JP2001041821A - Slit image detecting apparatus - Google Patents

Slit image detecting apparatus

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JP2001041821A
JP2001041821A JP11218685A JP21868599A JP2001041821A JP 2001041821 A JP2001041821 A JP 2001041821A JP 11218685 A JP11218685 A JP 11218685A JP 21868599 A JP21868599 A JP 21868599A JP 2001041821 A JP2001041821 A JP 2001041821A
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JP
Japan
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slit
image
slit image
sample
wavelength
Prior art date
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Pending
Application number
JP11218685A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hirotoshi Terada
浩敏 寺田
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Hamamatsu Photonics KK
Original Assignee
Hamamatsu Photonics KK
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a slit image detecting apparatus capable of improving detection precision of a slit image. SOLUTION: This slit image detecting apparatus is provided with a slit image projection optical system projecting a slit image which has passed a first slit plate 2c, on a specimen S. A galvano mirror 3a is so arranged at a focal point position on the rear side of an objective 2f that a telecentric system is constituted. A second slit plate 2h is arranged at a position conjugate with the first slit 2c when viewed from the focal point position. That is, these constitute a confocal optical system.

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】本発明はスリット像を検出す
るスリット像検出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a slit image detecting device for detecting a slit image.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の波長分解像を得る装置は、出願人
の特許第2,558,864号公報に記載されている。
この装置は、試料を裏面側から一様に照明するととも
に、試料を透過した透過光像をスリット板上に一様に結
像させ、スリット板上に投影される透過光像をガルバノ
ミラーで走査することによってスリット像を切り出し、
このスリット像を分光し、分光した像をTVカメラで撮
影している。TVカメラで撮影された像は波長毎の試料
像として合成される。
2. Description of the Related Art A conventional apparatus for obtaining a wavelength-resolved image is described in Japanese Patent No. 2,558,864 of the applicant.
This device illuminates the sample uniformly from the back side, forms the transmitted light image transmitted through the sample uniformly on the slit plate, and scans the transmitted light image projected on the slit plate with a galvanomirror. Cut out the slit image by doing
The slit image is split and the split image is captured by a TV camera. An image captured by the TV camera is synthesized as a sample image for each wavelength.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の装置においては、スリット板上に透過光像を投影す
ることによって、スリット像を切り出しているので、ス
リット像の輝度が弱く、したがって、TVカメラの撮像
面に投影される像の検出精度の向上が望まれてきた。半
導体や生物試料等の蛍光像等を撮像する場合には、励起
光を試料に照射し、励起光と、励起光によって発生した
蛍光とを分離する必要があり、このような場合において
も輝度向上が期待されている。勿論、光源のパワーを上
昇させれば、蛍光像の輝度を向上させることはできる
が、バックグラウンドノイズとなる励起光も増加し、本
質的には像の検出精度を向上させることができない。本
発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、
スリット像の検出精度を向上可能なスリット像検出装置
を提供することを目的とする。
However, in the above-mentioned conventional apparatus, the slit image is cut out by projecting the transmitted light image on the slit plate, so that the brightness of the slit image is weak. It has been desired to improve the detection accuracy of the image projected on the image pickup surface. When imaging a fluorescent image or the like of a semiconductor or a biological sample, it is necessary to irradiate the sample with excitation light to separate the excitation light from the fluorescence generated by the excitation light. Is expected. Of course, if the power of the light source is increased, the luminance of the fluorescent image can be improved. However, the excitation light that becomes background noise also increases, and the image detection accuracy cannot be essentially improved. The present invention has been made in view of such problems,
An object of the present invention is to provide a slit image detection device capable of improving the detection accuracy of a slit image.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係るスリット像検出装置は、第1スリット
を通過したスリット像を試料上に投影するスリット像投
影光学系と、スリット像投影光学系の対物レンズ後側焦
点位置に配置されたガルバノミラーと、焦点位置からみ
て第1スリットと共役な位置に配置された第2スリット
と、第2スリットを通過したスリット像を検出する撮像
装置とを備えることを特徴とする。
In order to solve the above problems, a slit image detecting apparatus according to the present invention comprises a slit image projecting optical system for projecting a slit image passing through a first slit onto a sample, and a slit image projecting optical system. Galvano mirror disposed at the rear focal position of the objective lens of the optical system, a second slit disposed at a position conjugate to the first slit when viewed from the focal position, and an imaging device for detecting a slit image passing through the second slit And characterized in that:

【0005】本装置によれば、スリット像は照明光とし
て試料上に投影され、対物レンズ後側焦点位置に配置さ
れたガルバノミラーにより、スリット長手方向と垂直に
走査される。試料からの蛍光等の反応光は、対物レンズ
により集められ、第2スリット上にスリット像を再び結
像する。
[0005] According to this apparatus, the slit image is projected on the sample as illumination light, and is scanned perpendicularly to the longitudinal direction of the slit by a galvanomirror arranged at the rear focal point of the objective lens. Reaction light such as fluorescence from the sample is collected by the objective lens and forms a slit image again on the second slit.

