JPH01316715A - Beam scan type optical microscope - Google Patents
Beam scan type optical microscopeInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明はビーム走査型光学顕微鏡に係り、特に走査型カ
ラー光学顕微鏡に適した安価な走査機構を有するビーム
走査型光学顕微鏡に関する。[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a beam scanning optical microscope, and particularly to a beam scanning optical microscope having an inexpensive scanning mechanism suitable for a scanning color optical microscope. Regarding.
（従来の技術）
従来より、光学顕微鏡の性能をより向上させる手段とし
て、共焦点光学系を用い、細く絞った光ビームで試料を
走査し、ビーム反射光の強度分布からその光学像を得る
走査型光学顕微鏡が知られている。このように共焦点光
学系を使用することで、分解能が良くコントラストの高
い映像を得ることができる。(Prior art) Conventionally, as a means of further improving the performance of optical microscopes, scanning has been used to scan a sample with a narrowly focused light beam using a confocal optical system and obtain an optical image from the intensity distribution of the beam reflected light. type optical microscope is known. By using a confocal optical system in this way, it is possible to obtain images with good resolution and high contrast.
このビーム走査型光学顕微鏡では、その光源として、細
い光ビームを得易いことから一般にレーザ光が使用され
ており、また、多色（一般には赤緑青の３色）の光ビー
ムを用いることによってカラーの像を得ることが可能で
ある。This beam-scanning optical microscope generally uses laser light as its light source because it is easy to obtain a narrow light beam, and also uses a polychromatic (generally three colors of red, green, and blue) light beam to create a color image. It is possible to obtain an image of
一方、リアルタイムで像を得るためには、一般にテレビ
ジョンで用いられているフレーム数程度の走査速度が筆
められる。On the other hand, in order to obtain images in real time, a scanning speed comparable to the number of frames generally used in television is required.
この光ビームを走査する方法としては、ガルバノメータ
（振動ミラー）または、ポリゴン・ミラー（多角形回転
ミラー）等を用いて走査する方法が知られているが、ガ
ルバノメータは安価であるものの、一般に走査速度を高
くすることが難かしく垂直走査に用いることは可能であ
っても、水平走査に使用すること、は困難であった。Known methods for scanning this light beam include scanning using a galvanometer (vibrating mirror) or polygon mirror (polygon rotating mirror), but although galvanometers are inexpensive, they generally have a low scanning speed. Although it is possible to use it for vertical scanning, it is difficult to use it for horizontal scanning.
またポリゴン・ミラーはガルバノメータよりも高速な走
査能力を持ち、水平走査にも対応可能であるが、形状が
大きく、比較的高価な上、高倍率使用時に回転ミラーの
振動が画面を劣化させるという問題があった。Polygon mirrors have faster scanning capabilities than galvanometers and can also handle horizontal scanning, but they are large and relatively expensive, and the vibration of the rotating mirror degrades the screen when used at high magnification. was there.
そこで、垂直走査にはガルバノメータを用い、水平走査
には極めて高価であるが、高速走査が可能でかつ機械的
可動部のない音響光学偏向素子（以下、Ａ ＯＤ ：
Ａｃｏｕｓｔ ０ｐｔ１ｃ Ｄｅｆｌｅｃｔｏｒ）を使
用する構成としたものが一般的である。Therefore, a galvanometer is used for vertical scanning, and an acousto-optic deflection element (hereinafter referred to as AOD), which is extremely expensive but capable of high-speed scanning and has no mechanically moving parts, is used for horizontal scanning.
A typical configuration uses an acoustic deflector (Acoust 0pt1c Deflector).
ところで、ＡＯＤはその走査角度（偏向角度）が使用す
る光の波長に依存するため、従来のビーム走査型光学顕
微鏡では、カラー映像を得る場合には、３色の光ビーム
を夫々別々のＡＯＤにより偏向し、偏向した後に上記各
光ビームを同一光軸上に重ね合わせてから、垂直走査用
のガルバノメータに入射させる方法を用いている。By the way, since the scanning angle (deflection angle) of the AOD depends on the wavelength of the light used, in conventional beam scanning optical microscopes, when obtaining color images, three color light beams are sent to separate AODs. A method is used in which the light beams are deflected, and after being deflected, the light beams are superimposed on the same optical axis and then made to enter a vertical scanning galvanometer.
