(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、回転ディスク上に配置された複数の空間変調パターンと、前記空間変調パターンを試料に投影するための投影光学系と、前記試料の像を結像するための結像光学系と、前記結像光学系により結像された像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された複数の画像を処理する画像処理手段とを有する光学装置であって、
前記空間変調パターンは、前記回転ディスクの回転軸を中心とする同心円の円弧により形成される縞であって、複数の前記空間変調パターンは、各々の空間周波数が等しく各々の空間位相が異なる組を形成し、それらの組が複数組配置され、前記空間周波数が前記複数組の各組において異なることを特徴とする光学装置。
【請求項２】
光源と、回転ディスク上に配置された複数の空間変調パターンと、前記空間変調パターンを試料に投影するための投影光学系と、前記試料の像を結像するための結像光学系と、前記結像光学系により結像された像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された複数の画像を処理する画像処理手段とを有する光学装置であって、
前記空間変調パターンは、前記回転ディスクの回転軸を中心とする同心円の円弧により形成される縞であって、複数の前記空間変調パターンは、各々の空間周波数が等しく各々の空間位相が異なる組を形成し、それらの組が複数組配置され、前記空間変調パターンのそれぞれの分光透過率は、前記複数組の各組において異なることを特徴とする光学装置。
【請求項３】
光源と、回転ディスク上の複数の領域に配置されたパターンと、前記パターンを試料に投影するための投影光学系と、前記試料の像を結像するための結像光学系と、前記結像光学系により結像された像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された複数の画像を処理する画像処理手段とを有する光学装置であって、
前記回転ディスクを回転させながら、前記パターンが前記投影光学系の光束を通過する間中、前記試料の像を時間積算して前記撮像手段により撮像することにより、前記複数の領域に対してそれぞれ前記パターンを実質的な空間変調パターンとし、前記パターンは、前記回転ディスクの回転軸を中心とする同心円の円弧により形成される縞であって、前記複数の領域に対する複数の前記パターンは、各々の空間周波数が等しく、各々の空間位相が異なる組を形成することを特徴とする光学装置。
【請求項４】
前記回転ディスク上に、前記複数の領域が複数組配置されていることを特徴とする請求項３記載の光学装置。
【請求項５】
前記複数の領域のそれぞれの分光透過率は、前記複数組の各組毎に異なることを特徴とする請求項４記載の光学装置。
【請求項６】
前記縞が正弦波状の透過率分布を有していることを特徴とする請求項１から５の何れか１項記載の光学装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学装置に関し、特に、空間変調パターンを投影して、試料のセクショニング像を観測する光学装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
試料の内部を選択的に観察するための手法として、縞模様等のパターンを試料に投影し、そのパターンの空間位相を変化させて撮像された複数の画像から画像処理により試料の断層像を得る方法が知られている。この観察法は、ＷＯ９８／４５７４５や本出願人による特願平１０−１１１６４４号等に開示されている。
【０００３】
この観察法の一般的な構成を図２０に示す。光源１０１を発した光は、投影光学系１０３を通過して試料１０４を照明し、試料１０４は結像光学系１０５により結像されて撮像手段１０６により撮像される。試料１０４と共役な位置に、移動可能な周期的な空間変調パターン１０２を配置し、このパターン１０２の空間位相を変化させて３枚以上の画像を撮像し、この複数の画像間の演算により試料１０４内部の断層像を得る。試料１０４内部の観察面１０７の像においては空間変調パターン１０２の像が重なって観測されるが、観察面１０７から外れた位置では空間変調パターン１０２の像はぼける。したがって、空間変調パターン１０２の像が含まれていない面からの情報を取り除き、残りの情報から空間変調パターン１０２の情報を取り除くような画像演算を行うことにより、目的とする深さ位置の観察面１０７のみの情報、すなわち、セクショニング像を得ることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
