JP5885673B2 - 光走査装置および走査型検査装置 - Google Patents
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Description
このように構成することで、走査部により同一範囲を連続的に一方向に走査されたレーザ光を他の走査部によりこれに直交する方向に順次走査し、レーザ光の2次元的な走査速度を向上することができる。
このように構成することで、表示部に表示された被検体の2次元情報または3次元情報により、被検体を観察することができる。
このように構成することで、走査部により走査された複数のレーザ光の内、所定の範囲以外を走査されたレーザ光をスリットにより遮断し、時間間隔をあけて順次スリットを通過した複数のレーザ光により所定の観察範囲を連続的に走査することができる。
このように構成することで、走査部により同一範囲を連続的に一方向に走査された複数のレーザ光を他の走査部によりこれに直交する方向に順次走査し、レーザ光の2次元的な走査速度を向上することができる。
このように構成することで、表示部に表示された被検体の2次元情報または3次元情報により、被検体を観察することができる。
このように構成することで、ユーザの手間を掛けずに、簡易かつ迅速に、偏光方向調節部によりレーザ光を均等な強度に分岐させることができる。
このように構成することで、1/2波長板をレーザ光の光軸回りに回転させることにより、1/2波長板の光学主軸に対する入射されたレーザ光の偏光方向の角度に応じて、射出するレーザ光の光学主軸に対する偏光方向の角度を変更することができる。したがって、1/2波長板のレーザ光の光軸回りの回転角度を変えるだけでレーザ光の偏光方向を調節し、これにより、分岐部により2つの光路に分岐されるレーザ光の偏光成分の比率を変更することができる。
このように構成することで、走査部により走査された複数のレーザ光の内、所定の範囲内を走査されたレーザ光のみをスリットを通過させ、所定の範囲外を走査されたレーザ光をスリットにより遮断することができる。したがって、スリットを時間間隔をあけて順次通過した複数のレーザ光により、所定の観察範囲を連続的に走査することができる。
このように構成することで、走査部により同一範囲を連続的に一方向に走査されたレーザ光を他の走査部によりこれに直交する方向に順次走査し、レーザ光の2次元的な走査速度を向上することができる。
このように構成することで、表示部に表示された被検体の2次元情報または3次元情報により、被検体を観察することができる。
本発明の参考例としての発明の第1の参考実施形態(以下、第1実施形態という。)に係る光走査装置について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る光走査装置100は、図1に示すように、光源4から発せられたビーム(レーザ光)の偏光方向を切り替える偏光切替部1と、偏光切替部1により切り替えられた偏光方向に応じてビームを2つの光路に分岐する偏光ビームスプリッタ(分岐部)2と、偏光ビームスプリッタ2により分岐された一方のビームを反射する反射光学系(ビーム角度設定部)3と、偏光ビームスプリッタ2により分岐された各ビームを走査するガルバノミラーのようなスキャナ(走査部)5と、偏光切替部1による偏光方向の切り替えタイミングとスキャナ5による走査タイミングとを同期させる制御部125とを備えている。
偏光切替部1は、入射光の偏光方向を任意に設定することができるようになっている。例えば、偏光切替部1は、所定の切り替えタイミングで、ビームの偏光方向を直交する2つの偏光成分(S偏光成分とP偏光成分)に切り替えることができるようになっている。偏光切替部1としては、例えば、光弾性素子や電気光学結晶等を使用することができる。
本実施形態に係る光走査装置100によりビームを高速で走査するには、まず、偏光切替部1により、光源4から発せられたビームの偏光方向をS偏光成分とP偏光成分とに高速で切り替える。
このようにすることで、スキャナ5により同一範囲を連続的に一方向に走査されたビームを他のスキャナによりこれに直交する方向に順次走査し、ビームの2次元的な走査速度を向上することができる。
このようにすることで、円偏光の光源を用いても、偏光ビームスプリッタ2に対して偏光切替部1により偏光方向を切り替えられた直線偏光を入射させることができる。
次に、本発明の第1の実施形態(以下、第2実施形態という。)に係る光走査装置について、図5を参照して説明する。
