JP2011095512A - Confocal microscope - Google Patents

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Yoji Nishiyama
陽二 西山
Satoru Sakai
覚 酒井
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Fujitsu Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a confocal microscope for acquiring height information (e.g., ruggedness value) about a surface of a sample object to be observed, which is configured more easily and more inexpensively than in a conventional manner. <P>SOLUTION: The confocal microscope is configured to: use a pinhole disk having pinholes, and formed by laminating at least three kinds of thin-film wavelength filters having different wavelength shielding characteristics; previously acquire a variation of surface image light intensity at each wavelength caused by a deviation between the focal plane and the object surface at each wavelength, after converting the variation to a height variation of the surface; besides, perform the detection intensity normalization processing, etc.; and then, measure the ruggedness on the surface of the object to be measured. Accordingly, the mechanical movement of the lens is unnecessary, then, the measuring speed and the simplification of the measuring system can be achieved, further, it is unnecessary to use an expensive optical element or the like. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、共焦点顕微鏡に関し、特に観察する試料表面の高さ分布を測定するのに好適な共焦点顕微鏡に関する。   The present invention relates to a confocal microscope, and more particularly to a confocal microscope suitable for measuring a height distribution of a sample surface to be observed.

従来より、複数のピンホールが形成されたピンホール基板、例えば、ピンホール径の10倍の間隔で螺旋状に配置したニプコウディスク(Nipkow Disc)と呼ばれる円盤状のピンホール形成基板を回転させ、ピンホールを通過した光を結像する共焦点顕微鏡が知られている。共焦点顕微鏡は、試料表面と共役な位置にピンホールが配置されることから共焦点効果があり、他の種類の光学顕微鏡に比べ、高解像度、高コントラストの像が得られる点に特徴を有している。特に、光軸方向の分解能が高く、試料面の高さ方向の情報を高精度で得ることができる。また、試料表面のピンホールによる走査を顕微鏡視野内の複数のピンホールが存在するディスクの高速回転で行っているため、人間の肉眼または光検出素子のいずれによっても、他の種類の光学顕微鏡と同様にリアルタイムで試料表面を観察できる。   Conventionally, a pinhole substrate in which a plurality of pinholes are formed, for example, a disk-shaped pinhole forming substrate called a “Nipkou Disc” spirally arranged at an interval 10 times the pinhole diameter is rotated. A confocal microscope that forms an image of light passing through a pinhole is known. Confocal microscopes have a confocal effect because pinholes are arranged at conjugate positions with the sample surface, and are characterized by high resolution and high-contrast images compared to other types of optical microscopes. is doing. In particular, the resolution in the optical axis direction is high, and information on the height direction of the sample surface can be obtained with high accuracy. In addition, since scanning with a pinhole on the sample surface is performed at a high speed rotation of a disk having a plurality of pinholes in the microscope field of view, it can be compared with other types of optical microscopes by either the human eye or a light detection element. Similarly, the sample surface can be observed in real time.

半導体素子などの表面を観察する場合、その表面は通常、立体、つまり凹凸などの段差のある構造を持っているので、深い焦点深度で段差中の情報を同時に観察することが必要となっている。しかし、従来の共焦点顕微鏡では、深さ方向の焦点深度が浅いため、こういった対象物の立体構造の観察は困難であった。その欠点を解決する方法として、対物レンズと試料間の相互距離を変化させること、例えば試料を搭載する試料台を光軸方向に移動させるなどして、複数の焦点距離における画像を得ることにより、試料の光軸方向(即ち垂直深さ方向)の情報を得ることが行われている。   When observing the surface of a semiconductor element or the like, the surface usually has a three-dimensional structure, that is, a stepped structure such as an unevenness, so it is necessary to simultaneously observe information in the step at a deep focal depth. . However, in the conventional confocal microscope, since the depth of focus in the depth direction is shallow, it is difficult to observe the three-dimensional structure of such an object. As a method for solving the disadvantage, by changing the mutual distance between the objective lens and the sample, for example, by moving the sample stage on which the sample is mounted in the optical axis direction, and obtaining images at a plurality of focal lengths, Information on the optical axis direction of the sample (that is, the vertical depth direction) is obtained.

こういった、光軸方向に(対物)レンズや試料台などの位置をメカニカルに順次移動させながら焦点距離を変え、各位置での焦点画像を得ていくといった、いわゆる垂直走査による物質表面の深さ方向の情報を得る方法は、メカニカルな駆動手段やそれと同期して移動する画像取得系の、例えば画像観察用プリズムの駆動手段などが必要である。こうした構成をとる共焦点顕微鏡は、構成部品が増加しシステムが複雑化する点とともに、駆動手段同士の同期・各種調整などにおいて容易ではない。   The depth of the material surface by so-called vertical scanning, in which the focal length is changed while mechanically moving the position of the (object) lens or sample stage in the direction of the optical axis in order to obtain a focused image at each position. The method for obtaining the direction information requires a mechanical driving means or a driving means for an image observation prism, for example, an image acquisition system that moves in synchronization therewith. A confocal microscope having such a configuration is not easy in synchronization and various adjustments between driving means, in addition to increasing the number of components and complicating the system.

直接的なメカニカルな方法での垂直走査を避けた方法として、例えば、光軸方向において異なる位置に大きさの異なるピンホール(開口)が形成されたピンホールディスク、具体的には、例えば、透明ディスク上に多数のピンホールを形成した単層ディスクを複数枚積み重ねたピンホールディスク、を用いる方法が提案されている。こうして焦点位置の異なる画像を取得するが、この場合、焦点の異なる画像を分離して記憶するために、ピンホールディスクの回転と同期して撮像し、積み重ねしたディスクの枚数に相当するフレームを取り込み、画像間で演算処理を行う。   As a method of avoiding vertical scanning by a direct mechanical method, for example, a pinhole disk in which pinholes (openings) having different sizes are formed at different positions in the optical axis direction, specifically, for example, transparent There has been proposed a method using a pinhole disk in which a plurality of single-layer disks in which a large number of pinholes are formed on the disk are stacked. In this way, images with different focal positions are acquired. In this case, in order to separate and store images with different focal points, images are captured in synchronization with the rotation of the pinhole disk, and frames corresponding to the number of stacked disks are captured. Perform arithmetic processing between images.

