(57)【要約】【課題】  簡易な構成で走査速度を向上することができ、撮像時間を短縮することができるＴＤＩ方式の撮像装置及び撮像方法を提供すること。【解決手段】  本発明にかかるＴＤＩ方式の撮像装置は、試料１２に光を照射する光源１１と、光源１１から出射され、試料１２を透過した透過光を分岐するビームスプリッタ１５と、ビームスプリッタ１５によって分岐された光をそれぞれ受光する第１のＣＣＤカメラ２１及び第２のＣＣＤカメラ２２とを備え、第１のＣＣＤカメラ２１及び第２のＣＣＤカメラ２２において、水平転送部での転送方向と平行方向に設けられた受光素子からなる受光列が互いに他方のＣＣＤカメラの受光列間の隙間に対応する位置に配置されているものである。【選択図】  図１
2006014133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクス状に配置された複数の受光素子と、
前記受光素子と対応して配置され、前記受光素子で生じた信号電荷を垂直方向に転送させる垂直転送部と、
前記垂直転送部の一端から転送された信号電荷を水平方向に転送する水平転送部と、
前記水平転送部によって転送された信号電荷を読み出し、出力信号を出力する出力部とを有する撮像素子を備え、
前記垂直転送部における信号電荷の転送を試料の走査と同期させ、前記垂直転送部の転送方向に配列された複数の前記受光素子で生じた信号電荷を蓄積させて前記垂直転送部から前記水平転送部に転送するＴＤＩ方式の撮像装置であって、
試料に光を照射する光源と、
前記光源から出射され、前記試料を透過した透過光または前記試料で反射した反射光を分岐する光分岐手段と、
前記試料と前記撮像素子との相対位置を移動させて前記垂直転送部での転送方向と平行な方向に走査を行う走査手段と、
前記光分岐手段によって分岐された光のうち、一方の光を受光する第１の撮像素子と、
前記光分岐手段によって分岐された光のうち、他方の光を受光する第２の撮像素子と、
前記第１の撮像素子及び前記第２の撮像素子で撮像された画像を合成する画像合成手段とを備え、
前記第１の撮像素子及び前記第２の撮像素子において、前記水平転送部での転送方向と平行方向に設けられた前記受光素子からなる受光列が互いに他方の撮像素子の受光列間の隙間に対応する位置に配置されている撮像装置。
【請求項２】
前記第１の撮像素子又は前記第２の撮像素子の少なくともいずれか一方において、遮光パターンが前面に設けられた前記受光素子からなる遮光列が前記受光列の間に設けられ、
前記遮光列及び前記受光列の信号電荷を前記水平転送部に蓄積させてから、前記出力部が信号電荷に読み出す請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記マトリクス状に配列された複数の受光素子に対して２ｎ列（ｎは自然数）に１列の割合で前記受光列が設けられている請求項２記載の撮像装置。
【請求項４】
前記光源が、前記走査手段によって前記受光列間の距離が走査される時間に対応した時間間隔で前記試料を照明するストロボ光源である請求項１乃至３いずれかに記載の撮像装置。
【請求項５】
前記光源が、前記走査手段によって前記受光列の幅が走査される時間より短い時間発光するストロボ光源である請求項４記載の撮像装置。
【請求項６】
マトリクス状に配置された複数の受光素子と、
前記受光素子と対応して配置され、前記受光素子で生じた信号電荷を垂直方向に転送させる垂直転送部と、
前記垂直転送部の一端から転送された信号電荷を水平方向に転送する水平転送部と、
前記水平転送部によって転送された信号電荷を読み出し、出力信号を出力する出力部とを有する撮像素子において、
前記垂直転送部における信号電荷の転送を試料の走査と同期させ、前記垂直転送部の転送方向に配列された複数の前記受光素子で生じた信号電荷を蓄積させて前記垂直転送部から前記水平転送部に転送するＴＤＩ方式の撮像方法であって、
前記撮像素子と試料の相対位置を移動するよう走査しながら、前記試料に光を照射するステップと、
前記試料に照射された光のうち、前記試料を透過した透過光または前記試料で反射した反射光を分岐する光分岐ステップと、
前記光分岐ステップで分岐された光を第１の撮像素子及び第２の撮像素子でそれぞれ受光するステップと、
前記第１の撮像素子及び前記第２の撮像素子で撮像された画像を合成するステップとを備え、
前記第１の撮像素子及び前記第２の撮像素子において、前記水平転送部での転送方向と平行方向に設けられた前記受光素子からなる受光列が互いに他方の撮像素子の受光列間の隙間に対応する位置に配置されている撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は撮像装置及び撮像方法に関し、特に詳しくはＴＤＩ方式の撮像装置及び撮像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像素子の感度を向上するため、遅延積算（Time-Delay Integration：ＴＤＩ）方式の撮像装置が知られている。ＴＤＩ方式の撮像装置では、一定の間隔でマトリクス状に配列された複数の受光素子が設けられている固体撮像素子を用いる。この固体撮像素子には例えば、ＣＣＤカメラなどが用いられる。ＣＣＤカメラには通常、受光素子で生じた信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送レジスタと該垂直転送レジスタで転送されてきた信号電荷を水平方向に転送する水平転送レジスタとが設けられている。
【０００３】
ＴＤＩ方式の撮像装置における処理について図２を用いて説明する。図２はＴＤＩ方式撮像装置に用いられるＣＣＤカメラの構成を模式的に示す図である。画素８１に設けられている受光素子からの信号電荷は垂直転送レジスタ８６に転送される。垂直転送レジスタ８６はＹ方向（下方向）に順次、この信号電荷を転送する。垂直転送レジスタ８６から水平転送レジスタ８５に転送された信号電荷は水平方向に転送され、出力回路３５によって読み出される。垂直転送レジスタ８６にはそれぞれの画素８１に対応する電荷蓄積部８７が設けられている。垂直転送レジスタ８６では、信号電荷がこの電荷蓄積部８７を順次転送されていく。
【０００４】
ＴＤＩ方式の撮像装置では、垂直転送レジスタ８６の転送方向と試料の走査方向を一致させている。さらに、垂直転送レジスタ８６の転送速度と、走査速度とを一致させ、信号電荷の転送と試料の走査とを同期させている。そして、ＣＣＤカメラの走査線と直交する方向に電荷の転送及び試料の走査を行っている。
【０００５】
