KR20140058636A

KR20140058636A - 현미경, 대물광학계 및 화상취득장치

Info

Publication number: KR20140058636A
Application number: KR1020147007105A
Authority: KR
Inventors: 유지 카타시바; 카즈히코 카지야마; 히로후미 후지이; 토시아키 이코마
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2011-08-22
Filing date: 2012-07-30
Publication date: 2014-05-14
Also published as: EP2748664A1; JP2013044781A; EP2748664A4; JP5220172B2; US20140204195A1; CN103748499B; WO2013027336A1; CN103748499A

Abstract

현미경은, 물체의 화상을 결상하는 결상 광학계, 상기 결상 광학계에 의해 결상된 상기 물체의 화상을 재결상하는 재결상 광학계, 및 상기 결상 광학계와 상기 재결상 광학계와의 사이의 광로 위에 배치되고, 광축방향의 위치 및 광축에 대한 기울기 중 적어도 한쪽에서 국소적으로 변경 가능한 반사부를 가지는, 대물광학계; 및 상기 대물광학계에 의해 재결상된 상기 화상을 촬영하는 촬상소자를 구비한다.

Description

현미경, 대물광학계 및 화상취득장치{MICROSCOPE, OBJECTIVE OPTICAL SYSTEM, AND IMAGE ACQUISITION APPARATUS}

본 발명은, 예를 들면 병리표본의 화상 데이터를 취득하는 화상취득장치(예를 들면, 현미경)에 적절하게 사용된 대물광학계에 관한 것이다.

최근의 병리검사에 있어서, 화상취득장치(예를 들면, 현미경)에 의해 병리표본을 촬상해서 화상 데이터를 취득하고, 그 취득된 화상 데이터를 디스플레이 위에 표시해서 사람이 관찰하게 하는 화상취득 시스템이 주목받고 있다. 화상취득 시스템에 의해, 시료를 촬영하여 취득된 화상 데이터를 여러 사람이 동시에 관찰하고, 그 화상 데이터를 먼 곳의 병리의와 공유할 수 있다.

화상취득장치에 있어서, 대물렌즈의 시야내에 들어가지 않는 큰 시료를 관찰할 경우, 시료를 수평방향으로 이동시켜서 여러 번 촬상하거나 혹은 시료를 스캔하면서 촬상하여서 취득한 복수의 화상 데이터를 연결시킴으로써, 시료 전체를 나타내는 화상 데이터를 취득할 필요가 있다. 그 때문에, 촬상횟수를 절감해서 화상 데이터를 취득하는데 필요한 시간을 단축하기 위해서, 넓은 시야(촬상영역)를 가진 대물광학계가 요구되고 있다. 한층 더, 시료를 관찰할 때, 넓은 촬상영역을 가질 뿐만 아니라, 가시광 영역에 있어서 높은 해상력을 가진 대물광학계가 요구되고 있다.

높은 해상력을 얻기 위해서는, 대물광학계의 개구수(ＮＡ)를 증가시킬 필요가 있다. 그렇지만, ＮＡ를 증가시키면, 초점심도는 얕아져버린다. 시료의 표면에 깊이 방향의 요철이 있을 경우, 대물광학계에 의해 형성된 시료의 화상은 요철 형상이 된다. 따라서, 특히 높은 해상력을 갖고, 또한 넓은 촬상영역을 가진 대물광학계에서는, 그 시료의 일부에서 포커스가 맞지 않는 부분이 생긴다.

일본국 공개특허공보 특개 2007-208775호에는, 촬상영역을 변형시킴으로써, 촬영 렌즈의 상면만곡을 보정 가능한 촬상장치가 개시되어 있다. 이 촬상장치에서는, 복수의 광전변환소자의 각각을 구동함에 의해, 상면만곡에 따라 촬상영역을 변형시킨다. 일본국 공개특허공보 특개(PCT출원의 번역본) 2001-507258호(대응특허출원번호 US 08/772977)에서는, 변형가능한 거울에 의해, 파면의 왜곡을 보정 가능한 장치가 개시되어 있다. 이 장치에서는, 눈의 파동수차의 측정치에 의거하여 거울을 변형시켜, 그 수차를 보정한다.

일본국 공개특허공보 특개 2007-208775호에 개시된 촬상장치에 있어서는, 광전변환소자 각각에 대한 판독용의 전기회로와, 촬상영역을 변형시키는 구동부가 요구된다. 한층 더, 화상 데이터의 노이즈를 저감하기 위해서 광전변환소자를 냉각하는 경우에, 온도 조절용의 소자나 전기회로등의 냉각 기구도 구비할 필요가 있다. 그 때문에, 특히 광전변환소자의 각각에 구동부가 구비되는 경우, 그 구동부에 추가하여 냉각 기구를 공간적으로 배치하기 어렵다. 시료의 요철에 대한 포커스 조정을 위해서는 촬상영역을 보다 크게 변형할 필요가 있다. 그렇지만, 이러한 구성에 있어서 충분한 변형을 가능하게 하는 구동부를 설치하기 위해서는, 보다 넓은 공간을 필요로 한다. 따라서, 일본국 공개특허공보 특개 2007-208775호에 개시된 촬상장치의 구성은, 넓은 촬상영역의 전역에서 포커싱할 수 있고, 또 고화질(저노이즈)의 화상 데이터를 얻는데는 충분하지 않다.

일본국 공개특허공보 특개 2001-507258호에 개시된 장치는, 파면을 조정하는 기구를 구비한다. 그렇지만, 그 파면은, 광학계의 동공위치에서 조정된다. 그러므로, 이러한 기구를 직접 화상취득장치에 적용하는 경우, 시료의 요철로 인한 촬상영역내의 초점이 맞지 않는 분포를 보정할 수는 없다. 시료의 상면(image surface) 위치에 있어서의 포커스를 조정하기 위해서는, 수차보정에 대한 거울의 변형하는 동안보다 큰 구동량이 요구된다.

본 발명은, 높은 해상력을 갖고, 또한, 넓은 촬상영역의 전역에서 포커싱할 수 있는, 현미경, 대물광학계 및 화상취득장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 국면에 따른 현미경은, 물체의 화상을 결상하는 결상 광학계, 상기 결상 광학계에 의해 결상된 상기 물체의 화상을 재결상하는 재결상 광학계, 및 상기 결상 광학계와 상기 재결상 광학계와의 사이의 광로 위에 배치되고, 광축방향의 위치 및 광축에 대한 기울기 중 적어도 한쪽에서 국소적으로 변경가능한 반사부를 가지는, 대물광학계와, 상기 대물광학계에 의해 재결상된 상기 화상을 촬영하는 촬상소자를 구비한다.

본 발명의 또 다른 특징들 및 국면들은, 첨부도면을 참조하여 이하의 예시적 실시예들의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

본 명세서의 일부에 포함되고 그 일부를 구성하는 첨부도면들은, 본 발명의 예시적 실시예들, 특징들 및 국면들을 예시하고, 이 설명과 함께, 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
도 1은 본 발명의 예시적 실시예에 따른 화상취득 시스템의 주요 부품의 개략도다.
도 2는 본 발명의 상기 예시적 실시예에 따른 반사부에 의한 포커스 조정 방법을 나타낸다.
도 3은 제1 예시적 실시예에 따른 대물광학계의 주요 부품의 개략도다.
도 4는 제2 예시적 실시예에 따른 대물광학계의 주요 부품의 개략도다.
도 5는 제3 예시적 실시예에 따른 대물광학계의 주요 부품의 개략도다.
도 6은 제4 예시적 실시예에 따른 대물광학계의 주요 부품의 개략도다.
도 7은 제5 예시적 실시예에 따른 대물광학계의 주요 부품의 개략도다.
도 8은 제6 예시적 실시예에 따른 대물광학계의 주요 부품의 개략도다.
도 9는 제7 예시적 실시예에 따른 대물광학계의 주요 부품의 개략도다.
도 10은 제8 예시적 실시예에 따른 대물광학계의 주요 부품의 개략도다.
도 11은 본 발명의 상기 예시적 실시예에 따른 반사부를 기울여서 포커스를 조정하는 방법을 나타낸다.
도 12는 본 발명의 상기 예시적 실시예에 따른 반사부를 변형하기 위한 구동부의 주요 부품의 개략도다.
도 13은 본 발명의 상기 예시적 실시예에 따른 복수의 반사부재를 구동하는 구동부의 주요 부품의 개략도다.

