JPH11133306A - 共焦点顕微鏡 - Google Patents
共焦点顕微鏡Info
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- JPH11133306A JPH11133306A JP29663797A JP29663797A JPH11133306A JP H11133306 A JPH11133306 A JP H11133306A JP 29663797 A JP29663797 A JP 29663797A JP 29663797 A JP29663797 A JP 29663797A JP H11133306 A JPH11133306 A JP H11133306A
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Abstract
ることのできる共焦点顕微鏡を実現する。 【解決手段】共焦点用光スキャナを用い試料面を光ビー
ムで走査し試料面の像を観察することができるようにし
た共焦点顕微鏡において、共焦点用光スキャナと対物レ
ンズとの間を光学的に結合する可撓性の光ファイバ束を
備え、この光ファイバ束を構成する光ファイバのコア径
を、前記共焦点用光スキャナにおける微小開口部から光
ファイバ束の端面上に照射された光ビーム径の半分以上
かつ2倍以下とする。
Description
用される共焦点用光スキャナ装置に関し、特に光ファイ
バ束を用いた共焦点用光スキャナ装置に関するものであ
る。
点用光スキャナはよく知られており、例えば本願出願人
が出願した特開平5−60980号「共焦点用光スキャ
ナ」には、図11に示すような構成の共焦点光スキャナ
が記載されている。
ィスク2およびピンホール・ディスク3がドラム4を挟
んで平行に連結され、モータ5によって回転するように
形成されている。更に、2つのディスク2,3の間には
ビームスプリッタ6が固定配置されている。
(例えばフレネルレンズ)が形成され、ピンホール・デ
ィスク3には複数のピンホールが形成されており(この
ようなピンホール・ディスクとしては例えばニポウディ
スク方式のものがある)、各マイクロレンズの焦点位置
に各ピンホールが位置するように2つのディスクが連結
されている。
ンホールは、共焦点効果を得るために、互いにピンホー
ル径の5〜10倍程度離して配置されている(以下では
このピンホール間のピッチをPとする)。
クロレンズで絞られ、ビームスプリッタ6を透過してピ
ンホールに集光する。ピンホールを通った光は対物レン
ズ7により集光され、試料8上に照射される。試料8か
らの戻り光は再び対物レンズ7およびピンホール・ディ
スク3を通ってビームスプリッタ6で反射され、集光レ
ンズ9を介してカメラ10に入る。カメラ10の受像面
(図示せず)には試料8の像が結像される。
とピンホール・ディスク3を回転させ、複数のピンホー
ルにより試料8面を光走査することにより、カメラ10
により試料8の表面画像を観測することができる。
従来の共焦点顕微鏡では光スキャナと試料8との位置関
係が常に固定であり、内視鏡やハンディ顕微鏡等のよう
に任意の位置にある試料を観測できるような構造にはな
っていない。共焦点顕微鏡で任意の位置にある試料を観
測できれば、極めて便利である。
ファイバ束を用い、任意位置の試料を観測することので
きる共焦点顕微鏡を実現しようとするものである。
るために、請求項1に記載の発明では、共焦点用光スキ
ャナを用い試料面を光ビームで走査し試料面の像を観察
することができるようにした共焦点顕微鏡において、前
記共焦点用光スキャナと対物レンズとの間を光学的に結
合する可撓性の光ファイバ束を備え、この光ファイバ束
を構成する光ファイバのコア径を、前記共焦点用光スキ
ャナにおける微小開口部から光ファイバ束の端面上に照
射された光ビーム径の半分以上かつ2倍以下としたこと
を特徴とする。
説明する。図1は本発明の共焦点顕微鏡の一実施例を示
す構成図である。図1において図11と同等部分には同
一符号を付し、その説明は省略する。
は、共焦点光スキャナ1と対物レンズ7との間を光ファ
イバ束による光学的手段で光学的に結合した点である。
すなわち、ピンホール・ディスク3と対物レンズ7の間
にリレーレンズ11と光ファイバ束12を介在させた点
である。
ファイバ束12は複数の光ファイバ(これら光ファイバ
の一つ一つは、コアとその周囲を覆うクラッドから成
る)を束ねたものであり、光ファイバ束の両端面のコア
配置は鏡面対象となるように束ねられている。更にこの
光ファイバは、中間部が変形自在で、適宜に撓めること
のできるいわゆる可撓性のファイバである。
ホール・ディスク3から出射された光がリレーレンズ1
1によって結像する面(結像面)と一致する位置に固定