縞投影観察法において、空間変調パターンを投影し、このパターンの空間位相を変化させるには、試料に対してパターンを相対的に移動させる必要がある。最も簡易的にこれを実現するには、平板状の基板等に作製された空間変調パターンをピエゾ素子等により機械的に駆動させることが考えられる。一方、時間変化に対する試料の観測や、リアルタイムでの画像計測等の要求にも応えるためには、パターンの移動を非常に高速に行う必要がある。したがって、具体的には、パターンの移動と静止を高速に繰り返す必要がある。パターンを静止させる際、パターンには急激に静止するための加速度が加わり、それによりパターン自体がわずかに振動してしまう等、直ちに静止させることはできず、完全な静止までにある程度の時間を要することになる。したがって、パターンを移動した後、変調像を撮像するまでの間に待ち時間が発生してしまう。このため、パターンの移動と静止を繰り返す方法では高速化に限界がある。
【０００５】
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、空間変調パターンを投影して、試料のセクショニング像を観測する光学装置において、空間変調パターンの相対的な移動に伴う機械的な振動等の影響を考慮する必要がなく、高速、かつ、効率的な観察を行うことができるものを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明の光学装置は、光源と、回転ディスク上に配置された複数の空間変調パターンと、前記空間変調パターンを試料に投影するための投影光学系と、前記試料の像を結像するための結像光学系と、前記結像光学系により結像された像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された複数の画像を処理する画像処理手段とを有する光学装置であって、
前記空間変調パターンは、前記回転ディスクの回転軸を中心とする同心円の円弧により形成される縞であって、複数の前記空間変調パターンの各々の空間周波数が等しく、各々の空間位相が異なることを特徴とするものである。
【０００７】
図１に、本発明による光学装置の構成を示し、本発明の光学装置の構成と作用を説明する。
【０００８】
本発明の光学装置は、光源１、回転ディスク２、投影光学系３、試料４、結像光学系５、撮像手段６、画像処理手段７から構成されている。図２には、回転ディスク２の平面図を示している。回転ディスク２上には、空間変調パターンとして、回転軸１２を中心とする同心円の円弧により形成された縞が配置されている。図３には、図２の回転ディスク２を詳細に示している。図３に示された回転ディスク２には、３つの空間変調パターン１３、１４及び１５が配置されている。図３の空間変調パターン１５の一部１６を拡大したのが図４である。図４に示すように、空間変調パターン１３、１４及び１５は、円弧状の透過率の高い領域１７と透過率の低い領域１８が交互に繰り返された縞により構成されている。この縞の空間周波数は、空間変調パターン１３、１４及び１５において同一である。一方、回転ディスク２の半径方向をｒ軸とすると、ｒ軸に対する縞の空間位相は、空間変調パターン１３、１４及び１５においてそれぞれ異なっている。図５には、それぞれの空間変調パターンにおける相対的な空間位相を示している。図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ空間変調パターン１３、１４及び１５のｒ軸方向に対する透過率分布を示したものである。空間変調パターンの縞の間隔をｄとしたとき、図５に示すように、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれｄ／３ずつ縞がずれている。つまり、それぞれの空間位相が２π／３ずつ異なるように設定されている。
【０００９】
図１において、光源１を発した光は、回転ディスク２を通過し、投影光学系３により試料４を照明する。空間変調パターンが投影光学系３の光束を通過するとき、図１０に示すように、試料４の観察領域４５の全面にわたって空間変調パターンが投影されるようにすることができる。空間変調パターンが投影された試料４の像は、結像光学系５により撮像手段６の撮像面に結像され撮像される。ここで、回転ディスク２は回転モータ１１によって回転するので、試料４には空間変調パターン１３、１４及び１５が順次投影されることになる。それぞれの空間変調パターンが投影された試料４の像を画像処理手段７によって画像処理することで、試料４のセクショニング像を得ることができる。
