JP3094657B2 - 共焦点用光スキャナの調整装置 - Google Patents

共焦点用光スキャナの調整装置

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JP3094657B2
JP3094657B2 JP13861192A JP13861192A JP3094657B2 JP 3094657 B2 JP3094657 B2 JP 3094657B2 JP 13861192 A JP13861192 A JP 13861192A JP 13861192 A JP13861192 A JP 13861192A JP 3094657 B2 JP3094657 B2 JP 3094657B2
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由美子 又野
健雄 田名網
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    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/0004Microscopes specially adapted for specific applications
    • G02B21/002Scanning microscopes
    • G02B21/0024Confocal scanning microscopes (CSOMs) or confocal "macroscopes"; Accessories which are not restricted to use with CSOMs, e.g. sample holders
    • G02B21/0036Scanning details, e.g. scanning stages
    • G02B21/0044Scanning details, e.g. scanning stages moving apertures, e.g. Nipkow disks, rotating lens arrays

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、共焦点蛍光顕微鏡など
に用いる共焦点用光スキャナに関し、特に共焦点用光ス
キャナを構成する集光ディスクとピンホールディスクの
位置合わせを簡便に行うための調整装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】図2は従来の共焦点用光スキャナの集光
ディスクとピンホールディスクの位置合わせを説明する
ための図である。図2において、1は共焦点用光スキャ
ナであり、この共焦点用光スキャナ1を構成するピンホ
ール基板11の集光ディスク111には、例えば、複数
のフレネルレンズやマイクロレンズなどの集光手段が螺
旋状に、また、ピンホールディスク112には、例え
ば、複数のピンホールが集光手段と同一ピッチで螺旋状
にそれぞれ形成されており、集光手段とピンホールとの
x,y,θ方向の位置合わせを行うことにより、集光手
段を介して、ピンホールへの集光効率を上げている。
【0003】この集光手段とピンホールの位置合わせ
は、従来は、集光ディスク111の集光手段により絞ら
れ、ビームスプリッタ12を介して、ピンホールディス
ク112面上に結像されたレーザ光のビームスポット
を、低倍率リレーレンズ2を介して、カメラ3(または
接眼レンズでも良い)で観察して、xyθステージ5
で、ピンホールとレーザ光のビームスポットのx,y方
向の位置を調整し、また、ピンホール透過レーザパワー
がピンホールディスク112全面において最大となるよ
うに、パワーメータ4を用いて、モータ13により、ピ
ンホール基板11を回転させながらθ方向の位置を調整
していくというように、微調整を繰り返し行うことによ
り、集光ディスク111とピンホールディスク112の
位置合わせが行われていた。
【0004】
【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の位置合わせにおい
て、ピンホールディスク112面上に結像されたレーザ
光のビームスポットをカメラ3(または接眼レンズ)で
観察する場合、1度に1部分しか観察できず、そのため
に、広い範囲の観察を行う必要があり、低観察倍率で行
っていた。したがって、全面均一の位置合わせは、θ方
向の微小なずれにより困難となり、集光ディスク111
とピンホールディスク112の位置合わせには、かなり
の時間を要していた。
【0005】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、集光ディスクにより絞られたレー
ザ光のビームスポットとピンホールの位置を高倍率で観
察して、画像処理によりその中心座標を求め、2組の位
置関係からxyθの高精度な調整量を算出することによ
り、1部分の測定で全面を簡単に位置合わせ可能にでき
