JPS6210972A - 撮像装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は撮像装置、特に光学系の光路長を短くして小型
化を図った撮像装置に関するものである。

（従来の技術） 微小スポット状に収束した光ビームを２次元的に偏向し
て試料面を走査し、試料からの反射光又は透過光をフォ
トマル等の受光素子で検出して試料の光学情報を画像信
号として形成する光学式走査型撮像装置が実用化されて
いる。この光学式撮像装置では微小スポット状の光ビー
ムで試料を走査する構成としているから、迷光の発生を
防止でき、高解像度の画像信号を得ることができ、巾広
い用途を具えている。一方、本願人は、この光学式走査
型撮像装置を利用したカラー撮像装置を特願昭６０−７
６６１１号公報において提案している。

第６図は上述した本願人が提案したカラー撮像装置の構
成を示す線図である。赤、緑及び青の３原色の光ビーム
を放射するため、赤色光源１、緑色光源２及び青色光源
３をそれぞれ配置する。各光源１〜３から発する光ビー
ムは全て直線偏光しているものとする。赤色光源１から
発した光ビームは、エキスパンク４により拡大平行光束
とされ、直角プリズム５で反射して第１の偏光素子であ
る第１の音響光素子６に入射する。この第１の音響光素
子６は赤色光ビームを主走査方向に高速振動させるもの
であり、赤色光ビームは高速振動して試料面をＸ方向（
紙面に垂直方向）に走査周波数ｆ１で走査する。音響光
素子６で偏向された光ビームは２個のリレーレンズ７及
び８を経てビームスプリンタとして作用する第１の偏光
プリズム９及びＡ波長板１０をそれぞれ透過して第１の
ダイクロイックプリズム１１に入射する。この第１のダ
イクロイックプリズム１１は緑色光だけを反射し、他の
波長域の光を透過する。この第１のダイクロイックプリ
ズム１１を透過した赤色光ビームは、青色光だけを反射
する第２のダイクロインクプリズム１２を透過して収束
した状態で第２の偏向素子である振動ミラー１３に入射
する。この振動ミラー１３は、赤色光ビーム、緑色光ビ
ーム及び青色光ビームについて共用するものとし、各光
ビームを試料のＸ方向と直交するＹ方向（紙面方向）に
偏向する。

振動ミラー１３で反射された赤色光ビームは、結像レン
ズ１４及びリレーレンズ１５を経て対物レンズＩ６で微
小スポット状に収束されて試料１７に入射する。

この結果、試料１７は、微小スポット状の赤色光ビーム
によりＸ及びＹ方向に所定の走査周波数で走査されるこ
とになる。試料１７からの反射光は再び対物レンズ１６
で集光され、リレーレンズ１５及び結像レンズ１４を経
て再び振動ミラー１３に入射し、この振動ミラー１３で
反射してから第２及び第１のダイクロイックプリズム１
２及び１１を透過し、更にＡ波長板１０を透過して第１
の偏光プリズム９に入射する。偏光プリズム９に入射し
た光束は、χ波長板１０を２回透過しているのでその偏
光面が９０°回転しており、偏光面９ａで反射されて第
１の凹レンズ１８を経て第１のリニアイメージセンサ１
９に微小スポット状に収束された状態で入射する。この
リニアイメージセンサ１９はリレーレンズ１４と凹レン
ズ１８とによる結像位置に配置され、試料１７からの反
射光を主走査方向の１ライン毎に受光するように各素子
を試料のＸ方向（紙面に垂直方向）と対応する方向に１
次元的に配列され、試料１７からの反射光を各素子によ
り受光して光電変換を行ない、読出し周波数１２で各素
子に蓄積した電荷を読出す。

リニアイメージセンサは電荷蓄積効果を有しているから
、試料１７の画素とリニアイメージセンサ１９を構成す
る各受光素子とは常に１対１の対応関係となり、音響光
学素子６による主走査方向の走査速度にムラが生じても
受光量が若干変化するに過ぎず、フォトマルで光電変換
を行なう従来の撮像装置とは異なり画像歪みが生ずるこ
とはない。

次に緑色光の走査について説明する。緑色光源２から発
生した光ビームは、エキスパンダ２０及び直角プリズム
２１を経て、第２の音響光学素子２２に　　　゛より第
１の音響光学素子６と同一の周波数ｆ、で試料１７のＸ
方向に高速振動し、試料１７をＸ方向に走査周波数ｆ、
で高速走査する。第２の音響光学素子２２で偏向された
緑色光ビームは、２個のリレーレンズ２３及び２４を経
て第２の偏光プリズム２５を透過し、直角プリズム２６
で反射し、２波長板２７を透過して第１のダイクロイッ
クプリズム１１に入射する。

