JPH06331537A - Optical inspection apparatus - Google Patents

Optical inspection apparatus

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Publication number
JPH06331537A
JPH06331537A JP5123779A JP12377993A JPH06331537A JP H06331537 A JPH06331537 A JP H06331537A JP 5123779 A JP5123779 A JP 5123779A JP 12377993 A JP12377993 A JP 12377993A JP H06331537 A JPH06331537 A JP H06331537A
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JP
Japan
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light
optical
echo
light source
inspected
Prior art date
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Application number
JP5123779A
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Japanese (ja)
Inventor
Akira Furusawa
明 古澤
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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Publication of JPH06331537A publication Critical patent/JPH06331537A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide an optical inspection apparatus which detects an optical echo at a high S/N ratio. CONSTITUTION:An optical inspection apparatus is provided with a first light source 1 which supplies first light, with a light divider 2 which divides the first light into two luminous fluxes with an optical delay device 4 which changes the optical path length of light of one out of the two luminous fluxes, with an irradiation means 8 by which an object 20 to be inspected is irradiated with the two luminuous fluxes and with a photodetector 9 which detects and outputs light from the object 20 to be detected. The optical inspection apparatus is provided with a second light source 60 which radiates second light used to reduce the influence of the light generated in the object 20 to be detected after the object 20 to be detected has been irradiated with the first light.

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、例えば物質の物理化学
的な性質の差を光学的に観察できる光学的検査装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical inspection device capable of optically observing a difference in physicochemical properties of substances.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、レーザー光で試料を走査して得
られた光情報を用いて試料を観察するレーザー走査顕微
鏡が知られている。しかし、従来のレーザー走査顕微鏡
によって得られる試料の情報は、通常の光学顕微鏡の画
像から得られる情報と比較すると質的に大差ないもので
あった。これに対して、本出願人は特開平4−2696
44号公報において、通常の光学顕微鏡では得られない
試料の物理化学的な性質の差異に関する情報を得ること
ができる顕微鏡として光エコー顕微鏡を提案した。光エ
コー顕微鏡は、試料にレーザー光を照射して、試料中に
含まれているそのレーザー光と共鳴しうる光吸収体にお
ける光エコーによる光学的位相緩和時間(一般に、「T
2 緩和時間」又は「横緩和時間」と呼ばれている時間で
ある。)を測定する物である。光エコーの現象について
は、例えば、「超高速光技術」(矢島達男編、丸善、平
成2年3月発行)に記載されている。
2. Description of the Related Art Generally, there is known a laser scanning microscope for observing a sample by using optical information obtained by scanning the sample with a laser beam. However, the information of the sample obtained by the conventional laser scanning microscope is qualitatively the same as the information obtained from the image of the usual optical microscope. On the other hand, the applicant of the present invention has disclosed in
In Japanese Patent Laid-Open No. 44-44, a light echo microscope was proposed as a microscope capable of obtaining information on the difference in physicochemical properties of a sample, which cannot be obtained by an ordinary optical microscope. The optical echo microscope irradiates a sample with a laser beam, and an optical phase relaxation time (generally, "T") due to an optical echo in a light absorber that can resonate with the laser beam contained in the sample.
2 This is the time called "relaxation time" or "lateral relaxation time". ) Is a thing to measure. The phenomenon of optical echo is described in, for example, “Ultrafast optical technology” (edited by Tatsuo Yajima, Maruzen, published in March 1990).

【0003】特開平4−269644号公報において
は、光エコー測定とレーザー走査顕微鏡と組み合わせて
そのレーザー光と試料とを2次元的に、さらには3次元
的に相対的に走査して、得られた位相緩和時間を2次元
的叉は3次元的にマッピングすることにより、試料の物
理化学的な性質の分布状態を明らかにすることができる
と述べた。また、同時に通常のレーザー走査顕微鏡とし
ての画像も得ることができるとした。
In Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-269644, a combination of optical echo measurement and a laser scanning microscope is used to relatively scan the laser beam and the sample two-dimensionally and three-dimensionally. It was described that the distribution state of the physicochemical properties of the sample can be clarified by mapping the phase relaxation time in a two-dimensional or three-dimensional manner. It was also stated that an image as a normal laser scanning microscope could be obtained at the same time.

【0004】例えば、レーザー光と共鳴し得る色素を、
結晶質と非晶質とが混在するポリマー中に分散した場
合、結晶質中と非晶質中とでは光学的位相緩和時間が異
なることを利用することにより、結晶質相と非晶質相と
がどのような形でポリマー中に混在しているのかを光エ
コー顕微鏡により観察することができる。また、固体の
場合には、その光学的位相緩和時間は強度変調による蓄
積フォトンエコーのヘテロダイン検出法により容易に測
定することができる。さらに、光位相変調による蓄積フ
ォトンエコーのヘテロダイン検出法も使用できる。光エ
コーの光位相変調によるヘテロダイン検出法について
は、本出願人による特開平4−132020号公報に開
示されている。以下、特開平4−132020号公報に
より測定法を述べる。
For example, a dye that can resonate with laser light is
When dispersed in a polymer in which crystalline and amorphous are mixed, by utilizing the fact that the optical phase relaxation time is different between crystalline and amorphous, a crystalline phase and an amorphous phase are obtained. It can be observed by an optical echo microscope what kind of form is mixed in the polymer. In the case of a solid, its optical phase relaxation time can be easily measured by the heterodyne detection method of accumulated photon echo by intensity modulation. Further, a heterodyne detection method of accumulated photon echo by optical phase modulation can also be used. The heterodyne detection method by optical phase modulation of optical echo is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-1322020 by the present applicant. Hereinafter, the measuring method will be described in JP-A-4-132020.