る共焦点用光スキャナの調整装置を提供することを目的
としたものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本考案の構成は、複数の集光手段が形成された集光デ
ィスクと複数のピンホ−ルが形成されたピンホ−ルディ
スクから成るピンホ−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
用光スキャナにおける前記集光手段とピンホールとのx
yθ方向の位置合わせための調整装置であって、前記集
光手段によりレーザ光が集光される前記ピンホールディ
スク面を高倍率で観察する光学系と、この光学系から前
記複数の集光手段によるレーザ光のビームスポットおよ
び前記ピンホールのそれぞれの中心座標を算出すると共
に、下記数式によって、前記集光手段によるレーザ光の
ビームスポットと前記ピンホールの位置ずれを求める画
像処理演算部と、この画像処理演算部から出力される前
記位置ずれを基にして、位置合わせを行うxyθステー
ジと、を備えた構成としたことを特徴とするものであ
る。 xi=x0+Xicosθ−Yisinθ yi=y0+Xisinθ+Yicosθ θ=sin-1[(yi−yi+1)/√{(Xi−Xi+12+(Yi−Yi+12}] −tan-1{(Yi−Yi+1)/(Xi−Xi+1)} または、 θ=cos-1[(yi−yi+1)/√{(Xi−Xi+12+(Yi−Yi+12}] +tan-1{(Xi−Xi+1)/(Yi−Yi+1)} または、 θ=sin-1[(xi−xi+1)/√{(Xi−Xi+12+(Yi−Yi+12}] −tan-1{(Xi−Xi+1)/(−Yi+Yi+1)} または、 θ=cos-1[(xi−xi+1)/√{(Xi−Xi+12+(Yi−Yi+12}] +tan-1{(−Yi+Yi+1)/(Xi−Xi+1)} ただし、 (Xi,Yi)はレーザ光のビームスポット位置 (xi,yi)はピンホール位置 (x0,y0,θ)は調整量 iとi+1は異なるレーザ光のビームスポットとピンホ
ールの組 を示す。
【0007】
【作用】本発明によれば、高倍率の観察系と画像処理
系、および位置ずれ量算出式を用いた構成としており、
1部分の観察でも、全面の高精度な集光ディスクとピン
ホールディスクの位置合わせが簡便にできる。
【0008】
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
1は本発明の共焦点用光スキャナの集光ディスクとピン
ホールディスクの位置合わせを説明するための図であ
る。なお、図1において図2と同一要素には同一符号を
付して重複する説明は省略する。図1において、2aは
高倍率リレーレンズ、6は対物レンズ、7は透過照明で
あり、カメラ3を含む光学系により、集光ディスク11
1によりピンホールディスク112面上に絞られたレー
ザ光のビームスポット、および対物レンズ6を介して透
過照明7により照らされたピンホールを高倍率で観察す
る。8はカメラ3により撮らえたピンホールディスク1
12面上のレーザ光のビームスポット位置およびピンホ
ール位置の中心座標を求めると共に、下記数式によっ
て、集光手段によるレーザ光のビームスポットとピンホ
ールとの位置ずれを求める画像処理演算部である。 xi=x0+Xicosθ−Yisinθ yi=y0+Xisinθ+Yicosθ θ=sin-1[(yi−yi+1)/√{(Xi−Xi+12+(Yi−Yi+12}] −tan-1{(Yi−Yi+1)/(Xi−Xi+1)} または、 θ=cos-1[(yi−yi+1)/√{(Xi−Xi+12+(Yi−Yi+12}] +tan-1{(Xi−Xi+1)/(Yi−Yi+1)} または、 θ=sin-1[(xi−xi+1)/√{(Xi−Xi+12+(Yi−Yi+12}] −tan-1{(Xi−Xi+1)/(−Yi+Yi+1)} または、 θ=cos-1[(xi−xi+1)/√{(Xi−Xi+12+(Yi−Yi+12}] +tan-1{(−Yi+Yi+1)/(Xi−Xi+1)} ただし、 (Xi,Yi)はビームスポット位置 (xi,yi)はピンホール位置 (x0,y0,θ)は調整量 iとi+1は異なるビームスポットとピンホールの組 を示す。
【0009】5は画像処理演算部8により求められたレ
ーザ光のビームスポットとピンホールとの位置ずれを基
にして、集光ディスク111とピンホールディスク11
2の位置合わせの微調整を行うxyθステージである。
【0010】このような構成において、レーザ光は集光
ディスク111により絞られ、ビームスプリッタ12を
介して、ピンホールディスク112面で集光する。ま
た、ピンホールディスク112のピンホールは、顕微鏡
の透過照明7により観察できる。このピンホールディス
ク112面上のレーザ光のビームスポットとピンホール
の位置を高倍率リレーレンズ2aを介して、カメラ3に
撮り、画像処理演算部8により、2組の中心座標 (x1,y1)、(X1,Y1)、(x2,y2)、(X2
