JPS6218179A - Image pickup device - Google Patents
Image pickup deviceInfo
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- JPS6218179A JPS6218179A JP60156063A JP15606385A JPS6218179A JP S6218179 A JPS6218179 A JP S6218179A JP 60156063 A JP60156063 A JP 60156063A JP 15606385 A JP15606385 A JP 15606385A JP S6218179 A JPS6218179 A JP S6218179A
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- scanning
- light beam
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、撮像装置、特に光軸方向に有限の寸法を有す
る撮像対象物の全体に亘ってピントの合った画像を撮像
することができる撮像装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention is an imaging device, in particular, capable of capturing an in-focus image over the entirety of an imaging target having finite dimensions in the optical axis direction. The present invention relates to an imaging device.
（従来の技術）
小さな昆虫や花などの接写撮影を行なう場合、通常のス
チールカメラやテレビカメラを用いたのでは被写体の全
体に亘ってピントの合った像を撮像することはできない
。この場合、レンズを絞り込んで焦点深度を深くするこ
とによってピントの合う範囲を成る程度拡げることがで
きるが、解像度が低下する欠点があるとともに光軸方向
に相当大きい物体では依然として全体にピントを合わせ
ることはできない。(Prior Art) When taking close-up photographs of small insects, flowers, etc., it is not possible to capture an in-focus image of the entire subject using a normal still camera or television camera. In this case, by narrowing down the lens and deepening the depth of focus, the range of focus can be expanded to a certain extent, but this has the drawback of lowering resolution, and objects that are quite large in the optical axis direction may still be completely focused. I can't.
このような問題を解決するためにライト・スキャニング
・カメラと呼ばれる撮像装置が開発されている。このカ
メラでは三方向から強力な照明光を投射して厚さの薄い
光の幕をカメラ光軸に対して垂直に形成し、カメラをこ
の光の幕にピントが合うように調製する。このようにセ
ットした後、シャッタを開放状態として被写体を光の幕
を経て光軸方向に移動させて行くと、被写体の、光の幕
を横切った部分の鮮明な像がフィルム上に次々と結像さ
れることになる。このようにして被写体を光の幕を通過
させると被写体全体に亘ってピントの合った画像が撮像
されることになる。To solve these problems, an imaging device called a light scanning camera has been developed. This camera projects strong illumination light from three directions to form a thin curtain of light perpendicular to the camera's optical axis, and adjusts the camera to focus on this curtain of light. After setting the shutter in this way, if you open the shutter and move the subject in the direction of the optical axis through the curtain of light, clear images of the parts of the subject that cross the curtain of light will be formed one after another on the film. It will be imaged. When the subject is caused to pass through the curtain of light in this manner, an image in which the entire subject is in focus is captured.
このような画像は走査型電子顕微鏡写真と類似したもの
であるが、フィルムとしてカラーフィルムを用いること
によりカラー画像が得られるという特長がある。 ′
（発明が解決しようとする問題点）
上述したライト・スキャニング・カメラでは照明光を薄
く絞って光の幕を形成する必要があるが、照明光を薄く
することは非常に難かしいとともに光量が不足する欠点
がある。このように光量が不足するため、１枚の写真を
撮像するのに１分間といった長い時間を要する欠点があ
る。Such an image is similar to a scanning electron micrograph, but it has the advantage that a color image can be obtained by using a color film as the film. ′ (Problem to be solved by the invention) In the light scanning camera described above, it is necessary to thin the illumination light to form a curtain of light, but it is extremely difficult to make the illumination light thin and the amount of light is limited. There are shortcomings. Because of this insufficient amount of light, there is a drawback that it takes a long time, such as one minute, to take one photo.
また、ライト・スキャニング・カメラで撮像できる被写
体は昆虫や花のように比較的大きい物体に限られ、例え
ば種々の領域や導体が形成された半導体チップの表面の
凹凸構造のような微細な物体を撮像することはできない
。その理由は、このような半導体チップの凹凸はミクロ
７単位であり、光の幕をサブミクロン単位で薄くするこ
とが実際上困難であるからである。Furthermore, the objects that can be imaged with a light scanning camera are limited to relatively large objects such as insects and flowers; for example, the objects that can be imaged are minute objects such as the uneven structure on the surface of a semiconductor chip on which various regions and conductors are formed. It is not possible to take an image. The reason for this is that the unevenness of such a semiconductor chip is on the order of 7 microns, and it is practically difficult to thin the light curtain on a submicron basis.
本発明の目的は上述した問題点を解決し、明るい照明光
が得られるとともに微細な凹凸構造全体に亘ってピント
の合った像を撮像することができる撮像装置を提供しよ
うとするものである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and provide an imaging device that can obtain bright illumination light and capture a focused image over the entire fine uneven structure.
（問題点を解決するための手段）
本発明の撮像装置は、少なくとも１本の光ビームを放射
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、この光ビームを第
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
って偏向された光ビームを微小スポットに収束して走査
面に投射するレンズと、この走査面と試料とを光軸方向
に相対的に変位させる手段と、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
光または透過光を前記第２偏向手段またはこれと同期し
て動作する偏向手段を介して受光するリニアイメージセ
ンサと、前記変位手段による相対変位の間に前記リニア
イメージセンサから出力される光電出力信号を演算処理
し、記憶する信号処理部と、この信号処理部の出力信号
を受けて試料の像を再生するモニタ部とを備えることを
特徴とするものである。(Means for Solving the Problems) The imaging device of the present invention includes a light source that emits at least one light beam, and a first deflection means that deflects the light beam emitted from the light source in the main scanning direction. , a second deflection means for deflecting the light beam in a sub-scanning direction perpendicular to the scanning direction by the first deflection means, and a light beam deflected by the first and second deflection means is focused on a minute spot and scanned. It includes a lens for projecting light onto a surface, a means for relatively displacing the scanning surface and the sample in the optical axis direction, and a plurality of light receiving elements arranged one-dimensionally in the main scanning direction. a linear image sensor that receives light or transmitted light via the second deflection means or a deflection means that operates in synchronization with the second deflection means; and a photoelectric output signal output from the linear image sensor during relative displacement by the displacement means. The present invention is characterized in that it includes a signal processing section that performs arithmetic processing and stores the data, and a monitor section that receives the output signal of the signal processing section and reproduces an image of the sample.
