JP2001091842A - Confocal microscope - Google Patents

Confocal microscope

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JP2001091842A
JP2001091842A JP26755999A JP26755999A JP2001091842A JP 2001091842 A JP2001091842 A JP 2001091842A JP 26755999 A JP26755999 A JP 26755999A JP 26755999 A JP26755999 A JP 26755999A JP 2001091842 A JP2001091842 A JP 2001091842A
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JP
Japan
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light
image
confocal
optical
optical path
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP26755999A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naoko Hisada
菜穂子 久田
Tomio Endo
富男 遠藤
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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  • Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To eliminate the need of the constitution of a complicated optical system and post processing, to easily switch the obtaining of an image including at least a confocal image and the obtaining of a non-confocal image and to make the structure compact. SOLUTION: This confocal microscope is provided with a light source 1 emitting light, a polarized light set part 20 which can switch the polarizing direction of the light from the light source 1 by 90 deg., a PBS 6 branching the light to a 1st optical path A for obtaining the non-confocal image and a 2nd optical path B interposing a member for obtaining the image including at least the confocal image, a 1st and a 2nd optical system members 21 and 22 respectively arranged at the 1st and the 2nd optical paths A and B so as to polarize the light in the optical paths, a PBS 8 branching light from a sample 10 to either of the optical path A or the optical path B, a measurement lens for obtaining image information from the optical paths A and B, and a CCD 15.

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、例えば回転するデ
ィスクに形成されたピンホール等を透過した光を用いて
共焦点画像を得る共焦点顕微鏡に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a confocal microscope for obtaining a confocal image using light transmitted through, for example, a pinhole formed on a rotating disk.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、リアルタイムで高い解像度の観察
画像を得ることが可能なディスク回転型共焦点顕微鏡が
製品化されている。
2. Description of the Related Art Recently, a disk-rotating confocal microscope capable of obtaining a high-resolution observation image in real time has been commercialized.

【0003】これは、通常の顕微鏡光路中に、ピンホー
ル等の光通過部を設けたディスクを挿入して回転させる
もので、ピントのずれた面の画像を除去し、ピントのあ
った面の画像のみを抽出することができる。これによ
り、非常に高いコントラストを持つ共焦点画像を得るこ
とができる。
[0003] This is to insert and rotate a disk provided with a light-passing portion such as a pinhole into a normal microscope optical path, remove the image on the out-of-focus surface, and remove the image on the in-focus surface. Only images can be extracted. Thereby, a confocal image having a very high contrast can be obtained.

【0004】このような共焦点顕微鏡の性質上、通常は
高倍率観察時でさらに強調された像を得ることを目的と
して用いられる。一般的に像観察の前には、試料の位置
合わせやピント合わせを行なう必要があるが、共焦点画
像は上記のようにピントのあった面の像のみしか得られ
ないため、位置合わせやピント合わせの作業では非常に
使いづらい。
Due to the nature of such a confocal microscope, it is usually used for the purpose of obtaining a further emphasized image at the time of high-magnification observation. In general, it is necessary to perform sample positioning and focusing before image observation.However, since confocal images can be obtained only from the image of the focused surface as described above, positioning and focusing are required. It is very difficult to use in matching work.

【0005】そこで一般に共焦点顕微鏡では、特に位置
合わせやピント合わせを行なう時のために、光路中から
上記ディスクを退避させ、ディスクを透過しない非共焦
点像も得られるようにしている。
[0005] Therefore, in general, in a confocal microscope, the above-mentioned disc is retracted from the optical path so as to obtain a non-confocal image which does not pass through the disc, especially for performing positioning and focusing.

【0006】また実開平5−96816号公報や特開平
9−325279号公報には、上述したように光路中か
らディスクを退避させるのではなく、ミラーやビームス
プリッタを用いた分岐用の光学系部材を光路に挿脱する
ことで、共焦点画像と非共焦点画像を切換えるようにし
たものが記載されている。
In Japanese Utility Model Laid-Open No. 5-96816 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-325279, an optical member for branching using a mirror or a beam splitter is used instead of retracting a disk from the optical path as described above. Is inserted into and removed from the optical path to switch between a confocal image and a non-confocal image.

【0007】さらに特開平11−40629号公報に
は、2つの像を合成する光学系部材を追加してモニタ上
に共焦点画像と非共焦点画像を2分割した画像が得られ
るようにしている。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-40629 discloses that an optical system member for synthesizing two images is added so that an image obtained by dividing a confocal image and a non-confocal image into two images can be obtained on a monitor. .

