JP2919776B2 - 共焦点顕微鏡 - Google Patents
共焦点顕微鏡Info
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- JP2919776B2 JP2919776B2 JP21895995A JP21895995A JP2919776B2 JP 2919776 B2 JP2919776 B2 JP 2919776B2 JP 21895995 A JP21895995 A JP 21895995A JP 21895995 A JP21895995 A JP 21895995A JP 2919776 B2 JP2919776 B2 JP 2919776B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ピンホールアレイを用
いた共焦点顕微鏡に関し、詳しくは無限光学系の顕微鏡
における視野周辺部の光利用効率と分解能向上のための
改良に関するものである。
いた共焦点顕微鏡に関し、詳しくは無限光学系の顕微鏡
における視野周辺部の光利用効率と分解能向上のための
改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種の顕微鏡に光スキャナを取
り付けた場合の光学系の要部の一例を図３に示す。図に
おいて、１０は光スキャナ、２０はチューブレンズ、３
０は対物レンズである。光スキャナ１０についてはその
詳細を後述するが、光スキャナ内のマイクロレンズＭＬ
により集束されたレーザ光はピンホールで点光源となり
（図では３個のピンホールによる点光源を代表的に示し
てある）、この点光源の光はチューブレンズ２０を介し
て平行光となって対物レンズ３０に入射する。
り付けた場合の光学系の要部の一例を図３に示す。図に
おいて、１０は光スキャナ、２０はチューブレンズ、３
０は対物レンズである。光スキャナ１０についてはその
詳細を後述するが、光スキャナ内のマイクロレンズＭＬ
により集束されたレーザ光はピンホールで点光源となり
（図では３個のピンホールによる点光源を代表的に示し
てある）、この点光源の光はチューブレンズ２０を介し
て平行光となって対物レンズ３０に入射する。
【０００３】図５は光スキャナ１０の一例を示すもの
で、この光スキャナは本願出願人による特許出願である
特願平４−１５４１１号「共焦点光スキャナ」に記載さ
れた共焦点光スキャナである。この共焦点光スキャナ
は、ディスクユニット１１と、ビームスプリッタ１２
と、ディスクユニット１１を一定速度で回転するモータ
１３で構成される。
で、この光スキャナは本願出願人による特許出願である
特願平４−１５４１１号「共焦点光スキャナ」に記載さ
れた共焦点光スキャナである。この共焦点光スキャナ
は、ディスクユニット１１と、ビームスプリッタ１２
と、ディスクユニット１１を一定速度で回転するモータ
１３で構成される。
【０００４】ディスクユニット１１は、図６（イ）に示
すガラス基板１４１の片面に形成された複数のフレネル
レンズ（図３におけるマイクロレンズＭＬに相当）が焦
点位置を一画面分ずつ半径方向にＰr だけ順次ずらされ
て形成された集光ディスク１４と、図６の（ロ）に示す
ように基板１５１に形成された複数のピンホールが半径
方向にＰr （周方向にＰθ）だけ順次ずらされて形成さ
れたピンホールディスク１５と、集光ディスク１４とピ
ンホールディスク１５をフレネルレンズの焦点位置にそ
れぞれピンホールＰＨが配置されるように連結するドラ
ム１６から成る。ビームスプリッタ１２は、図示しない
手段により集光ディスク１４とピンホールディスク１５
の間に保持されている。
すガラス基板１４１の片面に形成された複数のフレネル
レンズ（図３におけるマイクロレンズＭＬに相当）が焦
点位置を一画面分ずつ半径方向にＰr だけ順次ずらされ
て形成された集光ディスク１４と、図６の（ロ）に示す
ように基板１５１に形成された複数のピンホールが半径
方向にＰr （周方向にＰθ）だけ順次ずらされて形成さ
れたピンホールディスク１５と、集光ディスク１４とピ
ンホールディスク１５をフレネルレンズの焦点位置にそ
れぞれピンホールＰＨが配置されるように連結するドラ
ム１６から成る。ビームスプリッタ１２は、図示しない
手段により集光ディスク１４とピンホールディスク１５
の間に保持されている。
【０００５】図５に示す構成は有限光学系の顕微鏡に上
記共焦点光スキャナ１０を取り付けた場合の構成例であ
る。共焦点光スキャナから出射されたレーザ光が対物レ
ンズ４１で集束され試料４２に照射され、試料４２から
戻った光は再び対物レンズ４１を通り、共焦点光スキャ
ナ１０のピンホールＰＨ上に集束し、ここに試料表面の
実像が得られる。ピンホールＰＨを通過した光はビーム
スプリッタ１２で反射し集光レンズ４３を通ってカメラ
４４の受像面に照射される。モータ１３を駆動してディ
スクユニット１１を回転させることにより、試料４２の
表面が光走査され、試料表面の画像をカメラで観測する
ことができる。
記共焦点光スキャナ１０を取り付けた場合の構成例であ
る。共焦点光スキャナから出射されたレーザ光が対物レ
ンズ４１で集束され試料４２に照射され、試料４２から
戻った光は再び対物レンズ４１を通り、共焦点光スキャ
ナ１０のピンホールＰＨ上に集束し、ここに試料表面の
実像が得られる。ピンホールＰＨを通過した光はビーム
スプリッタ１２で反射し集光レンズ４３を通ってカメラ
４４の受像面に照射される。モータ１３を駆動してディ
スクユニット１１を回転させることにより、試料４２の
表面が光走査され、試料表面の画像をカメラで観測する
ことができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図３に示す