（作 用）
本発明の撮像装置によれば光ビームを二次元的に偏向す
ると共に微小スポットとして走査面上に収束するので走
査面上にある物体の部分は明るく照明されるが、走査面
から外れた部分は著しく暗くなる。したがって物体を走
査面を経て変位させると物体の全体に亘ってピントの合
った像がリニアイメージセンサ上に次々と形成されるこ
とになる。このリニアイメージセンサの光電出力を、メ
モリを用いて順次加算した後、モニタ上に画像を映出す
ると、ライト・スキャニング・カメラで撮影した画像と
同じような画像が得られることになる。この場合、レン
ズの倍率を高くすることによって微小な物体の像を撮像
することができ、倍率を高くすることにより走査面から
外れた部分は一層暗くなる。(Function) According to the imaging device of the present invention, the light beam is deflected two-dimensionally and converged on the scanning plane as a minute spot, so that the part of the object on the scanning plane is brightly illuminated, but the light beam is not reflected from the scanning plane. The outlying areas become noticeably darker. Therefore, when the object is displaced through the scanning plane, focused images of the entire object are successively formed on the linear image sensor. If the photoelectric outputs of this linear image sensor are sequentially added using memory and then the image is displayed on a monitor, an image similar to that captured by a light scanning camera will be obtained. In this case, by increasing the magnification of the lens, it is possible to capture an image of a minute object, and by increasing the magnification, the portions outside the scanning plane become even darker.
さらに信号処理部にはフレームメモリが設けられている
ので、単純な加算以外の演算も可能であり、目的に応じ
た最適の演算を行なうことができ、従来のライト・スキ
ャニング・カメラでは得ることができないような画像を
映出することができる。Furthermore, since the signal processing section is equipped with a frame memory, it is possible to perform operations other than simple addition, allowing you to perform operations optimally suited to your purpose, which cannot be achieved with conventional light scanning cameras. It is possible to project images that would otherwise be impossible.
（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６３３
ｎｍ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４８８ｎｍ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
ｌ１ｅ−Ｃｄレーザを用いる。(Embodiment) FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an embodiment of a color imaging device according to the present invention. A red light source 1, a green light source 2 and a blue light source 3 are used to emit light beams of three primary colors: red, green and blue.
Place each. In this example, 633 is the red light source 1.
A He-Ne laser that emits light with a wavelength of nm is used, an Ar laser that emits light with a wavelength of 488 nm is used as the green light source 2, and an I1e-Cd laser that emits light with a wavelength of 442 nm is used as the blue light source 3.
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。赤色光源１から発した光ビームは、エキ
スパンダ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の音響光学素子６
に入射する。この第１の音響光学素子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ｆ、で走査する。音響光学素子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
ンタとして作用する第１の偏光プリズム９及びＡ波長板
１０をそれぞれ透過して第１のダイクロイックプリズム
１１に入射する。この第１のダイクロイックプリズム１
１は緑色光だけを反射し、他の波長域の光を透過する。It is assumed that all the light beams emitted from each of the light sources 1 to 3 are linearly polarized. The light beam emitted from the red light source 1 is expanded into a parallel beam by an expander 4, and then passed through a right angle prism 5.
the first acousto-optic element 6, which is the first polarizing element.
incident on . This first acousto-optic element 6 vibrates a red light beam at high speed in the main scanning direction, and the red light beam vibrates at high speed to scan the sample surface in the X direction (perpendicular to the plane of the paper) at a scanning frequency f. do. The light beam deflected by the acousto-optic element 6 passes through relay lenses 7 and 8, passes through a first polarizing prism 9 and an A-wave plate 10, which act as beam splinters, respectively, and enters a first dichroic prism 11. This first dichroic prism 1
1 reflects only green light and transmits light in other wavelength ranges.
この第１のダイクロイックプリズム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のダイクロイッ
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で微小スポット状に収束されて試料１７に入
射する。この結果、試料１７は、微小スポット状の赤色
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。The red light beam that has passed through this first dichroic prism 11 passes through a second dichroic prism 12 that reflects only blue light, and enters a vibrating mirror 13 that is a second deflection element. This vibrating mirror 13 is shared by the red light beam, green light beam, and blue light beam, and deflects each light beam in the Y direction (direction of the plane of the paper) perpendicular to the X direction of the sample. The red light beam reflected by the vibrating mirror 13 passes through relay lenses 14 and 15, is converged into a minute spot by the objective lens 16, and enters the sample 17. As a result, the sample 17 is scanned by the minute spot-shaped red light beam in the X and Y directions at a predetermined scanning frequency.
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のダイクロイックプリズム１
２及び１１を透過し、更にＡ波長板１０を透過して第１
の偏光プリズム９に入射する。In this example, optical information about the sample is obtained by detecting reflected light from the sample 17. The reflected light from the sample 17 is again focused by the objective lens 16, passes through the relay lenses 15 and 14, enters the vibrating mirror 13 again, is reflected by the vibrating mirror 13, and then passes through the second and first dichroic prisms 1.
2 and 11, and further passes through the A wavelength plate 10.
incident on the polarizing prism 9.
