JP4460690B2 - 走査型レーザ顕微鏡 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走査型レーザ顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な走査型レーザ顕微鏡について図２を用いて説明する。同図はその光学系の構成を示すもので、等価的に点光源と考えられるレーザ光源１からの直線偏光の特性を持つ光ビーム２は、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）３を通過して第１の光偏向器４に入射する。
【０００３】
この光偏向器４は、対物レンズ１４の瞳１３と共役な位置に配置する。第１の光偏向器４が偏向を行なっていない場合、光ビーム２は光軸６に沿って進む。また、第１の光偏向器４が偏向を行なっている場合、すなわち光ビーム２を走査する場合、光偏向器４が瞳位置に設けられているので、光ビーム２の方向は軸外主光線７と一致し、光ビーム２の中心も軸外主光線７と一致する。
【０００４】
次に、これらの光ビーム２は瞳伝送レンズ８，９を通って瞳位置に配置された第２の光偏向器５に入射する。第２の光偏向器５が二次元走査のうちＹ方向の走査を行なうとすると、上記第１の光偏向器４はＸ方向の走査を行なうこととする。
【０００５】
光偏向器４，５により二次元的に走査された光ビームは、瞳投影レンズ１０及び結像レンズ１１により１／４波長板１２を介して対物レンズ１４の瞳１３に入射させられる。
【０００６】
そして、これらの光ビーム２は対物レンズ１４によって試料１５上に回折によって制限される点状の光を生じる。光偏向器４，５からなる走査機構はＸＹの二次元走査をすることにより上記点状の光が試料１５を二次元走査するもので、直線偏光の特性を持つ光ビーム２は、上記１／４波長板１２を通過することで円偏光に変換される。
【０００７】
しかして、試料１５から反射された円偏光の特性を持つ光ビーム２は、１／４波長板１２で再び、直線偏光に変換されるが、その特性により入射光ビームと試料１５からの光、例えば反射光ビームは互いに直交する直線偏光の特性をもつ。
【０００８】
試料１５から反射された反射光ビームは、対物レンズ１４とその瞳１３を通り、上述した如く１／４波長板１２を介してさらに結像レンズ１１を通り、一旦結像する。この結像面が通常の光学顕微鏡で像を観察する面である。そして、さらに反射光ビームは瞳投影レンズ１０により第２の光偏向器５に戻ってくる。
【０００９】
このように反射光ビームは、試料１５に入射した時と全く同じ経路を逆に通って偏光ビームスプリッタ３に戻るもので、反射光ビームは光ビーム２に対して上述した如く１／４波長板１２を２度通過しているために、その直線偏光方向が直交しているので、偏光ビームスプリッタ３により反射されて検出ビーム１６となる。なお、反射光ビームが光偏向器５，４を通過して戻ってきているので、軸外を走査しても検出ビーム１６は動かない。
【００１０】
検出ビーム１６は、集光レンズ１７によって点状に絞られ、点状に絞られた位置にピンホール１８を設けて、その後方の検出器１９で検出するもので、こうすることにより、通常の顕微鏡よりフレアを少なくすることができ、高解像度の画像を得ることができる。なお、ピンホール１８を設けずとも、通常の画像が得られることは言うまでもない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記図２のような構成において、例えば、瞳伝送レンズ８のレンズ表面で反射されたフレア光のほとんどは偏光ビームスプリッタ３を再び透過するものの、そのごく一部は偏光ビームスプリッタ３で反射されて検出ビーム１６に重畳し得る。特にレンズ中心付近で反射されたフレア光は、検出ビーム１６とほぼ同一軸上を通るので、ピンホール１８を通過し検出器１９で検出されてしまい、結果として得られる画像の画質を劣化させるという不具合を生じる。これは、偏光ビームスプリッタ３の直線偏光の分離特性を示す消光比により左右されるが、この消光比を良くするには技術的、価格的に限界があり、上記フレア光が検出器１９に到達してしまうのを完全に除去することは困難である。
【００１２】
