JPH0718975B2 - 走査型光学顕微鏡 - Google Patents
走査型光学顕微鏡Info
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- JPH0718975B2 JPH0718975B2 JP61144353A JP14435386A JPH0718975B2 JP H0718975 B2 JPH0718975 B2 JP H0718975B2 JP 61144353 A JP61144353 A JP 61144353A JP 14435386 A JP14435386 A JP 14435386A JP H0718975 B2 JPH0718975 B2 JP H0718975B2
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- G02B21/002—Scanning microscopes
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光ビームを走査する方式の走査型光学顕微鏡
に関する。
に関する。
通常の光学顕微鏡に比べて、注目している画素以外から
の散乱光が無くてコントラストの良い画像が得られ、或
は共焦点法，微分位相差法等の特殊で有効な画像形成が
でき、更にOBIC（光誘起電流）像，光音響像など種々の
物理現象の画像化ができる等の利点を有した走査型光学
顕微鏡が提案されている。
の散乱光が無くてコントラストの良い画像が得られ、或
は共焦点法，微分位相差法等の特殊で有効な画像形成が
でき、更にOBIC（光誘起電流）像，光音響像など種々の
物理現象の画像化ができる等の利点を有した走査型光学
顕微鏡が提案されている。
走査型光学顕微鏡における走査方式として、試料を機械
的に動かして走査を行う方式と、レーザービームのスポ
ットを動かして静止している試料上を走査する方式があ
る。しかし、機械的に試料を動かして観察する方式の場
合、試料が小さくて軽いものや走査による振動によって
動かないように固定されたものに限定されるし、走査周
期もそれほど速くできないという欠点がある。そこで、
本件発明者は先に特願昭60−62262号等において、レー
ザービームのスポットを動かす方式でありながら、共焦
点法，微分位相差法等の特殊な画像形成も可能で試料に
制約のない走査型光学顕微鏡を提案した。
的に動かして走査を行う方式と、レーザービームのスポ
ットを動かして静止している試料上を走査する方式があ
る。しかし、機械的に試料を動かして観察する方式の場
合、試料が小さくて軽いものや走査による振動によって
動かないように固定されたものに限定されるし、走査周
期もそれほど速くできないという欠点がある。そこで、
本件発明者は先に特願昭60−62262号等において、レー
ザービームのスポットを動かす方式でありながら、共焦
点法，微分位相差法等の特殊な画像形成も可能で試料に
制約のない走査型光学顕微鏡を提案した。
以下特願昭60−62262号において提案した方式を第６図
乃至第10図を用いて説明する。
乃至第10図を用いて説明する。
この走査型光学顕微鏡は、光偏向器により光ビームを偏
向して試料上を走査する方式にすることにより、高い解
像力を有しながら通常顕微鏡と同様な使い勝手の良さを
確保したものである。又、走査光学系において光偏向器
を瞳位置に設定することにより、光偏向器によって光ビ
ームを走査しても走査系において光軸が一定に保たれる
ようにすると共に、透過光検出の場合検出器を瞳と共役
な位置に設定することにより、軸外光においても瞳にお
ける情報を使えるようにして、特殊検鏡法でも電気回路
のスイッチ操作一つで観察できるようにしたものであ
る。
向して試料上を走査する方式にすることにより、高い解
像力を有しながら通常顕微鏡と同様な使い勝手の良さを
確保したものである。又、走査光学系において光偏向器
を瞳位置に設定することにより、光偏向器によって光ビ
ームを走査しても走査系において光軸が一定に保たれる
ようにすると共に、透過光検出の場合検出器を瞳と共役
な位置に設定することにより、軸外光においても瞳にお
ける情報を使えるようにして、特殊検鏡法でも電気回路
