JPH0547038B2 - - Google Patents

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JPH0547038B2
JPH0547038B2 JP60076611A JP7661185A JPH0547038B2 JP H0547038 B2 JPH0547038 B2 JP H0547038B2 JP 60076611 A JP60076611 A JP 60076611A JP 7661185 A JP7661185 A JP 7661185A JP H0547038 B2 JPH0547038 B2 JP H0547038B2
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JP
Japan
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light
sample
color
deflection means
scanning direction
Prior art date
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JP60076611A
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Japanese (ja)
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JPS61236286A (en
Inventor
Daikichi Awamura
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LASER TEC KK
Original Assignee
LASER TEC KK
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Publication date
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Priority to CA000491791A priority patent/CA1266324A/en
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はカラー撮像装置に関するものである。[Detailed description of the invention] (Industrial application field) The present invention relates to a color imaging device.

(従来の技術) 従来、試料の光学的画像情報を電気信号に変換
する撮像装置として、受光素子を2次元的に配列
して各受光素子からの信号を順次読出して画像信
号を形成する固体撮像素子を利用した撮像装置が
実用化されている。この2次元固体撮像素子を用
いた撮像装置では、試料を一様に照射して試料の
像を撮像素子上に投影しており、簡単な構成で、
画像信号を得ることができる利点があり、種々の
用途に用いられるようになつている。
(Prior Art) Conventionally, as an imaging device that converts optical image information of a sample into an electrical signal, solid-state imaging uses a two-dimensional array of light-receiving elements and sequentially reads signals from each light-receiving element to form an image signal. Imaging devices using such elements have been put into practical use. This imaging device using a two-dimensional solid-state image sensor uniformly irradiates the sample and projects the image of the sample onto the image sensor, and has a simple configuration.
It has the advantage of being able to obtain image signals, and has come to be used for various purposes.

更に、別の撮像装置として、微小スポツト状に
収束した光ビームを2次元的に偏向して試料面を
走査し、試料からの反射光又は透過光をフオトマ
ル等の受光素子で検出して試料の光学情報を画像
信号として形成する光学式走査型撮像装置が実用
化されている。この光学式走査型撮像装置では微
小スポツト状の光ビームで試料を走査する構成と
しているから、迷光の発生を防止でき高解像度の
画像信号を得ることができると共に像の明るさや
コントラストを電気的に調整でき、巾広い用途を
具えている。
Furthermore, as another imaging device, a light beam converged into a minute spot is deflected two-dimensionally to scan the sample surface, and the reflected light or transmitted light from the sample is detected by a photodetector such as a photo-detector. Optical scanning imaging devices that form optical information as image signals have been put into practical use. This optical scanning imaging device is configured to scan the sample with a microscopic spot-shaped light beam, so it is possible to prevent the generation of stray light, obtain high-resolution image signals, and adjust the brightness and contrast of the image electrically. It is adjustable and has a wide range of uses.

一方、上述した従来の撮像装置はモノクロ型撮
像装置であり、試料の色彩に関する情報を検出で
きない不都合があつた。このため、試料の色彩に
関する情報も検出できる簡単な構成のカラー撮像
装置の開発が強く要請されている。
On the other hand, the conventional imaging device described above is a monochrome imaging device, and has the disadvantage that it cannot detect information regarding the color of the sample. Therefore, there is a strong demand for the development of a color imaging device with a simple configuration that can also detect information regarding the color of a sample.

(発明が解決しようとする問題点) 上述した構成の撮像装置は簡単な構成で撮像で
きる利点を有しているが、カラー撮像装置に利用
するには種々の問題点がある。例えば光学式走査
型撮像装置では3原色の光ビームを試料上で一致
させて走査するのが難しく水平方向及び垂直方向
の光ビーム間のずれ、すなわち色ずれを生じ易い
欠点がある。このため垂直方向にずれが生ずると
レジストレーシヨンエラーが発生してしまい、水
平方向に走査速度のムラが生ずると3原色の画像
に歪みが発生してしまい試料の色彩情報を正確に
再現できない不都合が生じていた。更に、試料面
を光ビームで高速走査するため受光素子として感
度の高いフオトマルを用いなければならず、装置
が大型化且つ高価になる欠点があつた。一方、二
次元固体撮像素子を利用した撮像装置では、二次
元固体撮像素子の分解能が低いため高解像度の画
像信号が得にくく、例えば欠陥検査装置のような
用途に対しては解像度が不足する欠点がある。ま
た、二次元固体撮像素子は感度が低いため強力な
光源が必要となり、同様に装置が大型化する欠点
があつた。
(Problems to be Solved by the Invention) The imaging device having the above-mentioned configuration has the advantage of being able to take images with a simple configuration, but there are various problems when it is used as a color imaging device. For example, in an optical scanning type imaging device, it is difficult to scan a sample with light beams of three primary colors in a consistent manner, and there is a drawback that misalignment between the light beams in the horizontal and vertical directions, that is, color misalignment is likely to occur. For this reason, if a deviation occurs in the vertical direction, a registration error will occur, and if unevenness in the scanning speed occurs in the horizontal direction, the image of the three primary colors will be distorted, making it impossible to accurately reproduce the color information of the sample. was occurring. Furthermore, in order to scan the sample surface at high speed with a light beam, a highly sensitive photosensitive element must be used as a light receiving element, which has the drawback of making the apparatus larger and more expensive. On the other hand, in imaging devices using two-dimensional solid-state image sensors, it is difficult to obtain high-resolution image signals due to the low resolution of the two-dimensional solid-state image sensor, and the drawback is that the resolution is insufficient for applications such as defect inspection equipment. There is. In addition, two-dimensional solid-state image sensors have low sensitivity and require a powerful light source, which also has the disadvantage of increasing the size of the device.

本発明の目的は上述した欠点を解消し、3原色
の光ビームを試料上で一致させて走査することが
できると共に各光ビームの走査速度が変動しても
画像に歪みが発生せず高解像度の画像が得られ、
しかも小型且つ安価なカラー撮像装置を提供する
ものである。
The purpose of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks, and to provide a high-resolution image that can scan the three primary color light beams on a sample in a consistent manner, and that does not cause image distortion even if the scanning speed of each light beam varies. An image of
Moreover, it provides a small and inexpensive color imaging device.

(問題点を解決するための手段) 本発明によるカラー撮像装置は、異なる色成分
の複数の光ビームを放射する複数の光源と、 これら光源から発した複数の光ビームを主走査
方向に偏向させる第1の偏向手段と、 前記第1の偏向手段から出射した光ビームを合
成するビーム合成光学系と、 ビーム偏向ミラーを有し、合成された光ビーム
を前記主走査方向と直交する副走査方向に偏向す
る第2の偏向手段と、 第1及び第2の偏向手段によつて偏向された光
ビームを微小スポツト状に収束させて試料に投射
する対物レンズと、 試料により反射され前記第2の偏向手段により
偏向された反射光を各色成分毎に色分解する色分
解光学系と、 前記主走査方向に1次元的に配列された複数の
受光素子を有し、前記試料で反射した各色成分光
を前記色分解光学系を介してそれぞれ受光して互
いに同期して光電出力信号を出力する複数のリニ
アイメージセンサとを具えることを特徴とするも
のである。
(Means for Solving the Problems) A color imaging device according to the present invention includes a plurality of light sources that emit a plurality of light beams of different color components, and a plurality of light beams emitted from these light sources that are deflected in the main scanning direction. a first deflection means; a beam combining optical system that combines the light beams emitted from the first deflection means; and a beam deflection mirror, and directs the combined light beam in a sub-scanning direction perpendicular to the main scanning direction. an objective lens that converges the light beams deflected by the first and second deflection means into a minute spot shape and projects it onto the sample; A color separation optical system that separates the reflected light deflected by the deflecting means into each color component, and a plurality of light receiving elements arranged one-dimensionally in the main scanning direction, and each color component light reflected by the sample The present invention is characterized in that it includes a plurality of linear image sensors that respectively receive light through the color separation optical system and output photoelectric output signals in synchronization with each other.

