JP3970998B2 - 電動スキャニングテーブル付き共焦点顕微鏡 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、共焦点顕微鏡に関し、詳細には標本が顕微鏡光学軸に垂直に動く電動スキャニングテーブル付き共焦点顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
標本が顕微鏡光学軸に垂直に動くための電動スキャニングテーブル付き共焦点顕微鏡は、ＵＳ５３２０１７８で知られている。この顕微鏡は、対物レンズの焦点面に結合した面に光源アレイを持ち、多数の受光素子を持った検出アレイを同じく顕微鏡対物レンズの焦点面に結合した面に持つ。顕微鏡の光学軸に対して垂直な標本の動きは、この共焦点顕微鏡においては、基本的に顕微鏡領域において行われる。それは、他の場合には光源アレイのラスタ間隔によって決まる解像力を、光学軸に対して垂直に高めるためである。
【０００３】
対物レンズが一つの画像に写し出す視野よりも、はるかに大きい標本領域の検出は、この共焦点顕微鏡を用いた場合、制限つきで可能である。ただし、画像面の直径に応じた道程ごとに標本をずらしながら、標本の一連の画像を撮影しなければならない。
【０００４】
共焦点ではないが、該当の一連の画像の記録と記憶用に、ノマルスキー顕微鏡がＥＰ ０ ４４４ ４５０−Ａ１に例としてあげられている。このノマルスキー顕微鏡は共焦点ではないので、光学軸方向においては解像力が低い。またこの顕微鏡は多数の画像面の画像情報を検出しなければならない場合、速度が遅すぎる。しかしながら大きな標本領域の検出を、短時間に、しかも高解像力ですることは、たとえば半導体工業やＬＣＤ製造の製造過程で使われる検査器に非常に必要なことである。
【０００５】
ＵＳ ５ ２６４ ９１２では、同じく共焦点ではないウエハ検査用顕微鏡が記述されている。これにおいては対物レンズのフーリエ面でフィルター作用が起こる。フーリエ面での空間フィルターの透過特性が、その際、製造される集積回路の逆屈折形に対応する。従って、その時投影されたＩＣの屈折像が標準ＩＣの屈折像と異なる場合、光だけが透過される。そのことから観察されているＩＣの構造が標準構造と違っていると推定される。光検出器としては、この顕微鏡の場合、ＣＣＤアレイあるいは別の可能性としてハイスピード・マルティプル・アウトプット・タイム・ディレイ・インテグレイション（ＴＤＩ）センサーが考えられる。しかしＴＤＩ−センサーを採用する理由は挙げられていない。そのほかにこの顕微鏡もまた共焦点装置でないため、光学軸方向においての解像力が低い。
【０００６】
ＵＳ ５ ３６５ ０８４から、さらに製造中の織物の長さの検査のための装置が示されている。その場合、光検出のために織物の動きと同期化したＴＤＩセンサーが使われる。しかしそのようなビデオ検査装置は、光学軸方向においても光学軸に垂直にも解像力が低いために、製造過程の半導体検査のためには適切ではない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ここに呈示されている発明は、製造過程における半導体光学検査に適用可能な装置を示さなければならない。この装置をもって光学軸方向にも、光学軸に対して垂直方向にも十分な解像力を実現させなければならない。同時に大きな画像領域を短時間に検出することができなければならない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の装置は標本を顕微鏡の光学軸に垂直に動かすための電動スキャニングテーブル付き共焦点顕微鏡である。これは多くの光透過性の領域、いわゆるピンホールを持った絞りアレイを、顕微鏡対物レンズの焦点面に結合する面に持つ。絞りアレイの後には、多くの受光素子を持ったセンサーアレイがある。各受光素子に対応して電荷蓄積素子が備わっている。センサーアレイは、電荷蓄積素子に蓄えられた電荷を、順々に蓄積素子から蓄積素子へと移すための装置を持っている。これはたとえば、いわゆるＴＤＩセンサーアレイの場合と同様である。さらにセンサーアレイ面において標本点の画像点の動きに応じた電荷の移行を起こさせる同期化ユニットが予定されている。