別の回避方法として、例えば、照明光の光波長を多重化し、波長(色)毎に像情報を取る方法が提案されている。この場合、光軸上に色収差を発生させる光学素子を、対物レンズとピンホールディスクとの間に配し、色収差によって発生した多重の光波長それぞれに従って、互いに異なる試料位置からの反射光をピンホール上に結像させることで、深さ方向における試料表面の像を同時に色分けして計測できるようにする。   As another avoidance method, for example, a method has been proposed in which light wavelengths of illumination light are multiplexed and image information is obtained for each wavelength (color). In this case, an optical element that generates chromatic aberration on the optical axis is arranged between the objective lens and the pinhole disk, and reflected light from different sample positions is pinholed according to each of the multiple light wavelengths generated by the chromatic aberration. By forming an image on the top, an image of the sample surface in the depth direction can be simultaneously color-coded and measured.

特開200−310735号公報JP-A No. 200-310735 特開平08−033948号公報Japanese Patent Laid-Open No. 08-033948 特開平10−221607号公報JP-A-10-221607

しかし、光軸方向の異なる位置に大きさの異なるピンホール(開口)が形成された単層のピンホールディスクを複数枚重ねた状態のものを用いる方法の場合、各単層ディスクのピンホールの位置や各単層ディスクの相互位置関係を厳密に構成して積み重ねていく必要がある。つまり、この方法は、ポイントとなる積み重ね構成のピンホールディスクを、精度良く積み重ねによって製造できるか否かに課題があり、これは必ずしも容易ではない。   However, in the case of using a method in which a plurality of single-layer pinhole discs having different sizes of pinholes (openings) formed at different positions in the optical axis direction are used, It is necessary to stack the positions and the mutual positional relationship of each single-layer disc strictly. That is, in this method, there is a problem whether or not pinhole disks having a stacked configuration as a point can be manufactured with high accuracy, and this is not always easy.

一方、照明光の光波長を多重化する方法は、安定した特性をもつ色収差発生素子を導入することが重要となるが、要請されるような色収差発生素子はかなり高価なものとなり、共焦点顕微鏡システムの製造コストが高いものになってしまうといった課題がある。   On the other hand, in the method of multiplexing the light wavelengths of illumination light, it is important to introduce a chromatic aberration generating element having stable characteristics. However, the chromatic aberration generating element as required is considerably expensive, and a confocal microscope There is a problem that the manufacturing cost of the system becomes high.

そこで本発明の課題は、従来の共焦点顕微鏡に比べ、レンズや試料台などのメカニカルな移動を伴った垂直方向走査を用いず、また従来の提案された方法と比べ、より安価かつ容易に試料表面の光軸方向の情報取得、つまり試料表面の深さ方向の計測を行える共焦点顕微鏡を提供することにある。   Therefore, the problem of the present invention is that it does not use vertical scanning with mechanical movement of a lens, a sample stage, etc., as compared with a conventional confocal microscope, and is cheaper and easier than a conventional proposed method. An object of the present invention is to provide a confocal microscope capable of acquiring information in the optical axis direction of the surface, that is, measuring in the depth direction of the sample surface.

本発明の共焦点顕微鏡は、
試料を照射する光源と、
前記光源と前記試料間に配置された複数のピンホールを有するピンホール基板と、
前記ピンホール基板を回転させる回転手段と、
前記ピンホール基板と前記試料との間に対物レンズを備え、
前記ピンホール基板を回転して光走査を行い前記ピンホール基板上に前記試料の表面像が生成され、前記ピンホール透過した前記表面像が第1の検出器上に投影されるように構成されており、
前記ピンホール基板は、少なくとも3層の、光波長フィルタ特性が互いに異なる複数の薄膜積層部を有することを特徴とする。
The confocal microscope of the present invention is
A light source for illuminating the sample;
A pinhole substrate having a plurality of pinholes disposed between the light source and the sample;
A rotating means for rotating the pinhole substrate;
An objective lens is provided between the pinhole substrate and the sample,
The pinhole substrate is rotated to perform optical scanning, a surface image of the sample is generated on the pinhole substrate, and the surface image transmitted through the pinhole is projected onto a first detector. And
The pinhole substrate has at least three thin film laminated portions having different optical wavelength filter characteristics.

本発明の共焦点顕微鏡により、レンズや試料台などのメカニカルな移動を伴った垂直方向走査を用いないで、より早く、また安価かつ容易に試料表面の深さ方向の計測を行うことが可能となる。   With the confocal microscope of the present invention, it is possible to measure the depth direction of the sample surface more quickly, inexpensively and easily without using vertical scanning with mechanical movement of the lens, sample stage, etc. Become.

共焦点顕微鏡の基本的構成を説明する図Diagram explaining basic configuration of confocal microscope 焦点面と相対位置と表面反射光強度の関係を説明する図The figure explaining the relationship between the focal plane, relative position, and surface reflected light intensity 本発明の積層ピンホールディスクを説明する図The figure explaining the lamination | stacking pinhole disk of this invention 本発明の装置の実施例を説明する図The figure explaining the Example of the apparatus of this invention 光源の特性を説明する図Diagram explaining characteristics of light source 波長フィルタの特性を説明する図Diagram explaining characteristics of wavelength filter

以下に、本発明の実施の形態を、添付図を参照しつつ説明する。
(共焦点顕微鏡の基本的な構成と検討)
図1、2は、共焦点顕微鏡の構成とそれを用いての本発明装置の測定方法について検討するための図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
(Basic configuration and examination of confocal microscope)
1 and 2 are diagrams for studying the configuration of the confocal microscope and the measurement method of the device of the present invention using the confocal microscope.

図1は、関連技術の共焦点顕微鏡の基本構成を説明するための図である。光源1から発した光はコリメータレンズ2で平行光束となり、ハーフミラー3で反射し、ピンホールディスク4を照明する。ピンホールディスク4中に形成されたピンホール5を通過した光のみが、レンズ(1)6で平行光束とした後、対物レンズ7を経て測定対象の試料などの物体8の表面付近の焦点面9に結像し、物体8の表面で反射する。反射した光は、対物レンズ7、レンズ(1)6を経てピンホール5を通過する。このうちハーフミラー3を透過した光がレンズ(2)10で集光し、撮像素子11上に結像する。   FIG. 1 is a diagram for explaining a basic configuration of a related-art confocal microscope. The light emitted from the light source 1 is converted into a parallel light flux by the collimator lens 2, reflected by the half mirror 3, and illuminates the pinhole disk 4. Only the light that has passed through the pinhole 5 formed in the pinhole disk 4 is converted into a parallel light beam by the lens (1) 6, and then passes through the objective lens 7 and the focal plane near the surface of the object 8 such as the sample to be measured. 9 is imaged and reflected by the surface of the object 8. The reflected light passes through the pinhole 5 through the objective lens 7 and the lens (1) 6. Of these, the light transmitted through the half mirror 3 is collected by the lens (2) 10 and forms an image on the image sensor 11.

