JPH0682173B2 - Transmission microscope imager - Google Patents

Transmission microscope imager

Info

Publication number
JPH0682173B2
JPH0682173B2 JP6116786A JP6116786A JPH0682173B2 JP H0682173 B2 JPH0682173 B2 JP H0682173B2 JP 6116786 A JP6116786 A JP 6116786A JP 6116786 A JP6116786 A JP 6116786A JP H0682173 B2 JPH0682173 B2 JP H0682173B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sample
light
light beam
lens
objective lens
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP6116786A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS62217218A (en
Inventor
大吉 粟村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LASER TEC KK
Original Assignee
LASER TEC KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LASER TEC KK filed Critical LASER TEC KK
Priority to JP6116786A priority Critical patent/JPH0682173B2/en
Publication of JPS62217218A publication Critical patent/JPS62217218A/en
Publication of JPH0682173B2 publication Critical patent/JPH0682173B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は透過型顕微鏡撮像装置、特に微小スポット状の
光ビームで試料を2次元的に走査し試料からの透過光を
イメージセンサ上に投影して試料像を形成する透過型顕
微鏡撮像装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial field of application) The present invention relates to a transmission microscope image pickup device, and in particular, a sample is two-dimensionally scanned with a light beam in the form of a minute spot and the transmitted light from the sample is projected onto an image sensor. The present invention relates to a transmission microscope image pickup device that forms a sample image by performing the above process.

(従来の技術) 生物観察用として有用な透過型顕微鏡撮像装置が広く実
用化されている。本願人は、特願昭59−242419号公報に
おいてレーザ光源とリニアイメージセンサを用いて試料
からの光学情報を電気信号として得ることができる透過
型顕微鏡撮像装置を提案している。この本願人の透過型
顕微鏡撮像装置は、レーザ光源から投射した光ビームを
2個の偏向器を用いて主走査方向及び副走査方向に偏向
し、2次元的に偏向された光ビームをコンデンサレンズ
で微小スポット状に集束して試料に投射し、試料を透過
した光ビームを対物レンズで集光し、複数の受光素子が
主走査方向に1次元的に配列されているリニアイメージ
センサ上に微小スポットとして投影し、試料からの透過
光を1ライン毎に受光して画像信号を形成するように構
成されている。従って、この透過型顕微鏡撮像装置は、
リニアイメージセンサの電荷蓄積能力を利用しているの
で光ビームの走査ムラが生じても画像歪みが発生せず、
S/N比が高く高解像度の画像信号を得ることができる大
きな利点を具えている。
(Prior Art) A transmission microscope image pickup device useful for biological observation has been widely put into practical use. The applicant of the present application has proposed in Japanese Patent Application No. 59-242419 a transmission microscope image pickup apparatus capable of obtaining optical information from a sample as an electric signal by using a laser light source and a linear image sensor. The transmission microscope image pickup device of the applicant of the present invention deflects a light beam projected from a laser light source in the main scanning direction and the sub-scanning direction by using two deflectors, and condenses the two-dimensionally deflected light beam into a condenser lens. The light beam that has passed through the sample is condensed by the objective lens, and a plurality of light receiving elements are minutely arrayed in the main scanning direction on the linear image sensor. The image is formed by projecting as a spot and receiving the transmitted light from the sample line by line. Therefore, this transmission microscope imaging device
Since the charge storage capacity of the linear image sensor is used, image distortion does not occur even if uneven scanning of the light beam occurs,
It has a great advantage that a high S / N ratio and a high resolution image signal can be obtained.

(発明が解決しようとする問題点) 上述した透過型顕微鏡撮像装置では、コンデンサレンズ
で微小スポット状に集束した照明光で試料を2次元的に
走査し試料からの透過光を対物レンズで集光する構成と
しているから、試料に入射する照明光の走査点と対物レ
ンズの集光点とを正確に一致させる必要がある。照明光
の走査点と対物レンズの集光点との相対的な位置ずれ
は、主走査方向の位置ずれとこれと直交する副走査方向
の位置ずれとがあるが、副走査方向に位置ずれが発生す
るとリニアイメージセンサに入射する光量が著しく低下
し、画像信号の振幅が低下しS/N比が劣化すると共に解
像度も著しく低下してしまう。特に、対物レンズやコン
デンサレンズを交換した場合レンズ倍率がわずかに相異
する場合も多く、このにうな場合照明光学系の倍率と観
察光学系の倍率とが相互に一致せず、この結果試料上に
おいてスポット状照明光の走査点と対物レンズの集光点
とか副走査方向に相対的な位置ずれを起こし、試料を透
過した照明光が対物レンズで受光されずリニアイメージ
センサへの入射光量が著しく低下すると共に解像度も低
下してしまう。
(Problems to be Solved by the Invention) In the transmission microscope image pickup apparatus described above, the sample is two-dimensionally scanned with the illumination light focused into a minute spot by the condenser lens, and the transmitted light from the sample is condensed by the objective lens. Therefore, the scanning point of the illumination light incident on the sample and the condensing point of the objective lens must be exactly matched. The relative displacement between the scanning point of the illumination light and the condensing point of the objective lens includes a displacement in the main scanning direction and a displacement in the sub-scanning direction orthogonal to this, but there is a displacement in the sub-scanning direction. When it occurs, the amount of light incident on the linear image sensor is significantly reduced, the amplitude of the image signal is reduced, the S / N ratio is degraded, and the resolution is also significantly reduced. In particular, when the objective lens or condenser lens is replaced, the lens magnification often differs slightly. In such cases, the magnification of the illumination optical system and the magnification of the observation optical system do not match each other, and as a result At the scanning point of the spot-shaped illumination light and the focal point of the objective lens, a relative position shift occurs in the sub-scanning direction, and the illumination light transmitted through the sample is not received by the objective lens, and the incident light amount on the linear image sensor is significantly As the image quality decreases, so does the resolution.