本実施形態に係る光走査装置110は、偏光ビームスプリッタ(分岐部)111により分岐された各ビームの偏光方向を変えるλ/2波長板107,109と、λ/2波長板107,109により偏光方向を変えられたビームを折り返すミラーペア(ビーム角度設定部)13,14と、折り返された各ビームの光路を合流させる偏光ビームスプリッタ(ビーム角度設定部)112と、コリメートレンズ(ビーム角度設定部)16と、スキャナ5により走査されたビームを収束する集光レンズ21とを備えている。符合15は光源4から発せられたビームを収束する集光レンズを示している。
以下、第1実施形態に係る光走査装置100と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。
偏光ビームスプリッタ111は、S偏光成分のビームをミラーペア13に向けて直角に反射し、P偏光成分のビームを透過するようになっている。
本実施形態に係る光走査装置110によりビームを高速で走査するには、まず、偏光切替部105により、光源4から発せられたビームの偏光方向をP偏光成分とS偏光成分とに高速で切り替える。
この場合において、制御部125の作動により、偏光切替部105による偏光方向の切り替えタイミングに同期してスキャナ5により各ビームを走査することで、分岐されたビームごとに、スキャナ5への入射角度に応じて時間間隔をあけて同一範囲を順次走査することができる。また、偏光ビームスプリッタ111,112により、ビームを偏光方向に応じて分岐することで、分岐されたビームの光量を分岐する前のビームの光量に維持することができる。
次に、本発明の第2の実施形態(以下、第3実施形態という。)に係る光走査装置および走査型検査装置について、図6を参照して説明する。
本実施形態に係る走査型検査装置200は、試料(被検体)51を保持するスライドガラス等の試料保持部52と、光源30と、光走査装置210と、光走査装置210により走査されたビームを試料51に照射する観察光学系58と、観察光学系58によりビームが照射された試料51からの光を検出する検出部53と、検出部53により光が検出された試料51の画像を表示する表示部54とを備えている。
以下、第1実施形態に係る光走査装置100あるいは第2実施形態に係る光走査装置110と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。
観察光学系58は、瞳レンズ38からのビームを結像させる結像レンズ49と、結像レンズ49により結像されたビームを試料51に照射する対物レンズ50とを備えている。
本実施形態に係る走査型検査装置200により試料51を観察するには、まず、第1偏光切替部105Aにより、光源4から発せられたビームの偏光方向をS偏光成分とP偏光成分とに高速で切り替える。
本実施形態においては、第1偏光切替部105Aおよび第2偏光切替部105Bによりビームの偏光方向を切り替えることで、1本のビームを4つの光路に切り替えて第2分岐部60Bから射出させることができる。
本発明の参考例としての発明の第2の参考実施形態(以下、第4実施形態という。)に係る光走査装置について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る光走査装置310は、図7に示されるように、光源304から発せられ集光レンズ315により収束されたビーム(レーザ光)を2つの光路に分岐するビームスプリッタ(分岐部)311と、分岐された各ビームを折り返えす2つのミラーペア(ビーム角度設定部)313,314と、折り返されたレーザ光を透過あるいは反射して相互に平行にするビームスプリッタ(ビーム角度設定部)312と、平行にされた各レーザ光を集合させるコリメートレンズ(ビーム角度設定部)316と、同一箇所に集合させられたビームを同時に走査するガルバノミラーのようなスキャナ(走査部)319と、走査されたビームを収束する集光レンズ321と、収束されたビームを通過させる範囲を制限するスリット323とを備えている。
ビームスプリッタ311は、ビームを光路401と光路501に分岐させる分岐部である。このビームスプリッタ311は、集光レンズ315からのビームの一部をミラーペア313へ向けて直角に反射し、一部を透過させるようになっている。
本実施形態に係る光走査装置310によりビームを高速で走査するには、まず、光源304から発せられ集光レンズ315により収束されたビームをビームスプリッタ311により2つの光路に分岐させる。