偏光プリズム９に入射した光束は、Ａ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に微小スボ・ノド状に収束さ
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７５、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次元的に配列し、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
、続出し周波数ｆ２で各素子に蓄積した電荷を読出す。The light beam incident on the polarizing prism 9 passes through the A wavelength plate 10 twice, so its polarization plane is rotated by 90 degrees, and is reflected by the polarization plane 9a and passes through the first concave lens 18 to the first linear The light enters the image sensor 19 in a converged state in the form of a minute groove. This linear image sensor 19 is placed at an imaging position 75 formed by the relay lens 14 and the concave lens 18, and each element is arranged in the X direction of the sample (in the paper Sample 17 is arranged one-dimensionally in a direction corresponding to
The reflected light is received by each element and subjected to photoelectric conversion, and the charges accumulated in each element are read out at a continuous frequency f2.
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、フォトマルで光電変換
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。Since the linear image sensor has a charge accumulation effect, there is always a one-to-one correspondence between the pixels of the sample 17 and each light-receiving element constituting the linear image sensor 19, and the scanning in the main scanning direction by the acousto-optic element 6 Even if the speed is uneven, the amount of light received changes only slightly, and unlike conventional imaging devices that perform photoelectric conversion using photomultipliers, image distortion does not occur.
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ｆ、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の偏光プ
リズム２５を透過して、直角プリズム２６で反射し、Ａ
波長板２７を透過して第１のダイクロイックプリズム１
１に入射する。この第１のダイクロイックプリズム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のダイクロイック
プリズム１２を透過して振動ミラー１３に入射する。Next, scanning with green light will be explained. The light beam generated from the green light source 2 passes through an expander 20 and a rectangular prism 21, and is vibrated at high speed in the X direction of the sample 17 by the second acousto-optic element 22 at the same frequency f as that of the first acousto-optic element 6. Then, the sample 17 is scanned at high speed in the X direction at a scanning frequency f1. The green light beam deflected by the second acousto-optic element 22 passes through the relay lenses 23 and 24, passes through the second polarizing prism 25, is reflected by the right angle prism 26, and is reflected by the right angle prism 26.
The first dichroic prism 1 passes through the wave plate 27
1. This first dichroic prism 11
reflects only green light, so the incident green light beam is reflected and enters the common optical path, passes through the second dichroic prism 12 and enters the vibrating mirror 13.
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により微小スポッ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
よっ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のダイクロイック
プリズム１２を透過して第１のダイクロイックプリズム
１１で反射する。その後再びＡ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で反射して、第
２の凹レンズ２８を経て微小スポット状に収束されて第
２のリニアイメージセンサ３０に入射する。第２のリニ
アイメージセンサ３０は、第１のり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。Then, it is deflected in the Y direction by the vibrating mirror 13 in the same way as the red light beam, passes through relay lenses 14 and 15, is focused into a minute spot by the objective lens 16, and enters the sample 17. As a result, the portion of the sample 17 scanned by the red light beam is simultaneously scanned by the green light beam. The reflected light from the sample 17 is again focused by the objective lens 16, passed through relay lenses 15 and 14, reflected by the vibrating mirror 13, further transmitted through the second dichroic prism 12, and reflected by the first dichroic prism 11. . After that, it passes through the A wavelength plate 27 again, the polarization plane changes by 90 degrees, is reflected by the right angle prism 26, is further reflected by the polarization plane 25a of the second polarizing prism 25, passes through the second concave lens 28, and becomes a minute spot. The light is converged into a shape and enters the second linear image sensor 30. Like the first linear image sensor 19, the second linear image sensor 30 is arranged at the imaging position of the relay lens 14 and the second concave lens 28, and converts the reflected light from the sample 17 into one line in the main scanning direction. Each element is arranged one-dimensionally in a direction corresponding to the X direction of the sample 17 (direction perpendicular to the plane of the paper) so that light is received by each light-receiving element, and the reflected light from the sample 17 is received by each light-receiving element and photoelectrically converted. It is assumed that the charges accumulated in each element are read out at the readout frequency f2.
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ｆ、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Ａ波長板３９を透過し、第２の
ダイクロイックプリズム１２で反射して共通の光路内に
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により微小スポット状に収束され試料１７に
入射する。Next, scanning with blue light will be explained. The blue light beam emitted from the blue light source 3 passes through an expander 32 and a rectangular prism 33, vibrates at high speed in the main scanning direction at a scanning frequency f by a third acousto-optic element 34, passes through relay lenses 35 and 36, and then vibrates at a third acousto-optic element 34. The light passes through the polarizing prism 37, is reflected by the right-angle prism 38, further passes through the A wavelength plate 39, is reflected by the second dichroic prism 12, enters the common optical path, and enters the common vibrating mirror 13. , is deflected in the Y direction by this vibrating mirror 13 in the same way as the red and green light beams. Further, the light passes through relay lenses 14 and 15 and is focused into a minute spot by an objective lens 16, and enters a sample 17.
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によっ
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のダイクロイックプリズム１
２で反射して共通の光路からはずれ、Ａ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
小スポッ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
、レジストレーションエラーの発生を有効に防止できる
。As a result, the red, green, and blue light beams are combined to form one scanning light beam, and the sample 17 is scanned in the X and Y directions by this scanning light beam. The blue reflected light from the sample 17 is again focused by the objective lens 16, passes through the relay lens 15 and the imaging lens 14, and enters the common vibrating mirror 13. Then, it is reflected by this vibrating mirror 13 and passed through the second dichroic prism 1.
2 and deviates from the common optical path, passes through the A wavelength plate 39, the polarization plane changes by 90 degrees, is reflected by the right angle prism 38 and the polarizing prism 37, and passes through the third concave lens 40 to converge into a minute spot. In this state, the blue reflected light is incident on the third linear image sensor 41 which receives the reflected light. This third
The linear image sensor 41 also connects the relay lens 14 and the third
Each element is arranged at an image formation position by the concave lens 40, and is arranged so as to receive the blue reflected light from the sample 17 line by line in the main scanning direction, similarly to the first and second linear image sensors 19 and 30. The elements are arranged one-dimensionally in a direction corresponding to the X direction of the sample 17, and are configured to read out the charge accumulated in each element at a readout frequency f2. Since the configuration is such that the vibrating mirror 13 is shared for the light beams of each color component, there is no deviation of the light beams in the vertical direction, and the occurrence of registration errors can be effectively prevented.