従って、本発明の目的は上述した欠点を除去し、照明光
学系と観察光学系の倍率の不一致に起因する照明光の走
査点と対物レンズの集光点との相対的な位置ずれを除去
し、試料からの透過光を対物レンズで正確に集光でき、
振幅が大きくS/N比が高く、しかも高解像度の画像信号
が得られる透過型顕微鏡撮像装置を提供するものであ
る。
Therefore, the object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks and to eliminate the relative positional deviation between the scanning point of the illumination light and the focal point of the objective lens due to the mismatch of the magnifications of the illumination optical system and the observation optical system. , The transmitted light from the sample can be accurately collected by the objective lens,
(EN) A transmission microscope image pickup device having a large amplitude and a high S / N ratio and capable of obtaining a high resolution image signal.

(問題点を解決するための手段) 本発明による透過型顕微鏡撮像装置は、光ビームを放射
する光源と、光源から放射した光ビームを主走査方向及
びこれと直交する副走査方向に偏向する手段と、偏向さ
れた光ビームを試料に向けて投射するコンデンサレンズ
と、試料からの透過光を集光する対物レンズと、複数の
素子が前記主走査方向に配列され、対物レンズからの光
束を受光して光電出力信号を出力するリニアイメージセ
ンサと、コンデンサレンズから試料に入射する照明光の
走査点と対物レンズの集光点との副走査方向の相対的な
位置ずれを検出する手段と、検出した位置ずれ量に基い
て照明光学系及び/又は観察光学の倍率を補正する手段
とを具えることを特徴とするものである。
(Means for Solving the Problems) A transmission microscope image pickup device according to the present invention includes a light source that emits a light beam, and a device that deflects the light beam emitted from the light source in the main scanning direction and the sub-scanning direction orthogonal thereto. A condenser lens that projects the deflected light beam toward the sample, an objective lens that collects the transmitted light from the sample, and a plurality of elements arranged in the main scanning direction to receive the light beam from the objective lens. And a linear image sensor for outputting a photoelectric output signal, means for detecting a relative positional deviation in the sub-scanning direction between the scanning point of the illumination light incident on the sample from the condenser lens and the focal point of the objective lens, and detection And a means for correcting the magnification of the illumination optical system and / or the observation optical system on the basis of the amount of positional deviation.

(作 用) 本発明においては、照明光学系により試料上に投射され
るレーザ光のスポットと、観察光学系によりリニアイメ
ージセンサ上に投影される試料上の物点との副走査方向
のずれを検出し、この検出したずれに応じて照明光学系
および/または観察光学系の倍率を補正して相互の倍率
を一致させるように構成したため、試料上において照明
光の走査点と対物レンズの集光点とを常に一致させるこ
とができ、試料上の明るく証明された物点の像をリニア
イメージセンサ上に正確に形成することができ、光電出
力信号のS/Nを大きくし、解像度を向上することができ
るとともにオペレータは倍率の調整に煩わされることが
なくなり、検鏡に専念できる利点がある。
(Operation) In the present invention, the deviation in the sub-scanning direction between the spot of the laser beam projected on the sample by the illumination optical system and the object point on the sample projected on the linear image sensor by the observation optical system. Since the detection optical system and the observation optical system are configured to correct the magnifications of the illumination optical system and / or the observation optical system according to the detected deviation so that the mutual magnifications match, the scanning point of the illumination light on the sample and the focusing of the objective lens It is possible to always match the points, and it is possible to accurately form an image of a bright and proven object point on the sample on the linear image sensor, increase the S / N of the photoelectric output signal, and improve the resolution. In addition, the operator does not have to worry about the adjustment of the magnification, and there is an advantage that the operator can concentrate on the speculum.

