JPH01158578A - 物体点順次走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、走査ビームを生じる放射源と、前記の走査ビ
ームを収束させて物体上に放射スポットを形成する対物
系と、前記の放射スポットからの放射を電気信号に変換
する放射感応検出装置と、電子処理装置とを具える物体
点順次走査装置であって、前記の放射感応検出装置は２
つの放射感応検出器を有し、各放射感応検出器が電気信
号を生じるようになっている当該物体点順次走査装置に
関するものである。

この種類の装置は米国特許筒４，４４６，５４８号明細
書に記載されており既知である。

この既知の装置における電子処理装置は放射感応検出器
の電気出力信号に移相を導入し、この移相は、加算回路
での合成後の最終的な出力信号が最適となる程度に大き
い。しかしこのような方法の既知の装置は、上述したよ
うな放射感応検出装置を有する顕微鏡によって行なう物
体に関する定量および定性的測定の分野に種々に適用し
えない。

本発明の目的は上述した点で改善した物体点順次走査装
置を提供せんとするにある。

本発明は、走査ビームを生じる放射源と、前記の走査ビ
ームを収束させて物体上に放射スポットを形成する対物
系と、前記の放射スポットからの放射を電気信号に変換
する放射感応検出装置と、電子処理装置とを具える物体
点順次走査装置であって、前記の放射感応検出装置は２
つの放射感応検出器を有し、各放射感応検出器が電気信
号を生じるようになっている当該物体点順次走査装置に
おいて、前記の電子処理装置は前記の電気信号より成る
信号の周波数選択性の濾波を行なうように構成されてい
ることを特徴とする。

上述した濾波を行なうと、物体の特性を比較的簡単に定
量的に再生せしめうるということを確かめた。１つの周
波数を濾波により除去すると、この周波数の存在或いは
不存在が、従って対応する周期的な空間構造の存在或い
は不存在が濾波信号で直接認識しうる。

２つの放射感応検出器の出力信号の差信号は差特性を有
する為、物体の表面上の傾斜が見うるようになる。適切
な濾波により周波数帯域から種々の周波数を選択するこ
とによりこの傾斜信号を高さ信号に変換することができ
、これによりコントラストが低い物体に対しても定量的
に高さを決定することができるようになる。

いかなる物体も殆ど位相構造と振幅構造との組合せであ
“ることに注意すべきである。濾波を適切にすることに
より上述した物体における移相量を定量的に再生せしめ
ることができる。また最適な信号、すなわち前記の米国
特許明細書に記載されたような最大の応答性を有する信
号を再生せしめることもできる。この最適信号は濾波後
に決定しうるちのであり、電子処理装置を予め走査すべ
き物体の特性に適合せしめる必要がなく、この点が既知
の装置と相違することである。

また本発明の装置によれば、変調伝達関数（ＭＴＦ）や
、光学系の制限によ・る検出信号の周波数の相対抑圧を
補正しうるという利点が得られる。

本発明による装置の実施例では、Ｓを合成信号、ＳＩを
前記の２つの電気信号の第１実数関数、Ｓ２を前記の２
つの電気信号の第２実数関数、ｊを虚数単位とした場合
に、前記の電子処理装置がＳ＝Ｓ、＋ｊＳ２に応じた合
成信号を形成するように構成されているようにするのが
好ましい。

この実施例の場合、前記の第１実数関数が前記の２つの
電気信号の和であり、前記の第２実数関数が前記の２つ
の電気信号間の差であるようにしうる。濾波すべき信号
は振幅信号と位相差信号とから成っており、これら双方
の信号を同時に濾波し、これにより時間の節約を得る。

本発明による装置では更に、合成信号の周波数選択濾波
が周波数領域で行なわれ、合成信号が離散フーリエ変換
により周波数領域に変換されるようにすることができる
。適切な離散フーリエ変換は例えば既知の高速フーリエ
変換（ＦＦＴ）である。

