JP4780483B2 - Sample table for laser microscope and laser microscope - Google Patents

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Description

本発明は、レーザ顕微鏡に関し、特に、光の反射を利用して被測定物の観察を容易にするレーザ顕微鏡に関する。   The present invention relates to a laser microscope, and more particularly, to a laser microscope that facilitates observation of an object to be measured using light reflection.

試料にレーザ光を入射し、試料で反射あるいは散乱したレーザ光によって試料を光学的に観察するレーザ顕微鏡が知られている。図10は、従来から知られるレーザ顕微鏡の概略構成を説明するための図である。なお、この構成は一般的な構成例である。   Laser microscopes are known in which laser light is incident on a sample and the sample is optically observed by laser light reflected or scattered by the sample. FIG. 10 is a diagram for explaining a schematic configuration of a conventionally known laser microscope. This configuration is a general configuration example.

レーザ顕微鏡101は、レーザ発振器2から出力したレーザ光を、可動反射板3によって反射させると共に走査し、入射レーザ光106を試料200に照射する。試料200で反射した反射レーザ光107は検出器5で検出される。反射レーザ光107は試料200の表面の凹凸情報を有しており、この反射レーザ光107を検出した検出信号によって試料200を光学的に観察することができる。   The laser microscope 101 reflects and scans the laser beam output from the laser oscillator 2 by the movable reflector 3 and irradiates the sample 200 with the incident laser beam 106. The reflected laser beam 107 reflected by the sample 200 is detected by the detector 5. The reflected laser beam 107 has unevenness information on the surface of the sample 200, and the sample 200 can be optically observed by a detection signal obtained by detecting the reflected laser beam 107.

入射レーザ光106及び反射レーザ光107の光軸は同軸上にあり、試料200からの反射レーザ光107は、ビームスプリッタ4まで入射光と同軸を通った後分岐されて検出器5に至る。試料200は、平面形状の試料台100上に載置される。   The optical axes of the incident laser beam 106 and the reflected laser beam 107 are on the same axis, and the reflected laser beam 107 from the sample 200 is branched to the beam splitter 4 after passing through the same axis as the incident light and reaches the detector 5. The sample 200 is placed on a planar sample stage 100.

上記した構成のレーザ顕微鏡では、試料に対する入射レーザ光の入射角度が大きくなると、レーザ光が散乱するため、検出器に至る反射レーザ光の光量が減少し、鮮明な画像が得られないという問題がある。   In the laser microscope having the above-described configuration, when the incident angle of the incident laser beam on the sample is increased, the laser beam is scattered, so that the amount of reflected laser beam reaching the detector is reduced, and a clear image cannot be obtained. is there.

図11は、試料上での反射レーザ光の反射状態を説明するための図である。なお、ここでは、試料として球体の場合を示している。   FIG. 11 is a diagram for explaining the reflection state of the reflected laser light on the sample. Here, the case of a sphere as a sample is shown.

図11(a)において、入射レーザ光6aは試料20の表面に対して垂直に入射した状態を示している。このように、入射レーザ光6aが試料表面に垂直に入射した場合には、試料表面で反射した反射レーザ光7aは入射方向と逆方向に反射するため同軸上を戻り、検出器では十分な光量が検出することができる。   In FIG. 11A, the incident laser beam 6 a is shown in a state of being incident perpendicular to the surface of the sample 20. As described above, when the incident laser beam 6a is incident on the sample surface perpendicularly, the reflected laser beam 7a reflected on the sample surface is reflected in the opposite direction to the incident direction and returns on the same axis. Can be detected.

これに対して、入射レーザ光6b,6cは試料20の表面に対して、大きな入射角θb,θcで入射した状態を示している。試料20への入角θが大きくなるほど、反射レーザ光7b,7cに示すように反射角も大きくなると共に、散乱の程度も高まる。そのため、入射レーザ光と同軸に戻る反射レーザ光は減少する。なお、ここで入射角θは、入射方向と測定面の鉛直方向との成す角としている。   On the other hand, the incident laser beams 6b and 6c are shown incident on the surface of the sample 20 at large incident angles θb and θc. As the incident angle θ to the sample 20 increases, the reflection angle increases as shown in the reflected laser beams 7b and 7c, and the degree of scattering also increases. Therefore, the reflected laser beam that returns coaxially with the incident laser beam decreases. Here, the incident angle θ is an angle formed by the incident direction and the vertical direction of the measurement surface.

図11(b)は、反射レーザ光が入射レーザ光と同軸に戻る角度範囲を示している。試料が球体である場合には、球の鉛直方向の中心軸を中心とする狭い角度範囲300に入射したレーザ光は同軸方向に戻るが、この角度範囲外に入射した入射レーザ光は同軸方向に戻らず、試料の光学観察に寄与しない。   FIG. 11B shows an angle range in which the reflected laser beam returns coaxially with the incident laser beam. When the sample is a sphere, the laser beam incident on the narrow angle range 300 centered on the central axis in the vertical direction of the sphere returns in the coaxial direction, but the incident laser beam incident outside this angle range is in the coaxial direction. It does not return and does not contribute to optical observation of the sample.

