JP4312775B2 - 分散光学系を用いた実時間共焦点顕微鏡 - Google Patents

Description

本発明は、共焦点顕微鏡を走査装置無しに構成して、走査装置の存在に起因する振動問題、信号処理問題、光損失問題、製造コスト問題を解決するとともに、実時間で映像を獲得するための分散光学系を用いた実時間共焦点顕微鏡に関する。

本発明による分散光学系を用いた実時間共焦点顕微鏡は、半導体ウェハーの欠陥検査、ＬＣＤの欠陥検査などの速い速度を要求する検査に応用されることができる。

従来、共焦点走査顕微鏡は生医学分野の対象物への観測に多用されている。光軸方向の深さ方向の分解能に優れており、試片内部の形状が観察でき、対象物の３次元形状が得られるという長所を有する。また、共焦点走査顕微鏡は、既存の光学顕微鏡に比べて水平方向への高い分解能を有するので、最近は半導体ウェハー、映像出力装置、微細パターンなどの測定及び検査に多く応用されている。

図１は、従来のニプコーディスク（Ｎｉｐｋｏｗ ｄｉｓｋ）を用いた共焦点走査顕微鏡を示す概略図である。同図に示すように、従来の技術は、光源１、視準レンズ２、分光器３、ニプコーディスク４、モーター５、チューブレンズ６、対物レンズ７、試片８、第１レンズ９、第２レンズ１０、２次元光電検出器１１からなる。

光源１から出た光は、視準レンズ２を経ながら平行光となる。平行光は分光器３で反射されてニプコーディスク４の上面を照明することになる。

この際、ニプコーディスク４の一形態は図２に示すようである。図２は針穴状の小さな開口４ａがディスク上に多数分布しているディスクの形態を示しており、平行光がディスクを照明する場合、照明される領域内における多数の開口４ａを通過した光だけがチューブレンズ６に向かって進行できる。照明領域内における開口４ａをそれぞれ通過した光は、回折現象によって多様な角度をもって伝播されることにより、開口４ａの位置に点光源を配置したような効果をもたらす。

チューブレンズ６及び対物レンズ７は、開口４ａを試片８上に結像するが、これによって試片８の観察領域のうち多数の点領域だけが照明される効果が得られる。試片８の観察領域を全部照明するためには、開口４ａの位置を変えなければならないが、このためにニプコーディスク４をモータ５に装着してその回転軸運動によってディスク上の開口４ａが移動するようにする。

試片８上の照明された部分から反射された光は、対物レンズ７及びチューブレンズ６を通過してニプコーディスク４上に結像される。このとき、試片８が対物レンズ７の焦点平面上にある場合、反射光がニプコーディスク４上の開口４ａを通過する反面、試片８が対物レンズ７の焦点平面から外れて光軸方向に移動した場合、反射光が開口４ａを通過することができないようになる。これによって、共焦点効果が得られ、光軸方向への高い分解能が得られる。

開口４ａを通過した反射光は、第１レンズ９及び第２レンズ１０により２次元光電検出器１１上に結像される。モーター５の駆動回転によって光電検出器１１上に結像される点の位置も変わって、２次元光電検出器の全領域に光信号が伝達されるようになり、試片８の２次元情報が得られる。

図３は、ニプコーディスク４の他の形態を示している。図３に示すようなディスク４の場合、表面に曲線形態の開口４ｂを有している。このような開口を用いる場合、照明光が通過する領域が線の形態を有し、このため試片８上に対物レンズ７によって照明される領域も線の形態を有することになる。モーター５の駆動回転によって試片を照明する線が移動し、また２次元光電検出器１１上で結像される線も移動することで試片８の２次元形状を獲得することができる。

回転ディスクを用いた共焦点走査顕微鏡は、ビーム偏光器を用いて直列方式で映像を獲得するビーム偏向共焦点走査顕微鏡に比べて高い映像獲得速度が得られるという長所がある。測定速度の限界は２次元光電検出器の映像獲得速度によって決められ、一般に１秒当たり３０枚程度の映像が得られ、最近は２次元光電検出器の映像獲得速度向上に応じて１秒当たり１０００枚の映像を獲得することができる共焦点走査顕微鏡も実現されている。

