JP2970223B2 - Optical scanner for confocal - Google Patents
Optical scanner for confocalInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、共焦点顕微鏡などに用
いる共焦点用光スキャナに関し、特に共焦点用光スキャ
ナを構成するピンホ−ル基板の回転時の偏心による影響
を低減できるピンホ−ル配置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a confocal optical scanner used for a confocal microscope or the like, and more particularly to a pinhole capable of reducing the influence of eccentricity during rotation of a pinhole substrate constituting the confocal optical scanner. It is about placement.
【0002】[0002]
【従来の技術】図7は共焦点用光スキャナを用いた共焦
点顕微鏡の一例を示す構成図、図8は共焦点用光スキャ
ナに用いるピンホ−ル基板の従来例である。図7および
図8において、図示しない光源からの出射光は、偏向子
1a、ビ−ムスプリッタ2を通って、基板31に複数の
ピンホ−ル32が螺旋状に形成されているピンホ−ル基
板3に照射される。この照射光の内、ピンホ−ル基板3
に螺旋状に配置された多数のピンホ−ル32の幾つかを
通過した光は、1/4波長板4、対物レンズ5を経て試
料6に集光される。試料6からの反射光は、同一の光路
を通って、ピンホ−ル基板3のピンホ−ル32の1つに
集光され、ピンホ−ル32を通って、ビ−ムスプリッタ
2、偏向子1bを経て、接眼レンズ7を介して、試料6
の像を目で捕らえることができる。この装置では、ピン
ホ−ル基板3をモ−タ8で一定速度で回転させており、
ピンホ−ル基板3の回転に伴うピンホ−ル32の移動に
より、試料6への集束光点を走査している。2. Description of the Related Art FIG. 7 is a block diagram showing an example of a confocal microscope using a confocal optical scanner, and FIG. 8 is a conventional example of a pinhole substrate used for a confocal optical scanner. 7 and 8, a light emitted from a light source (not shown) passes through a deflector 1a and a beam splitter 2, and a plurality of pinholes 32 are spirally formed on a substrate 31. 3 is irradiated. Of the irradiation light, the pinhole substrate 3
The light that has passed through some of the many pinholes 32 arranged in a spiral shape is condensed on a sample 6 via a quarter-wave plate 4 and an objective lens 5. The reflected light from the sample 6 passes through the same optical path and is condensed on one of the pinholes 32 of the pinhole substrate 3, passes through the pinhole 32, and emits the beam splitter 2 and the deflector 1b. Through the eyepiece 7 and the sample 6
Image can be captured with the eyes. In this apparatus, the pinhole substrate 3 is rotated at a constant speed by a motor 8.
The focused light spot on the sample 6 is scanned by the movement of the pinhole 32 accompanying the rotation of the pinhole substrate 3.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術に示す共焦点用光スキャナにおいて、ピンホ−ル
基板3に螺旋状に形成された複数のピンホ−ル32のパ
ターン中心と、ピンホール基板3の回転中心(モータ8
の中心)とがずれると、1画面を1回の走査で構成した
場合、画面上に縞が生じる。However, in the confocal optical scanner shown in the above prior art, the center of the pattern of the plurality of pinholes 32 spirally formed on the pinhole substrate 3 and the pinhole substrate 3 Center of rotation (motor 8
Deviated from the center), when one screen is constituted by one scan, stripes are generated on the screen.
【0004】この縞の発生する理由は、図9(イ)に示
すように、偏心量eで回転しているトラック(円とす
る)をウィンドウで観察した場合、観察点Aのx座標
は、図中に示すように、サイクロイド(近似的にはsi
nカーブ)を描き、この振幅は、180°で2eだけ変
化する。ここで、1画面の走査が、90°で構成される
ように測定する場合を考える。図9(イ)および(ロ)
において、走査がB点から開始されると、A点に至まで
に半径はeだけ増加する。したがって、90°の1画面
走査では、本来、ピンホールピッチのB’点を走査すべ
きであるのに、B’点より偏心量eだけ半径の大きなA
点を通過する。したがって、このエリアB’点−A点間
は過剰に走査するので、画面上は白くなってしまう。ま
た、逆にB’点−C点間の時は、走査が不足し、画面上
は黒くなる。なお、実際は、弧で走査するため、偏心に
より発生する縞は図9(ハ)に示すような形状となる。The reason for the occurrence of these stripes is that, as shown in FIG. 9A, when a track (circle) rotating with an eccentricity e is observed in a window, the x coordinate of the observation point A is As shown in the figure, the cycloid (approximately si
n), and this amplitude changes by 2e at 180 °. Here, a case is considered where measurement is performed so that scanning of one screen is constituted by 90 °. Fig. 9 (a) and (b)
, When the scanning is started from the point B, the radius increases by e until the point A is reached. Therefore, in one-screen scanning at 90 °, point B ′ of the pinhole pitch should be originally scanned, but A having a radius larger than the point B ′ by the eccentricity e is used.
Pass through a point. Therefore, the area between the points B 'and A is excessively scanned, and the screen becomes white. Conversely, when the point is between the point B 'and the point C, the scanning is insufficient and the screen becomes black. Actually, since the scanning is performed by the arc, the stripe generated due to the eccentricity has a shape as shown in FIG.
