JP2003043365A - Fault plane observation device - Google Patents

Fault plane observation device

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JP2003043365A
JP2003043365A JP2001230431A JP2001230431A JP2003043365A JP 2003043365 A JP2003043365 A JP 2003043365A JP 2001230431 A JP2001230431 A JP 2001230431A JP 2001230431 A JP2001230431 A JP 2001230431A JP 2003043365 A JP2003043365 A JP 2003043365A
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JP
Japan
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light
observation target
light source
tomographic
observation
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JP2001230431A
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Inventor
Makoto Naruse
誠 成瀬
Mankichi Yo
万吉 余
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Japan Science and Technology Agency
Original Assignee
Japan Science and Technology Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fault plane observation device, with which a plurality of fault planes in an observation object are observed easily and simultaneously. SOLUTION: This fault plane observation device is equipped with a light source (1), where light beams condensed on the observation object (3) are made spatially parallel, and an optical system (2) for making the fault planes (31), on which the parallel beams emitted from the light source (1) form an image in the object (3) to differ for each light beam.

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】この出願の発明は、観測対象
内の複数の断層面を観測する装置に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an apparatus for observing a plurality of tomographic planes in an observation target.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、観測対象内の断層面を観測す
る装置として、共焦点原理に基づいた共焦点光学顕微鏡
が知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a confocal optical microscope based on the confocal principle has been known as an apparatus for observing a tomographic plane in an observation target.

【0003】この共焦点光学顕微鏡の代表的な構成とし
ては図3に示す反射型構成があり、光源(ア)からの光
をレンズ(イ)によって厚みを持った観測対象(ウ)の
1点Pに集束させ、観測対象(ウ)内で反射した光をレ
ンズ(イ)で集光し、その集光位置に配置されたピンホ
ール(オ)を通過した光を光検出器(カ)で検出するよ
うになっている。観測対象(ウ)からの反射光はハーフ
ミラー(エ)によって光検出器(カ)へ向かう。
As a typical configuration of this confocal optical microscope, there is a reflection type configuration shown in FIG. 3, in which light from a light source (a) is observed by a lens (a) at one point of an observation target (c). The light reflected by the observation target (C) is condensed by the lens (A), and the light passing through the pinhole (E) arranged at the condensing position is detected by the photodetector (C). It is designed to detect. The reflected light from the observation target (c) is directed to the photodetector (f) by the half mirror (d).

【0004】このとき、レンズ(イ)の集光位置である
点P以外からの光は、ピンホール(オ)で遮断されて光
検出器(カ)には入射しない。したがって、観測対象
(ウ)内の点Pからのみのデータ、つまり断層面を得る
ことができる。
At this time, light from points other than the point P, which is the focus position of the lens (a), is blocked by the pinhole (e) and does not enter the photodetector (f). Therefore, it is possible to obtain data only from the point P in the observation target (c), that is, the tomographic plane.

【0005】そこで、レンズ(イ)の焦点距離を可変と
することによって、もしくは観測対象(ウ)を載せたス
テージ(キ)を光軸方向へ順次移動させることによっ
て、光源(ア)からの光線が観測対象(ウ)内で集光す
る位置を順次変化させれば、観測対象(ウ)において光
軸方向に連続する複数の断面像を得ることができる。
Therefore, by changing the focal length of the lens (a) or by sequentially moving the stage (g) on which the observation target (c) is placed in the optical axis direction, the light beam from the light source (a) By sequentially changing the position where the light is condensed in the observation target (C), a plurality of cross-sectional images continuous in the optical axis direction can be obtained in the observation target (C).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
とおりの従来の反射型共焦点光学顕微鏡にあっては、観
測対象(ウ)内の複数の断層面を観測するためには、観
測対象(ウ)内部で光線が結像する面を、時間を追って
順番に設定し、測定する必要があり、対象となる断層面
全てのデータを得るまでに時間がかかってしまうため
に、高速観測ができないといった問題があった。
However, in the conventional reflection type confocal optical microscope as described above, in order to observe a plurality of tomographic planes within the observation target (C), the observation target (C) ) It is necessary to set and measure the surface on which the light rays are imaged in order in order, and it takes time to obtain data for all the target tomographic planes, so high-speed observation is not possible. There was a problem.

【0007】特に、生体組織内の各点での生体反応の実
時間観測や、製品検査・欠陥検査などにおいては、高速
に変化・移動する反応・対象物の断層面計測の要求があ
るものの、従来の反射型共焦点光学顕微鏡ではその要求
に答えられない。
In particular, in real-time observation of biological reactions at various points in living tissue, product inspection, defect inspection, etc., there is a demand for fast-changing reactions, moving reactions, and tomographic plane measurement of an object. Conventional reflection-type confocal optical microscopes cannot meet the demand.