この第１のダイクロイックプリズム１１は緑色光だけを
反射するから、入射した緑色光ビームは反射されて共通
の光路に進入し、第２のダイクロイックプリズム１２を
透過して収束した状態で振動ミラー１３に入射する。そ
して、この振動ミラー１３により赤色光ビームと同様に
Ｙ方向に偏向され、結像レンズ１４及びリレーレンズ１
５を経て対物レンズｌｆｉにより微小スポット状に収束
されて試料１７に入射する。この結果、試料１７の赤色
光ビーＪ、によって走査された部分が緑色光ビームによ
り同時に走査されることになる。試料１７からの反射光
１才、再び対物レンズ１６で集光されリレーレンズ１５
及び結像レンズ１４を経て振動ミラー１３で反射され、
更に第２のダイクロイックプリズム１２を透過して第１
のダイクロイックプリズム１１で反射する。その後再び
Ａ波長板２７を透過して偏光面が９０″変化し、直角プ
リズム２６で反射し、更に第２の偏光プリズム２５の偏
光面２５ａで反射し、第２の凹レンズ２Ｂを経てハーフ
ミラ−２９に入射する。そして、その透過光は微小スポ
ット状に収束されて第２のリニアイメージセンサ３０に
入射し、その反射光ば合焦検出袋Ｗ３１に入射して対物
レンズ１６の焦点検出用に供される。第２のリニアイメ
ージセンサ３０は、第１のリニアイメージセンサ１９と
同様にリレーレンズ１４と第２の凹レンズ２８との結像
位置に配置され、試料１７からの反射光を主走査方向の
１ライン毎に受光するように各素子を試料１７のＸ方向
（紙面に垂直な方向）と対応する方向に１次元的に配列
し、試料１７からの反射光を各受光素子で受光して光電
変換を行ない、読出し周波数ｆ２で名案子に蓄積された
電荷を読出すものとする。

次に青色光の走査について説明する。青色光源３から発
した青色光ビームは、エキスパンダ３２及び直角プリズ
ム３３を経て第３の音響光学素子３４により主走査方向
に走査周波数でｆ、で高速振動し、２個のリレーレンズ
３５及び３６を経て第３の偏光プリズム３７を透過し、
直角プリズム３８で反射し、更にＡ波長板３９を透過し
、第２のダイクロインクプリズム１２で反射して共通の
光路内に進入して共通の振動ミラー１３に入射し、この
振動ミラー１３により赤色及び緑色光ビームと同様にＹ
方向に偏向される。更に結像レンズ１４及びリレーレン
ズ１５を経て対物レンズ１６により微小スポット状に収
束されて試料１７に入射する。ごの結果、赤色、緑色及
び青色の光ビームが合成されて１本の走査光ビー１４が
形成され、この走査光ビームにより試料１７がＸ及びＹ
方向に走査されることになる。試料１７からの青色反射
光は、再び対物レンズ１６によって集光されリレーレン
ズ１５及び結像レンズ１４を経て振動ミラー１３に入射
する。そして、この振動ミラー１３で反射し、第２のグ
イクロイックプリズム１２で反射して共通の光路からは
ずれ、Ａ波長板３９を透過して偏向面が９０″変化し、
直角プリズム３８及び偏光プリズム３７で反射し、第３
の凹レンズ４０を経て微小スポット状に収束した状態で
青色の反射光を受光する第３のリニアイメージセンサ４
１に入射する。この第３のリニアイメージセンサ４１も
リレーレンズ１４と第３の凹レンズ４０とにの結像位置
に配置され、第１及び第２のリニアイメージセンサ月９
及び３０と同様に試料１７からの青色反射光を主走査方
向の１ライン毎に受光するように各素子を試料１７のＸ
方向と対応する方向に１次元的に配列され、各素子に蓄
積された電荷を読出し周波数１２で続出すように構成さ
れている。

（発明が解決しようとする問題点） この本願人が提案した従来のカラー撮像装置は各色成分
の光ビームに対して振動ミラーを共用する構成としてい
るから、垂直走査方向の色ずれを除去できる利点がある
。