이하, 본 발명의 각종 예시적 실시예, 특징 및 국면을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은, 본 발명의 예시적 실시예에 따른 화상취득 시스템(1000)의 주요 부품의 개략도다. 화상취득 시스템(1000)은, 시료의 화상을 취득하는 현미경으로서의 화상취득장치(3000)와, 취득한 화상을 표시하는 화상표시부(2000)를 구비하고 있다. 화상취득장치(3000)는, 시료를 포함하는 사전제작된 슬라이드(prepared slide)(30)를 계측하는 계측부(200)와, 그 사전제작된 슬라이드(30)를 촬상하는 촬상부(300)와, 상기 계측부(200)와 상기 촬상부(300)를 제어하고 촬상 화상을 처리하는 화상처리/제어부(500)를 구비한다.

이하, 본 예시적 실시예에 따른 화상취득장치(3000)에 있어서의 화상취득의 순서에 관하여 설명한다.

시료를 포함하는 사전제작된 슬라이드(30)가 촬상 스테이지(20) 위에 유지되고, 계측부(200)에 배치된다. 그리고, 계측광원(110)으로부터의 광속이 빔 스플리터(120)에 의해 편향되어, 사전제작된 슬라이드(30)를 조사한다. 사전제작된 슬라이드(30)를 투과한 광속은 ＸＹ위치 계측 센서(100)에 입사된다. 그 ＸＹ위치 계측 센서(100)에서 계측된 상기 사전제작된 슬라이드(30)에 있어서의 시료의 크기나, ＸＹ방향의 위치등의 데이터가 화상처리/제어부(500)에 송신된다. ＸＹ위치 계측 센서(100)는, 시판의 전하결합소자(CCD) 센서를 포함한다. 한편, 사전제작된 슬라이드(30)에서 반사한 광속은, 빔 스플리터(120)를 투과한 후 Z형상 계측 센서(130)에 입사된다. 이 Ｚ형상 계측 센서(130)에 의해, 사전제작된 슬라이드(30)내의 상기 시료의 각 ＸＹ위치에 있어서의 Ｚ방향의 위치 데이터(Z형상)를 계측하여, 그 계측된 Z형상을 화상처리/제어부(500)에 송신한다. 그 Z형상 계측 센서(130)는 시판의 샤크(Shack)-하트만(Hartmann) 센서를 구비한다. 화상처리/제어부(500)는, 상기 송신된 사전제작된 슬라이드(30)의 계측 데이터(시료의 ＸＹ위치, 크기 및 Z형상)를 메모리에 기억한다. 계측부(200)는 이러한 구성에 한정하는 것이 아니다. 예를 들면, 상기 ＸＹ 위치와 상기 Z형상은, 별도의 위치에서 별도의 광원을 사용해서 각각 계측되어도 된다. 계측이 종료하면, 사전제작된 슬라이드(30)를 유지한 촬상 스테이지(20)는, 계측부(200)의 계측 위치로부터 촬상부(300)의 촬상위치로 이동한다.

촬상부(300)에서는, 광원(도면에 나타내지 않는다)으로부터의 광이 조명 광학계(10)에 입사된다. 이 조명 광학계(10)는, 사전제작된 슬라이드(30)를 균일하게 조명한다. 이때, 그 광원으로부터의 광은, 파장 400ｎｍ∼파장 700ｎｍ의 가시광을 포함한다. 사전제작된 슬라이드(30)에 있어서의 시료로부터의 광속은, 대물광학계(400)에 입사한다. 본 예시적 실시예에 따른 대물광학계(400)는, 결상 광학계(40), 빔 스플리터(50), 반사부(반사 미러)(60), 및 재결상 광학계(70)를 구비한다. 결상 광학계(40)에 의해, 시료로부터의 광속이 빔 스플리터(50)를 통해 반사부(60)의 근방에 그 시료의 화상을 형성하게 한다. 이 시료의 화상을 형성하는 광속이 반사부(60)에 의해 반사되어, 다시 빔 스플리터(50)를 통과한 후 결상 광학계(40)의 광로외에 편향된다. 이 편향된 광속이 재결상 광학계(70)에 입사하여, 그 시료의 화상이 촬상소자(80)의 촬상영역 위에 재결상된다. 상기 반사부(60)의 국소적인 위치와 기울기는 변경 가능하다. 화상처리/제어부(500)는, 계측 데이터에 따라 반사부(60)의 국소적인 위치와 기울기를 제어함으로써 촬상소자(80)의 촬상영역 위에 상면 위치를 맞출 수 있다(그 상세한 것은 후술함).

결상 광학계(40)는, 그 시료를 1회뿐만 아니라 여러 번 결상 함으로써 시료의 화상을 형성하여도 된다. 예를 들면, 반사 굴절 광학계를 포함한 결상 광학계(40)는, 반사부(60) 근방에 시료를 결상하는 과정에서, 중간상을 형성할 수 있다. 보다 구체적으로, 본 예시적 실시예에 따른 대물광학계(400)에 있어서는, 결상 광학계(40)에 의한 최종적인 결상위치 근방에 있어서 반사부(60)에 의해 광속을 반사시켜, 재결상 광학계(70)를 통해 재결상하여도 된다. 그 광속은, 어떠한 횟수로도 결상하여도 된다. 재결상 광학계(70)는, 결상 광학계(40)에 의해 형성된 시료의 화상을, 소정의 횡배율로 확대해서 그 확대된 화상을 재결상하는 확대계인 것이 바람직하다.

촬상소자(80)의 촬상영역 위에 재결상된 시료를 촬상하고, 취득한 촬상정보를 화상처리/제어부(500)로 처리 함으로써, 화상 데이터가 생성된다. 그 화상 데이터를 화상표시부(2000)에 표시할 수 있다. 화상처리/제어부(500)는, 대물광학계(400)로 보정될 수 없는 수차의 보정이나, 복수의 화상 데이터를 함께 연결시켜서 한 장의 화상 데이터를 생성하는 처리등의, 용도에 따라 처리를 행한다.

이하, 반사부(60)에 의해 결상 광학계(40)의 상면 위치를 변경하여서 포커스를 조정하는 방법에 관하여 설명한다.

도 2는, 결상 광학계(40)에 의해 형성되는 시료의 일부분에 대응한 결상점과, 반사부(60)에 있어서 상기 시료로부터 상기 광속을 반사하는 반사면간의 위치 관계를 개략적으로 나타낸다. 도 2의 상부에 나타낸 것처럼, 결상 광학계(40)의 결상점의 위치의 후방(+Z방향) 거리L1에 반사부(60)를 배치하는 경우, 그 반사면으로부터 반사된 광속에 의해, 반사부(60)의 위치의 후방 거리L1에 외관상의 상점이 형성된다. 한편, 도 2의 하부에 나타낸 바와 같이, 결상 광학계(40)의 결상점의 위치의 전방(-Z방향)의 거리L2에 반사부를 배치하는 경우, 광속은 반사면에서 반사되고 나서, 반사부(60) 위치의 전방의 거리L2에 외관상의 상점을 형성한다. 이렇게, 광로 위에 반사부(60)를 배치 함에 의해, 결상 광학계(40)에 의해 형성된 화상의 결상위치(상면(image surface) 위치)를 바꿀 수 있다.