これにより所望に応じ濾波を高速に、従って物体を走査
する際と同時に行なうことができる。測定すべき物体の
特性が空間的な周期性に、従って信号中の周波数の相対
強度に関する場合には上述した処理を充分行なうことが
できる。しかし、逆フーリエ変換を、場合によっては周
波数領域での幾つかの他の処理後に行なうことにより、
濾波された信号を空間領域に再び変換でき、また所望に
応じこの領域で信号を物体の像として可視表示しうる。

濾波処理によれば、物体のある種の特性をこの像中に明
瞭に認識しうるようになる。

また本発明による装置では、前記の電子処理装置がプロ
グラマブルコンピュータを有し、このプログラマブルコ
ンピュータは内部に命令を記憶するとともに周波数選択
濾波の少なくとも一部に対する命令を実行するのに適し
ているものとするのが好ましい。必要とする信号処理動
作をプログラマブルコンピュータで行なうことにより、
フーリエ変換を実行する既知の種々の方法を用いうるよ
うになり、また与えられた濾波を簡単且つ自在に他の濾
波に変えることができる。

本発明による装置は光学的な走査顕微鏡に限定されるも
のではなく、使用放射ビームが音響ビーム、或いはＸ線
ビーム、或いは粒子ビーム例えば電子ビームである走査
装置にも本発明を適用できるものである。

図面につき本発明を説明する。

本発明による走査顕微鏡の構成を線図的に示す第１図に
おいて、ｌは単色放射源、例えば半導体レーザを示す。

この放射源によって生ぜしめられた放射ビームはコリメ
ータレンズ２により平行ビームに変換される。この平行
ビームは絞り３を通った後対物レンズ４により収束され
物体５上に走査スポットを形成する。この走査スポット
からの放射はレンズ６により絞り７を介して、検出器８
および９を有する放射感応検出装置上に照射される。絞
り３および７はこれらがレンズ４および６により互いの
上に結像されるように配置されている。検出器８および
９は絞り７のすぐ後ろに配置され、これら２つの検出器
の境界線は顕微鏡の光軸０−０′に交差する。

この顕、微鏡は走査機構（図示せず）を有し、この走査
機構により物体５および走査スポットを互いに点順次に
移動せしめうる。この走査機構は例えば、物体５を光学
系に対して移動せしめる可動支持体か或いは放射路内に
配置され走査スポットを物体を横切るように移動せしめ
うる可動ミラーを有するようにすることができる。

検出器８および９は、走査スポットからの放射であって
各走査点に対しこの走査点における物体の振幅および位
相構造に応じて変調されている放射を電気信号に変換し
、これら電気信号を差動増幅器１０で組合せて位相差信
号１１を得るとともに加算増幅器１２で組合せて振幅信
号１３を得る。

前記の走査機構は光学素子について説明したが、物体を
分析する異なる種類の放射、例えば電子ビーム或いは音
響ビーム或いはＸ線ビームを用いた走査機構をも用いる
ことができる。

第２図は、検出された位相差信号１１および振幅信号１
３が本発明による装置においていかに処理されて物体５
の定量的な像を得るかを示している。

これら信号１１および１３は合成回路２０に供給され、
この合成回路がこれら信号を複素信号に合成し、この複
素信号の実数部が振幅信号１３に対応するとともに虚数
部が位相差信号１１に対応するようにする。このような
信号は各走査点に対し生せしめられる。

離散フーリエ変換、例えば高速フーリエ変換をフーリエ
変換回路２２で走査線上の走査点からの信号に関して行
なうと、これら信号は複数の不連続な周波数成分に分析
される。この周波数スペクトルはフィルタ回路２３で濾
波処理され、この濾波されたすなわち限定された周波数
スペクトルが次の逆フーリエ変換回路２４における逆離
散フーリエ変換により再び空間信号に変換される。次に
、これらの空間信号が像処理装置２５により可視化され
て像表示装置２６、例えばビデオモニタ或いはプリンタ
に可視表示される。

測定された信号をメモリ２１に記憶することにより、−
層複雑な処理を行なうことができる。これらの記憶信号
は後の工程で隣接の走査ラインからの信号と合成するこ
とができる。このようにすると、例えば物体の二次元面
に亘る濾波および補正を行なうことができる。