【０００９】
この共焦点顕微鏡装置によって、共焦点顕微鏡にとって普通の高解像力が、光学軸方向にも光学軸に垂直方向にも実現可能となる。倍率の高い対物レンズ、たとえば２０から１２０倍の拡大率の対物レンズを使用する場合に可能な解像力は、半導体検査に十分である。絞りアレイとそれに伴って現れる多くの平行共焦点光線を使用することによって、いつでも絞りアレイにおけるピンホールの数に応じた数が標本ポジションにおいて検出される。センサーアレイにおける電荷移動が、標本点の画像点の動きに応じて同期化されることによって、標本が動いている間の測定を行うことができる。標本はその時おもに、標本の全長上を動きの方向に伸びる直線経路に沿って動く。大きな二次元の面を検出するためには、それに合った直線経路を折返し形に組み合わせる。そうすると各直線路の始めと終わりに、それぞれ短い加速または遅れの区間ができる。この区間中、信号記録は行われない。この加速と遅れ区間では、センサーアレイの蓄積素子とセンサーアレイ上の画像点の動きとの間で、電荷の動きが互いに同期化されるように、標本は一定に動く。
【００１０】
平行な共焦点光線の実現のために、多くの互いに間隔を隔てた光線を持つ光源アレイが、対物レンズの焦点面に結合した面に配置されている。それぞれの光源の位置は、その際、絞りアレイの光透過性のある領域に結合している。相応な光源アレイはいろいろな方法で実現可能である。最も簡単なのは照明光線と観察光線が一緒になっている部分に絞りアレイを配置し、絞りアレイが後ろから照らされるようにすることである。しかしこの簡単な配置には、照明光の主要部分が絞りアレイの裏側で反射し、それによってセンサーアレイ上に強い暗信号が生じる欠点がある。このような強い暗信号は、照明光線と観察光線または測定光線にある二つの別々の絞りアレイの存在によって避けられる。すると照明光線に配置されている絞りアレイがまた後ろから照らされる。効果的に光を使うために、照明光線における絞りアレイの前に、始めに述べたＵＳ ５ ２３９ １７８に記述されているように、レンズアレイをおくことができる。後ろから照らされる絞りアレイを使用するのとは別のもう一つの方法として、光源アレイをレーザーダイオードアレイから、あるいはアレイ形に配置された光ファイバーの最終タンメンによって、実現させることもできる。同じようにレンズアレイの代わりとして、相応の回折要素を使うこともできる。
【００１１】
標本をスキャニングする間、絞りアレイ、光源アレイ、センサーアレイともお互いに静止している。この三つの構成要素はみなその位置に固定されて配置されている。
【００１２】
センサーアレイはおもに受光素子の二次元アレイであり、その受光素子に対応した、多数の互いに平行に配列されている列をもった電荷蓄積素子である。列方向はこの場合、電荷が電荷蓄積素子間を移動する方向によって決まる。光源アレイと絞りアレイが一方に、そしてセンサーアレイがもう一方に、平行に並んで配置された各列上に、絞りアレイの光透過する領域が少なくとも一つ結像されるよう、互いに相対的に配置されなければならない。
【００１３】
相応したセンサーアレイとして、ＴＤＩセンサーを使うことができる。このようなＴＤＩセンサーが受光領域の間に、光に応答しない領域を持つ限り、これは絞りアレイの光透過領域が、受光領域だけに結像されるように配置することができ、そのように絞りアレイとセンサーの間の像を選ぶことができる。
【００１４】
絞りアレイの光透過領域は、絞りアレイのスキャニングテーブルの動く方向と、標本面と絞りアレイ間の結像状態に応じて形成されているので、すべての光透過領域の画像経路は、共焦点フィルターを維持するもとでは、焦点面の一部をびっちりと特に隙間なくふさぐ。標本を直線的に一次元にスキャニングすると、それによってセンサーアレイによる一次元的動きの方向に対して垂直に検出した、画像断片の幅に応じた幅の帯のための画像情報が完全に共焦点的に検出される。そのとき少しも動きの方向に対して垂直に動く必要はない。絞りアレイの光透過領域はそのために二次元のひし形格子（傾斜格子）型に形成されている。各光透過領域の中心点はその際、理論上の格子点の位置に一致している。しかし、とくに長所となる点は、絞りアレイの光透過領域の装置が、格子軸がスキャニングテーブルの直線動作方向に対してよじれている直角形の格子型であることである。このような直角幾何学は、光源アレイがファーザー照明型やレンズアレイ型であるいは相応な照明を起こす回折要素として開発される場合、長所をもたらす。