このとき、焦点面9と物体8の表面の垂直方向の位置が一致しているとき、物体8の表面からの反射光はピンホールディスク4上で結像するので、光量のほとんどがピンホール5を通過する。したがって、このとき撮像素子11上の光強度は最大となる。逆に、物体8の表面が焦点面9からずれていると、物体8の表面からの反射光はピンホールディスク4上での像がピンホール5より大きくなるため、多くの光はピンホール5を通過できず、撮像素子10上での光強度は小さくなる。   At this time, when the positions of the focal plane 9 and the surface of the object 8 in the vertical direction coincide with each other, the reflected light from the surface of the object 8 forms an image on the pinhole disk 4, so that most of the light amount is pinhole 5. Pass through. Accordingly, at this time, the light intensity on the image sensor 11 is maximized. Conversely, if the surface of the object 8 is deviated from the focal plane 9, the reflected light from the surface of the object 8 has an image on the pinhole disk 4 larger than the pinhole 5. The light intensity on the image sensor 10 becomes small.

ピンホールディスク4とそこに形成されたピンホール5は、例えば、各ピンホール5の配置位置が互いに中心角度等間隔で、ディスク中心からの距離が螺旋軌跡上に形成された、公知のニプコー(ニポウ、Nipkow)ディスクなどを用いることができる。   The pinhole disk 4 and the pinholes 5 formed therein are, for example, well-known NIPCO's in which the positions of the pinholes 5 are arranged at equal central angles and the distance from the center of the disk is formed on a spiral locus. A Nipkow disk or the like can be used.

こうしたピンホールディスク4を回転させると、照明光の焦点面内の位置を順に変えていくことができる。撮像素子11に2次元CCDのような2次元の光強度を検出できる素子を用いると、物体8の表面の垂直方向の位置(物体8の表面凹凸)が焦点面9とよく一致した部分は明るく、一致せずにずれた場所は、暗い像として物体8を撮像することができる。   When such a pinhole disk 4 is rotated, the position of the illumination light in the focal plane can be changed in order. When an element capable of detecting a two-dimensional light intensity such as a two-dimensional CCD is used as the imaging element 11, a portion where the vertical position of the surface of the object 8 (surface irregularity of the object 8) matches the focal plane 9 is bright. The object 8 can be picked up as a dark image at a location shifted without matching.

このような共焦点顕微鏡の構成において、例えば、対物レンズ7と物体8との垂直方向の距離Lを連続的に変化させることで焦点面9は垂直方向に連続移動し、つまり焦点面の垂直走査により、各焦点面9の複数枚の画像(反射光強度)を受光することで、この光強度の変化から物体8の表面の凹凸状況を計測することが可能となる。これを実際に実現する手段は、例えば、単純には、物体表面のある固定点でのからの反射光を、対物レンズ7を垂直方向に一定量ずつ連続的にメカニカルに移動し、逐次各レンズ位置での画像を取得し、画像中の同じ位置の明るさを各取得画像同士で比べ、最大光量となったときの対物レンズ7の位置から物体8の表面の深さ方向の情報を得ることができる。   In such a confocal microscope configuration, for example, the focal plane 9 is continuously moved in the vertical direction by continuously changing the vertical distance L between the objective lens 7 and the object 8, that is, vertical scanning of the focal plane. Thus, by receiving a plurality of images (reflected light intensity) on each focal plane 9, it is possible to measure the unevenness of the surface of the object 8 from the change in the light intensity. The means for actually realizing this is, for example, simply by moving the objective lens 7 continuously mechanically by a certain amount in the vertical direction, and continuously reflecting the reflected light from a fixed point on the object surface. The image at the position is acquired, the brightness at the same position in the image is compared between the acquired images, and information on the depth direction of the surface of the object 8 is obtained from the position of the objective lens 7 when the maximum amount of light is obtained. Can do.

更には、最大光量を得るために物体表面と焦点面を一致するレンズ位置を探して連続的に垂直走査を行うことは必ずしも必要無く、予め物体表面と焦点面との距離的なずれの程度と光量の減少程度との相関が得られていれば、物体表面の基準面からのずれは当選推定可能であり、物体表面の深さ方向の情報を得ることができる。   Furthermore, in order to obtain the maximum light amount, it is not always necessary to continuously perform vertical scanning by searching for a lens position where the object surface and the focal plane coincide with each other. If a correlation with the degree of decrease in the amount of light is obtained, the deviation of the object surface from the reference plane can be presumed and information on the depth direction of the object surface can be obtained.

また、上記のレンズの移動操作は、光学系の配置で決まる焦点面と物体表面との相対位置を変化させ、撮像素子に到達する各相対位置での像の光の明るさを調べることで、夫々に対応する物体表面の各点の距離関係を調べている。従って、ピンホールディスクの位置を垂直方向に変化させても同様な効果を得られることはいうまでも無い。   In addition, the lens moving operation described above is performed by changing the relative position between the focal plane determined by the arrangement of the optical system and the object surface, and examining the brightness of the image light at each relative position reaching the image sensor. The distance relation between each point on the object surface corresponding to each is examined. Accordingly, it goes without saying that the same effect can be obtained even if the position of the pinhole disk is changed in the vertical direction.

さて、図1の構成を持つ光学系において、このような垂直走査をおこなって物体表面の形状情報を得るのに際し、基準となる焦点面(標準焦点面)の位置と物体表面の位置か合致したとき光強度は最大となるが、焦点面に物体表面との距離の相対関係で、その間隔距離が長くなる場合でも、距離が短くなる場合でも、いずれに場合でも観測される光強度は低下する。つまり、光強度の変化が測定焦点面とそのときの物体表面の距離関係が短くなったためなのか、長くなったためなのか、逆に言えば、物体表面が光軸上、高くなったか低くなったかを特定するためには、少なくとも3回の焦点の垂直移動(即ち、3種類の焦点面の相対的な高さ=測定物体表面と各3焦点位置と距離)によって各焦点面での観測反射光強度の変化傾向を知る必要である。   In the optical system having the configuration shown in FIG. 1, when obtaining the shape information of the object surface by performing such vertical scanning, the position of the reference focal plane (standard focal plane) matches the position of the object surface. Sometimes the light intensity is maximum, but the relative intensity of the distance from the focal plane to the object surface reduces the observed light intensity regardless of whether the distance is longer or shorter. . In other words, whether the change in light intensity is due to the distance relationship between the measurement focal plane and the object surface at that time has become shorter or longer, or conversely, whether the object surface has become higher or lower on the optical axis. Is determined by at least three vertical movements of the focal point (that is, the relative heights of the three focal planes = the surface of the measurement object and the three focal positions and the distances). It is necessary to know the changing tendency of intensity.

