JPS5819845A - 走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は物体を点順次走査する装置にあって、該装置が
走査ビームを発生゛する放射源と、走査ビームを集束さ
せて放射スポットを物体上に形成する対物レンズ系と、
物体から到来する走査ビームを電子処理回路用の電気信
号に変換する放射−感知検出系とを具えており、前記処
Ｎ回路によって前記電気信号を再生に適するようにし、
前記検出系には少なくとも２個の放射−感知検出器を設
け、これらの検出器を走査方向に互いに相前後して配置
した走査装置に関するものである。

斯種の装置は光学顕微鏡、曜音波顕微鏡、電子顕微鏡ま
たはｘＩＩ顕微鏡とすることができる。従って、上記走
査ビームは電磁放射ビーム、超音波ビームまたは粒子ビ
ームとすることができる。上記対物レンズ系とは広い意
味でのものであり、これは上述した何れか１つの放射ビ
ームをその使ｍする放射の波長程度の大きさで、しかも
検出すべき物体のａＳ程度の大きさの極めて小さな走査
スｌットに集票させるようなものとする。検出系は使用
する放射源に遣うものとすべきであることは明らかであ
る。

本願人の先の出願に係る特願昭ｊ４Ｅ　−ｊ９ＵＩ号（
特開昭ｆｆｌ　−１ｊ４３０３号）にはトラックに配置
した情報区域から成る情報構体を有する光学記録キャリ
ヤ２小さな読取スｌットで走査する装置が記載されてい
る。この場合の情報構体は位相構造を成しており、互い
に隣接する情報トラックの内の一方の情報トラックの情
報区域が比較的深いビットを具え、隣接する他方のトラ
ックの情報区域が浅いビットを具えるようにして隣接す
る情報トラックを互いに相違させている。従って２種類
の情報区域を正しく読取るには２つの異なる方法を用い
る必要がある。読取装置は２個の放射−感知検出器を具
えており、これらの検出器は情報構体の遠方フィールド
に、走査方向に互い２に前後して配置する。深い方の位
相構造のトラックを読取る場合には２個の検出器の出力
信号を互いに加算し、また浅い方の位相構造のトラック
を読取る場合には両検出器の出力信号を互いに減算する
。読取法としては積分法および微分法がそれぞれ既知で
ある。

上記１つの読取法は興な−るレスメンス闘ｔ（変調伝達
量ｔ！ｋ　ｌ　Ｍ、Ｔ、？　）を有するため、２つの読
取法を交互に使用することは読取装置によって最終的に
供給される信号に彰響を及ばずことになる。

ビデオ信号を記録キャリヤに記憶させる場合、阿えば一
方の伝達関数は他方の伝達関数とは異なるグレーシェー
ド、即ち合成テレビジョン−像に興なる色飽和を生ぜし
めるようになる。さらに、２個の検出器からの信号を減
算することによって得られる１像は物体の一次導間歇で
あるため、空間周波数が低い物体構造は最適には再生さ
れない。

従って、一つの興なる位相構造を有する光学記録キャリ
ヤを単独の読取法によって読取るのが望ましく、伝達関
数は周波数の関数として可変とするのが好適である。

積分法によって読取られる情報ビットの光学深度は、読
取スポットを新種のピットに投影した場合に発生する０
次ビームとｌっの一次サブビームとの闇に情報ビットが
１１０口の位相差を発生するような深度とする。このよ
うな位相差は読取スポットによって振幅構造のトラック
を読取る場合に生ずる０これがため、前記特開昭ｎ−ｔ
ｉ１１０３号に基づく読取装置に用いられる検出装置は
位相および振幅構造の物体の何れをも走査する光学顕微
鏡に用いることができる口 本発明の目的は物体を点順次走査する装置に対する可変
構出機能を提供して、斯種走査装置が−々の構造、即ち
位相構造、振幅構造または位相構造と振幅構造を組合わ
せた構造の物体を走査するのに適するようにすることに
ある。

走査方向に互いに変位させた少なくとも２個の検出器を
具えている本発明による走査装置は検出器と処理回路の
付加入力段の入力端子との間の少なくとも一方の接続線
に移相量が可変の移相素子を配置したことを特徴とする
〇 電子的な手段によって簡単に実現することができる電子
的な位相偏移（移相）は護素検出関散を持たらす。この
検出関数とは放射−感知検出器と電子処理回路の付加入
力段とを具えている系の伝達関数のことである。

本発明の原理は光学走査装置だけでなく、超音波ビーム
、電子ビームまたはＸ−線ビームを走査ビームとして用
いる凡ゆる種類の走査装置に適用することができる。

’　　Ｐｈ１ｌｉｐｓ　　Ｔｅｃｈｎｉｏａｌ　　Ｒｅ
ｖｉｅｗ　　”　　（Ｖｏｌ、３７　、Ａｌ　。

第７〜９頁）の論文「走査透過式電子顕微鏡で位相およ
び振幅像を同時に発生させる検出方法」に記載されてい
る走査電子顕微鏡は走査方向に対して互いに変位させた
１個の検出器を具えており、これらの検出器によって物
体の位相像および＊＠像の双方を得るようにしている。