【００１５】
特に長所となるセンサーアレイは、おもに列方向あるいはステージ方向において前後して配置されている。数個の互いに独立した二次元の部分センサーアレイを持っている。それはそれぞれ列方向またはステージ方向に垂直で、互いにΔ＝ｄ／ｎの間隔だけずれている。ｄは列方向に垂直な一つ一つのセンサーの間隔で、ｎは二次元部分アレイの数である。このような数個の二次元センサーアレイのずらし配置は、センサーアレイ上に絞りアレイがアナモルフィック結像する時、同数の受光素子を持った一つのセンサーアレイの配置に対して、二次元アレイの数の分だけ、より大きな画像領域を持つ。それによって、それに応じた、より大きな信号／雑音状態が起こる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に発明実施形態の詳細を図に表わした実施形態によって説明する。
図１ａの実施形態の共焦点顕微鏡の場合、多数の透明領域あるいは穴を持った絞りアレイ４が一つだけ、照明光線と観察光線が一緒になった部分に配置されている。それによって同時に、検出光線のための絞りアレイと標本８の照明のための光源アレイができる。そのために絞りアレイ４はコンデンサーレンズ２を通して光源によって裏側から均等に照らされる。その結果、絞りアレイ４の各透明領域あるいは各ピンホールは、第二の光源を形成する。
【００１７】
電動スキャニングテーブル９上の標本に絞りアレイ４を結像するには、絞りアレイの後に顕微鏡対物レンズ７とともにチューブレンズ５を配置する。この顕微鏡対物レンズは図１ａにおいて個別レンズとして簡略化して表わされている。顕微鏡対物レンズ７は無限の焦点距離に、すなわち無限の画像距離に修正されている。この事実は図１ａでテレセントリック絞り６によって示されている。
【００１８】
この絞りアレイ４と絞りアレイ４によって形成される光源アレイは、チューブレンズとテレセントリック結像を経て、対物レンズの焦点面に対して共焦点に配置されている。それによって対物レンズの焦点面に絞りアレイ４の画像に相応した照明模様が生じる。標本８はそれによって絞りアレイ４の透明領域に結合した箇所で照らされる。標本８で発散される、または反射される光は、対物レンズ７によって、後にあるチューブレンズ５で、逆からまた絞りアレイに結像される。この逆からの結像の場合、絞りアレイ４は、絞りアレイ４透明領域に対して共焦点の領域で標本によって発散あるいは反射された光だけが絞りアレイ４の透明領域を通して透過できるという結果を、共焦点フィルターにもたらす。それに対して、標本８のそばの対物レンズ７の焦点面の上部または下部で発散あるいは反射した光は、絞りアレイ４の光透過領域によってとらえられる。それによって点線で示した光学軸方向（ｚ方向）での共焦点顕微鏡の高い解像力が達成される。
【００１９】
照明光線と観察光線を分離するために、絞りアレイ４とコンデンサー２の間にビームスプリッタ鏡３を設置する。その鏡によって標本８で発散または反射し、絞りアレイ４を通った光の一部がセンサーアレイ１１方向に透過する。絞りアレイ４の像をセンサアレイ１１に結像するための結像光学１０がその反射経路中に配置されている。センサーアレイ１１は、いわゆるＴＤＩセンサー（Ｔｉｍｅ Ｄｅｌａｙ ａｎｄ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）と呼ばれ、これはたとえば、カナダのオンタリオのＤＡＬＳＡ社がＩＴ−ＥあるいはＩＴ−Ｆ２という記号で提供している。このようなＴＤＩセンサーは、９６のＴＤＩステージ、すなわち行と２０４８の列のアレイである。各列の各ＴＤＩステージに受光領域、又は電荷蓄積素子が配置され、画素（受光領域）すなわち電荷蓄積素子の数が９６×２０４８となる。絞りアレイ４は少なくともＴＤＩセンサーの列の数に応じた透明領域に持つのでＴＤＩセンサーの各列に少なくとも絞りアレイ４の透明領域が一つ結像される。ＴＤＩセンサーと透明領域の画素（ピクセル）の詳しい配列はさらに下記に図５によって詳細に述べる。