(実施例) 第1図は本発明による顕微鏡撮像装置の一実施例の構成
を示す立体的線図であり、光路の多くは水平面に対して
45゜の角度又は水平面に対して垂直方向に延在してい
る。本例では透過型カラー顕微鏡撮像装置を例にして説
明する。青、緑及び赤の3原色光ビームを放射する光源
として、青及び緑の光ビームを放射するArレーザ1と赤
の光ビームを放射するHe-Neレーザ2を用いる。Arレー
ザ1から放射した光ビームは水平面に対して45゜の角度
だけ下方に傾いて放射され第1のダイクロイックミラー
3に入射し、波長488nmの青色成分光と波長514.5nmの緑
色成分光とに分離される。ダイクロイックミラー3を透
過した青色光ビームは第1のエキスパンダ4で拡大平行
光束とされ、直角プリズム5で水平面と直交する方向に
反射し、更に直角プリズム6で水平面に対して45゜の角
度方向に反射されて第1の音響光学素子7に入射する。
この第1の音響光学素子7は青色光ビームを試料面のX
方向(紙面と直交する方向)に高速振動させる。この第
1の音響光学素子7で偏向された光ビームは光路補正手
段である第1の非平行平面板8に入射する。この非平行
平面板8は駆動装置(図示せず)に連結され、第2図A
に示すように青色光ビームの正規の光路からのX方向と
直交するY方向のずれ量に応じて光軸を中心にして回転
させてX方向と直交するY方向に青色光ビームを偏向し
光路補正を行なう。この結果、青色光ビームがレーザ放
射角等の変動により正規の光路からY方向にずれても光
路補正により正規の光路を進行することになる。光路補
正された青色光ビームはハーフミラー9で反射し、ハー
フミラー10を透過し、リレーレンズ11を経て水平面に対
して45゜の角度下方に向けて進行し、水平面内に配置し
た振動ミラー12に入射する。振動ミラー12は駆動装置
(図示せず)に連結され、所定の周波数で回動して入射
光ビームを試料のX方向と直交するY方向に偏向する。
この振動ミラー12は、その表面及び裏面共に全反射面が
形成されており、試料に向かう光ビームは表面側に入射
し試料から発した光ビームは裏面側に入射する。振動ミ
ラー12で反射した青色光ビームは水平面に対して45゜の
角度だけ上方に向いて進行し、左右反転プリズム13を経
て倍率補正手段として作用するリレーレンズ14に入射す
る。このリレーレンズ14は駆動手段(図示せず)に連結
され、後述する対物レンズとコンデンサレンズの倍率の
差に応じて光軸方向に沿って矢印a又はb方向に移動し
て倍率補正を行なう。リレーレンズ14を通過した青色光
ビームは直角プリズム15で垂直方向に反射し、コンデン
サレンズ16で微小スポット状に集束されて試料17に入射
する。従って、試料17は微小スポット状に集束した青色
光ビームにより所定の走査周波数でX方向及びY方向に
走査され、試料17からの透過光は対物レンズ18により集
光される。コンデンサレンズ16と対物レンズ18は同一の
倍率のレンズを以て構成し、コンデンサレンズ16から試
料17に向かう光ビームの走査点と対物レンズ18による試
料17からの透過光の集光点とが互いに一致するようにコ
ンデンサレンズ16と対物レンズ18とを試料17をはさんで
互いに共役な位置に配置する。対物レンズ18で集光され
た光ビームは直角プリズム19で水平面に対して45゜の角
度だけ上方に向けて反射し、リレーレンズ20を経て振動
ミラー12の裏面側に入射する。振動ミラー12の裏面で反
射した青色光ビームは、リレーレンズ21を経て第2のダ
イクロイックミラー22に入射する。この第2のダイクロ
イックミラー22は青色光だけを反射し他の波長域の光を
透過する。従って青色ビームは第2のダイクロイックミ
ラー22で反射し、結像レンズ23を経て平行平面板24に入
射する。この平行平面板24は第3図Bに示すようにa又
はb方向に回動して光路補正を行なう。更に光ビームは
ハーフミラー25に入射し、その反射光は変位量検出器26
に入射し透過光は第1のリニアイメージセンサ27に入射
する。第1のリニアイメージセンサ27は結像レンズ23の
結像位置に配置され、試料17からの青色光ビームを主走
査方向(X方向)に1ライン毎に受光するように各受光
素子がX方向と対応する方向に1次元的に配列され、試
料17からの透過光を各素子により順次受光して光電変換
を行ない、所定の読出周波数で各素子に蓄積した電荷を
順次読み出す。リニアイメージセンサは電荷蓄積能力を
有しているから、試料17の各画素とリニアイメージセン
サ27の各受光素子とが常に1:1の関係となり、第1の音
響光学素子7の走査速度にムラが生じても受光量が若干
変化するに過ぎず、画像歪みが発生することはない。
(Embodiment) FIG. 1 is a three-dimensional diagram showing the configuration of an embodiment of a microscope image pickup apparatus according to the present invention, in which many optical paths are relative to a horizontal plane.
It extends at a 45 ° angle or perpendicular to the horizontal. In this example, a transmission color microscope image pickup device will be described as an example. An Ar laser 1 that emits blue and green light beams and a He-Ne laser 2 that emits red light beams are used as light sources that emit light beams of three primary colors of blue, green, and red. The light beam emitted from the Ar laser 1 is inclined downward at an angle of 45 ° with respect to the horizontal plane, is incident on the first dichroic mirror 3, and becomes a blue component light with a wavelength of 488 nm and a green component light with a wavelength of 514.5 nm. To be separated. The blue light beam that has passed through the dichroic mirror 3 is expanded and collimated by the first expander 4, reflected by the right-angle prism 5 in a direction orthogonal to the horizontal plane, and further reflected by the right-angle prism 6 at an angle of 45 ° with respect to the horizontal plane. And is incident on the first acousto-optic element 7.
This first acousto-optic device 7 transmits a blue light beam to the X-axis of the sample surface.
It vibrates at high speed in the direction (direction orthogonal to the paper surface). The light beam deflected by the first acousto-optic device 7 is incident on the first non-parallel plane plate 8 which is the optical path correcting means. This non-parallel flat plate 8 is connected to a driving device (not shown), and is shown in FIG.
As shown in FIG. 5, the blue light beam is deflected in the Y direction orthogonal to the X direction by rotating about the optical axis in accordance with the deviation amount of the blue light beam from the regular optical path in the Y direction orthogonal to the X direction. Make a correction. As a result, even if the blue light beam deviates from the regular optical path in the Y direction due to variations in the laser emission angle and the like, the blue optical beam travels along the regular optical path by the optical path correction. The optical path-corrected blue light beam is reflected by the half mirror 9, transmitted through the half mirror 10, travels downward through an angle of 45 ° with respect to the horizontal plane via the relay lens 11, and is arranged in the horizontal mirror. Incident on. The vibrating mirror 12 is connected to a driving device (not shown) and rotates at a predetermined frequency to deflect the incident light beam in the Y direction orthogonal to the X direction of the sample.
The vibrating mirror 12 has a total reflection surface formed on both the front surface and the back surface thereof, and a light beam directed to the sample enters the front surface side and a light beam emitted from the sample enters the back surface side. The blue light beam reflected by the vibrating mirror 12 travels upward by an angle of 45 ° with respect to the horizontal plane, passes through a left / right reversing prism 13, and enters a relay lens 14 which functions as a magnification correcting means. The relay lens 14 is connected to driving means (not shown), and moves in the direction of arrow a or b along the optical axis according to the difference in magnification between an objective lens and a condenser lens, which will be described later, to perform magnification correction. The blue light beam that has passed through the relay lens 14 is reflected by the right-angle prism 15 in the vertical direction, is focused by the condenser lens 16 into a fine spot, and is incident on the sample 17. Therefore, the sample 17 is scanned in the X direction and the Y direction at a predetermined scanning frequency by the blue light beam focused into a minute spot, and the transmitted light from the sample 17 is condensed by the objective lens 18. The condenser lens 16 and the objective lens 18 are configured by lenses having the same magnification, and the scanning point of the light beam from the condenser lens 16 toward the sample 17 and the condensing point of the transmitted light from the sample 17 by the objective lens 18 coincide with each other. In this way, the condenser lens 16 and the objective lens 18 are arranged at positions conjugate with each other with the sample 17 interposed therebetween. The light beam condensed by the objective lens 18 is reflected upward by an angle of 45 ° with respect to the horizontal plane by the right-angled prism 19, passes through the relay lens 20, and is incident on the rear surface side of the vibrating mirror 12. The blue light beam reflected by the back surface of the vibrating mirror 12 enters the second dichroic mirror 22 via the relay lens 21. The second dichroic mirror 22 reflects only blue light and transmits light in other wavelength ranges. Therefore, the blue beam is reflected by the second dichroic mirror 22, passes through the imaging lens 23, and enters the plane-parallel plate 24. The plane-parallel plate 24 is rotated in the a or b direction to correct the optical path as shown in FIG. 3B. Further, the light beam is incident on the half mirror 25, and the reflected light is the displacement amount detector 26.
And the transmitted light is incident on the first linear image sensor 27. The first linear image sensor 27 is arranged at the image forming position of the image forming lens 23, and each light receiving element is arranged to receive the blue light beam from the sample 17 line by line in the main scanning direction (X direction). Are arranged one-dimensionally in a direction corresponding to, and the transmitted light from the sample 17 is sequentially received by each element to perform photoelectric conversion, and the charges accumulated in each element are sequentially read at a predetermined read frequency. Since the linear image sensor has a charge storage capability, each pixel of the sample 17 and each light receiving element of the linear image sensor 27 always have a 1: 1 relationship, and the scanning speed of the first acousto-optic element 7 is uneven. Even if the occurrence occurs, the amount of light received changes only slightly, and image distortion does not occur.

