JPH0361918A - 半導体レーザ走査型光学顕微鏡 - Google Patents
半導体レーザ走査型光学顕微鏡Info
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- JPH0361918A JPH0361918A JP19672389A JP19672389A JPH0361918A JP H0361918 A JPH0361918 A JP H0361918A JP 19672389 A JP19672389 A JP 19672389A JP 19672389 A JP19672389 A JP 19672389A JP H0361918 A JPH0361918 A JP H0361918A
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- JP
- Japan
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- semiconductor laser
- light
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- laser
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 58
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 55
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract 1
- 210000001747 pupil Anatomy 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 230000001808 coupling effect Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Microscoopes, Condenser (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、走査型光学顕微鏡装置に関する。特に、共焦
点型の走査型光学顕微鏡に関する。
点型の走査型光学顕微鏡に関する。
［従来の技術及び発明が解決しようとする問題点コ共焦
点型の走査型顕微鏡は、Ｔ、ウィルソンとＣ。
点型の走査型顕微鏡は、Ｔ、ウィルソンとＣ。
シェパード著の［走査型顕微鏡の理論と実際］アカデミ
ツク出版、１９８４年発行（現題：τｈｅｏｒｙ ａｎ
ｄ Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｏｆ Ｓｃａｎｎｉｎｇ ０ｐ
ｔｉｃａｌ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）に説明されている
。
ツク出版、１９８４年発行（現題：τｈｅｏｒｙ ａｎ
ｄ Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｏｆ Ｓｃａｎｎｉｎｇ ０ｐ
ｔｉｃａｌ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）に説明されている
。
従来、走査型顕微鏡の１つの方式として、第２図に示す
方法が提案されていた。
方法が提案されていた。
即ち、レーザ光源１からの光を、レンズ２．４及びピン
ホール３よりなるビームエクスパンダによって平行光束
とし、対物レンズ１１の瞳と共役となる位置に配置され
た第１の光偏向器５に入射させる。
ホール３よりなるビームエクスパンダによって平行光束
とし、対物レンズ１１の瞳と共役となる位置に配置され
た第１の光偏向器５に入射させる。
第１の光偏向器５により偏力された光は、瞳伝達レンズ
６．７及びビームスプリッタ８を通り、もう１つの瞳位
置に配置された第２の光偏向器９に入射される。第１の
光偏向器５の走査方向と第２の光偏向器９の走査方向と
は、互いに直交している。第２の光偏向器９を経た光は
、レンズ１０と対物レンズ１１により回折限界にまで絞