【0005】特開平4−132020号公報における測
定は、主にパルス光を用い、基本的にはフォトンエコー
(光エコー)の中の誘導フォトンエコー(誘導光エコ
ー)という現象を利用している。周知のように、物質の
光励起状態はその密度行列の運動方程式(Liovil
leの方程式)で表現でき、便宜的に密度行列の対角成
分の緩和時間をT1 時間(縦緩和時間)、非対角成分の
緩和時間をT2 時間(横緩和時間)と呼んで区別してい
る。縦緩和とは、光励起状態がエネルギーの放出を伴っ
て緩和する過程を意味すると考えられており、横緩和と
は入射光によって物質中にもたらされた電気的分極の振
動のコヒーレンシーが乱されてゆく過程を示すと考えら
れている。
The measurement in JP-A-4-132020 mainly uses pulsed light, and basically utilizes a phenomenon called stimulated photon echo (stimulated optical echo) in photon echo (optical echo). As is well known, the photoexcited state of a substance is the equation of motion (Liovil) of its density matrix.
Le's equation). For convenience, the relaxation time of the diagonal component of the density matrix is called T 1 hour (longitudinal relaxation time), and the relaxation time of the non-diagonal component is called T 2 hour (horizontal relaxation time). Different. Longitudinal relaxation is considered to mean the process in which the photoexcited state relaxes with the release of energy, and transverse relaxation refers to the disturbance of the coherency of the oscillation of electrical polarization brought into a substance by incident light. It is believed to show the process of going.

【0006】光エコー(フォトンエコー)という現象
は、3次の非線形光学効果の一種であると考えられる
が、その中の誘導フォトンエコー(誘導光エコー)につ
いて図2を用いて説明する。物質をエネルギー共鳴的に
適当なパルス光で励起する場合を考える。まずt1時に
1 のパルス光を照射し、続いてt2 時にE2 のパルス
光を照射する。次にt3 時に第3のパルスE3 を照射す
ると、(t3 +t2 −t1 =t3 +τ(τ=t2
1 ))時に今度は逆に物質から光が放射されてくる。
これが誘導フォトンエコー光である。そして、誘導フォ
トンエコー光の強度は、exp(−4τ/T2 )に比例
して減衰する。従って、特開平4−132020号公報
の光エコー顕微鏡では、τを変えながら誘導フォトンエ
コー光(特に蓄積フォトンエコー)の強度測定を行うこ
とによって、物質ごと、または状態ごとに異なるT
2 (横緩和時間)を求めるものであった。
The phenomenon called optical echo (photon echo) is considered to be a kind of third-order nonlinear optical effect, and the induced photon echo (induced optical echo) in it will be described with reference to FIG. Consider the case where a substance is excited with an appropriate pulsed light in energy resonance. First, the pulsed light of E 1 is irradiated at t 1 , and then the pulsed light of E 2 is irradiated at t 2 . Next, when irradiated with t 3 at a third pulse E 3, (t 3 + t 2 -t 1 = t 3 + τ (τ = t 2 -
At time t 1 )), light is emitted from the substance.
This is the stimulated photon echo light. Then, the intensity of the stimulated photon echo light is attenuated in proportion to exp (-4τ / T 2 ). Therefore, in the optical echo microscope disclosed in JP-A-4-132020, by measuring the intensity of the stimulated photon echo light (particularly the accumulated photon echo) while changing τ, the T that differs for each substance or each state can be obtained.
2 (lateral relaxation time) was required.

【0007】先のLiovilleの方程式を、回転波
近似、及び弱励起光近似による摂動展開により計算する
と、3次の非線形分極波すなわちエコー波が求められ
る。フォトンエコーは、3次の非線形光学現象の一種で
あり、一般にはその効果は小さい。再生励起光(E3
に対してフォトンエコー光強度は数桁弱いのが普通であ
る。このような微弱光(フォトンエコー光)を検出する
のに、光の干渉を利用すると検出精度が上がることが知
られている。
When the above-mentioned Lioville equation is calculated by perturbation expansion by the rotating wave approximation and the weak excitation light approximation, a third-order nonlinear polarization wave, that is, an echo wave is obtained. The photon echo is a kind of third-order nonlinear optical phenomenon, and its effect is generally small. Regeneration excitation light (E 3 )
On the other hand, the photon echo light intensity is usually several orders of magnitude weaker. It is known that detection of such weak light (photon echo light) is improved by utilizing interference of light.

