JPH0720382A - Laser scanning microscope - Google Patents

Laser scanning microscope

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Publication number
JPH0720382A
JPH0720382A JP5183469A JP18346993A JPH0720382A JP H0720382 A JPH0720382 A JP H0720382A JP 5183469 A JP5183469 A JP 5183469A JP 18346993 A JP18346993 A JP 18346993A JP H0720382 A JPH0720382 A JP H0720382A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
electric signal
image
scanning
microscope
Prior art date
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Pending
Application number
JP5183469A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Rieko Arimoto
理恵子 有本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP5183469A priority Critical patent/JPH0720382A/en
Publication of JPH0720382A publication Critical patent/JPH0720382A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide a laser scanning microscope by which a very small amount of phase change is observed with high contrast and image processing is performed at high speed. CONSTITUTION:This laser scanning type microscope is provided with a laser light beam source, an optical system for converging a light beam from the laser light beam source in a spot state on the surface of a sample, a scanning means for scanning the surface of the sample with a laser spot, and an image forming processing means for forming an image according to an electric signal being luminance information on the surface of the sample obtained from the laser spot and positional information. Then, the microscope is provided with a subtraction processing means 13 subtracting the amount equal to DC offset potential set in advance from the electric signal including the luminance information before image forming processing, and an amplification means 15 amplifying the electric signal with an amplification factor set in advance after subtracting the amount equal to the DC offset potential therefrom.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はレ−ザ走査型顕微鏡に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser scanning microscope.

【0002】[0002]

【従来の技術】位相物体を観察するためのレ−ザ走査型
顕微鏡は、高解像であること、電気信号の処理によって
二次元画像を得る事ができるため信号処理が容易である
こと、などの利点を有するものとして知られている。
2. Description of the Related Art A laser scanning microscope for observing a phase object has a high resolution and a signal processing is easy because a two-dimensional image can be obtained by processing an electric signal. Are known to have the advantages of

【0003】図2はレ−ザ走査型顕微鏡の一例として反
射型レ−ザ走査型微分干渉顕微鏡のシステム構成を示し
た模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a system configuration of a reflection laser scanning differential interference microscope as an example of the laser scanning microscope.

【0004】図2において、レ−ザ光源1から出た光
は、ポラライザ−2と、光路分割手段としてのビ−ムス
プリッタ−(BS)3を通過して複屈折プリズム4(こ
こではノマルスキ−プリズム)に達する。複屈折プリズ
ム4では2方向の偏光が形成される。この2偏光は対物
レンズ5によって照明スポットとして位相変化を有する
試料面6に集光される。このスポットによって試料面を
二次元的に走査し、各点から変調された光量信号を得
る。
In FIG. 2, light emitted from a laser light source 1 passes through a polarizer-2 and a beam splitter (BS) 3 as an optical path splitting means, and a birefringent prism 4 (here, a Nomarski). Reach the prism). The birefringent prism 4 forms polarized light in two directions. The two polarized lights are condensed by the objective lens 5 as an illumination spot on the sample surface 6 having a phase change. The sample surface is two-dimensionally scanned by this spot, and a modulated light amount signal is obtained from each point.

【0005】すなわち、試料面6によって変調された2
偏光は反射光として複屈折プリズム4に戻り、BS3に
よってアナライザ−7に導かれて2偏光の干渉光が検出
器8によって検出される。
That is, 2 modulated by the sample surface 6
The polarized light returns to the birefringent prism 4 as reflected light, is guided to the analyzer 7 by the BS 3, and the 2-polarized interference light is detected by the detector 8.

