KR910000617B1 - 영상 픽업 장치 - Google Patents

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KR910000617B1
KR910000617B1 KR1019850007160A KR850007160A KR910000617B1 KR 910000617 B1 KR910000617 B1 KR 910000617B1 KR 1019850007160 A KR1019850007160 A KR 1019850007160A KR 850007160 A KR850007160 A KR 850007160A KR 910000617 B1 KR910000617 B1 KR 910000617B1
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다이끼찌 아와무라
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닛뽕 지도 세이교 가부시끼가이샤
우찌야마 야스시
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Abstract

내용 없음.

Description

영상 픽업 장치
제1도는 본 발명에 따른 영상 픽업 장치의 주요 구성의 개략도.
제2도는 비임 휘점과 광전 변환 소자들 사이의 위치 관계를 예시한 개략적 평면도.
제3a도, 3b 및 3c도는 선형 영상센서에서의 독출 주파수와 선형 영상센서에 축적된 전하량 사이의 관계를 나타내는 그래프도.
제4a 및 4b도는 주사선 밀도를 나타내는 개략도.
제5도는 대물렌즈의 섀이딩(Shading)을 나타내는 그래프도.
제6도 및 제7도는 본 발명에 따른 영상 픽업 장치의 두 실시예를 도시하는 개략도.
제8a, 8b 및 8c도는 독출 주파수와 전하량 사이의 관계를 나타내는 그래프도.
제9도는 본 발명에 따른 영상 픽업 장치의 다른 실시예를 예시하는 개략도.
제10도는 제9도에 도시된 영상 픽업 장치의 변형된 실시예를 나타낸 개략도.
제11도는 제10도에 도시된 초점 검출장치의 회로도.
제12도는 본 발명에 따른 컬러 영상 픽업 장치의 실시예를 예시하는 개략도.
제13도는 제12도에 도시된 장치의 구동회로의 실시예를 예시하는 블록도.
제14도는 본 발명에 따른 컬러 영상 픽업 장치의 다른 실시예를 예시하는 개략도.
제15도는 제14도에 예시된 장치의 구동회로의 실시예를 도시한 블록도.
제16a 및 16b도는 수직방향으로 나타나는 컬러 편차를 나타내는 개략도.
제17도는 컬러 편차를 보정하기 위한 파형도.
제18a 및 18b도는 수차와 보정신호를 도시하는 그래프도.
제19도는 수차 보정 부재의 다른 실시예를 도시하는 개략도.
제20a, 20b, 20c 및 20d도는 컬러 편차를 수평방향으로 보정하는 방법을 설명하기 위한 개략도 및 그래프도.
제21도는 본 발명에 따른 컬러 영상 픽업 장치의 또다른 실시예를 도시하는 개략도.
제22a, 22b 및 22c도는 항아리형 찌그러짐을 보정하는 방법을 설명하기 위한 개략도 및 신호 파형도.
제23a 및 23b도는 수평방향의 찌그러짐을 보정하는 방법을 설명하기 위한 개략도 및 신호 파형도.
제24a 및 24b도는 비선형 찌그러짐의 보정 방법을 설명하기 위한 그래프도.
제25도는 본 발명에 따른 컬러 영상 픽업 장치의 또다른 실시예를 예시한 개략도.
제26도는 원기둥렌즈를 사용하는 본 발명에 따른 영상 픽업 장치의 실시예를 도시하는 개략도.
제27도는 직선 비임 휘점 및 광전 변환 소자사이의 위치 관계를 설명하는 평면도.
제28도는 제26도에 도시된 장치의 구동회로를 예시한 블록도.
제29도는 원기둥렌즈들을 사용하는 본 발명에 따른 컬러 영상 픽업 장치의 실시예를 도시하는 개략도.
제30도는 본 발명에 따른 컬러 영상 픽업 장치의 또다른 실시예를 도시하는 개략도.
제31도는 제30도에 도시된 장치의 구동회로를 예시하는 블록도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1, 51, 101∼103, 201 : 광원 2, 52, 104, 120, 132, 202 : 신장기
3, 55, 106, 122, 134 : 음향 광학소자
4, 31, 79 : 집광렌즈
5, 20, 21, 57, 67, 76, 107, 108, 114, 115, 123, 124, 135, 136, 207 : 릴레이 렌즈
6, 86, 129, 204 : 반투명 밀러 7 : 전반사 밀러
8, 30, 32, 63, 113, 205 : 진동 밀러
9, 69, 116, 208 : 대물렌즈 10 : 시료
11, 73, 119, 130, 141, 210 : 선형 영상센서
33, 80, 206 : 영상렌즈 12 : 광점
53, 54, 58, 59, 60, 64, 65, 66, 75, 81, 82, 105, 121, 126, 133, 138 : 직각 프리즘
61, 83 : 비임 분할기 72 : 광로 전환 장치
74 : 오각 프리즘 84, 160 : 블록렌즈
85 : 슬릿판 87, 88, 163, 164 : 광검출기
89, 92 : 차동 증폭기 90 : 게이트 회로
91 : 가산기 93 : 전위차계
109, 125, 137 : 편광 프리즘 110, 127, 139 : 1/4파장판
111, 112 : 색선별 밀러 118, 128, 140 : 오목렌즈
131 : 초점 검출장치 142, 220, 258 : 동기회로
143, 221, 259 : 클럭펄스 발생회로
144, 260 : 음향 광학소자 구동회로
145, 222, 261 : 진동밀러 구동회로
146, 223 : 프로세서 회로
147, 148, 149, 224, 262, 263, 264 : 증폭기
150, 225, 257 : 모니터 151, 226, 256 : VTR
170, 171 : 진동 보정 밀러 172, 173 : 보정 밀러 구동회로
175 : 평행 평면판 176, 177, 178 : 메모리
179 : 서입 제어회로 18 : 독출 제어회로
203, 230, 231, 232 : 원기둥렌즈 265∼267 : A/D변환기
268∼270 : 연산회로
본 발명은 높은 S/N과 작은 왜상 수차를 가진 영상 픽업 장치에 관한 것이다.
지금까지, 광비임이 미소 휘점으로 시료를 고속 주사하도록 두 개의 디플렉터에 의해 2차원적으로 편향되고, 시료에 의해 반사된 광속이 반대 방향으로 두 개의 디플렉터를 통해 전송되고 시료의 광학 정보를 나타내는 전기신호를 발생하도록 광전 증배관과 같은 수광 소자상에 입사되는, 광학 주사형 마이크로스코우픽 영상 픽업 장치가 실시되었었다.
그러한 영상 픽업 장치는 비임 휘점에 의해 주사된 시료와 모니터상에 디스플레이된 영상이 검사될 수 있는 점으로 인해 임의의 표유광이 방지될 수 있고 표시된 영상의 대비가 용이하고 정확한 방식으로 조절될 수 있다는 이점이 있다. 그러므로, 그러한 영상 픽업 장치는 여러 용도에 유익하게 이용될 수 있다.
영상센서로서 2차원적 고체상태의 영상센서가 개발되어 왔다. 통상, 2차원적 고체상태의 영상센서는 균일하게 조명된 시료의 영상이 대물렌즈에 의해 투사되는 촬상관 대신에 사용되었었다.
공지된 광학 주사 마이크로스코우픽형 영상 픽업 장치에 있어서, 시료가 고속으로 광비임에 의해 주사되기 때문에, 고감도를 가진 광전 증배관을 사용하는 것이 필요하고, 그리하여 장치는 크기가 커지고 비용이 값비싸게 되기 쉽다.
게다가, 시료를 주사하도록 2차원적으로 광비임을 일정속도로 편향하는 것이 매우 어렵다. 만일 주사속도가 변동된다면, 영상 찌그러짐을 발생할 수 있고, 그러므로 시료의 영상은 정확하게 재생되지 않는다. 게다가, 2차원적 고체상태의 영상센서가 저감도를 가지기 때문에, 고감도 광을 방출하는 광원을 사용하는 것이 필요하다. 그리하여 고체상태의 영상센서를 포함하는 그 장치는 크기가 대형이 되기 쉽다. 게다가, 2차원 고체상태 영상센서의 선명도나 해상력이 비교적 낮기 때문에, 재생영상의 선명도가 높아질 수 없다. 그러한 선명도는 너무 낮기 때문에 영상 픽업 장치를 결함 검출 시스템에 사용할 수 없다.
게다가, 공지된 영상 픽업 장치에 있어서, 광원 및 광검출기는 반사형 검사 및 투과형 검사에 공통으로 사용될 수 없었다. 그러므로, 동일한 시료가 반사형 검사와 투과형 검사에서 관찰되게 할 때, 시료는 먼저 반사형 장치에 세트되어야 하고, 그리고 나서 투과형 장치로 이동되어야 한다.
그러므로, 사용자의 조작은 매우 복잡하게 되고, 때때로 양 모우드들에서 시료의 동일한 부분을 검사하는 것이 매우 어렵다. 게다가, 두 개의 장치들이 제공되어야 되고, 이것은 커다란 공간과 높은 비용을 필요로 한다.
본 발명의 목적은 높은 S/N과 작은 왜상 수차를 가진 영상신호를 제공할 수 있는 영상 픽업 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 시료가 반사형 검사와 투과형 검사에서 둘다 관찰될 수 있는 영상 픽업 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 대물렌즈의 접속조건이 용이하고 정확한 방식으로 검출될 수 있는 영상 픽업 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 높은 S/N과 작은 색편차를 가진 컬러 영상신호를 유도할 수 있는 영상 픽업 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 영상 픽업 장치는 광비임을 방출하기 위한 최소한 하나의 광원을 포함한 광원 장치와; 검사될 시료상에, 주-주사 방향과 상기 주-주사 방향에 수직인 부-주사 방향으로 뻗어 있는, 광비임의 래스터를 투사하기 위한 수단과; 주-주사 방향으로 선형으로 배열된 다수의 광전 변환 소자들을 가진 최소한 하나의 선형 영상센서를 포함하는 광검출장치와; 상기 광검출장치의 선형 영상센서상에 시료에 의해 광학적으로 변조된 광속을 지향시키기 위한 수단과; 영상신호를 유도하도록 선형 영상센서의 광전 변환 소자들에 축적된 광전하들을 독출하기 위한 수단으로 구성한다.
본 발명의 다른 양상에 의하면, 영상 픽업 장치는 광비임을 방출하기 위한 광원과; 주-주사 주파수로 주-주사 방향으로 광원으로부터 방출된 광비임을 편향시키기 위한 제1편향수단과; 주-주사 주파수 보다 더 낮은 부-주사 주파수로 상기 주-주사 방향에 수직인 부-주사 방향으로 광비임을 편향시키기 위한 제2편향 수단과; 시료상에 2차원적으로 편향된 광비임을 투사하기 위한 수단과; 상기 주-주사 방향으로 배열된 다수의 광수신 소자들을 가진 선형 영상센서와; 상기 제2편향수단과 동기적으로 부-주사 방향으로 광속을 편향시킨 후에 상기 선형 영상센서상에 시료에 의해 광학적으로 변조된 광속을 입사시키기 위한 수단과; 영상 신호를 유도하도록 상기 주-주사 주파수와 최소한 동일한 주어진 독출 주파수로 상기 선형 영상센서를 독출시키기 위한 수단으로 구성한다.
본 발명에 따른 반사형의 영상 픽업 장치의 양호한 실시예에 있어서, 2차원적으로 편향된 광비임은 대물렌즈에 의해 시료상에 투사되고, 시료에 의해 반사된 광속은 대물렌즈에 의해 수집되고 또한 부-주사 방향으로 제2편향수단에 의해 편향된다.
첨부된 도면을 참고로 하여 양호한 실시예와 함께 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.
제1도는 본 발명에 따른 영상 픽업 장치의 제1실시예를 도시한 개략도이다. 레이저 광원(1)으로부터 방출된 레이저 광비임은 신장기(2)에 의해 분산되고, 그리고나서 신장된 광속은 제1편향소자를 구성하는 음향-광학소자(3)상에 입사된다. 음향-광학소자(3)는 주-주사 방향으로, 즉, X방향으로 검사될 시료상에 주-주사 주파수(f1)로 광비임을 반복적으로 편향시킨다.
