JP3412322B2 - 共焦点顕微鏡 - Google Patents
共焦点顕微鏡Info
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- JP3412322B2 JP3412322B2 JP07262395A JP7262395A JP3412322B2 JP 3412322 B2 JP3412322 B2 JP 3412322B2 JP 07262395 A JP07262395 A JP 07262395A JP 7262395 A JP7262395 A JP 7262395A JP 3412322 B2 JP3412322 B2 JP 3412322B2
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- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ニポウディスク型の高
速レーザ共焦点顕微鏡に関し、特に測長の高分解能化に
関するものである。
速レーザ共焦点顕微鏡に関し、特に測長の高分解能化に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来よりピンホールをスキャンするニポ
ウディスク型の高速レーザ共焦点顕微鏡はよく知られて
いる。図２は従来のこの種の高速レーザ共焦点顕微鏡の
一例を示す要部構成図である。同図において、図示しな
いレーザ光源からのレーザ光は、ビームスプリッタ１を
通って、微小開口部を有する基板（以下ピンホール基板
という）２に照射される。ピンホール基板２は、基板に
複数のピンホールを螺旋状に形成したものであり、基板
の中心はモータ２１の回転軸に結合していて、モータ２
１によりピンホール基板が一定速度で回転するようにな
っている。ピンホール基板に照射された光のうちでピン
ホールを通過した光は１／４波長板３と対物レンズ４を
経て試料５に集光される。
ウディスク型の高速レーザ共焦点顕微鏡はよく知られて
いる。図２は従来のこの種の高速レーザ共焦点顕微鏡の
一例を示す要部構成図である。同図において、図示しな
いレーザ光源からのレーザ光は、ビームスプリッタ１を
通って、微小開口部を有する基板（以下ピンホール基板
という）２に照射される。ピンホール基板２は、基板に
複数のピンホールを螺旋状に形成したものであり、基板
の中心はモータ２１の回転軸に結合していて、モータ２
１によりピンホール基板が一定速度で回転するようにな
っている。ピンホール基板に照射された光のうちでピン
ホールを通過した光は１／４波長板３と対物レンズ４を
経て試料５に集光される。
【０００３】試料５からの反射光は、入射光と同一の光
路を通ってピンホール基板２のピンホールの１つに集光
され、ピンホールを通った光はビームスプリッタ１で反
射され、偏光子６を経て集光レンズ７により２次元素子
（例えば２次元ＣＣＤカメラ（ＣＣＤはCharge Coupled
Deviceの略））８上に集光する。２次元ＣＣＤカメラ８
の各ＣＣＤ素子の出力信号（光の強度に対応した信号）
をモニタ９に導き、試料５の像を目でとらえることがで
きる。この装置では、ピンホール基板２を一定速度で回
転させており、ピンホール基板２の回転に伴うピンホー
ルの移動により、試料５への集束光点が走査される。
路を通ってピンホール基板２のピンホールの１つに集光
され、ピンホールを通った光はビームスプリッタ１で反
射され、偏光子６を経て集光レンズ７により２次元素子
（例えば２次元ＣＣＤカメラ（ＣＣＤはCharge Coupled
Deviceの略））８上に集光する。２次元ＣＣＤカメラ８
の各ＣＣＤ素子の出力信号（光の強度に対応した信号）
をモニタ９に導き、試料５の像を目でとらえることがで
きる。この装置では、ピンホール基板２を一定速度で回
転させており、ピンホール基板２の回転に伴うピンホー
ルの移動により、試料５への集束光点が走査される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
顕微鏡においては、２次元ＣＣＤカメラの画素数に制限
があり、高速画像の測長の精度は上げられないという問
題があった。例えば、カメラとしてＮＴＳＣを用いると
走査線、解像力ともに５００本程度であり、解像度を上
げようとするとデータ量が膨大でしかもカメラや処理、
表示装置が高価になるという欠点があった。
顕微鏡においては、２次元ＣＣＤカメラの画素数に制限
があり、高速画像の測長の精度は上げられないという問
題があった。例えば、カメラとしてＮＴＳＣを用いると
走査線、解像力ともに５００本程度であり、解像度を上
げようとするとデータ量が膨大でしかもカメラや処理、
表示装置が高価になるという欠点があった。
【０００５】本発明の目的は、このような点に鑑み、高
速共焦点画像を２つに分岐し、一方では２次元高速画像
が得られ、他方では多画素の１次元ＣＣＤを用いること
