JPH09113240A - 光透過物質の三次元情報の検出方法及び装置 - Google Patents
光透過物質の三次元情報の検出方法及び装置Info
- Publication number
- JPH09113240A JPH09113240A JP26722795A JP26722795A JPH09113240A JP H09113240 A JPH09113240 A JP H09113240A JP 26722795 A JP26722795 A JP 26722795A JP 26722795 A JP26722795 A JP 26722795A JP H09113240 A JPH09113240 A JP H09113240A
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- Japan
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- light
- transmitting
- pinhole
- substance
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】透過物質の三次元形状・構造の情報を提供す
る。 【解決手段】共焦点顕微鏡において、光源１として連続
スペクトルよりなる白色光を用いるとともに、試料とな
る透過物質２をレンズ３の焦点位置から離れた位置に配
置することによって、その透過物質２の分散特性とレン
ズ３の色収差とを利用して、透過物質２の三次元形状や
構造を光の波長別情報として検出する。
る。 【解決手段】共焦点顕微鏡において、光源１として連続
スペクトルよりなる白色光を用いるとともに、試料とな
る透過物質２をレンズ３の焦点位置から離れた位置に配
置することによって、その透過物質２の分散特性とレン
ズ３の色収差とを利用して、透過物質２の三次元形状や
構造を光の波長別情報として検出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、医療、バイオ関
係、診療及び電子・機械工業等、あらゆる分野における
光透過物質の三次元情報を検出する方法及び装置に関す
るものである。
係、診療及び電子・機械工業等、あらゆる分野における
光透過物質の三次元情報を検出する方法及び装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】最近、バイオ関係の分野や半導体関連工
業において、光学顕微鏡を改良したレーザ光を光源とし
た共焦点顕微鏡が開発され、高感度で高分解能な像が観
測できるようになってきている。そして、科学技術の進
歩とともに、光透過物質を三次元的に測定したいという
要求が増え、共焦点顕微鏡のピンホールの空間位置を走
査する方法等が開発されてきている。
業において、光学顕微鏡を改良したレーザ光を光源とし
た共焦点顕微鏡が開発され、高感度で高分解能な像が観
測できるようになってきている。そして、科学技術の進
歩とともに、光透過物質を三次元的に測定したいという
要求が増え、共焦点顕微鏡のピンホールの空間位置を走
査する方法等が開発されてきている。
【０００３】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、こ
れらの方法はステージ等によって、ピンホールの空間位
置を三軸で走査する必要があるために、三次元情報を得
るには多くの時間がかかり、実時間測定とはほど遠い技
術であった。特に、時間の経過とともに変化する試料は
測定が不可能であるだけでなく、測定に多くの時間を要
するこれら従来の技術では、生産工程での使用が不可能
であった。
れらの方法はステージ等によって、ピンホールの空間位
置を三軸で走査する必要があるために、三次元情報を得
るには多くの時間がかかり、実時間測定とはほど遠い技
術であった。特に、時間の経過とともに変化する試料は
測定が不可能であるだけでなく、測定に多くの時間を要
するこれら従来の技術では、生産工程での使用が不可能
であった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記に鑑みて成
されたもので、試料となる光透過物質の任意の一点をレ
ンズ系により結像し、該結像点にピンホールを配設し
て、上記光透過物質の表面形状や構造の情報を高分解能
に検出する共焦点光学系において、光源として連続スペ
クトル光を上記光透過物質に透過させると共に、上記光
透過物質から僅かに離れた位置にレンズ系の焦点を位置
させることにより、上記光透過物質の分散特性と上記レ
ンズ系にて生じた色収差とによって、上記ピンホールを
通過した光の波長別パターンを検出することにより、上
記光透過物質の三次元情報を光の波長毎の情報に変換し
た光透過物質の三次元情報の検出方法を提供するもので
ある。
