專利名稱：圖像生成裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過對(duì)被測(cè)定物照射空間調(diào)制后的光而生成圖像的圖像生成裝置。
背景技術(shù)：
一直以來，使用對(duì)半導(dǎo)體器件等照射空間調(diào)制后的光并觀察其結(jié)果所產(chǎn)生的圖像 的光學(xué)裝置。例如，在下述專利文獻(xiàn)I中，記載有將來自光源裝置的光通過衍射光柵而照射 至樣品，且由C⑶相機(jī)對(duì)此時(shí)的樣品圖像進(jìn)行攝像的光學(xué)裝置。另外，該光源裝置一邊使 衍射光柵以等速度在與衍射光柵的條紋垂直的方向上移動(dòng)一邊進(jìn)行攝像而獲取多個(gè)調(diào)制 圖像之后，對(duì)這些調(diào)制圖像進(jìn)行圖像處理，由此形成樣品的圖像。另外，在下述專利文獻(xiàn)2 中，也公開有為了對(duì)樣品照射空間調(diào)制后的光，在照明光的光路中配置SLM(Spatial Light Modulator，空間光調(diào)制器)的顯微鏡裝置。根據(jù)這樣的構(gòu)成，不需要使衍射光柵移動(dòng)的單J Li ο
專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)I :日本特開2001-117010號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)2 日本特開2007-199572號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問題
然而，在上述的專利文獻(xiàn)I所記載的光學(xué)裝置中，在變更物鏡等的光學(xué)系統(tǒng)的情 況下，有時(shí)對(duì)應(yīng)于此而也需要更換衍射光柵。這是由于，在想變更物鏡的倍率的情況下，物 鏡的尺寸改變，此時(shí)，來自衍射光柵的衍射光的入射位置發(fā)生變化，其結(jié)果，不能得到高分 辨率的圖像。再有，在改變照射于樣品的空間調(diào)制光的相位或方向的情況下，需要用于衍射 光柵的水平移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，裝置構(gòu)成變得復(fù)雜化。
另外，在上述的專利文獻(xiàn)2所記載的顯微鏡裝置中，不需要更換SLM，也不需要SLM 的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，但以提高分辨率的目的而制作小間距的空間調(diào)制光的時(shí)候，需要像素?cái)?shù)多的 SLM,從而存在裝置變得高價(jià)的趨勢(shì)。
因此，本發(fā)明是有鑒于該問題而完成的發(fā)明，其目的在于提供一種能夠以簡(jiǎn)單的 裝置構(gòu)成而盡快地獲取各種位置和方向的高分辨率圖像的圖像生成裝置。
解決問題的技術(shù)手段
為了解決上述問題，本發(fā)明的一個(gè)方面所涉及的圖像生成裝置是生成被測(cè)定物的 圖像的圖像生成裝置，包含激光光源，其射出激光；激光調(diào)制部，其調(diào)制激光的強(qiáng)度；激光 掃描部，其掃描激光的向被測(cè)定物的照射位置；控制部，其控制激光調(diào)制部及激光掃描部， 以對(duì)被測(cè)定物照射多個(gè)空間調(diào)制圖案的照明光；攝像部，其對(duì)對(duì)應(yīng)于多個(gè)空間調(diào)制圖案的 照明光的照射而從被測(cè)定物發(fā)出的觀察光進(jìn)行攝像，從而獲得多個(gè)圖案圖像；及圖像處理 部，其使用由攝像部取得的多個(gè)圖案圖像，生成被測(cè)定物的高分辨率圖像。