しかしながら、試料上に照明光によるラスタ像を正確に
形成するために音響光学素子と振動ミラーとの間に２個
のリレーレンズを配置し、水平走査方向に偏向した光ビ
ームを振動ミラーの直後に配置した結像レンズの近傍に
結像する構成としているため、音響光学素子から振動ミ
ラーまでの光路長が長くなり、従って装置が大型化する
欠点があった。また上述した従来装置では用いていない
が、一般に光源から発した光ビームを音響光学素子で高
速振動させると光ビームが楕円形状になってしまい、音
響光学素子の出力側にシリンドリカルレンズを配置して
ビーム形状を補正しなければならず、シリンドリカルレ
ンズによる補正のために光路長を確保しなければならず
、光源から振動ミラーまでの光路長が一層長くなり装置
が大型化する不都合が生じていた。更に、シリンドリカ
ルレンズ及びリレーレンズは光学系内に正６育に光軸を
一致させて配置させなければならず、部品点数が多くな
ると共に組立調整が面倒になる欠点もあった。

従って、本発明の目的は上述した欠点を解消し、光源か
ら振動ミラーまでの光路長を短くでき装置が小型になる
と共に、部品点数が少なくなり組立調整が簡単にできる
撮像装置を提供するものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明による撮像装置は、光ビームを照射する光源と、
光源から発する光ビームを所定の走査周波数で主走査方
向に偏向する第１の偏向手段と、この第１の偏向手段の
直後に配置され、光ビームを主走査方向と直交する副走
査方向に偏向して試料上に照射する第２の偏向手段と、
試料からの光束を集光する対物レンズと、複数の素子が
前記水Ｏ 平走査方向に一次元的に配列され対物レンズから発する
光束を受光して所定の続出し周波数で光電出力信号を出
力するリニアイメージセンサと、前記リニアイメージセ
ンサの読出し周波数又はリニアイメージセンサの光電出
力信号を記＋ａするメモリ装置の読出し周波数を、水平
走査方向の画像の歪み量に応じて調整する手段とを具え
ることを特徴とするものである。

（作　用） 本発明では、光ビームを水平方向に偏向する第１の偏向
手段のほぼ直後に垂直方向に偏向する振動ミラーを配置
し、光源から発した光ビーｌ、を水平及び垂直方向に偏
向して対物レンズを介して微小スポット状に収束して試
料に投射する。そして試料から発した光束を対物レンズ
及び振動ミラーを経て複数の受光素子を水平走査方向に
１次元的に配列したリニアイメージセンサ」二に投影し
、各受光素子に蓄積した電荷量を一定の読出し周波数で
順次続出して画像信号を形成する。このように構成する
ことにより、光学系の光路長を短くでき、画像上に歪み
等の悪影響を及ぼすことなく装置の小型化を図ることが
できる。史に、光路長が短くなるので、リレーレンズを
はじめとする光学系の部品点数を削減でき、組立調整も
容易になる。

（実施例） 第１図は本発明による撮像装置の一例の構成を示す線図
である。本例ではカラー撮像装置に適用した実施例を示
す。赤、緑及び青の３原色光ビームを投射するため赤色
光源５１、緑色光源５２及び青色光源５３をそれぞれ配
置する。本例では赤色）ｖ、源５１として６３３ｎｍの
波長光を放射するｌｌｅ　−Ｎｅ　Ｌ／−ザを用い、緑
色光／Ｉ２５２として４８８ｎｍの波長光を放射する＾
ｒレーザを用い、青色光源５３として４４２ｍｍの波長
光を放射するｌｌｅ　−Ｃｄレーザを用いる。各光源５
１〜５３から発する全ての光ビームば直線偏光１７てい
るものとする。赤色光源５１から発した光ビーＪ、は、
エキスパンダ５４により拡大平行光束とされてから第１
の音響光学素子５５に入射する。この第１の音響光学素
子５５は赤色光ビームを主走査方向に高速振動させるも
のであり、赤色光ビー１、は試料面をＸ方向（紙面に垂
直方向）に走査周波数ｆ１で高速走査する。第１の音響
光学素子５５で偏向された赤色光ビームは、その直後に
配置されビームスプリッタとして作用する偏光プリズム
５６及びＡ波長板５７を透過して第１のダイクロイック
プリズム５８に入射する。この第１のダイクロインクプ
リズム５８は緑色光だけを反射し、他の波長域の光束は
透過する特性を有する。第１のダイクロイックプリズム
５８を透過した赤色光ビームは、青色光だけを反射する
第２のダイクロイックプリズム５９を透過して第２の偏
向素子である振動ミラー１３に入射する。この振動ミラ
ー１３は、赤色光ビーム、緑色光ビーム及び青色光ビー
ムについて共用するものとし、各光ビームを試料のＸ方
向と直交するＹ方向（紙面方向）に偏向する。振動ミラ
ー６０で反射された赤色光ビームは、結像レンズ６１及
びリレーレンズ６２を経て対物レンズ６３で微小スポッ
ト状に収束されて試料６４に入射する。この結果、試料
６４は、微小スポット状の赤色光ビームによりＸ及びＹ
方向に所定の走査周波数で走査されることになる。本例
では試料６４からの反射光を検出して試料の光学情報を
得るものとする。試料６４からの反射光は再び対物レン
ズ６３で集光され、リレーレンズ６２及び結像レンズ６
１を経て再び振動ミラー６０に入射し、この振動ミラー
６０で反射してから第２及び第１のダイクロイックプリ
ズム５９及び５８を透過し、更に２波長板５７を透過し
て第１の偏光プリズム５６に入射する。偏光プリズム５
６に入射した光束は、Ａ波長板５７を２回透過している
のでその偏光面が９０６回転しており、偏光面５６ａで
反射され第１の凹レンズ６５を経て第１のリニアイメー
ジセンサ６６に微小スポット状に収束した状態で入射す
る。このリニアイメージセンサ６６は結像レンズ６１と
凹レンズ６５とから成る結像位置に配置され、試料６４
からの反射光を主走査方向の１ライン毎に受光するよう
に各素子を試料のＸ方向（紙面に垂直方向）と対応する
方向に１次元的に配列され、試料６４からの反射光を各
素子により受光して光電変換を行ない、読出し周波数１
２で各素子に蓄積した電荷を読出す。リニアイメージセ
ンサは電荷蓄積効果を有しているから、試料６４の画素
とリニアイメージセンサ６６を構成する各受光素子とは
常に１対１の対応関係となり、音響光学素子５５による
主走査方向の走査速度にムラが生じても受光量が若干変
化するに過ぎず、フォトマルで光電変換を行なう従来の
撮像装置とは異なり画像歪みが生ずることはない。