【0008】この出願の発明は、以上のとおりの事情に
鑑みてなされたものであり、従来の共焦点光学顕微鏡に
取って代わり得る、観測対象内の複数の断層面を容易に
観測可能ならしめ、複数断層面の高速観測を実現するこ
とのできる、新しい断層面観測装置を提供することを課
題としている。
The invention of this application has been made in view of the above circumstances, and it is possible to easily observe a plurality of tomographic planes in an observation object, which can replace the conventional confocal optical microscope. It is an object of the present invention to provide a new fault plane observation device that can realize high-speed observation of multiple fault planes.

【0009】[0009]

【課題を解決する手段】この出願の発明は、上記の課題
を解決するものとして、第1には、観測対象に対して集
光される光を空間的に並列化させた光源と、この光源か
ら出射した並列光が観測対象内で結像する断層面をそれ
ぞれ異ならせる光学系とが備えられていることを特徴と
する断層面観測装置を提供する。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention of the present application is, firstly, a light source in which light condensed on an observation target is spatially parallelized, and this light source. An optical system is provided, which is provided with an optical system that makes different tomographic planes formed by parallel light emitted from the imaging target in an observation target.

【0010】また、この出願の発明は、第2には、前記
光学系として、焦点距離の異なる複数のレンズが空間的
に並列に配置されたマイクロレンズアレイが備えられて
いることを特徴とする断層面観測装置、第3には、前記
各断層面からの反射光それぞれが通過するピンホールが
備えられていることを特徴とする断層面観測装置、第4
には、前記ピンホールを通過した各断層面からの反射光
それぞれを検出する光検出器が備えられていることを特
徴とする断層面観測装置をも提供する。
Secondly, the invention of this application is characterized in that the optical system is provided with a microlens array in which a plurality of lenses having different focal lengths are spatially arranged in parallel. A tomographic plane observing device, thirdly, a tomographic plane observing device comprising pinholes through which the reflected lights from the respective tomographic planes pass, respectively.
Also provides a tomographic plane observing device, which is provided with a photodetector that detects each of the reflected light from each tomographic plane that has passed through the pinhole.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】この出願の発明は、上記のとおり
の特徴を有するものであるが、以下に図面に沿ってその
実施の形態についてさらに詳しく説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The invention of this application has the characteristics as described above, and an embodiment thereof will be described in more detail below with reference to the drawings.

【0012】図1および図2は、各々、この出願の発明
の断層面観測装置を例示した要部構成図である。たとえ
ばこれら図1および図2に例示したように、この出願の
発明の断層面観測装置は、観測対象(3)に対して集光
される光を空間的に並列化させた光源(1)と、この光
源(1)から出射した並列光が観測対象(3)内で結像
する断層面をそれぞれ異ならせる光学系(2)とを備え
たことを特徴としており、これによって、従来のような
観測領域の順次走査を行うことなく、観測対象(3)内
の複数の断層面を容易に、且つ同時に観測可能ならしめ
ている。
FIG. 1 and FIG. 2 are each a main part configuration diagram illustrating a tomographic plane observation apparatus of the invention of this application. For example, as illustrated in FIG. 1 and FIG. 2, the tomographic plane observing device of the invention of this application includes a light source (1) in which light focused on an observation target (3) is spatially parallelized. And an optical system (2) for changing the tomographic planes formed by the parallel light emitted from the light source (1) in the observation target (3). This makes it possible to easily and simultaneously observe a plurality of tomographic planes within the observation target (3) without performing sequential scanning of the observation region.

【0013】この場合さらに説明すると、まず図1の例
では、上記光源(1)として、複数の光源(111)が
空間的に並列に配置された面発光レーザアレイ等の光源
アレイ(11)が備えられており、また上記光学系
(2)として、焦点距離の異なる複数のレンズ(21
1)が空間的に並列に配置された多焦点レンズアレイ
(21)が備えられている。光源アレイ(11)の各光
源(111)から出射した並列光はそれぞれ、各光源
(111)に対応した多焦点レンズアレイ(21)の各
レンズ(211)によって観測対象(3)内に集束され
る。このとき、並列光が観測対象(3)内で結像する断
層面(31)は、各レンズ(211)の焦点距離が異る
ことから、それぞれ異なる位置に得られるようになる。
To explain further in this case, first, in the example of FIG. 1, a light source array (11) such as a surface emitting laser array in which a plurality of light sources (111) are spatially arranged in parallel is used as the light source (1). A plurality of lenses (21) having different focal lengths are provided as the optical system (2).
A multifocal lens array (21) in which 1) are spatially arranged in parallel is provided. The parallel light emitted from each light source (111) of the light source array (11) is focused into the observation target (3) by each lens (211) of the multifocal lens array (21) corresponding to each light source (111). It At this time, the tomographic planes (31) on which the parallel light forms an image within the observation target (3) are obtained at different positions because the focal lengths of the lenses (211) are different.