根據(jù)這樣的圖像生成裝置，自激光光源發(fā)出的激光由激光調(diào)制部而調(diào)制其強(qiáng)度，同時(shí)，一邊通過激光掃描部而掃描向被測(cè)定物的照射位置，一邊照射至半導(dǎo)體器件或生物樣品等的被測(cè)定物。此時(shí)，由控制部，控制激光調(diào)制部及激光掃描部以對(duì)被測(cè)定物照射多個(gè)空間調(diào)制圖案的照明光，通過攝像部對(duì)自被測(cè)定物發(fā)出的多個(gè)圖案圖像進(jìn)行攝像，之后，由圖像處理部，使用多個(gè)圖案圖像生成高分辨率圖像。由此，不需要更換構(gòu)成部件，不需要復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，而能夠簡(jiǎn)單地取得被測(cè)定物的高分辨率圖像。除此之外，還能夠容易地變更照射于被測(cè)定物的照明光的空間調(diào)制圖案的相位及方向，從而能夠盡快地獲取所期望的位置及方向的高分辨率圖像。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，能夠以簡(jiǎn)單的裝置構(gòu)成而盡快地獲取各種位置和方向的高分辨率圖像。


圖I是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式所涉及的圖像生成裝置的構(gòu)成的方塊圖。圖2是表示通過圖I的調(diào)制圖案控制部規(guī)定的照明光的空間調(diào)制圖案的概念圖。圖3是表示通過圖I的調(diào)制圖案控制部規(guī)定的照明光的空間調(diào)制圖案的概念圖。圖4是表示通過圖I的調(diào)制圖案控制部規(guī)定的照明光的空間調(diào)制圖案的概念圖。圖5是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式所涉及的圖像生成裝置的構(gòu)成的方塊圖。圖6是表示作為本發(fā)明的變形例的光學(xué)系統(tǒng)的概略構(gòu)成圖。圖7是表示作為本發(fā)明的變形例的激光光源的概略構(gòu)成圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖，詳細(xì)地說明本發(fā)明所涉及的圖像生成裝置的優(yōu)選的實(shí)施方式。再者，在附圖的說明中，對(duì)相同或相當(dāng)部分附上相同符號(hào)，省略重復(fù)的說明。[第I實(shí)施方式]圖I是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式所涉及的圖像生成裝置I的構(gòu)成的方塊圖。圖I所示的圖像生成裝置I是用于對(duì)半導(dǎo)體器件等的被測(cè)定物照射多個(gè)空間調(diào)制圖案的照明光，并對(duì)對(duì)應(yīng)于此而自被測(cè)定物A發(fā)出的多個(gè)反射圖像(觀察圖像)進(jìn)行攝像，以這些反射圖像為基礎(chǔ)而獲得被測(cè)定物的高分辨率圖像的裝置。該圖像生成裝置I包含激光光源3，其射出激光；激光掃描儀(激光掃描部)5 ;攝像裝置(攝像部)7，其對(duì)被測(cè)定物A的反射圖像進(jìn)行攝像；光學(xué)系統(tǒng)9，其用于將來自激光光源3的激光向被測(cè)定物A引導(dǎo)，另外，將被測(cè)定物A的反射圖像成像于攝像裝置7 ;激光輸出控制部(激光調(diào)制部)11，其控制激光光源3的輸出強(qiáng)度；掃描儀控制部13，其控制激光掃描儀5的動(dòng)作；調(diào)制圖案控制部15，其控制照射于被測(cè)定物A的空間調(diào)制圖案；圖像取入部17，其自攝像裝置7取入圖像數(shù)據(jù)；及圖像數(shù)據(jù)運(yùn)算部(圖像處理部)19，其處理由圖像取入部17所取入的圖像數(shù)據(jù)。詳細(xì)而言，光學(xué)系統(tǒng)9由中繼透鏡21、光分離部23、物鏡25及成像透鏡27構(gòu)成。