により高速高精度にライン状の測長ができるニポウディ
スク型の共焦点顕微鏡を提供することにある。
速共焦点画像を２つに分岐し、一方では２次元高速画像
が得られ、他方では多画素の１次元ＣＣＤを用いること
により高速高精度にライン状の測長ができるニポウディ
スク型の共焦点顕微鏡を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明では、複数の微小開口部が設けられた基
板と、この基板を高速回転させる手段を持つニポウディ
スク型の共焦点顕微鏡において、共焦点画像を２つ以上
に分岐する分岐手段と、この分岐手段により分岐された
光路にそれぞれ配置され、共焦点画像の２次元画像を検
出する２次元の多画素素子を持つ２次元カメラと、共焦
点画像の１次元画像を検出する少なくとも１本の１次元
多画素素子を持ち、前記２次元カメラよりも速いサンプ
リングレートとなるように構成された１次元カメラを備
えたことを特徴とする。
るために本発明では、複数の微小開口部が設けられた基
板と、この基板を高速回転させる手段を持つニポウディ
スク型の共焦点顕微鏡において、共焦点画像を２つ以上
に分岐する分岐手段と、この分岐手段により分岐された
光路にそれぞれ配置され、共焦点画像の２次元画像を検
出する２次元の多画素素子を持つ２次元カメラと、共焦
点画像の１次元画像を検出する少なくとも１本の１次元
多画素素子を持ち、前記２次元カメラよりも速いサンプ
リングレートとなるように構成された１次元カメラを備
えたことを特徴とする。
【０００７】
【作用】ニポウディスク型の共焦点顕微鏡において分岐
手段により共焦点画像を２つ以上に分岐する。分岐され
た光路にそれぞれ２次元カメラと多画素の１次元カメラ
を配置する。２次元カメラでは高速共焦点画像が得ら
れ、他方１次元カメラは２次元カメラよりも速いサンプ
リングレートとしているため、１次元カメラでは高速高
精度な画像が得られ高速高精度な測長が可能である。
手段により共焦点画像を２つ以上に分岐する。分岐され
た光路にそれぞれ２次元カメラと多画素の１次元カメラ
を配置する。２次元カメラでは高速共焦点画像が得ら
れ、他方１次元カメラは２次元カメラよりも速いサンプ
リングレートとしているため、１次元カメラでは高速高
精度な画像が得られ高速高精度な測長が可能である。
【０００８】
【実施例】以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。
図１は本発明に係る共焦点顕微鏡の一実施例を示す構成
図である。なお、図２と同等部分には同一符号を付し、
その部分の説明は省略する。
図１は本発明に係る共焦点顕微鏡の一実施例を示す構成
図である。なお、図２と同等部分には同一符号を付し、
その部分の説明は省略する。
【０００９】図１において、図２と異なるところは、偏
光子６と集光レンズ７との間に配置したハーフミラー
（ＨＭ）１０と、このハーフミラー１０で反射した光を
集光する集光レンズ１１と、この集光レンズ１１で集光
された光を受光する１次元素子（例えば１次元ＣＣＤ）
１２と、この１次元ＣＣＤ１２の出力を読み取り演算に
より試料のパターン幅などを求めるコンピュータ１３を
追加した点である。１次元ＣＣＤ１２は１０００から２
０００画素のものが市販されており、入手が容易であ
る。
光子６と集光レンズ７との間に配置したハーフミラー
（ＨＭ）１０と、このハーフミラー１０で反射した光を
集光する集光レンズ１１と、この集光レンズ１１で集光
された光を受光する１次元素子（例えば１次元ＣＣＤ）
１２と、この１次元ＣＣＤ１２の出力を読み取り演算に
より試料のパターン幅などを求めるコンピュータ１３を
追加した点である。１次元ＣＣＤ１２は１０００から２
０００画素のものが市販されており、入手が容易であ
る。
【００１０】このような構成において、レーザ光はビー
ムスプリッタ１とピンホール基板２の微小開口部である
ピンホールを透過し、モータ２１によるピンホール基板
の回転により試料５上をスキャンする。試料５からの戻
り光は入射と同じ光路を通り、ビームスプリッタ１で反
射して偏光子６を通りハーフミラー１０で２つに分岐さ
れ、一方は２次元ＣＣＤカメラ８に入り、その画像はモ
ニタ９に映される。他方の光は集光レンズ１１で絞られ
ライン状の１次元ＣＣＤ１２に集束し、ＣＣＤ１２で得
られた高速高精度測長情報はコンピュータ１３に読み取
られる。コンピュータ１３では、測長情報と顕微鏡倍率
およびＣＣＤの素子のピッチから、演算により試料のパ
ターン幅などを求めることができる。
ムスプリッタ１とピンホール基板２の微小開口部である
ピンホールを透過し、モータ２１によるピンホール基板
の回転により試料５上をスキャンする。試料５からの戻
り光は入射と同じ光路を通り、ビームスプリッタ１で反
射して偏光子６を通りハーフミラー１０で２つに分岐さ
れ、一方は２次元ＣＣＤカメラ８に入り、その画像はモ