【0008】この場合、微弱光(フォトンエコー光)
は、位相特性の既知の光波(プローブ光E4 )と干渉さ
せて、微弱光(フォトンエコー光)の強度および位相の
変化を増幅して観測(測定)する。このとき、微弱光
(フォトンエコー光)の強度または周波数を何らかの方
法で変調し、合成光(フォトンエコー光とプローブ光と
の合成光)の出力中の同期成分だけを増幅してコントラ
ストを上げることが一般に行われている。
In this case, weak light (photon echo light)
Is observed (measured) by interfering with a light wave (probe light E 4 ) having a known phase characteristic, amplifying a change in intensity and phase of weak light (photon echo light). At this time, the intensity or frequency of the weak light (photon echo light) is modulated by some method, and only the synchronous component in the output of the combined light (the combined light of the photon echo light and the probe light) is amplified to increase the contrast. Is commonly practiced.

【0009】光エコーとプローブ光の干渉により得られ
る光の信号強度は、書き込み時の遅延時間t21(=t2
−t1 )と読みだし時の遅延時間t43(=t4 −t3
との僅かな差により変化する。これは、光干渉の極めて
優れた特徴である反面欠点でもある。というのは、この
僅かな差により光エコーとプローブ光が干渉するかしな
いかが決まるからである。
The signal intensity of the light obtained by the interference between the optical echo and the probe light is the delay time t 21 (= t 2) at the time of writing.
-T 1 ) and delay time t 43 (= t 4 −t 3 ) at the time of reading
It changes with a slight difference from. This is a very excellent feature of optical interference, but it is also a drawback. This is because this slight difference determines whether or not the optical echo interferes with the probe light.

【0010】一般に知られている光エコー検出では、遅
延時間t21と遅延時間t43とを10 -16 秒の精度で一致
させねばならない。この時間は、光路長に変換すると1
-2μmに相当する。従って、エコー光をプローブ光と
の干渉により検出する装置では、10-2μm程度の機械
的精度が要求されることになり、これを現在の技術力で
成し遂げようとすると、極めて高価で大掛かりな装置が
必要になる。そのために、特開平4−132020号公
報では、以下のようにしている。
In the generally known optical echo detection,
Total time ttwenty oneAnd delay time t43And 10 -16Match with second precision
I have to let you. This time is 1 when converted to the optical path length.
0-2Equivalent to μm. Therefore, the echo light is used as the probe light.
The device that detects by the interference of 10-2Machine of about μm
Accuracy is required, and this is
If you try to get it done,
You will need it. To this end, JP-A-4-132020
According to the report, it is as follows.

【0011】t43−t21を、光の1周期以上変調する
と、エコー光とプローブ光との合成光の強度もそれと同
期して変調されることが判る。ここで、t43すなわち励
起光とプローブ光との遅延時間を同期して振動させるこ
とを考える。これは励起光に対しプローブ光を相対的に
位相変調したことと同等である。このときに、位相変調
周波数の偶数倍の変調成分のみが残ることが判る。
It is understood that when t 43 -t 21 is modulated for one light cycle or more, the intensity of the combined light of the echo light and the probe light is also modulated in synchronization with it. Here, it is considered that t 43, that is, the delay time between the excitation light and the probe light is synchronized and oscillated. This is equivalent to phase-modulating the probe light relative to the excitation light. At this time, it can be seen that only the modulation component having an even multiple of the phase modulation frequency remains.

【0012】従って、励起光とプローブ光を相対的に周
波数fで位相変調し、エコー光とプローブ光との合成光
を光電変換して得られる電気信号からfの偶数倍(2
倍、4倍、6倍・・・)の成分だけを抽出すれば、エコ
ー光を安定に高精度で検出することができるわけであ
る。特開平4−132020号公報で述べた実験例にお
いて、光源は、励起光光源とプローブ光光源とを兼用し
たものであり、モード同期YAGレーザーの高調波励起
キトンレッド色素レーザーであり、繰り返し周波数82
MHzのパルス光を出力する。キトンレッド色素レーザ
ーからは全ての波長選択素子を取り外した。その結果、
中心波長620nm、スペクトル幅400cm-1(相関
時間37フェムト秒に相当)のインコヒーレント光が得
られた。また、この実施例におけるt 1 、t2 、t3
4 の関係を図2に示す。t1 とt3 、t2 とt4 が8
2MHzで繰り返され、t1 とt2 、t3 とt4 の間は
位相変調手段によって、位相変調が加えられる。
Therefore, the excitation light and the probe light are relatively surrounded.
Phase-modulated with wave number f, and the combined light of echo light and probe light
From an electric signal obtained by photoelectric conversion of
If you extract only 4 times, 4 times, 6 times ...)
-It is possible to detect light stably and with high accuracy.
It In the experimental example described in JP-A-4-132020,
In addition, the light source serves as both the excitation light source and the probe light source.
The harmonic excitation of a mode-locked YAG laser
Kiton red dye laser with a repetition frequency of 82
Outputs pulsed light of MHz. Kitten red dye laser
All wavelength selective elements were removed from the laser. as a result,
Center wavelength 620nm, spectral width 400cm-1(correlation
Incoherent light of time 37 femtoseconds equivalent) is obtained.
Was given. Also, in this embodiment, t 1, T2, T3,
tFourThe relationship of is shown in FIG. t1And t3, T2And tFourIs 8
Repeated at 2MHz, t1And t2, T3And tFourBetween
Phase modulation is applied by the phase modulation means.

