JPH05187839A - Scanning optical inspecting device - Google Patents

Scanning optical inspecting device

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JPH05187839A
JPH05187839A JP4005486A JP548692A JPH05187839A JP H05187839 A JPH05187839 A JP H05187839A JP 4005486 A JP4005486 A JP 4005486A JP 548692 A JP548692 A JP 548692A JP H05187839 A JPH05187839 A JP H05187839A
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slit
scanning
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light
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Shigeto Takeda
武田重人
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Sumitomo Cement Co Ltd
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Sumitomo Cement Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To inexpensively perform high-speed scanning by providing a luminous flux separating means which separates reflected light from a specimen and one-dimensional CCD sensor array provided with an opening which is parallel to the slit-like shape of a second luminous flux of laser. CONSTITUTION:Reflected light separated by means of a 45 deg.-mirror 11 forms the image of a slit-like luminous flux 9 of laser on the focal surface of an image forming lens 12 afocally provided against an objective lens 7. The image is a slit-like image parallel to the luminous flux 9 and formed in the opening, namely, on the light receiving surface of a one-dimensional CCD 13 arranged on the focal surface of the luminous flux 9. A spring-up mirror 14 is provided between the lens 12 and CCD 13 and part of or, when required, all of the reflected light is taken out. The taken-out luminous flux forms the image of a specimen 8 at a position 15 equivalent to the CCD 13 and position adjustment can be performed by observing the image by enlarging the image through an eyepiece 16.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、共焦点走査型光学検査
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a confocal scanning type optical inspection apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】共焦点型の走査型顕微鏡は、従来の光学
顕微鏡に比べて、空間分解能にすぐれている。特に、深
さ分解能がすぐれているために、形状計測、螢光像観察
に多用されてきている。また、走査型であることによ
り、オービック(Optical Beam Induced Current)に代
表される光相互作用の2次元的分布の観察表示なども行
なわれている。
2. Description of the Related Art A confocal scanning microscope is superior in spatial resolution to a conventional optical microscope. In particular, because of its excellent depth resolution, it has been widely used for shape measurement and fluorescent image observation. In addition, due to the scanning type, observation and display of a two-dimensional distribution of optical interaction represented by an orbic (Optical Beam Induced Current) is also performed.

