JPH0519171A - 走査型光学顕微鏡 - Google Patents
走査型光学顕微鏡Info
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- JPH0519171A JPH0519171A JP17118491A JP17118491A JPH0519171A JP H0519171 A JPH0519171 A JP H0519171A JP 17118491 A JP17118491 A JP 17118491A JP 17118491 A JP17118491 A JP 17118491A JP H0519171 A JPH0519171 A JP H0519171A
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- Japan
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- light
- eyepiece
- optical system
- lens
- eyepiece lens
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 96
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract description 18
- 210000001747 pupil Anatomy 0.000 description 14
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Microscoopes, Condenser (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】接眼レンズと対物レンズの性能を生かした走査
型光学顕微鏡を提供する。 【構成】レーザー光源１から出たレーザービームは、ビ
ームエキスパンダ３でビーム径が拡大され、ビームスプ
リッター４に入射し反射される。ビームスプリッター４
で反射されたビームは、互いに直交する方向にビームを
偏向する２つの光偏向器５と６で偏向される。光偏向器
６で偏向されたビームは集光光学系７を介して接眼レン
ズ８に入射する。集光光学系７は入射した平行光束を接
眼レンズ８の結像位置に集束する集束光束に変える。接
眼レンズ８を通過した光は対物レンズ９により試料１０
に集光される。試料からの光は入射光路を逆に戻り、ビ
ームスプリッター４を通過し絞り１１を介して光検出器
１２に入射する。
型光学顕微鏡を提供する。 【構成】レーザー光源１から出たレーザービームは、ビ
ームエキスパンダ３でビーム径が拡大され、ビームスプ
リッター４に入射し反射される。ビームスプリッター４
で反射されたビームは、互いに直交する方向にビームを
偏向する２つの光偏向器５と６で偏向される。光偏向器
６で偏向されたビームは集光光学系７を介して接眼レン
ズ８に入射する。集光光学系７は入射した平行光束を接
眼レンズ８の結像位置に集束する集束光束に変える。接
眼レンズ８を通過した光は対物レンズ９により試料１０
に集光される。試料からの光は入射光路を逆に戻り、ビ
ームスプリッター４を通過し絞り１１を介して光検出器
１２に入射する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は走査型光学顕微鏡に関す
る。
る。
【０００２】
【従来の技術】走査型光学顕微鏡は、例えば「 UK Pate
nt GB2184321B 」に開示されている。その走査光学系を
図５に示す。光源６１から出たレーザービームは、ビー
ムスプリッター６２で反射され、光偏向器６４に入射し
てＹ方向に偏向される。偏向されたレーザービームは第
１の望遠鏡光学系６５を通り、光偏向器６６に入射して
Ｘ方向に偏向される。第１の望遠鏡光学系６５は、光偏
向器６４と光偏向器６６とが共役な関係になるように配
置されている。２次元走査されたレーザービームは、第
２の望遠鏡光学系６８を通り、接眼レンズ７０に入射す
る。第２の望遠鏡光学系６８は、接眼レンズ７０の瞳と
