JP2004258692A - 走査顕微鏡 - Google Patents
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Abstract
カラーのレーザ顕微鏡のコストダウンと小型化を図る。
また、試料の実際の色に近い映像が得られるようにする。
【解決手段】
レーザ光L1を対物レンズ17により試料wに集光させると共にレーザ光L1を試料w表面に沿って二次元的に走査させ、レーザ光L1の反射光L1を受光素子19bに受光させる第1光学系1と、白色光L2を試料wに照射して、その反射光L2をカラー二次元撮像素子24に受光させる第2光学系2とを備えたカラー光学顕微鏡に関する。
第1光学系1の受光素子19bからの輝度情報と、第2光学系2のカラー二次元撮像素子24からのカラー撮像情報を利用して、カラー映像用の信号を得る。
レーザ光がカラー二次元撮像素子に入射しないような手段を備えることにより、レーザ光の色を帯びた映像にならないようにすることができる。
【選択図】図1
Description
また、レーザ光がカラー撮像情報用の照明光の光学系に影響しないようにすることにより、レーザ光の色を帯びた映像にならないようにして、試料の実際の色に近い色彩の映像が得られるようにする。
そして、本発明は、第1光学系のレーザ光が第2光学系の第2受光素子に入射しないようにする手段を備えるように構成される。
本発明は、第1光学系のレーザ光が第2光学系の第2受光素子に入射しないようにするため、第1光学系と第2光学系とを交互に駆動するように構成される。
本発明において、第1光学系のレーザ光が第2光学系の第2受光素子に入射しないようにするため、第1光学系のレーザ光を遮光するためのシャッタを備え、または、第1光学系のレーザ光の走査範囲が第2光学系の第2受光素子の撮像領域外に設定するように構成してもよい。
本発明は、試料を対物レンズに対して移動可能とする試料ステージと、第1光学系が合焦点となったときの試料ステージの高さを記憶する手段とを備えるように構成される。
また、本発明は、第1光学系が合焦点となったときの第2受光素子からのカラー撮像情報を用いて焦点の合ったカラー画像を得るように構成される。
ところで、本発明において、「カラー映像用の信号」とは、光の三原色(赤、緑、青)についての強度からなる映像信号や、輝度信号および色差信号からなる信号や、水平同期信号およびカラーバースト信号を含んだ複合カラー映像信号など、そのまま、または、加工した後、カラーの映像を映し出すことのできる信号をいう。
また、「カラー撮像情報」とは、撮像した情報であって、「輝度情報」および「色情報」を含む情報をいう。「輝度情報」とは、色彩を含まない輝度に関する情報をいい、「色情報」とは、たとえば色差信号のように、色の強度のバランスに関する情報をいう。
なお、以下の説明においては、「第1受光素子からの輝度情報」、「第2受光素子からの色情報」という場合、以下のようにカラー映像用の信号を得る場合を含むことを意味することがある。すなわち、以下の説明中においては、カラー映像用の信号には、第1受光素子からの輝度情報と、第2受光素子からのカラー撮像情報のうちの色情報とが含まれている場合もある。また、カラー映像用の信号には、第1受光素子からの輝度情報に基づく補正輝度情報と、第2受光素子からのカラー撮像情報のうちの色情報とが含まれている場合がある。さらに、カラー映像用の信号には、第1受光素子からの輝度情報と、第2受光素子からのカラー撮像情報のうちの色情報に基づく補正色情報とが含まれている場合がある。また、カラー映像用の信号には、前記補正輝度情報と補正色情報とが含まれている場合がある。
なお、集光したレーザ光が点状である場合は、レーザ光を試料表面に沿って二次元的に相対的に走査することができる。一方、集光したレーザ光が線状のラインレーザ光である場合は、集光したラインレーザ光に略直交する方向に、ラインレーザ光を試料表面に沿って相対的に走査することができる。ここで、「試料表面に沿って相対的に走査する」とは、試料を静止させてレーザ光またはラインレーザ光を走査する場合と、レーザ光またはラインレーザ光を走査せずに、試料を移動させて走査する場合と、レーザ光をX方向に走査し試料をY方向(X方向に直交する方向)に移動させる場合の少なくとも3つの場合があることを意味する。
そして、第2受光素子によって撮像する際に、レーザ光が撮像素子に入射しないようにする手段を備える構成により、レーザ光がカラー撮像情報用の照明光の光学系に影響しないようになり、レーザ光の色を帯びた映像にならないようにして、試料の実際の色に近い色彩の映像が得られるようにすることができる。