【0003】また、形状計測等への応用には、そのスル
ープットの良さが求められ、また、ビームを走査する速
度が問題になる。そして、TVレート程度の走査速度が
要求されるが、従来法では、AOD(音響光学偏向器)
による光束偏向(X偏向)とガルバノメータによるX偏
向と直交する低速偏向(Y偏向)との組合わせが用いら
れている。他の偏向方法、例えば、コピー機でのポリゴ
ンミラーやPOSでのホログラムスキャナー等のモータ
ーの回転を利用する方法や共振型のガルバノメータ等で
は、TVレート程度の走査速度は、現状では簡単には実
現できない。
For application to shape measurement and the like, good throughput is required, and the beam scanning speed becomes a problem. Then, although a scanning speed as high as a TV rate is required, in the conventional method, an AOD (acousto-optic deflector)
A combination of the light beam deflection (X deflection) by the X-axis and the low-speed deflection (Y deflection) orthogonal to the X-deflection by the galvanometer is used. With other deflection methods, for example, a method that uses the rotation of a motor such as a polygon mirror in a copy machine or a hologram scanner in a POS, or a resonance type galvanometer, a scanning speed on the order of TV rate is easily realized at present. Can not.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、前
記のような、従来の走査型光学検査装置の欠点を解消す
るために、即ち、AODには圧電素子の帯域により制限
される”偏向角が小さい”という欠点と、偏向効率を上
げるためビーム径を大きくする必要から生じる非点隔差
が生じる”と、更には、”高価である”欠点を解決する
ためである。偏向角の小ささは、縦続接続により改良で
きるが、偏向中心の入射瞳からのズレが生じる、或い
は、更に高価になる等の異種の問題が出てくる。また、
非点隔差は、軸ずらしシリンダーレンズにより補正が可
能であるが、偏向速度が可変できなく、レンズ軸の傾き
による走査方向ズレが生じ易い等の問題がある。本発明
は、上記のような問題に鑑みて、高速な走査を安価に実
現できる共焦点走査型検査装置を提供することを目的と
する。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, the present invention solves the above-mentioned drawbacks of the conventional scanning optical inspection apparatus, that is, the AOD "deflection limited by the band of the piezoelectric element". This is to solve the drawbacks of "small angle" and the astigmatic difference caused by the need to increase the beam diameter in order to increase the deflection efficiency ", and to solve the" expensive "drawback. Can be improved by cascading connection, but there arises a heterogeneous problem such as deviation of the deflection center from the entrance pupil or higher cost.
The astigmatic difference can be corrected by the axially displaced cylinder lens, but there is a problem in that the deflection speed cannot be changed and the scanning direction shift easily occurs due to the inclination of the lens axis. In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a confocal scanning type inspection apparatus that can realize high-speed scanning at low cost.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の技術的
な課題の解決のために、半導体レーザと、該LDを駆動
するLD駆動手段と、該LDを光源とし、その光源から
のレーザ光束を、第1のスリット状レーザ光束に変換す
る光束変換光学系と、該第1のスリット状レーザ光束の
スリット方向に該第1のスリット状レーザ光束を走査す
る走査手段と、該走査手段からの平行ビームを該標本上
に集光し、また、該走査手段からの発散ビームを平行ビ
ームとして該標本上に転送し、前記第1のスリット状レ
ーザ光束のスリット方向とは直交する方向に第2のスリ
ット状光束を作る対物レンズと、前記光束変換光学系
と、前記走査手段の間に配置され、該標本からの反射光
を分離する光束分離手段と、該標本と等価な位置にあ
り、該光束分離手段を介して分離された該標本からの反
射光を受光する、前記の第2のスリット状レーザ光束の
スリット状に平行な開口を有する一次元CCDセンサア
レイ(以後、本明細書では、CCDと称する)とを備え
た走査型光学検査装置を提供する。更に、LD駆動手段
は、直流駆動手段と、前記の走査手段の走査に同期して
周波数をスイープする周波数変調高周波駆動手段と、前
記の直流手段と前記の周波数変調周波数駆動手段からの
出力を合成し、それにより、該LD駆動する合成手段と
を備えることが好適である。また、LD駆動手段は、前
記の走査手段の走査に同期した鋸歯状波駆動手段を備え
ていることが好適である。
In order to solve the above technical problems, the present invention provides a semiconductor laser, LD driving means for driving the LD, and the LD as a light source, and a laser from the light source. A light beam conversion optical system that converts a light beam into a first slit-shaped laser light beam, a scanning unit that scans the first slit-shaped laser light beam in a slit direction of the first slit-shaped laser light beam, and a scanning unit. Parallel beam of light is focused on the sample, the divergent beam from the scanning means is transferred as a parallel beam onto the sample, and the divergent beam of the first slit-shaped laser beam is orthogonal to the slit direction. 2, an objective lens for producing a slit-shaped light beam, the light beam conversion optical system, and a light beam separating means for separating reflected light from the sample, which is arranged between the scanning means, and a position equivalent to the sample, The light beam separating means One-dimensional CCD sensor array (hereinafter, referred to as CCD in the present specification) for receiving the reflected light from the sample separated by the above-mentioned method and having an opening parallel to the slit shape of the second slit laser beam. Provided is a scanning type optical inspection device including: Further, the LD drive means combines the direct current drive means, the frequency modulation high frequency drive means for sweeping the frequency in synchronization with the scanning of the scanning means, and the outputs from the direct current means and the frequency modulation frequency drive means. Therefore, it is preferable to provide a combining means for driving the LD. Further, it is preferable that the LD driving means includes a sawtooth wave driving means synchronized with the scanning of the scanning means.

【0006】[0006]

【作用】本発明の走査型光学検査装置によると、標本を
スリット状光束で照明し、該スリット状光束に、平行な
開口を持つ1次元CCDにより受光する。このような構
成により、X走査が省略できて、高速の画像取得が可能
となり、また、この場合には、非点隔差の補正は、必要
ないものとなる。
According to the scanning type optical inspection apparatus of the present invention, a sample is illuminated with a slit-shaped light beam, and the slit-shaped light beam is received by a one-dimensional CCD having an opening parallel to the slit-shaped light beam. With such a configuration, X scanning can be omitted, high-speed image acquisition can be performed, and in this case, correction of astigmatic difference is not necessary.