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の方法では、光路から挿脱する光学系部材のため
に余分や空間を用意しておく必要があり、また光学系部
材の挿脱によって高倍像のピント位置や横ずれが発生し
ないように、要求される可動部の構造の公差が厳しく、
且つ分岐用の光学系部材を正確に調整する必要があっ
た。
However, in the above-mentioned conventional method, it is necessary to provide extra space for an optical system member to be inserted and removed from the optical path, and a high magnification is required by inserting and removing the optical system member. The required tolerance of the structure of the movable part is strict, so that the image focus position and lateral displacement do not occur,
In addition, it is necessary to accurately adjust the branch optical system member.

【0009】また、特に特開平11−40629号公報
では、上記画像の合成のために複雑な光学系や後段での
画像処理が必要であった。
In addition, in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-40629, in particular, a complicated optical system and image processing in a subsequent stage are required for synthesizing the image.

【0010】本発明は上記のような実情に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、複雑な光学系の構
成や後処理が不要で、少なくとも共焦点像を含む像の取
得と非共焦点像の取得とを容易に切換えることができ、
且つコンパクトな構造とすることが可能な共焦点顕微鏡
を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to eliminate the need for complicated optical system configuration and post-processing, and at least to obtain an image including a confocal image. It is possible to easily switch between acquisition of a confocal image and
Another object of the present invention is to provide a confocal microscope that can have a compact structure.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
光を出射する光源と、この光源からの光の偏光方向を9
0°切換可能な偏光設定部と、この偏光設定部で切換え
た光の偏光方向に応じて、非共焦点像を得るための第1
の光路と少なくとも共焦点像を含んだ像を得るための部
材を介在した第2の光路とに光を分岐する第1の分岐光
学素子と、上記第1及び第2の光路にそれぞれ配置さ
れ、光路中の光を偏光する第1及び第2の光学系部材
と、上記第1及び第2の光路のいずれか一方に試料から
の光を分岐させる第2の光学分岐素子と、上記第1及び
第2の光路からの画像情報を得るための撮像手段とを具
備したことを特徴とする。
According to the first aspect of the present invention,
A light source for emitting light, and a polarization direction of light from the light source of 9
A polarization setting unit capable of switching by 0 °, and a first polarization setting unit for obtaining a non-confocal image according to the polarization direction of the light switched by the polarization setting unit.
A first branching optical element for branching light into an optical path and a second optical path interposed with a member for obtaining an image including at least a confocal image, and arranged on the first and second optical paths, respectively; First and second optical system members for polarizing light in the optical path, a second optical branching element for branching light from the sample into one of the first and second optical paths, And an image pickup unit for obtaining image information from the second optical path.

【0012】このような構成とすれば、複雑な光学系の
構成が不要で、容易に非共焦点像を得るための光路と少
なくとも共焦点像を含んだ像を得るための部材を介在し
た光路とを切換えることができ、且つ顕微鏡全体をコン
パクトな構造とすることができる。
With such a configuration, a complicated optical system is not required, and an optical path for easily obtaining a non-confocal image and an optical path for interposing a member for obtaining an image including at least a confocal image. Can be switched, and the entire microscope can have a compact structure.

【0013】請求項2記載の発明は、上記請求項1記載
の発明において、上記第1及び第2の光学系部材の少な
くとも一方は、ファラデー素子と2分の1波長板とによ
り構成されることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, at least one of the first and second optical members is constituted by a Faraday element and a half-wave plate. It is characterized by.

【0014】このような構成とすれば、上記請求項1記
載の発明の作用に加えて、光量を損失してしまうような
ことがなく、上記第1及び第2の光学系部材により明る
い画像を得ることができる。
With this configuration, in addition to the operation of the first aspect of the present invention, the first and second optical system members can provide a brighter image without losing the amount of light. Obtainable.

【0015】請求項3記載の発明は、上記請求項1記載
の発明において、上記第1及び第2の光学系部材の少な
くとも一方は、4分の1波長板により構成されることを
特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, at least one of the first and second optical system members is constituted by a quarter-wave plate. .

【0016】このような構成とすれば、上記請求項1記
載の発明の作用に加えて、顕微鏡全体の構成をよりコン
パクトなものとすることができる。
With this configuration, in addition to the operation of the first aspect of the present invention, the overall configuration of the microscope can be made more compact.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】(第1の実施の形態)以下本発明
の第1の実施の形態に係る共焦点顕微鏡について図面を
参照して説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) A confocal microscope according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0018】図1はその構成を示すもので、光源1から
出射した光は、コリメートレンズ2で平行光となり、絞
り3を通った後に、偏光設定部20を構成する偏光板4
を透過することで偏光方向の揃った光となる。
FIG. 1 shows the structure. Light emitted from a light source 1 is converted into parallel light by a collimating lens 2, passes through a stop 3, and then forms a polarizing plate 4 constituting a polarization setting unit 20.
Is transmitted, the light becomes a light having a uniform polarization direction.

