JPH1048529A - 走査型光学顕微鏡 - Google Patents

走査型光学顕微鏡

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JPH1048529A
JPH1048529A JP20479896A JP20479896A JPH1048529A JP H1048529 A JPH1048529 A JP H1048529A JP 20479896 A JP20479896 A JP 20479896A JP 20479896 A JP20479896 A JP 20479896A JP H1048529 A JPH1048529 A JP H1048529A
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JP
Japan
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mirror
scanning
lens
incident angle
scanning mirror
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Withdrawn
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JP20479896A
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English (en)
Inventor
Yoshihiro Shimada
佳弘 島田
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、標本に対する照明ムラが軽減さ
れ、良質な画像を得られる走査型光学顕微鏡を提供す
る。 【解決手段】レーザ光源1のレーザビームを走査ミラー
4により走査しながら、対物レンズ9を通して標本10
に照射し、該標本10の観察像を検出するものにおい
て、走査ミラー4と対物レンズ9の間に、走査ミラー4
を対物レンズ9の後側焦点位置(瞳)に投影する瞳投影
レンズ6および結像レンズ7を有する瞳投影光学系5を
配置するとともに、結像レンズ7と対物レンズ9の間
に、走査ミラー4と同一の入射角に対する反射率特性の
ミラー8を配置し、瞳投影レンズ6の後側焦点距離fに
対して結像レンズ7の焦点距離を2fとして、走査ミラ
ー4への入射角θが基準入射角α、該走査ミラー4の走
査角βに対してθ=α−βとした時、ミラー8への入射
角θ′がθ′≒α+βとなるようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザービーム走
査ミラーを対物レンズの後側焦点位置(瞳)に投影する
瞳投影光学系を有する走査型光学顕微鏡に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】周知のように、走査型光学顕微鏡は、点
光源であるレーザビームを対物レンズを介して観察標本
に照射し、観察標本からの反射光もしくは点状光を照射
したことにより標本から発生した蛍光を、再び対物レン
ズ、光学系を介して点状に結像し、これを検出器で検出
して像の濃淡情報を得るようにしたもので、この場合、
観察標本上にレーザビームが照射しただけでは、点状の
濃淡情報しか得られないことから、実際は、レーザビー
ムを観察標本表面に走査する走査ミラーを設け、この走
査ミラーの走査にともなう観察標本表面の濃淡分布情報
を取り込み表示することにより、観察標本の表面画像を
得るようにしている。
【0003】ところで、このような走査型光学顕微鏡で
は、照明や観察の際の光量の損失を可能な限り小さくす
ることが重要であり、特に蛍光観察するための走査型光
学顕微鏡については、蛍光が極めて微弱なために効率の
高い光学系が要求され、このためレーザビーム走査のた
めの走査ミラーとして、高反射アルミコートミラー(A
l+ZnO2 +MgF2 )を使用することが望まれてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
高反射アルミコートミラーは、入射ビームの入射角によ
って反射率が異なることが知られている。つまり、この
ような高反射アルミコートミラーに入射されるレーザビ
ームLBは、ミラーMに対し3(a)に示すように図示
矢印方向に偏光されるP偏光と、同図(b)に示すよう
に紙面に垂直方向に偏光されるS偏光からなるが、これ
らP偏光とS偏光は、図4に示すように回転軸Oを中心
としたミラーMの回動角、つまり、入射ビームの入射角
(図示例では40.5°〜49.5°)により反射率が
異なることが知られている。この場合、同図(a)がP
偏光、同図(b)がS偏光を示しており、図示からも明
らかなように同図(a)に示すP偏光が入射角に対して