【0013】以上の様にして、光エコー顕微鏡は、例え
ば物質の物理化学的な性質の差を光学的に観察してい
た。
As described above, the optical echo microscope optically observes, for example, the difference in physicochemical properties of substances.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】上記の様な従来の光エ
コー顕微鏡は、例えば半導体レーザーのように比較的波
長幅の狭いレーザーを光源に用いた場合、被検物体に以
前に照射したレーザー光の影響が残り、光エコー検出の
S/N比が落ちると言う問題点があった。本発明はかか
る点に鑑み、より高いS/N比で光エコーを検出し得る
光学的検査装置を提供することを目的とする。
The conventional optical echo microscope as described above uses the laser light previously irradiated to the object to be inspected when a laser having a relatively narrow wavelength width such as a semiconductor laser is used as a light source. However, there is a problem that the S / N ratio of the optical echo detection decreases due to the influence of the above. In view of such a point, the present invention has an object to provide an optical inspection apparatus capable of detecting an optical echo with a higher S / N ratio.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明では研究の結果、
上記の様なレーザー光(第1の光)の影響は、被検物体
の光吸収帯の波長の内、レーザー光が照射された波長に
永続的ホールが比較的深く形成されるので、その後レー
ザー光を照射してもその永続的ホールの影響があるの
で、光エコー検出のS/N比が落ちるということを見い
だした。
As a result of research in the present invention,
The effect of the laser light (first light) as described above is that a permanent hole is formed relatively deeply at the wavelength of the laser light irradiated within the wavelength of the light absorption band of the object to be inspected. It was found that the S / N ratio of the light echo detection is lowered because the permanent hole has an effect even if the light is irradiated.

【0016】そこで、被検物体に以前に照射されたレー
ザー光(第1の光)の影響を取り除くためには、以前の
照射により形成された永続的ホールを消せばよいと考
え、被検物体の光吸収帯のほぼ全域に近いスペクトルを
有する光(第2の光)や、永続的ホール形成により新た
に生じた光反応生成物の光吸収帯に応じた光(第2の
光)を照射し、永続的ホール形成の逆反応を誘起すれば
よいことや第1の光より短波長の光を照射することによ
り光反応性物質の再配位を誘起すればよいことを見いだ
した。そこで、本発明では、光エコー検出用のレーザー
光源(第1の光源)の他に、以前の照射の影響を軽減す
る消去光光源(第2の光源)を加えることとした。
Therefore, in order to remove the influence of the laser light (first light) previously irradiated on the object to be inspected, it is considered that the permanent hole formed by the previous irradiation should be erased, and the object to be inspected is considered. Irradiate light (second light) having a spectrum close to almost the entire light absorption band of the above, and light (second light) corresponding to the light absorption band of the photoreaction product newly generated by the permanent hole formation. However, they have found that it is only necessary to induce the reverse reaction of permanent hole formation, and to induce the re-coordination of the photoreactive substance by irradiating light having a shorter wavelength than the first light. Therefore, in the present invention, in addition to the laser light source for detecting the optical echo (first light source), an erasing light source (second light source) for reducing the influence of previous irradiation is added.

【0017】そこで本発明による光学的検査装置は、第
1の光を供給する第1の光源と、前記第1の光源からの
光を2光束に分割する光分割器と、前記2光束の一方の
光の光路長を変化させる光遅延器と、前記2光束を被検
物体上に照射する照射手段と、前記被検物体からの光を
検出して出力する光検出器とを有する光学的検査装置に
おいて、前記被検物体が前記第1の光を照射された後、
前記被検物体に生じている光の影響を軽減するための第
2の光を出射する第2の光源を備えたことから構成し
た。また、第1の光を供給する第1の光源と、前記第1
の光源からの光を2光束に分割する光分割器と、前記2
光束の一方の光の光路長を変化させる光遅延器と、前記
2光束を被検物体上に照射する照射手段と、前記被検物
体からの光を検出して出力する光検出器とを有する光学
的検査装置において、前記被検物体が前記第1の光を照
射される前に、前記被検物体に生じている光の影響を軽
減するための第2の光を出射する第2の光源を備えたこ
とから構成した。
Therefore, the optical inspection apparatus according to the present invention comprises a first light source for supplying a first light, an optical splitter for splitting the light from the first light source into two light beams, and one of the two light beams. Optical inspection including an optical delay device that changes the optical path length of the light, an irradiation unit that irradiates the test object with the two light fluxes, and a photodetector that detects and outputs the light from the test object. In the device, after the object to be inspected is irradiated with the first light,
It is configured to include a second light source that emits second light for reducing the influence of light generated on the object to be inspected. A first light source for supplying a first light;
A light splitter that splits the light from the light source of
An optical delay unit that changes the optical path length of one of the light beams, an irradiation unit that irradiates the test object with the two light beams, and a photodetector that detects and outputs the light from the test object. In the optical inspection device, a second light source that emits second light for reducing the influence of light generated on the test object before the test object is irradiated with the first light. It consists of having.

