JP3533654B2 - 共焦点顕微鏡 - Google Patents
共焦点顕微鏡Info
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Description
た円板を回転させることにより光走査を行う共焦点顕微
鏡に関し、特に傾斜面を有する試料若しくは低反射率の
試料の表面検出の精度を向上させることが可能な共焦点
顕微鏡に関する。
査し、試料からの戻り光を開口部を介して受光するもの
である。図4はこのような従来の共焦点顕微鏡の一例を
示す構成ブロック図であり、本願出願人の出願に係る特
願平4−15411号(特開平5−60980号公報)
に記載されたものである。
してマイクロレンズが設けられた円板(以下、マイクロ
レンズ板と呼ぶ。)、3は光分岐手段であるビームスプ
リッタ、4は開口としてピンホールが設けられた円板
(以下、ピンホール板と呼ぶ。)、5は対物レンズ、6
は試料、7はリレーレンズ、8は受光器、9はマイクロ
レンズ板2及びピンホール板4を同期して回転させるモ
ータである。
入射され、マイクロレンズ板2に設けられた各々のマイ
クロレンズによりビームスプリッタ3を介してピンホー
ル板4上の各々のピンホールに集光される。ピンホール
板4上の各々のピンホールを通過した光は対物レンズ5
を介して試料6の上に入射される。
レンズ5を介してピンホール板4に入射され、ピンホー
ル板4上の各々のピンホールを通過した光はビームスプ
リッタ3で反射され、リレーレンズ7を介して受光器8
に入射される。
板4は同一の軸に固定され、この軸に取付けられたモー
タ9によって同期して回転される。
る。レーザ1の出力光は同期して回転するマイクロレン
ズ板2上の各々のマイクロレンズ及びピンホール板4上
の各々のピンホールを通過することにより試料6表面を
走査する。そして、試料6からの反射光は受光器8で受
光されて共焦点画像が得られる。
設けられた各々のマイクロレンズは入射光をビームスプ
リッタ3を介してピンホール板4上の各々のピンホール
に集光する。即ち、マイクロレンズの焦点位置にピンホ
ールを配置することによりレーザ1からの入射光の利用
効率を向上させることが可能になる。
来例において試料6に傾斜面があり、試料6からの反射
光が対物レンズ5に上手く戻らない場合には共焦点画像
が得られない場合がある。
詳細を示す説明図である。図5中5及び6は図4と同一
符号を付してある。
中”ロ”に示すように光が入射された場合には、図5
中”ハ”に示す方向に入射光が反射されてしまい光がピ
ンホール板のピンホールに戻らない。
手く行かないと行った問題点があった。また、3次元画
像の測定の際には低反射率の表面検出はノイズに埋もれ
やすいため精度が悪いと言った問題点があった。従って
本発明が解決しようとする課題は、傾斜面を有する試料
若しくは低反射率の試料の表面検出の精度を向上させる
ことが可能な共焦点顕微鏡を実現することにある。
るために、本発明の第1では、開口を通過した光を集光
して試料を走査することにより共焦点画像を得る共焦点
顕微鏡において、前記開口を通過した光を前記試料に集
光すると共に前記試料からの反射光を前記開口に集光す
る対物レンズとを備え、前記開口を介して入射される入
射光の開口数よりも前記開口側の前記対物レンズの開口
数が大きいことを特徴とするものである。
の第2では、本発明の第1において、受光感度調整手段
により受光感度を調整して異なる受光感度で同一個所の
画像を複数枚撮影し、これらの画像を合成することによ
り全体の合成画像を得ることを特徴とするものである。
の第3では、本発明の第1乃至第2において、前記開口
が円板上に形成された複数のピンホール若しくはスリッ
トであることを特徴とするものである。
の第4では、本発明の第1乃至第3において、前記複数
の開口と同一パターンの複数の集光手段を有する円板を
設け、前記複数の開口が設けられた円板と同期させて回
転させることを特徴とするものである。
説明する。図1は本発明に係る共焦点顕微鏡の一実施例
を示す部分構成図である。
しており、その他の点では図4に示す従来例と同様であ