図2(a)、(b)、(c)の各グラフを使って、物体位置を固定し焦点面を変化させたとき、3回の垂直移動(=三つの固定焦点面)で物体表面の位置関係(低くなったか、高くなったか)を求める方法を述べる。図2のグラフは、図1の光学系の焦点面を変化させた場合の画像中の対応する点の明るさによってプロットしたもので、横軸は焦点面の相対位置(焦点距離の長短)、縦軸は表面明るさ(いずれも任意単位)を示す。ここで、基準となる標準焦点面高さOによる光強度と、標準焦点面より低い焦点面位置Aでの光強度と、標準焦点面より高い焦点面位置Bによる光強度とを比較する。各焦点面位置A、O、Bの三点での表面明るさを比べると次のような関係になる。
(i)物体表面が中間の標準焦点面Oより低い位置にある場合・・図2(a)
明るさは、低い焦点面位置Aで最大、高い焦点面位置Bで最小となる。
(ii)物体表面が中間の標準焦点面Oより高い位置にある場合・・図2(b)
明るさは、低い焦点面位置Aで最小、高い焦点面位置Bで最大となる。
(iii)物体表面が中間の標準焦点面Oないしその近傍にある場合・・図2(c)
明るさは、標準焦点面高さOで最大、低い焦点面位置A、僅かに高い焦点面位置Bはいずれもそれより小さく、物体表面の高さが、より近いAまたはBのほうが明るさが大となる。
When the object position is fixed and the focal plane is changed using the graphs of FIGS. 2A, 2B, and 2C, the surface of the object is moved by three vertical movements (= three fixed focal planes). A method for obtaining the positional relationship (whether it has become lower or higher) will be described. The graph of FIG. 2 is plotted according to the brightness of the corresponding point in the image when the focal plane of the optical system of FIG. 1 is changed, and the horizontal axis is the relative position of the focal plane (long and short focal length), The vertical axis represents surface brightness (both are arbitrary units). Here, the light intensity at the standard focal plane height O serving as a reference, the light intensity at the focal plane position A lower than the standard focal plane, and the light intensity at the focal plane position B higher than the standard focal plane are compared. When the surface brightness at each of the three focal plane positions A, O, and B is compared, the following relationship is obtained.
(I) When the object surface is at a position lower than the intermediate standard focal plane O FIG. 2 (a)
The brightness is maximum at a low focal plane position A and minimum at a high focal plane position B.
(Ii) When the object surface is at a position higher than the intermediate standard focal plane O FIG. 2 (b)
The brightness is minimum at a low focal plane position A and maximum at a high focal plane position B.
(Iii) When the object surface is in the middle standard focal plane O or in the vicinity thereof FIG. 2 (c)
The brightness is the maximum at the standard focal plane height O, the lower focal plane position A and the slightly higher focal plane position B are both smaller, and the height of the object surface is closer to A or B closer to the brightness. Become big.

このように、標準焦点面Oとこれを挟む焦点面A、B合計3点の焦点面におけるそれぞれの物体表面からの反射の明るさの大小関係から、注目する物体表面の表面高さと標準焦点面Oとの高さ関係を知ることができ、更に既知の3点の焦点面間の距離関係と焦点面の高さに対する物体表面の明るさの変化、つまりそれによって3点の焦点面間の中間の高さと明るさの関係を予め調べておけば、3点の焦点面高さと明るさの比率から物体表面の各点における相対的な高さを正確に求めることができる。   As described above, the surface height of the object surface to be observed and the standard focal plane are calculated based on the relationship between the brightness levels of the reflections from the object surfaces in the standard focal plane O and the focal planes A and B in total of three focal planes. The height relationship with O can be known, and the distance between the three focal planes and the change in brightness of the object surface with respect to the focal plane height, that is, the intermediate between the three focal planes. If the relationship between the height of the object and the brightness is examined in advance, the relative height at each point on the object surface can be accurately obtained from the ratio of the focal plane height and the brightness at the three points.

以上が、基本的に共焦点顕微鏡を用い、3点の垂直走査(=三つの固定焦点面)を行って物体表面の形状(凹凸)を求める本発明の装置による基本的な測定方法概念である。   The above is the basic measurement method concept by the apparatus of the present invention, which basically uses a confocal microscope and performs three-point vertical scanning (= three fixed focal planes) to obtain the shape (unevenness) of the object surface. .

実際に上記方法を実施する場合、本発明の共焦点顕微鏡においては、各焦点位置A、O、Bの三点の焦点面を得る手段として、三層構造の積層ピンホールディスクを適用する。
(実施例)
図3は本発明の装置に用いる、積層ピンホールディスクの例の断面形状の模式図である。この積層ピンホールディスク12はガラスなどの透明基板13(13−1、13−2、13−3)に特定の光波長のみを遮断する波長フィルタ効果を有する薄膜波長フィルタ14(14−1、14−2、14−3)を図に示すように形成し、この各薄膜波長フィルタ14に微細なピンホール15(15−1、15−2、15−3)を設ける。各薄膜波長フィルタ14のフィルタ特性は互いに異なり、またピンホール15の形成位置は、例えばニプコーディスクのような配置とする。
When the above method is actually carried out, in the confocal microscope of the present invention, a laminated pinhole disk having a three-layer structure is applied as a means for obtaining three focal planes of the respective focal positions A, O, and B.
(Example)
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of an example of a laminated pinhole disk used in the apparatus of the present invention. This laminated pinhole disk 12 is a thin film wavelength filter 14 (14-1, 14) having a wavelength filter effect for blocking only a specific light wavelength on a transparent substrate 13 (13-1, 13-2, 13-3) such as glass. -2, 14-3) are formed as shown in the figure, and each thin film wavelength filter 14 is provided with fine pinholes 15 (15-1, 15-2, 15-3). The filter characteristics of the respective thin film wavelength filters 14 are different from each other, and the pinhole 15 is formed at a position such as a Nipkow disk.