【0005】この縞を消去するためには、偏心量を充分
に小さくしなければならない。なお、偏心が大きくて
も、1画面を2回以上の走査で構成することにより、偏
心により発生する縞は低減するが、S/Nが悪化してし
まう。従来、この偏心量の調整は非常に困難であり、自
ずとピンホール基板とモータとの分離・交換も不可能で
あった。In order to eliminate these stripes, the amount of eccentricity must be made sufficiently small. In addition, even if the eccentricity is large, by forming one screen with two or more scans, the stripes generated due to the eccentricity are reduced, but the S / N is deteriorated. Conventionally, it has been very difficult to adjust the amount of eccentricity, and it has not been possible to naturally separate and replace the pinhole board and the motor.
【0006】本発明は上記従来技術の課題を踏まえて成
されたものであり、偏心が大きい状態でも、縞の発生し
難いピンホール配置とされたピンホール基板を有する共
焦点用光スキャナを提供することを目的としたものであ
る。なお、本明細書において用いられる用語「画面」、
「条」および「仮想トラック」はそれぞれ次のような意
味である。 「画面」:複数のピンホールに基づいて得られる試料の
像が投影または表示さ れる画面のことである。 「条」 :1画面の走査に係わる一続きのピンホール列
(あるいはピンホール 群)を指す。 「仮想トラック」:ピンホールが配置されるピンホール
基板上の領域であって、 ピンホール基板を回転方向に所
定の間隔で複数個に分割した径方向 に延びるピンホール
配置領域を指す。なお、図1では仮想トラック を放射状
の鎖線で表わしてある。これらの仮想トラックに付した
番 号を、仮想トラックNoあるいはトラックNoと称す
る。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and provides a confocal optical scanner having a pinhole substrate having a pinhole arrangement in which stripes are unlikely to occur even in a state of large eccentricity. It is intended to do so. The term “screen” used in this specification,
“Article” and “virtual truck” have the following meanings, respectively.
The taste. "Screen": A sample obtained based on multiple pinholes
A screen on which an image is projected or displayed . "Art": A series of pinhole rows related to scanning one screen
(Or pinhole group). "Virtual track": Pinhole where pinhole is placed
An area on the substrate where the pinhole substrate is
Pinholes extending in the radial direction divided into multiple pieces at regular intervals
Refers to the placement area. In FIG. 1, the virtual tracks are radially arranged.
Are indicated by chain lines. Attached to these virtual trucks
A numbered, referred to as the virtual track No or track No
You.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するたけ
の本発明の構成は、複数のピンホ−ルが形成されたピン
ホ−ル基板を回転させ、このピンホ−ル基板を通過した
照射光を試料に対して走査する共焦点用光スキャナにお
いて、前記複数のピンホールは、前記ピンホール基板上
の仮想トラック上にそれぞれ配置されると共に関連付け
られた一連のピンホールを1条のピンホール列として前
記ピンホール基板の半径方向に複数条のピンホール列が
配置され、それら複数条のピンホール列の各ピンホール
はその中心位置の半径がそれぞれ異なり、かつ各条のピ
ンホールについて回転方向に対して順次番号を付した場
合走査の順番に内径側が奇数番目で外径側が偶数番目ま
たは内径側が偶数番目で外径側が奇数番目であるように
形成されると共に各条のピンホール列における最内周と
最外周のピンホールは仮想トラックの1トラック分離れ
た位置に配置されるように形成されてなることを特徴と
する。 SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, a configuration of the present invention is to rotate a pinhole substrate on which a plurality of pinholes are formed, and apply irradiation light passing through the pinhole substrate to a sample. In the confocal optical scanner for scanning with respect to, the plurality of pinholes are provided on the pinhole substrate.
Placed and associated on each virtual track
A series of pinholes as a row of pinholes
There are multiple rows of pinholes in the radial direction of the pinhole board.
Each pinhole of those multiple pinhole rows arranged
Have different radii at the center, and
If the holes are sequentially numbered in the direction of rotation
In the scanning order, the inner diameter side is odd-numbered and the outer diameter side is even-numbered.
Or the inner diameter side is even-numbered and the outer diameter side is odd-numbered.
As well as the innermost circumference of each row of pinhole rows
The outermost pinhole is separated from the virtual track by one track
Characterized by being formed so as to be placed at
I do.