시료의 형상에 Z방향의 요철이 있는 경우, 결상 광학계(40)의 결상점의 위치는, 시료의 ＸＹ위치에 따라 변하여서, 결상 광학계(40)만이 평탄한 시료의 화상을 형성할 수 없다. 보다 구체적으로, 결상 광학계(40)의 상면 위치에 촬상소자(80)를 배치하는 경우에도, 촬상영역 전역에서 포커스가 맞은 화상을 얻을 수는 없게 된다. 그 때문에, 촬상소자(80)의 촬상영역의 위치를 재결상 광학계(70)의 상면 위치로서 배치할 필요가 있음으로써, 그것과 공역이 되는 위치(재결상 광학계(70)의 물체위치)와 결상 광학계(40)의 외관상의 상면 위치를 서로 일치시킨다. 바꿔 말하면, 재결상 광학계(70)에 의해 재결상 되는 시료의 화상의 재결상 위치가, 촬상소자(80)의 촬상영역 위치에 일치하도록 조정될 필요가 있다. 도 2에 설명한 바와 같이, 반사부(60)를 구동하여서, 그 반사부(60)의 반사면의 각 영역이, 결상 광학계(40)의 결상점의 위치와 재결상 광학계(70)의 물체 위치간의 중간위치에 일치하도록 조정된다. 보다 구체적으로, 반사부(60)를 변형시킬지, 또는 반사부(60)를 복수의 반사부재로 구성해서 각 반사부재의 위치와 기울기를 변경할지에 따라, 반사부(60)의 광축방향의 위치 및 광축에 대한 기울기 중 적어도 한쪽을 국소적으로 조정한다. 이러한 방법에 의해, 재결상 광학계(70)의 물체 위치와 결상 광학계(40)의 외관상의 상면 위치를 일치시킬 수 있고, 재결상 광학계(70)에 의해 재결상된 시료의 화상을 촬상소자(80)의 촬상영역 위에 형성하도록 포커스를 조정할 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 예시적 실시예에 따른 대물광학계(400)는, 반사부(60)를 결상 광학계(40)와 재결상 광학계(70)와의 사이의 광로 위에 배치하고, 결상 광학계(40)에 의해 결상된 광속이, 반사부(60)로 반사하고, 재결상 광학계(70)를 거쳐 재결상하는 구성으로 되어 있다. 재결상 광학계(70)가 소정의 횡배율을 갖는 확대계인 경우, 결상 광학계(40)에서 형성된 시료의 화상은, 그 횡배율로 확대되어서 재결상된다. 재결상 광학계(70)에 대해 물점을 광축방향으로 이동시킬 때, 대응한 상점의 이동량은 종배율(횡배율의 2승)에 따라서 증가된다. 따라서, 결상 광학계(40)의 결상위치를 반사부(60)의 구동에 의해 변경한 경우에는, 재결상 광학계(70)의 종배율로 그 반사부(60)의 변위량이 증가되어서, 보다 큰 변위량으로 재결상 위치가 변경된다. 보다 구체적으로, 재결상 광학계(70)로서 확대계를 사용함으로써, 종래기술과 같이, 상면을 크게 변위시키기 위한 기구가 불필요해진다. 반사부(60)의 변위량을 감소시키는 경우도, 만족하게 포커싱을 행할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 예시적 실시예에 따른 대물광학계(400)에 의해서, 시료의 요철 형상에 맞춰서 반사부(60)의 광축방향의 위치 및 광축에 대한 기울기 중 적어도 한쪽을 국소적으로 변경함으로써 넓은 촬상영역 전역에서 포커싱할 수 있다.

이하, 반사부(60)를 구동하는 구동부에 대해서, 도 12 및 도 13을 참조하여 설명한다. 본 예시적 실시예에 있어서는, 반사부(60)의 광축방향의 위치 및 광축에 대한 기울기 중 적어도 한쪽을 국소적으로 변경하는 방법으로서, 반사부(60)의 변형, 또는, 복수의 반사부재를 구비하는 반사부의 위치나 기울기의 변경을 상정하고 있다.

이하, 반사부(60)를 변형하는 구동부에 관하여 설명한다. 도 12는, 반사부(60) 및, 그 형상을 변경하는 구동부의 구성을 나타내는 단면도다. 반사부(60)는, 반사기능을 발휘하는 반사면(60a)과, 반사면(60a)에 대향하는 이면으로서의 배면(60b)을 가진다. 이 반사부(60)가 그 형상이 물리적으로 변화가능하지만, 열변형을 방지하기 위해서 저열팽창 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 베이스(610)는, 화상취득장치(3000)내에서 위치가 고정되어 있는 기판이다. 반사부(60)의 변형을 위한 구동부는, 복수의 쌍의 구동봉(612) 및 액추에이터(611)로 구성된다. 구동봉(612)은, 그 일단이 반사부(60)의 배면(60b)에 고정되거나, 또는 그 배면(60b)에 접촉하고 있다. 액추에이터(611)는, 구동봉(612)을 Z방향으로 구동한다. 이 액추에이터(611)에 의해, 구동봉(612)을 거쳐 반사부(60)에 변형력을 인가할 수 있다. 이 때문에, 각 액추에이터(611)를 구동 함에 의해 반사부(60)를 원하는 형상으로 변화시킬 수 있다. 구동봉(612)은, 저열팽창 특성을 가지는 고강성 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 액추에이터(611)는, 리니어 모터, 전자석 및 압전소자를 구비한다. 구동부의 배치는, 촬상소자의 배치와, 반사부(60)의 목표표면형상에 따라 적당하게 결정된다. 이러한 구동부를 사용함으로써, 반사부(60)의 형상을 변화시켜서, 그 반사부(60)의 광축방향(Z방향)의 위치 및 광축에 대한 기울기 중 적어도 한쪽을 국소적으로 변경할 수 있다. 따라서, 계측부(200)로 계측한 시료의 Ｚ방향의 요철 형상에 맞추어, 반사부(60)의 형상을 변화시킴으로써 상기 촬상소자의 촬상영역 위에 물체의 화상을 형성하고, 그 촬상영역의 전역에서 포커싱을 행할 수 있다.

이하, 복수의 반사부재를 가지는 반사부의 위치와 기울기를 변경하는 구동부에 관하여 설명한다. 도 13은, 반사부(60)가 복수의 반사부재(620)를 구비하는 경우 구동부의 주요 부품의 개략도다. 복수의 반사부재(620)는, 촬상소자가 복수 배치되어 있는 경우, 각각 촬상소자와 대응하도록 배치되고, 그 반사부재(620)의 수는 촬상소자의 수에 대응하도록 적당하게 결정된다. 본 예시적 실시예에서는, 상기 설명을 단순화하기 위해서, 3×3개의 반사부재(620)가 ＸＹ방향으로 배치되어 있다고 상정한다. 도 13의 상부는 반사부(60)를 -Z방향에서 +Z방향으로 본 도이며, 도 13의 하부는 상기 상부의 선 Ｂ-B를 따라 자른 사시도다. 반사부재(620)의 각각은, 구동부로서의 접속부재(621) 및 구동부재(실린더)(622)를 구비한다. 각 반사부재(620)에 있어서의 구동부재(622)는, 정반(623) 위에 설치된다. 본 예시적 실시예에 있어서의 접속부재(621) 및 구동부재(622)는, 각 반사부재(620)에 3개씩 설치된다(이러한 측에 2개의 접속부재(621)와 2개의 구동부재(622)만이 도 13의 하부에 도시되어 있다). 이 구동부를 설치함으로써, 대응한 구동부재(622)의 제어하에 각 반사부재(620)의 광축방향(Z방향)의 위치를 변경할 수 있고, 반사부재(620)의 기울기도 변경될 수 있다. 보다 구체적으로, 반사부(60)의 광축방향(Z방향)의 위치 및 기울기 중 적어도 한쪽을 국소적으로 변경할 수 있다. 이 때문에, 반사부(60)에 있어서의 복수의 반사부재(620)의 각각을 구동함에 의해, 그 대응한 촬상소자의 촬상영역 위에 물체의 화상을 형성하여, 그 촬상영역의 전역에서 포커싱을 행할 수 있다.