【0007】更に、レーザ光を用いたスリット状の照明
においては、標本によっては、スペックルが生じ、画像
のS/N比が悪くなる可能性がある。本発明の走査型光
学検査装置により、通常用いられるHe-Neレーザに
比べて、スペクトルの広いLDを、光源として用いてい
ることにより、また、LD駆動手段として直流駆動に高
周波駆動を重畳させ、該高周波をスイープさせ、それに
より、LDの発振周波数を1H期間(TV走査における
一水平走査期間をいう)変化させ、スペックルを平均化
することにより、S/N比を向上させることができるL
D駆動手段を提供するものである。
Further, in slit-shaped illumination using laser light, speckles may occur depending on the sample, and the S / N ratio of the image may deteriorate. The scanning optical inspection apparatus of the present invention uses an LD having a wider spectrum than a He-Ne laser which is normally used as a light source. Further, a high frequency drive is superposed on a direct current drive as an LD drive means, The S / N ratio can be improved by sweeping the high frequency, changing the oscillation frequency of the LD for a 1H period (referring to one horizontal scanning period in TV scanning), and averaging the speckles.
A D drive means is provided.

【0008】別のスペックルの除去手段としては、LD
を1H期間を周期とするランプ波駆動し、LDの発振波
長が駆動電流値の変化により変化することを利用して、
LDの発振波長を1Hを周期として変えることにより、
スペックル効果を平均化することにより、S/N比を向
上させることができるLD駆動手段を提供することがで
きる。
LD is another means for removing speckle.
Is driven by a ramp wave having a period of 1H period, and the fact that the oscillation wavelength of the LD changes with the change of the drive current value,
By changing the oscillation wavelength of the LD with a period of 1H,
By averaging the speckle effect, it is possible to provide the LD driving means capable of improving the S / N ratio.

【0009】次に、本発明を具体的に実施例により説明
するが、本発明はそれらによって限定されるものではな
い。
Next, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.

【0010】[0010]

【実施例】図1は、本発明の走査型光学検査装置の光学
系を示す構成図である。1は、LDであり、2はレーザ
光、3は、コリメータレンズ、4は、光束変換手段であ
るシリンダーレンズ、11は、光束分離手段であり、5
は、偏光ミラー、7は対物レンズ、8は標本である。6
は、偏光ミラー上に作られる第1のスリット状光束の状
態を示し、9は、対物レンズで作られ、標本に当てられ
た第2のスリット状光束の状態を示し、13は、CCD
である。そして、12は、結像レンズ、14はハーフミ
ラー或いは跳ね上げミラー、15は結像位置、16は接
眼レンズ、17はハーフミラー又はダイクロミラー、1
8はコンデンサーレンズ、19はランプを示す。
1 is a block diagram showing the optical system of a scanning type optical inspection apparatus of the present invention. Reference numeral 1 is an LD, 2 is a laser beam, 3 is a collimator lens, 4 is a cylinder lens which is a light beam converting means, 11 is a light beam separating means, and 5
Is a polarizing mirror, 7 is an objective lens, and 8 is a sample. 6
Indicates the state of the first slit-shaped light beam formed on the polarization mirror, 9 indicates the state of the second slit-shaped light beam formed by the objective lens and applied to the sample, and 13 indicates the CCD.
Is. Further, 12 is an image forming lens, 14 is a half mirror or a flip-up mirror, 15 is an image forming position, 16 is an eyepiece lens, 17 is a half mirror or dichroic mirror, 1
Reference numeral 8 indicates a condenser lens, and 19 indicates a lamp.

【0011】LDからのレーザ光束のy成分は、LDの
端面を光源とすることにより、大きな発散角を持つ光束
となり、コリメータレンズ3により規定の幅の平行ビー
ム(yビーム)となる。他方、LDからのx成分は、端
面からLD内部へ約4μm入った点aを光源とする光束
でありコリメータレンズ3により、これもまたほぼ平行
とみなせるビーム(xビーム)となる。更に、xビーム
は、x方向にのみパワーを持つシリンドリカルレンズ4
によりy偏向を与えるミラー5面上に集光され、6の第
1のスリット状光束を形成する。他方、yビームは、シ
リンドリカルレンズ4には影響されずに平行のままであ
る。従って、偏向ミラー5面上において、Y−Z面内に
第1のスリット状光束6が得られる。
The y component of the laser light flux from the LD becomes a light flux having a large divergence angle by using the end surface of the LD as a light source, and becomes a parallel beam (y-beam) having a prescribed width by the collimator lens 3. On the other hand, the x component from the LD is a light beam whose light source is a point a which enters about 4 μm from the end face to the inside of the LD, and becomes a beam (x beam) which can also be regarded as substantially parallel by the collimator lens 3. Furthermore, the x beam is a cylindrical lens 4 that has power only in the x direction.
Is condensed on the surface of the mirror 5 which gives y-deflection, and forms the first slit-shaped light flux 6 6. On the other hand, the y-beam remains parallel without being affected by the cylindrical lens 4. Therefore, on the deflecting mirror 5 surface, the first slit-shaped light beam 6 is obtained in the YZ plane.