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、水平走査用の偏向素子例えばＡＯＤは非
常に高価であり、上述したように従来のビーム走査型光
学顕微鏡では、この高価な偏向器を複数色例えば３色の
光ビーム毎に用いる必要があることから、装置全体の価
格が非常に高価なものになるという問題があった。この
ように繁雑な光学系を備えるということは、装置構成の
繁雑化、光学系の調整作業の複雑化を招くという欠点も
あった。(Problem to be Solved by the Invention) However, a deflection element for horizontal scanning, such as an AOD, is very expensive, and as mentioned above, in the conventional beam scanning optical microscope, this expensive deflector is used for multiple colors, for example, three colors. Since the method needs to be used for each light beam, there is a problem in that the cost of the entire device becomes very expensive. Providing such a complicated optical system also has the disadvantage of complicating the device configuration and complicating the adjustment work for the optical system.
本発明は上述した問題を解決するためになされたもので
、高価な音響光学偏向素子（Ａ ＯＤ）を極力少なくす
るとともに走査光学系の簡素化が可能な構成とし、装置
構成の簡素化により装置全体のコスト低減、装置調整作
業の簡略化が可能なビーム走査型光学顕微鏡を提供する
ことを目的とする。The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and has a configuration that allows the number of expensive acousto-optic deflection elements (AOD) to be minimized and the scanning optical system to be simplified. The object of the present invention is to provide a beam scanning optical microscope that can reduce the overall cost and simplify device adjustment work.
［発明の構成］
（課題を解決するための手段）
本発明のビーム走査型光学顕微鏡は、光ビームにより試
料を走査照射してこの試料の光学像を得るビーム走査型
光学顕微鏡において、複数色の光ビームを出力するビー
ム出力機構と、前記光ビームを同一光軸に重ね合わせる
ビーム合成光学系と、このビーム合成系からの光ビーム
を前記試料面に対して所定の方向に所望の回数走査照射
する第１のビーム偏向系と、試料面に対し前記第１のビ
ーム偏向系の走査方向と直交する方向に光ビームを複数
回走査照射する第２のビーム偏向系と、前記試料からの
ビーム反射光から各色別の反射光を抽出する反射光分離
機構と、この°反射光分離機構で分離された各色別の反
射光を夫々検出する複数の反射光検出機構と、前記各反
射光検出機構の各検出信号を合成して画像を得る画像処
理機構とを有することを特徴とするものである。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problem) The beam scanning optical microscope of the present invention is a beam scanning optical microscope that scans and irradiates a sample with a light beam to obtain an optical image of the sample. a beam output mechanism that outputs a light beam; a beam combining optical system that superimposes the light beams on the same optical axis; and a beam combining system that scans and irradiates the sample surface in a predetermined direction a desired number of times with the light beam from the beam combining system. a first beam deflection system that scans and irradiates the sample surface with a light beam multiple times in a direction perpendicular to the scanning direction of the first beam deflection system; a reflected light separation mechanism that extracts reflected light of each color from the light; a plurality of reflected light detection mechanisms that respectively detect the reflected light of each color separated by the reflected light separation mechanism; and a plurality of reflected light detection mechanisms for each of the reflected light detection mechanisms. The device is characterized in that it has an image processing mechanism that synthesizes each detection signal to obtain an image.
ビーム偏向機構としては、光偏向素子例えばＡＯＤを、
少なくとも高速走査側のビーム偏向系に用いるのが好適
である。この場合、各反射光検出機構の検出タイミング
は、上記ＡＯＤの各色ビームに対応した偏向動作のタイ
ミングに合せる。As the beam deflection mechanism, an optical deflection element such as an AOD,
It is preferable to use it at least in a beam deflection system on the high-speed scanning side. In this case, the detection timing of each reflected light detection mechanism is matched to the timing of the deflection operation corresponding to each color beam of the AOD.
（作 用）
本発明では、複数色の光源からの光ビームを試料に走査
照射し、試料からの反射光を各色別毎に検出器により検
出するとともに上記各検出器を所定のタイミングで切換
え動作させ、得られた各色別の画像情報を合成して試料
の光学像を得る構成とすることで、安価で調整の容易な
ビーム走査型光学顕微鏡が得られる。(Function) In the present invention, a sample is scanned and irradiated with light beams from light sources of multiple colors, and the reflected light from the sample is detected by a detector for each color, and each of the detectors is switched at a predetermined timing. By combining the obtained image information for each color to obtain an optical image of the sample, a beam scanning optical microscope that is inexpensive and easy to adjust can be obtained.