されたもので、試料となる光透過物質の任意の一点をレ
ンズ系により結像し、該結像点にピンホールを配設し
て、上記光透過物質の表面形状や構造の情報を高分解能
に検出する共焦点光学系において、光源として連続スペ
クトル光を上記光透過物質に透過させると共に、上記光
透過物質から僅かに離れた位置にレンズ系の焦点を位置
させることにより、上記光透過物質の分散特性と上記レ
ンズ系にて生じた色収差とによって、上記ピンホールを
通過した光の波長別パターンを検出することにより、上
記光透過物質の三次元情報を光の波長毎の情報に変換し
た光透過物質の三次元情報の検出方法を提供するもので
ある。
【０００５】本発明は、また、フェムト秒領域の超短光
パルスを用いて非線形光学効果により発生した連続スペ
クトル光を、該連続スペクトル光の発生過程で生じた色
収差を色収差補正光学系を介して補正すると共に、該補
正された連続スペクトル光を試料となる光透過物質に透
過させた後、レンズ系によりピンホール上に結像させ、
上記光透過物質の分散特性と上記レンズ系にて生じた色
収差とにより、上記ピンホールを通過した光の波長別パ
ターンを検出することによって、上記光透過物質の三次
元情報を光の波長毎の情報に変換した光透過物質の三次
元情報の検出装置を提供するものである。
パルスを用いて非線形光学効果により発生した連続スペ
クトル光を、該連続スペクトル光の発生過程で生じた色
収差を色収差補正光学系を介して補正すると共に、該補
正された連続スペクトル光を試料となる光透過物質に透
過させた後、レンズ系によりピンホール上に結像させ、
上記光透過物質の分散特性と上記レンズ系にて生じた色
収差とにより、上記ピンホールを通過した光の波長別パ
ターンを検出することによって、上記光透過物質の三次
元情報を光の波長毎の情報に変換した光透過物質の三次
元情報の検出装置を提供するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明の概略の原理は、共焦点顕
微鏡の光源として連続スペクトルよりなる白色光を用
い、その物体を焦点位置から離すことによってその物体
を三次元的に実時間で測定するものである。
微鏡の光源として連続スペクトルよりなる白色光を用
い、その物体を焦点位置から離すことによってその物体
を三次元的に実時間で測定するものである。
【０００７】図１に本発明の具体的な原理を示す。ま
ず、白色光源１として連続スペクトルよりなる白色光を
用い、該白色光をレンズ３によって光軸上に配置された
ピンホール４に集光させると、レンズ３内を伝搬する光
は、光の波長によって伝搬速度が異なるため屈折率が異
なって、所謂、色収差をもち、このため光の波長によっ
て焦点位置が異なって、特定の波長の光のみがピンホー
ル４を通過する。
ず、白色光源１として連続スペクトルよりなる白色光を
用い、該白色光をレンズ３によって光軸上に配置された
ピンホール４に集光させると、レンズ３内を伝搬する光
は、光の波長によって伝搬速度が異なるため屈折率が異
なって、所謂、色収差をもち、このため光の波長によっ
て焦点位置が異なって、特定の波長の光のみがピンホー
ル４を通過する。
【０００８】よって、ピンホール４を通過した光は、ピ
ンホール４をレンズ３の光軸上にてレンズ３に近い方に
配設した場合に波長が短くなり、離れると波長が長くな
る。従って、ピンホール４の口径をレーザビームのスポ
ットサイズに近くなるように調整し、ピンホール４を光
軸上の任意の位置に配設することによって特定の波長か
らなるパターンを得ることができる。
ンホール４をレンズ３の光軸上にてレンズ３に近い方に
配設した場合に波長が短くなり、離れると波長が長くな
る。従って、ピンホール４の口径をレーザビームのスポ
ットサイズに近くなるように調整し、ピンホール４を光
軸上の任意の位置に配設することによって特定の波長か
らなるパターンを得ることができる。
【０００９】この状態において、レンズ３の前後に光透
過物質からなる試料２を配置すると、該試料２固有の分
散特性によって色収差が生じるために、ピンホール４を
透過した光は、試料２を透過する際の光路長に応じて光
の波長別パターンが変化する。この光の波長別パターン
を測定することによって、試料２である光透過物質の三
次元情報が光の波長毎に実時間で測定される。尚、使用
するレンズ３の焦点距離を短くするほど、色収差が大き
くなるので、凸凹の測定分解能が高くなる。
過物質からなる試料２を配置すると、該試料２固有の分
散特性によって色収差が生じるために、ピンホール４を
透過した光は、試料２を透過する際の光路長に応じて光
の波長別パターンが変化する。この光の波長別パターン
を測定することによって、試料２である光透過物質の三
次元情報が光の波長毎に実時間で測定される。尚、使用
するレンズ３の焦点距離を短くするほど、色収差が大き
くなるので、凸凹の測定分解能が高くなる。
【００１０】図２に本発明の一実施形態における三次元