無限光学系の顕微鏡では、試料を最も明るく照明するた
めにケーラー照明の原理に基づいて構成しているため、
チューブレンズ２０と対物レンズ３０の間隔ｂがチュー
ブレンズ２０の焦点距離ａと等しくなっていない。した
がってこのような無限光学系の顕微鏡にピンホールを有
する共焦点光スキャナを取り付けた場合、ピンホールア
レイの周辺部からの光は図４に示すように対物レンズ３
０の瞳中心に対しずれた位置へ入射することとなり、次
のような問題があった。
無限光学系の顕微鏡では、試料を最も明るく照明するた
めにケーラー照明の原理に基づいて構成しているため、
チューブレンズ２０と対物レンズ３０の間隔ｂがチュー
ブレンズ２０の焦点距離ａと等しくなっていない。した
がってこのような無限光学系の顕微鏡にピンホールを有
する共焦点光スキャナを取り付けた場合、ピンホールア
レイの周辺部からの光は図４に示すように対物レンズ３
０の瞳中心に対しずれた位置へ入射することとなり、次
のような問題があった。
【０００７】対物レンズ３０の種類によっては瞳径が
小さく、周辺のピンホールからの光量はけられ、周辺は
照明光量が低下する（照明むらとなる）。 周辺ピンホールからの光は対物レンズの瞳を十分満た
すことができず、対物レンズ３０の開口数（ＮＡ）を活
かせないため、周辺部では分解能が低下する。
小さく、周辺のピンホールからの光量はけられ、周辺は
照明光量が低下する（照明むらとなる）。 周辺ピンホールからの光は対物レンズの瞳を十分満た
すことができず、対物レンズ３０の開口数（ＮＡ）を活
かせないため、周辺部では分解能が低下する。
【０００８】本発明の目的は、このような問題を解消す
るもので、無限光学系の顕微鏡において使用されている
チューブレンズと対物レンズの各後側主点の間にスペー
サを挿入し、その間隔をチューブレンズの焦点距離に等
しくすることにより対物レンズの瞳中心にすべてのピン
ホールからの光が入射するようにし、周辺部の光量のロ
スをなくし、周辺部の分解能向上を図った共焦点顕微鏡
を提供することにある。なお、以下の説明において、チ
ューブレンズと対物レンズの間隔とあるのは、チューブ
レンズと対物レンズの後側主点の間隔と読み替えるもの
とする。
るもので、無限光学系の顕微鏡において使用されている
チューブレンズと対物レンズの各後側主点の間にスペー
サを挿入し、その間隔をチューブレンズの焦点距離に等
しくすることにより対物レンズの瞳中心にすべてのピン
ホールからの光が入射するようにし、周辺部の光量のロ
スをなくし、周辺部の分解能向上を図った共焦点顕微鏡
を提供することにある。なお、以下の説明において、チ
ューブレンズと対物レンズの間隔とあるのは、チューブ
レンズと対物レンズの後側主点の間隔と読み替えるもの
とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明では、無限光学系の顕微鏡にピンホール
アレイを有する共焦点光スキャナを取り付け、ピンホー
ルアレイのピンホールからのレーザ光をチューブレンズ
と対物レンズを通して試料に照射し、試料からの戻り光
を前記対物レンズとチューブレンズを通して前記ピンホ
ールに戻るように構成し、前記ピンホールアレイを回転
して試料面を光走査して試料面の像を観測できるように
構成した共焦点顕微鏡であって、前記チューブレンズと
対物レンズの間隔がチューブレンズの焦点距離に等しく
なるように構成したことを特徴とする。
るために本発明では、無限光学系の顕微鏡にピンホール
アレイを有する共焦点光スキャナを取り付け、ピンホー
ルアレイのピンホールからのレーザ光をチューブレンズ
と対物レンズを通して試料に照射し、試料からの戻り光
を前記対物レンズとチューブレンズを通して前記ピンホ
ールに戻るように構成し、前記ピンホールアレイを回転
して試料面を光走査して試料面の像を観測できるように
構成した共焦点顕微鏡であって、前記チューブレンズと
対物レンズの間隔がチューブレンズの焦点距離に等しく
なるように構成したことを特徴とする。
【００１０】
【作用】無限光学系の顕微鏡におけるチューブレンズと
対物レンズの間隔をチューブレンズの焦点距離に等しく
する。これにより周辺部のピンホールからの光も対物レ
ンズの瞳中心に入射されるようになり、周辺部の光量ロ
スをなくし、周辺部の分解能も向上させることができ
る。
対物レンズの間隔をチューブレンズの焦点距離に等しく
する。これにより周辺部のピンホールからの光も対物レ
ンズの瞳中心に入射されるようになり、周辺部の光量ロ
スをなくし、周辺部の分解能も向上させることができ
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下図面を用いて本発明を詳しく
説明する。図１は本発明に係る共焦点顕微鏡の一実施例
を示す要部構成図である。なお、図３と同等部分には同
一符号を付し、その部分の説明は省略する。図１におい
て図３と異なるところは、チューブレンズ２０と対物レ
ンズ３０の間隔がチューブレンズ２０の焦点距離ａと等
しくなるようにスペーサ５０を挿入した点である。
説明する。図１は本発明に係る共焦点顕微鏡の一実施例
を示す要部構成図である。なお、図３と同等部分には同
一符号を付し、その部分の説明は省略する。図１におい
て図３と異なるところは、チューブレンズ２０と対物レ
ンズ３０の間隔がチューブレンズ２０の焦点距離ａと等
しくなるようにスペーサ５０を挿入した点である。
【００１２】スペーサ５０はチューブレンズ２０および
対物レンズ３０を取り付けている筒（図示せず）を伸長
させるもので、筒に係合する中空のリングである。この
ようなスペース５０を取り付けて、チューブレンズ２０