中繼透鏡21是用于將通過激光掃描儀5而使照射角度發(fā)生偏向的激光高效率地引導(dǎo)至物鏡25的光學(xué)系統(tǒng)，且具有通過將物鏡25的射出光瞳投影于激光掃描儀5的反射面而使激光掃描儀5上反射的激光可靠地到達(dá)物鏡25的作用。在此，激光光源3、激光掃描儀5及中繼透鏡21構(gòu)成用于掃描激光的激光掃描單兀，光分離部23及物鏡25構(gòu)成用于將激光向被測(cè)定物A引導(dǎo)并且將來自被測(cè)定物A的反射光向攝像裝置7引導(dǎo)的共同單元，成像透鏡27 及攝像裝置7構(gòu)成用于對(duì)來自被測(cè)定物A的反射光進(jìn)行攝像的攝像單元。
光分離部23被配置于照明光的光路上的激光掃描儀5與被測(cè)定物A之間。該光 分離部23將來自被測(cè)定物A的反射光及散射光等的觀察光透過并通過成像透鏡27而引導(dǎo) 至攝像裝置7，同時(shí)將來自激光掃描儀5的激光反射并經(jīng)由物鏡25而引導(dǎo)至被測(cè)定物A，從 而來自被測(cè)定物A的反射光及散射光不會(huì)通過作為激光掃描部的激光掃描儀5而成像于攝 像裝置7。因此，觀察光入射于對(duì)應(yīng)于由激光掃描單元掃描的被測(cè)定物A的激光的照射位置 的、攝像裝置7的受光位置。作為這樣的光分離部23，使用反射率及透過率為I :1的半透 半反鏡或反射率及透過率具有8 2等的規(guī)定的關(guān)系的光束分離器。另外，在激光具有規(guī)定 的偏振光成分的情況下，作為光分離部23，也能夠使用偏振光光束分離器。在此情況下，在 偏振光光束分離器和物鏡25之間,插入1/4波長(zhǎng)板。由此,在自偏振光光束分離器側(cè)入射 直線偏振光的激光的情況下，能夠變換為圓偏振光并照射于被測(cè)定物A，并且在來自被測(cè)定 物A的反射光再次透過1/4波長(zhǎng)板的時(shí)候，能夠?qū)⒃摲瓷涔庾儞Q為與入射時(shí)偏差90度的直 線偏振光。其結(jié)果，能夠使反射光透過偏振光光束分離器并引導(dǎo)至攝像裝置7偵U。
激光掃描儀5是通過變更激光的行進(jìn)方向而二維地掃描其照射位置的光學(xué)裝置。 SP，激光掃描儀5通過變更向中繼透鏡21入射的激光的入射角度，從而在被測(cè)定物A的表 面上二維地掃描通過光學(xué)系統(tǒng)9而照射的激光的照射位置。作為這樣的激光掃描儀5，可以 采用具有彼此的旋轉(zhuǎn)軸正交的2個(gè)鏡且可電性控制其旋轉(zhuǎn)角的檢流計(jì)鏡。此外，作為激光 掃描儀5,也可以米用多角鏡(polygon mirror)>MEMS(MicroElectro Mechanical System, 微機(jī)電系統(tǒng))鏡、AOD (聲光偏轉(zhuǎn)器)、共振掃描儀(共振型檢流計(jì)掃描儀)、E0掃描儀(電光偏 轉(zhuǎn)器)等。
在此，自激光光源3所輸出的激光的強(qiáng)度被構(gòu)成為能夠通過來自與激光光源3連 接的激光輸出控制部11的控制信號(hào)而調(diào)制，取決于激光掃描儀5的激光的被測(cè)定物A的表 面的照射位置被構(gòu)成為能夠通過來自與激光掃描儀5連接的掃描儀控制部13的控制信號(hào) 而變更。再有，在激光輸出控制部11及掃描儀控制部13，連接有調(diào)制圖案控制部15，通過 調(diào)制圖案控制部15，控制激光輸出控制部11及掃描儀控制部13，以使預(yù)先決定的多個(gè)空間 (二維)調(diào)制圖案的照明光照射于被測(cè)定物A。
其次，參照?qǐng)D2 圖4，對(duì)通過調(diào)制圖案控制部15規(guī)定的照明光的空間調(diào)制圖案進(jìn) 行例示。
