JP3361003B2 - Scanning optical microscope - Google Patents

Scanning optical microscope

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JP3361003B2
JP3361003B2 JP01219996A JP1219996A JP3361003B2 JP 3361003 B2 JP3361003 B2 JP 3361003B2 JP 01219996 A JP01219996 A JP 01219996A JP 1219996 A JP1219996 A JP 1219996A JP 3361003 B2 JP3361003 B2 JP 3361003B2
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Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
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Screen Holdings Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】この発明は、いわゆる走査型
光学顕微鏡に関する。 【0002】 【従来の技術】走査型光学顕微鏡は、光源からの照明光
を試料に向けて照射する一方、試料からの光を対物レン
ズを介して受光素子で受光するように構成されており、
特に試料において照明光が照射されている照明部位およ
び/または受光素子により検知される検知部位を試料上
の微小領域に限定しながら、微小領域に制限される照明
部位および/または検知部位を走査することで、複数の
微小領域の像を順次検知して試料の全体像を得るもので
ある。 【0003】図5は従来の走査型光学顕微鏡の一例を示
す図であり、照明部位および検知部位を微小領域に限定
しながら、試料を2次元的に移動させることで照明部位
および検知部位を走査し、複数の微小領域の像を順次検
知して信号を出力するものである。 【0004】すなわち、この走査型光学顕微鏡では、点
光源1から照明光がZ方向に出射し、ビームスプリッタ
2および対物レンズ3を介して所定位置でXY方向の2
次元的に走査自在に配置された試料S上にスポット状に
集光されて、試料S上の微小領域に照射される。この照
明部位(照明光が照射されている微小領域)からの反射
光は対物レンズ3を介してビームスプリッタ2に入射
し、このビームスプリッタ2により受光素子4側に導か
れて、照明部位と同一部位の像を受光素子4で検知す
る。したがって、試料Sを2次元的に走査することで、
試料Sの各微小領域からの光(反射光)が順次受光素子
4に入射し、各微小領域の像に関連する信号が受光素子
4から画像処理部(図示省略)に順次出力され、適当な
画像処理を受けた後、ディスプレイ(図示省略)上に試
料Sの全体像が映し出される。 【0005】また、この走査型光学顕微鏡では、受光素
子4の受光面(図示省略)の近傍で、しかも焦点面FP
と光学的に共役な位置に、ピンホール5が形成されたピ
ンホール板6を配置しているので、同図の実線に示すよ
うに、照明部位となっている微小領域が焦点面FPにあ
る場合には、その微小領域からの光(反射光)の大部分
がピンホール5を介して受光素子4に入射し、受光素子
4で検知される光量(像の濃度)が大きくなる。一方、
微小領域が焦点面FPからずれると、同図の破線に示す
ように、受光素子4への入射光量が激減して焦点面FP
以外からの寄与がなくなる。このため、試料Sを走査さ
せると、3次元試料Sの中の特定の面だけの像、いわゆ
る断層像が得られる。すなわち、図5の走査型光学顕微
鏡は共焦点顕微鏡となっている。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】ところで、走査型光学
顕微鏡において、微細パターンを有する試料、非常に微
弱な光のみが受光素子に入射する試料や低コントラスト
の試料などの像を良好に観察するためには、受光素子4
からの信号のS/Nを高める必要がある。特に、共焦点
顕微鏡では、光軸方向、つまりZ方向の分解能は信号の
S/Nに大きく依存し、分解能を高めるためにはS/N
が高い信号が要求される。 【0007】ここで、信号のS/Nは、光学系の結像性
能や、ゴースト,フレアおよび散乱光などの結像に不要
な光の存在に大きく依存するが、本願発明者による種々
の検討の結果、これらの要因以外に周辺回折波の存在が
S/Nの低下に大きく関与していることがわかった。以
下、図6を参照しつつ信号のS/Nへの周辺回折波の影
響について説明する。 【0008】例えば、従来の走査型光学顕微鏡により試
料Sに形成された微小黒点7を観察した場合、図6(b)
に示すような像面照度分布が受光素子上で得られる。な
お、ここでは、ゴーストや散乱光がないものと仮定して
いる。 【0009】幾何光学の法則に従って伝播する入射光
(照明光)についてのみ考慮すると、その入射光の一部
は微小黒点7で遮光される一方、残りは微小黒点7以外
の原稿面で反射し、受光素子側に進む。このため、受光
素子における照度分布は、同図(b)の実線に示すよう
