JPH1195110A - Confocal optical scanner having multi-pinhole - Google Patents

Confocal optical scanner having multi-pinhole

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JPH1195110A
JPH1195110A JP25490297A JP25490297A JPH1195110A JP H1195110 A JPH1195110 A JP H1195110A JP 25490297 A JP25490297 A JP 25490297A JP 25490297 A JP25490297 A JP 25490297A JP H1195110 A JPH1195110 A JP H1195110A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pinhole
light
sample
optical scanner
shielding plate
Prior art date
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Pending
Application number
JP25490297A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinichiro Kawamura
信一郎 河村
Shinya Kashiwabara
伸也 柏原
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.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH1195110A publication Critical patent/JPH1195110A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a confocal optical scanner capable of preventing deterioration of the S/N ratio. SOLUTION: In a confocal optical scanner having a multi-pinhole for obtaining the image of a sample by rotating a pinhole disk having plural pinholes, scanning the irradiating light beam passed through the pinhole on the sample and detecting the reflected light beam from the sample, an image forming optical system IL connecting a pinhole plane to an image forming plane with a conjugate relation is provided in the rear of the pinhole disk and a light shielding plate 13, having an aperture for passing the light beam from the sample surface through it, is provided in the image forming optical system IL.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、複数個のピンホー
ルを用いて試料面を光走査して試料面の像を得るように
した共焦点顕微鏡用の光スキャナ、いわゆるマルチピン
ホール共焦点用光スキャナに関し、特にSN比の改善に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical scanner for a confocal microscope in which a sample surface is optically scanned using a plurality of pinholes to obtain an image of the sample surface, that is, a so-called multi-pinhole confocal scanner. The present invention relates to an optical scanner, and particularly to an improvement in an SN ratio.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来よりこの種の共焦点用光スキャナは
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2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。
2. Description of the Related Art A confocal optical scanner of this type has been well known. For example, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. Hei. A confocal optical scanner having a simple configuration is described.

【0003】図示の共焦点用光スキャナ1では、集光デ
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。
[0003] In the illustrated confocal optical scanner 1, a condensing disk 2 and a pinhole disk 3 are connected in parallel with a drum 4 interposed therebetween, and are formed so as to be rotated by a motor 5. Further, a beam splitter 6 is fixedly arranged between the two disks 2 and 3.

【0004】集光ディスク2には複数のマイクロレンズ
(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、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。
A plurality of microlenses (for example, Fresnel lenses) are formed on the condensing disk 2, and a plurality of pinholes are formed on the pinhole disk 3, and each pinhole is located at the focal position of each microlens. The two discs are connected to each other.

【0005】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。
[0005] The laser beam incident on the condensing disk 2 is converged by a microlens, passes through a beam splitter 6 and condenses on a pinhole. The light passing through the pinhole is condensed by the objective lens 7 and is irradiated on the sample 8. The return light from the sample 8 passes through the objective lens 7 and the pinhole disk 3 again, is reflected by the beam splitter 6, and enters the camera 10 via the condenser lens 9. An image of the sample 8 is formed on an image receiving surface (not shown) of the camera 10.

【0006】このような構成において、集光ディスク2
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。
In such a configuration, the condensing disk 2
And the pinhole disk 3 is rotated, and the surface of the sample 8 is optically scanned by a plurality of pinholes, thereby obtaining the camera 10.
Thereby, a surface image of the sample 8 can be observed.

【0007】図3はこのような原理に基づく共焦点顕微
鏡の光スキャナの要部具体例を示すもので、特に試料8
からビンホール・ディスクまでの光学系のみを採り上げ
て示してある。対物レンズによって試料面(物体面とも
いう)Oとピンホール・ディスク面Pとが共役な関係に
ある共焦点顕微鏡光学系において、物点OKから出た光
束RKはピンホールPKを通過し、また物点OK+1から出
た光束RK+1はピンホールPK+1を通過し、物体面の情報
をピンホールPの後方に伝える。
FIG. 3 shows a specific example of a main part of an optical scanner of a confocal microscope based on such a principle.
Only the optical system from to the binhole disk is shown. In the sample surface by an objective lens (also referred to as object plane) O and the pinhole disk surface P are in conjugate relationship confocal microscope optical system, the light beam R K emitted from the object point O K passes through the pinhole P K The light beam R K + 1 emitted from the object point O K + 1 passes through the pinhole P K + 1 , and transmits information on the object plane to the rear of the pinhole P.