【0018】[0018]

【作用】被検物体の光吸収帯のほぼ全域に近いスペクト
ルを有する光(第2の光)や、永続的ホールの形成によ
り新たに生じた光反応生成物の光吸収帯に応じた光や第
1の光より短波長の光(第2の光)を照射し、永続的ホ
ール形成の逆反応を誘起する。このようにして、より高
いS/N比で光エコーが検出でき、高精度の光学的検査
が可能となる。
The light (second light) having a spectrum close to almost the entire light absorption band of the object to be inspected, the light corresponding to the light absorption band of the photoreaction product newly generated by the formation of the permanent hole, and the like. Irradiation with light having a shorter wavelength than the first light (second light) induces a reverse reaction of permanent hole formation. In this way, optical echoes can be detected with a higher S / N ratio, and high-precision optical inspection becomes possible.

【0019】[0019]

【実施例】図1は、本発明の実施例による光学的検査装
置である。以下、図1を用いて説明する。図1は、本実
施例の光学的検査装置の概略の構成を示し、この図に示
すように、本例の光学系は大別すると、それぞれ点線で
囲まれた2つの部分、即ち、光源手段(A)、光変調光
学系(B)から構成される。本実施例の光源手段(A)
は、光源1(第1の光源)と消去光光源60(第2の光
源)からなる。光源1(第1の光源)は、80MHzの
モード同期アルゴンイオンレーザー励起による色素レー
ザーである。光源1(第1の光源)としては、その外
に、マルチモード半導体レーザー、モード同期半導体レ
ーザー、発光ダイオード叉は固体レーザー等を使用する
ことができる。また、光源1(第1の光源)から発生さ
れる光(第1の光)は、像面上で点とみなせる空間コヒ
ーレンスを有し、且つ被検物体の注目する光吸収帯の光
学的な位相緩和時間よりも短い時間コヒーレンスを有す
ることが望ましい。消去光光源60(第2の光源)は、
図1の位置に限定されるものではなく、被検物体に消去
光(第2の光)を照射できる配置であれば良い。
1 is an optical inspection apparatus according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, description will be made with reference to FIG. FIG. 1 shows a schematic configuration of the optical inspection apparatus of this embodiment. As shown in FIG. 1, the optical system of this embodiment is roughly divided into two parts, that is, light source means surrounded by dotted lines. (A) and a light modulation optical system (B). Light source means (A) of this embodiment
Is composed of a light source 1 (first light source) and an erasing light source 60 (second light source). The light source 1 (first light source) is a dye laser excited by a mode-locked argon ion laser of 80 MHz. Besides, as the light source 1 (first light source), a multi-mode semiconductor laser, a mode-locking semiconductor laser, a light emitting diode or a solid-state laser can be used. Further, the light (first light) generated from the light source 1 (first light source) has a spatial coherence that can be regarded as a point on the image plane, and the optical absorption band of the light absorption band of the object to be examined is optical. It is desirable to have a time coherence that is shorter than the phase relaxation time. The erasing light source 60 (second light source) is
The position is not limited to the position shown in FIG. 1, and any arrangement may be used as long as it can emit the erasing light (second light) to the test object.

【0020】図1において、光源1(第1の光源)で発
生されたレーザー光(第1の光)を光変調光学系(B)
の入力側の光分割器2に入射させ、この光分割器2でそ
のレーザー光(第1の光)を2つの光束に分割する。ま
た、光変調光学系(B)の出力側には、そのように分岐
された2つの光束を合波する光合波器3を配置する。光
分割器2及び光合波器3は共に偏光ビームスプリッター
であるが、代わりに偏光特性がほとんど無いか或いは全
く無い半透鏡等も用いることができる。それら光分割器
2と光合波器3との間に並列に第1の直交反射面6a、
6bと第2の直交反射面7a、7bとを配する。このよ
うに光源手段(A)からの光を2分して再び合波する光
学系としては、マイケルソン干渉計やマッハツェンダー
干渉計等に類する2光路干渉光学系が好適である。
In FIG. 1, the laser light (first light) generated by the light source 1 (first light source) is used as a light modulation optical system (B).
The laser beam (first light) is split into two light beams by the light splitter 2 on the input side. On the output side of the light modulation optical system (B), an optical multiplexer 3 that multiplexes the two light beams thus branched is arranged. Both the optical splitter 2 and the optical multiplexer 3 are polarization beam splitters, but a semi-transparent mirror or the like having little or no polarization characteristics can be used instead. A first orthogonal reflecting surface 6a is arranged in parallel between the optical splitter 2 and the optical multiplexer 3.
6b and the second orthogonal reflecting surfaces 7a and 7b are arranged. As the optical system that divides the light from the light source means (A) into two and combines them again, a two-path interference optical system similar to a Michelson interferometer or a Mach-Zehnder interferometer is suitable.