反射率を大きく変動する。
【0005】このことは、高反射アルミコートミラーを
走査ミラーとして使用した場合、走査ミラーの振れ角に
よって反射率が異なることになるため、走査ミラーを反
射して標本に照射される光強度は、走査ミラーの振れ角
により一様でなくなり、これにより得られる画像も濃淡
強度にムラのある不安定なものになってしまう。
【0006】また、レーザビームは、基本的には直線偏
光であるから、走査ミラーとして、X方向とY方向にそ
れぞれ使用すると、どちらか一方に必ずミラーの振り角
に対しP偏光が入射するようになり、このため、X、Y
方向のいずれか一方に、照明ムラを生じてしまい、同様
に画像もムラのある不安定なものになってしまう。
【0007】さらに、透過レーザーノマルスキー微分干
渉観察を行う場合は、直線偏光にしなければならないた
め、X,Y方向のいずれかに大きな照明ムラが生じ、さ
らにまた、ランダム偏光のレーザーは、基本的には直線
偏光が交互に出力しており、ミラーでの反射率の変化
は、図4に示すP偏光、S偏光の反射率を平均化したも
のになるため、この場合は、X,Y両方向ともに大きな
照明ムラが生じ、これら照明の下では、いずれの画像も
ムラのある不安定なものになってしまう。本発明は、上
記事情に鑑みてなされたもので、標本に対する照明ムラ
が軽減され、良質な画像を得られる走査型光学顕微鏡を
提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
レーザ光源からのレーザビームを走査ミラーにより走査
するとともに、該走査されたレーザビームを対物レンズ
を通して標本に照射し、該標本の観察像を検出する走査
型光学顕微鏡において、前記走査ミラーと対物レンズの
間に配置され、前記走査ミラーを前記対物レンズの後側
焦点位置(瞳)に投影する瞳投影レンズおよび結像レン
ズを有する瞳投影光学系と、前記結像レンズと対物レン
ズの間に、その鏡面を前記走査ミラーの鏡面と相対向さ
せるとともに、同一方向に傾けるように配置された前記
走査ミラーと同一の入射角に対する反射率特性を有する
ミラーとを具備し、前記瞳投影レンズの後側焦点距離に
対し前記結像レンズの焦点距離を2倍にして、前記走査
ミラーの走査に応じた入射角に対する反射率の変化に対
し、前記ミラーでの入射角が前記走査ミラーでの反射率
の変化を打ち消すように与えられるようにしている。
【0009】請求項2記載の発明は、請求項1記載にお
いて、前記瞳投影レンズの後側焦点距離fに対して前記
結像レンズの焦点距離を2fとして、走査ミラーへの入
射角θが基準入射角α、該走査ミラーの走査角βに対し
て、θ=α−βとした時、前記ミラーへの入射角θ′が
θ′≒α+βとなるようにしている。
【0010】請求項3記載の発明は、請求項1記載にお
いて、走査ミラーおよびミラーは、それぞれ同一コーテ
ィングを施した高反射アルミコートミラーからなってい
る。この結果、請求項1または2記載の発明によれば、
走査ミラーの走査に応じた入射角に対する反射率の変化
に対し、ミラーでの入射角が走査ミラーでの反射率の変
化を打ち消すように与えられるようになるので、走査ミ
ラーの走査角に応じた反射率の変動は補償され、標本上
に照射される照明強度は、ムラのない均一に近いものと
なり、これにより濃淡強度にムラのない良質な画像が得
られる。
【0011】また、請求項3記載の発明によれば、走査
ミラーとして高反射アルミコートミラーを使用した場合
も、走査ミラーの走査角に応じた反射率の変動を補償で
き、照明ムラを軽減し、良質な標本画像を得られる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面に従い説明する。図1は、本発明が適用される走査型
光学顕微鏡の概略構成を示している。なお、ここでは説
明を簡単にするため、走査ミラーは、一方向だけ走査す
るものの場合を示している。
【0013】図において、1はレーザ光源で、このレー
ザ光源1は、後述する標本10表面を走査するスポット
光としてのレーザビームを出射するものである。レーザ
光源1からレーザビームを、ビームエキスパンダ2を介
してダイクロイックミラー3に入射するようにしてい
る。ここで、ビームエキスパンダ2は、レーザ光源1か
ら出射されるレーザビームを所定ビーム径に拡大するも
のである。
【0014】そして、このダイクロイックミラー3で偏
光されたレーザビームを、走査ミラーであるガルバノミ
ラー4に入射している。このガルバノミラー4は、例え
ば高反射アルミコートミラーからなるもので、回動軸4
1を中心に回動するようになっている。また、この場合
のガルバノミラー4は、光軸に対する基本入射角αを例
えばα=45°に設定され、この基本入射角α内で、レ
ーザビーム走査に必要な所定角度の振れ(回動)動作を
行うようになっている。つまり、ガルバノミラー4への
