JPH07325262A - レーザ顕微鏡装置 - Google Patents

レーザ顕微鏡装置

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JPH07325262A
JPH07325262A JP11934194A JP11934194A JPH07325262A JP H07325262 A JPH07325262 A JP H07325262A JP 11934194 A JP11934194 A JP 11934194A JP 11934194 A JP11934194 A JP 11934194A JP H07325262 A JPH07325262 A JP H07325262A
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JP
Japan
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objective lens
axis
laser
sample
scanning
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Application number
JP11934194A
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English (en)
Inventor
Masaaki Kagawa
雅昭 香川
Norio Ebihara
規郎 海老原
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 レーザ顕微鏡装置で、対物レンズを駆動させ
ることで、標本上で定速度のレーザ光走査を行うことが
できる。 【構成】 レーザ光発生器8から発生したレーザ光は、
プリズム9、対物レンズ1を透過し、標本11上で焦点
を結ぶ。対物レンズ1には、X軸位置検出装置2とY軸
位置検出装置3、及びX軸方向対物レンズ駆動装置4と
Y軸方向対物レンズ駆動装置5が配置されている。X軸
位置検出装置2はX軸走査制御装置6に、Y軸位置検出
装置3はY軸走査制御装置7に接続し、さらにX軸走査
制御装置6はX軸方向対物レンズ駆動4に、Y軸走査制
御装置7はY軸方向対物レンズ駆動装置5に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光を標本上で走
査し、標本画像を作り出すレーザ顕微鏡装置に関する。
【0002】
【従来の技術】レーザ顕微鏡装置は、レーザ光スポット
を標本に当てて、反射光の量によって画素情報を得て、
レーザ光自体を振る、あるいは走査することにより、標
本の画像を作り出す装置である。
【0003】上記のレーザ光を走査するデバイスとし
て、ガルバノミラーが知られている。これは、多面鏡で
あるガルバノミラーを回鏡させ、レーザ光を反射させる
鏡面の角度を変化させることによって、レーザ光を走査
するデバイスである。
【0004】また、レーザ光を走査するデバイスとし
て、音響光学素子、いわゆるAO素子も知られている。
AO素子は、レーザ光が素子中を通過するときの屈折角
を変えるデバイスである。
【0005】上記のレーザ光を走査するデバイスは、1
次元の走査で、通常は組み合わせて使用したり、2度用
いたりする。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のレー
ザ光を走査するデバイスは、非常に高価である。
【0007】また、上述したガルバノミラーに関して
は、ガルバノミラーを回鏡させ、そこへ標本からの反射
レーザ光を当て、鏡面上での反射光の角度を変えること
によってレーザ光を走査する。このため、ミラーが角速
度一定の駆動をしても、厳密には定速度のレーザ光走査
にはならない。そこで、特殊レンズを用いて補正し、画
面上の走査速度を一定にするのが一般的であるが、光学
系が複雑で高価になってしまう。
【0008】また、AO素子に関しても、上記のレーザ
光の光路の角度を変える走査のため、厳密に定速度の走
査にはならず、上述のように特殊レンズで補正し、画面
上の走査速度を一定にするのが一般的で、光学系が複雑
で高価になってしまう。
【0009】そこで、本発明は、複雑な光学系を用いる
ことなく、単純な構成で、上述のレーザ光の走査を行え
るような廉価なレーザ顕微鏡装置を提供することを目的
とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明に係るレーザ顕微