【００１０】
画像処理手法については、ＷＯ９８／４５７４５や本出願人による特願平１０−１１１６４４号等に開示されている方法を用いることができる。例えばＷＯ９８／４５７４５においては、２次元座標ｔ0 −ｗ0 面内における１次元格子Ｓ（ｔ0 ，ｗ0 ）
Ｓ（ｔ0 ，ｗ0 ）＝１＋ｍｃｏｓ（ｖｔ0 ＋φ0 ）        ・・・（１）
を試料に投影し、φ0 ＝０，２π／３，４π／３としたときの３枚の観察像Ｉ1 ，Ｉ2 ，Ｉ3 からセクショニング像ＩP を以下のように求める。
【００１１】
0004422281.tif 000002
ここで、ｍは格子の変調の大きさ、ｖは格子の空間周波数、φ0 は格子の空間位相を表している。
【００１２】
本発明における空間変調パターンについても、式（１）における２次元座標（ｔ0 ，ｗ0 ）を（ｒ，θ）と置き換えることにより、式（２）と同様の計算を用いることができる。このような画像処理により、撮像された複数の画像から縞の成分を除去し、かつ、試料４のセクショニング像を得ることができる。
【００１３】
以上のような構成とすることで、空間変調パターンの空間位相を変化させる際に機械的振動を伴うこともなく、空間位相を瞬時に切り替えられるため、回転ディスク２を高速に回転させることで、各空間位相に対する観察像を高速に取得することができる。
【００１４】
なお、ＷＯ９８／４５７４５には、空間変調パターンとして螺旋状パターンを用いる構成が記載されている。螺旋状のパターンを回転させると、縞の空間位相が連続的に変位することになるため、本発明のように複数の縞パターンを段階的にかつ、瞬時に移動させることはできない。このため、高速にセクショニング像を得ることは困難である。さらに、ＷＯ９８／４５７４５には、螺旋状パターンの縞は近似的に平行な縞であるとしているが、厳密には平行ではない。縞が平行ではないと式（２）の画像処理を行った際に、セクショニング像にノイズが発生する恐れがある。一方、本発明の空間変調パターンは同心円を形成する縞であるため、縞は半径方向に常に平行であり、式（２）を用いた画像処理に対して、より理想的なパターンであると言える。したがって、ＷＯ９８／４５７４５に記載された螺旋状のパターンでは、本発明の目的を達成することができない。本発明による構成を用いることにより、初めて空間変調パターンの空間位相を変化させる際に機械的振動を伴うことなく、空間位相を瞬時に切り替え、高速、かつ、効率的なセクショニング像の観察を行うことができるのである。
【００１５】
また、本発明の光学装置は、回転ディスク上に、複数の空間変調パターンが複数組配置されるように構成することができる。
【００１６】
さらに、空間周波数が複数組の各組において異なるように構成することができる。
【００１７】
本発明の光学装置においては、空間変調パターンの空間周波数は光学系の倍率や開口数等によって最適な値が存在するため、例えば顕微鏡において本発明の光学装置を構成した場合、対物レンズが交換されることにより空間変調パターンの最適な空間周波数が異なることになる。したがって、回転ディスク上に複数の空間変調パターンを複数組配置し、各組の空間周波数を複数の対物レンズに対して最適となるように設定することで、回転ディスクを交換することなく、１枚の回転ディスクにより複数の光学系の状態に対応することができる。
【００１８】
図６では、この構成を用いた回転ディスクの例を示しており、２組の空間変調パターンがそれぞれのパターンの間に配置されている。空間変調パターン２１、２２及び２３は同一の空間周波数で構成される一組であり、これと異なる空間周波数の空間変調パターン２４、２５及び２６が同じ回転ディスクに配置されているものである。そのため、光学系に合わせて、空間変調パターン２１、２２、２３の組、あるいは、空間変調パターン２４、２５、２６の組のどちらかを選択して使用することができる。
【００１９】
また、空間周波数が複数組の各組において等しくなるように構成することができる。
【００２０】
空間周波数が複数組の空間変調パターンにおいて等しい構成とすることで、回転ディスクの回転速度を上げることなく、高速観察を行うことができる。例えば図７に示すように、空間変調パターン２７、２８及び２９の組と、空間周波数及び空間位相がそれぞれ全く等しい空間変調パターン２７’、２８’、２９’の組を図のように配置することで、図２の回転ディスクと比べた場合、同じ回転速度でも、図７の回転ディスクの方が２倍高速に画像を取得することができる。