具体的には、試料を一定速度でＹ方向に走査しながら、各画素８１で生じた信号電荷を所定のタイミングで垂直転送レジスタ８６に転送させる。信号電荷はそれぞれの画素８１に対応する電荷蓄積部８７に蓄積される。そして、この信号電荷は所定の転送速度で一列下の電荷蓄積部８７に転送される。このとき、ＴＤＩ方式の撮像装置では、ＣＣＤカメラ２８の受光面において転送前の像が一列下の画素８１にずれて受光されるよう、試料が走査されている。すなわち、信号電荷の転送と試料の走査を同期させているため、１列下の電荷蓄積部８７に信号電荷が転送されると、１画素ピッチだけ試料が下方向に走査されている。
【０００６】
そして、各画素８１で生じた信号電荷を再度、垂直転送レジスタ８６に転送させる。受光面では１画素列だけ像がずれているため、電荷蓄積部８７には既に蓄積されている信号電荷と同じ信号電荷が画素８１から転送される。従って、電荷蓄積部８７に蓄積される信号電荷が２倍になる。これを画素列の数だけ繰り返し行うことにより、同じ像が積算され、信号電荷が増幅されていく。具体的にはＣＣＤカメラ２８において、水平方向に設けられた画素列が縦にｎ列の配列されている場合、ｎ回信号電荷が加算される。このとき、ノイズはランダムに変化するため、ノイズのレベルは√ｎ倍になる。この結果、読み出された信号電荷のＳ／Ｎ比は√ｎ倍となる。これにより、全体としてＳ／Ｎを改善することができ、検出感度を向上することができる。
【０００７】
また、画素間の隙間を補完するため、縦方向に並べた固体撮像素子を１画素分ずつ横方向にずらしたＴＤＩ方式撮像装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）
【０００８】
しかしながら、従来のＴＤＩ方式の撮像装置では以下のような問題点があった。上述のＣＣＤカメラにおいて垂直転送レジスタ８６の最下列から水平転送レジスタ８７に信号電荷が転送される。１画素列分の信号電荷が水平転送レジスタ８７に転送されたら、水平転送レジスタ８５は水平方向（Ｘ方向）に信号電荷を転送する。そして、この信号電荷が順次、出力回路３５に読み出されていく。１画素列分の信号電荷の読み出しが終了したら、再度、１画素列の信号電荷が垂直転送レジスタ８６から水平転送レジスタ８５に転送される。これを繰り返して積算された信号電荷を読み出していく。
【０００９】
このように、垂直転送レジスタ８６から水平転送レジスタ８５への転送は、水平転送レジスタ８５から１画素列全ての信号電荷が読み出された後に行われる。すなわち、水平転送レジスタ８５の信号電荷が空になると、垂直転送レジスタ８６から１ライン分の信号電荷が上のラインから転送される。従って、水平転送レジスタの信号電荷が空になるまで、垂直転送レジスタから水平転送レジスタ８５への転送することができない。垂直転送レジスタにおける転送速度は、水平転送レジスタにおける読み出し速度によって、制限されてしまっていた。
【００１０】
この水平転送レジスタでの読み出し速度は画素数や読み出しのタップ数によって決定される。従って、ある特定のＣＣＤカメラを用いた場合、読み出し速度を向上させることは困難である。そのため、垂直転送レジスタ８６での転送速度を向上させることは困難である。ＴＤＩ方式の撮像装置では垂直転送レジスタでの転送速度と走査速度とを一致させる必要があるため、走査速度を向上させることができないという問題点があった。この結果、撮像時間を短縮することが困難であるという問題点があった。
【００１１】
【特許文献１】特開平３−１３０８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述のように、ＴＤＩ方式の撮像装置では、走査速度を向上することができず、撮像時間を短縮することが困難であるという問題点があった。
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、簡易な構成で走査速度を向上することができ、撮像時間を短縮することができるＴＤＩ方式の撮像装置及び撮像方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第１の態様にかかる撮像装置は、マトリクス状に配置された複数の受光素子と、前記受光素子と対応して配置され、前記受光素子で生じた信号電荷を垂直方向に転送させる垂直転送部（例えば、本発明の実施の形態のおける垂直転送レジスタ８６）と、前記垂直転送部の一端から転送された信号電荷を水平方向に転送する水平転送部（例えば、本発明の実施の形態のおける水平転送レジスタ８５）と、前記水平転送部によって転送された信号電荷を読み出し、出力信号を出力する出力部とを有する撮像素子を備え、前記垂直転送部における信号電荷の転送を試料の走査と同期させ、前記垂直転送部の転送方向に配列された複数の前記受光素子で生じた信号電荷を蓄積させて前記垂直転送部から前記水平転送部に転送するＴＤＩ方式の撮像装置であって、試料に光を照射する光源（例えば、本発明の実施の形態のおける光源１１）と、前記光源から出射され、前記試料を透過した透過光または前記試料で反射した反射光を分岐する光分岐手段（例えば、本発明の実施の形態のおけるビームスプリッタ１５）と、前記試料と前記撮像素子との相対位置を移動させて前記垂直転送部での転送方向と平行な方向に走査を行う走査手段（例えば、本発明の実施の形態のおけるステージ駆動部２６）と、前記光分岐手段によって分岐された光のうち、一方の光を受光する第１の撮像素子（例えば、本発明の実施の形態のおける第１のＣＣＤカメラ２１）と、前記光分岐手段によって分岐された光のうち、他方の光を受光する第２の撮像素子（例えば、本発明の実施の形態のおける第２のＣＣＤカメラ２２）と、前記第１の撮像素子及び前記第２の撮像素子で撮像された画像を合成する画像合成手段（例えば、本発明の実施の形態のおける画像合成部４５）とを備え、前記第１の撮像素子及び前記第２の撮像素子において、前記水平転送部での転送方向と平行方向に設けられた前記受光素子からなる受光列が互いに他方の撮像素子の受光列間の隙間に対応する位置に配置されているものである。これにより、簡易な構成で撮像時間を短縮することができる。
【００１４】
本発明の第２の態様にかかる撮像装置は、上述の撮像装置において、前記第１の撮像素子又は前記第２の撮像素子の少なくともいずれか一方において、遮光パターンが前面に設けられた前記受光素子からなる遮光列が前記受光列の間に設けられ、前記遮光列及び前記受光列の信号電荷を前記水平転送部に蓄積させてから、前記出力部が信号電荷に読み出すものである。これにより、簡易な構成で撮像時間を短縮することができる。
【００１５】
本発明の第３の態様にかかる撮像装置は、上述の撮像装置において前記マトリクス状に配列された複数の受光素子に対して２ｎ列（ｎは自然数）に１列の割合で前記受光列が設けられているものである。これにより、簡易な構成で撮像時間を短縮することができる。
【００１６】
