(57)【要約】【課題】  構造が簡略でかつ効率的に稼動する捕捉装置を提供する。【解決手段】  物体２から出る光線１７，２２を捕捉可能な捕捉手段１と少なくとも１つの結像ユニット３，４，２１，３１とを含み、該結像ユニットは物体２から出る光線１７，２２が通過可能なアレイ形式で配置された多数のレンズ要素１４，２７，３４を有する第１のレンズ手段５，６，１９，２９と、これらの第１レンズ手段５，６，１９，２９と捕捉手段１との間に配置され、かつ前記レンズ要素１４，２７，３４を通過する光線１８を捕捉手段１に供給可能な第２のレンズ手段７，８，２０，３０とを含み、前記第２レンズ手段７，８，２０，３０はアレイ形式で設置された多数のレンズ要素１５，２８，３５を有する。さらに本発明は、そのような捕捉装置の稼動方法、走査装置並びにそのような捕捉装置を備えた共焦点顕微鏡に関する。  【選択図】      図１ 
2004226407.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体から出る光線を捕捉可能な捕捉手段と、
少なくとも１つの結像ユニットとを含み、
該結像ユニットは、物体から出る光線が通過可能なアレイ形式で配置された多数のレンズ要素を有する第１のレンズ手段と、これらの第１レンズ手段と捕捉手段との間に配置され、かつ前記レンズ要素を通過する光線を捕捉手段に供給可能な第２のレンズ手段とを含む、物体を光学的に捕捉するための捕捉装置において、
前記第２レンズ手段はアレイ形式で設置された多数のレンズ要素を有し、第１および／または第２レンズ手段のレンズ要素の少なくとも部分的に円筒形状または円筒類似形状を有することを特徴とする捕捉装置。
【請求項２】
第１レンズ手段のレンズ要素の１つを通過する光線が基本的に第２レンズ手段のレンズ要素の１つを通過することを特徴とする請求項１記載の捕捉装置。
【請求項３】
第１および／または第２レンズ手段のレンズ要素はそれぞれ少なくとも２つの円筒レンズまたは円筒類似形状レンズにより構成されることを特徴とする請求項１または２記載の捕捉装置。
【請求項４】
前記円筒レンズまたは円筒類似形状レンズの円筒軸は互いに９０度の角度をなすことを特徴とする請求項３記載の捕捉装置。
【請求項５】
走査手段をさらに備え、該手段により少なくとも１つの結像ユニットが物体および／または捕捉手段に対して少なくとも１つの走査方向に移動可能であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の捕捉装置。
【請求項６】
第１および／または第２レンズ手段のレンズ要素がアレイにおいて並置されている方向は、前記少なくとも１つの走査方向と０度および／または９０度とは異なる角度をなすことを特徴とする請求項５記載の捕捉装置。
【請求項７】
捕捉装置が少なくとも１つの第１の結像ユニットと少なくとも１つの第２の結像ユニットを有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の捕捉装置。
【請求項８】
少なくとも１つの第１結像ユニットが少なくとも１つの第２結像ユニットの解像度とは異なる解像度を有することを特徴とする請求項７記載の捕捉装置。
【請求項９】
少なくとも１つの第１結像ユニットが第１の方向においてそれに垂直な第２の方向におけるよりも高い解像度を有し、他方で少なくとも１つの第２結像ユニットが第２方向においてそれに垂直な第１の方向におけるよりも高い解像度を有することを特徴とする請求項８記載の捕捉装置。
【請求項１０】
少なくとも１つの結像ユニットの解像度が可変であることを特徴とする請求項８または９記載の捕捉装置。
【請求項１１】
少なくとも１つの結像ユニットの解像度が互いに垂直な２方向において異なるように可変であることを特徴とする請求項８または９記載の捕捉装置。
【請求項１２】
第１および／または第２レンズ手段の少なくともいくつかのレンズ要素が少なくとも２つの部分からなることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の捕捉装置。
【請求項１３】
少なくとも２つの部分からなるレンズ要素は物体の一点から発せられて該レンズ要素に当たる光線を、これらの部分光線による捕捉手段への入射点が物体表面に垂直な方向における前記点の位置に関する情報を与え得るように、２つの部分光線に分割できることを特徴とする請求項１２記載の捕捉装置。