상기한 바와 같이, 대물광학계(400)에 있어서의 반사부(60)의 광축방향의 위치 및 광축에 대한 기울기 중 적어도 한쪽을 국소적으로 변경함에 의해, 시료의 결상위치를 조정할 수 있다. 본 예시적 실시예에 따른 화상취득장치(3000)에서는, 반사부(60)와 촬상소자(80)가 공간적으로 다른 위치에 각각 배치되어 있다. 이 때문에, 반사부(60)의 구동기구와, 촬상소자(80)에 있어서의 전기회로나 온도 조절기구를 적합하게 배치할 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 예시적 실시예에 따른 대물광학계(400)는, 넓은 촬상영역의 전역에서 포커스가 맞은 고화질(저노이즈)의 화상 데이터를 얻을 수 있다.

이하, 대물광학계(400)의 구성을, 각 예시적 실시예에서 상세하게 설명한다.

도 3은, 제1 예시적 실시예에 따른 대물광학계(400)의 주요 부품의 개략도이며, 대물광학계(400)를 -Y방향에서 +Y방향으로 본 도면과, 대물광학계(400)를 -Z방향에서 +Z방향으로 본 도면(결상 광학계(401)는 도시되어 있지 않다)을 나타낸다.

도 3에 있어서, 대물광학계(400)는, 결상 광학계(401), 빔 스플리터(501), 반사부(601), 재결상 광학계(701) 및 촬상소자(801)를 구비한다. 반사부(601)위에서의 범위 801'(파선)은 촬상소자(801)의 촬상영역에 대응한다.

사전제작된 슬라이드(30)에 있어서의 시료로부터의 광속은, 결상 광학계(401)에 입사하고, 빔 스플리터(501)를 통하여 반사부(601)의 근방에 시료의 화상을 결상한다. 시료의 화상을 형성하는 광속이 반사부(601)로 반사되어, 다시 빔 스플리터(501)를 통과한 후, 결상 광학계(401)의 광로외에 편향된다. 편향된 광속은 재결상 광학계(701)에 의해, 촬상소자(801)의 촬상영역 위에 시료의 화상을 재결상 한다. 반사부(601)는, 재결상 광학계(701)에 의해 재결상 되는 시료의 화상이 촬상소자(801)의 촬상영역 위에 형성되도록, 시료의 Ｚ방향의 요철 형상에 맞춰서 변형된다. 이에 따라 촬상영역 전역에서 포커스가 맞은 화상 데이터를 취득할 수 있다.

도 4는, 제2 예시적 실시예에 따른 대물광학계(400)의 주요 부품의 개략도다. 도 4에 있어서, 도 3과 같은 부재에는 같은 참조번호를 부착하고 있다. 도 4에 있어서, 반사부(601) 위에서의 범위(801'∼809')(파선)는, 촬상소자(801∼809)의 각각의 촬상영역에 대응한다. 제2 예시적 실시예에 따른 구성은, 복수의 촬상소자(801∼809)를 배치한다는 점에서 제1 예시적 실시예에 따른 구성과 다르다.

사전제작된 슬라이드(30)에 있어서의 시료로부터의 광속은 결상 광학계(401)에 입사하고, 빔 스플리터(501)를 통하여 반사부(601)의 근방에 시료의 화상을 결상한다. 시료의 화상을 이루는 광속이 반사부(601)로 반사되고, 다시 빔 스플리터(501)를 통과한 후, 결상 광학계(401)의 광로외에 편향된다. 편향된 광속은, 재결상 광학계(701)에 의해 촬상소자(801∼809)의 촬상영역 위에 시료의 화상을 재결상 한다. 반사부(601)는, 재결상 광학계(701)에 의해 재결상 되는 시료의 화상이 촬상소자(801∼809)의 촬상영역 위에 형성되도록, 시료의 Ｚ방향의 요철 형상에 맞춰서 변형된다. 이에 따라, 복수의 촬상소자(801∼809)에 의해 각각 촬상된 촬상영역 전역에서 포커스가 맞는 화상 데이터를 취득할 수 있다.

제2 예시적 실시예에서는, 포커스가 맞는 화상 데이터를 보다 넓은 촬상영역 전역에서 취득될 수 있도록, 복수의 촬상소자(801∼809)를 배치한다. 촬상소자(801∼809)의 각각의 촬상영역간에 촬상할 수 없는 영역이 생길 경우, 취득한 화상 데이터에도 틈(clearance)이 생긴다. 촬상할 수 없는 영역을 메우도록, 시료의 위치를 ＸＹ방향으로 이동해서 스텝(step)하면서 그 시료를 촬상한다. 이때, 반사부(601)의 형상을, 각 촬상위치에 있어서의 시료의 Ｚ방향의 요철 형상에 맞추어, 스텝마다 다른 형상으로 변화시킨다. 각 스텝에서 취득한 화상 데이터를, 화상처리/제어부(500)에 의해 함께 연결시킴으로써 틈이 없는 1장의 화상 데이터를 생성할 수 있다.

도 5는, 제3 예시적 실시예에 따른 대물광학계(400)의 주요 부품의 개략도다. 도 5에 있어서, 도 3 또는 도 4와 같은 부재에는 같은 참조번호를 부착하고 있다. 대물광학계(400)는, 빔 스플리터(501∼504(실선))와 재결상 광학계(701∼704)를 구비한다. 반사부(601) 위에서의 범위(801'∼804'(파선))는, 촬상소자(801∼804)의 각각의 촬상영역에 대응한다. 제3 예시적 실시예에 따른 구성은, 복수의 빔 스플리터(501∼504)와 복수의 재결상 광학계(701∼704)가 각각 복수의 촬상소자(801∼804)에 대응하도록 배치되어 있고, 촬상소자(801∼804)가 각각 서로 다른 평면내에 배치되어 있다는 점에서, 상기 제2 예시적 실시예에 따른 구성과 다르다.

사전제작된 슬라이드(30)에 있어서의 시료로부터의 광속은, 결상 광학계(401)에 입사하고, 빔 스플리터(501∼504)를 거쳐서 반사부(601)의 근방에 시료의 화상을 결상한다. 시료의 화상을 형성하는 광속은, 반사부(601)로 반사되고, 다시 빔 스플리터(501∼504)를 각각 통과한 후, 결상 광학계(401)의 광로외에 편향된다. 이때, 복수의 빔 스플리터(501∼504)는, 각각 다른 방향으로 광속을 편향시킨다. 편향된 광속은, 재결상 광학계(701∼704)의 각각에 의해, 촬상소자(801∼804)의 촬상영역 위에 시료의 화상을 재결상 한다.

반사부(601)는, 재결상 광학계(701∼704)에 의해 재결상 되는 시료의 화상이 촬상소자(801∼804)의 촬상영역 위에 형성되도록, 시료의 Ｚ방향의 요철 형상에 맞춰서 변형된다. 따라서, 촬상소자(801∼804)로 각각 촬상된 촬상영역의 전역에서 포커스가 맞은 화상 데이터를 취득할 수 있다. 촬상소자(801∼804)의 각각의 촬상영역중에서 촬상할 수 없는 영역에 대해서는, 제2 예시적 실시예와 마찬가지로, 시료는, 시료의 위치를 ＸＹ방향으로 이동해서 스텝하면서 촬상하고, 복수의 취득한 화상 데이터를 함께 연결시킴으로써 틈이 없는 1장의 화상 데이터를 생성할 수 있다.

