JPH0547038B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はカラー撮像装置に関するものである。

（従来の技術） 従来、試料の光学的画像情報を電気信号に変換
する撮像装置として、受光素子を２次元的に配列
して各受光素子からの信号を順次読出して画像信
号を形成する固体撮像素子を利用した撮像装置が
実用化されている。この２次元固体撮像素子を用
いた撮像装置では、試料を一様に照射して試料の
像を撮像素子上に投影しており、簡単な構成で、
画像信号を得ることができる利点があり、種々の
用途に用いられるようになつている。

更に、別の撮像装置として、微小スポツト状に
収束した光ビームを２次元的に偏向して試料面を
走査し、試料からの反射光又は透過光をフオトマ
ル等の受光素子で検出して試料の光学情報を画像
信号として形成する光学式走査型撮像装置が実用
化されている。この光学式走査型撮像装置では微
小スポツト状の光ビームで試料を走査する構成と
しているから、迷光の発生を防止でき高解像度の
画像信号を得ることができると共に像の明るさや
コントラストを電気的に調整でき、巾広い用途を
具えている。

一方、上述した従来の撮像装置はモノクロ型撮
像装置であり、試料の色彩に関する情報を検出で
きない不都合があつた。このため、試料の色彩に
関する情報も検出できる簡単な構成のカラー撮像
装置の開発が強く要請されている。

（発明が解決しようとする問題点） 上述した構成の撮像装置は簡単な構成で撮像で
きる利点を有しているが、カラー撮像装置に利用
するには種々の問題点がある。例えば光学式走査
型撮像装置では３原色の光ビームを試料上で一致
させて走査するのが難しく水平方向及び垂直方向
の光ビーム間のずれ、すなわち色ずれを生じ易い
欠点がある。このため垂直方向にずれが生ずると
レジストレーシヨンエラーが発生してしまい、水
平方向に走査速度のムラが生ずると３原色の画像
に歪みが発生してしまい試料の色彩情報を正確に
再現できない不都合が生じていた。更に、試料面
を光ビームで高速走査するため受光素子として感
度の高いフオトマルを用いなければならず、装置
が大型化且つ高価になる欠点があつた。一方、二
次元固体撮像素子を利用した撮像装置では、二次
元固体撮像素子の分解能が低いため高解像度の画
像信号が得にくく、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。ま
た、二次元固体撮像素子は感度が低いため強力な
光源が必要となり、同様に装置が大型化する欠点
があつた。

本発明の目的は上述した欠点を解消し、３原色
の光ビームを試料上で一致させて走査することが
できると共に各光ビームの走査速度が変動しても
画像に歪みが発生せず高解像度の画像が得られ、
しかも小型且つ安価なカラー撮像装置を提供する
ものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明によるカラー撮像装置は、異なる色成分
の複数の光ビームを放射する複数の光源と、 これら光源から発した複数の光ビームを主走査
方向に偏向させる第１の偏向手段と、 前記第１の偏向手段から出射した光ビームを合
成するビーム合成光学系と、 ビーム偏向ミラーを有し、合成された光ビーム
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の偏向手段と、 第１及び第２の偏向手段によつて偏向された光
ビームを微小スポツト状に収束させて試料に投射
する対物レンズと、 試料により反射され前記第２の偏向手段により
偏向された反射光を各色成分毎に色分解する色分
解光学系と、 前記主走査方向に１次元的に配列された複数の
受光素子を有し、前記試料で反射した各色成分光
を前記色分解光学系を介してそれぞれ受光して互
いに同期して光電出力信号を出力する複数のリニ
アイメージセンサとを具えることを特徴とするも
のである。

（作用） 本発明では、３原色の各光ビームを第１の偏向
手段により試料のＸ方向にそれぞれ高速振動させ
ると共に、各光ビームを共通の第２の偏向手段に
入射させてＸ方向と直交するＹ方向に偏向して３
原色光ビームを１本の光ビームに合成する。この
合成した光ビームを対物レンズを介して微小スポ
ツト状に収束して試料に投射し、試料をＸ及びＹ
方向に走査する。そして、試料からの反射光又は
透過光を色分解光学系により各色成分に分解して
各色成分毎に配置したニリアイメージセンサに入
射させる。各リニアイメージセンサは、複数の素
子が主走査方向であるＸ方向と対応する方向に１
次元的に配列された構成とし、各イメージセンサ
はそれぞれ同期して各素子に蓄積した電荷量を順
次読出して光電出力信号を出力する。このように
構成することにより、水平方向及び垂直方向に画
像歪みや色ずれのない鮮明で高解像度のカラー画
像信号を得ることができる。