本発明においては、試料１７を載置したステージ４２を
矢印、ＩＢで示すように光軸方向に移動自在に配置し、
ステージ駆動機構４３により変位させる。In the present invention, the stage 42 on which the sample 17 is placed is arranged movably in the optical axis direction as shown by the arrow IB,
It is displaced by the stage drive mechanism 43.
このステージ駆動機構４３はステージ駆動回路４４によ
って制御する。さらにリニアイメージセンサ１９゜３０
および４１の光電出力信号をフレームメモリを含む信号
処理部４５に供給し、所定の演算処理を施す。This stage drive mechanism 43 is controlled by a stage drive circuit 44. Furthermore, linear image sensor 19°30
The photoelectric output signals of 41 and 41 are supplied to a signal processing section 45 including a frame memory, and subjected to predetermined arithmetic processing.
この信号処理部４５およびステージ駆動回路４４の動作
は制御回路４６によって制御する。適切な処理を施した
それぞれの色信号を合成回路４７に供給してカラーテレ
ビジョン信号を作成し、これをカラーモニタ４８で表示
したり、ビデオテープレコーダ４９で記録できるように
構成する。The operations of the signal processing section 45 and the stage drive circuit 44 are controlled by a control circuit 46. Each appropriately processed color signal is supplied to a combining circuit 47 to create a color television signal, which can be displayed on a color monitor 48 or recorded on a video tape recorder 49.
第２図はリニアイメージセンサの周辺回路および信号処
理部の周辺回路の詳細を示すものである。FIG. 2 shows details of the peripheral circuit of the linear image sensor and the peripheral circuit of the signal processing section.
垂直及び水平同期信号■及びＨを形成する同期回路５０
をクロック発生回路５１に接続して水平同期信号Ｈを供
給する。クロック発生回路５１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ックパルスを形成し、この読出し
用のクロックパルスを第１．第２及び第３のリニアイメ
ージセンサ１９゜３０及び４１にそれぞれ供給する。ま
た、同期回路５０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５２に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５３
を接続して垂直同期信号■を供給する。同期回路５０か
らの垂直同期信号■及び水平同期信号Ｈは制御回路にも
供給する。信号処理部４５には、増幅器５４〜５６、Ａ
／Ｄ変換器５７〜５９、演算回路６０〜６２、フレーム
メモリ６３〜６５を設ける。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
、このら電荷量を読出し用クロッ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１９．３
０及び４１に接続した増幅器５４゜５５及び５６を介し
てそれぞれ増幅し、Ａ／Ｄ変換器５７゜５８及び５９で
ディジタル信号に変換した後、演算回路６０．６１及び
６２を経てフレームメモリ６３．６４及び６５に記憶す
る。このように構成すれば、３つのリニアイメージセン
サ１９．３０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１９．３０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ｆ、とを一敗させて主走査と同期して各リニアイメー
ジセンサの各素子に蓄積された電荷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。Synchronization circuit 50 forming vertical and horizontal synchronization signals ■ and H
is connected to the clock generation circuit 51 to supply the horizontal synchronization signal H. The clock generation circuit 51 generates the first . A clock pulse is formed to read out the charge accumulated in each element of the second and third linear image sensors 19, 30 and 41, and this reading clock pulse is applied to the first and third linear image sensors 19, 30 and 41. The second and third linear image sensors 19 are supplied to 30 and 41, respectively. The synchronization circuit 50 also includes a first . A vibrating mirror drive circuit that connects to the acousto-optic element drive circuit 52 that controls the driving of the second and third acousto-optic elements 6, 22, and 34, supplies the horizontal synchronization signal H, and also controls the drive of the vibrating mirror 13. 53
Connect to supply vertical synchronization signal ■. The vertical synchronization signal (1) and horizontal synchronization signal H from the synchronization circuit 50 are also supplied to the control circuit. The signal processing section 45 includes amplifiers 54 to 56, A
/D converters 57-59, arithmetic circuits 60-62, and frame memories 63-65 are provided. 1st. In the second and third linear image sensors 19, 30 and 41, the amount of charge corresponding to the amount of reflected light from the sample 17 is accumulated in each element, so these amounts of charge are synchronized based on the readout clock pulse. and read out each linear image sensor 19.3.
After being amplified through amplifiers 54, 55 and 56 connected to terminals 54 and 41, and converted into digital signals by A/D converters 57, 58 and 59, the signals are sent to frame memories 63. 64 and 65. With this configuration, since the amount of charge is read out synchronously from the three linear image sensors 19, 30 and 41, it is possible to effectively prevent image distortion from occurring. In this example, the readout frequency f2 of the linear image sensors 19, 30 and 41 and the scanning frequency f of the acousto-optic elements 6, 22 and 34 are changed, and each element of each linear image sensor is synchronized with main scanning. However, since the linear image sensor has a charge storage ability, a deviation occurs between the scanning frequency f1 of the acousto-optic element and the readout frequency f2 of each linear image sensor. However, there is no problem such as image distortion or color shift.
本発明においては演算回路６０．６１および６２におい
ては種々の演算を行なうことができるが、本実施例では
単純な加算を行なうものとする。すなわち、ステージ４
２を初期位置にセントした後、第１及び第２の偏向手段
６，２２．２４および１３を駆動し、３色の光ビームを
走査面上に収束して走査光によるラスタを形成する。同
時にステージ４２も光軸方向に動かす。このステージの
動く速度は垂直走査の速さに比べて遅くする。振動ミラ
ー１３が垂直走査期間ＴＶ中に回動することによって１
フイ一ルド分のそれぞれの色の画像信号がへ／Ｄ変換器
５７〜５９から演算回路６０〜６２に供給され、これら
の画像信号はフレームメモリ６３〜６５にそれぞれ記憶
する。In the present invention, various calculations can be performed in the calculation circuits 60, 61 and 62, but in this embodiment, simple addition is performed. That is, stage 4
2 to the initial position, the first and second deflection means 6, 22, 24 and 13 are driven to converge the three color light beams onto the scanning surface to form a raster of scanning light. At the same time, the stage 42 is also moved in the optical axis direction. The moving speed of this stage is made slower than the vertical scanning speed. 1 by rotating the vibrating mirror 13 during the vertical scanning period TV.