に、微小黒点7に完全に対応してゼロとなる一方、微小
黒点7以外の試料面に対応する位置では高い値をとる。
このため、受光素子により検出することができる濃度の
最低レベルから最高レベルの範囲(ダイナミックレンジ
に相当する)はRgとなり、高いS/Nの信号が得られ
る。 【0010】しかしながら、受光素子での像面照度は、
実際には同図(b)の1点鎖線に示すような分布をとる。
これは周辺回折波(=Boundary Diffraction Wave)の影
響によるものであり、受光素子には幾何光学的な入射光
と周辺回折波との合成の結果である回折像が形成される
からである。 【0011】この「周辺回折波」とは、光が回折物体に
入射したときに、その端から生じる回折波のことであ
る。上記のように構成された走査型光学顕微鏡では、対
物レンズの絞りが回折物体に相当し、絞りの縁から周辺
回折波が発生する。ここで、受光素子側より見ると、対
物レンズの瞳の縁から周辺回折波が発生しているように
見える。なお、この周辺回折波に関しては、例えば「光
学の原理II(マックス・ボルン&エミル・ウォルフ
著、草川徹・横田英嗣訳;東海大学出版会)」の第67
0頁において詳細に説明されている。ただし、「光学の
原理II」では、"Boundary Diffraction Wave"を「境
界回折波」と訳しているが、「周辺回折波」と同一のも
のである。 【0012】なお、実際の顕微鏡用対物レンズでは、絞
りの存在が不明確である場合が多いが、仮想的に絞りに
相当する部位が存在するので、ここではそれを絞りとす
る。 【0013】このように周辺回折波の影響により回折像
が形成されると、微小黒点7に対応する位置の像面照度
はゼロとならず、ΔRだけ上昇し、この場合のダイナミ
ックレンジRg+dは周辺回折波を無視した場合のダイナ
ミックレンジRgよりもΔRだけ狭くなり、信号のS/
Nが低下する。 【0014】この発明は、従来技術における上述の問題
の克服を意図しており、対物レンズの瞳の縁から発生す
る周辺回折波を取り除いて受光素子から出力される信号
のS/Nを高めて試料を良好に観察することができる走
査型光学顕微鏡を提供することを目的とする。 【0015】 【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、光源
からの照明光を試料に向けて照射する一方、前記試料か
らの光を対物レンズを介して受光素子で受光するように
構成されており、前記試料において照明光が照射されて
いる照明部位および/または前記受光素子により検知さ
れる検知部位を微小領域に限定しながら、微小領域に制
限される照明部位および/または検知部位を走査するこ
とで、前記複数の微小領域の像を順次検知して前記試料
の全体像を得る走査型光学顕微鏡であって、上記目的を
達成するため、前記対物レンズと前記受光素子との間に
配置され、前記対物レンズの瞳の像を前記受光素子側の
所定位置に投影する投影手段と、前記投影像の形成位置
に配置され、前記投影像よりも小さな径のアパーチャを
有するアパーチャ板と、を備えている。 【0016】 【発明の実施の形態】図1は、この発明にかかる走査型
光学顕微鏡の一の実施の形態を示す図である。この走査
型光学顕微鏡が従来例(図5)と相違する点は、ピンホ
ール板6と受光素子4との間に投影レンズ11およびア
パーチャ板12が配置されている点である。なお、その
他の構成は同一であるため、同一構成要素については同
一符号を付して説明を省略する。 【0017】点光源1からの照明光はビームスプリッタ
2および対物レンズ3を介してスポット状に集光され、
試料S上の微小領域に照射される。この微小領域(照明
部位)で反射した光が対物レンズ3によりピンホール板
6の配設位置Pに集光されて照明部位に位置する微小領
域の空間像を形成する。 【0018】また、このピンホール板6から受光素子4
側に一定距離だけ離れた位置に投影レンズ11が設けら
れており、ピンホール板6に形成されたピンホール5を
通過した光をアパーチャ板12のアパーチャ13を介し
て受光素子4に導いている。図1において、ピンホール
5は、便宜上大きく描かれているが、実際には充分小さ
いものであり、この実施の形態では、受光素子4により
検知される検知部位が微小領域(照明部位)に限定され
ている。 【0019】また、投影レンズ11は、対物レンズ3の
絞り(瞳)3aの像を受光素子4側の位置PPに投影す
る。この投影像が形成される位置PPに、上記アパーチ
ャ板12が配置されている。このアパーチャ板12に
は、図2に示すように、対物レンズ3の絞り3aの投影
像Iよりも小さな径Dを有するアパーチャ13が形成さ
れている。このようにアパーチャ13の径Dを設定する
ことにより対物レンズ3の絞り3aの縁から発生する周
辺回折波BDWをアパーチャ板12で遮断することがで
きる。このことを図1を参照しつつ詳述する。 【0020】図1の破線に示すように絞り11の縁から
発生した周辺回折波BDWは投影レンズ11を介してア
パーチャ板12側に伝播する。ここで、アパーチャ板1
2に形成される絞り3aの像Iを観察すると、絞り3a
の縁が光って見える。このように絞り3aの縁が光って
見える理由は、上記説明から明らかなように対物レンズ