음향 광학소자(3)에 의해 편향된 광비임은 집광렌즈(4)에 의해 집속되고, 그리고나서 릴레이렌즈(5)와 반투명 밀러(6)와 전반사 밀러(7)를 경유하여 진동 밀러(8)상에 입사된다. 진동 밀러(8)는 부-주사 방향으로, 즉, X방향에 수직인 Y방향으로 광비임을 적당한 주사 주파수로 편향하는 제2편향소자로서 동작을 한다. 통상적으로 주사 주파수는 수평 주사 주파수(fH)와 동일하게 이루어진다.
제1도에서, X방향은 도면의 평면에 수직이고, Y방향은 도면의 평면의 방향이다. 진동 밀러(8)에 의해 편향된 광비임은 미소 휘점으로서 시료(10)상에 대물렌즈(9)에 의해 집속된다. 이와 같이, 시료(10)상에 광비임의 래스터가 형성되어 있고, 시료는 X 및 Y방향으로 주사된다. 양호한 실시예에서, 시료(10)에 의해 반사된 광속은 시료에 대한 광학 정보를 유도하도록 검출된다. 이 목적을 위해, 시료(10)에 의해 반사된 광속은 대물렌즈(9)에 의해 수집되고, 진동 밀러(8)와 전반사 밀러(7) 및 반투명 밀러(6)에 의해 선형 영상센서(11)상에 접속된다. 다시 말해서, 시료의 작은 부분의 영상은 선형 영상센서(11)의 일부분상에 투사된다.
선형 영상센서(11)는 시료(10)에 관해 릴레이렌즈(5)와 변화된 위치로 배열된다는 것을 알아야 한다. 선형 영상센서(11)의 많은 광전 변환 소자들은 부-주사 방향(X)으로 배열된다. 이들 광전 변환 소자들은 출력신호를 유도하도록 독출 주파수(f2)로 독출된다. 통상 독출 주파수는 수평 주사 주파수(fV)와 동일하게 된다.
제2도는 선형 영상센서(11)상에 투사된 광점과 선형 영상센서(11)의 광전 변환 소자들 사이의 위치 관계를 도시한 개략적 평면도이다. 본 실시예에서, 선형 영상센서(11)상에 투사된 광점(12)은 광전 변환 소자(11a, 11b, …, 11n)들의 수광 구멍보다 약간 더 크다. 음향 광학소자(3)의 편향 동작으로 인하여, 비임 휘점(12)은 광전 변환 소자(11a∼11n)의 어레이와 일련하고 있는 X방향으로 편향된다. 그러므로, 시료(10)로부터 반사된 광비임은 선형 방식으로 광전 변환 소자(11a∼11n)들에 의해 수신되고, 전기신호로 연속하여 변환된다.
본 발명에 의해 광전 변환 소자들이 하나씩 시료(10)의 영상의 픽셀(화소)들에 관련되기 때문에, 영상의 찌그러짐은 음향 광학소자(3)에서의 주사 주파수가 변할지라도, 선형 영상센서의 독출 주파수가 변화하지 않는 한 효과적으로 방지될 수 있다.
이와 대조적으로, 공지된 장치에 있어서, 주사 주파수가 변할 때, 영상은 찌그러진다. 게다가, 본 실시예에 있어서, 비임 휘점(12)이 광전 변환 소자보다 더 크게 이루어지기 때문에, 선형 영상센서상에 충돌하는 비임 휘점의 위치가 요동하거나 장치가 외부 진동에 영향을 받을지라도 출력신호를 안정하게 유도하는 것이 가능하다.
특히, 대물렌즈가 주움(Zoom)렌즈로 형성될 때, 비임 휘점의 직경은 주우밍에 따라 변화하기 쉽고, 이와 같이 상기 특징은 주움렌즈를 포함하는 영상 픽업 장치에 필요하다.
제3a 내지 3c도는 선형 영상센서(11)용 독출 주파수와 광전 변환 소자에 축적된 전하량 사이의 관계를 예시한 그래프들이다. 광전 변환 소자가 전하들을 축적할 능력을 가지기 때문에, 소자가 축적된 전하량은 포화전하량에 도달될 때까지 소자에 의해 수신된 편향에 비례한다.
제3a도는 선형 영상센서의 독출 주파수(f2)가 주-주사 주파수(f1)와 동일하게 될 때, 즉, 시료(10)가 광비임에 의해 주사될 때마다, 광전 변환 소자에 축적된 전하들이 한번씩 독출되는 광전 변환 소자에 축적된 전하량을 도시한다. 제3b도는 f2=f1/2의 경우를 도시한다.
즉, 시료가 두 번씩 주사될 때마다, 선형 영상센서(11)는 한번 주사된다. 제3c도는 시료가 세 번 주사될 때마다 선형 영상센서는 한번 주사되는, 즉, f2=f1/3인 경우를 나타낸다.
본 발명에 의하면, 주-주사 주파수로 광비임을 편향하기 위한 음향 광학소자(3)의 주-주사 주파수(f1)는 선형 영상센서(11)의 독출 주파수(f2)의 거의 정수배로 설정되고, 그리하여 시료(10)로부터 반사된 광은 다수의 회수로 영상센서(11)에 의해 수취된다. 그리하여, 주-주사 주파수(f1)가 독출 주파수(f2)로 설정될 때 유도될 출력신호 보다 더 큰 진폭을 가진 출력신호를 얻는 것이 가능하고, 그리하여 출력신호의 신호대 잡음비는 훨씬 높게 된다.
이제 광전 변환된 출력신호의 선명도에 대해 설명한다. 제4a도는 공지된 주사형 마이크로스코우픽 영상 픽업 장치에 있어서, 시료상의 주사를 도시한 개략도이고, 제4b도는 본 발명에 따른 영상 픽업 장치의 주사 모습을 예시한 개략도이다. 공지된 장치에 있어서, 작은 출력을 가진 광원이 사용될 때, 주-주사 속도를 감소시키는 것이 필요하고, 그리하여 주사선 밀도가 제4a도에 도시된 바와 같이 작게되기 쉽다. 그러므로, 주사선들 사이에 처해있는 시료의 광학 정보는 완전히 상실된다. 이와 반대로, 본 발명에 의하면 주-주사 주파수(f1)가 선형 영상센서(11)의 독출 주파수(f2)보다 더 높게 될 수 있고, 비록 주-주사 속도가 높아지고 그리하여 주사선 밀도가 제4a도에 도시된 바와 같이 높게될지라도 큰 진폭을 가진 출력신호를 유도하는 것이 가능하다.
이와 같이, 본 발명에 의하면 주사선 밀도는 주사 속도와 S/N을 감소하게 하지 않고 동등하게 더 높게될 수 있고, 그러므로 시료의 광학 정보는 매우 정확하게 재생될 수 있다. 공지된 주사형 마이크로스코우프의 도움으로 제조하는 반도체에 사용하기 위한 포토마스크 패턴 및 십자선 패턴과 같은 패턴들에서 결함을 검출하기 위한 장치들에 있어서, 연속 주사선들 사이에 존재하는 미세한 결함들은 검출되지 않는다. 그러나, 본 발명에 따른 영상픽업 장치로 구성하는 결함 검출 장치에 있어서는 그러한 미세한 결함들이 정확하게 검출될 수 있다.
다음에, 대물렌즈의 섀이딩의 제거를 설명한다. 일반적으로 검출된 광비임이 대물렌즈상에 입사될 때, 제5도에 예시된 바와 같은 섀이딩이 발생한다. 다시말해서, 렌즈의 주변 부분을 통해 투과하는 광량은 중앙 부분을 통해 투과된 광량보다 더 적다. 이것은 재생된 영상의 주변 부분이 중앙 부분보다 더 어두운 결과를 가져온다. 광전 증배관을 포함하는 종래의 영상 픽업 장치에 있어서, 상기 섀이딩이 편향 장치에 의해 보정되게 할 때, 재생된 영상은 따라서 찌그러질 수 있다. 전기적으로 섀이딩을 보정하는 것이 가능하나, 편향 장치에서의 주사속도가 변화하기 때문에 균일하게 보정을 실시하기는 매우 어렵다.
본 발명에 따른 영상 픽업 장치에 있어서, 시료의 영상이 하나씩 영상센서의 광전 변환 소자들과 대응되므로, 섀이딩은 대물렌즈의 중앙부위에서의 주사 속도를 증가시킴에 의해 그리고 주변 부위에서의 주사 속도를 감소시킴에 의해 기계적으로 보정될 수 있다. 이 경우에 영상의 찌그러짐은 선형 영상센서가 일정한 독출 주파수로 독출되는 한 절대 발생하지 않는다. 게다가, 섀이딩은 대물렌즈의 위치에 따라 변화하는 증폭으로 선형 영상센서로부터의 광전 출력신호를 전기적으로 증폭시킴에 의해 보정될 수 있다.
제6도는 본 발명에 따른 영상 픽업 장치의 다른 실시예를 도시한 개략도이다. 이 실시예에선 제1도에 도시된 것들과 유사한 부분들은 제1도에 사용된 동일한 참조 부호들로 표시되었다. 본 실시예에서, 진동밀러(8)와 대물렌즈(9)사이에는 대물렌즈(9)에 의해 시료(10)상에 음향 광학소자(3) 및 진동밀러(8)에 의해 형성된 래스터 영상을 투사하도록 작용하는 릴레이렌즈(20 및 21)들이 배열된다. 이 구성에 있어서, 찌그러짐 없이 래스터 영상을 시료(10)상에 투사하는 것이 가능하고, 그리하여 찌그러짐 없는 영상을 재생할 수 있다.
제7도는 본 발명에 따른 투과형 영상 픽업 장치의 다른 실시예를 예시하는 개략도이다. 또한 이 실시예에서 제1도에 도시된 것과 유사한 부분들은 제1도에 사용된 동일한 참조 부호들로 표시되었다. 레이저광원(1)으로부터 방출된 광비임은 신장기(2)에 의해 확장되고, 제1편향 장치를 구성하는 음향 광학소자(3)와 릴레이렌즈(4)를 통해 제1진동밀러(30)상에 입사된다. 제1진동밀러(30)는 부-주사를 실시하도록 화살표 a 및 b로 도시된 바와 같이 회전된다. 제1진동밀러(30)에 의해 반사된 광비임은 시료(10)상에 투사된 미소 휘점으로 집광렌즈(31)에 의해 집속된다. 이와 같이, 시료(10)는 X 및 Y방향으로 주사된다.
시료(10)를 통해 투과된 광속은 대물렌즈(9)에 의해 수집되고, 제2진동밀러(32)상에 입사된다. 제2진동밀러(32)는 화살표 c 및 d로 가리킨 바와 같이 제1진동밀러(30)와 동기적으로 회전된다. 제1진동밀러(30)가 a 및 b방향으로 진동 회전될 때, 제2진동밀러(32)는 각각 c 및 d방향으로 진동회전한다. 제2진동밀러(32)에 의해 반사된 광비임은 미소 휘점으로서 선형 영상센서(11)상에 영상렌즈(33)에 의해 투사된다. 또한 본 발명에 따른 투과형 영상 픽업 장치에 있어서, 영상의 찌그러짐은 효과적으로 방지될 수 있다. 게다가, 만일 음향 광학 편향소자(3)의 주-주사 주파수(f1)가 여러회씩 선형 영상센서(11)의 독출 주파수(f2)보다 더 높게되면, 높은 S/N을 가진 광전 출력신호를 유도하는 것이 가능하다.
제3b 및 3c도에 있어서, 선형 영상센서의 독출 주파수(f2)는 높은 S/N 및 해상도를 가진 광전 출력신호를 유도하도록 조절된다. 본 발명에 의하면, 또한 독출 주파수(f2) 대신에 제8a 내지 8c도에 예시된 바와 같이 음향 광학 편향소자(3)에서 주-주사 주파수(f1)를 조절하는 것이 가능하다. 이 실시예에서, 독출 주파수(f2)가 수평 주사 주파수(fH)와 늘 동일하게 남아 있을 수 있기 때문에, 신호 처리는 제3a 내지 3c도의 경우에서 보다 훨씬 더 간단하게 이루어질 수 있다.