【0006】このようにして各点から得られた変調光量
信号は電気信号に変換され、位置情報を含む走査信号と
同期させることにより試料の2次元画像が再生される。
以上の工程により、レ−ザ走査型顕微鏡を用いて試料の
位相変化(段差)を可視化することができる。
The modulated light amount signal thus obtained from each point is converted into an electric signal, and a two-dimensional image of the sample is reproduced by synchronizing it with a scanning signal containing position information.
Through the above steps, the phase change (step) of the sample can be visualized by using the laser scanning microscope.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところが、極めて小さ
い位相変化に対しては当然得られる変調光量信号も小さ
くなり、試料上の位相変化を観察することが難しくな
る。そのため従来から、得られた2次元画像を適当な画
像処理を施すことで画像を見やすくしているが、この画
像処理による方法では画像を一旦バッファ等のメモリに
記憶させ、それを取り出して複製するという工程を経る
ため、画像の複製を幾度も繰り返すと複製の回数に比例
してノイズ等の混入が多くなり、また処理時間も長くか
かるという問題があった。
However, the modulated light amount signal naturally obtained becomes small with respect to an extremely small phase change, and it becomes difficult to observe the phase change on the sample. Therefore, conventionally, the obtained two-dimensional image is subjected to appropriate image processing to make the image easy to see. However, in the method by this image processing, the image is temporarily stored in a memory such as a buffer, and the image is taken out and duplicated. Therefore, if the image duplication is repeated many times, noise and the like are mixed in proportion to the number of duplications, and the processing time is long.

【0008】本発明はかかる問題を解決するためになさ
れたもので、微小量の位相変化を高コントラストで観察
でき、かつ高速で画像処理が行えるレ−ザ走査型顕微鏡
を提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a laser scanning microscope capable of observing a minute amount of phase change with high contrast and performing image processing at high speed. To do.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明のレ−ザ走査型顕
微鏡は、レ−ザ光源と、該レ−ザ光源からの光を試料表
面上にスポット状に絞り込む光学系と、該レ−ザスポッ
トによって試料表面上を走査するための走査手段と、前
記レ−ザスポットから得られる前記試料表面上の輝度情
報の電気信号および位置情報により画像を形成する画像
形成処理手段とを備えたレ−ザ走査型顕微鏡において、
画像形成処理の前に前記輝度情報を含む電気信号に対し
て予め定められた直流オフセット電位分を減算する引算
処理手段および前記直流オフセット電位分の減算の後に
前記電気信号を予め定められた増幅率で増幅する増幅手
段を備えたことを特徴とするものである。
The laser scanning microscope of the present invention comprises a laser light source, an optical system for narrowing the light from the laser light source into a spot on the sample surface, and the laser. A laser scanning means for scanning the surface of the sample by the laser spot; and an image forming processing means for forming an image by the electric signal of the brightness information and the position information on the sample surface obtained from the laser spot. -In the scanning microscope,
Subtraction processing means for subtracting a predetermined DC offset potential component from the electric signal containing the luminance information before the image forming process, and predetermined amplification of the electric signal after the subtraction of the DC offset potential component. It is characterized by comprising an amplification means for amplifying at a rate.

【0010】[0010]

【作用】本発明は、レ−ザ走査型顕微鏡において、画像
形成処理の前に輝度情報を含む電気信号の増幅による変
化強調処理を行うものである。
According to the present invention, in a laser scanning microscope, a change emphasizing process is performed by amplifying an electric signal containing luminance information before an image forming process.

【0011】すなわち、輝度情報を含む電気信号の増幅
による変化強調処理を行ってから画像形成処理を行うこ
とにより、従来の一旦画像を形成してから画像処理を施
す場合に比べて、ノイズ等の混入を極力おさえることが
できると共に処理時間も短くなり、高速処理が可能とな
る。
That is, by performing the change emphasizing process by amplifying the electric signal including the luminance information and then performing the image forming process, noises and the like are generated as compared with the conventional case where the image is once formed and then the image process is performed. The mixing can be suppressed as much as possible, the processing time can be shortened, and high-speed processing can be performed.