本発明の第４の態様にかかる撮像装置は、上述の撮像装置において、前記光源が、前記走査手段によって前記受光列間の距離が走査される時間に対応した時間間隔で前記試料を照明するストロボ光源であるものである。これにより、正確に撮像することができる。
【００１７】
本発明の第５の態様にかかる撮像装置は、上述の撮像装置において、前記光源が、前記走査手段によって前記受光列の幅が走査される時間より短い時間発光するストロボ光源であるであるものである。これにより、より正確に撮像することができる。
【００１８】
本発明の第６の態様にかかる撮像方法はマトリクス状に配置された複数の受光素子と、前記受光素子と対応して配置され、前記受光素子で生じた信号電荷を垂直方向に転送させる垂直転送部と、前記垂直転送部の一端から転送された信号電荷を水平方向に転送する水平転送部と、前記水平転送部によって転送された信号電荷を読み出し、出力信号を出力する出力部とを有する撮像素子において、前記垂直転送部における信号電荷の転送を試料の走査と同期させ、前記垂直転送部の転送方向に配列された複数の前記受光素子で生じた信号電荷を蓄積させて前記垂直転送部から前記水平転送部に転送するＴＤＩ方式の撮像方法であって、前記撮像素子と試料の相対位置を移動するよう走査しながら、前記試料に光を照射するステップと、前記試料に照射された光のうち、前記試料を透過した透過光または前記試料で反射した反射光を分岐する光分岐ステップと、前記光分岐ステップで分岐された光を第１の撮像素子及び第２の撮像素子でそれぞれ受光するステップと、前記第１の撮像素子及び前記第２の撮像素子で撮像された画像を合成するステップとを備え、前記第１の撮像素子及び前記第２の撮像素子において、前記水平転送部での転送方向と平行方向に設けられた前記受光素子からなる受光列が互いに他方の撮像素子の受光列間の隙間に対応する位置に配置されているものである。これにより、高速に撮像することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、簡易な構成で走査速度を向上することができ、撮像時間を短縮することができるＴＤＩ方式の撮像装置及び撮像方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明を適用可能な実施の形態が説明される。以下の説明は、本発明の実施形態を説明するものであり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。説明の明確化のため、以下の記載は、適宜、省略及び簡略化がなされている。又、当業者であれば、以下の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能であろう。尚、各図において同一の符号を付されたものは同様の要素を示しており、適宜、説明が省略される。
【００２１】
本発明の実施の形態１．
本実施形態にかかるＴＤＩ方式の撮像装置について図１を用いて説明する。図１は本発明にかかる撮像装置の構成を示す概略図である。１１は光源、１２は試料、１３は対物レンズ、１４はレンズ、１５はビームスプリッタ、２１はＣＣＤカメラ、２２は第２のＣＣＤカメラ、２３は走査ステージ、３０はコントローラである。
【００２２】
光源１１は例えば、パルス照明装置であり、試料１２をパルス照明する。ここで光源１１はパルスレーザ光源であり、ＳＨＧ（第２高調波発生）で波長２６６ｎｍのレーザ光をパルス幅数十〜１００ｎｓｅｃで出射する。ここで、試料１２はパルス照明されており、一定時間間隔で光源１１からの光が入射される。試料１２は例えば、フォトマスクなどの透明基板であり、表面に所定の遮光パターンが形成されている。試料１２はステージ２３の上に載置されている。ステージ２３は透明又は中空になっており、光源１１から入射した光を対物レンズ１３側に透過する。このステージ２３は光軸に対して垂直方向に移動可能なＸＹステージである。ステージ２３は駆動用モータ等を有するステージ駆動部２６に接続されている。ステージ駆動部２６はコントローラ３０の信号によって、後述する第１のＣＣＤカメラ２１及び第２のＣＣＤカメラ２２の転送方向と同じ方向に一定速度でステージ２３を移動させる。
【００２３】
光源１１から試料１２及びステージ２３を透過した透過光は対物レンズ１３によって集光され、レンズ１４に入射する。レンズ１４に入射した透過光は屈折され、ビームスプリッタ１５に入射する。ビームスプリッタ１５に入射した光は２つに分岐される。すなわち、ビームスプリッタ１５に入射した光のうち、ビームスプリッタ１５で反射された光は第１のＣＣＤカメラ２１に入射する。一方、ビームスプリッタ１５を透過した光は第２のＣＣＤカメラ２２に入射される。このビームスプリッタ１５は第１のＣＣＤカメラ２１と第２のＣＣＤカメラ２２とに同じ光量を受光させるようハーフミラーであることが好ましい。第１のＣＣＤカメラ２１及び第２のＣＣＤカメラ２２で検出された信号はコントローラ３０に出力される。コントローラ３０はこの信号に基づいて、画像を合成する。また、コントローラ３０は第１のＣＣＤカメラ２１及び第２のＣＣＤカメラ２２を制御し、ＴＤＩ方式で撮像を行う。
【００２４】
ここで、第１のＣＣＤカメラ２１と第２のＣＣＤカメラ２２はＣＣＤエリアセンサであり、マトリクス状の配列された受光素子と該受光素子で光電変換された信号電荷を転送する電荷結合素子（ＣＣＤ）とを備えている。この第１のＣＣＤカメラ２１と第２のＣＣＤカメラ２２を説明する前に、一般的なＴＤＩ方式のＣＣＤカメラの構成について図２を用いて説明する。図２はＴＤＩ方式のＣＣＤカメラの構成を示す模式図である。２８はＣＣＤカメラ、８１は受光素子、８５は水平転送レジスタ、８６は垂直転送レジスタ、８７は電荷蓄積部である。なお、図２ではマトリクス状に縦１０×横５の画素８１が設けられたＣＣＤカメラ２８を示している。
【００２５】
ＣＣＤカメラ２８は、水平方向及び垂直方向に所定ピッチで配列された複数の画素８１と、各列の画素８１に対応して垂直方向に延びるＣＣＤ構造の垂直転送レジスタ８６と、各垂直転送レジスタ８６の一端に設けたＣＣＤ構造の水平転送レジスタ８５とを有している。画素８１にはその受光量に応じた信号電荷を生じさせる受光素子が設けられている。そして、各画素８１に発生した信号電荷を各々対応する垂直転送レジスタ８６に転送する。この各画素８１と垂直転送レジスタ８６との間には例えば、トランジスタ（図示せず）が設けられている。このトランジスタにシフトパルス（ゲートパルス）を供給することによって、所定のタイミングで全画素、一斉に信号電荷が転送される。垂直転送レジスタ８６には各画素８１に対応した電荷蓄積部８７が設けられており、それぞれの画素８１から転送された信号電荷を蓄積する。１つの垂直転送レジスタ８６において電荷蓄積部８７は垂直方向（Ｙ方向）に配列されている。