【0008】[0008]
【作用】ピンホール基板の半径方向に複数条のピンホー
ル列を配置する。それら複数条のピンホール列の各ピン
ホールはその中心位置の半径がそれぞれ異なり、かつ各
条のピンホールについては回転方向に対して内径側が奇
数番目で外径側が偶数番目または内径側が偶数番目で外
径側が奇数番目となるように形成し、しかも各条のピン
ホール列における最内周と最外周のピンホールは仮想ト
ラックの1トラック分離れた位置になるように配置す
る。ピンホール基板の回転が進と、偏心による半径位置
のずれ量は大きくなる。従来のピンホール列では回転角
度に比例してずれ量が単調に増加したため、ピンホール
列の端で走査される部分の縞の幅も大きくなっていた。
本発明では、各状のピンホール列の最内周と最外周のピ
ンホールが仮想トラックの1トラック分しか離れていな
いため、縞の幅は従来に比べて格段に狭くなる。 [ Function ] A plurality of pin holes in the radial direction of the pinhole substrate
Arrange rows of files. Each pin of the multiple pinhole row
Each hole has a different radius at the center, and
For the pinhole of the ridge, the inside diameter side is odd
The outer diameter side is an even number or the inner diameter side is an even number
It is formed so that the radial side is odd-numbered and
The innermost and outermost pinholes in the hole row are virtual toes.
Position the rack so that it is one track away from the rack.
You. Radial position due to eccentricity as the rotation of the pinhole substrate advances
Becomes large. Rotation angle in conventional pinhole row
The amount of deviation monotonically increased in proportion to the
The width of the fringes in the portion scanned at the end of the row also increased.
In the present invention, the innermost and outermost pins of each pinhole row are arranged.
Hole is only one track away from the virtual track
Therefore, the width of the stripe is much smaller than in the past.
【0009】[0009]
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。な
お、共焦点用光スキャナとしての説明は、従来のものと
同様であるため、以下の説明では、ピンホール配置につ
いてのみ説明する。図1は本発明の共焦点用光スキャナ
を構成するピンホ−ル基板のピンホ−ル配置を示す具体
例である。このピンホ−ル配置の特徴としては、1画面
を複数条のピンホール列で走査を行い、かつ、1画面上
の複数条のピンホ−ル列を構成する全てのピンホールの
中心位置の半径が異なるように配置されたことを特徴と
する。具体的には、図1に示すように、まず基板上に放
射状の仮想トラックを想定して、この仮想トラック上の
任意の半径にピンホールが配置されており、1画面は、
N個のピンホールの走査によって構成されている。この
ピンホール群に対して、 回転方向(仮想トラックN0):i=1,2,──,N 径方向(内側より):j1,j2,──,jN と番号付けがされている(図1では、N=7)。また、
径方向(j方向)に、各ピンホールの半径をr1,r2,
─,rNとする。なお、径の増分sは、全てのピンホー
ル間で一定とする。つまり、 rj+1=rj+s ただし、 r1=r0+sとする。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings. Since the description of the confocal optical scanner is the same as that of the conventional one, only the pinhole arrangement will be described below. FIG. 1 is a specific example showing a pinhole arrangement of a pinhole substrate constituting a confocal optical scanner of the present invention. The feature of this pinhole arrangement is that one screen is scanned by a plurality of pinhole rows, and the radius of the center position of all the pinholes constituting the plurality of pinhole rows on one screen is reduced. It is characterized by being arranged differently. Specifically, as shown in FIG. 1, first, a radial virtual track is assumed on a substrate, and a pinhole is arranged at an arbitrary radius on the virtual track.
It is configured by scanning of N pinholes. Rotation direction (virtual track N 0 ): i = 1, 2, ──, N Radial direction (from inside): j 1 , j 2 , ──, j N (N = 7 in FIG. 1). Also,
In the radial direction (j direction), let the radius of each pinhole be r 1 , r 2 ,
R, r N. Note that the diameter increment s is constant between all pinholes. That is, r j + 1 = r j + s, where r 1 = r 0 + s.
【0010】このようなピンホール配置とすると、従
来、半径が単調に増加するピンホール列(渦巻き形状)
で走査する場合は、図2(イ)に示すように、偏心によ
るずれδ(=g×i)は、回転方向(トラックNo.)
iに比例して、偏心による隣接ピンホール間のギャップ
(半径方向の本来の位置からのずれ)gずつ大きくな
り、最後のピンホール(i=N)では、偏心によるずれ
δはg×Nとなり、本来rNを走査しなければならない
ところを偏心で引き戻されて、rN’を走査してしま
う。ここで、図2(ロ)に示すように、走査ピッチp1
を2倍のp2(=2・p1)とすると、2条で1画面が
構成されることになる。すると、N/2個目で最上段が
走査されるが、この時の偏心によるずれは、g・N/2
であり、1条のものより低減される。しかし、走査ピッ
チが2倍となるため、画質は荒くなるという問題を招
く。この時、図2(ハ)に示すように、第2条のピンホ
ールの中心半径を全体に第1条とp1だけずらすと、ち
ょうど第1条の間を走査するようになり、画質は、1条
のものと同等で、かつ偏心の影響も低減される。この条
は2条に限らず、3以上の多条でも良い。この順次単調
に増加する条数を極限にもっていくと、N条となる。つ
まり隣り合うピンホールは、独立に半径を決められるの
で、偏心の影響を最小にするパターンを選ぶことがで
き、円形のパターンとしては、放射状の等角ピッチにな
る。これが上述の具体例に示すピンホール配置である。With such a pinhole arrangement, conventionally, a pinhole row (a spiral shape) whose radius monotonically increases.
In the case of scanning in the direction of rotation, as shown in FIG. 2A, the deviation δ (= g × i) due to the eccentricity depends on the rotation direction (track No.).