（実施例）
以下、本発明を走査型カラー光学顕微鏡の光学系に適用
した実施例について図を参照して説明する。(Example) Hereinafter, an example in which the present invention is applied to an optical system of a scanning color optical microscope will be described with reference to the drawings.
本実施例ではビーム光源として３色のレーザ光源１．２
．３を用い、これら３色の光源には、例えば夫々の色毎
に対応した単色のレーザ光源例えば、赤はＨｅ−Ｎｅレ
ーザ（波長８３１ ｎｌ）−、緑はＡｒレーザ（波長５
１５ ｎｌ） 、青はＨｅ−Ｃｄレーザ（波長４４１．
８ｎｍ）を各々用いてもよいし、何本かの発振スペクト
ルを有するレーザ光を分光して得る場合には、例えば、
赤はｌ１ｅ−Ｎｅレーザ（波長６３３ ｎｓ）から得、
緑と青はＡｒレーザ（波長５１５ ｎｌと４８８ｎ自）
を分光して得てもよい。また、光３原色の同時発振が可
能なＲＧＢレーザを用いてもよい。In this embodiment, three color laser light sources 1 and 2 are used as beam light sources.
．． For example, red is a He-Ne laser (wavelength 831 nl) and green is an Ar laser (wavelength 5).
15 nl), blue is a He-Cd laser (wavelength 441.
8 nm) may be used individually, or when obtaining laser beams having several oscillation spectra by spectroscopy, for example,
Red was obtained from the l1e-Ne laser (wavelength 633 ns);
Green and blue are Ar lasers (wavelengths 515nl and 488nl)
It may also be obtained by spectroscopy. Furthermore, an RGB laser capable of simultaneous oscillation of three primary colors of light may be used.
第１図において、各々の光源１．２．３から出力された
ビーム光ａは、夫々ビームエキスパンダ４．５．６によ
り所望の大きさの平行光に成形される。In FIG. 1, light beams a output from each light source 1.2.3 are shaped into parallel light of a desired size by respective beam expanders 4.5.6.
こうして、所定のビーム形状に成形された各ビーム光は
、ミラー７．８．９により、各色の光ビーム波長によっ
て定まる所望の角度にて光学偏向素子例えばＡ ＯＤ
（Ａ ＯＤ ： Ａｅｏｕｓｔ゛０ｐｔｌｃＤｅｆ’１
ｅｃｔｏｒ） １０に入射するように調整される。In this way, each light beam shaped into a predetermined beam shape is deflected by the mirror 7.8.9 to an optical deflection element such as AOD at a desired angle determined by the wavelength of the light beam of each color.
(AOD: Aeoust゛0ptlcDef'1
ector) adjusted to be incident on 10.
上記各ミラー７．８．９には、夫々光源１．２．３から
のビーム光ａのみを反射し、他の波長の光は透過する波
長選択性を有する例えばダイクロイックミラー等を用い
る。For each of the mirrors 7.8.9, for example, a dichroic mirror or the like is used, which has a wavelength selectivity that reflects only the beam a from the light source 1.2.3 and transmits light of other wavelengths.
ＡＯＤｌｏには、ＡＯＤ制御部３１から、光ビームの偏
向用の高周波電気信号が与えられており、この高周波電
気信号を変化させることにより、入射したビーム光を所
定の方向へ偏向させることができる。The AODlo is given a high frequency electrical signal for deflecting the light beam from the AOD control unit 31, and by changing this high frequency electrical signal, the incident light beam can be deflected in a predetermined direction.
ところで、ＡＯＤｌｏは、その偏向角度が入射光に対し
て波長依存性を有するため、ビーム光の波長に対応して
入射角度を決定するとともに、偏向用の高周波電気信号
（超音波信号）の周波数も変える必要がある。そこで、
同じ角度の走査を行うために、例えば赤では５８．３Ｍ
Ｈｚから９４．７ＭＨｚ 。By the way, since the deflection angle of AODlo has wavelength dependence with respect to the incident light, the incident angle is determined according to the wavelength of the beam light, and the frequency of the high-frequency electric signal (ultrasonic signal) for deflection is also determined. It needs to change. Therefore,
For example, in red, 58.3M is required to scan the same angle.
Hz to 94.7MHz.