本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、光ビームを試料上に走査して画像を得る走査型レーザ顕微鏡において、高価な部材等を用いることなく、レンズ面反射等によるフレア光の影響を排除することが可能な走査型レーザ顕微鏡を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の走査型レーザ顕微鏡は、レーザ光源と、前記レーザ光源から発せられる光ビームを試料上に集光する対物レンズと、前記対物レンズからの集光した光で試料上を走査する走査機構と、前記試料からの光を分離する第１の偏光ビームスプリッタ及び１／４波長板と、前記第１の偏向ビームスプリッタで分離された前記試料からの光を検出して画像信号を出力する検出器と、前記検出器から出力された画像信号に基づく画像を表示するモニタとを備えた走査型レーザ顕微鏡であって、前記第１の偏光ビームスプリッタから前記検出器までの光路上に、フレア光を除去するための、前記第１の偏光ビームスプリッタと同等程度の消光比とする第２の偏光ビームスプリッタを配置したこと、を特徴とする。
【００１４】
以上のように、本発明の走査型レーザ顕微鏡では、第１の偏光ビームスプリッタから検出器までの光路上にフレア光を除去するための第２の偏光ビームスプリッタを配置することにより、フレア光の大部分を偏光ビームスプリッタで透過させ、検出器に対してフレア光を除去した試料からの光を導くようにすることができる。
【００１５】
したがって、例えばｎ個の偏光ビームスプリッタの各消光比が、それぞれ“１／ｍ”であるとすると、ｎ個の偏光ビームスプリッタで連続して反射されるフレア光は“１／ｍn "となり、簡単で安価な構成としながら、最終的に得られる画像でのフレア光の影響を、画質を劣化しないレベルまで減少させることができる。
また、第２の偏光ビームスプリッタは、第１の偏光ビームスプリッタと同等程度の消光比のもので良く、これを光路上に配置するだけでフレア光の発生を抑止した画像を簡易に得ることができるため、顕微鏡としても比較的安価な構成としながら、フレア光の影響を排除したものとすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の一形態に係る走査型レーザ顕微鏡について図面を参照して説明する。
【００１７】
図１はその光学系の構成を示すもので、基本的には上記図２に示したものと同様であるので、同一部分には同一符号を付してその説明は省略する。
【００１８】
しかして、偏光ビームスプリッタ３で反射して得られる検出ビーム１６は、さらに第２の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）２０により一方向の直線偏光成分が反射され、それから上記集光レンズ１７により集光されて、ピンホール１８を介して検出器１９に結像される。
【００１９】
上記のような構成とすれば、瞳伝送レンズ８のレンズ表面で反射されたフレア光は、偏光ビームスプリッタ３で大部分が通過するものの、そのごく一部が反射されて検出ビーム１６と共に第２の偏光ビームスプリッタ２０に至る。
【００２０】
そして、この第２の偏光ビームスプリッタ２０で検出ビーム１６をさらに反射させることにより、検出ビーム１６と共に入射されたフレア光はこの偏光ビームスプリッタ２０によりごく一部が透過され、透過により排除しきれなかったフレア光は検出ビーム１６と共にこの偏光ビームスプリッタ２０で反射される。
【００２１】
ここで、第１の偏光ビームスプリッタ３と第２の偏光ビームスプリッタ２０の消光比をそれぞれ仮に１／５００とすれば、２つの偏光ビームスプリッタで連続して反射されるフレア光の光量は、“１／（２．５×１０5 ）（＝（１／５００2 ）”となる。
【００２２】
このように、ｎ個の偏光ビームスプリッタの各消光比がそれぞれ“１／ｍ”であるとすると、ｎ個の偏光ビームスプリッタで連続して反射されるフレア光は“１／ｍn ”となり、最終的に得られる画像でのフレア光の影響を、画質を劣化しないレベルにまで減少させることができることがわかる。
【００２３】
加えて、上記偏光ビームスプリッタ２０は偏光ビームスプリッタ３と同等程度の消光比のもので良く、これを光路上に配置するだけでフレア光の発生を抑止した画像を簡易に得ることができるため、顕微鏡としても比較的安価な構成としながら、フレア光の影響を排除したものとすることができる。
【００２４】
なお、上記実施の形態は上記図１に示した構成に限定するものではなく、本発明はその要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することが可能であるものとする。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、第１の偏光ビームスプリッタから検出器までの光路上にフレア光を除去するための第２の偏光ビームスプリッタを配置することにより、フレア光の大部分を偏光ビームスプリッタで透過させ、検出器に対してフレア光を除去した試料からの光を導くようにすることができる。