3の絞り3aの縁から発生した周辺回折波BDWによる
ものである。この実施の形態では、上述したようにアパ
ーチャ13の径Dを絞り3aの投影像Iよりも小さくし
ているので、周辺回折波BDWがアパーチャ板12で遮
断されて周辺回折波BDWの受光素子4側への伝播が防
止される。したがって、周辺回折波BDWがアパーチャ
板12のアパーチャ13を通過して受光素子4に入射す
るのを防止することができ、周辺回折波BDWの影響を
排除することができる。 【0021】さらに、アパーチャ13を通過した光、つ
まり周辺回折波BDWを含んでいない光は受光素子4に
入射し、照明部位と一致する微小領域の像に対応した画
像信号が受光素子4から出力される。 【0022】なお、上記においては、照明部位に存在す
る微小領域の像を受光素子4で検知し、対応する画像信
号を出力することについて説明したが、試料Sは図示を
省略する試料移動手段によって移動するため、この移動
により照明部位および検知部位が同時に2次元的に走査
し、試料Sの微小領域の像を順次検知し、それぞれ対応
する画像信号を受光素子4から出力する。そして、こう
して得られた画像信号は図示を省略する画像処理部に与
えられ、所定の画像処理が実行された後、ディスプレイ
(図示省略)に表示される。 【0023】以上のように、この実施形態にかかる走査
型光学顕微鏡によれば、対物レンズ3の絞り(瞳)3a
の縁から発生する周辺回折波BDWをアパーチャ板12
で遮断して周辺回折波BDWの影響を取り除いているの
で、受光素子4から出力される画像信号のS/Nを高め
ることができ、ディスプレイに試料を良好に表示し、観
察することができる。 【0024】図3は、この発明にかかる走査型光学顕微
鏡の他の実施の形態を示す図である。この走査型光学顕
微鏡では、面状の光源(図示省略)から照明光が偏光子
21およびビームスプリッタ22を介してニッポウディ
スク(Nipkow disk)23に入射する。このニッポウデ
ィスク23には、複数の貫通孔23aが螺旋状に形成さ
れており、光源からの照明光をニッポウディスク23の
一部に入射すると、ニッポウディスク23から複数の光
が出射する。これら複数の出射光のうちの1本について
着目して説明すると、出射光は、同図に示すように、1
/4波長板24を通過した後、対物レンズ25によりス
ポット状に集光され試料S上の微小領域に照射される。
なお、図示を省略しているが、その他の出射光も同様に
してそれぞれ異なる微小領域に入射し、複数の微小領域
を同時に、相互に独立して照明することができる。 【0025】また、ニッポウディスク23はモータ26
に連結されており、モータ26によって光軸方向(Z方
向)に伸びる回転軸26a回りに回転するように構成さ
れており、この回転運動によりニッポウディスク23か
らの複数の出射光が水平面(XY方向)内で走査し、試
料S上の微小領域が順次照明される。 【0026】各微小領域では、照明光(ニッポウディス
ク23からの出射光)が入射すると、当該微小領域で反
射し、照明光と同一経路を逆方向に進んでビームスプリ
ッタ22に入射し、このビームスプリッタ22において
反射した後、検光子27、結像レンズ28およびアパー
チャ板29を介して2次元の受光素子30に導かれる。
こうして、受光素子30により微小領域の像が順次検知
され、微小領域の像に関連する画像信号が図示を省略す
る画像処理部に与えられて所定の画像処理を実行した
後、ディスプレイに試料Sの全体像を表示する。 【0027】ところで、この実施の形態においても、結
像レンズ28によって対物レンズ25の絞り(瞳)の投
影像が形成される位置PPにアパーチャ板29を配置す
るとともに、このアパーチャ板29に形成されたアパー
チャ31の径を投影像よりも小さくしている。すなわ
ち、この実施の形態では、結像レンズ28が投影手段と
して機能しており、先に説明した実施の形態にかかる走
査型光学顕微鏡と同様に、対物レンズ25の絞りの縁か
ら発生した周辺回折波が受光素子30に入射するのを防
止することができ、受光素子30から出力される画像信
号のS/Nを高めることができ、ディスプレイに試料を
良好に表示し、観察することができる。 【0028】なお、上記実施の形態では、結像レンズ2
8を投影手段として機能させるとともに、結像レンズ2
8と受光素子30との間に周辺回折波を遮断するための
アパーチャ板29を配置しているが、アパーチャ板29
を設ける代わりに、図4に示すように、ニッポウディス
ク23に形成された複数の貫通孔23aに対応してマイ
クロレンズ41を密着するとともに、ニッポウディスク
23の貫通孔23aにそれぞれ対応するマイクロアパー
チャ42を有するマイクロアパーチャアレイ板43を設
け、これらニッポウディスク23およびマイクロアパー
チャアレイ板43をモータ26により一体的に回転させ
るようにしてもよい。ただし、この変形例においても、
マイクロレンズ41とマイクロアパーチャアレイ板43
とは、次の関係を満たすように配置する必要がある。す
なわち、マイクロレンズ41は投影手段として機能する
ものであり、対物レンズ25の絞り(瞳)の投影像を位
置PPに形成するが、この位置PPにマイクロアパーチ
ャアレイ板43を配置する必要がある。さらに、各マイ
