JPH05188301A - レーザ顕微鏡 - Google Patents

レーザ顕微鏡

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JPH05188301A
JPH05188301A JP19379592A JP19379592A JPH05188301A JP H05188301 A JPH05188301 A JP H05188301A JP 19379592 A JP19379592 A JP 19379592A JP 19379592 A JP19379592 A JP 19379592A JP H05188301 A JPH05188301 A JP H05188301A
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JP
Japan
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light
laser
slit
laser microscope
measured
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Withdrawn
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JP19379592A
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English (en)
Inventor
Kazumasa Ozawa
一雅 小沢
Susumu Inoue
享 井上
Shigeru Hirai
茂 平井
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、作製費が安価で長期間安定した測
定ができるレーザ顕微鏡を提供する。 【構成】 レーザ光を被測定物に照射してその反射光を
もとに表面形状を観察するレーザ顕微鏡であって、レー
ザ光Lを一方向に延びるスリット光LS とする円柱レン
ズ30と、この一方向に延びるスリット光Ls の被測定
物Rでの反射光RLS を受光する一次元CCDイメージ
センサ17とを具備してなり、安定してレーザ光をスリ
ット状に絞り込むことができると共に製作コストも安く
なる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は共焦点型のレーザ顕微鏡
に関し、特に、作製コストの低減を図り、長期間安定し
て測定でき、かつ測定精度を確保するように工夫したも
のである。
【0002】
【従来の技術】近年、対物レンズと接眼レンズとから構
成される光学顕微鏡の代りに、レーザ光を被測定物に照
射し、その反射光を検出し、画像処理を施して、例えば
生物内部の様子を鮮明に描き出したり、不透明な半導体
の内部状態を画像化するようなレーザ顕微鏡が出現され
ている。このレーザ顕微鏡は焦点のあった面だけの情報
を取り出す「共焦点型」であるため、従来の光学顕微鏡
と比べて、鮮明な像が得られ分解能が優れている。
【0003】この従来技術に係るレーザ顕微鏡の一例を
図11に示す。同図に示すように、従来技術に係るレー
ザ顕微鏡10は、レーザ光(He−Neレーザ光:波長
0.633μm)Lを出射するレーザ光源部11と、出
射したレーザ光Lを拡大するビームエクスパンダ12
と、拡大されたレーザ光を一方向に走査したレーザスリ
ット光LS とするAO素子13と、このスリット光LS
を被測定物に照射する対物レンズ14と、被測定物Rで
のレーザ走査光LS の反射光RLS をビームスプリッタ
15を介して受光するHe−Ne用干渉フィルタ16を
有する一次元受光部としての一次元CCDイメージセン
サ17とを具備するものである。ここで上記AO素子と
は、図12に示すようにトランスデューサー18を有す
る光学媒体(二酸化テルル)19にレーザー光Lを入射
させ、光学媒体19中に発生した超音波20によってレ
ーザー光回折し、光を偏向させて一方向に走査した光を
得るもので、音響光学偏向素子と称されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述のAO
素子は超音波を発生させる駆動回路等の付属手段が必要
となり、装置の製作費が嵩むと共に、AO素子の寿命に
も問題があり、長期間に亘って安定したレーザ光回折を
行うことができないという問題がある。
【0005】本発明は以上述べた事情に鑑み、作製コス
トの低減を図り、長期間安定して測定することができる
レーザ顕微鏡を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明に係るレーザ顕微鏡の構成は、レーザ光を被測定物に
照射してその反射光をもとに表面形状を観察するレーザ
顕微鏡であって、レーザ光源からのレーザ光を一方向に
延びるスリット光とするレーザ光調光手段と、この一方
向に延びるスリット光の被測定物での反射光を受光する
一次元受光部とを具備することを特徴とする。
【0007】また、レーザ光調光手段によってスリット
光としたスリット光路内に拡散板を設けるようにしても
よい。
【0008】さらに、レーザ光調光手段として平面光導
波路を用い、その出射側のコアの形状を一次元受光部の
受光面の縦横比と同一又は略同一とするようにしてもよ