제3 예시적 실시예에서는, 복수의 빔 스플리터(501∼504)를 배치하여서, 보다 소형의 빔 스플리터로 넓은 촬상영역을 촬상할 수 있다. 이것은, 빔 스플리터의 제조 난이도가 떨어진다는 점에서 유리하다. 결상 광학계(401)와 반사부(601)의 사이의 거리(결상 광학계(401)의 백 포커스)를 감소시킬 수 있고, 또한, 촬상영역 각각이 감소된다. 그러므로, 재결상 광학계도 소형화될 수 있다. 이것은, 대물광학계(400)의 설계 난이도가 떨어진다는 점에서 유리하다. 제3 예시적 실시예에서는, 상기 촬상소자(801∼804) 각각을 서로 다른 평면내에 배치하고, 빔 스플리터(501∼504) 및 재결상 광학계(701∼704)에 의해 촬상소자(801∼804)의 촬상영역 위에 그 시료의 화상을 재결상한다. 이러한 구성으로 함으로써, 촬상소자(801∼804)끼리의 사이에 공간적 여유를 둘 수 있고, 촬상소자(801∼804)의 각각에 대하여, 전기회로, 온도 조절기구등의 배치를 더 적합하게 행할 수 있다.

도 6은, 제4 예시적 실시예에 따른 대물광학계(400)의 주요 부품의 개략도다. 도 6에 있어서, 도 3∼도 5 중 어느 하나와 같은 부재에는 같은 참조번호를 부착하고 있다. 대물광학계(400)는, 빔 스플리터(501∼508(실선)), 평행 평판 유리(509 및 510), 재결상 광학계(701∼709)를 구비한다. 반사부(601)위에서의 범위(801'∼809')(파선)는 촬상소자(801∼809)의 촬상영역 각각에 대응한다. 제4 예시적 실시예에 따른 구성은, 제3 예시적 실시예에 따른 구성과는, 복수의 빔 스플리터, 재결상 광학계, 및 촬상소자의 각각의 수가 증가되고, 촬상소자(809)의 촬상영역에 대응하는 반사부(601)상의 범위(809')에 있어서는 개구가 설치되어 있고, 평행 평판 유리(509, 510)를 구비한다는 점에서 다르다.

사전제작된 슬라이드(30)에 있어서의 시료로부터의 광속은 결상 광학계(401)에 입사된다. 그 광속중에 촬상소자(801∼808)의 촬상영역에 대응한 광속들은, 빔 스플리터(501∼508)를 거쳐서 반사부(601)의 근방에 시료의 화상을 결상한다. 시료의 화상을 형성하는 광속은, 반사부(601)로 반사되어, 다시 빔 스플리터(501∼508)의 각각을 통과한 후, 결상 광학계(401)의 광로외에 편향된다. 편향된 광속은 재결상 광학계(701∼708)의 각각에 의해, 촬상소자(801∼808)의 촬상영역 위에 시료의 화상을 재결상 한다.

시료로부터의 광속 중 촬상소자(809)의 촬상영역에 대응한 광속은, 평행 평판 유리(509)를 통과한 후, 반사부(601)상의 범위(809')에 설치된 개구의 근방에 시료의 화상을 결상한다. 그 개구를 통과한 광속은 평행 평판 유리(510)를 통과한 후, 재결상 광학계(709)에 의해 촬상소자(809)의 촬상영역 위에 시료의 화상을 재결상 한다. 평행 평판 유리 509 및 510은, 개구를 통과하는 광속과, 빔 스플리터(501∼508)를 각각 통과하는 광속과의 각각의 광로 길이를 맞추도록 배치된다.

이렇게, 촬상소자(809)의 촬상영역에 대응한 반사부(601)의 중앙에 있어서의 광속만 개구를 통과시킴으로써 촬상영역에 대하여 보다 적합하게 광속이 각각 입사될 수 있다. 평행 평판 유리를 설치하지 않고, 촬상소자(809)의 촬상영역 위에 시료의 화상을 재결상시키기 위해서, 재결상 광학계(709)로서, 재결상 광학계(701∼708)와는 다른 광학계를 사용하여도 된다.

제4 예시적 실시예에 있어서의 포커싱 순서에서는, 촬상소자(809)의 촬상영역에 대응한 광속이 촬상소자(809)의 촬상영역 위에 초점을 맞추도록, 시료의 광축방향의 위치(Z위치) 및 광축에 대한 기울기(ＸＹ틸트 위치)를 포커싱한다. 최적의 ＸＹ틸트 위치는, 계측에 의해 취득한 시료의 촬상소자(809)의 촬상영역에 대응한 형상으로부터 최소 제곱법등에 의해 찾고, 시료를 유지하는 (도면에 나타내지 않은) 스테이지에 의해 조절될 수 있다. 이 위치를 기준으로서 사용하여, 반사부(601)를 변형한다. 보다 구체적으로, 반사부(601)는, 시료의 Ｚ방향의 요철 형상에 맞추어, 재결상 광학계(701∼708)에 의해 재결상 되는 시료의 화상이 촬상소자(801∼808)의 촬상영역 위에 형성되도록 변형된다. 이에 따라, 촬상소자(801∼809)에 의해 포커스가 맞은 화상 데이터를 각각 취득할 수 있다.

촬상소자(801∼809)의 각각의 촬상영역 중에서 촬상될 수 없는 영역에 대해서, 시료는, 그 시료의 위치를 ＸＹ방향으로 이동해서 스텝하면서 촬상된다. 그때, 시료의 위치와 기울기, 및 반사부(601)의 형상은, 각 촬상위치에 있어서의 시료의 Ｚ방향의 요철 형상에 맞추어, 스텝마다 변경된다. 화상처리/제어부(500)는, 각 스텝에서 함께 취득한 화상 데이터를 연결시켜서, 틈이 없는 1장의 화상 데이터를 생성할 수 있다.

제4 예시적 실시예에서는, 복수의 빔 스플리터(501∼508)를 배치하여서, 제3 예시적 실시예와 비교하여 보다 소형의 빔 스플리터로 넓은 촬상영역을 촬상할 수 있다. 이에 따라, 빔 스플리터의 제조 난이도를 하강시킬 수 있다. 결상 광학계(401)의 백 포커스를 보다 작게 할 수 있고, 또한, 촬상영역의 각각이 보다 작아진다. 그러므로, 재결상 광학계도 보다 소형화 할 수 있다. 이것은, 대물광학계(400)의 설계 난이도가 떨어진다는 점에서 유리하다.

도 7은 제5 예시적 실시예에 따른 대물광학계(400)의 주요 부품의 개략도다. 도 7에 있어서, 도 6과 같은 부재에는 같은 참조번호를 부착하고 있다. 대물광학계(400)는, 빔 스플리터(501∼504(실선))를 구비한다. 제5 예시적 실시예에 따른 구성은, 제4 예시적 실시예에 따른 구성과는, 인접한 복수의 빔 스플리터(501∼508)가 직육면체 형상으로 빔 스플리터(501∼504)로서 각각 모인다는 점에서 다르다.

제5 예시적 실시예에 있어서의 시료로부터의 광속의 광로, 포커싱 및 화상 데이터 생성의 방법 및 순서는, 제4 예시적 실시예와 대략 동일하다. 그러나, 제5 예시적 실시예에서는, 복수의 촬상영역에 대응하는 복수의 빔 스플리터가, 직육면체 형상으로 빔 스플리터(501∼504)로서 모여진다. 이에 따라, 빔 스플리터의 유지 기구, 및 위치조정을 보다 간단하게 할 수 있다. 이것은, 대물광학계(400)의 조립 및 제조의 난이도가 떨어진다는 점에서 유리하다.