第4図は変位量検出器26の構成を示す線図である。試料
17のY方向と対応する方向に同一形状の2個の光検出器
50及び51を配置し、試料17からの青色光ビームをこれら
第1及び第2の光検出器50及び51上に入射させる。そし
て第1光検出器50と第2光検出器51の境界線lをリニア
イメージセンサ27の受光素子の中心に一致させる。この
ように構成すれば、リニアイメージセンサ27への入射光
がY方向にずれた場合、変位量検出器の2個の光検出器
50及び51に入射する光は同時にY方向に変位するから、
第1光検出器50と第2光検出器51との光電出力信号を差
動増幅器52に供給して差信号を形成すれば、この差信号
の大きさは光ビームの偏移量を表わし、方向極性は偏移
方向を表わすことになる。従って、この差信号を光路補
正手段である第1の非平行平面板8および/または第1
の平行平面板24の駆動装置に供給し第1リニアイメージ
センサ27の受光素子に対する入射光のY方向の変位量に
応じて非平行平面板8および/または平行平面板24を駆
動すれば、Y方向について自動に光路補正が行なわれ、
試料からの透過光をリニアイメージセンサ27各受光素子
上に正確に入射させることができる。
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the displacement amount detector 26. sample
Two photodetectors with the same shape in the direction corresponding to the Y direction of 17
50 and 51 are arranged so that the blue light beam from the sample 17 is incident on these first and second photodetectors 50 and 51. Then, the boundary line 1 between the first photodetector 50 and the second photodetector 51 is aligned with the center of the light receiving element of the linear image sensor 27. According to this structure, when the incident light on the linear image sensor 27 deviates in the Y direction, the two photodetectors of the displacement amount detector are detected.
Since the lights incident on 50 and 51 are displaced in the Y direction at the same time,
If the photoelectric output signals of the first photodetector 50 and the second photodetector 51 are supplied to the differential amplifier 52 to form a difference signal, the magnitude of this difference signal represents the deviation amount of the light beam, The direction polarity represents the shift direction. Therefore, this difference signal is transmitted to the first non-parallel plane plate 8 and / or the first non-parallel plane plate which is the optical path correcting means.
If the non-parallel flat plate 8 and / or the parallel flat plate 24 are driven according to the amount of displacement of the incident light with respect to the light receiving element of the first linear image sensor 27 in the Y direction, The optical path is automatically corrected for the direction,
The transmitted light from the sample can be accurately incident on each light receiving element of the linear image sensor 27.