【請求項１４】
走査手段は、第１の走査位置において物体の一点から発せられる光線が捕捉手段上の第１の入射点に当たり、また第２の走査位置において物体の前記同一点から発せられる光線が捕捉手段上の前記第１入射点から離れた第２の入射点に当たるように構成されており、その際にこれらの入射点が物体表面に対して垂直な方向における点の位置に関する情報を与え得ることを特徴とする請求項５〜１３のいずれか１項に記載の捕捉装置。
【請求項１５】
第１の工程において物体は物体に対して走査方向に移動される第１の結像ユニットにより捕捉手段上に結像すること、また第２の工程において物体は物体に対して同一の走査方向に移動される第２の結像ユニットにより捕捉手段上に結像することを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の捕捉装置を稼動させる方法。
【請求項１６】
第１結像ユニットおよび第２結像ユニットによる結像が異なる解像度を以て実行されることを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
第１結像ユニットおよび第２結像ユニットによる結像が互いに直交する方向において異なる解像度を以て実行されること、その際に第１結像ユニットにより第１の方向におけるより高解像度の画像が得られ、また第２結像ユニットにより前記第１方向に垂直な方向におけるより高解像度の画像が得られることを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
両結像ユニットにより捕捉手段から順次に得られた画像情報を互いに組み合わせて、物体の高解像度画像を得ることを特徴とする請求項１５〜１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の捕捉装置を備えることを特徴とする走査装置。
【請求項２０】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の捕捉装置を備えることを特徴とする共焦点顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体を光学的に捕捉するための捕捉装置であって、物体から出る光線を捕捉可能な捕捉手段と少なくとも１つの結像ユニットとを含み、該結像ユニットは物体から出る光線が通過可能なアレイ形式で配置された多数のレンズ要素を有する第１のレンズ手段と、これらの第１レンズ手段と捕捉手段との間に配置され、かつ前記レンズ要素を通過する光線を捕捉手段に供給可能な第２のレンズ手段とを含む、捕捉装置に関する。また本発明は、このような捕捉装置を稼動させるための方法に関する。さらに、本発明はこのような捕捉装置をそれぞれ備えた走査装置並びに共焦点顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
前記形式の捕捉装置、稼動方法、走査装置並びに共焦点顕微鏡は、特許文献１から公知である。そこに記載された捕捉装置は、極めて大きな開口数を有する特に球面レンズの二次元アレイを物体側に備える。比較的小さなレンズアレイから出る光線は、前後に配置された複数、たとえば４個のレンズからなり、比較的小さな開口とほぼ拡散方向において中央に配置された中央絞りを備えた結像システムにより捕捉手段上に結像する。結像システムと捕捉手段との間には光線を結合するための光線分割手段が設置されており、それにより物体が照明できる。
【０００３】
【特許文献１】国際公開第９７／３４１７１号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような形式の捕捉装置における欠陥として判明しているのは、一方ではレンズアレイにおける球面レンズの使用のゆえに、個々の球面レンズ間のスパンドレルによって光量が比較的小さいことである。さらに、該システムは前後に５個またはそれ以上のレンズ並びに中央の開口絞りおよび各小形球面レンズの背後にある他の複数の小開口絞りを含む複雑な構造となっている。この構造のゆえに、該捕捉装置は一方では調整がむずかしく、他方では効率があまり良くないのである。
【０００５】