【００２１】
さらに、本発明の別の光学装置は、光源と、回転ディスク上の複数の領域に配置されたパターンと、前記パターンを試料に投影するための投影光学系と、前記試料の像を結像するための結像光学系と、前記結像光学系により結像された像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された複数の画像を処理する画像処理手段とを有する光学装置であって
前記回転ディスクの回転により前記パターンが前記投影光学系の光束内で空間的に積分されることにより、前記複数の領域に対してそれぞれ空間変調パターンが形成され、前記空間変調パターンは前記回転ディスクの回転軸を中心とする同心円の円弧により形成される縞であって、前記複数の領域に対する前記空間変調パターンの各々の空間周波数が等しく、各々の空間位相が異なることを特徴とするものである。
【００２２】
上記の光学装置は、図１に示した構成と略同様であるが、回転ディスクの構成と作用についてのみ異なる。上記構成における回転ディスクの例を図８に示す。回転ディスク３１には、領域３２、３３及び３４が配置されている。それぞれの領域には、例えば図９に示すような開口パターンを配置することができる。図９の４１で示す領域は透過率の高い領域、４２で示す領域は透過率の低い領域である。
【００２３】
回転ディスク３１の回転により一つのパターンが投影光学系３の光束を通過する間中、試料の像を時間積算して撮像すると、パターンがその時間内において空間的に積分されて試料に投影されることになる。
【００２４】
つまり、回転ディスク３１上のパターンを投影し、時間積算して撮像することは、図１０の試料４上の観察領域４５において図２における回転ディスク２の空間変調パターンを投影して撮像することと、実質的に略同等であると言える。このようにパターンが空間的に積分されることにより空間変調パターンが形成され、この空間変調パターンにより変調された像を画像処理することにより、セクショニング像を得ることができる。
【００２５】
また、本発明のこの光学装置は、回転ディスク上に複数の領域が複数組配置されるように構成することができる。
【００２６】
さらに、空間周波数が複数組の各組において異なるように構成することができる。
【００２７】
このように構成することにより、前述したように、光学系に対して最適な空間周波数の組を選択して用いることができる。
【００２８】
あるいは、空間周波数が複数組の各組において等しくなるように構成することができる。
【００２９】
このように構成することにより、前述したように、回転ディスクの回転速度を上げることなく、より高速な観察を行うことができる。
【００３０】
また、本発明の光学装置においては、複数の空間変調パターンのそれぞれの分光透過率が等しく、その分光透過率が複数組の各組において異なるように構成することもできる。
【００３１】
このように構成することで、各組における試料への照明光のスペクトルを変えることができる。例えば図７に示した複数の空間変調パターンの組において、空間変調パターン２７、２８及び２９の組の分光透過率を、図１１のＡに示したような波長λA を中心とした透過率スペクトルとし、空間変調パターン２７’、２８’及び２９’の組の分光透過率を図１１のＢに示したような波長λB を中心とした透過率スペクトルとするように設定することが可能である。したがって、適切な波長あるいはスペクトルを選択して観測を行うことができる。
【００３２】
同様にして、前記複数の領域のそれぞれの分光透過率が等しく、その分光透過率が複数組の各組において異なるように構成することができる。
【００３３】
このような構成により、前述したように、同一の回転ディスクを用いながらも適切な照明波長あるいはスペクトルを選択して観測を行うことができる。
【００３４】
さらに、本発明の光学装置においては、形成される縞が正弦波状の透過率分布を有するように構成することができる。
【００３５】
縞を図１２に示すような正弦波状の透過率分布とすることにより、高次の回折光が発生し難くなる。回折角の大きな高次の回折光は投影光学系の光束から外れて試料に届かない。縞を正弦波状の透過率分布にすると、このような高次の回折光が発生し難いため、より効率良く試料を照明することができる。さらに、式（２）を用いてセクショニング像を求める際には、縞は式（１）のような正弦波が仮定されているため、縞を正弦波状の透過率分布とすることにより、矩形の透過率分布としたときに比べ、より理想的なセクショニング像を得ることができる。
【００３６】