【0019】ここで偏光板4は、共に偏光設定部20を
構成するモータ5により出射光の偏光方向を90°変え
られるようになっており、光路の下流側に配置されたP
BS(偏光ビームスプリッタ)6を透過する光量と反射
する光量の比率を、ほぼ100%から0%に変更でき
る。
Here, the polarizing plate 4 can change the polarization direction of the outgoing light by 90 ° by the motor 5 which constitutes the polarization setting section 20, and the P plate disposed on the downstream side of the optical path.
The ratio between the amount of light transmitted through the BS (polarizing beam splitter) 6 and the amount of light reflected therefrom can be changed from almost 100% to 0%.

【0020】PBS6をほぼ100%の光が透過する場
合、その出射光は後段に配置された第1の光学系部材2
1を構成するファラデー素子100で偏光方向が45°
旋光させられ、同じく第1の光学系部材21を構成する
2分の1波長板(λ/2板)101で偏光方向が逆に4
5°旋光させられて元の偏光方向に戻された後に、ミラ
ー7で全反射し、続いてPBS8を透過してから対物レ
ンズ9を通って試料10を照射する。
When almost 100% of the light is transmitted through the PBS 6, the emitted light is transmitted to the first optical system member 2 disposed at the subsequent stage.
The polarization direction of the Faraday element 100 constituting 45 is 45 °.
The light is rotated, and the polarization direction is reversed by a half-wave plate (λ / 2 plate) 101 which also forms the first optical system member 21.
After being rotated by 5 ° and returned to the original polarization direction, it is totally reflected by the mirror 7, subsequently passes through the PBS 8, and irradiates the sample 10 through the objective lens 9.

【0021】試料10からの反射光は、対物レンズ9を
介してPBS8を再び透過してからミラー7で全反射さ
れ、2分の1波長板101で偏光方向が45°旋光され
た後にファラデー素子100でさらに偏光方向が45°
旋光されるため、次のPBS6において透過することな
く反射されることになる。PBS6で反射した光は、そ
の後結像レンズ14で非共焦点像を結んでCCD15上
に投影される。以上の光路が非共焦点像を取得する光路
(非共焦点光路)Aとなる。
The reflected light from the sample 10 passes through the PBS 8 again through the objective lens 9 and is totally reflected by the mirror 7. After being rotated by 45% in the polarization direction by the half-wave plate 101, the Faraday element 100 and the polarization direction is 45 °
Since the light is rotated, it is reflected without being transmitted at the next PBS 6. The light reflected by the PBS 6 forms a non-confocal image by the imaging lens 14 and is projected on the CCD 15. The above optical path is an optical path (non-confocal optical path) A for acquiring a non-confocal image.

【0022】一方、偏光板4を通った後の光がPBS6
で透過せずにほぼ100%反射する場合、PBS6で反
射した光は、モータ12の駆動により常時回転している
ピンホール等の光通過部を規則的に複数設けたディスク
11に照射される。
On the other hand, the light after passing through the polarizing plate 4 is
When the light is reflected by the PBS 6 and transmitted by the PBS 6, the light reflected by the PBS 6 irradiates the disk 11 provided with a plurality of light passing portions such as pinholes which are constantly rotating by driving the motor 12.

【0023】ディスク11を通過した光は、ミラー13
で全反射して第2の光学系部材22を構成するファラデ
ー素子102に入って偏光方向が45°旋光され、次に
同じく第2の光学系部材22を構成する2分の1波長板
(λ/2板)103でまた元の偏光方向に旋光されてか
ら、PBS8で反射され、対物レンズ9を介して試料1
0に照射される。
The light that has passed through the disk 11 is reflected by a mirror 13
The light enters the Faraday element 102 constituting the second optical member 22 and is rotated by 45 ° in the polarization direction. Then, the half-wave plate (λ) also forms the second optical member 22. / 2 plate) 103, the light is again rotated in the original polarization direction, then reflected by the PBS 8 and passed through the objective lens 9 to the sample 1.
It is irradiated to 0.