(作用) 本発明では、3原色の各光ビームを第1の偏向
手段により試料のX方向にそれぞれ高速振動させ
ると共に、各光ビームを共通の第2の偏向手段に
入射させてX方向と直交するY方向に偏向して3
原色光ビームを1本の光ビームに合成する。この
合成した光ビームを対物レンズを介して微小スポ
ツト状に収束して試料に投射し、試料をX及びY
方向に走査する。そして、試料からの反射光又は
透過光を色分解光学系により各色成分に分解して
各色成分毎に配置したニリアイメージセンサに入
射させる。各リニアイメージセンサは、複数の素
子が主走査方向であるX方向と対応する方向に1
次元的に配列された構成とし、各イメージセンサ
はそれぞれ同期して各素子に蓄積した電荷量を順
次読出して光電出力信号を出力する。このように
構成することにより、水平方向及び垂直方向に画
像歪みや色ずれのない鮮明で高解像度のカラー画
像信号を得ることができる。
(Function) In the present invention, each light beam of the three primary colors is vibrated at high speed in the X direction of the sample by the first deflection means, and each light beam is made incident on a common second deflection means to be perpendicular to the X direction. Deflect in the Y direction to 3
Combines primary color light beams into one light beam. This combined light beam is converged into a minute spot shape through an objective lens and projected onto the sample, and the sample is
Scan in the direction. Then, the reflected light or transmitted light from the sample is separated into each color component by a color separation optical system, and is made incident on a Niria image sensor arranged for each color component. Each linear image sensor has a plurality of elements aligned in a direction corresponding to the X direction, which is the main scanning direction.
The image sensors are arranged in a dimensionally arranged configuration, and each image sensor sequentially reads out the amount of charge accumulated in each element in synchronization and outputs a photoelectric output signal. With this configuration, it is possible to obtain a clear, high-resolution color image signal without image distortion or color shift in the horizontal and vertical directions.

(実施例) 第1図は本発明によるカラー撮像装置の一実施
例の構成を示す線図である。赤、緑及び青の3原
色の光ビームを放射するため、赤色光源1、緑色
光源2及び青色光源3をそれぞれ配置する。本例
では赤色光源1として633nmの波長光を放射す
るHe−Neレーザを用い、緑色光源2として488n
mの波長光を放射するArレーザを、青色光源3
として442nmの波長光を放射するHe−Cdレーザ
を用いる。各光源1〜3から発する光ビームは全
て直線偏向しているものとする。赤色光源1から
発した光ビームは、エキスパンタ4により拡大平
行光束とされ、直角プリズム5で反射して第1の
偏向素子である第1の音響光素子6に入射する。
この第1の音響光素子6は赤色光ビームを主走査
方向に高速振動させるものであり、赤色光ビーム
は高速振動して試料面をX方向(紙面に垂直方
向)に走査周波数f1で走査する。音響光素子6で
偏向された光ビームはリレーレンズ7及び8を経
てビームスプリツタとして作用する第1の偏向プ
リズム9及び1/4波長板10をそれぞれ透過して
第1のグイクロイツクプリズム11に入射する。
この第1のダイクロイツクプリズム11は緑色光
だけを反射し、他の波長域の光を透過する。この
第1のダイクロイツクプリズム11を透過した赤
色光ビームは、青色光だけを反射する第2のダイ
クロイツクプリズム12を透過して第2の偏向素
子である振動ミラー13に入射する。この振動ミ
ラー13は、赤色光ビーム、緑色光ビーム及び青
色光ビームについて共用するものとし、各光ビー
ムを試料のX方向と直交するY方向(紙面方向)
に偏向する。振動ミラー13で反射された赤色光
ビームは、リレーレンズ14及び15を経て対物
レンズ16で微小スポツト状に収束されて試料1
7に入射する。この結果、試料17は、微小スポ
ツト状に赤色光ビームによりX及びY方向に所定
の走査周波数で走査されることになる。本例では
試料17からの反射光を検出して試料の光学情報
を得るものとする。試料17からの反射光は再び
対物レンズ16で集光され、リレーレンズ15及
び14を経て再び振動ミラー13に入射し、この
振動ミラー13で反射してから第2及び第1のダ
イクロイツクプリズム12及び11を透過し、更
に1/4波長板10を透過して第1の偏光プリズム
9に入射する。偏光プリズム9に入射した光束
は、1/4波長板10を2回透過しているのでその
偏光面が90°回転しており、偏光面9aで反射さ
れて第1の凹レンズ18を経て第1のリニアイメ
ージセンサ19に微小スポツト状に収束された状
態で入射する。このリニアイメージセンサ19は
リレーレンズ14と凹レンズ18とによる結像位
置に配置され、試料17からの反射光を主走査方
向の1ライン毎に受光するように各素子を試料の
X方向(紙面に垂直方向)と対応する方向に1次
元的に配列され、試料17からの反射光を各素子
により受光して光電変換を行ない、読出し周波数
f2で各素子に蓄積した電荷を読出す。リニアイメ
ージセンサは電荷蓄積効果を有しているから、試
料17の画素とリニアイメージセンサ19を構成
する各受光素子とは常に1対1の対応関係とな
り、音響光学素子6による主走査方向の走査速度
にムラが生じても受光量が若干変化するに過ぎ
ず、フオトマルで光電変換を行なう従来の撮像装
置とは異なり画像歪みが生ずることはない。
(Embodiment) FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an embodiment of a color imaging device according to the present invention. A red light source 1, a green light source 2, and a blue light source 3 are arranged to emit light beams of the three primary colors of red, green, and blue, respectively. In this example, a He-Ne laser that emits light with a wavelength of 633 nm is used as the red light source 1, and a 488 nm wavelength light is used as the green light source 2.
An Ar laser that emits light with a wavelength of m is connected to the blue light source 3.
A He-Cd laser that emits light at a wavelength of 442 nm is used. It is assumed that all the light beams emitted from the light sources 1 to 3 are linearly polarized. A light beam emitted from a red light source 1 is expanded into a parallel beam by an expander 4, reflected by a right-angle prism 5, and incident on a first acousto-optic element 6, which is a first deflection element.
This first acousto-optic element 6 vibrates a red light beam at high speed in the main scanning direction, and the red light beam vibrates at high speed to scan the sample surface in the X direction (perpendicular to the plane of the paper) at a scanning frequency f 1 . do. The light beam deflected by the acousto-optic device 6 passes through relay lenses 7 and 8, passes through a first deflection prism 9 and a quarter-wave plate 10, which act as beam splitters, respectively, and then passes through a first Gikkreuzk prism 11. incident on .
This first dichroic prism 11 reflects only green light and transmits light in other wavelength ranges. The red light beam that has passed through this first dichroic prism 11 passes through a second dichroic prism 12 that reflects only blue light and enters a vibrating mirror 13 that is a second deflection element. This vibrating mirror 13 is commonly used for red light beam, green light beam, and blue light beam, and directs each light beam in the Y direction (direction of the paper) perpendicular to the X direction of the sample.
to be deflected. The red light beam reflected by the vibrating mirror 13 passes through relay lenses 14 and 15, and is converged into a minute spot by the objective lens 16.
7. As a result, the sample 17 is scanned by the red light beam in the form of a minute spot in the X and Y directions at a predetermined scanning frequency. In this example, optical information about the sample is obtained by detecting reflected light from the sample 17. The reflected light from the sample 17 is again focused by the objective lens 16, passes through the relay lenses 15 and 14, enters the vibrating mirror 13 again, is reflected by the vibrating mirror 13, and then passes through the second and first dichroic prisms 12. and 11, further passes through the 1/4 wavelength plate 10, and enters the first polarizing prism 9. The light flux incident on the polarizing prism 9 passes through the 1/4 wavelength plate 10 twice, so its polarization plane is rotated by 90°, and is reflected by the polarization plane 9a, passes through the first concave lens 18, and then passes through the first concave lens 18. The light enters the linear image sensor 19 in a converged state in the form of a minute spot. This linear image sensor 19 is placed at the imaging position formed by the relay lens 14 and the concave lens 18, and each element is arranged in the X direction of the sample (in the paper They are arranged one-dimensionally in a direction corresponding to the vertical direction), and each element receives the reflected light from the sample 17 and performs photoelectric conversion, thereby adjusting the readout frequency.
Read the charge accumulated in each element at f2 . Since the linear image sensor has a charge accumulation effect, there is always a one-to-one correspondence between the pixels of the sample 17 and each light-receiving element constituting the linear image sensor 19, and the scanning in the main scanning direction by the acousto-optic element 6 Even if the speed is uneven, the amount of light received changes only slightly, and unlike conventional imaging devices that perform photoelectric conversion, image distortion does not occur.

