JP2000321502A - Laser scanning microscope - Google Patents

Laser scanning microscope

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JP2000321502A
JP2000321502A JP11132457A JP13245799A JP2000321502A JP 2000321502 A JP2000321502 A JP 2000321502A JP 11132457 A JP11132457 A JP 11132457A JP 13245799 A JP13245799 A JP 13245799A JP 2000321502 A JP2000321502 A JP 2000321502A
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JP
Japan
Prior art keywords
image
slit
laser scanning
scanning microscope
light
Prior art date
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Pending
Application number
JP11132457A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Koike
博 小池
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KOIKE SEIKI KK
Original Assignee
KOIKE SEIKI KK
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain confocal effect for improving the picture quality of a simple laser scanning microscope which has its Y-directional scan fixed (linear scan type) and picks up an image formed by an objective at a return destination directly by a television camera. SOLUTION: To obtain the confocal effect, a scan with return light which is made by a galvanomirror 23 is deflected back to obtain the undeflected luminous flux before the scan, which is made to be imaged linearly in a stationary state while including information on a material A; and a thin-gap slit 21 is placed at the position, its slit image is restored and imaged by a relay lens 22 and the galvanomirror 23, and picked up by a CCD camera 24, thereby an image with the confocal effect is obtained while maintaining the easiness of picking up the image directly by the television camera.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、資料からの透過光
若しくは反射光をテレビカメラの受光素子に受光させて
撮像するレーザー走査顕微鏡に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser scanning microscope in which transmitted light or reflected light from a material is received by a light receiving element of a television camera to capture an image.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般にレーザー走査顕微鏡は、1ミクロ
ン前後に絞ったレーザー光スポットで資料面を走査し、
その戻り光の個々の位置(点)の明暗情報を光電変換セ
ンサーで受光し、その電気的に変換した明暗情報を集積
してモニターテレビの拡大画面で観察するものである。
これは常に個々の位置だけが照射され、不要で有害な光
が混合しないこと、及び資料面と共役位置で資料面走査
スポット光に準じる大きさのピンホールを介して受光す
るので、デフォーカス光及び有害な光を除外できる特徴
がある。このため、従来の光学顕微鏡と比べ、同じ対物
レンズを使用しても高解像力、高コントラストが得ら
れ、共焦点方式と呼ばれている。
2. Description of the Related Art In general, a laser scanning microscope scans a document surface with a laser light spot focused to about 1 micron,
The light / dark information of each position (point) of the return light is received by a photoelectric conversion sensor, and the electrically converted light / dark information is accumulated and observed on an enlarged screen of a monitor television.
This means that only individual positions are always illuminated, unnecessary and harmful light is not mixed, and defocused light is received at a conjugate position with the data surface through a pinhole of the same size as the data surface scanning spot light. And harmful light can be excluded. For this reason, compared with a conventional optical microscope, even if the same objective lens is used, a high resolution and a high contrast can be obtained, which is called a confocal method.

【0003】レーザー走査顕微鏡には、資料からの反射
光像を撮像する反射型と透過光像を撮像する透過型とが
あるが、何れもレーザスポット光によって資料をXY両
方向に走査し、各点の明暗情報で画素を記録し、これを
平面状に並べて画面を形成するものであり、そのための
電子機器が複雑であり、しかも少量生産の専用機である
ため、高価とならざるを得ないという問題があった。
[0003] Laser scanning microscopes include a reflection type which captures a reflected light image from a material and a transmission type which captures a transmitted light image. In both cases, the material is scanned in both X and Y directions by a laser spot light, and each point is scanned. Pixels are recorded with light and dark information, and these are arranged in a plane to form a screen, and the electronic equipment for that is complicated, and because it is a dedicated machine for small-scale production, it must be expensive. There was a problem.

【0004】かかる問題を解決し、廉価で手軽に入手可
能なものとするために、本発明者は通常のテレビカメラ
を使用して簡単に撮像することができる装置として、図
2に示す装置を開発した。
In order to solve such a problem and make it cheap and easily available, the present inventor has proposed an apparatus shown in FIG. 2 as an apparatus which can easily take an image using an ordinary television camera. developed.