ニタ９に映される。他方の光は集光レンズ１１で絞られ
ライン状の１次元ＣＣＤ１２に集束し、ＣＣＤ１２で得
られた高速高精度測長情報はコンピュータ１３に読み取
られる。コンピュータ１３では、測長情報と顕微鏡倍率
およびＣＣＤの素子のピッチから、演算により試料のパ
ターン幅などを求めることができる。
【００１１】なお、１次元ＣＣＤ１２で得られるデータ
量は、ＣＣＤが１０００素子の場合でＮＴＳＣ信号の２
ライン分程度であり、転送データ量が非常に少なく、処
理系も簡単な構成で済む。この１次元ＣＣＤで十分に測
長できるのは、対象（試料）の多くが半導体パターンや
ハードディスクのヘッドなど直線的な形状が多いためで
ある。
量は、ＣＣＤが１０００素子の場合でＮＴＳＣ信号の２
ライン分程度であり、転送データ量が非常に少なく、処
理系も簡単な構成で済む。この１次元ＣＣＤで十分に測
長できるのは、対象（試料）の多くが半導体パターンや
ハードディスクのヘッドなど直線的な形状が多いためで
ある。
【００１２】なお本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、例えば以下のような各種の変形が許される。 (1) １次元素子はＣＣＤに限らず、ＭＯＳなど他方式で
もよい。 (2) １次元素子は１本だけではなく、画面上に複数個並
べてもよい。これにより、例えば重要な半導体パターン
の幅の平均値などが容易に得られる。 (3) １次元素子を２次元素子の画像に対して回転する機
構を設けてもよく、そのように回転することにより、斜
めの線についても測定可能となる。
ではなく、例えば以下のような各種の変形が許される。 (1) １次元素子はＣＣＤに限らず、ＭＯＳなど他方式で
もよい。 (2) １次元素子は１本だけではなく、画面上に複数個並
べてもよい。これにより、例えば重要な半導体パターン
の幅の平均値などが容易に得られる。 (3) １次元素子を２次元素子の画像に対して回転する機
構を設けてもよく、そのように回転することにより、斜
めの線についても測定可能となる。
【００１３】(4) 深さ方向（Ｚ方向）のステージ（図示
せず）を上下に動かしながらＣＣＤ出力のピークサーチ
などを行えば、高速高精度にＺ方向の形状を測定するこ
とができる。 従来はＮＴＳＣのカメラ画像全体を処理していたため、
画面の処理に時間がかかっていたが、本発明では転送レ
ートを速くできるため、例えばＮＴＳＣ像では１画像当
たり３３ｍｓかかるのに対し、１次元画像は１画像当た
り３ｍｓでも十分である。このためＺステージをゆっく
り動かしながら１次元画像だけは大量に測定することに
より、高速でＺ方向の高精度測定ができる。
せず）を上下に動かしながらＣＣＤ出力のピークサーチ
などを行えば、高速高精度にＺ方向の形状を測定するこ
とができる。 従来はＮＴＳＣのカメラ画像全体を処理していたため、
画面の処理に時間がかかっていたが、本発明では転送レ
ートを速くできるため、例えばＮＴＳＣ像では１画像当
たり３３ｍｓかかるのに対し、１次元画像は１画像当た
り３ｍｓでも十分である。このためＺステージをゆっく
り動かしながら１次元画像だけは大量に測定することに
より、高速でＺ方向の高精度測定ができる。
【００１４】(5) 入射レーザ光の利用効率をよくするた
めにマイクロレンズで入射レーザ光を絞ってピンホール
に入射するようにしてもよい。マイクロレンズは、例え
ばピンホール基板と同様なディスクにピンホールと同じ
配列でそれぞれ取り付けられる。このマイクロレンズデ
ィスクは光源側に設置されるが、ピンホール基板に平行
に取り付けられモータによりピンホール基板と一体とな
って回転する。これによって入射光効率を向上すること
ができる。 (6) 微小開口部は円形のピンホールだけでなく、スリッ
トでもよい。
めにマイクロレンズで入射レーザ光を絞ってピンホール
に入射するようにしてもよい。マイクロレンズは、例え
ばピンホール基板と同様なディスクにピンホールと同じ
配列でそれぞれ取り付けられる。このマイクロレンズデ
ィスクは光源側に設置されるが、ピンホール基板に平行
に取り付けられモータによりピンホール基板と一体とな
って回転する。これによって入射光効率を向上すること
ができる。 (6) 微小開口部は円形のピンホールだけでなく、スリッ
トでもよい。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、共
焦点画像を２つに分岐し、一方では従来と同様に高速共
焦点画像が得られ、他方では多画素１次元ＣＣＤを用い
ることにより情報量を２次元より減らしながらも容易に
高速高精度な測長が可能となる。
焦点画像を２つに分岐し、一方では従来と同様に高速共
焦点画像が得られ、他方では多画素１次元ＣＣＤを用い
ることにより情報量を２次元より減らしながらも容易に
高速高精度な測長が可能となる。
【図１】本発明に係る共焦点顕微鏡の一実施例を示す構
成図
成図
【図２】従来の共焦点顕微鏡の一例を示す構成図であ