られ、試料１２上を走査する。試料１２で反射された光
は、対物レンズ１１、レンズ１０、第２の光偏向器９を
経て、再びビームスプリッタ８に入射される。ビームス
プリッタ８で反射された光は、集光レンズ１３により集
光され、スリット１４（第１の光偏向方向に実質上一致
した方向に開口がある）を介して、受光素子１５に入射
され、高い解像度の像が得られる。
６．７及びビームスプリッタ８を通り、もう１つの瞳位
置に配置された第２の光偏向器９に入射される。第１の
光偏向器５の走査方向と第２の光偏向器９の走査方向と
は、互いに直交している。第２の光偏向器９を経た光は
、レンズ１０と対物レンズ１１により回折限界にまで絞
られ、試料１２上を走査する。試料１２で反射された光
は、対物レンズ１１、レンズ１０、第２の光偏向器９を
経て、再びビームスプリッタ８に入射される。ビームス
プリッタ８で反射された光は、集光レンズ１３により集
光され、スリット１４（第１の光偏向方向に実質上一致
した方向に開口がある）を介して、受光素子１５に入射
され、高い解像度の像が得られる。
ところが、この従来の走査型顕微鏡では、共焦点系光学
系の特徴、特典を十分に活かすためには、スリットの幅
或いはピンホールの径は、集光スポットサイズよりもｆ
−分に小さくする必要があった。このために、スリット
或いはピンホールの調整をする際に、非常に面倒な操作
が必要であった。また、光源として気体レーザを用いる
と、椙めて大をで高価な装置になった。また、反射光を
分岐して集光１−るために、光学素子が多く必要になっ
た。このために、調整箇所が多くなった。
系の特徴、特典を十分に活かすためには、スリットの幅
或いはピンホールの径は、集光スポットサイズよりもｆ
−分に小さくする必要があった。このために、スリット
或いはピンホールの調整をする際に、非常に面倒な操作
が必要であった。また、光源として気体レーザを用いる
と、椙めて大をで高価な装置になった。また、反射光を
分岐して集光１−るために、光学素子が多く必要になっ
た。このために、調整箇所が多くなった。
本発明は、上記の問題点を解決するために為されたもの
であり、小型、安価な走査型光学顕微鏡を提供すること
を目的にする。即ち、光ピツクアップと殆ど同じ基本原
理を利用することにより、軽量、小型化、低コストが容
易な構成と構造を有する走査型光学顕微鏡を提供するこ
とを目的にする。
であり、小型、安価な走査型光学顕微鏡を提供すること
を目的にする。即ち、光ピツクアップと殆ど同じ基本原
理を利用することにより、軽量、小型化、低コストが容
易な構成と構造を有する走査型光学顕微鏡を提供するこ
とを目的にする。
［問題点を解決するための手段］
本発明は、上記の技術的な課題の解決のために、ａ、半
導体レーザと、前記半導体レーザから発した光を、物体
−ヒに集光する対物レンズと、前記半導体レーザと前記
対物レンズとの間に配置されていて前記対物レンズに入
射される光の入射角度を変化させることにより物体上を
走査する少なくとも１つの光偏向器と； ｂ、前記物体からの反射光を前記半導体レーザの活性層
に再入射させる手段と；ｃ、前記半導体レーザの出力光
の変化を受光する手段と；ｄ、前記受光１段からの出力
信号に基づき２次元画像を生成する画像外押装置とを具
備してなり；ｅ、前記半導体レーザの活性層をスリット
或いはピンホールとして利用することを特徴とする走査
型光学顕微鏡を提供ｒる。
導体レーザと、前記半導体レーザから発した光を、物体
−ヒに集光する対物レンズと、前記半導体レーザと前記
対物レンズとの間に配置されていて前記対物レンズに入
射される光の入射角度を変化させることにより物体上を
走査する少なくとも１つの光偏向器と； ｂ、前記物体からの反射光を前記半導体レーザの活性層
に再入射させる手段と；ｃ、前記半導体レーザの出力光
の変化を受光する手段と；ｄ、前記受光１段からの出力
信号に基づき２次元画像を生成する画像外押装置とを具
備してなり；ｅ、前記半導体レーザの活性層をスリット
或いはピンホールとして利用することを特徴とする走査
型光学顕微鏡を提供ｒる。
また、本発明は、ａ、半導体レーザと、前記半導体レー
ザから発した光を物体上に集光する対物レンズと、前記