【００２６】
したがって、例えばｎ個の偏光ビームスプリッタの各消光比が、それぞれ“１／ｍ”であるとすると、ｎ個の偏光ビームスプリッタで連続して反射されるフレア光は“１／ｍn ”となり、簡単で安価な構成としながら、最終的に得られる画像でのフレア光の影響を、画質を劣化しないレベルまで減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係る走査型レーザ顕微鏡の光学系の構成を示す図。
【図２】一般的な走査型レーザ顕微鏡の光学系の構成を示す図。
【符号の説明】
１…レーザ光源
２…光ビーム
３…偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
４…第１の光偏向器
５…第２の光偏向器
６…光軸
７…軸外主光線
８，９…瞳伝送レンズ
１０…瞳投影レンズ
１１…結像レンズ
１２…１／４波長板
１３…（対物レンズの）瞳
１４…対物レンズ
１５…試料
１６…検出ビーム
１７…集光レンズ
１８…ピンホール
１９…検出器
２０…偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
【発明の属する技術分野】
本発明は、走査型レーザ顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な走査型レーザ顕微鏡について図２を用いて説明する。同図はその光学系の構成を示すもので、等価的に点光源と考えられるレーザ光源１からの直線偏光の特性を持つ光ビーム２は、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）３を通過して第１の光偏向器４に入射する。
【０００３】
この光偏向器４は、対物レンズ１４の瞳１３と共役な位置に配置する。第１の光偏向器４が偏向を行なっていない場合、光ビーム２は光軸６に沿って進む。また、第１の光偏向器４が偏向を行なっている場合、すなわち光ビーム２を走査する場合、光偏向器４が瞳位置に設けられているので、光ビーム２の方向は軸外主光線７と一致し、光ビーム２の中心も軸外主光線７と一致する。
【０００４】
次に、これらの光ビーム２は瞳伝送レンズ８，９を通って瞳位置に配置された第２の光偏向器５に入射する。第２の光偏向器５が二次元走査のうちＹ方向の走査を行なうとすると、上記第１の光偏向器４はＸ方向の走査を行なうこととする。
【０００５】
光偏向器４，５により二次元的に走査された光ビームは、瞳投影レンズ１０及び結像レンズ１１により１／４波長板１２を介して対物レンズ１４の瞳１３に入射させられる。
【０００６】
そして、これらの光ビーム２は対物レンズ１４によって試料１５上に回折によって制限される点状の光を生じる。光偏向器４，５からなる走査機構はＸＹの二次元走査をすることにより上記点状の光が試料１５を二次元走査するもので、直線偏光の特性を持つ光ビーム２は、上記１／４波長板１２を通過することで円偏光に変換される。
【０００７】
しかして、試料１５から反射された円偏光の特性を持つ光ビーム２は、１／４波長板１２で再び、直線偏光に変換されるが、その特性により入射光ビームと試料１５からの光、例えば反射光ビームは互いに直交する直線偏光の特性をもつ。
【０００８】
試料１５から反射された反射光ビームは、対物レンズ１４とその瞳１３を通り、上述した如く１／４波長板１２を介してさらに結像レンズ１１を通り、一旦結像する。この結像面が通常の光学顕微鏡で像を観察する面である。そして、さらに反射光ビームは瞳投影レンズ１０により第２の光偏向器５に戻ってくる。
【０００９】
このように反射光ビームは、試料１５に入射した時と全く同じ経路を逆に通って偏光ビームスプリッタ３に戻るもので、反射光ビームは光ビーム２に対して上述した如く１／４波長板１２を２度通過しているために、その直線偏光方向が直交しているので、偏光ビームスプリッタ３により反射されて検出ビーム１６となる。なお、反射光ビームが光偏向器５，４を通過して戻ってきているので、軸外を走査しても検出ビーム１６は動かない。
【００１０】