在圖r圖4中，表示通過調(diào)制圖案控制部15規(guī)定的空間調(diào)制圖案的對(duì)被測(cè)定物A 的照射狀態(tài)。如圖2所示，首先，調(diào)制圖案控制部15以沿著作為沿著被測(cè)定物A的平面的 規(guī)定方向的X軸方向使激光的照射位置移動(dòng)的方式進(jìn)行控制，同時(shí)以X軸方向的強(qiáng)度分布 根據(jù)三角函數(shù)(sin函數(shù)或cos函數(shù))而周期性地增減的方式調(diào)制激光的照射強(qiáng)度。在同圖 中，箭頭表示激光照射位置的變更狀態(tài)。由此，形成沿著X軸方向以寬度Wl被周期性地調(diào) 制的帶狀照射圖案LI。繼而，調(diào)制圖案控制部15在使激光照射位置在沿著與X軸垂直的Y 軸的方向上偏移之后，控制激光的照射位置的沿著X軸方向的移動(dòng)及激光強(qiáng)度的調(diào)制而反 復(fù)形成帶狀照射圖案LI。其結(jié)果，能夠生成具有沿著Y軸方向的所期望的間距Wl的條紋樣 子的空間調(diào)制圖案。還有，激光的強(qiáng)度也可以以周期性的ON-OFF (開/關(guān))進(jìn)行調(diào)制。
另外，如圖3所示，調(diào)制圖案控制部15也能夠以使沿著X軸的帶狀照射圖案L2的空間的相位逐漸地在Y軸方向上鄰接的圖案間偏移(shift)的方式控制激光強(qiáng)度的調(diào)制。在此情況下，能夠生成近似于相對(duì)于Y軸方向僅傾斜所期望的角度0 2的所期望的間距W2的條紋樣子的空間調(diào)制圖案。再有，如圖4所示，調(diào)制圖案控制部15也能夠以使沿著X軸的I次激光的掃描的期間的激光的照射強(qiáng)度均勻，在Y軸方向上排列的多個(gè)帶狀照射圖案間調(diào)制照射強(qiáng)度的方式進(jìn)行控制。在此情況下，能夠生成具有沿著X軸方向的所期望的間距W3的條紋樣子的空間調(diào)制圖案。攝像裝置7在對(duì)應(yīng)于激光的照射位置的受光位置接收反射光等的觀察光，因此，對(duì)應(yīng)于具有上述那樣的空間調(diào)制圖案的照明光的照射而產(chǎn)生的被測(cè)定物A的反射圖像，由攝像裝置7攝像而取得二維的圖案圖像。由攝像裝置7取得的圖案圖像由圖像取入部17取入。該圖像取入部17連接于攝像裝置7及調(diào)制圖案控制部15，以使取決于調(diào)制圖案控制部15的被測(cè)定物A的表面上的空間調(diào)制圖案的I次形成期間與I個(gè)二維圖案圖像的曝光期間(攝像期間)同步的方式，控制攝像裝置7的曝光時(shí)機(jī)。例如，在圖2 圖4所示那樣的空間調(diào)制圖案時(shí)間上連續(xù)地形成的情況下，圖像取入部17以通過對(duì)由各個(gè)的空間調(diào)制圖案的整體的照明光產(chǎn)生的反射圖像進(jìn)行曝光，并進(jìn)行累計(jì)，從而分別取得二維的圖案圖像的方式，控制曝光時(shí)機(jī)。由圖像取入部17取入的圖案圖像由圖像數(shù)據(jù)運(yùn)算部19而被施以圖像處理。例如，圖像數(shù)據(jù)運(yùn)算部19 一邊以所期望的頻率改變空間相位一邊對(duì)被測(cè)定物A的表面照射沿著Y軸方向的條紋樣子的多個(gè)空間調(diào)制圖案，合成此時(shí)所得到的多個(gè)圖案圖像的高頻成分，從而生成提高了沿著X軸方向的分辨率的被測(cè)定物A的高分辨率圖像。另外，圖像數(shù)據(jù)運(yùn)算部
19一邊以所期望的頻率改變空間相位一邊照射沿著4個(gè)方位的多個(gè)空間調(diào)制圖案，合成此時(shí)所得到的多個(gè)圖案圖像的高頻成分，從而能夠生成在4個(gè)方位提高了分辨率的高分辨率圖像。如果詳細(xì)敘述的話，則自所得到的多個(gè)圖案圖像，抽出照射于被測(cè)定物的多個(gè)空間調(diào)制圖案和被測(cè)定物的構(gòu)造的空間頻率的干涉條紋成分，從而生成使圖案圖像的高頻成分降低為低頻成分的低頻圖案圖像，并基于低頻圖案圖像的干涉條紋成分，生成高分辨率圖像。