緑では７５．５ＭＨｚから１２０．５ＭＨｚ、青では８
２．７ＭＨｚから１３２．３ＭＨｚというように印加周
波数を変えて走査するような制御が一般に行われている
が、本実施例では、ＲＳＧＳＢの３色を常時ＡＯＤＩＯ
に与えており、印加する超音波信号は、Ｒ％Ｇ、Ｂ夫々
を所望の角度に偏向（走査）させるのに必要な帯域全体
をカバーするように変化させている。75.5MHz to 120.5MHz for green, 8 for blue
Generally, control is performed to scan by changing the applied frequency from 2.7 MHz to 132.3 MHz, but in this example, the three colors of RSGSB are always scanned by AODIO.
The applied ultrasonic signal is varied so as to cover the entire band necessary to deflect (scan) each of R%G and B to a desired angle.
こうしてＡＯＤｌｏで１次元走査例えば水平方向走査さ
れ゛た光ビームｂは、その偏向中心位置、即ちＡＯＤｌ
０の偏向中心位置を垂直方向走査系の偏向中心位置に
リレーするためのリレーレンズ１１を通り、ハーフミラ
−１２を透過して垂直方向走査系例えばガルバノメータ
１３の偏向中心に入射される。In this way, the light beam b that has been one-dimensionally scanned, for example, horizontally scanned by the AODlo, is located at its deflection center position, that is, the AODl
It passes through a relay lens 11 for relaying the deflection center position of 0 to the deflection center position of a vertical scanning system, is transmitted through a half mirror 12, and is incident on the deflection center of a vertical scanning system, for example, a galvanometer 13.
尚、ＡＯＤＩＯから出射する光の中には、試料に照射さ
れるべきではない光例えばＡＯＤの０次光や走査範囲外
の光も含まれているが、これらの光は、リレーレンズ１
１内に設置される図示を省略したアパーチャにより除去
される。Note that the light emitted from the AODIO includes light that should not be irradiated onto the sample, such as the zero-order light of the AOD and light outside the scanning range.
It is removed by an aperture (not shown) installed in 1.
ガルバノメータ１３では、入射したビーム光すをさらに
ＡＯＤｌｏによる走査方向と直交方向例えば垂直方向に
走査して２次元的に走査されたビーム光とする。In the galvanometer 13, the incident light beam is further scanned in a direction perpendicular to the scanning direction by the AODlo, for example, in a vertical direction, to form a two-dimensionally scanned light beam.
ところで、ガルバノメータ１３は機械的な走査を行う構
造であることから、高速な走査には適さず、本実施例で
は、通常のテレビジョンの走査で言う垂直走査を行わせ
、水平方向走査をＡＯＤ １０により行わせた。即ち、
図示を省略した制御回路により、ＡＯＤｌｏによる所望
の水平走査回数の間に１回の垂直走査を行う如くガルバ
ノメータ１３が回転させられる。By the way, since the galvanometer 13 has a structure that performs mechanical scanning, it is not suitable for high-speed scanning.In this embodiment, the galvanometer 13 performs vertical scanning, which is the same as normal television scanning, and horizontal scanning is performed using AOD 10. This was done by That is,
A control circuit (not shown) rotates the galvanometer 13 so as to perform one vertical scan during a desired number of horizontal scans by AODlo.
こうして、２次元走査されたビーム光Ｃは、その偏向中
心位置、即ちガルバノメータ１３の偏向中心位置を対物
レンズ１６の入射ひとみ位置にリレーするための第２の
リレーレンズ１４を通り、ハーフミラ−１５を透過して
対物レンズ１６の入射ひとみに角度情報を持った平行光
の状態で入射し、該対物レンズ１６によって試料１７上
にＡＯＤｌｏ、ガルバノメータ１３により２次元に走査
照射される絞られた光点例えば１μｍ程度のスポット形
状として結像される。In this way, the two-dimensionally scanned beam C passes through the second relay lens 14 for relaying its deflection center position, that is, the deflection center position of the galvanometer 13 to the entrance pupil position of the objective lens 16, and passes through the half mirror 15. A narrowed light spot is transmitted through the objective lens 16 and enters the entrance pupil of the objective lens 16 in the state of parallel light with angular information, and is scanned and irradiated two-dimensionally by the AODlo and galvanometer 13 onto the sample 17 by the objective lens 16, for example. The image is formed as a spot shape of about 1 μm.