図示したように、積層ピンホールディスク12を、例えば3層薄膜波長フィルタディスク構造とし、各薄膜波長フィルタ14(14−1、14−2、14−3)については、夫々R、G、B(レッド、グリーン、ブルー)の波長のみ選択的の非透過となる反射型波長フィルタ(逆に、各膜に形成されたピンホールからのみ、各膜の非透過波長光が通過)を構成する。この三層の膜が積層された積層ピンホールディスク12を図1のピンホールディスク4に配置し、さらに撮像素子11の3CCDカラーセンサを用いるとする。そして、このとき、各薄膜波長フィルタ14(14−1、14−2、14−3)が、透明基板13−2の厚さD2、および透明基板13−3の厚さD3の間隔で形成され、これによって、先の図2を用いて述べた、3つの焦点面位置A、O、Bと同等の焦点面を形成すると見做せる三層ピンホールディスク膜構造16をなすように構成されているとすれば、カラーセンサにおけるR、G、Bの出力画像は、各R、G、B波長において構成されるレンズ系の各焦点面、即ちA、O、B夫々の位置を反映した物体表面からの反射光量と考えられ、この光量の変化量から物体表面の高さに関する情報を得ることができることとなる。   As shown in the figure, the laminated pinhole disk 12 has, for example, a three-layer thin film wavelength filter disk structure, and the thin film wavelength filters 14 (14-1, 14-2, 14-3) are respectively R, G, B ( A reflective wavelength filter that selectively and non-transmits only the wavelengths of red, green, and blue (in contrast, non-transmitted wavelength light of each film passes only from pinholes formed in each film). It is assumed that the laminated pinhole disk 12 on which the three layers of films are laminated is arranged on the pinhole disk 4 of FIG. At this time, the thin film wavelength filters 14 (14-1, 14-2, 14-3) are formed at intervals of the thickness D2 of the transparent substrate 13-2 and the thickness D3 of the transparent substrate 13-3. Thus, the three-layer pinhole disk film structure 16 that can be considered to form a focal plane equivalent to the three focal plane positions A, O, and B described with reference to FIG. 2 is formed. If so, the output image of R, G, B in the color sensor is the focal plane of the lens system configured at each R, G, B wavelength, that is, the object surface reflecting the respective positions of A, O, B Therefore, information on the height of the object surface can be obtained from the amount of change in the amount of light.

図4に、こうした構成をもつ本発明の共焦点顕微鏡を示す。共焦点顕微鏡17の光源18は、分離可能な色(波長)成分を持つ白色光源が望ましい。さらに、後段での画像成分の分離処理などの容易さを考慮すると、例えば、図5に模式的に示したような、R、G、B各波長が分離されているような、R、G、B3色のLED光源を合成した白色光源がより適している。図5において、横軸は波長を、縦軸は、各波長における白熱光源の発光強度(任意単位)を表す。   FIG. 4 shows a confocal microscope of the present invention having such a configuration. The light source 18 of the confocal microscope 17 is preferably a white light source having a separable color (wavelength) component. Furthermore, considering the ease of image component separation processing in the subsequent stage, for example, R, G, and B wavelengths separated as shown schematically in FIG. A white light source obtained by combining B3 color LED light sources is more suitable. In FIG. 5, the horizontal axis represents the wavelength, and the vertical axis represents the emission intensity (arbitrary unit) of the incandescent light source at each wavelength.

光源18を射出した光をコリメータレンズ19で平行光束とし、ハーフミラー(1)20で反射させて積層ピンホールディスク21上を照射する。積層ピンホールディスク21は、図3を用いて述べたものと同様な構成とし、例えば三層構造の各薄膜波長フィルタは、上記白色光源である光源18の夫々R、G、B波長成分のみ非透過とする反射型波長フィルタとし、各反射型波長フィルタに形成されたピンホールからのみ各波長光が通過するように作用する。図6に、各薄膜波長フィルタ(Rフィルタ、Gフィルタ、Bフィルタ)の透過特性の模式図を示す。図6において、横軸は波長を、縦軸は各フィルタの透過率(任意単位)を表す。こういったフィルタは、市販のダイクロイックミラーと同様な製法で、誘電体多層膜を透明なガラス基板上に製膜して形成可能である。図3を参照し、各透明基板13上のそれぞれの波長対応の薄膜波長フィルタ14にピンホール15を有するようにして、単層のピンホールディスクを作成し、それらを積層する。ピンホール15は、通常のフォトリソグラフィとエッチングの手法を用いて容易に作製可能である。各透明基板13において、透明基板13−1(厚さD1)は積層ピンホールディスク12自体を回転による変形などに耐えうるだけのを有しているものとし、例えば厚さ数mm程度とする一方、透明基板13−2(厚さD2)、13−3(厚さD3)は、膜間のギャップであって、厚さとして、例えば10〜15μm程度となる。またピンホール15の直径は、例えば1μm程度が想定される。   The light emitted from the light source 18 is converted into a parallel light beam by the collimator lens 19, reflected by the half mirror (1) 20, and irradiated on the laminated pinhole disk 21. The laminated pinhole disk 21 has the same configuration as that described with reference to FIG. 3. For example, each thin-film wavelength filter having a three-layer structure has only R, G, and B wavelength components of the light source 18 that is a white light source. The reflection type wavelength filter is made to transmit, and acts so that each wavelength light passes only from the pinhole formed in each reflection type wavelength filter. In FIG. 6, the schematic diagram of the transmission characteristic of each thin film wavelength filter (R filter, G filter, B filter) is shown. In FIG. 6, the horizontal axis represents the wavelength, and the vertical axis represents the transmittance (arbitrary unit) of each filter. Such a filter can be formed by forming a dielectric multilayer film on a transparent glass substrate by a manufacturing method similar to a commercially available dichroic mirror. Referring to FIG. 3, a single-layer pinhole disk is formed so as to have pinholes 15 in each wavelength-corresponding thin film wavelength filter 14 on each transparent substrate 13, and these are laminated. The pinhole 15 can be easily manufactured by using ordinary photolithography and etching techniques. In each transparent substrate 13, the transparent substrate 13-1 (thickness D 1) has only enough to withstand deformation due to rotation of the laminated pinhole disk 12 itself, for example, a thickness of about several mm. The transparent substrates 13-2 (thickness D2) and 13-3 (thickness D3) are gaps between the films, and the thickness is, for example, about 10 to 15 μm. The diameter of the pinhole 15 is assumed to be about 1 μm, for example.