【0008】このとき、物点OKからずれた位置にある
物点OK’から出た光束RK’は拡散されてピンホール・
ディスク面Pに達する。物点OKの情報が伝えられるピ
ンホールPKに対して物点OK’からの情報は無視できる
程に小さい。
[0008] In this case, 'light flux R K exiting the' object point O K at a position deviated from the object point O K is pinhole is diffused
The disk surface P is reached. Small enough information from the object point O K 'negligible with respect to the pinhole P K information of the object point O K is transmitted.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところで、拡散した光
束RK’のピンホールPKに与える影響は小さいものの、
拡散した光束RK’はピンホールPKに隣接した複数のピ
ンホールにも混入する。この現象は物体面O以外にある
すべての物点から発せられる光束によって生じ、そのた
め各ピンホールには当該物体面O以外からの光が重畳す
ることになる。その結果、従来の光スキャナでは、ピン
ホール後方に伝えられる物体面Oの像のSN比が劣り、
コントラストの悪い画像として観測されるという欠点が
あった。
The object of the invention is to be Solved by the way, although the impact on the pinhole P K of the light beam R K 'diffused small,
Diffused light beam R K 'is also mixed into the plurality of pin holes adjacent to the pin hole P K. This phenomenon is caused by light beams emitted from all object points other than the object plane O, so that light from other than the object plane O is superimposed on each pinhole. As a result, in the conventional optical scanner, the S / N ratio of the image of the object plane O transmitted behind the pinhole is inferior,
There is a drawback that the image is observed as a poor contrast image.

【0010】本発明の目的は、このような点に鑑み、S
N比劣化の原因となる背景光を遮光し試料面からの光束
のみを通過させるようして、SN比の劣化を防止できる
ようにした共焦点用光スキャナを提供することにある。
In view of the above, an object of the present invention is to provide an S
An object of the present invention is to provide a confocal optical scanner that blocks background light that causes the deterioration of the N ratio and allows only the light flux from the sample surface to pass, thereby preventing the deterioration of the S / N ratio.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明では、複数のピンホールを有するピンホ
ール・ディスクを回転させ、前記ピンホールを通過した
照射光を試料に対して走査させ、前記試料からの反射光
を検出して前記試料の像を得るマルチピンホール共焦点
用光スキャナにおいて、前記ピンホール・ディスクの後
方にピンホール面と結像面を共役な関係に結び付ける結
像光学系を設けると共に、この結像光学系の中に前記試
料面からの光束を通過させる開口を有する遮光板を設け
たことを特徴とする。
In order to achieve the above object, according to the present invention, a pinhole disk having a plurality of pinholes is rotated, and irradiation light passing through the pinholes is scanned on a sample. A multi-pinhole confocal optical scanner that obtains an image of the sample by detecting reflected light from the sample, wherein a pinhole surface and an imaging surface are connected in a conjugate relationship behind the pinhole disk. An image optical system is provided, and a light shielding plate having an opening through which the light beam from the sample surface passes is provided in the image forming optical system.