本発明の目的は、構造が簡略でかつ効率的に稼動する冒頭に述べた形式の捕捉装置を提供することである。また、本発明の他の目的は、このような形式の捕捉装置を稼動する方法を提供することである。また、本発明のさらなる目的は、該形式の捕捉装置を備えた走査装置および共焦点顕微鏡を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、物体から出る光線を捕捉可能な捕捉手段と、
少なくとも１つの結像ユニットとを含み、
該結像ユニットは、物体から出る光線が通過可能なアレイ形式で配置された多数のレンズ要素を有する第１のレンズ手段と、これらの第１レンズ手段と捕捉手段との間に配置され、かつ前記レンズ要素を通過する光線を捕捉手段に供給可能な第２のレンズ手段とを含む、物体を光学的に捕捉するための捕捉装置において、
前記第２レンズ手段はアレイ形式で設置された多数のレンズ要素を有し、第１および／または第２レンズ手段のレンズ要素の少なくとも部分的に円筒形状または円筒類似形状を有することを特徴とする捕捉装置である。
【０００７】
本発明において、第１レンズ手段のレンズ要素の１つを通過する光線が基本的に第２レンズ手段のレンズ要素の１つを通過することを特徴とする。
【０００８】
本発明において、第１および／または第２レンズ手段のレンズ要素はそれぞれ少なくとも２つの円筒レンズまたは円筒類似形状レンズにより構成されることを特徴とする。
【０００９】
本発明において、前記円筒レンズまたは円筒類似形状レンズの円筒軸は互いに９０度の角度をなすことを特徴とする。
【００１０】
本発明において、走査手段をさらに備え、該手段により少なくとも１つの結像ユニットが物体および／または捕捉手段に対して少なくとも１つの走査方向に移動可能であることを特徴とする。
【００１１】
本発明において、第１および／または第２レンズ手段のレンズ要素がアレイにおいて並置されている方向は、前記少なくとも１つの走査方向と０度および／または９０度とは異なる角度をなすことを特徴とする。
【００１２】
本発明において、捕捉装置が少なくとも１つの第１の結像ユニットと少なくとも１つの第２の結像ユニットを有することを特徴とする。
【００１３】
本発明において、少なくとも１つの第１結像ユニットが少なくとも１つの第２結像ユニットの解像度とは異なる解像度を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明において、少なくとも１つの第１結像ユニットが第１の方向においてそれに垂直な第２の方向におけるよりも高い解像度を有し、他方で少なくとも１つの第２結像ユニットが第２方向においてそれに垂直な第１の方向におけるよりも高い解像度を有することを特徴とする。
【００１５】
本発明において、少なくとも１つの結像ユニットの解像度が可変であることを特徴とする。
【００１６】
本発明において、少なくとも１つの結像ユニットの解像度が互いに垂直な２方向において異なるように可変であることを特徴とする。
【００１７】
本発明において、第１および／または第２レンズ手段の少なくともいくつかのレンズ要素が少なくとも２つの部分からなることを特徴とする。
【００１８】
本発明において、少なくとも２つの部分からなるレンズ要素は物体の一点から発せられて該レンズ要素に当たる光線を、これらの部分光線による捕捉手段への入射点が物体表面に垂直な方向における前記点の位置に関する情報を与え得るように、２つの部分光線に分割できることを特徴とする。
【００１９】
本発明において、走査手段は、第１の走査位置において物体の一点から発せられる光線が捕捉手段上の第１の入射点に当たり、また第２の走査位置において物体の前記同一点から発せられる光線が捕捉手段上の前記第１入射点から離れた第２の入射点に当たるように構成されており、その際にこれらの入射点が物体表面に対して垂直な方向における点の位置に関する情報を与え得ることを特徴とする。
【００２０】
本発明は、第１の工程において物体は物体に対して走査方向に移動される第１の結像ユニットにより捕捉手段上に結像すること、また第２の工程において物体は物体に対して同一の走査方向に移動される第２の結像ユニットにより捕捉手段上に結像することを特徴とする上述の捕捉装置の稼動方法である。
【００２１】
本発明において、第１結像ユニットおよび第２結像ユニットによる結像が異なる解像度を以て実行されることを特徴とする。
【００２２】
