JPH04350818A - 共焦点光学系 - Google Patents

共焦点光学系

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JPH04350818A
JPH04350818A JP3126054A JP12605491A JPH04350818A JP H04350818 A JPH04350818 A JP H04350818A JP 3126054 A JP3126054 A JP 3126054A JP 12605491 A JP12605491 A JP 12605491A JP H04350818 A JPH04350818 A JP H04350818A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は共焦点光学系に関する。
【0002】
【従来の技術】共焦点光学系は、従来の顕微鏡に比べて
結像特性に優れ、最近注目されている走査型レーザー顕
微鏡(SLM)等において利用されている。共焦点光学
系の一例を図4に示す。光源12から射出されたレーザ
ー光はコリメートレンズ14により平行光束となり、偏
光ビームスプリッター16で反射された後、対物レンズ
20により試料面22に集光される。試料面22で反射
された光は対物レンズ20に入射し再び平行光束となり
偏光ビームスプリッター16に入射する。この光は、λ
/4板18を2回通過することにより偏光方向が90°
回転されるため、偏光ビームスプリッター16を通過し
、結像レンズ24に入射する。結像レンズ24により集
光された光は、結像レンズ24の焦点面に配置された遮
光板30のピンホール32を通過し、光電検出素子34
で受光される。対物レンズ20の合焦位置にある試料面
22からの光は、実線で示した光路に沿って進み、ピン
ホール32を通過できるが、非合焦位置にある試料面(
例えば23で示される)からの光は、破線で示した光路
に沿って進むため、ピンホール32を通過できない。 従って、検出器34により得られる画像はコントラスト
のある解像度の高いものとなる。また、このように特定
の試料面の像を得られる光学系は、光軸方向に分解能を
有することを意味し、いわゆるオプチカルスライスを行
なうことができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような共焦点光学
系では、一般に結像レンズは1枚の凸レンズで構成され
る。この結像レンズ24に焦点距離の短いものを用いた
場合、図5に示すように、ビームウエストの径W2 は
数十μmと非常に小さくなる。共焦点光学系では、ビー
ムウエストの径に見合った径のピンホールを使用する必
要があるため、ビームウエストの径が細くなるとピンホ
ールの光学的な位置調整が困難になるという不都合があ
る。また逆に結像レンズ24に焦点距離の長いものを用
いた場合は、図6に示すように、ビームウエストの径W
3 は大きくなる。従って、ピンホールもその径が大き
いものが使用できるため光学的な調整は容易になる。し
かしその反面、結像レンズ24の焦点距離が長いので、
装置が大型になるという不都合がある。
【0004】本発明は、このような事情を考慮してなさ
れたもので、ピンホールの位置調整が容易かつ小型な共
焦点光学系を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の共焦点光学系は
、光源と、光源からの光を試料に集束させる対物レンズ
と、その光の集束点を試料に対して相対的に移動させる
手段と、試料からの光を集束させる結像光学素子と、こ
の集束光を選択的に通過させるピンホールと、ピンホー
ルを通過した光を受光する光電検出素子とを備え、結像
光学素子が試料側に配置された凸レンズと光電検出素子
側に配置された凹レンズとを有していることを特徴とす
る。
【0006】
【作用】本発明の共焦点光学系では、結像光学素子が試
料側に配置された凸レンズと光電検出素子側に配置され
た凹レンズとを有している。従って、凸レンズから光の
集束点までの距離は短いが、結像光学素子の焦点距離は
実効的に長くなる。このため、この結像光学素子により
集束される光のビームウエストの径は比較的大きい。こ
れに対応して光電検出素子の手前に配置されるピンホー
ルは径の大きなものとなり、その位置調整が容易となる
。また、結像光学素子から集束点までの距離が短いので
、装置が大型になることもない。
【0007】
【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照しな
がら説明しよう。本発明の共焦点光学系の実施例を図1
に示す。光源12から射出されたレーザー光はコリメー