このように、図4における積層ピンホールディスク21の薄膜波長フィルタのピンホール22は光源18中の対応波長成分(RGB波長)のみ透過するので、各波長(RGB波長)は焦点方向において異なる位置(RGB波長各位置)に点光源を形成するため、ピンホール22を通過し、レンズ(1)23で拡大した光束はハーフミラー(2)24を透過して対物レンズ25を経て、互いに異なる高さの焦点面26(RGB波長各焦点面)に結像する。観測対象の物体27の表面で反射した光は、ハーフミラー(2)24で反射し、レンズ(3)24を経由してカラー撮像素子29へ結像するように向かう光と、ハーフミラー(2)24を透過し、レンズ(1)23を経て、積層ピンホールディスク21に向かう光と分けられる。カラー撮像素子(2)29に入射した光は、各波長成分毎の画像;R2、G2、B2(この場合、積層ピンホールディスク21の薄膜波長フィルタの影響を受けていない光強度出力である、非カラーフィルタ出力;NCF−output)として把握できる。   Thus, since the pinhole 22 of the thin film wavelength filter of the laminated pinhole disk 21 in FIG. 4 transmits only the corresponding wavelength component (RGB wavelength) in the light source 18, each wavelength (RGB wavelength) has a different position in the focal direction ( In order to form a point light source at each RGB wavelength position), the light beams that have passed through the pinhole 22 and expanded by the lens (1) 23 are transmitted through the half mirror (2) 24, passed through the objective lens 25, and have different heights. The image is formed on the focal plane 26 (RGB focal planes). The light reflected by the surface of the object 27 to be observed is reflected by the half mirror (2) 24 and passes through the lens (3) 24 to form an image on the color image sensor 29, and the half mirror (2 ) 24, and through the lens (1) 23, it is separated from the light directed to the laminated pinhole disk 21. The light incident on the color image sensor (2) 29 is an image for each wavelength component; R2, G2, B2 (in this case, the light intensity output not affected by the thin film wavelength filter of the laminated pinhole disk 21. Non-color filter output (NCF-output).

積層ピンホールディスク21に向かった光の各波長成分は、レンズ(1)23で集光されて積層ピンホールディスク21付近で結像するが、それぞれの波長に対応するフィルタ(薄膜波長フィルタ)上に結像する場合の光のみが、すべての光量をもって、その薄膜波長フィルタのピンホール22を通過できる。結像が実現できていない場合は一部の光量分のみが透過する。ピンホール22を通過した光は、ハーフミラー(1)20を透過しレンズ(2)30でカラー撮像素子(1)31上に結像される。カラー撮像素子(1)31に入射した光は、各波長成分毎の画像;R1、G1、B1(この場合、積層ピンホールディスク21の薄膜波長フィルタの影響を受けた光強度出力である、カラーフィルタ出力;CF−output)として取り出すことができる。カラー撮像素子(1)31、カラー撮像素子(2)29には、3枚式のCCDカメラを用いると良い。   Each wavelength component of the light directed to the laminated pinhole disk 21 is collected by the lens (1) 23 and forms an image near the laminated pinhole disk 21, but on a filter (thin film wavelength filter) corresponding to each wavelength. Only the light in the case of forming an image can pass through the pinhole 22 of the thin film wavelength filter with all the light amounts. When imaging is not realized, only a part of the light quantity is transmitted. The light that has passed through the pinhole 22 passes through the half mirror (1) 20 and is imaged on the color image sensor (1) 31 by the lens (2) 30. The light incident on the color imaging device (1) 31 is an image for each wavelength component; R1, G1, B1 (in this case, a light intensity output affected by the thin film wavelength filter of the laminated pinhole disk 21; color Filter output; CF-output). As the color image sensor (1) 31 and the color image sensor (2) 29, a three-element CCD camera may be used.

以上の説明によって、可視光において反射光強度の波長依存性をあまり持たない(白や灰色、黒に見える)物体であれば、B、G、R、それぞれの画像を、図3を用いて述べた、A、O、B、それぞれの焦点面での画像と見立てて物体表面の(凹凸)形状を求めることができることが解る。   According to the above description, in the case of an object that does not have much wavelength dependency of reflected light intensity in visible light (appears white, gray, or black), the images of B, G, and R are described with reference to FIG. Further, it can be seen that the (unevenness) shape of the object surface can be obtained by considering the images at the focal planes of A, O, and B.

計測する物体表面の反射光に波長特性を持つ場合、つまり物体表面が着色している場合などは、表面の色によって焦点面と物体表面の高さの関係以外の要素で、R、G、B各画像の反射光強度が決まる場合がある。この場合は、ハーフミラー(2)24で反射した光をレンズ(3)28でカラー撮像素子(2)29へ結像して得た画像を較正用出力として用いることで、物体表面の色を反映した物体表面の高さ情報を取得することができる。カラー撮像素子(2)29へ集光する反射光は積層ピンホールディスク21を通過していないので、物体27の表面の波長特性のみでR、G、Bそれぞれの強度が決まると考えることができる。そこで、カラー撮像素子(2)29の画像の対応する位置の強度情報を使って、カラー撮像素子(1)31のR、G、B画の強度から物体表面の色情報を除いて、比較が可能な画像に変換する。即ち、
カラー撮像素子(1)31の各画素の強度を、それぞれ以下のようにする。
When the reflected light of the object surface to be measured has a wavelength characteristic, that is, when the object surface is colored, R, G, B, etc., are factors other than the relationship between the focal plane and the height of the object surface depending on the surface color. The reflected light intensity of each image may be determined. In this case, the color of the object surface can be adjusted by using an image obtained by focusing the light reflected by the half mirror (2) 24 on the color image pickup device (2) 29 by the lens (3) 28 as a calibration output. The height information of the reflected object surface can be acquired. Since the reflected light focused on the color imaging device (2) 29 does not pass through the laminated pinhole disk 21, it can be considered that the intensities of R, G, and B are determined only by the wavelength characteristics of the surface of the object 27. . Therefore, using the intensity information of the corresponding position of the image of the color image sensor (2) 29, the color information of the object surface is excluded from the intensity of the R, G, B image of the color image sensor (1) 31, and the comparison is performed. Convert to a possible image. That is,
The intensity of each pixel of the color image sensor (1) 31 is set as follows.

R1(x,y),G1(x,y),B1(x,y)
カラー撮像素子(2)29の各画素の強度を、それぞれ以下のようにする。
R1 (x, y), G1 (x, y), B1 (x, y)
The intensity of each pixel of the color image sensor (2) 29 is set as follows.

R2(x,y),G2(x,y),B2(x,y)
物体表面の色情報を除いた各色の補正強度Rh、Bh、Ghは以下のようになる。
R2 (x, y), G2 (x, y), B2 (x, y)
The correction strengths Rh, Bh, and Gh for each color excluding color information on the object surface are as follows.

