JPS625791A - カラ−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） 本発明はカラー撮像装置、特に対物レンズ等の色収差に
よる色ずれを除去したカラー撮像装置に関するものであ
る。

（従来の技術） 従来、試料の光学的画像情報を電気信号に変換する撮像
装置として、受光素子を２次元的に配列して各受光素子
からの信号を順次読出して画像信号を形成する固体撮像
素子を利用した撮像装置が実用化されている。この２次
元面体撮像素子を用いた撮像装置では、試料を一杯に照
射して試料の像を撮像素子上に投影しており、簡単な構
成で、画像信号を得ることができる利点があり、種々の
用途に用いられるようになっている°。

更に、別の撮像装置として、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。この光学式走査型撮
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ると共に像の明るさやコント
ラストを電気的に調整でき、巾広い用途を具えている。

一方、上述した従来の撮像装置はモノクロ型撮像装置で
あり、試料の色彩に関する情報を検出できない不都合が
あった。このため、試料の色彩に関する情報も検出でき
る簡単な構成のカラー撮像装置の開発が強く要請されて
いる。

上述した構成の撮像装置は簡単な構成で撮像できる利点
を有しているが、カラー撮像装置に利用するには種々の
問題点がある。例えば光学式走査型撮像装置では３原色
の光ビームを試料上に一致させて走査するのが難しく水
平方向及び垂直方向の光ビーム間のずれ、すなわち色ず
れを生じ易すい欠点がある。このため垂直方向にずれが
生ずるとレジストレーションエラーが発生してしまい、
水平方向に走査速度のムラが生ずると３原色の画像に歪
みが発生してしまい試料の色彩情報を正確に再現できな
い不都合が生じていた。更に、試料面を光ビームで高速
走査するため受光素子として感度の高いフォトマルを用
いなければならず、装置が大型化且つ高価になる欠点が
あった。一方、二次元固体（最像素子を利用した撮像装
置では、二次元固体描像素子の分解能が低いため高解像
度の画像信号が得に＜＜、例えば欠陥検査装置のような
用途に対しては解像度が不足する欠点がある。

また、二次元固体撮像素子は感度が低いため強力な光源
が必要となり、同様に装置が大型化する欠点があった。

本発明者は上述した欠点を解消するため、３原色の光ビ
ームを試料上に一致させて走査することができると共に
各光ビームの走査速度が変動しても画像に歪みが発生せ
ず高解像度の画像が得られ、しかも小型且つ安価なカラ
ー撮像装置を提供している。

このカラー撮像装置は、異なる色成分の複数の光ビーム
を放射する複数の光源と、これら光源から発した複数の
光ビームを主走査方向に偏向させる第１の偏向手段と、
複数の光ビームを前記第１の偏向手段による走査方向と
直交する方向に共通に偏向する共通の第２の偏向手段と
、第１及び第２の偏向手段によって偏向された光ビーム
を微小スポット状に収束させて試料に投射する対物レン
ズと、試料からの反射光又は透過光を各色成分毎に色分
解する色分解光学系と、複数の素子が前記主走査方向に
１次元的に配列され、各色成分毎に分解された光束を受
光してそれぞれ同期して光電出力信号を出力する複数の
リニアイメージセンサとを具えるものである。

このカラー撮像装置では、３原色の各光ビームを第１の
偏向手段により試料のＸ方向にそれぞれ高速振動させる
と共に、各光ビームを共通の第２の偏向手段に入射させ
てＸ方向と直交するＹ方向に偏向して３原色光ビームを
１本の光ビームに合成する。この合成した光ビームを対
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
し、試料をＸ及びＹ方向に走査する。そして、試料から
の反射光又は透過光を色分解光学系により各色成分に分
解して各色成分毎に配置したニリアイメージセンサに入
射させる。各リニアイメージセンサは、複数の素子が主
走査方向であるＸ方向と対応する方向に１次元的に配列
された構成とし、各イメージセンサはそれぞれ同期して
各素子に蓄積した電荷量を順次読出して光電出力信号を
出力している。

（発明が解決しようとする問題点） 上述したカラー撮像装置は、Ｙ方向く垂直方向）の走査
を行なう第２の偏向手段を各光ビームに対して共用する
構成としているから各光ビーム間の機械的なずれによる
Ｙ方向の色ずれを有効に除去することができる。しかし
、各光ビームに対する対物レンズの屈折率が相異するた
め対物レンズの色収差が発生してしまい、対物レンズを
出射した光ビームが各光ビーム間においてずれが生じて
しまう。この結果機械的な要因による色ずれを除去して
も試料上における各光ビームの走査領域が相互に一致せ
ず、試料のカラー画像を正確に再現できない欠点があっ
た。このような対物レンズの色収差による光ビームのず
れは、対物レンズに色収差除去処理を施すだけでは十分
に除去できないため、何らかの除去手段が必要となる。

従って、本発明の目的は、上述した欠点を除去し、各光
ビームの機械的なずれを除去できると共に、対物レンズ
をはじめとする光学素子の色収差による各光ビーム間の
ずれを有効に除去できるカラー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） 本発明のカラー撮像装置は、異なる色成分の複数の光ビ
ームを放射する複数の光源と、これら光源から発した複
数の光ビームを主走査方向に偏向させる第１の偏向手段
と、複数の光ビームを前記第１の偏向手段による走査方
向と直交する方向に共通に偏向する共通の第２の偏向手
段と、第１及び第２の偏向手段によって偏向された光ビ
ームを微小スポット状に収束させて試料に投射する対物
レンズと、試料からの反射光又は透過光を各色成分毎に
色分解する色分解光学系と、複数の素子が前記主走査方
向に１次元的に配列され、各色成分毎に分解された光束
を受光してそれぞれ同期して光電出力信号を出力する複
数のリニアイメージセンサと、少なくとも一つの色成分
の入出力光に共通の光路内に配置され、前記第２の偏向
手段と同期して、主走査方向と直交する方向における対
物レンズの色収差による色ずれを除去するよう駆動され
る補助偏向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、対物レンズ等の光学素子の色収差による各
光ビーム間の垂直方向の色ずれを、第２の偏向手段と同
期して駆動される補助偏向手段により除去できるように
構成しているから、試料上において各光ビームの走査令
ｎ域を一致させることができ、色ずれのない高品位のカ
ラー画像を再現することができる。

（実施例） 第１図は本発明によるカラー撮像装置の一実施例の構成
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、緑色光源１、赤色光源２及び青色光源３
をそれぞれ配置する。本例では緑色光源１として４８８
ｎｍの波長光を放射するアルゴンレーザを用い、赤色光
源２として６３３ｎｍの波長光を放射するＨｅ　−Ｎｅ
レーザを、青色光源３として４４２ｎｍの波長光を放射
するＨｅ−Ｃｄレーザを用いる。各光′ａ１〜３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。緑色
光源１から発した光ビームは、エキスパンタ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は緑色光ビームを主−走査方向に高速振
動させるものであり、緑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ｆｌで走査
する。音響光素子６で偏向された光ビームはリレーレン
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のダイクロインクプリズム１１に入射する。この第
１のグイクロイックプリズム１１は赤色光だけを反射し
、他の波長域の光を透過する。この第１のグイクロイッ
クプリズム１１を透過した緑色光ビームは、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
て第２の偏向素子である共通の振動ミラー１３に入射す
る。この共通の振動ミラー１３は、緑色光ビーム、赤色
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で反射された緑色光ビームは、リレーレ
ンズ１４及び１５を経て対物レンズ１６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１
７は、微小スポット状の緑色光ビームにより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１７からの反射光を検出して試料の光学留部を得
るものとする。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１２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、Ａ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で反射され第１のりニ
アイメージセンサ１８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１９はリレーレ
ンズ１４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、試料エフ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ｆ２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の画素とりニアイメ
ージセンサ１日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。

次に赤色光の走査について説明する。赤色光源２から発
生した光ビームは、エキスパンダ１９及び直角プリズム
２０を経て、第２の音響光学素子２１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２１で偏向された赤色光ビ
ームは、リレーレンズ２２及び２３を経て第２の偏光プ
リズム２４を透過して、第１の補正用振動ミラー２５に
入射する。この第１の補正用振動ミラーは２５赤色光ビ
ームの対物レンズ１６とリレーレンズ１４及び１５の色
収差によるずれを補正するためのものである。本例では
、緑、赤及び青の光ビームが第６図に示すように緑色光
ビームを中心にして青色光ビームがＹ方向に拡大された
ようにずれ、赤色光ビームが縮小されるようにずれが生
じた場合の補正を行なうものとし、赤色及び青色光ビー
ムを緑色光ビームと一敗させるように補正する。従って
、この第１の補正用振動ミラー２５は、試料１７上にお
いて赤色光ビームの緑色光ビームからのずれ量に相当す
る量だけ赤色光ビームを共通の振動ミラー１３の偏向方
向と同一方向に偏向するように振動する。尚、この補正
用振動ミラー２５は、試料１６からの反射光を観察する
場合には入出力光の共通の光路内、すなわち第２の偏光
プリズム２４と第１のグイクロイックミラー１１との間
に配置する。第１の補正用振動ミラー２５で反射した光
ビームはＡ波長板２６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は赤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により緑色光ビー
ムと同様にＹ方向に偏向され、リレーレンズ１４及び１
５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。この結果、試料１７は緑色光
ビームによって走査された部分が赤色光ビームにより同
時に走査されることになる。試料１７からの反射光は、
再び対物レンズ１６で集光されリレーレンズ１５及び１
４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のダイクロインク
プリズム１１で反射する。その後再びＡ波長板２６を透
過して偏光面が９０°変化し、第１の補正用振動ミラー
２５で反射し、更に第２の偏光プリズム２４の偏光面２
４ａで反射してハーフミラ−２７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２８に入射し、その反射光は合焦検出装
置２９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２８は、第１のりニア
イメージセンサ１８と同様にリレーレンズ１４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で各素子に蓄積された電
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３０及び直角プリズ
ム３１を経て第３の音響光学素子３２により主走査方向
に走査周波数でｆ、で高速振動し、リレーレンズ３３及
び３４を経て第３の偏光プリズム３７を透過して第２の
補正用振動ミラー３６に入射する。この第２の補正用振
動ミラー３６は、試料１７上における青色光ビームの緑
色光ビームに対するずれ量に相当する量だけ共通の振動
ミラー１３の偏向量を減少させるように青色光ビームを
偏向する。

第２の補正用振動ミラー３６で反射した青色光ビームは
、Ａ波長板３７を透過し、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内進入して共通の振動ミラ
ー１３に入射する。そして、この振動ミラー１３により
緑色及び赤色光ビームと同様にＹ方向に偏向される。更
に、リレーレンズ１４及び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試料１７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
共通の振動ミラー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、区波長板３７を透過
して偏向面が９０°変化し、第２の補正用振動ミラー３
６及び偏光プリズム３５で反射して、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３８に入射する。この第３のリニアイメー
ジセンサ３８もリレーレンズ１４の結像位置に配置され
、第１及び第２のりニアイメージセンサ１８及び２８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ｆ２で読出すように構成する。このよ
うに各色成分の光ビームに対して振動ミラー１３を共用
する構成とするので、垂直方向における機械的な色ずれ
が除去されると共に第１及び第２の補正用振動ミラー２
５及び３６によって対物レンズ１６をはじめとする各種
レンズの色収差によるずれをＹ方向について補正する構
成としているから、レジストレーションエラーを完全に
除去することができる。

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Ｈｌ及び第１及び第２の補正
用振動ミラーを駆動制御するための補正駆動信号ｖ１及
びｖ２を形成する同期回路４０をクロック発生回路４１
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４１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１８．２８及
び３８の各素子に蓄積された電荷を読出すためのクロッ
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サ１８．２８及
び３８にそれぞれ供給する。また、同期回路４０には、
第１．第２及び第３の音響光学素子６，２１及び３２の
駆動を制御する音響光学素子駆動回路４２を接続して水
平同期信号Ｈを供給し、また共通の振動ミラー１３の駆
動を制御する振動ミラー駆動回路４３を接続して垂直同
期信号Ｖを供給し、第１の補正用振動ミラー２５を駆動
制御するための第１の補正用振動ミラー駆動回路４４を
接続して第１の補正信号Ｖ。

を供給し、第２の補正用振動ミラー３６を駆動制御する
ための第２の補正用振動駆動回路４５を接続して第２の
補正信号ν２を供給し、更にプロセッサ回路４６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１８．２８及
び３８では、試料１７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、〕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１明して続出し、各リニ
アイメージセンサ１Ｂ、　２８及び３８に接続した増巾
器４７．４８及び４９を介してそれぞれ増巾し、プロセ
ッサ回路４６から供給される垂直同期信号Ｖ及び水平同
期信号Ｈ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５０に供給して記
録したり、ＶＴＲ５１に記録する。このように構成すれ
ば、３つのリニアイメージセンサ１８．２８及び３８か
ら同期して電荷量を読出しているから、画像歪みの発生
を有効に防止できる。尚、本例ではリニアイメージセン
サ１８．２８及び３８の読出し周波数ｆ２と音響光学素
子６，２１及び３２の走査周波数ｆ、とを一致させて主
走査と同期して各ユリ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ｆ、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１８．２８及び３８を同一構成としているので
、緑色光を受光する第１のりニアイメージセンサ１８を
以って説明する。試料１７からの反射光はりニアイメー
ジセンサ１８上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ポット６０の径を各素子１８ａ
〜１８ｎ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６０は、素子１
８ａ〜１８ｎの配列方向であるＸ方向に順次偏向される
から、試料１７からの反射光は各素子１８ａ〜１８ｎに
より順次１次元的に受光され、試料１７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１７からの反射光をイメージ
センサ１８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１８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。特にズームで撮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撮
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６゜２１及び３２の走査
周波数「４．とリニアイメージセンサ１８、２８及び３
８の読出し周波数ｆ２とを１：工の関係としたが、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同期
させる必要はなく、音響光学素子による走査周波数ｆ１
を読出し周波数ｆ２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数
ｆ２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ｆ、・２ｈ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
を読出す構成とした場合の蓄積電荷量を示し、同図Ｃは
Ｌ＝３ｆｚ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１７からの反射光を各イメージセンサ
１８．２８及び３８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ｆ、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比を向上させることができる。勿論、この場
合、イメージセンサの続出し周波数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５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
装置による試料上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ず、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１８．
２８及び３８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
によりホト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
検査装置にきわめて有効である。

次に、補正用振動ミラーの駆動制御について説明する。

第６図Ａは試料１７上における各光ビームの走査領域を
示し、第６図Ｂはテレビモニタ上に投映した各光ビーム
の像を示す。第６図Ａにおいて実線Ｇは緑色光ビームの
走査領域を示し、破線Ｒは赤色光ビームを示し、一点鎖
線Ｂは青色光ビームの走査領域を示す。すなわち、本例
では緑色光ビームを中心にして対物レンズ１６により青
色光ビームに拡大するような色収差を生じ、赤色光ビー
ムに縮小するような色収差が生じた例を示す。

このような色収差が生じた場合第６図Ｂに示すようにテ
レビモニタ上では逆に緑色光ビームによる像Ｇに対して
赤色光ビームによる像Ｒが拡大され、青色光ビームの像
Ｂは逆に縮小されて投映される。

従って、色収差によるずれを除去するには、試料１７に
おける赤色、緑色又は青色光ビームのいずれかの走査領
域を基準として他の２個の光ビームの走査領域を基準の
光ビームの走査領域と一致するように補正すればよい。

本例では緑色光ビームの走査領域を基準として赤色及び
青色光ビームを緑色光ビームの走査領域と一致するよう
に補正する。

第７図は各振動ミラーの偏向波形図である。ａは共通の
振動ミラー１３の偏向波形を示し、ｂは赤色光ビームを
補正するための第１の補正用振動ミラー２５の偏向波形
を示し、Ｃは青色光ビームを補正する第２の振動ミラー
の偏向波形を示す。緑色光ビームは基準の光ビームであ
るから、ａに示す偏向波形に従って振動する共通の振動
ミラー１３によって垂直走査を行なう。赤色光ビームは
、基準の緑色光ビームより縮小された走査領域となるた
め、第１の補正用振動ミラー２５には偏向量が大きくな
るように共通の振動ミラーと同方向に偏向させる波形す
に示す偏向波形を供給する。一方、青色光ビームは緑色
光ビームより拡大した走査領域を有するから、第２の補
正用振動ミラー３６に波形Ｃに示すように偏向量を減少
させるような偏向波形を供給する。これらｂ及びＣに示
す偏向波形は、共通の振動ミラー１３の偏向量と相まっ
て赤色光ビーム及び緑色光ビームの走査領域が試料上で
緑色光ビームと一致するような偏向量とする。尚、第７
図に示す偏向波形は、色収差が対物レンズの光軸からの
距離に従って一様に増加する例を示したが、第８図Ａに
示すように収差量が対物レンズ上で光軸からの距離に従
って拡大するようにノンリニアに変化する場合でも第８
図Ｂに示すような偏向波形を補正用の振動ミラーに供給
きればよい。

第９図は色収差を補正するための変形例を示すものであ
る。本例では振動ミラーの代りに平行平面板を用いて色
収差補正を行なう。光路内に平行平面板７０を試料上の
Ｙ方向と対応する方向く紙面に垂直方向）を軸として回
動自在に配置する。光軸に対して傾斜した平行平面板７
０に入射した光ビームは、平行平面板７０を透過すると
光軸からずれて光軸に平行に出射し、光軸からのずれ量
は平行平面７０の光軸に対する角度に応じて変化する。

従って、第９図に示すように１垂直走査周期毎に色収差
量に応じて平行平面板７０を回動させれば容易に色収差
を補正することができる。

次に合焦検出装置２９の構成について説明する。

本例では赤色反射光に基いて合焦検出を行なう。

赤色反射光の光路内に配置したハーフミラ−２７により
赤色反射光の一部を分岐して凸レンズ８ｏに入射させる
。この凸レンズ８０は、試料１７から発した反射光を第
１〜第３のリニアイメージセンサ１８゜２８及び３８と
共役の位置に結像させるものであり、凸レンズ８０を射
出した光束はスリット板８１を通過してハーフミラ−８
２に入射する。そして、その透過光は第１の光検出器８
３に入射し、その反射光は第２の光検出器８４に入射す
る。そして、第１の光検出器８３を凸レンズ８０の結像
点の前側に配置し、第２の光検出器８４を結像点の後側
に配置する。このように構成すれば、各光検出器８３及
び８４に入射する光束は非合焦状態に応じて光量分布が
それぞれ変動するから、第１及び第２の光検出器８３及
び８４の受光面積を入射ビーム径よりも小さくなるよう
規制して第１の光検出器８３と第２の光検出器８４の光
電出力値を比較すれば容易に合焦検出することができる
。このようにリニアイメージセンサに入射する観察光の
一部を分岐して合焦検出装置に入射させ、直接観察光を
用いて焦点検出する構成としているから、より正確な焦
点検出を行なうことができる。尚、合焦検出は他の光ビ
ームに基いて行なうこともできる。

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
では試料からの反射光を検出する構成としたが、試料か
らの透過光を検出する構成とすることもできる。この場
合第２の偏向手段を入力側、及び出力側にそれぞれ配置
すると共に、補正用の偏向手段は入力側の少なくとも１
の色成分の光路内と出力側の対応する色成分の光路内の
２箇所に配置する。

更に、上述した実施例では２個の色収差補正手段を用い
て２個の光ビームの色収差を補正する構成としたが、対
物レンズ等の光学素子の特性によっては１個又は３個の
色収差補正手段を設ける構成とすることもできる。

更に、光ビームを偏向する手段及び色収差補正手段とし
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原色光ビーム毎に音響光学
素子を配置した構成としたが、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単一の音響
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通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）対物レンズをはじめとする光学素子の色収差を補
正する手段を設け、試料上において各光ビームの走査領
域を一致させているから、光学素子の色収差による色ず
れを有効に除去することができる。特に色収差によるず
れを補正した各光ビームを共通の振動ミラーに入射させ
る構成としているから、垂直方向の機械的要因による色
ずれ及び色収差による色ずれを共に除去することができ
、試料像を一層正確に再現することができる。

（２）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。

（３）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補的
に走査線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。

（４）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。

（５）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。

（６）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存しているので、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図は本発明によるカラー盪像装置の一例の構成を示
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」二に投影されるビームスポット
と素子との関係を示す平面図、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Ａは各光ビームの試料上の走査領域を示ず線図、
同図Ｂはテレビモニタ上に投映される各光ビームの像を
示す線図、 第７図は各振動ミラーに供給する駆動信号の波形を示す
グラフ、 第８図Ａは光軸からの距離と色収差量との一例の関係を
示すグラフ、同図Ｂは第８図Ａに示す色収差が生じた場
合に補正用振動ミラーに供給する駆動信号波形を示すグ
ラフ、 第９図は色収差補正手段の変形例の構成を示す線図であ
る。 １・・・緑色光源　　　　２・・・赤色光源３・・・青
色光源　　　　４，１９．３０・・・エキスパンダ５、
２０．３１　・・・直角プリズム ６．２１．３２・・・音響光学素子 ７．８，１４，１５，２２，２３，３３．３４・・・リ
レーレンズ９．２４．３５・・・偏光プリズム １０．２６．３７・・・Ａ波長板 １１、１２・・・グイクロイックプリズム１３・・・共
通の振動ミラー １６・・・対物レンズ　　　１７・・・試料１８．２８
．３８・・・リニアイメージセンサ２５、３６・・・補
正用振動ミラー ２７、８２・・・ハーフミラ− ２９・・・合焦検出装置 ４０・・・同期回路　　　　４１・・・クロック発生回
路４２・・・音響光学素子駆動回路 ４３・・・振動ミラー駆動回路 ４４・・・第１の補正用振動ミラー駆動回路４５・・・
第２の補正用振動ミラー駆動回路４６・・・プロセッサ
回路　４７，４８．４９・・・増巾器５０・・・カラー
モニタ　　５１・・・ＶＴＲ６０・・・ビームスポット
７０・・・平行平面板８０・・・凸レンズ ８１・・・スリット板　　　８２．８３・・・光検出器
第２図 ［ 第３図 第５図 Ａ　　　　　　　　Ｂ 第８図 Ａ 死細か９の１！翻− 手続補正書 昭和６１年２月４　日 １、事件の表示 昭和６０年　特許　願第１４３８４９　　号２発明の名
称 カラー撮像装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 日本自動制御株式会社 電　話　（５８１）　２２４１番（代表）１、明細書第
８頁第１５行の「一杯」を「一様」に訂正する。 す”ＩＩ！Ｉ１頁第８行の「リニアイメージセンサ９」
を「リニアイメージセンサ１８」に訂正する。 ８、同第１２頁第１２行の「補正用振動ミラーは２５」
を「補正用振動ミラー２５は」に訂正する。 転回第１８頁第５〜６行の「試料１６からの・・・・・
光路内、」を「試料１７からの仄射光を観察する場合に
は入出力光の共通の光路内であって他の色成分光に対し
て影響を与えない光路内、」二訂正し、 同頁第１２行の「緑色光ビーム」を「赤色光ビーム」に
訂正する。 １第１８頁第１７行の「記録」を「表示」に訂正する。 同第２５頁第１４行の「収差量」を「色収差量」こ訂正
し、 ＡＩ百ｇ１　り仰ハ「飛込シ柄を千ヒ１．％　　　Ｉ　
も　「Ｉ什仏すればよい。」に訂正する０ ７．　図面中、１□図および第８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、異なる色成分の複数の光ビームを放射する複数の光
   源と、これら光源から発した複数の光ビームを主走査方
   向に偏向させる第１の偏向手段と、複数の光ビームを前
   記第１の偏向手段による走査方向と直交する方向に共通
   に偏向する共通の第２の偏向手段と、第１及び第２の偏
   向手段によって偏向された光ビームを微小スポット状に
   収束させて試料に投射する対物レンズと、試料からの反
   射光又は透過光を各色成分毎に色分解する色分解光学系
   と、複数の素子が前記主走査方向に１次元的に配列され
   、各色成分毎に分解された光束を受光してそれぞれ同期
   して光電出力信号を出力する複数のリニアイメージセン
   サと、少なくとも一つの色成分の入出力光に共通の光路
   内に配置され、前記第２の偏向手段と同期して、主走査
   方向と直交する方向における対物レンズの色収差による
   色ずれを除去するよう駆動される補助偏向手段とを具え
   ることを特徴とするカラー撮像装置。