クロアパーチャ42の径を投影像よりも小さくする必要
がある。このような要求を満足することで、先に説明し
た実施の形態と同様の効果が得られる。 【0029】なお、この変形例において、マイクロレン
ズ41をニッポウディスク23に密着させる代わりに、
ニッポウディスク23の貫通孔23aにそれぞれ対応す
るマイクロレンズ41を配列してなるマイクロレンズア
レイをニッポウディスク23に重ね合わせるようにして
もよい。また、マイクロレンズアレイのレンズ開口を、
ニッポウディスク23の貫通孔23aと同一に機能させ
ることも可能であり、この場合、ニッポウディスク23
を省略することができる。 【0030】また、ピンホールカメラの原理に基づいて
ニッポウディスク23に結像機能を持たせることによ
り、マイクロレンズ41を省くことができる場合もあ
る。 【0031】また、図3および図4の走査型光学顕微鏡
では、偏光子21、1/4波長板24および検光子27
を用いているが、これらの構成要素は走査型光学顕微鏡
にとっての必須構成要素ではなく、省略してもよい。 【0032】また、上記において説明した顕微鏡は共焦
点顕微鏡であるが、この発明に適用対象は共焦点顕微鏡
に限定されるものではない。また、図1の走査型光学顕
微鏡は点光源1および受光素子4を固定しておき試料S
を移動させることで照明部位および検知部位を試料Sに
おいて走査しており、図3および図4の走査型光学顕微
鏡はニッポウディスク23を用いて照明光を振ることで
試料Sにおいて照明部位を走査しているが、照明部位お
よび/または検知部位を走査させる手段については、こ
れらに限定されるものではない。すなわち、この発明の
適用対象は、走査型光学顕微鏡全般である。 【0033】 【発明の効果】以上のように、この発明にかかる走査型
光学顕微鏡によれば、投影手段により対物レンズの瞳の
像を所定位置に形成するとともに、この投影像の位置に
その投影像よりも小さな径のアパーチャを有するアパー
チャ板を配置しているので、対物レンズの絞り(瞳)の
縁から発生する周辺回折波をアパーチャ板で遮断して周
辺回折波の影響を取り除くことができ、受光素子から出
力される信号のS/Nを高めて試料を良好に表示し、観
察することができる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a so-called scanning optical microscope. 2. Description of the Related Art A scanning optical microscope is configured to irradiate illumination light from a light source toward a sample while receiving light from the sample by a light receiving element via an objective lens.
In particular, the illumination part and / or the detection part limited to the minute area are scanned while the illumination part irradiated with the illumination light and / or the detection part detected by the light receiving element is limited to the minute area on the specimen. Thus, images of a plurality of minute regions are sequentially detected to obtain an entire image of the sample. FIG. 5 is a view showing an example of a conventional scanning optical microscope, in which the illumination part and the detection part are limited to a small area, and the illumination part and the detection part are scanned by moving the sample two-dimensionally. Then, signals of a plurality of minute areas are sequentially detected and a signal is output. That is, in this scanning optical microscope, illumination light is emitted from a point light source 1 in the Z direction, and is passed through a beam splitter 2 and an objective lens 3 at a predetermined position in the X and Y directions.