しかし、並列信号処理のために試片上の一つの点ではなく、多数の点或いは広い領域を照明するので、光軸方向の分解能が劣るという短所がある。

図４は、このような効果を示している。試片８が対物レンズ７の焦点平面に位置する場合、試片８で反射された光がチューブレンズ６によって開口４ａ上に正確に集光されるので、図４（ａ）に示すように多量の光が開口４ａを通過することになる。この場合、集光された反射光が隣接した開口４ａには如何なる影響も与えない。

しかし、試片８が対物レンズ７の焦点平面から外れている場合、図４（ｂ）に示すように、チューブレンズ６によって集光された光が、照明光が出た開口４ａに正確に集光されず、光軸方向に移動した位置に集光されるようになる。この場合、反射光が、照明光が出た開口４ａだけでなく、隣接した開口４ａも通過するようになって、共焦点原理に基づく光軸方向への分解能の向上効果が低下することになる。

図５は、単一開口を用いた共焦点走査顕微鏡及び多重開口を用いた共焦点走査顕微鏡に対して、開口のサイズに応じた光軸方向への分解能の変化形態を示している。測定可能範囲内の光量を得るためには、開口のサイズを大きくしなければならないが、図５に示すように多重開口を用いた共焦点走査顕微鏡の場合は、開口のサイズが大きくなるにつれ、光軸方向への分解能の値が増加することにより性能が低下することがわかる。

このように、既存の回転ディスクを用いた共焦点走査顕微鏡では、隣接した開口から照明された光が試片で反射されて入るものが一種の雑音として働くことにより、光軸方向への性能が劣るようになる。

従来の発明におけるもう一つの問題点としては、振動問題とサンプリング問題が挙げられる。ニプコーディスク（Ｎｉｐｋｏｗ ｄｉｓｋ）を回転させるために回転運動をするモーターなどが必要であるが、これは全ての光学系に振動による問題を誘発させる。また、映像獲得速度が高い２次元光電検出器を用いる場合、ニプコーディスクの回転数が十分でなく映像の歪曲が起こる。

図６は従来の共焦点走査顕微鏡を示す概略図である。同図に示すように、従来の共焦点走査顕微鏡１０は、光源１２、ビーム空間フィルタ／拡張装置１４、分光器１６、走査装置１８、対物レンズ２０、集光レンズ２２、針穴状開口２４、及び光電検出器２６を含む。

光源１２から出た光は、ビーム空間フィルタ／拡張装置１４を通過して平行光となり、前記平行光は分光器１６で反射されて走査装置１８に入射する。走査装置１８によって進行方向が変わった前記平行光は対物レンズ２０によって試片８上に集光される。前記試片８で反射されるか或いは蛍光されて出た光は前記対物レンズ２０、前記走査装置１８を経て前記分光器１６を通過して集光レンズ２２により針穴状開口２４上に集光される。このとき、試片８で反射や蛍光されて出た光の中で対物レンズ２０の焦点平面（Ｆｏｃａｌ ｐｌａｎｅ）で反射や蛍光された光は針穴状開口２４上に焦点をつけることになって、針穴状開口２４を通過して光電検出器２６によって測定される。焦点平面外の領域で反射又は蛍光されて出た光は針穴状開口２４の前方又は後方に焦点をつけ、これによって光の多くの部分が針穴状開口２４を通過せず、その結果光電検出器２６で測定される光の強度が劣るようになる。

このような原理を用いて対物レンズ２０の焦点平面から出た情報だけを得ることができ、対象物内部の組織を観察することができる。また、焦点平面上にあっても焦点から離れた点から出た光を針穴状開口がフィルタリングして水平方向への分解能も向上する。

しかしながら、針穴状開口２４を使用する共焦点走査顕微鏡１０は、走査装置１８の走査速度の限界のため、一つの２次元映像を得るために多くの時間がかかるという問題点がある。このような問題点を解決するために走査装置に音響光学偏向器（Ａｃｏｕｓｔｏｏｐｔｉｃ ｄｅｆｌｅｃｔｏｒ）を用いて高い測定速度を得ることもあるが、この場合信号処理に多くの計算荷重がかかり、必ずコンピューターが必要であるという短所を有する。

図７は回折格子（Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ ｇｒａｔｉｎｇ）を用いて試片の２次元平面のうち一方を色によって符号化したスペクトル符号化共焦点顕微鏡（Ｓｐｅｃｔｒａｌｌｙ−ｅｎｃｏｄｅｄ ｃｏｎｆｏｃａｌ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）を示す概略図である。同図に示すように、従来の技術は光ファイバー７１、レンズ７２、回折格子７３、試片７４からなる。

光ファイバー７１の一端から出た光はレンズ７２によって収束される。この際、光ファイバー７１から出た光は様々な波長を有する広帯域（ｂｒｏａｄ−ｂａｎｄ）光源を用いることになる。回折格子７３は光の波長によって１次ビームが進行する角度が異なっているので、図示のように波長１、波長２、波長３の光が試片７４上にそれぞれ相異なる点に結像されるようになる。この場合、試片７４から反射された光は再び回折格子７３及びレンズ７２を通過して光ファイバー７１の一端に集光され、集光された光は光ファイバー７１の他端に伝達される。このように試片７４の平面において、一方向に波長の異なる光と試片７４上の座標とをマッチさせることができ、マッチされた方向へはスキャンを行わなくてもよいという長所を有する。

しかし、試片７４の２次元映像を全部獲得するためには、光ファイバー７１の一端をマッチされた方向と垂直である方向（図７における地面に垂直である方向）へ移送させるか、光ファイバー７１と回折格子７３との間にビーム偏向器を装着してマッチされない方向へ光を偏向させなければならない。

このように移送部が装着されると、移送部の運動によるシステムの振動が発生し、かかる振動は測定の信頼性を劣化させる要因として働くようになる。また、マッチされた方向へ一行の情報を獲得し、加えて垂直である方向へビームを動かしながら直列（ｓｅｒｉａｌ）に信号を取り入れて処理するので時間がかかるようになり、つまり映像獲得速度を低下させる要因となる。しかも、使用されるビーム偏向器又は光ファイバー移送装置は高価であり、これは測定機器のコストを上昇させる要因にもなる。また、従来の共焦点走査顕微鏡として、例えば、特許文献１に示すようなものが開示されているが、特許文献１における走査機構８０の移動に伴う振動によって惹起される前記問題点は何ら解決されていない。

特開平５−２９７２７９号公報

従って、本発明は、上記のような従来の問題点、即ち前記走査装置による振動問題、信号処理問題、測定器のコストアップ問題などを解決するためのもので、走査装置を含めず物体の２次元断面映像を実時間で獲得することができるようにした分散光学系を用いた実時間共焦点顕微鏡を提供することにその目的がある。

上記目的を達成するための本発明の具体的な手段は、分散光学系を用いた実時間共焦点顕微鏡において、光を供給する広帯域光源と、前記光源から出た光を集光してスリット開口上に照明する照明光学系と、前記照明光学系から出射した光を反射して前記スリット開口上に照明し、また、試片で反射されて前記スリット開口を通過した光を透過する分光器と、前記照明光学系から照明された光のうちスリット領域のみを通過させる前記スリット開口と、前記スリット開口を通過した光を平行光にするチューブレンズと、前記チューブレンズから出た平行光を波長によって異なる角度で進行するようにする第１分散光学系と、前記第１分散光学系から出た光を前記試片上に照明する対物レンズと、前記試片で反射されて前記スリット開口を通過した光を平行光にする第１結像レンズと、前記第１結像レンズを通過した平行光を波長によって異なる角度で進行するようにする第２分散光学系と、前記第２分散光学系から出た光を結像する第２結像レンズと、前記第２結像レンズで結像された光を電気的な信号に切り換える２次元光電検出器と、からなる。

そして、本発明によれば、前記第１及び第２分散光学系はプリズムで構成できる。

また、本発明によれば、前記第１及び第２分散光学系は回折格子で構成できる。

更に、本発明によれば、前記広帯域光源と前記照明光学系との間に配置された偏光板と、前記第１分散光学系と前記対物レンズとの間に配置された波長板と、前記第１結像レンズと前記第２分散光学系との間に配置された偏光板と、を備えてなり、前記分光器に代えて、前記照明光学系から照明された光を前記スリット開口と結像レンズにそれぞれ分光する偏光分光器を更に含む。

また、本発明によれば、前記照明光学系は円柱レンズからなる。

また、本発明によれば、分散光学系を用いた実時間共焦点顕微鏡において、光を供給する広帯域光源と、前記光源から出た光を集光する円柱レンズと、前記円柱レンズによって集光されたスリットパターンを平行光にする照明レンズと、前記照明レンズから出射した光を反射し、また、試片で反射されてスリット開口を通過した光を透過する分光器と、前記照明レンズから出て、前記分光器で反射された平行光を、前記スリット開口上に集光させる第１結像レンズと、前記第１結像レンズが結像した光のうちスリット領域のみを通過させる前記スリット開口と、前記スリット開口を通過した光を平行光にするチューブレンズと、前記チューブレンズから出た平行光を波長によって異なる角度で進行するようにする第１分散光学系と、前記第１分散光学系から出た光を前記試片上に照明する対物レンズと、前記試片で反射されて前記第１結像レンズ及び前記分光器を通過した平行光を波長によって異なる角度で進行するようにする第２分散光学系と、前記第２分散光学系から出た光を結像する第２結像レンズと、前記第２結像レンズで結像された光を電気的な信号に切り換える２次元光電検出器と、からなる。

更に、本発明によれば、前記円柱レンズと前記照明レンズとの間に配置されて前記円柱レンズによって集光された光をフィルタリングする第２スリット開口を更に含むことができる。

本発明によれば、何等の走査装置無しに共焦点顕微鏡を構成することにより、（１）走査装置の存在に起因する振動問題を無くすことができ、（２）高価のビーム偏向装置、信号処理装置を用いないことで、測定器の製造コストを低減させることができ、（３）信号処理による時間遅延が全くなく高速に映像を得ることができ、更に（４）走査装置がないので小型化が容易であるという長所を有する。

従って、本発明は高速で高分解能測定を要求する半導体生産ラインにおける検査工程、ＬＣＤ生産ラインにおける検査工程などに応用でき、また応用される場合、（１）製造コスト及び生産時間を短縮することができ、（２）全数検査を通じて高付加価値製品の品質を向上させることができ、更に（３）小型化によって接近し難い部分の観察にも広く応用できる。

以下、添付図面を参照して本発明による好適な実施形態をより詳細に説明する。

図８は本発明の実施形態による共焦点顕微鏡を示す概略図である。

図８に示すように、本発明は広帯域光源８０１、波長フィルタ８０２、照明光学系８０３、分光器８０４、スリット開口８０５、チューブレンズ８０６、第１分散光学系８０７（ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｏｐｔｉｃｓ）、対物レンズ８０８、第１結像レンズ８１０、第２結像レンズ８１２、第２分散光学系８１１、及び２次元光電検出器８１３を含む。

広帯域光源８０１から出た光は波長フィルタ８０２を通過しながら波長の範囲が狭くなる。波長の範囲があまり広い場合、多様な波長の光に対して色収差が発生する。広帯域光源８０１の波長範囲が小さな場合は光効率の向上のために波長フィルタ８０２を使わなくてもよい。

波長フィルタ８０２を通過した光は照明光学系８０３によってスリット開口８０５上に収束される。分光器８０４は、照明光学系８０３から出射した光を反射して前記スリット開口８０５上に照明し、また、試片８０９で反射されてスリット開口８０５を通過した光を透過させる。スリット開口８０５を通過した光は回折によってまるでスリット上の各点が点光源のように進行することになる。スリット開口８０５から焦点距離だけ離れているチューブレンズ８０６はスリット開口８０５を通過した光を図８における地面に垂直な方向へ多様な角度で進行する平行光にする。

この平行光の束は、第１分散光学系８０７に入射するようになる。第１分散光学系８０７は光の波長によって相異なる角度で進行するようにする光学系である。第１分散光学系８０７に入射する光が多様な波長を有するので、相異なる波長を有する光は分岐してそれぞれ異なる角度で進行する。このように分岐した光は対物レンズ８０８によって試片８０９上に集光されるが、この際、試片８０９が照明されるパターンは図９に示すようである。特定の波長の光がスリット状に試片８０９上に照明され、それぞれ異なる波長の光がスリットの長手方向に垂直である方向へ相異なる領域をスリット状に照明することになる。このように本発明は試片８０９の２次元領域を一度に照明することを特徴とする。

試片８０９で反射された光は、対物レンズ８０８及び第１分散光学系８０７を通過しながら１つに合わせられ、チューブレンズ８０６によってスリット開口８０５上に集光される。この際、対物レンズ８０８の焦点平面に試片８０９が載置されている場合に限って反射されてきた光がスリット開口８０５を通過し、焦点平面の上方や下方に試片８０９が載置されている場合には、反射された光がスリット開口８０５によって多くの部分が除去されるようになる。スリットを通過した光は更に第１結像レンズ８１０によって平行光の束となり、これは第２分散光学系８１１に入射して波長によって地面に水平である方向へ分岐するようになる。分岐した光は、第２結像レンズ８１２によって２次元光電検出器８１３上に焦点をつける。もし鏡が試片８０９として用いられ、試片８０９が対物レンズの焦点平面に位置しているならば、２次元光電検出器８１３上で観察される像は、図９の照明パターンと類似した形態を有することになる。

図１０ａ乃至図１０ｃは、実際に試片を観察する場合に見られる照明領域及び２次元光電検出器上で観察される像を示している。図１０ａに示すように、高さの段差を有する試片８０９において、上面が対物レンズ８０８の焦点平面に位置する場合、下面から反射されてきた信号は、スリット開口によって除去されてその光量が極めて弱くなる。このとき、試片８０９上に照明される光のパターンは図１０ｂのようである。従って、図１０ｃのような映像を２次元光電検出器８１３で観察することができるようになる。

このように何等の走査装置無しに試片の映像を得ることができるので、その構成が簡単で、且つ信号処理にかかる費用及び時間を省くことができる。また、既存の一般光学顕微鏡と同様に使用できるとともに、既存の光学顕微鏡よりも分可能の高い映像が得られるというメリットを有する。

光を波長によってそれぞれ異なる角度で進行させることができる分散光学系８０７はいろんな方法で具現できる。

図１１は、分散光学系８０７がプリズム１１０からなる場合を示している。図１１に示すように、１つの光が入射する場合、光が多様な角度に分岐して出射することになる。これはプリズム１１０を構成する物質の屈折率が波長によってそれぞれ異なる値を有するので、屈折角の差が生じるからである。

図１２は、回折格子１２０を用いて分散光学系を構成した例である。図１２に示すように、１つの光が入射する場合、光が波長によって多様な角度に分岐して出射することになる。格子によって回折が起こる場合、１次光の進行角は波長の大きさに比例するので、波長の異なる光はそれぞれ相異なる方向へ進行するようになる。

図１３はＶＰＨ（Ｖｏｌｕｍｅ Ｐｈａｓｅ Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ）回折格子１３０を用いて分散光学系を構成した例である、ＶＰＨ回折格子１３は体積ホログラム（Ｖｏｌｕｍｅ ｈｏｌｏｇｒａｍ）を用いて回折格子を製作したもので、１次光の効率を極大化したものである。プリズムの場合、波長によって分岐する角度の程度があまり大きくなく、試片の広い領域を照明するためには極めて広い波長を有する光源を必要とする。しかし、波長の領域があまり広すぎると、色収差が発生するようになる。既存の回折格子の場合、回折格子間の間隔を減らして１次光の分岐角を大きくすることは可能であるが、１次光に対する効率が劣るという短所を有する。これに対し、ＶＰＨ回折格子１３は波長の変化に応じて角度を大きく変化させるとともに、１次光の効率を増大させたという長所を有する。

図１４は本発明の他の実施形態を示すものである。尚、図１４においては、前記図８と同一又は同等の部分には同じ符号を付してある。図１４に示すように、波長フィルタ８０２と照明光学系８０３との間に偏光板１４０を設け、分光器８０４の代わりに偏光分光器１４１を用い、第１分散光学系８０７と対物レンズ８０８との間に波長板１４２を設け、第１結像レンズ８１０と第２分散光学系８１１との間に偏光板１４３を設けたことを特徴とする。

本実施形態は、スリット開口８０５に入射する光を偏光させてスリット開口８０５を通過せず反射された光が２次元光電検出器８１３で検出されることを防止する。スリット開口８０５で反射された光は、入射した光と同一の偏光状態を有するので、偏光分光器１４１を通過せずに反射することになる。従って、スリット開口８０５面から反射された光は２次元光電検出器８１３で検出されない。

これによって、スリット開口８０５を通過してチューブレンズ８０６、分散光学系８０７、対物レンズ８０８を経て試片８０９に照明されて反射した光は波長板１４２を二度通過するようになり、再びスリット開口８０５を通過した後、偏光分光器１４１で反射せず通過して２次元光電検出器８１３で検出される。本実施形態はスリット開口８０５平面上の反射面、各種の光学部品によって反射した雑光の影響を減らすことができ、信号対雑音比を向上させることができる。

図１５は、本発明の他の実施形態によるもので、照明光学系が円柱レンズ（Ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ ｌｅｎｓ）１５０から構成されたことを特徴とする。円柱レンズ１５０を用いて光源から出た光を収束する場合、集光効果が一方向のみに発生して集まった部分における光がスリット状になる。かかる光をスリット開口８０５に照明する場合、スリット開口８０５を通過せず反射する光の量を減らすことができ、光効率を増大させることができ、反射光による映像の質低下を防ぐことができるという長所を有する。

図１６は本発明の別の実施形態を示すもので、照明光学系が円柱レンズ１５０、照明レンズ１６０、第１結像レンズ８１０から構成されたことを特徴とする。

従って、円柱レンズ１５０によってスリット状に集光された光を更にスリット開口８０５上に照明レンズ１６０及び第１結像レンズ８１０を利用して結像する方式を用いる。この際、照明レンズ１６０を通過した光はそれぞれ進行する方向の異なる平行光の束となり、これが第１結像レンズ８１０によってスリット開口８０５上に結像される。このような光学系を用いると、分光器８０４を通過する光が平行光となり、収束光や発散光であるときに発生可能な収差を除去することができるという長所を有する。

図１７は、本発明のまた別の実施形態を示すもので、照明光学系が円柱レンズ１５０、第２スリット開口１７０、照明レンズ１６０、第１結像レンズ８１０から構成されたことを特徴とする。

従って、円柱レンズ１５０によってスリット状に集光された光のうち第２スリット開口１７０を通過した光だけが照明レンズ１６０及び第１結像レンズ８１０を介してスリット開口８０５上に照明されるようになる。第２スリット開口１７０を通過した光のみをスリット開口８０５上に照明するので、スリット開口８０５上から反射した光がないので、雑光による映像の質低下を防ぐことができるという長所を有する。

以上のように、たとえ本発明を限定された実施形態及び図面によって説明したが、本発明はこれに限定されるわけではなく、本発明の属する技術分野における通常の知識を持つ者により本発明の技術的思想や請求範囲の均等範囲内で多様な修正や変形が可能であることは明らかである。

従来の回転ディスクを用いた共焦点走査顕微鏡を示す概略図である。 多重ピンホール開口が形成されている回転ディスクを示す概略図である。 スリットピンホール開口が形成されている回転ディスクを示す概略図である。 多重開口を用いた共焦点走査顕微鏡における試片の光軸方向への移動によるチューブレンズで集光された反射光の影響を示す図である。 多重開口を用いた共焦点走査顕微鏡及び単一開口を用いた共焦点走査顕微鏡に対して、開口のサイズ増加による光軸方向への分解能を変化程度を示すグラフである。 ビーム偏向器を用いた従来の共焦点走査顕微鏡を示す概略図である。 一軸に波長符号化された従来の共焦点走査顕微鏡を示す概略図である。 本発明の第１実施形態を示す図である。 試片が照明される形態を示す概略図である。 実際に試片を観察する場合、試片が照明される形態及び２次元光電検出器で観察される形態を示す概略図である。 プリズムから光が分散されることを示す概略図である。 回折格子から光が分散されることを示す概略図である。 ＶＰＨ回折格子から光が分散されることを示す概略図である。 本発明の第２実施形態を示す図である。 本発明の第３実施形態を示す図である。 本発明の第４実施形態を示す図である。 本発明の第５実施形態を示す図である。

符号の説明

１１０ プリズム
１２０ 回折格子
１３０ ＶＰＨ回折格子
１４０、１４３ 偏光板
１４２ 波長板
１５０ 円柱レンズ
１６０ 照明レンズ
１７０ 第２スリット開口
８０１ 広帯域光源
８０２ 波長フィルタ
８０３ 照明光学系
８０４ 分光器（偏光分光器）
８０５ スリット開口
８０６ チューブレンズ
８０７ 第１分散光学系
８０８ 対物レンズ
８０９ 試片
８１０ 第１結像レンズ
８１１ 第２分散光学系
８１２ 第２結像レンズ
８１３ ２次元光電検出器

Claims (7)

1. 分散光学系を用いた実時間共焦点顕微鏡において、
   光を供給する広帯域光源（８０１）と、
   前記光源（８０１）から出た光を集光してスリット開口（８０５）上に照明する照明光学系（８０３）と、
   前記照明光学系（８０３）から出射した光を反射して前記スリット開口（８０５）上に照明し、また、試片（８０９）で反射されて前記スリット開口（８０５）を通過した光を透過する分光器（８０４）と、
   前記照明光学系（８０３）から照明された光のうちスリット領域のみを通過させる前記スリット開口（８０５）と、
   前記スリット開口（８０５）を通過した光を平行光にするチューブレンズ（８０６）と、
   前記チューブレンズ（８０６）から出た平行光を波長によって異なる角度で進行するようにする第１分散光学系（８０７）と、
   前記第１分散光学系（８０７）から出た光を前記試片（８０９）上に照明する対物レンズ（８０８）と、
   前記試片（８０９）で反射されて前記スリット開口（８０５）を通過した光を平行光にする第１結像レンズ（８１０）と、
   前記第１結像レンズ（８１０）を通過した平行光を波長によって異なる角度で進行するようにする第２分散光学系（８１１）と、
   前記第２分散光学系（８１１）から出た光を結像する第２結像レンズ（８１２）と、
   前記第２結像レンズ（８１２）で結像された光を電気的な信号に切り換える２次元光電検出器（８１３）と、を含むことを特徴とする分散光学系を用いた実時間共焦点顕微鏡。
2. 前記第１及び第２分散光学系（８０７、８１１）はプリズム（１１０）から構成されることを特徴とする請求項１記載の分散光学系を用いた実時間共焦点顕微鏡。
3. 前記第１及び第２分散光学系（８０７、８１１）は回折格子（１２０）から構成されることを特徴とする請求項１記載の分散光学系を用いた実時間共焦点顕微鏡。
4. 前記広帯域光源（８０１）と前記照明光学系（８０３）との間に配置された偏光板（１４０）と、
   前記第１分散光学系（８０７）と前記対物レンズ（８０８）との間に配置された波長板（１４２）と、
   前記第１結像レンズ（８１０）と前記第２分散光学系（８１１）との間に配置された偏光板（１４３）と、を備えてなり、
   前記分光器（８０４）に代えて、前記照明光学系（８０３）から照明された光を前記スリット開口（８０５）と結像レンズ（８１０）にそれぞれ分光する偏光分光器（１４１）を更に含むことを特徴とする請求項１記載の分散光学系を用いた実時間共焦点顕微鏡。
5. 前記照明光学系（８０３）は円柱レンズ（１５０）からなることを特徴とする請求項１記載の分散光学系を用いた実時間共焦点顕微鏡。
6. 分散光学系を用いた実時間共焦点顕微鏡において、
   光を供給する広帯域光源（８０１）と、
   前記光源（８０１）から出た光を集光する円柱レンズ（１５０）と、
   前記円柱レンズ（１５０）によって集光されたスリットパターンを平行光にする照明レンズ（１６０）と、
   前記照明レンズ（１６０）から出射した光を反射し、また、試片（８０９）で反射されてスリット開口（８０５）を通過した光を透過する分光器（８０４）と、
   前記照明レンズ（１６０）から出て、前記分光器（８０４）で反射された平行光を、前記スリット開口（８０５）上に集光させる第１結像レンズ（８１０）と、
   前記第１結像レンズ（８１０）が結像した光のうちスリット領域のみを通過させる前記スリット開口（８０５）と、
   前記スリット開口（８０５）を通過した光を平行光にするチューブレンズ（８０６）と、
   前記チューブレンズ（８０６）から出た平行光を波長によって異なる角度で進行するようにする第１分散光学系（８０７）と、
   前記第１分散光学系（８０７）から出た光を前記試片（８０９）上に照明する対物レンズ（８０８）と、
   前記試片（８０９）で反射されて前記第１結像レンズ（８１０）及び前記分光器（８０４）を通過した平行光を波長によって異なる角度で進行するようにする第２分散光学系（８１１）と、
   前記第２分散光学系（８１１）から出た光を結像する第２結像レンズ（８１２）と、
   前記第２結像レンズ（８１２）で結像された光を電気的な信号に切り換える２次元光電検出器（８１３）と、を含むことを特徴とする分散光学系を用いた実時間共焦点顕微鏡。
7. 前記円柱レンズ（１５０）と前記照明レンズ（１６０）との間に配置されて前記円柱レンズ（１５０）によって集光された光をフィルタリングする第２スリット開口（１７０）を更に含むことを特徴とする請求項６記載の分散光学系を用いた実時間共焦点顕微鏡。