このようにすることで、スキャナ319により同一範囲を連続的に一方向に走査された複数のビームを他のスキャナによりこれに直交する方向に順次走査し、ビームの2次元的な走査速度を向上することができる。
本発明の参考例としての発明の第3の参考実施形態(以下、第5実施形態という。)に係る光走査装置について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る光走査装置700は、図8に示すように、光源604から発せられたビーム(レーザ光)を透過させ、その偏光方向を調節可能な1/2波長板(偏光方向調節部)601と、1/2波長板601により偏光方向が調節されたビームを2つの光路に分岐する偏光ビームスプリッタ(分岐部)602と、偏光ビームスプリッタ602により分岐された一方のビームを反射する反射光学系(ビーム角度設定部)603と、反射光学系603により反射されたビームと偏光ビームスプリッタ602により分岐された他方のビームとを走査するガルバノミラーのようなスキャナ(走査部)605と、スキャナ605により走査された各レーザ光が通過する範囲を制限するスリット606とを備えている。
1/2波長板601は、ビームの光軸上に光軸回りに回転可能に設けられており、ビームの光軸方向に直交する光学主軸を有している。この1/2波長板601は、入射されたビームの光学主軸に対する偏光方向の角度に応じて、射出するビームの光学主軸に対する偏光方向の角度を変更することができるようになっている。
1/2波長板601の光軸回りの回転角度は、制御部608により調節されるようになっている。
本実施形態に係る光走査装置700により、光源604から発せられたビームを高速で走査するには、まず、光源604からのビームを1/2波長板601を透過させ、その偏光方向を調節する。
このようにすることで、スキャナ605により同一範囲を連続的に一方向に走査されたビームを他のスキャナによりこれに直交する方向に順次走査し、ビームの2次元的な走査速度を向上することができる。
本実施形態は、1/2波長板601および偏光ビームスプリッタ602を1組備える構成を例示して説明したが、変形例としては、1/2波長板601および偏光ビームスプリッタ602を複数組備えることとしてもよい。このようにすることで、1/2波長板601および偏光ビームスプリッタ602の組合せを増やした分だけ、ビームの分岐数を増やすことができる。1/2波長板601および偏光ビームスプリッタ602を2組備える構成を図9を参照して説明する。
このようにすることで、ビームを強度が等しい3つの光路に分岐することができる。
次に、本発明の参考例としての発明の第4の参考実施形態(以下、第6実施形態という。)に係る光走査装置について、図10を参照して説明する。
本実施形態に係る光走査装置800は、偏光ビームスプリッタ(分岐部)602により2つの光路に分岐された各ビームを折り返すミラーペア(ビーム角度設定部)613,614と、折り返された各ビームの光路を合流させる偏光ビームスプリッタ(ビーム角度設定部)615と、コリメートレンズ(ビーム角度設定部)616と、スキャナ605により走査されたビームを収束光とし、光軸を互いに平行にする集光レンズ617とを備えている。符合618は、1/2波長板601により偏光方向を調節されたビームを収束光に変換する集光レンズを示している。
以下、第5実施形態に係る光走査装置700と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態に係る光走査装置800により、光源604から発せられたビームを高速で走査するには、1/2波長板601により光源604からのビームの偏光方向を調節し、集光レンズ618により収束光に変換して、偏光ビームスプリッタ602に入射させる。
次に、本発明の参考例としての発明の第5の参考実施形態(以下、第7実施形態という。)に係る光走査装置および走査型検査装置について、図11を参照して説明する。
本実施形態に係る走査型検査装置901は、試料(被検体)651を保持するスライドガラス等の試料保持部652と、光源604と、光走査装置900と、光走査装置900により走査されたビームを試料651に照射する観察光学系658と、観察光学系658によりビームが照射された試料651からの光を検出する検出部653と、検出部653により検出された試料651からの光の情報を2次元情報または3次元情報として復元する復元部654と、復元部654により復元された試料651の画像情報を表示する表示部655とを備えている。