い。
【0009】
【作用】前記構成のレーザ顕微鏡において、レーザ光調
光手段によってレーザ光を一方向に延びる絞り込んだス
リット光とし、この絞り込んだスリット光を被測定物に
照射し、ここでの反射光を照射し、ここでの反射光を一
次元受光部で検出する。
【0010】また、拡散板を設けた場合には、スリット
光の長手方向の開口数を大きくでき測定分解能が向上す
る。
【0011】さらに、平面光導波路を用いた場合出射端
から光が出る際に、ある程度広がって光が出るので上記
拡散板を入れなくても開口数が確保でき、分解能が良好
でかつ光源からの光を効率よく一次元受光部に投射でき
る。
【0012】
【実施例】以下、本発明の好適な一実施例を図面を参照
して詳細に説明する。
【0013】実施例1 図1は本実施例に係るレーザ顕微鏡の概略図、図2はレ
ーザ顕微鏡のレーザ光絞り込みの概略を示す概説図であ
る。
【0014】図1に示すように、本実施例に係るレーザ
顕微鏡20Aは、レーザ光(He−Neレーザ光:波長
0.633μm)Lを出射するレーザ光源部11と、出
射したレーザ光Lを拡大するビームエクスパンダ12
と、拡大されたレーザ光を一方向に延びるスリット光L
S に絞り込むレーザ光調光手段としての円柱レンズ30
と、このスリット光LS を被測定物Rに照射する対物レ
ンズ14と、被測定物Rでのスリット光LS の反射光R
S をビームスプリッタ15を介して受光するHe−N
e用干渉フィルタ16を有する一次元受光部としての一
次元CCDイメージセンサ17とを具備するものであ
る。
【0015】本実施例においてはレーザ光調光手段とし
て円柱レンズ30を用いて、図2に示すように入射した
レーザ光Lの一方向の倍率を変化させ、一方向に延びる
スリット光LS を得るようにしている。このように円柱
レンズ30を用いることにより、常に安定したスリット
光LS への絞り込みを行うことができるので、従来用い
られていたAO素子のように超音波を発生させる駆動回
路等の付属手段が不用となり、レーザ顕微鏡の製造コス
トを安価にすることができると共に、光学系だけによる
絞り込みであるため長期間安定した測定を行うことがで
きる。尚、本実施例においては一つの円柱レンズ30を
用いて一方向に延びるスリット光を得ているが、本発明
はこれに限定されず、複数の円柱レンズの組合せや、複
数の円柱レンズとスリットとの組合せ等、レーザ光を一
方向にスリット光とするものであればいずれを用いても
よい。
【0016】一次元受光部で測定するレーザ光としては
上記He−Neレーザ光(波長0.633μm)以外に
例えばArレーザ光から特定の波長、例えば0.515
μm(緑色照明)、0.488μm(青色照明)の波長
等を必要に応じて用いればよい。
【0017】ここで、レーザ顕微鏡においては、図3に
示すように、被測定物Rの測定対象表面が集光位置にあ
る場合(図3(A))と、集光位置にない場合(図3
(B),(C))とでは、検出器17が受光する光量の
変化によってその表面形状を測定している。
【0018】よって、図4に示すように、集光位置に測
定対象表面があるとき、光量は最大となる。また、この
変化は、照射される光の開口数(N.A.)が大きい程
急で鋭くなるので、測定分解能は向上する。
【0019】ところで、前述した実施例1に示すよう
に、レーザ光Lをレーザ光調光手段である円柱レンズ3
0によってスリット光LS とした場合、対象物のある1
点に照射される光はスリット光LS の長手方向に直交す
る方向には開口数(N.A.)が確保されている(図5
(A))が、スリット光の長手方向については開口数
(N.A.)が極めて小さい(図5(B))。すなわ
ち、図5(B)に示す被測定物Rにおいては点Aの部分
はa1 で示した光路の光のみしか当たらないこととな
る。
【0020】このため、図4に示すグラフの挙動が穏や
かで鈍くなるため、測定分解能は低下する。
【0021】そこで、調光手段でスリット光とした後、
当該スリット光を拡散させる拡散板を設け、当該拡散板
を通すことによりスリット光の長手方向の開口数(N.
A.)を大きくし、測定分解能の低下を防ぐことができ
る。
【0022】この一例を実施例2として説明する。
【0023】実施例2 図6は本実施例に係るレーザ顕微鏡の概略図である。
尚、前述した図1に示す実施例1に係るレーザ顕微鏡の
部材と同一部材については同一符号を付してその説明を
省略する。
【0024】図6に示すように、本実施例に係るレーザ
顕微鏡20Bはレーザ光Lをスリット光LS に絞り込む
円柱レンズ30と、ビームスプリッタ15との間のスリ
ット光路内に拡散板(本実施例ではスリガラス)31を
介装させており、レーザ光Lが一方向に延びたスリット
光LS となった後に、当該スリット光LS を拡散させて
いる。
【0025】この結果、拡散板31を通すことによっ
て、対象物表面の各点に投射されるスリット光LS の長
手方向の開口数(N.A.)を大きくでき、測定分解能
の向上が図れる(図7(A),(B)参照)。
【0026】前述した実施例2においては拡散板を用い
て開口数を大きくするようにしていたが、光源からの光
のごく一部しか対象物上に投射されなくなり、効率が悪
くなる。そこで調光手段として平面光導波路を用い、出
射端から光が出る際にある程度光が広がることを利用し