【0024】そして、試料10からの反射光は、対物レ
ンズ9を介してPBS8で反射された後、2分の1波長
板103で再び偏光方向が45°旋光され、さらにファ
ラデー素子102で45°旋光される。その後、試料1
0からの反射光は、ミラー13で全反射され、PBS6
を介してディスク11を通過することで形成される共焦
点像を結像レンズ14によりCCD15上に結像する。
以上の光路が共焦点像を取得するための光路(共焦点光
路)Bとなる。
Then, the reflected light from the sample 10 is reflected by the PBS 8 via the objective lens 9, then the polarization direction is again rotated by 45 ° by the half-wave plate 103, and further 45 ° by the Faraday element 102. Rotated. Then, sample 1
The reflected light from 0 is totally reflected by the mirror 13 and
A confocal image formed by passing through the disk 11 through the imaging lens 14 is formed on the CCD 15 by the imaging lens 14.
The above optical path is an optical path (confocal optical path) B for acquiring a confocal image.

【0025】次に上記のような顕微鏡の動作として、上
記非共焦点光路A、共焦点光路Bそれぞれにおける、光
源1からの光を試料10に照射させる場合と、試料10
からの反射光をCCD15に結像させる場合の偏光の様
子について図2を用いて説明する。
Next, the operation of the microscope as described above includes the case where the light from the light source 1 is irradiated on the sample 10 in each of the non-confocal optical path A and the confocal optical path B, and
With reference to FIG. 2, a description will be given of the state of the polarized light when the reflected light from the CCD is focused on the CCD 15. FIG.

【0026】なお、ここでは、上記ファラデー素子10
0,102は光源1からの入射時には偏光方向を紙面上
の方向で左へ45°回転させ、逆に試料10からの反射
時には紙面上の方向で右に45°回転するように作製さ
れているものとする。
Here, the Faraday element 10
Reference numerals 0 and 102 rotate the polarization direction by 45 ° to the left in the direction on the paper when incident from the light source 1, and conversely, rotate by 45 ° to the right in the direction on the paper when reflected from the sample 10. Shall be.

【0027】図2(a)は、非共焦点光路Aを選択した
状態で光源1からの光を試料10に照射させる場合の偏
光について示すもので、PBS6を透過した光はファラ
デー素子100により偏光方向が左に旋光される。
FIG. 2A shows the polarization when the sample 10 is irradiated with light from the light source 1 with the non-confocal optical path A selected. The light transmitted through the PBS 6 is polarized by the Faraday element 100. The direction is rotated to the left.

【0028】2分の1波長板101の結晶軸は図示する
ようにその入射光の偏光方向に対して22.5°の傾き
を持つように設定するため、この2分の1波長板101
を透過した光は(2×22.5°=)45°偏光方向を
変えることになる。ここで、2分の1波長板101の結
晶軸の傾きは、上記ファラデー素子100で旋光した分
を戻す方向にしておく。
Since the crystal axis of the half-wave plate 101 is set to have an inclination of 22.5 ° with respect to the polarization direction of the incident light as shown in FIG.
Will change the polarization direction by (2 × 22.5 ° =) 45 °. Here, the inclination of the crystal axis of the half-wave plate 101 is set so as to return the amount of light that has been rotated by the Faraday element 100.

【0029】図2(b)は同じく非共焦点光路Aを選択
した状態で試料10からの反射光をCCD15に結像さ
せる場合の偏光について示すもので、試料10からの反
射光は上記図2(a)で示した偏光方向のまま2分の1
波長板101に入り、同様に左に45°回転する。ファ
ラデー素子100では、上記図2(a)の場合とは逆の
方向に左方向に旋光するもので、結局、上記図2(a)
で示した光源1からの入射光の偏光方向に対して90°
回転した光となってPBS6に入ることになる。
FIG. 2B shows the polarized light when the reflected light from the sample 10 is imaged on the CCD 15 with the non-confocal optical path A selected, and the reflected light from the sample 10 is the same as that shown in FIG. One half of the polarization direction shown in (a)
The wave enters the wave plate 101 and is similarly rotated to the left by 45 °. In the Faraday element 100, the light is rotated leftward in the opposite direction to the case of FIG.
90 ° with respect to the polarization direction of the incident light from the light source 1
The light is rotated and enters the PBS 6.

【0030】このように、ファラデー素子100と2分
の1波長板101とにより、光源1からの入射時には偏
光状態を保ち、試料10からの反射時には90°回転さ
せることにより、上記結像レンズ14、CCD15から
なる結像系までの光路が形成されるのである。
As described above, the Faraday element 100 and the half-wave plate 101 maintain the polarization state at the time of incidence from the light source 1, and rotate by 90 ° when reflecting from the sample 10. , An optical path to the imaging system composed of the CCD 15 is formed.