そして、試料１７からのビーム反射光ｄは、ビーム光の
光路の可逆性から、対物レンズ１６、ハーフミラ−１５
、第２のリレーレンズ１４、ガルバノメータ１３を通過
した後、ハーフミラ−１２でその一部が反射されて、波
長選択機構例えば各々同一光軸上に配置した異なる波長
選択性を有するダイクロイックミラー１８．１９に導か
れる。The reflected light beam d from the sample 17 is transmitted through the objective lens 16 and the half mirror 15 due to the reversibility of the optical path of the beam light.
, the second relay lens 14, and the galvanometer 13, a part of it is reflected by the half mirror 12, and a wavelength selection mechanism, for example, dichroic mirrors 18 and 19 each having different wavelength selectivity arranged on the same optical axis, is formed. guided by.
ダイクロイックミラー１８で反射されたビーム反射光ｄ
は結像レンズ２０を経て検出器２３に、ダイクロイック
ミラー１８を透過しダイクロイックミラー１９で反射さ
れた反射光ｄは結像レンズ２１を経て検出器２４に、そ
してダイクロイ・ツクミラー１９を透過した反射光ｄは
結像レンズ２２を経て検出器２５に夫々結像する。Beam reflected light d reflected by the dichroic mirror 18
The reflected light d passes through the imaging lens 20 to the detector 23, the reflected light d passes through the dichroic mirror 18 and is reflected by the dichroic mirror 19, and the reflected light d passes through the imaging lens 21 to the detector 24, and the reflected light passes through the dichroic mirror 19. d are respectively imaged on the detector 25 through the imaging lens 22.
上記各検出器２３．２４．２５はダイクロイックミラー
１８．１９で選択された所定の波長のビーム光のみを検
出し、例えば検出器２３はＲ色、検出器２４はＧ色、検
出器２５はＢ色のみを検出する。また、各検出器２３．
２４．２５は、検出器制御部３２により、その検出タイ
ミングが制御されている。以下にこの検出器２３．２４
．２５の検出動作について説明する。Each of the detectors 23, 24, 25 detects only a beam of a predetermined wavelength selected by the dichroic mirror 18.19. For example, the detector 23 detects R color, the detector 24 detects G color, and the detector 25 detects B color. Detect only color. Moreover, each detector 23.
The detection timing of 24 and 25 is controlled by the detector control section 32. Below is this detector 23.24
．． The detection operation of No. 25 will be explained.
本実施例では、前述説明のようにＲＳＧ、Ｂの３色を常
時ＡＯＤＩＯに与えているため、ＡＯＤｌｏに所定の周
波数の超音波信号を印加すると、ＲＳＧＳＢの各ビーム
光は夫々異なった角度に偏向されることになる。そこで
、超音波信号を、ＲｌＧ、Ｂ夫々を所望の角度に偏向（
走査）させるのに必要な帯域全体をカバーするように変
化させ、Ｒ，Ｇ、Ｂ用の各検出器２３．２４．２５の検
出タイミングを、夫々のビーム光を所望の角度走査する
のに適切な超音波信号がＡＯＤｌ ０に印加されている
時と同期したタイミングでサンプリングする。In this embodiment, as explained above, the three colors RSG and B are always given to AODIO, so when an ultrasonic signal of a predetermined frequency is applied to AODlo, each RSGSB light beam is deflected to a different angle. will be done. Therefore, the ultrasonic signal is deflected to a desired angle for each of RlG and B (
The detection timing of each of the R, G, and B detectors 23, 24, and 25 is changed to cover the entire band required for scanning), and the detection timing of each detector 23, 24, and 25 for R, G, and B is adjusted appropriately to scan the respective beam light at the desired angle. The sampling is performed at a timing synchronized with the time when the ultrasonic signal is applied to AOD10.
即ち、検出器２３はＡＯＤｌ ０にＲ色偏向用の超音波
信号例えば５８．３Ｍ）Ｉｚから９４．７ＭＩＩｚが印
加されているときのみ検出動作し、同様に検出器２４は
Ｇ色偏向用の超音波信号例えば７５．５ＭＨｚから１２
０．５ＭＨｚの場合、検出器２５はＢ色偏向用の超音波
信号例えば８２．７ＭＨｚから１３２．３ＭＨｚが印加
されているときのみ検出動作するように制御機構により
制御されている。That is, the detector 23 performs a detection operation only when an ultrasonic signal for R color deflection, for example, 58.3 M) Sound wave signal e.g. 75.5MHz to 12
In the case of 0.5 MHz, the detector 25 is controlled by a control mechanism to perform a detection operation only when an ultrasonic signal for B color deflection, for example, from 82.7 MHz to 132.3 MHz is applied.