【0012】この第1のスリット状光束は、ミラー5に
反射して、対物レンズ7により、標本8上に転送され、
第2のスリット状光束9となる。この時、平行であった
yビームは、対物レンズの開口径(Yビームの径)で規
制されるNA(開口径)により得られうるスポット径に
まで集光され、他方、xビームは対物レンズ7とシリン
ドリカルレンズ4とをアフォーカル配置とすることによ
り、平行なビームとなる。即ち、第2のスリット状光束
9は、第1のスリット状光束6とは直交していることに
なる。
This first slit-shaped light beam is reflected by the mirror 5 and transferred onto the sample 8 by the objective lens 7.
It becomes the second slit-shaped light beam 9. At this time, the parallel y beam is condensed to a spot diameter that can be obtained by NA (aperture diameter) regulated by the aperture diameter (Y beam diameter) of the objective lens, while the x beam is the objective lens. By arranging 7 and the cylindrical lens 4 in an afocal arrangement, parallel beams are formed. That is, the second slit-shaped light beam 9 is orthogonal to the first slit-shaped light beam 6.

【0013】第2の光束9の標本8による反射光は、再
び対物レンズ7により集められるが、偏向ミラー5を絞
りとするテレセントリック系としての集光系となる。レ
ンズ4による光束変換光学系とミラー5とモーター10
とからなる偏向手段との間に配置され、入射面をx-z
面とする45度ミラー11により、これはハーフミラー
又は図示していない1/4波長板と対とされて、使用す
る偏向ビームスプリッターの役目をし、反射光を照明光
束から分離するものである。
The reflected light of the second light beam 9 from the sample 8 is collected again by the objective lens 7, but it becomes a concentrating system as a telecentric system using the deflection mirror 5 as an aperture. Light flux conversion optical system by lens 4, mirror 5 and motor 10
It is arranged between the deflecting means consisting of
By means of a 45-degree mirror 11 serving as a surface, this is paired with a half mirror or a quarter-wave plate (not shown), which serves as a deflecting beam splitter to be used and separates the reflected light from the illumination light beam. ..

【0014】その分離された反射光は、対物レンズ7と
アフォーカルに配置した結像レンズ12により、その焦
点面にスリット状光束9による像を結ぶ。その像は、光
束9に平行なスリット状の像であり、その焦点面に配置
された1次元CCD13の開口(即ち受光面)上に結ば
れる。標本8とCCD13とは、共焦点配置であり、照
明点外からの迷光は除去される。また、スリット状光束
9上の各点とCCD13上の各画素とは、各々、撮影倍
率を介して対応しているものである。
The separated reflected light forms an image by the slit-shaped light beam 9 on its focal plane by the objective lens 7 and the imaging lens 12 disposed afocal. The image is a slit-shaped image parallel to the light flux 9, and is formed on the aperture (that is, the light receiving surface) of the one-dimensional CCD 13 arranged on the focal plane thereof. The sample 8 and the CCD 13 have a confocal arrangement, and stray light from outside the illumination point is removed. Further, each point on the slit-shaped light beam 9 and each pixel on the CCD 13 correspond to each other via the photographing magnification.

【0015】結像レンズ12とCCD13の間に、ハー
フミラー又は図にない機構により、跳ね上げ可能なミラ
ー14を配置し、そのミラー14を介して、反射光の一
部又は必要に応じて反射光のすべてを取り出すものであ
る。その取り出された光束は、CCD13と等価な位置
15に標本像を結び、該像を接眼レンズ16を介して、
拡大観察し、位置の調整を行なうことができる。
A half mirror or a mirror 14 capable of flipping up is arranged between the imaging lens 12 and the CCD 13 by a mechanism not shown, and a part of the reflected light is reflected through the mirror 14 or if necessary. It takes out all of the light. The extracted light flux forms a sample image at a position 15 equivalent to the CCD 13, and the image is passed through an eyepiece lens 16,
The magnified observation can be performed and the position can be adjusted.

【0016】また、光束分割手段11と結像レンズ12
の間に、ハーフミラー又はダイクロミラー17を配置
し、そのミラー17とコンデンサーレンズ18とを介し
て、偏向ミラー5面上にランプ19のフィラメントの像
を結び、それにより、標本8をケーラー照明する。図に
ない機構を用いたミラー14とミラー17とを同時に光
路中に出し入れし、観察時のみ、ランプ19により標本
8を照明し、観察することができる。
Further, the light beam splitting means 11 and the imaging lens 12
A half mirror or dichroic mirror 17 is arranged between the two, and an image of the filament of the lamp 19 is formed on the surface of the deflecting mirror 5 through the mirror 17 and the condenser lens 18, thereby illuminating the specimen 8 by Koehler illumination. .. The mirror 14 and the mirror 17 using a mechanism not shown can be simultaneously put in and taken out from the optical path, and the specimen 8 can be illuminated and observed by the lamp 19 only at the time of observation.