【0014】後は、これら各断層面(31)からの反射
光をハーフミラー(4)により光路変更して、観測対象
(3)と共役な位置に配置されたピンホール(5)に照
射し、ピンホール(5)を通過した光のみを光検出器
(6)によって検出すれば、光源走査や観測対象走査な
どすることなく、観測対象(3)内の複数の断層面(3
1)を容易に観測することができる。
After that, the optical path of the reflected light from each of the tomographic planes (31) is changed by the half mirror (4), and the reflected light is applied to the pinhole (5) arranged at a position conjugate with the observation target (3). , If only the light that has passed through the pinhole (5) is detected by the photodetector (6), then a plurality of tomographic planes (3) in the observation target (3) can be obtained without scanning the light source or the observation target.
1) can be easily observed.

【0015】また、ピンホール(5)および光検出器
(6)は、各断層面(31)からの反射光それぞれに個
別に対応するように複数のピンホール(511)および
光検出器(611)が並列配置されたピンホールアレイ
(51)および光検出器アレイ(61)となっており、
各光源(111)による光照射を同時に行えば、各ピン
ホール(511)および光検出器(611)を介して複
数の断層面(31)データを同時に取得することもでき
る。
Further, the pinhole (5) and the photodetector (6) are provided with a plurality of pinholes (511) and photodetectors (611) so as to individually correspond to the reflected lights from the respective tomographic planes (31). ) Are arranged in parallel to form a pinhole array (51) and a photodetector array (61),
If light irradiation by each light source (111) is performed at the same time, a plurality of slice plane (31) data can be simultaneously acquired through each pinhole (511) and photodetector (611).

【0016】一方、多焦点レンズアレイ(21)が対物
レンズとしての役割を担っている上記図1に対し、図2
の例では、光源アレイ(11)の出射側近傍に光学系
(2)としての多焦点マイクロレンズアレイ(22)が
設けられ、対物レンズ(7)は多焦点マイクロレンズア
レイ(22)からの並列光全てを一度に観測対象(3)
へ集束可能なものとなっている。
On the other hand, in contrast to FIG. 1 in which the multifocal lens array (21) plays a role as an objective lens, FIG.
In the above example, a multifocal microlens array (22) as an optical system (2) is provided near the emission side of the light source array (11), and the objective lens (7) is parallel to the multifocal microlens array (22). All light is observed at once (3)
It can be focused on.

【0017】より具体的には、多焦点マイクロレンズア
レイ(22)は、光源アレイ(11)の各光源(11
1)と同数のレンズ(221)が組み込まれたものであ
り、たとえば回折光学技術を用いて作成される。もちろ
ん各レンズ(221)は上記図1における多焦点レンズ
アレイ(21)と同様に焦点距離が互いに異なるものと
なっている。この多焦点マイクロレンズアレイ(22)
の各レンズ(221)を通過した並列光は、焦点距離に
よって定まる拡がり角で伝播し、対物レンズ(7)に入
射して、観測対象(3)内で結像する。このとき、多焦
点マイクロレンズアレイ(22)の焦点距離が場所によ
って異なることから、観測対象(3)内での並列光の結
像位置はそれぞれ異なるようになる。
More specifically, the multifocal microlens array (22) is composed of the light sources (11) of the light source array (11).
The same number of lenses (221) as in 1) are incorporated, and they are produced by using, for example, a diffractive optical technique. Of course, each lens (221) has a different focal length as in the multifocal lens array (21) in FIG. This multifocal microlens array (22)
The parallel light that has passed through each lens (221) propagates at a spread angle determined by the focal length, enters the objective lens (7), and forms an image within the observation target (3). At this time, since the focal length of the multifocal microlens array (22) differs depending on the location, the image forming positions of the parallel light within the observation target (3) are different.

【0018】そして、各断層面(31)からの反射光
は、対物レンズ(7)を通過し、ハーフミラー(4)で
屈折して、ピンホールアレイ(51)から光検出器アレ
イ(61)によって同時に検出される。
The reflected light from each tomographic plane (31) passes through the objective lens (7), is refracted by the half mirror (4), and is transformed from the pinhole array (51) to the photodetector array (61). Detected simultaneously by.