検出ビーム１６は、集光レンズ１７によって点状に絞られ、点状に絞られた位置にピンホール１８を設けて、その後方の検出器１９で検出するもので、こうすることにより、通常の顕微鏡よりフレアを少なくすることができ、高解像度の画像を得ることができる。なお、ピンホール１８を設けずとも、通常の画像が得られることは言うまでもない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記図２のような構成において、例えば、瞳伝送レンズ８のレンズ表面で反射されたフレア光のほとんどは偏光ビームスプリッタ３を再び透過するものの、そのごく一部は偏光ビームスプリッタ３で反射されて検出ビーム１６に重畳し得る。特にレンズ中心付近で反射されたフレア光は、検出ビーム１６とほぼ同一軸上を通るので、ピンホール１８を通過し検出器１９で検出されてしまい、結果として得られる画像の画質を劣化させるという不具合を生じる。これは、偏光ビームスプリッタ３の直線偏光の分離特性を示す消光比により左右されるが、この消光比を良くするには技術的、価格的に限界があり、上記フレア光が検出器１９に到達してしまうのを完全に除去することは困難である。
【００１２】
本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、光ビームを試料上に走査して画像を得る走査型レーザ顕微鏡において、高価な部材等を用いることなく、レンズ面反射等によるフレア光の影響を排除することが可能な走査型レーザ顕微鏡を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の走査型レーザ顕微鏡は、レーザ光源と、前記レーザ光源から発せられる光ビームを試料上に集光する対物レンズと、前記対物レンズからの集光した光で試料上を走査する走査機構と、前記試料からの光を分離する第１の偏光ビームスプリッタ及び１／４波長板と、前記第１の偏向ビームスプリッタで分離された前記試料からの光を検出して画像信号を出力する検出器と、前記検出器から出力された画像信号に基づく画像を表示するモニタとを備えた走査型レーザ顕微鏡であって、前記第１の偏光ビームスプリッタから前記検出器までの光路上に、フレア光を除去するための、前記第１の偏光ビームスプリッタと同等程度の消光比とする第２の偏光ビームスプリッタを配置したこと、を特徴とする。
【００１４】
以上のように、本発明の走査型レーザ顕微鏡では、第１の偏光ビームスプリッタから検出器までの光路上にフレア光を除去するための第２の偏光ビームスプリッタを配置することにより、フレア光の大部分を偏光ビームスプリッタで透過させ、検出器に対してフレア光を除去した試料からの光を導くようにすることができる。
【００１５】
したがって、例えばｎ個の偏光ビームスプリッタの各消光比が、それぞれ“１／ｍ”であるとすると、ｎ個の偏光ビームスプリッタで連続して反射されるフレア光は“１／ｍn "となり、簡単で安価な構成としながら、最終的に得られる画像でのフレア光の影響を、画質を劣化しないレベルまで減少させることができる。
また、第２の偏光ビームスプリッタは、第１の偏光ビームスプリッタと同等程度の消光比のもので良く、これを光路上に配置するだけでフレア光の発生を抑止した画像を簡易に得ることができるため、顕微鏡としても比較的安価な構成としながら、フレア光の影響を排除したものとすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の一形態に係る走査型レーザ顕微鏡について図面を参照して説明する。
【００１７】
図１はその光学系の構成を示すもので、基本的には上記図２に示したものと同様であるので、同一部分には同一符号を付してその説明は省略する。
【００１８】
しかして、偏光ビームスプリッタ３で反射して得られる検出ビーム１６は、さらに第２の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）２０により一方向の直線偏光成分が反射され、それから上記集光レンズ１７により集光されて、ピンホール１８を介して検出器１９に結像される。
【００１９】
上記のような構成とすれば、瞳伝送レンズ８のレンズ表面で反射されたフレア光は、偏光ビームスプリッタ３で大部分が通過するものの、そのごく一部が反射されて検出ビーム１６と共に第２の偏光ビームスプリッタ２０に至る。
【００２０】
そして、この第２の偏光ビームスプリッタ２０で検出ビーム１６をさらに反射させることにより、検出ビーム１６と共に入射されたフレア光はこの偏光ビームスプリッタ２０によりごく一部が透過され、透過により排除しきれなかったフレア光は検出ビーム１６と共にこの偏光ビームスプリッタ２０で反射される。
【００２１】
ここで、第１の偏光ビームスプリッタ３と第２の偏光ビームスプリッタ２０の消光比をそれぞれ仮に１／５００とすれば、２つの偏光ビームスプリッタで連続して反射されるフレア光の光量は、“１／（２．５×１０5 ）（＝（１／５００2 ）”となる。
【００２２】
このように、ｎ個の偏光ビームスプリッタの各消光比がそれぞれ“１／ｍ”であるとすると、ｎ個の偏光ビームスプリッタで連続して反射されるフレア光は“１／ｍn ”となり、最終的に得られる画像でのフレア光の影響を、画質を劣化しないレベルにまで減少させることができることがわかる。
