JP2000235150A - レーザー顕微鏡 - Google Patents
レーザー顕微鏡Info
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- JP2000235150A JP2000235150A JP11038130A JP3813099A JP2000235150A JP 2000235150 A JP2000235150 A JP 2000235150A JP 11038130 A JP11038130 A JP 11038130A JP 3813099 A JP3813099 A JP 3813099A JP 2000235150 A JP2000235150 A JP 2000235150A
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- G02—OPTICS
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- G02B21/36—Microscopes arranged for photographic purposes or projection purposes or digital imaging or video purposes including associated control and data processing arrangements
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Abstract
(57)【要約】
【課題】光源にレーザーを使用しても、観察画像上に干
渉縞を生じないレーザー顕微鏡を得ることを目的とす
る。 【解決手段】照明光源としてレーザーを使用し、撮像素
子を用いる顕微鏡において、結像光学系が像側に実質的
にテレセントリックであって、さらに前記撮像素子を像
面に対して傾けて配置したことを特徴とするレーザー顕
微鏡を構成することにより、目的を達成する。
渉縞を生じないレーザー顕微鏡を得ることを目的とす
る。 【解決手段】照明光源としてレーザーを使用し、撮像素
子を用いる顕微鏡において、結像光学系が像側に実質的
にテレセントリックであって、さらに前記撮像素子を像
面に対して傾けて配置したことを特徴とするレーザー顕
微鏡を構成することにより、目的を達成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、顕微鏡、特にＴＶ
モニターを使用して像を観察するレーザー顕微鏡に関す
る。
モニターを使用して像を観察するレーザー顕微鏡に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図1に従来の顕微鏡の構成を示す。従来
の顕微鏡では、光源１にハロゲンランプなどの白色光源
を使用し、ハーフミラー２によって照明光を反射させ、
対物レンズ３を通して被検物４を照明する、そして、照
明された被検物の像を、対物レンズ３、第２対物レンズ
５によって、像面６と一致して置かれたＴＶカメラの撮
像面８に結像し、ＴＶモニターに観察像を表示して観察
する構成になっている。
の顕微鏡では、光源１にハロゲンランプなどの白色光源
を使用し、ハーフミラー２によって照明光を反射させ、
対物レンズ３を通して被検物４を照明する、そして、照
明された被検物の像を、対物レンズ３、第２対物レンズ
５によって、像面６と一致して置かれたＴＶカメラの撮
像面８に結像し、ＴＶモニターに観察像を表示して観察
する構成になっている。
【０００３】また、図２に、従来の顕微鏡の結像系の概
念図を示す。図２に示すように、従来の顕微鏡の結像系
は、物体側にはテレセントリックになっているが、像側
にはテレセントリックになっていない。このような従来
の顕微鏡の構成を、そのままレーザー顕微鏡に応用しよ
うとして、光源をそのままレーザーに置き換えたとする
と、被検物の反射率が高い場合には、ＴＶモニター上に
図３に示したような干渉縞が発生してしまう。この現象
は、図３における撮像面８上に像を結ぶ光の一部が撮像
面８で反射し、結像系を透過して被検物面でさらに反射
して、再び撮像面８上に戻ってきたとき、同時に被検物
から撮像面８に到達した光と干渉することによって生じ
るものである。
念図を示す。図２に示すように、従来の顕微鏡の結像系
は、物体側にはテレセントリックになっているが、像側
にはテレセントリックになっていない。このような従来
の顕微鏡の構成を、そのままレーザー顕微鏡に応用しよ
うとして、光源をそのままレーザーに置き換えたとする
と、被検物の反射率が高い場合には、ＴＶモニター上に
図３に示したような干渉縞が発生してしまう。この現象
は、図３における撮像面８上に像を結ぶ光の一部が撮像
面８で反射し、結像系を透過して被検物面でさらに反射
して、再び撮像面８上に戻ってきたとき、同時に被検物
から撮像面８に到達した光と干渉することによって生じ
るものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、光源にレー
ザーを使用しても、観察画像上に干渉縞を生じないレー
ザー顕微鏡を得ることを目的とする。
ザーを使用しても、観察画像上に干渉縞を生じないレー
ザー顕微鏡を得ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そこで本発明において
は、照明光源としてレーザーを使用し、撮像素子を用い
る顕微鏡において、結像光学系が像側に実質的にテレセ
ントリックであって、さらに前記撮像素子を像面に対し
て傾けて配置したことを特徴とするレーザー顕微鏡を構
成することにより、目的を達成しようとするものであ
る。
は、照明光源としてレーザーを使用し、撮像素子を用い
る顕微鏡において、結像光学系が像側に実質的にテレセ
ントリックであって、さらに前記撮像素子を像面に対し
て傾けて配置したことを特徴とするレーザー顕微鏡を構
成することにより、目的を達成しようとするものであ
る。
【０００６】
【発明の実施の形態】図３に示したのは、従来の顕微鏡
のごとく像側がテレセントリックになっていない場合の
光路の様子である。このような場合、撮像面８が結像系
の像面６と一致していると、結像系が像側にテレセント
リックになっていないので、撮像面で反射した光は画面
中心部で反射した光のみが再び撮像面上に戻ってくる。
このときの干渉縞の状態を示したのが図４である。
のごとく像側がテレセントリックになっていない場合の
光路の様子である。このような場合、撮像面８が結像系
の像面６と一致していると、結像系が像側にテレセント
リックになっていないので、撮像面で反射した光は画面
中心部で反射した光のみが再び撮像面上に戻ってくる。
このときの干渉縞の状態を示したのが図４である。
【０００７】そして、中心の干渉縞の発生を防ぐため
に、撮像面を像面に対して傾けたのが図５である。この
とき、中心部分の反射光は、撮像面８を傾けることによ
って結像に寄与する光束の外側に逃げてしまうが、その
代わりに周辺部分の反射光が被検物からの光と干渉して
干渉縞を生じてしまう。これは、結像系が像側にテレセ
ントリックになっていないため、中心部分の光束と周辺
部分の光束とで主光線の傾きが異なっているために生じ
る現象である。これに対し、図７のように結像系が像側
にもテレセントリックであれば、中心部分の光束と周辺
部分の光束とで主光線の傾きが同じになるため、撮像面
を傾ければ、すべての光束の反射光を、結像系の外側に
逃がし、観察像上に干渉縞が生じるのを防ぐことができ
る。この様子を図示したのが図７である。このとき、像
側の光束がすべての画角において厳密にテレセントリッ
クである必要はないのは言うまでもない。ほぼテレセン
トリックであるとみなせる程度であれば、本発明は機能
する。
に、撮像面を像面に対して傾けたのが図５である。この
とき、中心部分の反射光は、撮像面８を傾けることによ
って結像に寄与する光束の外側に逃げてしまうが、その
代わりに周辺部分の反射光が被検物からの光と干渉して
干渉縞を生じてしまう。これは、結像系が像側にテレセ
ントリックになっていないため、中心部分の光束と周辺
部分の光束とで主光線の傾きが異なっているために生じ
る現象である。これに対し、図７のように結像系が像側
にもテレセントリックであれば、中心部分の光束と周辺
部分の光束とで主光線の傾きが同じになるため、撮像面
を傾ければ、すべての光束の反射光を、結像系の外側に
逃がし、観察像上に干渉縞が生じるのを防ぐことができ
る。この様子を図示したのが図７である。このとき、像
側の光束がすべての画角において厳密にテレセントリッ
クである必要はないのは言うまでもない。ほぼテレセン
トリックであるとみなせる程度であれば、本発明は機能
する。
【０００８】従って、本発明では、結像光学系が像側に
実質的にテレセントリックであって、さらに撮像素子が
像面に対して傾けて配置されていることが必要である。
つぎに、本発明において、像面と撮像面の傾きにどのよ
うな条件が必要であるかを考える。ここで、撮像面の像
面に対する傾きの角をθとすると、撮像面での反射光が
再び撮像面に戻らないための条件は、反射光が開口絞り
７を通過できないことである。そして、このための最少
の角度は、図８に示したように入射光と反射光がちょう
ど重ならずに接している状態である。このときの像面部
分を拡大したのが図９である。
実質的にテレセントリックであって、さらに撮像素子が
像面に対して傾けて配置されていることが必要である。
つぎに、本発明において、像面と撮像面の傾きにどのよ
うな条件が必要であるかを考える。ここで、撮像面の像
面に対する傾きの角をθとすると、撮像面での反射光が
再び撮像面に戻らないための条件は、反射光が開口絞り
７を通過できないことである。そして、このための最少
の角度は、図８に示したように入射光と反射光がちょう
ど重ならずに接している状態である。このときの像面部
分を拡大したのが図９である。
【０００９】従ってθの採り得る最小値θminは、 （１） sin-1（ＮＡ）＝θmin 但し、 ＮＡ ：結像光学系の像側の開口数 である。
【００１０】また、θがさらに大きくなった場合を考え
る。一般に撮像素子として用いられるＣＣＤは、その撮
像面に周期構造を持っており、これを撮像素子に用いた
場合、光が入射すると、図１０に示すように、反射光の
回折光を生じてしまう。図１１は、撮像面が像面に対し
て全く傾いていない場合の、結像系と±一次回折光の関
係を示した図である。このとき、一次回折光の回折角を
α、ＣＣＤの周期構造のピッチをＰ、観察に使用する光
の波長をλで表すと、これらの間には、 （２） Ｐ・sinα＝λ という関係がある。
る。一般に撮像素子として用いられるＣＣＤは、その撮
像面に周期構造を持っており、これを撮像素子に用いた
場合、光が入射すると、図１０に示すように、反射光の
回折光を生じてしまう。図１１は、撮像面が像面に対し
て全く傾いていない場合の、結像系と±一次回折光の関
係を示した図である。このとき、一次回折光の回折角を
α、ＣＣＤの周期構造のピッチをＰ、観察に使用する光
の波長をλで表すと、これらの間には、 （２） Ｐ・sinα＝λ という関係がある。
【００１１】このような場合、撮像面を像面に対して大
きく傾けすぎると、ある角度になったところで、撮像面
で生じた前記反射光の一次回折光が開口絞りを通過する
ようになり、被検物に到達して反射し、再び撮像面に戻
って、干渉縞を生じることになる。そこで、このときの
撮像面の像面に対する角度θがいくらになるかを考え
る。
きく傾けすぎると、ある角度になったところで、撮像面
で生じた前記反射光の一次回折光が開口絞りを通過する
ようになり、被検物に到達して反射し、再び撮像面に戻
って、干渉縞を生じることになる。そこで、このときの
撮像面の像面に対する角度θがいくらになるかを考え
る。
【００１２】図１２は、図１１の像面付近を拡大した図
である。この図から、もし撮像面を像面に対して傾けた
とき、一次回折光が開口絞りを通過するようになるまで
には角度にしてα−２θの余裕があることがわかる。従
って、θの採り得る最大値であるθmaxを考えると、θm
ax＝（α−２θ）／２であって、 （２）式よりα＝sin-1（λ／Ｐ） また、 θ＝sin-1（ＮＡ） であるから、 （３） θmax＝（１／２）・sin-1（λ／Ｐ）−sin-1
（ＮＡ） である。
である。この図から、もし撮像面を像面に対して傾けた
とき、一次回折光が開口絞りを通過するようになるまで
には角度にしてα−２θの余裕があることがわかる。従
って、θの採り得る最大値であるθmaxを考えると、θm
ax＝（α−２θ）／２であって、 （２）式よりα＝sin-1（λ／Ｐ） また、 θ＝sin-1（ＮＡ） であるから、 （３） θmax＝（１／２）・sin-1（λ／Ｐ）−sin-1
（ＮＡ） である。
【００１３】従って本発明においては、撮像面上に生じ
る干渉縞を確実に排除するために、（１）及び（３）式
より、 sin-1（ＮＡ）＜θ＜（１／２）・sin-1（λ／Ｐ）−si
n-1（ＮＡ） 但し、 θ ：撮像素子の像面に対する傾き角 ＮＡ ：結像光学系の像側の開口数 λ ：使用波長 Ｐ ：撮像素子の周期構造部分の周期 という条件式を満足することが望ましい。
る干渉縞を確実に排除するために、（１）及び（３）式
より、 sin-1（ＮＡ）＜θ＜（１／２）・sin-1（λ／Ｐ）−si
n-1（ＮＡ） 但し、 θ ：撮像素子の像面に対する傾き角 ＮＡ ：結像光学系の像側の開口数 λ ：使用波長 Ｐ ：撮像素子の周期構造部分の周期 という条件式を満足することが望ましい。
【００１４】
【実施例】図１４に、本発明の実施例を示す。光源は波
長２６６ｎｍのレーザーであり、第１対物レンズの焦点
距離は２ｍｍ、第２対物レンズの焦点距離は２００ｍｍ
で、物体側の開口数は０．９、倍率は１００倍である。
長２６６ｎｍのレーザーであり、第１対物レンズの焦点
距離は２ｍｍ、第２対物レンズの焦点距離は２００ｍｍ
で、物体側の開口数は０．９、倍率は１００倍である。
【００１５】また、被検面と第１対物レンズの主平面と
の間隔Ｄ０は２ｍｍ、第１対物レンズの主平面と開口絞
りとの間隔Ｄ１は２ｍｍ、開口絞りと第２対物レンズの
主平面との間隔Ｄ３は２００ｍｍ、第２対物レンズの主
平面と撮像面との光軸上の間隔Ｄ４は２００ｍｍであっ
て、像側にテレセントリックな構成になっており、撮像
素子にはピッチ５ミクロンのＣＣＤが使用され、不図示
のテレビモニターに信号を出力して被検物の像を観察す
る構成である。さらに、撮像素子の傾き角θは、０．５
２°＜θ＜１°の範囲で任意の角度に設定可能である。
の間隔Ｄ０は２ｍｍ、第１対物レンズの主平面と開口絞
りとの間隔Ｄ１は２ｍｍ、開口絞りと第２対物レンズの
主平面との間隔Ｄ３は２００ｍｍ、第２対物レンズの主
平面と撮像面との光軸上の間隔Ｄ４は２００ｍｍであっ
て、像側にテレセントリックな構成になっており、撮像
素子にはピッチ５ミクロンのＣＣＤが使用され、不図示
のテレビモニターに信号を出力して被検物の像を観察す
る構成である。さらに、撮像素子の傾き角θは、０．５
２°＜θ＜１°の範囲で任意の角度に設定可能である。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、レーザーを光源として
使用するレーザー顕微鏡において、観察像上に生じる干
渉縞を排除し、良好な観察像を得ることができる。
使用するレーザー顕微鏡において、観察像上に生じる干
渉縞を排除し、良好な観察像を得ることができる。
【図１】従来の顕微鏡の構成図である。
【図２】従来の顕微鏡の結像系の概念図である。
【図３】像側がテレセントリックでなく、撮像面を傾け
ていない場合の結像系の図である。
ていない場合の結像系の図である。
【図４】図３の場合に生じる干渉縞をモデル化した図で
ある。
ある。
【図５】図３で、撮像面を像面に対して傾けた場合の図
である。
である。
【図６】図５の場合に生じる干渉縞をモデル化した図で
ある。
ある。
【図７】像側がテレセントリックで、かつ撮像面を傾け
た場合の結像系の図である。
た場合の結像系の図である。
【図８】撮像面の傾き角と撮像面での反射光との関係を
示す図である。
示す図である。
【図９】図８の像面付近を拡大した図である。
【図１０】撮像素子の周期構造を表す図である。
【図１１】図１０の撮像素子を用いた結像系の図であ
る。
る。
【図１２】図１１の像面付近の拡大図である。
【図１３】撮像面をθmaxだけ傾けた場合の像面付近の
拡大図である。
拡大図である。
【図１４】本発明の実施例の図である。
１ 光源 ２ ハーフミラー ３ 第１対物レンズ ４ 被検物 ５ 第２対物レンズ ６ 像面 ７ 開口絞り ８ 撮像面 6
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹内 淳 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 株 式会社ニコン内 Ｆターム(参考） 2H052 AA00 AB00 AB30 AC04 AC12 AC34 AF14 2H087 KA09 LA01 NA02 NA04 NA18 RA32 RA44
Claims (2)
- 【請求項１】照明光源としてレーザーを使用し、撮像素
子を用いる顕微鏡において、結像光学系が像側に実質的
にテレセントリックであって、さらに前記撮像素子を像
面に対して傾けて配置したことを特徴とするレーザー顕
微鏡。 - 【請求項２】以下の条件を満足することを特徴とする、
請求項１に記載のレーザー顕微鏡。 sin-1（ＮＡ）＜θ＜（１／２）・sin-1（λ／Ｐ）−si
n-1（ＮＡ） 但し、 θ ：撮像素子の像面に対する傾き角 ＮＡ ：結像光学系の像側の開口数 λ ：使用波長 Ｐ ：撮像素子の周期構造部分の周期
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11038130A JP2000235150A (ja) | 1999-02-17 | 1999-02-17 | レーザー顕微鏡 |
| US09/452,124 US6204964B1 (en) | 1999-02-17 | 1999-12-01 | Laser microscope |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11038130A JP2000235150A (ja) | 1999-02-17 | 1999-02-17 | レーザー顕微鏡 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000235150A true JP2000235150A (ja) | 2000-08-29 |
| JP2000235150A5 JP2000235150A5 (ja) | 2006-01-05 |
Family
ID=12516872
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11038130A Pending JP2000235150A (ja) | 1999-02-17 | 1999-02-17 | レーザー顕微鏡 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6204964B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000235150A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006088109A1 (ja) | 2005-02-21 | 2006-08-24 | Olympus Corporation | 微弱光標本撮像ユニットおよび微弱光標本撮像装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5616611B2 (ja) * | 2009-11-24 | 2014-10-29 | オリンパス株式会社 | 微弱光標本撮像装置 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2305710A1 (fr) * | 1975-03-28 | 1976-10-22 | Siderurgie Fse Inst Rech | Procede pour determiner les dimensions d'un profile |
| JP2814648B2 (ja) * | 1990-02-14 | 1998-10-27 | ソニー株式会社 | 映像装置の表示特性測定方法と装置 |
| JP3204406B2 (ja) * | 1991-10-30 | 2001-09-04 | 株式会社ニコン | 面位置検出方法及び装置、半導体露光装置、並びに前記方法を用いた露光方法 |
| JP3171955B2 (ja) * | 1992-10-19 | 2001-06-04 | 日本電信電話株式会社 | 表示撮像装置 |
| DE4403566A1 (de) * | 1994-02-07 | 1995-08-10 | Wolf Gmbh Richard | Endoskopisches Instrument |
| JPH08320525A (ja) * | 1995-05-26 | 1996-12-03 | Canon Inc | カメラ |
-
1999
- 1999-02-17 JP JP11038130A patent/JP2000235150A/ja active Pending
- 1999-12-01 US US09/452,124 patent/US6204964B1/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006088109A1 (ja) | 2005-02-21 | 2006-08-24 | Olympus Corporation | 微弱光標本撮像ユニットおよび微弱光標本撮像装置 |
| US7630065B2 (en) | 2005-02-21 | 2009-12-08 | Olympus Corporation | Low-light specimen image pickup unit and low-light specimen image pickup apparatus |
| EP2594983A1 (en) | 2005-02-21 | 2013-05-22 | Olympus Corporation | Low-light specimen image pickup unit and low-light specimen image pickup apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6204964B1 (en) | 2001-03-20 |
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