【0019】なお、ピンホールアレイ(51)の入射側
には、別の多焦点マイクロレンズアレイ(8)が配設さ
れており、この多焦点マイクロレンズアレイ(8)も光
源アレイ(11)の光源(111)と同数のレンズ(8
1)が組み込まれたものであり、断層面(31)からの
反射光は、それぞれ対応するレンズ(81)によって、
ピンホールアレイ(51)の各ピンホール(511)を
通して光検出器アレイ(61)の各光検出器(611)
へ集光される。
On the incident side of the pinhole array (51), another multifocal microlens array (8) is arranged, and this multifocal microlens array (8) also corresponds to the light source array (11). The same number of lenses (8) as the light source (111)
1) is incorporated, and the reflected light from the tomographic plane (31) is reflected by the corresponding lens (81).
Each photodetector (611) of the photodetector array (61) through each pinhole (511) of the pinhole array (51)
Is focused on.

【0020】もちろん、この発明は以上の例に限定され
るものではなく、細部については様々な態様が可能であ
る。
Of course, the present invention is not limited to the above examples, and various details can be made.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上詳しく説明したとおり、この出願の
発明によれば、従来のような観測領域の順次走査を行う
ことなく、観測対象内の複数の断層面データを容易に、
且つ同時に取得することができ、複数断層面の高速観測
を実現する、新しい断層面観測装置が提供される。
As described in detail above, according to the invention of this application, a plurality of tomographic plane data in an observation target can be easily obtained without performing sequential scanning of an observation region as in the conventional case.
In addition, a new fault plane observation apparatus is provided that can be acquired simultaneously and realizes high-speed observation of multiple fault planes.

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

【図1】この出願の発明の断層面観測装置の一実施形態
を示した要部構成図である。
FIG. 1 is a main part configuration diagram showing an embodiment of a tomographic plane observation apparatus of the invention of this application.

【図2】この出願の発明の断層面観測装置の別の一実施
形態を示した要部構成図である。
FIG. 2 is a main part configuration diagram showing another embodiment of the tomographic plane observing apparatus of the invention of this application.

【図3】従来の反射型共焦点光学顕微鏡を例示した要部
構成図である。
FIG. 3 is a main part configuration diagram illustrating a conventional reflection-type confocal optical microscope.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源 11 光源アレイ 111 光源 2 光学系 21 多焦点レンズアレイ 211 レンズ 22 多焦点マイクロレンズアレイ 221 レンズ 3 観測対象 31 断層面 4 ハーフミラー 5 ピンホール 51 ピンホールアレイ 511 ピンホール 6 光検出器 61 光検出器アレイ 611 光検出器 7 対物レンズ 8 多焦点マイクロレンズアレイ 81 レンズ 1 light source 11 Light source array 111 light source 2 Optical system 21 Multifocal lens array 211 lens 22 Multifocal microlens array 221 lens 3 observation target 31 Fault plane 4 half mirror 5 pinholes 51 pinhole array 511 pinhole 6 Photodetector 61 Photodetector array 611 Photodetector 7 Objective lens 8 Multifocal microlens array 81 lens

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H052 AA08 AB01 AB04 AB17 AC04 AC15 AC18 AC30 AC33 AC34 AF14    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 2H052 AA08 AB01 AB04 AB17 AC04                       AC15 AC18 AC30 AC33 AC34                       AF14

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 観測対象内の複数の断層面を観測する装
置であって、観測対象に対して集光される光を空間的に
並列化させた光源と、この光源から出射した並列光が観
測対象内で結像する断層面をそれぞれ異ならせる光学系
とが備えられていることを特徴とする断層面観測装置。
1. A device for observing a plurality of tomographic planes in an observation target, wherein a light source in which light collected on the observation target is spatially parallelized and a parallel light emitted from the light source are An apparatus for observing a tomographic plane, comprising: an optical system that makes different tomographic planes to be imaged within an observation target.
【請求項2】 前記光学系として、焦点距離の異なる複
数のレンズが空間的に並列に配置されたレンズアレイが
備えられていることを特徴とする請求項1記載の断層面
観測装置。
2. The tomographic plane observation apparatus according to claim 1, wherein the optical system includes a lens array in which a plurality of lenses having different focal lengths are spatially arranged in parallel.
【請求項3】 各断層面からの反射光それぞれが通過す
るピンホールが備えられていることを特徴とする請求項
1または2記載の断層面観測装置。
3. The tomographic plane observing device according to claim 1 or 2, further comprising a pinhole through which reflected light from each tomographic plane passes.
【請求項4】 前記ピンホールを通過した各断層面から
の反射光それぞれを検出する光検出器が備えられている
ことを特徴とする請求項3記載の断層面観測装置。
4. The tomographic plane observing device according to claim 3, further comprising a photodetector for detecting each reflected light from each tomographic plane that has passed through the pinhole.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008242617A (en) * 2007-03-26 2008-10-09 Hitachi Ltd Personal authentication device
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