のドライ
バ２３はＣＰＵ２０により制御されるようになってお
り、図に偏向角を示すように、ＡＯＤ３は画面の主走査
方向を一定間隔で飛び飛びに偏向するように制御され
る。また、ガルバノミラー９は、ＡＯＤ３が画面の主走
査方向１辺を走査する毎に副走査方向に一定間隔分だけ
偏向角を増加するように制御される。そして、検出器１
５からの検出信号は、Ａ／Ｄ変換器２４により所定数の
諧調、例えば２５６諧調（８ビット諧調）のデジタル濃
度情報に変換され、ＣＰＵ２０を経てフレームメモリ２
５に各画素の番地と対応して記憶される。また、ＣＰＵ
２０には、ＴＶモニタ２６、マウス２７が接続されてお
り、フレームメモリ２５に記憶されたデジタル化された
物体像、濃度分布を表すヒストグラム、画像処理された
形態像等が表示されるようになっており、また、種々の
入力が可能になっている。
処理について説明する。ＡＯＤ３及びガルバノミラー９
による偏向角を同期して連続的、アナログ的に変え、集
光点をラスター走査して物体Ｓの表面像を得ることも有
効であるが、照射する位置を特定することが困難であ
り、また、照射位置とそこから得られる情報の対応がと
り難い等の問題もある。そこで、本発明においては、こ
れらの光偏向素子３、９の偏向角を相互に同期して所定
間隔でデジタル的に変え、検出面を直交する２方向に所
定間隔で碁盤の目状に区切り、各画素からその位置の情
報をデジタル情報として検出すうようにする。図１にこ
のための構成も示してある。すなわち、ＡＯＤ３のドラ
イバ２１、ガルバノミラー９の駆動コイル２２のドライ
バ２３はＣＰＵ２０により制御されるようになってお
り、図に偏向角を示すように、ＡＯＤ３は画面の主走査
方向を一定間隔で飛び飛びに偏向するように制御され
る。また、ガルバノミラー９は、ＡＯＤ３が画面の主走
査方向１辺を走査する毎に副走査方向に一定間隔分だけ
偏向角を増加するように制御される。そして、検出器１
５からの検出信号は、Ａ／Ｄ変換器２４により所定数の
諧調、例えば２５６諧調（８ビット諧調）のデジタル濃
度情報に変換され、ＣＰＵ２０を経てフレームメモリ２
５に各画素の番地と対応して記憶される。また、ＣＰＵ
２０には、ＴＶモニタ２６、マウス２７が接続されてお
り、フレームメモリ２５に記憶されたデジタル化された
物体像、濃度分布を表すヒストグラム、画像処理された
形態像等が表示されるようになっており、また、種々の
入力が可能になっている。
【００１７】以上のように、本発明の走査型レーザー顕
微鏡においては、物体Ｓへのレーザー光照射及び散乱光
の検出を、連続的位置について行うのではなく、２次元
的に所定間隔を置いた飛び飛びの位置について行うの
で、照射位置を容易に特定でき、また、同時に、散乱光
強度を所定の諧調数にデジタル化して検出するので、物
体の像をフレームメモリ２５にレーザービーム照射位置
とその位置における散乱光強度とを対応させて記憶する
ことができる。このため、従来のように散乱光強度をそ
のままアナログ的画像信号として検出し、そのまま表示
する場合に比べて、走査型レーザー顕微鏡として多くの
メリットがある。以下、その例を簡単に示す。
微鏡においては、物体Ｓへのレーザー光照射及び散乱光
の検出を、連続的位置について行うのではなく、２次元
的に所定間隔を置いた飛び飛びの位置について行うの
で、照射位置を容易に特定でき、また、同時に、散乱光
強度を所定の諧調数にデジタル化して検出するので、物
体の像をフレームメモリ２５にレーザービーム照射位置
とその位置における散乱光強度とを対応させて記憶する
ことができる。このため、従来のように散乱光強度をそ
のままアナログ的画像信号として検出し、そのまま表示
する場合に比べて、走査型レーザー顕微鏡として多くの
メリットがある。以下、その例を簡単に示す。
【００１８】例えば、図２（ａ）に示すように、フレー
ムメモリ２５に記憶された諧調情報のヒストグラムを求
めてこれをＴＶモニタ２６に表示させ、その中、例えば
微細構造が存在するが、通常の諧調分割においてはほぼ
同じ諧調になる諧調０〜１０部を切り出し、図２（ｂ）
に示すように、これをフル諧調０〜２５５に変換して表
示することにより、通常の光学顕微鏡、アナログ的に散
乱光強度を検出する従来の走査型レーザー顕微鏡では観
測できなかったコントラストの小さい微細構造を検出す
ることができる。その他、特に興味のある諧調部分を特
別の色に着色するとか、除きたい諧調部分を白又は黒に
飽和させる等のＲＯ１（ＲｅｇｉｏｎＯｆ Ｉｎｔｅｒ
ｅｓｔ）処理等の各種画像処理を容易に行うことができ
る。
ムメモリ２５に記憶された諧調情報のヒストグラムを求
めてこれをＴＶモニタ２６に表示させ、その中、例えば
微細構造が存在するが、通常の諧調分割においてはほぼ
同じ諧調になる諧調０〜１０部を切り出し、図２（ｂ）
に示すように、これをフル諧調０〜２５５に変換して表
示することにより、通常の光学顕微鏡、アナログ的に散
乱光強度を検出する従来の走査型レーザー顕微鏡では観
測できなかったコントラストの小さい微細構造を検出す
ることができる。その他、特に興味のある諧調部分を特
別の色に着色するとか、除きたい諧調部分を白又は黒に
飽和させる等のＲＯ１（ＲｅｇｉｏｎＯｆ Ｉｎｔｅｒ
ｅｓｔ）処理等の各種画像処理を容易に行うことができ
る。
【００１９】また、フレームメモリ２５の読み出し番
地、レーザービーム照射番地を特定することにより、観
測視野を自由に選択して、レーザー光の照射位置とそこ
からの情報の対応を簡単に行うことができ、物体Ｓの測
長、測積等が容易になる。
地、レーザービーム照射番地を特定することにより、観
測視野を自由に選択して、レーザー光の照射位置とそこ
からの情報の対応を簡単に行うことができ、物体Ｓの測