Rh(x,y)=R1(x,y)/R2(x,y)
Gh(x,y)=G1(x,y)/G2(x,y)
Bh(x,y)=B1(x,y)/B2(x,y)
それぞれの画像を、例えばパソコンなどに取り込み、上記の演算を行い、Rh、Bh、Ghの値を比較して物体表面の高さ情報を得ることができる。
Rh (x, y) = R1 (x, y) / R2 (x, y)
Gh (x, y) = G1 (x, y) / G2 (x, y)
Bh (x, y) = B1 (x, y) / B2 (x, y)
Each image is taken into a personal computer, for example, and the above calculation is performed, and the values of Rh, Bh, and Gh are compared to obtain height information on the object surface.

さらに、例えば、表1に示すような高さ算出参照テーブルを用いて、Rh、Bh、Ghから物体表面の高さZを求めることが可能である。   Further, for example, the height Z of the object surface can be obtained from Rh, Bh, and Gh using a height calculation reference table as shown in Table 1.

この表1の高さ算出参照テーブルは、予め平坦度の高い平板を用い、図4の光学系で高さを変えながら撮像した画像を用いて計算をし、作成しておけば良い。また、本テーブルにおいては、R、G、Bの値の合計が常に一定(例えば100)になるように以下の計算によって正規化している。   The height calculation reference table in Table 1 may be created by using a flat plate with high flatness in advance and calculating using an image captured while changing the height with the optical system of FIG. In this table, normalization is performed by the following calculation so that the sum of the values of R, G, and B is always constant (for example, 100).

Rp(x,y)=Rh(x,y)/(Rh(x,y)+Gh(x,y)+Bh(x,y))*100
Gp(x,y)=Gh(x,y)/(Rh(x,y)+Gh(x,y)+Bh(x,y))*100
Bp(x,y)=Bh(x,y)/(Rh(x,y)+Gh(x,y)+Bh(x,y))*100
上記実施例では、物体表面の凹凸の自動測定の観点から、撮像素子で得られるR、G、B像強度測定値をパソコンなどに取り込んで計算処理し、高さを算出する構成とその具体方法を述べてきたが、本発明の装置においては、高さ情報を像の色情報として得ることができることから、自動処理では無く、目視観察によっても物体の形状観察が可能であることはいうまでも無い。
Rp (x, y) = Rh (x, y) / (Rh (x, y) + Gh (x, y) + Bh (x, y)) * 100
Gp (x, y) = Gh (x, y) / (Rh (x, y) + Gh (x, y) + Bh (x, y)) * 100
Bp (x, y) = Bh (x, y) / (Rh (x, y) + Gh (x, y) + Bh (x, y)) * 100
In the above embodiment, from the viewpoint of automatic measurement of unevenness on the surface of an object, a configuration and a specific method for calculating the height by taking R, G, and B image intensity measurement values obtained by the image sensor into a personal computer or the like and performing calculation processing However, since the height information can be obtained as the color information of the image in the apparatus of the present invention, it is needless to say that the shape of the object can be observed not by automatic processing but also by visual observation. No.

以上の、本発明の共焦点顕微鏡の実施例においては、薄膜波長フィルタの構成を専らR、G、Bの3波長成分によることとし、それに伴って、使用光源、3つの焦点面をもとに行う補正方法、これに伴う高さ算出参照テーブルについて述べ、この装置によって、物体表面の高さ測定が実施可能であることを述べた。これによって、レンズなどのメカニカル移動を不要として測定スピードの向上や測定システムの簡略化を実現し、また高価な光学素子などの利用を不要とすることが可能となった。   In the embodiment of the confocal microscope of the present invention described above, the configuration of the thin film wavelength filter is exclusively based on the three wavelength components of R, G, and B, and accordingly, based on the light source used and the three focal planes. The correction method to be performed and the height calculation reference table associated therewith are described, and it has been described that the height measurement of the object surface can be performed by this apparatus. This eliminates the need for mechanical movement of the lens and the like, thereby improving the measurement speed and simplifying the measurement system and making it unnecessary to use expensive optical elements.

これまでの説明の趣旨から明らかのように、本共焦点顕微鏡においては、R、G、Bの3波長成分の使用に拘る必要は無く、例えば、任意の波長の、少なくとも3種類以上の数の互いに異なる波長光を用い、各波長における、実施例に述べたと同様の薄膜波長フィルタを有する積層ピンホールディスクを構成し、また、それら波長光を有する光源を用い、各波長光に応じた焦点面とそれから物体表面のずれ(距離)を反射光強度の関数として予め較正表を把握しておくことで、物体表面の高低に関する情報を得ることが可能であることは明らかであり、安価かつ測定容易といった特長を有しつつ、波長条件や使用波長数によっては、物体表面高さの測定精度の更なる向上、高さ測定範囲の更なる拡大なども、可能となる。   As is clear from the purpose of the description so far, in the present confocal microscope, it is not necessary to use the three wavelength components of R, G, and B. For example, at least three or more types of arbitrary wavelengths A laminated pinhole disk having a thin film wavelength filter similar to that described in the embodiment is used at different wavelengths, and a focal plane corresponding to each wavelength using a light source having these wavelengths. It is clear that it is possible to obtain information about the height of the object surface by grasping the calibration table in advance as a function of the reflected light intensity and the deviation (distance) of the object surface, and it is clear that it is cheap and easy to measure. In addition to the above features, depending on the wavelength conditions and the number of wavelengths used, it is possible to further improve the measurement accuracy of the object surface height and further expand the height measurement range.

