JPS5850332B2 - Optical scanning device using a rotating polygon mirror - Google Patents

Optical scanning device using a rotating polygon mirror

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JPS5850332B2
JPS5850332B2 JP50034480A JP3448075A JPS5850332B2 JP S5850332 B2 JPS5850332 B2 JP S5850332B2 JP 50034480 A JP50034480 A JP 50034480A JP 3448075 A JP3448075 A JP 3448075A JP S5850332 B2 JPS5850332 B2 JP S5850332B2
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JP
Japan
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line
scanning
deflector
frame
polygon mirror
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JP50034480A
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Japanese (ja)
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JPS51109849A (en
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昌平 永井
守 相原
俊平 田中
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はライン偏向器として回転多面鏡を用いる光走査
装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an optical scanning device that uses a rotating polygon mirror as a line deflector.

斯る光走査装置は例えば走査形顕微鏡に用いることがで
きるが、次の問題を生ずる。
Such an optical scanning device can be used, for example, in a scanning microscope, but the following problem arises.

すなわち、走査形顕微鏡においてライン偏向器として回
転多面鏡を用い、これにより走査光をライン走査し、こ
のライン走査光をフレーム偏向器でフレーム走査して光
走査した被験試料の像をモニタースコープ上に再生しよ
うとする場合、回転多面鏡の各面と回転軸との角度、即
ち各面の倒れ角に誤差があるとライン走査線の間隔が一
定にならず粗密が生じて再生像が歪む。
That is, in a scanning microscope, a rotating polygon mirror is used as a line deflector to perform line scanning of the scanning light, and a frame deflector is used to perform frame scanning on this line scanning light to produce an optically scanned image of the test sample on a monitor scope. When attempting to reproduce an image, if there is an error in the angle between each surface of the rotating polygon mirror and the rotation axis, that is, the inclination angle of each surface, the intervals between the line scanning lines will not be constant, resulting in unevenness and distortion of the reproduced image.

また各フレームごとにライン走査線の粗密の状態が変る
と像の歪み方も変り、各フレームごとに形の違った像が
現われるため再生像はゆらいで見える。
Furthermore, if the density of the line scanning lines changes for each frame, the way the image is distorted also changes, and since images with different shapes appear for each frame, the reproduced image appears to be shaky.

この像のゆらぎは回転多面鏡ライン偏向器の各面の倒れ
角の誤差を相当小さくしても現われ、再生像の質を劣化
させる。
This image fluctuation appears even if the error in the angle of inclination of each surface of the rotating polygonal mirror line deflector is considerably reduced, degrading the quality of the reproduced image.

本発明の目的は上述した回転多面鏡ライン偏向器の各面
の倒れ角誤差によって像のゆらぎが生ずるような場合に
、その倒れ角誤差の大きさと無関係に再生像を確実に且
つ容易に固定させるようにした簡単な光走査装置を提供
せんとするにある。
An object of the present invention is to reliably and easily fix a reproduced image regardless of the magnitude of the tilt angle error when image fluctuation occurs due to the tilt angle error of each surface of the rotating polygonal mirror line deflector mentioned above. The object of the present invention is to provide a simple optical scanning device as described above.

本発明光走査装置は、面数がライン走査線数の整数分の
−である回転多面鏡を有した水平方向のライン偏向を行
うためのライン偏向器と、該ライン偏向器と離間して配
置された垂直方向のフレーム走査を行うためのフレーム
偏向器と、前記ライン偏向器と前記フレーム偏向器との
間に配置されたアフォーカルレンズ系と、ライン偏向器
からのライン走査光の一部を受光してライン走査と同期
してパルス状信号を発生させる光電素子と、該光電素子
で発生したパルスを計数し、その計数値が回転多面鏡の
面数と所定の整数倍になったとき、前記フレーム偏向器
を駆動する計数器とからなることを特徴とする。
The optical scanning device of the present invention includes a line deflector for performing horizontal line deflection, which has a rotating polygon mirror whose number of surfaces is an integer of the number of line scanning lines, and a line deflector arranged at a distance from the line deflector. a frame deflector for performing vertical frame scanning, an afocal lens system disposed between the line deflector and the frame deflector, and a part of the line scanning light from the line deflector; A photoelectric element that receives light and generates a pulsed signal in synchronization with line scanning, and counts the pulses generated by the photoelectric element, and when the counted value becomes a predetermined integral multiple of the number of surfaces of the rotating polygon mirror, and a counter for driving the frame deflector.

図面につき本発明を説明する。The invention will be explained with reference to the drawings.