半導体レーザと前記対物レンズとの間に配置されていて
前記対物レンズに入射される光の入射角度を変化させる
ことにより物体上を走査する少なくとも１つの光偏向器
と；ｂ、前記物体からの反射光を前記半導体レーザの活
性層に再入射させる手段と、ｃ、前記半導体レーザの駆
動電流の変化を検出する手段と；ｄ、前記検出手段から
の出力信号に基づき２次元画像を生成する画像あ理装置
とを具備してなり：ｅ、前記半導体レーザの活性層をス
リット或いはピンホールとして利用することを特徴とす
る走査型光学顕微鏡を提供する。
ザから発した光を物体上に集光する対物レンズと、前記
半導体レーザと前記対物レンズとの間に配置されていて
前記対物レンズに入射される光の入射角度を変化させる
ことにより物体上を走査する少なくとも１つの光偏向器
と；ｂ、前記物体からの反射光を前記半導体レーザの活
性層に再入射させる手段と、ｃ、前記半導体レーザの駆
動電流の変化を検出する手段と；ｄ、前記検出手段から
の出力信号に基づき２次元画像を生成する画像あ理装置
とを具備してなり：ｅ、前記半導体レーザの活性層をス
リット或いはピンホールとして利用することを特徴とす
る走査型光学顕微鏡を提供する。
本発明による走査型光学顕微鏡は、半導体レーザと、そ
の半導体レーザから発した光を物体上にＳ 光する対物
レンズと、そのための光偏向器と、その対物レンズとの
間に配置されていてその対物レンズに入射される光の入
射角度を変化させることにより、走査物体上を走査する
少なくとも１つの光偏向器と、前記物体からの反射光を
前記半導体レーザの端面に再入射させる手段と、前記半
導体レーザの出力光の変化を受光する手段或いは前記半
導体レーザの駆動電流の変化を検出する手段と、前記受
光手段ないしは検出手段により得られた２次元画像を画
像処理装置よりなり、更に、前記半導体レーザの活性層
をスリットないしピンホールとして利用することにした
構成のものである。
の半導体レーザから発した光を物体上にＳ 光する対物
レンズと、そのための光偏向器と、その対物レンズとの
間に配置されていてその対物レンズに入射される光の入
射角度を変化させることにより、走査物体上を走査する
少なくとも１つの光偏向器と、前記物体からの反射光を
前記半導体レーザの端面に再入射させる手段と、前記半
導体レーザの出力光の変化を受光する手段或いは前記半
導体レーザの駆動電流の変化を検出する手段と、前記受
光手段ないしは検出手段により得られた２次元画像を画
像処理装置よりなり、更に、前記半導体レーザの活性層
をスリットないしピンホールとして利用することにした
構成のものである。
［作用］
以上の構成により、試料上の走査点と半導体レーザの端
面とが常に共役関係となり、社つ半導体レーザの端面が
実質上スリットの役割を果たすことになるので、共焦点
光学系になる。一方、半導体レーザと試料面上の走査点
とが外部共振器を構成したことになるので、試料面から
の反射光により、半導体レーザの出射光または駆動電流
が変化するので、これらの信号を検出すれば、共焦点型
走査顕微鏡の信号とすることができ、極めて筒車で低コ
ストの光学系となる。
面とが常に共役関係となり、社つ半導体レーザの端面が
実質上スリットの役割を果たすことになるので、共焦点
光学系になる。一方、半導体レーザと試料面上の走査点
とが外部共振器を構成したことになるので、試料面から
の反射光により、半導体レーザの出射光または駆動電流
が変化するので、これらの信号を検出すれば、共焦点型
走査顕微鏡の信号とすることができ、極めて筒車で低コ
ストの光学系となる。
次に、本発明による走査型光学顕微鏡を具体的に実施例
により説明するが、本発明はそれらによって限定される
ものではない。
により説明するが、本発明はそれらによって限定される
ものではない。
［実施例］
第１図Ｃよ、本発明の走査型光学顕微鏡の主要部分の光
学配置例を示す模式図である。
学配置例を示す模式図である。
ｆ４休レーゲ１６からの光を、コリメータレンズ１７に
より平行光束とし、対物レンズ１１の瞳と共役となる位
置に配置された第１の光偏向器５に入射させる。第１の
光偏向器５により偏向された光は、瞳伝達レンズ６．７