【0006】第2スリットは第1スリットと共役な位置
に配置されているため、これらは共焦点光学系を構成
し、スリット像照明光以外からの光の第2スリットの通
過を抑制し、像の解像度とコントラストを向上させる。
Since the second slit is arranged at a position conjugate with the first slit, they constitute a confocal optical system, which suppresses light other than the slit image illumination light from passing through the second slit, and Improve resolution and contrast.

【0007】対物レンズの後側焦点が、対物レンズ内に
ある場合は、リレーレンズを付加することで、後側焦点
と共役位置をレンズ外部につくり、そこにガルバノミラ
ーを設置すればよい。
When the rear focal point of the objective lens is within the objective lens, a conjugate position with the rear focal point may be formed outside the lens by adding a relay lens, and a galvanomirror may be installed there.

【0008】第2スリットを通過したスリット像を分光
するための分光器を第2スリットと撮像装置との間の光
路内に備えることとすれば、スリット像を波長分解する
ことができる。
If a spectroscope for dispersing the slit image passing through the second slit is provided in the optical path between the second slit and the imaging device, the slit image can be wavelength-resolved.

【0009】撮像装置は、スリット像を波長分解した像
を撮像し、波長分解した像のデータをガルバノミラーの
走査駆動に同期して記憶する記憶装置を備えることとす
れば、記憶装置は波長毎のスリット像を試料位置と対応
づけて記憶することができる。
If the imaging device is provided with a storage device that captures a wavelength-resolved image of the slit image and stores the data of the wavelength-resolved image in synchronization with the scanning drive of the galvanomirror, the storage device is provided for each wavelength. Can be stored in association with the sample position.

【0010】記憶装置に記憶されたデータに基づいて、
波長毎の試料像を合成する処理装置と、試料像を表示す
る表示器とを備えることとすれば、複数のスリット像を
合成してなる波長毎の試料像を表示器上に表示すること
ができる。
[0010] Based on the data stored in the storage device,
If a processing device for synthesizing a sample image for each wavelength and a display for displaying the sample image are provided, a sample image for each wavelength obtained by synthesizing a plurality of slit images can be displayed on the display. it can.

【0011】第2スリットがストリーク管の入射面を構
成しており、ストリーク管の出射面が撮像装置に対向し
ている場合には、スリット像を時間分解することができ
る。
When the second slit forms the entrance surface of the streak tube, and the exit surface of the streak tube faces the imaging device, the slit image can be resolved in time.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、実施の形態に係るスリット
像検出装置について説明する。同一要素には同一符号を
用いることとし、重複する説明は省略する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a slit image detecting device according to an embodiment will be described. The same elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description.

【0013】図1は、スリット像検出装置のシステム構
成図である。光源1から出射された照明光は、スリット
像を形成する分光器付光学ユニット2によって集光さ
れ、シリンダレンズにより一方向を略平行光束化、もう
一方向を集束光化し、スキャナ3上に集束光化された光
の焦点が結ぶように配置されている。スリット像はスキ
ャナ3を介して試料S上に投影される。試料はステージ
4上に配置されている。照明光としてのスリット像はス
キャナドライバ5によってスキャナ3を駆動することに
よって試料S表面上をX方向に沿って走査する。スキャ
ナコントローラ6は、コンピュータ10からの指示に応
じてスキャナドライバ5を駆動するための同期信号を生
成する。なお、スリット像自身はY方向を長手方向とす
る。
FIG. 1 is a system configuration diagram of the slit image detecting device. Illumination light emitted from the light source 1 is condensed by an optical unit with a spectroscope 2 that forms a slit image, converted into a substantially parallel light beam in one direction by a cylinder lens, and condensed light in the other direction, and converged on a scanner 3. It is arranged so that the lightized light is focused. The slit image is projected on the sample S via the scanner 3. The sample is placed on the stage 4. The slit image as illumination light scans the surface of the sample S along the X direction by driving the scanner 3 by the scanner driver 5. The scanner controller 6 generates a synchronization signal for driving the scanner driver 5 according to an instruction from the computer 10. Note that the slit image itself has the Y direction as its longitudinal direction.