る。
る。
１ ビームスプリッタ
２ ピンホール基板
３ １／４波長板
４ 対物レンズ
５ 試料
６ 偏光子
７，１１ 集光レンズ
８ ２次元素子
９ モニタ
１０ ハーフミラー
１２ １次元素子
１３ コンピュータ
Claims (2)
- 【請求項１】複数の微小開口部が設けられた基板と、こ
の基板を高速回転させる手段を持つニポウディスク型の
共焦点顕微鏡において、 共焦点画像を２つ以上に分岐する分岐手段と、 この分岐手段により分岐された光路にそれぞれ配置さ
れ、共焦点画像の２次元画像を検出する２次元の多画素
素子を持つ２次元カメラと、共焦点画像の１次元画像を
検出する少なくとも１本の１次元多画素素子を持ち、前
記２次元カメラよりも速いサンプリングレートとなるよ
うに構成された１次元カメラを具備したことを特徴とす
る共焦点顕微鏡。 - 【請求項２】複数の微小開口部が設けられた基板と、こ
の基板を高速回転させる手段を持つニポウディスク型の
共焦点顕微鏡において、 光源側に設置され、前記微小開口部を焦点として入射光
を集光するマイクロレンズディスクと、 共焦点画像を２つ以上に分岐する分岐手段と、 この分岐手段により分岐された光路にそれぞれ配置さ
れ、共焦点画像の２次元画像を検出する２次元の多画素
素子を持つ２次元カメラと、共焦点画像の１次元画像を
検出する少なくとも１本の１次元多画素素子を持ち、前
記２次元カメラよりも速いサンプリングレートとなるよ
うに構成された１次元カメラを具備したことを特徴とす
る共焦点顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07262395A JP3412322B2 (ja) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | 共焦点顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07262395A JP3412322B2 (ja) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | 共焦点顕微鏡 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08271225A JPH08271225A (ja) | 1996-10-18 |
| JP3412322B2 true JP3412322B2 (ja) | 2003-06-03 |
Family
ID=13494707
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07262395A Expired - Fee Related JP3412322B2 (ja) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | 共焦点顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3412322B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10257423A1 (de) | 2002-12-09 | 2004-06-24 | Europäisches Laboratorium für Molekularbiologie (EMBL) | Mikroskop |
| JP4507060B2 (ja) * | 2003-10-01 | 2010-07-21 | 横河電機株式会社 | 創薬スクリーニング方法および装置 |
| JP4530658B2 (ja) * | 2003-12-25 | 2010-08-25 | リーダー電子株式会社 | フォーカス検出およびこれを用いた傾き調整の方法および装置 |
| US8275226B2 (en) | 2008-12-09 | 2012-09-25 | Spectral Applied Research Ltd. | Multi-mode fiber optically coupling a radiation source module to a multi-focal confocal microscope |
| EP2510395B1 (en) | 2009-12-08 | 2015-09-09 | Spectral Applied Research Inc. | Imaging distal end of multimode fiber |
-
1995
- 1995-03-30 JP JP07262395A patent/JP3412322B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08271225A (ja) | 1996-10-18 |
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