제9도는 시료가 반사 및 투과 모우드로 검사될 수 있는 본 발명에 따른 영상 픽업 장치의 다른 실시예를 예시한 개략도이다. 레이저 광원(51)으로부터 방출된 광비임은 신장기(52)에 의해 확장되고, 직각 프리즘(53 및 54)들을 통해 제1편향 장치로서 작용하는 음향 광학소자(55)상에 입사된다. 음향 광학소자(55)는 주-주사 주파수(f1)로 주-주사 방향(X)으로 광비임을 편향한다. 음향 광학소자(55)에 의해 편향된 광비임은 집속렌즈(56)에 의해 집속되고, 릴레이렌즈(57)와 직각 프리즘(58, 59, 60)들에 의해 비임 분할기(61)상에 입사된다. 광비임은 비임 분할기(61)의 반투명 밀러(61a)를 통해 투과되고, 렌즈(62)상에 입사된다. 시료를 향해 지향하는 광비임을 위하여 영상렌즈(62)는 릴레이렌즈의 일종으로 작용한다. 렌즈(62)로부터 방사된 광비임은 제2편향 장치로서 작용하는 진동밀러(63)상에 입사된다.
광비임은 X방향에 수직인 부-주사 방향(Y)으로 진동밀러(63)에 의해 편향된다. 진동밀러(63)는 실선 a으로 표시된 제1위치와 쇄선 b으로 표시된 제2위치로 선택적으로 취해지며,이들 위치들은 서로에 대해 수직이다. 다시말해서, 장치가 반사형 영상 픽업 장치로서 사용될 때, 밀러(63)는 위치 a로 세트되고, 한편 투과형에 있어서는 밀러(63)가 위치 b로 변화된다.
먼저 반사형을 설명하기로 한다. 이 경우에, 위치 a로 진동밀러(63)에 의해 반사된 광비임은 직각 프리즘(64, 65 및 66)에 의해 반사되고, 릴레이렌즈(67)상에 입사된다. 그리고나서 릴레이렌즈(67)로부터 방사된 광비임은 직각 프리즘(68)에 의해서 반사되고, 미소 광점으로서 시료(70)상에 대물렌즈(69)에 의해 집속된다. 시료(70)상에 충돌된 광비임이 제1 및 제2편향 장치(55 및 63)에 의해 X 및 Y방향으로 편향되기 때문에, 시료(70)는 래스터-주사된다.
시료(70)에 의해 반사된 광속은 대물렌즈(69)에 의해 수집되고, 직각 프리즘(68)과 릴레이렌즈(67)과 직각 프리즘(66, 65 및 64)들에 의해 진동밀러(63)상에 입사된다. 진동밀러(63)에 의해 반사된 후에, 광비임은 영상렌즈(62)를 통해 비임 분할기(61)의 반투명 밀러(61a)상에 입사된다. 반투명 밀러(61a)에 의해 반사된 광비임은 직각 프리즘(71)을 통해 광로 전환 장치(71)상에 입사된다. 광로 전환 장치(72)는 90。도의 각도로 회전 가능한 직각 프리즘으로 구성한다. 다시말해서, 직각 프리즘의 반사면(72a)은 반사 모우드에서 실선으로 도시된 위치 a로 세트되고, 한편 투과 모우드에서 반사면(72a)은 쇄선으로 표시된 위치 b로 변화된다. 광로 전환 장치(72)의 직각 프리즘의 회전은 진동밀러(63)의 회전과 함께 적당한 구동기구(도시 안됨)에 의해 실시된다. 광로 전환 프리즘(72)에 의해 반사된 광비임은 미소 휘점으로서 선형 영상센서(73)상에 입사된다. 선형 영상센서는 주-주사 방향(X)으로 배열된 많은 광진 전환 소자들로 구성한다는 것을 알아야 한다. 반사 모우드에 있어서, 렌즈(62)는 선형 영상센서(73)상에 시료(70)의 영상을 형성하는 영상렌즈로서 작용한다. 독출 주파수(f2)로 선형 영상센서(73)의 광전 전환 소자들에 축적된 광전 전하들을 독출함에 의해, 광전 출력신호가 유도된다.
이제 투과 모우드에 대해서 설명한다. 이 동작 모우드에 있어서, 진동밀러(63)와 광로 전환 장치(72)는 위치 b로 변화된다. 그리고나서, 진동밀러(63)상에 충돌하는 광비임은 하향으로 반사되고, 오각 프리즘(74)의 반사면(74a 및 74b)에 의해 반사된다. 그리고나서 광비임은 직각 프리즘(75)에 의해 반사되고, 릴레이렌즈(76)와 직각 프리즘(77 및 78)을 경유하여 집광렌즈(79)상에 입사된다. 집광렌즈(79)에 의해 분산된 광비임은 미소 휘점으로서 그 뒷면으로부터 시료(70)상에 투사된다. 본 실시예에 있어서, 좌우측으로 반전시키기 위한 오각 프리즘(74)이 투과 모우드의 광로 배열되기 때문에, 투과 모우드에서 얻어진 영상은 반사 모우드에서의 것과 수평으로 반대가 되지 않는다.
시료(70)를 통해 투과된 광속은 대물렌즈(69)에 의해 수집되고, 직각 프리즘(68)과 릴레이렌즈(67)와 직각 프리즘(66, 65 및 64)들을 통해 진동밀러(73)상에 입사된다. 진동밀러(63)의 뒷면이 반사층으로 피막되었기 때문에, 광비임은 진동밀러(63)의 뒷면에 의해 반사되고, 영상렌즈(80)상에 입사된다. 영상렌즈(80)는 위치 b로 세트된 광로 전환 장치(72)와 직각 프리즘(81 및 82)들을 통해 선형 영상센서(73)상에 시료(70)의 영상을 형성한다. 선형 영상센서(73)는 영상렌즈(80)의 초점에 위치된다는 것을 유의해야 한다. 달리말해서, 영상렌즈(62 및 80)들은 선형 영상센서(73)에 대해 전환된 위치로 배열된다.
본 실시예에 있어서, 진동밀러(63)의 양면들이 반사면으로서 형성되기 때문에, 투과 모우드에 있어서, 시료상에 투사하는 광비임과 시료로부터 방사되는 광비임은 동일한 진동밀러(63)에 의해 부-주사 방향(Y)으로 편향될 수 있고, 시료의 영상은 서로 동기적으로 두 개의 분리된 진동밀러들이 구동되는 경우와 비교해서 선형 영상센서(73)상에 정확하게 투사될 수 있다.
게다가, 반사 모우드에 있어서, 래스터 영상은 릴레이렌즈(57)와 영상렌즈(62)에 의해 릴레이렌즈(67)의 동공 위치상에 형성되고, 그리고나서, 대물렌즈(69)에 의해 시료(70)상에 투사된다. 투과 모우드에 있어서, 래스터 영상은 릴레이렌즈(57)와 영상렌즈(62)에 의해 릴레이렌즈(76)의 동공에 형성되고, 그리고나서 집광렌즈(79)에 의해 시료(70)상에 투사된다. 그러므로, 양 모우드에 있어서, 시료(70)상의 찌그러짐이 없이 래스터 영상을 형성하는 것이 가능하다.
제10도는 본 발명에 따른 영상 픽업 장치의 또 다른 실시예를 도시한 개략도이다. 본 실시예에 있어서, 자동 초점 제어를 제공한다. 제10도에 있어서, 제9도에 예시된 것과 유사한 부분들은 제9도에 도시된 동일한 참조 부호들로 표시되고, 그들의 설명은 생략되었다. 본 실시예에 있어서, 비임 분할기(83)는 광로 전환 장치(72)와 선형 영상센서(73)사이의 광로에 배열된다. 광로 전환 장치(72)의 직각 프리즘에 의해 반사된 광비임의 일부는 비임 분할기(83)에 의해 반사되고, 선형 영상센서(73)와 접합된 영상면(F)상에 시료(70)의 영상을 형성하는 블록렌즈(84)상에 입사된다. 블록렌즈(84)로부터 방사된 광비임은 슬릿판(85)을 통해 투과되고, 반투명 밀러(86)상에 입사된다. 반투명 밀러(86)를 투과된 광비임은 제1광검출기(87)에 의해 수취되고, 반투명 밀러(86)에 의해 반사된 광비임은 제2광검출기(88)에 의해 수취된다. 제1 및 제2광검출기(87 및 88)들은 블록렌즈(84)의 초점면(F)의 전후에 배열된다. 그러므로, 제1 및 제2광검출기(87 및 88)들 상에 충돌하는 광량은 시료(70)에 대한 대물렌즈(69)의 초점 이탈 상태에 따라 반대 방향으로 변화한다. 이 경우에, 광검출기의 수광영역은 입사 광비임의 단면적보다 더 작게 된다.
그리하여, 제1 및 제2광검출기(87 및 88)로부터 공급된 광전 출력신호들을 비교함에 의해, 용이하고 정확한 방식으로 대물렌즈(69)의 합초 상태를 검출하는 것이 가능하다.
제11도는 자동 집속 제어회로의 실시예를 도시한 회로도이다. 제1 및 제2광검출기(87 및 88)의 출력들은 차동 증폭기(89) + 및 -입력들에 각각 연결되어 집속 오차신호로서 광검출기들의 출력신호들 사이의 차이를 유도한다. 이와 같이 유도된 집속 오차 신호는 제10도에서 화살표 A 및 B로 도시된 바와 같이 그것의 광축을 따라 대물렌즈(69)를 이동시키도록 게이트 회로(90)를 통해 대물렌즈 구동회로(도시 안됨)에 공급된다. 게이트회로(90)는 비록 대물렌즈(69)가 합초 상태로부터 커다란 정도로 벗어날지라도 대물렌즈의 제어가 실시될 수 없는 그러한 상황을 방지하기 위하여 제공된다.
다시말해서, 제1 및 제2광검출기(87 및 88)로부터의 출력신호들은 가산기(91)에서 합해지고, 이와 같이 얻어진 합신호는 비교기로서 작용하는 차동 증폭기(92)의 부입력에 공급된다. 차동증폭기(92)의 정입력에는 기준 전압 V이 인가된다. 차동 증폭기(92)의 출력에서는 전환 회로(90)의 제어입력에 연결된다. 대물렌즈(69)가 합초 상태로부터 크게 벗어날때, 광검출기(87 및 88)들 상에 충돌하는 광량은 심하게 감소하고, 그리하여 가산기(91)로부터의 합신호는 기준 전압(V)보다 더 낮게 된다. 그리하여, 스위치(90)의 스위칭 아암(90a)은 접점(90b)으로부터 전위차계(93)에 연결된 접점(90c)으로 전환한다.
전위차계(93)는 전압원에 연결되고 스위치(90)가 접점(90c)으로 전환될 때 대물렌즈(69)가 기준위치로 자동적으로 구동되는 기준 위치 전압이 발생되게 적당히 세트되었다. 전위차계(93)를 적당히 조절함에 의해, 제어 가능한 범위내에 늘 대물렌즈(69)를 유지시키는 것이 가능하다. 이것은 대물렌즈가 다른 대물렌즈로 교체되거나 장치가 투과 모우드와 반사 모우드 사이를 전환될 때 특히 유익하다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 선형 영상 센서상에 충돌하는 광량이 거의 증가될 수 있기 때문에 초점 상태는 검사광의 일부분을 사용하여 검출될 수 있고, 한편 선형 영상 센서로부터의 광전 출력신호의 S/N은 아주 높게 유지될 수 있다. 투과 모우드의 경우에 자동 초점제어를 실시하기 위하여 집속오차신호에 따라 대물렌즈(69)와 집광렌즈(79)에 관한 시료(70)를 이동시키는 것이 바람직하다.
제12도는 본 발명에 따른 컬러 영상 픽업장치의 실시예를 도시한 개략도이다. 컬러 영상 픽업장치는 적색, 녹색, 청색광원(101 102 및 103)들로 구성한다. 본 실시예에 있어서, 적색광원(101)은 633nm의 파장의 적색광을 방출하는 He-Ne레이저로 형성되고, 녹색광원(102)은 488nm의 파장을 가진 녹색 광을 방출하는 Ar레이저로 구성되고, 청색광원(103)은 422nm의 파장을 가진 청색 광을 방출하는 He-Cd레이저로 구성한다. 레이저 광원(101∼103)들로부터 방출된 모든 광비임들은 직선으로 편광된다.