次に緑色光の走査について説明する。緑色光源
2から発生した光ビームは、エキスパンダ20及
び直角プリズム21を経て、第2の音響光学素子
22により第1の音響光学素子6と同一の周波数
f1で試料17のX方向に高速振動し、試料17を
X方向に走査周波数f1で高速走査する。第2の音
響光学素子22で偏向された緑色光ビームは、リ
レーレンズ23及び24を経て第2の偏向プリズ
ム25を透過し、直角プリズム26で反射し、1/
4波長板27を透過して第1のダイクロイツクプ
リズム11に入射する。この第1のダイクロイツ
クプリズム11は緑色光だけを反射するから、入
射した緑色光ビームは反射されて共通の光路に進
入し、第2のダイクロイツクプリズム12を透過
して振動ミラー13に入射する。そして、この振
動ミラー13により赤色光ビームと同様にY方向
に偏向され、リレーレンズ14及び15を経て対
物レンズ16により微小スポツト状に収束されて
試料17に入射する。この結果、試料17の赤色
光ビームによつて走査された部分が緑色光ビーム
により同時に走査されることになる。試料17か
らの反射光は、再び対物レンズ16で集光されリ
レーレンズ15及び14を経て振動ミラー13で
反射され、更に第2のダイクロイツクプリズム1
2を透過して第1のダイクロイツクプリズム11
で反射する。その後再び1/4波長板27を透過し
て偏光面が90°変化し、直角プリズム26で反射
し、更に第2の偏光プリズム25の偏光面25a
で反射し、第2の凹レンズ28を経てハーフミラ
ー29に入射する。そして、その透過光は微小ス
ポツト状に収束されて第2のリニアイメージセン
サ30に入射し、その反射光は合焦検出装置31
に入射して対物レンズ16の焦点検出用に供され
る。第2のリニアイメージセンサ30は、第1の
リニアイメージセンサ19と同様にリレーレンズ
14と第2の凹レンズ28との結像位置に配置さ
れ、試料17からの反射光を主走査方向の1ライ
ン毎に受光するように各素子を試料17のX方向
(紙面に垂直な方向)と対応する方向に1次元的
に配列し、試料17からの反射光を各受光素子で
受光して光電変換を行ない、読出し周波数f2で各
素子に蓄積された電荷を読出すものとする。
Next, scanning with green light will be explained. The light beam generated from the green light source 2 passes through an expander 20 and a rectangular prism 21, and then is converted to the same frequency as the first acousto-optic element 6 by a second acousto-optic element 22.
The sample 17 is vibrated at high speed in the X direction at f1 , and the sample 17 is scanned at high speed in the X direction at a scanning frequency f1 . The green light beam deflected by the second acousto-optic element 22 passes through the relay lenses 23 and 24, passes through the second deflection prism 25, is reflected by the right angle prism 26, and is 1/
The light passes through the four-wavelength plate 27 and enters the first dichroic prism 11. Since this first dichroic prism 11 reflects only green light, the incident green light beam is reflected and enters a common optical path, passes through the second dichroic prism 12, and enters the vibrating mirror 13. . Then, it is deflected in the Y direction by the vibrating mirror 13 in the same way as the red light beam, passes through relay lenses 14 and 15, is focused into a minute spot by the objective lens 16, and enters the sample 17. As a result, the portion of the sample 17 scanned by the red light beam is simultaneously scanned by the green light beam. The reflected light from the sample 17 is again focused by the objective lens 16, passes through relay lenses 15 and 14, is reflected by the vibrating mirror 13, and is further reflected by the second dichroic prism 1.
2 through the first dichroic prism 11
reflect. Thereafter, it passes through the 1/4 wavelength plate 27 again, the polarization plane changes by 90°, is reflected by the right angle prism 26, and is further transferred to the polarization plane 25a of the second polarizing prism 25.
The light is reflected by the light beam and enters the half mirror 29 via the second concave lens 28 . The transmitted light is converged into a minute spot and enters the second linear image sensor 30, and the reflected light is reflected by the focus detection device 31.
The light is incident on the object lens 16 and used for focus detection of the objective lens 16. Like the first linear image sensor 19, the second linear image sensor 30 is arranged at the imaging position of the relay lens 14 and the second concave lens 28, and converts the reflected light from the sample 17 into one line in the main scanning direction. Each element is arranged one-dimensionally in a direction corresponding to the X direction of the sample 17 (direction perpendicular to the plane of the paper) so that light is received by each light-receiving element, and the reflected light from the sample 17 is received by each light-receiving element and photoelectrically converted. Assume that the charge stored in each element is read out at a readout frequency f2 .