こうして所定のタイミングで検出を行うことで３色の光
ビームにより、正しく試料１７を走査することができる
。By performing detection at predetermined timing in this manner, the sample 17 can be correctly scanned with the three color light beams.
また、ＡＯＤｌ ０への超音波信号の周波数が適切でな
い間は、各光ビームは、本来の走査範囲外に走査される
が、これはリレーレンズ１１内に設置された図示を省略
したアパーチャにより除去される。また、ダイクロイッ
クミラー１８．１９により色分離されるため、たとえ正
規の走査範囲内に２色以上が入っても他色用の検出器２
３〜２５に混入することはない。In addition, while the frequency of the ultrasonic signal to AODl 0 is not appropriate, each light beam is scanned outside the original scanning range, but this is removed by an aperture (not shown) installed in the relay lens 11. be done. In addition, since the colors are separated by dichroic mirrors 18 and 19, even if two or more colors fall within the normal scanning range, the detector 2 for other colors
3 to 25 will not be mixed.
上記各検出器２３．２４．２５の制御の方法としては、
以下のような例が考えられる。As a method of controlling each of the above-mentioned detectors 23, 24, and 25,
Possible examples are as follows.
■１回の垂直走査ごとにＡＯＤＩＯに与える超音波信号
の周波数帯域を変えて（ＲＳＧ、Ｂ夫々に最適に）、３
回の垂直走査で１枚の画を得る。このような検出方法で
は、フレーム速度は遅くなるものの制御回路が簡単にな
るというメリットがある。■Change the frequency band of the ultrasonic signal given to AODIO for each vertical scan (optimal for RSG and B each),
One image is obtained with one vertical scan. Although this detection method slows down the frame rate, it has the advantage of simplifying the control circuit.
０１回の垂直走査の間にＲ，Ｇ５Ｂ５色の走査を行う。During one vertical scan, five colors of R, G, and B are scanned.
この方法は水平走査の方法によ゛す２つに大別される。This method is roughly divided into two types depending on the horizontal scanning method.
ａ：第２図に示すように、ＡＯＤ １０に与える超音波
信号の周波数帯域を変えながら、ＲＳＧ。a: RSG while changing the frequency band of the ultrasonic signal given to the AOD 10 as shown in FIG.
Ｂそれぞれ独立に１回ずつ計３回の走査にて１回のカラ
ー水平走査とする。A total of three scans, once for each B, constitute one color horizontal scan.
この方法は、Ｒ，ＧＳＢ各検比検出器ンプルタイミング
の制御や補正が容易になる他、Ｒ１ＧＳＢ夫々の超音波
源として、２つもしくは３つの電圧制御発振器（または
電圧・周波数変換器とも言う。以下、ＶＣＯ）を切換え
て使用することもできるため、ｖＣＯの帯域が狭くて済
み、ｖＣＯの作成が容易になるという利点がある。This method not only facilitates the control and correction of the sample timing of each R and GSB ratio detector, but also uses two or three voltage controlled oscillators (or also referred to as voltage/frequency converters) as ultrasonic sources for each of R1GSB. Since the VCO (hereinafter referred to as VCO) can be switched and used, there is an advantage that the band of the vCO is narrow and the creation of the vCO becomes easy.
ｂ二第３図に示すようにＡＯＤｌ ０に与える超音波信
号を、ＲＳＧ、Ｂ夫々の走査に必要な周波数帯域の全体
をカバーするようにスィーブ（掃引）し、ＲＳＧ、Ｂ各
検出器は、夫々所望の超音波信号が与えられているタイ
ミングで、夫々必要な点数のサンプリングを行う。b2 As shown in Fig. 3, the ultrasonic signal applied to AODl 0 is swept so as to cover the entire frequency band required for scanning RSG and B, respectively, and each detector of RSG and B Sampling of the required number of points is performed at the timing when each desired ultrasonic signal is given.
この方法では超音波源のｖＣＯの帯域を広く必要とし、
またＲ、ＧＳＢ各検比検出器ンプリングタイミング制御
も難しくなるが、フレーム速度を速くすることができる
。This method requires a wide range of vCO of the ultrasound source,
Also, although it becomes difficult to control the sampling timing of each R and GSB comparison detector, the frame rate can be increased.