長、測積等が容易になる。
【００２０】さらに、フレームメモリ２５に記憶された
形態像を後からメデアンフィルタ、ボックスカーフィル
タ等のデジタルフルタ処理をすることにより、ノイズ処
理をして、特にコントラストの小さい部分をより正確に
観測することができる。
形態像を後からメデアンフィルタ、ボックスカーフィル
タ等のデジタルフルタ処理をすることにより、ノイズ処
理をして、特にコントラストの小さい部分をより正確に
観測することができる。
【００２１】以上、本発明の走査型レーザー顕微鏡を実
施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例
に限定されず種々の変形が可能である。
施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例
に限定されず種々の変形が可能である。
【００２２】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の走査型レーザー顕微鏡によると、照射する集束レーザ
ービームの２次元走査を各走査方向について所定間隔で
デジタル化して行い、かつ、画像信号を所定の諧調数に
デジタル化して検出するようにしたので、走査位置とそ
の位置の散乱光強度とを関連付けて物体像として記憶、
画像処理ができ、例えば、コントラストは低いが微細構
造情報を含む諧調部分のみを切り出し、黒濃度から白濃
度へ分布するように諧調変換することにより、通常の光
学顕微鏡、アナログ的に散乱光強度を検出して表示する
従来の走査型レーザー顕微鏡では観測できなかった微細
構造を見ることができるようになる。また、視野を自由
に選択して、レーザー光の照射位置とそこからの情報の
対応を簡単に行うことができ、物体の測長、測積等が容
易になると共に、得られた形態情報に簡単に画像処理を
行うことができるようになる。
の走査型レーザー顕微鏡によると、照射する集束レーザ
ービームの２次元走査を各走査方向について所定間隔で
デジタル化して行い、かつ、画像信号を所定の諧調数に
デジタル化して検出するようにしたので、走査位置とそ
の位置の散乱光強度とを関連付けて物体像として記憶、
画像処理ができ、例えば、コントラストは低いが微細構
造情報を含む諧調部分のみを切り出し、黒濃度から白濃
度へ分布するように諧調変換することにより、通常の光
学顕微鏡、アナログ的に散乱光強度を検出して表示する
従来の走査型レーザー顕微鏡では観測できなかった微細
構造を見ることができるようになる。また、視野を自由
に選択して、レーザー光の照射位置とそこからの情報の
対応を簡単に行うことができ、物体の測長、測積等が容
易になると共に、得られた形態情報に簡単に画像処理を
行うことができるようになる。
【図１】本発明の走査型レーザー顕微鏡の１実施例の光
学系を含む構成を示す図である。
学系を含む構成を示す図である。
【図２】本発明における諧調変換処理を説明するための
図である。
図である。
【図３】従来型の顕微鏡の光路図を模式的に示す図であ
る。
る。
【図４】円形開口によるフラウンホーファー回折光の強
度分布を示す図である。
度分布を示す図である。
【図５】ピンホールによりハロを取る方法を説明するた
めの図である。
めの図である。
【図６】走査型顕微鏡の第１のタイプの光路図を模式的
に示す図である。
に示す図である。
【図７】走査型顕微鏡の第２のタイプの光路図を模式的
に示す図である。
に示す図である。
【図８】共焦点型の走査型顕微鏡の光路図を模式的に示
す図である。
す図である。
【図９】共焦点型の場合の円形開口による回折光の強度
分布を示す図である。
分布を示す図である。
【図１０】共焦点走査型顕微鏡におけるピンホールの作
用を説明するための図である。
用を説明するための図である。
Ｓ…物体（試料） １…レーザー光源 ２…ビームエキスパンダー ３…異方ブラッグ回折音響光学光偏向素子（ＡＯＤ） ４…４分の１波長板 ５…第１正レンズ ６…偏光ビームスプリッター ７…第２正レンズ ８…４分の１波長板 ９…ガルバノミラー １０…第３正レンズ １１…第４正レンズ １２…対物レンズ １３…結像レンズ １４…スリット １５…検出器 ２０…ＣＰＵ ２１…ＡＯＤドライバ ２２…駆動コイル ２３…ガルバノミラードライバ ２４…Ａ／Ｄ変換器 ２５…フレームメモリ ２６…ＴＶモニタ ２７…マウス
Claims (1)
- 【請求項１】 物体上に集束レーザービームを２次元的
に走査しながら照射し、物体から散乱された光を検出す
ることにより物体像を観測する走査型レーザー顕微鏡に
おいて、照射する集束レーザービームの２次元走査を各
走査方向について所定間隔でデジタル化して行い、か
つ、画像信号を所定の諧調数にデジタル化して検出する
ようにしたことを特徴とする走査型レーザー顕微鏡。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4011933A JPH05203878A (ja) | 1992-01-27 | 1992-01-27 | 走査型レーザー顕微鏡 |
| US08/009,286 US5355252A (en) | 1992-01-27 | 1993-01-26 | Scanning laser microscope |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4011933A JPH05203878A (ja) | 1992-01-27 | 1992-01-27 | 走査型レーザー顕微鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05203878A true JPH05203878A (ja) | 1993-08-13 |