第３ａ、３ｂおよび３０図は、本発明による装置によっ
て得られた結果を示す。高さの輪郭を第３ａ図に示して
いる表面を処理しない状態で第３ｂ図に示しである。こ
の第３ｂ図では、正の方向係数を有する傾斜を明るい領
域として認識でき、負の方向係数を有する傾斜を暗い領
域として認識しうる。第３ｃ図は、信号を本発明による
装置で濾波した後の前記と同じ表面を示す。この第３ｃ
図では、表面の高い部分が暗くなり、比較的低い部分が
明るくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による走査顕微鏡の構成を示す線図、 第２図は、測定された信号に行なう種々の処理を示すブ
ロック線図、 第３ａ、３ｂおよび３ｃ図は、表面の輪郭、本発明によ
る装置で行なう処理の前および後の前記表面の像をそれ
ぞれ示す説明図である。。 １・・・単色放射源　　　　２・・・コリメータレンズ
３．７・・・絞り　　　　　４・・・対物レンズ５・・
・物体　　　　　　　６・・・レンズ８．９・・・検出
器　　　　１０・・・差動増幅器１１・・・位相差信号
　　　　１２・・・加算増幅器１３・・・振幅信号　　
　　　２０・・・合成回路２１・・・メモリ　　　　　
　２２・・・フーリエ変換回路２３・・・フィルタ回路
　　　２４・・・逆フーリエ変換回路２５・・・像処理
装置　　　　２６・・・像表示装置特許出願人　　　エ
ヌ・ベー・フィリップス・フルーイランペンファプリケ
ン 手　　続　　補　　正　　書（方式） 昭和６３年１２月１３日 特許庁長官　　　吉　　１）　文　　毅　　殿１、事件
の表示 昭和６３年特許願第２１６４３７号 ２、発明の名称 物体点順次走査装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 名　称　　エヌ・ベー・フィリップス・フルーイランペ
ンファプリケン ４、代理人 １、明細書第１１頁第１７〜１９行を次の通りに訂正す
る。 「　第３図は、表面の高さの輪郭を示す線図である。」 ２、図面中、第３ａ図の図番を第３図に訂正し、第３ｂ
図および第３Ｃ図を削除する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、走査ビームを生じる放射源と、前記の走査ビームを
   収束させて物体上に放射スポットを形成する対物系と、
   前記の放射スポットからの放射を電気信号に変換する放
   射感応検出装置と、電子処理装置とを具える物体点順次
   走査装置であって、前記の放射感応検出装置は２つの放
   射感応検出器を有し、各放射感応検出器が電気信号を生
   じるようになっている当該物体点順次走査装置において
   、前記の電子処理装置は前記の電気信号より成る信号の
   周波数選択性の濾波を行なうように構成されていること
   を特徴とする物体点順次走査装置。 ２、請求項１に記載の物体点順次走査装置において、Ｓ
   を合成信号、Ｓ＿１を前記の２つの電気信号の第１実数
   関数、Ｓ＿２を前記の２つの電気信号の第２実数関数、
   ｊを虚数単位とした場合に、前記の電子処理装置がＳ＝
   Ｓ＿１＋ｊＳ＿２に応じた合成信号を形成するように構
   成されていることを特徴とする物体点順次走査装置。 ３、請求項２に記載の物体点順次走査装置において、前
   記の第１実数関数が前記の２つの電気信号の和であり、
   前記の第２実数関数が前記の２つの電気信号間の差であ
   ることを特徴とする物体点順次走査装置。 ４、請求項１〜３のいずれか一項に記載の物体点順次走
   査装置において、合成信号の周波数選択濾波が周波数領
   域で行なわれ、合成信号が離散フーリエ変換により周波
   数領域に変換されるようになっていることを特徴とする
   物体点順次走査装置。 ５、請求項１〜４のいずれか一項に記載の物体点順次走
   査装置において、前記の電子処理装置がプログラマブル
   コンピュータを有し、このプログラマブルコンピュータ
   は内部に命令を記憶するとともに周波数選択濾波の少な
   くとも一部に対する命令を実行するのに適しているもの
   としたことを特徴とする物体点順次走査装置。