【0021】光分割器2の分割面を透過した光束は、第
1の直交反射面の一方の反射面6aで反射された後に、
図示省略した可動ステージに固定された第1のコーナー
キューブ4aに向かう。このコーナーキューブ4aで反
射された光束が第1の直交反射面の他方の反射面6bで
反射されて光合波器3に入射する。4bは不図示の可動
ステージを介してコーナーキューブ4aを変位させる変
位器を示す。コーナーキューブ4a、可動ステージ及び
変位器4bから光遅延手段4が構成されている。この変
位器4bを用いてコーナーキューブ4aを移動させるこ
とにより、一方の光束に所定量だけ遅延を生じさせるこ
とができる。ここで、コーナーキューブ4aの代わり
に、2枚の鏡或いは直角プリズム等を用いても良い。
The light beam that has passed through the split surface of the light splitter 2 is reflected by one of the first orthogonal reflecting surfaces 6a and then,
It goes to the first corner cube 4a fixed to a movable stage (not shown). The light beam reflected by the corner cube 4a is reflected by the other reflecting surface 6b of the first orthogonal reflecting surface and enters the optical multiplexer 3. Reference numeral 4b denotes a displacement device that displaces the corner cube 4a via a movable stage (not shown). The optical delay means 4 is composed of the corner cube 4a, the movable stage and the displacement device 4b. By moving the corner cube 4a using the displacement device 4b, it is possible to delay one of the light fluxes by a predetermined amount. Here, instead of the corner cube 4a, two mirrors or a right angle prism may be used.

【0022】光分割器2の分割面で反射された光束は、
第2の直交反射面の一方の反射面7aで反射された後
に、位相変調手段5に入射する。位相変調手段5として
は、一般に電気光学結晶を用いたものがよく知られてい
るが、本実施例においては、一端が固定され他端にコー
ナーキューブ5aが固定された圧電素子5bを用いてい
る。そして、交流駆動電源5cにより圧電素子5bに所
定の周波数fの交流電圧を印加することによって、周波
数fの位相変調手段を構成している。ここで、コーナー
キューブ5bの代わりに分散の小さな直角プリズム等を
用いても良い。コーナーキューブ5a、圧電素子5b、
交流駆動電源5cから位相変調手段5が構成される。位
相変調手段5を通過した光束は、第2の直交反射面7b
で反射されて光合波器3に入射する。
The light beam reflected by the split surface of the light splitter 2 is
After being reflected by one of the reflecting surfaces 7 a of the second orthogonal reflecting surfaces, it enters the phase modulating means 5. As the phase modulation means 5, generally one using an electro-optic crystal is well known, but in this embodiment, a piezoelectric element 5b having one end fixed and a corner cube 5a fixed at the other end is used. . Then, by applying an AC voltage of a predetermined frequency f to the piezoelectric element 5b by the AC driving power supply 5c, a phase modulation unit of the frequency f is configured. Here, instead of the corner cube 5b, a rectangular prism having a small dispersion may be used. Corner cube 5a, piezoelectric element 5b,
The phase modulation means 5 is composed of the AC drive power source 5c. The light flux that has passed through the phase modulation means 5 has a second orthogonal reflection surface 7b.
It is reflected by and enters the optical multiplexer 3.

【0023】本実施例では、光分割器2の透過光路上に
光遅延手段4を、反射光路上に位相変調手段5を配置し
たが、これに限らず、逆の配置でも可能であり、また光
遅延手段と位相変調手段とを共に一方の光路上に配置す
ることも可能である。これら光分割器2、光合波器3、
光遅延手段4及び位相変調手段5により光変調光学系
(B)が構成されている。この光変調光学系(B)内の
2光束が光合波器3で合波され、適当な照射光学系8を
通して試料室21中の被検試料20に照射される。照射
光学系8は光学顕微鏡の対物光学系と共通とすることも
でき、その場合は、接眼光学系を別につければ光学顕微
鏡となり、目視観察も可能となる。さらに、照射光学系
と共焦点の別の光学系を組み、ピンホールを前置した光
検出器を配置し、試料室21を可動ステージと組み合わ
せれば、レーザー走査顕微鏡型の光エコー顕微鏡とな
る。試料室21は必要に応じて冷却できる。
In this embodiment, the optical delay means 4 and the phase modulation means 5 are arranged on the transmission optical path and the reflection optical path of the optical splitter 2, but the arrangement is not limited to this, and the reverse arrangement is also possible. It is also possible to arrange both the optical delay means and the phase modulation means on one optical path. These optical splitter 2, optical multiplexer 3,
The light delay means 4 and the phase modulation means 5 constitute a light modulation optical system (B). The two light beams in the light modulation optical system (B) are combined by the optical combiner 3 and are irradiated onto the test sample 20 in the sample chamber 21 through an appropriate irradiation optical system 8. The irradiation optical system 8 can be shared with the objective optical system of the optical microscope. In that case, if an eyepiece optical system is additionally provided, the irradiation optical system 8 becomes an optical microscope, which enables visual observation. Further, by combining an irradiation optical system and another confocal optical system, arranging a photodetector with a pinhole in front, and combining the sample chamber 21 with a movable stage, a laser scanning microscope type optical echo microscope is obtained. . The sample chamber 21 can be cooled if necessary.

【0024】被検試料20の光スポット形成部における
蛍光若しくは燐光による発光、照射レーザー光の反射、
回折若しくは散乱等をうまく検出できるよう、光電子増
倍管よりなる検出器9を配置する。検出器9の前には必
要に応じてフィルターを挿入する。ここで、検出器9の
位置は、図の位置に限定されるものではなく、透過光を
検出する配置であっても良い。
Light emission by fluorescence or phosphorescence in the light spot forming portion of the test sample 20, reflection of irradiation laser light,
A detector 9 composed of a photomultiplier is arranged so that diffraction or scattering can be detected well. A filter is inserted in front of the detector 9 if necessary. Here, the position of the detector 9 is not limited to the position shown in the figure, and may be an arrangement for detecting transmitted light.

【0025】検出器9は光電変換により入射光量に応じ
た信号を出力し、この検出器9から出力される信号のな
かから位相変調周波数の2倍の変調成分のみがロックイ
ンアンプ10により増幅される。増幅された信号は、光
遅延器4による遅延時間に応じて、電気信号処理装置4
0を介してデータ処理装置50の中に蓄えられ解析され
る。
The detector 9 outputs a signal corresponding to the amount of incident light by photoelectric conversion, and of the signals output from the detector 9, only the modulation component having twice the phase modulation frequency is amplified by the lock-in amplifier 10. It The amplified signal corresponds to the delay time of the optical delay device 4 and the electric signal processing device 4
It is stored in the data processor 50 via 0 and analyzed.

【0026】消去光光源60(第2の光源)は、ハロゲ
ンランプ、キセノンランプ、水銀ランプなどのランプ等
を用いるが、場合により、ランプとフィルター、分光器
などの波長選択素子を組み合わせたものや、発光ダイオ
ード、色素レーザー、気体レーザー、固体レーザーな
ど、さらに場合によりこれらのものと波長選択素子を組
み合わせたものが用いられる。消去光(第2の光)の波
長は、被検試料に合わせて決める。
As the erasing light source 60 (second light source), a halogen lamp, a xenon lamp, a mercury lamp or the like is used, but in some cases, a combination of a lamp and a wavelength selecting element such as a filter or a spectroscope is used. , A light emitting diode, a dye laser, a gas laser, a solid-state laser, and a combination of these with a wavelength selection element is used depending on the case. The wavelength of the erasing light (second light) is determined according to the test sample.

【0027】消去光光源60(第2の光源)は、被検物
体の注目する光吸収帯を含む広い範囲の波長成分をもつ
ものとするが、場合に応じて、測定レーザー光(第1の
光)より短波長側で、被検物体の光吸収帯に合わせるこ
ともある。消去光(第2の光)は一つの遅延時間で光エ
コーを測定後、次の遅延時間で光エコーを測定する前
に、被検物体に照射してもよいし、光エコーを測定する
前に予め消去光を照射してもよい。
The erasing light source 60 (second light source) has a wide range of wavelength components including the light absorption band of the object to be inspected, but depending on the case, the measurement laser light (first light source) is used. It may be aligned with the light absorption band of the object to be measured on the shorter wavelength side than (light). The erasing light (second light) may be applied to the object to be measured after measuring the optical echo with one delay time and before measuring the optical echo with the next delay time, or before measuring the optical echo. Alternatively, the erasing light may be previously irradiated.

【0028】上記のような光学的検査装置において、被
検試料としてローダミン640で染色した人肝臓組織の
正常組織および腫瘍組織を用いて検査を行った。色素レ
ーザー(第1の光源)の波長幅を2nm程度とし、波長
を約590nmとした。試料の温度は5ケルビンとし
た。消去光(第2の光)は、赤外域の光を除去するフィ
ルターと組み合わせたハロゲンランプからの光を用い、
照射強度は100mW/cm2 とした。1つの遅延時間
で測定後、別の遅延時間で測定する前に、消去光(第2
の光)を10秒間被検試料に照射した。この一連の測定
から求められた位相緩和時間T2 から正常組織と腫瘍組
織を明確に区別することができた。即ち、人肝臓組織の
正常・異常を区別でき、非常に高感度な病理検査が可能
であった。しかし、消去光(第2の光)を用いなかった
ところ、得られた光エコーのS/N比は非常に低かっ
た。染色色素としては、テキサスレッドおよびその誘導
体、ローダミン640誘導体、ギムザ染料、メチレンブ
ルー、アズールB、エオシン等を用いても同様に、照射
レーザー(第1の光源)の波長幅が数nm以下の場合に
消去光(第2の光)を用いないとS/N比は非常に低か
った。被検試料としては、組織試料に限らず細胞試料で
あっても可能であった。実験条件として、位相変調器5
の位相変調周波数は20KHzであった。40KHzの
電気信号のみをロックインアンプ10により増幅記録す
ると、光学的位相緩和時間が得られ、その情報を基に客
観的な検査結果を出すことができた。
In the optical inspection apparatus as described above, the inspection was carried out using normal tissues and tumor tissues of human liver tissue stained with rhodamine 640 as test samples. The wavelength width of the dye laser (first light source) was set to about 2 nm, and the wavelength was set to about 590 nm. The temperature of the sample was 5 Kelvin. As the erasing light (second light), light from a halogen lamp combined with a filter for removing light in the infrared region is used,
The irradiation intensity was 100 mW / cm 2. After measuring with one delay time and before measuring with another delay time, the erase light (second
Light) was applied to the test sample for 10 seconds. Normal tissue and tumor tissue could be clearly distinguished from the phase relaxation time T 2 obtained from this series of measurements. That is, it was possible to distinguish between normal and abnormal human liver tissue, and a very sensitive pathological examination was possible. However, when the erasing light (second light) was not used, the S / N ratio of the obtained optical echo was very low. As the dyes, Texas red and its derivatives, Rhodamine 640 derivative, Giemsa dye, methylene blue, Azure B, eosin, etc. can be similarly used when the wavelength width of the irradiation laser (first light source) is several nm or less. The S / N ratio was very low without using the erasing light (second light). The test sample was not limited to a tissue sample and could be a cell sample. As an experimental condition, the phase modulator 5
The frequency of the phase modulation was 20 KHz. When only the 40 KHz electric signal was amplified and recorded by the lock-in amplifier 10, an optical phase relaxation time was obtained, and an objective inspection result could be obtained based on the information.

