JP2019049719A5

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Publication number: JP2019049719A5
Application number: JP2018176201A
Authority: JP
Filing date: 2018-09-20
Publication date: 2021-02-25
Anticipated expiration: 2038-03-07

Description

本明細書で開示するシステム及び方法を実装できる、画像走査システムの一例の単純化されたブロック図を示す。図２Ａ及び２Ｂは、フォーカストラッキングを行う光学システムの例を示す。特に、図２Ａは、本明細書で説明するシステム及び方法の一実装例に従う、フォーカストラッキングに対する光学設計例を示す。図２Ｂは、図２Ａに表す光学システムの一部に対する別の視点を示す図である。図３Ａは、撮像され複数層を含む、１つ以上の試料を収容するように構成される試料容器の例を示す。図３Ｂは、いくつかの環境における、複層試料容器の複数面から所望の反射及び不必要な反射が生み出される例を示す図である。図３Ｃは、撮像センサ上の不必要な反射の影響の例を示す図である。図３Ｄは、本明細書で開示する技術の応用例に従うブロッキング構造を配置することにより、撮像センサにおける雑音を減少させることを示す図である。図４Ａは、本明細書で説明するシステム及び方法の一実装例に従い、フォーカストラッキングビームが向けられる複数の画素（説明の明瞭化のため図示しない）を備える撮像センサの一部を示す。図４Ｂは、面S2及びS3から撮像センサまで反射される左右のフォーカスビームの強度を、ビームウエストをフォーカストラッキングビームの光路に沿って位置付けするようコリメートレンズを調整した、様々な焦点調整で示す図である。図４Ｃは、面S2及びS3から撮像センサまで反射される左右のフォーカスビームの強度を、ビームウエストをフォーカストラッキングビームの光路に沿ってより最適に位置付けるようコリメートレンズを調整した、様々な焦点調整で示す図である。図５Ａは、フォーカストラッキングビームを、試料平面に集束させ、撮像センサ上に焦点合わせするように実装されるレンズの例を示す図である。図５Ｂは、フォーカストラッキングビームを撮像センサに集束させるように実装されるダハプリズムの例を示す図である。フォーカストラッキングビームのビームウエストを選択された位置に配置するように位置付けられたレンズを含む構成の例を示す図である。本明細書で説明するシステム及び方法を実装できるフォーカストラッキングシステムの例を示す図である。一例における反射されたフォーカストラッキングビームの空間的関係を示す図である。一例における反射されたフォーカストラッキングビームの空間的関係を示す図である。面S4からの左右のフォーカストラッキングビームの反射を阻止するビームブロッカの配置例を示す図である。図７の構成例において、図１０に示すように配置されたビームブロックを用いて、反射されたフォーカストラッキングビームのビームスプリッタにおける空間的関係を示す図である。図７の構成例において、図１０に示すように配置されたビームブロックを用いて、反射されたフォーカストラッキングビームのビームスプリッタにおける空間的関係を示す図である。一例における上部ペリスコープミラー及びビームスプリッタから反射するビームを示す図である。一例における上部ペリスコープミラー及びビームスプリッタから反射するビームを示す図である。図１５Ａは、面S2及びS4から反射し、対物レンズから戻り、スプリッタに向かうフォーカストラッキングビームの例を示す上面図である。図１５Ｂは、図１５Ａの近景であり、面S4から反射されるビームをスプリッタの後面でブロッキング部材によって阻止できる様子を示す図である。図１５Ｃは、スプリッタの後面に位置付けられるブロッキング部材の例の上面図である。図１５Ｄは、反射フォーカストラッキングビームのビーム経路に存在する幅４ミリメートルのブロッキング構造のスプリッタでの表示を示す図である。図１６Ａ及び１６Ｂは、図８−１０を参照して説明した実装例に従い、フィルタ／スプリッタでS4の反射を阻止するのに使用できるビームブロッカの例を示す図である。図１７Ａは、一例におけるビームスプリッタに設置されるビームブロッカの破断図を示す。図１７Ｂは、ビームスプリッタに設置されるビームブロッカの背面図を示す。図１８Ａは、面S1から反射されるビームを阻止するために使用できる開口部の例を示す。図１８Ｂは、開口部をビーム軸に直交するビームスプリッタの前に配置する配置例を示す。試料の上部で焦点合わせするときの、ビームからの上部ペリスコープミラーにおけるスポットを示す。試料の底部で焦点合わせするときの、ビームからの上部ペリスコープミラーにおけるスポットを示す。 S2に焦点を合わせて、キャプチャレンジの上部を撮像するときの、S2,S3反射ビームに対するカメラのスポットを示す。 S2に焦点を合わせて、キャプチャレンジの底部を撮像するときの、S2,S3反射ビームに対するカメラのスポットを示す。 S3に焦点を合わせて、キャプチャレンジの上部を撮像するときの、S2,S3反射ビームに対するカメラのスポットを示す。 S3に焦点を合わせて、キャプチャレンジの底部を撮像するときの、S2,S3反射ビームに対するカメラのスポットを示す。図２５Ａは、一例における、レーザダイオードがレージングモードで動作するときの、撮像センサ上のビームスポットでのスポットフリンジ変動を示す図である。図２５Ｂは、一例における、レーザダイオードが低消費電力モードで動作するときの、撮像センサ上のビームスポットでのスポット輪郭を示す図である。ＡＳＥモードで動作するレーザダイオードの例を示す図である。レージングモードで動作するレーザダイオードの例を示す図である。ハイブリッドモードで動作するレーザダイオードの例を示す図である。レーザダイオードがレージングモードで動作するよう給電されるときのスポットの大きさの不安定性を示す図である。図３０Ａは、レーザダイオードがハイブリッドモードで動作するときの、スポットの動きの例を示す。図３０Ｂは、レーザダイオードがハイブリッドモードで動作するときの、スポットの動きの例を示す。５％でのスペクトル幅と設定電力との間の関係を求めるために試験した、様々なレーザ光源のスペクトル幅の例を示す図である。