【0031】一方、図2(c)は、共焦点光路Bを選択
した状態で光源1からの光をディスク11を介して試料
10に照射させる場合の偏光について示すもので、PB
S6で反射された光は、ファラデー素子102により偏
光方向が左に旋光される。
On the other hand, FIG. 2C shows the polarization when the sample 10 is irradiated with the light from the light source 1 via the disk 11 with the confocal optical path B selected.
The light reflected in S6 is rotated left by the Faraday element 102 in the polarization direction.

【0032】2分の1波長板103の結晶軸も図示する
ようにその入射光の偏光方向に対して22.5°の傾き
を持つように設定してあるため、この2分の1波長板1
03を透過した光は(2×22.5°=)45°偏光方
向を変えることになる。ここで、2分の1波長板103
の結晶軸の傾きは、上記ファラデー素子102で旋光し
た分を戻す方向にしておく。
Since the crystal axis of the half-wave plate 103 is also set to have an inclination of 22.5 ° with respect to the polarization direction of the incident light as shown in the figure, the half-wave plate 103 1
The light transmitted through 03 changes the polarization direction by (2 × 22.5 ° =) 45 °. Here, the half-wave plate 103
The inclination of the crystal axis is set so as to return the amount of light that has been rotated by the Faraday element 102.

【0033】図2(d)はこの共焦点光路B上で試料1
0からの反射光をCCD15に結像させる場合の偏光に
ついて示すもので、試料10からの反射光は上記図2
(c)で示した偏光方向のまま2分の1波長板103に
入り、同様に左に45°回転する。ファラデー素子10
2では、上記図2(c)の場合とは逆の方向に左方向に
旋光するもので、結局、上記図2(c)で示した光源1
からの入射光の偏光方向に対して90°回転した光とな
ってPBS6に入ることになる。
FIG. 2D shows a sample 1 on the confocal optical path B.
FIG. 2 shows the polarization when the reflected light from 0 is imaged on the CCD 15.
The light enters the half-wave plate 103 with the polarization direction shown in (c), and is similarly rotated to the left by 45 °. Faraday element 10
In FIG. 2, light is rotated leftward in the opposite direction to the case of FIG. 2C, and after all, the light source 1 shown in FIG.
The light enters the PBS 6 as light that is rotated by 90 degrees with respect to the polarization direction of the incident light from the.

【0034】このように、PBS6を透過した光を使う
か、PBS6で反射した光を使うかにより2分の1波長
板101と2分の1波長板103の結晶軸方向は異なる
が、共焦点光路Bにおいても、基本的には上記図2
(a),(b)の非共焦点光路Aの場合と同様に、ファ
ラデー素子102と2分の1波長板103とにより、光
源1からの入射時には偏光状態を保ち、試料10からの
反射時には90°回転させることにより、上記結像レン
ズ14とCCD15とからなる結像系までの光路が形成
される。
As described above, the crystal axis directions of the half-wave plate 101 and the half-wave plate 103 differ depending on whether the light transmitted through the PBS 6 or the light reflected by the PBS 6 is used. In the optical path B, basically, as shown in FIG.
As in the case of the non-confocal optical path A in (a) and (b), the Faraday element 102 and the half-wave plate 103 maintain the polarization state at the time of incidence from the light source 1 and the reflection state at the time of reflection from the sample 10. By rotating by 90 °, an optical path to an imaging system including the imaging lens 14 and the CCD 15 is formed.

【0035】このように本発明の第1の実施の形態で
は、偏光設定部20を構成する偏光板4によって入射光
の偏光方向を90°変更し、この偏光板4の偏光方向に
よって分岐光学素子としてのPBS6,8により光路を
分岐し、これらPBS6,8間の2つの光路にそれぞれ
第1の光学系部材21を構成するファラデー素子10
0、2分の1波長板101と、第2の光学系部材22を
構成するファラデー素子102、2分の1波長板103
とを配することにより、上記偏光板4の回転のみによっ
て非共焦点光路Aと共焦点光路Bとを切換えられるよう
にしたので、光学系の部材の挿脱などによる余分な空間
を必要とせず、顕微鏡自体をコンパクトな構成とするこ
とができると共に、光学系部材として光量損失の少ない
ファラデー素子を用いているために、共焦点画像と非共
焦点画像のいずれであっても非常に明るい画像が得られ
る。
As described above, in the first embodiment of the present invention, the polarization direction of the incident light is changed by 90 ° by the polarizing plate 4 constituting the polarization setting unit 20, and the branching optical element is changed by the polarizing direction of the polarizing plate 4. The optical path is branched by the PBSs 6 and 8 as Faraday elements 10 constituting the first optical member 21 in two optical paths between the PBSs 6 and 8, respectively.
A half-wave plate 101, a Faraday element 102 constituting the second optical system member 22, and a half-wave plate 103
Is arranged so that the non-confocal optical path A and the confocal optical path B can be switched only by the rotation of the polarizing plate 4, so that an extra space is not required due to insertion / removal of members of the optical system. In addition, the microscope itself can have a compact configuration, and a Faraday element with low light loss is used as an optical system member, so that a very bright image can be obtained regardless of whether the image is a confocal image or a non-confocal image. can get.