顕微鏡を示す。超短パルスレーザ１′より発せられたフ
ェムト秒領域の超短光パルス列を非線形媒質７に単レン
ズ６によって集光して発生される連続スペクトルよりな
る白色光は、上記非線形媒質７における非線形過程で発
生した色収差を、単レンズ８における色収差特性を利用
して打ち消した後に、例えばピンホールからなる空間フ
ィルター９に集光され、空間的高周波成分が除去され
て、ビームパターンの一様性が向上する。
顕微鏡を示す。超短パルスレーザ１′より発せられたフ
ェムト秒領域の超短光パルス列を非線形媒質７に単レン
ズ６によって集光して発生される連続スペクトルよりな
る白色光は、上記非線形媒質７における非線形過程で発
生した色収差を、単レンズ８における色収差特性を利用
して打ち消した後に、例えばピンホールからなる空間フ
ィルター９に集光され、空間的高周波成分が除去され
て、ビームパターンの一様性が向上する。
【００１１】このようにして得られた波長的にも空間周
波数的にも一様な発散光は、光透過物質である試料２を
透過した後、単レンズ３によってピンホール４に集光さ
れる。該ピンホール４を通過した光をスクリーン板５に
投影し、透過した光の波長別パターンを測定する。この
際、測定しやすい光の波長別パターンを得るために、ピ
ンホール４の位置を光軸上で移動させる。また、ピンホ
ール４に絞り装置を用いることにより、ピンホール４の
口径を可変して調整できるように構成している。
波数的にも一様な発散光は、光透過物質である試料２を
透過した後、単レンズ３によってピンホール４に集光さ
れる。該ピンホール４を通過した光をスクリーン板５に
投影し、透過した光の波長別パターンを測定する。この
際、測定しやすい光の波長別パターンを得るために、ピ
ンホール４の位置を光軸上で移動させる。また、ピンホ
ール４に絞り装置を用いることにより、ピンホール４の
口径を可変して調整できるように構成している。
【００１２】尚、スクリーン板５の代わりにＣＣＤ素子
等を配設することによって、光の波長別パターンを電気
信号に変換し、画像処理用のコンピュータを用いて画像
処理を行い、ＣＲＴ上に元の試料２の形状を三次元的に
表示するような構成にしてもよい。
等を配設することによって、光の波長別パターンを電気
信号に変換し、画像処理用のコンピュータを用いて画像
処理を行い、ＣＲＴ上に元の試料２の形状を三次元的に
表示するような構成にしてもよい。
【００１３】以上、本発明を実施形態に基づいて説明し
たが、本発明は上記した実施形態に限定されるものでは
なく、特許請求の範囲に記載した構成を変更しない限
り、どのようにでも実施できる。
たが、本発明は上記した実施形態に限定されるものでは
なく、特許請求の範囲に記載した構成を変更しない限
り、どのようにでも実施できる。
【００１４】
【発明の効果】以上述べたように、本発明における光透
過物質の三次元情報の検出方法及び装置においては、光
透過物質の三次元情報を実時間で検出することができ、
必要に応じて画像データとして容易にコンピュータにて
画像処理を行うことができる。
過物質の三次元情報の検出方法及び装置においては、光
透過物質の三次元情報を実時間で検出することができ、
必要に応じて画像データとして容易にコンピュータにて
画像処理を行うことができる。
【００１５】更に、従来の計測技術のように三軸走査機
構を必要としないので、装置の小型、軽量化を図ること
が可能であり、これに伴って、装置の低価格化も実現で
き、バイオ関連、医療、診療、半導体デバイス等の電子
関連産業、化学、機械等のあらゆる分野において使用可
能である、等多大な効果を奏する。
構を必要としないので、装置の小型、軽量化を図ること
が可能であり、これに伴って、装置の低価格化も実現で
き、バイオ関連、医療、診療、半導体デバイス等の電子
関連産業、化学、機械等のあらゆる分野において使用可
能である、等多大な効果を奏する。
【図１】本発明の原理を示す光学的構成図である。
【図２】本発明の一実施形態を示す光学的構成図であ
る。
る。
１ 白色光源 １′ 超短パルスレーザ光源 ２ 試料 ３、６、８ 単レンズ ４ ピンホール ５ スクリーン板 ７ 非線形媒質 ９ 空間フィルター
Claims (2)
- 【請求項１】 試料となる光透過物質の任意の一点をレ
ンズ系により結像し、該結像点にピンホールを配設し
て、上記光透過物質の表面形状や構造の情報を高分解能
に検出する共焦点光学系において、光源として連続スペ
クトル光を上記光透過物質に透過させると共に、上記光
透過物質から僅かに離れた位置にレンズ系の焦点を位置
させることにより、上記光透過物質の分散特性と上記レ
ンズ系にて生じた色収差とによって、上記ピンホールを
通過した光の波長別パターンを検出することにより、上
記光透過物質の三次元情報を光の波長毎の情報に変換し
たことを特徴とする光透過物質の三次元情報の検出方