この場合、位相像は検出信号を互いに減算して得るが、
振幅像は検出信号を互いに加算して得るようにする。従
来の電子顕微鏡では検出器を電子式の移相器に接続して
いないため、斯る顕微鏡は本発明による走査装置程には
融通性に畳んでいない。

走査装置では移相素子を一方の検出器と処理回路の一方
の入力端子との間に配置することができる。本発明の好
適例においては、対称性の理由からして、検出器と人力
段の関連する入力端子との間の各接続線に可変移相器を
配置し、これらの移相器によって成される移相量の大き
さを互いに等しくするも、極性は互いに反対とする〇付
加入力段によって供給される走査信号の絶対値は前記位
相偏移によって最適となる。一方の検出器の信号の位相
だけを１移させる場合、これは走査信号の位相にも影響
を及ばず。この走査信号の位相を再生するために、本発
明の好適な実施にを生ずる移相器に接続し、ここにψｅ
を検出器と人力段の入力端子との間の接続線の１つに配
置した１個の移相器によって行われる移相量とする。

ざらに本発明の好適な実施に当っては、付加入力段を走
査スポットの非対称性に依存する位相偏移を生ぜしめる
移相器に接続して、光学系のコマ、収差によって生ずる
上記非対称性な補償することができる。

移相素子は走査装置の所望な応用公費に応じて棚々の構
成のものとすることができる。本発明による走査装置の
簡単な鍔においては、移相素子を物体の位相像と振幅像
とに対応する２つのはｆｆ　一定の移相器の間にて切換
え自在とする。

走査装置の応用公費をざらに広げるために、本発明のさ
らに好適な実施に当っては、移相素子をその移相器が連
続的に可変のものとする。このような走査装置によれば
、浅い位相構造の物体および振幅構造の物体だけでなく
、位相構造と振幅構造を組合わせて成る構造の物体をも
最適に再生することができる。ざらにこのような装置に
よれば、特定の位相深度を有する物体細部を抑圧するこ
とが可能、即ち位相−ろ過することが可能である。

ざらに本発明の好適な実施に当っては移相素子の移相量
を物体の空間周波歇の関数とする。この場合、走査ビー
ム原電の娯差による走査スポットの非対称性を補償する
ことができる。

本発明のざらに好適な実施に当っては処理回路の人力段
の利得を物体の空間周波数の関数として、特定空間周波
数の物体細部を再生時に抑圧したり、または強めたりす
ることができる。

前述したようにして得られる振幅および位相が周波数の
関数として電子的に可変である褒素検出関ｔＩＩｆ：用
いる場合には、複雑な光学フィルターを用いなくても物
体の空間的フィルタリングまたは像増強作用を行うこと
ができる。

さらに本発明の好適な実施に当っては、処理回路の人力
段に各検出器信号毎に別々の増幅器を設けると共に１個
の加算回路を設け、各増幅器の利得率を可調整とする。

このようにすれば、走査ビームの振幅非対称性を補償し
たり、或いは所謂単側波帯原理を採用したりすることが
できる０図面につき本発明を説明する口 第１図は本発明による走査装置の原理を示す。

単一レンズによって略図的に示す対物レンズ系ｂ工によ
って放射源Ｓから放射されたビームｂを集縦させて、走
査すべき物体０に放射スゲツ）Ｖを形、成する。物体０
は入射ビームｂｒｔ回折次数が異なる複数個のサブビー
ムに分割する。これらのサブビームの内で本例にとって
重要なものは非偏向０次サブビームと一次サブビームで
ある。

第１ＷＪでは１体０を極めて簡単に図示しであるが、こ
れは例えば情報トラックに配Ｎされる情報区域から成る
情報構体を有する光学記録キャリヤとすることができる
。このような記−キャリヤｌの小部分を第ＪＩｉ！に平
ｗ図にて示しである。丸いディスク状なした記録キャリ
ヤの場合、直線トラ・ツクとして示される情報トラック
２は実際には同心トラックか、または１本のら旋トラッ
クを成す準同心トラックである。情報トラックコは長さ
がｌμ箇程度で、幅がｌμ観よりも小さい極めて小さな
情報区域Ｊを具えており、これらの情報区域３は・トラ
ック方ｖＭｔにおいて中間区域ダと互い違いに存在する
。情報構体は互いに直交する２方向に周期性のものとし
、トラック方向、即ち接線方向ｔの周期はｐとし、トラ
ック方向に対し直交する方向、即ち半径方向ｒの周期は
ｑとする。周波数変調したビデオ信号を記録させである
記録キャリヤの場合、前記周ＪＩＰはビデオ信号によっ
て決まり、周期ｑはトラック間の距離に相当する。

情報構体は、その情報区域が記鋒午ヤリャの表面に押圧
されたビットまたは記録キャリヤの１２面から突出して
いるヒル（凸部）から成る純然たる位相構造とすること
ができる。しかし情報構体は振幅構造のものとすること
もできる０この場合、例えば情報区域は反射面における
非反射区域または透明記録キャリヤにおける放射−吸収
或いは放射−反射区域で構成する〇 第２図には読取スポットなＶにて示しである。