Gap between adjacent pinholes due to eccentricity in proportion to i
(Displacement from the original position in the radial direction)
In the last pinhole (i = N), deviation due to eccentricity
δ becomes g × N, and the point where the scanning of rN should be performed is eccentrically pulled back to scan rN ′. Here, as shown in FIG.
Is twice as p2 (= 2 · p1), two screens constitute one screen. Then, the uppermost stage is scanned by the N / 2-th scan, but the deviation due to the eccentricity at this time is gN / 2
, Which is less than that of the single article. However, since the scanning pitch is doubled, the image quality becomes rough. At this time, as shown in FIG. 2C, if the center radius of the pinhole of the second row is shifted entirely by p1 from the first row, the scanning will start exactly between the first row and the image quality is It is equivalent to that of Article 1, and the effect of eccentricity is reduced. The number of the articles is not limited to two, but may be three or more. If the number of monotonically increasing rows is brought to the limit, the number of rows becomes N. That is, since the radius of adjacent pinholes can be determined independently, a pattern that minimizes the effect of eccentricity can be selected, and a circular pattern has a radial equiangular pitch. This is the pinhole arrangement shown in the above specific example.
【0011】また、図1のピンホール配置では、回転角
度方向に順次番号を付与したピンホ−ルの、走査の順番
に内径側が奇数番目で、外径側が偶数番目、かつ、内径
側では半径が単調に増加し、外径側では単調に減少する
ように、次の条件で配置してある。(Nは奇数とし、N
/2は切り上げる。) (1)1≦j≦N/2(内径側の半分)の場合、 ピンホールの配置される半径:rj=r0+s×j── ピンホールの配置されるトラック番号:i=2j−1─
─ (2)N/2<j≦N(外径側の半分)の場合、 ピンホールの配置される半径:rj=r0+s×j── ピンホールの配置されるトラック番号:i=N−{2(j
−N/2)−1}──In the pinhole arrangement shown in FIG. 1, the pinholes sequentially numbered in the rotation angle direction are odd-numbered on the inner diameter side, even-numbered on the outer diameter side, and have a radius on the inner diameter side in the scanning order. They are arranged under the following conditions so that they increase monotonically and decrease monotonically on the outer diameter side. (N is an odd number, N
/ 2 is rounded up. (1) In the case of 1 ≦ j ≦ N / 2 (half of the inner diameter side), the radius at which the pinhole is arranged: r j = r 0 + s × j── The track number at which the pinhole is arranged: i = 2j -1─
─ (2) When N / 2 <j ≦ N (half of the outer diameter side) Radius where pinhole is arranged: r j = r 0 + s × j── Track number where pinhole is arranged: i = N- {2 (j
−N / 2) -1} ──
【0012】このようなピンホール配置とされたピンホ
ール基板をモータなどに取り付けて回転させると、図3
に示す順序で走査が行われる。なお、図3はN=34の
場合を示す。ここで、偏心eによって、真の半径rとは
異なるr’を走査してしまう場合を考える。一般に、ピ
ンホール基板1回転で複数の画面を測定するため(従来
技術の項で示した図8の例では、16条=16画/
周)、1画面中での偏心による半径位置のずれ量(また
は隣接ピンホール間のギャップ)は、角度に対して、単
調に増加または減少している。この隣接ピンホール間の
ギャップをg[μm/ピンホール]とすると、内径側か
らj番目のピンホールの半径位置のずれは、 rj’=rj+i×g── となる。When the pinhole board having such a pinhole arrangement is mounted on a motor or the like and rotated, the pinhole board shown in FIG.
The scanning is performed in the order shown in FIG. FIG. 3 shows a case where N = 34. Here, consider a case where an eccentricity e causes scanning of r 'different from the true radius r. Generally, in order to measure a plurality of screens by one rotation of the pinhole substrate (in the example of FIG. 8 shown in the section of the prior art, 16 lines = 16 images /
The amount of deviation of the radial position (or the gap between adjacent pinholes) due to eccentricity in one screen monotonously increases or decreases with respect to the angle. Assuming that the gap between the adjacent pinholes is g [μm / pinhole], the deviation of the radial position of the j-th pinhole from the inner diameter side is r j ′ = r j + i × g──.
【0013】従来の場合、最後のピンホールr N のずれ
δはg×Nである。これに対し本発明では、最後のピン
ホールr N が図1に示すように最初のピンホールからトラ
ック1つ分しか離れていないため、最後のピンホールr
N のずれδはg×1(=g)である。従来のものに比べ
て1/Nのずれしか生ぜず、縞の幅は従来の場合の1/
Nと大幅に低減している。ここで、中間部分の明暗むら
について考察する。図3に示すピンホールの配置は、内
から外周方向へ向うピンホール(jの順序)の走査の順
番(iの順序)は、2ずつずれている(図8に示した従
来例では1ずつずれている)。例えば、i=1,2,
3,...に対して、下の列は、j=1,3,
5,...、上の列は、j=32,30,28,...
である。すなわち、図4に示すように、真の半径rから
偏心eによってずれる量δは、全て2gである。 なお、
本発明においては、jの変化に対してiの変化は次のよ
うになる。内周側では、式から、 ij+1−ij={2(j+1)−1}−(2j−1)=2となり、外周側では式より、 ij+1−ij =N−{2((j+1)−N/2)−1}−[N−{2(j−N/2)−1}] =−2 となる。これは、内周側では2gずつずれ、偏心のない
場合より広い面積を走査し(したがって、画像としては
暗くなる)、外周側は−2gずつずれ、偏心のない場合
より狭い面積を走査する(したがって、画像は明るくな
る)ことを表す。偏心eによって生ずる明暗むらに係る
ずれ量δ’は4gである。 なお、従来のものでは、gず
つずれて偏心のない場合より広い面積を走査するか、−
gずつずれて偏心のない場合より狭い面積を走査するか
であり、縞以外の領域においては全体が暗くなるか明る
くなるかのいずれかであった。 In the conventional case, the displacement of the last pinhole r N
δ is g × N. In contrast, in the present invention, the last pin
The hole r N moves from the first pinhole as shown in FIG.
The last pinhole r
The shift δ of N is g × 1 (= g). Compared to conventional one
And the width of the stripe is 1 / N that of the conventional case.
N is greatly reduced. Here, the light and dark unevenness of the middle part
Is considered. In the arrangement of the pinholes shown in FIG. 3, the scanning order (the order of the i) of the pinholes (the order of the j) from the inside to the outer peripheral direction is shifted by two (in the conventional example shown in FIG. 8, one by one). Is shifted). For example, i = 1,2,2
3,. . . In the lower column, j = 1, 3,
5 ,. . . , The upper row is j = 32, 30, 28,. . .
It is. That is, as shown in FIG. 4, the amount δ deviated from the true radius r by the eccentricity e is 2 g in all cases. In addition,
In the present invention, the change of i with respect to the change of j is as follows.
Swell. On the inner circumference side, from the equation, ij + 1-ij = {2 (j + 1) -1}-(2j-1) = 2 , and on the outer circumference side, ij + 1-ij = N- = 2 ((j + 1) -N / 2) -1}-[N- {2 (j-N / 2) -1}] =-2. This means that the inner circumference shifts by 2 g and scans a wider area than when there is no eccentricity (therefore, as an image,
Darker ), the outer circumference is shifted by -2g and there is no eccentricity
Scan a smaller area (so the image will not be brighter)
). Pertaining to uneven brightness caused by eccentricity e
The shift amount δ ′ is 4 g. In addition, in the conventional thing, g
Scan a wider area than when there is no eccentricity by shifting, or
Do you scan a smaller area than when there is no eccentricity shifted by g
In areas other than stripes, the entire area becomes darker or brighter.
Was one of them.
【0014】ここで、例えば、1画面がN=34個のピ
ンホールの走査によって構成され、偏心によるギャップ
gを1μmとすると、従来のものでは1画面当たりのず
れδ(縞の幅)は34μmであるが、本発明でのずれδ
(縞の幅)は1μmである。なお、本発明での明暗に係
わるずれ量δ’は4g=4μmである(Nには関係しな
い)が、1画面上でのその明暗の違いは実質上無視でき
る程度のものである。上記のように縞の幅34μmが1
μmに減少したことの方がより特徴的であり、それが本
発明の顕著な効果でもある。 Here, for example, one screen is constituted by scanning of N = 34 pinholes, and a gap due to eccentricity is formed.
Assuming that g is 1 μm, the conventional one is
The deviation δ (width of the stripe) is 34 μm, but the deviation δ in the present invention is
(The stripe width) is 1 μm. It should be noted that in the present invention,
The deviation δ ′ is 4 g = 4 μm (regardless of N).
), But the difference in brightness on one screen can be ignored
It is only about. As mentioned above, the stripe width of 34 μm is 1
μm is more characteristic,
This is also a remarkable effect of the invention.
【0015】なお、上記実施例では、回転角度方向に順
次番号を付与したピンホ−ルの、走査の順番に内径側が
奇数番目で、外径側が偶数番目、かつ、内径側では半径
が単調に増加し、外径側では単調に減少するようにピン
ホールを配置したが、 (1)走査の順番に内径側が奇数番目で、外径側が偶数
番目、かつ、内径側では半径が単調に減少し、外径側で
は単調に増加する。 (2)走査の順番に内径側が偶数番目で、外径側が奇数
番目、かつ、内径側では半径が単調に増加し、外径側で
は単調に減少する。 (3)走査の順番に内径側が偶数番目で、外径側が奇数
番目、かつ、内径側では半径が単調に減少し、外径側で
は単調に増加する。 ようにピンホールを配置してもよく、同様の効果を発揮
することができる。 また、図1の(ハ)のパターンも1
画面を構成する最内周と最外周のピンホールは仮想トラ
ックの1トラック分離れた位置に配置されているため、
同様の効果を発揮することができる。 In the above embodiment, in the pinholes sequentially numbered in the rotation angle direction, the inner diameter side is odd-numbered, the outer diameter side is even-numbered, and the radius monotonically increases on the inner diameter side in the scanning order. However, the pinholes are arranged so as to monotonically decrease on the outer diameter side. (1) In the order of scanning, the inner diameter side is odd-numbered, the outer diameter side is even-numbered, and the radius decreases monotonically on the inner diameter side. It increases monotonically on the outer diameter side. (2) In the order of scanning, the inner diameter side is even-numbered, the outer diameter side is odd-numbered, and the radius monotonically increases on the inner diameter side and decreases monotonically on the outer diameter side. (3) In the scanning order, the inner diameter side is even-numbered, the outer diameter side is odd-numbered, and the radius monotonically decreases on the inner diameter side and increases monotonically on the outer diameter side. Pinholes can be arranged as shown, and the same effect is exhibited
can do. In addition, the pattern shown in FIG.