光偏向器６６とが共役な関係になるように配置されてい
る。従って、接眼レンズ７０の瞳の位置と光偏向器６４
と光偏向器６６とは共役な関係に保たれている。接眼レ
ンズ７０を通過したレーザービームは図示しない対物レ
ンズを介して試料に照射される。対物レンズに入射した
試料からの光は、接眼レンズ７０を通って上述した光路
を逆に戻り、さらにビームスプリッター６２を通過した
後、絞り７２を介して光検出器７４に入射する。
nt GB2184321B 」に開示されている。その走査光学系を
図５に示す。光源６１から出たレーザービームは、ビー
ムスプリッター６２で反射され、光偏向器６４に入射し
てＹ方向に偏向される。偏向されたレーザービームは第
１の望遠鏡光学系６５を通り、光偏向器６６に入射して
Ｘ方向に偏向される。第１の望遠鏡光学系６５は、光偏
向器６４と光偏向器６６とが共役な関係になるように配
置されている。２次元走査されたレーザービームは、第
２の望遠鏡光学系６８を通り、接眼レンズ７０に入射す
る。第２の望遠鏡光学系６８は、接眼レンズ７０の瞳と
光偏向器６６とが共役な関係になるように配置されてい
る。従って、接眼レンズ７０の瞳の位置と光偏向器６４
と光偏向器６６とは共役な関係に保たれている。接眼レ
ンズ７０を通過したレーザービームは図示しない対物レ
ンズを介して試料に照射される。対物レンズに入射した
試料からの光は、接眼レンズ７０を通って上述した光路
を逆に戻り、さらにビームスプリッター６２を通過した
後、絞り７２を介して光検出器７４に入射する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】走査型光学顕微鏡で
は、図６Ｂに示すように、接眼レンズ８０に入射するレ
ーザービームは平行光束であった。この平行光束は接眼
レンズ８０によりＹの位置に集光された後、さらに対物
レンズ８１によってＹ’の位置に集光される。
は、図６Ｂに示すように、接眼レンズ８０に入射するレ
ーザービームは平行光束であった。この平行光束は接眼
レンズ８０によりＹの位置に集光された後、さらに対物
レンズ８１によってＹ’の位置に集光される。
【０００４】ところで、一般的に接眼レンズ８０は、図
６Ａに示すように、対物レンズ８１によりＸの位置にで
きたＸ’の位置にある試料８２の像を、明視の距離の位
置Ｘ”に拡大するように設計されている。対物レンズ８
１は試料８２がＸ’の位置にある時、性能が出るように
設計されている。従って、接眼レンズ８０に入射させる
レーザービームをＸ”に集光するような光束にしなけれ
ば、ＸおよびＸ’の位置に集光しない。
６Ａに示すように、対物レンズ８１によりＸの位置にで
きたＸ’の位置にある試料８２の像を、明視の距離の位
置Ｘ”に拡大するように設計されている。対物レンズ８
１は試料８２がＸ’の位置にある時、性能が出るように
設計されている。従って、接眼レンズ８０に入射させる
レーザービームをＸ”に集光するような光束にしなけれ
ば、ＸおよびＸ’の位置に集光しない。
【０００５】ところが図６Ｂに示すように、集光位置Ｙ
が本来集光すべき位置Ｘからずれると、対物レンズの試
料位置と像位置の関係が設計時の位置関係と異なるため
結像性能が劣化してしまう。走査型光学顕微鏡では各光
学系の結像性能が重要で、特に共焦点光学系の場合は、
試料の断層像のスライス性能に大きな影響を及ぼす。こ
のようなことから、接眼レンズに平行光束を入射させる
光学系では、走査型光学顕微鏡の性能を十分に発揮させ
ることができない。
が本来集光すべき位置Ｘからずれると、対物レンズの試
料位置と像位置の関係が設計時の位置関係と異なるため
結像性能が劣化してしまう。走査型光学顕微鏡では各光
学系の結像性能が重要で、特に共焦点光学系の場合は、
試料の断層像のスライス性能に大きな影響を及ぼす。こ
のようなことから、接眼レンズに平行光束を入射させる
光学系では、走査型光学顕微鏡の性能を十分に発揮させ
ることができない。
【０００６】本発明は、光学性能を十分に発揮できる走
査型光学顕微鏡の提供を目的とする。
査型光学顕微鏡の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、光源と、光源