【0012】[0012]

【作用】ピンホール・ディスクの後方にピンホール面と
結像面を共役な関係に結び付ける結像光学系を設け、こ
の結像光学系の中に前記試料面からの光束を通過させる
開口を有する遮光板を配置する。これにより、SN比を
劣化させる原因となる背景光は遮光され、試料面からの
光束のみが開口を通過する。結果としてSN比の優れた
共焦点像が得られる。また、遮光板を設けることにより
結像光学系の光学収差を低減できる。
An image forming optical system is provided behind the pinhole disk for connecting the pinhole surface and the image forming surface in a conjugate relationship, and the image forming optical system has an opening through which the light beam from the sample surface passes. Arrange a light shielding plate. As a result, the background light that causes the SN ratio to deteriorate is shielded, and only the light beam from the sample surface passes through the aperture. As a result, a confocal image with an excellent SN ratio is obtained. Further, by providing the light shielding plate, the optical aberration of the imaging optical system can be reduced.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下図面を用いて本発明を詳しく
説明する。図1は本発明に係るマルチピンホール共焦点
用光スキャナの一実施例を示す構成図である。図におい
て、図3と同等部分には同一符号を付してある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a multi-pinhole confocal optical scanner according to the present invention. In the figure, the same parts as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals.

【0014】なお、本発明においては従来例に示したよ
うな構造の集光ディスクやビームスプリッタを必ずしも
必要としないことと、煩雑さを避ける意味から、ビーム
スプリッタ、集光ディスクの部分については図示を省略
してある。
In the present invention, the beam splitter and the condensing disk are not shown in the drawing, since the condensing disk and the beam splitter having the structure as shown in the conventional example are not necessarily required, and in order to avoid complexity. I have.

【0015】ILは、ピンホール・ディスクPの後方に
ピンホール面Pと結像面Iを共役な関係に結び付ける結
像光学系ILである。この結像光学系ILは、レンズ1
1と12およびその間に挿入された遮光板13から形成
されている。なお、遮光板13には光束を通過させるた
めの開口14が形成されている。
IL is an imaging optical system IL for connecting the pinhole surface P and the imaging surface I in a conjugate relationship behind the pinhole disk P. This imaging optical system IL includes a lens 1
1 and 12 and a light shielding plate 13 inserted therebetween. The light-shielding plate 13 has an opening 14 for transmitting a light beam.

【0016】このような構成において、物体面Oからの
光束はピンホールを通過し、次にレンズ11により平行
光となって遮光板13の開口14を通過しレンズ12に
入射する。平行光はレンズ12で絞られ結像面Iに集束
する。遮光板13の開口14としては、ピンホールを通
過した物体面Oからの光がレンズ11からレンズ12に
入るときの平行光の光束を通す程度の大きさの孔が望ま
しい。
In such a configuration, the light beam from the object plane O passes through the pinhole, and then becomes parallel light by the lens 11, passes through the opening 14 of the light shielding plate 13, and enters the lens 12. The parallel light is focused by the lens 12 and is focused on the image plane I. The aperture 14 of the light-shielding plate 13 is desirably a hole large enough to allow the light from the object plane O passing through the pinhole to pass through the light flux of parallel light when entering the lens 12 from the lens 11.

【0017】この遮光板により、物点OKからずれた位
置にある物点OK’から出た光束RK’(SN比劣化の原
因となる光)は図示のようにその大半が遮断され、した
がって結像面IにはSN比の良い結像が得られる。また
同時に、遮光板13を用いたことにより結像光学系IL
の光学収差も低減できている。
[0017] This light shielding plate, (light causing the SN ratio degradation) 'light flux R K exiting the' object point O K at a position deviated from the object point O K is the majority is blocked as shown Therefore, an image having a good SN ratio can be obtained on the image plane I. At the same time, since the light shielding plate 13 is used, the imaging optical system IL
Can be reduced.

【0018】なお、以上の説明は、本発明の説明および
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。
It should be noted that the foregoing description has been directed to specific preferred embodiments for the purpose of illustration and illustration of the invention. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes many more modifications without departing from the spirit thereof.
This includes deformation.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、結
像光学系、および背景光を遮光し試料面からの光束のみ
を通過させる開口を有する遮光板を用いたことにより、
SN比の優れた共焦点像を得ることができ、また同時に
結像光学系の光学収差もこの遮光板により低減できてい
るという効果がある。
As described above, according to the present invention, the use of the imaging optical system and the light-shielding plate having the opening for shielding the background light and allowing only the light flux from the sample surface to pass therethrough,
There is an effect that a confocal image with an excellent S / N ratio can be obtained, and at the same time, the optical aberration of the imaging optical system can be reduced by the light shielding plate.