配置される。また光ファイバ12の下端面も対物レンズ
7の焦点位置に来るように固定配置される。
ムを走査すると、光ファイバ束12を伝わって下端面か
ら同様に走査される光ビームが出射される。出射した光
ビームは対物レンズ7を透過して試料8面を走査する。
イバ束端面上に照射された光のビーム径aとほぼ等しい
ことが必要である。その理由を以下に述べる。
複数のコアに光ビームが照射される。光ファイバ束端面
では必ず図3に示すように発散光となっていることを考
慮すると、図4に示すように試料8が焦点面にあるとき
も、図5に示すように試料8が焦点面から外れている場
合でも、共焦点光スキャナでは端面αに対してのみ共焦
点スライス効果があるため同様に画像が得られてしま
う。つまり、試料8に対しては共焦点のスライス像が得
られないことになる。
ば、図6に示すように光ファイバにはピッチPだけ離れ
たコアにしか光が照射されず、また受光側にも戻らな
い。つまり、光ファイバのコアがピンホールと同等の働
きをすることになる。コア径cが光ビーム径aより大幅
に大きいと、図7に示すように複数の光ビームが同一の
コアに入ってしまうため、やはり共焦点効果が得られな
い。結局、共焦点の効果を得るためには、0.5a≦c
≦2a程度が限界である。
集光ディスク2に入射するレーザ光はマイクロレンズで
絞られ、ビームスプリッタ6を透過してピンホールに集
光する。ピンホールから出射された光はリレーレンズ1
1を経由して光ファイバ12の端面上に集束する。光フ
ァイバ12の下面からはピンホールからと同等の光ビー
ムが出射され、対物レンズ7に入射する。
に集束する。試料8面からの戻り光は対物レンズ7を通
って光ファイバ12の下面に結像し、その像は光ファイ
バ12の上端に伝わる。すなわち、試料8面の像は光フ
ァイバ12の上端面に現れ、この像はリレーレンズ11
を介してピンホール面に結像する。
6で反射され、集光レンズ9を介してカメラ10に入
る。このような構成によれば、光ファイバ12が自在に
変形できるため、光スキャナに対して試料8を任意の位
置関係で観測することができる。
例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎな
い。したがって本発明は、上記実施例に限定されること
なく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、
変形をも含むものである。
ールではなく、スリットでもよい。このとき、上記コア
径の制限は開口部の最小寸法であり、共焦点効果を生じ
るスリット幅bに対して必要条件となる。
を変えるには、例えば図8に示すように、光ファイバ束
12の下端部に例えば円筒形のホルダ21を取り付け、
このホルダ21内に対物レンズ7を光軸方向に動かす手
段、例えばアクチュエータ22を設ける等が有用であ
る。このような機構によれば、容易にスライス画像を得
る部位を微妙に変えることができる。
や電磁式でもよく、駆動信号は光ファイバと同軸に組み
込んだ電線で供給するのが望ましい。なお、共焦点で高
倍率観察を行う場合は、図8に示すようにホルダ21の
先端に光が透過できるガラス等の材料で形成された窓2
3を設け、それを試料(患部等)に押し当てて光走査を
行えば安定な測定が可能となる。
部をレーザ光で焼くことが行われている。このためには
前記観察用のレーザ光以外に図9に示すような治療用の
レーザ光24を光ファイバ束と同軸で導入することがで
きる。両者の波長を変え、観察側では治療用のレーザ光
をフィルタでカットするようにしておけば、治療しなが
ら観察することもできる。なお、癌細胞は表層から数層
内部にある場合があり、共焦点スライスは大変有効であ
る。
の顕微鏡でも有用である。また、ファイバを照明する開
口数(NA)はファイバNAに近い方が照射効率および
出射効率が良くなる。更にまた、図10に示すように、
ピンホール・ディスク3と光ファイバ12の間のリレー
レンズを無くし、ピンホールに光ファイバ束を近接さ
せ、ピンホール出射光のビームが広がらないうちに光フ
ァイバへ入射するような構成としてもよい。リレーレン
ズが不要となった分安価になる利点がある。
例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎな
い。したがって本発明は、上記実施例に限定されること
なく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、
変形をも含むものである。
ような効果がある。 (1) 請求項1に記載の発明では、まず、可撓性の光ファ
イバ束で共焦点用光スキャナと対物レンズとの間を光学
的に結合したため、光スキャナ部の配置位置に関係なく
