JP2005189475A - 顕微鏡装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】被検面31上の集光位置からの正反射光は光軸に沿った平行光束として平行光束選別手段20の第2臨界角プリズム14、プリズム15、第1臨界角プリズム13に順次入射する。これら臨界角プリズム13、14は、この光束の波長に対し臨界角が45度とされ、両斜面13a、14aにおいて、この平行光束以外の光束を除去し、この平行光束のみを正規の光束として出射する。この平行光束は、コリメータレンズ12で収束光とされ、ハーフプリズム11で反射され、撮像素子52の撮像面上に集光される。
【選択図】 図1
Description
この共焦点顕微鏡では、点光源と、被検体の合焦位置と、撮像面の手前に配されたピンホールとが互いに共役の位置関係にあり、被検体の1点である合焦位置よりピントがずれた位置からの反射光を像形成情報から排除できるため、S/N比やコントラストの高い画像を得ることができる。また、いわゆるオプティカルセクショニング効果を高くできるため光軸方向の分解能を格段に高くすることができ、横方向の分解能も通常の光学顕微鏡に比べて高くすることができる。
前記光学系は、
前記光源部から前記対物レンズに至る光路上に、該光源部からの照明用光束を平行光束とするコリメータレンズを備えるとともに、
前記対物レンズから前記撮像面に至る光路上に、前記反射光束のうち、前記集光点から反射され、前記対物レンズを通過した所定の平行光束のみを選別して出射する平行光束選別手段を備えていることを特徴とするものである。
前記光源部と前記平行光束選別手段との間の光路上において、前記光源部から前記被検体に至る往路と該被検体から前記撮像面に至る復路との分岐点に偏光ビームスプリッタを備えるとともに、
前記平行光束選別手段と前記対物レンズの間の光路上に1/4波長板を備えるように構成されていることが好ましい。
前記対物レンズとして、焦点距離が互いに等しい複数のレンズ素子が2次元的に配置されてなるマイクロレンズアレイを備えるとともに、
前記撮像面に、前記複数のレンズ素子を通過した光束の各焦点位置からの反射光束を検出可能な面状の光センサを備えていることが好ましい。
この2つの境界面は、前記所定の平行光束の該2つの境界面への各入射角度がそれぞれ略臨界角となるように配置され、かつ、一方の境界面に前記略臨界角よりも小なる入射角度で入射した光束は該一方の境界面を透過させることにより除去するとともに、大なる入射角度で入射して反射された光束は他方の境界面に前記略臨界角よりも小なる入射角度で入射させ該他方の境界面を透過させることにより除去するように配置されており、前記2つの境界面のいずれにも前記略臨界角で入射した光束のみを出射するように構成されていることが好ましい。
すなわち、この顕微鏡装置は、図8に示すように、内視鏡本体1の鉗子口2を介して外部に突出されたプローブ3内に配されてなり、このプローブ3の先端部側壁面に設けられた検出窓4を介して被検体5の観察を行なうものである。
また、コリメータレンズ82は、光源80からの発散光を平行光に変換するとともに、平行光束選別手段90を通過した被検体5からの戻り光を平行光束から収束光に変換して、撮像素子96の撮像面上の1点に集光せしめるものである。
なお、光源80の発光点位置と被検体5の集光位置と撮像素子96の撮像面上の集光点とはこの光学系について互いに共役の関係にある。
すなわち、点光源10からの出射光束70はハーフプリズム11、コリメータレンズ12、平行光束選別手段20および対物レンズ32を介して被検体31の所望位置に集光する。ここで、点光源10から出射された光束は発散光束の状態とされているが、コリメータレンズ12によって光軸に沿った平行光束とされるので、略全ての光束が平行光束選別手段20を通過することになる。また、平行光束選別手段20を通過した平行光束を対物レンズ32によって上記所望位置に集光する場合には、上記所望位置は対物レンズ32の焦点位置に一致する。
上記平行光束選別手段20としては、図1(A)に示されたものに限られるものではなく、例えば、図1(B)に示される平行光束選別手段120のように、各臨界角プリズム113、114の斜面113a、114bが、互いに外方を向くように、かつこれらの斜面が互いに直交するように配置するとともに、被検体131の集光位置からの正反射光が、各斜面113a、114bに対して略45度の入射角で入射するように配置することにより構成してもよい。
なお、図2の各部材の符号において、図1(A)の各部材の符号と同様な機能を有するものについては、各々、図1(A)の各部材の符号に200を加えた符号により表し、その詳細な説明は省略する。
なお、図3(A)、(B)の各部材の符号において、図1(A)の各部材の符号と同様な機能を有するものについては、各々、図1(A)の各部材の符号に300および400を加えた符号により表し、その詳細な説明は省略する。
なお、図4(A)、(B)の各部材の符号において、図1(A)の各部材の符号と同様な機能を有するものについては、各々、図1(A)の各部材の符号に500および600を加えた符号により表し、その詳細な説明は省略する。
なお、図5の各部材の符号において、図1(A)の各部材の符号と同様な機能を有するものについては、各々、図1(A)の各部材の符号に700を加えた符号により表し、その詳細な説明は省略する。
なお、図6(A)、(B)の各部材の符号において、図1(A)の各部材の符号と同様な機能を有するものについては、各々、図1(A)の各部材の符号に800および900を加えた符号により表し、その詳細な説明は省略する。