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

【図1】 本発明に係るマルチピンホール共焦点用光ス
キャナの一実施例を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a multi-pinhole confocal optical scanner according to the present invention.

【図2】 従来の共焦点用光スキャナの一例を示す構成
図である。
FIG. 2 is a configuration diagram illustrating an example of a conventional confocal optical scanner.

【図3】 従来の光スキャナの要部具体例を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing a specific example of a main part of a conventional optical scanner.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 共焦点用光スキャナ 2 集光ディスク 3 ピンホール・ディスク 4 ドラム 5 モータ 6 ビームスプリッタ 7 対物レンズ 8 試料 9 集光レンズ 10 カメラ 11,12 レンズ 13 遮光板 14 開口 O 物体面 P ピンホール・ディスク面 OK,OK’,OK+1 物点 PK,PK+1 ピンホール RK,RK+1,RK’ 光束 IL 結像光学系 I 結像面DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Confocal optical scanner 2 Condensing disk 3 Pinhole disk 4 Drum 5 Motor 6 Beam splitter 7 Objective lens 8 Sample 9 Condensing lens 10 Camera 11, 12 Lens 13 Shielding plate 14 Opening O Object surface P Pinhole disk surface O K, O K ', O K + 1 object point P K, P K + 1 pinhole R K, R K + 1, R K' light beam IL imaging optical system I imaging plane

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複数のピンホールを有するピンホール・デ
ィスクを回転させ、前記ピンホールを通過した照射光を
試料に対して走査させ、前記試料からの反射光を検出し
て前記試料の像を得るマルチピンホール共焦点用光スキ
ャナにおいて、 前記ピンホール・ディスクの後方にピンホール面と結像
面を共役な関係に結び付ける結像光学系を設けると共
に、この結像光学系の中に前記試料面からの光束を通過
させる開口を有する遮光板を設けたことを特徴とするマ
ルチピンホール共焦点用光スキャナ。
1. A method according to claim 1, further comprising: rotating a pinhole disk having a plurality of pinholes, scanning a sample with irradiation light passing through the pinhole, detecting reflected light from the sample, and forming an image of the sample. In the obtained multi-pinhole confocal optical scanner, an imaging optical system for connecting a pinhole surface and an imaging surface in a conjugate relationship is provided behind the pinhole disk, and the sample is provided in the imaging optical system. A multi-pinhole confocal optical scanner comprising a light-shielding plate having an opening through which a light beam from a surface passes.
【請求項2】前記結像光学系は2つのレンズを備え、前
記遮光板はこの2つのレンズの間に配設されたことを特
徴とする請求項1記載のマルチピンホール共焦点用光ス
キャナ。
2. An optical scanner for a multi-pinhole confocal according to claim 1, wherein said imaging optical system includes two lenses, and said light shielding plate is disposed between said two lenses. .
【請求項3】前記遮光板はその開口の中心が光軸上に位
置するように配置されたことを特徴とする請求項2記載
のマルチピンホール共焦点用光スキャナ。
3. The multi-pinhole confocal optical scanner according to claim 2, wherein said light shielding plate is arranged such that the center of the opening is located on the optical axis.
【請求項4】前記遮光板の開口は前記試料平面からの光
束のみを通過する大きさに形成されたことを特徴とする
請求項1記載のマルチピンホール共焦点用光スキャナ。
4. The multi-pinhole confocal optical scanner according to claim 1, wherein the aperture of the light-shielding plate is formed to have a size that allows only a light beam from the sample plane to pass.
JP25490297A 1997-09-19 1997-09-19 Confocal optical scanner having multi-pinhole Pending JPH1195110A (en)

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