本発明において、第１結像ユニットおよび第２結像ユニットによる結像が互いに直交する方向において異なる解像度を以て実行されること、その際に第１結像ユニットにより第１の方向におけるより高解像度の画像が得られ、また第２結像ユニットにより前記第１方向に垂直な方向におけるより高解像度の画像が得られることを特徴とする。
【００２３】
本発明において、両結像ユニットにより捕捉手段から順次に得られた画像情報を互いに組み合わせて、物体の高解像度画像を得ることを特徴とする。
【００２４】
本発明は、上述の捕捉装置を備えることを特徴とする走査装置である。
本発明は、上述の捕捉装置を備えることを特徴とする共焦点顕微鏡である。
【発明の効果】
【００２５】
上記の目的は本発明に従えば、捕捉装置については請求項１の特徴により、稼動方法については請求項１５の特徴により、走査装置については請求項１９の特徴により、また共焦点顕微鏡については請求項２０の特徴により達成される。
【００２６】
請求項１記載の本発明に従えば、第２レンズ手段はアレイ形式で設置された多数のレンズ要素を有すること、また第１および／または第２レンズ手段のレンズ要素の少なくと一部が円筒形状または円筒類似形状を有することが提供される。
【００２７】
第２レンズ手段におけるレンズ要素アレイおよび第１レンズ手段におけるレンズ要素アレイの使用により、捕捉装置を多チャネル的に稼動させる可能性が得られる。その際に、特に物体から捕捉手段までの光学チャネルのそれぞれを通る光路は、他のチャネルにおける他の光路から完全に独立させることができる。すなわち、好適には捕捉すべき物体表面上の種々の点の結像が光学軸に垂直な平面のいずれにおいても重ならない。この場合の光学軸は、たとえば捕捉手段と物体との間の基本的に中央に配置された垂直結合線であり得る。このような円筒形状により、本発明に基づく捕捉装置の解像度は従来技術から公知の捕捉装置に比べて改良することができる。特に、レンズ要素を通る光量も円筒形状または円筒類似形状の選択により増大できる。さらに、円筒レンズまたは円筒類似形状レンズにより、より良好なコントラストが得られる。
【００２８】
本発明の好ましい実施形態に従えば、第１レンズ手段のレンズ要素の１つを通過する光線が基本的に第２レンズ手段のレンズ要素の１つを通過することが提供可能である。このようにして、第１レンズ手段のアレイも、また第２レンズ手段のアレイもほぼ同数のレンズ要素を有する多チャネル捕捉装置が提供される。さらに、既述したように、捕捉装置の個別チャネル間のクロストークが生じない。
【００２９】
好適には、第１および／または第２レンズ手段のレンズ要素はそれぞれ少なくとも２つの円筒レンズまたは円筒類似形状レンズにより構成され、好適にはこれらの円筒レンズまたは円筒類似形状レンズの円筒軸は互いに９０度の角度をなす。これらの互いに交差した円筒レンズにより、物体の個別点は問題なく捕捉手段上に結像できる。
【００３０】
本発明に従えば、捕捉装置がさらに走査手段を含み、該手段により少なくとも１つの結像ユニットが物体および／または捕捉手段に対して少なくとも１つの走査方向に移動可能であることが提供可能である。この形式の走査手段のおかげで、該捕捉装置は走査装置として、また共焦点走査電子顕微鏡としても適している。
【００３１】
本発明の好ましい実施形態に従えば、第１および／または第２レンズ手段のレンズ要素がアレイにおいて並置されている方向は、少なくとも１つの走査方向と０度および／または９０度とは異なる角度をなす。アレイにおけるレンズ要素の配置方向と走査方向との間の０度および／または９０度とは異なる角度により、互いに隣接したレンズ要素が、比較的小さな相互間隔を有する走査線を物体上に描くことが達成される。それにより、捕捉すべき物体面の高解像度の格子状捕捉が可能となる。走査方向に対するレンズ手段のこの傾きの代わりに、レンズ手段におけるレンズ要素を互いにずらして配置して、隣接したレンズ要素により相互の間隔が小さい走査線を物体上に描くこともできる。
【００３２】
本発明に従えば、捕捉装置が少なくとも１つの第１の結像ユニットと少なくとも１つの第２の結像ユニットを有することができる。これらのユニットは、たとえば走査方向に前後に配置することにより、まず第１結像ユニットが物体を捕捉手段に結像し、次に第２結像ユニットが物体を捕捉手段に結像する。
【００３３】