【００２６】
そして、垂直転送レジスタ８６では、それぞれの電荷蓄積部８７に蓄積されている信号電荷をクロックにより、一定時間間隔で、下方向（Ｙ方向）に順次、転送していく。すなわち、垂直転送レジスタ８６の最下列の電荷蓄積部８７ｂに蓄積されている信号電荷は水平転送レジスタ８５の電荷蓄積部８７ａに転送される。この時、下から２列目の電荷蓄積部８７ｃに蓄積されている信号電荷は最下列の電荷蓄積部８７ｂに転送される。このように、垂直転送レジスタ８６では一列下の電荷蓄積部８７に信号電荷を順次転送していく。
【００２７】
上述のように水平転送レジスタ８５には垂直転送レジスタ８６の最下列の電荷蓄積部８７に蓄積されていた信号電荷が転送される。この、水平転送レジスタ８５では電荷蓄積部８７に蓄積されている信号電荷を水平方向（Ｘ方向）に順次、転送する。すなわち、最も右側の電荷蓄積部８７ｄの信号電荷を出力回路３５に転送する。右から２番目の電荷蓄積部８７ｅは一番右側の電荷蓄積部８７ｄに信号電荷を転送する。右から３番目の電荷蓄積部８７ｆは右から２番目の電荷蓄積部８７ｅに信号電荷を転送する。このように水平転送レジスタ８５では右側の電荷蓄積部８７に信号電荷を順次転送していく。
【００２８】
そして、水平転送レジスタ８５における全ての電荷蓄積部８７が出力回路３５に転送されたら、同様に垂直転送レジスタ８６の最下列の信号電荷を水平転送レジスタ８５に転送する。すなわち、水平転送レジスタ８５の信号電荷が空になると、垂直転送レジスタ８６から１ライン分の信号電荷が上のラインから転送される。そして、再度、水平転送レジスタ８５は水平方向に信号電荷を転送して、信号電荷の読み出しを行う。このとき、上記と同様に垂直転送レジスタ８６では、１列下の電荷蓄積部８７に信号電荷を転送している。
【００２９】
これを繰り返して、垂直転送レジスタ８６及び水平転送レジスタ８５における転送が行われ、信号電荷が出力回路３５に読み出される。このように垂直転送レジスタ８６及び水平転送レジスタ８５では信号電荷をバケツリレー方式により順次、転送する。出力回路３５は水平転送レジスタ８５から転送された信号電荷から変換された信号電圧に基づいて出力信号を出力する。この出力信号に基づいて、画像が形成される。ＣＣＤカメラでは、水平転送レジスタ８５に蓄積された信号電荷を取り出すことにより、電荷結合素子に蓄積された信号電荷が放出される。なお、実際のＣＣＤカメラ２８では縦１０×横５に限らず、さらに多数の画素８１及び電荷蓄積部８７が設けられている。
【００３０】
ＴＤＩ方式の撮像装置では、試料の走査方向と信号電荷の転送方向を一致させている。すなわち、試料を図２に示す垂直方向（Ｙ方向）に走査する。さらに垂直転送レジスタ８６における信号電荷の転送速度と試料の走査速度を一致させ、信号電荷の転送と試料の走査を同期させる。従って、ＣＣＤカメラの走査線と直交する方向に電荷の転送及び試料の走査を行っている。これにより、信号電荷を増幅して読み出すことができ、検出感度を向上することができる。以下にＴＤＩの具体的な動作について説明する。
【００３１】
試料を一定速度でＹ方向に走査しながら、上述のシフトパルスにより各画素８１で生じた信号電荷を所定のタイミングで垂直転送レジスタ８６に転送させる。信号電荷はそれぞれの画素８１に対応する電荷蓄積部８７に蓄積される。そして、この信号電荷は所定の転送速度で一列下の電荷蓄積部８７に転送される。このとき、ＣＣＤカメラ２８の受光面において転送前の像が一列下の画素８１にずれて受光されるよう走査されている。すなわち、信号電荷の転送と試料の走査を同期させているため、１列下の電荷蓄積部８７に信号電荷が転送されると、１画素ピッチだけ試料がＹ方向に走査されている。
【００３２】
そして、各画素８１で生じた信号電荷を再度、シフトパルスにより垂直転送レジスタ８６に転送させる。受光面では１画素列だけ像がずれているため、電荷蓄積部８７には既に蓄積されている信号電荷と同じ信号電荷が画素８１から転送される。従って、電荷蓄積部８７に蓄積される信号電荷が２倍になる。すなわち、転送前と転送後では、１ライン分Ｙ方向に像が移動しているため、１ライン異なる画素８１に同じ光量が受光される。よって、垂直転送レジスタ８６における転送前に画素８１から垂直転送レジスタ８６に転送される信号電荷と垂直転送レジスタ８６における転送後に１ライン下の画素８１から垂直転送レジスタ８６に転送される信号電荷は同じ数となる。これを画素列の数だけ繰り返し行うことにより、同じ像が積算され、信号電荷が増幅されていく。具体的にはＣＣＤカメラ２８において、水平方向に設けられた画素列が縦にｎ列の配列されている場合、ｎ回信号電荷が加算される。よって、水平転送レジスタ８５に転送される信号電荷は１画素で生じた信号電荷のｎ倍となる。このとき、ノイズはランダムに変化するため、ノイズのレベルは√ｎ倍となる。この結果、読み出された信号電荷のＳ／Ｎ比は√ｎ倍となる。これにより、全体としてＳ／Ｎを改善することができ。検出感度を向上することができる。
【００３３】
このようにＴＤＩ方式の撮像装置によって撮像することにより、検出感度を向上することができる。本実施の形態にかかる撮像装置ではさらに２つのＣＣＤカメラによって、ＴＤＩ方式の撮像を行っている。第１のＣＣＤカメラ２１と第２のＣＣＤカメラ２２では、試料の走査速度を向上するため、それぞれの画素列がＹ方向にずれるよう配置している。この、第１のＣＣＤカメラ２１と第２のＣＣＤカメラ２２について図３を用いて説明する。図３は、第１のＣＣＤカメラ２１及び第２のＣＣＤカメラ２２の受光面の構成を模式的に示す図である。この第１のＣＣＤカメラ２１及び第２のＣＣＤカメラ２２は図１に示すように試料１２を透過して、ビームスプリッタ１５で分岐された光をそれぞれ受光する。なお、試料１２は図３の矢印方向すなわち、Ｙ方向に走査されている。
【００３４】
図３では縦８×横１１の画素８１がマトリクス状に配列された受光面を図示している。ここで、第１のＣＣＤカメラ２１と第２のＣＣＤカメラ２２とは同型のＣＣＤカメラであり、ともに同じ受光面を有している。すなわち、画素数、画素サイズ、画素ピッチ及び転送速度などが同じになっている。さらに第１のＣＣＤカメラ２１と第２のＣＣＤカメラ２２とでは奇数列が受光列３１となっており、偶数列が遮光列３２となっている。すなわち、上から１、３、５、７列目が受光列３１となっている。一方、上から２、４、６、８列目が遮光列３２となっている。受光列３１の画素では受光素子が光を受光するよう光に対して露出しており、通常のとおり、光が検出される。一方、遮光列３２の画素では受光素子の前面を覆うように遮光パターンが形成されており、光が受光素子に入射されないようになっている。この遮光パターンは例えば、受光素子の前面に遮光膜をパターニングすることにより得ることができる。
【００３５】
上述のように第１のＣＣＤカメラ２１及び第２のＣＣＤカメラ２２の受光面には１列ごとに遮光パターンが形成されている。例えば、第１のＣＣＤカメラ２１では上から順番に受光列３１ａ、遮光列３２ａ、受光列３１ｂ、遮光列３２ｂ、受光列３１ｃ、遮光列３２ｃと配置されている。従って、それぞれのＣＣＤカメラでは１列毎に信号電荷が発生する。すなわち、受光列３１に対応する画素８１では光が受光素子に入射するため、信号電荷が発生する。一方、遮光列３２に対応する画素８１では光が受光素子に入射しないため、信号電荷が発生しない。このように第１のＣＣＤカメラ２１と第２のＣＣＤカメラ２２ではそれぞれ、信号電荷が発生する画素列と信号電荷が発生しない画素列が交互に配列されている
【００３６】
本実施形態では、第１のＣＣＤカメラ２１と第２のＣＣＤカメラ２２とで信号電荷が発生しない画素列をそれぞれ補完するため、第１のＣＣＤカメラ２１に対して第２のＣＣＤカメラ２２を１画素ピッチ分、Ｙ方向にずらして配置している。すなわち、図３に示すように、第１のＣＣＤカメラ２１の遮光列３２に対応する位置に第２のＣＣＤカメラ２２の受光列３１が配置される。これにより、第１のＣＣＤカメラ２１の遮光列３２に第２のＣＣＤカメラ２２の受光列３１が対応し、第２のＣＣＤカメラ２２の遮光列３２に第１のＣＣＤカメラ２１の受光列３１が対応する。第１のＣＣＤカメラ２１と第２のＣＣＤカメラ２２において、互いの受光列が互いに他方のＣＣＤカメラの受光列間の隙間に対応する位置に配置されている。この配置によって、受光面に受光された像を隙間なく、検出することができる。
【００３７】
そして、第１のＣＣＤカメラ２１及び第２のＣＣＤカメラ２２を同期させて動作させる。具体的には図２に示した、画素８１から垂直転送レジスタ８６への信号電荷の転送、垂直転送レジスタ８６における信号電荷の転送及び水平転送レジスタ８５における信号電荷の転送を同期させ、同じタイミングで行う。さらに本実施の形態では、転送速度を向上するため、第１のＣＣＤカメラ２１及び第２のＣＣＤカメラ２２においてビニング動作を行っている。すなわち、水平転送レジスタ８７からの信号電荷の読み出しを省略し、２画素列分の信号電荷を水平転送レジスタ８５に蓄積させた状態で読み出しを行っている。すなわち、遮光列３２では信号電荷が発生しないため、遮光列３２に対応する画素で生じた信号電荷を受光列３１に対応する画素で生じた信号電荷と足し合わせても、受光列３１に対応する画素で生じた信号電荷の数のまま変化が生じない。従って、２画素列分の信号電荷を水平転送レジスタ８５に蓄積させた状態で、信号電荷の読み出しを行うことができる。これにより、読み出し時間を略半分にすることができ、垂直転送レジスタ８６における転送速度を向上することができる。
【００３８】
次に、ＴＤＩ処理時における第１のＣＣＤカメラ２１及び第２のＣＣＤカメラ２２で受光される像について図４及び図５を用いて説明する。図４は第１のＣＣＤカメラ２１の受光面の一部を示す図である。図５は第２のＣＣＤカメラ２２の受光面の一部を示す図である。さらに図４及び図５には受光面で受光される像を投影して模式的に示している。また、図４（ａ）と図５（ａ）は同じタイミングでの像を示している。同様に図４（ｂ）と図５（ｂ）並びに図４（ｃ）と図５（ｃ）はそれぞれ同じタイミングでの像を示している。
【００３９】
ここで、図４（ａ）、図５（ａ）→図４（ｂ）、図５（ｂ）→図４（ｃ）、図５（ｃ）の順番で、ＣＣＤカメラに受光されるものとする。そして、このタイミングにおいて、受光面に受光されるよう光源１１によりパルス照明を行っている。すなわち、図４（ａ）、図５（ａ）のタイミング、図４（ｂ）と図５（ｂ）のタイミング及び図４（ｃ）と図５（ｃ）のタイミングで光が入射するようパルス光が光源１１から出射される。また、図４及び図５において、それぞれのＣＣＤカメラの受光面の右側には、そのタイミングにおいて垂直転送レジスタに蓄積されている信号電荷を信号電荷３６として模式的に示している。
【００４０】
図４及び図５ではＣＣＤカメラの受光面のうち、縦６×横４の画素８１を代表して図示している。また、図４及び図５において、第１のＣＣＤカメラ２１と第２のＣＣＤカメラ２２は同じ位置に対応する画素が示されている。図４に示すように第１のＣＣＤカメラ２１では、上から１列目、３列目、５列目が受光列３１であり、上から２列目、４列目、６列目が遮光列３２である。一方、図５に示すよう第２のＣＣＤカメラ２２は第１のＣＣＤカメラ２１に対して１ライン分下にずれて配置されているため、上から１列目、３列目、５列目が遮光列３２であり、上から２列目、４列目、６列目が受光列３１となる。
【００４１】
ここで説明の簡略化のため、最上列の最も左側の画素を（１，１）の画素とし、その１画素下の画素を（１，２）の画素とする。さらに（１，１）の画素の１画素右の画素を（２，１）の画素とする。従って、図４（ａ）〜図４（ｂ）及び図５（ａ）〜図５（ｃ）にはそれぞれ（１，１）〜（４，６）まで２４個の画素８１が示されている。また、第１のＣＣＤカメラ２１では、（１，１）〜（４，１）、（１，３）〜（４，３）及び（１，５）〜（４，５）の画素の計１２画素が受光列３１となっており、（１，２）〜（４，２）、（１，４）〜（４，４）及び（１，６）〜（４，６）の画素の計１２画素が遮光列３２となっている。第２のＣＣＤカメラ２２では（１，１）〜（４，１）、（１，３）〜（４，３）及び（１，５）〜（４，５）の画素の計１２画素が遮光列３２となっており、（１，２）〜（４，２）、（１，４）〜（４，４）及び（１，６）〜（４，６）の画素の計１２画素が受光列３１となっている。
【００４２】
まず、図４（ａ）及び図５（ａ）における状態について説明する。この状態では光源１１からパルス光が出射され、（４，１）の画素に第１の像３３が受光されている。また、（３，２）の画素には第２の像３４が受光されている。このとき、第１のＣＣＤカメラ２１と第２のＣＣＤカメラ２２では画素がＹ方向に１列ずれている。従って、第１の像３３が受光される（４，１）の画素は第１のＣＣＤカメラ２１の受光列３１に対応するが、第２のＣＣＤカメラ２２では遮光列３２に対応する。一方、第２の像３４が受光される（３，２）の画素は反対にＣＣＤカメラ２１の遮光列３２に対応するが、第２のＣＣＤカメラ２２では受光列３１に対応する。従って、第１のＣＣＤカメラ２１において、（４，１）の画素の受光素子では信号電荷が生じ、（３，２）の画素では信号電荷が生じない。第２のＣＣＤカメラ２２ではこの反対になる。このとき、これ以外の画素では光が入射せず、信号電荷が生じないものとする。
【００４３】
パルス照明のパルス幅は１画素分の走査時間に比べて十分短いものとし、図４（ａ）及び図５（ａ）に示すタイミングで１パルス分の照明を終了する。これにより、第１の像３３及び第２の像３４が下の画素に移動しないようになる。そして、パルス照明のパルス幅だけ時間が経過し、１パルス分の照明が終了した後、画素から垂直転送レジスタに信号電荷を転送させる。よって、このタイミングでの第１のＣＣＤカメラ２１及び第２のＣＣＤカメラ２２における信号電荷はそれぞれ信号電荷３６ａ及び信号電荷３６ｂに示すようになる。すなわち、第１のＣＣＤカメラ２１における信号電荷３６ａは（４，１）の画素に対応する画素蓄積部に転送され、蓄積される。第２のＣＣＤカメラ２２における信号電荷３６ｂは（３，２）の画素に対応する画素蓄積部に転送され、蓄積される。これ以外の画素蓄積部には信号電荷が蓄積されていない。
【００４４】
次に、垂直転送レジスタ８６における垂直転送を２回行った後のタイミングでの受光面を図４（ｂ）及び図５（ｂ）に示す。このとき、試料も２ライン分、走査されているため、第１の像３３は（４，３）の画素に、第２の像３４は（３，４）の画素に移動する。図４（ａ）及び図５（ａ）に示すタイミングで１パルス分の照明が終わった後、図４（ｂ）と図５（ｂ）に示すタイミングの直前までは照明しないようにする。そして、図４（ｂ）及び図５（ｂ）に示す位置に試料が移動したときにパルス光で照明する。この時の、パルス幅は前回と同じパルス幅であり、パルス照明の繰り返し周期は、試料が２画素列分移動する時間に基づくものとなる。そして、パルス光で照明された後、画素で生じた信号電荷を垂直転送レジスタに転送する。このとき、第１のＣＣＤカメラ２１では信号電荷３６ａが２画素列分下方向に移動している。従って、（４，３）の画素に対応する画素蓄積部での信号電荷は信号電荷３６ｃに示すようになる。ここで、図４（ａ）と図４（ｂ）とで同じ第１の像３３に基づいた信号電荷が生じているため、信号電荷３６ｃのレベルは信号電荷３６ａのレベルの２倍になる。
【００４５】
第２のＣＣＤカメラ２２でも同様の処理がなされる。これにより、（３，４）の画素には第２の像３４に基づいた信号電荷が生じる。この信号電荷は垂直転送レジスタに転送される。よって、このタイミングにおける信号電荷は信号電荷３６ｄに示すようになる。信号電荷３６ｄは信号電荷３６ｂの２倍のレベルとなる。
【００４６】
垂直転送レジスタにおける転送をさらに２回行った後のタイミングでの受光面を図４（ｃ）及び図５（ｃ）に示す。このとき、試料も２ライン分、走査されているため、第１の像３３は（４，５）の画素に、第２の像３４は（３，６）の画素に移動する。図４（ｂ）及び図５（ｂ）に示すタイミングでパルス照明が終わった後、図４（ｃ）と図５（ｃ）に示すタイミングの直前までは照明しないようにする。そして、図４（ｃ）及び図５（ｃ）に示す位置に試料が移動したときにパルス光で照明する。この時の、パルス幅は前回と同じパルス幅であり、パルス照明の繰り返し周期は、試料が２画素列分移動する時間に基づくものとなる。パルス光で照明された後、画素で生じた信号電荷を垂直転送レジスタに転送する。このとき、第１のＣＣＤカメラ２１では信号電荷３６ｃが２列分下方向に移動している。従って、（４，５）の画素に対応する画素蓄積部での信号電荷は信号電荷３６ｅに示すようになる。ここで、図４（ａ）と図４（ｃ）とで同じ第１の像３３に基づいた信号電荷が生じているため、信号電荷３６ｅのレベルは信号電荷３６ａのレベルの３倍になる。
【００４７】
第２のＣＣＤカメラ２２でも同様の処理がなされる。これにより、（３，６）の画素には第２の像３４に基づいた信号電荷が生じる。この信号電荷は垂直転送レジスタに転送される。よって、このタイミングにおける信号電荷は信号電荷３６ｆに示すようになる。信号電荷３６ｆのレベルは信号電荷３６ｂのレベルの３倍になる。
【００４８】
上述の処理に行うため、光源１１でパルス照明を行う。そして、パルス照明により画素８１の受光素子に生じた信号電荷を垂直転送レジスタ８６に転送する。このパルス照明のパルス幅は試料が下の画素に移動する時間に比べて十分短い時間とする。１パルス分の照明が受光されたら、画素８１と垂直転送レジスタ８６との間のトランジスタにシフトパルスを供給する。このシフトパルスのパルス幅は試料が下の画素に移動する時間よりも十分短いものとする。信号電荷が受光素子から垂直転送レジスタ８６に転送されたら、垂直転送レジスタにおいて信号電荷を１ライン分、下方向に転送する。ここでは、ビニング処理を行っているため、水平転送レジスタから信号電荷を読み出さない。
【００４９】
垂直転送レジスタ８６において１ライン分の転送が終了したら、受光素子から信号電荷を垂直転送レジスタ８６に転送する。ここでは、照明されていないので、受光列３１の受光素子にも信号電荷が生じておらず、垂直転送レジスタ８６における信号電荷に変化は生じない。そして、同様に垂直転送レジスタにおいて信号電荷を１ライン分、下方向に転送する。そして、２ライン分の信号電荷が水平転送レジスタ８５に加算、蓄積されたら、信号電荷を水平方向に転送させる。これにより、出力回路３５で信号電荷の読み出しを行うことができる。さらに、読み出しを行っている間に、光源１１でパルス照明を行い、同様の処理を繰り返し行う。
【００５０】
光源１１は試料が２ライン分、下方向に移動する毎に１回パルス光を照射する。そして、試料が走査されている間、一定周期でパルス照明を行う。さらに、照明のパルス幅は試料が１ラインに移動する時間に比べて十分短い時間とする。１ライン移動する時間に比べて短い時間にすることにより、像が下の画素に移動した状態で撮像するのを防ぐことができる。よって、像が流れて解像度が低下するのを防ぐことができる。なお、解像度が低下しても良い場合は、パルス照明でなく連続照明を用いてもよい。試料は垂直転送レジスタ８６で２ライン分転送させる時間と水平転送レジスタから信号電荷が１ライン分の読み出される時間の和に対応した時間で２画素分移動するような速度で走査される。さらにこの垂直転送レジスタで２ライン分転送させる時間と水平転送レジスタから１ライン分の信号電荷が読み出される時間の和に対応した時間間隔で試料にパルス光を照射する。
【００５１】
そして、出力回路３５は、読み出した信号電荷を信号電圧に変換する。また、Ａ／Ｄ変換を行い、デジタル信号とすることが好ましい。そして、この信号電圧に基づいた出力信号が、コントローラ３０に出力される。第１のＣＣＤカメラ２１と第２のＣＣＤカメラ２２からの出力信号はコントローラ３０で合成され、１つの画像が表示される。さらにコントローラ３０では上述の処理を行うため、ＣＣＤカメラ、光源１１及びステージ駆動部２６をそれぞれ制御する。このコントローラ３０の構成について図６を用いて説明する。図６はコントローラ３０の構成を示すブロック図である。４１はメモリ、４３はアドレス変換部、４５は画像合成部、４６はステージ制御部、４７はカメラ制御部、４８が光源制御部である。
【００５２】
コントローラ３０は例えば、パーソナルコンピュータの情報処理装置であり、第１のＣＣＤカメラ２１、第２のＣＣＤカメラ２２、光源１１及びステージ駆動部２６を制御する。具体的にはステージ駆動部２６を制御するステージ制御部４６と、第１のＣＣＤカメラ２１と第２のＣＣＤカメラ２２とを制御するカメラ制御部４７と、光源１１を制御する光源制御部４８とを備えている。
【００５３】
ステージ制御部４６はステージ２３を一定速度で走査するため、ステージ駆動部２６に所定の信号を出力する。ステージ駆動部２６はステージ制御部４６からの制御信号により、ステージ２３を一定速度で移動させる。これにより、試料を垂直転送と同じ方向に走査することができる。さらに、試料１２の端部から反対側の端部まで走査を行ったら、ステージ２３の移動を中止する。そして、Ｘ方向にステージ２３をずらし、同様のＹ方向にステージ２３を移動させ、走査を行う。これを繰り返し、試料全面の撮像を行う。
【００５４】
カメラ制御部４７は第１のＣＣＤカメラ２１及び第２のＣＣＤカメラ２２を制御する。例えば、第１のＣＣＤカメラ２１と第２のＣＣＤカメラ２２を同期させ、同じ動作をさせる。これにより、第１のＣＣＤカメラ２１と第２のＣＣＤカメラ２２とが同じタイミング及び同じ転送速度で信号電荷の転送を行う。光源制御部４８は光源１１が所定の繰り返し周波数及びパルス幅で光を出射するように制御する。
【００５５】
ここで、コントローラ３０には第１のＣＣＤカメラ２１及び第２のＣＣＤカメラ２２の画素ピッチが記憶されている。この画素ピッチに基づいて、ステージ２３の移動速度
及び光源の繰り返し周波数やパルス幅が決定される。さらに、第１のＣＣＤカメラ２１及び第２のＣＣＤカメラの転送速度が決定される。コントローラ３０はこれらの情報に基づいて、制御信号を所定のステージ駆動部２６、光源１１及びＣＣＤカメラにそれぞれ出力する。この制御信号に基づいて、ＣＣＤカメラ、光源１１及びステージ２３が同期して動作する。これにより、光源１１の照明、ＣＣＤカメラの転送及び読み出しが所定のタイミングで実施される。
【００５６】
次に、第１のＣＣＤカメラ２１及び第２のＣＣＤカメラ２２からの出力信号に基づいた、画像の合成について説明する。第１のＣＣＤカメラ２１からの出力信号に基づくデータがメモリ４１ａに順番に記憶され、第２のＣＣＤカメラ２２からの出力信号に基づくデータがメモリ４１ｂに順番に記憶される。ここで出力信号はＡ／Ｄ変換されており、上述のようにそれぞれの画素で検出、積算された信号電荷に基づいたデータがメモリ４１ａ及びメモリ４１ｂに記憶される。このデータは、遅延、積算された信号電荷に対応するデータとなっている。
【００５７】
メモリ４１ａに記憶されたデータはアドレス変換部４３ａによってアドレス変換され、メモリ４１ｂに記憶されたデータはアドレス変換部４３ｂによってアドレス変換される。具体的にはメモリ４１ａのデータが奇数列となるようにアドレス変換され、メモリ４１ｂのデータが偶数列となるようにアドレス変換される。第１のＣＣＤカメラ２１と第２のＣＣＤカメラ２２とでは、図３に示すように１画素列分、受光列がずれて配置されている。従って、第１のＣＣＤカメラ２１の遮光列３２に対応する像が第２のＣＣＤカメラ２２で検出され、第２のＣＣＤカメラ２２の遮光列３２に対応する像が第１のＣＣＤカメラ２１で検出される。互いに遮光列に対応する像が他方のＣＣＤカメラで検出されることになる。よって、これらを補完するよう、データのアドレス変換を行う。画像合成部４５はこのアドレス変換されたデータに基づいて画像を合成する。
【００５８】
例えば、図３に示す受光面を有するＣＣＤにおいて、第１のＣＣＤカメラ２１の受光列３１ａにおける１１画素のデータがアドレス変換され１列目のデータとなり、第２のＣＣＤカメラ２２の受光列３１ａにおける１１画素の画素データがアドレス変換され２列目のデータとなる。同様に第１のＣＣＤカメラ２１の受光列３１ｂにおける１１画素の画素データが３列目のデータとなり、第２のＣＣＤカメラ２２の受光列３１ｂにおける１１画素の画素データが４列目のデータとなる。これを繰り返し、試料の走査中に取得された全てのデータについてのアドレス変換を行う。画像合成部４５はこのデータに基づいて画像を合成し、表示画面に表示させる。
【００５９】
このようにＴＤＩ方式によって撮像することにより、検出感度を向上することができる。また、それぞれのＣＣＤカメラで２ラインに一度ビニング動作を行うことにより、読み出し回数を半減することができる。よって、垂直転送の転送速度を向上することができ、撮像時間を短縮することができる。垂直転送の時間は読み出しの時間に比べて十分短いため、転送速度及び走査速度を約２倍にすることができ、撮像時間を１／２程度に短縮することができる。さらに、第１のＣＣＤカメラと第２のＣＣＤカメラとを同じものとすれば、１画素ピッチだけずらせばよいので、簡易な光学系で撮像を行うことができる。
【００６０】
なお、図１に示す光学系ではビームスプリッタ１５を使用しているため、第１のＣＣＤカメラ２１にミラー反転された像が受光される。この場合、全く同じ２つのＣＣＤカメラを用いると一方のＣＣＤカメラで転送方向と走査方向が反対となってしまう。従って、例えば両方向に垂直転送可能なＣＣＤカメラを用いることが好ましい。具体的には、図２に示すＣＣＤカメラ２８において、水平転送レジスタ８５が下端だけでなく、上端にも設けられているものを用いる。そして、それぞれのＣＣＤカメラで垂直転送の方向を反対にする。これにより、同型のＣＣＤカメラを用いた場合でも簡易に図１に示す光学系を実現することができる。よって、撮像装置の構成を簡素化することができる。また、同型のＣＣＤカメラを用いることによって、部品点数を削減することができ、製造コストを低減することが可能になる。
【００６１】
上述の実施形態では試料を透過した透過光を検出したが、反射光を検出するようにしてもよい。例えば、試料２３と光源１１との間にさらにビームスプリッタを配置して、試料で反射された光を光軸から分岐する。この反射光を再度、分岐して、２つのＣＣＤカメラに入射させることにより、同様の撮像を行うことができる。本発明にかかる撮像装置は半導体基板や、その製造工程に用いられるフォトマスクなどのパターン基板の撮像に好適である。従って、本発明にかかる撮像装置は半導体装置の検査装置やフォトマスクの検査装置に好適である。
【００６２】
なお、上述の実施の形態では、受光列と遮光列を交互に配置したが、これに限るものではない。例えば、受光列の割合を偶数列に１列の割合とすることも可能である。具体的にはマトリクス状に配列された受光素子に対して２ｎ列（ｎは自然数）に１列の割合で受光列を形成する。このとき、受光列以外の列は遮光パターンが前面に設けられた遮光列とする。例えば、受光例１列に対して、遮光列を３列配置し、受光列の割合を１／４とすることもできる。また、受光列の割合は１／８や１／１６としてもよい。これにより、検出感度及び解像度が低下するが、より転送速度を向上することができ、撮像時間を短くすることが可能になる。
【００６３】
さらに、受光列の割合を１／４や１／８とする場合は、反射光または透過光を４本又は８本に分岐して、それぞれをＣＣＤカメラで受光することが好ましい。すなわち、４つのＣＣＤカメラ又は８つのＣＣＤカメラで受光することが好ましい。この場合、転送速度をそれぞれ４倍又は８倍にすることができる。なお、撮像素子はＣＣＤカメラに限られるものではない。例えば、ＭＯＳ型固体撮像素子などの固体撮像素子を用いることができる。
【００６４】
また、上述の光源１１にはパルスレーザ光源を用いたがこれに限るものではない。一定時間間隔で照明することができるストロボ照明であればよい。すなわち、ステージ２３が所定の位置に来たときに、照明を同期発光させるようストロボ照明すればよい。このとき、ステージ２３の位置を検出することが好ましい。さらに、試料の走査はステージ２３を移動させることによって行ったが、これに限るものではない。例えば、ＣＣＤカメラを含む検出系を光源と同期させて移動させてもよい。試料の走査は、試料とＣＣＤカメラとの相対位置を移動させることができるものであればよい。
【００６５】
また、遮光列３２では信号電荷が生じないため、ビニング動作を行ったとしても、水平転送レジスタ８５で信号電荷が飽和することがない。よって、正確に画像を撮像することができる。受光列３１は他方のＣＣＤカメラの受光列間の隙間に完全に一致するよう設けられていなくてもよい。例えば、受光列３１は他方のＣＣＤカメラの受光列間の隙間よりも小さく設けられていてもよい。
【００６６】
発明の実施の形態２．
本実施の形態では実施の形態１と同様の構成の撮像装置を用いたものであり、第１のＣＣＤカメラ２１及び第２のＣＣＤカメラの構成が異なっている。なお、実施の形態１で示した内容と同一の内容については説明を省略する。
【００６７】
本実施形態にかかるＣＣＤカメラの受光面について図７を用いて説明する。図７は第１のＣＣＤカメラ２１及び第２のＣＣＤカメラ２２における受光面の構成を模式的に示す図である。本実施の形態では、第１のＣＣＤカメラ２１及び第２のＣＣＤカメラ２２の画素８１に遮光列が設けられておらず、受光列３１が隙間を空けて配置されている。この受光列間の隙間は受光列の大きさと同程度の大きさとなっている。そして、第１のＣＣＤカメラ２１の受光列の隙間に対応する位置には第２のＣＣＤカメラ２２の受光列３１が配置される。従って、第２のＣＣＤカメラ２２の受光列の隙間に対応する位置には第１のＣＣＤカメラの受光列が配置される。すなわち、第１のＣＣＤカメラ２１と第２のＣＣＤカメラ２２において、互いの受光列が互いに他方のＣＣＤカメラの受光列間の隙間に対応する位置に配置されている。
【００６８】
従って、実施の形態１と同様に一方のＣＣＤカメラの受光列３１の間を他方のＣＣＤカメラの受光列３１で補うよう配置している。これにより、それぞれのＣＣＤカメラで受光されない像を他方のＣＣＤカメラで受光することができる。そして、実施の形態１と同様にＴＤＩ方式で撮像を行う。
【００６９】
なお、本実施形態では遮光列がないため、ビニング動作を行う必要がない。すなわち、通常のＣＣＤカメラと同様に全てに画素列に対して水平転送レジスタから信号電荷を読み出す。しかしながら、画素列を間引いているため、同じ画素サイズ及び同じ受光エリアであったとしても読み出し回数を半減することができる。よって、実施の形態１と同様に転送速度を向上することができ、撮像時間を短縮することができる。さらに、マトリクス状に配列された受光素子間に隙間が生じている撮像素子を用いた場合であっても解像度を向上することができる。
【００７０】
さらに、本実施形態ではパルス照明の繰り返し周波数を各ＣＣＤカメラにおける１画素列分の転送時間に対応させる必要がある。すなわち、垂直転送レジスタで１ライン分転送させる時間と水平転送レジスタから１ライン分の信号電荷が読み出される時間の和に対応した時間間隔で試料にパルス光を照射する。また、試料は垂直転送レジスタ８６で１ライン分転送させる時間と水平転送レジスタから１ライン分の信号電荷が読み出される時間の和に対応した時間で１画素分移動するような速度で走査される。このようなタイミングで同期してＣＣＤカメラ、ステージ２３及び光源１１が動作するよう、コントローラ３０で制御する。これにより、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明にかかるＴＤＩ方式撮像装置の構成を示す図である。
【図２】ＴＤＩ方式の撮像装置に用いられるＣＣＤカメラの構成を模式的に示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１にかかるＴＤＩ方式撮像装置に用いられるＣＣＤカメラの受光面を模式的に示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１にかかるＴＤＩ方式撮像装置に用いられる第１のＣＣＤカメラで受光される像を模式的に示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１にかかるＴＤＩ方式撮像装置に用いられる第２のＣＣＤカメラで受光される像を模式的に示す図である。
【図６】本発明にかかるＴＤＩ方式撮像装置に用いられるコントローラの構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態２にかかるＴＤＩ方式撮像装置に用いられるＣＣＤカメラの受光面を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００７２】
１１  光源、１２  試料、１３  対物レンズ、１４  レンズ、１５  ビームスプリッタ、
２１  第１のＣＣＤカメラ、２２  第２のＣＣＤカメラ、２３  ステージ、
２６  ステージ駆動部、２８  ＣＣＤカメラ、３０  コントローラ、
３１  受光列、３２  遮光列、３３  第１の像、３４  第２の像、３５  出力回路、
３６  信号電荷、４１  メモリ、４３  アドレス変換部、４５  画像合成部、
４６  ステージ制御部、４７  カメラ制御部、４８  光源制御部
８１  画素、８５  水平転送レジスタ、８６  垂直転送レジスタ、８７  電荷蓄積部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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