を通り、もう一つの瞳位置に配置ｆｆされた第２の光偏
向器９に入射される。第１の光偏向器５の走査方向と第
２の光偏向器９の走査方向とは、互いに直交しているも
のである。第２の光偏向器９を経た光は、レンズ１０を
通り、対物レンズ１１により回折限界まで絞られ、試料
１２上を走査する。試料１２で反射された光は、入射光
路を逆にＳ（辿）す、試料１２上の走査点と共役な位置
の半導体レーザ１６の端面に集光される。
より平行光束とし、対物レンズ１１の瞳と共役となる位
置に配置された第１の光偏向器５に入射させる。第１の
光偏向器５により偏向された光は、瞳伝達レンズ６．７
を通り、もう一つの瞳位置に配置ｆｆされた第２の光偏
向器９に入射される。第１の光偏向器５の走査方向と第
２の光偏向器９の走査方向とは、互いに直交しているも
のである。第２の光偏向器９を経た光は、レンズ１０を
通り、対物レンズ１１により回折限界まで絞られ、試料
１２上を走査する。試料１２で反射された光は、入射光
路を逆にＳ（辿）す、試料１２上の走査点と共役な位置
の半導体レーザ１６の端面に集光される。
従って、この集光点は、光偏向器５．９の偏向？状態に
依存せずに、常に一定の位置となる。
依存せずに、常に一定の位置となる。
第３図は、半導体レーザ１６の構成の１例を示す模式斜
視図である。活性ＮＡを各々ｎ型、ｐ型のＡｆｆｉＧａ
Ａｓのクラッド層３１．３２で挾み、一方はキャップ層
３３と絶縁Ｍ４３４を介し、正の１極を付け、他方辻基
板結晶３５を介し、負の電極を付けである。このような
半導体レーザ１６から出力される光は、活性層Ａの厚さ
が、０．１μｍと非常に薄いために、回折効果により、
厚み方向に大きく広がったビームとなる。従って、ビー
ｌ、の出射点は、実質的に発光端面から半導体レーザの
内郡に向かって、約数μｍから十数μｍの範四にある。
視図である。活性ＮＡを各々ｎ型、ｐ型のＡｆｆｉＧａ
Ａｓのクラッド層３１．３２で挾み、一方はキャップ層
３３と絶縁Ｍ４３４を介し、正の１極を付け、他方辻基
板結晶３５を介し、負の電極を付けである。このような
半導体レーザ１６から出力される光は、活性層Ａの厚さ
が、０．１μｍと非常に薄いために、回折効果により、
厚み方向に大きく広がったビームとなる。従って、ビー
ｌ、の出射点は、実質的に発光端面から半導体レーザの
内郡に向かって、約数μｍから十数μｍの範四にある。
従って、半導体レーザの端面に集光された光は、実質ヒ
、活性層の厚さを有したスリットを介して、半導体レー
ザに結合されることになる。このように、活性層Ａ自体
を用いて、共焦点光学系を形成することができる。この
ようにして半導体レーザにとっては戻り光となるので、
所謂０己結合効果により、半導体レーザ１６の駆動電流
、又は、出力光が変化する。
、活性層の厚さを有したスリットを介して、半導体レー
ザに結合されることになる。このように、活性層Ａ自体
を用いて、共焦点光学系を形成することができる。この
ようにして半導体レーザにとっては戻り光となるので、
所謂０己結合効果により、半導体レーザ１６の駆動電流
、又は、出力光が変化する。
上記に示した効果は、戻り光により半導体レーデの発振
閾値レベルの低下を生じさせ、結果として、駆動電流と
発光強度の増大をもたらす、戻り光量の増加に対して、
駆動電流や発光強度は、単調に増加する関数になる。従
って、第４図に示すように、半導体レーザ１６を駆動す
る定電流源２２の電流出力変化を、電流電圧変換器２３
と増幅器２４により電圧変化に変換し、画像処理装置２
５に送ると、試料１２上の走査点の情報を共焦点系を経
て検出することができる。
閾値レベルの低下を生じさせ、結果として、駆動電流と
発光強度の増大をもたらす、戻り光量の増加に対して、
駆動電流や発光強度は、単調に増加する関数になる。従
って、第４図に示すように、半導体レーザ１６を駆動す
る定電流源２２の電流出力変化を、電流電圧変換器２３
と増幅器２４により電圧変化に変換し、画像処理装置２
５に送ると、試料１２上の走査点の情報を共焦点系を経
て検出することができる。
また、第５図に示すように、半導体レーザの出力光をモ
ニタする受光素子２６の光出力変化を検出しても可能で