本発明に従えば、少なくとも１つの第１結像ユニットが少なくとも１つの第２結像ユニットの解像度とは異なる解像度を有することができる。その際に、好適には異なる解像度を有するこれらの２つの結像ユニットを用いた順次の結像工程により、後からたとえばコンピュータにおける捕捉手段からの読取り後に物体の高解像度の画像を合成することができる。
【００３４】
ここで、少なくとも１つの第１結像ユニットが第１の方向においてそれに垂直な第２の方向におけるよりも高い解像度を有し、他方で少なくとも１つの第２結像ユニットが第２方向においてそれに垂直な第１の方向におけるよりも高い解像度を有することが提供できる。そのため、第１結像ユニットにより第１の方向において高解像度の結像を、また第２結像ユニットによりそれに垂直な第２方向において高解像度の結像を得ることができる。その際に、結像ユニットは１つの方向において特に高解像度の結像を、またそれに垂直な方向においてより低い解像度の結像を得るように構成できる。これは、特に第１および第２レンズ手段内の互いに交差した円筒レンズの場合には、比較的容易に実現できる。要するに、互いに垂直な方向において高解像度を発揮する２つの結像ユニットを用いたこのような食い違い捕捉により、従来技術からの捕捉装置により可能であるよりもはるかに高い解像度の結像を得ることができる。
【００３５】
さらに本発明に従えば、少なくとも１つの結像ユニットの解像度が可変であること、特に互いに垂直な２方向において異なるように可変であることが可能である。この場合には、たとえば異なる開口値を持つ穴マスクが第１および／または第２結像ユニットのレンズアレイに対して位置決めできる。場合によっては、開閉できる絞りも使用できる。
【００３６】
本発明の好ましい実施形態に従えば、第１および／または第２レンズ手段の少なくともいくつかのレンズ要素が少なくとも２つの部分からなるという可能性がある。そのような分割されたレンズ要素により、特に物体の個別点の立体的結像が捕捉できる。
【００３７】
この場合に、少なくとも２つの部分からなるレンズ要素は物体の一点から発せられて該レンズ要素に当たる光線を、これらの部分光線による捕捉手段への入射点が物体表面に垂直な方向における前記点の位置に関する情報を与え得るように、２つの部分光線に分割する。したがって、特に二次元アレイにより提供済みの二次元画像情報に加えて、第３寸法に関する情報も得られるため、特に物体の捕捉すべき区域の三次元結像を得ることができる。
【００３８】
上記形態の変更または追加として、走査手段は、第１の走査位置において物体の一点から発せられる光線が捕捉手段上の第１の入射点に当たり、また第２の走査位置において物体の前記同一点から発せられる光線が捕捉手段上の前記第１入射点から離れた第２の入射点に当たるように構成されており、その際にこれらの入射点が物体表面に対して垂直な方向における点の位置に関する情報を与え得る可能性がある。その際に、たとえば前記の２つの走査位置において、前記点から発せられる光線がそれぞれ第１レンズ手段の１つの同一レンズ要素を、また第２レンズ手段の１つの同一レンズ要素を通過することができる。特に走査位置は、たとえば走査間隔の半分に相当する操作間隔によって制御することができるであろう。
【００３９】
捕捉装置を稼動するための本発明に基づく方法では、第１の工程において物体は物体に対して走査方向に移動される第１の結像ユニットにより捕捉手段上に結像すること、また第２の工程において物体は物体に対して同一の走査方向に移動される第２の結像ユニットにより捕捉手段上に結像することが提供される。既述したように、異なる結像ユニットを用いたこのような２回以上の捕捉により、直交する２つの方向における物体の高解像度画像を得ることができる。
【００４０】
本発明に基づいて、第１結像ユニットおよび第２結像ユニットによる結像が異なる解像度を以て実行される可能性がある。このようにして得られた結像は、たとえばコンピュータにおける捕捉手段の読込み後に、互いに組み合わせて高解像度画像とすることができる。
【００４１】
特にこの場合には、第１結像ユニットおよび第２結像ユニットによる結像が互いに直交する方向において異なる解像度を以て実行されること、その際に第１結像ユニットにより第１の方向におけるより高解像度の画像が得られ、また第２結像ユニットにより前記第１方向に垂直な方向におけるより高解像度の画像が得られることが提供可能である。
【００４２】