根據(jù)以上說明的圖像生成裝置1，自激光光源3發(fā)出的激光通過激光輸出控制部11而調(diào)制其強(qiáng)度，同時(shí)，一邊通過激光掃描儀5掃描向被測(cè)定物A的照射位置，一邊照射于被測(cè)定物A。此時(shí)，通過調(diào)制圖案控制部15，控制激光輸出控制部11及激光掃描儀5，以對(duì)被測(cè)定物A照射多個(gè)空間調(diào)制圖案的照明光，在通過攝像裝置7對(duì)自被測(cè)定物A發(fā)出的多個(gè)圖案圖像進(jìn)行攝像之后，通過圖像數(shù)據(jù)運(yùn)算部19，使用多個(gè)圖案圖像而生成高分辨率圖像。由此，不需要更換衍射光柵等的構(gòu)成部件，能夠簡(jiǎn)單地取得被測(cè)定物A的高分辨率圖像。相對(duì)于此，在使用衍射光柵的現(xiàn)有的方法中，在想變更照明光的空間調(diào)制圖案的間距的情況下，需要更換衍射光柵。此時(shí)，為了提高分辨率，需要使來自衍射光柵的I次光最大限度地入射于物鏡的端部，因而需要更換物鏡。在使用衍射光柵的現(xiàn)有裝置中，在切換物鏡的倍率的情況下，一般來說，物鏡的尺寸也改變，來自衍射光柵的I次光的相對(duì)于物鏡的入射位置改變，因此，為了得到高分辨率的圖像，需要更換衍射光柵。另外，根據(jù)圖像生成裝置1，不需要驅(qū)動(dòng)衍射光柵等的復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，能夠簡(jiǎn)單地取得被測(cè)定物A的高分辨率圖像。即，在本實(shí)施方式中，僅搭載簡(jiǎn)單的光學(xué)系統(tǒng)和激光掃描儀等即可。除此之外，通過調(diào)制圖案控制部15的控制，還能夠容易地變更照射于被測(cè)定物的照明光的空間調(diào)制圖案的相位及方向，從而能夠盡快地獲取所期望的位置及方向的高分辨率圖像。相對(duì)于此，在使用SLM (Spatial LightModulator，空間光調(diào)制器)作為空間調(diào)制圖案生成用的現(xiàn)有裝置中，為了在任意的方向以任意的角度進(jìn)行衍射，需要非常微細(xì)的SLM。例如，在將投影于樣品上的條紋的相位變更為3個(gè)種類的情況下，需要分辨極限的條紋的條數(shù)X3的一個(gè)軸方向的像素?cái)?shù)。再有，在高分辨率化的情況下，僅由直行的X、Y軸方向的2個(gè)方向的條紋，斜方向的分辨率變得不充分，從而也需要斜方向的條紋，因此，產(chǎn)生在45度方向上也制作與Χ、Υ軸方向相同的間距的條紋的必要。然而，由于SLM的像素為四邊形，因此，無法在斜方向上形成相同間距的條紋，減小條紋間距而使分辨率降低，或進(jìn)而通過使用像素?cái)?shù)多的SLM，從而實(shí)現(xiàn)相同間距。其結(jié)果，在現(xiàn)有裝置中，高價(jià)的SLM成為必要。另外，也會(huì)產(chǎn)生SLM中的光的透過/反射損失、或像素的連接中的損失、O次光、高次光的問題。
再有，通過采取二維地掃描激光而進(jìn)行調(diào)制的方法，對(duì)于被測(cè)定物A為熒光樣品等引起2光子吸收的被測(cè)定物或產(chǎn)生第2高次諧波(SHG，2倍波發(fā)生)的被測(cè)定物等、顯示非線性的反應(yīng)的被測(cè)定物，易于提高照射點(diǎn)的強(qiáng)度，因此，易于引起這些的反應(yīng)。其結(jié)果，例如若利用2光子吸收等，則也可以進(jìn)行更高分辨率化的觀察。另外，通過使用與空間調(diào)制圖案的頻率的高次諧波成分的干涉條紋成分來制作圖像，從而能夠進(jìn)一步高分辨率化。
另外，通過包含光分離部23，從而防止來自被測(cè)定物A的反射圖像返回至激光掃描儀5側(cè)，因此，能夠在攝像裝置7檢測(cè)作為寬范圍的圖案圖像的被測(cè)定物A的反射圖像。 由此，能夠更加可靠地得到被測(cè)定物A的高分辨圖像。