【0036】(第2の実施の形態)以下本発明の第2の
実施の形態に係る共焦点顕微鏡について図面を参照して
説明する。
(Second Embodiment) A confocal microscope according to a second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0037】図3はその構成を示すもので、基本的には
上記図1とほぼ同様であるので、同一部分には同一符号
を付してその説明は省略する。
FIG. 3 shows the structure, which is basically the same as FIG. 1, so that the same parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.

【0038】しかして、上記図1では第1の光学系部材
21、第2の光学系部材22としてファラデー素子10
0(102)と2分の1波長板101(103)とを非
共焦点光路A、共焦点光路Bの各光路に配置していた
が、ここでは代わりに4分の1波長板(λ/4板)20
1,202を用いる。
In FIG. 1, the Faraday element 10 is used as the first optical member 21 and the second optical member 22.
0 (102) and the half-wave plate 101 (103) are arranged on each of the non-confocal optical path A and the confocal optical path B, but here, instead, the quarter-wave plate (λ / 4 boards) 20
1,202 is used.

【0039】このような構成とすれば、4分の1波長板
201(202)を通過する光は円偏光となるので、P
BS8(またはPBS6)においてその半分が透過し、
残る半分が反射することとなる。
With this configuration, the light passing through the quarter-wave plate 201 (202) is circularly polarized.
Half of it is transmitted in BS8 (or PBS6),
The other half will be reflected.

【0040】しかし、これにより非共焦点光路Aと共焦
点光路Bの2つの光路の光が混ざることはなく、やはり
CCD15には非共焦点像のみ、または共焦点像のみを
偏光板4の回転位置に対応して選択的に結像させること
ができる。
However, the light from the two optical paths, that is, the non-confocal optical path A and the confocal optical path B, is not mixed, and the CCD 15 rotates only the non-confocal image or only the confocal image. An image can be selectively formed corresponding to the position.

【0041】この第2の実施の形態では、4分の1波長
板201(202)を通過した光がPBS8を介する際
にその光量が1/2となり、試料10での反射光がPB
S8で透過(または反射)されて再度4分の1波長板2
01(202)を通過し、PBS6を介する際にさらに
その光量が1/2となってCCD15で結像されるた
め、結果として光量が4分の1に減少してしまうもの
の、上記第1の実施の形態に比して第1の光学系部材2
1及び第2の光学系部材22を安価で、よりコンパクト
な構成とすることができる。
In the second embodiment, when the light passing through the quarter-wave plate 201 (202) passes through the PBS 8, the amount of the light becomes と な り, and the reflected light from the sample 10 is reflected by the PB
Quarter-wave plate 2 transmitted (or reflected) in S8 and again
01 (202), when passing through the PBS 6, the light amount is further reduced to 1 / and an image is formed by the CCD 15. As a result, the light amount is reduced to one fourth, but the first light amount is reduced. First optical system member 2 compared to the embodiment
The first and second optical system members 22 can be inexpensive and have a more compact configuration.

【0042】なお、上記第1及び第2の実施の形態にお
いて、偏光板4は代わりにプリズムを用いるものとして
もよく、またその偏光板4を回転駆動するのはモータ5
でなく、手動により回転させることも当然可能である。
In the first and second embodiments, the polarizing plate 4 may be replaced by a prism, and the rotation of the polarizing plate 4 is performed by the motor 5.
Instead, it is naturally possible to rotate manually.

【0043】さらに、CCD15により観察像を撮影す
るのではなく、接眼レンズによる肉眼観察時にも同様の
効果がある。
Further, the same effect is obtained not only when the observation image is photographed by the CCD 15 but also when the naked eye is observed with an eyepiece.

【0044】また、上述した第1及び第2の実施の形態
で用いるディスク11として、例えばニポウディスクの
ように像として得たものが、そのまま共焦点像になるも
のの如く記述したが、これに限られるものではなく、例
えばトニーウィルソン型ディスクと呼ばれるディスクを
用い、画像演算による後処理を行ない共焦点像を得るも
のであってもよい。
Further, as the disk 11 used in the first and second embodiments described above, a disk obtained as an image, such as a Nipkow disk, is described as a confocal image as it is, but is not limited thereto. Instead, a confocal image may be obtained by performing post-processing by image calculation using a disc called, for example, a Tony Wilson disc.