以下、第5実施形態に係る光走査装置700あるいは第6実施形態に係る光走査装置800と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。
第2分岐部660Dは、リレーレンズ634と、ミラー635と、偏光ビームスプリッタ(分岐部)602Dと、ミラーペア(ビーム角度設定部)613D,614Dと、偏光ビームスプリッタ(ビーム角度設定部)615Dと、リレーレンズ(ビーム角度設定部)616Dとを備えている。
また、光走査装置900は、光強度検出部607により、集光レンズ616Dとスキャナ605との間の4つの光路を通る各ビームの強度を検出し、制御部608により、第1の1/2波長板601C,第2の1/2波長板601Dによるビームの偏光方向の調節を制御するようになっている。
本実施形態に係る走査型検査装置901により試料651を観察するには、まず、光源604からビームを発生し、第1の1/2波長板601Cにより偏光方向を調節して、リレーレンズ632を介して偏光ビームスプリッタ602Cに入射させる。
一方、偏光ビームスプリッタ602Dに入射された各ビームのP偏光成分はそれぞれ透過し、ミラーペア614Dにより折り返されて、偏光ビームスプリッタ615Dを透過する。
次に、本発明の参考例としての発明の第6の参考実施形態(以下、第8実施形態という。)に係る光走査装置および走査型検査装置について説明する。
本実施形態に係る光走査装置1000は、図12に示すように、光源(図示略)から発せられたビーム(レーザ光)の偏光方向を調節する第1偏光可変素子(偏光調節部)1001と、第1偏光可変素子1001により偏光方向が調節されたビームを偏光方向に応じて2つの光路に分岐する第1偏光ビームスプリッタ(分岐部)1003と、分岐された各ビームを収束させる第1収束レンズ1005A,1005Bと、収束された各ビームをそれぞれ折り返す可動ミラー(ビーム角度設定部)1007A,1007Bと、折り返された各ビームの光路を合流させる第2偏光ビームスプリッタ(ビーム角度設定部)1009とを備えている。
以下、第5実施形態に係る光走査装置700あるいは第7実施形態に係る光走査装置900および走査型検査装置901と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。
第1偏光可変素子1001は、第1偏光ビームスプリッタ1003によりビームが強度比1:1で2つの光路に分岐されるように、第1偏光ビームスプリッタ1003に入射させるビームの偏光成分を調節するようになっている。
可動ミラー1007A,1007Bは、上記ミラーペア13,14と同様の構成を有している。この可動ミラー可動ミラー1007A,1007Bは、第1偏光ビームスプリッタ1003から入射されるS偏光成分のビームまたはP偏光成分のビームをそれぞれ平行に折り返して、第2偏光ビームスプリッタ1009に入射させることができるようになっている。
第2偏光可変素子1021は、第1偏光可変素子1001と同様の構成を有しており、第1偏光ビームスプリッタ1003によりビームが強度比1:1で2つの光路に分岐されるように、第1偏光ビームスプリッタ1003に再度入射させるビームの偏光成分を調節することができるようになっている。
本実施形態に係る光走査装置1000によりビームを高速で走査するには、まず、光源から発せられる直線偏光のビームを第1偏光可変素子1001に入射させる。
また、上記各実施形態においては、検出部として、CCDやCMOSのような複数の画素を有する撮像デバイスを採用することもできるが、被写体からの信号光が時間的に重ならないので、フォトダイオード(PD)や光電子倍増管(PMT)等の1つの検出部で信号を連続的に検出することとしてもよい。このようにすることで、検出部を小型かつ安価にすることができるという利点もある。
2,2A,2B,41,43,111 偏光ビームスプリッタ(分岐部)
3 反射光学系(ビーム角度設定部)
13,14,45,46,47,48 ミラーペア(ビーム角度設定部)
13A 第1固定ミラー(ビーム角度設定部、固定ミラー)
13B 第2固定ミラー(ビーム角度設定部、固定ミラー)
14A 第3固定ミラー(ビーム角度設定部、固定ミラー)
14B 第4固定ミラー(ビーム角度設定部、固定ミラー)
16 コリメートレンズ(ビーム角度設定部、レンズ)
5,39,40 スキャナ(走査部)