再有，由于激光輸出控制部11以根據(jù)三角函數(shù)而變化的方式調(diào)制激光的強(qiáng)度，因此，容易形成空間調(diào)制圖案。
[第2實(shí)施方式]
圖5是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式所涉及的圖像生成裝置101的構(gòu)成的方塊圖。 同圖所示的圖像生成裝置1 01是用于對(duì)細(xì)胞等的發(fā)出熒光的被測(cè)定物照射多個(gè)空間調(diào)制圖案的激勵(lì)光(照明光)，并對(duì)對(duì)應(yīng)于此而自被測(cè)定物A發(fā)出的多個(gè)熒光圖像(觀察圖像)進(jìn)行攝像，并以這些熒光圖像為基礎(chǔ)，取得被測(cè)定物的高分辨率圖像的裝置。該圖像生成裝置 101的與第I實(shí)施方式的不同點(diǎn)在于，光分離部123的功能不同，在光分離部123與成像透鏡27之間具備阻擋濾波器129。
S卩，光分離部123將來自被測(cè)定物A的熒光透過并通過成像透鏡27而引導(dǎo)至攝像裝置7，同時(shí)將來自激光掃描儀5的激光反射并經(jīng)由物鏡25而引導(dǎo)至被測(cè)定物Α，從而作為來自被測(cè)定物A的觀察光的熒光不會(huì)通過作為激光掃描部的激光掃描儀5而成像于攝像裝置7。因此，觀察光入射于對(duì)應(yīng)于由激光掃描單元掃描的被測(cè)定物A的激光的照射位置的、 攝像裝置7的受光位置。作為這樣的光分離部23，使用分離規(guī)定的波長(zhǎng)成分的激勵(lì)光和比激勵(lì)光的波長(zhǎng)成分波長(zhǎng)長(zhǎng)的熒光的分色鏡。該分色鏡是包含具有使自激光掃描儀5側(cè)入射的激勵(lì)光向物鏡25反射且透過自被測(cè)定物A產(chǎn)生的熒光的功能并具有短波長(zhǎng)反射及長(zhǎng)波長(zhǎng)透過的光學(xué)特性的電介質(zhì)多層膜的鏡。
阻擋濾波器129在由攝像裝置7進(jìn)行的圖案圖像的攝像時(shí)，截止激勵(lì)光以使激勵(lì)光不向攝像裝置7到達(dá)。該阻擋濾波器是通過吸收、反射而截止激勵(lì)光的波長(zhǎng)成分，具有透過熒光的波長(zhǎng)成分的性質(zhì)，且具有長(zhǎng)波長(zhǎng)透過性的高通濾波器，或者僅使熒光的波長(zhǎng)成分透過的帶通濾波器。
根據(jù)這樣的圖像生成裝置101，在將細(xì)胞等的產(chǎn)生熒光的被測(cè)定物作為觀察對(duì)象的情況下，能夠簡(jiǎn)單地取得被測(cè)定物A的高分辨率圖像。除此之外，通過調(diào)制圖案控制部15的控制，能夠容易地變更照射于被測(cè)定物的照明光的空間調(diào)制圖案的相位和方向，從而能夠盡快地得到所期望的位置和方向的高分辨率圖像。再者，本發(fā)明并不限定于上述的實(shí)施方式。例如為了提高照射于被測(cè)定物A的空間調(diào)制圖案的對(duì)比度，作為用于引導(dǎo)照明光的光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成，也可以采用圖6所示那樣的構(gòu)成。詳細(xì)而言，也可以在激光光源3與激光掃描儀5之間插入軸棱鏡(axicon) 201及轉(zhuǎn)換器透鏡202。軸棱鏡201是圓錐形的棱鏡，且是將自激光光源3射出的剖面圓形的平行光束變換為剖面為環(huán)狀的光束的光學(xué)元件。轉(zhuǎn)換器透鏡202是使自軸棱鏡201射出的環(huán)狀的光束以圓周狀投影于激光掃描儀5上的透鏡。通過使用這樣的照明光用的光學(xué)系統(tǒng)，能夠?qū)碜约す夤庠?的激光在物鏡25的光瞳位置形成為環(huán)狀。由此，能夠使在被測(cè)定物A的表面上的激光點(diǎn)的半值寬度變小，從而能夠防止以艾瑞斑直徑掃描激光光束的情況下的空間調(diào)制圖案的對(duì)比度的下降。