광원(101)으로부터 방출된 적색 광비임은 직각 프리즘(105)을 통해 제1음향 광학소자(106)상에 입사되는 평행 광속으로 신장기(104)에 의해 신장된다. 제1음향광학소자(106)는 제1편향 장치로서 작용하고, 주-주사 주파수(f1)으로 주-주사방향(X)으로 적색비임을 편향시킨다. 제1음향 광학소자(106)에 의해 편향된 광비임은 릴레이 렌즈(107 및 108)들과 제1편광 프리즘(109)과 1/4 파장판(110)을 통하여 연속으로 투과되고, 제1색선별 밀러(111)상에 입사된다. 제1색선별 밀러(111)는 단지 녹색 광만을 반사시키고, 다른 파장을 가진 광을 투과시킨다.
그러므로, 적색 광비임은 제1색선별 밀러(111)을 통해 투과되고, 그리고나서, 단지 청색 광만을 반사하는 제2색선별 밀러(112)상에 입사된다. 그리하여, 적색 광비임은 제2색선별 밀러(112)를 투과하여, 제2편향 장치로 구성하는 진동밀러(113)상에 입사된다.
진동 밀러(113)는 부-주사 주파수로 주-주사방향(X)에 수직인 부-주사방향(Y)로 적색 광비임을 편향시킨다. 진동 밀러(113)에 의해 편향된 적색 광비임은 릴레이렌즈(114 및 115)들을 통해 대물렌즈(116)상에 입사되고, 작은 광점으로서 시료(117)상에 집속된다. 이와 같이, 시료는 X 및 Y방향들로 적색 광점에 의해 래스터-주사될 수 있다.
시료(117)에 의해 반사된 적색 광속은 대물렌즈(116)에 의해 수집되고, 릴레이렌즈(115 및 114)들을 통해 진동밀러(113)상에 입사된다. 진동밀러(113)에 의해 반사된 적색 광비임은 제1 및 제2색선별 밀러(112 및 111)들과 1/4파장판(110)을 통해 투과되고, 그리고나서, 제1편광 프리즘(109)상에 입사된다. 제1편광 프리즘(109)상에 충돌하는 광비임이 1/4파장판(110)을 두 번 통과했기 때문에 그것의 편광면은 90。만큼 회전했다. 그러므로 적색 광비임은 편광 프리즘(109)의 편광 필름(109a)에 의해 이제 반사되고, 제1오목렌즈(118)를 통해 제1선형 영상 센서(119)상에 입사된다. 선형 영상 센서(119)는 릴레이렌즈(114)와 오목렌즈(118)로 구성된 광학 시스템의 초점평면에 배치되고, 제12도의 도면의 평면에 수직인 주-주사방향(X)에 선형으로 배열된 다수의 광전 변환 소자들로 구성한다. 선형 영상 센서(119)는 광전 출력 신호를 유도하도록 독출 주파수(f2)로 독출된다.
녹색 레이저 광원(102)으로부터 방출된 녹색 광비임은 신장기(120)를 통해 투과되고, 직각 프리즘(121)을 통해 제2음향 광학소자(122)상에 입사된다. 음향 광학소자(122)는 주-주사 주파수(f1)에서 주-주사방향(X)으로 녹색 광비임을 편향시킨다.
제2음향 광학소자(122)에 의해 편향된 녹색 광비임은 릴레이렌즈(123 및 124)들과 제2편광 프리즘(125)을 통해 투과되고, 직각 프리즘(126)에 의해 반사된다.
그리고나서, 녹색 광비임은 1/4파장판(127)을 투과하고 제1색선별 밀러(111)상에 입사된다. 녹색 광비임은 제1색선별 밀러(111)에 의해 반사되고, 적색 광비임과 공통인 광로로 유도된다. 다시말해서, 제1색선별 밀러(111)에 의해 반사된 녹색 광비임은 제2색선별 밀러(112)를 투과되고, 진동밀러(113)상에 입사된다. 진동밀러(113)에 의해 부-주사방향(Y)으로 평향된 녹색 광비임은 릴레이렌즈(114 및 115)들과 대물렌즈(116)에 의해 시료(117)상에 집속된다.
이 경우에, 녹색 광비임이 제1색선별 밀러(111)의 통과후 적색 광비임과 동일한 광로를 투과되기 때문에, 시료(117)의 동일한 부분은 적색 및 녹색 광비임들에 의해 동시에 주사된다.
시료(117)에 의해 반사된 녹색 광비임은 대물렌즈(116)에 의해 수집되고, 릴레이렌즈(115, 114)들가 진동밀러(113)과 제2색선별 밀러(112)를 투과되고, 제1색선별 밀러(111)에 의해 반사된다. 녹색 광비임이 1/4파장판(127)을 투과되고 직각 프리즘(126)에 의해 반사된 후, 그것은 편광 프리즘(125)상에 입사된다. 편광 프리즘(125)상에 충돌하는 녹색 광비임이 1/4파장판(127)을 두 번 통과하고서, 그것은 편광 필름(125a)에 의해 반사되고, 제2오목렌즈(128)와 반투명 밀러(129)를 통해 제2선형 영상 센서(130)상에 입사된다. 반투명 밀러(129)에 의해 반사된 광속은 초점 검출장치(131)상에 입사된다. 제2선형 영상 센서(130)는 릴레이렌즈(114)와 제2오목렌즈(128)로 구성하는 광학시스템의 초점에 배치되고, 제12도의 도면의 평면에 수직인 주-주사방향(X)로 선형으로 정렬된 다수의 광전 변환소자들로 구성한다. 선형 영상 센서(130)는 녹색 출력신호를 유도하도록 부-주사 주파수(f2)에서 독출된다.
청색 레이저 광원(103)으로부터 방출된 청색 광비임은 신장기(132)와 직각 프리즘(133)에 의해 제3음향광학소자(134)상에 입사되고, 주-주사 주파수(f1)에서 주-주사방향(X)으로 거기에서 편향된다.
편향된 청색 광비임은 릴레이렌즈(135 및 136)들을 통해 제3편광 프리즘(137)을 투과되고, 직각 프리즘(138)에 의해 반사된다. 그리고나서 청색 광비임은 1/4파장판(139)를 통과되어, 제2색선별 밀러(112)에 의해 반사된다. 게다가 청색 광비임은 공통광축을 따라 전파하고, 진동밀러(113)상에 입사된다.
청색 광비임은 부-주사방향(Y)으로 진동밀러(113)에 의해 편향되고, 릴레이렌즈(114, 115)들과 대물렌즈(116)를 통해 시료상에 투사된다.
시료(117)에 의해 반사된 청색 광속은 대물렌즈(116)에 의해 수집되고, 릴레이렌즈(115 및 114)들을 통해 진동밀러(113)에 의해 부-주사방향(Y)으로 다시 편향된다. 진동밀러(113)에 의해 편향된 청색 광비임은 제2색선별 밀러(112)와, 직각 프리즘(138)과 제3편광 프리즘(137)의 편광필름(137a)에 의해 반사되고 나서, 제3오목렌즈(140)를 통해 제3선형 영상 센서(141)상에 투사된다. 제3선형 영상 센서(141)는 릴레이렌즈(114)와 제3오목렌즈(140)의 초점에 배열되고, 주-주사방향(X)으로 선형으로 일련하여 있는 다수의 광전변환소자들을 포함한다. 제3선형 영상 센서(141)는 또한 청색 영상 신호를 유도하도록 독출 주파수(f2)에서 독출된다.
본 실시예에서, 진동밀러(113)는 모든 적, 녹, 청색 광비임들에 공통으로 사용되고, 그리하여 적, 녹, 청색 래스터들 사이에서 부-주사방향(Y)으로의 어떤 편차도 효과적으로 회피될 수 있다.
제13도는 제12도에 도시된 컬러 영상 픽업장치의 구동회로의 실시예를 도시한 회로도이다. 구동회로는 수직 및 수평 주사 주파수(fV및 fH)들을 각각 가진 수직 및 수평 동기신호(V 및 H)들을 발생하는 동기회로(142)로 구성한다. 수평 동기신호(H)는 제1; 제2 및 제3선형 영상 센서(119, 130 및 141)들을 독출하기 위하여 클럭 펄스들을 발생하는 클럭 펄스 발생회로(143)에 공급된다. 이들 독출 클럭 펄스들은 제1, 제2 및 제3선형 영상 센서(119, 130 및 141)들에 공급되고, 센서들의 광전 변환 소자들에 축적된 광-케리어들은 수평 주사 주파수(fH)와 동일한 독출 주파수(f2)에서 서로 동기적으로 독출된다.
그러므로, 클럭 펄스 발생회로(143)로부터 공급된 클럭 펄스들의 반복 주파수(fC)는 N.fH로 나타내어지고, 여기서 N은 선형 영상 센서의 광전 변환소자들의 수이다. 동기회로(142)로부터 발생된 수평 및 수직 동기신호(H 및 V)들은 음향 광학소자 구동회로(144)와 진동밀러 구동회로(145)에 각각 공급된다.
그리고나서, 주-주사 주파수(f1)를 가진 구동신호가 구동회로(144)로부터 발생되고, 제1; 제2 및 제3음향광학소자(106, 122 및 134)들은 주-주사 주파수(f1)에서 서로 동시에 구동된다. 진동 밀러 구동회로(145)는 수직 주사 주파수(fV)에서 밀러(133)가 진동되는 3각 파형을 가진 밀러 구동신호를 발생한다.
본 실시예에서, 주-주사 주파수(f1)는 수평 동기신호의 주파수(fH)와 동일하게 이루어진다. 그러나 주-주사 주파수(f1)는 수평동기신호의 주파수(fH)보다 더 높게 설정될 수 있다. 어떤 경우에는, 주-주사 주파수(f1)이 변할지라도, 선형 영상 센서가 전하 축적기능을 가지기 때문에, 영상 찌그러짐과 컬러 기록 오차는 선형 영상 센서(119, 130 및 141)들이 일정한 독출 주파수(f2)에서 서로 동시에 독출되는 한 발생하지 않는다.
선형 영상 센서(119, 130 및 141)들의 독출된 적, 녹, 청색 영상신호(R, G 및 B)들은 증폭기(147, 148 및 149)에 의해 증폭되고, 그리고나서, 프로세서 회로(146)으로부터 공급된 수직 및 수평 동기신호들은 컬러 신호들에 더해진다. 이와 같이 처리된 컬러 신호들은 컬러 영상을 재생하도록 컬러 모니터(150)에 공급되고, 비디오 테이프 레코더(151)에 의해 기록된다.
컬러 영상 픽업장치에 있어서, 적색; 녹색 및 청색 광비임들이 공통 광학시스템에 의해 시료상에 투사되기 때문에, 광학시스템의 색수차를 보정하는 것이 필요하다. 본 실시예에서, 이 목적을 위해 광축들을 따라 이동가능하게 선형 영상 센서(119, 130 및 141)들의 앞에 오목렌즈(118, 128 및 140)들이 각각 배열되고, 또한 선형 영상 센서들은 광축방향들로 이동 가능하게 배치된다. 먼저, 제2오목렌즈(128)와 제2선형 영상 센서(130)들은 녹색 광 영상이 제2선형 영상 센서(130)상에 보정하여 형성되게 광축 방향으로 이동된다. 그리고나서, 제1 및 제3오목렌즈(118 및 140)들과 선형 영상 센서(119 및 141)들은 적색 및 청색영상들이 각각 제1 및 제3선형 영상 센서(119 및 141)들에서 보정하여 형성되게 광축들을 따라 조절된다. 이와 같이 하여 색수차는 효과적으로 보정될 수 있다. 제2오목렌즈(128)을 이동시키는 것이 늘 필요하지는 않으나, 상기 조절은 광축을 따라 오목렌즈(128)을 이동시킴에 의해 용이하게 실시될 수 있다는 것을 유의해야 한다.