ところで、検出器２３．２４．２５上に結像する光点の
軌跡は、ビーム光がガルバノメータ１３を往路復路とも
通過する構成としていることから、垂直走査がキャンセ
ルされて水平方向走査成分のみの軌跡となる。By the way, since the light beam is configured to pass through the galvanometer 13 on both the forward and return trips, the trajectory of the light spot imaged on the detectors 23, 24, and 25 is such that the vertical scanning is canceled and the trajectory consists of only the horizontal scanning component. becomes.
そこで、検出器２３．２４．２５は、例えばフォト・ダ
イオードのような像（例えばスポット）の位置に不感な
単眼の検出器であっても、１次元に受光素子を配列した
、例えばフォトダイオード・アレイやリニアＣＣＤセン
サ等でも良い。Therefore, even if the detectors 23, 24, and 25 are monocular detectors such as photodiodes that are insensitive to the position of the image (for example, a spot), the detectors 23, 24, and 25 may be monocular detectors such as photodiodes that are insensitive to the position of the image (for example, a spot). An array or linear CCD sensor may also be used.
単眼の検出器の場合は、１回の水平走査中に必要なピク
セルの間隔ごとに必要な回数だけサンプリングし、これ
をＲ，Ｇ％Ｂ各々および水平走査回数繰返す。In the case of a monocular detector, sampling is performed as many times as necessary for each required pixel interval during one horizontal scan, and this is repeated for each of R and G%B and the number of horizontal scans.
一方、１次元検出器の場合は、検出器によってピクセル
ごとにサンプリングするか、または、ＣＯＤの場合等は
１回の水平走査を終えるたびに、まとめて１ライン分の
全ビクセルのデータの引出しを行う。On the other hand, in the case of a one-dimensional detector, the detector samples each pixel, or in the case of COD, the data of all pixels for one line is extracted at once every time one horizontal scan is completed. conduct.
単眼検出器の場合は、反射光の総量をとらえ、また、ピ
クセルの位置精度がＡＯＤのリニアリティーとサンプル
タイミングとで決まるのに対し、１次元検出器の場合は
、反射光のうち所定の位置に戻った量をとら、えるため
、共焦点光学系に対して、アパーチャ効果を持たせるこ
とができ、また、ピクセルの位置精度は検出器上の配列
の精度によりて決り、一般に高精度である。In the case of a monocular detector, the total amount of reflected light is captured, and the positional accuracy of the pixel is determined by the AOD linearity and sample timing, whereas in the case of a one-dimensional detector, the total amount of reflected light is captured, and the positional accuracy of the pixel is determined by the linearity of the AOD and the sample timing. In order to capture the returned amount, an aperture effect can be applied to the confocal optical system, and the positional accuracy of the pixels is determined by the accuracy of the arrangement on the detector, and is generally highly accurate.
また、このようにして得た３色の像は、従来の種々の編
集・合成技法により、容易に合成することができること
は言うまでもない。It goes without saying that the three-color images obtained in this way can be easily synthesized using various conventional editing and compositing techniques.
尚、本実施例では、補助的観察手段として、ハーフミラ
−２６０、白色光源２７、三眼鏡筒２８からなる補助観
察機構を具備している。In this embodiment, an auxiliary observation mechanism consisting of a half mirror 260, a white light source 27, and a trinocular tube 28 is provided as an auxiliary observation means.
白色光源２７から出力された光は、ハーフミラ−２６を
通って試料１７の表面に照射される。試料１７で反射し
た光は、ハーフミラ−１５，２６の順に反射されて三眼
鏡筒２８に至る。ここで、レーザ光と白色光とを同時に
試料に照射すると、走査型カラー光学顕微鏡としての性
能が低下することから、本来のレーザ光による測定系と
補助観察系とは択一的に使用する。The light output from the white light source 27 passes through the half mirror 26 and is irradiated onto the surface of the sample 17. The light reflected by the sample 17 is reflected by the half mirrors 15 and 26 in this order, and reaches the trinocular tube 28. Here, if the sample is irradiated with laser light and white light at the same time, the performance as a scanning color optical microscope will deteriorate, so the original measurement system using laser light and the auxiliary observation system are used alternatively.
また、複数色の光のうちの１色の光の試料からの反射光
の一部を利用して、種々の方法によりオートフォーカス
を行うことも可能である。Further, it is also possible to perform autofocus by various methods using a portion of the reflected light from the sample of one color of light among the plurality of colors of light.