【0017】さて、偏向ミラー5は、x軸を回転軸とす
るバルスモーター或いはガルバノメータ10により回転
され、スリット光9の標本8上での変位を与える。概し
て、Y走査がなされる。変位した位置のスリット光9か
らの反射光束は、ミラー5により光軸2上に戻されて、
固定されているCCD13面上に結像される。
The deflection mirror 5 is rotated by a pulsus motor or a galvanometer 10 having an x-axis as a rotation axis, and a slit light 9 is displaced on the sample 8. Generally, a Y scan is done. The reflected light flux from the slit light 9 at the displaced position is returned to the optical axis 2 by the mirror 5,
An image is formed on the surface of the fixed CCD 13.

【0018】偏向ミラー5は、モーター10によりステ
ップ的に回転するが、該ステップ期間(1H)に、CC
D13は、入射光を積分し、次のステップへ移る間に信
号として高速に読み出される。その信号は、図にない電
気回路によりデジタル信号としてメモリーに書き込まれ
る。その走査をY走査範囲に渡って、繰り返し、標本の
2次元画像取得を行なう。メモリーからTVレートに従
って信号を読み出し、CRT等にて画像として表示す
る。スリット走査では、スリット方向の分解能が、スリ
ット方向の垂直な方向に比べて悪くなる。図1では、x
分解が、y分解より悪くなる。このために、CRTにお
いて、より高い分解能である水平ラスターにy走査信号
を乗せるようなメモリーの読み出しを行なう。また、取
得した画像に基づいた計測、処理を行ない、その結果の
重畳表示等を行なう。
The deflection mirror 5 is rotated stepwise by the motor 10, but during the step period (1H), CC
D13 integrates the incident light and is read out at high speed as a signal while moving to the next step. The signal is written in the memory as a digital signal by an electric circuit (not shown). The scanning is repeated over the Y scanning range to acquire a two-dimensional image of the sample. The signal is read from the memory according to the TV rate and displayed as an image on a CRT or the like. In slit scanning, the resolution in the slit direction becomes worse than in the direction perpendicular to the slit direction. In FIG. 1, x
Decomposition is worse than y-decomposition. Therefore, in the CRT, the memory is read so that the y-scan signal is placed on the horizontal raster having a higher resolution. In addition, measurement and processing are performed based on the acquired image, and the result is displayed in a superimposed manner.

【0019】次に、表面の粗い標本を走査する場合に発
生する可能性のあるスペックルのスペックル効果を除去
する手段について、図2、図3を用いて説明する。画像
を用いた観察や計測においては、スペックルは有害な雑
音となり、画像のS/N比を劣化させる原因となる。一
般的にスペックルは、標本上の異なる点からの散乱光が
観察面上の同じ点に集まり、両者の光位相の関係に応じ
て、干渉の程度が変化するために生じる観察面上でのラ
ンダムなコントラストの高い光点の分布として、説明さ
れている。
Next, a means for removing the speckle effect of speckle that may occur when scanning a sample having a rough surface will be described with reference to FIGS. 2 and 3. In observation and measurement using an image, speckle becomes harmful noise, which causes deterioration of the S / N ratio of the image. In general, speckles are scattered light from different points on the specimen that gather at the same point on the observation surface, and the degree of interference changes depending on the relationship between the optical phases of the two. It is described as a random high-contrast light spot distribution.

【0020】レンズを介して観察する場合、そのスポッ
トの直径は、約λL/W(λは波長であり、Lはレンズ
と観察面との距離であり、Wはレンズの開口径である)
であり、波長とレンズのNAに依存する径となる。スペ
ックル効果即ち、観察面上での空間的なランダムな信
号、雑音の発生を抑えるには、該スポット径を観察分解
能より小さい径とする方法、或いは波長が広い範囲に分
布している光源(即ち、可干渉性の悪い光源)を用いる
方法がある。前者では、観測分解画素内で平均化され
る。
When observing through a lens, the diameter of the spot is approximately λL / W (λ is the wavelength, L is the distance between the lens and the observation surface, and W is the aperture diameter of the lens).
And the diameter depends on the wavelength and the NA of the lens. In order to suppress the speckle effect, that is, the generation of spatially random signals and noises on the observation surface, a method of making the spot diameter smaller than the observation resolution, or a light source with a wide wavelength distribution ( That is, there is a method of using a light source with poor coherence. In the former case, they are averaged within the observed decomposed pixels.