【００２３】
加えて、上記偏光ビームスプリッタ２０は偏光ビームスプリッタ３と同等程度の消光比のもので良く、これを光路上に配置するだけでフレア光の発生を抑止した画像を簡易に得ることができるため、顕微鏡としても比較的安価な構成としながら、フレア光の影響を排除したものとすることができる。
【００２４】
なお、上記実施の形態は上記図１に示した構成に限定するものではなく、本発明はその要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することが可能であるものとする。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、第１の偏光ビームスプリッタから検出器までの光路上にフレア光を除去するための第２の偏光ビームスプリッタを配置することにより、フレア光の大部分を偏光ビームスプリッタで透過させ、検出器に対してフレア光を除去した試料からの光を導くようにすることができる。
【００２６】
したがって、例えばｎ個の偏光ビームスプリッタの各消光比が、それぞれ“１／ｍ”であるとすると、ｎ個の偏光ビームスプリッタで連続して反射されるフレア光は“１／ｍn ”となり、簡単で安価な構成としながら、最終的に得られる画像でのフレア光の影響を、画質を劣化しないレベルまで減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係る走査型レーザ顕微鏡の光学系の構成を示す図。
【図２】一般的な走査型レーザ顕微鏡の光学系の構成を示す図。
【符号の説明】
１…レーザ光源
２…光ビーム
３…偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
４…第１の光偏向器
５…第２の光偏向器
６…光軸
７…軸外主光線
８，９…瞳伝送レンズ
１０…瞳投影レンズ
１１…結像レンズ
１２…１／４波長板
１３…（対物レンズの）瞳
１４…対物レンズ
１５…試料
１６…検出ビーム
１７…集光レンズ
１８…ピンホール
１９…検出器
２０…偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
Claims (1)
- レーザ光源と、
前記レーザ光源から発せられる光ビームを試料上に集光する対物レンズと、
前記対物レンズからの集光した光で試料上を走査する走査機構と、
前記試料からの光を分離する第１の偏光ビームスプリッタ及び１／４波長板と、
前記第１の偏向ビームスプリッタで分離された前記試料からの光を検出して画像信号を出力する検出器と、
前記検出器から出力された画像信号に基づく画像を表示するモニタと
を備えた走査型レーザ顕微鏡であって、
前記第１の偏光ビームスプリッタから前記検出器までの光路上に、フレア光を除去するための、前記第１の偏光ビームスプリッタと同等程度の消光比とする第２の偏光ビームスプリッタを配置したこと、
を特徴とする走査型レーザ顕微鏡。
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|---|---|---|---|
| JP27450499A JP4460690B2 (ja) | 1999-09-28 | 1999-09-28 | 走査型レーザ顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27450499A JP4460690B2 (ja) | 1999-09-28 | 1999-09-28 | 走査型レーザ顕微鏡 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001100103A JP2001100103A (ja) | 2001-04-13 |
| JP2001100103A5 JP2001100103A5 (ja) | 2005-11-04 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| JP2007183111A (ja) * | 2006-01-04 | 2007-07-19 | Nikon Corp | 光強度検出装置とこれを有する光学装置、顕微鏡 |
-
1999
- 1999-09-28 JP JP27450499A patent/JP4460690B2/ja not_active Expired - Fee Related
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