The light is condensed in the form of a spot on a sample S which is arranged so as to be scannable in a three-dimensional manner, and is irradiated on a minute area on the sample S. The reflected light from the illumination site (the minute area irradiated with the illumination light) enters the beam splitter 2 via the objective lens 3 and is guided to the light receiving element 4 side by the beam splitter 2, and is the same as the illumination site. The image of the part is detected by the light receiving element 4. Therefore, by scanning the sample S two-dimensionally,
Light (reflected light) from each minute area of the sample S sequentially enters the light receiving element 4, and a signal related to the image of each minute area is sequentially output from the light receiving element 4 to an image processing unit (not shown). After receiving the image processing, the entire image of the sample S is displayed on a display (not shown). In this scanning optical microscope, the focal plane FP is located near a light receiving surface (not shown) of the light receiving element 4.
Since the pinhole plate 6 in which the pinhole 5 is formed is disposed at a position optically conjugate with the above, as shown by the solid line in FIG. In this case, most of the light (reflected light) from the minute region enters the light receiving element 4 via the pinhole 5, and the amount of light (image density) detected by the light receiving element 4 increases. on the other hand,
When the minute region deviates from the focal plane FP, as shown by the broken line in FIG.
There is no contribution from other sources. Therefore, when the sample S is scanned, an image of only a specific surface in the three-dimensional sample S, that is, a so-called tomographic image is obtained. That is, the scanning optical microscope of FIG. 5 is a confocal microscope. [0006] By the way, in a scanning optical microscope, images of a sample having a fine pattern, a sample in which only very weak light is incident on the light receiving element, and a sample having a low contrast can be satisfactorily reproduced. In order to observe, the light receiving element 4
It is necessary to increase the S / N of the signal from In particular, in a confocal microscope, the resolution in the optical axis direction, that is, the Z direction largely depends on the S / N of a signal.
High signal is required. Here, the S / N of the signal greatly depends on the imaging performance of the optical system and the existence of light unnecessary for imaging such as ghost, flare and scattered light. As a result, it was found that, besides these factors, the presence of peripheral diffracted waves greatly contributed to the reduction of S / N. Hereinafter, the influence of the peripheral diffraction wave on the S / N of the signal will be described with reference to FIG. For example, when a minute black spot 7 formed on a sample S is observed by a conventional scanning optical microscope, FIG.
The image plane illuminance distribution as shown in FIG. Here, it is assumed that there is no ghost or scattered light. When only incident light (illumination light) propagating in accordance with the law of geometric optics is considered, a part of the incident light is shielded by the minute black spots 7, and the rest is reflected by the document surface other than the minute black points 7. Proceed to the light receiving element side. Therefore, the illuminance distribution in the light receiving element becomes zero completely corresponding to the minute black spot 7 as shown by the solid line in FIG. Take.
Therefore, the range from the lowest level to the highest level (corresponding to the dynamic range) of the density that can be detected by the light receiving element is Rg, and a high S / N signal can be obtained. However, the image plane illuminance at the light receiving element is
In practice, the distribution is as shown by the one-dot chain line in FIG.
This is due to the influence of a peripheral diffraction wave (= Boundary Diffraction Wave), because a diffraction image is formed on the light receiving element as a result of the combination of the geometrical optical incident light and the peripheral diffraction wave. [0011] The "peripheral diffracted wave" is a diffracted wave generated from an end when light enters a diffractive object. In the scanning optical microscope configured as described above, the stop of the objective lens corresponds to a diffractive object, and a peripheral diffracted wave is generated from the edge of the stop. Here, when viewed from the light receiving element side, it appears that a peripheral diffraction wave is generated from the edge of the pupil of the objective lens. The peripheral diffraction wave is described in, for example, No. 67 of “Principle of Optics II (by Max Born & Emil Wolff, translated by Toru Kusakawa and Eiji Yokota; Tokai University Press)”.