색수차가 오목렌즈들에 의해 보상될 때, 선형 영상 센서상에 충돌하는 광비임의 편향각을 증가시키는 것이 가능하다. 게다가 가변 배율렌즈는 가동 오목렌즈 대신에 이용될 수 있다.
제12도에 예시된 바와 같이, 초점 검출장치(131)는 블록렌즈(160)와, 슬릿(161)과, 반투명 밀러(162)와, 제1 및 제2광검출기(163 및 164)들로 구성한다.
본 실시예에서, 광학시스템의 집속조건은 녹색 광비임을 이용하여 검출될 수 있다. 본 실시예의 초점 검출장치의 구성 및 동작은 제10도에 예시된 실시예와 완전히 동일하다. 대물렌즈(116)는 제1 및 제2광검출기(163 및 164)들로부터의 출력신호들을 처리함에 의해 유도된 집속오차에 따라 방향 A나 B로 광축을 따라 이동된다.
상술된 바와 같이 본 발명에 따른 컬러 영상 픽업장치에 있어서, 수직 주사를 실시하기 위하여 진동밀러가 적, 녹, 청색 광비임들에 공통으로 사용되기 때문에, 수직 방향으로의 임의의 컬러 기록오차는 완전히 회피될 수 있다. 게다가 수평방향으로의 컬러 기록오차도 또한 비록 제1, 제2 및 제3음향 광학소자들이 서로로부터 편이되어 있을지라도 제1, 제2 및 제3선형 영상 광원들이 서로에 관해 동기적으로 주사되는 한 방지될 수 있다.
제14도는 본 발명에 따른 컬러 영상 픽업장치의 다른 실시예를 도시한 개략도이다. 본 실시예에 있어서, 부-주사방향, 즉 수직방향으로의 컬러 기록오차는 훨씬 더 완전하게 보정될 수 있다. 상기 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 컬러 영상 픽업장치에 있어서, 진동밀러가 3색 비임들에 공통으로 사용되기 때문에 기계적 요동으로 인한 수직방향의 컬러편이는 제거될 수 있다. 그러나, 대물렌즈는 적, 녹, 청색 광비임들에 대해 다른 굴절율들을 가지고 있고, 색수차가 발생한다. 이것은 제1, 제2 및 제3선형 영상 센서들상에 적, 녹, 청색 광비임들에 의해 형성된 래스터의 디멘젼들이 서로 동일하지 않게되고, 그리하여 수직방향의 컬러편차가 발생하는 결과를 초해한다,
제14도에 도시된 실시예에서 제12도에 예시된 것과 유사한 부분들은 제12도에 사용된 동일한 참조 부호들로 표시되고, 그들의 설명을 생략한다.
이 실시예에서, 적 및 녹색 레이저 광원(101 및 102)들의 위치는 서로 교환되고, 제1색선별 밀러(111)는 적색 광비임은 선택적으로 반사시키도록 구성된다. 게다가, 적색 및 청색 광비임들의 광로들에 삽입된 직각 프리즘(126 및 138)들은 부-주사방향(Y)으로 비임들을 편향시키는 제1 및 제2진동 보정밀러(170 및 171)들로 교체된다. 그러므로 제2음향 광학소자(122)에 의해 주-주사방향(X)으로 편향된 적색 광비임은 제1보정밀러(170)상에 입사되고, 그리하여 부-주사방향(Y)으로 편향된다. 게다가 시료에 의해 반사된 적색 광비임은 진동보정밀러(113)를 통해 제1보정 진동밀러(170)에 의해 반사된다. 유사하게 청색 광비임은 제2보정밀러(171)에 의해 반사된다.
제12도에 도시된 실시예에 제공된 오목렌즈(118, 128 및 140)들은 제거된다.
제15도는 제14도에 예시된 상기 영상 픽업장치의 구동회로를 도시한 블록도이다. 또한 제13도에 도시된 것과 유사한 부분들은 제13도에 사용된 동일한 참조 부호들로 표시된다. 본 실시예에서, 동기회로(142)로부터 공급된 수직 주사신호(V)에 의해 제어된 제1보정밀러 구동회로(172)와 제2보정밀러 구동회로(173)들이 제공되어 있다. 제1 및 제2보정밀러 구동회로(172 및 173)들은 공통 진동밀러(113)용 구동신호와 동기적인 구동신호들을 발생한다.
이제, 제16 내지 18도를 참고로하여 보정동작에 대해 설명한다. 제16a도는 시료(117)상에 적색, 녹색 및 청색 광비임들에 의해 형성된 주사 영역들을 도시하고, 제16b도는 시료(117)의 영상 0의 적색, 녹색 및 청색영상(IR, IG및 IB)들을 예시한다.
제16a도에 있어서, 실선은 녹색 광비임의 주사영역(FG)을 나타내고, 점선은 적색 광비임의 주사영역(FR)을 나타내고, 쇄선은 청색 광비임의 주사영역(FB)을 나타낸다. 본 실시예에 있어서, 청색 주사영역(FB)은 수직방향으로 보인 녹색 주사영역(FG)보다 더 크고, 적색 주사영역(FR)은 녹색 주사영역(FG)보다 더 작고, 청색 영상(IB)은 녹색 영상(IG)보다 더 작게 재생되고, 적생 영상(IR)은 녹색 영상(IG)보다 더 크게 표시된다. 이와 같이, 수직방향으로의 컬러편차가 발생된다. 컬러편차를 제거하기 위하여, 적색 및 청색 주사영역(FR및 FB)들은 제1 및 제2보정 진동밀러(170 및 171)들용 구동신호들을 제어함에 의해 녹색 주사영역(FG)과 동일하게 조절된다.
제17도는 공통 진동밀러(113)와 제1 및 제2보정 진동밀러(170 및 171)용 편향신호들을 예시하고 있다. 신호는 공통 진동밀러(113)용 편향신호의 파형을 나타내고, 신호
Figure kpo00002
및
Figure kpo00003
는 각각 제1 및 제2보정밀러(170 및 171)용 검출신호들의 파형을 나타낸다. 녹색 광비임은 컬러편차 보정용 표준 비임으로서 사용되고, 편향 신호 파형
Figure kpo00004
에 따라 진동된 공통 진동밀러(113)에 의해서만 편향된다. 적색 주사영역(FR)이 녹색 주사영역(FG)보다 더 작기 때문에, 제1보정밀러(170)는 공통 편향 신호
Figure kpo00005
와 동일한 위상을 가진 편향신호 파형
Figure kpo00006
에 따라 진동되고, 그리하여 적색 광비임은 수직방향으로 큰 정도로 편향되고 그리하여 적색 주사영역(FR)이 녹색주사 영역(FG)와 동일하게 된다.
이와 반대로, 제2보정밀러(171)는 공통 편향신호
Figure kpo00007
와 반대위상을 가진 편향신호
Figure kpo00008
에 따라 진동되고, 그리하여 수직방향으로의 청색 광비임의 편향량은 감소된다.
이와 같이, 적색 및 청색 주사영역(FR및 FB)은 녹색 주사영역(FG)와 완전히 동일하게 될 수 있다. 그러므로 적색 및 청색 영상(IR및 IB)의 수직 높이와 동일하게 된다.
여태까지 설명된 예에서, 색 수차가 대물렌즈의 광축으로부터 거리의 증가에 따라 선형으로 증가된다고 하자. 그러나, 본 발명에 의하면, 색 수차가 제18a도에 예시된 바와 같이 비선형으로 나타날 때, 제18b도에 예시된 비-선형 편향 신호를 사용하여 색수차를 보정하는 것이 가능하다.
제19도는 본 발명에 따른 색수차 보정장치의 다른 실시예를 도시한 개략도이다. 이 실시예에서, 진동 밀러 대신에 평행평면판(175)이 사용된다.
평면판(175)은 주-주사방향(X)으로 뻗어 있는 축에 대해 이동 가능하게 광로에 배치된다. 그러므로, 투과된 광비임은 제19도에 예시된 바와 같이 광축으로부터 편이되고, 편차량은 평행평면판(175)의 경사각에 관한 것이다.
이와 같이, 제17도에서 평향 신호
Figure kpo00009
또는
Figure kpo00010
와 유사한 보정 신호에 따라 평행평면판(175)을 회전시킴에 의해 색 수차를 보정하는 것이 가능하다.
본 발명에 의하면, 수평방향으로 색수차를 보정하는 것이 가능하다. 제20a도에 예시된 바와 같이, 적색, 녹색 및 청색 주사 프레임(FR, FG및 FB)들은 대물렌즈의 색수차로 인해 수평방향으로의 다른 크기들을 가지고 있다.
다시 말해서, 적색 주사영역(FR)이 녹색 주사영역(FG)보다 더 작을 때, 제2선형 영상 센서(130)상에 형성된 대상체(O)의 적색 영상(MR)은 제1선형 영상 센서(119)상에 형성된 녹색 영상(MG)보다 더 작고, 그리하여 컬러 모니터(150)에 재생된 적색 영상(IR)은 녹색 영상(IG)보다 더 작다. 청색 주사영역(FB)이 녹색 주사영역(FG)보다 더 크기 때문에, 제3선형 영상 센서(141)상에 형성된 청색 영상(MB)은 녹색영상(MG)보다 더 크게 되고, 그리하여 컬러 모니터(150)상에 표시된 청색 영상(IB)은 녹색영상(IG)보다 더 크게된다. 이와 같이, 수평방향으로 색 편차가 발생한다. 그러한 컬러 편차는 광축들을 따라 선형 영상 센서들의 위치들을 조절함에 의해 또는 제12도에 도시된 바와 같이 오목 렌즈들을 이동시킴에 의해 보상될 수 있다. 그러나, 그러한 경우에, 컬러 영상들은 선형 영상 센서들 상에 정확하게 집속되지 않을 수 있고, 그리하여 컬러 영상들의 선명도가 나빠진다.
본 실시예에 있어서, 선형 영상 센서(119, 130 및 141)들은 합초 위치에 배치되고, 선형 영상 센서들의 독출 주파수들은 서로 각개의 컬러 영상들의 배율을 동일하게 하기 위하여 색 수차에 따라 조절된다.
제20c도는 제12도에 도시된 컬러 영상 픽업장치의 제1, 제2 및 제3선형 영상 센서(119, 130 및 141)들용 독출 클럭펄스(WR, WG및 WB)들의 파형들을 도시한다. 선형 영상 센서 상에 형성된 영상의 수평디멘젼이 기준치보다 더 작을 때, 독출 클럭 주파수는 감소되고, 선형 영상 센서상의 영상이 표준 영상보다 더 클 때, 독출 클럭 주파수는 증가된다. 본 실시예에 있어서, 제1선형 영상 센서(119)는 표준 컬러 영상, 즉, 녹색 영상(MG)을 수신하는 제2선형 영상 센서(130)의 독출 클러펄스(WG)들 보다 더 낮은 주파수를 가진 독출 클럭펄스(WR)들에 의해 독출된다. 게다가, 제3선형 영상 센서(141)는 클럭펄스(WG)보다 더 높은 주파수를 가진 독출 클럭펄스(WB)에 의해 독출된다. 그리고나서, 제20d도에 도시된 바와 같이, 컬러 모니터(150)상에, 동일한 수평 디멘젼을 가진 적색, 녹색 및 청색 영상들이 재생된다.
이와 같이, 대물렌즈의 색 수차로 인한 수평 방향의 컬러 편차는 선형 영상 센서들용 독출 클럭 펄스들의 주파수들을 조절함에 의해 용이하고 정확하게 보정될 수 있고, 한편 영상의 선면도가 높게 유지될 수 있다.
선형 영상 센서(119, 130 및 141)들용 독출클럭 펄스(WR, WG및 WB)들의 주파수들은 클럭 펄스 발생회로(143)에 제공된 조절 부재들을 수동으로 제어함에 의해 조절될 수 있다. 게다가, 색 수차는 특정 대물렌즈들에 고유한 것이고, 각개의 대물렌즈들에 요구된 독출 클럭 펄스 주파수들은 ROM에 사전에 기억되었고, 필요한 데이터는 대물렌즈가 다른 렌즈로 교체될 때 ROM에서 자동 독출될 수 있다.