【0014】スリット像によって照明された試料Sの反
射光、又は照明光が励起光である場合には試料内におい
て自己発生した光は、再びスキャナ3を介して分光器付
き光学ユニット2内に導入される。分光器付き光学ユニ
ット2は、試料Sからのスリット像を分光器に入力する
ことによって分光し、X方向に沿って波長分解されたス
リット像をTVカメラ(撮像装置)7上に投影する。T
Vカメラ7自身は、CCD等の固体撮像装置によって構
成されており、CCDの駆動信号はカメラコントローラ
8からこれに入力され、CCDからの映像信号はカメラ
コントローラ8を介してフレームグラバ9に入力され
る。
The reflected light of the sample S illuminated by the slit image or, if the illuminating light is excitation light, self-generated light in the sample is again introduced into the optical unit 2 with a spectroscope via the scanner 3. Is done. The optical unit with a spectroscope 2 splits the slit image from the sample S by inputting the slit image to the spectroscope, and projects the wavelength-resolved slit image along the X direction on a TV camera (imaging device) 7. T
The V camera 7 itself is constituted by a solid-state image pickup device such as a CCD, and a driving signal of the CCD is inputted from a camera controller 8, and a video signal from the CCD is inputted to a frame grabber 9 via the camera controller 8. You.

【0015】フレームグラバ9は、行列状に複数の画素
を配置してなるCCD撮像面上の特定の画素列の映像信
号から取り出す。特定の画素列からの映像信号が撮像面
の基準列から数えてt秒後にCCDから出力される場合
には、フレームグラバ9は基準列からt秒後の映像信号
のみをサンプリングしてコンピュータ10に入力する。
この画素列は、コンピュータ10によって特定する。
The frame grabber 9 extracts from a video signal of a specific pixel row on a CCD image pickup surface in which a plurality of pixels are arranged in a matrix. When a video signal from a specific pixel row is output from the CCD t seconds after counting from the reference row on the imaging surface, the frame grabber 9 samples only the video signal t seconds after the reference row and sends it to the computer 10. input.
This pixel row is specified by the computer 10.

【0016】コンピュータ10は、CPU10a、RA
M10b及び記憶装置10cを備えており、システム全
体を制御している。コンピュータ10は、スキャナドラ
イバ5の揺動を制御するスキャナコントローラ6、フレ
ームグラバ9及び表示器11を制御する。勿論、スキャ
ナコントローラ6及びフレームグラバ9はコンピュータ
10によって構成することも可能である。
The computer 10 includes a CPU 10a, an RA
An M10b and a storage device 10c are provided to control the entire system. The computer 10 controls the scanner controller 6, which controls the swing of the scanner driver 5, the frame grabber 9, and the display 11. Of course, the scanner controller 6 and the frame grabber 9 can be constituted by the computer 10.

【0017】スキャナ3を駆動し、試料S上をスリット
像で走査しながら、CCD撮像面上の特定の画素列(波
長に対応)の映像信号をフレームグラバ9でサンプリン
グしながら取り出して、記憶装置10cに格納する。す
なわち、スキャナ3の角度(試料S上のX方向スリット
像位置)、この位置における特定の波長λのスリット像
のデータが、コンピュータ10内の記憶装置10cに対
応づけて格納される。時刻t=1,2,3,4,5のと
き、試料S上のスリット像のX方向位置:X=1,2,
3,4,5であるとする。試料S上のスリット像のY方
向位置をYとし、波長をλとする。なお、これらの単位
は任意定数とする。
While scanning the sample S with the slit image on the sample S, the video signal of a specific pixel row (corresponding to the wavelength) on the CCD image pickup surface is sampled by the frame grabber 9 and taken out. 10c. That is, the angle of the scanner 3 (the position of the slit image in the X direction on the sample S) and the data of the slit image of the specific wavelength λ at this position are stored in the storage device 10c in the computer 10 in association with each other. At time t = 1, 2, 3, 4, 5, the X-direction position of the slit image on the sample S: X = 1, 2, 2
3, 4, and 5. The Y direction position of the slit image on the sample S is Y, and the wavelength is λ. Note that these units are arbitrary constants.