（実施例） 第１図は本発明によるカラー撮像装置の一実施
例の構成を示す線図である。赤、緑及び青の３原
色の光ビームを放射するため、赤色光源１、緑色
光源２及び青色光源３をそれぞれ配置する。本例
では赤色光源１として633nｍの波長光を放射す
るHe−Neレーザを用い、緑色光源２として488n
ｍの波長光を放射するArレーザを、青色光源３
として442nｍの波長光を放射するHe−Cdレーザ
を用いる。各光源１〜３から発する光ビームは全
て直線偏向しているものとする。赤色光源１から
発した光ビームは、エキスパンタ４により拡大平
行光束とされ、直角プリズム５で反射して第１の
偏向素子である第１の音響光素子６に入射する。
この第１の音響光素子６は赤色光ビームを主走査
方向に高速振動させるものであり、赤色光ビーム
は高速振動して試料面をＸ方向（紙面に垂直方
向）に走査周波数f₁で走査する。音響光素子６で
偏向された光ビームはリレーレンズ７及び８を経
てビームスプリツタとして作用する第１の偏向プ
リズム９及び1/4波長板１０をそれぞれ透過して
第１のグイクロイツクプリズム１１に入射する。
この第１のダイクロイツクプリズム１１は緑色光
だけを反射し、他の波長域の光を透過する。この
第１のダイクロイツクプリズム１１を透過した赤
色光ビームは、青色光だけを反射する第２のダイ
クロイツクプリズム１２を透過して第２の偏向素
子である振動ミラー１３に入射する。この振動ミ
ラー１３は、赤色光ビーム、緑色光ビーム及び青
色光ビームについて共用するものとし、各光ビー
ムを試料のＸ方向と直交するＹ方向（紙面方向）
に偏向する。振動ミラー１３で反射された赤色光
ビームは、リレーレンズ１４及び１５を経て対物
レンズ１６で微小スポツト状に収束されて試料１
７に入射する。この結果、試料１７は、微小スポ
ツト状に赤色光ビームによりＸ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１７からの反射光を検出して試料の光学情報
を得るものとする。試料１７からの反射光は再び
対物レンズ１６で集光され、リレーレンズ１５及
び１４を経て再び振動ミラー１３に入射し、この
振動ミラー１３で反射してから第２及び第１のダ
イクロイツクプリズム１２及び１１を透過し、更
に1/4波長板１０を透過して第１の偏光プリズム
９に入射する。偏光プリズム９に入射した光束
は、1/4波長板１０を２回透過しているのでその
偏光面が90°回転しており、偏光面９ａで反射さ
れて第１の凹レンズ１８を経て第１のリニアイメ
ージセンサ１９に微小スポツト状に収束された状
態で入射する。このリニアイメージセンサ１９は
リレーレンズ１４と凹レンズ１８とによる結像位
置に配置され、試料１７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素子を試料の
Ｘ方向（紙面に垂直方向）と対応する方向に１次
元的に配列され、試料１７からの反射光を各素子
により受光して光電変換を行ない、読出し周波数
f₂で各素子に蓄積した電荷を読出す。リニアイメ
ージセンサは電荷蓄積効果を有しているから、試
料１７の画素とリニアイメージセンサ１９を構成
する各受光素子とは常に１対１の対応関係とな
り、音響光学素子６による主走査方向の走査速度
にムラが生じても受光量が若干変化するに過ぎ
ず、フオトマルで光電変換を行なう従来の撮像装
置とは異なり画像歪みが生ずることはない。