角度範囲300の範囲内であっても、球の中心軸から遠い角度の部分では同軸方向に戻る光量が大きく減少する。そのため、球の中心付近は観察できるが、外周になるほど十分な光量を得ることができないため、試料の外形形状は不鮮明にしか観察されないことになる。   Even within the range of the angle range 300, the amount of light returning to the coaxial direction is greatly reduced at an angle portion far from the central axis of the sphere. Therefore, although the vicinity of the center of the sphere can be observed, a sufficient amount of light cannot be obtained as it becomes the outer periphery, so that the outer shape of the sample is observed only unclearly.

試料が球体である場合には、測定表面の入射角度は中心軸から遠ざかるにつれて急峻に大きくなり、最大直径付近(球の赤道部分)では反射面が入射方向と平行となるため、検出器には反射レーザ光は戻らず、結像がしなくなる。   When the sample is a sphere, the incident angle of the measurement surface increases steeply with distance from the central axis, and the reflection surface is parallel to the incident direction near the maximum diameter (the equator part of the sphere). The reflected laser light does not return and no image is formed.

このことは、球の外周部は観察できないことを意味し、顕微鏡としても機能を果たすことができなくなる。図12は、観察画像の一例であり、球体の外周部分の画像は不鮮明となる。   This means that the outer periphery of the sphere cannot be observed, and the function as a microscope cannot be achieved. FIG. 12 is an example of the observation image, and the image of the outer peripheral portion of the sphere is unclear.

そこで、本発明は上記課題を解決して、入射レーザ光の試料の測定面に対する入射角度が大きい部分についても鮮明な画像を得ることを目的とする。また、入射レーザ光の試料の測定面に対する入射角度が大きい部分についても、検出器側に向かい反射レーザ光の光量を増やすことを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems and obtain a clear image even at a portion where an incident angle of incident laser light with respect to a measurement surface of a sample is large. Another object of the present invention is to increase the amount of reflected laser light toward the detector even at a portion where the incident angle of the incident laser light with respect to the measurement surface of the sample is large.

本発明は、試料から光軸方向以外に散乱したレーザ光を試料台で再び反射させ、検出器方向に戻る光量を増すことによって、鮮明な画像を取得する。   In the present invention, a laser beam scattered from the sample in a direction other than the optical axis direction is reflected again by the sample stage, and the amount of light returning to the detector direction is increased, thereby obtaining a clear image.

本発明のレーザ顕微鏡用試料台は、試料からの反射レーザ光により試料を光学的に観察するレーザ顕微鏡が備える試料台であり、入射レーザ光の光軸上に試料を載置すると共に、この試料を載置する載置面は凹面形状の反射面を有する。   The sample stage for a laser microscope according to the present invention is a sample stage provided in a laser microscope for optically observing a sample with reflected laser light from the sample. The sample is placed on the optical axis of incident laser light, and this sample is also provided. The mounting surface for mounting has a concave reflecting surface.

入射レーザ光の内、試料に対する入射角が小さいレーザ光は、試料表面で反射して光軸方向に戻って検出器で像を結像する。一方、試料に対する入射角が大きいレーザ光は、試料表面での反射角も大きくなり、また、散乱の程度も大きくなるため、光軸方向に直接戻る光量は減少する。   Of the incident laser light, the laser light having a small incident angle with respect to the sample is reflected by the sample surface and returned to the optical axis direction to form an image with the detector. On the other hand, the laser beam having a large incident angle with respect to the sample has a large reflection angle on the sample surface and a large degree of scattering, so that the amount of light returning directly in the optical axis direction is reduced.

試料表面で大きな反射角で反射した反射レーザ光や散乱光は、載置面の反射面で反射される。載置面の反射面は凹面形状であるため、この反射レーザ光や散乱レーザ光を光軸方向に戻し、検出器で検出する光量を増加させる。これによって、光量が少ないことに因って不鮮明であった画像は鮮明度を増すことになる。   Reflected laser light and scattered light reflected at a large reflection angle on the sample surface are reflected by the reflecting surface of the mounting surface. Since the reflecting surface of the mounting surface is concave, this reflected laser light or scattered laser light is returned to the optical axis direction to increase the amount of light detected by the detector. As a result, the sharpness of the image that is unclear due to the small amount of light increases.

試料を試料台の載置面上に載置した際に、試料表面で反射あるいは散乱した反射レーザ光や散乱レーザ光が載置面に入射する入射角が変化する。載置面の凹面の曲率は、測定対象である試料の大きさや形状に応じて設定することが望ましいが、本発明は、反射レーザ光あるいは散乱した反射レーザ光を全て光軸方向に戻し、全て検出器に入射することを目的とするものではなく、従来散逸していた反射レーザ光や散乱レーザ光から光軸方向に戻す光量を増加させることを目的としている。   When the sample is placed on the placement surface of the sample stage, the incident angle at which the reflected laser light or scattered laser light reflected or scattered by the sample surface enters the placement surface changes. Although it is desirable to set the curvature of the concave surface of the mounting surface according to the size and shape of the sample to be measured, the present invention returns all reflected laser light or scattered reflected laser light in the optical axis direction, It is not intended to be incident on the detector, but is intended to increase the amount of light that is returned from the reflected laser light or scattered laser light that has been conventionally scattered in the optical axis direction.

そこで、想定される測定対象を基準試料とし、この基準試料に合わせて載置面の凹面の曲率を設定することにより、試料の大きさの変化した場合であっても、光量の増加の程度は異なるものの、散逸していた反射レーザ光や散乱レーザ光を光軸方向に戻して光量を増加させることができる。   Therefore, by setting the assumed measurement object as a reference sample and setting the curvature of the concave surface of the mounting surface according to this reference sample, the degree of increase in the amount of light can be increased even when the size of the sample changes. Although it is different, the reflected laser light and scattered laser light that have been scattered can be returned to the optical axis direction to increase the amount of light.

試料の大きさが想定した基準試料よりも小さく、光量の増加の効果を大きく望めない場合には、調整部材を用いることで、試料を基準試料の位置に合わせることができる。調整部材は、試料と載置面との距離を調整し、入射レーザ光が試料に入射する入射点の位置と、反射レーザ光が載置面に入射する入射点との位置を調整する。これによって、試料が小さい場合であっても、基準試料と同程度の反射レーザ光や散乱レーザ光を光軸方向に戻すことができる。   When the size of the sample is smaller than the assumed reference sample and the effect of increasing the amount of light cannot be greatly expected, the adjustment member can be used to align the sample with the position of the reference sample. The adjusting member adjusts the distance between the sample and the mounting surface, and adjusts the position of the incident point where the incident laser beam enters the sample and the position of the incident point where the reflected laser beam enters the mounting surface. As a result, even when the sample is small, reflected laser light and scattered laser light comparable to the reference sample can be returned in the optical axis direction.

また、載置面は光軸に対して全周方向に対称とすることができる。これによって、試料の外周に反射あるいは散乱したレーザ光を、光軸方向に戻すことができる。   Further, the mounting surface can be symmetric in the entire circumferential direction with respect to the optical axis. Thereby, the laser light reflected or scattered on the outer periphery of the sample can be returned to the optical axis direction.

また、載置面は、光軸に直交する軸方向に対して軸対称とすることができる。この載置面によれば、試料形状が円筒等の柱状体の形状に適用させることができ、載置面の軸方向と試料の軸方向を合わせて試料を載置面上に載置することで、柱状体の湾曲部分についても、従来、散逸していた反射レーザ光や散乱レーザ光を光軸方向に戻し、検出器で検出する光量を増やすことができる。   Further, the mounting surface can be axisymmetric with respect to an axial direction orthogonal to the optical axis. According to this mounting surface, the sample shape can be applied to the shape of a columnar body such as a cylinder, and the sample is placed on the mounting surface by aligning the axial direction of the mounting surface with the axial direction of the sample. Thus, with respect to the curved portion of the columnar body, it is possible to return the reflected laser light and scattered laser light, which have been conventionally scattered, to the optical axis direction and increase the amount of light detected by the detector.

また、本発明は、試料台の態様に限らず、レーザ顕微鏡の態様も含む。レーザ顕微鏡は、試料からの反射レーザ光により試料を光学的に観察するレーザ顕微鏡において、入射レーザ光の光軸上において試料を載置する試料台を備え、この試料台の当該試料を載置する面は凹面形状の反射面とする。   Further, the present invention is not limited to the sample stage, but also includes a laser microscope. The laser microscope is a laser microscope that optically observes a sample by reflected laser light from the sample, and includes a sample stage on which the sample is placed on the optical axis of incident laser light, and the sample on the sample stage is placed on the laser microscope. The surface is a concave reflecting surface.

また、本発明のレーザ顕微鏡の態様において、入射レーザ光の光軸上において試料を載置する試料台を備え、この試料台の試料を載置する面は凹面形状の反射面であり、この反射面は、入射レーザ光を試料の裏面に反射させ、反射光が試料の裏面で反射した反射光を光軸方向に反射させる角度を備える構成とすることができる。   Further, in the laser microscope aspect of the present invention, a sample stage on which the sample is placed on the optical axis of the incident laser beam is provided, and the surface on which the sample is placed is a concave reflecting surface, and this reflection surface The surface can be configured to reflect the incident laser light on the back surface of the sample and provide an angle that reflects the reflected light reflected on the back surface of the sample in the optical axis direction.

さらに、本発明のレーザ顕微鏡の態様において、試料の測定画像データから載置面の画像データを抽出する第1の抽出手段と、前記抽出した載置面の画像データから予め求めておいた載置面画像データを差し引いて、前記載置面画像データに含まれる試料の裏面の画像データを取得する第2の抽出手段とを備えた構成としてもよい。   Furthermore, in the aspect of the laser microscope of the present invention, the first extraction means for extracting the image data of the placement surface from the measurement image data of the sample, and the placement obtained in advance from the extracted image data of the placement surface It is good also as a structure provided with the 2nd extraction means which subtracts surface image data and acquires the image data of the back surface of the sample contained in the said mounting surface image data.

このレーザ顕微鏡の態様によれば、従来検出することができなかった、裏面付近の画像についても検出することが可能となる。特に、表面が入射レーザ光と平行となる付近の裏面側の像を取得することができる。この付近は、通常、入射光側から見たときの試料の境界に相当し、この境界の通常得ることができない裏面側の像を観察することができる。   According to this aspect of the laser microscope, it is possible to detect an image near the back surface that could not be detected in the past. In particular, it is possible to acquire an image on the back surface side in the vicinity where the front surface is parallel to the incident laser light. This vicinity usually corresponds to the boundary of the sample when viewed from the incident light side, and an image on the back side where this boundary cannot be normally obtained can be observed.

本発明によれば、入射レーザ光の試料の測定面に対する入射角度が大きい部分についても鮮明な画像を得ることができる。   According to the present invention, a clear image can be obtained even at a portion where the incident laser light has a large incident angle with respect to the measurement surface of the sample.

また、入射レーザ光の試料の測定面に対する入射角度が大きい部分についても、検出器側に向かい反射レーザ光の光量を増やすことができる   Further, the amount of reflected laser light can be increased toward the detector even at a portion where the incident angle of the incident laser light with respect to the measurement surface of the sample is large.

以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は本発明のレーザ顕微鏡の概略構成を説明するための図である。図1に示すレーザ顕微鏡の構成は、前記図10に示した従来のレーザ顕微鏡の構成とほぼ同様であり、試料台10の構成において相違する。   FIG. 1 is a diagram for explaining a schematic configuration of a laser microscope of the present invention. The configuration of the laser microscope shown in FIG. 1 is substantially the same as the configuration of the conventional laser microscope shown in FIG.

レーザ顕微鏡1は、レーザ発振器2から出力したレーザ光を、可動反射板3によって反射させると共に走査し、入射レーザ光6を試料20に照射する。試料20で反射した反射レーザ光7は検出器5で検出される。反射レーザ光7は試料20の表面の凹凸情報を有しており、この反射レーザ光7を検出した検出信号によって試料20を光学的に観察することができる。   The laser microscope 1 reflects and scans the laser beam output from the laser oscillator 2 by the movable reflector 3 and irradiates the sample 20 with the incident laser beam 6. The reflected laser beam 7 reflected by the sample 20 is detected by the detector 5. The reflected laser light 7 has unevenness information on the surface of the sample 20, and the sample 20 can be optically observed by a detection signal obtained by detecting the reflected laser light 7.

入射レーザ光6及び反射レーザ光7の光軸は同軸上にあり、試料20からの反射レーザ光7は、ビームスプリッタ4まで入射光と同軸を通った後分岐されて検出器5に至る。試料20は、凹面形状の試料台10上に載置される。   The optical axes of the incident laser light 6 and the reflected laser light 7 are on the same axis, and the reflected laser light 7 from the sample 20 is branched to the beam splitter 4 after passing through the same axis as the incident light and reaches the detector 5. The sample 20 is placed on the concave sample stage 10.

以下、図2〜図5を用いて本発明の試料台の各形態について説明する。図2は本発明の試料台の第1の形態を説明するための図であり、図3は本発明の試料台の第2の形態を説明するための図であり、図4は本発明の試料台の第3の形態を説明するための図であり、図5は本発明の試料台の第4の形態を説明するための図である。   Hereafter, each form of the sample stand of this invention is demonstrated using FIGS. FIG. 2 is a diagram for explaining a first embodiment of the sample table of the present invention, FIG. 3 is a diagram for explaining a second embodiment of the sample table of the present invention, and FIG. 4 is a diagram of the present invention. It is a figure for demonstrating the 3rd form of a sample stand, and FIG. 5 is a figure for demonstrating the 4th form of the sample stand of this invention.

はじめに、図2を用いて本発明の試料台の第1の形態について説明する。第1の形態の試料台10は、試料20を載置する載置面11を凹面形状とする。図2(a)は、試料上における反射レーザ光の反射状態を示している。なお、ここでは、試料20として球体の場合を示している。   First, the 1st form of the sample stand of this invention is demonstrated using FIG. In the sample stage 10 of the first form, the placement surface 11 on which the sample 20 is placed has a concave shape. FIG. 2A shows the reflection state of the reflected laser light on the sample. Here, the case where the sample 20 is a sphere is shown.

図2(a)において、入射レーザ光6aは試料20の表面に対して垂直に入射した状態を示している。このように、入射レーザ光6aが試料表面に垂直に入射した場合には、試料表面で反射した反射レーザ光7aは入射方向と逆方向に反射するため同軸上を戻り、検出器では十分な光量が検出することができる。この光路は、前記図11と同様である。   In FIG. 2A, the incident laser beam 6a is shown perpendicularly incident on the surface of the sample 20. FIG. As described above, when the incident laser beam 6a is incident on the sample surface perpendicularly, the reflected laser beam 7a reflected on the sample surface is reflected in the opposite direction to the incident direction and returns on the same axis. Can be detected. This optical path is the same as in FIG.

これに対して、入射レーザ光6b,6cは試料20の表面に対して、大きな入射角θb,θcで入射した状態を示している。試料20への入角θが大きくなるほど、反射レーザ光7b,7cに示すように反射角も大きくなると共に散乱の程度も高まり、入射レーザ光と同軸に戻る反射レーザ光は減少する。なお、ここで入射角θは、入射方向と測定面の鉛直方向との成す角としている。   On the other hand, the incident laser beams 6b and 6c are shown incident on the surface of the sample 20 at large incident angles θb and θc. As the incident angle θ to the sample 20 increases, the reflection angle increases and the degree of scattering increases as shown by the reflected laser beams 7b and 7c, and the reflected laser beam returning coaxially with the incident laser beam decreases. Here, the incident angle θ is an angle formed by the incident direction and the vertical direction of the measurement surface.

本発明の試料台10では載置面11が凹面形状であるため、入射角θbで入射した入射レーザ光6bの反射レーザ光7b1は、載置面11で反射されて反射レーザ光7b2となり、レーザ顕微鏡の光学系の光軸方向に進むことになる。また、より大きな入射角θcで入射した入射レーザ光6cの反射レーザ光7c1についても同様に、載置面11で反射されて反射レーザ光7c2となり、レーザ顕微鏡の光学系の光軸方向に進むことになる。   In the sample stage 10 of the present invention, since the mounting surface 11 has a concave shape, the reflected laser light 7b1 of the incident laser light 6b incident at the incident angle θb is reflected by the mounting surface 11 to become reflected laser light 7b2. It proceeds in the optical axis direction of the optical system of the microscope. Similarly, the reflected laser beam 7c1 of the incident laser beam 6c incident at a larger incident angle θc is also reflected by the mounting surface 11 to become the reflected laser beam 7c2, and proceeds in the optical axis direction of the optical system of the laser microscope. become.

図2(b)は、反射レーザ光が入射レーザ光と同軸に戻る角度範囲を示している。試料20が球体である場合には、球の鉛直方向の中心軸を中心とする角度範囲30に入射したレーザ光は同軸方向に戻る。この角度範囲30は、ほぼ180度である。なお、この角度範囲30の外側は、入射レーザ光が試料20に入射する角度範囲外であって、試料20の表面に直接入射することはない。   FIG. 2B shows an angle range in which the reflected laser light returns coaxially with the incident laser light. When the sample 20 is a sphere, the laser light incident on the angle range 30 centered on the central axis in the vertical direction of the sphere returns to the coaxial direction. This angle range 30 is approximately 180 degrees. The outside of the angle range 30 is outside the angle range where the incident laser light is incident on the sample 20 and does not directly enter the surface of the sample 20.

第1の形態によれば、球の中心軸から遠い角度の部分に入射した入射レーザ光は、光学系の光軸方向に直接には戻らないが、試料台10の載置面11で反射することによって光学系の光軸方向に戻ることになる。   According to the first embodiment, the incident laser light that has entered the part of the sphere far from the central axis of the sphere does not return directly in the optical axis direction of the optical system, but is reflected by the mounting surface 11 of the sample stage 10. As a result, the optical system returns to the optical axis direction.

これによって、試料20の外周部分においても検出器側に至る光量が増加し、試料の外形形状の画像の鮮明度を高めることができる。   As a result, the amount of light reaching the detector side also increases in the outer peripheral portion of the sample 20, and the sharpness of the image of the outer shape of the sample can be increased.

次に、図3を用いて本発明の試料台の第2の形態について説明する。第2の形態の試料台10は、第1の形態と同様に、凹面形状の載置面11を備えると共に、調整部材12を備える。   Next, the 2nd form of the sample stand of this invention is demonstrated using FIG. Similar to the first embodiment, the sample stage 10 of the second embodiment includes a concave placement surface 11 and an adjustment member 12.

調整部材12は、試料21と載置面11との距離を調整する部材であり、例えば、載置面11から上方の位置に試料21を支持し、入射レーザ光の入射関係を調整する。この調整部材12は、入射レーザ光6が試料10に入射する入射点の位置と、試料10で反射した反射レーザ光が載置面11に入射する入射点との位置を調整することによって、入射レーザ光の入射関係を調整する。   The adjustment member 12 is a member that adjusts the distance between the sample 21 and the placement surface 11. For example, the adjustment member 12 supports the sample 21 at a position above the placement surface 11 and adjusts the incident relation of incident laser light. The adjusting member 12 adjusts the position of the incident point where the incident laser beam 6 is incident on the sample 10 and the position of the incident point where the reflected laser beam reflected by the sample 10 is incident on the mounting surface 11, thereby making the incident Adjust the incident relationship of laser light.

例えば、試料21が前記図2で示した試料20よりも小径である場合に、試料21を載置面11上に載置すると、入射レーザ光の入射関係が変わるため、試料21で反射した反射レーザ光が載置面11に入射する位置及び角度が大きく変わることになり、反射レーザ光が光軸方向に戻らない場合が考えられる(図示していない)。   For example, when the sample 21 has a smaller diameter than the sample 20 shown in FIG. 2 and the sample 21 is placed on the placement surface 11, the incident relation of the incident laser light changes, so that the reflection reflected by the sample 21 is reflected. The position and angle at which the laser beam is incident on the mounting surface 11 are greatly changed, and the reflected laser beam may not return to the optical axis direction (not shown).

本発明の第2の形態では、上記したような小径の試料21を観察する際に、載置面11上に調整部材12を設置し、さらに、この調整部材12上に試料21を載置する。これによって、入射レーザ光と試料21との位置関係を標準試料の場合の位置関係と同様とし、反射レーザ光を光軸方向に戻す。   In the second embodiment of the present invention, when observing the small-diameter sample 21 as described above, the adjustment member 12 is placed on the placement surface 11, and the sample 21 is placed on the adjustment member 12. . Thereby, the positional relationship between the incident laser beam and the sample 21 is made the same as that in the case of the standard sample, and the reflected laser beam is returned to the optical axis direction.

図3において、試料台10の載置面11は凹面形状であり、試料21は調整部材12上に載置されているため、入射角θbで入射した入射レーザ光6bの反射レーザ光7b1は、載置面11で反射されて反射レーザ光7b2となり、レーザ顕微鏡の光学系の光軸方向に進むことになる。また、より大きな入射角θcで入射した入射レーザ光6cの反射レーザ光7c1についても同様に、載置面11で反射されて反射レーザ光7c2となり、レーザ顕微鏡の光学系の光軸方向に進むことになる。   In FIG. 3, since the mounting surface 11 of the sample stage 10 has a concave shape and the sample 21 is mounted on the adjusting member 12, the reflected laser beam 7b1 of the incident laser beam 6b incident at the incident angle θb is It is reflected by the mounting surface 11 to become reflected laser light 7b2, and proceeds in the optical axis direction of the optical system of the laser microscope. Similarly, the reflected laser beam 7c1 of the incident laser beam 6c incident at a larger incident angle θc is also reflected by the mounting surface 11 to become the reflected laser beam 7c2, and proceeds in the optical axis direction of the optical system of the laser microscope. become.

次に、図4を用いて本発明の試料台の第3の形態について説明する。第3の形態の試料台10は、第1の形態と同様に、凹面形状の載置面11を備える。第3の形態の載置面13が備える凹面形状は、同心円状に配置した複数の環状傾斜面によって構成する。この凹面形状はフレネルレンズの面を用いて形成することができる。この形状によれば、試料台10の高さを低減することができる。   Next, a third embodiment of the sample stage of the present invention will be described with reference to FIG. Similar to the first embodiment, the sample stage 10 of the third embodiment includes a concave mounting surface 11. The concave shape provided in the mounting surface 13 of the third form is constituted by a plurality of annular inclined surfaces arranged concentrically. This concave shape can be formed using the surface of the Fresnel lens. According to this shape, the height of the sample stage 10 can be reduced.

次に、図5を用いて本発明の試料台の第4の形態について説明する。第4の形態の試料台10は、載置面14は、光軸に直交する軸方向15に対して軸対称とすることができる。この載置面14によれば、試料22の形状が円筒等の柱状体の形状に適用させることができる。   Next, the 4th form of the sample stand of this invention is demonstrated using FIG. In the sample stage 10 of the fourth embodiment, the mounting surface 14 can be axisymmetric with respect to an axial direction 15 orthogonal to the optical axis. According to this mounting surface 14, the shape of the sample 22 can be applied to the shape of a columnar body such as a cylinder.

載置面14の軸方向15と、試料22の軸方向16が平行となるように合わせて試料22を載置面14上に載置する。これによって、柱状の試料22の軸方向に延びる湾曲部分についても、従来、散逸していた反射レーザ光や散乱レーザ光を光軸方向に戻し、検出器で検出する光量を増やすことができる。なお、この軸方向15に延びる載置面14は、平面型の載置面の一部に形成してもよい。   The sample 22 is placed on the placement surface 14 so that the axial direction 15 of the placement surface 14 and the axial direction 16 of the sample 22 are parallel to each other. As a result, it is possible to return the reflected laser light and scattered laser light that have been scattered in the axial direction of the columnar sample 22 in the axial direction, and increase the amount of light detected by the detector. The mounting surface 14 extending in the axial direction 15 may be formed on a part of the flat mounting surface.

図6は、観察画像の一例であり、球体の外周部分についても、画像の鮮明度を高めることができる。   FIG. 6 is an example of the observation image, and the sharpness of the image can be increased also in the outer peripheral portion of the sphere.

次に、本発明の構成を用いて、球面形状の試料の裏面の画像を取得する例について、図7〜図9を用いて説明する。   Next, an example of acquiring an image of the back surface of a spherical sample using the configuration of the present invention will be described with reference to FIGS.

試料台10は、前記した各形態と同様に、試料20を載置する載置面11を凹面形状とする。図7(a)は、試料上における反射レーザ光の反射状態を示している。なお、ここでは、試料20として球体の場合を示している。   In the sample table 10, the mounting surface 11 on which the sample 20 is mounted has a concave shape as in the above-described embodiments. FIG. 7A shows the reflection state of the reflected laser light on the sample. Here, the case where the sample 20 is a sphere is shown.

図7(a)において、入射レーザ光6aは試料20の表面に対して垂直に入射した状態を示している。このように、入射レーザ光6aが試料表面に垂直に入射した場合には、前記したように、試料表面で反射した反射レーザ光7aは入射方向と逆方向に反射するため同軸上を戻り、検出器では十分な光量が検出することができる。この光路は、前記図2と同様である。   In FIG. 7A, the incident laser beam 6 a is shown in a state of being incident perpendicular to the surface of the sample 20. Thus, when the incident laser beam 6a is incident on the sample surface perpendicularly, as described above, the reflected laser beam 7a reflected on the sample surface is reflected in the opposite direction to the incident direction, so that it returns on the same axis and is detected. The instrument can detect a sufficient amount of light. This optical path is the same as in FIG.

これに対して、入射レーザ光6d,6e,6fは試料20の表面に入射しない状態を示している。   On the other hand, the incident laser beams 6d, 6e, and 6f are not incident on the surface of the sample 20.

入射レーザ光dは、試料20の表面をかすめて試料台10の載置面11に直接入射する状態を示している。載置面11に入射した入射レーザ光6dは載置面11で反射し、その反射レーザ光7d1は、試料20の裏面側に入射する。反射レーザ光7d1は、試料20の裏面で反射し、その反射レーザ光7d2は、載置面11で再び入射して反射され、反射レーザ光7d3として光軸側に戻る。   The incident laser beam d shows a state in which the surface of the sample 20 is grazed and directly incident on the mounting surface 11 of the sample table 10. The incident laser beam 6 d incident on the mounting surface 11 is reflected by the mounting surface 11, and the reflected laser beam 7 d 1 enters the back side of the sample 20. The reflected laser light 7d1 is reflected on the back surface of the sample 20, and the reflected laser light 7d2 is incident again on the mounting surface 11 and reflected, and returns to the optical axis side as reflected laser light 7d3.

また、載置面11に入射した入射レーザ光6e,6fについても入射レーザ光6dと同様に載置面11で反射し、その反射レーザ光7e1,7f1は、試料20の裏面側に入射する。反射レーザ光7e1,7fは、試料20の裏面で反射し、その反射レーザ光7e2,7f2は、載置面11で再び入射して反射され、反射レーザ光7e3,7f3として光軸側に戻る。   Further, the incident laser beams 6e and 6f incident on the mounting surface 11 are also reflected by the mounting surface 11 similarly to the incident laser light 6d, and the reflected laser beams 7e1 and 7f1 are incident on the back surface side of the sample 20. The reflected laser beams 7e1 and 7f are reflected on the back surface of the sample 20, and the reflected laser beams 7e2 and 7f2 are incident again on the mounting surface 11 and reflected, and return to the optical axis side as reflected laser beams 7e3 and 7f3.

これらの、反射レーザ光7d3,7e3,7f3には、試料20の裏面側の画像情報が含まれている。   These reflected laser beams 7d3, 7e3, and 7f3 include image information on the back side of the sample 20.

図7(b)は、試料の裏面で反射した反射レーザ光の反射状態を示している。試料台20の載置面11に入射して試料20の裏面側に向かって反射した反射レーザ光は、試料20の裏面で反射した後、再び載置面11で反射して光軸側に戻らされる。これによって、入射レーザ光が到達しない試料の裏面についても像情報を取得することができる。   FIG. 7B shows a reflection state of the reflected laser light reflected on the back surface of the sample. The reflected laser light incident on the mounting surface 11 of the sample table 20 and reflected toward the back surface side of the sample 20 is reflected by the back surface of the sample 20 and then reflected again by the mounting surface 11 and returned to the optical axis side. Is done. Thereby, image information can be acquired also about the back surface of the sample to which the incident laser beam does not reach.

図8のフローチャート、及び図9の説明図を用いて試料の裏面の画像データを取得する構成及び手順について説明する。   The configuration and procedure for acquiring the image data of the back surface of the sample will be described using the flowchart of FIG. 8 and the explanatory diagram of FIG.

はじめに、試料台に試料を載置しない状態で画像を取得し、載置面のみの表面形状の画像データAを取得しておく(S1)。   First, an image is acquired in a state where no sample is placed on the sample stage, and image data A of the surface shape of only the placement surface is obtained (S1).

次に、試料台に試料を載置した状態で画像を取得し、測定データBを取得する。ここで、検出器で得られる画像において、試料が存在する領域を測定対象領域cとし、この測定対象領域c以外の領域を載置面領域dとする。取得した測定データBは、測定対象領域cのデータCと、載置面領域dのデータDを含む(S2)。   Next, an image is acquired with the sample placed on the sample stage, and measurement data B is acquired. Here, in the image obtained by the detector, a region where the sample exists is a measurement target region c, and a region other than the measurement target region c is a placement surface region d. The acquired measurement data B includes data C of the measurement target area c and data D of the placement surface area d (S2).

S2の工程で取得した測定データBから、測定対象領域cのデータCと載置面領域dのデータDとを分離する。このデータの分離は、例えば測定データBをエッジを抽出する画像処理を行うことによって、測定対象領域cの境界部分を抽出することで行うことができる。ここで、載置面領域dのデータDは、載置面の表面データEと試料の裏面データFとを含んでいる(S3)。   The data C of the measurement target area c and the data D of the placement surface area d are separated from the measurement data B acquired in the step S2. This separation of data can be performed by extracting the boundary portion of the measurement target region c by performing image processing for extracting the edge of the measurement data B, for example. Here, the data D of the mounting surface area d includes the surface data E of the mounting surface and the back data F of the sample (S3).

S3の工程で分離したデータCを取り出し(S4)、予め求めた置いた載置面のみの画像データAから測定対象領域cのデータCを差し引くことによって、載置面データEを取得する(S5)。   The data C separated in the step S3 is taken out (S4), and the placement surface data E is obtained by subtracting the data C of the measurement target area c from the image data A of the placement surface only obtained in advance (S5). ).

データDは載置面の表面データEと試料の裏面データFとを含んでいるため、このデータDからS5の工程で取得した載置面データEを差し引くことによって裏面データFを取得する(S7)。   Since the data D includes the surface data E of the mounting surface and the back surface data F of the sample, the back surface data F is acquired by subtracting the mounting surface data E acquired in step S5 from this data D (S7). ).

S7の工程で取得した画像データにおいて、試料の裏面画像の座標位置は載置面の形状に依存するため、予め画像データと試料の裏面位置との対応関係を求めておき、この対応関係に基づいて座標変換して、試料の裏面位置における画像データを形成し(S8)、表示する(S9)。   In the image data acquired in the step S7, the coordinate position of the back surface image of the sample depends on the shape of the mounting surface. Therefore, a correspondence relationship between the image data and the back surface position of the sample is obtained in advance, and based on this correspondence relationship. The coordinates are converted to form image data at the back surface position of the sample (S8) and display (S9).

