JPH04358110A - 可変ピンホール - Google Patents

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】本発明はピンホール、特に共焦点
光学系に使用されるピンホールに関する。

【０００２】

【従来の技術】共焦点光学系において、測定状況に応じ
て光強度の不足を補う等の理由から様々な径のピンホー
ルが使い分けられる。このため、径の大きさを変えるこ
とのできる可変ピンホールの提供が望まれている。この
ような可変ピンホールとしては、それぞれの径が異なる
複数のピンホールを設けたターレットやスライダーを切
り換えるもの、カメラの絞りの様に多数の羽根を組み合
わせて円形の開口を形成したアイリス型のもの、Ｖ字状
の切込みを設けた二枚の板を組み合わせて矩形の開口を
形成するもの等がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような可変ピンホ
ールにはそれぞれ次のような欠点がある。複数のピンホ
ールを切り換えるものでは、ピンホール径を連続的に変
化させることができない。アイリス型のものは羽根の枚
数が多いため、最小口径が０．８ｍｍ程度のものしか得
られない。このため、共焦点光学系の重要な応用例の一
つである走査型レーザー顕微鏡（ＬＳＭ）で使用する数
十μｍ径のものは得られない。また、二枚のＶ字形状の
板を重ね合わせたものでは、アイリス型に比べて遥かに
小さい口径を得られるが、図６に示すように板５０，５
１の厚さｔと、各板面の微小な凹凸やたわみによる数十
μｍ程度の隙間ｔ’の合計（ｔ＋ｔ’）により像のボケ
が生じるため、数十μｍ径の理想的な矩形の開口を得る
ことが困難である。

【０００４】本発明は、径の大きさを連続的に変えるこ
とができる、その最小口径が十μｍ径程度の可変ピンホ
ール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】本発明の可変ピンホール
は、固定配置された凸レンズと、この凸レンズの共焦点
面に透光領域と遮光領域とを有する二枚の光制限素子で
あって、第二の光制限素子へ投影された第一の光制限素
子の遮光領域の像と第二の光制限素子の遮光領域とで光
の通過する領域を規定する光制限素子と、この光制限素
子を凸レンズの光軸に直交する方向に移動させる手段と
を備えている。

【０００６】

【作用】本発明の可変ピンホールでは、光の通過する領
域（ピンホール）は、（第二の光制限素子に投影された
）第一の光制限素子の遮光領域の像と、第二の光制限素
子の遮光領域とによって規定される。光の通過する領域
（ピンホール）は、凸レンズの光軸に直交する方向に光
制限素子を移動させることにより、大きさが連続的に変
化する。

【０００７】

【実施例】次に図面を参照しながら本発明の実施例につ
いて説明する。

【０００８】図１は本発明に係る可変ピンホールの第一
実施例であり、二枚のガラス板１４と１６が互いに平行
になるようにベース１２に固定されている。ガラス板１
４と１６にの対向した内側面の一部には、図に示すよう
にＶ字形パターンを有する金属膜１８と２０がそれぞれ
設けられている。この金属膜１８と２０は蒸着により、
その厚さが数μｍ程度に形成される。このような、金属
膜１８と２０を有するガラス板１４と１６は、そこを通
過する光ビームを制限する光制限素子として機能する。

【０００９】ガラス板１４と１６との間には、凸レンズ
２２が支持部材２４により、これらとは別個に固定され
ている。このとき、凸レンズ２２の光軸はガラス板１４
と１６の面に直交し、ガラス板１４と１６の内側面（金
属膜１８と２０を有する面）は凸レンズ２２の焦点面に
位置している。

【００１０】ベース１２は圧電素子２６を介して本体２
８に取り付けられている。圧電素子２８は、図示しない
回路を用いて、その長さ（本体２８への取付面の法線方
向）が制御される。これにより、ガラス板１４と１６が
、凸レンズ２２の軸に直交する方向に移動できる。

【００１１】本実施例の可変ピンホールを走査型レーザ
ー顕微鏡に応用した例を図２に示す。試料３０からの光
たとえば蛍光はレンズ３２により平行ビームとなり、レ
ンズ３４に入射し集光される。その集光点にガラス板１
４の内側面（金属膜１８の設けられている面）が位置す
るように、本実施例の可変ピンホールが配置される。ガ
ラス板１４を通過した後の発散性ビームはレンズ２２に
入射し集束される。レンズ２２による集束性ビームはガ
ラス板１６の内側面（金属膜２０の設けられている面）
で一旦集束した後、発散性ビームとなってレンズ３６に
入射する。このビームはレンズ３６により平行ビームと
なり光検出素子３８に入射する。