【0018】図2は、時刻t=1,2,3,4,5にお
けるTVカメラ7の撮像面上の画像を示す説明図(図2
(a)〜(e))である。図3は、それぞれの時刻t=
1,2,3,4,5におけるスリット像をY方向積算し
たスペクトル分布を示すグラフ(図3(a)〜(e))
である。例えば、波長λ=2の試料像を得る場合、コン
ピュータ10は、図2におけるλ=2の画素列の映像信
号をサンプリングするようにフレームグラバ9に指示す
る。これにより、記憶装置10c内には、試料S上のX
方向スリット像位置における波長λ=2のスリット像の
データが、X方向に沿って得られることとなり、これら
を合成すると、波長λ=2における試料像が得られる。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an image on the image pickup surface of the TV camera 7 at time t = 1, 2, 3, 4, and 5 (FIG. 2).
(A) to (e)). FIG. 3 shows that each time t =
Graphs showing spectral distributions obtained by integrating slit images at 1, 2, 3, 4, and 5 in the Y direction (FIGS. 3A to 3E).
It is. For example, when obtaining a sample image with a wavelength λ = 2, the computer 10 instructs the frame grabber 9 to sample the video signal of the pixel column with λ = 2 in FIG. Thereby, the X on the sample S is stored in the storage device 10c.
The data of the slit image with the wavelength λ = 2 at the direction slit image position is obtained along the X direction, and when these are combined, a sample image with the wavelength λ = 2 is obtained.

【0019】図4は、λ=1,2,3,4において合成
された試料像を示す説明図である(図4(a)〜
(f))。図2〜図3に示されたデータは、表示器11
上に表示される。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing sample images synthesized at λ = 1, 2, 3, and 4 (FIGS.
(F)). The data shown in FIGS.
Displayed above.

【0020】スリット像の走査を繰り返すと、試料面S
内におけるデータ(X,Y,λ)を得ることができるの
で、コンピュータ10はこれらを再編成し、λとXとの
関係を示す画像を作成することができる。
When the scanning of the slit image is repeated, the sample surface S
Since the data (X, Y, λ) can be obtained, the computer 10 can rearrange them and create an image showing the relationship between λ and X.

【0021】図5は、位置Y=1,2,3,4における
TVカメラ7の撮像面上の画像を示す説明図である(図
5(a)〜(d))。図6は、それぞれの位置Y=1,
2,3,4におけるスリット像のスペクトル分布を示す
グラフである(図6(a)〜(d))。図6に示された
スペクトル(輝度I)分布を積算すると、図7に示すよ
うに、試料観察領域全域に亙る積算スペクトル分布を示
すグラフが得られる。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing images on the image pickup surface of the TV camera 7 at the positions Y = 1, 2, 3, and 4 (FIGS. 5A to 5D). FIG. 6 shows that each position Y = 1,
It is a graph which shows the spectrum distribution of the slit image in 2, 3, and 4 (FIGS. 6A to 6D). When the spectrum (luminance I) distribution shown in FIG. 6 is integrated, a graph showing the integrated spectral distribution over the entire sample observation region is obtained as shown in FIG.

【0022】次に、上記波長分解画像を得るための光学
系について説明する。
Next, an optical system for obtaining the wavelength-resolved image will be described.

【0023】図8は、上記スリット像検出装置に適用さ
れる光学系の斜視図である。この光学系は、光源1から
出射された光を平行光とするコリメータレンズ2aを備
えている。コリメータレンズ2aの光軸に垂直な平面
を、Y軸及びZ軸からなるYZ平面によって規定する。
コリメータレンズ2aから出射された光像は、Z軸方向
の光のみを集束させるシリンドリカルレンズ2bに入力
される。シリンドリカルレンズ2cの焦点位置には、Y
方向沿った開口を有する第1スリット2cが配置されて
いる。第1スリット2cを通過したスリット像は集束レ
ンズ2dによってスキャナ3を構成するガルバノミラー
3aに照射される。詳説すれば、ガルバノミラー3aの
反射面の揺動軸にスリット像は結像する。なお、集束レ
ンズ2dとガルバノミラー3aとの間の光路内には、ビ
ームスプリッタ2eが配置されている。
FIG. 8 is a perspective view of an optical system applied to the slit image detecting device. This optical system includes a collimator lens 2a that converts light emitted from the light source 1 into parallel light. A plane perpendicular to the optical axis of the collimator lens 2a is defined by a YZ plane including the Y axis and the Z axis.
The light image emitted from the collimator lens 2a is input to a cylindrical lens 2b that focuses only light in the Z-axis direction. At the focal position of the cylindrical lens 2c, Y
A first slit 2c having an opening along the direction is arranged. The slit image that has passed through the first slit 2c is applied to the galvanomirror 3a constituting the scanner 3 by the focusing lens 2d. More specifically, a slit image is formed on the swing axis of the reflection surface of the galvanomirror 3a. Note that a beam splitter 2e is disposed in an optical path between the focusing lens 2d and the galvanometer mirror 3a.

