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観察システム NEW 新技術説明会

国内特許コード P180015244
整理番号 (S2015-1988-N50)
掲載日 2018年8月31日
出願番号 特願2017-535578
出願日 平成28年8月19日(2016.8.19)
国際出願番号 JP2016074265
国際公開番号 WO2017030194
国際出願日 平成28年8月19日(2016.8.19)
国際公開日 平成29年2月23日(2017.2.23)
優先権データ
  • 特願2015-161758 (2015.8.19) JP
発明者
  • 臼杵 深
  • ▲高▼田 智裕
出願人
  • 国立大学法人静岡大学
発明の名称 観察システム NEW 新技術説明会
発明の概要 安価なシステムで、外乱が生じた場合であっても正しい高分解能画像を安定して得ることを目的とする。所定範囲のコヒーレント長を有する光源2と、光源2からの第1及び第2の光を観察対象物Sへ導く第1及び第2の光路3,4と、第1及び第2の光による第1の干渉縞を生成させる干渉縞生成部6と、第1及び第2の光の内の観察対象物Sによる第1及び第2の反射光による第2の干渉縞の光強度分布を測定する測定部12と、第2の干渉縞の光強度分布の変位量に基づき第1の干渉縞における位相のシフト量を算出する演算部13と、を備える。
従来技術、競合技術の概要


従来、光学顕微鏡を用いて高い空間分解能を実現する顕微法として、変調照明顕微法(SIM:Structured Illumination Microscopy)が知られている。変調照明顕微法では、観察対象物について計測、外観検査等といった観察を行う場合、縞模様の光強度分布を有する光(変調照明)を観察対象物へ照射し、これにより引き起こされるモアレ効果によって、光学顕微鏡の回折限界よりも高い空間周波数の情報を低周波側にシフトさせる。そして、その情報を有する像分布を光学顕微鏡により取得し、その像分布に対して信号処理を行うことで高周波の情報を再現する。このようにして、変調照明顕微法を用い高分解能画像を得ることができる。



変調照明顕微法を用いた観察システムとして、例えば非特許文献1には、レーザ光源と、レーザ光源から発せられるレーザ光の一部を観察対象物へ導く光路と、レーザ光の残部を観察対象物へ導く別の光路と、上記光路の光路長を伸縮させるステージと、を備える観察システムが開示されている。この観察システムでは、レーザ光の一部及び残部を干渉させて観察対象物上に干渉縞を生成させ、観察対象物により散乱された光を撮像し、撮像された像分布に基づいて観察対象物の形状分布を算出している。



ところで、この観察システムは、互いに異なる位相を有する干渉縞を生成するために、ステージを動作させて各光路の光路長差を増減させる。しかしながら、この観察システムでは、光源としてコヒーレント長の長いレーザ光源を用いるため、干渉縞と、その位相が1波長シフトする毎に生成される干渉縞と、を外観上見分けることは困難である(波長毎の不確定性)。一方、観察対象物の形状分布を正しく算出するためには、干渉縞の位相のシフト量を精度良く検出する必要がある。そこで、この観察システムでは、ステージの駆動にピエゾアクチュエータを用いることで、ステージを微小な変位量で精密に駆動可能とし、干渉縞の位相を精度良く制御して当該位相のシフト量を精度良く検出している。

産業上の利用分野


本発明は、観察システムに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
所定範囲のコヒーレント長を有する光源と、
第1の光路長を有し、前記光源から発せられる光の一部である第1の光を前記光源から観察対象物へ導く第1の光路と、
第2の光路長を有し、前記光の残部である第2の光を前記光源から前記観察対象物へ導く第2の光路と、
前記第1の光及び前記第2の光を干渉させて前記観察対象物上に第1の干渉縞を生成させる干渉縞生成部と、
前記第1の光の内の前記観察対象物によって反射された第1の反射光と、前記第2の光の内の前記観察対象物によって反射された第2の反射光との干渉によって生成される第2の干渉縞の光強度分布を測定する測定部と、
前記測定部に接続された演算部と、
を備え、
前記演算部は、
前記第2の干渉縞における前記光強度分布の変位量に基づいて前記第1の干渉縞における位相のシフト量を算出する、
観察システム。

【請求項2】
前記第1の光路長又は前記第2の光路長を伸縮させる第1の光路長調整部と、
前記第1の干渉縞を呈する前記第1の光及び前記第2の光の内の前記観察対象物によって散乱された光の像分布を撮像する撮像部と、
第3の光路長を有し、前記第1の反射光を導く第3の光路と、
第4の光路長を有し、前記第2の反射光を導く第4の光路と、をさらに備え、
前記測定部は、前記第3の光路及び前記第4の光路の終端に設けられ、
前記演算部は、前記撮像部にも接続され、前記シフト量に応じた前記位相と、当該位相を有する前記第1の干渉縞に対応した前記像分布と、に基づいて前記観察対象物の形状分布を算出する、
請求項1記載の観察システム。

【請求項3】
前記演算部は、
互いに異なる少なくとも3つの前記位相と、これらの前記位相をそれぞれ有する少なくとも3つの前記第1の干渉縞に対応した少なくとも3つの前記像分布と、に基づいて前記観察対象物の形状分布を算出する、
請求項2記載の観察システム。

【請求項4】
前記測定部は、互いに異なる少なくとも3つの前記位相に対応する前記シフト量が前記演算部によって算出されるまで、前記光強度分布の測定を継続する、請求項3記載の観察システム。

【請求項5】
前記干渉縞生成部は、
前記第1の光路の終端に設けられ、前記第1の光を前記観察対象物上へ投光する第1の投光部と、
前記第3の光路の始端に設けられ、前記観察対象物を介して前記第1の投光部と対向する位置に配置され、前記第1の反射光を受光する第1の受光部と、
前記第2の光路の終端に設けられ、前記第2の光を前記観察対象物上へ投光する第2の投光部と、
前記第4の光路の始端に設けられ、前記観察対象物を介して前記第2の投光部と対向する位置に配置され、前記第2の反射光を受光する第2の受光部と、
を有する、
請求項2~4の何れか一項記載の観察システム。

【請求項6】
前記第1の投光部から前記第1の受光部へ前記第1の光が進行する第1の方向と、前記第2の投光部から前記第2の受光部へ前記第2の光が進行する第2の方向と、が前記観察対象物に対する平面視において略直交する、
請求項5記載の観察システム。

【請求項7】
前記第3の光路長又は前記第4の光路長を伸縮させる第2の光路長調整部を更に備える、
請求項2~6の何れか一項記載の観察システム。

【請求項8】
前記所定範囲のコヒーレント長は、レーザ光源のコヒーレント長より短い、
請求項1~7の何れか一項記載の観察システム。

【請求項9】
前記所定範囲のコヒーレント長は、1μm以上100μm以下である、
請求項1~8の何れか一項記載の観察システム。

【請求項10】
前記光源は、SLD光源又はLED光源である、
請求項1~9の何れか一項記載の観察システム。

【請求項11】
前記測定部は、ラインセンサである、
請求項1~10の何れか一項記載の観察システム。

【請求項12】
前記観察対象物から前記撮像部へ向かう軸線回りに回転可能に前記観察対象物を保持する回転台を更に備える、請求項2~7の何れか一項記載の観察システム。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 公開
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