JPS635234A - １〜２次元測光装置 - Google Patents
１〜２次元測光装置Info
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- JPS635234A JPS635234A JP14897286A JP14897286A JPS635234A JP S635234 A JPS635234 A JP S635234A JP 14897286 A JP14897286 A JP 14897286A JP 14897286 A JP14897286 A JP 14897286A JP S635234 A JPS635234 A JP S635234A
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- 238000001228 spectrum Methods 0.000 abstract description 4
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/255—Details, e.g. use of specially adapted sources, lighting or optical systems
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- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
イ、産業上の利用分野
本発明は試料面の光透過重分布を２次元的に測定するよ
うな場合に用いられる測光装置に関する。
うな場合に用いられる測光装置に関する。
口、従来の技術
試料面における光学的な特性の分布を測定するには原理
的に二つの方法がある。一つは走査型顕微測光装置のよ
うな装置を用い、光スポットで試料を２次元的に走査し
試料透過光或は反射光を単一の受光素子を用いて測光す
るものである。他の一つは試料面の像を撮像素子によっ
て撮像する方法である。これらの測定方法は両者同じ測
定時間をかけるとすると試料面の画素数をｎとするとき
、走査方式では一画素当たりの光量積分時間は撮像素子
を用いる方法の１／ｎであり、従ってＳ／Ｎ比は１１５
となり、同じＳ／Ｎ比を得ようとするとｎ倍の時間を要
することになり走査方式は測定能率が甚だ低い。他方撮
像方式では試料面全面が同時に照明されているので、一
つの画素からの透過光或は反射光は隣接する試料部分の
散乱光の影響を受けており、正確な透過率或は反射率等
の値が得られない。従って正確な測定値が要求される場
合には、隣接部分の散乱光の影響を受けない走査方式に
よる必要がある。
的に二つの方法がある。一つは走査型顕微測光装置のよ
うな装置を用い、光スポットで試料を２次元的に走査し
試料透過光或は反射光を単一の受光素子を用いて測光す
るものである。他の一つは試料面の像を撮像素子によっ
て撮像する方法である。これらの測定方法は両者同じ測
定時間をかけるとすると試料面の画素数をｎとするとき
、走査方式では一画素当たりの光量積分時間は撮像素子
を用いる方法の１／ｎであり、従ってＳ／Ｎ比は１１５
となり、同じＳ／Ｎ比を得ようとするとｎ倍の時間を要
することになり走査方式は測定能率が甚だ低い。他方撮
像方式では試料面全面が同時に照明されているので、一
つの画素からの透過光或は反射光は隣接する試料部分の
散乱光の影響を受けており、正確な透過率或は反射率等
の値が得られない。従って正確な測定値が要求される場
合には、隣接部分の散乱光の影響を受けない走査方式に
よる必要がある。
ハ１発明が解決しようとする問題点
上述したように走査方式は試料面の一点の測定値が隣接
する部分の散乱光の影響を受けないので、正確な測定値
が得られるが、測定能率が低いと言う難点があり、撮像
素子を用いる方式では試料面を同時に均一照射している
ので、−画素当たりの測定時間が永（取れ測定能率は良
いが試料面の一点の測定値は隣接部分の散乱光の影響を
受けており、正確な測定値が得難いと言う問題がある。
する部分の散乱光の影響を受けないので、正確な測定値
が得られるが、測定能率が低いと言う難点があり、撮像
素子を用いる方式では試料面を同時に均一照射している
ので、−画素当たりの測定時間が永（取れ測定能率は良
いが試料面の一点の測定値は隣接部分の散乱光の影響を
受けており、正確な測定値が得難いと言う問題がある。
従って本発明は試料を全面照射することで測定能率を高
め、しかも試料面の一点の測定値が隣接部分の散乱光の
影響を受けないで正確な測光値が得られるような１〜２
次元測光装置を提供しようとするものである。
め、しかも試料面の一点の測定値が隣接部分の散乱光の
影響を受けないで正確な測光値が得られるような１〜２
次元測光装置を提供しようとするものである。
二１問題点解決のための手段
試料面上の各画素を互いに少しずつ異る周波数で変調さ
れた光で同時に全面照明し、試料透過光或は反射光を単
一の受光素子で測光し、測光データを処理して周波数成
分に分解して各画素についての測光情報を求めるように
した。なお以上の説明は面状試料について行ったが、試
料上の一つの線に沿っての測定についても上と同じこと
が言えるのはもちろんである。
れた光で同時に全面照明し、試料透過光或は反射光を単
一の受光素子で測光し、測光データを処理して周波数成
分に分解して各画素についての測光情報を求めるように
した。なお以上の説明は面状試料について行ったが、試
料上の一つの線に沿っての測定についても上と同じこと
が言えるのはもちろんである。
ホ０作用
試料面の各画素を互いに少しずつ異る周波数で変調され
た光で同時に照明すると、各画素の透過光或は反射光等
はその画像を照明した光と同じ周波数で変調されている
。このような光を単一の受光素子で測定すると、色々な
周波数で変調された光が重畳した測定信号が得られる。
た光で同時に照明すると、各画素の透過光或は反射光等
はその画像を照明した光と同じ周波数で変調されている
。このような光を単一の受光素子で測定すると、色々な
周波数で変調された光が重畳した測定信号が得られる。
そこでこの測定信号を周波数分析すれば、夫々の変調光
の変調周波数を横軸に各変調光の強度を縦軸にとった振
幅スペクトルが得られ、変調周波数と試料上の画素との
対応関係から、各画素の透過光或は反射光の強度情報が
得られる。この方式では全ての画素が測定期間中照明さ
れており、全ての画素について測定期間中光量積分が行
われているので、測定能率が良く、隣接画素の散乱光は
変調周波数が異なっているので、その影響はデータ処理
の過程で除去されてお、す、正確な測光データが得られ
る。
の変調周波数を横軸に各変調光の強度を縦軸にとった振
幅スペクトルが得られ、変調周波数と試料上の画素との
対応関係から、各画素の透過光或は反射光の強度情報が
得られる。この方式では全ての画素が測定期間中照明さ
れており、全ての画素について測定期間中光量積分が行
われているので、測定能率が良く、隣接画素の散乱光は
変調周波数が異なっているので、その影響はデータ処理
の過程で除去されてお、す、正確な測光データが得られ
る。
へ、実施例
第１図に本発明の一実施例を示す。Ａは顕微測光装置の
光学系で、１は対物レンズ、２はハーフミラ−１３は接
眼レンズ、４は対物レンズ透過光を受光素子５の受光面
に集光するレンズで、受光素子５は単一の受光素子（例
えば光電子増倍管のようなもの）である。Ｓは試料で、
Ｂは試料照明光学系である。試料照明光学系において、
６は微小発光体ｅを平面に２次元的に配列した光源、７
はオプチカルファイバーの束で、この束の一本一本の一
端が光源６の一つ一つの発光体ｅに対向させてあり、こ
れらのオプチカルファイバーが集まった束７の他端は一
つの発光面ｆとなっており、コンデンサレンズ８はこの
発光面ｆの像を試料Ｓ上に形成するようになっている。
光学系で、１は対物レンズ、２はハーフミラ−１３は接
眼レンズ、４は対物レンズ透過光を受光素子５の受光面
に集光するレンズで、受光素子５は単一の受光素子（例
えば光電子増倍管のようなもの）である。Ｓは試料で、
Ｂは試料照明光学系である。試料照明光学系において、
６は微小発光体ｅを平面に２次元的に配列した光源、７
はオプチカルファイバーの束で、この束の一本一本の一
端が光源６の一つ一つの発光体ｅに対向させてあり、こ
れらのオプチカルファイバーが集まった束７の他端は一
つの発光面ｆとなっており、コンデンサレンズ８はこの
発光面ｆの像を試料Ｓ上に形成するようになっている。
Ｃは光源６の点灯制御を行う点灯回路で９はドライバー
であり、光源６の個々の微小発光体ｅに対応させたパワ
ーアンプＰＬ、Ｐ２・・・ｐｎ とこれらのアンプを駆
動する発振器Ｆｌ、Ｆ２・・・Ｆｎ よりなっている。
であり、光源６の個々の微小発光体ｅに対応させたパワ
ーアンプＰＬ、Ｐ２・・・ｐｎ とこれらのアンプを駆
動する発振器Ｆｌ、Ｆ２・・・Ｆｎ よりなっている。
発振器Ｆ１．Ｆ２・・・Ｆｎの発振周波数ｆｏ。
ｆｌ・・・ｆｎ−＋ はｆｏを基準にしてｆｌ＝ｆｏ＋
Δｆ、ｆ２＝ｆｏ＋２Δｆ。
Δｆ、ｆ２＝ｆｏ＋２Δｆ。
ｆｎ−＋ ＝ ｆ ｏ ＋ （１１−＋ ）Δｆである
。即ちｆｌ、ｆ２．・・・ｆ ｎ−１は順にΔ「ずつ大
となっている。発光体はＬＥＤやプラズマデイスプレィ
型のガス放電発光アレイである。上述した照明系の構成
により、試料Ｓの各点は互いに異る周波数で変調された
光によって照明されることになる。Ｄは測光回路であっ
て、受光素子５の出力はプリアンプ１０．サンプリング
回路１１、Ａ／Ｄ変換器１２を経てフーリエ変換プロセ
ッサ１３に取込まれ、フーリエ変換プロセッサ１３の出
力データは画像形成回路１４において２次元画像データ
に変換され、ＣＲＴ１５によって画像表示される。この
画像表示は試料Ｓの光透過率の２次元分布像である。
。即ちｆｌ、ｆ２．・・・ｆ ｎ−１は順にΔ「ずつ大
となっている。発光体はＬＥＤやプラズマデイスプレィ
型のガス放電発光アレイである。上述した照明系の構成
により、試料Ｓの各点は互いに異る周波数で変調された
光によって照明されることになる。Ｄは測光回路であっ
て、受光素子５の出力はプリアンプ１０．サンプリング
回路１１、Ａ／Ｄ変換器１２を経てフーリエ変換プロセ
ッサ１３に取込まれ、フーリエ変換プロセッサ１３の出
力データは画像形成回路１４において２次元画像データ
に変換され、ＣＲＴ１５によって画像表示される。この
画像表示は試料Ｓの光透過率の２次元分布像である。
第２図は試料面を画素に分割した所を示す。この図で０
，１．・・・ｎが画素で第１図の光源６の各微小発光体
ｅと１対１に対応しており、試料の上記各画素部分の透
過率をφ（ｉ）とする。画素Ｏは周波数ｆＯで変調され
た光で照明され１はｆＯ＋Δｆで変調された光で照明さ
れ、−般に画素ｉはｆｏ＋ｉΔｆの周波数で変調された
光で照明されている。従って試料の画素ｉの部分の透過
光強度は で表され、受光素子５の出力信号１ （ｔ）は各画素の
透過光に対応する出力の和になるからの形で表され、Ｉ
（ｔ）の定常部分を除いた部分はφ（ｉ）を周波数間
隔Δｆでフーリエ変換したものになっているから、Ｉ
（ｔ）の非定常部分を再びフーリエ変換すればもとのφ
（ｉ）が求まる。φ（ｉ）は試料の画素部分０．１・・
・ｎの透過率であるから、画素の横一列の並びの数をｅ
とすれば、φ（ｉ）のデータをｅ個毎に区切ってマトリ
クス状に配列すれば、試料の透過率の２次元的分布像が
形成されることになる。第１図の画像形成回路１４はフ
ーリエ変換プロセッサ１３で得られるφ（ｉ）のデータ
から上記した透過率等の２次元分布像を形成するもので
、ＣＲＴ１５にその２次元分布像が表示されるのである
。
，１．・・・ｎが画素で第１図の光源６の各微小発光体
ｅと１対１に対応しており、試料の上記各画素部分の透
過率をφ（ｉ）とする。画素Ｏは周波数ｆＯで変調され
た光で照明され１はｆＯ＋Δｆで変調された光で照明さ
れ、−般に画素ｉはｆｏ＋ｉΔｆの周波数で変調された
光で照明されている。従って試料の画素ｉの部分の透過
光強度は で表され、受光素子５の出力信号１ （ｔ）は各画素の
透過光に対応する出力の和になるからの形で表され、Ｉ
（ｔ）の定常部分を除いた部分はφ（ｉ）を周波数間
隔Δｆでフーリエ変換したものになっているから、Ｉ
（ｔ）の非定常部分を再びフーリエ変換すればもとのφ
（ｉ）が求まる。φ（ｉ）は試料の画素部分０．１・・
・ｎの透過率であるから、画素の横一列の並びの数をｅ
とすれば、φ（ｉ）のデータをｅ個毎に区切ってマトリ
クス状に配列すれば、試料の透過率の２次元的分布像が
形成されることになる。第１図の画像形成回路１４はフ
ーリエ変換プロセッサ１３で得られるφ（ｉ）のデータ
から上記した透過率等の２次元分布像を形成するもので
、ＣＲＴ１５にその２次元分布像が表示されるのである
。
今試料上の各画素を照明する光の変調信号が基準時点１
＝０で位相が一致して ｃＯｏｚｙｒ（イ。＋イｔ４Ｊｔ で表されるとすると、試料透過光の測光出力Ｉ（１）は
基準時点１＝０を中心に前後対称の形となる。従って透
過率測定のような照明光と試料光とが同一位相で変化し
ているようなときは１＝０以後の測光データが得られれ
ばφ（ｉ）を復調することができる。このように位相情
報にも着目する測光手法は、蛍光測定において全く新し
い方式の測光原理を確立するために有用である。すなわ
ち蛍光強度分布と蛍光寿命分布の両方を同時に測定しう
るという特長を持たせることができる。各画素部分の照
明光の位相が基準時点で一致して上式で表されても、蛍
光においては各画素の位相は一致せず、光検出信号をフ
ーリエ変換してえられる振幅スペクトルが蛍光強度分布
を表し、位相スペクトルが蛍光寿命の分布に関係した情
報を与えることになる。
＝０で位相が一致して ｃＯｏｚｙｒ（イ。＋イｔ４Ｊｔ で表されるとすると、試料透過光の測光出力Ｉ（１）は
基準時点１＝０を中心に前後対称の形となる。従って透
過率測定のような照明光と試料光とが同一位相で変化し
ているようなときは１＝０以後の測光データが得られれ
ばφ（ｉ）を復調することができる。このように位相情
報にも着目する測光手法は、蛍光測定において全く新し
い方式の測光原理を確立するために有用である。すなわ
ち蛍光強度分布と蛍光寿命分布の両方を同時に測定しう
るという特長を持たせることができる。各画素部分の照
明光の位相が基準時点で一致して上式で表されても、蛍
光においては各画素の位相は一致せず、光検出信号をフ
ーリエ変換してえられる振幅スペクトルが蛍光強度分布
を表し、位相スペクトルが蛍光寿命の分布に関係した情
報を与えることになる。
第３図は試料面の反射率或は蛍光を測定する場合の光学
系の構成を示す。第１図の各部と対応する部分には同じ
符号をつけであるので、−々の説明は略す。前記実施例
では光源として発光素子の２次元アレイ状配列を示し、
個々の発光素子の強度を夫々の周波数で変化させる構成
としたが、広がりを持つ光源とそれに対向させた画素区
分された光変調素子アレイとで光源系を構成してもよい
。第４図はそのような光源系の一例で機械的なシャッタ
ー手段を用い゛た。１６がアレイ型光変調器で１７は高
輝度放電管である。１８はオプチカルファイバー束で、
その集約された端面に放電管１７の光がレンズ１９によ
り集光される。オプチカルファイバー束１８の各ファイ
バーの他端は夫々アレイ型光変調器内の個′々の変調素
子に接続されている。個々の変調素子□を通過した光は
再びオプチカルファイバー束２０によって集約され、オ
プチカルファイバー束２０の集約端面２０ｆの像がコン
デンサレンズによって試料面に形成される。アレイ型光
変調器１６を構成している個々の変調素子は、電気光学
的結晶を用いたものや液晶を用いるもののほか、縦横に
光透過孔を穿った板と、その答礼の前面で振動せしめら
れるシャッター板とよりなり、シャッター板が電磁パイ
ブレークで振動せしめられる構造のものでもよい。第５
図にその一例を示す。Ｘ座標指定電極群ＸとＹ座標指定
電極群ｙとが液晶２１をはさんで対向させである。Ｘ座
標指定電極群Ｘの各電極は夫々高周波発振器Ｆ１．Ｆ２
・・・に接続され、Ｙ座標指定電極群ｙの各電極は高周
波発振器ｆｌ、ｆ２・・・に接続され、画電極群間には
一定の直流バイアスがかけである。両電極の交点では両
電極の印加電圧周波数が異るので電界強度は唸周波数で
消長しており、液晶は高周波には追従できないので、こ
の唸り周波数で透過率が変化する。発振器Ｆｌ、Ｆ２・
・・の周波数間には夫々Δｆの差があり、発振器ｆ１、
ｆ２・・・の各々の間にはにΔｆの周波数差がある（ｋ
はＸ座標指定電極数）。従って液晶の透過率変化周波数
はＸ軸方向には隣接画素間に夫々Δｆの差があり、Ｙ軸
方向にはにΔｆの差があることになる。
系の構成を示す。第１図の各部と対応する部分には同じ
符号をつけであるので、−々の説明は略す。前記実施例
では光源として発光素子の２次元アレイ状配列を示し、
個々の発光素子の強度を夫々の周波数で変化させる構成
としたが、広がりを持つ光源とそれに対向させた画素区
分された光変調素子アレイとで光源系を構成してもよい
。第４図はそのような光源系の一例で機械的なシャッタ
ー手段を用い゛た。１６がアレイ型光変調器で１７は高
輝度放電管である。１８はオプチカルファイバー束で、
その集約された端面に放電管１７の光がレンズ１９によ
り集光される。オプチカルファイバー束１８の各ファイ
バーの他端は夫々アレイ型光変調器内の個′々の変調素
子に接続されている。個々の変調素子□を通過した光は
再びオプチカルファイバー束２０によって集約され、オ
プチカルファイバー束２０の集約端面２０ｆの像がコン
デンサレンズによって試料面に形成される。アレイ型光
変調器１６を構成している個々の変調素子は、電気光学
的結晶を用いたものや液晶を用いるもののほか、縦横に
光透過孔を穿った板と、その答礼の前面で振動せしめら
れるシャッター板とよりなり、シャッター板が電磁パイ
ブレークで振動せしめられる構造のものでもよい。第５
図にその一例を示す。Ｘ座標指定電極群ＸとＹ座標指定
電極群ｙとが液晶２１をはさんで対向させである。Ｘ座
標指定電極群Ｘの各電極は夫々高周波発振器Ｆ１．Ｆ２
・・・に接続され、Ｙ座標指定電極群ｙの各電極は高周
波発振器ｆｌ、ｆ２・・・に接続され、画電極群間には
一定の直流バイアスがかけである。両電極の交点では両
電極の印加電圧周波数が異るので電界強度は唸周波数で
消長しており、液晶は高周波には追従できないので、こ
の唸り周波数で透過率が変化する。発振器Ｆｌ、Ｆ２・
・・の周波数間には夫々Δｆの差があり、発振器ｆ１、
ｆ２・・・の各々の間にはにΔｆの周波数差がある（ｋ
はＸ座標指定電極数）。従って液晶の透過率変化周波数
はＸ軸方向には隣接画素間に夫々Δｆの差があり、Ｙ軸
方向にはにΔｆの差があることになる。
ト、効果
本発明測光装置は上述したような構成で、試料面全面を
同時照明して各画素点について同時に光量積分を行って
いることになるので、画素点を順次走査して行くのに比
し、同じ測定時間を使えば、各画素点毎の光量積分の時
間は画素点の数だけ倍加され、従って走査型１，２次元
測光装置に比しＳ／Ｎ比が著しく向上し、撮像方式の測
光装置の場合、試料各部の測光値が隣接部分の散乱光の
影響を受けて正確に求められないのに比し、隣接部分の
影響は照明光の変調周波数の違いによってデータ処理上
弁別されているので、正確な測光値が得られる。
同時照明して各画素点について同時に光量積分を行って
いることになるので、画素点を順次走査して行くのに比
し、同じ測定時間を使えば、各画素点毎の光量積分の時
間は画素点の数だけ倍加され、従って走査型１，２次元
測光装置に比しＳ／Ｎ比が著しく向上し、撮像方式の測
光装置の場合、試料各部の測光値が隣接部分の散乱光の
影響を受けて正確に求められないのに比し、隣接部分の
影響は照明光の変調周波数の違いによってデータ処理上
弁別されているので、正確な測光値が得られる。
第１図は本発明の一実施例の全体構成図、第２図は試料
面の画素分解図、第３図は本発明の他の実施例の光学部
分の側面図、第４図は照明系の他の実施例の斜視図、第
５図は光変調手段の他の一例の斜視図である。
面の画素分解図、第３図は本発明の他の実施例の光学部
分の側面図、第４図は照明系の他の実施例の斜視図、第
５図は光変調手段の他の一例の斜視図である。
Claims (1)
- １〜２次元配列を持った光源と、この光源の個々の光出
射領域の発光強度を互いに異る周期で変調する手段と、
上記光源の各発光領域の光を試料面の対応画素部分に投
射する手段と、試料の各画素部分からの光をまとめて受
光する受光素子と、この受光素子の出力を周波数分析す
る手段とを有する１〜２次元測光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61148972A JPH0820357B2 (ja) | 1986-06-25 | 1986-06-25 | １〜２次元測光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61148972A JPH0820357B2 (ja) | 1986-06-25 | 1986-06-25 | １〜２次元測光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS635234A true JPS635234A (ja) | 1988-01-11 |
| JPH0820357B2 JPH0820357B2 (ja) | 1996-03-04 |
Family
ID=15464791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61148972A Expired - Fee Related JPH0820357B2 (ja) | 1986-06-25 | 1986-06-25 | １〜２次元測光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0820357B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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|---|---|
| JPH0820357B2 (ja) | 1996-03-04 |
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