Family
ID=11791474
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4011933A Pending JPH05203878A (ja) | 1992-01-27 | 1992-01-27 | 走査型レーザー顕微鏡 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5355252A (ja) |
| JP (1) | JPH05203878A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005345221A (ja) * | 2004-06-02 | 2005-12-15 | Hitachi High-Technologies Corp | 検出光学装置及び欠陥検査装置 |
| JP2009103958A (ja) * | 2007-10-24 | 2009-05-14 | Olympus Corp | 走査型レーザ顕微鏡 |
| JP2017090085A (ja) * | 2015-11-04 | 2017-05-25 | 協和界面科学株式会社 | 防曇性評価装置および防曇性評価方法 |
| JP2018115864A (ja) * | 2017-01-16 | 2018-07-26 | 株式会社エフピコ | 合成樹脂製シートの防曇性評価方法、及び、包装用容器又は包装用容器の蓋の防曇性評価方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0620458A4 (en) * | 1992-09-07 | 1995-02-01 | Nippon Kogaku Kk | OPTICAL WAVEGUIDE AND OPTICAL INSTRUMENT USING THE SAME. |
| JPH07234382A (ja) * | 1994-02-24 | 1995-09-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超解像走査光学装置 |
| EP0746865B1 (en) * | 1994-12-08 | 2003-03-26 | Molecular Dynamics, Inc. | Fluorescence imaging system employing a macro scanning objective |
| US5785651A (en) * | 1995-06-07 | 1998-07-28 | Keravision, Inc. | Distance measuring confocal microscope |
| US6175754B1 (en) | 1995-06-07 | 2001-01-16 | Keravision, Inc. | Method and apparatus for measuring corneal incisions |
| US5880465A (en) * | 1996-05-31 | 1999-03-09 | Kovex Corporation | Scanning confocal microscope with oscillating objective lens |
| US6055106A (en) * | 1998-02-03 | 2000-04-25 | Arch Development Corporation | Apparatus for applying optical gradient forces |
| US6151127A (en) * | 1998-05-28 | 2000-11-21 | The General Hospital Corporation | Confocal microscopy |
| US20040224421A1 (en) * | 2000-06-15 | 2004-11-11 | Deweerd Herman | Bi-directional scanning method |
| CA2391317A1 (en) | 2000-07-26 | 2002-01-31 | The Regent Of The University Of California | Manipulation of live cells and inorganic objects with optical micro beam arrays |
| US20030007894A1 (en) | 2001-04-27 | 2003-01-09 | Genoptix | Methods and apparatus for use of optical forces for identification, characterization and/or sorting of particles |
| US6744038B2 (en) | 2000-11-13 | 2004-06-01 | Genoptix, Inc. | Methods of separating particles using an optical gradient |
| US6833542B2 (en) * | 2000-11-13 | 2004-12-21 | Genoptix, Inc. | Method for sorting particles |
| US6784420B2 (en) * | 2000-11-13 | 2004-08-31 | Genoptix, Inc. | Method of separating particles using an optical gradient |