本発明に基づく方法では、両結像ユニットにより捕捉手段から順次に得られた画像情報を互いに組み合わせて、物体の高解像度画像を得ることが提供できる。捕捉手段が、たとえばＣＣＤチップとして構成されている場合には、画像情報をディジタルデータとしてコンピュータに転送し、そこで合成して少なくとも２つの互いに直交する方向における物体の高解像度画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
本発明の詳細な特徴および長所は、下記の添付図面を参照した好適な複数の実施例に関する以下の説明により明らかとなる。
【００４４】
図１から判るのは、本発明に基づく捕捉装置は、たとえばＣＣＤチップなどとして構成できる捕捉手段１を含むことである。捕捉手段１は、以下に詳述する結像ユニットを介して、物体２からの光線を捕捉できる。物体２は、たとえば走査すべき表面、たとえばウエハなどの表面とすることができる。本発明に従う捕捉装置により捕捉すべき物体の別の対象としては、たとえばリソグラフィ適用分野に対するマスクが挙げられる。
【００４５】
図１に示す捕捉装置は２つの結像ユニット３，４を含む。これらの結像ユニット３，４のそれぞれは、第１レンズ手段５，６と第２レンズ手段７，８とを含む。図１の右側の第１結像ユニット３の第１レンズ手段は図１に示す状態では物体２に隣接して配置されており、それに対して第１結像ユニット３の第２レンズ手段７は第１レンズ手段５から離れて捕捉手段１の近くに配置されている。
【００４６】
第１および第２レンズ手段５，６，７，８は、それぞれ円筒レンズまたは円筒類似レンズの２つの互いに交差したアレイとして構成されているため、レンズ手段５，６，７，８のそれぞれにおいて二次元のレンズ要素アレイが形成される。図１に示す実施例では、たとえば第１結像ユニット３の第１レンズ手段５は２つの基板を含み、両基板のそれぞれに円筒レンズアレイが形成されており、また両アレイは互いに直交する円筒軸を有する。第１および第２レンズ手段５，６，７，８をそれぞれ単一の基板のみから形成させることも可能である。その場合は、この基板において、たとえば対向面上に互いに交差する円筒レンズアレイが形成される。
【００４７】
結像ユニット３，４はさらにミラー９，１０を具備し得るが、これらのミラーにより、たとえば側面から入射するレーザ光束１１，１２または白色光などの光束が第１レンズ手段５，６へ、および該レンズ手段を介して物体２へ反射可能である。ミラー９，１０は部分反射性ミラーとすることができるが、第１レンズ手段５，６を通過して物体２から反射された光線が該ミラーを通って第２レンズ手段７，８へ、また該レンズ手段を介して捕捉手段１へ到達する。矢符１３は、走査方向、つまり物体２の表面のより大きな部分を捕捉するために、結像ユニット３，４が物体２および捕捉手段１に対して移動できる方向を示す。したがって、結像ユニット３，４は図１において基本的に右方向へ移動する。
【００４８】
ミラー９，１０は、図１に示す実施例では、第１レンズ手段５，６と第２レンズ手段７，８との間に配置されている。しかし、本発明に従えば、ミラー９，１０を第２レンズ手段７，８と捕捉手段１との間に配置することも可能である。
【００４９】
図５（ａ）および図５（ｂ）から再度明確となるのは、結像ユニット３，４の第１レンズ手段５，６の移動である。図５（ａ）に従う平面図では、互いに交差する円筒レンズから生じるレンズ要素１４が再度明確に示されている。図５（ａ）からさらに判るのは、第１レンズ手段５，６が走査方向１３に対して多少回転しているため、Ｘ方向（記入されたデカルト座標系を参照）に互いに隣接したレンズ要素１４はＹ方向に互いに僅かだけ離れた走査線を物体２上に描くことになる。したがって、走査方向１３に対する第１レンズ手段５，６のこの軽度の傾きにより、捕捉すべき物体２の面の比較的高解像度の格子状捕捉が可能となる。図１からさらに判るのは、第２レンズ手段７，８も第１レンズ手段５，６と同様に基本的に厳密にＸＹ平面において走査方向１３に対して多少回転していることである。
【００５０】
図２、図３および図４では、レンズ手段が簡略的に示されている。特にレンズ手段は、互いに交差する円筒レンズのアレイを内蔵した、互いに分離したそれぞれ２つの基板として図示されていない。むしろ理解しやすくするために、レンズ要素のそれぞれは非分割または分割された平凸レンズとして示されている。しかし、本発明に従えば、図２、図３および図４において示す光路が円筒レンズまたは円筒類似レンズアレイを内蔵した２つ以上の基板からなるレンズ手段によって形成可能である。