鏡装置は、上述の如き問題点を解決するために、上記レ
ーザ光を上記標本に収束させるために上記標本と対向し
て対物レンズと、上記対物レンズを上記レーザ光の光軸
と直交する方向に移動させる対物レンズ駆動手段と、上
記レーザ光を走査するための対物レンズ駆動手段を制御
する制御手段を有する。
【0011】上記対物レンズ駆動手段は、上記レーザ光
の光軸と直交する2次元平面内に互いに直交する2つの
方向に対物レンズを移動させることを特徴としている。
【0012】上記対物レンズ駆動手段により上記対物レ
ンズが移動させられた移動位置を検出する位置検出手段
を設け、この位置検出手段からの検出出力を上記制御手
段に帰還して上記レーザ光走査制御を行わせることを特
徴とする。
【0013】
【作用】本発明に係るレーザ顕微鏡装置によれば、上記
対物レンズにより、上記レーザ光は上記標本上で焦点を
結んで、スポットが形成される。上記対物レンズ駆動装
置により、上記対物レンズを上記レーザ光の光軸と直交
する方向に移動させることができる。また、上記対物レ
ンズ駆動手段の動作を制御する制御手段を設けることに
よって、上記対物レンズ駆動手段の動作は制御される。
【0014】また、上記対物レンズ駆動手段を、上記レ
ーザ光の光軸と直交する2次元平面内に互いに直交する
2つの方向に対物レンズを移動させるような特徴を持た
せることによって、上記標本上で上記対物レンズの焦点
の移動を上記2つの方向の各方向に対する1次元の動き
に分解することができる。
【0015】上記位置検出手段を設けることによって、
上記対物レンズの移動位置の検出出力を上記制御手段に
帰還して上記レーザ光走査制御を行わせることができ
る。
【0016】
【実施例】以下、本発明に係るレーザ顕微鏡装置の実施
例について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【0017】図1は、本発明に係るレーザ顕微鏡装置の
一実施例の概略構成を示すブロック図である。
【0018】図1において、レーザ発生器8から発生し
たレーザ光は、順にプリズム9、対物レンズ1を透過
し、標本11上で焦点を結ぶ。なお、プリズム9から上
記レーザ光の光軸に対し垂直な方向へ受光素子10が設
置される。またプリズム9は、レーザ発生器8から出た
レーザ光を透過させ、標本11からの戻り光を反射させ
て光路を90度曲げる機能をもつ。また、対物レンズ1
には、X軸位置検出装置2とY軸位置検出装置3、及び
X軸方向対物レンズ駆動装置4とY軸方向対物レンズ駆
動装置5が設置されている。X軸位置検出装置2はX軸
走査制御装置6に、Y軸位置検出装置3はY軸走査制御
装置7にそれぞれ接続され、さらには、X軸走査制御装
置6はX軸方向対物レンズ駆動装置4に、Y軸走査制御
装置7はY軸方向対物レンズ駆動装置5にそれぞれ接続
されている。
【0019】図1のレーザ顕微鏡において、レーザ発生
器8から発生したレーザ光は、プリズム9を透過し、対
物レンズ1により、標本11上に焦点を結んで、スポッ
トが形成される。このとき、対物レンズ1を動作させれ
ば、標本11上でレーザ光の焦点位置のスポットが移動
する、すなわちレーザ光を標本11上にて走査すること
になるのを図2を用いて説明する。
【0020】図2で、図2のAは対物レンズ1が標本1
1の真上にある場合を示し、図2のBは対物レンズ1を
右側へ移動させた場合を指している。対物レンズ1にて
標本11の位置にレーザ光を絞り込んでできる焦点位置
は、対物レンズ1の中心線上で、対物レンズ1から一定
の距離に存在する。図2のAにて示されるように、レー
ザ光の中心と対物レンズ1の中心が同一の場合、標本1
1上でできる上記の焦点位置はレーザ光の中心の延長線
上に存在する。ここで、対物レンズ1がずれて対物レン
ズ1の中心がずれたとき、図2のBにて示されるよう
に、上記の焦点位置は、常に対物レンズ1の中心線上に
あるため、対物レンズ1と同時に動き、レーザ光の中心
線からずれる。ここで対物レンズ1を移動させた距離
が、そのまま上記の焦点位置の移動距離となるため、対
物レンズ1の駆動距離が直接レーザ光の走査距離とな
る。
【0021】ここで、X軸位置検出装置2とY軸位置検
出装置3により構成される位置検出装置の一実施例を図
3を用いて説明する。
【0022】図3は、本発明に係るレーザ顕微鏡装置の
位置検出装置の一実施例の概略構成を示す図である。な
お本実施例では、位置検出素子として感磁性素子を用い
ている。
【0023】図3において、対物レンズ1にはX軸マグ
ネットアレイ23、Y軸マグネットアレイ24、X軸方