さらに、本発明の光学装置においては、回転ディスクの回転速度が調整可能であるように構成することができる。
【００３７】
回転ディスクの回転速度を調整可能とすることで、試料の状態や観測に必要とされる時間分解能等により回転速度を任意に設定することができる。例えば、反射率や透過率の低い試料を観測する際には回転速度を低くしたり、高い時間分解能で観測したい場合には回転速度を高くしたりすることができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の光学装置の実施例を図面を参照にして説明する。
【００３９】
〔実施例１〕
図１３は、本発明による光学装置の一例を示したものである。本実施例は、本発明の光学装置を落射型顕微鏡に応用したものである。以下に本装置の構成と作用を説明する。
【００４０】
光源１を発した光は、コレクタレンズ５１により試料４と共役な位置、つまり視野絞り位置に配置された回転ディスク９２に照射される。回転ディスク９２を通過した光は、投影レンズ５２を通り、ビームスプリッター５４により反射され、対物レンズ５３により試料４を照明する。試料４により反射あるいは散乱された光は、ビームスプリッター５４を透過し、結像レンズ５５によりＣＣＤカメラ５６の撮像面に結像される。ＣＣＤカメラ５６で撮像された試料４の像はコンピュータ５７で一時的に記憶され、複数の像から画像処理が行われて、結果として得られる画像が表示装置５８に表示される。
【００４１】
回転ディスク９２は回転モータ１１により駆動される。回転モータ１１の動作はコンピュータ５７により制御される。また、ＣＣＤカメラ５６の撮像のタイミングもコンピュータ５７により制御される。
【００４２】
一方、回転ディスク９２上には、図１４に示すような空間変調パターン６１〜６６と、撮像タイミング検出用マーク６７、６８が配置されている。
【００４３】
空間変調パターン６１、６２及び６３の組と、空間変調パターン６４、６５及び６６の組は、どちらもそれぞれ図５の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）で表されるような透過率分布で構成される同心円状の縞である。ただし、空間変調パターン６１、６２及び６３の組の空間周波数は相対的に低く、空間変調パターン６４、６５、６６の組の空間周波数は相対的に高く設定されている。これらの空間変調パターンの組は、使用する対物レンズ５３の開口数に合わせて最適な一方の組を選択することができる。
【００４４】
撮像タイミング検出用マーク６７、６８は、空間変調パターン６１、６２及び６３の組と空間変調パターン６４、６５及び６６の組を切り替えて使用したときに、ＣＣＤカメラ５６で各変調パターンに対する像を撮像するタイミングをそれぞれの組に対して制御するためのものである。それぞれのマークは回転ディスク９２の円周に沿って配置されており、マークの一部には開口部６７ａ及び６８ａがそれぞれ設けられている。この撮像タイミング検出用マーク６７、６８は、マーク読取り用光源５９及びマーク読取り用検出器６０と共に用いられる。マーク読取り用光源５９と検出器６０は、それぞれの空間変調パターンの組の使用に応じて回転ディスク９２の円周上を半径方向に移動するように構成されている。
【００４５】
例えば、空間変調パターン６１、６２及び６３の組を使用するときには、マーク読取り用光源５９からの光は撮像タイミング検出用マーク６７に照射される。回転ディスク９２が回転し、開口部６７ａがマーク読取り用光源５９と検出器６０の間を通過したときだけ、検出器６０で光源５９の光が検出される。検出器６０により光が検出されると、その検出信号がコンピュータ５７に伝達され、光を検出している間だけＣＣＤカメラ５６のシャッター５６ｂを開放にするように制御される。このように構成することにより、回転ディスク９２上の空間変調パターン６１、６２及び６３の組だけを使用し、かつ、それぞれのパターンに対する撮像タイミングを正確に設定することができる。
【００４６】
同様にして、空間変調パターン６４、６５及び６６の組を使用するときには、マーク読取り用光源５９及びマーク読取り用検出器６０が回転ディスク９２の半径方向に移動し、マーク読取り用光源５９からの光が撮像タイミング検出用マーク６８に照射される。開口部６８ａがマーク読取り用光源５９と検出器６０の間を通過している間だけシャッター５６ｂが開放される。
【００４７】