任意位置の試料を容易に観測することができる。更に、
この光ファイバ束を構成する光ファイバのコア径を光ビ
ーム径の半分以上かつ2倍以下としたことにより共焦点
効果が得られ、試料の共焦点スライス像を容易に得るこ
とができる効果がある。
スキャナにより多数の微小開口部を有するディスクを回
転させることにより光ビーム走査を容易に実現できる。 (3) 請求項3に記載の発明では、請求項2に記載の微小
開口部をピンホールまたはスリットに限定し、試料面の
像の分解能を高めている。
スクにマイクロレンズを配設して微小開口部へ入射する
光を集束し、光の利用効率を高めている。 (5) 請求項5に記載の発明では、光ファイバ束と試料の
間の対物レンズを光軸方向に移動可動に形成し、光軸方
向の焦点位置を可変とした。これにより光ファイバ束に
よる位置調節では困難であった試料のスライス面の深さ
方向の調節が容易となり、また微妙に調節することもで
きるようになった。
束と試料の間に置かれた対物レンズを保持するホルダの
先端に試料と密着可能な光学窓を備え、試料に密着した
安定な観察を保証している。 (7) 請求項7,8に記載の発明では、光ファイバ束には
観察用以外の光(例えば観察用の光とは波長の異なる治
療用レーザ光等)も同時に入射するようにし、治療と観
察を同時に行うことができるようにしている。
光スキャナと光ファイバ束の間にリレーレンズを設け、
このリレーレンズと光ファイバの開口数を実質上等しく
する。これにより照射効率および出射効率を良くなる。 (9) 請求項10に記載の発明では、共焦点用光スキャナ
の微小開口部に光ファイバの端面を接近して配置し、請
求項1に記載のリレーレンズを不要としたもので、請求
項1の発明に比してより安価な共焦点顕微鏡を実現する
ことができる。
構成図である。
図である。
である。
ある。
の他の説明図である。
の更に他の説明図である。
ある。
合の説明図である。
合の一実施例を示す構成図である。
成図である。
Claims (10)
- 【請求項1】共焦点用光スキャナを用い試料面を光ビー
ムで走査し試料面の像を観察することができるようにし
た共焦点顕微鏡において、 前記共焦点用光スキャナと対物レンズとの間を光学的に
結合する可撓性の光ファイバ束を備え、 この光ファイバ束を構成する光ファイバのコア径を、前
記共焦点用光スキャナにおける微小開口部から光ファイ
バ束の端面上に照射された光ビーム径の半分以上かつ2
倍以下としたことを特徴とする共焦点顕微鏡。 - 【請求項2】前記共焦点用光スキャナは、多数の微小開
口部を有するディスクを回転させて光ビームを走査する
ように構成されたことを特徴とする請求項1記載の共焦
点顕微鏡。 - 【請求項3】前記微小開口部がピンホールまたはスリッ
トであることを特徴とする請求項1または2記載の共焦
点顕微鏡。 - 【請求項4】前記共焦点用光スキャナは前記ディスクの
微小開口部に入射する光を集束するマイクロレンズが配
設された集光ディスクを備えたことを特徴とする請求項
2記載の共焦点顕微鏡。 - 【請求項5】前記光ファイバ束と試料の間に、ホルダに
収納され光軸方向に移動可動な対物レンズを持つことを
特徴とする請求項1記載の共焦点顕微鏡。 - 【請求項6】前記ホルダは、試料と対物レンズの間に、
試料と密着可能な光学窓を持つことを特徴とする請求項
1記載の共焦点顕微鏡。 - 【請求項7】前記光ファイバ束には観察用以外の光も同
時に入射するようにしたことを特徴とする請求項1記載
の共焦点顕微鏡。 - 【請求項8】前記観察用以外の光は観察用の光と波長が
異なる光であることを特徴とする請求項7記載の共焦点
顕微鏡。 - 【請求項9】前記共焦点用光スキャナと光ファイバ束の
間にリレーレンズを設け、このリレーレンズと前記光フ
ァイバ束を構成する光ファイバの開口数を実質上等しく
したことを特徴とする請求項1記載の共焦点顕微鏡。 - 【請求項10】前記共焦点用光スキャナの微小開口部に
前記光ファイバの端面を接近して配置したことを特徴と
する請求項1記載の共焦点顕微鏡。
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---|---|---|---|
JP29663797A JP3560120B2 (ja) | 1997-10-29 | 1997-10-29 | 共焦点顕微鏡 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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ID=17836126
Family Applications (1)
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