Image signals of each color for one field are supplied from D/D converters 57 to 59 to arithmetic circuits 60 to 62, and these image signals are stored in frame memories 63 to 65, respectively.
次にステージ４２が僅かに動いた後、再び１フイ一ルド
分の画像信号が演算回路６０〜６２に供給される。Next, after the stage 42 moves slightly, the image signal for one field is again supplied to the calculation circuits 60-62.
これと同時に演算回路へは既にメモリに記憶されている
画像信号を読出し、これを入力画像信号と加算し、加算
した画像信号を再びメモリに記憶する。以下、ステージ
４２を光軸方向に移動させながら順次画像信号を処理す
る。このようにしてメモＩＪ６３〜６５にはステージ４
２を初期位置から予じめ決めた範囲だけ光軸方向に変位
させたときに得られる多数のフィールド画像の加算され
た画像信号が得られる。この画像信号を合成回路４７に
供給してカラーテレビジョン信号としてモニタ４８で映
出したりビデオテープレコーダ４９で記録する。また、
フィルム上に撮影する場合には、モニタ４８上に映出さ
れるカラー画像をスチールカメラ６６を用いてカラーフ
ィル１、上に撮影する。At the same time, the image signal already stored in the memory is read into the arithmetic circuit, this is added to the input image signal, and the added image signal is stored in the memory again. Thereafter, the image signals are sequentially processed while moving the stage 42 in the optical axis direction. In this way, notes IJ63-65 contain stage 4
2 is displaced in the optical axis direction by a predetermined range from the initial position. This image signal is supplied to a synthesis circuit 47 and displayed on a monitor 48 or recorded on a video tape recorder 49 as a color television signal. Also,
When photographing on film, the color image displayed on the monitor 48 is photographed on the color film 1 using the still camera 66.
演算回路６０〜６２における演算は上述した加算だけに
限られるものではなく、種々の演算を行なうことができ
る。例えばステージ４２を光軸方向に変位している間に
得られる画像信号について、各画素の最大値をメモリに
記憶することもできる。これは順次入力される画像信号
とメモリに記憶されている画像信号との大小を比較し、
人力画像信号が大きいときだけメモリの記憶内容を更新
することにより容易に実現することができる。The calculations in the calculation circuits 60 to 62 are not limited to the above-mentioned addition, and various calculations can be performed. For example, for image signals obtained while displacing the stage 42 in the optical axis direction, the maximum value of each pixel can be stored in the memory. This compares the magnitude of the sequentially input image signals with the image signals stored in memory,
This can be easily realized by updating the stored contents of the memory only when the human image signal is large.
さらに、演算処理によって種々の内挿を行なうこともで
き、目的に応じた最適の画像を得ることができる。Furthermore, various types of interpolation can be performed through arithmetic processing, and an optimal image can be obtained depending on the purpose.
また、ステージ４２の移動速度は必らずしも一定とする
必要はなく、例えば物体の暗い部分を撮像するときには
遅くし、明るい部分を撮像するときには速くすることが
でき、これによって明るさが一様な画像を再生すること
ができる。Furthermore, the moving speed of the stage 42 does not necessarily have to be constant; for example, it can be made slower when imaging a dark part of an object and faster when imaging a brighter part, thereby making the brightness uniform. Various images can be played back.
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
ポッ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。本実施例では３個のリニアイメ
ージセンサ１９．３０及び４１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
を以って説明する。試料１７からの反射光はりニアイメ
ージセンサ１９上に微小スポット状に投影されるが、本
例では投影されるビームスポット６０の径を各素子１９
ａ〜１９ｎの受光面より若干大きいスポット径となるよ
うに構成する。投影されたビームスポットＢＳ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ット径と
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
スポッ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。FIG. 3 is a plan view showing the relationship between the beam spot projected onto the linear image sensor and each element constituting the linear image sensor. In this embodiment, since the three linear image sensors 19, 30 and 41 have the same configuration, the first linear image sensor 19 that receives red light
This will be explained below. The reflected light from the sample 17 is projected onto the near image sensor 19 in the form of a minute spot, and in this example, the diameter of the projected beam spot 60 is set to each element 19.
The spot diameter is configured to be slightly larger than the light receiving surface of a to 19n. Since the projected beam spot BS is sequentially deflected in the X direction, which is the arrangement direction of the elements 19a to 19n, the reflected light from the sample 17 is reflected from each element 19a to 19n.
The light is sequentially received one-dimensionally by the sample 17, and charges corresponding to the amount of light reflected from the sample 17 are accumulated in each element and converted into a photoelectric output signal. If the configuration is such that the reflected light from the sample 17 is incident as a spot diameter larger than the light-receiving surface of each element of the image sensor 19 as in this example, the position error of the incident light with respect to the image sensor 19 or external vibration may occur. becomes stable. In particular, when photographing with zoom, the spot diameter of the light beam is likely to change, so this is effective for an imaging device equipped with a zoom photographing function.
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ｆ、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より太き（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ｆ
２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ｒ ＋ ＝２ｆ ｚ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ｆ＋＝３ｆｚ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。FIG. 4 is a graph showing the relationship between the readout frequency of the linear image sensor and the amount of charge accumulated in each element. In the embodiment described above, the scanning frequency f of the acousto-optic elements 6, 22 and 34, and the linear image sensors 19, 30 and 41 are
However, since the linear image sensor has a charge storage ability, there is no need for synchronization, and the scanning frequency f1 of the acousto-optic element is set to be thicker than the readout frequency f2. This example shows an example that utilizes this charge accumulation effect. Figure 4A shows the readout frequency f of the linear image sensor.