なお、図7の各部材の符号において、図1(A)の各部材の符号と同様な機能を有するものについては、各々、図1(A)の各部材の符号に1000(第2の平行光束選別手段1120に関しては1100)を加えた符号により表し、その詳細な説明は省略する。
2 鉗子口
3 プローブ
4 検出窓
5 被検体
10、110、210、310、410、510、610、810、910、1010
点光源
11、81、111、311、411、511、611、711、811、911、1011 ハーフプリズム
11a、111a、311a、411a、511a、611a、711a、811a、911a、1011a 反射面
12、82、112、212、312、412、512、612、712、812、912、1012 コリメータレンズ
13、113、213、313、413、513、613、713、813、913、1013、1113 第1臨界角プリズム
13a、113a、213a、313a、413a、513a、613a、713a、813a、913a、1013a、1113a、14a、114a、214a、314a、414a、514a、614a、714a、814a、914a、1014a、1114a 斜面
14、114、214、314、414、514、614、714、814、914、1014、1114 第2臨界角プリズム
15、85、115、215、315、415、515、615、715、815、915、1015、1115 プリズム
20、90、120、220、320、420、520、620、820、920、1020、1120 平行光束選別手段
31、131、231、331、431、531、631、731、831、931、1031 被検体(被検面)
32、92、132、232、332、432、632、732、832、932、1032 対物レンズ
52、96、152、252、352、452、552、652、752、852、952、1052 撮像素子
80 半導体レーザ光源
83、84 臨界角プリズム
91 集束レンズ
93 マイクロミラーデバイス
94 アングル機構
95 アングルゴム
211 偏光ビームスプリッタ
211a 偏光反射面
Claims (11)
- 光源部からの照明用光束を対物レンズにより集光せしめて被検体に照射するとともに、前記被検体の集光点から反射されて前記対物レンズに戻った反射光束を、前記集光点と共役な位置関係にある撮像面上の位置に集光させる光学系を備えてなる顕微鏡装置において、
前記光学系は、
前記光源部から前記対物レンズに至る光路上に、該光源部からの照明用光束を平行光束とするコリメータレンズを備えるとともに、
前記対物レンズから前記撮像面に至る光路上に、前記反射光束のうち、前記集光点から反射され、所定の平行光束として入射された光束のみを選別して出射する平行光束選別手段を備えていることを特徴とする顕微鏡装置。 - 前記平行光束選別手段は、前記コリメータレンズと前記対物レンズとの間の光路上に配置されていることを特徴とする請求項1記載の顕微鏡装置。
- 前記光学系は、
前記光源部と前記平行光束選別手段との間の光路上において、前記光源部から前記被検体に至る往路と該被検体から前記撮像面に至る復路との分岐点に偏光ビームスプリッタを備えるとともに、
前記平行光束選別手段と前記対物レンズの間の光路上に1/4波長板を備えるように構成されていることを特徴とする請求項2記載の顕微鏡装置。 - 前記光学系は、前記照明用光束を前記被検体上において、該対物レンズの光軸と所定の角度で交差する方向に走査するための光走査手段を備えていることを特徴とする請求項1〜3のうちいずれか1項記載の顕微鏡装置。
- 前記光学系は、
前記対物レンズとして、焦点距離が互いに等しい複数のレンズ素子が2次元的に配置されてなるマイクロレンズアレイを備えるとともに、
前記撮像面に、前記複数のレンズ素子を通過した光束の各集光点からの反射光束を検出可能な面状の光センサを備えていることを特徴とする請求項1〜4のうちいずれか1項記載の顕微鏡装置。 - 前記光学系は、前記照明用光束の集光点を該光束の軸方向に走査するための対物レンズ移動機構を備えていることを特徴とする請求項1〜5のうちいずれか1項記載の顕微鏡装置。
- 前記平行光束選別手段は、前記反射光束が順次入射される少なくとも2つの境界面を有し、
この2つの境界面は、前記所定の平行光束の該2つの境界面への各入射角度がそれぞれ略臨界角となるように配置され、かつ、一方の境界面に前記略臨界角よりも小なる入射角度で入射した光束は該一方の境界面を透過させることにより除去するとともに、大なる入射角度で入射して反射された光束は他方の境界面に前記略臨界角よりも小なる入射角度で入射させ該他方の境界面を透過させることにより除去するように配置されており、前記2つの境界面のいずれにも前記略臨界角で入射した光束のみを出射するように構成されていることを特徴とする請求項1〜6のうちいずれか1項記載の顕微鏡装置。 - 前記平行光束選別手段は、前記境界面が斜面に設けられた直角プリズム型の臨界角プリズムを複数個組み合わせて構成されていることを特徴とする請求項7記載の顕微鏡装置。
- 前記平行光束選別手段は、前記臨界角プリズムを2個1組として複数組組み合わせて構成されていることを特徴とする請求項8記載の顕微鏡装置。
- 前記光源部は、2次元的に配置された複数の光出射端を備えていることを特徴とする請求項1〜9のうちいずれか1項記載の顕微鏡装置。
- 前記光学系が内視鏡プローブの先端部に配置されていることを特徴とする請求項1〜10のうちいずれか1項記載の顕微鏡装置。
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