る。また、6は図4と同一符号を付してあり、4aはピ
ンホール板、5aは対物レンズである。
ピンホールを通過した光は対物レンズ5aにより試料6
上に集光され、試料6からの反射光は対物レンズ5aに
よって図1中”イ”に示すピンホールに再び集光され
る。
る。図1中”イ”に示すピンホールの直径を”d”及び
レーザの出力光の波長を”λ”とした場合、開口数”N
Aph”は、 NAph=1.22×λ/d (1) となり、図1中”イ”のピンホールを通過した入射光は
式(1)に示す開口数で広がる。
を”NAobj”、対物レンズ5aの倍率を”α”とす
れば、ピンホール側の開口数”NAobj’”は NAobj’=NAobj/α (2) となる。
1中”ロ”に示す試料6の傾斜面に図1中”ハ”に示す
ように光が入射された場合、入射光が広がる開口数より
も対物レンズ5aのピンホール側の開口数が大きので、
図1中”ニ”に示す方向に入射光が反射されても、その
反射光は対物レンズ5aに入射されるので図1中”ホ”
に示すように反射光がピンホール板4aのピンホール”
イ”に戻ってくることになる。
ール板4aのピンホール”イ”に戻ってくるので、試料
6に傾斜面が存在しても測定が可能になる。
入射光の開口数よりもピンホール側の対物レンズの開口
数を大きくすることにより、傾斜面を有する試料の表面
検出の精度を向上させることが可能になる。
細を説明する説明図である。図2において5及び6は図
4と同一符号を付してある。
光が入射されると従来例での説明のように図2中”ロ”
の方向に反射される。但し、反射光の大部分は図2中”
ロ”の方向に反射されるものの、実際には図2中”ハ”
に示すような若干の反射光が存在する。
は図2中”ニ”に示すように対物レンズ5によりピンホ
ール(図示せず。)に集光されることになる。即ち、こ
のような弱い反射光を測定できれば傾斜面を有する試料
若しくは低反射率の試料を測定することが可能になる。
これは蛍光の測定においても有用である。
光も測定できるものの、平面等における強い反射光を受
光すると画素が飽和してしまう。従って、受光感度調整
手段(図示せず。)によりカメラ等の撮影手段で受光感
度を変えて画像を撮影する。
いように設定し、同一個所の画像を受光感度を変えなが
ら複数枚撮影する。そして、これらの画像を合成するこ
とにより全体の合成画像を得る。
すフロー図である。先ず第1に図3中(a)に示すよう
に合成画像に用いる1つの画素を取り出し、図3中
(b)に示すようにその画素が飽和しているかどうかを
判断する。
まま合成画像に適用し、もし、飽和していれば図3中
(c)に示すように異なる受光感度で撮影した画像のう
ち前記画素に相当する画素(説明のため、補正用画素と
呼ぶ。)を取り出す。
補正用画素が飽和していなければ図3中(e)に示すよ
うに合成画像に適応するように前記補正用画素の感度を
適宜補正して合成画像に適用する。
3中(c)に戻り更に異なる受光感度で撮影された他の
補正用画素を取り出し、飽和していない前記補正用画素
を取り出すまで処理を行う。
合成が終了したか否かを判断し、もし、画像合成が終了
していなければ図3中(a)に戻り合成画像に用いる次
の画素を取り出しその後の処理を行う。
像を複数枚撮影し、これらの画像を合成することにより
全体の合成画像を得ることにより、試料6からの反射光
の強度によって画素が飽和しないのでダイナミックレン
ジの広い画像を得ることができる。
像を12ビットとすれば4ビット分ダイナミックレンジ
が拡大されることになる。
レンズであるが、無限系のレンズを用いても同様の効果
を得ることができる。
しては以下の方法が考えられる。例えば、A/D変換器
(図示せず。)の前段の増幅器の利得を変化さたり、撮
影手段の前段にイメージ・インテンシファイア等の光学
的増幅装置を設置して前記光学的増幅装置の利得を変化
させても良い。
光感度を変化させても良い。例えば、通常のカメラ等の
撮影手段はNTSC(National Television System Com
mittee)の場合で”33ms/画”であるが、これより
も高速のシャッターを用いることにより受光される光量
が減少して受光感度が低くなる。また、受光器の前に減
光フィルタを挿入しても良い。
される光量が増加して受光感度が高くなる。この場合に
は冷却CCD(Charge Coupled Device)を用いると暗
ノイズが減少するのでシャッター速度を遅くすることが
容易になる。
ることにより、受光感度を変化させても構わない。ま
た、上述の方法をそれぞれ組み合わせても勿論構わな
い。
り、試料6の傾斜面部分の測定のみならず、3次元測定
時のピークサーチに用いることが可能になる。
れる光量が最大になる位置が試料6の表面の位置情報を
示すが、試料6の表面で反射率が低い部分はその最大光
量も小さいのでノイズに埋もれやすく誤差要因になり易
い。
用いることにより、試料6の表面の反射率が低い部分で
あっても的確にそのピークを検出することが可能にな
る。
ンズが設けられたマイクロレンズ板を用いた従来例を例
示し、図1においてもマイクロレンズ板(図示せず。)
を用いた構成を例示しているが、前記マイクロレンズ板
は無くても構わない。さらに、開口としてはピンホール
を例示したがスリット等でも構わない。また、ミラース
キャン型のような単一開口の共焦点方式でも良い。
本発明によれば次のような効果がある。ピンホールを介
して入射される入射光の開口数よりもピンホール側の対
物レンズの開口数を大きくすることにより、傾斜面を有
する試料の表面検出の精度を向上させることが可能な共
焦点顕微鏡が実現できる。
複数枚撮影し、これらの画像を合成することにより全体
の合成画像を得ることにより、傾斜面を有する試料若し
くは低反射率の試料の表面検出の精度を向上させること
が可能な共焦点顕微鏡が実現できる。
分構成図である。
図である。
る。
図である。
ある。
Claims (4)
- 【請求項1】開口を通過した光を集光して試料を走査す
ることにより共焦点画像を得る共焦点顕微鏡において、 前記開口を通過した光を前記試料に集光すると共に前記
試料からの反射光を前記開口に集光する対物レンズとを
備え、 前記開口を介して入射される入射光の開口数よりも前記
開口側の前記対物レンズの開口数が大きいことを特徴と
する共焦点顕微鏡。 - 【請求項2】受光感度調整手段により受光感度を調整し
て異なる受光感度で同一個所の画像を複数枚撮影し、こ
れらの画像を合成することにより全体の合成画像を得る
ことを特徴とする特許請求の範囲請求項1記載の共焦点
顕微鏡。 - 【請求項3】前記開口が円板上に形成された複数のピン
ホール若しくはスリットであることを特徴とする特許請
求の範囲請求項1乃至請求項2記載の共焦点顕微鏡。 - 【請求項4】前記複数の開口と同一パターンの複数の集
光手段を有する円板を設け、前記複数の開口が設けられ
た円板と同期させて回転させることを特徴とする特許請
求の範囲請求項1乃至請求項3記載の共焦点顕微鏡。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP00999097A JP3533654B2 (ja) | 1997-01-23 | 1997-01-23 | 共焦点顕微鏡 |
Publications (2)
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Family Applications (1)
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JP00999097A Expired - Fee Related JP3533654B2 (ja) | 1997-01-23 | 1997-01-23 | 共焦点顕微鏡 |
Country Status (1)
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1997
- 1997-01-23 JP JP00999097A patent/JP3533654B2/ja not_active Expired - Fee Related
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