向対物レンズ駆動装置4、及びY軸方向対物レンズ駆動
装置5が設置されている。両対物レンズ駆動装置4及び
5は、例えばボイスコイルやDCモーターのような廉価
なものを使用できる。また、X軸マグネットアレイ23
にはX軸方向感磁性素子21が、Y軸マグネットアレイ
24にはY軸方向感磁性素子22がそれぞれ接続されて
いる。X軸マグネットアレイ23とX軸方向感磁性素子
21でX軸位置検出装置2を構成し、Y軸マグネットア
レイ24とY軸方向感磁性素子22でY軸位置検出装置
3を構成している。また、X軸方向感磁性素子21から
の対物レンズ1の移動位置の情報はX軸走査制御装置6
へ出力され、Y軸方向感磁性素子22からの対物レンズ
1の移動位置の情報はY軸走査制御装置7へと出力され
ている。
【0024】ここで、本実施例の位置検出装置の動作原
理について説明する。対物レンズ1が、対物レンズ駆動
装置4、5により駆動されると、対物レンズ1に設置さ
れたマグネットアレイ23と24も同時に移動する。な
お、2個のマグネットアレイ23、24は互いに直交す
るように配置されている。換言すれば、対物レンズ1の
2次元の動作が、X軸方向とY軸方向の各方向における
1次元動作に分解される。また、各マグネットアレイ2
3と24は、感磁性素子21または22に接続されてい
て、感磁性素子21はX軸方向に、また感磁性素子22
はY軸方向にどの程度移動したかを感知し、感磁性素子
により検出された移動後の位置情報はX軸方向感磁性素
子21からはX軸走査制御装置6に、またY軸方向感磁
性素子22からはY軸走査制御装置7にそれぞれ送られ
る。
【0025】続いて、X軸走査制御装置6、及びY軸走
査制御装置7で行われる位置検出装置により検出された
位置に帰還する走査制御またはフィードバック走査制御
の原理について、図4を用いて説明する。
【0026】図4において、図4のA、B、及びCは任
意の区間における対物レンズ1の区間動作時間Tにおけ
る時間tと移動距離dの関係を示している。横軸は対物
レンズ1の動作の時間を表し、縦軸は対物レンズ1の移
動距離を表している。図4のAは、目的とする対物レン
ズ1の動作を示している。対物レンズ1が、希望の速度
でスムーズに移動する軌跡を描くことを表す。図4のB
及び図4のCにおいて、実線はこの場合における対物レ
ンズ1の動作の軌跡を表し、破線は目的とする対物レン
ズ1の動作の軌跡を表し、実線の破線からのずれは
1、S2であることを示している。図4のBは、目的と
する対物レンズ1の動作よりも遅い動作を示している。
この場合対物レンズ1の区間動作時間Tにおいて、時間
tの値が大きいところでの対物レンズ1の移動距離d
が、破線に示されている対物レンズ1の同時間内におけ
る移動距離よりも短くなり、その差はS1となることを
表している。図4のCは、目的とする対物レンズ1の動
作よりも速い動作を示している。こちらの場合は対物レ
ンズ1の区間動作時間Tにおいて、時間tの値が大きい
ところでの対物レンズ1の移動距離dが、破線に示され
ている対物レンズ1の同時間内における移動距離よりも
長くなり、その差はS2となることを表している。
【0027】ここで走査制御とは、対物レンズ1の動作
が図4のBのような軌跡を辿るときは、対物レンズ1の
移動距離dを増すように、また、図4のCのような軌跡
を辿るときは、対物レンズ1の移動距離dを減らすよう
に行う、対物レンズ駆動装置4及び5によるレーザ走査
制御を指す。換言すれば、図4のB及び図4のCに示さ
れた目的の対物レンズの軌跡からの大きさS1、あるい
はS2のずれを補整するような走査制御を指す。すなわ
ちこの走査制御により、上記対物レンズ駆動装置自体に
動作の精密性をもたせなくても、定速度の上記レーザ光
走査が実現される。本実施例においては、図4の区間移
動時間Tを無限に小さくとって、上記のような制御を繰
り返し行う、高速フィードバック走査制御が行える。
【0028】図5では、本実施例を用いたレーザ顕微鏡
装置によるレーザ走査イメージの概略を示している。
【0029】図5において、図1での受光素子10の先
に、増幅回路41が接続され、増幅回路41の先には記
憶装置42が接続され、記憶装置42の先にはモニタ4
3が接続されている。記憶装置42には、デュアルポー
トメモリを用いる。
【0030】図5で、対物レンズ1のX軸方向への移動
をテレビスキャンにおける水平方向の走査またはHスキ
ャン、Y軸方向への移動を垂直方向の走査またはVスキ
ャンと同様にレーザ光を走査すると、標本11上の1つ
の面をレーザ光スポットで隙間なく走査することができ
る。また、一定間隔で受光素子10で得られる標本11
