JPS628690A - 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、水平走査方向の画像歪みを除去した撮像装置
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
元固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、二次元固体撮像素子を利用した撮像装置
では、二次元固体撮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
ー通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ことを特徴としている
。

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、試料からの各色成分の光束
をリニアイメージセンサで受光してそれぞれ同期して光
電出力信号を出力する構成としているから、各光ビーム
間に水平方向の走査速度にムラが生じても画像歪みや色
ずれないカラー画像信号を得ることができる。しかし、
対物レンズをはじめとする各種レンズの各光ビームに対
する屈折率が相異するため色収差が発生してしまい、試
料上における光ビームの走査領域が相互に一致しない欠
点があった。この結果、テレビモニタ上にカラー画像を
再生すると、水平方向に色ずれが発生してしまい鮮明で
高解像度のカラー画像が得られない欠点があった。この
ような対物レンズの色収差に基因する色ずれを、対物レ
ンズからリニアイメージセンサまでの距離を調整して除
去しようとすると、焦点状態が変化してしまい像がぼけ
てしまう不具合が生じてしまう。更に、光学系を構成す
る各種光学素子は光軸に対して高精度に取り付けなけれ
ばならないが、光学素子の取り付は誤差があると同様に
水平走査方向に位置ずれが生じてしまう。

従って、本発明の目的は上述した欠点を除去し、対物レ
ンズの色収差や光学素子の取り付は誤差が生じても水平
走査方向の位置ずれが発生せず鮮明で高解像度の画像を
再現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） 本発明の撮像装置は、光ビームを放射する光源と、光源
から発する光ビームを所定の走査周波数で水平走査方向
及びこれと直交する垂直走査方向に偏向させて試、村上
に照射する偏向手段と、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、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憶するメモリ
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、試料からの光束を、各受光素子を水平走査
方向と対応する方向に配列したリニアイメージセンサで
受光し、このリニアイメージセンサの読出し周波数を水
平走査方向の歪み量に応じて調整する。この結果、リニ
アイメージセンサの読出し周波数を調整するだけで対物
レンズの色収差や光学系の歪みによって生ずる水平考査
方向の画像歪みを容易に除去することができる。

（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ｌ、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′ｒＡ１として６
３３ｎｍの波長光を放射するＨｅ　−Ｎｅレーザを用い
、赤色光ａｌＸ２として４８８ｎｍの波長光を放射する
Ａｒ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。緑色光源ｌ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「、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Ｉ？”−ムスプリツ
タとして作用する第１の偏光プリズム９及びＡ波長板１
０をそれぞれ透過して第１のダイクロイックプリズム１
１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のダイクロイック
プリズム１２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１７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
して試料の光学情報を得るものとする。試料１７がらの
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１
ｏ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、×波長板１ｏ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９
ａで反射され第１のリニアイメージセンサｌ８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１８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
８を構成する各受光素子とは常に１対ｌ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ｆ１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ｆ１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致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の偏卯方
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、試料工６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のダ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のグイクロイック
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のグイク
ロインタプリズム１２を透過して第１のグイクロイック
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？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３ｏ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ｆｆ１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最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のダイクロインクプリズム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、垂直方向における光ビームのず
れはなくなり、レジストレーションエラーの発生を有効
に防止できる。

第２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１Ｂ、　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上に微小スボ・ス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１
８ａ〜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１８ａ〜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〜１８
ｎ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３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
述どた実施例では音響光学素子６゜２１及び３２の走査
周波数ｆＩとリニアイメージセンサ１８、２８及び３８
の読出し周波数１２とを１：１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ｆ、を
続出し周波数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ｆ
２が光ビームの主走査方向の走査周波数ｆ１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、・２ｆｚ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
ｆｌ・３ｆ２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ｆ１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ハ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３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ｆ、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、対物レンズの色収差による水平走査方向の色ずれ
補正について説明する。第５図Ａ−Ｄは対物レンズの色
収差による色ずれ補正を説明するためのものであり、第
５図Ａは各光ビームの試料上における走査領域を示す線
図、同図Ｂは、各リニアイメージセンサ及びモニタ上に
投映される画像を示す線図、同図Ｃは各リニアイメージ
セユＩすに供給すべき読出し用クロック信号を示す波形
図、及び同図りは補正後の各リニアイメージセンサ及び
モニタ上に投影される画像を示す線図である。

対物レンズ１６に色収差があると、対物レンズ１６の各
光ビームに対する屈折率が相異するため倍率がそれぞれ
異なってしまう。この結果、各光ビームの試料１７上に
おける水平走査方向の走査長及び各リニアイメージセン
サ１８．２８及び３８上に投影される画像の大きさが相
異してしまう。本例では緑色光ビームの走査長を中心と
して、赤色光ビームが縮小し、青色光ビームが拡大する
色収差が発生した例を示す。第５図Ｂはこのような色収
差が発生したときの各リニアイメージセンサ１Ｂ、　２
８及び３８上に投影される物体の像（矢印を以って示す
）を示すものであり、第１のリニアイメージセンサ１８
上には縮小された像が投影され、第３のリニアイメージ
センサ３８上には拡大された像が投影されてしまう。こ
の結果、各リニアイメージセンサ１８゜２８及び３８を
それぞれ同期して読出すとモニタ３９上において水平走
査方向に色、ずれを生じてしまう。

このような色収差による色ずれは明細書冒頭部で説明し
たようにリニアイメージセンサの光軸方向の位置を調整
して投影される像の倍率を変えて各像を一致させること
もできるが、焦点状態がずれてリニアイメージセンサ上
の画像がぼけてしまう不具合が生じてしまう。このため
本発明では、各リニアイメージセンサ１８．２８及び３
８を合焦状態に維持し、各リニアイメージセンサの読出
し周波数を色収差量に応じてそれぞれ調整してモニタ上
の各色成分画像の倍率を一致させる。第５図Ｃに同図Ａ
及びＢに示す色収差を除去するための各リニアイメージ
センサに供給すべき読出しクロック信号波形を示す。色
収差によってリニアイメージセンサに投影される像が縮
小される場合には読出しクロックの周波数が低くなるよ
うに調整し、拡大される場合には読出しクロックの周波
数が高くなるように調整すればよい。本例では色収差量
の一番小さい緑色光ビームを受光する第２のリニアイメ
ージセンサ２８に供給する読出しクロック信号を基準に
して色収差量に応じて第１のりニアイメージセンサ１８
の読出しクロック信号の周波数が低くなるように調整し
、第２のリニアイメージセンサ２８の読出しクロック信
号の周波数が高くなるように調整する。第５図りに色収
差量に応じてリニアイメージセンサ１８及び３８の読出
しクロック信号を調整したときの各リニアイメージセン
サ１８．２８及び３８に投影される像とモニタ３９上に
再生された画像の関係を示す。このように各リニアイメ
ージセンサを合焦状態に持続し、読出し周波数を色収差
量に応じて調整する構成とすれば、再生画像の解像度を
持続しつつ、且つ対物レンズの色収差による水平走査方
向の色ずれを簡単に除去することができる。

第６図は駆動回路の一例の構成を示すブロック図である
。垂直及び水同期信号Ｖ及びＨを生成する同期回路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。このクロック発生回路４１では水平同期信号Ｈ
を用いて第１．第２及び第３のリニアイメージセンサ１
Ｂ、　２８及び３８に供給する３種のクロック信号ＣＯ
＋　ｃｌ及びＣ２を生成する。

第５図Ｃに示すように、緑色成分光を受光する第２のリ
ニアイメージセンサ２８には基準となるクロック信号Ｃ
０を供給し、第１のリニアイメージセンサ１８にはＣ０
よりも高い周波数のクロック信号Ｃ１を供給し、第３の
リニアイメージセンサ３８にはＣ０より低い周波数のク
ロック信号Ｃ２を供給する。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■
を供給し、更にプロセッサ回路を４４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１Ｂ、　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、これらの電荷量を読出しクロックパル
スＣ，，ｃｚ及びＣ３に基づいて読出し、各リニアイメ
ージセンサ１８．２８及び３８に接続した増巾器４５゜
４６及び４７を介してそれぞれ増巾し、プロセッサ回路
４４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４８に供給し
て記録したり、ＶＴＲ４９に記録する。このように構成
すれば、２つのリニアイメージセンサ２８及び３８の読
出しクロック信号を補正するだけで色収差による水平走
査方向の色ずれを容易に除去することができる。尚、本
例ではリニアイメージセンサ１８．２Ｂ及び３８の読出
し周波数と音響光学素子６．２１及び３２の走査周波数
とが一致していないが、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
１と各リニアイメージセンサの読出し周波数との間にず
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。尚、対物レンズ１６を交換したときは、対物レ
ンズの色収差特性に合わせてクロック信号を変えればよ
いので、各対物レンズに対するクロック周波数を予じめ
ＲＯＭに記憶しておき、対物レンズの交換時に対応する
データを自動的に読出すように構成することができる。

第７図は駆動回路の変形例の構成を示すブロック図であ
る。本例ではクロック発生回路４１で基準の読出し用の
クロックＣ０を生成し、各リニアイメージセンサ１Ｂ、
　２Ｂ及び３８に供給して各リニアイメージセンサに蓄
積した電荷をそれぞれ同期して・読み出す。それぞれ読
み出した信号を、書き込み制御回路５３から供給される
書き込みクロック信号により各増巾器４５．４６及び４
７の後段にそれぞれ設けたフレームメモリ５０．５１及
び５２にそれぞれ同期して記憶する。そして、読出し制
御回路５４において基準周波数の読出しクロック信号と
色収差によるずれ量を除去するために周波数補正した２
種の読出しクロック信号との３種の読出しクロック信号
を生成し、基準読出しクロック信号をフレームメモリ５
１に供給し、補正したクロック信号をフレームメモリ５
０及び５２にそれぞれ供給する。そして、フレームメモ
リ７Ｉｔ’、　５１及び５２に一旦記憶した各色成分の
信号を周波数をそれぞれ変えて読み出し、色収差による
色ずれを補正する。このように各リニアイメージセンサ
の後段にそれぞれフレームメモリを設け、フレームメモ
リの読出し周波数を補正する構成としても色収差による
水平走査方向の色ずれを容易に除去することができる。

次に光学系の誤差や歪みによって水平走査方向に画像歪
みが生じた場合の歪み除去方法について説明する。対物
レンズの色収差による色ずれを除去した場合でも光学系
が歪んでいると、すなわち光学系を構成するミラーやレ
ンズ等の各種の光学素子に取付は誤差等があると、画像
が水平走査方向に歪んでしまう不都合が生じてしまう。

本発明は、このような光学系による水平走査方向の画像
歪みが生じても、リニアイメージセンサの読出し周波数
を適切に調整することにより水平走査方向の画像歪みを
有効に除去することができる。第８図はモニタ上で樽形
の歪みが生じた場合の例を示す。この樽形の画像歪みは
、垂直走査方向の中央部が水平走査方向に拡大され両端
部が縮小されるために発生する。従って、第８図すに示
すように、垂直走査方向の両端部と対応する部分には読
出し周波数が低くなるように調整したクロック信号をリ
ニアイメージセンサに供給し、中央部に進むに従って、
読出し周波数が高くなるように調整したクロック信号を
リニアイメージセンサに供給すれば容易に除去すること
がでる。この場合、同期回路４０から水平同期信号Ｈ及
び垂直同期信号Ｖを共にクロック発生回路４１に供給し
、クロック発生回路４１において垂直同期信号Ｖと対応
させながら、周波数調整した読出しクロック信号を作成
すればよい。

第９図は水平走査方向の光軸を中心にして両側において
倍率が異なる画像歪みが生じた例を示す。

光学系中のミラーに取付は誤差を生ずると光軸の両側で
倍率が相異するような画像歪みが発生してしまう。本例
では、画面上の光軸の左側の倍率が高く、右側の倍率が
低くなった例を示す。この場合には、同図Ｂに示すよう
に光軸を中心として左側には読出し周波数が高くなるよ
うに周波数を調整したクロック信号をリニアイメージセ
ンサに供給し、右側には読出し周波数が低くなるように
周波数を調整したクロック信号を供給してリニアイメー
ジセンサの読出し周波数を光軸を中心として左右の側で
異なるように調整する。この水平走査方向の倍率の差異
による歪みを除去することによりモニタ上における水平
走査方向の寸法精度が向上し、例えば半導体集積回路の
ように水平方向にパターンが延在する試料の寸法をモニ
タに投映した画像から求める場合に有゛効である。

第１０図は水平走査方向の変位量が光軸からの距離によ
って非線形に変化する画像歪みを除去する例を示す。こ
のように光軸からの距離に応じて非線形の画像歪みが発
生した場合でも、同図Ｂに示すようにリニアイメージセ
ンサの受光素子の読出し周波数を水平走査方向の歪み量
に応じて調整するように構成すれば非線形歪みを容易に
除去することができる。

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
ではカラー撮像装置に適用した実施例をもって説明した
が、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。

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原色光ビーム毎に音響光学
素子を配置した構成とじてか、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）対物レンズの色収差や光学系の歪みによって生ず
る水平走査方向の位置ずれ量に応じてリニアイメージセ
ンサ又はメモリの読出し周波数を変える構成としている
から、リニアイメージセンサ又はメモリの読出し周波数
を調整するだけで水平走査方向の位置ずれや画像歪みを
除去でき、鮮明で高解像度の画像を再生することができ
る。

（２）カラー撮像装置に適用する場合、試料からの各色
成分の光束を受光する各リニアイメージセンサの読出し
周波数を、対物レンズの色収差量に応じて補正する構成
としているから対物レンズの色収差を簡単な構成で除去
でき、色ずれのない鮮明で高解像度のカラー画像を再生
することができる。

（３）リニアイメージセンサの読出し周波数を調整する
だけで水平走査方向の歪みが除去されるので、モニタに
投映した再生画像に基いて試料の水平走査方向の正確な
寸法を測定でき、特に半導体集積回路のパターン長測定
に有効である。

（４）副走査を行なう振動ミラーを各光ビームに対しす
なわちレジストレーションエラーの発生を防止すること
ができる。

（５）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。

（６）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６が平均゛　化されるため実
質的にＳ／Ｎ比の高いカラー撮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１
０００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。

（７）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。

（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。

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素子との関係を
示す平面図、第３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４図
Ａ及びＢは試料上の走査線の状態を示す線図、 第５図Ａ−Ｄは色収差による色ずれ補正を説明するため
の線図、 第６図は駆動回路の一例の構成を示すブロック図、 第７図は駆動回路の変形例の構成を示すブロック図、 第８図は樽形歪みの除去を説明するための線図、第９図
は水平走査方向の光軸を中心として左右の側の倍率の差
異による歪みの除去を説明するための線図、 第１０図は光軸からの距離に応じて非線形に変化する歪
みの除去を説明するための線図である。 １・・・赤色光源　　　　２・・・緑色光源３・・・青
色光源　　　　４，１９．３０・・・エキスパンダ５．
２０，２５，３１．３６・・・直角プリズム６．２１．
３２・・・音響光学素子 ？、８．１４，１５，２２．２４，３３．３４・・・リ
レーレンズ９．２４．３５・・・偏光プリズム １０．２６．３７・・・Ａ波長板 １１、１２・・・ダイクロイックプリズム１３・・・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２７・・・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・・・プロセッサ回路　４５．４６．４７・・・増
巾器４８・・・カラーモニタ　　４９・・・ＶＴＲ５０
，５１，５２・・・フレームメモリ５３・・・書込み制
御回路 ５４・・・読出し制御回路 ６０・・・ビームスポット １績電荷量　−丁釉電局量− 蓄イ１を荷量− 第４図 Ａ　　　　　　　　１３ 第６図 罐 第５図 Ａ　　　　　　　　１３ Ｒｌ−一　　北几几 ｑ　」■１１−−−　ＪＬ几止 Ｂ」用鉗北−−−徂几Ｗ Ｈ−−ＩＨ−一← 第８図 Ａ　　　　　　　　Ｂ 第９図 え 軸 嘉 ノｅ ■ 一酊■ルーーー旧■」」」」−−−−ユ」ゴロＬ光 軸 一すニアイメージ仁ン＋ｒ上の佐１− 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１４６７１０　号２発明の名
称 撮　　像　　装　　置 ＆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 １、明細書第８頁第１７行の「赤、緑」を「緑、赤」に
訂正し、 同頁第２０行の「６３３ｎｍＪをｒ　４８８　ｎｍ　Ｊ
に訂正する。 ２、同第９貞第１〜２行を「Ａｒレーザを用い、赤色光
源２として６ａ　ａ　ｎｍの波長光を放射するＨｅ　−
Ｈｅレーザを、青色光源８として」に訂正する。 ８、同第１２頁第６行の「によるずれ」を「によるＹ方
向のずれ」に訂正し１ 同頁第８行の「第６図に示すように」を削除し、同頁第
１２行の「を緑色光ビーム」を「をＹ方向に緑色光ビー
ム」に訂正し、 同頁第１９行の「光路内、」を「光路内であって他の波
長光に対して影響を与えない光路内、」に訂正する。 傷、同第１８頁第５行の「緑色光ビーム」を「赤色光ビ
ーム」に訂正する。 ５、同第１４頁第１８行の「３７」を「８５」に訂正し
、 同頁第２０行の「に対する」を「に対するＹ方向の」に
訂正する。 ６、同第１５頁第２行の「を偏向する。」を「をＹ方向
に偏向する。」に訂正する。 ７、同第１８頁第６行の「第４図」を「第８図」に訂正
し、 同頁第１０行の「素子」を「各素子」に訂正する。 ８、同第１４頁第１８行の「第５図Ｂ」を「第４図Ｂ」
に訂正する。 ９、同第２１頁第１０行の「大きさが」を「投影領域が
それぞれ」に訂正し、 同頁第１２行の「縮小し」を「縮小され」に訂正し、 同頁第１６行を「示すものであり、赤色反射光を受光す
る第２のリニアイメージセンサ２８」に訂正する占 １０、同第２２頁第１９〜２０行の「第２のＩＪ　ニア
イメージセンサ２Ｂ」を「第１のリニアイメージセンサ
１８Ｊに訂正する。 １１、同第２８頁第１〜４行の「第１の・−・２８の」
を「第２のリニアイメージセンサ２８の読出しクロック
信号の周波数が低くなるように調整し１第８のリニアイ
メージセンサ３Ｂの」に訂正する。 １２、同第２４頁第２〜５行の「第２の・・・高い周波
数」を「第１のりニアイメージセンサ１８には基準とな
るクロック信号Ｃｏを供給し九第２のリニアイメージセ
ンサ２８にはＯＯよりも低い周波数」に訂正し、 同頁第７行の「低い周波数」を「高い周波数」に訂正し
、 同頁第１７〜１８行の「クロックパルス０１ｅ０２　及
ｉＪ　０３　Ｊを「クロックパルス（３ｏ　＊　（３１
及び０２Ｊに訂正する。 １８、同第２６頁第９行の「フレームメモリ」を「ライ
ンメモリ」に訂正し、 同第１４頁１８行の「フレームメモリ５１」を「ライン
メモリ５０」に訂正し、 同頁第１６行の「５０」を「５１」に訂正し、同頁第２
０行の「フレーム」を「ライン」に訂正する。 １４、同第２７頁第１行の「フレームメモリ」を「ライ
ンメモリ」に訂正し、 同頁第１４〜１５行の「第８図」を「第８図Ａ」に訂正
し、 同頁第１８行の「従って、第８図ｂ」を「この場合第８
図Ｂ」に訂正する。 １５、同第２９頁第８〜７行の「投映した」を「映出し
た」に訂正し、 同頁第１０行の「このように」を「第１Ｏ図Ａに示すよ
うに」に訂正する。 １６、同第８２頁第５行の「すなわち」を「て共通に用
いているから垂直方向の色ずれすなわち」に訂正する。 １７、図面中、第１図、第２図、第５図および第６図を
別紙訂正図の通りに訂正する。 ｆ ｆＢ（リニアイメージでンサン 第６図 第５図 Ａ　　　　　　　　３３ Ｒｌ−一　　北几几 ｑ」工且几−−−ユ几１ Ｂ」用鉗几−Ｊｌ几亀 Ｈ−−ＩＨ−一→

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、光ビームを放射する光源と、光源から発する光ビー
   ムを所定の走査周波数で水平走査方向及びこれと直交す
   る垂直走査方向に偏向させて試料上に照射する偏向手段
   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、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憶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撮像装置。