次に、緑色光ビームの走査について説明する。第1のダ
イクロイックミラー3で反射した緑色光ビームは水平面
に対して45゜の角度下方に向いて進行し、直角プリズム
28に反射しエキスパンダ29で拡大平行光束とされ、直角
プリズム30で垂直方向に反射し直角プリズム31で水平面
に対して45゜の角度下方に向けて第2の音響光学素子32
に入射する。そして、この第2の音響光学素子32により
第1の音響光学素子7と同一周波数で高速振動し、第2
の非平行平面板33で光路補正されハーフミラー10で反射
して共通の光路に進入する。次に、リレーレンズ11を経
て振動ミラー12に入射してY方向に偏向される。その後
共通の光路を進行しコンデンサレンズ16で微小スポット
状に集束されて試料17に入射する。従って、試料17は、
青色光ビームで走査された領域が緑色光ビームによって
同一の走査周波数で走査されることになる。試料17を透
過した緑色光ビームは、更に共通を光路を進行し、振動
ミラー17の裏面で反射され、第2のダイクロイックミラ
ー22を透過して第3のダイクロイックミラー34に入射す
るこの第3のダイクロイックハラー34は緑色光ビームだ
けを反射し他の波長域の光を透過するものとする。従っ
て、緑色光ビームはこの第3のダイクロイックミラー34
で反射し、結増レンズ35および第2の平行平面板36を経
てハーフミラー37に入射し、透過光は第2のリニアイメ
ージセンサ38に入射して1ライン毎に受光されて試料の
緑色成分の画像信号が作成され、反射光は第2の変位量
検出器39に入射して第2のリニアイメージセンサ38に対
する入射光のY方向の変位量が検出される。これら第2
のリニアイメージセンサ38および第2変位量検出器39の
構成及び作用は第1のリニアイメージセンサ27及び第1
変位量検出器26と同一であるため詳細な説明は省略す
る。
Next, scanning of the green light beam will be described. The green light beam reflected by the first dichroic mirror 3 travels downward at an angle of 45 ° with respect to the horizontal plane and forms a right angle prism.
The light beam is reflected by the expander 29 to be expanded parallel light flux, is reflected by the right-angle prism 30 in the vertical direction, and is reflected by the right-angle prism 31 in the downward direction at an angle of 45 ° with respect to the horizontal plane.
Incident on. Then, the second acousto-optic element 32 vibrates at the same frequency as the first acousto-optic element 7 at a high speed,
The optical path is corrected by the non-parallel flat plate 33 and reflected by the half mirror 10 to enter the common optical path. Next, the light enters the vibrating mirror 12 through the relay lens 11 and is deflected in the Y direction. After that, the light travels in a common optical path, is focused by a condenser lens 16 into a fine spot, and is incident on a sample 17. Therefore, sample 17
The area scanned by the blue light beam will be scanned by the green light beam at the same scanning frequency. The green light beam that has passed through the sample 17 further travels in the common optical path, is reflected by the back surface of the vibrating mirror 17, passes through the second dichroic mirror 22, and enters the third dichroic mirror 34. The dichroic haller 34 reflects only the green light beam and transmits light in other wavelength ranges. Therefore, the green light beam is emitted from the third dichroic mirror 34.
Is reflected by the second linear image sensor 38 through the increasing lens 35 and the second parallel flat plate 36, and is then incident on the half mirror 37. Image signal is generated, the reflected light is incident on the second displacement amount detector 39, and the displacement amount of the incident light with respect to the second linear image sensor 38 in the Y direction is detected. These second
The configuration and operation of the linear image sensor 38 and the second displacement amount detector 39 of FIG.
Since it is the same as the displacement amount detector 26, detailed description thereof will be omitted.