【0021】また、波長が広い範囲に分布している光源
を用いる後者の方法では、波長に依存して光路長が変わ
るためにスポットの出る位置、また、スポット径が分布
されることにより、観察面上で平均化されてスペックル
効果がなくなる。可干渉性の程度を示すコヒーレント長
は、スペックル効果のない発光ダイオード(LED)に
おいて、約15μmであり、他方、スペックルの発生し
易いHe-Neレーザにおいて、約6mである。LDで
は、この距離は、約3mmであり、スペックルは発生す
るが、一般的に使用されているHe-Neレーザに比べ
て、除去対策を講じ易い光源と云える。高輝度を必要と
する応用例においては、LEDは不適当であり、LDを
使用することになるが、スペックルを無視できない応用
例では、その除去対策を講じる必要がある。
In the latter method using a light source in which the wavelength is distributed over a wide range, the position where the spot appears and the spot diameter are distributed because the optical path length changes depending on the wavelength. The speckle effect is eliminated by averaging on the surface. The coherence length indicating the degree of coherence is about 15 μm in a light emitting diode (LED) without speckle effect, and is about 6 m in a He—Ne laser in which speckle is easily generated. In an LD, this distance is about 3 mm, and speckles are generated, but it can be said that it is a light source in which removal measures are easier to take than in a commonly used He-Ne laser. In applications requiring high brightness, LEDs are unsuitable and LDs are used, but in applications where speckle cannot be ignored, it is necessary to take measures to remove them.

【0022】図2の(a)は、LD駆動手段が、直流駆
動手段と、前記の走査手段の走査に同期して周波数をス
イープする周波数変調高周波駆動手段と、前記の直流手
段と前記の周波数変調高周波駆動手段からの出力を合成
し、それにより、該LD駆動する合成手段とを備えてい
る手段であるブロック図である。また、図2の(b)
は、その動作を説明するための図である。LD(1)
は、モニター用ホトダイオード(PD)20とPD出力
を電圧に変換するI-V変換回路21と、それの出力を
受けて、それに含まれる高周波成分を除くフィルタ22
と、平均の光出力を設定するレベル設定回路23と、2
2及び23の信号を受けてLD(1)をAPC(自動出
力制御)駆動させる直流駆動回路24により、一定の直
流光レベルで駆動される。これにモーター駆動回路25
によるモーター駆動に同期して、ランプ波を発生させる
ランプ波発生回路26からのランプ波をうけて周波数を
変化させる周波数変調高周波駆動手段27からの周波数
をスイープした高周波を合成する合成手段28を介して
乗せる。合成手段28は、24側をインダクター34に
接続し、27側をコンデンサー35に接続する図示のよ
うな簡単な回路である。
In FIG. 2A, the LD driving means includes a DC driving means, a frequency modulation high frequency driving means for sweeping the frequency in synchronization with the scanning of the scanning means, the DC means and the frequency. FIG. 6 is a block diagram which is a unit including a combining unit that combines outputs from the modulation high frequency driving unit and thereby drives the LD. Also, FIG. 2B
FIG. 6 is a diagram for explaining the operation. LD (1)
Is a monitor photodiode (PD) 20, an IV conversion circuit 21 that converts the PD output into a voltage, and a filter 22 that receives the output thereof and removes the high-frequency components contained therein.
And a level setting circuit 23 for setting an average light output, and
It is driven at a constant DC light level by a DC drive circuit 24 which receives the signals 2 and 23 and drives the LD (1) by APC (automatic output control). Motor drive circuit 25
Via a synthesizing means 28 for synthesizing a high frequency obtained by sweeping the frequency from the frequency modulation high frequency driving means 27 for changing the frequency in response to the ramp wave from the ramp wave generating circuit 26 for generating the ramp wave in synchronization with the motor driving by Put it on. The synthesizing means 28 is a simple circuit as shown, in which the 24 side is connected to the inductor 34 and the 27 side is connected to the capacitor 35.