제21도는 수평 방향의 컬러 편차가 보상될 수 있는 구동 회로의 다른 실시예를 도시한 회로도이다.
제21도에 있어서, 제15도에 도시된 것과 유사한 부분들은 제15도에 사용된 동일한 참조 부호들로 표시되었다.
본 실시예에서, 제1, 제2 및 제3선형 영상 센서(119, 130 및 141)들은 서로 동기적으로 동일한 독출 클럭펄스들에 의해 독출된다. 그리고나서, 적색, 녹색 및 청색 영상 신호(R, G 및 B)들은 동기회로(142)로부터 수평 동기 신호(H)를 수신하는 서입 제어 회로(179)의 제어하에 증폭기(147, 148 및 149)들을 통해 각각 메모리(176, 177 및 178)들에 기억된다. 그리고나서, 적색, 녹색 및 청색 신호들은 수평 방향의 편차에 해당하는 다른 독출 주파수들에서 독출 제어 회로(180)의 제어하에 메모리(176, 177 및 178)들에서 독출된다. 다시 말해서, 적색 신호는 녹색신호를 독출하기 위한 주파수(fG)보다 더 낮은 주파수(fR)를 가진 독출 신호에 의해 천천히 독출되고, 청색 신호는 fG보다 더 높은 주파수(fB)에 따라 독출된다. 메모리(176, 177 및 178)들에서의 독출 타이밍들은 각개의 컬러 영상들의 중점들이 동시에 독출되도록 결정된다는 것을 유의해야 한다. 그러므로, 실제로 독출된 메모리 스테어지들의 수는 각계의 메모리(176, 177 및 178)들에 대해 다르다. 그리고나서, 적색, 녹색 및 청색 신호들은 컬러 모니터(150)상에 재생되고, 제15도를 참고로 하여 상술한 것과 동일한 방식으로 비디오 테이프 레코더(151)에 의해 기록된다. 각각의 메모리는 한쌍의 라인 메모리들이나 하나의 프레임 메모리로 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 컬러 영상 픽업 장치에 있어서, 정렬 오차와 색수차 이외의 수차들로 인한 수평 방향의 어떤 영상 편차를 제거하는 것이 가능하다. 비록 색 수차로 인한 찌그러짐이 보정될지라도, 영상은 여러 가지 요인들로 인하여 수평방향으로 찌그러질 수 있다. 예를 들어, 만일 밀러들과 렌즈들이 정확하게 정렬되지 않았다면, 영상은 여러 가지 형태로 변형된다. 본 발명에 의하면, 그러한 영상 찌그러짐은 선형 영상 센서의 독출 주파수를 적당히 조절함에 의해 효과적으로 보정될 수 있다.
제22a도는, 소위 항아리형 찌그러짐에 속하는, 모니터 상에 재생된 래스터 영상은 예시하고 있다.
그러한 찌그러짐은 중앙 부분이 신장되고 상하 부분이 수평방향으로 감소될 때 나타난다. 그리하여, 독출 클럭 주파수는 제22b도에 예시된 바와 같이 주파수가 상하 부분들에서 더 낮고 중앙 부분에서 더 높게 되는 그러한 형태로 변화된다. 이 목적으로, 제15도에 도시된 실시예에서, 수평 및 수직 동기 신호(H 및 V)들은 동기회로(142)로부터 클럭 펄스 발생회로(143)에 공급되어 클럭 펄스 발생회로(143)가 수직 동기 신호(V)와 동기적으로 변화하는 주파수를 가진 독출 클럭 펄스들을 발생하게 한다.
그리고나서 찌그러짐은 제22c도에 도시된 바와 같이 보정될 수 있다. 제21도에 예시된 실시예에 있어서, 동일한 보정은 독출 제어 회로(180)로부터 공급된 독출 신호의 주파수를 변화함에 의해 실시될 수 있다.
제23a도는 배율이 우측 반 부분에서 감소되고 좌측 반 부분에서 증가되는 편차의 다른 예시를 도시하고 있다.
그러한 편차는 밀러가 광축에 관해 정확하게 배열되지 않을 때 발생될 수 있다. 그러한 편차를 제거하기 위하여, 선형 영상 주파수에서의 독출 주파수는 제23b도에 예시된 바와 같이 좌측 반 부분에서 증가되고, 우측 반 부분에서 감소된다. 수평방향의 배율의 변화로 인한 편차가 보상될 때, 모니터 상에 표시된 영상의 디멘젼의 정확도는 개선된다.
이것은 IC패턴의 디멘젼들이 모니터상에 재생된 영상을 기초로 하여 측정될 때 특히 유익하다.
제24a도는 찌그러짐의 또 다른 예시를 도시한 것이다. 본 예시에서, 찌그러짐은 비 선형으로 나타난다.
이 경우에, 선형 영상 센서에서의 독출 주파수가 제24b도에 예시된 바와 같이 비선형으로 변화할 때, 찌그러짐은 효과적으로 보정될 수 있다.
제23 및 24도를 참고로 하여 상술된 보정 방법들은 제21도에 도시된 실시예에 메모리용 독출 주파수를 변화시킴에 의해 동일하게 적용될 수 있다. 게다가, 찌그러짐을 보정하는 상술된 이론은 단일 광비임을 사용하는 단색 영상 픽업 장치에 동등하게 적용될 수 있다.
제25도는 본 발명에 따른 영상 픽업 장치의 다른 실시예를 예시한 개략도이다. 제25도에 있어서, 제12도에 도시된 것과 유사한 부분들은 제12도에 사용된 동일한 참조부호들로 표시된다. 제12도에 도시된 실시예와 본 실시예를 비교할 때, 여러 광학 소자들이 서로에 가까이 배열되고 전체 장치가 소형으로 구성될 수 있다는 것이 분명하다. 다시 말해서, 본 실시예에서, 공통편향 밀러(113)는 음향 광학 소자(106, 122 및 134)들 바로 뒤에 배열되고, 그리하여 제12도에 예시된 릴레이 렌즈(107, 108, 123, 124, 135 및 136)들이 제거된다.
제26도는 본 발명에 따른 영상 픽업 장치의 다른 실시예를 예시한 개략도이다. 지금까지 설명된 실시예들에 있어서, 주-주사는 주-주사방향(X)으로 광비임을 편향시키는 음향 광학 소자에 의해 실시된다. 그러나, 그러한 음향 광학 소자는 값이 비싸고, 따라서 전체 장치가 비용이 많이 든다. 특히 세 개의 음향 광학 소자들이 제공되어 있는 컬러 영상 픽업 장치에 있어서, 그 장치는 값이 비싸지기 쉽다. 게다가, 음향 광학 소자에 있어서, 비록 입사각이 단지 약간만 변할지라도, 광비임은 정확히 편향될 수 없다. 그러므로, 음향 광학 소자의 조절은 매우 귀찮게 된다. 제26도에 도시된 실시예에 있어서, 레이저 광원(201)으로부터 방출된 광비임은 신장기(202)에 의해 평행 비임으로 확장되고, 그리하여 제26도의 도면과 평행인 부-주사방향(Y)으로만 광비임을 수렴시키는 원기둥 렌즈(203)상에 입사된다. 그러므로, 원기둥 렌즈(203)을 통과한 후, 주-주사방향(X)으로 뻗어 있는 매우 엷은 직선 광비임의 얻어질 수 있다.
이 광비임은 반투명 거울(204)을 투과되고, 방향
Figure kpo00011
및
Figure kpo00012
로 진동 회전하는 진동 밀러(205)상에 입사된다. 그러므로, 광비임은 수직주사 주파수에 해당하는 일정한 주파수로 부-주사방향(Y)으로 편향된다.
이와 같이 평향된 직선 광비임은 영상 렌즈(206)와 릴레이 렌즈(207)를 통해 대물렌즈(208)상에 입사되고, 매우 엷은 직선 광점으로서 시료(209)상에 집속된다.
이와 같이, 시료(209)는 직선 광비임에 의해 2차원적으로 주사된다.
시료(209)에 의해 반사된 광속은 대물렌즈(208)에 의해 보정되고, 렌즈(207 및 208)들을 통해 진동밀러(205)에 의해 반사된다. 게다가, 진동밀러(205)에 의해 반사된 광비임은 반투명 밀러(204)를 통해 선형 영상 센서(210)상에 입사된다. 선형 영상센서(210)는 영상 렌즈(206)의 초점에 배열되고, 주-주사방향(X)으로 정렬된 다수의 광전 변환 소자들로 구성한다. 다시 말해서, 직선 광점(211)은 제27도에 예시된 바와 같이 선형 영상 센서(210)의 광전 변환 소자(210a, 210b, …, 210n)상에 투사된다. 그리고나서, 선형 영상 센서(210)는 영상신호를 유도하도록 수평돌기 주파수에 관한 독출 주파수에 관한 독출 주파수에서 독출된다. 본 실시예에서, 주-주사방향으로 뻗어 있는 직선 광점(211)이 선형 영상 센서(210)에 의해 주사되기 때문에 주-주사는 주-주사방향으로 기계적 요동에 의해 영향 받는 일 없이 정확하게 실행될 수 있고, 이와 같이해서 매우 선명한 영상이 얻어질 수 있다.
제28도는 영상 픽업 장치의 구동회로의 실시예를 도시한 블록도이다. 수평 및 수직 동기 신호(H 및 V)들을 발생하기 위한 동기 회로(220)가 제공되어 있다. 수평동기 신호(H)는 클럭 펄스 발생회로(221)에 공급되어 반복 주파수 fC=N.fH를 가진 독출 클럭 펄스들을 발생한다. 여기서 N은 선형 영상 센서(210)의 광전 변환 소자(210a, 210b, …… 210n)들의 수이고, fH는 수평 동기 신호(H)의 주파수이다. 그러므로, 각각의 광전 변환 소자는 수평 동기 신호(H)의 주기로 주사된다. 수직 동기 신호(V)는 수직 동기 주파수(fV)의 리듬으로 주기적으로 진동밀러(205)가 진동되는 구동 신호를 발생시키도록 진동 밀러 구동 회로(222)에 공급된다. 선형 영상 센서(210)의 독출된 광전 출력 신호는 증폭기(224)에 의해 증폭되고, 그리고나서, 프로세서 회로(223)에 의해 수평 및 수직 동기 신호(H 및 V)들이 거기에 가산된 후 모니터(225)와 비디오 테이프 레코더(226)에 공급된다.
제29도는 본 발명에 따른 컬러 영상 픽업 장치의 다른 실시예를 도시한 개략도이다. 제29도에서, 제12도에 도시된 것과 유사한 부분들은 제12도에 사용된 것과 동일한 참조 부호들로 표시된다. 본 실시예에 있어서, 제1, 제2 및 제3원기둥 렌즈(230, 231, 232)들은 제29도의 도면의 평면에 수직인 주-주사방향(X)으로 뻗어 있는 적색, 녹색 및 청색 직선 광비임들을 각각 형성 하도록 신장기(104, 120, 132)들과 편광 프리즘(109, 125, 131)들 사이에 배열된다. 이들 직선 광비임들은 공통 광로에 의해 진동밀러(113)상에 입사되고, 진동 밀러(113)은 주-주사방향(X)에 수직인 부-주사방향(Y)으로 광비임들을 편향시키도록 수직 동기 주파수(fV)로 진동회전된다. 시료(117)에 의해 반사된 광비임들이 진동밀러(113)에 의해 다시 편향된 후, 그것들은 직선광점들로서 선형 영상 센서(119, 130 및 141)들 상에 입사된다. 그리고나서, 직선 영상 센서(119, 130 및 141)들은 적색, 녹색 및 청색 영상 신호들을 유도하도록 수평 동기신호의 주기에서 서로 동기적으로 독출된다.
제26 및 제29도에 예시된 원기둥 렌즈를 사용하는 실시예들에 있어서, 수평 방향으로의 영상의 해상도는 음향 광학 소자를 사용하는 실시예와 비교해서 약간 낮아지나, 수직 방향의 해상도는 아주 높다. 게다가, 광비임은 주-주사 방향으로 수렴되고, 선형 영상 센서 상에 높은 세기를 가진 직선 광점을 형성하는 것이 가능하고, 높은 S/N을 가진 영상 신호를 얻을 수 있다.