【0005】この装置は、直線偏光レーザー1からの光
束をシリンドリカルレンズ4を使用してY方向走査全域
固定の光束を作る(結像面ではY方向の線となるので、
線走査ともいう)。
In this apparatus, a light beam from the linearly polarized laser 1 is formed into a fixed light beam in the entire scanning area in the Y direction by using a cylindrical lens 4 (in the image forming plane, the light beam becomes a line in the Y direction.
Line scanning).

【0006】X方向はカルバノミラー5で走査し、リレ
ーレンズ6により瞳位置Bに結像し、偏光ビームスプリ
ッター3で曲げられ、対物レンズ8により資料A面に集
光結像する。すなわち、A、Bは共役関係にある。
Scanning is performed in the X direction by the carbano mirror 5, an image is formed at the pupil position B by the relay lens 6, bent by the polarizing beam splitter 3, and condensed and formed on the surface of the document A by the objective lens 8. That is, A and B are in a conjugate relationship.

【0007】資料透過後、透過側対物レンズ10により
1/4λ波長板11を透過し、Aと共役位置に結像す
る。その位置に結像主光線を曲率半径とする凹面鏡12
を置くと、全く同一の光路を戻るようになり、1/4λ
波長板11、透過側対物レンズ10、資料9、照射側対
物レンズ8を戻り、偏光ビームスプリッター3に至る。
After transmitting the data, the light passes through the λλ wavelength plate 11 by the transmission side objective lens 10 and forms an image at a position conjugate with A. A concave mirror 12 having the image chief ray at its position having a radius of curvature.
, The optical path returns exactly the same, and 1 / 4λ
The wave plate 11, the transmission-side objective lens 10, the document 9, and the irradiation-side objective lens 8 return to reach the polarization beam splitter 3.

【0008】戻り光は、1/4λ波長板11を2回通過
するので、偏光面の方向が90変化し、偏光ビームス
プリッター3では、戻り光束は曲げられることなく透過
して、資料Aと共役位置に結像する。その位置にCCD
カメラ24を置いたのである。
Since the return light passes through the quarter-wave plate 11 twice, the direction of the polarization plane is 90 . The return light flux is transmitted through the polarization beam splitter 3 without being bent, and forms an image at a conjugate position with the material A. CCD at that position
The camera 24 was placed.

【0009】受光に際して、ピンホールなどを置いてい
ないので、非共焦点型である。本文中では、簡易化型レ
ーザー走査顕微鏡と呼んでおく。
[0009] Since there is no pinhole at the time of light reception, it is a non-confocal type. In the text, it is called a simplified laser scanning microscope.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】上述のごとき従来の装
置は、光学系が簡単であり、また撮像のための装置も簡
単に入手可能なテレビカメラを使用できるため廉価にて
提供されるものではあるが、従来の共焦点方式のものに
比べると画像の鮮明度がやや低下するという問題があっ
た。
The conventional apparatus as described above has a simple optical system, and an apparatus for imaging can be provided at a low cost because a readily available television camera can be used. However, there is a problem that the sharpness of the image is slightly reduced as compared with the conventional confocal type.

【0011】本発明はこのような従来の問題に鑑み、前
述した簡易な装置において、より鮮明な画像が得られる
ようにした装置の提供を目的としてなされたものであ
る。
The present invention has been made in view of such conventional problems, and has been made to provide a device capable of obtaining a clearer image in the simple device described above.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上述の如き従来の問題を
解決するために、前記簡易化型レーザー走査顕微鏡にお
いて、共焦点効果を出すために、戻り光のカルバノミラ
ーによる走査を振り戻し、走査前の振れない光束に戻
し、資料Aの情報を含んだままの静止した線状に結像さ
せる。
In order to solve the above-mentioned conventional problems, in the above-mentioned simplified laser scanning microscope, in order to obtain a confocal effect, the scanning of the returning light by the carbano mirror is turned back, and The image is returned to a light beam that does not fluctuate, and an image is formed in a stationary line shape including the information of the material A.