도 8은, 제6 예시적 실시예에 따른 대물광학계(400)의 주요 부품의 개략도다. 도 8에 있어서, 도 6과 같은 부재에는 같은 참조번호를 부착하고 있다. 제6 예시적 실시예에 따른 구성은, 제4 예시적 실시예에 따른 구성과는, 반사부(601)에 있어서의 개구 및 평행 평판 유리(509∼510)를 설치하지 않고, 새롭게 빔 스플리터(511)(실선)를 설치한다는 점에서 다르다. 이 빔 스플리터(511)는, 촬상소자(809)의 촬상영역에 대한 광속의 광로를 적합하게 편향하기 위해서, 빔 스플리터(501∼508)와는 결상 광학계(401)의 광축방향(Z방향)에 있어서 다른 위치에 배치되어 있다.

사전제작된 슬라이드(30)에 있어서의 시료로부터의 광속은 결상 광학계(401)에 입사되고, 촬상소자(801∼808 및 809)의 촬상영역에 대응한 광속은 빔 스플리터(501∼508 및 511)를 거쳐서 반사부(601)의 근방에 시료의 화상을 결상한다. 시료의 화상을 형성하는 광속은, 반사부(601)로 반사되고, 다시 빔 스플리터(501∼508 및 511)를 각각 통과한 후, 결상 광학계(401)의 광로외에 편향된다. 편향된 광속은 재결상 광학계(701∼709)에 의해, 촬상소자(801∼809)의 촬상영역 위에 시료의 화상을 재결상 한다. 이렇게, 촬상소자(809)의 촬상영역에 대응한 반사부(601)의 중앙에 있어서의 광속만, Z방향의 다른 위치에 배치한 빔 스플리터(511)로 편향시켜서, 각 촬상영역에 대하여 적합하게 광속이 입사될 수 있다.

반사부(601)는, 재결상 광학계(701∼709)에 의해 재결상 되는 시료의 화상이 촬상소자(801∼809)의 촬상영역 위에 형성되도록, 시료의 Ｚ방향의 요철 형상에 맞춰서 변형된다. 이에 따라, 촬상소자(801∼809)로 각각 촬상된 촬상영역의 전역에서 포커스가 맞는 화상 데이터를 취득할 수 있다. 촬상소자(801∼809)의 각각의 촬상영역 중에서 촬상될 수 없는 영역에 대해서는, 제2 예시적 실시예와 마찬가지로, 시료는, 그 시료의 위치를 ＸＹ방향으로 이동해서 스텝하면서 촬상하고, 복수의 취득한 화상 데이터를 함께 연결시켜서 틈이 없는 1매의 화상 데이터를 생성할 수 있다.

제6 예시적 실시예에서는, 빔 스플리터(501∼508)와는 Z방향으로 다른 위치에 배치한 빔 스플리터(511)에 의해, 촬상소자(809)의 촬상영역에 대응한 광속의 광로를 편향시키고 있다. 이것은, 촬상소자(809)의 촬상영역에 대해서도, 시료의 Ｚ위치나 ＸＹ틸트 위치의 조정뿐만 아니라, 반사부(601)의 변형에 의해서도, 보다 세밀한 포커싱이 가능해진다는 점에서 유리하다.

도 9는, 제7 예시적 실시예에 따른 대물광학계(400)의 주요 부품의 개략도다. 도 9에 있어서, 도 9와 같은 부재에는 같은 참조번호를 부착하고 있다. 제7 예시적 실시예에 따른 구성은, 제4 예시적 실시예에 따른 구성과는, 반사부가 복수의 반사부재(601∼608)를 구비한다는 점에서 다르다.

사전제작된 슬라이드(30)에 있어서의 시료로부터의 광속은 결상 광학계(401)에 입사된다. 그 광속 중에 촬상소자(801∼808)의 촬상영역에 대응한 광속은, 빔 스플리터(501∼508)를 거쳐서 반사부재(601∼608)의 근방에 시료의 화상을 결상한다. 시료의 화상을 형성하는 광속은, 반사부재(601∼608)에서 반사되어, 다시 빔 스플리터(501∼508)를 통과한 후, 결상 광학계(401)의 광로외에 편향된다. 편향된 광속은 재결상 광학계(701∼708)에 의해, 촬상소자(801∼808)의 촬상영역 위에 시료의 화상을 재결상 한다. 시료로부터의 광속 중, 촬상소자(809)의 촬상영역에 대응한 광속은 제4 예시적 실시예와 같은 광로를 통과한 후, 촬상소자(809)의 촬상영역 위에 재결상 된다.

제7 예시적 실시예에 있어서의 포커싱의 순서는, 촬상소자(809)의 촬상영역에 대응한 광속이 촬상소자(809)의 촬상영역 위에 초점을 맞추도록록, 제4 예시적 실시예와 같이, 시료의 광축방향의 위치(Z위치) 및 광축에 대한 기울기(ＸＹ틸트 위치)를 맞춘다. 이 위치를 기준으로서 사용하여, 반사부재(601∼608)의 각각의 Z위치 및 ＸＹ틸트 위치를 변경한다. 보다 구체적으로는, 시료의 Ｚ방향의 요철 형상에 맞추어, 재결상 광학계(701∼708)에 의해 재결상 되는 시료의 화상이 촬상소자(801∼808)의 촬상영역 위에 형성되도록, 상기 Z위치 및 ＸＹ틸트 위치를 변경한다. 이에 따라 촬상소자(801∼809)로 각각 촬상된 촬상영역의 전역에서 포커스가 맞는 화상 데이터를 취득할 수 있다. 촬상소자(801∼809)의 각각의 촬상영역 중에서 촬상될 수 없는 영역에 대해서는, 제2 예시적 실시예와 마찬가지로, 시료는, 시료의 위치를 ＸＹ방향으로 이동해서 스텝하면서 촬상하고, 복수의 취득한 화상 데이터를 함께 연결시킴으로써 틈이 없는 1장의 화상 데이터를 생성할 수 있다.

제7 예시적 실시예에서는, 반사부로서 복수의 반사부재(601∼608)를 배치하는 것에 의해, 반사부를 변형시키지 않고, 넓은 촬상영역의 전역에서 포커싱을 할 수 있다. 이것은, 반사부의 형상을 제어하는 기구가 불필요하여, 공간적인 배치가 용이해진다는 점에서 유리하다.

도 10은, 제8 예시적 실시예에 따른 대물광학계(400)의 주요 부품의 개략도다. 도 10에 있어서, 도 9와 같은 부재에는 같은 참조번호를 부착하고 있다. 제8 예시적 실시예에 따른 구성은, 제7 예시적 실시예에 따른 구성과는, 빔 스플리터를 배치하지 않고, 반사부인 복수의 반사부재(601∼608)의 각각을 45도 미러로 하고, 이 반사부재(601∼608)에 의해 결상 광학계(401)의 광로외에 광속을 각각 편향시킨다는 점에서 다르다. 이때, 반사부재(601∼608)는, 각각 다른 방향으로 광속을 편향시키도록 배치되어 있다.

사전제작된 슬라이드(30)에 있어서의 시료로부터의 광속은 결상 광학계(401)에 입사된다. 그 광속 중에 촬상소자(801∼808)의 촬상영역에 대응한 광속은, 반사부재(601∼608)의 근방에 시료의 화상을 결상한다. 시료의 화상을 형성하는 광속이 반사부재(601∼608)의 각각에서 반사되어, 결상 광학계(401)의 광로외에 편향된다. 편향된 광속은 재결상 광학계(701∼708)의 각각에 의해, 촬상소자(801∼808)의 촬상영역 위에 시료의 화상을 재결상 한다.