第1図は本発明光走査装置を適用した走査形顕微鏡の一
例を示す。
FIG. 1 shows an example of a scanning microscope to which the optical scanning device of the present invention is applied.

第1図において光源1はレーザ光のような平行光ビーム
を放射する。
In FIG. 1, a light source 1 emits a parallel light beam, such as a laser beam.

ライン偏向器2は回転多面鏡で、水平方向のライン偏向
を行なう。
The line deflector 2 is a rotating polygon mirror that deflects the line in the horizontal direction.

ライン偏向器2で反射され偏向された光ビームを等倍ア
フォーカルレンズ系3,4を通してフレーム偏向器5に
入射させる。
The light beam reflected and deflected by the line deflector 2 is made incident on the frame deflector 5 through the equal-magnification afocal lens systems 3 and 4.

フレーム偏向器5は振動鏡あるいは回転多面鏡(本例で
は振動鏡)で、垂直方向のフレーム走査を行なう。
The frame deflector 5 is a vibrating mirror or a rotating polygon mirror (a vibrating mirror in this example), and performs frame scanning in the vertical direction.

このように等倍アフォーカルレンズ系3,4を介挿する
ことにより、ライン及びフレーム偏向器2及び5を離間
させることができると共にフレーム偏向器5を小形とす
ることができ、更に偏向された光ビームは平行光ビーム
となり、しかも正確に二次元的に偏向されたものとなる
By inserting the equal-magnification afocal lens systems 3 and 4 in this way, the line and frame deflectors 2 and 5 can be spaced apart, and the frame deflector 5 can be made smaller, and the deflection can be further reduced. The light beam becomes a parallel light beam, and moreover, it is accurately two-dimensionally deflected.

フレーム偏向器5で反射された光ビームはレンズ6を通
して像面Tに集光され像面7上に8で示すようなラスタ
走査を行なう。
The light beam reflected by the frame deflector 5 is focused on an image plane T through a lens 6, and raster scans as shown at 8 on an image plane 7.

このようにして像面7に形成される走査ラスタ8により
落射型顕微鏡を介して被検試料を走査する。
The scanning raster 8 thus formed on the image plane 7 scans the sample to be inspected through the epi-reflection microscope.

この目的のために、像面7に形成される走査光点をプリ
ズム9、半透鏡10および対物レンズ11を介して被検
試料12上に投影する。
For this purpose, a scanning light spot formed in the image plane 7 is projected via a prism 9, a semi-transparent mirror 10 and an objective lens 11 onto the specimen 12 to be examined.

本例では被検試料12をIC,LSIのような半導体チ
ップとし、このチップに形、宏された半導体領域、接合
部、接続導体等の検査を行なうものである。
In this example, the test sample 12 is a semiconductor chip such as an IC or LSI, and semiconductor regions, junctions, connecting conductors, etc. shaped and expanded in this chip are inspected.

これは半導体に光を照射することにより、光電流あるい
は光起電力が生ずる周知の現象を利用するものである。
This utilizes the well-known phenomenon that a photocurrent or photovoltaic force is generated by irradiating a semiconductor with light.

このような光ビームによる検査は非接触法であるので試
料を損傷することがないと共に正確な検査を行なうこと
ができる利点を有するものである。
Since such inspection using a light beam is a non-contact method, it has the advantage of not damaging the sample and allowing accurate inspection.

試料12を観察するために照明光源13を設け、その放
射光を半透鏡10および対物レンズ11を介して試料1
2上に落射照明する。
An illumination light source 13 is provided to observe the sample 12, and the emitted light is directed to the sample 1 through a semi-transparent mirror 10 and an objective lens 11.
Epi-illumination on 2.

試料面での反射光を対物レンズ11.半透鏡10および
プリズム9を経て接眼レンズ14に導く。
The reflected light from the sample surface is passed through the objective lens 11. The light is guided through a semi-transparent mirror 10 and a prism 9 to an eyepiece 14.

更に、試料12に走査スポット光が照射されることによ
って発生される電気信号を信号処理回路15を経てモニ
タースコープ16に供給し、モニタースコープ上に可視
像を再生し、この像を観察して試料12の検査を行なう
ことができる。
Further, an electrical signal generated by irradiating the sample 12 with the scanning spot light is supplied to the monitor scope 16 via the signal processing circuit 15, a visible image is reproduced on the monitor scope, and this image is observed. The sample 12 can be inspected.