【0013】その位置に細隙スリットを置き、そのスリ
ット面像をリレーレンズ、ガルバノミラーで復元して結
像させ、テレビカメラに写し込むようにすることで、直
接テレビカメラに写し込む簡便さのままで共焦点効果の
ある画像が得られたのである。
A slit is placed at that position, the slit plane image is restored by a relay lens and a galvanomirror to form an image, and the image is projected on a television camera. As a result, an image having a confocal effect was obtained.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面に
ついて説明する。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings.

【0015】図1において、1は偏光レーザ、2は反射
鏡、3は偏光ビームスプリッター、4はシリンドリカル
レンズ、5はガルバノミラー、6はリレーレンズ、7は
反射鏡、8は照射側対物レンズ、9は資料台、10は透
過側対物レンズ、11は1/4λ波長板、12は凹面
鏡、20はシリンドリカルレンズ、21はスリット、2
2はリレーレンズ、23はガルバノミラー、24はCC
Dカメラである。
In FIG. 1, 1 is a polarizing laser, 2 is a reflecting mirror, 3 is a polarizing beam splitter, 4 is a cylindrical lens, 5 is a galvano mirror, 6 is a relay lens, 7 is a reflecting mirror, 8 is an irradiation side objective lens, Reference numeral 9 denotes a reference table, 10 denotes a transmission side objective lens, 11 denotes a 1 / λ wavelength plate, 12 denotes a concave mirror, 20 denotes a cylindrical lens, 21 denotes a slit,
2 is a relay lens, 23 is a galvanometer mirror, 24 is CC
D camera.

【0016】このレーザ走査顕微鏡は、図2の前記簡易
化型レーザー走査顕微鏡の偏光ビームスプリッター3を
ミラー7に置換え、シリンドリカルレンズ4と反射鏡2
の間に偏光ビームスプリッター3を置き(以下図1)、
曲げられた光路にシリンドリカルレンズ20、スリット
21、リレーレンズ22、ガルバノミラー23、CCD
カメラ24を配する変更、追加配置をしたものである。
In this laser scanning microscope, the polarization beam splitter 3 of the simplified laser scanning microscope of FIG. 2 is replaced with a mirror 7, and a cylindrical lens 4 and a reflecting mirror 2 are provided.
A polarizing beam splitter 3 is placed between (FIG. 1)
In the bent optical path, a cylindrical lens 20, a slit 21, a relay lens 22, a galvanomirror 23, a CCD
The arrangement of the camera 24 is changed and additionally arranged.

【0017】簡易化型レーザー走査顕微鏡と同じく、戻
り光は対物レンズ8を通ってくる。ミラー7により往路
と同じ光路を戻り、リレーレンズ6を通り、ガルバノミ
ラー5でX方向走査を逆行して振り戻され、固定した光
束になる。
As in the case of the simplified laser scanning microscope, the return light passes through the objective lens 8. The mirror 7 returns along the same optical path as the outward path, passes through the relay lens 6, and is returned by the galvanomirror 5 to reverse the scanning in the X direction, thereby forming a fixed light flux.

【0018】更に、シリンドリカルレンズ4を過ぎると
Y方向に資料Aの情報を積層状に含んだ平行光束とな
る。ここに変更ビームスプリッター3があるので、戻り
光は往路と異なり曲げられる。
Further, after passing through the cylindrical lens 4, it becomes a parallel light beam containing information of the material A in the Y direction in a laminated manner. Since there is the modified beam splitter 3 here, the return light is bent differently from the outward path.

【0019】シリンドリカルレンズ20により、X方向
が集光されスリット21位置に、Y方向の線状の静止像
ができる。ここにはY方向に資料Aの情報が並んでい
る。
The cylindrical lens 20 converges light in the X direction, and a linear still image in the Y direction is formed at the position of the slit 21. Here, the information of the material A is arranged in the Y direction.

【0020】ここにスリット21を置き、そのスリット
像をリレーレンズ22とガルバノミラー23で、CCD
カメラの画面サイズに合わせて結像させる。
A slit 21 is placed here, and the slit image is formed by a relay lens 22 and a galvanometer mirror 23 by a CCD.
An image is formed according to the screen size of the camera.

【0021】尚、図1に点線で示すシャッター30、波
長板31を光路中に入れると、資料面Aで反射した戻り
光が得られ、反射型とすることができる。
When the shutter 30 and the wave plate 31 indicated by the dotted lines in FIG. 1 are put in the optical path, return light reflected on the data surface A is obtained, and it is possible to use a reflection type.

【0022】[0022]

【発明の効果】上述のように本発明においては、資料A
からの戻り光は、スリット21位置で静止した細い線状
に結像されるので、その細い線の中にはX方向走査の位
置のY方向の情報がぎっしり積み重ねられている。ここ
にスリットを置くことは、前記共焦点方式のピンホール
を置くことと同様な効果が得られる。そして、そのスリ
ット面像をリレーレンズ22、ガルバノミラー23で復
元してCCDカメラに結像する。
As described above, in the present invention, material A
Is formed in a thin line at the position of the slit 21, and information in the Y direction at the position in the X direction scanning is tightly stacked in the thin line. Placing a slit here has the same effect as placing a confocal pinhole. Then, the slit surface image is restored by the relay lens 22 and the galvanomirror 23 to form an image on the CCD camera.

【0023】このように直接CCDカメラに写し込む簡
便さを失うことなく共焦点効果を得ることができたので
ある。
As described above, the confocal effect can be obtained without losing the convenience of direct imaging on the CCD camera.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明にかかるレーザ走査顕微鏡の一例の構成
を示す光路図である。
FIG. 1 is an optical path diagram showing a configuration of an example of a laser scanning microscope according to the present invention.

【図2】従来のレーザ走査顕微鏡を構成を示す光路図で
ある。
FIG. 2 is an optical path diagram showing a configuration of a conventional laser scanning microscope.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 偏光レーザ 2 反射鏡 3 偏光ビームスプリッター 4 シリンドリカルレンズ 5 ガルバノミラー 6 リレーレンズ 7 反射鏡 8 照射側対物レンズ 9 資料台 10 透過側対物レンズ 11 波長板 12 凹面鏡 20 シリンドリカルレンズ 21 スリット 22 リレーレンズ 23 ガルバノミラー 24 CCDカメラ 30 シャッター 31 波長板 A 資料 B 瞳位置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Polarized laser 2 Reflecting mirror 3 Polarizing beam splitter 4 Cylindrical lens 5 Galvano mirror 6 Relay lens 7 Reflecting mirror 8 Irradiation side objective lens 9 Reference table 10 Transmission side objective lens 11 Wave plate 12 Concave mirror 20 Cylindrical lens 21 Slit 22 Relay lens 23 Galvano Mirror 24 CCD camera 30 Shutter 31 Wave plate A Material B Pupil position

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】Y方向走査を固定型(線走査型)とし、戻
り光の対物レンズによる結像を直接テレビカメラに写し
込むようにしたレーザ走査顕微鏡において、対物レンズ
の結像光路の延長上でX走査を振り戻し、シリンドリカ
ルレンズを使い静止した直線像を作り、該直線像の結像
位置にスリットを置き、スリット面像をリレーレンズ、
ガルバノミラーを使って画像に復元し、テレビカメラに
写し込むようにしたことを特徴としてなるレーザ走査顕
微鏡。
1. A laser scanning microscope in which Y-direction scanning is of a fixed type (line scanning type) and an image of return light formed by an objective lens is directly projected on a television camera. The X-scan is turned back in, a stationary linear image is formed using a cylindrical lens, a slit is placed at the image forming position of the linear image, and the slit plane image is relayed by a relay lens.
A laser scanning microscope characterized in that it is restored to an image using a galvanomirror and then copied to a TV camera.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020084786A (en) * 2001-05-04 2002-11-11 이재웅 Confocal image forming apparatus and method using linear line-scanning
JP2008203813A (en) * 2007-01-24 2008-09-04 Olympus Corp Scanning microscope
JP2015522850A (en) * 2012-07-05 2015-08-06 ナショナル ユニバーシティ オブ シンガポール Optical microscope and control method thereof

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