以上の実施例を含む実施の形態に関し、以下の付記を開示する。
(付記1)
試料を照射する光源と、
前記光源と前記試料間に配置された複数のピンホールを有するピンホール基板と、
前記ピンホール基板を回転させる回転手段と、
前記ピンホール基板と前記試料との間に対物レンズを備え、
前記ピンホール基板を回転して光走査を行い前記ピンホール基板上に前記試料の表面像が生成され、前記ピンホール透過した前記表面像が第1の検出器上に投影されるように構成されており、
前記ピンホール基板は、少なくとも3層の、光波長フィルタ特性が互いに異なる複数の薄膜積層部を有することを特徴とする共焦点顕微鏡。
(付記2)
前記複数の薄膜積層部は、透明層によって分離されていることを特徴とする付記1記載の共焦点顕微鏡。
(付記3)
前記光源は、前記光波長フィルタ特性によって分離可能な波長光を含み、かつ前記第1の検出器は前記分離可能な波長光による前記表面像を検出可能であることを特徴とする付記1また2記載の共焦点顕微鏡。
(付記4)
前記第1の検出器に検出される前記表面像の光強度から前記試料の表面高さを算出する手段を有することを特徴とする付記1ないし3のいずれかに記載の共焦点顕微鏡。
(付記5)
さらに、前記ピンホール基板と前記対物レンズの間にハーフミラーを設け、前記試料の前記表面像が投影される第2の検出器を有することを特徴とする付記1ないし3のいずれかに記載の共焦点顕微鏡。
(付記6)
前記第1の検出器および前記第2の検出器に検出される前記表面像の光強度から前記試料の表面高さを算出する手段を有することを特徴とする付記5記載の共焦点顕微鏡。
(付記7)
前記分離可能な波長光は、R(レッド)、G(グリーン)、B(ブルー)の光波帯の波長光であることを特徴とする付記3ないし6のいずれかに記載の共焦点顕微鏡。
(付記8)
前記第1の検出器および前記第2の検出器は、カラー撮像素子からなることを特徴とする付記7記載の共焦点顕微鏡。
The following additional notes are disclosed regarding the embodiments including the above examples.
(Appendix 1)
A light source for illuminating the sample;
A pinhole substrate having a plurality of pinholes disposed between the light source and the sample;
A rotating means for rotating the pinhole substrate;
An objective lens is provided between the pinhole substrate and the sample,
The pinhole substrate is rotated to perform optical scanning, a surface image of the sample is generated on the pinhole substrate, and the surface image transmitted through the pinhole is projected onto a first detector. And
2. The confocal microscope according to claim 1, wherein the pinhole substrate has a plurality of thin film laminated portions having at least three layers and different optical wavelength filter characteristics.
(Appendix 2)
The confocal microscope according to appendix 1, wherein the plurality of thin film laminated portions are separated by a transparent layer.
(Appendix 3)
The light source includes wavelength light separable by the optical wavelength filter characteristic, and the first detector is capable of detecting the surface image by the separable wavelength light. The confocal microscope described.
(Appendix 4)
The confocal microscope according to any one of appendices 1 to 3, further comprising means for calculating a surface height of the sample from a light intensity of the surface image detected by the first detector.
(Appendix 5)
Furthermore, a half mirror is provided between the pinhole substrate and the objective lens, and there is provided a second detector on which the surface image of the sample is projected. Confocal microscope.
(Appendix 6)
The confocal microscope according to claim 5, further comprising means for calculating a surface height of the sample from a light intensity of the surface image detected by the first detector and the second detector.
(Appendix 7)
7. The confocal microscope according to any one of appendices 3 to 6, wherein the separable wavelength light is light in a wavelength band of R (red), G (green), and B (blue).
(Appendix 8)
The confocal microscope according to appendix 7, wherein the first detector and the second detector are color imaging elements.

1、18 光源
2、19 コリメータレンズ
3 ハーフミラー
4 ピンホールディスク
5、15、22 ピンホール
6、23 レンズ(1)
7、25 対物レンズ
8、27 物体
9、26 焦点面
10 レンズ(2)
11 撮像素子
12、21 積層ピンホールディスク
13 透明基板
14 薄膜波長フィルタ
16 三層ピンホールディスク膜構成
17 本発明の共焦点顕微鏡
20 ハーフミラー(1)
24 ハーフミラー(2)
28 レンズ(3)
29 カラー撮像素子(2)
30 レンズ(2)
31 カラー撮像素子(1)
1, 18 Light source 2, 19 Collimator lens 3 Half mirror 4 Pinhole disk 5, 15, 22 Pinhole 6, 23 Lens (1)
7, 25 Objective lens 8, 27 Object 9, 26 Focal plane 10 Lens (2)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Image pick-up element 12, 21 Laminated pinhole disk 13 Transparent substrate 14 Thin film wavelength filter 16 Three-layer pinhole disk film structure 17 Confocal microscope of the present invention 20 Half mirror (1)
24 half mirror (2)
28 Lens (3)
29 Color image sensor (2)
30 lenses (2)
31 Color image sensor (1)

Claims (5)

試料を照射する光源と、
前記光源と前記試料間に配置された複数のピンホールを有するピンホール基板と、
前記ピンホール基板を回転させる回転手段と、
前記ピンホール基板と前記試料との間に対物レンズを備え、
前記ピンホール基板を回転して光走査を行い前記ピンホール基板上に前記試料の表面像が生成され、前記ピンホール透過した前記表面像が第1の検出器上に投影されるように構成されており、
前記ピンホール基板は、少なくとも3層の、光波長フィルタ特性が互いに異なる複数の薄膜積層部を有することを特徴とする共焦点顕微鏡。
A light source for illuminating the sample;
A pinhole substrate having a plurality of pinholes disposed between the light source and the sample;
A rotating means for rotating the pinhole substrate;
An objective lens is provided between the pinhole substrate and the sample,
The pinhole substrate is rotated to perform optical scanning, a surface image of the sample is generated on the pinhole substrate, and the surface image transmitted through the pinhole is projected onto a first detector. And
2. The confocal microscope according to claim 1, wherein the pinhole substrate has a plurality of thin film laminated portions having at least three layers and different optical wavelength filter characteristics.
前記光源は、前記光波長フィルタ特性によって分離可能な波長光を含み、かつ前記第1の検出器は前記分離可能な波長光による前記表面像を検出可能であることを特徴とする請求項1記載の共焦点顕微鏡。   The said light source contains the wavelength light separable by the said optical wavelength filter characteristic, and the said 1st detector can detect the said surface image by the said separable wavelength light. Confocal microscope. 前記第1の検出器に検出される前記表面像の光強度から前記試料の表面高さを算出する手段を有することを特徴とする請求項1または2記載の共焦点顕微鏡。   The confocal microscope according to claim 1, further comprising means for calculating a surface height of the sample from a light intensity of the surface image detected by the first detector. さらに、前記ピンホール基板と前記対物レンズの間にハーフミラーを設け、前記試料の前記表面像が投影される第2の検出器を有することを特徴とする請求項1または2記載の共焦点顕微鏡。   3. The confocal microscope according to claim 1, further comprising a second detector on which a half mirror is provided between the pinhole substrate and the objective lens and onto which the surface image of the sample is projected. . 前記第1の検出器および前記第2の検出器に検出される前記表面像の光強度から前記試料の表面高さを算出する手段を有することを特徴とする請求項4記載の共焦点顕微鏡。
5. The confocal microscope according to claim 4, further comprising means for calculating a surface height of the sample from light intensity of the surface image detected by the first detector and the second detector.
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