【００２０】
大きな標本領域の検出のために、スキャニングテーブル９は光学軸に垂直な二方向に電動的に動かすことが可能で、その動きが二つの位置測定システムを経て検出される。スキャニングテーブル９の動きに応じて、同期化装置１３を経てＴＤＩセンサー１１の電荷蓄積素子に集められた電荷がステージ方向に移動する。スキャニングテーブル９は、場合によっては数個の、直線作動経路にそって動くので、ＴＤＩセンサー１１上の一つの標本点に付属する画像点が列にそって移動する。この事態は図１ｃの簡略な図解によって述べる。はじめに一つの標本点８ａがＴＤＩセンサー上の画像点１１ａに写し出されるとする。するとスキャニングテーブル９の動きによって、標本８が矢印（Ｐ１）の方向に動き、少し後に標本点８ａが位置８ｂに移動する。標本８の動きと同時に、ＴＤＩセンサー１１の電荷蓄積素子に蓄積された電荷がステージ（行）１１ａからステージ（行）１１ｂへ矢印（Ｐ２）の方向に移動する。この標本８の動きと電荷の動きの同期化を通して、標本８が動いている間、測定を続けることができる。それで標本８は始動／停止の繰り返し運動にならず、測定中、均一に動く。それによって、標本の動きが始動／停止運動になり、それぞれの標本が静止状態で測定が行われる装置に対して、同じ信号／雑音状態で、はるかに短い測定時間が達成される。
【００２１】
スキャニングテーブル９の動く方向に直角方向での標本面の完全なスキャニングは、透明領域を動く方向に直角にずらすことによって可能である。標本点の画像点の動きに応じたセンサーアレイにおける電荷移動の同期化との関係において、センサーアレイの行幅に応じた全標本面が検出される。絞りアレイにおける絞りをずらした配置によって、対物レンズ７の焦点面では絞りの画像経路が隙間なくくっついて並んでいる。従って、動く方向に対して直角に微少変位させることは、画像領域の完全な検出のために少しも必要ではない。このことはデータ記憶（データ分類）のコストを軽減し、スキャニングテーブルの動きに対する許容要求を軽減する。
【００２２】
図１ｂの実施形態では図１ａの実施形態の一つ一つの構成要素に応じた構成要素が図１ａと同じ関連記号で記述されている。図１ａの実施形態との違いは、図１ｂでは絞りアレイ４ｂが観察光線または検出光線において、ビームスプリッタ３′の後におかれるように配置されている。照明光線においては光源アレイを形成する独自の絞りアレイが配置されている。絞りアレイ４ａと４ｂ両方とも互いに、そして対物レンズの焦点面に結合させて配置されている。両方の絞りアレイ４ａと４ｂの透明領域も互いに結合している。照明光線と観察光線に分離した絞りアレイ（４ａ，４ｂ）を使うことによって、照明光線の絞りアレイで反射する光のかなりの部分がＴＤＩセンサー１１上で大きな暗信号を生じることをさけることができる。
【００２３】
加えて図１ｂの実施形態の場合、ビームスプリッタ３′が偏光ビームスプリッタとして開発され、照明光線における絞りアレイ４ａの照明は、同じように偏光で行う。その偏光は絞りアレイ４ａより前に設置された偏光器によって示されるものである。加えてビームスプリッタ３′の標本側に四分の一波長板１４が予定されている。これは知られているように、四分の一波長板１４を通して二回透過する光の偏光が９０度回るようになる。偏光された光を使用し、偏光ビームスプリッタ３′と四分の一波長板１４を使用することによって、コンデンサーの後ろにある光を図１ａの実施形態に対して４倍程度多く利用することができる。しかし、偏光ビームスプリッタ、偏光フィルター、四分の一波長板の相応な配置は、図１ａの絞りアレイを一つだけ持つ実施形態においても利用可能である。
【００２４】