제30도는 본 발명에 따른 영상 픽업 장치의 또 다른 실시예를 도시한 개략도이다. 통상의 스틸 카메라나 텔레비젼 카메라를 사용함에 의해 미세 곤충들과 꽃들의 매크로 사진을 찍는 경우에, 대상체의 모든 부분들이 선명하게 집속된 영상을 얻는 것이 가능하다. 합초 영약을 신장하기 위하여, 대물 렌즈의 초점 깊이를 증가시키는 것이 유효하다. 그러나, 그러한 경우에, 해상도가 감소될 수 있고, 만일 대상체가 광축 방향으로 대형 크기를 가질 경우, 전체 대상체가 선명하게 집속될 수 없다.
그러한 결점을 회피하기 위하여, 광스크린에 집속되도록 조절되는 대물렌즈의 광축에 대해 직각으로 매우 엷은 광스크린이 형성된 광주사 카메라가 개발되었었다. 그리하여, 대상체는 광스크린을 통해 광축을 따라 이동되고, 한편 카메라의 셔터는 개방된 채 남아 있는다.
이와 같이, 광스크린을 통과하는 대상체 부분들의 선명한 영상들은 대상체의 모든 부분들이 선명하게 집속되는 사진을 얻기 위하여 사진 필름 상에 연속적으로 형성된다. 그러한 사진은 주사형 전자 마치크로스코우프에 의해 취해진 사진과 공통점이 있으나, 컬러 필름이 사용될 때 컬러 영상을 얻는 것이 가능하다.
그러나, 공지된 광주사 카메라에 있어서, 높은 세기를 가진 매우 엷은 광스크린을 형성하는 것은 매우 어렵다. 그러므로, 단일 시간을 얻기 위하여 1분과 같은 긴 시간이 걸리는 결점이 있다. 게다가, 광주사 카메라에 있어서, 광스크린의 두께가 미크론의 계수로 엷게 형성될 수 없기 때문에, 반도체 칩의 총안의 형성 구조의 선명한 영상을 형성하는 것이 불가능하다.
제30도에 도시된 실시예에서, 그것의 전체 깊이에 걸쳐 대상체의 매우 선명한 영상을 얻는 것이 가능하다.
제30도에 도시된 컬러 영상 픽업 장치의 광학 시스템은 제12도에 예시된 것과 거의 유사하고, 제12도에 도시된 것과 유시한 부분들은 제12도에 사용된 동일한 참조 부호들로 표시되었다. 본 실시예에서, 시료(117)는 화살표 A 및 B로 도시된 바와 같이 대물렌즈(116)의 광축 방향으로 이동 가능하게 배열된 스테이지(250)상에 배치된다. 스테이지(250)는 스테이지 구동회로(252)에 의해 제어되는 스테이지 구동 기구(251)에 의해 구동된다.
더욱이 적색, 녹색 및 청색 프레임 메모리(253R, 253G 및 253B)들로 구성하는 신호처리회로(253)이 제공되어 있다. 스테이지 구동회로(252) 및 신호처리회로(253)들은 제어회로(254)에 의해 제어된다. 적색, 녹색, 청색 영상 신호들이 신호처리회로(253)에 적당하게 처리된 후, 영상 신호들은, 비디오 테이프 레코더(256)에 의해 기록되고 컬러 모니터(257)상에 표시되는, 컬러 텔레비젼 신호를 형성하도록 합성회로(255)에 공급된다.
제31도는 선형 영상 센서들용 구동회로와 신호처리회로(253)의 실시예를 예시하는 블록도이다.
구동회로는 수평 및 수직 동기 신호(H 및 V)들을 발생하는 동기회로(258)와, 광전 변환 소자의 수 N와 수평 동기 주파수 fH의 적(곱셈)과 동등한 반복 주기를 가진 독출 클럭 펄스들을 발생하기 위한 클럭 펄스 발생 회로(259)와, 음향 광학 소자(106, 122 및 134)들용 구동신호를 발생하기 위한 음향 광학 소자 구동회로(260)와, 수직 동기 신호(V)와 동기적으로 진동밀러(113)에 대한 구동신호를 발생하기 위한 진동밀러 구동회로(261)로 구성한다.
본 실시예에 있어서, 음향광학 소자(106, 122 및 134)들은 수평 동기 신호(H)와 동기적으로 구동된다. 그러나, 상술한 바와 같이, 그것들은 수평 동기 신호 보다 더 높은 주파수로 구동될 수 있다.
선형 영상 센서(119, 131 및 141)들에서 독출된 적색, 녹색 및 청색 영상 신호들은 증폭기(262, 263 및 264)들에 의해 증폭되고, 그리고 나서 A/D 변환기(265, 266 및 267)들에 의해 디지털 신호들로 변환된다.
디지털 영상 신호들은 그리고 나서 신호처리회로(253)에 제공된 연산회로(268, 269 및 270)들에 공급된다.
본 실시예에서, 가장 간단한 연산은 신호처리회로(253)에 컬러 영상 신호들에 대해 실행된다. 먼저, 스테이지(250)는 초기 위치로 설정되고, 적색, 녹색 및 청색 광비임들은 음향 광학 소자(106, 122 및 134)들에 의해 2차원적으로 편향되어, 대물렌즈(116)의 초점에 처해 있는 주사면상에 적색, 녹색 및 청색 래스터를 형성하도록 한다. 동시에, 스테이지(250)는 수직 주사 속도 보다 충분히 더 낮은 속도로 광축을 따라 이동된다.
진동밀러(113)가 한 주기씩 진동 회전되는 동안, 1피일드의 컬러 영상 회로들은 증폭기(262, 263 및 264)들을 통해 연산회로(268, 269 및 270)들에 공급되고, 그리고 나서 각각 프레임 메모리(253R, 253G 및 253B)들에 기억된다. 다음에, 스테이지(250)가 대물렌즈(116)의 광축을 따라 매우 작은 거리를 이동한 후에, 다음 피일드의 컬러 영상 신호들은 프레임 메모리(252R, 253G 및 253B)들에 기억된 영상 신호들이 또한 독출되는 연산회로(268, 269 및 270)들에 공급된다. 연산회로들에 있어서, 이들 컬러 영상 신호들은 서로에 대해 가산되고, 이와 같이 합해진 컬러 영상 신호들은 프레임 메모리(253R, 253G 및 253B)에 다시 기억된다.
동일한 신호 처리가 연속적으로 실행되고, 한편 스테이지(250)는 광축 방향으로 점차로 이동된다. 마지막으로, 프레임 메모리(253R, 253G 및 253B)들에 있어서, 여러 피일드들에 합해진 컬러 영상 신호들이 얻어진다.
그리고 나서, 프레임 메모리들에 기억된 컬러 영상 신호들을 독출하고, 컬러 모니터(257)상에 컬러 영상을 재생한다. 경질의 사본을 형성시키는 것이 필요할 때, 모니터(257)상에 표시된 영상은 스틸 카메라(271)에 의해 사진이 찍혀진다.
본 발명에 따른 영상 픽업 장치에 있어서, 광비임이 2차원적으로 편향되고 주사면상에 매우 미세한 휘점으로서 집속되기 때문에, 주사면에 처해 있는 시료의 부분은 밝게 조명되나, 주사면 밖의 부분은 조명되지 않아서 어둡게 남게 된다. 그러므로, 시료가 주사면에 관해 이동될 때, 시료의 부분들의 선명한 영상들은 연속적으로 선형 영상 센서 상에 형상된다. 특히, 대물렌즈의 배율이 높을 때, 시료의 매우 선명하고 밝은 영상은 주사면 이외의 부분들이 매우 어둡게 되기 때문에 얻어질 수 있다.
연산회로(268, 269 및 270)들에서의 연산은 가산 연산에 국한되지 않으나, 변형될 수 있다.
예를 들어, 프레임 메모리(253R, 253G 및 253B)들에 최대치들을 기억시키는 것이 가능하다. 이것은 영상 신호들을 전에 기억된 영상 신호들과 비교함에 의해 간단히 실시될 수 있고, 나중 영상 신호들은 입력 신호들이 기억된 신호들보다 더 클때만 입력 신호들로 교체될 수 있다.
게다가, 연산회로(268, 269 및 270)들에 있어서, 각종 보간들이 각개의 대상체들에 대응하는 최적 영상들을 얻도록 실시될 수 있다.
게다가, 일정 속도로 스테이지(250)를 이동시키는 것이 늘 필요하지는 않다. 예를 들어, 대상체의 어두운 부분이 픽업될 때, 스테이지는 천천히 이동되고, 한편 밝은 부분에서 스테이지는 더 고속으로 구동된다. 그리하여, 균일한 명도를 가진 영상을 얻는 것이 가능하다.
본 발명은 상술된 실시예에 한정되지 않고, 많은 변형 예들이 본 발명의 범위 내에서 당 기술에서 숙련된 자에게 상상될 수 있다. 예를 들어, 상기 실시예들에 있어서, 진동밀러는 수직 주사 주파수로 구동되나, 그러나 메모리가 선형 영상 센서에서 독출된 영상 신호를 기억시키는 데에 사용될 때, 진동 밀러는 수직 주사 주파수 보다 더 높은 주파수로 진동 회전 될 수 있다.
게다가, 진동밀러는 회전 가능하게 배열된 다각형 밀러로 교체될 수 있다. 컬러 영상 픽업 장치에 있어서, 주-주사 방향으로 적색, 녹색 및 청색 광비임들을 편향시키기 위하여 세 개의 음향 광학 소자들이 제공되어 있다.
또한 단일 음향 광학 소자에 의해 세 개의 광비임들을 검출하는 것이 가능하다. 이 경우에, 세 개의 광비임들은 동일한 평면 또는 다른 평면들에 다른 입사각으로 음향 광학 소자상에 입사된다. 단일 음향 광학 소자를 사용하는 경우에, 공통 진동 밀러 상에 다른 방향들로 편향된 세 비임들을 입사되게 하기 위한 광학 시스템이 제공되어 있으나, 값비싼 음향 광학 소자들의 수를 최소화할 수 있고, 그리하여 전체 장치의 비용을 더 낮출 수 있다.
게다가, 제30도에 도시된 실시예에 있어서, 대물렌즈를 포함하는 광학 시스템은 고정으로 배열된 스테이지에 관한 광축 방향으로 이동될 수 있다.
지금까지 설명된 실시예에 있어서, 광원은 레이저로 구성하나, 그것은 백열등 및 고압 수은방전등과 같은 다른 광원들로 형성될 수 있다. 그러한 경우에, 광원의 앞에서 가시광선들을 선택적으로 차단하기 위한 필터를 제공함에 의해 형광 관찰을 실행하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 영상 픽업 장치의 유익한 효과들은 다음과 같이 요약될 수 있다:(1) 주-주사 방향으로 광비임을 편향시키기 위하여 편향 소자를 사용하는 경우에, 시료가 광비임 휘점에 의해 주사되고 선형 영상 센서가 전하 축적 기능을 가지기 때문에, 높은 S/N과 해상도를 가진 영상을 얻는 것이 가능하다. 또한 주사광원을 소형 크기로 할 수가 있다.
(2) 시료의 픽셀(화소)들이 늘 선형 영상 센서의 광전 변환 소자들에 관한 것이기 때문에, 비록 수평방향으로의 광비임의 주사 속도가 변할지라도, 찌그러짐이 없는 영상을 재생시키는 것이 가능하다.
(3) 시료 영상이 선형 영상 센서의 광전 변환 소자들과 정확하게 대응된다는 사실 때문에 렌즈들 및 밀러들로 인한 새이딩이 전기적 또는 기계적 수단에 의해 용이하게 보정될 수 있기 때문에, 균일한 명도를 가진 시료 영상을 얻는 것이 가능하다.
(4) 주-주사 주파수가 선형 영상 센서의 독출 주파수 보다 더 높게 될 때, 주사선 밀도는 주사 속도를 감소하는 일 없이 균등하게 증가될 수 있고, 그리하여 시료의 광학 정보를 정확히 재생시킬 수가 있다. 특히, 1000개 이상의 광전 변환 소자들을 가진 선형 영상 센서가 쉽게 구해질 수 있기 때문에, 높은 해상도를 가진 영상 신호를 쉽게 얻을 수 있다.