このスポットの幅は情報区域Ｊｌｉ度の大きざとする。

情報構体は二次元の回折格子として作用し、この格子は
読取ビームｂｙｔｏ次のサブビームと、多数の一次のサ
ブビームと、複数本の高次のサブビームとに分割する。

情報区域Ｊを読取る場合には主として０次のサブビーム
ｂ（ｏ、ｏ）と、接線方向ｔ＆：回折される１本の一次
すブビームｂ（＋ｌ、Ｏ）および１）（−１，０）とが
関係する。

従って、第１図に部いて記録キャリヤｌが物体Ｏの位置
を占めるものとすれば、接線方向ｔは垂直方向である・
読取中、記録キャリヤは軸７を中心として回転する。

第３図は検出器りの平面におけるビームｂ（０゜ｏ）、
ｂ（＋ｘ、ｏ）および′ｂ（−ｘ、ｏ）の断−を示した
ものである。第３図のＸおよびｙ軸は第２図°の接線方
向ｔおよび半径方向ｒにそれぞれ対応する。記録キャリ
ヤから戻るビームｂ（０，０）。

ｂ（＋ｌ、Ｏ）および１）（−１，０）は、Ｂ　（０，
０） Ｂ　（＋　ｌ　＊　Ｏ）　６Ｘｐ　（−１，ｍｔ　）Ｂ
　（−４、Ｏ）　６Ｘｐ　（＋１ｊｌｔ　）として表わ
せる複素振幅値を有する。記録キャリヤは一定の角速度
で動くものとすれば、これにより時間に依存する位相フ
ァクターｅｘｐ　（全１ｓｔ　）が起生ずる。ここに−
は角速度と、情報区域の接線方向における空間周波数と
によって決まる時間周波数である。さらに、トラッキン
グ誤差は生じないものとする。情報区域が半径方向およ
び接義方同に対称である場合、Ｂ（＋ｌ、Ｏ）はＢ（−
１，０）に等しい。

ａ素撮輻Ｂ（＋ｌ、Ｏ）、Ｂ（−１＋Ｏ）と振幅Ｂ　（
０゜Ｏ）との間には特定の位相差ψ、０がある。この位
相差は主として、情報層の表面からの放射に対する情報
ビットの塵部からの放射の位相連れ、即ち情報ビットの
光学深度または情報ヒルの光学高さに依存する。

前記特願昭７４１−３９４４１１号（特開昭ｊ４ｍ　−
１３４３０３号）に記載しであるように、情報区域の光
学深度は上記位相差がφ、。−／１００となるようにす
るだけでなく、ψ、。−９０６となるような光学深度と
することもできる。ψ、。−９００の場合にはビットが
極めて浅いため、回折ビームの振幅は極めて小さい。

光学深度は多少太き目として、ψ、。がｔｉｃｐ−ｔｘ
ｏ。

となるようにするのが好適である。１ムｐｐｌｉｅｄＯ
ｐｔｉｃｓ　”　（ＶＯｌ、１７．４１３　、第２０／
ｊ　〜Ｍ２／　ＩＩ　）の論文１ビデオ−ディスク読取
時における位置検出」に既に述べらｎているように、情
報構体が振幅構造のものは、情報区域がψ１ｏｓｗ　１
ｒｏＯの位相差をもたらす位相構造のものと同様に動作
する。

後に詳述するように、本発明による老査装電は情報構体
の情報区域が振幅構造、または情報構体の情報区域が深
い位相構造（φ、。−／１００　）のものおよび情報区
域が浅い位相構造（ψ、。−９００）の何れのものを読
取るのにも遣うようにする。この目的のため、検出器り
を１個のサブ検出器Ｄ工およびＤ２に分けて、これら検
出器の出力端子を加算装置９の入力端子に接続する。加
算装置テは既知の電子処理回路１０の人力段を構成する
。新種の電子処理回路は例えば’　Ｐｈ１ｌｉｐａ　Ｔ
ｅｏｈｎｉｏａｌｎｅｖｌｅｖｒ”（ＶＯｌ、３３　、
Ａ’Ｆ　ｅ第ｔｔｔ　〜ｔｒｙ頁）の論文「フィリップ
スＶＬＰ方式における信号処理」に記載されている◎第
３図ではサブ検出器ＤｌおよびＤ２を破線円半部によっ
て表わしている。本発明によれば検出器Ｄ２と加算装置
９との間に配置する素子ｔによって検出器り、からの信
号の位相を角度ψｅにわたってシフ）（ＩＩ移）させる
。

−次ヒ−Ａｂ　（＋ｌ　、Ｏ）　、　ｂ　（−１，、Ｏ
）とＯ次ビームｂ（ｏ、ｏ）との位相差φ（＋ｌ、Ｏ）
。

およびφ（−１、Ｏ）は、 φ（＋１．Ｏ）■φ、。＋ωｔ φ（−１、Ｏ）罐φ　　−ａＩｔ ０ として表わすことができ、複素振幅は、Ｂ（０，０）−
１Ｂ（０，Ｏ）！ Ｂ（＋ｌ、Ｏ）−１Ｂ（＋ｌ、０）ｌｅｌＸＩ）ｉ（φ
、。＋ａＩｔ）Ｂ（−１１０）　−１Ｂ（−ｘ、ｏ）　
ｌ　６Ｘ１）ｉ（ψ１０−ｍｔ）として表わすことがで
きる。検出器Ｄ工およびＤ２の位置における一次サブビ
ームと０次サブビームとの間の干渉による放射ビームの
強度変化は上記検出器によって電気信号Ｓ工およびＳ、
に変換される。

検出器を設ける領域内にはそれぞれ異なる領域、即ち一
次サブビームが０次サブビームと干渉する面図に単に斜
線を付して示す一つの領域ｄと、−次サブビームと０次
サブビームとの干渉以外に、１つの一次サブビーム間に
て干渉が生ずる斜交平行線の陰影を付けて示す２つの領
域０とがある。

これらの領域０およびｄは収差のない光学系における周
知のレスポンス関数（「■）に関連し得るものである。

以後単に輩にて示す上記レスダンス関数（変調伝達関数
）は２つの関連する次数のサブビームが重畳する個所に
対応するものとする・−次サブビームが０次サブビーム
と干渉する個所、即ち大きさがＪｏ　＋　（１の個所で
は伝達関数舅（υ）が有効となり、ここに−υは情報区
域の空間周波数である。１つの一次サブビームが干渉す
る個所、即ち第３閣でＪＯの大きさの個所では伝達関数
Ｍ　（ＪＩＪ　）が有効となる。従って、２０＋ｄ寵Ｍ
（υ） ２０罪Ｍ　（１１ｔＪ　） となるため、 ｄ−Ｍ（υ）−Ｍ（ａｕ） ｏ−７Ｍ（υ） となる。

信号Ｓ　およびＳ２を求める場合には領域０およびｄに
よって与えられる分担量を互いに加算する必要がある。

領域０内には０次サブビームの部分と１つの一次サブビ
ームの部分とが位置する。領域ｄ内には０次サブビーム
の部分と１つの−次号、フヒームの部分とが位置する。

これがため、信号Ｓ工はつぎのように表わすことができ
る。即ち、ＳニーＩＢ（０・Ｏ）ＩＢ（＋ｌ、Ｏ）ＩＢ
（−１，０）１色＋　ＩＢ（０，０）ＩＢ（＋１．Ｏ）
ｌ”ここに指数０およびｄは関連する分担量を領域０お
よびｄの大きさに応じて重み付けする必要があることを
示している。情報信号そのものに対しては信号Ｓ□に対
する式の直流成分は然程重要でないため、この直流成分
は無視することができる〇従って信号Ｓ工は次式のよう
になる０■ち、Ｓ、　−ｇＲｅ（Ｂ（０，０）−Ｂｘ（
＋１．Ｏ）　）ｏ＋２Ｒｅ　（Ｂ　（０＊　Ｏ）　Ｂｘ
（−１−０）　）　０　”Ｊ！　Ｒｅ　（Ｂ　（Ｏｅ　
Ｏ）　・Ｂｘ（＋ｌ　−Ｑ　）　）ｄここにＲｅは関連
する成分の実数部な示す。領域Ｏおよびｄ　ｅ　ＭＴＦ
と置換すると、信号Ｓよけ次式のようになる。即ち、 Ｓ、　−Ｍ（ｌｔＪ）−１Ｂ（０１０）　ｌ　ＩＢ（＋
１．０）　Ｉ　−（ｃｏｓ（φ、。＋ｍｔ）＋ωｇ（ψ
１ｏ　−ｃｍ　ｔ　）　）　＋ａｌＢ（ｏ、ｏ月ＩＢ（
１，０月（Ｍ（ＩＪ）−Ｍ（ｇｌＪ））−■幀ψ、。＋
ｓｔ） ここに情報区域は対称であるため、ｌ　Ｂ（−１Ｔ　０
月−ＩＢ（＋ｌ、Ｏ月であるとすれば、信号Ｓ工に対し
て次式のような比例関係（記号αにて示す）が成立する
。即ち、 ８□ａＢｃＭ（ｕ−Ｍ（ｍｕ））　、００８４φ、。＋
ａＩｔ】＋８Ｍ　（１１υ）　ｏｏｓｐ、０ｏｏｓ　ｇ
　　　′同様に、検出器り、からの信号Ｓ、は次式のよ
うに表わすことができる。即ち、 ＳｇａＪ！　（Ｍ　（１７）　−Ｍ　＜ｍｕ　））の１
！（φ、ｏ−ａｔ）＋８Ｍ（ｊｌｏ）■峠、。ψＳ勿を 信号Ｓ２は９ｅだけ移相されて信号Ｂ、となる。

Ｓ’、［（Ｍ（ｕ）　−Ｍ　（ｊｌｏ））　−００１（
φ１ｏ−ａｔ−ｔｐ６　）＋２Ｍ　（ｇｏ）ｏｏｓφ１
０　・ｏｏｌＩ（ａｌｔ　＋ｆ６　）加算信号Ｓ８は次
式のように表わすことができる。

即ち、 または ψｅ ８１ｎ（ψ、。）　−５ｉｎ　（Ｔ）　）　ｏｏａ　（
ｓｔ＋７）情報トラックが振幅構造のもの、またはψ１
゜−ｔｒｏｏの深い位相構造のものを読取る場合にはψ
。

をＱＯに選定する。この場合加算信号はつぎのようにな
る。即ち、 ｓ、　ａ　−４１［＜ｕ　）　ｏｏｓｓｔ位相差ψ位相
差配録キャリヤ全体にわたって一定で、しかも記録キャ
リヤの角速度が一定の場合、信号Ｓ８だけがトラック方
向における情報区域の空間周波数Ｕ％即ち記録キャリヤ
に記録しである情報信号に依存する。

ψ、。−１００の浅い位相構造の情報トラックを読取る
場合には９＠−／１０６を選定する。この場合、加算信
号Ｓ８はつぎのようになる。即ち、Ｓｓ　ａ　−４０［
（’　）＋１［（Ｉｔ　ｉＪ　）　ｓｉｎ　ｅ　を位相
差が一定で、しかも角速度が一定であれば、この加算信
号は空間周波数りに依存するだけである。浅い位相構造
の情報トラックの像は情報構体そのものの一次導関数で
あるのに対し、振幅構造の情報トラックからの像は通常
の非微分法にて現われる。

一方の検出器信号の位１１１　ｔ’　？’ｅにわたって
シフトさせるようにするのが好適である。この場合信号
Ｓ′、およびｓｋは次式のように表わすことができる。

即ち、 ψｅ Ｓ’ＪＩ　ａ　ａ　（Ｍ　（リ−Ｍ（ｍｕ））ｏｏｓ（
φ、。−ａＩｔ−Ｔ）＋２Ｍ　（ｇｕ）　ｏｏｓ　（％
。）　−ｃａｓ　（ａｔ　＋”）また加算信号Ｓｓは次
式のように表わすことができる０即も、 ψｅ ！％ｍｓ　（Ｍ（１７）−Ｍ（ｇす）　−ｏｏｓ（φ１
０−　ｇ　）　”００１ｉ＠ｔ＋４Ｍ（ａｕ）−００８
φ、６　・００８　ｓｊ、　＊　ｏｏｓ　９’ｅ−また
は ψｅ ８ｉｎφ、。！ｌｉｎ７００ｇ勿ｔ ψ、０糟ｔｒｏｏで、ψｅ■６ｏの場合にはＳ、　ｅｔ
　−４Ｍ（ＪＪ）　００８＃ｔが有効となり、またψ、
。−９００で、９１Ｂ　−／１０６とする場合には Ｓｓ　ａ　（４Ｍ　（’　）　＋　４　）（（１（Ｊ　
）　）　０ｇ　ａＩｔが有効となる。この場合には浅い
位相構造の情報トラックの像も普通の非微分法にて現わ
れる。

本発明による原理の説明に当っては高次サブビームを考
慮しなかったが、これらのサブビームはその殆んど大部
分が検出器の外側に回折され、しかもこれらの高次ビー
ムの振幅は一次ビームの振幅よりもずっと小さいため、
高次ビームの影・は−次の近似式においては無視・する
ことができる。

情報区域が位相差φ１０−９００をもたらす情報構体は
理論的な構造のものである。既に述べたように、斯種の
情報構体によって発生される回折ビームの振幅は小さい
ため、信号Ｓ！Ｉは極めて弱い＠これがため実際には位
相角が岡えば１１０口＜９、。＜ｔｘｏ。

のような９００よりも僅かに大きくなるように光学深度
を選択する。ψ、。−１ｘｏｔｓの場合、加算信号Ｓｓ
に対する式のＭ（υ）の項はψ６−１−２ｏｏで最大と
なる。一方の検出器の信号の位相だｋｔ　ｒｅ　／２０
０４Ｃｆ）、たってシフトさせる場合には、信号Ｓ８の
位相はφ１ｏｓＩＩ１２ＯＬ６の場合の信号〜に対して
１００にわたってシフトされる＠ ／ｆｔｌ亥たは１位置間にて切換えることのできる１個
の移相器を具えている前述した装置は２つの状態に切換
えることのできる検出機能を有する走査装置と見なすこ
とができ、この装置は検出器領域内において、 Ｘ＞Ｏの場合にはｇ　（ｘ＊　ｙ）　＝　ａｘく０の場
合にはｇ　（Ｘ　＊’／　）　＝ａ−ｆ３に９　（１９
’ｅ　）の関数として表わすことができるか、またはＸ
）Ｏの場合にはｇ　（ｘ　ｅ　ｙ　）−ａ　−５ｘｐ（
−１９Ｃ□８）Ｘく０の場合にはｇ　（Ｘ　、’ｊ　）
　−１１−ｅｘｐ（＋１９ｅＶＲ）のＭ敗として表わす
ことができる璽素砿可変検出礪能を有する走査装置を提
供する本発明の一実施例である。なお上述した場合には
検出器領域ｇ（ｘ＋ｙ）−ｏは除外する。

本発明による走！装置の結働関敵は光学系の所謂光学伝
達間歇（レスポンスＩＩ数）（ＯテＦ）と、他の伝達量
Ｗ１１との積であり、この関数！の絶対値および位相は
つぎの通りである。即ち、ψ・ 非対称シフトの場合にはａｒｇ（Ｆ　）−７一対称シフ
トの場合にはａｒｇ（Ｆ）−。

である。

非対称シフトの場合には、検出器信号の内の一方の信号
の位相のみがシフト、圓ちψｅにわたってシフ）（Ｌｌ
移）され、また対称シフトの場合には９’ｅ ２つの検出器の各信号の位相がそれぞれ十−およヒ＋　
９ｅにわたってシフトされる。

電子式の移相器は信号ＢＢ、即ち ψｅ、　　　　　９１ｅ ｃｏｓ　（％ｏ　−７）　＋　ｓｕｎψ、ｏ　ｓｌｎ　
２の絶対値を最適にするために利用する。対称の場合に
は上記絶対値の最適化によって偏角が変化することはな
い。しかし、非対称の場合には斯る開角が変化する。こ
のような１角の変化は加算装置デの後方に追加の移相器
ｌｌを配置して、第１図にψｅ 示すようにこの移相器にて一■だけ信号をシフトさせる
ことによってなくすことができる。

非対称および対称シフトの何れの場合にも信号・８ｓの
位相は走査スポットｖの位相の非対称性によって左右さ
れる。このような非対称性の主たる原因は光学系のコマ
収差にある◎この位相談差は信号Ｓ１の位ｔｔｍｔｅ＜
ここにθは上記位相の非対称性の関数である）にわたっ
てシフトさせることによって補償することができる。そ
こで第４図に示すように、岬尊装置デの後方に追加の移
相器ｔ２を配置する。第１ＷＪの非対称の場合には移相
器／／を用いて、これによりθ−１０にわたって位相を
シフトさせる。

移相量ψｅは一般に００　、　！４０６の範囲内で可変
である。位相構造ｒｔ′４Ｆする記−キャリヤおよび振
幅構造を有する記録キャリヤの双方、或いは種々の深さ
の位相構造を有する紀鋒キャリヤを読取り可能とすべき
読破装置の場合には、上述したようよ広範囲にわたる連
続的な電子式移相は必ずしも必要ではない。しかしこの
こと−は浅い位相構造または振幅構造だけでなく、凡ゆ
る種類の中間構造、囲ち完全な位相＊＊でもなければ、
完全な振幅構造でもない構造のものを見るのに用いる光
学顕微鏡の場合には相違する。

例えば生体組織や、または有機体のような斯種の顕微鏡
によって観察すべき物体の位相深度は予じめ知る必要が
なく、このような物体はψｅの値ｉ種々症えて満足な像
品質が得られるまで順次数回走査するようにする。

ここに提案した顕微鏡で観察すべき物体の位相深度は必
ずしも前述した光学記録キャリヤの如き一定の位相深度
を有するものとする必要はない。

上記観察物体は各々異なる位相深度を有する部分から成
るものとすることができる。この場合には物体を数回走
査することができ、その各走査時には電子的移相量ψｅ
の値を相違させる。各走査時には特定の位相深度が最大
コントラストで再生される。従って元の物体をすべての
個々の像から再構成することができる。

第１図の移相器ｒおよび第参図の移相器ｔ゛およびｒ′
は移相器が時間周波数のｉ数となる装置とすることがで
きる。一定の走査速度では物体の特定の空間周波数（υ
）は特定の時間周波数（ａｌ）に相当、する。横形ディ
ジタルフィルタ形態の喝波数依存性の移相器は阿えばＴ
ｈｅｏｒｙ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｏａｔｉｏｎｏｆ　ｄ
：Ｌｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　ｐｒｏｏａａｓｉｎｇ
　”　（ＲａｂｉｎｅｒおよびＧｏｌｄ着、Ｐｒｅｎｔ
ｉａｅ　−Ｈａｌｌ　Ｉｎｃ、　１９７５年特に第ψ頁
）から他の目的用として既知である。このような移相器
な用いると、特電の空間周波数に対してだけ電子式移相
量の値を走査に最適な筐とすることができる。この結果
、物体の特定の空間周波数を有する部分の構造だけが正
しく再生され、また興なる空間周波数を育する部分の構
造は載置されて結像されることになる。

さらに、加算回路デの利得な周波数依存性として、所望
空間周波数は誇張させ、不所望な周波数は滅！Ｉさせる
ようにすることができる。

周波数依存性の移相器および周波数依存性の増幅器を用
いることによって物体の空間的フィルタリングまたは像
増強作用を光学フィルタを用いないで達成することがで
きる。適当な光学フィルタを製造するのにこれ亥で回置
とされていた光学フィルタリングの問題は、設計が簡単
な所望の位相、および機幅特性を呈する電子式のフィル
タを用いることによって克服された。

走査装置には検出器信号Ｓ工およびＳ２に対する２個の
別個の増幅器を設けることができるｏ　ｊｌ　４’図で
はこれらの増幅器＠ｔｚ’および／Ｊ’にて示しである
。２個の各別の周波数依存増幅器および周波数依存移相
器を具えている走査装置の検出機能はつぎのような関数
にて表わすことができる・即ち、ψｅ Ｘ）Ｏの場合はｇ　（ｘ　ｅ　ｙ　）　−ａ、（ｕ）−
ｅｘｐ　（−１丁）ｘ＜ｏ（Ｄ場合Ｇｉｇ　ＣＸｅ　Ｙ
　）　−ａ２（ｕ）　−６Ｘｐ　（＋１ｊｊ−）ここに
υは物体の空間周波数である。走査ビームの振幅の非対
称性を補償するために２個の各別の増幅器を用いること
ができる。２個の別個の増幅器を用いる場合、一方の検
出器信号は増幅し、他方の検出器信号は抑圧するように
して、所謂単側波帯原理を用いるようにすることができ
る。

本発明により例えば互いに直交する一方向に物体を走査
する場合には、走査スポットが第１方向に多数の線を描
くようにすることができる。このようにして得られるデ
ータは像記憶装置に記憶さ、せることかできる゛。つい
で走査スポットが第２方向に多数の線を描くようにする
ことができる・最後にこれら１つの方向の走査にて得ら
れたデータを合成することができる。

一方向走査の場合には２個の検出器を用い、一方の走査
方向から他方の走査方向への転換時に検出器および物体
を互いに１００にわたって回転させる。或いはまた、ｍ
個の検出器を用い、その内の１組を一方の走査方向用に
用い、他方の組の検出器を他の走査方向用に用いるよう
にすることもできる。

本発明は１個の検出器を２個のサブ検出器に分割すると
共に、これらのサブ検出器によって供給される信号を電
子的に処理する方法にも関するものである。本発明は光
のような特定のタイプの走査用放射に限定されるもので
なく、走査放射としてはそれが小さな１走査スポツトを
成すように集束させることのできるものを用いることが
できる。

杢発゛明は光学顕微鏡以外に、電子顕微鏡、Ｘ−線顕微
鏡または音響（超音波）顕微鏡に用いることができ、こ
れらの各顕微鏡の収差を満足な程度にまでなくすことが
できる。これらの顕微鏡によればその関連する顕微鏡の
分解能の限界値までの大きさの細部を観察することがで
きる。

第５図は電子顕微鏡を示したものであり、電子１ＩＳＥ
は電子ビームｂ、６を放射゛する。この電子ビームｂｅ
は電子レンズＫＬによって物体０の平面に集束さｎる。

物体Ｏは例えば位相深度の小ざい物体とする。この物体
Ｏはビームｂｅを０次のサブビームｂ６　（ｏ　、　ｏ
　）と、特に２つの一部すプビームｂｅ（＋１　、　Ｏ
）およびｂｅ　（−１、Ｏ）とに分割する。０次ビーム
と一部ビームの一部は１個の検出器ＤＩＣ１とＤＩ２と
によって受光され、両検出器は電子放射を電気信号に変
換する。−次ビームが回折される角度β６は光顕微鏡と
同様に、電子レンズの８１ｎｆｆ６に相当する開口数と
同程度の大きさである。

検出器ＤＩ工およびＤ−からの信号Ｓ工およびＳ２は第
１およびギ図につき述べたと同じようにして処理する。

第６図はＸ−纏顕微鏡の一例を極めて簡単に示したもの
である。ｘＳはＸ−線源であり、これは高エネルギー源
とすべきであるため、これにはシンクロトロンを設ける
のが好適である。Ｘ−線ビームｂｘｒｔｆｌえば生物標
本または結晶構造のような物体に集束させる。集束系ｘ
１にば゛第４ｖＡに示すような帯域板（ゾーンプレート
）または複数個のオラーを設けることができる。物体か
ら戻るＸ−線ビームを２個のＸ−線検出器ＤＸよおよび
ＤＩ、によって受光する。これらの検出器からの信号Ｓ
工およびＳ２は第１および参図につき述べたようにして
処理することができる。Ｘ−線源ｘＳ、集曜系ＸＦおよ
びｘ−纏検出１１［よおよびＤＩ２（これらの各構成部
品は本発明の要部を成すものではない）のさらに詳細に
ついては”　５ｏａｎｎｅｄ　ｉｍａｇｅ　ｍ１ｏｒｏ
ｓ−００ｐｙ）　（Ｅ、Ａ、ムｓｋ著ムｏａｄ＠ｍｉｏ
　Ｐｒｅｓｓ社１９ａＯ年１第３４１〜３９／１１）（
Ｄａ文ｒ走査Ｘ−＠顕微鏡」を参照することができる。

第？ｌｉｌは本発明による超音波顕微鏡の原理を示した
ものであり、斯種のａｍ鏡は圧電変換器ｐｘａを具えて
おり、この変換器はそのｌＩＩ面領域全体に、わたり均
一のレスポンスを呈する。このような変換器によって例
えば反射層のような試験すべき物体に向ける音波を発生
させる。変換器が平坦で、音波が平面波である場合には
物体と変換器との間に音響レンズを配置して、このレン
ズにより音波を球面集采波に変換する。第７図に示すよ
うに、変換器そのものを彎曲させて、放射１波を予じめ
集束させることができる。音波は物体により反射されて
変換器に戻り、この変換器により音波は電圧に変換され
る。ついで変換器の１ｌｉｉｔ領域全体にわたって積分
する。このように変換器ＰＢＯは音源として機能すると
共に検出器としても機能する。

入力端子と出力電圧との区別は短いパルスを用し）て互
いに区別する。

出力電圧はｍ々のビーム成分の位相に依存するｄ反射器
を焦点間に配置すれば、すべてのビーム成分が同一経路
長を通過し、かつ点／３およびｌ乙のビーム成分は同相
となる。しか゛し反射器を垂直方向に動かす場合、即ち
垂直方向に不規則性を呈する観察すべき１Ｌ面０ｒｔＫ
一方向に動かす場合には種々のビーム成分が興なる経路
長を通り、ビーム成分が点／３および１４にて特定の位
相１移を峡し、出力電圧を変化せしめるようになる。