This is described in detail on page 0. However, although "Boundary Diffraction Wave" is translated as "boundary diffraction wave" in "Principle of Optics II", it is the same as "peripheral diffraction wave". In an actual microscope objective lens, the existence of the stop is often unclear, but since there is a virtual portion corresponding to the stop, this is used as the stop here. When a diffraction image is formed under the influence of the peripheral diffracted waves, the illuminance of the image plane at the position corresponding to the minute black spot 7 does not become zero, but increases by ΔR, and the dynamic range Rg + d in this case is obtained. Is smaller by ΔR than the dynamic range Rg when the peripheral diffracted waves are ignored, and the signal S /
N decreases. The present invention intends to overcome the above-mentioned problems in the prior art, and removes peripheral diffracted waves generated from the edge of the pupil of the objective lens to increase the S / N of the signal output from the light receiving element. It is an object of the present invention to provide a scanning optical microscope capable of satisfactorily observing a sample. According to a first aspect of the present invention, while illuminating light from a light source is irradiated toward a sample, light from the sample is received by a light receiving element via an objective lens. The illumination part and / or the detection part which is limited to the minute area while limiting the illumination part irradiated with the illumination light and / or the detection part detected by the light receiving element to the minute area in the sample. A scanning optical microscope that scans a site to sequentially detect images of the plurality of minute regions to obtain an overall image of the sample, and to achieve the above object, includes the objective lens and the light receiving element. A projection unit disposed between the projection unit and the projection unit for projecting an image of a pupil of the objective lens to a predetermined position on the light receiving element side; and an aperture having a smaller diameter than the projection image and disposed at a position where the projection image is formed. Aperture plate. FIG. 1 is a view showing one embodiment of a scanning optical microscope according to the present invention. This scanning optical microscope differs from the conventional example (FIG. 5) in that a projection lens 11 and an aperture plate 12 are arranged between a pinhole plate 6 and a light receiving element 4. Since other configurations are the same, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. The illumination light from the point light source 1 is condensed into a spot through the beam splitter 2 and the objective lens 3,
Irradiation is performed on a minute area on the sample S. The light reflected on the minute area (illumination site) is condensed by the objective lens 3 at the position P where the pinhole plate 6 is provided, and forms a spatial image of the minute area located at the illumination area. Further, the light receiving element 4 is
A projection lens 11 is provided at a position separated by a certain distance on the side, and guides light passing through the pinhole 5 formed in the pinhole plate 6 to the light receiving element 4 through the aperture 13 of the aperture plate 12. . In FIG. 1, the pinhole 5 is drawn large for the sake of convenience, but is actually sufficiently small. In this embodiment, the detection region detected by the light receiving element 4 is limited to a minute region (illumination region). Have been. The projection lens 11 projects an image of the aperture (pupil) 3a of the objective lens 3 at a position PP on the light receiving element 4 side. The aperture plate 12 is arranged at a position PP where this projected image is formed. As shown in FIG. 2, an aperture 13 having a smaller diameter D than the projected image I of the stop 3a of the objective lens 3 is formed on the aperture plate 12. By setting the diameter D of the aperture 13 in this manner, the peripheral diffracted wave BDW generated from the edge of the stop 3a of the objective lens 3 can be blocked by the aperture plate 12. This will be described in detail with reference to FIG. As shown by the broken line in FIG. 1, the peripheral diffracted wave BDW generated from the edge of the stop 11 propagates through the projection lens 11 to the aperture plate 12 side. Here, the aperture plate 1
Observing the image I of the aperture 3a formed on the aperture 2, the aperture 3a
The edge of appears to shine. The reason why the edge of the stop 3a looks shiny is due to the peripheral diffracted wave BDW generated from the edge of the stop 3a of the objective lens 3 as apparent from the above description. In this embodiment, since the diameter D of the aperture 13 is smaller than the projected image I of the stop 3a as described above, the peripheral diffracted wave BDW is cut off by the aperture plate 12, and the light receiving element 4 of the peripheral diffracted wave BDW Side propagation is prevented. Therefore, it is possible to prevent the peripheral diffracted wave BDW from passing through the aperture 13 of the aperture plate 12 and to enter the light receiving element 4, thereby eliminating the influence of the peripheral diffracted wave BDW. Further, the light that has passed through the aperture 13, that is, the light that does not include the peripheral diffracted wave BDW, is incident on the light receiving element 4, and an image signal corresponding to the image of the minute area coinciding with the illumination site is output from the light receiving element 4. Is done. In the above description, the description has been given of the case where the image of the minute region existing in the illumination site is detected by the light receiving element 4 and the corresponding image signal is output. In order to move, the illuminated part and the detected part simultaneously and two-dimensionally scan by this movement, sequentially detect the image of the minute area of the sample S, and output the corresponding image signal from the light receiving element 4. The image signal thus obtained is provided to an image processing unit (not shown), and after a predetermined image processing is executed, is displayed on a display (not shown). As described above, according to the scanning optical microscope of this embodiment, the aperture (pupil) 3a of the objective lens 3
Of the peripheral diffracted wave BDW generated from the edge of the aperture plate 12
, The influence of the peripheral diffraction wave BDW is removed, so that the S / N of the image signal output from the light receiving element 4 can be increased, and the sample can be displayed and observed well on the display. FIG. 3 is a diagram showing another embodiment of the scanning optical microscope according to the present invention. In this scanning optical microscope, illumination light from a planar light source (not shown) enters a Nipkow disk 23 via a polarizer 21 and a beam splitter 22. A plurality of through holes 23 a are formed in the Nippow disk 23 in a spiral shape. When illumination light from a light source enters a part of the Nippow disk 23, a plurality of light beams are emitted from the Nippow disk 23. The following description focuses on one of the plurality of emitted lights. As shown in FIG.