次に緑色光の走査について説明する。緑色光源５２から
発生した光ビームは、エキスパンダ６７を経て、第２の
音響光学素子６８により第１の音響光学素子５５と同一
の周波数ｆ、で試料６４のＸ方向に高速振動し、試料６
４をＸ方向に走査周波数ｆ、で高速走査する。第２の音
響光学素子６８で偏向された緑色光ビームは、第２の偏
光プリズム６９を透過し、Ａ波長板７０を透過して第１
のダイクロインクプリズム５８に入射する。この第１の
グイクロイックプリズム５８は緑色光だけを反射するか
ら、入射した緑色光ビームは反射されて共通の光路に進
入し、第２のグイクロイックプリズム５９を透過して振
動ミラー６０に入射する。そして、この振動ミラー６０
により赤色光ビーＪ、と同様にＸ方向に偏向され、結像
レンズ６１及びリレーレンズ６２を経て対物レンズ６３
により微小スボソＦ・状に収束されて試料６４に入射す
る。この結果、試料６４の赤色光ビームによって走査さ
れた部分が緑色光ビームにより同時に走査されることに
なる。試料６４からの反射光は、再び対物レンズ６３で
集光されリレーレンズ６２及び結像レンズ６１を経て振
動ミラー６０で反射され、更に第２のグイクロイックプ
リズム５９を透過して第１のグイクロイックプリズム、
５８で反射する。その後再びＡ波長板７０を透過して偏
光面が９０６変化し、第２の偏光プリズム６９の偏光面
６９ａで反射し、第２の凹レンズ７１を経て微小スボソ
］・状に収束した状態で第２のリニアイメージセンサ７
２に入射する。

第２のリニアイメージセンサ７２は、第１のリニアイメ
ージセンサ６６と同様に結像レンズ６１と第２の凹レン
ズ７１との結像位置に配置され、試料６４からの反射光
を主走査方向の１ライン毎に受光するように各素子を試
料６４のＸ方向（紙面に垂直な方向）と対応する方向に
１次元的に配列し、試料６４からの反射光を各受光素子
で受光して光電変換を行ない、読出し周波数ｆ２で各素
子に蓄積された電荷を読出ずものとする。