The innermost and outermost pinholes that make up the screen are virtual
Is located one track away from the
Similar effects can be exerted.
【0016】また、上記実施例に示した単山配置のもの
ではなく、図5(イ)に示すような双山配置でも、偏心
によって生ずる明暗むらに係るずれ量δ’は図5(ロ)
に示すように10g程度となる。 Further, the eccentricity is not limited to the single-mountain arrangement shown in the above embodiment, but to the double-mountain arrangement as shown in FIG.
The shift amount δ ′ related to the uneven brightness caused by the unevenness is shown in FIG.
As shown in FIG.
【0017】要は、1画面を走査する複数のピンホール
の中心位置の半径が異なるように配置すると共に、それ
らピンホール列の内径側が奇数番目で外径側が偶数番目
または内径側が偶数番目で外径側が奇数番目となるよう
にし、しかも最内周と最外周のピンホールは仮想トラッ
クの1トラック分離れた位置になるように配置すること
により、偏心により発生する縞の幅を低減することがで
きる。 In short, a plurality of pinholes for scanning one screen
Of the center position of the
The inner diameter side of the pinhole row is odd-numbered and the outer diameter side is even-numbered.
Or make the inner diameter side an even number and the outer diameter side an odd number
The innermost and outermost pinholes are virtual tracks.
To be positioned one track apart
By this, the width of the stripe generated due to eccentricity can be reduced.
Wear.
【0018】次に、1画面を走査する場合に、上記実施
例に示したような1つのピンホールではなく、同時に複
数のピンホールを用いると、測定を高速化することがで
きる。例えば、図6に示すように、放射状にピンホール
が配置されており、同一の角度θi(i=1,2,─
─,Nm)にピッチpだけ離して2つのピンホールを置
く場合を考える。この場合、隣の角度θi+1にあるピン
ホールの半径は、走査ピッチsだけずれた位置にある。
これをj1,j2,──,jNとすると、1画面を構成す
るために必要なピンホールの数Nは、 Nm=p/s [個] となる。マルチピンホール構成では、視野の大きさQが
どのような値であっても、常に角度方向にNmだけ走査
が行われた時に、1画面の測定が完了する。これをシン
グルピンホール(同一の角度θ上に1つのピンホール)
構成では、走査すると、Nm倍の時間がかかる。したが
って、半径方向でp[μm]、周方向でNm[個]が1
つのブロックを構成していると考えることができ、マル
チピンホール構成の場合は、このブロックを1画面とし
て取り扱えば良く、測定を高速化できる。このようなマ
ルチピンホール構成においても、上記実施例にて示した
ような構成のピンホール配置を合わせて実施することは
可能であり、偏心により発生する縞の幅を低減すること
ができると共に、測定の高速化も可能となる。Next, when one screen is scanned, if a plurality of pinholes are used at the same time instead of one pinhole as shown in the above embodiment, the measurement can be speeded up. For example, as shown in FIG. 6, pinholes are radially arranged, and the same angle θ i (i = 1, 2,.
─, N m ) are considered to place two pinholes separated by a pitch p. In this case, the radius of the pinhole at the adjacent angle θ i + 1 is at a position shifted by the scanning pitch s.
Assuming these as j 1 , j 2 , ──, j N , the number N of pinholes required to compose one screen is N m = p / s [number]. In a multi-pinhole structure, whatever value the field of view of the magnitude Q is always when the scan angle direction by N m is performed, one screen measurements is completed. This is a single pinhole (one pinhole on the same angle θ)
In the configuration, when the scanning takes N m times time. Therefore, p [μm] in the radial direction and N m [number] in the circumferential direction are 1
It can be considered that one block is configured. In the case of a multi-pinhole configuration, this block may be treated as one screen, and the measurement can be speeded up. Even in such a multi-pinhole configuration, it is possible to implement together with the pinhole arrangement of the configuration shown in the above embodiment, and it is possible to reduce the width of the stripe generated due to eccentricity, Measurement can be speeded up.