から出た光を集光する接眼レンズと、接眼レンズで一旦
集束された後の発散光を集光して試料上に微小スポット
を形成する対物レンズと、微小スポットが試料面を走査
するように微小スポットを試料に対して相対的に移動さ
せる、光源と接眼レンズの間に設けた走査系と、試料か
らの光を検出する光検出器とを備える走査型光学顕微鏡
において、接眼レンズに入射する光をその結像位置に集
光する集束光束に整形する光学系を光源と接眼レンズと
の間に設けたことを特徴としている。
から出た光を集光する接眼レンズと、接眼レンズで一旦
集束された後の発散光を集光して試料上に微小スポット
を形成する対物レンズと、微小スポットが試料面を走査
するように微小スポットを試料に対して相対的に移動さ
せる、光源と接眼レンズの間に設けた走査系と、試料か
らの光を検出する光検出器とを備える走査型光学顕微鏡
において、接眼レンズに入射する光をその結像位置に集
光する集束光束に整形する光学系を光源と接眼レンズと
の間に設けたことを特徴としている。
【０００８】
【作用】本発明では、接眼レンズに入射する光は、接眼
レンズの結像位置に集光する集束光束である。この集束
光束は対物レンズの像位置に集光し、試料上に良好な微
小スポットを形成する。この集束光束は、接眼レンズの
設計通りの位置に集光するので、接眼レンズの性能が十
分に生かされ、走査型光学顕微鏡の結像性能が向上す
る。
レンズの結像位置に集光する集束光束である。この集束
光束は対物レンズの像位置に集光し、試料上に良好な微
小スポットを形成する。この集束光束は、接眼レンズの
設計通りの位置に集光するので、接眼レンズの性能が十
分に生かされ、走査型光学顕微鏡の結像性能が向上す
る。
【０００９】
【実施例】本発明の第１の実施例を図１に示す。レーザ
ー光源１から出たレーザービーム２はビームエキスパン
ダ３により適当な光束径に拡大される。拡大されたレー
ザービームはビームスプリッター４で反射された後、光
偏向器５により所定の方向に偏向され、さらに光偏向器
６により偏向される。光偏向器５と光偏向器６は互いに
直交する方向に光ビームを偏向し、レーザービームを２
次元走査する。２次元走査されたレーザービームは集光
光学系７を通り接眼レンズ８の瞳に入射する。
ー光源１から出たレーザービーム２はビームエキスパン
ダ３により適当な光束径に拡大される。拡大されたレー
ザービームはビームスプリッター４で反射された後、光
偏向器５により所定の方向に偏向され、さらに光偏向器
６により偏向される。光偏向器５と光偏向器６は互いに
直交する方向に光ビームを偏向し、レーザービームを２
次元走査する。２次元走査されたレーザービームは集光
光学系７を通り接眼レンズ８の瞳に入射する。
【００１０】集光光学系７の詳細を図２に示す。同図に
おいて、実線で示した光束Ａは光偏向器６で偏向されて
いないときの光束を示している。光束Ａは集光光学系７
を構成している第１のレンズ７ａの後側焦点位置Ｐに集
光する。光束Ａは一旦集光した後、第２のレンズ７ｂに
入射する。ここでレンズ７ｂは、その前側焦点位置が集
光位置ＰよりもΔほど、接眼レンズ側にずれるように配
置されている。このためレンズ７ｂを通過した光束Ａは
集束光束となって、接眼レンズ８に入射する。ずれΔの
量は、接眼レンズに入射する光束が図１の結像位置に集
光するように決められる。
おいて、実線で示した光束Ａは光偏向器６で偏向されて
いないときの光束を示している。光束Ａは集光光学系７
を構成している第１のレンズ７ａの後側焦点位置Ｐに集
光する。光束Ａは一旦集光した後、第２のレンズ７ｂに
入射する。ここでレンズ７ｂは、その前側焦点位置が集
光位置ＰよりもΔほど、接眼レンズ側にずれるように配
置されている。このためレンズ７ｂを通過した光束Ａは
集束光束となって、接眼レンズ８に入射する。ずれΔの
量は、接眼レンズに入射する光束が図１の結像位置に集
光するように決められる。
【００１１】一方、破線で示した光束Ｂは、光偏向器６
で偏向された光束を示している。光偏向器６は、レンズ
７ａの前側焦点位置に置かれている。従って光束Ｂの主