次に青色光の走査について説明する。青色光源５３から
発した青色光ビームは、エキスパンダ７３を経て第３の
音響光学素子７４により主走査方向に走査周波数でｆ＋
で高速振動し、第３の偏光プリズム７５を透過し、更に
２波長板７６を透過し、第２のグイクロイックプリズム
５９で反射して共通の光路内進入して共通の振動ミラー
６０に入射する。そして、この振動ミラー６０により赤
色及び緑色光ビームと同様にＹ方向に偏向される。更に
、結像レンズ６１及びリレーレンズ６２を経て対物レン
ズ６３により微小スポット状に収束されて試料６４に入
射する。この結果、赤色、緑色及び青色の光ビームが合
成されて１本の走査光ビームが形成され、この走査光ビ
ームにより試料６４がＸ及びＹ方向に走査されることに
なる。試料６４からの青色反射光は、再び対物レンズ６
３によって集光され、リレーレンズ６２及び結像レンズ
６１を経て共通の振動ミラー６０に入射する。そして、
この振動ミラー６０で反射し、第２のグイクロイックプ
リズム５９で反射して共通の光路からはずれ、２波長板
７６を透過して偏向面が９０゜変化し、偏光プリズム７
５の偏光面７５ａで反射して、第３の凹レンズ７７を経
てハーフミラ−７８に入射する。そして、反射光は合焦
検出装置７９に入射し、その透過光は微小スポット状に
収束した状態で青色の反射光を受光する第３のリニアイ
メージセンサ８０に入射する。この第３のリニアイメー
ジセンサ８０も結像レンズ６１と第３の凹レンズ７７と
による結像位置に配置され、第１及び第２のリニアイメ
ージセンサ６６及び７２と同様に試料６４からの青色反
射光を主走査方向の１ライン毎に受光するように各素子
を試料６４のＸ方向と対応する方向に１次元的に配列さ
れ、各素子に蓄積された電荷を読出し周波数ｆ、で読出
ずように構成する。

本発明者は種々の実験及び解析を行なった結果、光源と
してレーザを用い、受光装置としてリニアイメージセン
サを用い、更に光源と振動ミラーとの距離を短くすれば
、水平方向に高速振動する光Ｂ ビームを収束さセずに振動ミラーに入射させても画像上
ぼけや歪みが発生せず鮮明な画像を形成できることを見
い出した。この実験結果に基き、本発明では音響光学素
子と振動ミラーとの間にリレーレンズを配置せず、各音
響光学素子５５．６８及び７４の直後にグイクロイック
ミラー等の光学素子を介して振動ミラー６０を配置した
構成する。本発明ではレーザ光源を振動ミラーに接近し
て配置すると共に、リニアイメージセンサ６６、７２及
び８ｏは、受光面積が微小な？Ｍ数の受光素子を水平走
査方向に１次元的に配列するよう構成されているから、
試料６４上のラスタ像は殆んど歪むことはなく、高品位
の画像を得ることができるものと考えられる。

従って、比較的低倍率の用途に対しては十分実用的であ
る。

第２図は駆動回路の一例の構成を示す回路図である。垂
直及び水平同期信号■及びＩＩを形成する同期回路８１
をクロック発生回路８２に接続して水平同期信号Ｈを供
給する。クロック発生回路８２では、供給されてくる水
平同期信号Ｈに基いて第１．第２及び第３のリニアイメ
ージセンサ６６．７２及び８０の各素子に蓄積された電
荷を読出すためにり１＝１ツクパルスを形成し、この読
出し用のクロックパルスを第１．第２及び第３のリニア
イメージセンナ６６、７２及び８０にそれぞれ供給する
。同期回路８１には、第１．第２及び第３の音響光学素
子６６、７２及び８０の駆動を制御する音響光学素子駆
動回路８３を接続して水平同期信号Ｈを供給し、また振
動ミラー６０の駆動を制御する振動ミラー駆動回路８４
を接続して垂直同期信号■を供給し、更にプロセッサ回
路を８５を接続して垂直同期信号■及び水平同期信号Ｈ
を供給する。第１．第２及び第３のリニアイメージセン
サ６６、７２及び８０では、試料６４からの反射光量に
応じた電荷量が各素子に蓄積されるので、これら電荷量
を読出し用クロックパルスに基いてそれぞれ同期して読
出し、各リニアイメージセンサ６６、７２及び８０に接
続した増ｒｌ器８６．８７及び８８を介してそれぞれ増
巾し、プロセッサ回路８５から供給される垂直同期信号
■及び水平同期信号１■を印加して各カラー画像信号を
形成する。そして、各カラー画像信号をカラーモニタ８
９に供給して記録したり、ＶＴＲ９０に記録する。この
ように３つのリニアイメージセンサ６６、７２及び８ｏ
から同期して電荷量を読出す構成としているから、画像
歪みの発生を有効に防止できる。尚、本例では各リニア
イメージセンサ６６、７２及び８０の読出Ｌ７周波数ｆ
２と音響光学素子５５．６８及び７４の走査周波数ｆ、
とを一致させて主走査と同期して各リニアイメージセン
サの各素子に蓄積された電荷量を読出す構成としたが、
リニアイメージセンサは電荷蓄積能力を具えているから
、音響光学素子の走査周波数１１と各リニアイメージセ
ンサの読出し周波数ｆ２との間にずれが生じても画像歪
みや色ずれ等の不都合が生ずることがない。