| US6778724B2 (en) * | 2000-11-28 | 2004-08-17 | The Regents Of The University Of California | Optical switching and sorting of biological samples and microparticles transported in a micro-fluidic device, including integrated bio-chip devices |
| JP4472931B2 (ja) * | 2001-05-03 | 2010-06-02 | ケーエルエー−テンカー コーポレイション | 光ビームに試料全体を走査させるためのシステムおよび方法 |
| CN1854778A (zh) | 2001-06-20 | 2006-11-01 | 阿尔利克斯公司 | 光开关和光路由器以及光滤波器 |
| JP2004053550A (ja) * | 2002-07-24 | 2004-02-19 | Suruga Seiki Kk | 半導体デバイス検査装置 |
| JP4532058B2 (ja) * | 2002-08-26 | 2010-08-25 | 日本発條株式会社 | 修正方法、修正装置及び修正プログラム |
| DE10323923A1 (de) * | 2003-05-22 | 2004-12-16 | Carl Zeiss Jena Gmbh | Einstellbares Pinhole, insbesondere für ein Laser-Scanning-Mikroskop |
| JP4533382B2 (ja) | 2003-08-28 | 2010-09-01 | セルラ・インコーポレイテッド | マイクロ流体分析およびソーティング用の一体化された構造物 |
| US7684048B2 (en) * | 2005-11-15 | 2010-03-23 | Applied Materials Israel, Ltd. | Scanning microscopy |
| EP1816493A1 (en) * | 2006-02-07 | 2007-08-08 | ETH Zürich | Tunable diffraction grating |
| EP1862838B1 (en) * | 2006-05-29 | 2009-08-19 | Olympus Corporation | Laser scanning microscope and microscopic observing method |
| JP5259157B2 (ja) * | 2007-11-09 | 2013-08-07 | オリンパス株式会社 | レーザ顕微鏡 |
| US20100291599A1 (en) * | 2009-05-18 | 2010-11-18 | Bruker Optics, Inc. | Large area scanning apparatus for analyte quantification by surface enhanced raman spectroscopy and method of use |
| JP5603749B2 (ja) * | 2010-11-18 | 2014-10-08 | オリンパス株式会社 | 顕微鏡装置 |
| US9606069B2 (en) * | 2014-06-25 | 2017-03-28 | Kla-Tencor Corporation | Method, apparatus and system for generating multiple spatially separated inspection regions on a substrate |
| US11506877B2 (en) | 2016-11-10 | 2022-11-22 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Imaging instrument having objective axis and light sheet or light beam projector axis intersecting at less than 90 degrees |
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| US5035476A (en) * | 1990-06-15 | 1991-07-30 | Hamamatsu Photonics K.K. | Confocal laser scanning transmission microscope |
-
1992
- 1992-01-27 JP JP4011933A patent/JPH05203878A/ja active Pending
-
1993
- 1993-01-26 US US08/009,286 patent/US5355252A/en not_active Expired - Fee Related
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| JP2018115864A (ja) * | 2017-01-16 | 2018-07-26 | 株式会社エフピコ | 合成樹脂製シートの防曇性評価方法、及び、包装用容器又は包装用容器の蓋の防曇性評価方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5355252A (en) | 1994-10-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19990817 |