【0024】ガルバノミラー3aによって反射された照
明光としてのスリット像は、対物レンズ2fによって集
束され、試料S面上に結像する。ガルバノミラー3a
は、回転角度が制御され揺動するので、試料Sの表面は
スリット像によってX方向に沿って走査される。ガルバ
ノミラー3aの反射面の揺動軸位置は、対物レンズ2f
の後側焦点位置に配置されており、これはテレセントリ
ック光学系を構成している。
The slit image as illumination light reflected by the galvanometer mirror 3a is focused by the objective lens 2f and forms an image on the surface of the sample S. Galvano mirror 3a
Is rotated with a controlled rotation angle, so that the surface of the sample S is scanned along the X direction by a slit image. The position of the pivot axis of the reflecting surface of the galvanometer mirror 3a is determined by the objective lens 2f.
At the rear focal position, which constitutes a telecentric optical system.

【0025】試料Sからの反射光、又は照明光が励起光
である場合は蛍光等の自己発生光は対物レンズに捕えら
れ、ガルバノミラー3aにより、光源の方向へ戻され、
ビームスプリッタ2e及び集束レンズ2gを介して第2
スリット2h上に結像する。第2スリット2hは、Y方
向に沿った開口を有しており、試料位置から見て、第1
及び第2スリット2c,2hは共役な位置に配置され、
これらは共焦点光学系を構成している。第2スリット2
hを出射した光像は集光レンズ2iによって集光され、
透過型回折格子2jに照射される。回折格子2jは、入
射したスリット像をX方向に沿って波長分解、すなわち
分光して出射する。波長分解されたスリット像は、レン
ズ2kを介してTVカメラ7の撮像面上に結像する。
When the reflected light from the sample S or the illumination light is excitation light, self-generated light such as fluorescence is captured by the objective lens and returned to the light source by the galvanometer mirror 3a.
The second through the beam splitter 2e and the focusing lens 2g
An image is formed on the slit 2h. The second slit 2h has an opening along the Y direction, and when viewed from the sample position, the first slit 2h
And the second slits 2c and 2h are arranged at conjugate positions,
These constitute a confocal optical system. 2nd slit 2
The light image emitted from h is condensed by the condenser lens 2i,
The light is irradiated on the transmission diffraction grating 2j. The diffraction grating 2j wavelength-divides the incident slit image along the X direction, that is, splits and emits it. The wavelength-resolved slit image is formed on the imaging surface of the TV camera 7 via the lens 2k.

【0026】以上、説明したように、上記スリット像検
出装置は、第1スリット(スリット板)2cを通過した
スリット像を試料S上に投影するスリット像投影光学系
2と、スリット投影光学系2の対物レンズ2f後側焦点
位置に配置されたガルバノミラー3aと、この焦点位置
からみて第1スリット2cと共役な位置に配置された第
2スリット(スリット板)2hと、第2スリット2hを
通過したスリット像を検出する撮像装置2kとを備える
ことを特徴とする。
As described above, the slit image detecting apparatus includes the slit image projecting optical system 2 for projecting the slit image passing through the first slit (slit plate) 2c onto the sample S, and the slit projecting optical system 2 The objective lens 2f passes through a galvanomirror 3a disposed at a rear focal position, a second slit (slit plate) 2h disposed at a position conjugate to the first slit 2c when viewed from the focal position, and a second slit 2h. And an imaging device 2k for detecting the slit image.

【0027】本装置によれば、スリット像は照明光とし
てガルバノミラー3aにより試料S上を走査する。試料
Sからの蛍光等の自己発生光は対物レンズに捕らえら
れ、ガルバノミラー3aにより再び元来た方向へと戻さ
れ、第2スリット上にスリット像を結像する。
According to the present apparatus, the slit image is scanned on the sample S by the galvanometer mirror 3a as illumination light. Self-generated light such as fluorescence from the sample S is captured by the objective lens, returned to the original direction again by the galvanomirror 3a, and forms a slit image on the second slit.

【0028】第2スリット2hは第1スリット2cと共
役な位置に配置されているため、これらは共焦点光学系
を構成し、スリット像以外の光束の第2スリット2hの
通過を抑制し、像の解像度を向上させる。
Since the second slit 2h is arranged at a position conjugate with the first slit 2c, they constitute a confocal optical system and suppress the passage of light beams other than the slit image through the second slit 2h, and Improve the resolution.