第３図はリニアイメージセンサ上に投影されるビームス
ポットとリニアイメージセンサを構成する各素子との関
係を示す平面図である。本発明では３個のリニアイメー
ジセンサ６６、７２及び８ｏを同一構成としているので
、赤色光を受光する第１のリニアイメージセンサ６６を
以って説明する。試料６４からの反射光はリニアイメー
ジセンサ６６」二に微小スポット状に投影されるが、本
例では投影されるビームスボッ目００の径を各素子６６
ａ〜６６ｎの受光面より若干大きいスポット径となるよ
うに構成する。投影されたビームスポット１００ば、素
子６６ａ〜６６ｎの配列方向であるＸ方向に順次偏向さ
れるから、試料６４からの反射光は各素子６６ａ〜６６
ｎにより順次１次元的に受光され、試料６４からの反射
光量に応じた電荷が各素子に蓄積され、光電出力信号に
変換される。本例のように試料６４がらの反射光をイメ
ージセンサ６６の各素子の受光面より大きいスポット径
として入射させる構成とすれば、イメージセンサ６６に
対する入射光の位置誤差を生じた場合や外乱振動に対し
て安定になる。特にズームで投影する場合には光ビーム
のスポット径が変動し易いため、ズーム撮影機能を具え
る逼像装置に有効である。

第４図は、リニアイメージセンサの読出し周波数と各素
子に蓄積される電荷量との関係を示すグラフである。上
述した実施例では音響光学素子５５゜６Ｂ及び７４の走
査周波数ｆ、とリニアイメージセンサ６６、７２及び８
０の読出し周波数１２とを１：ｌの関係としたが、リニ
アイメージセンサば電荷蓄積能力を具えているから同期
させる必要はなく、音響光学素子による走査周波数１１
を読出し周波数「２より大きくなるように設定すること
ができる。本例ではこの電荷蓄積効果を利用した例を示
す。第４図Ａは、リニアイメージセンサの読出し周波＃
！Ｉｒ　２が光ビームの主走査方向の走査周波数ｆ、と
等しい場合、すなわち、光ビームで１回試料を走査する
毎に素子に蓄積された電荷量を読出す構成とした場合の
蓄積電荷量を示し、同図Ｂはｒ＋＝２ｒｚの場合、すな
わち光ビームで２回試料を走査してから素子に蓄積され
た電荷量を読出ず構成とした場合の蓄積電荷量を示し、
同図Ｃはｆ、・３ｆ、の場合、すなわち光ビームで３回
試料を走査してから素子に蓄積されて電荷量を読出す構
成とした場合の蓄積電荷量を示している。

このように、試料６４からの反射光を各イメージセンサ
６６、７２及び８０で複数回受光するように構成すれば
、光ビームによる主走査周波数１１とイメージセンサの
読出し周波数ｆ２とを等しく設定する場合に比べて光源
のノイズの影響が平均化されるため実質的に光電出力信
号のＳ／Ｎ比を向−にさセるごとかできる。勿論、この
場合、イメージセンサの読出し周波数ｆ２は常に一定と
し、所定のテレビジョンレートの信号を得ることができ
る。

第４図ではイメージセンサの読出し周波数を変えるよう
にしたが、これを一定とし、音響光学素子による走査周
波数を変えるようにしても同様の効果が得られることは
勿論である。

次に解像度について説明する。第４図Ａは従来の光学式
走査型顕微鏡撮像装置による試料上の走査状態を模式的
に示す線図であり、第５図Ｂは本発明による顕微鏡撮像
装置による試料−ヒの走査状態を模式的に示す線図であ
る。従来の光学式走査型顕微鏡装置では、出力の小さい
光源を用いる場合には走査速度を遅くして走査線密度を
小さく設定せざるを得す、このため走査線間に存在する
光学情報が欠落する不都合が生じていた。一方、光ビー
ムの主走査方向の走査周波数ｆ１をイメージセンサ６６
、７２及び８０の読出し周波数ｆ２のほぼ整数倍となる
ように設定すれば、主走査速度を増加し走査線密度を高
くしてもほぼ同等の大きさの光電出力信号を得ることが
できる。この結果、光電出力信号のＳ／Ｎ比が劣化した
り、光ビームの走査速度を遅くすることなく走査線密度
を等価的に高く設定でき、より正確に試料の光学情報を
再現することができる。特に、従来の光学式走査型顕微
鏡によりホＩ・マスクやレチクルパターンのパターン欠
陥検査を行なう場合には、微小な欠陥が走査線間に存在
してしまい欠陥を見逃すことが応々にしてあったので、
走査線密度を等価的に高く設定できることは、パターン
欠陥検査装置にきわめで有効である。