［発明の効果］
以上説明したように、本発明のビーム走査型光学顕微鏡
によれば、高価な光学偏向素子を極力少なくするととも
に検出光学系の簡素化が可能となり、装置構成の簡素化
により装置全体のコスト低減、装置調整作業の簡略化が
可能となる。[Effects of the Invention] As explained above, according to the beam scanning optical microscope of the present invention, the number of expensive optical deflection elements can be minimized and the detection optical system can be simplified. It is possible to reduce the overall cost and simplify the device adjustment work.
第１図は本発明による実施例のビーム走査型光学顕微鏡
の構成を示す図、第２図は実施例の検出器の動作制御方
法を説明するための図、第３図は実施例の検出器の動作
制御方法の他の例を説明するための図である。
１．２．３・・・・・・レーザ光源、７．８．９・・・
・・・グイクロイックミラー、１０・・・・・・光偏向
素子（ＡＯＤ）、１１・・・・・・リレーレンズ、１３
・・・・・・ガルバノメータ、１４・・・・・・第２の
リレーレンズ、１６・・・・・・対物レンズ、１７・・
・・・・試料、２０．２１．２２・・・・・・結像レン
ズ、２３．２４．２５・・・・・・検出器、２７・・・
・・・白色光源、２８・・・・・・３眼鏡筒、３１・・
・・・・ＡＯＤ＄１１１部、３２・・・・・・検出器制
御部。
出願人 東京エレクトロン株式会社
代理人 弁理士 須 山 佐 −FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a beam scanning optical microscope according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram for explaining a method of controlling the operation of a detector according to an embodiment, and FIG. 3 is a diagram showing a detector according to an embodiment. FIG. 3 is a diagram for explaining another example of the operation control method. 1.2.3... Laser light source, 7.8.9...
... Guicroic mirror, 10 ... Optical deflection element (AOD), 11 ... Relay lens, 13
... Galvanometer, 14 ... Second relay lens, 16 ... Objective lens, 17 ...
...Sample, 20.21.22...Imaging lens, 23.24.25...Detector, 27...
...White light source, 28...3 spectacle tubes, 31...
...AOD$111 part, 32...Detector control part. Applicant Tokyo Electron Co., Ltd. Representative Patent Attorney Sasu Suyama −
Claims (1)
得るビーム走査型光学顕微鏡において、複数色の光ビー
ムを出力するビーム出力機構と、前記光ビームを同一光
軸に重ね合わせるビーム合成光学系と、 このビーム合成系からの光ビームを前記試料面に対して
所定の方向に複数回走査照射する第１のビーム偏向系と
、 試料面に対し前記第１のビーム偏向系の走査方向と直交
する方向に光ビームを複数回走査照射する第２のビーム
偏向系と、 前記試料からのビーム反射光から各色別の反射光を抽出
する反射光分離機構と、 この反射光分離機構で分離された各色別の反射光を夫々
検出する複数の反射光検出機構と、前記各反射光検出機
構の各検出信号を合成して画像を得る画像処理機構とを
有することを特徴とするビーム走査型光学顕微鏡。[Scope of Claims] A beam scanning optical microscope that scans and irradiates a sample with a light beam to obtain an optical image of the sample, comprising: a beam output mechanism that outputs light beams of multiple colors; and a beam output mechanism that outputs light beams of multiple colors; a beam combining optical system for overlapping; a first beam deflection system that scans and irradiates the light beam from the beam combining system to the sample surface in a predetermined direction a plurality of times; and the first beam deflection system to the sample surface. a second beam deflection system that scans and irradiates a light beam multiple times in a direction perpendicular to the scanning direction of the system; a reflected light separation mechanism that extracts reflected light of each color from the beam reflected light from the sample; and this reflected light. It is characterized by having a plurality of reflected light detection mechanisms that respectively detect the reflected light of each color separated by the separation mechanism, and an image processing mechanism that synthesizes each detection signal of each of the reflected light detection mechanisms to obtain an image. Beam scanning optical microscope.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63149882A JPH01316715A (en) | 1988-06-17 | 1988-06-17 | Beam scan type optical microscope |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63149882A JPH01316715A (en) | 1988-06-17 | 1988-06-17 | Beam scan type optical microscope |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01316715A true JPH01316715A (en) | 1989-12-21 |
Family
ID=15484699
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63149882A Pending JPH01316715A (en) | 1988-06-17 | 1988-06-17 | Beam scan type optical microscope |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01316715A (en) |
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- 1988-06-17 JP JP63149882A patent/JPH01316715A/en active Pending
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