レーザ光が撮像素子に入射しないようにするためには、第1光学系と第2光学系とを交互に駆動するようにした構成のほか、第1光学系のレーザ光を遮光するためのシャッタを備えるようにした構成や、第1光学系のレーザ光の走査範囲が第2光学系の第2受光素子の撮像領域外に設定するようにした構成などが選択できる。
また、第1光学系が合焦点となったときの試料ステージの高さを記憶する手段を備え、また、第1光学系が合焦点となったときの第2受光素子からのカラー撮像情報を用いることにより、厳密にピントの合ったカラー映像が得られる。
なお、従来のカラーレーザ顕微鏡に比べ色情報についての解像度が低いが、レーザ光によって輝度情報を得ると、通常の拡大画像よりも解像度が高いので、十分利用価値が高い。すなわち、レーザ光を用いた第1光学系からの輝度情報を用いると、白色光を用いた単なる拡大画像に比べ解像度が高くなると共に、第2受光素子からの色情報を用いてカラーの映像が得られ、その結果、傷や付着物の詳細な観察が可能になる。
また、対物レンズから試料までの距離を変化させながら、第1受光素子に入射した応答光の最大輝度を求め、最大輝度の輝度情報として用いることで、凹凸の大きい試料でも、映像の一部が著しく暗くなるおそれがない。
図1〜図4は、本発明の走査顕微鏡の第1実施形態を示す図面である。
図1において、走査顕微鏡は、レーザ光学系(第1光学系)1と、白色光光学系(第2光学系)2とを備えている。
Ro=I・Rm/(Rm+Gm+Bm) …(1)
Go=I・Gm/(Rm+Gm+Bm) …(2)
Bo=I・Bm/(Rm+Gm+Bm) …(3)
I:輝度信号iの輝度
Rm,Gm,Bm:色強度信号
rm,gm,bmの輝度(強度)
Ro,Go,Bo:変換色強度信号ro,go,boの輝度(強度)
なお、第1および第2色強度メモリMr1 〜Mb1,Mr2 〜Mb2 は、カラーCCD24のうち前述の映像領域A0の部分の画素に対応した記憶部を有している。
Ro=Kr・I・Rm/(Rm+Gm+Bm) …(11)
Go=Kg・I・Gm/(Rm+Gm+Bm) …(12)
Bo=Kb・I・Bm/(Rm+Gm+Bm) …(13)
Kr,Kg,Kb:補正変数
Rc=Rm/(Rm+Gm+Bm) …(14)
すなわち、判別手段53aは、カラーCCD24の各画素が受光した赤色の輝度Rmが、当該3色の輝度の合計値(Rm+Gm+Bm)に対して大きいときは、当該撮像単位の部分が赤っぽいと判断するものである。
Ro=Kr・Imax ・Rm/(Rm+Gm+Bm) …(21)
Go=Kg・Imax ・Gm/(Rm+Gm+Bm) …(22)
Bo=Kb・Imax ・Bm/(Rm+Gm+Bm) …(23)
なお、図7のステップS19でモードOFF であれば、当該モードを終了する。
Ro=Rm …(31)
Go=Gm …(32)
Bo=Bm …(33)
17:対物レンズ
19b:第1受光素子
19A:第1受光素子
2:第2光学系
20:色情報用の照明光(白色光源)
24:第2受光素子
L1:レーザ光
L2:照明光
ro,go,bo:カラー映像用の信号
c:カラー映像用の信号(複合カラー映像信号)
Claims (4)
- レーザ光を対物レンズにより試料に集光させると共に前記レーザ光を試料表面に沿って相対的に走査させ、その応答光を第1受光素子に受光させる第1光学系と、
前記レーザ光とは異なるカラー撮像情報用の照明光を試料に照射して、その応答光を第2受光素子に受光させる第2光学系と、
前記第1光学系のレーザ光が前記第2光学系の前記第2受光素子に入射しないようにする手段と、
を備えたことを特徴とする走査顕微鏡。 - 請求項1記載の走査顕微鏡において、
前記第1光学系と前記第2光学系とを交互に駆動するように構成されたことを特徴とする走査顕微鏡。 - 請求項1または請求項2記載の走査顕微鏡において、
前記試料を前記対物レンズに対して移動可能とする試料ステージと、
前記第1光学系が合焦点となったときの前記試料ステージの高さを記憶する手段と、
を備えたことを特徴とする走査顕微鏡。 - 請求項1ないし請求項3のいずれか1項記載の走査顕微鏡において、
前記第1光学系が合焦点となったときの前記第2受光素子からのカラー撮像情報を用いて焦点の合ったカラー映像信号を得るように構成したことを特徴とする走査顕微鏡
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