次に青色光の走査について説明する。青色光源
3から発した青色光ビームは、エキスパンダ32
及び直角プリズム33を経て第3の音響光学素子
34により主走査方向に走査周波数f1で高速振動
し、リレーレンズ35及び36を経て第3の偏光
プリズム37を透過し、直角プリズム38で反射
し、更に1/4波長板39を透過し、第2のダイク
ロイツクプリズム12で反射して共通の光路内進
入して共通の振動ミラー13に入射し、この振動
ミラー13により赤色及び緑色光ビームと同様に
Y方向に偏向される。更に、リレーレンズ14及
び15を経て対物レンズ16により微小スポツト
状に収束され試料17に入射する。この結果、赤
色、緑色及び青色の光ビームが合成されて1本の
走査光ビームが形成され、この走査光ビームによ
り試料17がX及びY方向に走査されることにな
る。試料17からの青色反射光は、再び対物レン
ズ16によつて集光され、リレーレンズ15及び
結像レンズ14を経て振動ミラー13に入射す
る。そして、この振動ミラー13で反射し、第2
のダイクロイツクプリズム12で反射して共通の
光路からはずれ、1/4波長板39を透過して偏向
面が90°変化し、直角プリズム38及び偏光プリ
ズム37で反射し、第3の凹レンズ40を経て微
小スポツト状に収束した状態で青色の反射光を受
光する第3のリニアイメージセンサ41に入射す
る。この第3のリニアイメージセンサ41もリレ
ーレンズ14と第3の凹レンズ40とによる結像
位置に配置され、第1及び第2のリニアイメージ
センサ19及び30と同様に試料17からの青色
反射光を主走査方向の1ライン毎に受光するよう
に各素子を試料17のX方向と対応する方向に1
次元的に配列され、各素子に蓄積された電荷を読
出し周波数f2で読出すように構成する。このよう
に各色成分の光ビームに対して振動ミラー13を
共用する構成とするので、垂直方向における光ビ
ームのずれはなくなり、レジストレーシヨンエラ
ーの発生を有効に防止できる。第2図は振動回路
の一例の構成を示す回路図である。垂直及び水平
同期信号V及びHを形成する同期回路42をクロ
ツク発生回路43に接続して水平同期信号Hを供
給する。クロツク発生回路43では、供給されて
くる水平同期信号Hに基いて第1、第2及び第3
のリニアイメージセンサ19,30及び41の各
素子に蓄積された電荷を読出すためにクロツクパ
ルスを形成し、この読出し用のクロツクパルスを
第1、第2及び第3のリニアイメージセンサ1
9,30及び41にそれぞれ供給する。また、同
期回路42には、第1、第2及び第3の音響光学
素子6,22及び34の駆動を制御する音響光学
素子駆動回路44を接続して水平同期信号Hを供
給し、また振動ミラー13の駆動を制御する振動
ミラー駆動回路45を接続して垂直同期信号Vを
供給し、更にプロセツサ回路を46を接続して垂
直同期信号V及び水平同期信号Hを供給する。第
1、第2及び第3のリニアイメージセンサ19,
30及び41では、試料17からの反射光量に応
じた電荷量が各素子に蓄積されるので、これら電
荷量を読出し用クロツクパルスに基いてそれぞれ
同期して読出し、各リニアイメージセンサ19,
30及び41に接続した増巾器47,48及び4
9を介してそれぞれ増巾し、プロセツサ回路46
から供給される垂直同期信号V及び水平同期信号
Hを印加して各カラー画像信号を形成する。そし
て、各カラー画像信号をカラーモニタ50に供給
して表示したり、VTR51に記録する。このよ
うに構成すれば、3つのリニアイメージセンサ1
9,30及び41から同期して電荷量を読出して
いるから、画像歪みの発生を有効に防止できる。
尚、本例ではリニアイメージセンサ19,20及
び41の読出し周波数f2と音響光学素子6,22
及び34の走査周波数f1とを一致させて主走査と
同期して各ニリアイメージセンサの各素子に蓄積
された電気量を読出す構成としたが、リニアイメ
ージセンサは電荷蓄積能力を具えているから、音
響光学素子の走査周波数f1と各リニアイメージセ
ンサの読出し周波数f2との間にずれが生じても画
像歪みや色ずれ等の不都合が生ずることがない。
Next, scanning with blue light will be explained. The blue light beam emitted from the blue light source 3 is transmitted to the expander 32.
The light then passes through the right-angle prism 33, vibrates at high speed in the main scanning direction at a scanning frequency f1 by the third acousto-optic element 34, passes through the relay lenses 35 and 36, passes through the third polarizing prism 37, and is reflected by the right-angle prism 38. , further passes through the 1/4 wavelength plate 39, is reflected by the second dichroic prism 12, enters a common optical path, and enters the common vibrating mirror 13, which converts the light into red and green light beams. Similarly, it is deflected in the Y direction. Further, the light passes through relay lenses 14 and 15 and is converged into a minute spot by an objective lens 16, and enters a sample 17. As a result, the red, green, and blue light beams are combined to form one scanning light beam, and the sample 17 is scanned in the X and Y directions by this scanning light beam. The blue reflected light from the sample 17 is again focused by the objective lens 16, passes through the relay lens 15 and the imaging lens 14, and enters the vibrating mirror 13. Then, it is reflected by this vibrating mirror 13, and the second
The light beam is reflected by the dichroic prism 12, deviates from the common optical path, passes through the 1/4 wavelength plate 39, the polarization plane changes by 90°, is reflected by the right angle prism 38 and the polarizing prism 37, and passes through the third concave lens 40. After that, the blue reflected light is converged into a minute spot and enters the third linear image sensor 41 which receives the blue reflected light. This third linear image sensor 41 is also arranged at the imaging position formed by the relay lens 14 and the third concave lens 40, and similarly to the first and second linear image sensors 19 and 30, it receives the blue reflected light from the sample 17. One element is placed in the direction corresponding to the X direction of the sample 17 so as to receive light for each line in the main scanning direction.
The elements are arranged dimensionally and are configured to read out the charges accumulated in each element at a readout frequency f2 . Since the configuration is such that the vibrating mirror 13 is shared for the light beams of each color component, there is no deviation of the light beams in the vertical direction, and the occurrence of registration errors can be effectively prevented. FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of an example of a vibration circuit. A synchronizing circuit 42 for forming vertical and horizontal synchronizing signals V and H is connected to a clock generating circuit 43 to supply a horizontal synchronizing signal H. The clock generation circuit 43 uses the first, second and third clock signals based on the supplied horizontal synchronizing signal H.
A clock pulse is formed to read out the charges accumulated in each element of the linear image sensors 19, 30, and 41, and this reading clock pulse is applied to the first, second, and third linear image sensors 1.
9, 30 and 41, respectively. Further, an acousto-optic element drive circuit 44 that controls the driving of the first, second, and third acousto-optic elements 6, 22, and 34 is connected to the synchronization circuit 42, and supplies a horizontal synchronization signal H. A vibrating mirror drive circuit 45 for controlling the drive of the mirror 13 is connected to supply a vertical synchronizing signal V, and a processor circuit 46 is further connected to supply a vertical synchronizing signal V and a horizontal synchronizing signal H. first, second and third linear image sensors 19,
30 and 41, the amount of charge corresponding to the amount of reflected light from the sample 17 is accumulated in each element, so these amounts of charge are read out in synchronization based on the readout clock pulse, and the linear image sensors 19,
Amplifiers 47, 48 and 4 connected to 30 and 41
9, respectively, and the processor circuit 46.
Each color image signal is formed by applying a vertical synchronizing signal V and a horizontal synchronizing signal H supplied from. Each color image signal is then supplied to the color monitor 50 for display or recorded on the VTR 51. With this configuration, three linear image sensors 1
Since the amount of charge is read out synchronously from 9, 30, and 41, image distortion can be effectively prevented.
In this example, the readout frequency f 2 of the linear image sensors 19, 20, and 41 and the acousto-optic elements 6, 22
and 34 scanning frequencies f1 are made to match, and the amount of electricity accumulated in each element of each Niria image sensor is read out in synchronization with the main scanning, but linear image sensors are equipped with a charge accumulation ability. Therefore, even if a deviation occurs between the scanning frequency f 1 of the acousto-optic element and the readout frequency f 2 of each linear image sensor, problems such as image distortion and color shift will not occur.