【0029】ここで、ガルバノミラー3aは対物レンズ
2fの後側焦点位置に配置され絞りとして働いているの
で、テレセントリック光学系を構成し、試料Sを全視野
内において同様の条件で照明できるため、試料が反射物
体であっても、視野周辺において光量が落ちるようなこ
とはない。なお、対物レンズ2fの後側焦点位置はリレ
ーレンズ等で別の場所に移動させてもよい。
Here, since the galvanometer mirror 3a is arranged at the rear focal point of the objective lens 2f and functions as an aperture, it constitutes a telecentric optical system and can illuminate the sample S under the same conditions within the entire field of view. Even if the sample is a reflective object, the amount of light does not decrease around the visual field. Note that the rear focal position of the objective lens 2f may be moved to another location by a relay lens or the like.

【0030】本装置においては、第2スリット2hを通
過したスリット像を分光するための分光器2jを第2ス
リット2hと撮像装置7との間の光路内に備えており、
スリット像を波長分解(分光)することができる。
In this apparatus, a spectroscope 2j for dispersing the slit image passing through the second slit 2h is provided in the optical path between the second slit 2h and the imaging device 7.
The slit image can be wavelength-resolved (spectroscopy).

【0031】本装置は、撮像装置7は、スリット像を波
長分解した像を撮像し、波長分解した像のデータをガル
バノミラー3aの走査駆動に同期して記憶する記憶装置
10cを備えており、記憶装置10cは波長毎のスリッ
ト像を試料位置と対応づけて記憶することができる。
In the present apparatus, the imaging device 7 includes a storage device 10c which captures an image obtained by wavelength-resolving the slit image and stores data of the wavelength-resolved image in synchronization with the scanning drive of the galvanometer mirror 3a. The storage device 10c can store the slit image for each wavelength in association with the sample position.

【0032】本装置は、記憶装置10cに記憶された上
記データに基づいて、波長毎の試料像を合成する処理装
置10と、試料像を表示する表示器11とを備えてお
り、複数のスリット像を合成してなる波長毎の試料像を
表示器11上に表示することができる。なお、本例の場
合、処理装置10は記憶装置10cを含む。
The present apparatus includes a processing device 10 for synthesizing a sample image for each wavelength based on the data stored in the storage device 10c, and a display 11 for displaying the sample image. A sample image for each wavelength obtained by synthesizing the images can be displayed on the display 11. In the case of this example, the processing device 10 includes a storage device 10c.

【0033】また、共焦点光学系は落射出型の構成とし
たが、これは光学部品2g、2h,2i,2j,2k及
び撮像装置7からなる受光光学系を試料Sの裏面側に配
置し、透過型の構成としてもよい。この場合、対物レン
ズ2gは、試料に対し対向して配置され、焦点位置は試
料中になる。ガルバノミラー3aは、2つの対物レンズ
の後側焦点にそれぞれ配置される。この場合においも、
第1及び第2スリット2c,2fは共役な関係にある。
なお、上記回折格子2jは、分光を行うものであれば、
プリズム、音響光学素子をもちることもできる。TVカ
メラ7は、CCDを用いたデジタルカメラを用いたが、
MOS型イメージセンサを用いたものでも良い。また、
各画素からのデータを読み出す前に積算してもよく(ピ
ンニング)、この場合には映像信号の読み出し速度を上
げ、波長分解能、画像分解能を下げる、あるいは速度を
一定にしたまま、S/Nを上げる効果が期待できる。
Although the confocal optical system is of the falling-emission type, the light receiving optical system composed of the optical components 2g, 2h, 2i, 2j, 2k and the imaging device 7 is arranged on the back side of the sample S. Alternatively, a transmission type configuration may be adopted. In this case, the objective lens 2g is arranged to face the sample, and the focal position is in the sample. The galvanomirrors 3a are respectively arranged at the rear focal points of the two objective lenses. In this case,
The first and second slits 2c and 2f have a conjugate relationship.
Note that the diffraction grating 2j may be any one that performs spectral separation.
A prism and an acousto-optic device can be provided. As the TV camera 7, a digital camera using a CCD was used.
A device using a MOS image sensor may be used. Also,
The data may be integrated before reading the data from each pixel (pinning). In this case, the reading speed of the video signal is increased, the wavelength resolution and the image resolution are reduced, or the S / N is reduced while the speed is kept constant. The effect of raising can be expected.

【0034】また、第1及び第2スリット2c,2fの
スリット(開口)幅を調整することもできる。上記スリ
ット像のデータは、各画素の輝度データと試料面上の位
置のデータであるので、全データを記憶装置10cに格
納しておけば、必要な時に、画像を再構成して表示する
ことができる。
Further, the slit (opening) width of the first and second slits 2c and 2f can be adjusted. Since the data of the slit image is the luminance data of each pixel and the data of the position on the sample surface, if all the data is stored in the storage device 10c, the image can be reconstructed and displayed when necessary. Can be.

【0035】なお、本装置は上記波長分解構成から時間
分解構成に変形することができる。
The present apparatus can be modified from the above-described wavelength-resolved configuration to a time-resolved configuration.

【0036】図9は、スリット像を時間分解するタイプ
のスリット像検出装置の光学系の斜視図である。装置構
成は、図1に示したものと略同一であり、上記が分光器
を用いて波長分解された複数のスリット像をTVカメラ
7で撮像するのに対し、以下では分光器の代わりにスト
リークカメラを用いて時間分解された複数のスリット像
をTVカメラ7を用いて撮像する。換言すれば、上記波
長分解の装置構成において、分光器を省略する代わりに
時間分解する構造を採用し、波長を時間と読み替えたも
のが本装置である。本装置においては、時間分解する構
造としてストリークカメラを用いる。すなわち、第2ス
リット2hがストリークカメラの入射面を構成してい
る。より詳細には、ストリークカメラは、入射面に第2
スリット2hを有するストリーク管12と、ストリーク
管12の出射面に対向するTVカメラ7と、ストリーク
管12から出射された画像をTVカメラ7に結合させる
カップリング光学系とからなる。
FIG. 9 is a perspective view of an optical system of a slit image detecting device of the type which resolves a slit image in time. The configuration of the apparatus is substantially the same as that shown in FIG. 1. In the above, a plurality of slit images wavelength-resolved using a spectroscope are captured by a TV camera 7, but in the following, a streak is used instead of a A plurality of slit images time-resolved using a camera are captured using a TV camera 7. In other words, in the above-described wavelength-resolving apparatus configuration, the present apparatus adopts a structure in which time-resolving is employed instead of omitting the spectroscope, and the wavelength is read as time. In this apparatus, a streak camera is used as a structure for time resolution. That is, the second slit 2h forms the entrance surface of the streak camera. More specifically, the streak camera has a second
It comprises a streak tube 12 having a slit 2h, a TV camera 7 facing the emission surface of the streak tube 12, and a coupling optical system for coupling an image emitted from the streak tube 12 to the TV camera 7.

【0037】ストリーク管12は、入射したスリット像
を光電変換した後、発生した光電子を偏向装置によって
周期的に偏向し、偏向方向に沿って光スリット像を電子
スリット像として偏向方向に時間分解し、この電子スリ
ット像を蛍光面に入射させる。蛍光面は電子スリット像
に応じて発光するので、ストリーク管12からは、偏向
方向(X方向)に沿って時間分解されたスリット像が出
射し、このスリット像はTVカメラ7上に投影されるこ
ととなる。
The streak tube 12, after photoelectrically converting the incident slit image, periodically deflects the generated photoelectrons by a deflecting device, and time-resolves the light slit image along the deflection direction as an electron slit image in the deflection direction. Then, the electron slit image is made incident on the phosphor screen. Since the phosphor screen emits light in accordance with the electron slit image, a time-resolved slit image is emitted from the streak tube 12 along the deflection direction (X direction), and this slit image is projected on the TV camera 7. It will be.

【0038】TVカメラ7では、特定の試料位置におけ
るスリット像を時間分解して検出する。コンピュータ1
0は照明光としてのスリット像が試料全面を走査するよ
うにガルバノミラー3を揺動させるので、全位置におけ
るスリット像の時間分解データが記憶装置10cに格納
される。照明光としてのスリット像の照射開始又は終了
時間から特定の時間T秒後のスリット像を、全ての位置
において合成すれば、光照射からT秒後の試料像を得る
ことができ、この試料像は表示機11に表示することが
できる。このような時間分解されたスリット像は、2光
子時間分解蛍光検出の際に有用である。以上のように、
本装置においては、第2スリット2hがストリーク管1
2の入射面を構成しており、ストリーク管12の出射面
は撮像装置7に対向しているので、スリット像を時間分
解することができる。
In the TV camera 7, a slit image at a specific sample position is time-resolved and detected. Computer 1
Since 0 causes the galvanometer mirror 3 to swing so that the slit image as the illumination light scans the entire surface of the sample, time-resolved data of the slit image at all positions is stored in the storage device 10c. If a slit image at a specific time T seconds after the irradiation start or end time of the slit image as illumination light is synthesized at all positions, a sample image T seconds after the light irradiation can be obtained. Can be displayed on the display 11. Such a time-resolved slit image is useful for two-photon time-resolved fluorescence detection. As mentioned above,
In this device, the second slit 2h is connected to the streak tube 1
2 and the exit surface of the streak tube 12 faces the imaging device 7, so that the slit image can be time-resolved.