After passing through the 波長 wavelength plate 24, the light is condensed into a spot by the objective lens 25, and is irradiated on a minute area on the sample S.
Although not shown, other outgoing light can similarly be incident on different minute regions, respectively, and simultaneously illuminate a plurality of minute regions independently of each other. The Nippou disk 23 is a motor 26
, And is configured to rotate around a rotation axis 26 a extending in the optical axis direction (Z direction) by a motor 26, so that a plurality of outgoing lights from the Nippow disk 23 are converted into a horizontal plane (XY directions) by this rotational movement. ), And minute areas on the sample S are sequentially illuminated. In each minute area, when illumination light (light emitted from the Nippow disk 23) enters, the light is reflected by the minute area, travels in the same direction as the illumination light in the opposite direction, and enters the beam splitter 22, where After being reflected by the splitter 22, the light is guided to a two-dimensional light receiving element 30 via an analyzer 27, an imaging lens 28, and an aperture plate 29.
In this manner, the image of the minute area is sequentially detected by the light receiving element 30, and an image signal related to the image of the minute area is given to an image processing unit (not shown) to execute predetermined image processing. Display the whole picture. By the way, also in this embodiment, the aperture plate 29 is arranged at the position PP where the projection image of the stop (pupil) of the objective lens 25 is formed by the imaging lens 28, and the aperture plate 29 is formed on the aperture plate 29. The diameter of the aperture 31 is made smaller than the projected image. That is, in this embodiment, the imaging lens 28 functions as a projection unit, and similarly to the scanning optical microscope according to the above-described embodiment, the peripheral diffraction generated from the edge of the stop of the objective lens 25. Waves can be prevented from being incident on the light receiving element 30, the S / N of the image signal output from the light receiving element 30 can be increased, and the sample can be displayed well on the display and observed. In the above embodiment, the imaging lens 2
8 function as projection means, and the imaging lens 2
An aperture plate 29 for blocking peripheral diffracted waves is arranged between the light receiving element 8 and the light receiving element 30.
Instead, as shown in FIG. 4, as shown in FIG. 4, the micro lenses 41 are brought into close contact with the plurality of through holes 23 a formed in the Nippow disk 23, and the micro apertures 42 respectively corresponding to the through holes 23 a of the Nippow disk 23. May be provided, and the Nippou disk 23 and the micro aperture array plate 43 may be integrally rotated by the motor 26. However, in this modified example,
Micro lens 41 and micro aperture array plate 43
Must be arranged so as to satisfy the following relationship. That is, the microlens 41 functions as a projection unit, and forms a projection image of the aperture (pupil) of the objective lens 25 at the position PP. It is necessary to dispose the microaperture array plate 43 at this position PP. Further, the diameter of each micro aperture 42 needs to be smaller than the projected image. By satisfying such a request, the same effect as in the above-described embodiment can be obtained. In this modification, instead of bringing the microlens 41 into close contact with the Nippow disk 23,
A microlens array in which the microlenses 41 corresponding to the through holes 23a of the Nippow disk 23 may be arranged so as to overlap the Nippow disk 23. Also, the lens aperture of the micro lens array is
It is also possible to make the same function as the through hole 23a of the Nippow disk 23. In this case,
Can be omitted. In some cases, the microlens 41 can be omitted by providing the Nippou disk 23 with an imaging function based on the principle of a pinhole camera. In the scanning optical microscope shown in FIGS. 3 and 4, the polarizer 21, the quarter-wave plate 24 and the analyzer 27 are used.