次に色収差の防止について説明する。

カラー撮像装置では３原色の光ビームを光学素子を介し
て試料に照射するため光学素子による色収差を補正する
必要がある。本例では各リニアイメージセンサ６６、７
２及び８０の前方の光軸方向に移動可能に配置した第１
〜第３の凹レンズ６５．７１及び７７の光軸方向の各位
置を調整すると共に各リニアイメージセン１ノの光軸方
向の位置を調整し各色成分の倍率を一致させて色収差を
除去する。まず、３原色のうち中間の波長域にある緑色
光を基準にして光学系を収差のない状態に設定する。ご
の場合第２の凹レンズ７１の位置を変化さ−Ｕて調整す
ると調整が容易になる。この状態において試料６４から
の反射光が第１及び第３のリニアイメージセンサ６６及
び８０上に所定のビームスポット径で結像するように第
１及び第３の凹レンズ６５及び７７を適切に光軸方向に
移動させてると共にリニアイメージセンサ６６及び８０
の光軸方向の位置を調整して赤色及び青色について色収
差を除去する。

本例のように凹レンズを用いて色収差を除去すれば、各
リニアイメージセンサに入射する光束の振れ角を大きく
できる利点がある。尚、凹レンズの代りに変倍レンズ系
を用いて色収差を除去することもできる。

本発明は上述した実施例だけに限定されるものではなく
幾多の変形や変更が可能である。例えば上述した実施例
では、赤、緑及び青の３木の光るビームを試料に投射す
るカラー撮像装置を以って説明したが、赤と青のように
１本の光ビームを用いるモノクロ型撮像装置にも適用で
きる。

また、上述した実施例では試料からの反射光を用いて撮
像する構成としたが、試料からの透過光を利用して撮像
する構成とすることもできる。

また、上述した実施例では試料からの反射光を用いて撮
像する構成としたが、試料からの透過光を利用して撮像
する構成とすることもできる。

また、偏向手段による走査周波数ｆ１とリニアイメージ
センサの読出し周波数「２とは必ずしも整数倍の関係を
持たせる必要はなく、例えば走査周波数ｆ、のりニアイ
メージセンサの読出し周波数に対する倍率が大きい場合
には整数倍とならなくても画像上不都合を生ずることは
ない。

更に、光ビームを偏向する手段としては例えばポリゴン
ミラー等の任意の偏向手段を用いることができる。

更に、上述した実施例では３原色光ビーＪい毎に音響光
学素子を配？Ｆ？した構成とじてか、各原色光ビームを
単一音響光学素子に入射させて高速振動させることもで
きる。この場合音響光学素子への最適入射角は、光の波
長により相異しているので各光ビームを同一平面内で入
射角を変えて単一の音響光学素子に入射させてＸ方向に
偏向させる。

また、３原色光ビームを異なる平面に沿ってｉｉｌ　、
−の音響光学素子に入射させることもできる。このよう
に、単一の音響光学素子を用いる場合には、音響光学素
子から異なる方向に出射する光ビームを共ｉｍの振動ミ
ラーに入射させるための光学系が必要になるが、音響光
学素子は高価であるから装置全体としての価格を安価に
できる利点を達成できる。

（発明の効果） 以上説明した本発明の効果を要約すると次の通りである
。

（１）水平走査を行なう音響光学素子のほぼ直後に垂直
走査を行なう振動ミラーを配置する構成とじ２日 ているから、画像上悪影響を及ぼすことなく光学系の光
路長を短くでき、装置の小型化を図ることができる。

（２）音響光学素子と振動ミラーとの間にレンズ系を配
置する必要がなくなると共に光路長も短くなることから
光学部品の部品点数が少なくなり、しかも組立調整が容
易になる。

（３）リレーレンズをはじめとする各種光学素子を削減
できるから、光量の損失が低減される。

（４）光電変換素子として電荷蓄積効果を有するリニア
イメージセンサを用い各リニアイメージセンサをそれぞ
れ同期して読出す構成としているから、光ビームの走査
速度が変動しても画像歪みや色ずれ等の発生を完全に防
止できる。

（５）各色成分の光ビームの走査周波数をリニアイメー
ジセンサの読出し周波数のほぼ整数倍となるように設定
すれば、光源のノイズの影響が平均化されるため実質的
にＳ／Ｎ比の高いカラー画像信号を得ることができる。

