JPH0547040B2

JPH0547040B2 -

Info

Publication number: JPH0547040B2
Application number: JP60146710A
Authority: JP
Inventors: Daikichi Awamura
Original assignee: LASER TEC KK
Current assignee: LASER TEC KK
Priority date: 1985-07-05
Filing date: 1985-07-05
Publication date: 1993-07-15
Also published as: JPS628690A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、水平走査方向の画像歪みを除去した
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て撮像装置が
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、試料を一杯に照射して試料の
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あり、種々の用
途に用いられるようになつている。

更に、別に撮像装置として、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ミラー撮像
装置の開発が強く要請されている。

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に一致
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す
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、
水平方向と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、同様に位置に大型化する欠
点があつた。

本発明者は上述した欠点を解消するため、３原
色の光ビームを試料上に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
している。

このカラー撮像装置は、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、複数の光ビームを前記第１
の偏向手段による走査方向と直交する方向に共通
に偏向する共通の第２と偏向手段と、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、試料からの反射光又は透過光を各色成分毎
に色分解する色分解光学系と、複数の素子が前記
主走査方向に１次元的に配列され、各色成分毎に
分解された光束を受光してそれぞれ同期して光電
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している。

このカラー撮像装置では、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して
いる。

（発明が解決しようとする問題点）上述したカラー撮像装置は、試料からの各色成
分を光束をリニアイメージセンサで受光してそれ
ぞれ同期して光電出力信号を出力する構成として
いるから、各光ビーム間に水平方向に走査速度に
ムラが生じても画像歪みや色ずれないカラー画像
信号を得ることができる。しかし、対物レンズを
はじめとする各種レンズの各光ビームに対する屈
折率が相異するため色収差が発生してしまい、試
料上における光ビームの走査領域が相互に一致し
ない欠点があつた。この結果、テレビモニタ上に
カラー画像を再生すると、水平方向に色ずれが発
生してしまい鮮明で高解像度のカラー画像が得ら
れない欠点があつた。このような対物レンズの色
収差に基因する色ずれを、対物レンズからリニア
イメージセンサまでの距離を調整して除去しよう
とすると、焦点状態が変化してしまい像がぼけて
しまう不具合が生じてしまう。更に、光学系を構
成する各種光学素子は光軸に対して高精度に取り
付けなければならないが、光学素子の取り付け誤
差があると同様に水平走査方向に位置ずれが生じ
てしまう。

従つて、本発明の目的は上述した欠点を除去
し、対物レンズの色収差や光学素子の取り付け誤
差が生じても水平走査方向の位置ずれが発生せず
鮮明で高解像度の画像を再現できるカラー撮像装
置を提供するものである。

（問題点を解決するための手段）本発明の撮像装置は、光ビームを放射する光源
と、この光源から放射される光ビームを主走査方向
に偏向させる第１の偏向手段と、第１の偏向手段によつて偏向された光ビームを
第１偏向手段による走査方向と直交する副走査方
向に偏向するビーム偏向ミラーを有する第２の偏
向手段と、第１および第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に収束して試料に向けて
投射する対物レンズと、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、試料からの反射光を前記第２偏
向手段を介して受光するリニアイメージセンサ
と、このリニアイメージセンサの読出周波数を主走
査方向の画像の歪み量に応じて調整する手段とを
具えることを特徴とするものである。

さらに、本発明による撮像装置は、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、少なくとも１個の走査方向偏向素子とビーム合
成光学系とを有し、前記異なる色成分の光ビーム
を受け、主走査方向に偏向された合成光ビームを
出射させる第１の偏向手段と、ビーム偏向ミラーを有し、ビーム合成された光
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の偏向手段で偏向
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
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、このリニアイメージセンサの読出周波数を主走
査方向の画像の歪み量に応じて調整する手段とを
具えることを特徴とするものである。

（作用）本発明では、試料からの光束を、各受光素子を
水平走査方向と対応する方向に配列したリニアイ
メージセンサで受光し、このリニアイメージセン
サの読出し周波数を水平走査方向の歪み量に応じ
て調整する。この結果、リニアイメージセンサの
読出し周波数を調整するだけで対物レンズの色収
差や光学系の歪みによつて生ずる水平走査方向の
画像歪みを容易に除去することができる。

（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。緑、赤及び青の３原
色の光ビームを放射するため、緑色光源１、赤色
光源２及び青色光源３をそれぞれ配置する。本例
では緑色光源１として488nｍの波長光を放射す
るArレーザを用い、赤色光源２として633nｍの
波長光を放射するHe−Neレーザを、青色光源３
として442nｍと波長光を投射する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
て直線偏光しているものとする。緑色光源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
偏光素子である第１の音響光素子６に入射する。
この第１の音響光素子６は緑色光ビームを主走査
方向に高速振動させるものであり、緑色光ビーム
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は赤色光
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を透過した緑
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で反射された緑色光
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
ツト状の緑色光ビームにより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からの反射光を再び
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で反射され第１
のリニアイメージセンサ１８に微小スポツト状に
光束した状態で入射する。このリニアイメージセ
ンサ１８はリレーレンズ１４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と画
素とリニアイメージセンサ１８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のに過ぎず、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。

次に赤色光の走査について説明する。赤色光源
２から発生した光ビームは、エキスパンダ１９及
び直角プリズム２０を経て、第２の音響光学素子
２１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２１で偏向されれ赤色光ビームは、リ
レーレンズ２２及び２３を経て第２の偏光プリズ
ム２４を透過して、第１の補正用振動ミラー２５
に入射する。この第１の補正用振動ミラーは２５
赤色光ビームの対物レンズ１６とリレーレンズ１
４及び１５の色収差によるＹ方向のずれを補正す
るためのものである。本例では、緑、赤及び青の
光ビームが緑色光ビームを中心にして青色光ビー
ムがＹ方向に拡大されたようにずれ、赤色光ビー
ムが縮小されるようにずれが生じた場合の補正を
行なうものとし、赤色及び青色光ビームをＹ方向
に緑色光ビームと一致させるように補正する。従
つて、この第１の補正用振動ミラー２５は、試料
１７上において赤色光ビームの緑色光ビームから
のずれ量に相当する量だけ赤色光ビームを共通の
振動ミラー１３の偏向方向と同一方向に偏向する
ように振動する。尚、この補正用振動ミラー２５
は、試料１６からの反射光を観察する場合には入
出力光の共通の光路内であつて他の波長光に対し
て影響を与えない光路内、すなわち第２の偏向プ
リズム２４と第１のダイクロイツクミラー１１と
の間に配置する。第１の補正用振動ミラー２５で
反射した光ビームは1/4波長板２６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は赤色光だ
けを反射するから、入射した赤色光ビームは反射
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により緑色光
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は緑色光ビームによつて走査され
た部分が赤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１２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２６を透過して偏光面が90°変化し、第１
の補正用振動ミラー２５で反射し、更に第２の偏
光プリズム２４の偏光面２４ａで反射してハーフ
ミラー２７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２８に入射し、その反射光は合焦検出装置
２９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２８は、第
１のリニアイメージセンサ１８と同様にリレーレ
ンズ１４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１
７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３０
及び直角プリズム３１を経て第３の音響光学素子
３２により主走査方向に走査周波数でf₁で高速振
動し、リレーレンズ３３及び３４を経て第３の偏
光プリズム３５を透過して第２補正用振動ミラー
３６に入射する。この第２の補正用振動ミラー３
６は、試料１７上における青色光ビームの緑色光
ビームに対するＹ方向のずれ量に相当する量だけ
共通の振動ミラー１３の偏向量を減少させるよう
に青色光ビームをＹ方向に偏向する。第２の補正
用振動ミラー３６で反射した青色光ビームは、1/
４波長板３７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に入射する。そして、この振動
ミラー１３により緑色及び赤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を経て共通の振動ミラー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３７で透過して
偏向面が90°変化し、第２の補正用振動ミラー３
６及び偏光プリズム３５で反射して、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３８に入射する。この
第３のリニアイメージセンサ３８もリレーレンズ
１４の結像装置に配置され、第１及び第２のリニ
アイメージセンサ１８及び２８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１８，２８及び３
８を同一構成としているので、緑色光を受光する
第１のリニアイメージセンサ１８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１８上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６０の径を各素子
１８ａ〜１８ｎ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６０は、素子１８ａ〜１８ｎ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１８ａ〜１８ｎ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１８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１８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
投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３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
６，２１及び３２の走査周波数f₁とリニアイメー
ジセンサ１８，２８及び３８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
料を走査する毎に各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１８，２８及び３８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３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１８，２８及び３８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
にしてあつたのて、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、対物レンズの色収差による水平走査方向
の色ずれ補正について説明する。第５図Ａ〜Ｄは
対物レンズの色収差により色ずれ補正を説明する
ためのものであり、第５図Ａは各光ビームは試料
上における走査領域を示す線図、同図Ｂは、各リ
ニアイメージセンサ及びモニタ上に投映される画
像を示す線図、同図Ｃは各リニアイメージセンサ
に供給すべき読出し用クロツク信号を示す波形
図、及び同図Ｄは補正後の各リニアイメージセン
サ及びモニタ上に投影される画像を示す線図であ
る。対物レンズ１６に色収差があると、対物レン
ズ１６の各光ビームに対する屈折率が相異するた
め倍率がそれぞれ異なつてしまう。この結果、各
光ビームの試料１７上における水平走査方向の走
査長及び各リニアイメージセンサ１８，２８及び
３８上に投影される画像の投影領域がそれぞれ相
異してしまう。本例では緑色光ビームの走査長を
中心として、赤色光ビームが縮小され、青色光ビ
ームが拡大する色収差が発生した例を示す。第５
図Ｂはこのような色収差が発生したときの各リニ
アイメージセンサ１８，２８及び３８上に投影さ
れる物体の像（矢印を以つて示す）を示すもので
あり、赤色反射光を受光する第２のリニアイメー
ジセンサ２８上には縮小された像が投影され、第
３のリニアイメージセンサ３８上に拡大された像
が投影されてしまう。この結果、各リニアイメー
ジセンサ１８，２８及び３８をそれぞれ同期して
読出すとモニタ３９上において水平走査方向に色
ずれを生じてしまう。このような色収差による色
ずれは明細書冒頭部で説明したようにリニアイメ
ージセンサの光軸方向の位置を調整して投影され
る像の倍率を変えて各像を一致させることもでき
るが、焦点状態がずれてリニアイメージセンサ上
の画像がぼけてしまう不具合が生じてしまう。こ
のため本発明では、各リニアイメージセンサ１
８，２８及び３８を合焦状態に維持し、各リニア
イメージセンサの読出し周波数を色収差量に応じ
てそれぞれ調整してモニタ上の各色成分画像の倍
率を一致させる。第５図Ｃに同図Ａ及びＢに示す
色収差を除去するための各リニアイメージセンサ
に供給すべき読出しクロツク信号波形を示す。色
収差によつてリニアイメージセンサに投影される
像が縮小される場合には読出しクロツクの周波数
が低くなるように調整し、拡大される場合には読
出しクロツクの周波数が高くなるように調整すれ
ばよい。本例では色収差量の一番小さい緑色光ビ
ームを受光する第１とリニアイメージセンサ１８
に供給する読出しクロツク信号を基準にして色収
差量に応じて第２のリニアイメージセンサ２８の
読出しクロツク信号の周波数が低くなるように調
整し、第３のリニアイメージセンサ３８の２８の
読出しクロツク信号の周波数が高くなるように調
整する。第５図Ｄに色収差量に応じてリニアイメ
ージセンサ１８及び３８の読出しクロツク信号を
調整したときの各リニアイメージセンサ１８，２
８及び３８に投影される像とモニタ３９上に再生
された画像の関係を示す。このように各リニアイ
メージセンサを合焦状態に持続し、読出し周波数
を色収差量に応じて調整する構成とすれば、再生
画像の解像度を持続しつつ、且つ対物レンズの色
収差により水平走査方向の色ずれを簡単に除去す
ることができる。

第６図は駆動回路の一例の構成を示すブロツク
図である。垂直及び水同期信号Ｖ及びＨを生成す
る同期回路４０をクロツク発生回路４１に接続し
て水平同期信号Ｈを供給する。このクロツク発生
回路４１では水平同期信号Ｈを用いて第１、第２
及び第３のリニアイメージセンサ１８，２８及び
３８に供給する３種のクロツク信号C₀、C₁及び
C₂生成する。第５図Ｃに示すように、緑色成分
光を受光する第１のリニアイメージセンサ１８に
は基準となるクロツク信号C₀を供給し、第２の
リニアイメージセンサ２８にはC₀よりも低い周
波数のクロツク信号C₁を供給し、第３のリニア
イメージセンサ３８にはC₀より高い周波数のク
ロツク信号C₂を供給する。また、同期回路４０
には、第１第２及び第３の音響光学素子６，２１
及び３２の駆動を制御する音響光学素子駆動回路
４２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４３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４４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をリニアイメージセンサ１８，２８及び３８
では、試料１７からの反射光量を応じた電荷量を
各素子に蓄積されるので、これらの電荷量を読出
しクロツクパルスC₀、C₁及びC₂に基づいて読出
し、各リニアイメーシセンサ１８，２８及び３８
に接続した増巾器４５，４６及び４７を介してそ
れぞれ増巾し、プロセツサ回路４４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４８に供給して記録した
り、VTR４９に記録する。このように構成すれ
ば、２つのリニアイメージセンサ２８及び３８の
読出しクロツク信号を補正するだけで色収差によ
る水平走査方向の色ずれを容易に除去することが
できる。尚、本例ではリニアイメージセンサ１
８，２８及び３８の読出し周波数と音響光学素子
６，２１及び３２の走査周波数とが一致していな
いが、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。尚、対物レンズ１６を交換したと
きは、対物レンズの色収差特性に合わせてクロツ
ク信号を変えればよいので、各対物レンズに対す
るクロツク周波数を予じめROMに記憶してお
き、対物レンズの交換時に対応するデータを自動
的に読出すように構成することができる。

第７図では駆動回路の変形例の構成を示すブロ
ツク図である。本例ではクロツク発生回路４１で
基準の読出し用のクロツクC₀を生成し、各リニ
アイメージセンサ１８，２８及び３８に供給して
各リニアイメージセンサに蓄積した電荷をそれぞ
れ同期して読み出す。それぞれ読み出した信号
を、書き込み制御回路５３から供給される書き込
みクロツク信号により各増巾器４５，４６及び４
７の後段にそれぞれ設けたラインメモリ５０，５
１及び５２にそれぞれ同期して記憶する。そし
て、読出し制御回路５４において基準周波数の読
出しクロツク信号と色収差によるずれ量を除去す
るために周波数補正した２種の読出しクロツク信
号との３種の読出しクロツク信号を生成し、基準
読出しクロツク信号をラインメモリ５０に供給
し、補正したクロツク信号をフレームメモリ５１
及び５２にそれぞれ供給する。そして、フレーム
メモリ５０，５１及び５２に一旦記憶した各色成
分の信号を周波数をそれぞれ変えて読み出し、色
収差による色ずれを補正する。このように各リニ
アイメージセンサの後段にそれぞれラインメモリ
を設け、ラインメモリ読出し周波数を補正する構
成としても色収差による水平走査方向の色ずれを
容易に除去することができる。

次に光学系の誤差や歪みによつて水平走査方向
に画像歪みが生じた場合の歪み除去方法について
説明する。対物レンズの色収差による色ずれを除
去した場合でも光学系で歪んでいると、すなわち
光学系を構成するミラーやレンズ等の各種の光学
素子に取付け誤差等があると、画像が水平走査方
向に歪んでしまう不都合が生じてしまう。本発明
は、このような光学系による水平走査方向の画像
歪みが生じても、リニアイメージセンサの読出し
周波数を適切に調整することにより水平走査方向
の画像歪みを有効に除去することができる。第８
図Ａはモニタ上で樽形の歪みが生じた場合の例を
示す。この樽形の画像歪みは、垂直走査方向の中
央部が水平走査方向に拡大され両端部が縮小され
るために発生する。この場合、第８図Ｂに示すよ
うに、垂直走査方向の両端部と対応する部分には
読出し周波数が低くなるように調整したクロツク
信号をリニアイメージセンサに供給し、中央部に
進むに従つて、読出し周波数が高くなるように調
整したクロツク信号をリニアイメージセンサに供
給すれば容易に除去することがでる。この場合、
同期回路４０から水平同期信号Ｈ及び垂直同期信
号Ｖを共にクロツク発生回路４１に供給し、クロ
ツク発生回路４１において垂直同期信号Ｖと対応
させながら、周波数調整した読出しクロツク信号
を作成すればよい。

第９図は水平走査方向の光軸を中心にして両側
において倍率が異なる画像歪みが生じた例を示
す。光学系中のミラーに取付け誤差が生ずると光
軸の両側で倍率が相異するような画像歪みが発生
してしまう。本例では、画面上の光軸の左側の倍
率が高く、右側の倍率が低くなつた例を示す。こ
の場合には、同図Ｂに示すように光軸を中心とし
て左側には読出し周波数が高くなるように周波数
を調整したクロツク信号をリニアイメージセンサ
に供給し、右側には読出し周波数が低くなるよう
に周波数を調整したクロツク信号を供給してリニ
アイメージセンサの読出し周波数を光軸を中心と
して左右の側で異なるように調整する。この水平
走査方向の倍率の差異による歪みを除去すること
によりモニタ上における水平走査方向の寸法精度
が向上し、例えば半導体集積回路のように水平方
向にパターンが延在する試料の寸法をモニタに映
出した画像から求める場合に有効である。

第１０図は水平走査方向の変位量が光軸からの
距離によつて非線形に変化する画像歪みを除去す
る例を示す。第１０図Ａに示すように光軸からの
距離に応じて非線形の画像歪みが発生した場合で
も、同図Ｂに示すようにリニアイメージセンサの
受光素子の読出し周波数を水平走査方向の歪み量
に応じて調整するように構成すれば非線形歪みを
容易に除去することができる。

本発明は上述した実施例だけに限定されるもの
ではなく幾多の変形や変更が可能である。例えば
上述した実施例ではカラー撮像装置に適用した実
施例をもつて説明したが、１本の光ビームを用い
るモノクロ型撮像装置にも適用できる。

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。

更に、光ビームを偏向する手段としては例べば
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てが、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の効果を要約すると次の通
りである。

(1) 対物レンズの色収差や光学系の歪みによつて
生ずる水平走査方向の位置ずれ量に応じてリニ
アイメージセンサ又はメモリの読出し周波数を
変える構成としているから、リニアイメージセ
ンサ又はメモリの読出し周波数を調整するだけ
で水平走査方向の位置ずれや画像歪みを除去で
き、鮮明な高解像度の画像を再生することがで
きる。

(2) カラー撮像装置に適用する場合、試料からの
各色成分の光束を受光する各リニアイメージセ
ンサの読出し周波数を、対物レンズの色収差量
に応じて補正する構成としているから対物レン
ズの色収差を簡単な構成で除去でき、色ずれの
ない鮮明で高解像度のカラー画像を再生するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による撮像装置をカラー撮像装
置に適用した実施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
ツトと素子との関係を示す平面図、第３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４図Ａ及びＢは試
料上の走査線の状態を示す線図、第５図Ａ〜Ｄの
色収差による色ずれ補正を説明するための線図、
第６図は駆動回路の一例の構成を示すブロツク
図、第７図は駆動回路の変形例の構成を示すブロ
ツク図、第８図は樽形歪みの除去を説明するため
の線図、第９図は水平走査方向の光軸を中心とし
て左右の側の倍率の差異による歪みの除去を説明
するための線図、第１０図は光軸からの距離に応
じて非線形に変化する歪みの除去を説明するため
の線図である。１……赤色光源、２……緑色光源、３……青色
光源、４，１９，３０……エキスパンダ、５，２
０，２５，３１，３６……直角プリズム、６，２
１，３２……音響光学素子、７，８，１４，１
５，２２，２４，３３，３４……リレーレンズ、
９，２４，３５……偏光プリズム、１０，２６，
３７……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、１８，２８，３８……
リニアイメージセンサ、２７……ハーフミラー、
２９……合焦検出装置、４０……同期回路、４１
……クロツク発生回路、４２……音響光学素子駆
動回路、４３……振動ミラー駆動回路、４４……
プロセツサ回路、４５，４６，４７……増巾器、
４８……カラーモニタ、４９……VTR、５０，
５１，５２……フレームメモリ、５３……書込み
制御回路、５４……読出し制御回路、６０……ビ
ームスポツト。

Claims

【特許請求の範囲】１光ビームを放射する光源と、この光源から放射される光ビームを主走査方向
に偏向させる第１の偏向手段と、第１の偏向手段によつて偏向された光ビームを
第１偏向手段による走査方向と直交する副走査方
向に偏向するビーム偏向ミラーを有する第２の偏
向手段と、第１および第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に収束して試料に向けて
投射する対物レンズと、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、試料からの反射光を前記第２偏
向手段を介して受光するリニアイメージセンサ
と、このリニアイメージセンサの読出周波数を主走
査方向の画像の歪み量に応じて調整する手段とを
具えることを特徴とする撮像装置。２光ビームを放射する光源と、この光源から放射される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、第１の偏向手段によ
つて偏向された光ビームを第１偏向手段による走
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および第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に収束して試料に向けて
投射する対物レンズと、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、試料からの反射光を前記第２の
偏向手段を介して受光するリニアイメージセンサ
と、このリニアイメージセンサからの出力信号を記
憶するメモリ装置と、このメモリ装置の読出周波数を主走査方向の画
像の歪み量に応じて調整する手段とを具えること
を特徴とする撮像装置。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、少なくとも１個の走査方向偏向素子とビーム合
成光学系とを有し、前記異なる色成分の光ビーム
を受け、主走査方向に偏向された合成光ビームを
出射させる第１の偏向手段と、ビーム偏向ミラーを有し、ビーム合成された光
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の偏向手段で偏向
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
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、このリニアイメージセンサの読出周波数を主走
査方向の画像の歪み量に応じて調整する手段とを
具えることを特徴とする撮像装置。４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、少なくとも１個の走査方向偏向素子とビーム合
成光学系とを有し、前記異なる色成分の光ビーム
を受け、主走査方向に偏向された合成光ビームを
出射させる第１の偏向手段と、ビーム偏向ミラーを有し、ビーム合成された光
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の偏向手段で偏向
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
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、このリニアイメージセンサからの出力信号を記
憶するメモリ装置と、このメモリ装置の読出周波数を主走査方向の画
像の歪み量に応じて調整する手段とを具えること
を特徴とする撮像装置。