【００１２】このような構成においては、図３に示すよ
うに、ガラス板１４の金属膜１８の像１９（斜線部）が
ガラス板１６に投影され、その表面の金属膜２０（斜線
部）と協働して、その中央部に矩形の透光領域を規定す
る。その透光領域の大きさは、圧電素子２６の長さを変
えることにより変化する。例えば図３（Ａ）で示される
状態から圧電素子２６の長さをΔｘだけ長くすると図３
（Ｂ）で示される状態となり、透光領域の大きさが小さ
くなる。

【００１３】このように構成された可変ピンホールでは
、十μｍ径の透光領域（ピンホール）を形成でき、その
大きさは圧電素子２６の長さを変えることにより連続的
に変えることができる。また、光制限素子を金属膜１８
，２０で形成することにより、その厚さを数μｍ程度に
設定することができるので、ピンホールの口径を１０μ
ｍ程度まで絞っても、その厚みによって生じるボケ量は
ピンホールの口径に対して十分に無視できる。しかも、
金属膜１８，２０のＶ字形状を光学的に重ね合わせるこ
とにより、図６に示す従来技術のように、二枚の板５０
，５１の間に隙間が生じるという問題点を解消すること
ができる。

【００１４】したがって、このような構成によれば、金
属膜１８，２０の厚さによる悪影響を極めて小さくでき
るので、最小十μｍ程度の口径まで良好にピンホールを
可変することができる。

【００１５】図４は本発明に係る可変ピンホールの第二
実施例であり、第一実施例におけるガラス板１４，１６
の内側面に金属膜１８，２０を蒸着した光制限素子に代
えて、Ｖ字状の切込みを有する二枚の板４０と４１をベ
ース１２に互いに平行になるように固定したものである
。この板４０，４１は厚さが数十μｍ程度に形成されて
いる。この場合、図５に示すように、板４０の面Ａ１と
板４１の面Ｂ１との間および板４０の面Ａ２と板４１の
面Ｂ２との間が、それぞれ共役関係となるように考慮す
る。

【００１６】このように面Ａ１とＢ１との間および面Ａ
２とＢ２との間に共役関係をもたせることにより、板４
０，４１の厚みｔによる像のボケ量は、板４０または４
１の一方の板厚ｔ分だけとなる。しかも板４０，４１の
Ｖ字形状を光学的に重ね合わせることで、図６に示す従
来技術のように二枚の板５０，５１の間に隙間が生じる
という問題点を解消することができる。

【００１７】したがって、このような構成によれば、板
４０，４１の厚さによる悪影響を従来のものと比べて小
さくできるので、最小数十μｍ程度の口径まで良好にピ
ンホールを可変することができる。

【００１８】なお、本発明は上記各実施例に限定される
ものではなく、要旨を変更しない範囲において種々変形
して実施することができる。例えば、光制限素子を凸レ
ンズの光軸直交する方向に移動させる手段として、上記
各実施例では圧電素子を用いたが、これに代えてマイク
ロメーターヘッドや平行板バネ型ステージを用いること
によっても実施可能なことは言うまでもない。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、一対の光制限素子を凸
レンズにて光学的に重ね合わせるとともに、この光制限
素子を凸レンズの光軸に対して直交する方向に移動させ
ることで、光制限素子の厚さによって生じるボケ量を制
御し、最小口径が数μｍ〜数十μｍ程度の口径まで透光
領域（ピンホール）の大きさを連続的に変えることがで
きる良好な可変ピンホールが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による可変ピンホールの第一実施例の構
成を示す斜視図である。

【図２】図１の可変ピンホールを走査型レーザー顕微鏡
に応用した際の構成を示す。

【図３】ピンホールが形成される様子を示す。

【図４】本発明による可変ピンホールの第二実施例の構
成を示す斜視図である。

【図５】図４に示した可変ピンホールの板の面の位置関
係を示す。

【図６】二枚のＶ字形状の板で構成した従来技術に係る
可変ピンホールを示す。

【符号の説明】

１２…ベース、１４，１６…ガラス板、１８，２０…金
属膜、２２…凸レンズ、２６…圧電素子、４０，４１…
板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　固定配置された凸レンズと、この凸レ
   ンズの共焦点面に透光領域と遮光領域とを有する二枚の
   光制限素子であって、第二の光制限素子へ投影された第
   一の光制限素子の遮光領域の像と第二の光制限素子の遮
   光領域とで光の通過する領域を規定する光制限素子と、
   この光制限素子を凸レンズの光軸に直交する方向に移動
   させる手段とを備えている可変ピンホール。