JP2011156080A5

JP2011156080A5 - 補償光学装置、補償光学方法、撮像装置

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Publication number: JP2011156080A5
Application number: JP2010019120A
Authority: JP
Filing date: 2010-01-29
Publication date: 2013-02-28
Anticipated expiration: 2030-01-29

Description

本発明は、補償光学装置、補償光学方法、撮像装置に関する。

本発明は、上記課題に鑑み、撮像条件に応じて、補償光学系の動作を適切に制御することが可能となる補償光学系を備えた補償光学装置、補償光学方法、撮像装置の提供を目的とする。

本発明は、つぎのように構成した補償光学装置、補償光学方法、撮像装置を提供するものである。
本発明の補償光学装置は、測定対象からの戻り光を分割する分割手段と、
前記分割された光に基づいて、該測定対象で生じる収差を測定する収差測定手段と、
前記測定された収差に応じて、収差を補正する収差補正手段と、
前記補正された光を前記測定対象に照射する照射手段と、
前記照射された光による前記測定対象からの戻り光に基づいて、該測定対象の状態を示す値を取得する取得手段と、
前記取得された値に基づいて、前記分割手段を離脱させる制御手段と、
を有することを特徴とする。
また、本発明の撮像装置は、上記した補償光学装置を有する前記測定対象を撮像する撮像装置であって、
前記収差補正手段による収差補正の効果を維持し且つ前記分割手段を離脱した状態で前記測定対象からの戻り光に基づいて該測定対象の画像を取得する画像取得手段を有することを特徴とする。
また、本発明の撮像装置は、上記した補償光学装置を有する前記測定対象を撮像する撮像装置であって、
前記収差補正手段により収差補正をしながら且つ前記分割手段を挿入した状態で前記測定対象からの戻り光の一部に基づいて該測定対象の画像を取得する画像取得手段を有することを特徴とする。
また、本発明の撮像装置は、上記した補償光学装置を有する前記測定対象を撮像する撮像装置であって、
前記測定対象からの戻り光に基づいて該測定対象の画像を取得する画像取得手段を有し、
前記測定対象の状態を示す値が、前記画像の画質を示す値であり、
前記制御手段が、前記画像の画質を示す値が所定値未満の場合に前記分割手段を離脱させることを特徴とする。
また、本発明の補償光学方法は、分割手段により測定対象からの戻り光が分割された光に基づいて、該測定対象で生じる収差を測定する工程と、
前記測定された収差に応じて、収差を補正する工程と、
前記補正された光を前記測定対象に照射する工程と、
前記照射された光による前記測定対象からの戻り光に基づいて、該測定対象の状態を示す値を取得する工程と、
前記取得された値に基づいて、前記分割手段を離脱させる工程と、
を有することを特徴とする。

本発明によれば、撮像条件に応じて、補償光学系の動作を適切に制御することが可能となる補償光学系を備えた補償光学装置、補償光学方法、撮像装置を実現することができる。

本発明の光源からの測定光を測定対象である被検査物に照射して、前記被検査物からの反射または散乱した戻り光の一部を分岐部を介して分岐させて補償光学装置（以下、これを補償光学系と記す。）に導き、
該補償光学系に導かれた戻り光の収差を該補償光学系で測定して該収差を補正し、前記被検査物の光画像を撮像する撮像装置を実施するための形態を、以下の実施例により説明する。
但し、本発明は以下に説明する各実施例の構成よって何ら限定されるものではない。

分解能設定部１１７は分解能制御部１２０から制御され、分解能制御部１２０は制御部１１８と協調して動作する。
分解能設定部１１７としては複数のレンズを用いてその位置関係を調整する構成等が好適に用いられ、分解能を連続的に変更する構成や離散的に変更する構成が可能である。
分解能設定部１１７を透過した測定光１０５は、補償光学系に導光される。
補償光学系は、光分岐部（実施例において分岐手段に相当する）１０６、波面センサー（実施例において収差測定手段に相当する）１１５、波面補正デバイス１０８（実施例において収差補正手段に相当する）および、それらに導光するための反射ミラー１０７−１〜４から構成される。光分岐部１０６と波面センサー１１５は、不図示のステージ上に設置され、後述するように測定光１０５の光路中に挿入される構成となっている。
ここで、反射ミラー１０７−１〜４は、少なくとも眼の瞳と波面センサー１１５、波面補正デバイス１０８とが光学的に共役関係になるように設置されている。また、光分岐部１０６として、本実施例ではビームスプリッタを用いた。
光分岐部１０６を透過した測定光１０５は、波面補正デバイス１０８に入射する。
波面補正デバイス１０８で反射された測定光１０５は、反射ミラー１０７−３に出射する。

つぎに、本実施例の光画像撮像装置の制御方法の手順について、図３のフローチャートを用いて説明する。
まず、ステップＳ１０１で制御を開始する。
次に、ステップＳ１０２で分解能を設定する。
具体的には、制御部１１８が分解能制御部１２０を通して分解能設定部１１７を制御し、測定光のビーム径を変更することにより設定する。
次に、ステップＳ１０３で収差補正を行うために、制御部１１８の制御により光分岐部１０６を測定光１０５の光路中に挿入し、波面センサーへ光を分岐する。そして、次のステップＳ１０４以降においては、補償光学系による処理が行われる。
補償光学系の基本的なフローは、光分岐部１０６で波面センサー１１５に光を分岐した状態において、ステップＳ１０４で波面センサー１１５により収差を測定する。
次に、ステップＳ１０６で上記測定した結果を元にして、補償光学制御部１１６により補正量を計算する。
次に、ステップＳ１０７で補償光学制御部１１６の制御に基づき補正デバイス１０８を駆動する。補償光学系の処理として、これらが繰り返し行われる。
その際、ステップＳ１０４で収差を測定した後に、ステップＳ１０５で収差量が予め設定された基準値を下回っているかを、補償光学制御部１１６により確認する。
基準値は装置固有の値でも良いし、撮像者が設定しても良い。
収差量が基準値を上回っている場合（収差量が所定値以上の場合）には、ステップＳ１０６以降の処理が実行される。