2) ただし、 (xi,yi)はピンホール位置 (Xi,Yi)はビームスポット位置 を求める。
【0011】次に、この2組の中心座標から、上記数式
1により、高精度な位置ずれ量 (x0,y0,θ) を算出し、xyθステージ5で調整が行われる。
【0012】なお、上記数式において、θの算出式に
は、 yi=y0+Xisinθ−Yicosθ yi+1=y0+Xi+1sinθ+Yi+1cosθ および、一般的に用いられている三角関数の和の合成の
公式 acosA+bsinA={√(a2+b2)}sin(A+α) ={√(a2+b2)}cos(A−β) ただし、 α=tan-1(a/b) (sinαとaが同符号に
なるように選ぶ) β=tan-1(b/a) (sinβとbが同符号に
なるように選ぶ) を用いている。
【0013】このように、上記実施例によれば、集光デ
ィスク111により絞られたレーザ光のビームスポット
とピンホールの位置を高倍率で観察して、画像処理演算
部8により、その中心座標を求め、2組の位置関係から
xyθの高精度な調整量を算出して、XYθステージ5
により調整している。したがって、1部分の測定で全面
を簡単に位置合わせ可能にできる。
【0014】
【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、高倍率の観察系と画像処理系、
および位置ずれ量算出式を用いた構成により、1部分の
観察でも、全面の高精度な集光ディスクとピンホールデ
ィスクの位置合わせが簡便にできる共焦点用光スキャナ
の調整装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の共焦点用光スキャナの集光ディスクと
ピンホールディスクの位置合わせを説明するための図で
ある。
【図2】従来の共焦点用光スキャナの集光ディスクとピ
ンホ−ルディスクの位置合わせを説明するための図であ
る。
【符号の説明】
1 共焦点用光スキャナ 2a 高倍率リレーレンズ 3 カメラ 5 xyθステージ 6 対物レンズ 7 透過照明 8 画像処理演算部 11 ピンホ−ル基板 12 ビ−ムスプリッタ 13 モ−タ 111 集光ディスク 112 ピンホ−ルディスク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 11/00 - 11/30 G02B 21/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の集光手段が形成された集光ディス
    クと複数のピンホ−ルが形成されたピンホ−ルディスク
    から成るピンホ−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
    スキャナにおける前記集光手段とピンホールとのxyθ
    方向の位置合わせための調整装置であって、 前記集光手段によりレーザ光が集光される前記ピンホー
    ルディスク面を高倍率で観察する光学系と、 この光学系から前記複数の集光手段によるレーザ光のビ
    ームスポットおよび前記ピンホールのそれぞれの中心座
    標を算出すると共に、下記数式1によって、前記集光手
    段によるレーザ光のビームスポットと前記ピンホールの
    位置ずれを求める画像処理演算部と、 この画像処理演算部から出力される前記位置ずれを基に
    して、位置合わせを行うxyθステージと、 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
    ナの調整装置。 【数式1】 xi=x0+Xicosθ−Yisinθ yi=y0+Xisinθ+Yicosθ θ=sin-1[(yi−yi+1)/√{(Xi−Xi+12+(Yi−Yi+12}] −tan-1{(Yi−Yi+1)/(Xi−Xi+1)} または、 θ=cos-1[(yi−yi+1)/√{(Xi−Xi+12+(Yi−Yi+12}] +tan-1{(Xi−Xi+1)/(Yi−Yi+1)} または、 θ=sin-1[(xi−xi+1)/√{(Xi−Xi+12+(Yi−Yi+12}] −tan-1{(Xi−Xi+1)/(−Yi+Yi+1)} または、 θ=cos-1[(xi−xi+1)/√{(Xi−Xi+12+(Yi−Yi+12}] +tan-1{(−Yi+Yi+1)/(Xi−Xi+1)} ただし、 (Xi,Yi)はレーザ光のビームスポット位置 (xi,yi)はピンホール位置 (x0,y0,θ)は調整量 iとi+1は異なるレーザ光のビームスポットとピンホ
    ールの組 を示す。
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JP2006030070A (ja) * 2004-07-20 2006-02-02 Opto One Kk 膜厚検査装置
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