Claims

光源と、
前記光源から第１ビーム及び第２ビームを生成するビームスプリッタと、
前記ビームスプリッタが出力する前記第１ビーム及び前記第２ビームを受け、受けた前記第１ビーム及び前記第２ビームを、撮像される試料容器内に配置される大きさのスポットに焦点合わせするように位置付けられ、前記試料容器から反射される第１ビーム及び第２ビームを受ける、フォーカシングレンズと、
前記試料容器から反射される光ビームを受けるように位置付けられる撮像センサと、
前記フォーカシングレンズと前記撮像センサとの間に定められる光路に位置付けられ、前記試料容器から反射される前記第１ビーム及び前記第２ビームを前記撮像センサに集束させる大きさのダハプリズムと、
を備える、撮像システム。
前記光路に沿うビームウエストを形成するように位置付けられるレンズを更に備える、請求項１に記載の撮像システム。
前記光源が、レーザと、第１端部及び第２端部とを有する光ファイバーとを備え、
前記光ファイバーの前記第１端部が前記レーザからの出力を受け、
前記第２端部が摺動可能な挿入部に結合する、請求項２に記載の撮像システム。
前記挿入部を第１位置と第２位置との間で移動させることによって、ビームウエストを前記光路に沿って移動させる、請求項３に記載の撮像システム。
前記挿入部の位置を固定するロッキング機構を更に備える、請求項４に記載の撮像システム。
前記ビームスプリッタがプリズムである、請求項１に記載の撮像システム。
第２光源を更に備え、
前記ビームスプリッタは前記第２光源から第３ビーム及び第４ビームを生成し、
前記フォーカシングレンズは、
（ｉ）前記ビームスプリッタが出力する前記第３ビーム及び前記第４ビームを受け、
（ｉｉ）受けた前記第３ビーム及び前記第４ビームを、前記試料容器の第２スポットに焦点合わせし、
（ｉｉｉ）前記試料容器から反射される前記第３ビーム及び前記第４ビームを受ける
ように位置付けられる、請求項１に記載の撮像システム。
前記試料容器から反射される前記第３ビーム及び前記第４ビームを、前記試料容器から反射される前記第１ビーム及び前記第２ビームと共に、前記撮像センサに集束させるドーブプリズムを更に備える、請求項７に記載の撮像システム。
前記第３ビーム及び前記第４ビームが、ルックアヘッドフォーカストラッキング又はルックビハインドフォーカストラッキングビームのセットである、請求項７に記載の撮像システム。
前記フォーカシングレンズがプリズムである、請求項１に記載の撮像システム。
前記試料容器が複数層を含む、請求項１に記載の撮像システム。
前記複数層の最上層が透明である、請求項１１に記載の撮像システム。
前記第１ビーム及び前記第２ビームが前記試料容器の前記複数層の面から反射される、請求項１１に記載の撮像システム。
前記第１ビーム及び前記第２ビームの前記複数層の少なくとも１つの面からの反射を阻止するように位置付けられるブロッキング構造を更に備える、請求項１１に記載の撮像システム。
前記フォーカシングレンズが第１位置から第２位置まで移動可能であり、
前記フォーカシングレンズは、前記第１位置に存在するときに、受け取った前記第１ビーム及び前記第２ビームを試料容器内の第１面に焦点合わせし、前記フォーカシングレンズは、前記第２位置に存在するときに、受け取った前記第１ビーム及び前記第２ビームを試料容器内の第２面に焦点合わせする、請求項１に記載の撮像システム。