【0029】本実施例では、光位相変調を用いて光エコ
ーを検出する光学的検査装置について説明したが、これ
に限らず強度変調等を用いて光エコーを測定する光学的
検査装置について消去光(第2の光)を用いる場合も同
様に高いS/N比で光エコーを検出することができた。
本実施例において、消去光(第2の光)は測定をする前
に、照射してもよい。
In the present embodiment, the optical inspection device for detecting the optical echo by using the optical phase modulation has been described. However, the optical inspection device for measuring the optical echo by using the intensity modulation or the like is not limited to this. Even when (second light) was used, an optical echo could be detected with a high S / N ratio.
In this embodiment, the erasing light (second light) may be applied before the measurement.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上のように本発明では、被検物体に消
去光(第2の光)を照射することによって、被検物体に
生じている光(第1の光及び第1の光以外の光)の影響
を軽減することができるので、より高いS/N比で光エ
コーが検出でき、高精度の光学的検査が可能となる。
As described above, according to the present invention, the light (first light and the light other than the first light) generated on the object to be inspected is irradiated with the erasing light (second light). Since the influence of light) can be reduced, optical echoes can be detected with a higher S / N ratio, and high-precision optical inspection can be performed.

【0031】本発明の光学的検査装置を用いれば、非常
に高感度で形態情報以外の被検物体の物理化学的な性質
の差を検出できる。
By using the optical inspection apparatus of the present invention, it is possible to detect a difference in physicochemical properties of an object to be inspected other than morphological information with extremely high sensitivity.

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

【図1】本発明の実施例による光学的検査装置の構成図
である。
FIG. 1 is a configuration diagram of an optical inspection device according to an embodiment of the present invention.

【図2】従来の光エコーの測定原理の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a conventional optical echo measurement principle.

【主要部分の符号の説明】[Explanation of symbols for main parts]

1・・・光源(第1の光源) 2・・・光分割器 3・・・光合波器 4・・・光遅延手段 5・・・光変調手段 8・・・照射光学系 9・・・光検出器 10・・・ロックイ
ンアンプ 30・・・制御手段 40・・・電気信号
処理装置 50・・・データ処理装置 60・・・消去光光
源(第2の光源)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light source (first light source) 2 ... Optical splitter 3 ... Optical multiplexer 4 ... Optical delaying means 5 ... Optical modulating means 8 ... Irradiation optical system 9 ... Photodetector 10 ... Lock-in amplifier 30 ... Control means 40 ... Electrical signal processing device 50 ... Data processing device 60 ... Erase light source (second light source)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1の光を供給する第1の光源と、 前記第1の光を2光束に分割する光分割器と、 前記2光束の一方の光の光路長を変化させる光遅延器
と、 前記2光束を被検物体上に照射する照射手段と、 前記被検物体からの光を検出して出力する光検出器と、 を有する光学的検査装置において、 前記被検物体に前記第1の光が照射された後、前記被検
物体に生じている光の影響を軽減するための第2の光を
出射する第2の光源を備えたことを特徴とする光学的検
査装置。
1. A first light source for supplying a first light, an optical splitter for splitting the first light into two light beams, and an optical delay device for changing the optical path length of one of the two light beams. An optical inspection device that irradiates the object to be inspected with the two light fluxes and a photodetector that detects and outputs light from the object to be inspected. An optical inspection apparatus comprising: a second light source that emits a second light for reducing the influence of the light generated on the object to be inspected after being irradiated with the first light.
【請求項2】 第1の光を供給する第1の光源と、 前記第1の光を2光束に分割する光分割器と、 前記2光束の一方の光の光路長を変化させる光遅延器
と、 前記2光束を被検物体上に照射する照射手段と、 前記被検物体からの光を検出して出力する光検出器と、 を有する光学的検査装置において、 前記被検物体に前記第1の光が照射される前に、前記被
検物体に生じている光の影響を軽減するための第2の光
を出射する第2の光源を備えたことを特徴とする光学的
検査装置。
2. A first light source that supplies first light, an optical splitter that splits the first light into two light beams, and an optical delay device that changes the optical path length of one of the two light beams. An optical inspection device that irradiates the object to be inspected with the two light fluxes and a photodetector that detects and outputs light from the object to be inspected. An optical inspection apparatus comprising: a second light source that emits a second light for reducing the influence of the light generated on the object to be inspected before being irradiated with the first light.
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