図４ｂでは絞りアレイ（４，４ａ，４ｂ）のための第一の実施形態が表わされている。絞りアレイ４はセンサー１１の画素（ピクセル）数に応じた数の光透過領域（４₁ −４₂₀）を含んでいる。図４ｂでは、分かりやすいようにするために２０だけ表わしている。実際にはもっと多くても少なくても良い。各透明領域（４₁ −４₂₀）の直径は、エアリーディスクの直径の約半分に相当し、開口数ＮＡ＝０．９５の対物レンズにおいて、そして波長λ＝３６５ｎｍに対して、０．２５μｍを標本８と絞りアレイ（４，４ａ，４ｂ）間の画像スケールに掛けたものになる。できる限りよい共焦点フィルターを得るために、透明領域の隣同士の間隔は少なくとも透明領域の直径の４倍となる。透明領域（４₁ −４₂₀）は二次元斜めの網目状（傾斜格子）を形成するが、斜めの角度は、絞りアレイ（４，４ｂ）とＴＤＩセンサー１１間の画像関係を考慮して、隣同士の透明領域の中心がＴＤＩセンサー１１の隣同士の列に結像されるように選ばれている。この結像のしくみは図４ｃに表わされている。図４ｃにおいての各正方形が受光領域を表わしている。垂直方向に９６のステージと水平方向の２０４８の列の断面が表わされているが、列は（Ｐ１−Ｐ４，Ｐ１０，Ｐ１１）で描かれている。図４ｂと４ｃの一覧からわかるように、透明領域（４₁ ）が列（Ｐ１）に、そして透明領域（４₂ ）が列（Ｐ２）になどとＴＤＩセンサーの様々な列に結像される。同時に透明領域（４₁ −４₂₀）は様々なステージに結像する。透明領域（４₁₁）が結像されるステージポジションは、領域（４₁ ）のステージポジションに相応する。
対物レンズ７の焦点面上の絞りアレイ４の像とＴＤＩセンサー１１とが図４ａに表わされている。絞りアレイ４の光透過領域の像は、図４ｂと同様な関連記号がついている。そこに印のついている正方形はどれも、それが付属するＴＤＩセンサー１１の受光領域の像を表わしている。より長い蛇行経路のスキャニングテーブルの直線動作方向は、矢印（Ｓ）によって示されている。
【００２５】
原則的に図４ａ−図４ｃにおいてと同様な事態が、図５ａ−図５ｃでは別の絞りアレイ４′（図５ｂ参照）用に表わされている。この絞りアレイ４′用のもう一つの実施形態においては、透明領域は、その直径とその隣の透明領域との間隔に関しては図４ｂのものに対応している。これらの透明領域は、二次元格子状に配列されている。すなわち、ある列の透明領域がその隣の列の透明領域の間に配置されている。そして、その列はスキャニング方向（矢印（Ｓ））に対して、ここでも前に述べた図４ａ−４ｃの実施形態のように、それぞれの透明領域（４_1'− ４_6'）がＴＤＩセンサー１１のそれぞれの列に結像するようにずらしてある。図５ａではまた対物レンズ７の焦点面の絞りアレイ４′とＴＤＩセンサー１１の画像が表わされている。
【００２６】
透明領域の格子状の装置は建設的な長所をもたらす。光源アレイ４ａが、後ろから均等に照らされる絞りアレイによってだけでなく、前にレンズアレイを備えた絞りアレイ、回折要素による絞りアレイ、または前にフィアバーアレイを備えた絞りアレイによって形成される場合でも、絞りアレイ４ａの透明領域のよりよい照明をうることができる。結果として生じる二次的光源が十分に点状であるなら、照明絞りアレイ４ａはなくてもよい。
標本の動きのコントロールと、同時に電荷移動を同期化させるために必要なエレクトロニクスは、後に図２と図３の回路図によって述べられる。
【００２７】
標本テーブル９は、おもに、互いに二方向に垂直に移動させることができるテーブル要素、電動モーター２０，２１、位置測定システム２２，２３、そしてマイクロコントローラー２４からなっている。この標本テーブル９自体は焦点を合わせるために光学軸方向にずらせるよう、図示しない台に移動自在に載せられている。二つの直角方向への動かす二つの電動モーター２０，２１は、とくに直線駆動装置を用いるのが好ましい。位置測定システム２２，２３は、テーブル９の動き、すなわち変位を互いに独立して互いに垂直の二方向で検出する長さ測定干渉計として構成されている。この干渉計は、テーブルが干渉計の測定光線方向に動く場合、動いた道程に応じてサイン形の放射強度を出す。その際、干渉計で使用された測定光の波長に比例するサイン信号の周期は、直接動いた距離と関連している。道程が長い場合の測定信号は多意性を持つので、測定のはじめにゼロ点を所定位置に移動させて絶対規格化が必要になる。こうすると後のどんなときにも、干渉計信号のゼロ点を通過した回数の数と、規格位置で検出されたサイン信号と実際位置の位相の差から、実際の位置がこのゼロ点に対して与えられる。
【００２８】