ある。この場合、モニタリングは、受光素子２６の電流
変化を、電流電圧変換器２３と増幅器２４により、電圧
変化に変換し、画像処理装置２５に送ることにより、実
現できる。
ニタする受光素子２６の光出力変化を検出しても可能で
ある。この場合、モニタリングは、受光素子２６の電流
変化を、電流電圧変換器２３と増幅器２４により、電圧
変化に変換し、画像処理装置２５に送ることにより、実
現できる。
尚、上記実施例において検出される電流変化は、定電流
源の変化としたが、半導体レーザによる電流がモニタで
きるものであれば、他の方式でも可能である０例えば、
半導体レーザの光出力を常ニ一定にするオートパワーコ
ントロール（ＡＰＣ）回路でも、同様なことができる。
源の変化としたが、半導体レーザによる電流がモニタで
きるものであれば、他の方式でも可能である０例えば、
半導体レーザの光出力を常ニ一定にするオートパワーコ
ントロール（ＡＰＣ）回路でも、同様なことができる。
この場合には、供給される電流変化をモニタすれば、充
分に所期目的を果たすことができ、光出力が常に一定に
なるので、試料１２の上の光出力は、変化することがな
くなり、安定な検出が可能である。
分に所期目的を果たすことができ、光出力が常に一定に
なるので、試料１２の上の光出力は、変化することがな
くなり、安定な検出が可能である。
［発明の効果］
本発明による共焦点走査型光学顕微鏡社、半導体レーザ
の端面自体がスリットの役割を果たすと同時に自己結合
効果により信号を受けることができ、しかも、試料面で
の反射光が、偏向状態によらず、常に、半導体レーザの
端面に戻ってくるので、小型で、構成が簡単になり、光
学系の調整も極めて容易にできる共焦点走査型光学顕微
鏡を提供する。
の端面自体がスリットの役割を果たすと同時に自己結合
効果により信号を受けることができ、しかも、試料面で
の反射光が、偏向状態によらず、常に、半導体レーザの
端面に戻ってくるので、小型で、構成が簡単になり、光
学系の調整も極めて容易にできる共焦点走査型光学顕微
鏡を提供する。
第１図は、本発明の共焦点走査型光学顕微鏡の一例の光
学配置を示す模式構成図である。 第２図は、従来の共焦点型光学顕微鏡の一例を示す模式
構成図である。 第３図は、本発明に利用される半導体レーザの一例を示
す模式斜視図である。 第４図は、本発明に係わる半導体レーザ駆動電流変化を
検出するための回路説明図である。 第５図は、本発明に係わる半導体レーザの出力光変化を
検出するための回路構成図である。 ［主要部分の符号の説明］ ２．４．１０．１７ 、、、、、、、、レンズ３．１４
、、、、、、、、スリット ５．９ 、、、、、、、、光偏向器 ６．７ 、、、、、、、、＠伝達レンズ８ 、、、、、
、、、ビームスプリッタ１１ 、、、、、、、、対物レ
ンズ １２ 、、、、、、、、試料 １３．１９ 、、、、、、、、集光レンズ１５．２６
、、、、、、、、受光素子１７ 、、、、、、、、Ｚ１
リメータレンズ２２ 、、、、、、、、定電流源 ２３ 、、、、、、、、電流電圧変換器２４ 、、、、
、、、、増幅器 ２５ 、、、、、、、、画像処理装置
学配置を示す模式構成図である。 第２図は、従来の共焦点型光学顕微鏡の一例を示す模式
構成図である。 第３図は、本発明に利用される半導体レーザの一例を示
す模式斜視図である。 第４図は、本発明に係わる半導体レーザ駆動電流変化を
検出するための回路説明図である。 第５図は、本発明に係わる半導体レーザの出力光変化を
検出するための回路構成図である。 ［主要部分の符号の説明］ ２．４．１０．１７ 、、、、、、、、レンズ３．１４
、、、、、、、、スリット ５．９ 、、、、、、、、光偏向器 ６．７ 、、、、、、、、＠伝達レンズ８ 、、、、、
、、、ビームスプリッタ１１ 、、、、、、、、対物レ
ンズ １２ 、、、、、、、、試料 １３．１９ 、、、、、、、、集光レンズ１５．２６
、、、、、、、、受光素子１７ 、、、、、、、、Ｚ１
リメータレンズ２２ 、、、、、、、、定電流源 ２３ 、、、、、、、、電流電圧変換器２４ 、、、、
、、、、増幅器 ２５ 、、、、、、、、画像処理装置
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ａ、半導体レーザと、 前記半導体レーザから発した光を、物体上に集光する対
物レンズと、 前記半導体レーザと前記対物レンズとの間に配置されて
いて前記対物レンズに入射される光の入射角度を変化さ
せることにより物体上を走査する少なくとも１つの光偏
向器と； ｂ、前記物体からの反射光を前記半導体レーザの活性層
に再入射させる手段と； ｃ、前記半導体レーザの出力光の変化を受光する手段と
； ｄ、前記受光手段からの出力信号に基づき２次元画像を
生成する画像処理装置とを具備してなり、 ｅ、前記半導体レーザの活性層をスリット或いはピンホ
ールとして利用することを特徴とする走査型光学顕微鏡
。 ２、ａ、半導体レーザと、 前記半導体レーザから発した光を物体上に集光する対物
レンズと、 前記半導体レーザと前記対物レンズとの間に配置されて
いて前記対物レンズに入射される光の入射角度を変化さ
せることにより物体上を走査する少なくとも１つの光偏
向器と； ｂ、前記物体からの反射光を前記半導体レーザの活性層
に再入射させる手段と、 ｃ、前記半導体レーザの駆動電流の変化を検出する手段
と、 ｄ、前記検出手段からの出力信号に基づき２次元画像を
生成する画像処理装置とを具備してなり、 ｅ、前記半導体レーザの活性層をスリット或いはピンホ
ールとして利用することを特徴とする走査型光学顕微鏡
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19672389A JPH073509B2 (ja) | 1989-07-31 | 1989-07-31 | 半導体レーザ走査型光学顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19672389A JPH073509B2 (ja) | 1989-07-31 | 1989-07-31 | 半導体レーザ走査型光学顕微鏡 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0361918A true JPH0361918A (ja) | 1991-03-18 |
| JPH073509B2 JPH073509B2 (ja) | 1995-01-18 |
Family
ID=16362527
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19672389A Expired - Fee Related JPH073509B2 (ja) | 1989-07-31 | 1989-07-31 | 半導体レーザ走査型光学顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH073509B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019117032A1 (ja) * | 2017-12-15 | 2019-06-20 | マクセル株式会社 | 非接触ガス計測装置、非接触ガス計測システム、携帯端末、および非接触ガス計測方法 |
-
1989
- 1989-07-31 JP JP19672389A patent/JPH073509B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019117032A1 (ja) * | 2017-12-15 | 2019-06-20 | マクセル株式会社 | 非接触ガス計測装置、非接触ガス計測システム、携帯端末、および非接触ガス計測方法 |
| JP2019109066A (ja) * | 2017-12-15 | 2019-07-04 | マクセル株式会社 | 非接触ガス計測装置、非接触ガス計測システム、携帯端末、および非接触ガス計測方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH073509B2 (ja) | 1995-01-18 |
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