光線は、レンズ７ａを通った後、光軸に平行な光線にな
る。そしてレンズ７ｂに入射した後、レンズ７ｂの後側
焦点位置を通る。レンズ７ｂの後側焦点位置は、接眼レ
ンズ８の瞳位置と一致するように、接眼レンズ８が配置
されている。従って、光偏向器６と接眼レンズ８の瞳は
共役な関係になっている。このため、光偏向器６で偏向
された光束は、接眼レンズ８の瞳でけられることなく、
これを通過することができる。
で偏向された光束を示している。光偏向器６は、レンズ
７ａの前側焦点位置に置かれている。従って光束Ｂの主
光線は、レンズ７ａを通った後、光軸に平行な光線にな
る。そしてレンズ７ｂに入射した後、レンズ７ｂの後側
焦点位置を通る。レンズ７ｂの後側焦点位置は、接眼レ
ンズ８の瞳位置と一致するように、接眼レンズ８が配置
されている。従って、光偏向器６と接眼レンズ８の瞳は
共役な関係になっている。このため、光偏向器６で偏向
された光束は、接眼レンズ８の瞳でけられることなく、
これを通過することができる。
【００１２】本実施例では、集光光学系７に対して接眼
レンズ８の瞳位置と共役な位置は、光偏向器５と光偏向
器６との中間位置に設定されている。これは、一方の光
偏向器で偏向された光束のみがかたよって接眼レンズの
瞳でけられることを防止するためである。つまり、図２
に示すように、接眼レンズ８と共役な位置に光偏向器６
があると、光偏向器５が接眼レンズ８と共役にならな
い。このため、光偏向器５で偏向された光束の一部のみ
が、接眼レンズ８の瞳でけられてしまう。従って、共役
な位置を光偏向器５と光偏向器６の中間に設定すること
で、光偏向器５と６のどちらか一方でかたよってけられ
ないようにしている。
レンズ８の瞳位置と共役な位置は、光偏向器５と光偏向
器６との中間位置に設定されている。これは、一方の光
偏向器で偏向された光束のみがかたよって接眼レンズの
瞳でけられることを防止するためである。つまり、図２
に示すように、接眼レンズ８と共役な位置に光偏向器６
があると、光偏向器５が接眼レンズ８と共役にならな
い。このため、光偏向器５で偏向された光束の一部のみ
が、接眼レンズ８の瞳でけられてしまう。従って、共役
な位置を光偏向器５と光偏向器６の中間に設定すること
で、光偏向器５と６のどちらか一方でかたよってけられ
ないようにしている。
【００１３】集光光学系７からの光束は集束光束とな
り、接眼レンズ８に入射し対物レンズ９の像位置に集光
する。そして対物レンズ９を介して、試料１０上に良好
な微小スポットを形成する。試料１０からの光は、上述
した光路を逆に戻り、ビームスプリッター４を通過し、
絞りを介して光検出器１２に入射する。
り、接眼レンズ８に入射し対物レンズ９の像位置に集光
する。そして対物レンズ９を介して、試料１０上に良好
な微小スポットを形成する。試料１０からの光は、上述
した光路を逆に戻り、ビームスプリッター４を通過し、
絞りを介して光検出器１２に入射する。
【００１４】このように本発明では接眼レンズ８には、
接眼レンズの結像位置に集束する集束光束が入射され
る。これにより、接眼レンズへの入射光は設計通りの位
置に集光され、結像性能が向上する。
接眼レンズの結像位置に集束する集束光束が入射され
る。これにより、接眼レンズへの入射光は設計通りの位
置に集光され、結像性能が向上する。
【００１５】本発明の第２の実施例を図３に示す。な
お、図１の部材と同等の部材には同一符号を付け、その
説明は省略する。本実施例では、接眼レンズ８に入射す
る光束を集束光束に整形するための集光光学系２１が光
偏向器５と光偏向器６の間に設けられている。
お、図１の部材と同等の部材には同一符号を付け、その
説明は省略する。本実施例では、接眼レンズ８に入射す
る光束を集束光束に整形するための集光光学系２１が光
偏向器５と光偏向器６の間に設けられている。
【００１６】レーザー光源１から出たレーザービーム２
は、ビームエキスパンダ３を通過し、ビームスプリッタ
ー４で反射された後、光偏向器５で偏向される。偏向さ
れたレーザービームは集光光学系２１を通過し、光偏向
器６で光偏向器５と直交する方向に偏向される。光偏向
器６と接眼レンズ８の間には、光偏向器６と接眼レンズ