【0039】[0039]

【発明の効果】本発明によれば、スリット像の検出精度
を向上可能なスリット像検出装置を提供することができ
る。
According to the present invention, it is possible to provide a slit image detecting device capable of improving the slit image detecting accuracy.

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

【図1】スリット像検出装置のシステム構成図である。FIG. 1 is a system configuration diagram of a slit image detection device.

【図2】時刻t=1,2,3,4,5におけるTVカメ
ラ7の撮像面上の画像を示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an image on an imaging surface of a TV camera 7 at times t = 1, 2, 3, 4, and 5;

【図3】時刻t=1,2,3,4,5におけるスリット
像のスペクトル分布を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a spectral distribution of a slit image at times t = 1, 2, 3, 4, and 5;

【図4】λ=1,2,3,4において合成された試料像
を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a sample image synthesized at λ = 1, 2, 3, and 4;

【図5】位置Y=1,2,3,4におけるTVカメラ7
の撮像面上の画像を示す説明図である。
FIG. 5 shows a TV camera 7 at positions Y = 1, 2, 3, and 4.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an image on the imaging surface of FIG.

【図6】位置Y=1,2,3,4におけるスリット像の
スペクトル分布を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing a spectral distribution of a slit image at positions Y = 1, 2, 3, and 4;

【図7】試料観察領域全域に亙る積算スペクトル分布を
示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing an integrated spectrum distribution over the entire sample observation region.

【図8】スリット像検出装置に適用される光学系の斜視
図である。
FIG. 8 is a perspective view of an optical system applied to the slit image detecting device.

【図9】スリット像を時間分解するタイプのスリット像
検出装置の光学系の斜視図である。
FIG. 9 is a perspective view of an optical system of a slit image detection device of a type that time-resolves a slit image.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2c…スリット板、S…試料、2…スリット像投影光学
系、2f…対物レンズ、3a…ガルバノミラー、3b…
揺動機構、2h…第2スリット板。
2c: slit plate, S: sample, 2: slit image projection optical system, 2f: objective lens, 3a: galvanometer mirror, 3b ...
Swinging mechanism, 2h ... second slit plate.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1スリットを通過したスリット像を試
料上に投影するスリット像投影光学系と、前記スリット
像投影光学系の対物レンズ後側焦点位置に配置されたガ
ルバノミラーと、前記焦点位置からみて前記第1スリッ
トと共役な位置に配置された第2スリットと、前記第2
スリットを通過したスリット像を検出する撮像装置とを
備えることを特徴とするスリット像検出装置。
1. A slit image projection optical system for projecting a slit image passing through a first slit onto a sample, a galvano mirror disposed at a rear focal position of an objective lens of the slit image projection optical system, and the focal position A second slit disposed at a position conjugate with the first slit,
An image pickup device for detecting a slit image passing through the slit.
【請求項2】 前記第2スリットを通過したスリット像
を分光するための分光器を前記第2スリットと前記撮像
装置との間の光路内に備えることを特徴とする請求項1
に記載のスリット像検出装置。
2. A spectroscope for dispersing a slit image passing through the second slit in an optical path between the second slit and the imaging device.
3. The slit image detecting device according to item 1.
【請求項3】 前記撮像装置は、前記スリット像を波長
分解した像を撮像し、前記波長分解した像のデータをガ
ルバノミラーの走査駆動に同期して記憶する記憶装置を
備えることを特徴とする請求項2に記載のスリット像検
出装置。
3. The image pickup apparatus according to claim 1, further comprising: a storage device for picking up an image obtained by wavelength-resolving the slit image and storing data of the wavelength-resolved image in synchronization with scanning drive of a galvanomirror. The slit image detecting device according to claim 2.
【請求項4】 前記記憶装置に記憶された前記データに
基づいて、波長毎の試料像を合成する処理装置と、該試
料像を表示する表示器とを備えることを特徴とする請求
項3に記載のスリット像検出装置。
4. The apparatus according to claim 3, further comprising: a processing device for synthesizing a sample image for each wavelength based on the data stored in the storage device; and a display for displaying the sample image. The slit image detecting device according to the above.
【請求項5】 前記第2スリットは、ストリーク管の入
射面を構成しており、前記ストリーク管の出射面は前記
撮像装置に対向していることを特徴とする請求項1に記
載のスリット像検出装置。
5. The slit image according to claim 1, wherein the second slit forms an entrance surface of the streak tube, and an exit surface of the streak tube faces the imaging device. Detection device.
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