【0023】この方式は、モード同期に用いられる高周
波キャリヤー変調方法を拡張したものである。高周波に
より発振モードが位相変調を受け、マルチ縦モード化
し、且つ、発振周波数が変化する。図2の(b)の29
は、重畳する周波数(f)の変化を示し、また、30
は、モーター駆動タイミングを示し、T1 期間(1Hに
相当する)にCCD13は、その入射光を積分するた
め、このT1 期間に印加する周波数を変化してやれば、
レーザ発振周波数(波長)は印加した周波数に応じて変
化し、スペックルによるスポット位置、その径が変化す
る。CCD13の信号出力は、図2(b)のT2期間に
読み出される。また、このT2期間にモーター10は、
1ステップY方向で駆動され、次の1H位置へのスリッ
ト光9で走査する。そのCCD13の信号出力には、ス
ペックルによる雑音が空間的に平均化され、雑音として
は、検出されなくなる。
This system is an extension of the high frequency carrier modulation method used for mode locking. The oscillation mode is phase-modulated by the high frequency to become the multi-longitudinal mode and the oscillation frequency changes. 29 in FIG. 2B
Indicates the change in the superimposed frequency (f), and is 30
Indicates the motor drive timing, and the CCD 13 integrates the incident light during the T 1 period (corresponding to 1H). Therefore, if the frequency applied during the T 1 period is changed,
The laser oscillation frequency (wavelength) changes according to the applied frequency, and the spot position and the diameter thereof due to speckle change. The signal output of the CCD 13 is read during the T 2 period shown in FIG. Also, during this T 2 period, the motor 10
One step is driven in the Y direction, and scanning is performed with the slit light 9 to the next 1H position. Noise due to speckles is spatially averaged in the signal output of the CCD 13, and no noise is detected.

【0024】図3は、別のスペックル除去手段を説明す
る図である。その(a)は、回路のブロックを、また、
その(b)は、そのLD駆動電流を示す。T1 期間の間
に、駆動電圧をi0 を中心にimaxとiminの間を、鋸歯
状波で変化させ、駆動電流レベルにより波長を変化させ
る。即ち、キャリヤー濃度によって屈折率が変化し、レ
ーザ発振波長が変化することを利用して、スペックル雑
音を平均化するものである。モーター駆動回路25から
のモーター駆動に同期して、鋸歯状波駆動手段32によ
り、(b)の33の曲線で示す駆動電流を作り、LD
(1)を駆動するものである。また、LD(1)は、P
D(2)出力を、I-V変換(21)し、T1期間積分
し、直流に変換する積分回路31とレベル設定回路23
とにより、設定された平均電流i0 に対応する平均出力
レベルを中心として動作する。
FIG. 3 is a diagram for explaining another speckle removing means. That (a) is a block of circuitry,
The (b) shows the LD drive current. During the T 1 period, the drive voltage is changed between i max and i min centering on i 0 by a sawtooth wave, and the wavelength is changed according to the drive current level. That is, the speckle noise is averaged by utilizing the fact that the refractive index changes depending on the carrier concentration and the laser oscillation wavelength changes. In synchronism with the motor drive from the motor drive circuit 25, the sawtooth wave drive means 32 produces a drive current indicated by the curve 33 in (b), and LD
(1) is driven. LD (1) is P
The D (2) output is IV-converted (21), integrated for the T 1 period, and converted into a direct current. An integrating circuit 31 and a level setting circuit 23.
With, the operation is centered on the average output level corresponding to the set average current i 0 .

【0025】スペックル除去の更なる別の手段として
は、発振波長帯域が、LEDのそれに近く、且つ輝度は
LDに近い所謂SLD(スーパールミネッセントダイオ
ード)を光源として用いる方法、或いは、プリズム等の
内部反射等を組合わせて、光路差を持つ光束を多数作
り、それらを重畳して、再度1つの光束とする光学系を
用いる方法で行なうことができる。
As another means for removing speckle, a so-called SLD (super luminescent diode) whose oscillation wavelength band is close to that of an LED and whose brightness is close to that of an LD is used as a light source, or a prism or the like. It is possible to use a method of using an optical system in which a large number of light beams having an optical path difference are created by combining the internal reflection of the above, and these are superposed, and again made into one light beam.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の走査型光
学検査装置により、次のような顕著な技術的効果が得ら
れた。XーY走査の一方をスリット光とすることにより
高速走査が省略することができ、また、スリット光走査
の場合生じる可能性のあるスペックルによる雑音を抑え
る手段を講じることにより、S/N比の良い高速で安価
な共焦点走査型光学検査装置を提供することができるよ
うになった。
As described above, the following remarkable technical effects are obtained by the scanning type optical inspection device of the present invention. High-speed scanning can be omitted by using one of the XY scanning as the slit light, and the S / N ratio can be reduced by taking measures to suppress the speckle noise that may occur in the slit light scanning. It has become possible to provide a high-speed and low-cost confocal scanning optical inspection device with good quality.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の走査型光学検査装置の光学系を示す説
明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an optical system of a scanning type optical inspection apparatus of the present invention.