しかも、光ビームの走査速度を遅くすることなく等価的
に走査綿密度を高くすることができ、試料の光学情報の
欠落を回避できる。特にリニアイメージセンサは１００
０画素以上のものを得ることができるので、高解像度の
カラー画像信号を形成することができる。

＋６１合焦検出装置をリニアイメージセンサと試料との
間に配置し、リニアイメージセンサに入射する観察光の
一部を分岐して直接観察光を用いて焦点検出する構成と
しているから、一層正確な焦点状態で試料を撮像するこ
とができる。

（７）色分解光学とリニアイメージセンサとの間に倍率
を変えるためのレンズ系を光軸方向に移動可能に配置し
、このレンズ系の位置を調整し°ζ容易に色収差を除去
することができる。

（８）光源としてレーザ光源を用いれば、試料表面の凹
凸により位相差が生じ、干渉作用による明暗により試料
表面の凹凸を鮮明に映出することができる。

（９）生体試料を観察する場合、レーザ光は生体中に含
まれる微量の螢光成分を励起でき、一方リニアイメージ
センサは螢光領域にも感度を有しているので、螢光フィ
ルタを用いることなく生体像を正確に再現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による撮像装置をカラー撮像装置に適用
した実施例の構成を示す線図、第２図は駆動回路の一例
の構成を示す回路図、第３図はリニアイメージセンサ−
Ｌに投影されるビームスポットと素子との関係を示す線
図、第４図Ａ−Ｃはリニアイメージセンサの読出し周波
数と蓄積電荷量との関係を示すグラフ、第５図Ａ及びＢ
は試料上の走査線の状態を示す線図、 第６図は本願人が提案した従来のカラー撮像装置の構成
を示す線図である。 ５１・・・赤色光源　　　　５２・・・緑色光源５３・
・・青色光源　　　　５４，６７．７３・・・エキスパ
ンダ５５、６８．７４・・・音響光学素子 ５６．６９．７５・・・偏光プリズム ５７、７０．７５・・・Ａ波長板 ５８、５９・・・グイクロイックプリズム６０・・・振
動ミラー　　　６１・・・結像レンズ６２・・・リレー
Ｌ・ンズ　　（ｉ３・・・対物レンズ６４・・・試料　
　　　　　６５．７１．７７・・・凹レンズ６６．７２
．８０・・・リニアイメージセンサ７８・・・ハーフミ
ラ− ７９・・・合焦検出装置 ８１・・・同期回路　　　　８２・・・クロック発生回
１？δ８３・・・音響光学素子駆動回路 ８４・・・振動ミラー駆動回路 ８５・・・プロセッサ回路　８６．８７．８８・・・地
中器８９・・・カラーモニタ　　９０・・・ＶＴＲ１０
０・・・ビー１、スボソ［ 第 ３３（’ｊＬ−Ｌシスフ ロ図 ４゛６“”′″゛）８ｍ ヤ率５，７□。 ／３１（ズリＦ）ＪＪ） 手続補正書 昭和６１年　２　月７１− １、事件の表示 昭和６０年特許　願第１．４．８１．５８号２、発明の
名称 撮　　像　　装　　罫 ３、補正をする者 事件との関係　特許出騨１人 日本自動制御株式会社 外１名 ５゜ ゛・　　　　、２／ １、明細書第８頁第１６行の「凹レンズ４０とにの」１
　　　を「凹レンズ４０との」に訂正する。 ２、同第１８頁第１１行および第１２行の「振動ミラー
１８」を「振動ミラーｆｓＯＪに訂正する。 ８、同第２１頁第１〜２行の「記録ｊ７たり」を「表示
したり」に訂正する。 偽、同第２７頁第２〜８行の「光るビーム」を「光ビー
ム」に訂正し、 同頁第９〜１１行を削除する。 ｂ、同第８０頁第１１行の「色分解光学」を「色分解光
学系」に訂正する。 ６、同第８１頁第２０行を「５７，７０．７ｆｌ・・・
４波長板」に訂正する。 ７、図面中、第１図および第６図を別紙訂正図の通りに
訂正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、光ビームを照射する光源と、光源から発する光ビー
   ムを所定の走査周波数で主走査方向に偏向する第１の偏
   向手段と、この第１の偏向手段の直後に配置され、光ビ
   ームを主走査方向と直交する副走査方向に偏向して試料
   上に照射する第２の偏向手段と、試料からの光束を集光
   する対物レンズと、複数の素子が前記主走査方向に一次
   元的に配列され対物レンズから発する光束を受光して所
   定の読出し周波数で光電出力信号を出力するリニアイメ
   ージセンサとを具えることを特徴とする撮像装置。