実際の入射角θは、走査角度βに応じてθ=45°−β
の範囲で変化するようになっている。この場合、基本入
射角αの値は一例であって、他の値を採用してもよい。
【0015】さらに、ガルバノミラー4で走査されるレ
ーザビームを瞳投影光学系5に入射するようにしてい
る。この瞳投影光学系5は、瞳投影レンズ6および結像
レンズ7からなっていて、ガルバノミラー4を後述する
対物レンズ9の後側焦点位置(瞳)に投影するためのも
のである。この場合、瞳投影レンズ6の後側焦点距離f
に対して、結像レンズ7の焦点距離を2fに設定してい
る。そして、瞳投影レンズ6の後側焦点距離fに、上述
したガルバノミラー4が位置するようにしている。
【0016】そして、これら瞳投影レンズ6および結像
レンズ7からなる瞳投影光学系5を通ったレーザビーム
を、結像レンズ7と対物レンズ9の間に配置したミラー
8で反射させ、対物レンズ9に入射するようにしてい
る。
【0017】この場合、ミラー8は、ガルバノミラー4
と同一のコーティングを施した高反射アルミコートミラ
ーからなっている。また、このミラー8は、ガルバノミ
ラー4と共役関係に配置され、且つ、その鏡面を上述の
ガルバノミラー4の鏡面と相対向させるとともに、同一
方向に傾けるようにしている。
【0018】また、この場合、瞳投影光学系5の瞳投影
レンズ6および結像レンズ7の関係は、結像レンズ7の
焦点距離を瞳投影レンズ6の焦点距離fの2倍、つまり
2fに設定することで、ミラー8への入射角θ′がθ′
≒45°+βになるようにしている。
【0019】そして、このようなミラー8で偏光された
レーザビームを、対物レンズ9を通して標本10上に照
射するようにしている。一方、標本10からの反射光ま
たは蛍光などの観察光を、上述と逆光路でダイクロイッ
クミラー3まで戻し、さらに、このダイクロイックミラ
ー3より結像レンズ11、ピンホール12を通して光検
出器13に送り、ここで画像化するようにしている。
【0020】なお、図面中、14は、標本10からの透
過光を検出するは光検出器、15は、ミラー8と対物レ
ンズ9との間の光路を規制するスリットである。次に、
以上のように構成した実施の形態の動作を説明する。
【0021】いま、レーザ光源1よりレーザビームが出
射されると、ビームエキスパンダ2で所定ビーム径に拡
大された後、ダイクロイックミラー3に入射され、ここ
で偏光されてガルバノミラー4に入射される。
【0022】この場合、ガルバノミラー4への実際の入
射角θは、レーザビーム走査に必要な走査角度βに対し
て、θ=45°−βの範囲で変化される。そして、この
ようなガルバノミラー4で走査されるレーザビームは、
ガルバノミラー4を対物レンズ9の後側焦点位置(瞳)
に投影するための瞳投影光学系5を介してミラー8へ入
射され、さらに、このミラー8を反射したレーザビーム
は、対物レンズ9を通して標本10上に走査される。
【0023】この場合、結像レンズ7と対物レンズ9の
間に、その鏡面を上述のガルバノミラー4の鏡面と相対
向させるとともに、同一方向に傾けるようにミラー8を
配置しているが、この時のミラー8への入射角θ′は、
瞳投影光学系5を構成する瞳投影レンズ6の後側焦点距
離fに対し、結像レンズ7の焦点距離を2fにしている
ことから、θ′≒45°+βとなる。
【0024】これにより、ガルバノミラー4への入射角
θ=45°−βによる該ガルバノミラー4での反射率の
変化が、図2(a)に示すように左下がりになるのに対
し、ミラー8への入射角θ′≒45°+βによる該ミラ
ー8での反射率の変化は、同図(b)に示すように右下
がりとして与えられることから、ガルバノミラー4での
入射角θによる反射率の変化は、ミラー8での入射角
θ′に対応する反射率の変化により打ち消され、同図
(c)に示すように、ほぼ均一な状態で与えられ、この
結果として、ミラー8より対物レンズ9を通して標本1
0上に照射される照明の強度は、ガルバノミラー4の振
れ角に関係なく均一に近いものになり、このような照明
の下で得られる画像は、濃淡強度にムラのない良質なも
のが得られることになる。
【0025】従って、このようにすれば、レーザ光源1
からのレーザビームを走査ミラー4により走査するとと
もに、該走査されたレーザビームを対物レンズ9を通し
て標本10に照射し、該標本10の観察像を検出するよ
うなものにおいて、走査ミラー4と対物レンズ9の間
に、走査ミラー4を対物レンズ9の後側焦点位置(瞳)
に投影する瞳投影レンズ6および結像レンズ7を有する
瞳投影光学系5を配置するとともに、結像レンズ7と対
物レンズ9の間に、その鏡面を走査ミラー4の鏡面と相
対向させるとともに、同一方向に傾けるように配置され
た、走査ミラー4と同一の入射角に対する反射率特性を
有するミラー8を配置し、瞳投影レンズ6の後側焦点距
離fに対して結像レンズ7の焦点距離を2fとして、走