【0045】トニーウィルソン型ディスクとしては、光
を素通しにする透明部分と、複数のラインまたは複数の
ピンホールを有するパターン部分と、これら透明部分と
パターン部分とを分離する遮光部分とから構成されるも
のが多く用いられている。
The Tony Wilson type disc is composed of a transparent portion for transmitting light, a pattern portion having a plurality of lines or a plurality of pinholes, and a light-shielding portion for separating the transparent portion from the pattern portion. Things are often used.

【0046】次いで、トニーウィルソン型ディスクによ
り共焦点像を得る場合、このトニーウィルソン型ディス
クは常に一定の回転速度で回転させ、ディスクの回転に
同期して撮像を行ない、パターン部分で共焦点像と非共
焦点像とを重畳した像を取得し、透明部分で非共焦点像
のみを取得する。
Next, when a confocal image is obtained by a Tony Wilson-type disc, the Tony Wilson-type disc is always rotated at a constant rotation speed, an image is taken in synchronization with the rotation of the disc, and a confocal image is formed at a pattern portion. An image in which the non-confocal image is superimposed is obtained, and only the non-confocal image is obtained in the transparent portion.

【0047】取得されたパターン部分からの像は、共焦
点像と非共焦点像とを重畳した像であるので、この重畳
した像から透明部分で取得した非共焦点像を画像演算
(減算)することにより、共焦点像をモニタ上に表示す
ることができる。
Since the obtained image from the pattern portion is an image in which the confocal image and the non-confocal image are superimposed, the non-confocal image obtained in the transparent portion is image-calculated (subtracted) from the superimposed image. By doing so, a confocal image can be displayed on a monitor.

【0048】以上のように、トニーウィルソン型ディス
クでも、上記第1及び第2の実施の形態と同様に、光路
A,Bを切換えて使用することができる。
As described above, the optical paths A and B can be switched and used in the Tony Wilson type disk as in the first and second embodiments.

【0049】さらに本発明は、上述した画像演算(減
算)による共焦点像の取得の変形として、透明部分・パ
ターン部分・遮光部分に別れたディスクに限られるもの
ではなく、例えばパターン部分のみのディスクを用いる
ことも可能である。
Further, the present invention is not limited to a disc divided into a transparent portion, a pattern portion, and a light-shielding portion as a modification of obtaining a confocal image by the above-described image calculation (subtraction). Can also be used.

【0050】この場合、光路Aから非共焦点像を取得
し、光路Bから共焦点像と非共焦点像とを重畳した像を
取得するようにする。
In this case, a non-confocal image is obtained from the optical path A, and an image in which the confocal image and the non-confocal image are superimposed is obtained from the optical path B.

【0051】すなわち、ディスクの回転に同期して撮像
を行なうのではなく、偏光板4の回転による切換えに同
期して撮像を行なうようにすることで、上述した第1及
び第2の実施の形態と同様の効果が得られる上に、共焦
点像と非共焦点像とを重畳した像から画像演算(減算)
する非共焦点像と該重畳像とを、別々に明るさ調整でき
るようになり、試料に応じて共焦点像の明るさやコント
ラストの微調整も行なうことができる。
That is, instead of performing the image pickup in synchronization with the rotation of the disk, the image pickup is performed in synchronization with the switching by the rotation of the polarizing plate 4, whereby the first and second embodiments described above are performed. In addition to the same effects as above, image calculation (subtraction) is performed from an image obtained by superimposing a confocal image and a non-confocal image.
The brightness of the non-confocal image and the superimposed image can be adjusted separately, and the brightness and contrast of the confocal image can be finely adjusted according to the sample.

【0052】また、トニーウィルソン型ディスクを用い
ているので、ニポウディスクにより得られる共焦点像に
比して、より明るい画像を得ることができる。
Since a Tony Wilson disk is used, a brighter image can be obtained as compared with a confocal image obtained by a Nipkow disk.

【0053】なお、上記ディスクは、上述したものに限
られるものではなく、例えば液晶基板上に複数のピンホ
ールに相当する部分を表示制御するものや、ディスク以
外の円筒形状のものも用いることができる。
The above-mentioned disc is not limited to the above-mentioned disc. For example, a disc for controlling a portion corresponding to a plurality of pinholes on a liquid crystal substrate and a disc-shaped disc other than the disc may be used. it can.

【0054】また、例えば第2の光学系部材21は、デ
ィスク11に入射する直前の位置に配設することもでき
る。
Further, for example, the second optical system member 21 can be arranged at a position immediately before entering the disk 11.