【0012】特に本発明は、前記変化強調処理を行う手
段として、輝度情報を含む電気信号に対して予め定めら
れた直流オフセット電位分を減算する引算処理手段およ
び前記直流オフセット電位分を減算した後に前記電気信
号を予め定められた増幅率で増幅する増幅手段を備えて
いる。
Particularly, in the present invention, as the means for carrying out the change emphasizing processing, a subtraction processing means for subtracting a predetermined DC offset potential component from an electric signal containing luminance information and the DC offset potential component are subtracted. An amplification means for amplifying the electric signal at a predetermined amplification factor is provided later.

【0013】すなわち、輝度情報を含む電気信号から情
報に不要な成分としての直流オフセット電位分を減算
し、その後に増幅するので減算した分だけバックグラウ
ンドレベルが下がり、増幅手段のダイナミクレンジを有
効に活用して、高増幅率で増幅することが可能となる。
よって微小量の位相変化が顕著となり、高コントラスト
の画像で観察することができるようになる。
That is, the DC offset potential as an unnecessary component is subtracted from the electric signal containing the luminance information and then amplified, so that the background level is lowered by the subtracted amount, and the dynamic range of the amplifying means is made effective. By utilizing it, it becomes possible to perform amplification at a high amplification rate.
Therefore, a minute amount of phase change becomes remarkable, and it becomes possible to observe with a high-contrast image.

【0014】尚、変化強調処理手段としては微分処理手
段を利用することもできる。。微分処理によってもま
た、微小量の位相変化が顕著となり、高コントラストの
画像で観察することができる。
A differential processing means can also be used as the change emphasis processing means. . Also by the differential processing, a minute amount of phase change becomes remarkable, and it is possible to observe with a high-contrast image.

【0015】本発明によれば、信号処理後の顕微鏡画像
がモニタ−上に連続的に(速度は走査機構できまる)表
示され、その表示画面を見ながらバックグラウンドレベ
ル及び信号増幅率の調整を逐次行うことができるので、
変化強調処理を一工程で済ますことができる。よって最
短の経路で処理を行うことができるので時間を短縮する
ことができる。
According to the present invention, the microscope image after signal processing is continuously displayed on the monitor (the speed can be adjusted by the scanning mechanism), and the background level and the signal amplification factor can be adjusted while observing the display screen. Because it can be done sequentially,
The change emphasis process can be completed in one step. Therefore, the processing can be performed on the shortest route, and the time can be shortened.

【0016】さらにまた、従来は画像を形成してからそ
の画像を処理するために複製を重ねるというものであっ
たため、複製された画像をその度に記憶させておく必要
があった。本発明によれば画像形成前の電気信号自体を
処理するので複製画像を保存する必要がなくなり、バッ
ファ等のメモリを省くこともできる。
Furthermore, in the past, it was necessary to store the duplicated image each time since the image was formed and then duplicated in order to process the image. According to the present invention, since the electric signal itself before image formation is processed, it is not necessary to store a duplicate image, and a memory such as a buffer can be omitted.

【0017】尚、本発明に用いるレ−ザ走査型顕微鏡と
しては、レ−ザ走査型微分干渉顕微鏡、レ−ザ走査型位
相差顕微鏡等があるが、レ−ザスポットによって試料面
上を走査するための走査手段を備え、連続出力信号を送
出するものであれば種々の顕微鏡手法が可能であり、偏
光の処理方法は特に制限されない。
As the laser scanning microscope used in the present invention, there are a laser scanning differential interference microscope, a laser scanning phase contrast microscope, etc., which scan the sample surface by a laser spot. Various microscope techniques are possible as long as they are provided with a scanning means for transmitting and continuously output signals, and the polarization processing method is not particularly limited.