査ミラー4への光束の入射角θが基準入射角α、該走査
ミラー4の走査角βに対してθ=α−βとした時、ミラ
ー8への入射角θ′がθ′≒α+βとなるようにして、
走査ミラー4の走査に応じた入射角に対する反射率の変
化に対し、ミラー8での入射角が走査ミラー4での反射
率の変化を打ち消すように与えられるようにしたので、
走査ミラー4の走査角に応じた反射率の変動は補償さ
れ、標本10上に照射される照明強度は、ムラのない均
一に近いものとなり、これにより濃淡強度にムラのない
良質な画像が得られることになる。
【0026】なお、この実施の形態では、説明を簡単に
するために一方向だけガルバノミラー4で走査する場合
を述べたが、X方向とY方向の2つのガルバノミラーを
有する走査型光学顕微鏡の場合でも、結像レンズ7と対
物レンズ9の間に、X方向とY方向それぞれのガルバノ
ミラーに対応する2個のミラーを設けるようにすればよ
い。
【0027】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、走
査ミラーの走査角に応じた反射率の変化を補償すること
ができ、照明ムラを軽減し、良質な標本画像を得ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の概略構成を示す図。
【図2】一実施の形態を説明するための図。
【図3】走査ミラーに入射されるレーザビームのP偏光
とS偏光を示す図。
【図4】レーザビームのP偏光とS偏光の入射角に対す
る反射率の状態を示す図。
【符号の説明】
1…レーザ光源、 2…ビームエキスパンダ、 3…ダイクロイックミラー、 4…ガルバノミラー、 5…瞳投影光学系、 6…瞳投影レンズ、 7…結像レンズ、 8…ミラー、 9…対物レンズ、 10…標本、 11…結像レンズ、 12…ピンホール、 13、14…光検出器、 15…スリット。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ光源からのレーザビームを走査ミ
    ラーにより走査するとともに、該走査されたレーザビー
    ムを対物レンズを通して標本に照射し、該標本の観察像
    を検出する走査型光学顕微鏡において、 前記走査ミラーと対物レンズの間に配置され、前記走査
    ミラーを前記対物レンズの後側焦点位置(瞳)に投影す
    る瞳投影レンズおよび結像レンズを有する瞳投影光学系
    と、 前記結像レンズと対物レンズの間に、その鏡面を前記走
    査ミラーの鏡面と相対向させるとともに、同一方向に傾
    けるように配置された前記走査ミラーと同一の入射角に
    対する反射率特性を有するミラーとを具備し、 前記瞳投影レンズの後側焦点距離に対し前記結像レンズ
    の焦点距離を2倍にして、前記走査ミラーの走査に応じ
    た入射角に対する反射率の変化に対し、前記ミラーでの
    入射角が前記走査ミラーでの反射率の変化を打ち消すよ
    うに与えられることを特徴とする走査型光学顕微鏡。
  2. 【請求項2】 前記瞳投影レンズの後側焦点距離fに対
    して前記結像レンズの焦点距離を2fとして、走査ミラ
    ーへの入射角θが基準入射角α、該走査ミラーの走査角
    βに対して、θ=α−βとした時、前記ミラーへの入射
    角θ′がθ′≒α+βとなるようにしたことを特徴とす
    る請求項1記載の走査型光学顕微鏡。
  3. 【請求項3】 走査ミラーおよびミラーは、それぞれ同
    一コーティングを施した高反射アルミコートミラーから
    なることを特徴とする請求項1記載の走査型光学顕微
    鏡。
JP20479896A 1996-08-02 1996-08-02 走査型光学顕微鏡 Withdrawn JPH1048529A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6951627B2 (en) 2002-04-26 2005-10-04 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of drilling holes with precision laser micromachining
JP2005292191A (ja) * 2004-03-31 2005-10-20 Brother Ind Ltd 網膜走査画像表示装置
JP2008026379A (ja) * 2006-07-18 2008-02-07 Omron Corp 光走査装置
WO2024099128A1 (zh) * 2022-11-08 2024-05-16 图湃(北京)医疗科技有限公司 手术显微镜和显微镜

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Effective date: 20031007