【0019】次に、上記実施例のような等角ピッチにピ
ンホールが配置されるような場合、つまり、放射状の仮
想トラックの上にピンホールが配置されている時には、
例え、走査の順番が螺旋状であっても、必ず外周側は、
内周側より、仮想トラックの間隔は広がるため、外周側
では内周側に比べて光量(密度)は減少することにな
り、光走査時の明暗むらを引き起こすことになる。この
光走査時の明暗むらのないピンホール配置としては、本
願出願人により特願平03−286112号「共焦点用
光スキャナ」がある。この既出願については図示にての
説明は省略するが、仮想トラックを幅一定の帯と考え、
内側に巻き込むような配置とする。この場合、仮想トラ
ックの外周は、等角ピッチにピンホールが配置されたも
のに比べて小さくなる。また、仮想トラック上のマルチ
ピンホール列が、ピッチpの等ピッチで並んでいるとす
れば、ピンホール間距離は、径に関わらず一定となる。
特に、このピッチpと仮想トラックの幅が等しいとする
と、正方に配置した場合と同等の密度となる。なお、螺
旋の曲率は、一般には充分大きいため、ピッチpの範囲
では、ほぼ直線であり、曲がりの影響は無視できる。結
果、ピンホール基板の内外周での明暗むらがなくなる配
置にできる。このような場合においても、上記実施例に
て示したような構成のピンホール配置を合わせて実施す
ることは可能であり、偏心により発生する縞の幅を低減
することができると共に、ピンホール基板の内外周での
明暗むらのない光走査も可能となる。Next, when the pinholes are arranged at an equiangular pitch as in the above embodiment, that is, when the pinholes are arranged on the radial virtual track,
For example, even if the scanning order is helical,
Since the interval between the virtual tracks is wider than the inner circumference, the amount of light (density) on the outer circumference is smaller than that on the inner circumference, causing uneven brightness during light scanning. As a pinhole arrangement free from uneven brightness during light scanning, there is Japanese Patent Application No. 03-286112 “Confocal Optical Scanner” by the present applicant. Although the description in the drawings is omitted for this already-filed application, the virtual track is considered to be a band having a constant width,
It is arranged to be rolled up inside. In this case, the outer circumference of the virtual track is smaller than that in which the pinholes are arranged at a regular pitch. If the multi-pinhole rows on the virtual track are arranged at the same pitch of the pitch p, the distance between the pinholes is constant regardless of the diameter.
In particular, assuming that the pitch p is equal to the width of the virtual track, the density is equivalent to that of a square arrangement. Since the curvature of the spiral is generally sufficiently large, the spiral is almost straight within the range of the pitch p, and the influence of the bending can be ignored. As a result, an arrangement can be made in which unevenness in brightness between the inner and outer peripheries of the pinhole substrate is eliminated. Even in such a case, it is possible to implement the pinhole arrangement having the configuration as described in the above embodiment together, and it is possible to reduce the width of the stripe generated due to the eccentricity and to reduce the width of the pinhole substrate. It is also possible to perform optical scanning on the inner and outer circumferences without uneven brightness.
【0020】次に、図示にての説明は省略するが、上記
ピンホ−ル基板がその焦点位置に配置されると共に、ピ
ンホ−ル基板に配置形成された複数のピンホ−ルとは、
それぞれ光軸に対して同位置となるように配置形成され
た複数のマイクロレンズを有する集光基板を備えた共焦
点用光スキャナとすることにより、光利用効率もさらに
向上することができる。Next, although not shown in the drawings, the pinhole substrate is arranged at the focal position, and the plurality of pinholes arranged on the pinhole substrate are as follows.
By using a confocal optical scanner including a condensing substrate having a plurality of microlenses arranged so as to be at the same position with respect to the optical axis, the light use efficiency can be further improved.
【0021】[0021]
【発明の効果】以上、実施例と共に具体的に説明したよ
うに、本発明によれば、偏心が大きい状態でも、縞の発
生し難いピンホール配置とされたピンホール基板を有す
る共焦点用光スキャナを実現でき、偏心調整が容易とな
り、ピンホル基板とモータとの分離・交換なども可能と
なる。As described above in detail with the embodiments, according to the present invention, even when the eccentricity is large, the confocal light having the pinhole substrate having the pinhole arrangement in which the stripe is hardly generated. The scanner can be realized, the eccentricity can be easily adjusted, and the pinhole board and the motor can be separated and exchanged.
【図1】本発明の共焦点用光スキャナを構成するピンホ
−ル基板のピンホ−ル配置を示す具体例である。FIG. 1 is a specific example showing a pinhole arrangement of a pinhole substrate constituting a confocal optical scanner of the present invention.
【図2】本発明の共焦点用光スキャナに用いるピンホ−
ル基板のピンホ−ルの配置方法を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a pinhole used in the confocal optical scanner of the present invention.
FIG. 4 is a diagram for explaining a method of arranging pin holes on a metal substrate.
【図3】図1のピンホールパターンを回転した際の走査
の順番を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the order of scanning when the pinhole pattern of FIG. 1 is rotated.
【図4】本発明による偏心によるずれ量の低減を説明す
るための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a reduction in a shift amount due to eccentricity according to the present invention.
【図5】本発明の他の実施例による走査の順番および偏
心によるずれ量を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a scanning order and a shift amount due to eccentricity according to another embodiment of the present invention.
【図6】本発明の他の実施例のピンホール配置を示す図
である。FIG. 6 is a diagram showing a pinhole arrangement according to another embodiment of the present invention.