(5) 광원이 간섭성 광비임을 방출하는 레이저로 형성되기 때문에, 시료 표면의 총안 형성 구성으로 인한 간섭 현상이 발생된다.
(6) 생물체를 검사하는 경우에, 거기에 포함된 소량의 형광 성분은 선형 영상 센서에 의해 검출될 수 있는 형광을 방출하도록 레이저 광비임과 함께 여기 될 수 있다.

Claims (41)

  1. 광비임을 방출하기 위하여 최소한 하나의 광원을 포함하는 광원 장치와; 검사될 시료 상에 광비임의, 주-주사 방향으로 그리고 주-주사 방향에 수직인 부-주사 방향으로 뻗어 있는, 래스터를 투사시키기 위한 수단과; 주-주사 방향으로 선형으로 일련하여 있는 다수의 광전 변환 소자들을 가진 최소한 하나의 선형 영상 센서를 포함하는 광검출 장치와; 상기 광검출 장치의 선형 영상 센서 상에 시료에 의해 광학적으로 변조된 광속을 지향시키기 위한 수단과; 영상 신호를 유도하도록 선형 영상 센서의 광전 변환 소자들에 축적된 광전 전하들을 독출시키기 위한 수단으로 구성하는 것을 특징으로 하는 영상 픽업 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 래스터 투사 수단이 주-주사 주파수에서 광비임을 주-주사 방향으로 편향시키기 위한 제1수단과; 부-주사 주파수에서 광비임을 부-주사 방향으로 편향시키기 위한 제2수단과; 시료 상에 주- 및 부-주사 방향으로 편향된 광비임을 접속시키기 위한 렌즈로 구성하는 것을 특징으로 하는 영상 픽업 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1편향수단이 선형 영상 센서에서의 독출 주파수와 동일한 주-주사 주파수로 동작되는 것을 특징으로 하는 영상 픽업 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제1편향수단이 선형 영상 센서에서의 독출 주파수 보다 더 큰 주-주사 주파수로 동작되는 것을 특징으로 하는 영상 픽업 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 주-주사 주파수가 독출 주파수와 1보다 더 큰 정수와의 곱과 동등한 것을 특징으로 하는 영상 픽업 장치.
  6. 제2항에 있어서, 그 외에 제1편향수단과 렌즈 사이에 배열된 릴레이 렌즈 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 픽업 장치.
  7. 제2항에 있어서, 선형 영상 센서 상에 투사된 비임 휘점의 크기가 선형 영상 센서의 광전 변환 소자의 수광 구멍보다 약간 더 큰 것을 특징으로 하는 영상 픽업 장치.
  8. 제2항에 있어서, 그 외에 선형 영상 센서에 지향된 광비임의 일부를 수취함에 의해 렌즈의 집속 조건을 검출하기 위한 초점 검출 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 픽업 장치.
  9. 제2항에 있어서, 상기 광원이 레이저 광원으로 형성되는 것을 특징으로 하는 영상 픽업 장치.
  10. 제2항에 있어서, 상기 제1편향수단이 음향 광학 소자로 구성되는 것을 특징으로 하는 영상 픽업 장치.
  11. 제2항에 있어서, 상기 제2편향수단이 진동 밀러로 구성하는 것을 특징으로 하는 영상 픽업 장치.
  12. 제2항에 있어서, 상기 제2편향수단이 회전식 다각형 밀러로 구성하는 것을 특징으로 하는 영상 픽업 장치.
  13. 제2항에 있어서, 상기 광원 장치가 적색, 녹색 및 청색 광비임을 방출하기 위한 적색, 녹색 및 청색 광원들로 구성하고, 상기 광검출 장치가 각각 적색, 녹색 및 청색 광비임들을 수취하기 위한 세 개의 선형 영상 센서들로 구성하고, 장치가 그 외에 적색, 녹색 및 청색 광비임들을 제1 및 제2편향수단 사이에 배치된 공통 광로로 입사시키기 위한 광학 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 픽업 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 광학 시스템이 하나의 광비임의 광로에 배열된 제1 및 제2색 선별 밀러들로 구성하는 것을 특징으로 하는 영상 픽업 장치.
  15. 제13항에 있어서, 그 외에 하나의 선형 영상 센서를 향해 지향된 하나의 광비임의 일부분에 의해 집속조건을 검출하기 위한 초점 검출 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 픽업 장치.
  16. 제13항에 있어서, 상기 광학 시스템이 최소한 두 개의 광비임들에 관한 선형 영상 센서들상에 투사된 래스터 영상들의 크기를 조절하기 위하여 최소한 두 개의 광비임들의 광로들을 따라 이동 가능하게 배열된 최소한 두 개의 오목 랜즈들로 구성하는 것을 특징으로 하는 영상 픽업 장치.
  17. 제13항에 있어서, 그 외에 부-주사 방향으로의 래스터의 편차가 보상될 수 있도록 제2편향수단과 동기적으로 부-주사 방향으로 최소한 두 개의 광비임들을 편향시키기 위한 최소한 두 개의 제3편향수단들을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 픽업 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제3편향수단이 선형으로 구동됨을 특징으로 하는 영상 픽업 장치.
  19. 제17항에 있어서, 상기 제3편향수단이 비-선형으로 구동됨을 특징으로 하는 영상 픽업 장치.
  20. 제17항에 있어서, 상기 제3편향수단이 진동 수단으로 구성됨을 특징으로 하는 영상 픽업 장치.
  21. 제17항에 있어서, 상기 제3편향수단이 주-주사 방향으로 뻗어 있는 축에 대해 회전 가능하게 배치된 평행 평면판으로 구성함을 특징으로 하는 영상 픽업 장치.
  22. 제13항에 있어서, 최소한 두 개의 선형 영상 센서들의 최소한 두 개의 독출 주파수들은 적색, 녹색 및 청색 래스터들 사이에서 주-주사 방향으로의 어떤 편차도 보상될 수 있게 조절 가능한 것을 특징으로 하는 영상 픽업 장치.
  23. 제13항에 있어서, 상기 독출 수단이 세 개의 선형 영상 센서들에서 독출된 영상 신호들을 각각 기억시키기 위한 세 개의 메모리들과, 세 개의 메모리들에서의 서입 동작을 제어하기 위한 서입 제어회로와, 세 개의 메모리들에서의 독출 장치를 제어하기 위한 독출 제어회로로 구성하는 것을 특징으로 하는 영상 픽업 장치.
  24. 제23항에 있어서, 적색, 녹색 및 청색 래스터들 사이의 주-주사 방향으로의 편차가 보상될 수 있게 최소한 두 개의 메모리들의 독출 주파수가 조절 가능한 것을 특징으로 하는 영상 픽업 장치.
  25. 제24항에 있어서, 상기 독출 주파수가 선형으로 변화됨을 특징으로 하는 영상 픽업 장치.
  26. 제24항에 있어서, 상기 독출 주파수가 비-선형으로 변화됨을 특징으로 하는 영상 픽업 장치.
  27. 제23항에 있어서, 최소한 하나의 메모리의 독출 주파수는 부-주사 방향으로의 래스터의 어떤 편차가 보상될 수 있게 조절됨을 특징으로 하는 영상 픽업 장치.
  28. 제2항에 있어서, 그 외에 시료를 지지하기 위한 스테이지와, 광축 방향으로 렌즈에 대해 스테이지를 이동시키는 수단과, 선형 영상 센서의 독출된 영상 신호를 기억하는 프레임 메모리를 포함하는 신호처리회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 픽업 장치.
  29. 제28항에 있어서, 상기 신호처리회로가 선형 영상 센서의 각개의 광전 변환 소자들의 독출된 영상 신호들의 합을 유도하는 것을 특징으로 하는 영상 픽업 장치.
  30. 제28항에 있어서, 스테이지가 일정 속도로 이동됨을 특징으로 하는 영상 픽업 장치.
  31. 제28항에 있어서, 스테이지가 변환 속도로 이동됨을 특징으로 하는 영상 픽업 장치.
  32. 제2항에 있어서, 상기 제2편향수단이 상기 제1편향수단 바로 뒤에 배치됨을 특징으로 하는 영상 픽업 장치.
  33. 제1항에 있어서, 상기 래스터 투사 수단이 광원으로부터 방출된 광비임을 신장하기 위한 신장기와, 직선 광비임을 형성하도록 부-주사 방향으로만 신장된 광비임을 수렴하기 위한 원기둥 렌즈와, 부-주사 방향으로 수렴된 광비임을 편향하기 위한 진동 밀러와, 직선 광점으로서 시료 상에 편향된 광비임을 집속하기 위한 렌즈로 구성함을 특징으로 하는 영상 픽업 장치.
  34. 제33항에 있어서, 상기 광원 장치가 적색, 녹색 및 청색 광비임들을 각각 방출하는 적색, 녹색 및 청색 광원들로 구성하고; 상기 래스터 투사 장치가, 각개의 적색, 녹색 및 청색 광로에 각각 배열된, 세쌍의 신장기 및 원기둥 렌즈들과, 공통 광로로 적색, 녹색 및 청색 광비임들을 입사시키기 위한 광학 시스템과, 공통 광로를 따라 전파하는 적색, 녹색 및 청색 광비임들을 수취하고 부-주사 방향으로 적색, 녹색 및 청색 광비임들을 편향시키도록 배열된 단일 진동 밀러로 구성함을 특징으로 하는 영상 픽업 장치.
  35. 제2항에 있어서, 상기 렌즈가 시료에 의해 반사된 광속을 수집하고; 장치가 그 위에 대물렌즈로부터 방사하는 그리고 선형 영상 센서 상에 상기 제2편향수단에 의해 편향되는 광비임을 지향시키기 위한 광학 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 픽업 장치.
  36. 제35항에 있어서, 상기 광학 시스템이 제1 및 제2편향수단들 사이에 배치된 반투명 밀러로 구성함을 특징으로 하는 영상 픽업 장치.
  37. 제35항에 있어서, 상기 광학 시스템이 편광 소자와, 제1 및 제2편향수단들 사이에 배치된 1/4 파장판으로 구성함으로 특징으로 하는 영상 픽업 장치.
  38. 제8항에 있어서, 그 외에 시료를 통해 투과된 광속을 수집하는 대물렌즈와, 제2편향수단과 동기적으로 부-주사 방향으로 대물렌즈로부터 방사하는 광비임을 편향시키는 제3편향수단과, 선형 영상 센서 상에 제3편향수단에 의해 편향된 광비임을 지향시키는 광학 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 픽업 장치.
  39. 제38항에 있어서, 상기 제2 및 제3편향수단이 부-주사 방향으로 뻗어 있는 축에 대해 진동 회전하는 평판의 전 후면들 상에 형성된 반사면들로 구성함을 특징으로 하는 영상 픽업 장치.
  40. 제39항에 있어서, 상기 평판이 서로에 대해 수직인 제1 및 제2위치들을 취하고; 장치가 그 외에 제1 및 제2위치들을 취하는 광로 전환 소자를 포함하고, 평판 및 광로 전환 소자들이 제1위치에 있을 때, 제1 및 제2편향수단에 의해 편향된 광비임이 시료 상에 투사되고, 시료에 의해 반사된 광속이 대물렌즈에 의해 수집되고, 반사형 검사를 실시하도록 제2편향수단과 광로 전환 소자를 통해 선형 영상 센서상에 투사되며, 그리고 상기 평판 및 광로 전환 소자들이 제2위치들에 있을 때, 제1 및 제2편향수단에 의해 편향된 광비임이 집광 렌즈에 의해 시료 상에 투사되고, 시료를 투과한 광속이 대물렌즈에 의해 수집되고 투과형 검사를 실시하도록 제3편향수단과 광로 전환 소자를 통해 상기 선형 영상 센서 상에 투사됨을 특징으로 하는 영상 픽업 장치.
  41. 제40항에 있어서, 그 외에 평판과 집광 렌즈 사이의 광로에 배치된 우 및 좌측을 반전하는 광학 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 픽업 장치.
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