【0018】この走査機構としてはレ−ザビ−ムを固定
し、光軸に対して垂直な面内方向に移動が可能な試料ス
テ−ジを設けて、このステ−ジを移動させてもよいし、
または試料を固定してレ−ザビ−ムの照明スポットを走
査させてもよい。この照明スポットの走査方法として
は、走査ミラ−、ポリゴンミラ−、音響光学素子等があ
る。対物レンズによる光束の集光位置と被検試料とを相
対的に走査することのできる走査手段であれば特に制限
はない。
As this scanning mechanism, the laser beam may be fixed, and a sample stage movable in an in-plane direction perpendicular to the optical axis may be provided to move the stage. Then
Alternatively, the sample may be fixed and the illumination spot of the laser beam may be scanned. As a method of scanning the illumination spot, there are a scanning mirror, a polygon mirror, an acousto-optic device and the like. The scanning unit is not particularly limited as long as it is a scanning unit capable of relatively scanning the condensing position of the light beam by the objective lens and the test sample.

【0019】また、光学系としては反射光学系、透過光
学系のいずれを用いてもよい。被検試料としては微小段
差試料や弱位相物体等の観察が可能である。
As the optical system, either a reflective optical system or a transmissive optical system may be used. As the sample to be inspected, a minute step sample or a weak phase object can be observed.

【0020】[0020]

【実施例】図1は、本発明の実施例に係るレ−ザ走査型
顕微鏡の画像信号処理の流れを示した模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the flow of image signal processing of a laser scanning microscope according to an embodiment of the present invention.

【0021】図1において、破線で囲まれた部分はレ−
ザ走査型顕微鏡本体9である。試料によって変調された
光を検出器10で検出し、光電変換器11で電気信号に
変換する(変換された電気信号の一例として信号12を
示す。)。変換された電気信号は引算処理回路13で予
め定められた直流オフセット電位分のバックグラウンド
信号が減算される(一定量のバックグラウンド信号が除
去された電気信号の一例として信号14を示す。)。バ
ックグラウンド信号が除去された電気信号は増幅処理回
路15で振幅増幅される(増幅された電気信号の一例と
して信号16を示す。)。
In FIG. 1, a portion surrounded by a broken line is a ray.
The scanning microscope main body 9. The light modulated by the sample is detected by the detector 10 and converted into an electric signal by the photoelectric converter 11 (a signal 12 is shown as an example of the converted electric signal). A background signal corresponding to a predetermined DC offset potential is subtracted from the converted electric signal by the subtraction processing circuit 13 (a signal 14 is shown as an example of the electric signal from which a fixed amount of the background signal is removed). . The electric signal from which the background signal has been removed is amplitude-amplified by the amplification processing circuit 15 (a signal 16 is shown as an example of the amplified electric signal).

【0022】このような一連の信号変化強調処理を施さ
れた電気信号は、レ−ザ走査型顕微鏡内の走査機構19
から取り出したサンプリング信号17と同期をとられ、
試料面の2次元画像18が形成される。
The electrical signal subjected to such a series of signal change emphasis processing is scanned by the scanning mechanism 19 in the laser scanning microscope.
Synchronized with the sampling signal 17 extracted from
A two-dimensional image 18 of the sample surface is formed.

【0023】図3は被検面としての弱位相物体表面の一
例を示す部分断面図である。図3において、被検面はス
テップ状の微小段差を有しており、1ステップは7.5
〜10.0Åである。
FIG. 3 is a partial sectional view showing an example of a weak phase object surface as a surface to be inspected. In FIG. 3, the surface to be inspected has a step-like minute step, and one step is 7.5.
~ 10.0Å.

【0024】図4は図3の被検面により検出された輝度
分布の1ラインを取り出して表示した線図である。
FIG. 4 is a diagram in which one line of the luminance distribution detected by the surface to be inspected in FIG. 3 is extracted and displayed.

【0025】図4において、(a)は未処理の輝度分
布、(b)は本発明による信号処理として引算処理およ
び増幅処理を施した場合の輝度分布を示している。
(a)に比べて(b)は、試料表面の段差をはっきりと
認識することができる。これにより、2次元画像のコン
トラストを大きく向上させることができる。
In FIG. 4, (a) shows an unprocessed luminance distribution, and (b) shows a luminance distribution when a subtraction process and an amplification process are performed as the signal processing according to the present invention.
Compared to (a), (b) can clearly recognize the step on the sample surface. Thereby, the contrast of the two-dimensional image can be greatly improved.