However, these components are not essential components for the scanning optical microscope and may be omitted. Although the microscope described above is a confocal microscope, the object to which the present invention is applied is not limited to the confocal microscope. In the scanning optical microscope of FIG. 1, the point light source 1 and the light receiving element 4 are fixed and the sample S
The scanning optical microscope of FIGS. 3 and 4 scans the illumination site in the sample S by shaking the illumination light using the Nippou disk 23 by moving However, the means for scanning the illumination site and / or the detection site is not limited to these. That is, the application object of the present invention is a scanning optical microscope in general. As described above, according to the scanning optical microscope of the present invention, the image of the pupil of the objective lens is formed at a predetermined position by the projection means, and the image is projected at the position of the projection image. Since an aperture plate with an aperture smaller than the image is arranged, peripheral diffraction waves generated from the edge of the aperture (pupil) of the objective lens can be blocked by the aperture plate to eliminate the effects of the peripheral diffraction waves. By increasing the S / N of the signal output from the light receiving element, the sample can be displayed and observed satisfactorily.

【図面の簡単な説明】 【図1】この発明にかかる走査型光学顕微鏡の一の実施
の形態を示す図である。 【図2】アパーチャと、アパーチャ板上に形成される対
物レンズの絞りの投影像との関係を示す図である。 【図3】この発明にかかる走査型光学顕微鏡の他の実施
の形態を示す図である。 【図4】この発明にかかる走査型光学顕微鏡の別の実施
の形態を示す図である。 【図5】従来の走査型光学顕微鏡の一例を示す図であ
る。 【図6】図5の走査型光学顕微鏡により微小黒点を観察
した場合に得られる像面照度分布を示す図である。 【符号の説明】 1 点光源 3,25 対物レンズ 4,30 受光素子 11 投影レンズ(投影手段) 12,29 アパーチャ板 13,31 アパーチャ 28 結像レンズ(投影手段) 29 アパーチャ板 30 受光素子 41 マイクロレンズ(投影手段) 42 マイクロアパーチャ 43 マイクロアパーチャアレイ板 BDW 周辺回折波 D (アパーチャの)径 I (対物レンズの絞りの)投影像 PP (投影像の形成)位置 S 試料
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing one embodiment of a scanning optical microscope according to the present invention. FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between an aperture and a projected image of a stop of an objective lens formed on an aperture plate. FIG. 3 is a diagram showing another embodiment of the scanning optical microscope according to the present invention. FIG. 4 is a diagram showing another embodiment of the scanning optical microscope according to the present invention. FIG. 5 is a diagram showing an example of a conventional scanning optical microscope. 6 is a diagram showing an image plane illuminance distribution obtained when a minute black spot is observed by the scanning optical microscope of FIG. 5; [Description of Signs] One-point light source 3, 25 Objective lens 4, 30 Light receiving element 11 Projection lens (projection means) 12, 29 Aperture plate 13, 31 Aperture 28 Imaging lens (projection means) 29 Aperture plate 30 Light reception element 41 Micro Lens (projection means) 42 Micro aperture 43 Micro aperture array plate BDW Peripheral diffraction wave D Diameter (of aperture) I Projection image (of stop of objective lens) PP (formation of projection image) Position S Sample

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 21/00 G02B 21/06 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G02B 21/00 G02B 21/06

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 光源からの照明光を試料に向けて照射す
る一方、前記試料からの光を対物レンズを介して受光素
子で受光するように構成されており、 前記試料において照明光が照射されている照明部位およ
び/または前記受光素子により検知される検知部位を微
小領域に限定しながら、微小領域に制限される照明部位
および/または検知部位を走査することで、前記複数の
微小領域の像を順次検知して前記試料の全体像を得る走
査型光学顕微鏡において、 前記対物レンズと前記受光素子との間に配置され、前記
対物レンズの瞳の像を前記受光素子側の所定位置に投影
する投影手段と、 前記投影像の形成位置に配置され、前記投影像よりも小
さな径のアパーチャを有するアパーチャ板と、を備えた
走査型光学顕微鏡。
(57) [Claim 1] Irradiation light from a light source is directed toward a sample, and light from the sample is received by a light receiving element via an objective lens. Scanning the illumination site and / or the detection site limited to the minute region while limiting the illumination region of the sample irradiated with the illumination light and / or the detection region detected by the light receiving element to the minute region. In a scanning optical microscope that sequentially detects images of the plurality of minute regions to obtain an entire image of the sample, the scanning optical microscope is disposed between the objective lens and the light receiving element, and the image of a pupil of the objective lens is A scanning optical microscope, comprising: a projection unit for projecting a predetermined position on a light receiving element side; and an aperture plate disposed at a position where the projection image is formed and having an aperture having a smaller diameter than the projection image.
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