本発明のレーザ顕微鏡の概略構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating schematic structure of the laser microscope of this invention. 本発明の試料台の第1の形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the 1st form of the sample stand of this invention. 本発明の試料台の第2の形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the 2nd form of the sample stand of this invention. 本発明の試料台の第3の形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the 3rd form of the sample stand of this invention. 本発明の試料台の第4の形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the 4th form of the sample stand of this invention. 本発明のレーザ顕微鏡による観察画像の一例である。It is an example of the observation image by the laser microscope of this invention. 本発明の構成を用いた球面形状の試料の裏面の画像取得を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the image acquisition of the back surface of the spherical-shaped sample using the structure of this invention. 本発明の構成を用いた球面形状の試料の裏面の画像取得を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the image acquisition of the back surface of the spherical-shaped sample using the structure of this invention. 本発明の構成を用いた球面形状の試料の裏面の画像取得を説明するための手順図である。It is a procedure figure for demonstrating the image acquisition of the back surface of the spherical-shaped sample using the structure of this invention. 従来から知られるレーザ顕微鏡の概略構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating schematic structure of the laser microscope conventionally known. 試料上での反射レーザ光の反射状態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the reflective state of the reflected laser beam on a sample. 従来のレーザ顕微鏡による観察画像の一例である。It is an example of the observation image by the conventional laser microscope.

符号の説明Explanation of symbols

1…レーザ顕微鏡、2…レーザ発振器、3…可動反射板、4…ビームスプリッタ、5…検出器、6…入射レーザ光、7…反射レーザ光、10…試料台、11…載置面、12…調整部材、13…載置面、14…載置面、15,16…軸、20,21,22…試料、30…角度範囲、100…試料台、101…レーザ顕微鏡、106…入射レーザ光、107…反射レーザ光、200…試料、300…角度範囲。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laser microscope, 2 ... Laser oscillator, 3 ... Movable reflector, 4 ... Beam splitter, 5 ... Detector, 6 ... Incident laser beam, 7 ... Reflected laser beam, 10 ... Sample stand, 11 ... Mounting surface, 12 ... Adjusting member, 13 ... Placement surface, 14 ... Placement surface, 15,16 ... Axis, 20, 21,22 ... Sample, 30 ... Angular range, 100 ... Sample stage, 101 ... Laser microscope, 106 ... Incident laser beam 107: Reflected laser light, 200: Sample, 300: Angular range.

Claims (6)

試料からの反射レーザ光により試料を光学的に観察するレーザ顕微鏡において、当該レーザ顕微鏡が備える試料台であって、
入射レーザ光の光軸上に試料を載置すると共に、当該試料を載置する載置面は凹面形状の反射面を有することを特徴とする、レーザ顕微鏡用試料台。
In a laser microscope that optically observes a sample with reflected laser light from the sample, the sample stage provided in the laser microscope,
A sample stage for a laser microscope, wherein a sample is placed on an optical axis of incident laser light, and a placement surface on which the sample is placed has a concave reflecting surface.
前記載置面は、試料と載置面との距離を調整し、入射レーザ光が試料に入射する入射点の位置と、反射レーザ光が載置面に入射する入射点との位置を調整する調整部材を備えることを特徴とする、請求項1に記載のレーザ顕微鏡用試料台。   The mounting surface adjusts the distance between the sample and the mounting surface, and adjusts the position of the incident point where the incident laser beam enters the sample and the position of the incident point where the reflected laser beam enters the mounting surface. The sample stage for a laser microscope according to claim 1, further comprising an adjusting member. 前記載置面は、光軸に対して全周方向に対称であることを特徴とする、請求項1に記載のレーザ顕微鏡用試料台。   2. The laser microscope sample stage according to claim 1, wherein the mounting surface is symmetrical in the entire circumferential direction with respect to the optical axis. 前記載置面は、光軸に直交する軸方向に対して軸対称であることを特徴とする、請求項1に記載のレーザ顕微鏡用試料台。   The sample stage for a laser microscope according to claim 1, wherein the placement surface is axially symmetric with respect to an axial direction orthogonal to the optical axis. 試料からの反射レーザ光により試料を光学的に観察するレーザ顕微鏡において、
入射レーザ光の光軸上において試料を載置する試料台を備え、
前記試料台の当該試料を載置する面は凹面形状の反射面であることを特徴とする、レーザ顕微鏡。
In a laser microscope that optically observes a sample with reflected laser light from the sample,
A sample stage for placing the sample on the optical axis of the incident laser beam;
The laser microscope characterized in that the surface of the sample stage on which the sample is placed is a concave reflecting surface.
試料からの反射レーザ光により試料を光学的に観察するレーザ顕微鏡において、
入射レーザ光の光軸上において試料を載置する試料台を備え、
前記試料台の当該試料を載置する面は凹面形状の反射面であり、
当該反射面は、前記入射レーザ光を試料の裏面に反射させ、当該反射光が試料の裏面で反射した反射光を前記光軸方向に反射させる角度を備えることを特徴とする、レーザ顕微鏡。
In a laser microscope that optically observes a sample with reflected laser light from the sample,
A sample stage for placing the sample on the optical axis of the incident laser beam;
The surface of the sample table on which the sample is placed is a concave reflecting surface,
The laser microscope characterized in that the reflection surface has an angle that reflects the incident laser light on the back surface of the sample and reflects the reflected light reflected on the back surface of the sample in the optical axis direction.
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