【００５１】
図２には、結像ユニット３を通過する光路が概略的に示されている。そこでは、第１レンズ手段５のレンズ要素１４と第２レンズ手段７のレンズ要素１５だけが示されている。物体２上の点１６から発せられた光線１７は、第１レンズ手段５のレンズ要素１４により基本的に平行光にされる。したがって、レンズ要素１４は図示された実施例では、基本的にレンズ要素１４から物体２までの距離に相当する焦点距離を有する。平行光にされた光線１８は第２レンズ手段７のレンズ要素１５に当たり、該要素により捕捉手段１の点に集光される。この場合にも、レンズ要素１５の焦点距離はレンズ要素１５と捕捉手段１との距離にほぼ等しい。
【００５２】
第１レンズ手段５，６および第２レンズ手段７，８は特に、レンズ要素１４の１つを通過する光線がそれぞれレンズ要素１５の１つに当たって該要素を通過するように、構成および配置されている。このようにして、個別チャネル間にクロストークが生じない多チャネル結像ユニット３，４が形成される。
【００５３】
本発明に従えば、レンズ要素１４，１５の焦点距離の選択により、たとえば物体２上のおよそ１μｍの寸法の平面が、たとえばＣＣＤチップとして構成された、たとえば５０μｍのサイズを有する捕捉手段１上の平面に結像するようにしてもよい。この目的のために、たとえば結像要素１４の焦点距離はおよそ１００μｍであり、一方、捕捉手段に向けられたレンズ要素１５の焦点距離はおよそ５ｍｍとすることができる。
【００５４】
本発明に従えば、第１結像ユニット３ではレンズ手段５および／またはレンズ手段７は、第１の方向、たとえばＸ方向における解像度がそれに垂直な第２の方向、たとえばＹ方向におけるよりも大きいように構成することができる。さらに本発明に従えば、第２結像ユニット４ではレンズ手段６および／またはレンズ手段８は、第２の方向、たとえばＹ方向における解像度が第１方向、たとえばＸ方向におけるよりも大きいように構成することができる。このようにして、第１結像ユニット３を用いた走査により、第１方向において物体２の高解像度の画像が、また第２方向において解像度の低い画像が捕捉される。第２結像ユニット４を用いたその後の走査により、第２方向において物体２の高解像度の画像が、また第１方向において解像度の低い画像が捕捉される。
【００５５】
これは、図６（ａ）〜図６（ｅ）において、再度概略的に示されている。図６（ａ）は、たとえば物体２を示している。図６（ｂ）は、第１結像ユニット３により形成できる結像を示している。ここで明確に判るのは、Ｘ方向における解像度がＹ方向におけるよりも大きいことである。図６（ｃ）は、第２結像ユニット４により形成できる結像を示している。ここでも明確に判るのは、第２方向つまりＹ方向における解像度が第１方向つまりＸ方向におけるよりもはるかに大きいことである。
【００５６】
図６（ｄ）は、結像ユニット３，４により実現された結像の合成図を示している。結像のこの合成により、図６（ａ）において示された物体の諸点の正確な場所が正確に特定できる。たとえばＣＣＤチップからコンピュータに読み込むことができるこれらの総合的結像データから、該コンピュータは適正なディジタル画像処理により、図６（ａ）に示された物体の図６（ｅ）に示されたような高解像度の画像を生成できる。
【００５７】
図６（ａ）〜図６（ｅ）において概略的に示された異なる解像度を持つ２つの画像の合成は、一般的に、異なる解像度を有する結像ユニットに適用できる。その際に、第１結像ユニット３が必ずしも第１の方向においてそれに垂直な第２の方向におけるよりも高い解像度を有するとは限らない。さらに、第２結像ユニット４が必ずしも第２の方向においてそれに垂直な第１の方向におけるよりも高い解像度を有するとは限らない。むしろ、両結像ユニット３，４が互いに異なる解像度を有することで十分である。いずれにしても、たとえばコンピュータにおける両画像の合成により、図６（ａ）に示された物体の比較的高い解像度の画像が生成できる。
【００５８】
図３は、結像ユニット２１の別の実施形態の第１レンズ手段１９および第２レンズ手段２０を示す図である。この結像ユニット２１では、第１レンズ手段１９においてレンズ要素２７のいくつかまたはそれぞれが異なる部分２７ａ，２７ｂに分割されている。特にレンズ要素２７はＸ方向に２つの部分２７ａ，２７ｂおよび／またはＹ方向（図３の紙面に垂直な方向）に２つの部分に分割されているため、レンズ要素２７のいくつかまたはそれぞれは２つまたは４つの部分２７ａ，２７ｂから構成できる。