このようにして、回転ディスク９２上のどちらか一方の組の空間変調パターンが使用され、回転ディスク９２が１回転する間に、空間位相がそれぞれ異なる変調パターンによる３枚の像が検出され、それぞれが一時的にコンピュータ５７に記憶される。コンピュータ５７では、３枚の像から式（２）に基づく画像処理を行い、得られたセクショニング像を表示装置５８に表示する。
【００４８】
〔実施例２〕
本実施例の基本的な構成は図１３に示したものと同様であるが、回転ディスクの構成が異なるものである。
【００４９】
図１５は、本実施例における回転ディスク９３を示したものである。回転ディスク９３上には、複数の領域７１、７２及び７３のそれぞれにパターンが配置されている。領域７１に配置されるパターンを図１６に示す。図１６は、図１５に示したｒ軸及びθ軸を基にパターン上の開口領域７５及び遮光領域７６を示したものである。開口領域７５と遮光領域７６の境界７７は、
θ（ｒ）＝π／２｛１＋ｃｏｓ（２πｒ／ｄ＋φ）｝      ・・・（３）
という関数で表すことができる。ｄは上記正弦波関数の周期、φは空間位相である。同様にして、このようなパターンを領域７２、７３にも配置する。ただし、領域７１、７２及び７３の各パターンの空間位相が回転ディスク９３の半径方向にｄ／３ずつ異なるようにそれぞれのパターンを配置する。また、回転ディスク９３上の最外周部には撮像タイミング検出用マーク７４が配置されている。このマーク７４には開口部７４ａが設けられており、実施例１と同様に、マーク読取り光源５９の光が開口部７４ａを通過し、マーク読取り用検出器６０により検出されている間、ＣＣＤカメラ５６のシャッター５６ｂが開放となる。
【００５０】
例えば、領域７１のパターンに注目すると、回転ディスク９３が回転し、領域７１がコレクタレンズ５１、投影レンズ５２、対物レンズ５３からなる投影光学系の光束中を通過するとき、回転ディスク９３を通過する光束５１ｂは、図１７のように表される。この光束５１ｂを領域７１が通過する間中、撮像が行われるため、撮像された像において、試料４上には図１８に示すような正弦波状の強度分布を持つ縞が投影されることになる。図１８中のｘは、投影光学系の投影倍率を表す。
【００５１】
このような正弦波状の縞を投影するためのパターンは、例えば図１９のような構成にしてもよい。図１９は、図１５における領域７１に配置されるパターンの例を示している。このパターンは、開口領域７８と遮光領域７９で構成されており、その境界８０は、
0004422281.tif 000003
で表すことができる。この場合も、図１６のパターンを用いたときと同様に、試料４上には、図１８に示すような正弦波状の強度分布の縞が投影されているのと同等の効果が得られる。
【００５２】
以上の本発明の光学装置は例えば次のように構成することができる。
【００５３】
〔１〕  光源と、回転ディスク上に配置された複数の空間変調パターンと、前記空間変調パターンを試料に投影するための投影光学系と、前記試料の像を結像するための結像光学系と、前記撮像手段により撮像された複数の画像を処理する画像処理手段とを有する光学装置であって、
前記空間変調パターンは、前記回転ディスクの回転軸を中心とする同心円の円弧により形成される縞であって、複数の前記空間変調パターンの各々の空間周波数が等しく、各々の空間位相が異なることを特徴とする光学装置。
【００５４】
〔２〕  前記回転ディスク上に、前記複数の空間変調パターンが複数組配置されていることを特徴とする上記〔１〕記載の光学装置。
【００５５】
〔３〕  光源と、回転ディスク上の複数の領域に配置されたパターンと、前記パターンを試料に投影するための投影光学系と、前記試料の像を結像するための結像光学系と、前記結像光学系により結像された像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された複数の画像を処理する画像処理手段とを有する光学装置であって
前記回転ディスクの回転により前記パターンが前記投影光学系の光束内で空間的に積分されることにより、前記複数の領域に対してそれぞれ空間変調パターンが形成され、前記空間変調パターンは、前記回転ディスクの回転軸を中心とする同心円の円弧により形成される縞であって、前記複数の領域に対する前記空間変調パターンの各々の空間周波数が等しく、各々の空間位相が異なることを特徴とする光学装置。
【００５６】
〔４〕  前記回転ディスク上に、前記複数の領域が複数組配置されていることを特徴とする上記〔３〕記載の光学装置。
【００５７】
〔５〕  前記空間周波数が前記複数組の各組において異なることを特徴とする上記〔２〕又は〔４〕記載の光学装置。
【００５８】