からの反射光量のデータを記憶装置42に記憶していけ
ば、一面の画像としてモニタ43上に作り上げることが
できる。
【0031】また、上記テレビスキャンと同じ速度で、
X軸及びY軸方向へレーザ光を駆動できれば、標本11
が微生物のような動く物体の場合でも、リアルタイムの
画像が作り出せる。
【0032】本実施例では、対物レンズ駆動装置として
ボイスコイルやDCモーターを例に挙げたが、これらに
限定されず、他の駆動装置を用いてもよい。また、対物
レンズの位置検出装置の検出素子として、感磁性素子の
例を挙げたが、これに限定されず、レンズの駆動の妨げ
にならない程度に軽く、必要な精度を持つような他の検
出素子、例えば磁気抵抗素子のようなものを用いても、
同様の結果が得られることは言うまでもない。また、レ
ーザ走査イメージでは、画像データを蓄積する手段とし
て、デュアルポートメモリを用いた例を挙げたが、これ
に限定されず、他の画像情報を蓄積できるものならば、
何でもよいことは言うまでもない。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係るレーザ
顕微鏡装置によれば、レーザ光を標本に照射し、上記レ
ーザ光を上記標本上で収束させるために設けた対物レン
ズにより、上記レーザ光は上記標本上で焦点を結んで、
スポットが形成される。本発明で設けた対物レンズ駆動
装置により、上記標本上で上記のレーザ光スポットを、
上記レーザ光の光軸と直交する平面上で移動させること
ができる。また、上記対物レンズ駆動装置の動作を制御
する走査制御装置を設けることにより、上記レーザ光の
走査を制御することができる。
【0034】また、本発明に係るレーザ顕微鏡装置は、
上記対物レンズ駆動装置の動作を、上記レーザ光の光軸
と直交する2次元平面内に互いに直交する2つの方向に
向けるようにし、上記標本上で走査される上記レーザ光
スポットの動作を、各方向に対する1次元動作に置き換
えることを可能とする。
【0035】また、本発明に係るレーザ顕微鏡装置は、
上記対物レンズの移動位置を検出し、上記走査制御装置
に帰還して上記レーザ光の走査を制御しているため、定
速度の上記レーザ光走査を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るレーザ顕微鏡装置の一実施例の概
略構成を示すブロック図である。
【図2】対物レンズの移動に対する標本上でのレーザス
ポットの位置の変化を表す図である。
【図3】本発明に係るレーザ顕微鏡装置の位置検出装置
の一実施例の概略構成を示す図である。
【図4】本発明に係るレーザ顕微鏡装置における対物レ
ンズの移動位置に帰還したレーザ走査制御の説明に用い
る図である。
【図5】本発明に係るレーザ顕微鏡装置によるレーザ光
の走査イメージを表す図である。
【符号の説明】
1 対物レンズ 2 X軸位置検出装置 3 Y軸位置検出装置 4 X軸対物レンズ駆動装置 5 Y軸対物レンズ駆動装置 6 X軸走査制御装置 7 Y軸走査制御装置 9 プリズム 21 X軸方向感磁性素子 22 Y軸方向感磁性素子 23 X軸マグネットアレイ 24 Y軸マグネットアレイ 41 増幅回路 42 記憶装置

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ光を標本に照射し、反射光量によ
    り標本の画素情報を得るレーザ顕微鏡であって、 上記レーザ光を上記標本に収束させるために上記標本と
    対向して設けられる対物レンズと、 上記対物レンズを上記レーザ光の光軸と直交する方向に
    移動させる対物レンズ駆動手段と、 上記対物レンズ駆動手段を制御する制御手段とを有する
    ことを特徴とするレーザ顕微鏡装置。
  2. 【請求項2】 上記走査駆動手段は、上記レーザ光の光
    軸と直交する2次元平面内で互いに直交する2つの方向
    に対物レンズを移動させることを特徴とする請求項1記
    載のレーザ顕微鏡装置。
  3. 【請求項3】 上記対物レンズの移動位置を検出する位
    置検出手段を設け、この位置検出手段からの検出出力を
    上記制御手段に帰還して走査制御を行わせることを特徴
    とする請求項1記載のレーザ顕微鏡装置。
JP11934194A 1994-05-31 1994-05-31 レーザ顕微鏡装置 Pending JPH07325262A (ja)

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Effective date: 20030318