(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを発生するレーザ光源と、
レーザ光源から出射した光ビームを第１の方向に周期的に偏向する音響光学素子と、
前記音響光学素子から出射した光ビームを、前記第１の方向と対応する方向にライン状に整列した複数のサブビームに変換する回折格子と、
前記音響光学素子と回折格子との間に配置され、音響光学素子から出射した光ビームを、そのビーム径を拡大して回折格子にリレーするリレー光学系と、
前記複数のサブビームを試料に向けて投射し、試料上において前記第１の方向と対応する方向にライン状に整列した複数の光スポットを形成する対物レンズと、
前記試料から出射した反射光を、前記対物レンズを介して受光する光検出手段とを有し、
前記試料上に形成された光スポットは、前記音響光学素子の偏向作用により、前記第１の方向と対応する方向に少なくとも隣接する光スポット間の離間距離だけスキャンされることを特徴とするレーザ顕微鏡。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザ顕微鏡において、さらに、試料上に形成された複数の光スポットと試料とを前記第１の方向と直交する第２の方向に相対移動させる副走査手段を有し、
前記副走査手段は、前記回折格子と対物レンズとの間の光路中に配置したビーム偏向手段又は前記試料を支持するステージの第２の方向に移動する移動機構により構成したことを特徴とするレーザ顕微鏡。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のレーザ顕微鏡において、前記光検出手段は、前記第１の方向と対応する方向に配列された複数の受光素子を有するラインセンサにより構成され、当該レーザ顕微鏡は、共焦点顕微鏡を構成することを特徴とするレーザ顕微鏡。
【請求項４】
光源から出射した光ビームを、第１の方向にライン状に整列し、第１の方向に周期的に偏向される複数のサブビームに変換するスキャナーであって、
光源から出射した光ビームを第１の方向に周期的に偏向する音響光学素子と、
音響光学素子から出射し、第１の方向に周期的に偏向した光ビームを前記第１の方向にライン状に整列した複数のサブビームに変換する回折格子と、
前記音響光学素子と回折格子との間に配置され、音響光学素子から出射した光ビームを、ビーム径を拡大して回折格子にリレーするリレー光学系とを有することを特徴とするスキャナー。  
【請求項５】
請求項４に記載のスキャナーにおいて、前記リレー光学系は、第１のリレーレンズと、第１のリレーレンズの焦点距離よりも長い焦点距離を有する第２のリレーレンズとを含み、
前記音響光学素子から出射した光ビームは、第１のリレーレンズを通過して第２のリレーレンズに入射し、第２のリレーレンズから前記第１の方向に周期的に偏向した光ビームとして回折格子に入射することを特徴とするスキャナー。
【請求項６】
請求項４又は５に記載のスキャナーにおいて、前記回折格子から出射するサブビームは、前記音響光学素子の偏向作用により、前記第１の方向に少なくとも隣接するサブビーム間の離間距離だけ偏向されることを特徴とするスキャナー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広い視野の画像を高速で撮像することができるレーザ顕微鏡に関するものである。
また、本発明は、レーザ顕微鏡や検査装置に用いられるスキャナーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザ顕微鏡は、試料の高解像度画像を撮像することができると共に試料表面の立体画像を形成することができ、広く実用化されている。従来のレーザ顕微鏡として、レーザ光源から出射したレーザビームを主走査方向に周期的に偏向する音響光学素子と、音響光学素子により偏向されたレーザビームを副走査方向に偏向するガルバノミラーとを有し、レーザビームにより試料表面を２次元走査するレーザ顕微鏡が既知である（例えば、特許文献１参照）。このレーザ顕微鏡は、単一のレーザビームを主走査するため、１つの画像を撮像するために多数回走査しなければならず、撮像時間が相当長くなる欠点があった。また、音響光学素子の偏向角にも制限があるため、主走査方向のスキャン長が制限され、広い視野の画像を撮像できない欠点があった。