次に、赤色光ビームの走査について説明する。赤色光ビ
ームを放射するHe−Neレーザ2は、Arレーザ1から発し
た光ビームと互いに交差しないようにするためArレーザ
1より下側に配置する。He−Neレーザ2から放射した赤
色光ビームは水平面に対して45゜の角度だけ下方に向い
て進行し、第3のエキスパンダ40により拡大平行光束と
され、第3の音響光学素子41により青色及び緑色光ビー
ムと同一周波数で高速振動し、第3の非平行平面板42で
光路補正が行なわれ、ハーフミラー9および10と及びリ
レーレンズ11を経て振動ミラー12に入射してY方向に偏
向される。このように青、緑及び赤の3本の光ビームに
対して振動ミラーを共用する構成とすればY方向のレジ
ストレーションエラーの発生を有効に防止できる。振動
ミラー12で反射された赤色光ビームは共通の光路を進行
し、集光レンズ16により微小スポット状に集束されて試
料17に入射する。この結果、試料17は、同一の領域が
青、緑及び赤の3本の光ビームにより同一走査周波数で
走査されることになる。試料17を透過した赤色光ビーム
は、さらに共通の光路を進行し、振動ミラー12の裏側で
反射し、第2及び第3のダイロイックミヨー22および34
を透過し結増レンズ43及び第3の平行平面板44を経て直
角プリズム45で反射しハーフミラー46に入射し、反射光
は第3の変位量検出器47に入射して正規の光路からの変
位量が検出され、その透過光は第3のリニアイメージセ
ンサ48に入射して画像信号が作成される。このように3
本の光ビーム毎に各光ビームの正規の光路からの変位量
を検出して光路を補正する構成とすれば、例えばいずれ
かのレーザ光源の放射角が変動しても試料からの各光ビ
ームを各リニアイメージセンサ上にそれぞれ自動的に且
つ正確に入射させることができる。特に本例では照明側
の光路中に設けた第1〜第3の非平行平面板8,32,41を
調整することによって青、緑、赤の3本の光ビームを試
料17上の一点に集束させることができ、また観察側の光
路中に設けた第1〜第3の平行平面板24,36及び44を調
整することにより、試料上で照明された物点の像をリニ
アイメージセンサ27,38および48に正確に投影すること
ができる。このようにして振幅が大きく、S/Nが高くし
かも解像度が高く、色ずれのないカラー画像信号を得る
ことができる。
Next, scanning of the red light beam will be described. The He-Ne laser 2 that emits the red light beam is arranged below the Ar laser 1 so as not to intersect the light beams emitted from the Ar laser 1. The red light beam emitted from the He-Ne laser 2 travels downward at an angle of 45 ° with respect to the horizontal plane, is converted into an expanded parallel light flux by the third expander 40, and is blue by the third acousto-optic element 41. And vibrates at the same frequency as the green light beam at a high speed, the optical path is corrected by the third non-parallel plane plate 42, enters the vibrating mirror 12 through the half mirrors 9 and 10 and the relay lens 11, and is deflected in the Y direction. To be done. In this way, if the vibrating mirror is shared for the three light beams of blue, green and red, the occurrence of a registration error in the Y direction can be effectively prevented. The red light beam reflected by the vibrating mirror 12 travels in a common optical path, is focused by the condenser lens 16 into a minute spot, and is incident on the sample 17. As a result, the same area of the sample 17 is scanned by the three light beams of blue, green and red at the same scanning frequency. The red light beam transmitted through the sample 17 further travels in the common optical path, is reflected on the back side of the vibrating mirror 12, and is reflected by the second and third diloic Millaus 22 and 34.
Through the increasing lens 43 and the third parallel plane plate 44, is reflected by the right-angle prism 45 and is incident on the half mirror 46, and the reflected light is incident on the third displacement amount detector 47 and is emitted from the regular optical path. The amount of displacement is detected, and the transmitted light is incident on the third linear image sensor 48 to create an image signal. Like this 3
If the light path is corrected by detecting the amount of displacement of each light beam from the regular light path for each light beam of a book, for example, each light beam from the sample will change even if the radiation angle of any laser light source changes. Can be automatically and accurately incident on each linear image sensor. Particularly in this example, by adjusting the first to third non-parallel plane plates 8, 32, 41 provided in the optical path on the illumination side, three light beams of blue, green and red are made to be one point on the sample 17. The image of the object point illuminated on the sample can be focused by adjusting the first to third parallel plane plates 24, 36 and 44 provided in the optical path on the observation side. , 38 and 48 can be accurately projected. In this way, it is possible to obtain a color image signal having a large amplitude, a high S / N, a high resolution, and no color shift.

第4図Aはコンデンサレンズ16と対物レンズ17との倍率
が相異してコンデンサレンズ16による光ビームの走査点
と対物レンズ18の集光点との間に位置ずれが生じた状態
を示す主走査方向と直行する面で切った模式図であり、
第4図Bは倍率補正により走査点と集光点とが一致した
状態を示す模式図である。第4図Aに示すようにコンデ
ンサレンズ16による光ビームの走査点Sと対物レンズ18
の集光点Cとが試料17のY軸方向に位置ずれを生ずる
と、試料17を透過した照明光が対物レンズ18で受光され
なくなり、第5図に示すように位置ずれ量に応じて各イ
メージセンサへの入射光量が減少し照明効率が著しく低
下してしまう。この試料17に入射するスポット状の照明
光の走査点と対物レンズ18の集光点との位置ずれの原因
の多くは、試料17に対する照明光学の倍率と観察光学系
の倍率の相異に起因する。このため本例では照明光学系
の共通光路に配置したリレーレンズ14を倍率補正手段と
して用い、このリレーレンズ14を光軸方向に沿って矢印
aまたはb方向に移動して照明光学系の倍率を観察光学
の倍率と一致させ試料17から発した観察光を各リニアイ
メージセンサ27,38,48上に正確に入射させる。
FIG. 4A mainly shows a state in which the condenser lens 16 and the objective lens 17 have different magnifications and a positional deviation occurs between the scanning point of the light beam by the condenser lens 16 and the converging point of the objective lens 18. It is a schematic diagram cut by a plane orthogonal to the scanning direction,
FIG. 4B is a schematic diagram showing a state in which the scanning point and the converging point coincide with each other due to the magnification correction. As shown in FIG. 4A, the scanning point S of the light beam by the condenser lens 16 and the objective lens 18
When the focal point C of the sample 17 is displaced in the Y-axis direction of the sample 17, the illumination light transmitted through the sample 17 is not received by the objective lens 18, and as shown in FIG. The amount of light incident on the image sensor is reduced and the illumination efficiency is significantly reduced. Most of the causes of the positional deviation between the scanning point of the spot-shaped illumination light incident on the sample 17 and the condensing point of the objective lens 18 are due to the difference in the magnification of the illumination optical with respect to the sample 17 and the magnification of the observation optical system. To do. Therefore, in this example, the relay lens 14 arranged in the common optical path of the illumination optical system is used as a magnification correction means, and the relay lens 14 is moved in the direction of arrow a or b along the optical axis direction to increase the magnification of the illumination optical system. The observation light emitted from the sample 17 in accordance with the magnification of the observation optics is accurately incident on each linear image sensor 27, 38, 48.