マイクロコントローラ２４は、標本テーブル９のモーター（２０，２１）を、測定システム（２２，２３）から送られてくる実際の位置測定値と、表わされていないホスト・コンピューターによってバス２９を経て決定される標準位置測定値に応じて、コントロールする。これに必要なマイクロコントローラ２４の制御装置は、図３で拡大されて表わされている。コントロールバス、たとえばＣＡＮバスを経て送られたデータは、論理演算装置（ＡＬＵ）３３で、実際の標準位置値に換算される。それに続く他のＡＬＵ３２では、ＡＬＵ３３で決定された値を二つの測定システム（２２，２３）から送られる値からそれぞれ引く。そうすることでその差が実測値と標準値の間の偏差を表わすことになる。この差は積分器３４で積分され、次にある装置３５で開放制御回路を増幅するある因数が掛けられる。この因数は１８０度の位相ずれをさせるためにマイナスである。この増幅された時間積分された差信号はモーター２０，２１の駆動信号を表わす。
【００２９】
互いに垂直方向の標準位置の値は、ＡＬＵ３３から同時にデータ線３０，３１を経由して、さらに別のマイクロコントローラ２８、ＴＤＩセンサー１１の読み出し又は周期タイミングのためのドライブ２７、そして画像処理エレクトロニクス２５へ送られる。マイクロコントローラ２４を経由して駆動されるドライブ２７は、ＴＤＩセンサー１１上の各画像点の移動に応じて、ＴＤＩセンサーに記憶された電荷を移動させる。ＴＤＩセンサーから選択された電荷データはアナログ・デジタル変換器２６によってデジタル化され、つづいて同じように画像処理エレクトロニクス２５へ送られる。画像処理エレクトロニクス２５はこのようにして、発生すべき画像の中に記入される、ＴＤＩセンサーで記録された放射強度に関する、テーブルの位置に対する情報を得る。その際、エレクトロニクスはＴＤＩセンサーの組織的な特徴によって起こる遅延を考慮する。もしテーブルが撮影によって検出できる範囲以外の位置にあったとしたら、ＴＤＩセンサーから渡された値は考慮されないままである。
【００３０】
画像処理エレクトロニクスからまず記録の修復が行われる。その際にたとえば光線強度の変化によって、絞りアレイ内の光透過領域次元の誤差やテーブル速度の標準速度との誤差によって、あるいはＴＤＩセンサーの画素のさまざまな精度特徴によって、一定の直線的欠陥が修正される。そのような一定のあるいは直線的な欠陥が修正された後、最適なフィルターを通して標本、たとえば照射されたウエハの構造を、ダイ間の欠陥をよりよく確かめるために、少し抑えることができる。
ダイとダイとの比較を実施するために、互いに比較されるべき記録された部分は、テーブルシステムにおける欠陥を考慮して、画素の正確さで互いに重ねられる。つづいて比較した記録された部分の差を出し、ダイとダイとの比較が行われ、汚染粒子などの欠陥を排他的しきい値形成（exclusive threshold formation ）で検出する。
【００３１】
図２と３によって説明した制御装置では、テーブルの公称希望速度とコースがホスト・コンピューターによって予め決められている。マイクロコントローラは、その予定速度から、マイクロコントローラ２４の中に内蔵されているクロック３６の助けで、標準速度からテーブルの基準位置と、テーブルが調整されるサイクルタイムが計算される。サイクルタイムは、ＴＤＩセンサーのドライバ２７及び画像処理エレクトロニクス２５用に設定される。これに関する別の方法は、ＴＤＩセンサーの読み出し用及び画像処理エレクトロニクス用のサイクルタイムがやはりホストから直接設定される。この場合、標準位置がデータ線３０、３１を通って渡されるのではなく、その時の実測位置が画像処理エレクトロニクス２５に渡される。
【００３２】
大きな標本領域の画像撮影は、おもに標本テーブルの折返し動作によって行われる。その際、長い動作経路は画像点がＴＤＩセンサーの９６のステージ方向に移行するよう方向ずけられている。その際、撮影すべき画像範囲にわたって、動きは一定の速度である。標本が一方向にスキャニングされた後、テーブルがそれに垂直方向に移行し、今度は次の長い折返し経路をスキャニングする時、隣にある標本領域がＴＤＩセンサーに結像されるようになる。そうして反対方向にスキャニングが行われるが、その際、同時にＴＤＩセンサーの記憶素子の間の電荷移送方向も逆になる。ただし、それにはＴＤＩセンサーが両方向スキャニング特性を持っていること、つまり電荷が二つの相対する方向に移動することができることが必要である。そのためのセンサとしては、ＤＡＬＳＡ社製のＩＴ−Ｆ２型がよい。
【００３３】
ホスト・コンピューターから、あるいはマイクロコントローラ２４のクロック３６から指示される周波数は標本テーブルが最高可能速度で動くよう決められている。その速度は、画像スケールと画像移動を考慮した上で最高周波数でＴＤＩ行を読み出すことができるものである。
【００３４】
画像スケールを変更するためには対物レンズ７の交換が必要である。これはおもにコード化した対物レンズ・レボルバーを使って行われるが、レボルバーの位置に付いている対物レンズのスケールデータはメモリにファイルされている。そしてレボルバーを切り換えたとき、ＴＤＩセンサーの読み出しと標本テーブルの間の速度の同期化の適合がすぐ行われる。
【００３５】
透明領域の直径が対物レンズの開口数に依存しているエアリーディスクの大きさに適合したままであるので、ルールとして、画像スケールの変更には絞りアレイの変更が伴う。
【００３６】
図６ａではＴＤＩセンサーにとってとくに長所となる装置がこの発明との関連において表わされている。ＴＤＩセンサー３７はステージ方向前後に配置された数個の部分センサー３８，３９，４０から成っている。それはそれぞれピクセル方向に（図６ａでは水平）間隔Δ＝ｄ／ｎだけ互いにずれいる。ｄはピクセル間隔で、ｎは部分センサーの数である。組み合わされたＴＤＩセンサー上の絞りアレイ４１（図６ｂ）のアナモルフィック結像（anamorphotic imaging）は、同じ全面積のＴＤＩセンサーに比べて、前後にある部分センサー３８，３９，４０の数に対応して、相応の信号／雑音状態の改良をもたらす。図６ａに表わされた実施形態は計９つの部分センサー３８，３９，４０が、それぞれ９６のステージとともに配置されている。ステージ方向はここでは、標本のスキャニングの際、再び標本点の動きに相応している。そうすると絞りアレイ４１の像は、スキャニング方向において、それに垂直な方向においてより、９倍大きい画像スケールを持つ。そうしてこのアナモルフィック像を通して、絞りアレイ４１の最初の二つの行Ｚ1，Ｚ2にある透明領域が最初の部分センサー３８上に、二つのその後に続く行Ｚ3，Ｚ4が第二の部分センサー３９上に、というように結像される。このアナモルフィック結像は図６ａにおいて、絞りアレイ４１の円型光透過領域の楕円形結像によって示されている。数個の部分センサーがずれて配置されていることによって、まずすべての部分センサー上で結像された透明領域が、部分センサーの行と列に対して直角、平行に整列された部分格子として結像されることが可能である。同時に部分格子は部分センサーセットに応じてお互いの間でずれている、それで部分−ＴＤＩの画像データが正しい順番をつかむために相応に分けられる時、全体の画像面が隙間なく検出される。それによって数個の透明領域が、様々なステージポジションの各部分センサーの一つの列に結像されることができ、それによって信号／雑音状態が改良される。図６ａとｂの図示では、二つの透明領域が同じ部分センサー３８の相応にずらされたステージポジションにある各ピクセルポジションに結像されている。しかし、一つのピクセルポジションにつき透明領域を二つだけ使うのは図での説明にしか役立たない。前にあげた透明領域直径の透明領域間隔に対する関係において、センサー３７の面を最適に利用するためには、画素ポジションについての透明領域の数を、部分センサー（３８，３９，４０）の数に応じて選ぶことができ、そうするとそれによって９つの部分センサーがある場合、図４ａ、ｂと図５ａ−ｂの実施形態に対して、一つの画素につき９倍の光量を得ることができ、同じ信号／雑音状態で、標本のスキャニングを９倍の速度で行うことができる。
【００３７】
アナモルフィック結像によって、すべての部分センサーのすべての列は結像発生に寄与する。数個のずらして配置されている部分センサーからなるセンサーアレイは普通のアナモルフィックではない絞りアレイの像との関連で使うこともできる。しかしこの場合部分センサーの列は一部だけが結像に役に立つ。