【図7】共焦点用光スキャナを用いた共焦点顕微鏡の一
例を示す構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram illustrating an example of a confocal microscope using a confocal optical scanner.
【図8】共焦点用光スキャナに用いるピンホ−ル基板の
従来例である。FIG. 8 shows a conventional example of a pinhole substrate used for a confocal optical scanner.
【図9】偏心による縞の発生を説明する図である。FIG. 9 is a diagram illustrating the generation of fringes due to eccentricity.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−302215(JP,A) 特開 平4−330412(JP,A) 特開 平4−347801(JP,A) 特表 平1−503493(JP,A) 特表 平5−508235(JP,A) Appl.Phys.Lett,vo l.53(8)(22 August 1988),p.716−718;G.Q.Xia o et al.:”Real−tim e confocal scannin g optical microsco pe" SCANNING,7[2 ](1985),p.97−108 JOURNAL OF THE OP TICAL SOCIETY OF A MERICA,58[5](1968),p. 661−664 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02B 21/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-1-302215 (JP, A) JP-A-4-330412 (JP, A) JP-A-4-347801 (JP, A) 503493 (JP, A) Table 5-5-235235 (JP, A) Appl. Phys. Lett, vol. 53 (8) (22 August 1988), p. 716-718; Q. Xiao et al. : "Real-time confocal scanning optical microscopic" SCANNING, 7 [2] (1985), p. 97-108 JOURNAL OF THE OP TICAL SOCIALY OF A MERICA, 58 [5] (1968), pp. 661-664 (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) G02B 21/00
Claims (4)
基板を回転させ、このピンホ−ル基板を通過した照射光
を試料に対して走査する共焦点用光スキャナにおいて、 前記複数のピンホールは、前記ピンホール基板上の仮想
トラック上にそれぞれ配置されると共に関連付けられた
一連のピンホールを1条のピンホール列として前記ピン
ホール基板の半径方向に複数条のピンホール列が配置さ
れ、それら複数条のピンホール列の各ピンホールはその
中心位置の半径がそれぞれ異なり、かつ各条のピンホー
ルについて回転方向に対して順次番号を付した場合走査
の順番に内径側が奇数番目で外径側が偶数番目または内
径側が偶数番目で外径側が奇数番目であるように形成さ
れると共に各条のピンホール列における最内周と最外周
のピンホールは仮想トラックの1トラック分離れた位置
に配置されるように形成されてなることを特徴とする共
焦点用光スキャナ。1. A confocal optical scanner for rotating a pinhole substrate on which a plurality of pinholes are formed, and scanning a sample with irradiation light passing through the pinhole substrate. Hall, associated respectively disposed Rutotomoni before Symbol pinhole on the virtual track on the substrate
A series of pinholes is formed as a single row of pinholes.
Multiple pinhole rows are arranged in the radial direction of the hole substrate.
The pinholes of the multiple pinhole rows are
The radius of the center position differs from each other, and
Scanning when numbers are sequentially assigned to the rotation direction
In this order, the inner diameter side is odd-numbered and the outer diameter side is even-numbered or inner.
It is formed so that the radial side is even and the outer diameter is odd.
And the innermost and outermost circumferences of each row of pinholes
Pinhole is one track away from the virtual track
An optical scanner for confocal , characterized in that it is formed so as to be arranged at a position .
て、前記複数条のピンホール列は、そのピンホールの中心位
置の半径が内径側では単調に増加し外径側では単調に減
少するか、または内径側では単調に減少し外径側では単
調に増加するように配置された ことを特徴とする共焦点
用光スキャナ。2. The confocal optical scanner according to claim 1, wherein the plurality of pinhole rows are located at the center positions of the pinholes.
The radius of the installation increases monotonically on the inner diameter side and decreases monotonically on the outer diameter side.
Or decrease monotonically on the inner diameter side and decrease monotonically on the outer diameter side.
An optical scanner for confocal, wherein the optical scanner is arranged so as to increase in tone .
ナにおいて、前記複数条のピンホール列は、前記ピンホール基板上の
放射状の仮想等角トラック上に同一ピッチで配置される
か、または螺旋状の仮想トラック上に配置された ことを
特徴とする共焦点用光スキャナ。3. The confocal optical scanner according to claim 1, wherein the plurality of pinhole rows are arranged on the pinhole substrate.
Arranged at the same pitch on radial virtual conformal tracks
Or a confocal optical scanner arranged on a spiral virtual track .
用光スキャナにおいて、 その焦点位置に前記ピンホ−ル基板が配置されると共
に、前記ピンホ−ル基板に配置形成された前記複数のピ
ンホ−ルとは光軸に対して同位置となるように配置形成
された複数のマイクロレンズを有する集光基板を備えた
構成としたことを特徴とする共焦点用光スキャナ。4. The confocal optical scanner according to claim 1, wherein said pinhole substrate is disposed at a focal position thereof, and said plurality of pinholes are formed on said pinhole substrate. A confocal optical scanner, comprising: a light-collecting substrate having a plurality of microlenses arranged and formed at the same position with respect to the optical axis.
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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