另外，作為圖像生成裝置101的激光光源3，如圖7所示，也可以采用能夠觀察被測(cè)定物A上的2光子激勵(lì)的構(gòu)成。具體而言，作為激光光源3采用由超短脈沖激光3a、及調(diào)制其輸出的激光調(diào)制器3b構(gòu)成的構(gòu)成,在激光光源3與激光掃描儀5之間插入自激光選擇所期望的波長(zhǎng)成分的激勵(lì)波長(zhǎng)選擇用濾波器301。2光子激勵(lì)是通過原來的激勵(lì)光的波長(zhǎng)的2倍波長(zhǎng)的2個(gè)光子而激勵(lì)電子從而發(fā)出熒光的現(xiàn)象。因此，激勵(lì)波長(zhǎng)選擇用濾波器301以使熒光樣品的激勵(lì)波長(zhǎng)的2倍波長(zhǎng)的光透過的方式發(fā)揮作用。對(duì)應(yīng)于此，作為光分離部23，使用具有使自激光掃描儀5側(cè)入射的長(zhǎng)波長(zhǎng)的激勵(lì)光向物鏡25反射，使自被測(cè)定物A產(chǎn)生的短波長(zhǎng)的熒光透過那樣的功能，且具有長(zhǎng)波長(zhǎng)反射及短波長(zhǎng)透過的光學(xué)特性的分色鏡。另外，作為阻擋濾波器129，使用通過吸收、反射而截止激勵(lì)光的長(zhǎng)波長(zhǎng)成分，具有透過熒光的短波長(zhǎng)成分的性質(zhì)，且具有短波長(zhǎng)透過性的低通濾波器，或者僅使熒光的波長(zhǎng)成分透過的帶通濾波器。在此，優(yōu)選還具備設(shè)置于照明光的光路上的激光掃描部與被測(cè)定物之間且使來自被測(cè)定物的觀察光與照明光的光路分離而引導(dǎo)至攝像部的光分離部。在此情況下，能夠在攝像部檢測(cè)作為寬范圍的圖案圖像的來自被測(cè)定物的觀察光。另外，優(yōu)選以從被測(cè)定物發(fā)出的觀察光不通過激光掃描部而由攝像部攝像的方式構(gòu)成。如果采用該構(gòu)成，則能夠檢測(cè)作為二維的圖案圖像的來自被測(cè)定物的觀察光。再有，優(yōu)選攝像部以圖案圖像的I次攝像期間與控制部中的空間調(diào)制圖案的I次形成期間同步的方式進(jìn)行控制。這樣做，則在攝像部，能夠容易地將對(duì)應(yīng)于照明光的多個(gè)空間調(diào)制圖案的多個(gè)圖案圖像分離而取得。另外，優(yōu)選圖像處理部以由攝像部取得的多個(gè)圖案圖像為基礎(chǔ)，抽出照射于被測(cè)定物的多個(gè)空間調(diào)制圖案和被測(cè)定物的構(gòu)造的空間頻率的干涉條紋成分，從而生成使圖案圖像的高頻成分降低為低頻成分的低頻圖案圖像，并基于低頻圖案圖像的干涉條紋成分，生成高分辨率圖像。在此情況下，能夠通過改變照射于被測(cè)定物的照明光的空間調(diào)制圖案的相位和方向，從而高效地得到所期望的位置和方向的高分辨率圖像。另外，優(yōu)選激光調(diào)制部以根據(jù)三角函數(shù)而改變的方式調(diào)制激光的強(qiáng)度。如果具備這樣的激光調(diào)制部，則容易形成空間調(diào)制圖案。
再有，優(yōu)選控制部通過改變?nèi)呛瘮?shù)的相位和頻率，從而形成不同的空間調(diào)制圖案。這樣做，則容易形成各種間距或相位的空間調(diào)制圖案。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性
本發(fā)明以通過將空間調(diào)制后的光照射于被測(cè)定物而生成圖像的圖像生成裝置作為使用用途，能夠以簡(jiǎn)單的裝置構(gòu)成而盡快地獲取各種位置和方向的高分辨率圖像。
符號(hào)的說明
I、101…圖像生成裝置、3…激光光源、5…激光掃描儀(激光掃描部)、7···攝像裝置 (攝像部)、11…激光輸出控制部(激光調(diào)制部)、15…調(diào)制圖案控制部、19···圖像數(shù)據(jù)運(yùn)算部 (圖像處理部)、23、123…光分離部、A被測(cè)定物。
權(quán)利要求