部分センサーとしてのＴＤＩの代わりに相応な数の互いにずれて配置されている行センサーの配置も考えられる。光感度に関して、そのような配置は前記４ａからｃまでの実施形態と比較できるが、使用するセンサー面はそれに対して明らかに減少する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 照明光線と観察光線が一緒になっている部分に配置されているピンホールを一つ持った発明の第一実施形態の原則図（ａ）、光源アレイと絞りアレイが別々になっている発明の第２実施形態（ｂ）、センサーアレイにおける標本の動きと電荷移動との間の同期化説明のための原則図（ｃ）である。
【図２】 スキャンテーブルの動きとセンサーアレイにおける電荷移動の間の同期化の回路図である。
【図３】 図２のマイクロコントローラの機能運転の詳細説明図である。
【図４】 菱形格子を形成する絞りアレイの断面と、それに付属する標本面とセンサーアレイ面における画像点を表す図である。
【図５】 直角格子を形成する絞りアレイの断面と、それに付属する標本面とセン サーアレイ面における画像点を表す図である。
【図６】 数個の互いにずれて配置されている二次元部分センサーアレイからなるセンサーアレイの図式表現（ａ）と図６ａのセンサーアレイに最適なピンホールアレイの原則図（ｂ）である。
【符号の説明】
２ コンデンサレンズ、４ 絞りアレイ、７ 対物レンズ、８ 標本、９ スキャンニングテーブル。

Claims (12)

1. 顕微鏡光学軸に垂直に標本（８）を動かすための電動スキャニングテーブルと、
   顕微鏡対物レンズ焦点面に結合した面における絞りアレイ（４，４ａ，４ｂ）と、
   多数の受光素子とその受光素子に対応した電荷蓄積素子、そして電荷蓄積素子に記憶された電荷を蓄積素子から蓄積素子へと移動させる装置を備えた、絞りアレイ（４，４ｂ）の後方に設けられたセンサーアレイ（１１）と、
   前記センサーアレイ（１１）の面で標本点の画像点の動きに応じた電荷の移動を引き起こす同期化装置（１３、２４）と
   を備えたことを特徴とする共焦点顕微鏡。
2. 標本の動きは直線経路に沿って行われる請求項１に記載の共焦点顕微鏡。
3. 絞りアレイは標本が動く時比較的光線路に固定したままである請求項１または２に記載の共焦点顕微鏡。
4. 絞りアレイ（４，４ｂ）は、対物レンズ７の焦点面における透明領域（４₁ −４₂₀）の画像経路が、焦点面を隙間なくふさぐように構成されている請求項３に記載の共焦点顕微鏡。
5. 光源アレイ（４，４ａ）は対物レンズ７の焦点面に結合している面における多数の互いに間隔をおいた光源が配置され、光源の位置が絞りアレイ（４，４ｂ）の光透過領域（４₁ −４₂₀）の位置に結合されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の共焦点顕微鏡。
6. 検出アレイ（１１）が多数の互いに平行に配置されている直線のセンサー列を持ち、電荷の移動が列方向に行われる請求項１〜５のいずれか１項に記載の共焦点顕微鏡。
7. 絞りアレイが多数の光透過領域（４₁ −４₂₀）を持ち、なおかつ各センサーアレイの列に少なくとも一つの絞りアレイ（４，４ｂ）の光透過領域（４₁ − ４₂₀）が結像される請求項６に記載の共焦点顕微鏡。
8. 絞りアレイ（４，４ａ，４ｂ）の光透過領域が二次元のひし形格子を形成する請求項７に記載の共焦点顕微鏡。
9. 絞りアレイ（４，４ａ，４ｂ）の光透過領域が直角型の二次元の格子を形成する請求項７に記載の共焦点顕微鏡。
10. 絞りアレイ（４，４ｂ）がセンサーアレイ（１１）に結像される請求１〜９のいずれか１項に記載の共焦点顕微鏡。
11. センサーアレイ（３７）が列方向で前後に配置され、互いに独立した、数個の部分センサー（３８，３９，４０）を持ち、それは行方向にある値で互いにずらせて配置され、そのずれの値はΔ＝ｄ／ｎで、ｄは行方向のそれぞれのセンサーのスケールで、ｎは部分−センサーアレイの数である請求項６〜１０のいずれか１項に記載の共焦点顕微鏡。
12. 絞りアレイ（４１）がアナモルフィックにセンサーアレイ（３７）に結像される請求項１１に記載の共焦点顕微鏡。

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