次に、リレーレンズ14の駆動制御方法について説明す
る。走査点と集光点との位置ずれ量は、いずれかのリニ
アイメージセンサに入射する光量から求める。一方、第
5図に示すようにリニアイメージセンサの入射光量から
ではリレーレンズ14の駆動すべき方向を判別することが
できない。このため、本例ではリレーレンズ14の基準位
置を定め、常時一方向に駆動して入射光量が最大となる
点を求め調整を行なう。尚、試料を装着した状態で調整
を行なうとリニアイメージセンサには試料17で変調させ
た観察光が入射するため、試料17が装着されない状態で
調整することが望ましい。このようにイメージセンサへ
の入射光量に基きリレーレンズを光軸方向に駆動して調
整すれば、別途調整手段を設ける必要がなく簡単な構成
で高精度に倍率補正を行なうことができる。
Next, a drive control method of the relay lens 14 will be described. The positional shift amount between the scanning point and the condensing point is obtained from the amount of light incident on any of the linear image sensors. On the other hand, as shown in FIG. 5, the direction in which the relay lens 14 should be driven cannot be determined from the incident light amount of the linear image sensor. For this reason, in this example, the reference position of the relay lens 14 is determined, and the relay lens 14 is always driven in one direction to obtain a point at which the amount of incident light is maximized and adjustment is performed. When the adjustment is performed with the sample attached, the observation light modulated by the sample 17 is incident on the linear image sensor. Therefore, it is desirable to perform the adjustment without the sample 17 attached. As described above, if the relay lens is driven in the optical axis direction for adjustment based on the amount of light incident on the image sensor, it is possible to perform magnification correction with high accuracy with a simple configuration without the need for providing additional adjusting means.

本発明は上述した実施例だけに限定されるものではなく
種々の変形が可能である。例えば、上述した実施例では
照明光学系のリレーレンズを光軸方向に駆動して倍率補
正する構成としたが、観察光学系内に配置したリレーレ
ンズを駆動したり、照明光学系及び観察光学系両方のリ
レーレンズを駆動してもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, but various modifications can be made. For example, in the above-described embodiment, the configuration is such that the relay lens of the illumination optical system is driven in the optical axis direction to correct the magnification, but the relay lens arranged in the observation optical system is driven, or the illumination optical system and the observation optical system are used. Both relay lenses may be driven.

また、倍率補正手段はリレーレンズに限定するものでは
なく、リレーレンズ以外の光学素子を駆動してもよく、
更には、別途倍率補正手段を設けてもよい。
Further, the magnification correction means is not limited to the relay lens, may drive an optical element other than the relay lens,
Further, a magnification correction means may be separately provided.

更に、上述した実施例では照明光の走査点と対物レンズ
の集光点との位置ずれを検出する手段として画像信号を
形成するリニアイメージセンサを用いたが、このリニア
イメージセンサとは別にフォトマルル等の光検出器を位
置ずれ検出手段として設けてもよい。
Further, in the above-mentioned embodiment, the linear image sensor for forming the image signal is used as the means for detecting the positional deviation between the scanning point of the illumination light and the condensing point of the objective lens. The photodetector may be provided as the positional deviation detecting means.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明によれば、照明光学系及び/
又は観察光学系の倍率を補正する手段を設けているので
照明光学系の倍率と観察光学系の倍率とが不一致の場合
でも照明光の走査点と対物レンズの集光点とを正確に一
致させることができ、従って試料からの透過光を精度よ
くイメージセンサ上に入射させることができる。
As described above, according to the present invention, the illumination optical system and / or
Alternatively, since a means for correcting the magnification of the observation optical system is provided, even if the magnification of the illumination optical system and the magnification of the observation optical system do not match, the scanning point of the illumination light and the converging point of the objective lens can be accurately matched. Therefore, the transmitted light from the sample can be accurately incident on the image sensor.

この結果、レンズ交換を行なった場合でも、常に振幅が
大きくS/N比の高い画像信号を得ることができる。
As a result, it is possible to obtain an image signal having a large amplitude and a high S / N ratio, even when the lens is replaced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明による透過型顕微鏡撮像装置の一実施例
の構成を示す線図、 第2図A及びBは光路補正手段の構成を示す線図、 第3図は変位量検出器の構成を示す線図、 第4図A及びBは照明光の走査点と対物レンズの集光点
との関係を示す線図、 第5図はずれ量とイメージセンサへの入射光量との関係
を示すグラフである。 1……Arレーザ、2……He−Neレーザ 3,22,34……ダイクロイックミラー 4,29,40……エキスパンダ 5,6,15,19,30,31,45……直角プリズム 7,32,41……音響光学素子 8,33,42……非平行平面板 9,10,25,37,46……ハーフミラー 11,14,20,21……リレーレンズ 12……振動ミラー、13……左右反転プリズム 16……コンデンサレンズ、17……試料 18……対物レンズ
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of a transmission microscope imaging apparatus according to the present invention, FIGS. 2A and 2B are diagrams showing a configuration of an optical path correcting means, and FIG. 3 is a configuration of a displacement amount detector. 4A and 4B are diagrams showing the relationship between the scanning point of the illumination light and the focal point of the objective lens, and FIG. 5 is a graph showing the relationship between the shift amount and the incident light amount to the image sensor. Is. 1 …… Ar laser, 2 …… He-Ne laser 3,22,34 …… Dichroic mirror 4,29,40 …… Expander 5,6,15,19,30,31,45 …… Right angle prism 7, 32,41 …… Acousto-optic element 8,33,42 …… Non-parallel flat plate 9,10,25,37,46 …… Half mirror 11,14,20,21 …… Relay lens 12 …… Vibration mirror, 13 ...... Left / right reversing prism 16 …… Condenser lens, 17 …… Sample 18 …… Objective lens