超音波顕微鏡そのものは本発明の要部を成すものでなく
、その評輌については前記”　＄ｏａｎｎｅｄｉｍａｇ
ｅ　ｍ１ｏｒｏｓｏｏｐｙ”の（第ＪＦ’−Ｖｓｓ　［
）論文「走査超音波顕微鏡」を参照することができる。

本発明によれば変換器を２つの部分Ｄム、およびＤム、
に分割し、その一方りム、は加算装置９Ｅ直接接続し、
他方のＤＡｌｌは移相素子ｔを介して加算装置９に接続
する。この場合の信号処理は第１ｍまたは第ゲ図につき
述べた方法と全く同様にして行なう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による走査装置の第１例を示すＳ図、第
２図は光学記録キャリヤの情報構体の一部を示す説明図
、第３図は記録キャリヤを走査する場合に発生する回折
ビームの検出器平面にお（。 ける＃［１ｉｆを示す説明図、第４Ｌ図は検出器信号を
処理する回路を示すブロック線図、第Ｓ図は本発明に基
く電子顕微鏡の原理な示す＃ａ図、第４図は本・発明に
基くｘ−線顕微鏡の原理を示す線図、第７図は本発明に
よる超音波顕微鏡の原理を示す線図である。 ｌ・・・ｔＪＩＩキャリヤ、コ・・・情報トラック、３
１・・・情報区域、ｌ・・・中間区域、ｒ、ｒ’、ｒ’
・・・移相器、デ・・・加算装置（人力段）、１０・・
・電子処理回路、／／・・・移相器、／３’　、　／Ｊ
”−・・増幅器、Ｓ　、　Ｉｓ　、　ＸＳ・・・放射源
、Ｌ工・・・対物レンズ系、Ｏ・・・物体、■・・・読
取スポット、ＥＬ・・・電子レンズ、Ｄｌ　、　Ｄｌｌ
　＊　Ｄ６１　＊　Ｄｉｇ　＊　Ｄｘｌ　’ＤＸ、・１
１１出器、Ｄｌ、Ｄｌ、　（ｐｍｏ　）　・・・圧電変
＊Ｓｔ。 エヌ・べ−・フィリップス・

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　物体な点順次走査する装置にあって、該装置が走査
   ビームを発生する放射源と、走査ビームを集束させて放
   射スポットな物体上に形成する対物レンズ系と、物体か
   ら到来する走査ビームを電子処理回路用の電気信号に変
   換する放射−感知検出系とを具えており、前記処理回路
   によって前記電気信号を再生に適するようにし、前記検
   出系には少なくとも２個の紋射−感知検出器を設け、こ
   れらの検出器を走査方向に互いに相前後して配置した走
   査装置において、検出器と処理回路の付加入力段の入力
   端子との間の少なくとも一方の接続線に移相量が可変の
   移相素子を配置したことを特徴とする走査装置。 ２、特許請求の範ｆｌｌ記載の装置において、検出器と
   人力段の関連する入力端子との間の各接続線に可変移相
   器を配置し、これらの移相器によって成される移相量の
   大きさを互いに等しくするも、極性は互いに反対とした
   ことを特徴とする走査装置。 ＆　特許請求の範Ｈ１記職の装置において、付ψ・ 加入力投の出力端子をＴの移相を生ずる移相器に接続し
   、ここにψ・′を検出器と入力段の入力端子との間の接
   続線の１つに配置した１個の移相器によって行われる移
   相量としたことを特徴とする走査装置。 本　特許請求の範＠ａ記載の装置において、付加入力段
   の出力端子を走査スポットの非対称性に依存する移相量
   ０を生ずる移相器に接続するようにしたことｔｅ徽とす
   る走査装置。 ａ　特許請求の範Ｗｉｌ配積の装置において、付加入力
   段の・出力端子をθ−？ｅの移相を生ずる移相器に接続
   し、ここにψｅｅｌ１１出器と入力段の人力−子との間
   の接続線の１つに配置した１個の移相器によって生ずる
   移相器とし、θを走査スポットの非対称性に応じた移相
   量としたことを特徴とする走査装置。 ａ　特許請求の範囲１　ｅ　１１　＋　３　＋　４また
   は５の何れか１つに記載の装置において、移相素子を物
   体の位相像と振幅像に対応する２つのほぼ一定の移相量
   の間にて切換自在としたことを特徴とする走査装置。 ７、　特許請求の範！！！１〜！５の何れかｌっに記載
   の装置において、移相素子をその移相量が連続的に可変
   のものとしたことを特徴とする走査装置。 ａ　特許請求のＩＩＷ１１〜５の何れかｌっに記載の装
   置において、移相素子の移相量な周波数の関数として可
   変なものとしたことを特徴とする走査装置。 ９、　特許請求の範１１１．ｇ、３，４．５または８の
   何れか１つに記載の装置において、処理回路の人力段の
   利得を周波数の関数として調整自在のものとしたことを
   特徴とする走査装置。 ｍ　特許請求の範囲１〜９の何れかｌっに記載の装置に
   おいて、処理回路の入力段に各検出器信号毎に別、々の
   増幅器を設−けると共に１個の加算回路を設け、各増幅
   器の利得率を可調整としたことを特徴とする走査装置。