モニタースコープ16を上述したように駆動するために
、本例ではレンズ3,4間にプリズム17と光電素子1
8を配置し、ライン偏向器2の回転多面鏡からのライン
走査光の1部をプリズム17を介して光電素子18に入
射させてライン走査と同期したパルス状信号を発生させ
、この信号を信号処理回路15を介してモニタースコー
プ16に供給する。
In order to drive the monitor scope 16 as described above, in this example, a prism 17 and a photoelectric element 1 are installed between the lenses 3 and 4.
8, a part of the line scanning light from the rotating polygon mirror of the line deflector 2 is incident on the photoelectric element 18 via the prism 17 to generate a pulsed signal synchronized with the line scanning, and this signal is converted into a signal. The signal is supplied to a monitor scope 16 via a processing circuit 15.

上述した走査形顕微鏡において、ライン偏向器2の回転
多面鏡の各面の倒れ角に誤差があると、像面7、従って
試料面に形成される走査ラスタのライン走査線は第2図
に示すようにその間隔が一定にならず、粗密が生じる。
In the above-mentioned scanning microscope, if there is an error in the angle of inclination of each surface of the rotating polygon mirror of the line deflector 2, the line scanning line of the scanning raster formed on the image plane 7, and thus the sample plane, will be as shown in FIG. As such, the spacing is not constant, resulting in uneven density.

一方、このラスタ走査光に対応してモニタースコープ1
6上に書かれるラスタのライン走査線は第3図に示すよ
うに一定間隔であるから、第2図に示した円形の物体は
第3図に示すように歪んで再生される。
On the other hand, the monitor scope 1 corresponds to this raster scanning light.
Since the raster line scanning lines written on 6 are at regular intervals as shown in FIG. 3, the circular object shown in FIG. 2 is reproduced distorted as shown in FIG.

ここでラスタのライン走査線の粗密の状態が各フレーム
ごとに変ると再生像の歪みも各フレームごとに異なり、
結局釜フレームごとに形の違った像が再生されることに
なる。
If the density of the raster line scan lines changes from frame to frame, the distortion of the reproduced image will also vary from frame to frame.
In the end, images with different shapes are reproduced in each pot frame.

したがってモニタースコープ上では次々に現われる違っ
た形の像を連続して観察することとなり、再生像がゆら
いで見えることとなる。
Therefore, images of different shapes that appear one after another are continuously observed on the monitor scope, and the reproduced image appears to be shaky.

この再生像のゆらぎはライン偏向器の回転多面鏡の各面
の倒れ角誤差をかなり小さくしても現われるため、この
倒れ角誤差を小さくするだけでは解決できない。
This fluctuation in the reproduced image appears even if the tilt angle error of each surface of the rotating polygon mirror of the line deflector is considerably reduced, so it cannot be solved simply by reducing the tilt angle error.

上述したように像のゆらぎは各フレームごとに違った形
の像が現われるためにおこるものであるから、ゆらぎを
なくすためには、多少歪んだ像でも各フレームごとに全
く同じ形に歪んだ像が現われるようにすればよい。
As mentioned above, image fluctuation occurs because an image with a different shape appears in each frame, so in order to eliminate the fluctuation, even if the image is slightly distorted, the image must be distorted to the exact same shape in each frame. All you have to do is make it appear.

この事を走査面で考えれば、各フレームに対応する走査
ラスタのライン走査光の粗密の位置が一定となるように
すればよい。
Considering this in terms of scanning, it is only necessary to make the density positions of the line scanning light of the scanning raster corresponding to each frame constant.

例えば第2図でa番目の走査光がライン偏向器の回転多
面鏡のA番目の而で偏向されたものとすると、各フレー
ムともa番目のライン走査光の位置が変らないためには
各フレームとも回転多面鏡のA番目の面によるライン偏
向光がa番目のライン走査光となるようにすればよい。
For example, in Figure 2, if the a-th scanning light is deflected by the A-th point of the rotating polygon mirror of the line deflector, in order for the position of the a-th line scanning light to remain the same in each frame, it is necessary to In both cases, the line polarized light by the A-th surface of the rotating polygon mirror may become the a-th line scanning light.

換言すれば各フレームごとのライン走査光の本数をライ
ン偏向器の回転多面鏡の面数の整数倍にすればよい。
In other words, the number of line scanning lights for each frame may be made an integral multiple of the number of surfaces of the rotating polygon mirror of the line deflector.

これがため、本発明では光電素子18からのライン走査
と同期したパルスを計数器19で計数して、その計数値
が回転多面鏡の面数の所定の整数倍に達する度にフレー
ム偏向器5を駆動して、像面7に形成される走査ラスタ
の各ライン走査線の位置が各フレームごとに一定になる
ようOこする。
Therefore, in the present invention, pulses synchronized with line scanning from the photoelectric element 18 are counted by a counter 19, and each time the counted value reaches a predetermined integral multiple of the number of surfaces of the rotating polygon mirror, the frame deflector 5 is activated. It is driven so that the position of each scanning line of the scanning raster formed on the image plane 7 is constant for each frame.

尚、このライン走査と同期したパルス状信号は像面7に
おける走査面の一端にプリズムを配置し、このプリズム
を介して各ライン走査光を光電素子に入射させて得るこ
とができるが、この場合には走査面を実際に必要な走査
部分より広い範囲を走査する必要があるため、レンズ6
は相当広画角のものが必要となる。
Incidentally, a pulsed signal synchronized with this line scanning can be obtained by placing a prism at one end of the scanning surface of the image plane 7 and making each line scanning light incident on the photoelectric element through this prism. Because it is necessary to scan a wider area of the scanning plane than the actually required scanning area, the lens 6
requires a fairly wide angle of view.

また、ライン偏向器の回転多面鏡の各面に対応する位置
に磁石または発光素子等を設けて電磁的または光電的に
発生させることもできるが、この場合には構造が複雑と
なる。
It is also possible to generate the light electromagnetically or photoelectrically by providing a magnet or a light emitting element at a position corresponding to each surface of the rotating polygon mirror of the line deflector, but in this case, the structure becomes complicated.

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

第1図は本発明光走査装置を適用した走査形顕微鏡の一
例の構成図、第2図は第1図の光偏向装置により発生す
る走査ラスタの一例を示す線図、第3図は第1図のモニ
タースコープ上に発生する走査ラスタを示す線図である
。 1・・・・・・光源、2・・・・・・回転多面鏡ライン
偏向器、3.4・・・・・・等倍アフォーカルレンズ系
、5・・・・・・フレーム偏向器、7・・・・・・像面
、8・・・・・・走査ラスタ、11・・・・・・対物レ
ンズ、12・・・・・・試料、16・・・・・・モニタ
ースコープ、18・・・・・・光電素子、19・・・・
・・計数器。
FIG. 1 is a configuration diagram of an example of a scanning microscope to which the optical scanning device of the present invention is applied, FIG. 2 is a line diagram showing an example of a scanning raster generated by the optical deflection device of FIG. 1, and FIG. 3 is a diagram showing the scanning raster occurring on the monitor scope of the figure; FIG. 1... Light source, 2... Rotating polygon line deflector, 3.4... Equal magnification afocal lens system, 5... Frame deflector, 7... Image plane, 8... Scanning raster, 11... Objective lens, 12... Sample, 16... Monitor scope, 18 ...Photoelectric element, 19...
...Counter.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 面数が1フレームのライン走査線数の整数分の−で
ある回転多面鏡を有した水平方向のライン偏向を行うた
めのライン偏向器と、 該ライン偏向器と離間して配置された垂直方向のフレー
ム走査を行うためのフレーム偏向器と、前記ライン偏向
器と前記フレーム偏向器との間に配置されたアフォーカ
ルレンズ系と、 ライン偏向器からのライン走査光の一部を受光してライ
ン走査と同期してパルス状信号を発生させる光電素子と
、 該光電素子で発生したパルスを計数し、その計数値が前
記ライン走査線数に等しくなる度に、前記フレーム偏向
器のフレーム偏向動作を開始させる計数器とからなるこ
とを特徴とする回転多面鏡を用いる光走査装置。
[Claims] 1. A line deflector for performing horizontal line deflection having a rotating polygon mirror whose number of surfaces is an integer of the number of line scanning lines in one frame; and a line deflector separated from the line deflector. a frame deflector for performing frame scanning in the vertical direction, which is arranged to perform frame scanning in the vertical direction; an afocal lens system arranged between the line deflector and the frame deflector; a photoelectric element that receives a portion of the light and generates a pulse-like signal in synchronization with line scanning; and a photoelectric element that counts the pulses generated by the photoelectric element, and each time the counted value becomes equal to the number of line scanning lines, An optical scanning device using a rotating polygon mirror, characterized by comprising a counter that starts a frame deflection operation of a deflector.
JP50034480A 1975-03-24 1975-03-24 Optical scanning device using a rotating polygon mirror Expired JPS5850332B2 (en)

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JPS51109849A JPS51109849A (en) 1976-09-29
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JPS51109849A (en) 1976-09-29

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