トレンズ14で平行光束にされた後、偏光ビームスプリ
ッター16で反射され、対物レンズ20により試料面2
2に集光される。試料面22で反射された光は対物レン
ズ20に入射し再び平行光束となり偏光ビームスプリッ
ター16に入射する。この光は、λ/4板18を2回通
過することにより偏光方向が90°回転されるため、偏
光ビームスプリッター16を通過する。偏光ビームスプ
リッター16を通過した光は結像レンズ24に入射して
集束される。この集束光は、遮光板30に設けてあるピ
ンホール32を通って光電検出素子34に入射する。こ
の光学系において、結像レンズ24は、光の入射側に配
置された凸レンズ26とその後方に配置された凹レンズ
28とで構成されている。このように構成された結像レ
ンズ24は、いわゆるテレフォトタイプと呼ばれ、入射
光はまず凸レンズ26により急激に集束され、光束径が
細くなったところで凹レンズ28に入射し、集束の度合
が弱められる。この結果、結像レンズ24の実効的な焦
点距離は長くなるが、集束点が遠のくことはない。従っ
て、集束光のビームウエストの径は、1枚の結像レンズ
を用いて同じ位置に集束させた場合に比べて太くなる。 これに応じて、遮光板30に設けられているピンホール
32も、その径が大きいものが使用される。これにより
、ピンホール32の位置調整も容易に行なうことができ
る。また、結像レンズ24からの集束点までの距離は、
一枚の結像レンズを用いた場合と同じであるから、光学
系が大型になることもない。
【0008】図2は、図1の光学系で使用する結像レン
ズの別の構成を示す。この結像レンズは、2枚の反射鏡
で構成したいわゆる反射レンズで、中央部に開口を有す
る凹面鏡42とこれに対向して配置された小径の凸面鏡
44とを備えている。この結像レンズに入射した光は、
凸面鏡44で遮られる一部を除いて凹面鏡42に入射す
る。凹面鏡42に入射した光はその鏡面で反射されて集
束性光束となり凸面鏡44に入射する。凸面鏡44に入
射した光はその鏡面で反射されると共に集束の度合が弱
められ、凹面鏡42の開口部を通過し、その後方に集束
される。この構成の結像レンズも、上述の結像レンズと
同様、集束点までの距離を長くすることなく、実効的な
焦点距離が長くなる。従って同様の効果が得られる。
【0009】図3は結像レンズのさらに別の構成を示す
。この結像レンズもまた図2の結像レンズと同様に凹面
鏡46と凸面鏡48とで構成されている。この結像レン
ズも、上述の結像レンズと同様、集束点までの距離を長
くすることなく、実効的な焦点距離が長くなる。
【0010】本発明は上述の実施例に何等限定されるも
のではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々多くの
変形が可能である。例えば実施例では反射型の光学系を
あげて説明したが、本発明が透過型の光学系にも適用で
きることはいうまでもない。
【0011】
【発明の効果】本発明の共焦点光学系では、結像光学素
子が凸レンズと凹レンズとで構成されるため、集束点ま
での距離を変えることなく焦点距離を実効的に長くなる
。従って、装置を大型にすることなく、比較的に大きな
径のピンホールが使用できるようになり、光学調整が容
易に行なえるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の共焦点光学系の実施例を示す。
【図2】図1の光学系に用いられる結像レンズの別の構
成を示す。
【図3】図1の光学系に用いられる結像レンズのさらに
別の構成を示す。
【図4】従来例における共焦点光学系を示す。
【図5】図4の光学系において、焦点距離の短い結像レ
ンズを用いた場合の集束の様子を示す。
【図6】図4の光学系において、焦点距離の長い結像レ
ンズを用いた場合の集束の様子を示す。
【符号の説明】
12…光源、20…対物レンズ、22…試料面、24…
結像レンズ、26…凸レンズ、28…凹レンズ、32…
ピンホール、34…光電検出素子。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  光源と、光源からの光を試料に集束さ
    せる対物レンズと、その光の集束点を試料に対して相対
    的に移動させる手段と、試料からの光を集束させる結像
    光学素子と、この集束光を選択的に通過させるピンホー
    ルと、ピンホールを通過した光を受光する光電検出素子
    とを備え、結像光学素子が試料側に配置された凸レンズ
    と光電検出素子側に配置された凹レンズとを有している
    共焦点光学系。
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