法。 - 【請求項２】 フェムト秒領域の超短光パルスを用いて
非線形光学効果により発生した連続スペクトル光を、該
連続スペクトル光の発生過程で生じた色収差を色収差補
正光学系を介して補正すると共に、該補正された連続ス
ペクトル光を試料となる光透過物質に透過させた後、レ
ンズ系によりピンホール上に結像させ、上記光透過物質
の分散特性と上記レンズ系にて生じた色収差とにより、
上記ピンホールを通過した光の波長別パターンを検出す
ることによって、上記光透過物質の三次元情報を光の波
長毎の情報に変換したことを特徴とする光透過物質の三
次元情報の検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26722795A JPH09113240A (ja) | 1995-10-16 | 1995-10-16 | 光透過物質の三次元情報の検出方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26722795A JPH09113240A (ja) | 1995-10-16 | 1995-10-16 | 光透過物質の三次元情報の検出方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09113240A true JPH09113240A (ja) | 1997-05-02 |
Family
ID=17441913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26722795A Pending JPH09113240A (ja) | 1995-10-16 | 1995-10-16 | 光透過物質の三次元情報の検出方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09113240A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004132760A (ja) * | 2002-10-09 | 2004-04-30 | Shimadzu Corp | 複数の蛍光物質を含む試料の分析方法及び装置 |
| JP2004286575A (ja) * | 2003-03-20 | 2004-10-14 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 光学材料の群屈折率精密計測方法及び装置 |
| EP2031428A1 (en) | 2007-08-27 | 2009-03-04 | Mitutoyo Corporation | Microscope and Three-dimensional information acquisition method |
| JP2010266364A (ja) * | 2009-05-15 | 2010-11-25 | Mitsutoyo Corp | レーザ変位計 |
| KR20210063414A (ko) * | 2018-12-20 | 2021-06-01 | 오므론 가부시키가이샤 | 공초점 센서 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01188816A (ja) * | 1988-01-25 | 1989-07-28 | Hitachi Ltd | 分光型走査顕微鏡 |
| JPH0231103A (ja) * | 1988-07-19 | 1990-02-01 | Fujitsu Ltd | パターン立体形状検知装置 |
| JPH04115109A (ja) * | 1990-09-06 | 1992-04-16 | Nec Corp | 表面粗さ計測装置 |
-
1995
- 1995-10-16 JP JP26722795A patent/JPH09113240A/ja active Pending
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| US8179599B2 (en) | 2007-08-27 | 2012-05-15 | Mitutoyo Corporation | Microscope having an inclined optical axis and three-dimensional information acquisition method |
| JP2010266364A (ja) * | 2009-05-15 | 2010-11-25 | Mitsutoyo Corp | レーザ変位計 |
| KR20210063414A (ko) * | 2018-12-20 | 2021-06-01 | 오므론 가부시키가이샤 | 공초점 센서 |
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