2 is equal to the scanning frequency f1 in the main scanning direction of the light beam, that is, when the amount of charge accumulated in the element is read out each time the sample is scanned once with the light beam, the amount of accumulated charge is shown. Figure B shows the amount of accumulated charge when r + = 2f z, that is, when the sample is scanned twice with a light beam and then the amount of charge accumulated in the element is read out, and Figure C shows the amount of accumulated charge when f + 3 fz, that is, the amount of accumulated charge is shown in a case where the sample is scanned three times with a light beam and then the amount of charge accumulated in the element is read out.
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ｆ、とイメージセンサの
続出し周波数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
、所定のテレビジョンレートの信号を得ることができる
。In this way, by configuring the image sensors 19, 30 and 41 to receive the reflected light from the sample 17 multiple times, the main scanning frequency f of the light beam and the continuous scanning frequency f2 of the image sensors can be set to be equal. Since the influence of noise from the light source is averaged out compared to the case where the noise of the light source is averaged, the S/N ratio of the photoelectric output signal can be substantially improved. Of course, in this case, the readout frequency f2 of the image sensor is always constant, and a signal at a predetermined television rate can be obtained.
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。In FIG. 4, the readout frequency of the image sensor is changed, but it goes without saying that the same effect can be obtained even if the readout frequency of the image sensor is kept constant and the scanning frequency of the acousto-optic element is changed.
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す、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ｆ、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ご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ったので、走査
綿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。Next, resolution will be explained. FIG. 5A is a diagram schematically showing the scanning state on a sample by the conventional optical scanning microscope imaging device, and FIG. 5B is a diagram schematically showing the scanning state on the sample by the microscope imaging device according to the present invention. FIG. In conventional optical scanning microscope devices, when using a light source with low output, the scanning speed must be slowed down and the scanning line density must be set low, resulting in the loss of optical information between the scanning lines. An inconvenience was occurring. On the other hand, the scanning frequency f of the light beam in the main scanning direction is determined by the image sensor 19.
By setting the reading frequency f2 to be approximately an integral multiple of the readout frequency f2 of 30 and 41, a photoelectric output signal of approximately the same magnitude can be obtained even if the main scanning speed is increased and the scanning line density is increased. As a result, the scanning line density can be set equivalently high without deteriorating the S/N ratio of the photoelectric output signal or slowing down the scanning speed of the light beam, making it possible to more accurately reproduce the optical information of the sample. . In particular, when inspecting pattern defects on photomasks and reticle patterns using conventional optical scanning microscopes, micro defects often exist between scanning lines and are often overlooked. Being able to set the cotton density equivalently high is extremely effective for pattern defect inspection equipment.
次に、色収差の防止について説明する。Next, prevention of chromatic aberration will be explained.
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１９．３
０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１８．２８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として光学系を収差
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調整が容易になる。この状
態において試料１７からの反射光が第１及び第３のりニ
アイメージセンサ１９及び４１上に所定のビームスポッ
ト径で結像するように第１及び第３の凹レンズ１８及び
４０を適切に光軸方向に移動させ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。In a color imaging device, a sample is irradiated with light beams of three primary colors through optical elements, so it is necessary to correct chromatic aberration caused by the optical elements. In this example, each linear image sensor 19.3
0 and 41 so as to be movable in the optical axis direction.
- The positions of the third concave lenses 18, 28 and 40 in the optical axis direction are adjusted, and the positions of each linear image sensor in the optical axis direction are adjusted to eliminate chromatic aberration. First, the optical system is set to be free from aberrations using green light, which is in the middle wavelength range of the three primary colors, as a reference. In this case, adjustment is facilitated by changing the position of the second concave lens 28. In this state, the optical axis of the first and third concave lenses 18 and 40 is adjusted appropriately so that the reflected light from the sample 17 is imaged on the first and third linear image sensors 19 and 41 with a predetermined beam spot diameter. chromatic aberrations for red and blue are removed by moving the linear image sensors 19 and 41 in the optical axis direction and adjusting the positions of the linear image sensors 19 and 41 in the optical axis direction.
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。If chromatic aberration is removed using a concave lens as in this example, there is an advantage that the deflection angle of the light beam incident on each linear image sensor can be increased. Note that chromatic aberration can also be removed by using a variable magnification lens system instead of a concave lens.
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、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色の光ビームを投射す
る構成としてもよいし、また１色の光ビームを用いても
よい。The present invention is not limited to the embodiments described above, but can be modified and changed in many ways. For example, in the above-described embodiment, the configuration was such that three light beams of red, green, and blue are projected onto the sample, but it may also be configured that two color light beams such as red and blue are projected, or one color beam may be projected onto the sample. Colored light beams may also be used.
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。Further, in the above-described embodiments, the configuration is such that the image is taken using the reflected light from the sample, but it is also possible to use the configuration that the image is taken using the transmitted light from the sample.
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。Further, as a means for deflecting the light beam, any deflecting means such as a polygon mirror can be used.
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。Furthermore, the scanning frequency f1 by the deflection means and the readout frequency f2 of the linear image sensor do not necessarily have to have an integral multiple relationship. Even if this is not the case, there will be no problem with the image.
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。Further, in the above-described embodiment, an acousto-optic element is arranged for each of the three primary color light beams, but it is also possible to make each primary color light beam incident on a single acousto-optic element and cause it to vibrate at high speed.
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
せたり、３原色光ビームを異なる平面に沿って単一の音
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。In this case, the optimal angle of incidence on the acousto-optic element differs depending on the wavelength of the light, so each light beam is incident on a single acousto-optic element with different angles of incidence within the same plane and deflected in the X direction. Alternatively, the three primary color light beams can be incident on a single acousto-optic element along different planes. In this way, when using a single acousto-optic element, an optical system is required to direct the light beams emitted from the acousto-optic element in different directions into a common vibrating mirror, but the acousto-optic element is expensive. Therefore, the price of the entire device can be reduced.