【0055】その他、本発明はその要旨を逸脱しない範
囲内で種々変形して実施することが可能であるものとす
る。
In addition, the present invention can be variously modified and implemented without departing from the gist thereof.

【0056】[0056]

【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、複雑な光
学系の構成が不要で、容易に非共焦点像を得るための光
路と少なくとも共焦点像を含んだ像を得るための部材を
介在した光路とを切換えることができ、且つ顕微鏡全体
をコンパクトな構造とすることができる。
According to the first aspect of the present invention, an optical path for easily obtaining a non-confocal image and a member for obtaining an image including at least a confocal image do not require a complicated optical system. Can be switched with the optical path interposed therebetween, and the entire microscope can have a compact structure.

【0057】請求項2記載の発明によれば、上記請求項
1記載の発明の効果に加えて、光量を損失してしまうよ
うなことがなく、上記第1及び第2の光学系部材により
明るい画像を得ることができる。
According to the second aspect of the present invention, in addition to the effect of the first aspect of the present invention, the first and second optical system members are brighter without losing the amount of light. Images can be obtained.

【0058】請求項3記載の発明によれば、上記請求項
1記載の発明の効果に加えて、顕微鏡全体の構成をより
コンパクトなものとすることができる。
According to the third aspect of the present invention, in addition to the effect of the first aspect of the present invention, the configuration of the entire microscope can be made more compact.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態に係る共焦点顕微鏡
の構成を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a confocal microscope according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同実施の形態に係る動作を説明するための図。FIG. 2 is a diagram for explaining an operation according to the embodiment;

【図3】本発明の第2の実施の形態に係る共焦点顕微鏡
の構成を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a confocal microscope according to a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…光源 2…コリメートレンズ 3…絞り 4…偏光板 5…モータ 6…PBS 7…ミラー 8…PBS 9…対物レンズ 10…試料 11…ディスク 12…モータ 13…ミラー 14…結像レンズ 15…CCD 20…偏光設定部 21…第1の光学系部材 22…第2の光学系部材 100…ファラデー素子 101…2分の1波長板 102…ファラデー素子 103…2分の1波長板 201,202…4分の1波長板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light source 2 ... Collimate lens 3 ... Aperture 4 ... Polarizer 5 ... Motor 6 ... PBS 7 ... Mirror 8 ... PBS 9 ... Objective lens 10 ... Sample 11 ... Disk 12 ... Motor 13 ... Mirror 14 ... Imaging lens 15 ... CCD DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 ... Polarization setting part 21 ... First optical system member 22 ... Second optical system member 100 ... Faraday element 101 ... 1/2 wavelength plate 102 ... Faraday element 103 ... 1/2 wavelength plate 201,202 ... 4 1 / wave plate

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Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光を出射する光源と、 この光源からの光の偏光方向を90°切換可能な偏光設
定部と、 この偏光設定部で切換えた光の偏光方向に応じて、非共
焦点像を得るための第1の光路と少なくとも共焦点像を
含んだ像を得るための部材を介在した第2の光路とに光
を分岐する第1の分岐光学素子と、 上記第1及び第2の光路にそれぞれ配置され、光路中の
光を偏光する第1及び第2の光学系部材と、 上記第1及び第2の光路のいずれか一方に試料からの光
を分岐させる第2の光学分岐素子と、 上記第1及び第2の光路からの画像情報を得るための撮
像手段とを具備したことを特徴とする共焦点顕微鏡。
1. A light source for emitting light, a polarization setting unit capable of switching the polarization direction of light from the light source by 90 °, and a non-confocal image according to the polarization direction of the light switched by the polarization setting unit A first optical element for splitting light into a first optical path for obtaining light and a second optical path interposed with a member for obtaining an image including at least a confocal image; and the first and second optical elements. First and second optical system members respectively disposed in the optical path and polarizing light in the optical path; and a second optical branching element for branching light from the sample into one of the first and second optical paths. A confocal microscope comprising: an imaging unit for obtaining image information from the first and second optical paths.
【請求項2】上記第1及び第2の光学系部材の少なくと
も一方は、ファラデー素子と2分の1波長板とにより構
成されることを特徴とする請求項1記載の共焦点顕微
鏡。
2. A confocal microscope according to claim 1, wherein at least one of said first and second optical system members comprises a Faraday element and a half-wave plate.
【請求項3】上記第1及び第2の光学系部材の少なくと
も一方は、4分の1波長板により構成されることを特徴
とする請求項1記載の共焦点顕微鏡。
3. The confocal microscope according to claim 1, wherein at least one of said first and second optical members is constituted by a quarter-wave plate.
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