８の瞳位置とが共役になるよう、アフォーカル光学系２
２が配置されている。接眼レンズ８には、その結像位置
に集束する集束光束が入射され、試料１０に良好な微小
スポットが形成される。試料１０からの光は対物レンズ
９で集められ、入射光路を戻ってビームスプリッター４
を通過し、レンズ１３で集光された後、絞り１１を通っ
て光検出器１２に入射する。本実施例の集光光学系２１
は、図２の光偏向器６と接眼レンズ８の瞳をそれぞれ光
偏向器５と光偏向器６に置き換えたものと考えれば、第
１の実施例の集束光学系７と同じ作用効果が得られる。
なお、光偏向器６を接眼レンズ８の瞳位置に配置できる
場合、アフォーカル光学系２２は不要である。
は、ビームエキスパンダ３を通過し、ビームスプリッタ
ー４で反射された後、光偏向器５で偏向される。偏向さ
れたレーザービームは集光光学系２１を通過し、光偏向
器６で光偏向器５と直交する方向に偏向される。光偏向
器６と接眼レンズ８の間には、光偏向器６と接眼レンズ
８の瞳位置とが共役になるよう、アフォーカル光学系２
２が配置されている。接眼レンズ８には、その結像位置
に集束する集束光束が入射され、試料１０に良好な微小
スポットが形成される。試料１０からの光は対物レンズ
９で集められ、入射光路を戻ってビームスプリッター４
を通過し、レンズ１３で集光された後、絞り１１を通っ
て光検出器１２に入射する。本実施例の集光光学系２１
は、図２の光偏向器６と接眼レンズ８の瞳をそれぞれ光
偏向器５と光偏向器６に置き換えたものと考えれば、第
１の実施例の集束光学系７と同じ作用効果が得られる。
なお、光偏向器６を接眼レンズ８の瞳位置に配置できる
場合、アフォーカル光学系２２は不要である。
【００１７】本発明の第３の実施例を図４に示す。本実
施例では、レーザー光源から出た平行光束を接眼レンズ
８に集束光束で入射させるため、上述の実施例のビーム
エキスパンダ３の代わりに、集光光学系３１が設けられ
ている。
施例では、レーザー光源から出た平行光束を接眼レンズ
８に集束光束で入射させるため、上述の実施例のビーム
エキスパンダ３の代わりに、集光光学系３１が設けられ
ている。
【００１８】レーザー光源１から出たレーザービーム２
は、集光光学系３１を通過しビームスプリッター４で反
射された後、光偏向器５で偏向される。偏向されたレー
ザービームはアフォーカル光学系３２を通り、光偏向器
６で光偏向器５と直交する方向に偏向される。アフォー
カル光学系３２は光偏向器５と光偏向器６が共役になる
ように設計されている。光偏向器５と光偏向器６によっ
て２次元走査されたレーザービームは、アフォーカル光
学系２２を通過し接眼レンズ８に入射する。アフォーカ
ル光学系２２は接眼レンズ８の瞳位置と光偏向器６が共
役になるように配置されている。このアフォーカル光学
系２２は光偏向器６を接眼レンズ８の瞳位置に配置でき
る場合は不要である。集光光学系３１は接眼レンズ８の
結像位置に平行光束を集光するように設計されている。
これにより、上述した実施例と同様に、接眼レンズ８に
はその結像位置に集束する光束が入射され、結像性能が
向上する。
は、集光光学系３１を通過しビームスプリッター４で反
射された後、光偏向器５で偏向される。偏向されたレー
ザービームはアフォーカル光学系３２を通り、光偏向器
６で光偏向器５と直交する方向に偏向される。アフォー
カル光学系３２は光偏向器５と光偏向器６が共役になる
ように設計されている。光偏向器５と光偏向器６によっ
て２次元走査されたレーザービームは、アフォーカル光
学系２２を通過し接眼レンズ８に入射する。アフォーカ
ル光学系２２は接眼レンズ８の瞳位置と光偏向器６が共
役になるように配置されている。このアフォーカル光学
系２２は光偏向器６を接眼レンズ８の瞳位置に配置でき
る場合は不要である。集光光学系３１は接眼レンズ８の
結像位置に平行光束を集光するように設計されている。
これにより、上述した実施例と同様に、接眼レンズ８に
はその結像位置に集束する光束が入射され、結像性能が
向上する。
【００１９】上述した実施例における接眼レンズの結像
位置は、接眼レンズによって生じる対物レンズの像の虚
像の位置である。この位置は接眼レンズから大体２５０
ｍｍ〜１０００ｍｍの範囲である。
位置は、接眼レンズによって生じる対物レンズの像の虚
像の位置である。この位置は接眼レンズから大体２５０
ｍｍ〜１０００ｍｍの範囲である。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、接眼レンズに入射する
光束を集束光束としたので、接眼レンズおよび対物レン
ズの性能を生かした結像性能に優れた走査型光学顕微鏡
が提供される。これにより、解像度のより高い試料の断
層像が得られるようになる。
光束を集束光束としたので、接眼レンズおよび対物レン
ズの性能を生かした結像性能に優れた走査型光学顕微鏡
が提供される。これにより、解像度のより高い試料の断
層像が得られるようになる。
【図１】本発明の第１の実施例を示す。
【図２】図１に示した集光光学系の詳細を示す図であ
る。
る。
【図３】本発明の第２の実施例を示す。
【図４】本発明の第３の実施例を示す。
【図５】従来の走査型光学顕微鏡の走査光学系を示す。
【図６】接眼レンズの光学特性を説明する図である。
１…レーザー光源、５，６…光偏向器、７…集光光学
系、８…接眼レンズ、９…対物レンズ、１２…光検出
器。
系、８…接眼レンズ、９…対物レンズ、１２…光検出
器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 光源と、光源から出た光を集光する接眼
レンズと、接眼レンズで一旦集束された後の発散光を集
光して試料上に微小スポットを形成する対物レンズと、
微小スポットが試料面を走査するように微小スポットを
試料に対して相対的に移動させる、光源と接眼レンズの
間に設けた走査系と、試料からの光を検出する光検出器
とを備える走査型光学顕微鏡において、接眼レンズに入
射する光をその結像位置に集光する集束光束に整形する
光学系を光源と接眼レンズとの間に設けたことを特徴と
する走査型光学顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17118491A JPH0519171A (ja) | 1991-07-11 | 1991-07-11 | 走査型光学顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17118491A JPH0519171A (ja) | 1991-07-11 | 1991-07-11 | 走査型光学顕微鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0519171A true JPH0519171A (ja) | 1993-01-29 |
Family
ID=15918566
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17118491A Withdrawn JPH0519171A (ja) | 1991-07-11 | 1991-07-11 | 走査型光学顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0519171A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009300348A (ja) * | 2008-06-17 | 2009-12-24 | Opcell Co Ltd | レーザ走査装置 |
| KR101103324B1 (ko) * | 2010-03-05 | 2012-01-11 | 에스엔유 프리시젼 주식회사 | 원자력 현미경 |
-
1991
- 1991-07-11 JP JP17118491A patent/JPH0519171A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009300348A (ja) * | 2008-06-17 | 2009-12-24 | Opcell Co Ltd | レーザ走査装置 |
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