と対物レンズ３０の間隔をチューブレンズ２０の焦点距
離ａに等しくすると、すべてのピンホールＰＨからのレ
ーザが図２に示すように対物レンズ３０の瞳中心へ入射
することになる。
対物レンズ３０を取り付けている筒（図示せず）を伸長
させるもので、筒に係合する中空のリングである。この
ようなスペース５０を取り付けて、チューブレンズ２０
と対物レンズ３０の間隔をチューブレンズ２０の焦点距
離ａに等しくすると、すべてのピンホールＰＨからのレ
ーザが図２に示すように対物レンズ３０の瞳中心へ入射
することになる。
【００１３】なお、光スキャナ１０は実施例に示す構成
に限定されるものではない。例えば、マイクロレンズＭ
Ｌはなくてもよい。また、本発明の以上の説明は、説明
および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに
過ぎない。したがって本発明はその本質から逸脱せずに
多くの変更、変形をなし得ると同時に、特許請求の範囲
の欄の記載により定義される本発明の範囲はその範囲内
の変更、変形を包含するものとする。
に限定されるものではない。例えば、マイクロレンズＭ
Ｌはなくてもよい。また、本発明の以上の説明は、説明
および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに
過ぎない。したがって本発明はその本質から逸脱せずに
多くの変更、変形をなし得ると同時に、特許請求の範囲
の欄の記載により定義される本発明の範囲はその範囲内
の変更、変形を包含するものとする。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、周
辺部のピンホールからのレーザ光が対物レンズの瞳中心
に入射できるため、次のような効果を奏する。 対物レンズの瞳径により周辺部のピンホールからの光
量がけられず、光量ロスがなくなり、光利用効率が上が
ると共に照明むらも発生しない。 周辺部のピンホールも中心部のピンホールと同様に対
物レンズの瞳を有効利用でき、開口数の低下がなく、周
辺部のみ分解能が低下することもなくなる。
辺部のピンホールからのレーザ光が対物レンズの瞳中心
に入射できるため、次のような効果を奏する。 対物レンズの瞳径により周辺部のピンホールからの光
量がけられず、光量ロスがなくなり、光利用効率が上が
ると共に照明むらも発生しない。 周辺部のピンホールも中心部のピンホールと同様に対
物レンズの瞳を有効利用でき、開口数の低下がなく、周
辺部のみ分解能が低下することもなくなる。
【図１】本発明に係る共焦点顕微鏡の一実施例を示す要
部構成図
部構成図
【図２】対物レンズの瞳とレーザ光入射位置との関係を
示す図
示す図
【図３】従来の共焦点顕微鏡の要部構成図
【図４】従来の共焦点顕微鏡における対物レンズの瞳と
レーザ光入射位置との関係を示す図
レーザ光入射位置との関係を示す図
【図５】共焦点用光スキャナの一例を示す構成図
【図６】図５に示す集光ディスクとピンホールディスク
の詳細を説明するための図である。
の詳細を説明するための図である。
１０ 光スキャナ ２０ チューブレンズ ３０ 対物レンズ ５０ スペーサ ＰＨ ピンホール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−235865（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−242380（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−128595（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−265918（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−104187（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−181023（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−152308（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−278449（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02B 21/00 - 21/36
Claims (1)
- 【請求項１】無限光学系の顕微鏡にピンホールアレイを
有する共焦点光スキャナを取り付け、ピンホールアレイ
のピンホールからのレーザ光をチューブレンズと対物レ
ンズを通して試料に照射し、試料からの戻り光を前記対
物レンズとチューブレンズを通して前記ピンホールに戻
るように構成し、前記ピンホールアレイを回転して試料
面を光走査して試料面の像を観測できるように構成した
共焦点顕微鏡であって、 前記チューブレンズと対物レンズの後側主点の間隔がチ
ューブレンズの焦点距離に等しくなるように構成したこ
とを特徴とする共焦点顕微鏡。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21895995A JP2919776B2 (ja) | 1995-08-28 | 1995-08-28 | 共焦点顕微鏡 |
| US08/675,133 US5717519A (en) | 1995-07-13 | 1996-07-03 | Confocal microscope |
| EP05101818A EP1538470A3 (en) | 1995-07-13 | 1996-07-05 | Confocal microscope |
| EP96110909A EP0753779B1 (en) | 1995-07-13 | 1996-07-05 | Confocal microscope |
| EP02012391A EP1245986B1 (en) | 1995-07-13 | 1996-07-05 | Confocal microscope |
| DE69635628T DE69635628T2 (de) | 1995-07-13 | 1996-07-05 | Konfokales Mikroskop |
| DE0753779T DE753779T1 (de) | 1995-07-13 | 1996-07-05 | Konfokales Mikroskop |
| DE69629877T DE69629877T2 (de) | 1995-07-13 | 1996-07-05 | Konfokales Mikroskop |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21895995A JP2919776B2 (ja) | 1995-08-28 | 1995-08-28 | 共焦点顕微鏡 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0961719A JPH0961719A (ja) | 1997-03-07 |
| JP2919776B2 true JP2919776B2 (ja) | 1999-07-19 |
Family
ID=16728035
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21895995A Expired - Fee Related JP2919776B2 (ja) | 1995-07-13 | 1995-08-28 | 共焦点顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2919776B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3678192B2 (ja) | 2001-11-21 | 2005-08-03 | 横河電機株式会社 | 計測装置 |
| US8275226B2 (en) | 2008-12-09 | 2012-09-25 | Spectral Applied Research Ltd. | Multi-mode fiber optically coupling a radiation source module to a multi-focal confocal microscope |
| CA2779146C (en) | 2009-12-08 | 2013-09-03 | Spectral Applied Research Inc. | Imaging distal end of multimode fiber |
| JP2012181243A (ja) * | 2011-02-28 | 2012-09-20 | Yokogawa Electric Corp | 共焦点スキャナ |
| JP6108908B2 (ja) * | 2013-03-29 | 2017-04-05 | オリンパス株式会社 | 倒立顕微鏡システム |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0485803B1 (de) * | 1990-11-10 | 1996-05-01 | Grosskopf, Rudolf, Dr.-Ing. | Optische Abtastvorrichtung mit konfokalem Strahlengang, in der Lichtquellen- und Detektormatrix verwendet werden |
| JPH06235865A (ja) * | 1993-02-12 | 1994-08-23 | Yokogawa Electric Corp | 共焦点顕微鏡 |
| JP3294246B2 (ja) * | 1993-02-15 | 2002-06-24 | 横河電機株式会社 | 共焦点顕微鏡 |
| JPH07104187A (ja) * | 1993-09-29 | 1995-04-21 | Ushio Inc | 共焦点型光学顕微鏡 |
| JP3404607B2 (ja) * | 1993-09-30 | 2003-05-12 | 株式会社小松製作所 | 共焦点光学装置 |
| JP3613402B2 (ja) * | 1993-10-28 | 2005-01-26 | テンカー・インストルメンツ | 光学顕微鏡を用いて緻密なライン幅構造を映像化する方法及び装置 |
| JP3564210B2 (ja) * | 1994-09-30 | 2004-09-08 | 株式会社小松製作所 | 共焦点光学装置 |
| DE19511937C2 (de) * | 1995-03-31 | 1997-04-30 | Zeiss Carl Jena Gmbh | Konfokales Auflichtmikroskop |
-
1995
- 1995-08-28 JP JP21895995A patent/JP2919776B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0961719A (ja) | 1997-03-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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