さらに、上述した実施例ではステージを光軸方向に移動
させたが、ステージを固定しておき、対物レンズを含む
光学系全体を移動させることもできる。Furthermore, although the stage was moved in the optical axis direction in the above embodiment, it is also possible to keep the stage fixed and move the entire optical system including the objective lens.
また、リニアイメージセンサの光電出力信号を直接モニ
タに供給して画像を映出し、これをカメラを用いてフィ
ルム上に撮影することもできるが、上述した実施例のよ
うに、リニアイメージセンサの光電出力信号を演算処理
して記憶した後にモニタに映出する方が、演算処理によ
って種々の画像処理を施すことができるので好適である
。Alternatively, the photoelectric output signal of the linear image sensor can be directly supplied to a monitor to display an image, and this can be photographed on film using a camera. It is preferable to perform arithmetic processing on the output signal, store it, and then display it on a monitor because various image processing can be performed by the arithmetic processing.
（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。(Effects of the Invention) The effects of the present invention explained above are summarized as follows.
（１）２次元に偏向された光ビームを収束して走査面に
投射し、この走査面と物体とを光軸方向に相対的に変位
させるようにしたため、明るい画像が得られるとともに
、微小な物体の撮像を行なうこともできる。(1) A two-dimensionally deflected light beam is converged and projected onto the scanning plane, and the scanning plane and the object are displaced relative to each other in the optical axis direction. This enables a bright image to be obtained and minute images to be captured. It is also possible to image objects.
（２）リニアイメージセンサの光電出力信号を演算処理
するので、種々の用途に対して最適な画像を得ることが
できる。(2) Since the photoelectric output signal of the linear image sensor is processed, images optimal for various uses can be obtained.
（３）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
ジストレーションエラーの発生を防止することができる
。(3) Since a vibrating mirror that performs sub-scanning is commonly used for each light beam, it is possible to prevent vertical color shift, that is, registration error.
（４）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。(4) Since a linear image sensor with a charge accumulation effect is used as a photoelectric conversion element, and each linear image sensor is read out synchronously, even if the scanning speed of the light beam changes, there will be no image distortion or color shift. Occurrence can be completely prevented.
（５）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。(5) If the scanning frequency of the light beam for each color component is set to be approximately an integral multiple of the readout frequency of the linear image sensor, the influence of noise from the light source will be averaged out, effectively increasing the S/N ratio. A color image signal can be obtained.
しかも、光ビームの走査速度を遅くすることなく等制約
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１００
０画素以上のものを得ることができるので、高解像度の
画像信号を形成することができる。Moreover, the scanning line density can be increased with equal constraints without slowing down the scanning speed of the light beam, and loss of optical information on the sample can be avoided. Especially the linear image sensor is 100
Since it is possible to obtain 0 or more pixels, it is possible to form a high resolution image signal.
（６）生体試料を観察する場合、レーザ光は生体中に含
まれる微量の蛍光成分を励起でき、一方リニアイメージ
センサは蛍光領域にも感度を有しているので、蛍光フィ
ルタを用いることなく生体像を正確に再現できる。(6) When observing biological samples, laser light can excite minute amounts of fluorescent components contained in living organisms, while linear image sensors are also sensitive to the fluorescent region, so they can be used to observe biological samples without using a fluorescence filter. Images can be accurately reproduced.
（７）一般に凹凸のある物体の線幅のような寸法を測定
する場合、ピントの合わせ方によって測定値が大きくバ
ラツク欠点があった。すなわち、ピントの合わせ方によ
ってエツジの波長の鋭さが変わるので、スライスを同じ
ようにかけると線幅の測定値が異なってくる。したがっ
て、測定結果に個人差が出たり、同一人が測定しても測
定毎に差が出る欠点があった。(7) Generally, when measuring a dimension such as a line width of an uneven object, there is a drawback that the measured value varies greatly depending on the method of focusing. In other words, the sharpness of the wavelength of the edge changes depending on how the image is focused, so if slices are applied in the same way, the measured value of the line width will be different. Therefore, there are disadvantages in that the measurement results may vary from person to person, or may vary from measurement to measurement even when the same person performs the measurement.
これに対し、本発明の撮像装置によれば凹凸のある物体
の全体に亘ってピントの合った像が得られるので線幅等
の寸法測定をきわめて正確に行なうことができ、個人差
等は生しない。On the other hand, according to the imaging device of the present invention, a focused image can be obtained over the entire surface of an uneven object, so dimensions such as line width can be measured extremely accurately, and individual differences can be avoided. do not.
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による撮像装置の一例の構成を示す線図
、
第２図は駆動回路および信号処理部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
ポッ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
態を示す線図である。
１・・・赤色光ａ ２・・・緑色光源３・・・青
色光源 ４，２０．３２・・・エキスパンダ５．
２Ｌ２６，３３．３８・・・直角プリズム６．２２．３
４・・・音響光学素子
７．８，１４，１５，２３，２４，３５．３６・・・リ
レーレンズ９．２５．３７・・・偏光プリズム
１０．２７．３９・・・Ａ波長板
１１、１２・・・グイクロイックプリズム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４２・・
・ステージ ４３・・・ステージ駆動機構４４・
・・ステージ駆動回路
４５・・・信号処理部 ４６・・・制御回路４７・
・・合成回路 ４８・・・モニタ４９・・・Ｖ
Ｔ Ｒ５０・・・同期回路５１・・・クロック発生回路
５２・・・音響光学素子駆動回路
５３・・・振動ミラー駆動回路
５４〜５６・・・増幅器 ５７〜５９・・・へ／Ｄ
変換器６０〜６２・・・演算回路 ６３〜６５・・・
フレームメモリ６６・・・カメラ ＢＳ・・・
ビームスポット１Ｑ（リニアイメーン°ｔ／“グ′ン
１責電ａ量 −蓄、ｆｉｔ渚γｆ −τ稽電荷量
−[Brief Description of the Drawings] Fig. 1 is a diagram showing the configuration of an example of an imaging device according to the present invention, Fig. 2 is a circuit diagram showing the configuration of an example of a drive circuit and a signal processing section, and Fig. 3 is a linear image. A plan view showing the relationship between the beam spot projected on the sensor and the element, FIGS. 4A-C are graphs showing the relationship between the readout frequency and the amount of accumulated charge of the linear image sensor, and FIGS. 5A and B show the sample. FIG. 6 is a diagram showing the state of the upper scanning line. 1... Red light a 2... Green light source 3... Blue light source 4, 20.32... Expander 5.