1.一種圖像生成裝置，其特征在于， 其是生成被測(cè)定物的圖像的圖像生成裝置， 包含 激光光源，其射出激光； 激光調(diào)制部，其調(diào)制所述激光的強(qiáng)度； 激光掃描部，其掃描所述激光的向所述被測(cè)定物的照射位置； 控制部，其控制所述激光調(diào)制部及所述激光掃描部，以對(duì)所述被測(cè)定物照射多個(gè)空間調(diào)制圖案的照明光； 攝像部，其對(duì)對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)空間調(diào)制圖案的照明光的照射而從所述被測(cè)定物發(fā)出的觀察光進(jìn)行攝像，從而獲得多個(gè)圖案圖像 '及 圖像處理部，其使用由所述攝像部取得的所述多個(gè)圖案圖像，生成所述被測(cè)定物的高分辨率圖像。
2.如權(quán)利要求I所述的圖像生成裝置，其特征在于， 還包括光分離部，其設(shè)置于所述照明光的光路上的所述激光掃描部與所述被測(cè)定物之間，將來自所述被測(cè)定物的所述觀察光與所述照明光的光路分離而向所述攝像部引導(dǎo)。
3.如權(quán)利要求I或者2所述的圖像生成裝置，其特征在于， 從所述被測(cè)定物發(fā)出的觀察光以不通過激光掃描部而由所述攝像部攝像的方式構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的圖像生成裝置，其特征在于， 控制所述攝像部，以使圖案圖像的I次攝像期間與所述控制部中的所述空間調(diào)制圖案的I次形成期間同步。
5.如權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的圖像生成裝置，其特征在于， 圖像處理部以由所述攝像部取得的所述多個(gè)圖案圖像為基礎(chǔ)，抽出照射于所述被測(cè)定物的所述多個(gè)空間調(diào)制圖案和所述被測(cè)定物的構(gòu)造的空間頻率的干涉條紋成分，從而生成使所述圖案圖像的高頻成分降低為低頻成分的低頻圖案圖像，并基于所述低頻圖案圖像的干涉條紋成分，生成所述高分辨率圖像。
6.如權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的圖像生成裝置，其特征在于， 所述激光調(diào)制部以根據(jù)三角函數(shù)變化的方式調(diào)制所述激光的強(qiáng)度。
7.如權(quán)利要求6所述的圖像生成裝置，其特征在于， 所述控制部通過改變?nèi)呛瘮?shù)的相位和頻率，從而形成不同的空間調(diào)制圖案。
全文摘要
圖像生成裝置(1)是生成被測(cè)定物(A)的圖像的圖像生成裝置，包含激光光源(3)，其射出激光；激光輸出控制部(11)，其調(diào)制激光的強(qiáng)度；激光掃描儀(5)，其掃描激光的向被測(cè)定物(A)的照射位置；調(diào)制圖案控制部(15)，其以對(duì)被測(cè)定物(A)照射多個(gè)空間調(diào)制圖案的照明光的方式控制激光輸出控制部(11)和激光掃描儀(5)；攝像裝置(7)，其對(duì)對(duì)應(yīng)于多個(gè)空間調(diào)制圖案的照明光的照射而從被測(cè)定物(A)發(fā)出的觀察光進(jìn)行攝像，從而獲得多個(gè)圖案圖像；及圖像數(shù)據(jù)運(yùn)算部(19)，其使用由攝像裝置(7)取得的多個(gè)圖案圖像，生成被測(cè)定物(A)的高分辨率圖像。
文檔編號(hào)G02B21/36GK102985866SQ20118003090
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2011年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月23日
發(fā)明者寺田浩敏 申請(qǐng)人:浜松光子學(xué)株式會(huì)社