이하, 반사부에 있어서의 각 반사부재(601∼608)를 틸트시켜서, 포커스를 조정하는 방법을 설명한다. 도 11은, 결상 광학계(401)에서의 결상점과, 1개의 반사부재에 있어서의 반사면간의 위치 관계를 개략적으로 나타낸 도다. 도 11의 상부와 같이, 반사부재의 각도가 결상 광학계(401)의 광축(Z축)에 대하여 45도 기운 경우, 결상 광학계(401)의 상면(image surface)은 반사부재에 의해 90도 회전된다. 한편, 도 11의 하부와 같이, 반사부재의 각도가 45도에 대하여 +d만큼 틸트하면, 그것에 따라 외관상의 상면 위치도 틸트된다. 따라서, 이 관계를 이용하여, 반사부재(601∼608)의 각각을 틸트 시킴으로써, 재결상 광학계(701∼708)의 물체위치와 결상 광학계(401)의 외관상의 상면 위치의 틸트 성분을 서로 일치시킬 수 있다. 이에 따라 재결상 광학계(701∼708)의 상면 위치의 틸트 성분을 촬상소자(801∼808)의 촬상영역 위에 정렬할 수 있다. 이때, 반사부재의 틸트에 의해 광속의 진행 방향도 변화된다. 그렇지만, 그 진행 방향이 재결상 광학계(701∼708)의 광로내에 들어가도록, 재결상 광학계(701∼708)의 개구수(ＮＡ)를 충분하게 확보하는 것이 바람직하다.

시료로부터의 광속 중 촬상소자(809)의 촬상영역에 대응한 광속은, 반사부재(601∼608)에 둘러싸여진 범위(809')의 근방에 화상을 결상한다. 한층 더, 재결상 광학계(709)에 의해 촬상소자(809)의 촬상영역 위에 시료의 화상을 재결상 한다.

제8 예시적 실시예에 있어서의 포커싱의 순서는, 제7 예시적 실시예와 같이, 우선 촬상소자(809)에 대한 포커싱을 행하고, 그 위치를 기준으로서 사용하여, 다른 반사부재(601∼608)의 각각의 Z위치 및 ＸＹ틸트 위치의 조정을 행한다. 이에 따라, 촬상소자(801∼809)에 의해 포커스가 맞는 화상 데이터를 각각 취득할 수 있다. 촬상소자(801∼809)의 각각의 촬상영역 중에서, 촬상될 수 없는 영역에 대해서는, 제2 예시적 실시예와 마찬가지로, 시료는, 시료의 위치를 ＸＹ방향으로 이동해서 스텝하면서 촬상되고, 복수의 취득한 화상 데이터를 함께 연결시킴으로써 틈이 없는 1장의 화상 데이터를 생성할 수 있다.

제8 예시적 실시예에서는, 빔 스플리터를 배치하지 않고, 넓은 촬상영역의 전역에서 포커싱을 행한다. 이것은, 광량의 확보가 용이해진다는 점에서 유리하다.

상술한 어떤 예시적 실시예에 있어서도, 반사부를 구동하여서 촬상영역 전역의 포커싱을 행하지만, 한층 더 촬상소자의 구동을 상기 반사부의 구동과 조합해도 된다. 보다 구체적으로, 촬상영역내에 있어서의 포커스가 맞지 않는 분포는 반사부를 구동하여서 배치되어도 되고, 촬상영역내의 균일한 아웃 포커스는 촬상소자를 광축방향으로 구동하여서 해결되어도 된다.

제2 예시적 실시예에서는 1개의 재결상 광학계가 1개의 빔 스플리터에 대응하지만, 빔 스플리터로부터의 광속이 촬상소자에 각각 재결상하면, 예를 들면 재결상 광학계를 복수 구비하여도 된다. 제2 예시적 실시예에서 복수의 촬상소자에 대하여, 1개의 반사부의 변형에 의해 포커싱을 행하고 있지만, 제7 예시적 실시예와 같이, 복수의 반사부재를 설치하여도 되고, 그 반사부재 각각의 광축방향의 위치나 기울기를 변경하여도 된다.

제5 예시적 실시예에서는 1개의 직육면체 형상의 빔 스플리터가 2개의 촬상소자 영역에 대응하지만, 본 발명은 각각 재결상 광학계를 거쳐 시료로부터의 광속을 촬상소자의 촬상영역 위에 결상할 수 있으면, 이 구성에 한정되지 않는다. 보다 구체적으로, 각 부재를 적합하게 배치하고, 1개의 직육면체 형상의 빔 스플리터는 3개이상의 촬상영역에 대응하여도 된다. 제5 예시적 실시예와 같이, 직육면체 형상의 빔 스플리터를, 제3 예시적 실시예, 제6 예시적 실시예, 또는 제7 예시적 실시예에 적용해도 된다. 보다 구체적으로, 본 예시적 실시예에 있어서는, 복수의 빔 스플리터의 각각에 의해 편향된 광속의 각각은, 복수의 재결상 광학계 중 적어도 1개(1개이상)의 재결상 광학계에 입사된다.

제7 예시적 실시예에서는, 촬상소자(809)에 대응하는 범위(809')에 있어서도 반사부재를 배치하고, 또 제6 예시적 실시예와 같이, 결상 광학계의 광축방향(Z방향)의 다른 위치에 빔 스플리터를 배치하여도 된다. 한층 더, 제7 및 제8 예시적 실시예에서는, 각 반사부재의 위치와 기울기에 더하여, 각각의 반사부재의 형상을 변화시켜서 보다 세밀한 포커싱을 행해도 된다.

어떤 예시적 실시예에 있어서도, 배치하는 촬상소자의 수를 1∼9개로 하고 있지만, 1∼9개 이상의 수를 배치해도 된다. 그 경우, 촬상소자의 수에 맞춰서 빔 스플리터 및 재결상 광학계의 각각의 수와, 반사부에 있어서의 반사부재의 수를 증가시킴으로써, 전술한 예시적 실시예와 같이, 포커싱을 행할 수 있다. 이때, 제6 예시적 실시예와 같이, 빔 스플리터를 Z방향의 다른 위치에 배치 함에 의해, 광속은, 촬상영역에 각각 입사하도록 적합하게 편향될 수 있다. 빔 스플리터 대신에 반사부재를 Z방향의 다른 위치에 각각 배치함으로써 적합하게 광속을 편향시킬 수 있다.

촬상소자를 홀수개 배치하는 경우에는, 제4 또는 제5 예시적 실시예와 같이, 반사부의 중앙에 개구를 구비하여도 된다. 이에 따라, 각 촬상영역에 적합하게 광속을 입사할 수 있다. 이러한 구성에서는, 개구를 통과한후 반사부 및 빔 스플리터를 거치지 않고 광속을 수광하는 1개의 촬상소자를 설치하고 있다. 보다 구체적으로, 이 1개의 촬상소자의 촬상영역 위에 포커스가 맞는 위치를 기준으로서 사용하여, 반사부의 형상 또는 위치/자세를 변경시킴으로써, 다른 촬상영역에 있어서 적합하게 포커싱을 행할 수 있다. 제7 및 제8 예시적 실시예와 같이, 복수의 반사부재를 홀수개 배치하는 경우에, 그 반사부의 중앙에는 반사부재를 배치하지 않고, 상기 개구를 통과한 후 반사부재를 거치지 않고 광속을 수광하는 1개의 촬상소자를 설치할 수 있다. 보다 구체적으로, 이 1개의 촬상소자의 촬상영역 위에 포커스가 맞는 위치를 기준으로서 사용하여, 각 반사부재의 위치와 기울기를 변경 함에 의해, 대응한 촬상영역에서 적합하게 포커싱을 행할 수 있다.