て、拡散板を入れる代わりに開口数を確保し、分解能の
向上及び光源からの光を効率よく対象物表面に投射する
ことができる。
【0027】この一例を実施例3として説明する。
【0028】実施例3 図8は本実施例に係るレーザ顕微鏡の概略図である。
尚、前述した図1に示す実施例1に係るレーザ顕微鏡の
部材と同一部材については同一符号を付してその説明を
省略する。
【0029】図8に示すように、本実施例に係るレーザ
顕微鏡20Cはレーザ光Lをスリット光LS に絞り込む
調光手段として平面光導波路32を用いており、レーザ
光Lを一方向に延びたスリット光LS としている。尚、
平面光導波路32へレーザ光Lを導くためビームエクス
パンダ12の構成を円柱凹レンズ12aと凸レンズ12
bとからなるようにしている。また、図9に示すよう
に、この平面光導波路32の出射側のコア33の形状の
縦横比(a/b)を一次元受光部としてのCCDイメー
ジセンサ17の受光面17aの縦横比(a′/b′)と
同一又は略同一としている。
【0030】この結果、平面光導波路32を通すことに
よって、対象物表面の各点に投射されるスリット光LS
の長手方向の開口数(N.A.)を大きくでき、測定分
解能の向上が図れる(図10(A),(B)参照)。
【0031】尚、実施例1の構成のレーザ顕微鏡20A
の円柱レンズ30とビームスプリッタ15との間に平面
光導波路32を設けて、開口数を確保するようにしても
よい。
【0032】
【発明の効果】以上実施例と共に述べたように本発明に
係るレーザ顕微鏡は、レーザ光を一方向に延びるスリッ
ト光に絞り込む例えば円柱レンズに代表されるレーザ光
調光手段を用いているので、常に安定してレーザ光を絞
り込むことができると共に、レーザ顕微鏡の製造コスト
を安価にすることができる。
【0033】また、対象物表面に照射するスリット光の
開口数(N.A.)を拡散板を通すことによって大きく
することで、表面形状測定の分解能の向上を図ることが
できる。
【0034】さらに、拡散板を設ける代わりに、平面光
導波路を用いた場合には、出射端から光が出る際にある
程度広がって光が出るので、上記拡散板を入れなくても
開口数が確保でき、分解能が良好でかつ光源からの光を
効率よく一次元受光部に投射できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】レーザ顕微鏡の概略図である。
【図2】レーザ顕微鏡のレーザ光絞り込みの概略図であ
る。
【図3】レーザ顕微鏡の表面形状の測定原理を示す概略
図である。
【図4】焦点位置前後での光量変化を示すグラフであ
る。
【図5】レーザ顕微鏡光学系において拡散板を入れない
場合の概略図である。
【図6】実施例2に係るレーザ顕微鏡の概略図である。
【図7】レーザ顕微鏡光学系において拡散板を入れた場
合の概略図である。
【図8】実施例3に係るレーザ顕微鏡の概略図である。
【図9】平面光導波及びCCD受光部の概略図である。
【図10】レーザ顕微鏡光学系において拡散板を入れた
場合の概略図である。
【図11】従来のレーザ顕微鏡の概略図である。
【図12】AO素子の概略図である。
【符号の説明】
10,20A,20B レーザ顕微鏡 11 レーザ光(He−Neレーザ光) 12 ビームエクスパンダ 13 AO素子 14 対物レンズ 15 ビームスプリッタ 16 He−Ne用干渉フィルタ 17 一次元CCDイメージセンサ 18 トランスデューサ 19 光源媒体 20 超音波 30 円柱レンズ 31 拡散板 32 平面光導波路 L レーザ光 R 被測定物 LS スリット光 RLS 反射光

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ光を被測定物に照射してその反射
    光をもとに表面形状を観察するレーザ顕微鏡であって、
    レーザ光源からのレーザ光を一方向に延びるスリット光
    とするレーザ光調光手段と、この一方向に延びるスリッ
    ト光の被測定物での反射光を受光する一次元受光部とを
    具備することを特徴とするレーザ顕微鏡。
  2. 【請求項2】 請求項1のレーザ顕微鏡において、レー
    ザ光調光手段によってスリット光としたスリット光路内
    に拡散板を設けたことを特徴とするレーザ顕微鏡。
  3. 【請求項3】 請求項1のレーザ顕微鏡において、レー
    ザ光調光手段として平面光導波路を用い、その出射側の
    コアの形状を一次元受光部の受光面の縦横比と同一又は
    略同一とすることを特徴とするレーザ顕微鏡。
JP19379592A 1991-09-09 1992-07-21 レーザ顕微鏡 Withdrawn JPH05188301A (ja)

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JP19379592A JPH05188301A (ja) 1991-09-09 1992-07-21 レーザ顕微鏡

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JP22918991 1991-09-09
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Effective date: 19991005