【0026】[0026]

【発明の効果】本発明は以上説明したとおり、画像形成
処理の前に輝度情報を含む電気信号からバックグラウン
ド信号としての直流オフセット電位分を減算してから増
幅するという変化強調処理を行うため、微小量の位相変
化を高コントラストで観察でき、かつ高速で画像処理が
行えるという効果がある。
As described above, according to the present invention, the change emphasis processing is performed in which the DC offset potential component as the background signal is subtracted from the electric signal including the luminance information before the image forming processing, and the amplified signal is amplified. There is an effect that a minute amount of phase change can be observed with high contrast and image processing can be performed at high speed.

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

【図1】本発明の実施例に係るレ−ザ走査型顕微鏡の画
像信号処理の流れを示した模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a flow of image signal processing of a laser scanning microscope according to an embodiment of the present invention.

【図2】従来例におけるレ−ザ走査型微分干渉顕微鏡の
システム構成を示した模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a system configuration of a laser scanning differential interference microscope in a conventional example.

【図3】被検面としての弱位相物体表面の一例を示す部
分断面図である。
FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing an example of a weak-phase object surface as a surface to be inspected.

【図4】(a)は従来例による未処理の輝度分布を示し
た線図、(b)は本発明による信号処理として引算処理
および増幅処理を施した場合の輝度分布を示した線図で
ある。
FIG. 4A is a diagram showing an unprocessed luminance distribution according to a conventional example, and FIG. 4B is a diagram showing a luminance distribution when a subtraction process and an amplification process are performed as signal processing according to the present invention. Is.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

9・・・レ−ザ走査型顕微鏡本体 10・・・検出器 11・・・光電変換器 12、14、16・・・電気信号 13・・・引算処理回路 15・・・増幅処理回路 17・・・サンプリング信号 18・・・2次元画像 9 ... Laser scanning microscope main body 10 ... Detector 11 ... Photoelectric converter 12, 14, 16 ... Electrical signal 13 ... Subtraction processing circuit 15 ... Amplification processing circuit 17 ... Sampling signal 18 ... Two-dimensional image

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レ−ザ光源と、該レ−ザ光源からの光を
試料表面上にスポット状に絞り込む光学系と、該レ−ザ
スポットによって試料表面上を走査するための走査手段
と、前記レ−ザスポットから得られる前記試料表面上の
輝度情報の電気信号および位置情報により画像を形成す
る画像形成処理手段とを備えたレ−ザ走査型顕微鏡にお
いて、 画像形成処理の前に前記輝度情報を含む電気信号に対し
て予め定められた直流オフセット電位分を減算する引算
処理手段および前記直流オフセット電位分の減算の後に
前記電気信号を予め定められた増幅率で増幅する増幅手
段を備えたことを特徴とするレ−ザ走査型顕微鏡。
1. A laser light source, an optical system for narrowing the light from the laser light source into a spot shape on the sample surface, and a scanning means for scanning the sample surface by the laser spot. In a laser scanning microscope provided with an image forming processing means for forming an image by an electric signal and position information of brightness information on the sample surface obtained from the laser spot, the brightness before the image forming processing. A subtraction processing unit that subtracts a predetermined DC offset potential component from an electric signal containing information, and an amplification unit that amplifies the electric signal at a predetermined amplification factor after subtracting the DC offset potential component. A laser scanning microscope.
JP5183469A 1993-06-30 1993-06-30 Laser scanning microscope Pending JPH0720382A (en)

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JP5183469A JPH0720382A (en) 1993-06-30 1993-06-30 Laser scanning microscope

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JP5183469A JPH0720382A (en) 1993-06-30 1993-06-30 Laser scanning microscope

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005309415A (en) * 2004-03-26 2005-11-04 Olympus Corp Optical microscope and optical observation method

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