第3図はリニアイメージセンサ上に投影される
ビームスポツトとリニアイメージセンサを構成す
る各素子との関係を示す平面図である。本発明で
は3個のリニアイメージセンサ19,30及び4
1を同一構成としているので、赤色光を受光する
第1のリニアイメージセンサ19を以つて説明す
る。試料17からの反射光はリニアイメージセン
サ19に微小スポツト状に投影されるが、本例で
は投影されるビームスポツト55の径を各素子1
9a〜19nの受光面より若干大きいスポツト径
となるように構成する。投影されたビームスポツ
ト55は、素子19a〜19nの配列方向である
X方向に順次偏向されるから、試料17からの反
射光は各素子19a〜19nにより順次1次元的
に受光され、試料17からの反射光量に応じた電
荷が各素子に蓄積され、光電出力信号に変換され
る。本例のように試料17からの反射光をイメー
ジセンサ19の各素子の受光面より大きいスポツ
ト径として入射させる構成とすれば、イメージセ
ンサ19に対する入射光の位置誤差を生じた場合
や外乱振動に対して安定になる。特にズームで撮
影する場合には光ビームのスポツト径が変動し易
いため、ズーム撮影機能を具える撮像装置に有効
である。
FIG. 3 is a plan view showing the relationship between the beam spot projected onto the linear image sensor and each element constituting the linear image sensor. In the present invention, three linear image sensors 19, 30 and 4 are used.
1 have the same configuration, the first linear image sensor 19 that receives red light will be explained. The reflected light from the sample 17 is projected onto the linear image sensor 19 in the form of a minute spot, but in this example, the diameter of the projected beam spot 55 is determined by the diameter of each element 1.
The spot diameter is configured to be slightly larger than that of the light receiving surfaces 9a to 19n. The projected beam spot 55 is sequentially deflected in the X direction, which is the arrangement direction of the elements 19a to 19n, so that the reflected light from the sample 17 is one-dimensionally received by each of the elements 19a to 19n, and is reflected from the sample 17. A charge corresponding to the amount of reflected light is accumulated in each element and converted into a photoelectric output signal. If the reflected light from the sample 17 is made to enter as a spot diameter larger than the light-receiving surface of each element of the image sensor 19 as in this example, if a positional error of the incident light with respect to the image sensor 19 occurs or external vibration becomes stable. In particular, when photographing with zoom, the spot diameter of the light beam is likely to change, so this is effective for an imaging device equipped with a zoom photographing function.

第4図は、リニアイメージセンサの読出し周波
数と各素子に蓄積される電荷量との関係を示すグ
ラフである。上述した実施例では音響光学素子
6,22及び34の走査周波数f1とリニアイメー
ジセンサ19,30及び41の読出し周波数f2
を1:1の関係としたが、リニアイメージセンサ
は電荷蓄積能力を具えているから同期させる必要
はなく、音響光学素子による走査周波数f1を読出
し周波数f2より大きくなるように設定することが
できる。本例ではこの電荷蓄積効果を利用した例
を示す。第4図Aは、リニアイメージセンサの読
出し周波数f2が光ビームの主走査方向の走査周波
数f1と等しい場合、すなわち、光ビームで1回試
料を走査する毎に素子に蓄積された電荷量を読出
す構成とした場合の蓄積電荷量を示し、同図Bは
f1=2f2の場合、すなわち光ビームで2回試料を
走査してから素子に蓄積された電荷量を読出す構
成とした場合の蓄積電荷量を示し、同図Cはf1
3f2の場合、すなわち光ビームで3回試料を走査
してから素子に蓄積されて電荷量を読出す構成と
した場合の蓄積電荷量を示している。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the readout frequency of the linear image sensor and the amount of charge accumulated in each element. In the embodiment described above, the scanning frequency f 1 of the acousto-optic elements 6, 22, and 34 and the readout frequency f 2 of the linear image sensors 19, 30, and 41 were in a 1:1 relationship, but the linear image sensor has a charge storage capacity. , there is no need for synchronization, and the scanning frequency f 1 by the acousto-optic element can be set to be higher than the readout frequency f 2 . This example shows an example that utilizes this charge accumulation effect. Figure 4A shows the case where the readout frequency f2 of the linear image sensor is equal to the scanning frequency f1 in the main scanning direction of the light beam, that is, the amount of charge accumulated in the element each time the sample is scanned once with the light beam. Figure B shows the amount of accumulated charge when the configuration is read out.
C shows the amount of accumulated charge when f 1 = 2f 2 , that is, when the sample is scanned twice with a light beam and then the amount of charge accumulated in the element is read out.
3f 2 , that is, the amount of accumulated charge is shown in the case of a configuration in which the sample is scanned three times with a light beam and then the amount of charge accumulated in the element is read out.

このように、試料17からの反射光を各イメー
ジセンサ19,30及び41で複数回受光するよ
うに構成すれば、光ビームによる主走査周波数f1
とイメージセンサの読出し周波数f2とを等しく設
定する場合に比べて光源のノイズの影響が平均化
されるため実質的に光電出力信号のS/N比を向
上させることができる。勿論、この場合、イメー
ジセンサの読出し周波数f2は常に一定とし、所定
のテレビジヨンレートの信号を得ることができ
る。
In this way, if the image sensors 19, 30, and 41 are configured to receive the reflected light from the sample 17 multiple times, the main scanning frequency f1 of the light beam can be increased.
Compared to the case where the readout frequency f 2 of the image sensor and the readout frequency f 2 of the image sensor are set equal, the influence of the noise of the light source is averaged out, so that the S/N ratio of the photoelectric output signal can be substantially improved. Of course, in this case, the readout frequency f2 of the image sensor is always constant, and a signal at a predetermined television rate can be obtained.

第4図ではイメージセンサの読出し周波数を変
えるようにしたが、これを一定とし、音響光学素
子による走査周波数を変えるようにしても同様の
効果が得られることは勿論である。
In FIG. 4, the readout frequency of the image sensor is changed, but it goes without saying that the same effect can be obtained even if the readout frequency of the image sensor is kept constant and the scanning frequency of the acousto-optic element is changed.

次に解像度について説明する。第5図Aは従来
の光学式走査型顕微鏡撮像装置による試料上の走
査状態を模式的に示す線図であり、第5図Bは本
発明による顕微鏡撮像装置による試料上の走査状
態を模式的に示す線図である。従来の光学式走査
型顕微鏡装置では、出力の小さい光源を用いる場
合には走査速度を遅くして走査線密度を小さく設
定せざるを得ず、このため走査線間に存在する光
学情報が欠落する不都合が生じていた。一方、光
ビームの主走査方向の走査周波数f1をイメージセ
ンサ19,30及び41の読出し周波数f2のほぼ
整数倍となるように設定すれば、主走査速度を増
加し走査線密度を高くしてもほぼ同等の大きさの
光電出力信号を得ることができる。この結果、光
電出力信号のS/N比が劣化したり、光ビームの
走査速度を遅くすることなく走査線密度を等価的
に高く設定でき、より正確に試料の光学情報を再
現することができる。特に、従来の光学式走査型
顕微鏡によりホトマスクやレチクルパターンのパ
ターン欠陥検査を行なう場合には、微小な欠陥が
走査線間に存在してしまい欠陥を見逃すことが
応々にしてあつたので、走査線密度を等価的に高
く設定できることは、パターン欠陥検査装置にき
わめて有効である。
Next, resolution will be explained. FIG. 5A is a diagram schematically showing the scanning state on a sample by the conventional optical scanning microscope imaging device, and FIG. 5B is a diagram schematically showing the scanning state on the sample by the microscope imaging device according to the present invention. FIG. In conventional optical scanning microscope devices, when using a light source with low output, the scanning speed must be slowed down and the scanning line density must be set low, resulting in the loss of optical information between the scanning lines. An inconvenience was occurring. On the other hand, if the scanning frequency f 1 of the light beam in the main scanning direction is set to be approximately an integral multiple of the readout frequency f 2 of the image sensors 19, 30, and 41, the main scanning speed can be increased and the scanning line density can be increased. However, it is possible to obtain a photoelectric output signal of approximately the same magnitude. As a result, the scanning line density can be set equivalently high without deteriorating the S/N ratio of the photoelectric output signal or slowing down the scanning speed of the light beam, making it possible to more accurately reproduce the optical information of the sample. . In particular, when inspecting pattern defects on photomasks and reticle patterns using conventional optical scanning microscopes, microscopic defects often exist between scanning lines and are often overlooked. Being able to set the line density to an equivalently high value is extremely effective for pattern defect inspection equipment.

次に色収差の防止について説明する。 Next, prevention of chromatic aberration will be explained.

カラー撮像装置では3原色の光ビームを光学素
子を介して試料に照射するため光学素子による色
収差を補正する必要がある。本例では各リニアイ
メージセンサ19,30及び41の前方に光軸方
向に移動可能に配置した第1〜第3の凹レンズ1
8,28及び40の光軸方向の各位置を調整する
と共に各リニアイメージセンサの光軸方向の位置
を調整して色収差を除去する。まず、3原色のう
ち中間の波長域にある緑色光を基準にして光学系
を収差のない状態に設定する。この場合第2の凹
レンズ28の位置を変化させて調整すると容易に
なる。この状態において試料17からの反射光が
第1及び第3のリニアイメージセンサ19及び3
7上に所定のビームスポツト径で結像するように
第1及び第3の凹レンズ18及び36を適切に光
軸方向に移動させてると共にリニアイメージセン
サ19及び41の光軸方向の位置を調整して赤色
及び青色について色収差を除去する。
In a color imaging device, a sample is irradiated with light beams of three primary colors through optical elements, so it is necessary to correct chromatic aberration caused by the optical elements. In this example, first to third concave lenses 1 are arranged movably in the optical axis direction in front of each linear image sensor 19, 30, and 41.
8, 28, and 40 in the optical axis direction, and also adjust the position of each linear image sensor in the optical axis direction to remove chromatic aberration. First, the optical system is set to be free of aberrations using green light, which is in the middle wavelength range of the three primary colors, as a reference. In this case, adjustment can be facilitated by changing the position of the second concave lens 28. In this state, the reflected light from the sample 17 is transmitted to the first and third linear image sensors 19 and 3.
The first and third concave lenses 18 and 36 are appropriately moved in the optical axis direction, and the positions of the linear image sensors 19 and 41 in the optical axis direction are adjusted so that an image is formed on the image sensor 7 with a predetermined beam spot diameter. to remove chromatic aberration for red and blue.

本例のように凹レンズを用いて色収差を除去す
れば、各リニアイメージセンサに入射する光束の
振れ角を大きくできる利点がある。尚、凹レンズ
の代りに変倍レンズ系を用いて色収差を除去する
こともできる。
If chromatic aberration is removed using a concave lens as in this example, there is an advantage that the deflection angle of the light beam incident on each linear image sensor can be increased. Note that chromatic aberration can also be removed by using a variable magnification lens system instead of a concave lens.

次に合焦検出装置31の構成について説明す
る。本例では3原色のうち中間の波長域にある緑
色反射光に基いて合焦検出を行なう。緑色反射光
の光路内に配置したハーフミラー29により緑色
反射光の一部を分岐して凸レンズ60に入射させ
る。この凸レンズ60は、試料17から発した反
射光を第1〜第3のリニアイメージセンサ19,
28及び37と共役の位置に結像させるものであ
り、凸レンズ60を射出した光束はスリツト板6
1を通過してハーフミラー62に入射する。そし
て、その透過光は第1の光検出器63に入射し、
その反射光は第2の光検出器64に入射する。そ
して、第1の光検出器63を凸レンズ60の結像
点の前側に配置し、第2の光検出器64を結像点
の後側に配置する。このように構成すれば、各光
検出器63及び64に入射する光束は非合焦状態
に応じて光量分布がそれぞれ変動するから、第1
及び第2の光検出器63及び64の受光面積を入
射ビーム径よりも小さくなるよう規制して第1の
光検出器63と第2の光検出器64の光電出力値
を比較すれば容易に合焦検出することができる。
このようにリニアイメージセンサに入射する観察
光の一部を分岐して合焦検出装置に入射させ、直
接観察光を用いて焦点検出する構成としているか
ら、より正確な焦点検出を行なうことができる。
Next, the configuration of the focus detection device 31 will be explained. In this example, focus detection is performed based on green reflected light in the middle wavelength range of the three primary colors. A part of the green reflected light is branched by a half mirror 29 disposed in the optical path of the green reflected light and made to enter the convex lens 60 . This convex lens 60 transmits the reflected light emitted from the sample 17 to the first to third linear image sensors 19,
28 and 37, and the light beam emitted from the convex lens 60 passes through the slit plate 6.
1 and enters the half mirror 62. Then, the transmitted light enters the first photodetector 63,
The reflected light enters the second photodetector 64. The first photodetector 63 is placed in front of the imaging point of the convex lens 60, and the second photodetector 64 is placed behind the imaging point. With this configuration, the light intensity distribution of the light beams incident on each of the photodetectors 63 and 64 varies depending on the out-of-focus state, so the first
It is easy to compare the photoelectric output values of the first photodetector 63 and the second photodetector 64 by regulating the light-receiving areas of the second photodetectors 63 and 64 to be smaller than the incident beam diameter. Focus can be detected.
In this way, a part of the observation light that enters the linear image sensor is branched and made to enter the focus detection device, and focus detection is performed using the direct observation light, so more accurate focus detection can be performed. .

第6図は合焦検出装置の制御回路の一例の構成
を示す回路図である。第1及び第2の光検出器6
3及び64を作動増幅器65に接続し、第1光検
出器63と第2光検出器64との受光量の差を検
出してフオーカシングエラー信号を作る。そし
て、このフオーカシングエラー信号をスイツチ6
6を得てサーボループ内の対物レンズ駆動回路
(図示せず)に供給し、対物レンズ16をa又は
b方向に偏移させて自動的に対物レンズ16を合
焦位置に偏移させる。また、本例では対物レンズ
16が合焦位置から大きくずれて対物レンズの駆
動制御ができなくなる不都合を回避するための制
御回路も設ける。すなわち、第1及び第2の光検
出器63及び64を加算器67に接続し、光検出
器の光電出力の和信号を作り比較器68の反転出
力端子に入力させ、基準電圧Vと比較し、この出
力をスイツチ66の制御端子に供給する。対物レ
ンズ16が合焦位置から大きくずれると、各光検
出器に入射する光量が著しく低下するから、基準
となる閥値と対応する基準電圧Vを比較器68に
入力させこの閥値より和信号が小さい場合には比
較器68の出力によりスイツチ66をオフする。
そして、スイツチ66の共通端子66aがボリユ
ーム69と接続するように切り換える。このボリ
ユーム69は、電源(図示せず)に接続され、対
物レンズ16が基準設定位置に位置するように駆
動出力をサーボループに供給する。そして、観察
すべき試料に応じて適切な位置にボリユームを設
定する。このように構成すれば、観察すべき試料
を交換した場合や、反射光像と透過光像を切り換
える場合でも、誤動作することなく対物レンズを
駆動制御できる。
FIG. 6 is a circuit diagram showing the configuration of an example of a control circuit of the focus detection device. First and second photodetector 6
3 and 64 are connected to a differential amplifier 65, and a difference in the amount of light received by the first photodetector 63 and the second photodetector 64 is detected to generate a focusing error signal. Then, this focusing error signal is sent to switch 6.
6 is supplied to an objective lens drive circuit (not shown) in a servo loop to shift the objective lens 16 in the a or b direction to automatically shift the objective lens 16 to the in-focus position. Further, in this example, a control circuit is also provided to avoid the inconvenience that the objective lens 16 is largely deviated from the in-focus position, making it impossible to control the drive of the objective lens. That is, the first and second photodetectors 63 and 64 are connected to the adder 67, a sum signal of the photoelectric outputs of the photodetectors is generated, inputted to the inverting output terminal of the comparator 68, and compared with the reference voltage V. , and supplies this output to the control terminal of switch 66. If the objective lens 16 deviates significantly from the in-focus position, the amount of light incident on each photodetector will drop significantly. Therefore, the reference threshold value and the corresponding reference voltage V are input to the comparator 68, and the sum signal is calculated from this threshold value. If is small, the output of the comparator 68 turns off the switch 66.
Then, the switch 66 is switched so that the common terminal 66a is connected to the volume 69. This volume 69 is connected to a power source (not shown) and supplies a drive output to the servo loop so that the objective lens 16 is located at the reference setting position. Then, set the volume at an appropriate position depending on the sample to be observed. With this configuration, even when changing the sample to be observed or switching between a reflected light image and a transmitted light image, the objective lens can be driven and controlled without malfunctioning.

本発明は上述した実施例だけに限定されるもの
ではなく幾多の変更や変形が可能である。例えば
上述した実施例では、赤、緑及び青の3本の光ビ
ームを試料に投射する構成としたが、赤と青のよ
うに2本の光ビームを投射する構成としてもよ
い。
The present invention is not limited to the embodiments described above, but can be modified and modified in many ways. For example, in the embodiment described above, three light beams of red, green, and blue are projected onto the sample, but a structure may be adopted in which two light beams, such as red and blue, are projected.

また、上述した実施例では試料からの反射光を
用いて撮像する構成としたが、試料からの透過光
を利用して撮像する構成とすることもできる。
Further, in the above-described embodiments, the configuration is such that the image is taken using the reflected light from the sample, but it is also possible to use the configuration that the image is taken using the transmitted light from the sample.

また、偏向手段による走査周波数f1とリニアイ
メージセンサの読出し周波数f2とは必ずしも整数
倍の関係を持たせる必要はなく、例えば走査周波
数f1のリニアイメージセンサの読出し周波数に対
する倍率が大きい場合には整数倍とならなくても
画像上不都合を生ずることはない。
Furthermore, the scanning frequency f 1 by the deflection means and the readout frequency f 2 of the linear image sensor do not necessarily have to have an integral multiple relationship. Even if it is not an integer multiple, there will be no problem with the image.

更に、光ビームを偏向する手段としては例えば
ポリゴンミラー等の任意の偏向手段を用いること
ができる。
Further, as a means for deflecting the light beam, any deflecting means such as a polygon mirror can be used.

更に、上述した実施例では3原色光ビーム毎に
音響光学素子を配置した構成としたが、各原色光
ビームを単一音響光学素子に入射させて高速振動
させることもできる。この場合音響光学素子への
最適入射角は、光の波長により相異しているので
各光ビームを同一平面内で入射角を変えて単一の
音響光学素子に入射させてX方向に偏向させる。
また、3原色光ビームを異なる平面に沿つて単一
の音響光学素子に入射させることもできる。この
ように、単一の音響光学素子を用いる場合には、
音響光学素子から異なる方向に出射する光ビーム
を共通の振動ミラーに入射させるための光学系が
必要になるが、音響光学素子は高価であるから装
置全体としての価格を安価にできる利点を達成で
きる。
Further, in the above-described embodiment, an acousto-optic element is arranged for each of the three primary color light beams, but it is also possible to make each primary color light beam incident on a single acousto-optic element and cause it to vibrate at high speed. In this case, the optimal angle of incidence on the acousto-optic element differs depending on the wavelength of the light, so each light beam is made incident on a single acousto-optic element by changing the angle of incidence within the same plane and deflected in the X direction. .
It is also possible to make the three primary color light beams incident on a single acousto-optic element along different planes. In this way, when using a single acousto-optic element,
An optical system is required to direct the light beams emitted from the acousto-optic elements in different directions into a common vibrating mirror, but since acousto-optic elements are expensive, the advantage of reducing the cost of the entire device can be achieved. .

(発明の効果) 以上説明した本発明による効果を要約すると次
の通りである。
(Effects of the Invention) The effects of the present invention explained above are summarized as follows.

(1) 副走査を行なう振動ミラーを各光ビームに対
して共通に用いているから、垂直方向の色ず
れ、すなわちレジストレーシヨンエラーの発生
を防止することができる。
(1) Since a vibrating mirror that performs sub-scanning is commonly used for each light beam, it is possible to prevent vertical color shift, that is, registration error.

(2) 光電変換素子として電荷蓄積効果を有するリ
ニアイメージセンサを用い、各リニアイメージ
センサをそれぞれ同期して読出す構成としてい
るから、光ビームの走査速度が変動しても画像
歪みや色ずれ等の発生を完全に防止できる。
(2) A linear image sensor with a charge accumulation effect is used as a photoelectric conversion element, and each linear image sensor is read out synchronously, so even if the scanning speed of the light beam changes, there will be no image distortion or color shift. can be completely prevented from occurring.

(3) 各色成分の光ビームの走査周波数をリニアイ
メージセンサの読出し周波数のほぼ整数倍とな
るように設定すれば、光源のノイズの影響が平
均化されるため実質的にS/N比の高いカラー
画像信号を得ることができる。しかも、光ビー
ムの走査速度を遅くすることなく等価的に走査
線密度を高くすることができ、試料の光学情報
の欠落を回避できる。特にリニアイメージセン
サは1000画素以上のものを得ることができるの
で、高解像度のカラー画像信号を形成すること
ができる。
(3) If the scanning frequency of the light beam for each color component is set to be approximately an integral multiple of the readout frequency of the linear image sensor, the influence of noise from the light source will be averaged out, effectively increasing the S/N ratio. A color image signal can be obtained. Moreover, the scanning line density can be equivalently increased without slowing down the scanning speed of the light beam, and loss of optical information on the sample can be avoided. In particular, a linear image sensor can obtain 1000 pixels or more, so it can form a high-resolution color image signal.

(4) 合焦検出装置をリニアイメージセンサと試料
との間に配置し、リニアイメージセンサに入射
する観察光の一部を分岐して直接観察光を用い
て焦点検出する構成としているから、一層正確
な焦点状態で試料を撮像することができる。
(4) The focus detection device is placed between the linear image sensor and the sample, and a part of the observation light incident on the linear image sensor is branched to directly detect the focus using the observation light. The sample can be imaged with accurate focus.

(5) 色分解光学とリニアイメージセンサとの間に
倍率を変えるためのレンズ系を光軸方向に移動
可能に配置し、このレンズ系の位置を調整して
容易に色収差を除去することができる。
(5) A lens system for changing magnification is arranged movably in the optical axis direction between the color separation optics and the linear image sensor, and chromatic aberration can be easily removed by adjusting the position of this lens system. .

(6) 光源としてレーザ光源を用いれば、試料表面
の凹凸により位相差が生じ、干渉作用による明
暗により試料表面の凹凸を鮮明に映出すること
ができる。
(6) If a laser light source is used as the light source, a phase difference will occur due to the unevenness of the sample surface, and the unevenness of the sample surface can be clearly imaged due to the brightness and darkness caused by the interference effect.

(7) 生体試料を観察する場合、レーザ光は生体中
に含まれる微量の螢光成分を励起でき、一方リ
ニアイメージセンサは螢光領域にも感度を有し
ているので、螢光フイルタを用いることなく生
体像を正確に再現できる。
(7) When observing biological samples, laser light can excite minute amounts of fluorescent components contained in living organisms, while linear image sensors are also sensitive to fluorescent regions, so a fluorescent filter is used. It is possible to accurately reproduce the biological image without any trouble.

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

第1図は本発明によるカラー撮像装置の一例の
構成を示す線図、第2図は駆動回路の一例の構成
を示す回路図、第3図はリニアイメージセンサ上
に投影されるビームスポツトと素子との関係を示
す平面図、第4図A〜Cはリニアイメージセンサ
の読出し周波数と蓄積電荷量との関係を示すグラ
フ、第5図A及びBは試料上の走査線の状態を示
す線図、第6図は本発明による合焦検出装置の一
例の回路構成を示す回路図である。 1……赤色光源、2……緑色光源、3……青色
光源、4,20,32……エキスパンダ、5,2
1,26,33,38……直角プリズム、6,2
2,34……音響光学素子、7,8,14,1
5,23,24,35,36……リレーレンズ、
9,25,37……偏光プリズム、10,27,
39……1/4波長板、11,12……ダイクロイ
ツクプリズム、13……振動ミラー、16……対
物レンズ、17……試料、18,28,40……
凹レンズ、19,30,41……リニアイメージ
センサ、29,62……ハーフミラー、31……
合焦検出装置、42……同期回路、43……クロ
ツク発生回路、44……音響光学素子駆動回路、
45……振動ミラー駆動回路、46……プロセツ
サ回路、47,48,49……増巾器、50……
カラーモニタ、51……VTR、55……ビーム
スポツト、60……凸レンズ、61……スリツト
板、63,64……光検出器、65……差動増巾
器、66……スイツチ、67……加算器、68…
…比較器、69……ボリユーム。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an example of a color imaging device according to the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of an example of a drive circuit, and FIG. 3 is a beam spot and elements projected onto a linear image sensor. 4A to 4C are graphs showing the relationship between the readout frequency of the linear image sensor and the amount of accumulated charge, and FIGS. 5A and B are diagrams showing the state of the scanning line on the sample. , FIG. 6 is a circuit diagram showing a circuit configuration of an example of a focus detection device according to the present invention. 1... Red light source, 2... Green light source, 3... Blue light source, 4, 20, 32... Expander, 5, 2
1, 26, 33, 38...Right angle prism, 6, 2
2, 34... Acousto-optic element, 7, 8, 14, 1
5, 23, 24, 35, 36...Relay lens,
9, 25, 37...Polarizing prism, 10, 27,
39...1/4 wavelength plate, 11, 12...Dichroic prism, 13...Vibrating mirror, 16...Objective lens, 17...Sample, 18, 28, 40...
Concave lens, 19, 30, 41... Linear image sensor, 29, 62... Half mirror, 31...
Focus detection device, 42... Synchronization circuit, 43... Clock generation circuit, 44... Acousto-optic element drive circuit,
45... Vibrating mirror drive circuit, 46... Processor circuit, 47, 48, 49... Amplifier, 50...
Color monitor, 51...VTR, 55...Beam spot, 60...Convex lens, 61...Slit plate, 63, 64...Photodetector, 65...Differential amplifier, 66...Switch, 67... ...Adder, 68...
...Comparator, 69...Volume.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 異なる色成分の複数の光ビームを放射する複
数の光源と、 これら光源から発した複数の光ビームを主走査
方向に偏向させる第1の偏向手段と、 前記第1の偏向手段から出射した光ビームを合
成するビーム合成光学系と、 ビーム偏向ミラーを有し、合成された光ビーム
を前記主走査方向と直交する副走査方向に偏向す
る第2の偏向手段と、 第1及び第2の偏向手段によつて偏向された光
ビームを微小スポツト状に収束させて試料に投射
する対物レンズと、 試料により反射され前記第2の偏向手段により
偏向された反射光を各色成分毎に色分解する色分
解光学系と、 前記主走査方向に1次元的に配列された複数の
受光素子を有し、前記試料で反射した各色成分光
を前記色分解光学系を介してそれぞれ受光して互
いに同期して光電出力信号を出力する複数のリニ
アイメージセンサとを具えることを特徴とするカ
ラー撮像装置。 2 前記色分解光学系と前記リニアイメージセン
サとの間に光軸方向に移動可能にレンズ系を配置
し、このレンズ系の位置を調整して色収差を除去
するように構成したことを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載のカラー撮像装置。 3 異なる色成分の複数の光ビームを放射する複
数の光源と、 前記光源から発した光ビームを合成するビーム
合成光学系と、 合成された光ビームを主走査方向に偏向させる
第1の偏向手段と、 ビーム偏向ミラーを有し、前記第1の偏向手段
によつて偏向された光ビームを前記主走査方向と
直交する副走査方向に偏向する第2の偏向手段
と、 第1及び第2の偏向手段によつて偏向された光
ビームを微小スポツト状に収束させて試料に投射
する対物レンズと、 試料により反射され前記第2の偏向手段により
偏向された反射光を各色成分毎に色分解する色分
解光学系と、 前記主走査方向に1次元的に配列された複数の
受光素子を有し、前記試料で反射した各色成分光
を前記第2の偏向手段及び色分解光学系を介して
それぞれ受光して互いに同期して光電出力信号を
出力する複数のリニアイメージセンサとを具える
ことを特徴とするカラー撮像装置。 4 前記色分解光学系とリニアイメージセンサと
の間に光軸方向に移動可能にレンズ系を配置し、
このレンズ系の位置を調整して色収差を除去する
ように構成したことを特徴とする特許請求の範囲
第3項記載のカラー撮像装置。
[Scope of Claims] 1. A plurality of light sources that emit a plurality of light beams of different color components; a first deflection means that deflects the plurality of light beams emitted from these light sources in the main scanning direction; a beam combining optical system that combines the light beams emitted from the deflection means; a second deflection means that has a beam deflection mirror and deflects the combined light beam in a sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction; an objective lens that converges the light beams deflected by the first and second deflection means into a minute spot shape and projects it onto the sample; a color separation optical system that separates each color, and a plurality of light receiving elements arranged one-dimensionally in the main scanning direction, and receives each color component light reflected by the sample through the color separation optical system. A color imaging device comprising: a plurality of linear image sensors that output photoelectric output signals in synchronization with each other. 2. A lens system is arranged between the color separation optical system and the linear image sensor so as to be movable in the optical axis direction, and the position of the lens system is adjusted to remove chromatic aberration. A color imaging device according to claim 1. 3. A plurality of light sources that emit a plurality of light beams of different color components, a beam combining optical system that combines the light beams emitted from the light sources, and a first deflection means that deflects the combined light beam in the main scanning direction. and a second deflection means having a beam deflection mirror and deflecting the light beam deflected by the first deflection means in a sub-scanning direction perpendicular to the main scanning direction; an objective lens that converges the light beam deflected by the deflection means into a minute spot shape and projects it onto the sample, and separates the reflected light reflected by the sample and deflected by the second deflection means into each color component. It has a color separation optical system and a plurality of light receiving elements arranged one-dimensionally in the main scanning direction, and each color component light reflected by the sample is transmitted through the second deflection means and the color separation optical system. A color imaging device comprising a plurality of linear image sensors that receive light and output photoelectric output signals in synchronization with each other. 4. A lens system is arranged between the color separation optical system and the linear image sensor so as to be movable in the optical axis direction,
4. The color imaging device according to claim 3, wherein the color imaging device is configured to remove chromatic aberration by adjusting the position of this lens system.
JP60076611A 1984-09-28 1985-04-12 Color image pickup device Granted JPS61236286A (en)

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DE8585306813T DE3586383T2 (en) 1984-09-28 1985-09-25 IMAGE RECORDING DEVICE.
EP85306813A EP0176358B1 (en) 1984-09-28 1985-09-25 Image pick-up apparatus
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