次に緑色光の走査について説明する。緑色光源
２から発生した光ビームは、エキスパンダ２０及
び直角プリズム２１を経て、第２の音響光学素子
２２により第１の音響光学素子６と同一の周波数
f₁で試料１７のＸ方向に高速振動し、試料１７を
Ｘ方向に走査周波数f₁で高速走査する。第２の音
響光学素子２２で偏向された緑色光ビームは、リ
レーレンズ２３及び２４を経て第２の偏向プリズ
ム２５を透過し、直角プリズム２６で反射し、1/
４波長板２７を透過して第１のダイクロイツクプ
リズム１１に入射する。この第１のダイクロイツ
クプリズム１１は緑色光だけを反射するから、入
射した緑色光ビームは反射されて共通の光路に進
入し、第２のダイクロイツクプリズム１２を透過
して振動ミラー１３に入射する。そして、この振
動ミラー１３により赤色光ビームと同様にＹ方向
に偏向され、リレーレンズ１４及び１５を経て対
物レンズ１６により微小スポツト状に収束されて
試料１７に入射する。この結果、試料１７の赤色
光ビームによつて走査された部分が緑色光ビーム
により同時に走査されることになる。試料１７か
らの反射光は、再び対物レンズ１６で集光されリ
レーレンズ１５及び１４を経て振動ミラー１３で
反射され、更に第２のダイクロイツクプリズム１
２を透過して第１のダイクロイツクプリズム１１
で反射する。その後再び1/4波長板２７を透過し
て偏光面が90°変化し、直角プリズム２６で反射
し、更に第２の偏光プリズム２５の偏光面２５ａ
で反射し、第２の凹レンズ２８を経てハーフミラ
ー２９に入射する。そして、その透過光は微小ス
ポツト状に収束されて第２のリニアイメージセン
サ３０に入射し、その反射光は合焦検出装置３１
に入射して対物レンズ１６の焦点検出用に供され
る。第２のリニアイメージセンサ３０は、第１の
リニアイメージセンサ１９と同様にリレーレンズ
１４と第２の凹レンズ２８との結像位置に配置さ
れ、試料１７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素子を試料１７のＸ方向
（紙面に垂直な方向）と対応する方向に１次元的
に配列し、試料１７からの反射光を各受光素子で
受光して光電変換を行ない、読出し周波数f₂で各
素子に蓄積された電荷を読出すものとする。