2L26, 33.38...Right angle prism 6.22.3
4... Acousto-optic element 7.8, 14, 15, 23, 24, 35.36... Relay lens 9.25.37... Polarizing prism 10.27.39... A wavelength plate 11, 12... Guicroic prism 13... Oscillating mirror 16... Objective lens 17... Sample 18.28
．． 40...Concave lens 19.30.41...Linear image sensor 42...
・Stage 43... Stage drive mechanism 44・
... Stage drive circuit 45 ... Signal processing section 46 ... Control circuit 47 ...
...Synthesis circuit 48...Monitor 49...V
T R50... Synchronous circuit 51... Clock generation circuit 52... Acousto-optic element drive circuit 53... Vibration mirror drive circuit 54-56... Amplifier 57-59.../D
Converters 60-62...Arithmetic circuits 63-65...
Frame memory 66...Camera BS...
Beam spot 1Q (linear eye angle t/gun 1 charge amount - storage, fit Nagisa γf -τ charge amount -
Claims (1)
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、この光ビームを第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の偏向手段によって偏向された光
ビームを微小スポットに収束して走査面に投射するレン
ズと、この走査面と試料とを光軸方向に相対的に変位さ
せる手段と、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、試料からの反射光または透過光を
前記第２偏向手段またはこれと同期して動作する偏向手
段を介して受光するリニアイメージセンサと、前記変位
手段による相対変位の間に前記リニアイメージセンサか
ら出力される光電出力信号を演算処理し、記憶する信号
処理部と、この信号処理部の出力信号を受けて試料の像
を再生するモニタ部とを備えることを特徴とする撮像装
置。1. A light source that emits at least one light beam, a first deflection means that deflects the light beam emitted from the light source in a main scanning direction, and a light beam that is orthogonal to the scanning direction by the first deflection means. a second deflection means that deflects in the sub-scanning direction; a lens that converges the light beam deflected by the first and second deflection means into a minute spot and projects it onto the scanning surface; It has means for relatively displacing in the axial direction, and a plurality of light receiving elements arranged one-dimensionally in the main scanning direction, and synchronizes the reflected light or transmitted light from the sample with the second deflecting means or this. a linear image sensor that receives light through a deflection means that operates as a deflector; a signal processing section that arithmetic processes and stores a photoelectric output signal output from the linear image sensor during relative displacement by the displacement means; An imaging device comprising: a monitor section that receives an output signal from the section and reproduces an image of the sample.
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60156063A JPS6218179A (en) | 1985-07-17 | 1985-07-17 | Image pickup device |
| US06/777,342 US4736110A (en) | 1984-09-28 | 1985-09-18 | Image pick-up apparatus |
| EP85306813A EP0176358B1 (en) | 1984-09-28 | 1985-09-25 | Image pick-up apparatus |
| DE8585306813T DE3586383T2 (en) | 1984-09-28 | 1985-09-25 | IMAGE RECORDING DEVICE. |
| KR1019850007160A KR910000617B1 (en) | 1984-09-28 | 1985-09-27 | Image pick-up apparatus |
| CA000491791A CA1266324A (en) | 1984-09-28 | 1985-09-27 | Image pick-up apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60156063A JPS6218179A (en) | 1985-07-17 | 1985-07-17 | Image pickup device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6218179A true JPS6218179A (en) | 1987-01-27 |
| JPH0528949B2 JPH0528949B2 (en) | 1993-04-27 |
Family
ID=15619492
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60156063A Granted JPS6218179A (en) | 1984-09-28 | 1985-07-17 | Image pickup device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6218179A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01282515A (en) * | 1988-05-10 | 1989-11-14 | Tokyo Electron Ltd | Beam scanning type optical microscope |
| JPH01316715A (en) * | 1988-06-17 | 1989-12-21 | Tokyo Electron Ltd | Beam scan type optical microscope |
| JPH0555583U (en) * | 1991-12-20 | 1993-07-23 | 八木アンテナ株式会社 | Electronic device unit handle mounting structure |
| JP2007179002A (en) * | 2005-12-02 | 2007-07-12 | Nano Photon Kk | Optical microscope and method of measuring spectrum |
| JP2007199488A (en) * | 2006-01-27 | 2007-08-09 | Ohkura Industry Co | Confocal microscope |
-
1985
- 1985-07-17 JP JP60156063A patent/JPS6218179A/en active Granted
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01282515A (en) * | 1988-05-10 | 1989-11-14 | Tokyo Electron Ltd | Beam scanning type optical microscope |
| JPH01316715A (en) * | 1988-06-17 | 1989-12-21 | Tokyo Electron Ltd | Beam scan type optical microscope |
| JPH0555583U (en) * | 1991-12-20 | 1993-07-23 | 八木アンテナ株式会社 | Electronic device unit handle mounting structure |
| JP2007179002A (en) * | 2005-12-02 | 2007-07-12 | Nano Photon Kk | Optical microscope and method of measuring spectrum |
| JP2007199488A (en) * | 2006-01-27 | 2007-08-09 | Ohkura Industry Co | Confocal microscope |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0528949B2 (en) | 1993-04-27 |
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Legal Events
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