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光ビームを放射する光源と、光源から放射
した光ビームを主走査方向及びこれと直交する副走査方
向に偏向する手段と、偏向された光ビームを試料に向け
て投射するコンデンサレンズと、試料からの透過光を集
光する対物レンズと、複数の素子が前記主走査方向に配
列され、対物レンズからの光束を受光して光電出力信号
を出力するリニアイメージセンサと、コンデンサレンズ
から試料に入射する照明光の走査点と対物レンズの集光
点との副走査方向の相対的な位置ずれを検出する手段
と、検出した位置ずれ量に基いて照明光学系及び/又は
観察光学の倍率を補正する手段とを具えることを特徴と
する透過型顕微鏡撮像装置。
1. A light source for emitting a light beam, a means for deflecting the light beam emitted from the light source in a main scanning direction and a sub scanning direction orthogonal thereto, and a condenser for projecting the deflected light beam toward a sample. A lens, an objective lens that collects transmitted light from a sample, a plurality of elements arranged in the main scanning direction, a linear image sensor that receives a light beam from the objective lens and outputs a photoelectric output signal, and a condenser lens Means for detecting the relative positional deviation in the sub-scanning direction between the scanning point of the illumination light incident on the sample and the condensing point of the objective lens, and the illumination optical system and / or the observation optics based on the detected positional deviation amount. And a means for correcting the magnification of the transmission microscope image pickup device.
【請求項2】照明光学系及び/又は観察光学系内に配置
したリレーレンズを光軸方向に駆動して倍率を補正する
ように構成したことを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の透過型顕微鏡撮像装置。
2. The structure according to claim 1, wherein a relay lens arranged in the illumination optical system and / or the observation optical system is configured to be driven in the optical axis direction to correct the magnification. Transmission microscope imaging device.
JP6116786A 1986-03-19 1986-03-19 Transmission microscope imager Expired - Fee Related JPH0682173B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6116786A JPH0682173B2 (en) 1986-03-19 1986-03-19 Transmission microscope imager

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6116786A JPH0682173B2 (en) 1986-03-19 1986-03-19 Transmission microscope imager

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS62217218A JPS62217218A (en) 1987-09-24
JPH0682173B2 true JPH0682173B2 (en) 1994-10-19

Family

ID=13163315

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6116786A Expired - Fee Related JPH0682173B2 (en) 1986-03-19 1986-03-19 Transmission microscope imager

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0682173B2 (en)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0418928B1 (en) * 1989-09-22 1996-05-01 Fuji Photo Film Co., Ltd. Scanning microscope and scanning mechanism for the same
JP2613118B2 (en) * 1990-04-10 1997-05-21 富士写真フイルム株式会社 Confocal scanning microscope
JPH0540224A (en) * 1990-07-26 1993-02-19 Fuji Photo Film Co Ltd Scan type microscope
US5241364A (en) * 1990-10-19 1993-08-31 Fuji Photo Film Co., Ltd. Confocal scanning type of phase contrast microscope and scanning microscope
JPH04157415A (en) * 1990-10-20 1992-05-29 Fuji Photo Film Co Ltd Confocal scanning type interference microscope
US5168157A (en) * 1990-11-20 1992-12-01 Fuji Photo Film Co., Ltd. Scanning microscope with means for detecting a first and second polarized light beams along first and second optical receiving paths
US5218195A (en) * 1991-06-25 1993-06-08 Fuji Photo Film Co., Ltd. Scanning microscope, scanning width detecting device, and magnification indicating apparatus
JPH0527177A (en) * 1991-07-25 1993-02-05 Fuji Photo Film Co Ltd Scanning type microscope
JP4904209B2 (en) * 2007-06-14 2012-03-28 興和株式会社 Optical tomographic imaging system

Also Published As

Publication number Publication date
JPS62217218A (en) 1987-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3411780B2 (en) Laser microscope and pattern inspection apparatus using this laser microscope
US7312920B2 (en) Confocal microscope
JP2613118B2 (en) Confocal scanning microscope
US4301363A (en) Alignment device
JPH0618785A (en) Confocal type laser scanning transmission microscope
JPH0527177A (en) Scanning type microscope
KR860002742A (en) Video pickup device
JP2002122553A (en) Image pickup device and photomask defect inspection device
JPH0682173B2 (en) Transmission microscope imager
JPH10239036A (en) Three-dimensional measuring optical device
JPH0547039B2 (en)
JPH0750260B2 (en) Imaging device
JP4169396B2 (en) Scanning laser microscope
JPH0682174B2 (en) Transmission microscope imager
JPH05224127A (en) Confocal scanning type differential interfere microscope
JPH03134608A (en) Scanning type microscope
JPH03172815A (en) Cofocus scanning type microscope
JP3132354U (en) Color confocal microscope
JPH0760217B2 (en) Transmission microscope
JP2608483B2 (en) Confocal scanning microscope
JP2758420B2 (en) Reflection type laser microscope imaging device
JPH03131811A (en) Confocal scanning type transmission microscope
JPS62237870A (en) Image pickup device
JPS6213158A (en) Image pickup device
JPH0461334B2 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees