JPS61272714A - Scanning type optical microscope - Google Patents

Scanning type optical microscope

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JPS61272714A
JPS61272714A JP11507185A JP11507185A JPS61272714A JP S61272714 A JPS61272714 A JP S61272714A JP 11507185 A JP11507185 A JP 11507185A JP 11507185 A JP11507185 A JP 11507185A JP S61272714 A JPS61272714 A JP S61272714A
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light
sample
scanning
peak value
image
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Yoshiaki Horikawa
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Abstract

PURPOSE:To obtain a confocal type image for detecting transmission by arranging a peak value detection type photodetector array on an object image surface or near the image surface so that a peak value can be detected only when dot-like light reaches just above each photodetector element of the photodetector array. CONSTITUTION:An optical beam 10 from a laser is made incident upon the 1st light deflector 14 and the deflected optical beam 15 is made incident upon the 2nd light deflector 18 through pupil transmission lenses 16, 17. These light deflectors 14, 18 are used for horizontal and vertical scanning and a fine spot scans the surface of a sample 21 two-dimensionally as rasters. The optical beam transmitted through the sample 21 forms fine spots 28, 29 on an image surface 27 through a condenser lens 25 and an image forming lens 26. If the peak value detection type photodetector array 30 is arranged on the image surface 27, each photodetector element 32 detects only the quantity of light obtained when the fine spot 31 is located just above the element 32. Thus, the confocal type image can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、走査型光学顕微鏡に関するものである。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to a scanning optical microscope.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来一般の顕微鏡は、光源及び適切なコンデンサーレン
ズによって被観察試料の観察領域全体をできるだけ均一
に照明するように、すると共に、対物レンズにより試料
像を拡大し接眼レンズを通して観察或いは写真逼影する
ようにしていたが、観察領域全体を照明するためにフレ
ア等が多く、従来からの工夫にも拘らず理論上の解像限
界を得ることは不可能であり、又低コントラストな試料
等は非常に見づらかった。
Conventional general microscopes use a light source and an appropriate condenser lens to illuminate the entire observation area of a sample to be observed as uniformly as possible, and also use an objective lens to magnify the sample image and observe or photograph it through an eyepiece. However, illumination of the entire observation area causes a lot of flare, etc., making it impossible to achieve the theoretical resolution limit despite conventional efforts, and it is difficult to obtain low-contrast samples. It was hard to see.

そこで、上記従来の光学顕微鏡の欠点であるフレア等に
よって理論上の解像限界が達成できない点を解決するた
めに、点状光投射型の顕微鏡が提案された(Scann
ed I+mage Microscopy、 E、A
、Ash。
Therefore, a point light projection type microscope was proposed in order to solve the drawback of the conventional optical microscope mentioned above, which is that the theoretical resolution limit cannot be achieved due to flare etc.
ed I+mage Microscopy, E, A
, Ash.

Acade+sic Prees 1980)。特にそ
の中でも共焦点型といわれる方法が優れている。これは
点光源によって観察試料を点状に照射し、照射された試
料からの透過光又は反射光を再び点状に結像せしめ、ピ
ンホール開口を有する検出器で像の濃度情報を得るよう
にしたものである。但し、これだけでは点状光が照射さ
れた点の濃度情報しか得られないので、試料をX−Yの
二次元に機械的にラスター走査してそれと同期したCR
Tに像を形成し観察するようになっていた。このように
点状光で試料を照射し、点状の検出器で検出する方式を
共焦点型という。
Acade+sic Prees 1980). Among these methods, the so-called confocal method is especially excellent. This method uses a point light source to irradiate the observation sample in a point-like manner, and then the transmitted light or reflected light from the irradiated sample is re-imaged into a point-like shape, and a detector with a pinhole aperture is used to obtain density information of the image. This is what I did. However, since this method only provides density information at the point irradiated with point light, mechanical raster scanning of the sample in two dimensions (X-Y) and synchronized CR
It was designed to form an image on T and observe it. This method of illuminating a sample with point-shaped light and detecting it with a point-shaped detector is called a confocal type.

この顕微鏡について米国特許第3013467号明細書
に記載された一例に基づき説明する。第8図はその概略
図であって、光源lとピンホール2によって点光源を形
成し、該点光源は収差の良く補正された対物レンズ3に
よって試料4上に点として結像せしめられ、試料4を照
明する。更に試料4上の点上光は収差の良く補正された
コンデンサーレンズ5によってピンホール6上に点とし
て再び結像せしめられ、形成された点状光をピンホール
6を通して検出器7で検出する。一方、駆動回路8によ
って試料4上をテレビのラスター走査のようにX−Yの
二次元に機械的に走査する。
This microscope will be explained based on an example described in US Pat. No. 3,013,467. FIG. 8 is a schematic diagram of the same, in which a point light source is formed by the light source 1 and the pinhole 2, and the point light source is imaged as a point on the sample 4 by the objective lens 3 whose aberrations are well corrected. Illuminate 4. Further, the point light on the sample 4 is again imaged as a point on the pinhole 6 by the condenser lens 5 whose aberrations are well corrected, and the formed point light is detected by the detector 7 through the pinhole 6. On the other hand, the drive circuit 8 mechanically scans the sample 4 in two dimensions of X-Y like raster scanning on a television.

こうして検出器7からの画像信号を駆動回路8からの同
期信号に同期し、たストレージ型のCRT9に表示すれ
ば、試料4の像を観察することができる。
By synchronizing the image signal from the detector 7 with the synchronizing signal from the drive circuit 8 and displaying it on the storage type CRT 9, the image of the sample 4 can be observed.

このように点状光で試料を照明し、点状の検出器で信号
を検出するようにしているので、通常の検出器に比べて
フレアの少ない良い画像が得られ解像力が向上するが、
試料を機械的に動かして走査する方式であるために使い
勝手が悪い等の問題があった0例えば試料は大きさの限
られた軽いものに限定されるし、シャーレ等に入った培
養標本のような非固定の試料は観察できなかった。又、
異なった試料を連続的に観察するシステム(例えはフロ
ーサイトメトリー)等への応用も困難であった。
In this way, the sample is illuminated with point light and the signal is detected with a point detector, which results in better images with less flare and improved resolution compared to a normal detector.
Because it is a method that moves the sample mechanically and scans it, there are problems such as inconvenience.For example, the sample is limited to a limited size and is light, or a culture specimen in a petri dish etc. No unfixed samples could be observed. or,
It has also been difficult to apply this method to systems that continuously observe different samples (eg, flow cytometry).

そこで、試料を機械的に動かすことから生じる上記欠点
を解決するために点状光自体を二次元に走査する方法が
考えられたが、この場合試料から反射される光を検出す
る場合には全く問題はないが、試料を透過する光を共焦
点型で検出するのは困難であった。
Therefore, in order to solve the above-mentioned drawbacks caused by mechanically moving the sample, a method of scanning the point light itself in two dimensions was considered, but in this case, there is no need to detect the light reflected from the sample. Although there was no problem, it was difficult to detect the light transmitted through the sample using a confocal method.

更に、この問題点を解決するために点状光を走査するミ
ラーと試料からの透過光を走査するミラーを同期させて
試料を透過した光の再結像が常に点状検出器上にあるよ
うにしたものが米国特許第3705755号で提案され
ているが、回折限界まで絞られた点状光が更にそれより
小さいピンホールを有する検出器で全く微動もしないよ
うに点状光走査ミラーと検出用走査ミラーとを完全に同
期させ゛ることは不可能であった。
Furthermore, in order to solve this problem, the mirror that scans the point light and the mirror that scans the light transmitted from the sample are synchronized so that the light that has passed through the sample is always re-imaged on the point detector. A method using a point light scanning mirror is proposed in U.S. Pat. No. 3,705,755, but a point light scanning mirror is used to detect the point light focused to the diffraction limit so that the point light does not move even slightly with a detector having a smaller pinhole. It was not possible to completely synchronize the scanning mirror.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

以上のように、従来の点状光を走査する方式では、透過
検出の共焦点型を実現することは不可能であった。
As described above, with the conventional method of scanning point light, it has been impossible to realize confocal transmission detection.

本発明は、上記問題点に鑑み、点状光走査方式において
透過検出の共焦点型を実現し得る走査型光学顕微鏡を提
供することを目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems, it is an object of the present invention to provide a scanning optical microscope capable of realizing confocal transmission detection using a point light scanning method.

〔問題点を解決しようとする手段及び作用〕本発明によ
る走査型光学顕微鏡は、ピーク値検出型の光検出器アレ
イを物体像面若しくはその近傍に配置して、点状光が光
検出器アレイの光検出器エレメントの丁度真上にきた時
のみ検出が行われるようにしたものである。
[Means and effects for solving the problems] The scanning optical microscope according to the present invention has a peak value detection type photodetector array arranged at or near the object image plane, so that point light is detected by the photodetector array. Detection is performed only when the photodetector element is exactly above the photodetector element.

〔実施例〕〔Example〕

以下第1図乃至第3図に示した一実施例に基づき本発明
の詳細な説明する。第1図は点状光として光ビームを走
査する光学系を示しており、これは瞳を考慮した光学系
になっており、光偏向器によって光ビームを走査した場
合でも走査系において光軸が一定に保たれるようになっ
ている。
The present invention will be described in detail below based on an embodiment shown in FIGS. 1 to 3. Figure 1 shows an optical system that scans a light beam as point light.This is an optical system that takes the pupil into consideration, and even when the light beam is scanned by an optical deflector, the optical axis is not aligned in the scanning system. It is kept constant.

等価的に点□光源と考えられるレーザーからの光ビーム
10はビームスプリフタ11を通過し対物レンズ12の
瞳13と共役な位置に置かれた第一の光偏向器14に入
射する。この光偏向器14によって偏向された光ビーム
15は瞳伝送レイズ16.17を通って瞳位置に置かれ
た第二の光偏向器18に入射する□、これらの光偏向器
14及び1Bは夫々水平走査及び垂直走査に用いられる
。次に瞳投影レンズ19.結像レンズ20を通って対物
レンズ12の瞳13に入射する。光偏向器14゜18に
よって形成される軸外の光ビームも、方向及びその中心
が対物レンズ12の軸外主光線と一敗しているので、対
物レンズ12の瞳13に正確に入射する。それらの光ビ
ームは対物レンズ12によって試料21上に回折で制限
される微小スポッ゛トを生じる。光偏向器14.18に
よって光ビ−ムを偏向することにより、微小スポットが
試料21上を二次元的にラスター走査する。試料21か
ら反射した光は、対物レンズ12.結像レンズ20等全
く同じ経路を逆に戻ってビームスプリッタ11に達し、
集光レンズ23によってピンホール24上に集光する。
A light beam 10 from a laser, which can be equivalently considered as a point □ light source, passes through a beam splitter 11 and enters a first optical deflector 14 placed at a position conjugate with a pupil 13 of an objective lens 12 . The light beam 15 deflected by this optical deflector 14 passes through the pupil transmission laser 16.17 and enters the second optical deflector 18 placed at the pupil position. Used for horizontal and vertical scanning. Next, the pupil projection lens 19. The light passes through the imaging lens 20 and enters the pupil 13 of the objective lens 12 . The off-axis light beam formed by the optical deflector 14.degree. 18 also accurately enters the pupil 13 of the objective lens 12 because its direction and center are in the same direction as the off-axis chief ray of the objective lens 12. These light beams produce minute spots on the sample 21 that are limited by diffraction by the objective lens 12. By deflecting the light beam with the light deflectors 14 and 18, the minute spot raster-scans the sample 21 two-dimensionally. The light reflected from the sample 21 is transmitted through the objective lens 12. The imaging lens 20 etc. return in the opposite direction along the same path and reach the beam splitter 11.
A condensing lens 23 condenses the light onto a pinhole 24 .

この反射光(検出ビーム)は光偏向器14.18を通っ
て戻ってきているので、軸外を走査しても動かず、常に
ピンホール24上に集光している。このように光ビーム
走査方式でも、反射検出においては簡単に共焦点型を実
現し得る。
Since this reflected light (detection beam) returns through the optical deflector 14, 18, it does not move even when scanning off-axis, and is always focused on the pinhole 24. In this way, even with the light beam scanning method, a confocal type can be easily realized in reflection detection.

又、試料21を透過した光ビームは、コンデンサーレン
ズ25結像レンズ26により像面27上に微小スポラ)
28.29を生じる。28は軸上のスポット、29は軸
外を走査した時のスポットである。このように、透過検
出ではスポットの位置が走査に従って移動するためピン
ホールで検出することが困難であり、よって共焦点型の
検出は不可能である。しかし、像面27上にピーク値検
出型の光検出器アレイ30を配置すれば、下記で詳述す
る如く共焦点型検出を実現し得る。
In addition, the light beam that has passed through the sample 21 forms a minute spora on the image plane 27 by the condenser lens 25 and the imaging lens 26.
yields 28.29. 28 is an on-axis spot, and 29 is a spot when scanning off-axis. As described above, in transmission detection, since the spot position moves along with scanning, it is difficult to detect with a pinhole, and confocal detection is therefore impossible. However, if a peak value detection type photodetector array 30 is placed on the image plane 27, confocal type detection can be realized as described in detail below.

第2図は光検出器アレイ30上を検出ビームの微小スポ
ット31が軸外走査に従って移動していく様子を示して
いる。この光検出器アレイ30がピーク値検出型の場合
、光検出器エレメント32は微小スポット31が点線図
示の如く光検出器エレメント32の丁度真上に来た時即
ち一番明るい時の光量のみを検出することになる。これ
は第3図に示すような微小スポット33の中心部分かだ
けピンホール34によって検出するという共焦点型検出
と全く同じである。従って、光検出器アレイ30がピー
ク値検出型の場合、光検出器アレイ30の全ての光検出
器エレメント32が各々ピンホール検出を行うことにな
り、共焦点型の像を得ることができる。もし、光検出器
アレイ30が一般に用いられている所謂CCD型イメー
ジセンサ。
FIG. 2 shows how the minute spot 31 of the detection beam moves on the photodetector array 30 according to off-axis scanning. When the photodetector array 30 is of the peak value detection type, the photodetector element 32 detects only the amount of light when the minute spot 31 is exactly above the photodetector element 32 as shown by the dotted line, that is, when it is at its brightest. It will be detected. This is exactly the same as confocal detection in which only the central portion of a minute spot 33 is detected using the pinhole 34 as shown in FIG. Therefore, when the photodetector array 30 is of the peak value detection type, all the photodetector elements 32 of the photodetector array 30 perform pinhole detection, and a confocal type image can be obtained. If the photodetector array 30 is a commonly used so-called CCD type image sensor.

MO3型イメージセンサのように蓄積型の場合には、微
小スポット31が光検出器エレメント32    ′を
通過する間の全ての光量を蓄積することになる。
In the case of an accumulation type image sensor such as an MO3 type image sensor, the entire amount of light while the minute spot 31 passes through the photodetector element 32' is accumulated.

従って、これは第3図においてピンホール34を除いて
検出したのと同じとなり、共焦点検出でなくなってしま
う。
Therefore, this is the same detection as in FIG. 3 except for the pinhole 34, and is no longer confocal detection.

以上のように、光ビーム走査式の走査型光学顕微鏡の透
過検出において再結像位置にピーク値検出型の光検出器
アレイを設ければ、共焦点型を実現することができる。
As described above, if a peak value detection type photodetector array is provided at the reimaging position in transmission detection of a light beam scanning type scanning optical microscope, a confocal type can be realized.

第4図は上記実施例の一具体例として通常の顕微鏡の観
察も可能な走査型光学w4微鏡の光学系を示している。
FIG. 4 shows, as a specific example of the above-mentioned embodiment, an optical system of a scanning type optical W4 microscope which can also be used for observation using an ordinary microscope.

レーザー光源36からのレーザービームは集光レンズ3
7.スペイシャルフィルタ38、コリメータレンズ39
.ビームスプリッタ40を通って対物レンズ41の瞳位
置と共役な位置に置かれたガルバノメータミラー42に
入射する。
The laser beam from the laser light source 36 passes through the condensing lens 3
7. Spatial filter 38, collimator lens 39
.. The beam passes through a beam splitter 40 and enters a galvanometer mirror 42 placed at a position conjugate with the pupil position of an objective lens 41 .

ここでレーザービームは偏向されて水平走査され゛る。Here, the laser beam is deflected and horizontally scanned.

次に瞳伝送レンズ43.44によってやはり対物レンズ
の瞳位置と共役な位置に設けられたガルバノメータミラ
ー45に入射する。ここでレーザービームは偏向されて
垂直方向に走査される。
Next, through pupil transmission lenses 43 and 44, the light enters a galvanometer mirror 45, which is also provided at a position conjugate with the pupil position of the objective lens. Here the laser beam is deflected and scanned in the vertical direction.

図面上ではガルバノメータミラー42及び45は共に同
じ方向にレーザービームを偏向するかの如く示されてい
るが、実際は夫々水平及び垂直の走査を行っている。二
次元に走査されたレーザービームは瞳投影レンズ46.
結像レンズ47を通過し対物レンズ41の瞳に入射する
。そして、試料48上に回折によって制限される微小ス
ポットを生じ、試料48を二次元的に走査する。ここで
、走査型観察を行う場合、眼視観測用のプリズム49及
び落射照明用のビームスプリッタ50は光路上から除か
れている。さもないと、レーザービームが目に入って危
険であるし、フレアの原因にもなる。
Although galvanometer mirrors 42 and 45 are shown in the drawings as if they both deflect the laser beam in the same direction, they actually perform horizontal and vertical scanning, respectively. The two-dimensionally scanned laser beam passes through the pupil projection lens 46.
The light passes through the imaging lens 47 and enters the pupil of the objective lens 41. Then, a minute spot limited by diffraction is generated on the sample 48, and the sample 48 is scanned two-dimensionally. Here, when performing scanning observation, the prism 49 for visual observation and the beam splitter 50 for epi-illumination are removed from the optical path. Otherwise, the laser beam will hit your eyes, which can be dangerous and cause flares.

反射検出の場合、試料48からの光は試料48に入射し
た時と全(同じ経路を逆に通って戻り、ビームスプリン
タ40によって反射され、集光レンズ51によってピン
ホー52上に集光し、光検出器53によって検出され、
共焦点像を得ることができる。
In the case of reflection detection, the light from the sample 48 returns through the same path as when it entered the sample 48, is reflected by the beam splinter 40, is focused on the pinhole 52 by the condensing lens 51, and is detected by the detector 53,
Confocal images can be obtained.

透過検出の場合は、コ2レクターレンズ54.結像レン
ズ55によって試料48の走査像がピーク値検出型の光
検出器アレイ56上に投影される。
In the case of transmission detection, the collector lens 54. A scanning image of the sample 48 is projected by the imaging lens 55 onto a peak value detection type photodetector array 56 .

即ち、ガルバノメータミラー42.45の走査に従って
光検出器アレイ56上を微小スポットがラスター状に移
動することになる。
That is, the minute spot moves in a raster pattern on the photodetector array 56 in accordance with the scanning of the galvanometer mirrors 42 and 45.

第5図はピーク値検出型フォトダイオードアレイの一例
を示しており、ここでは簡単のために一次元にしである
。フォトダイオードエレメント57に光があたると電流
が生じ、そのピーク値がダイオード58とコンデンサ5
9で構成されたピーク値検出回路によりコンデンサ59
に記憶される。
FIG. 5 shows an example of a peak value detection type photodiode array, which is shown here in one dimension for simplicity. When light hits the photodiode element 57, a current is generated, and its peak value is connected to the diode 58 and capacitor 5.
The capacitor 59 is
is memorized.

そして、走査回路60によってスイッチング用FET6
1がONされると、出力アンプ62を通じてピーク値が
出力される。
Then, the scanning circuit 60 switches the switching FET 6
1 is turned on, the peak value is output through the output amplifier 62.

第4図に示されているピーク値検出型光検出器アレイ5
6は二次元の素子である。尚、光検出器アレイのエレメ
ントの大きさは、共焦点検出となるためには微小スポッ
トより小さいことが望ましい0例えば第2図において微
小スポット31の大きさが光検出器エレメント32より
大きいことが望ましい、又、第4図における結像レンズ
55の実際上の像側開口数をNA′とすると、エレメン
トの間隔は入/2NA’より小さいことが望ましい、更
に、サンプリング定理によれば、入/4NA″より小さ
いことが望ましい、もし、これより間隔が大きいとせっ
かく共焦点にして光学系の解像力を十分に用いようとし
ても、間隔が大きすぎて光学系の能力を十分に用いたこ
とにならないからである。
Peak value detection type photodetector array 5 shown in FIG.
6 is a two-dimensional element. Note that the size of the elements of the photodetector array is preferably smaller than a minute spot in order to perform confocal detection.For example, in FIG. 2, the size of the minute spot 31 is preferably larger than the photodetector element 32. If NA' is the actual numerical aperture on the image side of the imaging lens 55 in FIG. It is desirable that the spacing be smaller than 4NA. If the spacing is larger than this, even if you try to make full use of the resolving power of the optical system by making it confocal, the spacing will be too large and the ability of the optical system will not be fully used. It is from.

尚、ピーク値検出型光検出器アレイからの映像信号は、
ガルバノメータミラーの走査と同期して画像メモリ等に
入力され、CRTに表示される。
The video signal from the peak value detection type photodetector array is
The image is input to an image memory or the like in synchronization with the scanning of the galvanometer mirror and displayed on the CRT.

又、当然のことであるが、レーザービームの二次元走査
位置とピーク値検出型光検出器アレイの光検出器エレメ
ントは正確にアライメントされている必要がある。
Also, as a matter of course, the two-dimensional scanning position of the laser beam and the photodetector elements of the peak value detection type photodetector array must be accurately aligned.

次に、他の具体例として光偏向素子に音響光偏向素子を
用いた例について説明する。上記具体例で用いたガルバ
ノメータミラーは走査同期を数百Hz程度までしか速く
することができず、二次元画像を得るのに秒オーダーの
時間が必要で実時間観測は不可能である。その点音響光
偏向素子は一般のNTSC方式のテレビと同じ15.7
5 K Hzで走査することも可能であるので、実時間
による観測が可能である。
Next, as another specific example, an example in which an acousto-optical deflection element is used as the optical deflection element will be described. The galvanometer mirror used in the above specific example can only speed up scanning synchronization to about several hundred Hz, and it takes time on the order of seconds to obtain a two-dimensional image, making real-time observation impossible. In that respect, the acousto-optical deflection element is the same as that of a general NTSC TV.
Since it is also possible to scan at 5 KHz, real-time observation is possible.

第6図(A)及び(B)はその光学系の正面図及び側面
図を示している。図示しない光源からのレーザービーム
70は、光学系の瞳位置に置かれた音響光偏向素子71
に入射する。音響光偏向素子71によって回折されたビ
ーム72は調整用ミラー73によって反射されビーム7
4となって瞳伝送レンズ75に入射する。ミラー76に
よって反射されたビーム74は瞳伝送レンズ77を通っ
てビーム78となる。レーザービーム78は瞳位置にお
かれた音響光偏向素子79により回折されビーム80と
なる。ビーム80は調整用ミラー81により反射されて
ビーム82となり、瞳投影レンズ83に入射する。瞳投
影レンズ83を通過したビームは図示していない対物レ
ンズの瞳に入射し、試料上にスポットを生じる。ここで
、図中のレーザービーム70.72.74,78.80
゜82は軸上光として偏向された光束の中心を表し1・
b゛h#4311[fit46(7)’?’fb4・ 
   。
FIGS. 6A and 6B show a front view and a side view of the optical system. A laser beam 70 from a light source (not shown) is transmitted to an acousto-optic deflection element 71 placed at the pupil position of the optical system.
incident on . The beam 72 diffracted by the acousto-optical deflection element 71 is reflected by the adjustment mirror 73 and becomes the beam 7.
4 and enters the pupil transmission lens 75. Beam 74 reflected by mirror 76 passes through pupil transmission lens 77 and becomes beam 78 . The laser beam 78 is diffracted into a beam 80 by an acousto-optic deflection element 79 placed at the pupil position. Beam 80 is reflected by adjustment mirror 81 to become beam 82 and enters pupil projection lens 83 . The beam that has passed through the pupil projection lens 83 enters the pupil of an objective lens (not shown) and forms a spot on the sample. Here, the laser beams 70.72.74, 78.80 in the figure
゜82 represents the center of the beam deflected as axial light, and 1.
b゛h#4311[fit46(7)'? 'fb4・
.

音響光偏向素子71.79は第7図に示した如(音波を
伝える媒体88と圧電素子89とから成っており、圧電
素子89に高周波電圧(100MH,前後)を加えると
媒体8B内に音波による回折格子が生じ、レーザービー
ム90を入射すると0次回指光91と一次回折光92が
生じる。そして、圧電素子に加える高周波の周波数を変
えることにより、−次回指光の向きを方向93から方向
94に連続的に変えることができる。これが音響光偏向
素子における光偏向方法である。よって、光軸に相当す
る方向を92とし軸外方向を93或いは94とする。従
って、第6図において軸外光は音響光偏向素子71によ
って光軸72の上下に方向84.85のように偏向され
る。尚、瞳伝送レンズ75.77.83は第1図の瞳伝
送レンズ16.17.19に夫々相当する。又、瞳位置
におかれた二つの音響光偏向素子71.79は夫々第1
図中の光偏向器14.18に相当し、夫々X。
As shown in FIG. 7, the acousto-optical deflection elements 71 and 79 consist of a medium 88 for transmitting sound waves and a piezoelectric element 89. When a high frequency voltage (approximately 100 MH) is applied to the piezoelectric element 89, sound waves are generated in the medium 8B. A diffraction grating is generated, and when a laser beam 90 is incident, a 0th-order diffraction light 91 and a 1st-order diffraction light 92 are generated.By changing the frequency of the high frequency wave applied to the piezoelectric element, the direction of the -order light can be changed from direction 93 to direction 93. 94. This is the optical deflection method in the acousto-optical deflection element.Therefore, the direction corresponding to the optical axis is set as 92, and the off-axis direction is set as 93 or 94.Therefore, in FIG. The external light is deflected in directions 84, 85 above and below the optical axis 72 by the acousto-optical deflection element 71.The pupil transmission lenses 75, 77, and 83 are similar to the pupil transmission lenses 16, 17, and 19 in FIG. The two acousto-optical deflection elements 71 and 79 placed at the pupil position correspond to the first
X corresponds to optical deflectors 14 and 18 in the figure, respectively.

Y方向にレーザービームを走査する。その結果試耕土で
レーザービームがラスター状に走査される。
Scan the laser beam in the Y direction. As a result, the laser beam is scanned in a raster pattern over the trial soil.

光学系の調整という観点から見ると、光学系が立体的に
配置される場合は、その光学系の光軸が各々垂直或いは
平行であることが望ましい、しかし、音響光偏向素子7
1による回折光は入射光70に対して90°でない角度
θを有している。例えば角度θは4°程度である。そし
て、この前後±2°程度回折角を変化させてレーザービ
ームを走査する。よって、光学系の光軸を垂直に保つた
めに調整用ミラー73を設けて回折ビーム72を反射さ
せ、入射レーザービーム70に対して垂直なレーザービ
ーム74として瞳伝送レンズ75に入射させるのが良い
。これは音響光偏向素子79と調整用ラー81の関係、
レーザービーム78とレーザービーム82の関係でも同
じことである。
From the viewpoint of adjustment of the optical system, when the optical system is arranged three-dimensionally, it is desirable that the optical axes of the optical system are perpendicular or parallel. However, the acousto-optic deflection element 7
1 has an angle θ that is not 90° with respect to the incident light 70. For example, the angle θ is about 4°. Then, the laser beam is scanned while changing the diffraction angle by about ±2° before and after this. Therefore, in order to keep the optical axis of the optical system perpendicular, it is preferable to provide an adjustment mirror 73 to reflect the diffracted beam 72 and make it enter the pupil transmission lens 75 as a laser beam 74 perpendicular to the incident laser beam 70. . This is the relationship between the acousto-optical deflection element 79 and the adjustment roller 81,
The same holds true for the relationship between laser beam 78 and laser beam 82.

尚、レンズ86はシリンドリカルレンズで音響光偏向素
子79レンズ効果を補正するものである。
The lens 86 is a cylindrical lens that corrects the lens effect of the acousto-optical deflection element 79.

又、走査系以外の構成は第4図と同じである。The configuration other than the scanning system is the same as that in FIG. 4.

又、ピーク値検出型光検出器アレイからの信号の読み出
しはビーム走査と同期していることが望ましく、走査ビ
ームに少し遅れてピーク値検出型光検出器アレイの各エ
レメントからの信号を読み出すのが良い、又、ピーク値
検出型光検出器アレイの前に光増幅用にマイクロチャン
ネルプレート(例えば浜松フォトニクス社製)を設ける
と、走査ビームのエネルギーを減らすことができる。
Further, it is desirable that the signal readout from the peak value detection type photodetector array is synchronized with beam scanning, and the signals from each element of the peak value detection type photodetector array are read out a little later than the scanning beam. Moreover, if a microchannel plate (manufactured by Hamamatsu Photonics Co., Ltd., for example) is provided for optical amplification in front of the peak value detection type photodetector array, the energy of the scanning beam can be reduced.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

上述の如く、本発明による走査型光学顕微鏡は、点状光
走査方式において反射検出の場合は勿論のこと透過検出
の場合でも共焦点型を実現し得る。
As described above, the scanning optical microscope according to the present invention can realize a confocal type not only in the case of reflection detection but also in the case of transmission detection in the point light scanning method.

従って、試料を限定することなく高解像の顕微鏡像を得
ることができる。
Therefore, high-resolution microscopic images can be obtained without limiting the sample.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明による走査型光学顕微鏡の一実施例の光
学系を示す図、第2図は上記実施例のピーク値検出型光
検出器アレイ上の微小スポットの移動の様子を示す図、
第3図は微小スポットのピ痺 ンホールによる検出の例を示す図、第4図は上記実施例
の一具体例を示す図、第5図はピーク値検出型フォトダ
イオードアレイの一例を示す図、第6図は上記実施例の
他の具体例を示す図、第7図は音響光偏向素子の断面図
、第8図は従来例の光学系を示す図である。 10・・・・光ビーム、11・・・・ビームスプリフタ
、12・・・・対物レンズ、13・・・・瞳、140.
・、光偏向器、15191.光ビーム、16.17・・
0.瞳伝送レンズ、180.・・光偏向器、19・・・
・瞳投影レンズ、20・・・・結像レンズ、21・・・
・試料、23.。 ・・集光レンズ、24・・・・ピンホール、25・・0
.コンデンサーレンズ、26・・・・結像レンズ、27
−1・・像面、28.29・・・・スポット、30・・
・、ピーク値検出型光検出器アレイ。 第4図 オフ図 オS図
FIG. 1 is a diagram showing the optical system of an embodiment of a scanning optical microscope according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing the movement of a minute spot on the peak value detection type photodetector array of the above embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing an example of detection using a pinhole of a minute spot, FIG. 4 is a diagram showing a specific example of the above embodiment, and FIG. 5 is a diagram showing an example of a peak value detection type photodiode array. FIG. 6 is a diagram showing another specific example of the above embodiment, FIG. 7 is a sectional view of an acousto-optic deflection element, and FIG. 8 is a diagram showing a conventional optical system. 10... Light beam, 11... Beam splitter, 12... Objective lens, 13... Pupil, 140.
・, optical deflector, 15191. Light beam, 16.17...
0. Pupil transmission lens, 180. ...Light deflector, 19...
- Pupil projection lens, 20...imaging lens, 21...
・Sample, 23. . ...Condenser lens, 24...Pinhole, 25...0
.. Condenser lens, 26...Imaging lens, 27
-1...image plane, 28.29...spot, 30...
・Peak value detection type photodetector array. Figure 4 Off diagram O S diagram

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 光源と、前記光源から発した光を物体上に集光する対物
レンズと、前記光源と前記対物レンズの間に配置されて
いて前記対物レンズに入る光の入射角度を変化させるこ
とにより物体上を走査する光偏向部材と、物体像面若し
くはその近傍に配置されたピーク値検出型光検出器アレ
イとを具備したことを特徴とする走査型光学顕微鏡。
a light source; an objective lens for condensing light emitted from the light source onto an object; and an objective lens disposed between the light source and the objective lens for focusing light on the object by changing the incident angle of the light entering the objective lens. 1. A scanning optical microscope comprising: a scanning optical deflection member; and a peak value detection photodetector array disposed at or near an object image plane.
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