〔６〕  前記空間周波数が前記複数組の各組において等しいことを特徴とする上記〔２〕又は〔４〕記載の光学装置。
【００５９】
〔７〕  前記複数の空間変調パターンのそれぞれの分光透過率が等しく、前記分光透過率が前記複数組の各組において異なることを特徴とする上記〔２〕記載の光学装置。
【００６０】
〔８〕  前記複数の領域のそれぞれの分光透過率が等しく、前記分光透過率が前記複数組の各組において異なることを特徴とする上記〔４〕記載の光学装置。
【００６１】
〔９〕  前記縞が正弦波状の透過率分布を有していることを特徴とする上記〔１〕から〔８〕の何れか１項記載の光学装置。
【００６２】
〔１０〕  前記回転ディスクの回転速度が調整可能であることを特徴とする上記〔１〕から〔９〕の何れか１項記載の光学装置。
【００６３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の光学装置によれば、空間変調パターンを投影して試料のセクショニング像を観測する光学装置において、同心円状の複数の縞を形成するような回転ディスクを用いることにより、空間変調パターンの相対的な移動に伴う機械的な振動等の影響を考慮する必要がなく、高速、かつ、効率的な観察を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光学装置の構成を示す図である。
【図２】回転ディスクの基本的構成を示す平面図である。
【図３】図２の回転ディスクを詳細に示す図である。
【図４】図３の空間変調パターンの一部を拡大して示す図である。
【図５】空間変調パターンにおける相対的な空間位相を示す図である。
【図６】回転ディスクの別の例を示す平面図である。
【図７】回転ディスクの別の例を示す平面図である。
【図８】回転ディスクの別の例を示す平面図である。
【図９】回転ディスクの開口パターンの例を示す図である。
【図１０】試料上に空間変調パターンが投影される様子を示す図である。
【図１１】空間変調パターンの分光透過率分布の例を示す図である。
【図１２】正弦波状の透過率分布を示す図である。
【図１３】本発明の実施例１の光学装置の構成を説明するための図である。
【図１４】実施例１における回転ディスクの例を示す平面図である。
【図１５】本発明の実施例２の光学装置に使用する回転ディスクの例を示す平面図である。
【図１６】実施例２の回転ディスクの領域に配置されるパターンの例を示す図である。
【図１７】実施例２における回転ディスクと投影光学系の光束との関係を示す図である。
【図１８】実施例２における回転ディスクのパターンが形成する透過率分布を示す図である。
【図１９】実施例２の回転ディスクの領域に配置されるパターンの別の例を示す図である。
【図２０】空間変調パターンを投影してセクショニング像を観測する観察法の一般的な構成を示す図である。
【符号の説明】
１…光源
２…回転ディスク
３…投影光学系
４…試料
５…結像光学系
６…撮像手段
７…画像処理手段
１１…回転モータ
１２…回転軸
１３、１４、１５…空間変調パターン
１６…空間変調パターンの一部
１７…透過率の高い領域
１８…透過率の低い領域
２１、２２、２３…空間変調パターン
２４、２５、２６…空間変調パターン
２７、２８、２９…空間変調パターン
２７’、２８’、２９’…空間変調パターン
３１…回転ディスク
３２、３３、３４…領域
４１…透過率の高い領域
４２…透過率の低い領域
４５…試料の観察領域
５１…コレクタレンズ
５１ｂ…回転ディスクを通過する光束
５２…投影レンズ
５３…対物レンズ
５４…ビームスプリッター
５５…結像レンズ
５６…ＣＣＤカメラ
５６ｂ…ＣＣＤカメラのシャッター
５７…コンピュータ
５８…表示装置
５９…マーク読取り用光源
６０…マーク読取り用検出器
６１、６２、６３…空間変調パターン
６４、６５、６６…空間変調パターン
６７、６８…撮像タイミング検出用マーク
６７ａ、６８ａ…撮像タイミング検出用マークの開口部
７１、７２、７３…領域
７４…撮像タイミング検出用マーク
７４ａ…撮像タイミング検出用マークの開口部
７５…開口領域
７６…遮光領域
７７…境界
７８…開口領域
７９…遮光領域
８０…境界
９２…回転ディスク
９３…回転ディスク
１０１…光源
１０２…空間変調パターン
１０３…投影光学系
１０４…試料
１０５…結像光学系
１０６…撮像手段
１０７…観察面
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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