【００５９】
特に２つまたは４つの部分２７ａ，２７ｂに分割されたレンズ要素２７により、物体２上の点１６から発せられた光線２２は２つまたは４つの部分光線２３，２４に分割され、それらは互いに分離する。これらの部分光線２３，２４は互いに離れて、または少なくとも部分区域において互いに離れて第２レンズ手段２０の対応するレンズ要素２８に当たり、このレンズ要素２８から捕捉手段１上の異なる入射点２５，２６へ焦点が定まる。捕捉手段１上の異なる入射点２５，２６のＸ方向およびＹ方向への移動は、点１６のレンズ要素２７からのＺ方向の距離に依存する。したがって、捕捉手段１上の異なる入射点２５，２６のＸおよびＹ座標は、点１６のＺ座標に関する情報を含むことになる。このようにして、図３に基づく結像ユニット２１を用いた本発明に基づく捕捉装置により、物体２の三次元画像が捕捉できる。
【００６０】
図３に基づく実施形態においても、Ｘ方向およびＹ方向において異なる解像度を有する複数の結像ユニット２１を設置することにより、物体２に関する２つまたはそれ以上の結像ユニット２１の走査工程により、物体２または物体２の捕捉すべき平面の完全に高解像度の画像を獲得することが可能となる。
【００６１】
図４に従う実施形態では、同一部分には同一の参照符が付されている。特に図４に従う実施形態では、結像ユニット３１は第１レンズ手段２９と第２レンズ手段３０を備えている。第１レンズ手段２９のレンズ要素３４は、同様にＸ方向および／またはＹ方向に少なくとも２分割されている。図４において、レンズ要素３４の２つの部分３４ａ，３４ｂがＸ方向で隣接している。レンズ要素３４は、異なる部分３４ａ，３４ｂを通過した平行光にされた部分光線３２，３３が第１レンズ手段２９と第２レンズ手段３０との間の中間空間において互いに交差し、さらに互いに離れて第２レンズ手段３０のレンズ要素３５に当たるように構成されている。これらのレンズ要素３５から、光線は再び捕捉手段上の互いに離れた入射点２５，２６に集光される。
【００６２】
本発明に従う捕捉装置は、二次元または三次元の高解像度走査装置として使用することができる。しかし、本発明に従う捕捉装置を共焦点顕微鏡として使用することも可能である。特に、本発明に従う捕捉装置は捕捉すべき物体に関する二次元または三次元の情報を獲得できる多チャネル式共焦点顕微鏡として使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明に従う捕捉装置の概略斜視図である。
【図２】図１に従う捕捉装置における光路の概略図である。
【図３】本発明に従う捕捉装置の別の実施形態における光路の概略図である。
【図４】本発明に従う捕捉装置のさらに別の実施形態における光路の概略図である。
【図５】図５（ａ）は図１に従う捕捉装置の第１レンズ手段の平面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）に従うレンズ手段の斜視図である。
【図６】図６（ａ）は捕捉すべき物体の例であり、図６（ｂ）は第１の結像ユニットによる捕捉手段上の物体の結像の概略図であり、図６（ｃ）は第２の結像ユニットによる捕捉手段上の物体の結像の概略図であり、図６（ｄ）は図６（ｂ）および図６（ｃ）に従う画像の合成図であり、図６（ｅ）は図６（ａ）に従う物体の図６（ｄ）から得られたコンピュータ加工図である。
【符号の説明】
【００６４】
１  捕捉手段
２  物体
３，４，２１，３１  結像ユニット
５，６，１９，２９  第１レンズ手段
７，８，２０，３０  第２レンズ手段
９，１０  ミラー
１１，１２  レーザ光束
１３  走査方向
１４，２７，３４  第１レンズ手段のレンズ要素
１５，２８，３５  第２レンズ手段のレンズ要素
１６  物体上の点
１７，２２  前記点から発せられた光線
１８  平行光にされた光線
２３，２４，３２，３３  平行光にされた部分光線
２５，２６  捕捉手段上の入射点
２７ａ，２７ｂ，３４ａ，３４ｂ  第１レンズ手段のレンズ要素部分
【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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