【０００３】
別のレーザ顕微鏡として、レーザ光源から出射したレーザビームを回折格子によりライン状に整列した複数のサブビームに変換し、これらサブビームをガルバノミラーにより副走査するレーザ顕微鏡が既知である（例えば、特許文献２参照）。この既知のレーザ顕微鏡では、隣接するサブビーム間に隙間が形成されると、画像情報が欠落するため、複数のサブビームは隙間なくライン状に整列する必要がある。しかしながら、複数のサブビームを隙間なく整列すると、主走査方向の走査長が制限されるため、広い視野を撮像できない欠点があった。
【０００４】
回折格子を用いた走査装置として、レーザ光源から出射したレーザビームを２次元回折格子によりｍ×ｎ本のサブビームに変換し、ｍ×ｎ本のサブビームを音響光学素子により主走査方向に１次元走査する走査装置が既知である（例えば、特許文献３参照）。この既知の走査装置では、主走査方向に整列したｍ本のサブビームを音響光学素子によりサブビーム間の離間距離だけ偏向しているので、音響光学素子の偏向角が小さく済むため、従来のレーザ顕微鏡に比べて高速で撮像できる利点がある。
【特許文献１】特開昭６１−１２１０２２号公報
【特許文献２】特開平１０−２８２０１０号公報
【特許文献３】特開２００３−２９４６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献３に記載された走査装置では、レーザ光源と隣接するように回折格子を配置し、レーザ光源から出射したレーザビームを２次元回折格子によりｍ×ｎ本のサブビームに変換し、ｍ×ｎ本のサブビームを音響光学素子に入射させている。よって、音響光学素子に入射する照明光束全体のサイズが大きくなり、大きな開口を有する音響光学素子を用いる必要があった。しかしながら、開口径の大きな音響光学素子では、サイズの大きな結晶体を用いる必要があるため、音響光学素子の製造コストが大幅に高価になる欠点があった。
【０００６】
さらに重要な課題として、通過する照明光束の径を規定する開口が大きくなると、リトレース期間が長くなり、主走査に要する時間が長くなる欠点がある。すなわち、音響光学素子におけるリトレース期間Ｔｒは、超音波の伝搬速度すなわち音速ｖと開口径ｄとにより規定され、式Ｔｒ＝ｄ／ｖで表される。音響光学素子の結晶体中を伝搬する超音波の音速は結晶体の材料により決まるので、開口が大きくなるほどリトレース時間が長くなってしまう。この場合、走査期間を短縮して１ラインのスキャン時間を短縮することが考えられる。しかしながら、走査期間を短縮した場合、デューティ比が小さくなり、照明効率が著しく低下する不具合が発生する。
【０００７】
本発明の目的は、上述した従来のレーザ顕微鏡の欠点を解消し、広い視野の高解像度画像を高速で撮像することができるレーザ顕微鏡を実現することにある。
また、本発明の別の目的は、高速で撮像できるレーザ顕微鏡や検査装置に好適なスキャナーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によるレーザ顕微鏡は、光ビームを発生するレーザ光源と、
レーザ光源から出射した光ビームを第１の方向に周期的に偏向する音響光学素子と、
前記音響光学素子から出射した光ビームを、前記第１の方向と対応する方向にライン状に整列した複数のサブビームに変換する回折格子と、
前記音響光学素子と回折格子との間に配置され、音響光学素子から出射した光ビームを、そのビーム径を拡大して回折格子にリレーするリレー光学系と、
前記複数のサブビームを試料に向けて投射し、試料上において前記第１の方向と対応する方向にライン状に整列した複数の光スポットを形成する対物レンズと、
前記試料から出射した反射光を、前記対物レンズを介して受光する光検出手段とを有し、
前記試料上に形成された光スポットは、前記音響光学素子の偏向作用により、前記第１の方向と対応する方向に少なくとも隣接する光スポット間の離間距離だけスキャンされることを特徴とする。
【０００９】
本発明の目的は、広い視野の高解像度画像を高速で撮像できるレーザ顕微鏡を実現することにある。この目的を達成するため、本発明では、大きな開口数（ＮＡ）を有し、焦点距離の長い対物レンズを用いる。ＮＡの大きな対物レンズを用いることにより、高解像度の画像を撮像することができる。また、焦点距離の長い対物レンズを用いることにより視野の大きな画像を撮像することができる。一方、対物レンズの瞳径Ｄと、焦点距離ｆと、開口数ＮＡとの関係は以下の式により規定される。
Ｄ＝２×ｆ×（ＮＡ）
上記式に基づけば、長い焦点距離と大きな開口数を有する対物レンズを用いる場合、その瞳径Ｄは相当大きくなる。本発明では、大きな瞳径を有する対物レンズを用い、前段に配置したスキャナーにより対物レンズの大きな瞳径を十分に満たす照明光束を形成する。
【００１０】
本発明では、レーザ光源と隣接するように開口の小さい音響光学素子を配置する。音響光学素子の１ラインのスキャン期間は、試料を照明する走査期間とビームを戻すリトレース期間により構成される。前述したように、音響光学素子のリトレース期間Ｔｒは、式Ｔｒ＝ｄ／ｖにより規定される。よって、通過する照明光束のビーム径を規定する開口径ｄをできるだけ小さくすることにより、リトレース期間を短縮することが可能であり、１ラインのスキャン時間が短縮される。１ラインのスキャン時間が短縮されるため、副走査周波数を高くすることが可能になり、高速で撮像することが可能になる。また、同一のフレ角を維持する場合、リトレース期間が短縮されることによりデューティ比が大きくなり、同時に照明効率が高くなる利点も達成される。すなわち、リトレース期間を短縮することにより、スキャン時間が短縮されると共に照明効率が増大する２つの利点が達成される。本発明では、この概念を利用してスキャナーを構成する。すなわち、コリメータレンズを介してレーザ光源と隣接するように音響光学素子を配置し、音響光学素子の開口径はできるだけ小さくなるように設定する。音響光学素子の開口径は、一例として３．３ｍｍに設定することができる。この場合、音響光学素子に入射するレーザビームのビーム径は、コリメータレンズを適切に設定することにより、音響光学素子の小さい開口径に対応することが可能である。
【００１１】
これに対して、特許文献３に記載された走査装置のように、レーザ光源と隣接するように回折格子を配置し、回折格子から出射したｍ×ｎ本のマルチビームを音響光学素子によりスキャンする構成では、音響光学素子に入射する照明光束全体のサイズが大きくなり、大きな開口径の音響光学素子を用いる必要があり、その結果リトレース期間が長くなり、高速走査に適合しないものである。従って、小さい開口径を有する音響光学素子をレーザ光源に隣接するように配置することは、本発明の必須の事項である。尚、従来の音響光学素子の開口径は１０ｍｍ程度に設定されるため、開口径を３．３ｍｍに設定することにより、リトレース期間は１／３に短縮される。
【００１２】
一方、対物レンズの瞳径は相当大きいため、開口径の小さい音響光学素子から出射した光ビームをそのまま回折格子に入射させたのでは、対物レンズの大きな瞳径に適合した照明光束を形成することは困難である。そこで、本発明では、音響光学素子と回折格子との間の光路中にリレー光学系を配置し、音響光学素子から出射する光ビームの径を拡大して回折格子にリレーする。回折格子は、所定の間隔で形成された複数の格子線を有する光学素子であり、格子線の数及びその長さは自在に設定することができる。従って、リレー光学系により拡大されたビーム径の照明ビームが入射してもなんら不具合は生じない。すなわち、回折格子にビーム径の大きな照明光束が入射しても、また回折格子に周期的に偏向された照明ビームが入射しても、格子線の数及び長さを入射する照明光束のビーム径に対応するように設定することにより、所定の回折角の所望の本数のサブビームを等角度間隔で発生することができる。このように、リレー光学系により音響光学素子の小さい瞳径を拡大して回折格子にリレーしているので、対物レンズの大きな瞳径を満たす照明光束を形成することが可能になる。従って、音響光学素子と回折格子との間の光路中にリレー光学系を配置して、ビーム径を拡大して回折格子にリレーすることは本発明の主要な技術的特徴である。
【００１３】
回折格子は、入射した光ビームを音響光学素子の偏向方向と対応する方向にライン状に整列した複数のサブビームに変換する。この場合において、音響光学素子のフレ角は、少なくとも隣接するサブビーム間の離間距離に設定する。このように構成すれば、主走査方向に整列した複数のサブビーム全体が音響光学素子により主走査方向に周期的に偏向されるので、広い視野の画像を高速で撮像することが可能になる。一例として、回折格子が６５本のサブビームを発生する場合、主走査方向の全走査長は６４倍になるので、６４倍に拡大された視野の画像を撮像することできる。また、視野が広くなることに対応して、撮像時間も短縮されることになる。
【００１４】
本発明によるレーザ顕微鏡の好適実施例は、ビーム偏向手段と対物レンズとの間の光路中に、ビーム偏向手段の瞳を拡大して対物レンズにリレーする第２のリレー光学系が配置され、回折格子の入射側及び出射側にそれぞれ配置したリレー光学系の瞳径拡大作用により、前記対物レンズの大きな瞳が照明光束により満たされるように構成したことを特徴とする。本例では、回折格子をはさんで入射側及び出射側にそれぞれ第１及び第２の２つのリレー光学系を配置する。このように構成することにより、音響光学素子から出射した小径の照明ビームは、回折格子の前段及び後段の光路においてそれぞれ拡大されるので、光路長がバランスした光学設計を行うことができる。
【００１５】
本発明によるレーザ顕微鏡の好適実施例は、音響光学素子の開口径をＤ1とし、ビーム偏向手段の開口径をＤ2とし、対物レンズの瞳径をＤ3とした場合に、これらＤ1〜Ｄ3は、式 Ｄ1＜Ｄ2＜Ｄ3を満たすことを特徴とする。本発明のレーザ顕微鏡では、対物レンズの瞳は、音響光学素子、ビーム偏向手段の位置に形成される。本例では、照明光源に一番近い位置に形成される瞳の径Ｄ1は一番小さくなるように設定し、２つのリレー光学系のリレー倍率を適切に設定することにより、試料に近づくにしたがって瞳径が徐々に大きくなるように構成する。このように構成すれば、光路長がバランスした光学設計を行うことができる利点が達成される。尚、３つの瞳径及びリレー光学系のリレー倍率の例として、音響光学素子に形成される瞳の径を３．３ｍｍとし、ビーム偏向手段に形成される瞳の径を１０．０ｍｍとし、対物レンズの瞳径を２０ｍｍとした場合、第１のリレー光学系のリレー倍率を３倍とし、第２のリレー光学系のリレー倍率を２倍に設定することにより、対物レンズの大きな瞳径を満たす照明光束を形成することができる。
【００１６】
上述した本発明の必須の技術的特徴は以下の通りである。
(1) レーザ光源と隣接するように音響光学素子を配置する。
(2) 音響光学素子と対物レンズとの間の光路中に、入射ビームを主走査方向に整列した複数のサブビームに変換する回折格子を配置する。
(3) 音響光学素子と回折格子との間にリレー光学系を配置し、音響光学素子から出射した照明光束の径を拡大して回折格子にリレーする。
これら３つの技術的特徴全体が相互に密接に関連し、その相乗効果として一層広い視野の画像を高速で撮像することが可能になる。
【００１７】
本発明によるスキャナーは、光源から出射した光ビームを、第１の方向にライン状に整列し、第１の方向に周期的に偏向された複数のサブビームに変換するスキャナーであって、
光源から出射した光ビームを第１の方向に周期的に偏向する音響光学素子と、
音響光学素子から出射し、第１の方向に周期的に偏向した光ビームを前記第１の方向にライン状に整列した複数のサブビームに変換する回折格子と、
前記音響光学素子と回折格子との間の光路中に配置され、音響光学素子の瞳径を拡大して回折格子上にリレーするリレー光学系とを有し、
前記回折格子から出射するサブビームは、前記音響光学素子の偏向作用により、前記第１の方向に少なくとも隣接するサブビーム間の離間距離だけ偏向されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、レーザ光源と隣接するように小さい開口径の音響光学素子を配置すると共に瞳径の大きな対物レンズを用い、リレー光学系及び回折格子を介して照明光束を対物レンズに入射させているので、視野の広い画像を高速で撮像することができる。すなわち、小さい開口径の音響光学素子をレーザ光源と隣接するように配置しているので、音響光学素子のリトレース期間が短縮され、１ラインのスキャン時間が短縮されるので、高速化を図ることができる。また、音響光学素子と対物レンズとの間の光路中に回折格子を配置して主走査方向に整列した複数のサブビームを形成し、音響光学素子により複数のサブビーム全体を主走査方向に周期的に偏向しているので、一層広い視野の画像を撮像することが可能になる。また、音響光学素子と対物レンズとの間に光路中にリレー光学系を配置して音響光学素子から出射した小径の照明ビームを拡大して回折格子にリレーしているので、対物レンズの大きな瞳の径を満たす照明光束を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明によるレーザ顕微鏡の全体構成を示す図である。
【図２】レーザ光源から回折格子に至る光路の同族光線及び主光線を示す図である。
【図３】試料表面上における光スポットの移動状態を示す図である。
【発明の実施するための形態】
【００２０】
図１は本発明によるレーザ顕微鏡の全体構成を示す図であり、図２（Ａ）及び（Ｂ）はレーザ光源から回折格子に至る光路の同族光線及び主光線をそれぞれ示す図である。照明光源としてレーザ光源１を用いる。本例では、レーザ光源１として、波長が４０５ｎｍの光ビームを発生するレーザダイォードを用いる。レーザ光源１から出射した光ビームは、コリメータレンズ２により拡大平行光束に変換されて音響光学素子３に入射する。音響光学素子３は、入射した光ビームを主走査方向である第１の方向（図１の紙面と直交する方向）に周期的に偏向する。本例では、音響光学素子３は、音響光学結晶体として音速が一番遅い二酸化テレル結晶体を有し、その開口径はできるだけ小さく設定し、例えば３．３ｍｍに設定する。このように、音響光学素子を音速の遅い結晶体で構成すると共にその開口径を小さくすることにより、リトレース期間が短縮され入射した光ビームを高速で偏向することが可能になり、例えば６０ｋＨｚのラインレートで周期的に偏向することができる。尚、音響光学素子の偏向量は、後述する回折格子の隣接するサブビーム間の離間距離に等しくなるように設定する。この場合、１ピッチ以上の距離にわたって偏向させることも可能であり、２ピッチ分又は３ピッチ分偏向することもできる。
【００２１】
音響光学素子３から出射し、第１の方向に周期的にスキャンされた光ビームは、第１のリレーレンズ４、全反射ミラー５、第２のリレーレンズ６及び全反射ミラー７を経て回折格子８に入射する。第１のリレーレンズ４及び第２のリレーレンズ６は第１のリレー光学系を構成し、音響光学素子３から出射した光ビームの径を拡大して回折格子８上に投影する。本例では、第１のリレーレンズの焦点距離は４０ｍｍとし、第２のリレーレンズの焦点距離は１２０ｍｍとし、第１のリレー光学系により音響光学素子の瞳径を３倍に拡大して回折格子にリレーする。従って、回折格子８上には、ほぼ１０ｍｍ径の瞳が投影される。
【００２２】
回折格子８は、入射する光ビームを第１の方向と対応する方向に等角度間隔でライン状に整列した複数のサブビームに変換し、本例では、６５本のサブビームを形成する。回折格子は、等間隔で形成された多数の格子線を有し、格子線の本数及びその長さは自在に設定することができる。従って、第１のリレー光学系により拡大された照明ビームがリレーされても、さらに周期的に偏向された光ビームが入射してもなんら不都合が生じることはない。回折格子８により形成された６５本のサブビームは、音響光学素子３の偏向作用によりサブビーム全体が第１の方向に所定の偏向角だけ一律に周期的に偏向される。従って、回折格子８から６０ｋＨｚの周波数で周期的に偏向された６５本のサブビーム群が出射する。
【００２３】
尚、音響光学素子、リレー光学系及び回折格子は、光源から出射した光ビームを１次元走査するスキャナーを構成する。
【００２４】
回折格子８から出射した６５本のサブビームは、第３のリレーレンズ９を介して偏光ビームスプリッタ１０に入射する。サブビームは、偏光ビームスプリッタ１０で反射し、第４のリレーレンズ１１を経てビーム偏向手段であるガルバノミラー１２に入射する。第３及び第４のリレーレンズ９及び１１は同一の焦点距離のレンズで構成され、回折格子８から出射した照明光束は等倍でガルバノミラー１２にリレーされる。ガルバノミラー１２は、等倍の瞳径（１０ｍｍ）が形成され、入射した６５本のサブビームを第１の方向と直交する第２の方向、すなわち副走査方向に周期的に偏向する。ガルバノミラーの偏向周波数は、例えば６０Ｈｚに設定する。ガルバノミラーの代わりに他のビーム偏向手段を用いることができ、ポリゴンミラー等の種々の回転ミラー偏向装置を用いることができる。
【００２５】
ガルバノミラー１２により副走査方向に偏向されたサブビームは、第５のリレーレンズ１３、第６のリレーレンズ１４、及び１／４波長板１５を介して対物レンズ１６に入射する。第５のリレーレンズ１３は４０ｍｍの焦点距離を有し、第６のリレーレンズ１４は８０ｍｍの焦点距離を有し、これら２つのリレーレンズは第２のリレー光学系を構成し、ガルバノミラーの瞳を２倍に拡大して対物レンズ上に投影する。
【００２６】
対物レンズ１６は、入射した６５本のサブビームを集束してステージ１７上に配置した試料１８に向けて投射する。本発明では、対物レンズの特性として、大きな視野の画像を形成するため長い焦点距離を有し、且つ高解像度の画像を形成するため大きな開口数（ＮＡ）を有する対物レンズを用いる。一例として、対物レンズ１６として、２０ｍｍの焦点距離及び０．５の開口数を有する対物レンズを用いる。この場合、対物レンズ１６の瞳径Ｄは、Ｄ＝２ｆ（ＮＡ）＝２０ｍｍとなる。これに対応して、第２のリレー光学系は、ガルバノミラーの開口径（１０ｍｍ）を２倍に拡大して対物レンズにリレーする。従って、対物レンズの大きな瞳は、拡大された照明光束により満たされることになる。すなわち、本発明では、小さい開口径の音響光学素子から出射した光ビームを第１及び第２の２つのリレー光学系を用いて大径の照明光束に変換して対物レンズに入射させているので、広い視野で且つ高解像度の画像を形成することを目的とする大きな瞳径の対物レンズを用いても、大きな瞳径を十分に満たす照明光束を形成することができる。
【００２７】
試料１８の表面には、第１の方向と対応する方向（主走査方向）にライン状に整列した６５個の光スポット２０が形成される。この状態を図３に示す。本例では、試料上において、１μｍ径の光スポットが２０μｍのピッチで形成される。一方、光スポットは、音響光学素子３により第１の方向と対応する方向、すなわち主走査方向に６０ｋＨｚの周波数で周期的に偏向される。この場合、各光スポット２０のスキャン量は、隣接する光スポット間の離間距離又はそれ以上の距離（例えば、２ピッチ分の離間距離）に設定する。よって、音響光学素子の偏向作用により、第１の方向に沿って６０ｋＨｚのライン周波数で主走査が行われ、また、ガルバノミラーにより第１の方向と直交する副走査方向に６０Ｈｚの周波数で副走査が行われる。
【００２８】
尚、対物レンズ１６にはモータ１９が連結され、その光軸方向に移動することができる。従って、対物レンズをその光軸方向にスキャンしながらサブビームの集束点を試料に対して相対移動させて複数枚の画像を撮像することにより、視野全体にわたって合焦した全焦点画像や試料表面の３次元画像を形成することができる。勿論、対物レンズを固定し、試料ステージを対物レンズの光軸方向に相対移動することも可能である。
【００２９】
試料表面から出射した反射サブビームは、対物レンズ１６により集光され、光路を反対方向に伝搬する。すなわち、対物レンズにより集光された反射ビームは、１／４波長板１５、第６のリレーレンズ１４、第５のリレーレンズ１３を経てガルバノミラー１２に入射する。ガルバノミラー１２で反射した反射ビームは、リレーレンズ１１を経て偏光ビームスプリッタ１０を透過して光検出手段として機能するラインセンサ２１に入射する。リレーレンズ１１は結像レンズとしても機能するので、試料からの反射ビームはラインセンサ２１上に結像する。ラインセンサ２１は、第１の方向と対応する方向にも整列した複数の受光素子を有し、各受光素子に蓄積された電荷を所定のレートが１ラインごとに読み出し、信号処理装置（図示せず）に供給する。信号処理装置は、入力した画像信号を処理して、試料の２次元画像、３次元画像及び視野全体にわたって合焦した全焦点画像を形成することができる。
【００３０】
本発明では、試料上に複数の光スポットを形成し、試料で反射した反射光をラインセンサにより受光しているので、共焦点顕微鏡を構成する。従って、フレアのない高解像度画像を撮像することができる。
【００３１】
本発明は上述した実施例だけに限定されず、種々の変形や変更が可能である。例えば、対物レンズと第２のリレー光学系との間の光路中にノマルスキープリズムのような微分干渉光学系を配置し、試料表面の微分干渉画像を撮像することもできる。
【００３２】
さらに、上述した実施例では、試料上にライン状に形成された光スポット列と試料とを主走査方向と直交する副走査方向に相対移動させる副走査手段としてガルバノミラーを用いたが、ステージの移動機構を利用して副走査を行うことも可能である。この場合、ガルバノミラーの代わりに固定された全反射ミラーを用い、試料を支持するステージをＸＹステージにより構成する。そして、Ｘ方向を主走査方向とし、Ｙ方向を副走査方向とし、ステージをＹ方向に連続的に移動することにより副走査を行うことができる。
【００３３】
さらに、上述した実施例では、試料の反射画像を撮像する共焦点顕微鏡として説明したが、ラインセンサから出力される画像信号を用い、各受光素子から出力される画像信号の強度を閾値と比較することにより、試料表面に存在する欠陥を検出する欠陥検査装置として構成することも可能である。勿論、本発明のスキャナーは、レーザ顕微鏡だけでなく、検査装置に用いられるスキャナーとして利用することも可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１  レーザ光源
２  コリメータレンズ
３  音響光学素子
４  第１のリレーレンズ
５，７  全反射ミラー  
６  第２のリレーレンズ
８  回折格子
９，１１  リレーレンズ  
１０  偏光ビームスプリッタ
１２  ガルバノミラー
１３  第３のリレーレンズ
１４  第４のリレーレンズ
１５  １／４波長板
１６  対物レンズ
１７  ステージ
１８  試料
１９  モータ
２０  光スポット
２１  ラインセンサ
【図１】
0005950473.tif 000002
【図２】
0005950473.tif 000003
【図３】
0005950473.tif 000004