【図2】(a)は、本発明によるスペックル雑音除去の
まてのLD駆動手段を示す電気回路のブロックであり、
(b)は、その動作を説明する説明図である。
FIG. 2A is a block diagram of an electric circuit showing an LD driving means before speckle noise removal according to the present invention,
(B) is an explanatory view for explaining the operation.

【図3】(a)は、スペックル雑音除去のための異なる
方式のLD駆動手段を示す電気回路ブロック図であり、
(b)は、その動作を説明する説明図である。
FIG. 3A is an electric circuit block diagram showing an LD driving means of a different system for speckle noise removal,
(B) is an explanatory view for explaining the operation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体レーザ(LD) 3 コリメータレンズ 4 光束変換手段のシリンダーレン
ズ 5 偏向ミラー 6 第1のスリット状光束 7 対物レンズ 8 標本 9 第2のスリット状光束 13 CCD 24 直流駆動手段 27 周波数変調高周波駆動手段 28 合成手段 32 鋸歯状波駆動手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor laser (LD) 3 Collimator lens 4 Cylinder lens of light flux conversion means 5 Deflection mirror 6 First slit-shaped light flux 7 Objective lens 8 Specimen 9 Second slit-shaped light flux 13 CCD 24 DC drive means 27 Frequency modulation high frequency drive means 28 Synthesizing Means 32 Sawtooth Wave Driving Means

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体レーザ(以後、本明細書では、L
Dと称する)と、 該LDを駆動するLD駆動手段と、 該LDを光源とし、その光源からのレーザ光束を、第1
のスリット状レーザ光束に変換する光束変換光学系と、 該第1のスリット状レーザ光束のスリット方向に該第1
のスリット状レーザ光束を走査する走査する走査手段
と、 該走査手段からの平行ビームを該標本上に集光し、ま
た、該走査手段からの発散ビームを平行ビームとして該
標本上に転送し、前記第1のスリット状レーザ光束のス
リット方向とは直交する方向に第2のスリット状光束を
作る対物レンズと、前記光束変換光学系と、前記走査手
段の間に配置され、該標本からの反射光を分離する光束
分離手段と、 該標本と等価な位置にあり、該光束分離手段を介して分
離された該標本からの反射光を受光する、前記の第2の
スリット状レーザ光束のスリット状に平行な開口を有す
る一次元CCDセンサアレイ(以後、本明細書では、C
CDと称する)とを備えた走査型光学検査装置。
1. A semiconductor laser (hereinafter, L in this specification)
(Referred to as D), LD driving means for driving the LD, the LD serving as a light source, and the laser light flux from the light source
Beam conversion optical system for converting into a slit-shaped laser beam, and the first slit-shaped laser beam in the slit direction.
Scanning means for scanning the slit-shaped laser light flux of, and a parallel beam from the scanning means is condensed on the sample, and a divergent beam from the scanning means is transferred onto the sample as a parallel beam, The first slit-shaped laser beam is arranged between the objective lens that forms a second slit-shaped beam in a direction orthogonal to the slit direction, the beam conversion optical system, and the scanning unit, and is reflected from the sample. A beam splitting means for splitting the light, and a slit shape of the second slit laser beam, which is at a position equivalent to the sample and receives reflected light from the sample split by the beam splitting means. One-dimensional CCD sensor array (hereinafter, in the present specification, C
(Hereinafter referred to as CD).
【請求項2】前記のLD駆動手段は、直流駆動手段と、
前記の走査手段の走査に同期して周波数をスイープする
周波数変調高周波駆動手段と、前記の直流手段と前記の
周波数変調周波数駆動手段からの出力を合成し、それに
より、該LD駆動するための合成手段とを備えることを
特徴とする請求項1に記載の走査型光学検査装置。
2. The LD driving means comprises a DC driving means,
The frequency modulation high frequency driving means for sweeping the frequency in synchronization with the scanning of the scanning means, the outputs from the direct current means and the frequency modulation frequency driving means are combined, and thereby, the combination for driving the LD. The scanning optical inspection apparatus according to claim 1, further comprising:
【請求項3】前記LD駆動手段は、前記の走査手段の走
査に同期した鋸歯状波パルスで駆動することを特徴とす
る請求項1に記載の走査型光学検査装置。
3. The scanning optical inspection apparatus according to claim 1, wherein the LD driving means is driven by a sawtooth wave pulse synchronized with the scanning of the scanning means.
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