一方、収差量が基準値を下回っている場合（収差量が所定値以下の場合）には、ステップＳ１０８に進む。
ステップＳ１０８では、前記２０％の光量ロスがあっても、収差補正を継続することによって画質が向上するかを判断する。
本実施例では、画質向上の判断に、分解能と撮像信号強度という二つのパラメータを用いた。
収差を補正することによって、分解能が向上し、受光効率が向上することによって画質は向上するが、一方で分岐によって受光量は２０％減少し、この光量減少に伴って画質は低下する。この両者から最終的に画質が向上するか否かを判断する。
これらの判断は、本実施例のＳＬＯの制御を司る制御部１１８で行われる。このような制御部１１８はコンピュータシステムにより構成することができる。

Claims

測定対象からの戻り光を分割する分割手段と、
前記分割された光に基づいて、該測定対象で生じる収差を測定する収差測定手段と、
前記測定された収差に応じて、収差を補正する収差補正手段と、
前記補正された光を前記測定対象に照射する照射手段と、
前記照射された光による前記測定対象からの戻り光に基づいて、該測定対象の状態を示す値を取得する取得手段と、
前記取得された値に基づいて、前記分割手段を離脱させる制御手段と、
を有することを特徴とする補償光学装置。
前記測定対象の状態を示す値が、前記測定された収差量であり、
前記制御手段が、前記収差量が所定値以上の場合に前記分割手段を離脱させることを特徴とする請求項１に記載の補償光学装置。
前記補正された光のビーム径を変更する変更手段を有し、
前記測定対象の状態を示す値が、前記補正された光のビーム径の大きさであり、
前記制御手段が、前記変更されたビーム径が所定値未満の場合に前記分割手段を離脱させることを特徴とする請求項１に記載の補償光学装置。
前記変更手段が、前記測定された収差量が所定値以上の場合に前記補正された光のビーム径を小さくすることを特徴とする請求項３に記載の補償光学装置。
前記測定対象の状態を示す値が、前記測定された収差の変動量であり、
前記制御手段が、前記変動量が所定値未満の場合に前記分割手段を離脱させることを特徴とする請求項１に記載の補償光学装置。
前記収差測定手段が、シャックハルトマンセンサーによって構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の補償光学装置。
請求項１に記載の補償光学装置を有する前記測定対象を撮像する撮像装置であって、
前記収差補正手段による収差補正の効果を維持し且つ前記分割手段を離脱した状態で前記測定対象からの戻り光に基づいて該測定対象の画像を取得する画像取得手段を有することを特徴とする撮像装置。
請求項１に記載の補償光学装置を有する前記測定対象を撮像する撮像装置であって、
前記収差補正手段により収差補正をしながら且つ前記分割手段を挿入した状態で前記測定対象からの戻り光の一部に基づいて該測定対象の画像を取得する画像取得手段を有することを特徴とする撮像装置。
請求項１に記載の補償光学装置を有する前記測定対象を撮像する撮像装置であって、
前記測定対象からの戻り光に基づいて該測定対象の画像を取得する画像取得手段を有し、
前記測定対象の状態を示す値が、前記画像の画質を示す値であり、
前記制御手段が、前記画像の画質を示す値が所定値未満の場合に前記分割手段を離脱させることを特徴とする撮像装置。
前記分割手段が離脱した状態で取得した画像の画質を示す値が、前記分割手段を挿入した状態で取得した画像の画質を示す値よりも大きい場合に、前記制御手段が該分割手段を離脱させることを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。
前記画像の画質を示す値が、分解能と強度とのうち少なくとも一方であることを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。
分割手段により測定対象からの戻り光が分割された光に基づいて、該測定対象で生じる収差を測定する工程と、
前記測定された収差に応じて、収差を補正する工程と、
前記補正された光を前記測定対象に照射する工程と、
前記照射された光による前記測定対象からの戻り光に基づいて、該測定対象の状態を示す値を取得する工程と、
前記取得された値に基づいて、前記分割手段を離脱させる工程と、
を有することを特徴とする補償光学方法。
前記測定対象の状態を示す値が、前記測定された収差量であり、
前記離脱させる工程において、前記収差量が所定値以上の場合に前記分割手段を離脱させることを特徴とする請求項１２に記載の補償光学方法。
前記補正された光のビーム径を変更する工程を有し、
前記測定対象の状態を示す値が、前記補正された光のビーム径の大きさであり、
前記離脱させる工程において、前記変更されたビーム径が所定値未満の場合に前記分割手段を離脱させることを特徴とする請求項１２に記載の補償光学方法。
前記変更する工程において、前記測定された収差量が所定値以上の場合に前記補正された光のビーム径を小さくすることを特徴とする請求項１４に記載の補償光学方法。
前記測定対象の状態を示す値が、前記測定された収差の変動量であり、
前記離脱させる工程において、前記変動量が所定値未満の場合に前記分割手段を離脱させることを特徴とする請求項１２に記載の補償光学方法。
前記離脱させる工程における前記分割手段の離脱は、
前記取得された値に基づく、前記分割手段による光量減少に伴う画質の低下と、前記収差の補正の実行による画質の向上とを対比し、行われることを特徴とする請求項１２乃至１６のいずれか１項に記載の補償光学方法。
請求項１２乃至１７のいずれか１項に記載の補償光学方法の各工程をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。