상기한 바와 같이, 제4, 제5, 제7 및 제8 예시적 실시예에서는, 반사부에 구비된 개구를 광속이 통과하고, 한층 더 평행 평판 유리를 거쳐서 재결상 광학계에 입사하여, 촬상소자의 촬상영역 위에 시료의 화상을 재결상 한다. 한편, 이 개구를 통과하는 광속을 수광하는 촬상소자를, 반사부의 개구 부분에 배치하여도 된다. 이러한 배치에 의해, 상술한 바와 같이, 평행 평판 유리 및 재결상 광학계를 설치하지 않고, 이 촬상소자에 시료를 결상할 수 있다. 각 빔 스플리터와 각 반사부재를 Z방향의 다른 위치에 각각 배치하는 상술한 구성과, 반사부에 개구를 구비한 상술한 구성을 서로 조합해도 된다.

제2∼제8 예시적 실시예에서는, 대화면을 스텝하면서 촬상하고 있지만, 본 발명은 대화면을 스캔하는 화상취득장치에도 적용가능하다. 본 발명에 따른 화상취득장치는, 대물광학계 전체를 확대계로서 시료를 확대해서 관찰하는 현미경에 한정되지 않는다. 예를 들면, 그 화상취득장치는, 기판등의 외관검사(이물질의 부착, 결함의 검사 등)를 행하는 검사장치로서도 유용하다.

본 발명을 예시적 실시예들을 참조하여 기재하였지만, 본 발명은 상기 개시된 예시적 실시예들에 한정되지 않는다는 것을 알 것이다. 아래의 청구항의 범위는, 모든 변형예, 동등한 구조, 및 기능을 포함하도록 폭 넓게 해석해야 한다.

본 출원은, 여기서 전체적으로 참고로 포함된, 2011년 8월 22일에 제출된 일본국 특허출원번호 2011-180362를 우선권 주장한다.

Claims

물체의 화상을 결상하는 결상 광학계, 상기 결상 광학계에 의해 결상된 상기 물체의 화상을 재결상하는 재결상 광학계, 및 상기 결상 광학계와 상기 재결상 광학계와의 사이의 광로 위에 배치되고, 광축방향의 위치 및 광축에 대한 기울기 중 적어도 한쪽에서 국소적으로 변경 가능한 반사부를 가지는, 대물광학계; 및
상기 대물광학계에 의해 재결상된 상기 화상을 촬영하는 촬상소자를 구비한, 현미경.
제 1 항에 있어서,
상기 물체의 형상에 따라 상기 반사부의 광축방향의 위치 및 광축에 대한 기울기 중 적어도 한쪽을 국소적으로 변경하는 구동부를 더 구비한, 현미경.
제 1 항에 있어서,
상기 촬상소자는 복수의 촬상소자로 이루어진, 현미경.
제 1 항에 있어서,
상기 반사부는, 복수의 반사부재를 포함하고, 상기 복수의 반사부재의 각각의 광축방향의 위치 및 광축에 대한 기울기 중 적어도 한쪽을 변경 가능한, 현미경.
제 4 항에 있어서,
상기 재결상 광학계는 복수의 재결상 광학계로 이루어지고,
상기 촬상소자는 복수의 촬상소자로 이루어지며,
상기 복수의 반사부재에서 반사된 광속이, 상기 복수의 재결상 광학계에 의해 상기 복수의 촬상소자의 촬상영역 위에 각각 초점을 맞추는, 현미경.
제 3 항에 있어서,
상기 복수의 촬상소자 중 적어도 1개는, 다른 촬상소자가 배치되는 평면과는 다른 평면내에 배치되어 있는, 현미경.
제 4 항에 있어서,
상기 반사부에는 개구가 구비되어 있고,
상기 복수의 반사부재는, 상기 개구를 통과하는 광속의 광로상이외에 배치되어 있는, 현미경.
제 3 항에 있어서,
상기 결상 광학계와 상기 반사부와의 사이에 배치되고, 또 상기 반사부에 의해 반사된 광속을 상기 결상 광학계의 광로외에 편향시키는 복수의 빔 스플리터를 더 구비하고,
상기 재결상 광학계는 복수의 재결상 광학계로 이루어지고,
상기 복수의 재결상 광학계는, 상기 복수의 빔 스플리터에 의해 편향된 광속을, 상기 복수의 촬상소자의 촬상영역 위에 각각 초점을 맞추도록 배치되어 있는, 현미경.
제 8 항에 있어서,
상기 복수의 빔 스플리터 중 적어도 1개는, 다른 빔 스플리터가 광속을 편향시키는 방향과는 다른 방향으로 광속을 편향시키는, 현미경.
제 8 항에 있어서,
상기 복수의 빔 스플리터 중 적어도 1개는, 상기 결상 광학계의 광축방향으로 다른 빔 스플리터가 배치된 위치와는 다른 위치에 배치되어 있는, 현미경.
제 8 항에 있어서,
상기 반사부에는 개구가 구비되어 있고,
상기 복수의 빔 스플리터는, 상기 개구를 통과하는 광속의 광로상이외에 배치되어 있는, 현미경.
제 1 항에 있어서,
상기 반사부의 형상을 변화시킴으로써, 상기 반사부의 광축방향의 위치 및 광축에 대한 기울기 중 적어도 한쪽을 국소적으로 변경 가능한, 현미경.
제 1 항에 있어서,
상기 재결상 광학계는 확대계인, 현미경.
제 1 항에 있어서,
상기 대물광학계는 확대계인, 현미경.
물체의 화상을 결상하는 결상 광학계;
상기 결상 광학계에 의해 결상된 상기 물체의 화상을 재결상하는 복수의 재결상 광학계; 및
상기 결상 광학계와 상기 복수의 재결상 광학계와의 사이의 각각의 광로 위에 배치되고, 또한 각각의 광축방향의 위치 및 광축에 대한 기울기 중 적어도 한쪽을 변경 가능한 복수의 반사부재를 구비한, 대물광학계.
제 15 항에 있어서,
상기 복수의 반사부재 중 적어도 1개는, 다른 반사부재가 광속을 반사하는 방향과는 다른 방향으로, 상기 결상 광학계로부터의 광속을 반사하도록 배치되어 있는, 대물광학계.
제 15 항에 있어서,
상기 결상 광학계와 상기 복수의 반사부재와의 사이에 각각 배치되고, 또한 상기 복수의 반사부재에 의해 반사된 광속을 상기 결상 광학계의 광로외에 편향시키는 복수의 빔 스플리터를 더 구비하고,
상기 복수의 재결상 광학계는, 상기 복수의 빔 스플리터에 의해 편향된 광속에 의해 상기 물체의 화상을 각각 재결상하도록 배치되어 있는, 대물광학계.
제 17 항에 있어서,
상기 복수의 빔 스플리터 중 적어도 1개는, 다른 빔 스플리터가 광속을 편향시키는 방향과는 다른 방향으로 광속을 편향시키는, 대물광학계.
제 17 항에 있어서,
상기 복수의 빔 스플리터 중 적어도 1개는, 상기 결상 광학계의 광축방향으로 다른 빔 스플리터가 배치된 위치와는 다른 위치에 배치되어 있는, 대물광학계.
제 15 항에 있어서,
상기 복수의 재결상 광학계의 각각은 확대계인, 대물광학계.
제 15 항에 있어서,
상기 결상 광학계와 상기 복수의 재결상 광학계는 확대계를 구성하는, 대물광학계.
제 15 항에 있어서,
상기 복수의 반사부재의 각각의 형상이 변경 가능한, 대물광학계.
물체의 화상을 결상하는 결상 광학계, 상기 결상 광학계에 의해 결상된 상기 물체의 화상을 재결상하는 재결상 광학계, 및 상기 결상 광학계와 상기 재결상 광학계와의 사이의 광로 위에 배치되고, 광축방향의 위치 및 광축에 대한 기울기 중 적어도 한쪽에서 국소적으로 변경 가능한 반사부를 가지는, 대물광학계; 및
상기 대물광학계에 의해 재결상된 상기 화상을 촬영하는 촬상소자를 구비한, 화상취득장치.