次に青色光の走査について説明する。青色光源
３から発した青色光ビームは、エキスパンダ３２
及び直角プリズム３３を経て第３の音響光学素子
３４により主走査方向に走査周波数f₁で高速振動
し、リレーレンズ３５及び３６を経て第３の偏光
プリズム３７を透過し、直角プリズム３８で反射
し、更に1/4波長板３９を透過し、第２のダイク
ロイツクプリズム１２で反射して共通の光路内進
入して共通の振動ミラー１３に入射し、この振動
ミラー１３により赤色及び緑色光ビームと同様に
Ｙ方向に偏向される。更に、リレーレンズ１４及
び１５を経て対物レンズ１６により微小スポツト
状に収束され試料１７に入射する。この結果、赤
色、緑色及び青色の光ビームが合成されて１本の
走査光ビームが形成され、この走査光ビームによ
り試料１７がＸ及びＹ方向に走査されることにな
る。試料１７からの青色反射光は、再び対物レン
ズ１６によつて集光され、リレーレンズ１５及び
結像レンズ１４を経て振動ミラー１３に入射す
る。そして、この振動ミラー１３で反射し、第２
のダイクロイツクプリズム１２で反射して共通の
光路からはずれ、1/4波長板３９を透過して偏向
面が90°変化し、直角プリズム３８及び偏光プリ
ズム３７で反射し、第３の凹レンズ４０を経て微
小スポツト状に収束した状態で青色の反射光を受
光する第３のリニアイメージセンサ４１に入射す
る。この第３のリニアイメージセンサ４１もリレ
ーレンズ１４と第３の凹レンズ４０とによる結像
位置に配置され、第１及び第２のリニアイメージ
センサ１９及び３０と同様に試料１７からの青色
反射光を主走査方向の１ライン毎に受光するよう
に各素子を試料１７のＸ方向と対応する方向に１
次元的に配列され、各素子に蓄積された電荷を読
出し周波数f₂で読出すように構成する。このよう
に各色成分の光ビームに対して振動ミラー１３を
共用する構成とするので、垂直方向における光ビ
ームのずれはなくなり、レジストレーシヨンエラ
ーの発生を有効に防止できる。第２図は振動回路
の一例の構成を示す回路図である。垂直及び水平
同期信号Ｖ及びＨを形成する同期回路４２をクロ
ツク発生回路４３に接続して水平同期信号Ｈを供
給する。クロツク発生回路４３では、供給されて
くる水平同期信号Ｈに基いて第１、第２及び第３
のリニアイメージセンサ１９，３０及び４１の各
素子に蓄積された電荷を読出すためにクロツクパ
ルスを形成し、この読出し用のクロツクパルスを
第１、第２及び第３のリニアイメージセンサ１
９，３０及び４１にそれぞれ供給する。また、同
期回路４２には、第１、第２及び第３の音響光学
素子６，２２及び３４の駆動を制御する音響光学
素子駆動回路４４を接続して水平同期信号Ｈを供
給し、また振動ミラー１３の駆動を制御する振動
ミラー駆動回路４５を接続して垂直同期信号Ｖを
供給し、更にプロセツサ回路を４６を接続して垂
直同期信号Ｖ及び水平同期信号Ｈを供給する。第
１、第２及び第３のリニアイメージセンサ１９，
３０及び４１では、試料１７からの反射光量に応
じた電荷量が各素子に蓄積されるので、これら電
荷量を読出し用クロツクパルスに基いてそれぞれ
同期して読出し、各リニアイメージセンサ１９，
３０及び４１に接続した増巾器４７，４８及び４
９を介してそれぞれ増巾し、プロセツサ回路４６
から供給される垂直同期信号Ｖ及び水平同期信号
Ｈを印加して各カラー画像信号を形成する。そし
て、各カラー画像信号をカラーモニタ５０に供給
して表示したり、VTR５１に記録する。このよ
うに構成すれば、３つのリニアイメージセンサ１
９，３０及び４１から同期して電荷量を読出して
いるから、画像歪みの発生を有効に防止できる。
尚、本例ではリニアイメージセンサ１９，２０及
び４１の読出し周波数f₂と音響光学素子６，２２
及び３４の走査周波数f₁とを一致させて主走査と
同期して各ニリアイメージセンサの各素子に蓄積
された電気量を読出す構成としたが、リニアイメ
ージセンサは電荷蓄積能力を具えているから、音
響光学素子の走査周波数f₁と各リニアイメージセ
ンサの読出し周波数f₂との間にずれが生じても画
像歪みや色ずれ等の不都合が生ずることがない。

第３図はリニアイメージセンサ上に投影される
ビームスポツトとリニアイメージセンサを構成す
る各素子との関係を示す平面図である。本発明で
は３個のリニアイメージセンサ１９，３０及び４
１を同一構成としているので、赤色光を受光する
第１のリニアイメージセンサ１９を以つて説明す
る。試料１７からの反射光はリニアイメージセン
サ１９に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５５の径を各素子１
９ａ〜１９ｎ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５５は、素子１９ａ〜１９ｎの配列方向である
Ｘ方向に順次偏向されるから、試料１７からの反
射光は各素子１９ａ〜１９ｎにより順次１次元的
に受光され、試料１７からの反射光量に応じた電
荷が各素子に蓄積され、光電出力信号に変換され
る。本例のように試料１７からの反射光をイメー
ジセンサ１９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１９に対する入射光の位置誤差を生じた場合
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
いため、ズーム撮影機能を具える撮像装置に有効
である。

第４図は、リニアイメージセンサの読出し周波
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。上述した実施例では音響光学素子
６，２２及び３４の走査周波数f₁とリニアイメー
ジセンサ１９，３０及び４１の読出し周波数f₂と
を１：１の関係としたが、リニアイメージセンサ
は電荷蓄積能力を具えているから同期させる必要
はなく、音響光学素子による走査周波数f₁を読出
し周波数f₂より大きくなるように設定することが
できる。本例ではこの電荷蓄積効果を利用した例
を示す。第４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
f₁＝2f₂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f₁＝
3f₂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て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。

このように、試料１７からの反射光を各イメー
ジセンサ１９，３０及び４１で複数回受光するよ
うに構成すれば、光ビームによる主走査周波数f₁
とイメージセンサの読出し周波数f₂とを等しく設
定する場合に比べて光源のノイズの影響が平均化
されるため実質的に光電出力信号のＳ／Ｎ比を向
上させることができる。勿論、この場合、イメー
ジセンサの読出し周波数f₂は常に一定とし、所定
のテレビジヨンレートの信号を得ることができ
る。

第４図ではイメージセンサの読出し周波数を変
えるようにしたが、これを一定とし、音響光学素
子による走査周波数を変えるようにしても同様の
効果が得られることは勿論である。

次に解像度について説明する。第５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５図Ｂは本
発明による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る。従来の光学式走査
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１９，３０及び４１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、主走査速度を増
加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比が劣化したり、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、従来の光学式走査型
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
応々にしてあつたので、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。

次に色収差の防止について説明する。

カラー撮像装置では３原色の光ビームを光学素
子を介して試料に照射するため光学素子による色
収差を補正する必要がある。本例では各リニアイ
メージセンサ１９，３０及び４１の前方に光軸方
向に移動可能に配置した第１〜第３の凹レンズ１
８，２８及び４０の光軸方向の各位置を調整する
と共に各リニアイメージセンサの光軸方向の位置
を調整して色収差を除去する。まず、３原色のう
ち中間の波長域にある緑色光を基準にして光学系
を収差のない状態に設定する。この場合第２の凹
レンズ２８の位置を変化させて調整すると容易に
なる。この状態において試料１７からの反射光が
第１及び第３のリニアイメージセンサ１９及び３
７上に所定のビームスポツト径で結像するように
第１及び第３の凹レンズ１８及び３６を適切に光
軸方向に移動させてると共にリニアイメージセン
サ１９及び４１の光軸方向の位置を調整して赤色
及び青色について色収差を除去する。

本例のように凹レンズを用いて色収差を除去す
れば、各リニアイメージセンサに入射する光束の
振れ角を大きくできる利点がある。尚、凹レンズ
の代りに変倍レンズ系を用いて色収差を除去する
こともできる。

次に合焦検出装置３１の構成について説明す
る。本例では３原色のうち中間の波長域にある緑
色反射光に基いて合焦検出を行なう。緑色反射光
の光路内に配置したハーフミラー２９により緑色
反射光の一部を分岐して凸レンズ６０に入射させ
る。この凸レンズ６０は、試料１７から発した反
射光を第１〜第３のリニアイメージセンサ１９，
２８及び３７と共役の位置に結像させるものであ
り、凸レンズ６０を射出した光束はスリツト板６
１を通過してハーフミラー６２に入射する。そし
て、その透過光は第１の光検出器６３に入射し、
その反射光は第２の光検出器６４に入射する。そ
して、第１の光検出器６３を凸レンズ６０の結像
点の前側に配置し、第２の光検出器６４を結像点
の後側に配置する。このように構成すれば、各光
検出器６３及び６４に入射する光束は非合焦状態
に応じて光量分布がそれぞれ変動するから、第１
及び第２の光検出器６３及び６４の受光面積を入
射ビーム径よりも小さくなるよう規制して第１の
光検出器６３と第２の光検出器６４の光電出力値
を比較すれば容易に合焦検出することができる。
このようにリニアイメージセンサに入射する観察
光の一部を分岐して合焦検出装置に入射させ、直
接観察光を用いて焦点検出する構成としているか
ら、より正確な焦点検出を行なうことができる。

第６図は合焦検出装置の制御回路の一例の構成
を示す回路図である。第１及び第２の光検出器６
３及び６４を作動増幅器６５に接続し、第１光検
出器６３と第２光検出器６４との受光量の差を検
出してフオーカシングエラー信号を作る。そし
て、このフオーカシングエラー信号をスイツチ６
６を得てサーボループ内の対物レンズ駆動回路
（図示せず）に供給し、対物レンズ１６をａ又は
ｂ方向に偏移させて自動的に対物レンズ１６を合
焦位置に偏移させる。また、本例では対物レンズ
１６が合焦位置から大きくずれて対物レンズの駆
動制御ができなくなる不都合を回避するための制
御回路も設ける。すなわち、第１及び第２の光検
出器６３及び６４を加算器６７に接続し、光検出
器の光電出力の和信号を作り比較器６８の反転出
力端子に入力させ、基準電圧Ｖと比較し、この出
力をスイツチ６６の制御端子に供給する。対物レ
ンズ１６が合焦位置から大きくずれると、各光検
出器に入射する光量が著しく低下するから、基準
となる閥値と対応する基準電圧Ｖを比較器６８に
入力させこの閥値より和信号が小さい場合には比
較器６８の出力によりスイツチ６６をオフする。
そして、スイツチ６６の共通端子６６ａがボリユ
ーム６９と接続するように切り換える。このボリ
ユーム６９は、電源（図示せず）に接続され、対
物レンズ１６が基準設定位置に位置するように駆
動出力をサーボループに供給する。そして、観察
すべき試料に応じて適切な位置にボリユームを設
定する。このように構成すれば、観察すべき試料
を交換した場合や、反射光像と透過光像を切り換
える場合でも、誤動作することなく対物レンズを
駆動制御できる。

本発明は上述した実施例だけに限定されるもの
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、赤、緑及び青の３本の光ビ
ームを試料に投射する構成としたが、赤と青のよ
うに２本の光ビームを投射する構成としてもよ
い。

また、上述した実施例では試料からの反射光を
用いて撮像する構成としたが、試料からの透過光
を利用して撮像する構成とすることもできる。

また、偏向手段による走査周波数f₁とリニアイ
メージセンサの読出し周波数f₂とは必ずしも整数
倍の関係を持たせる必要はなく、例えば走査周波
数f₁のリニアイメージセンサの読出し周波数に対
する倍率が大きい場合には整数倍とならなくても
画像上不都合を生ずることはない。

更に、光ビームを偏向する手段としては例えば
ポリゴンミラー等の任意の偏向手段を用いること
ができる。

更に、上述した実施例では３原色光ビーム毎に
音響光学素子を配置した構成としたが、各原色光
ビームを単一音響光学素子に入射させて高速振動
させることもできる。この場合音響光学素子への
最適入射角は、光の波長により相異しているので
各光ビームを同一平面内で入射角を変えて単一の
音響光学素子に入射させてＸ方向に偏向させる。
また、３原色光ビームを異なる平面に沿つて単一
の音響光学素子に入射させることもできる。この
ように、単一の音響光学素子を用いる場合には、
音響光学素子から異なる方向に出射する光ビーム
を共通の振動ミラーに入射させるための光学系が
必要になるが、音響光学素子は高価であるから装
置全体としての価格を安価にできる利点を達成で
きる。

（発明の効果） 以上説明した本発明による効果を要約すると次
の通りである。

(1) 副走査を行なう振動ミラーを各光ビームに対
して共通に用いているから、垂直方向の色ず
れ、すなわちレジストレーシヨンエラーの発生
を防止することができる。

(2) 光電変換素子として電荷蓄積効果を有するリ
ニアイメージセンサを用い、各リニアイメージ
センサをそれぞれ同期して読出す構成としてい
るから、光ビームの走査速度が変動しても画像
歪みや色ずれ等の発生を完全に防止できる。

(3) 各色成分の光ビームの走査周波数をリニアイ
メージセンサの読出し周波数のほぼ整数倍とな
るように設定すれば、光源のノイズの影響が平
均化されるため実質的にＳ／Ｎ比の高いカラー
画像信号を得ることができる。しかも、光ビー
ムの走査速度を遅くすることなく等価的に走査
線密度を高くすることができ、試料の光学情報
の欠落を回避できる。特にリニアイメージセン
サは1000画素以上のものを得ることができるの
で、高解像度のカラー画像信号を形成すること
ができる。

(4) 合焦検出装置をリニアイメージセンサと試料
との間に配置し、リニアイメージセンサに入射
する観察光の一部を分岐して直接観察光を用い
て焦点検出する構成としているから、一層正確
な焦点状態で試料を撮像することができる。

(5) 色分解光学とリニアイメージセンサとの間に
倍率を変えるためのレンズ系を光軸方向に移動
可能に配置し、このレンズ系の位置を調整して
容易に色収差を除去することができる。

(6) 光源としてレーザ光源を用いれば、試料表面
の凹凸により位相差が生じ、干渉作用による明
暗により試料表面の凹凸を鮮明に映出すること
ができる。

(7) 生体試料を観察する場合、レーザ光は生体中
に含まれる微量の螢光成分を励起でき、一方リ
ニアイメージセンサは螢光領域にも感度を有し
ているので、螢光フイルタを用いることなく生
体像を正確に再現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるカラー撮像装置の一例の
構成を示す線図、第２図は駆動回路の一例の構成
を示す回路図、第３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素子との関係を示
す平面図、第４図Ａ〜Ｃ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５図Ａ及びＢは試料上の走査線の状態を示
す線図、第６図は本発明による合焦検出装置の一
例の回路構成を示す回路図である。 １……赤色光源、２……緑色光源、３……青色
光源、４，２０，３２……エキスパンダ、５，２
１，２６，３３，３８……直角プリズム、６，２
２，３４……音響光学素子、７，８，１４，１
５，２３，２４，３５，３６……リレーレンズ、
９，２５，３７……偏光プリズム、１０，２７，
３９……1/4波長板、１１，１２……ダイクロイ
ツクプリズム、１３……振動ミラー、１６……対
物レンズ、１７……試料、１８，２８，４０……
凹レンズ、１９，３０，４１……リニアイメージ
センサ、２９，６２……ハーフミラー、３１……
合焦検出装置、４２……同期回路、４３……クロ
ツク発生回路、４４……音響光学素子駆動回路、
４５……振動ミラー駆動回路、４６……プロセツ
サ回路、４７，４８，４９……増巾器、５０……
カラーモニタ、５１……VTR、５５……ビーム
スポツト、６０……凸レンズ、６１……スリツト
板、６３，６４……光検出器、６５……差動増巾
器、６６……スイツチ、６７……加算器、６８…
…比較器、６９……ボリユーム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 異なる色成分の複数の光ビームを放射する複
   数の光源と、 これら光源から発した複数の光ビームを主走査
   方向に偏向させる第１の偏向手段と、 前記第１の偏向手段から出射した光ビームを合
   成するビーム合成光学系と、 ビーム偏向ミラーを有し、合成された光ビーム
   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の偏向手段と、 第１及び第２の偏向手段によつて偏向された光
   ビームを微小スポツト状に収束させて試料に投射
   する対物レンズと、 試料により反射され前記第２の偏向手段により
   偏向された反射光を各色成分毎に色分解する色分
   解光学系と、 前記主走査方向に１次元的に配列された複数の
   受光素子を有し、前記試料で反射した各色成分光
   を前記色分解光学系を介してそれぞれ受光して互
   いに同期して光電出力信号を出力する複数のリニ
   アイメージセンサとを具えることを特徴とするカ
   ラー撮像装置。 ２ 前記色分解光学系と前記リニアイメージセン
   サとの間に光軸方向に移動可能にレンズ系を配置
   し、このレンズ系の位置を調整して色収差を除去
   するように構成したことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のカラー撮像装置。 ３ 異なる色成分の複数の光ビームを放射する複
   数の光源と、 前記光源から発した光ビームを合成するビーム
   合成光学系と、 合成された光ビームを主走査方向に偏向させる
   第１の偏向手段と、 ビーム偏向ミラーを有し、前記第１の偏向手段
   によつて偏向された光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の偏向手段
   と、 第１及び第２の偏向手段によつて偏向された光
   ビームを微小スポツト状に収束させて試料に投射
   する対物レンズと、 試料により反射され前記第２の偏向手段により
   偏向された反射光を各色成分毎に色分解する色分
   解光学系と、 前記主走査方向に１次元的に配列された複数の
   受光素子を有し、前記試料で反射した各色成分光
   を前記第２の偏向手段及び色分解光学系を介して
   それぞれ受光して互いに同期して光電出力信号を
   出力する複数のリニアイメージセンサとを具える
   ことを特徴とするカラー撮像装置。 ４ 前記色分解光学系とリニアイメージセンサと
   の間に光軸方向に移動可能にレンズ系を配置し、
   このレンズ系の位置を調整して色収差を除去する
   ように構成したことを特徴とする特許請求の範囲
   第３項記載のカラー撮像装置。