21,70 スリット
33,35 リレーレンズ(ビーム角度設定部、レンズ)
53 検出部
54 表示部
55,125 制御部(復元部)
58 観察光学系
100,110,210 光走査装置
112 偏光ビームスプリッタ(ビーム角度設定部)
200 走査型検査装置
310 光走査装置
311 ビームスプリッタ(分岐部)
312 ビームスプリッタ
313,314 ミラーペア(ビーム角度設定部)
313A 第1固定ミラー(ビーム角度設定部、固定ミラー)
313B 第2固定ミラー(ビーム角度設定部、固定ミラー)
314A 第3固定ミラー(ビーム角度設定部、固定ミラー)
314B 第4固定ミラー(ビーム角度設定部、固定ミラー)
316 コリメートレンズ(ビーム角度設定部、レンズ)
319 スキャナ(走査部)
323 スリット
601,601A,601B,601C,601D 1/2波長板(偏光方向調節部)
602,602A,602B,602C,602D 偏光ビームスプリッタ(分岐部)
603 反射光学系(ビーム角度設定部)
605 スキャナ(走査部)
606 スリット
607 光強度検出装置(光強度検出部)
608 制御部
613,614 ミラーペア(ビーム角度設定部)
613A 第1固定ミラー(ビーム角度設定部、固定ミラー)
613B 第2固定ミラー(ビーム角度設定部、固定ミラー)
613C ミラーペア(ビーム角度設定部)
613D ミラーペア(ビーム角度設定部)
614A 第3固定ミラー(ビーム角度設定部、固定ミラー)
614B 第3固定ミラー(ビーム角度設定部、固定ミラー)
614C ミラーペア(ビーム角度設定部)
614D ミラーペア(ビーム角度設定部)
615,615C,615D 偏光ビームスプリッタ(ビーム角度設定部)
616 コリメートレンズ(ビーム角度設定部、レンズ)
616C,616D リレーレンズ(ビーム角度設定部、レンズ)
638 スキャナ(他の走査部)
653 検出部
654 復元部
655 表示部
658 観察光学系
700,800,900、1000 光走査装置
901 走査型検査装置
1001 第1偏光可変素子(偏光調節部)
1003 第1偏光ビームスプリッタ(分岐部)
1007A,1007B 可動ミラー(ビーム角度設定部)
1009 第2偏光ビームスプリッタ(ビーム角度設定部)
1011 ミラー(再入射ミラー)
1013 ミラー(再入射ミラー)
1017 ミラー(再入射ミラー)
1019 ミラー(再入射ミラー)
1021 第2偏光可変素子(偏光調節部)
Claims (4)
- レーザ光の偏光方向を所定の切り替えタイミングで切り替える偏光切替部と、
該偏光切替部により切り替えられた偏光方向に応じて前記レーザ光を2つの光路に分岐する1以上の分岐部と、
該分岐部により分岐された各前記レーザ光に同一平面上における相対的な角度を付与し、これらのレーザ光を同一箇所に集合させるビーム角度設定部と、
該ビーム角度設定部により前記同一箇所に集合させられた前記レーザ光を前記切り替えタイミングに同期して前記平面に沿う方向に走査する走査部とを備え、
前記ビーム角度設定部が、前記分岐部に対向して所定の角度に固定された状態で、前記レーザ光の入射方向に一体的に移動可能に設けられた2つ以上の固定ミラーと、各前記レーザ光を透過あるいは反射して相互に平行にするビームスプリッタと、該ビームスプリッタにより平行にされた各前記レーザ光を集合させるレンズとを備え、
前記2つ以上の固定ミラーが、前記分岐部により分岐された各前記レーザ光を順に反射して、所定の距離で折り返し、折り返した各レーザ光を前記ビームスプリッタの相互に異なる位置に入射させる光走査装置。 - 前記走査部により走査された前記レーザ光を該走査部による走査方向に対して直交する方向に走査する他の走査部を備える請求項1に記載の光走査装置。
- 請求項2に記載の光走査装置と、
該光走査装置により走査された前記レーザ光を被検体に照射する観察光学系と、
該観察光学系により前記レーザ光が照射された前記被検体からの光を検出する検出部とを備える走査型検査装置。 - 前記検出部により検出された前記被検体からの光と前記レーザ光の走査位置とを対応づけて2次元情報または3次元情報として復元する復元部と、
該復元部により復元された前記2次元情報または3次元情報を表示する表示部とを備える請求項3に記載の走査型検査装置。
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