のスイッチ操作一つで観察できるようにしたものであ
る。
以下を詳細に説明すれば、第６図は瞳を考慮した走査光
学系と検出器の配置を示した図であって、等価的に点光
源と考えられるレーザからの光ビーム10はビームスプリ
ッタ11を通過し第一の光偏向器12に入射する。この光偏
向器12は対物レンズ13の瞳14と共役な位置に配置する。
偏向を行っていない場合光ビーム10は光軸15に沿って進
む。偏向を行う場合即ち光ビーム10を走査する場合、光
偏向器12が瞳位置に設けられているので光ビーム10の方
向は軸外主光線16と一致し、光ビーム10の中心も軸外主
光線16と一致する。次にこれらの光ビームは瞳伝送レン
ズ17及び18を通って瞳位置に配置された第二の光偏向器
19に入射する。この光偏向器19が二次元走査のうちのＸ
方向の走査を行うとすると、先の光偏向器12はＹ方向の
走査を行うことになる。Ｘ−Ｙ両方向の偏向を行うこと
のできる光偏向器を用いれば光偏向器は一つで良い。光
偏向器12及び19により二次元的に走査された光ビーム
は、瞳投影レンズ20及び結像レンズ21により対物レンズ
13の瞳14に入射せしめられる。光偏向器12及び19によっ
て形成される軸外光のビームも方向及びその中心が軸外
主光線16と一致しているので、軸外の光ビームも対物レ
ンズ13の瞳14に正確に入射する。そして、これらの光ビ
ームは対物レンズ13によって試料22上に回析で制限され
る点状光を生じる。光偏向器12及び19によってＸ−Ｙの
二次元に走査することにより、点状光が試料22を二次元
走査する。
学系と検出器の配置を示した図であって、等価的に点光
源と考えられるレーザからの光ビーム10はビームスプリ
ッタ11を通過し第一の光偏向器12に入射する。この光偏
向器12は対物レンズ13の瞳14と共役な位置に配置する。
偏向を行っていない場合光ビーム10は光軸15に沿って進
む。偏向を行う場合即ち光ビーム10を走査する場合、光
偏向器12が瞳位置に設けられているので光ビーム10の方
向は軸外主光線16と一致し、光ビーム10の中心も軸外主
光線16と一致する。次にこれらの光ビームは瞳伝送レン
ズ17及び18を通って瞳位置に配置された第二の光偏向器
19に入射する。この光偏向器19が二次元走査のうちのＸ
方向の走査を行うとすると、先の光偏向器12はＹ方向の
走査を行うことになる。Ｘ−Ｙ両方向の偏向を行うこと
のできる光偏向器を用いれば光偏向器は一つで良い。光
偏向器12及び19により二次元的に走査された光ビーム
は、瞳投影レンズ20及び結像レンズ21により対物レンズ
13の瞳14に入射せしめられる。光偏向器12及び19によっ
て形成される軸外光のビームも方向及びその中心が軸外
主光線16と一致しているので、軸外の光ビームも対物レ
ンズ13の瞳14に正確に入射する。そして、これらの光ビ
ームは対物レンズ13によって試料22上に回析で制限され
る点状光を生じる。光偏向器12及び19によってＸ−Ｙの
二次元に走査することにより、点状光が試料22を二次元
走査する。
試料22を透過した光を観察する場合は、コンデンサーレ
ンズ23により光を集め検出器24で検出する。尚、検出器
24も瞳位置に設置される。従って、軸外光も常に同じ位
置に生じるので、検出器24の感度むら等の影響を防ぐこ
とができるし、検出器24の面積も小さくて済む。更に微
分型検出を行う場合には、検出器24を二つの検出器25,2
6で構成し、これらを光軸15に対して対称に設置する。
この場合、軸外光でもビームの中心と軸外主光線が一致
するように設定されているので、検出器25,26は軸外主
光線に対しても対称な配置となり、正確に微分型検出を
行うことができる。
ンズ23により光を集め検出器24で検出する。尚、検出器
24も瞳位置に設置される。従って、軸外光も常に同じ位
置に生じるので、検出器24の感度むら等の影響を防ぐこ
とができるし、検出器24の面積も小さくて済む。更に微
分型検出を行う場合には、検出器24を二つの検出器25,2
6で構成し、これらを光軸15に対して対称に設置する。
この場合、軸外光でもビームの中心と軸外主光線が一致
するように設定されているので、検出器25,26は軸外主
光線に対しても対称な配置となり、正確に微分型検出を
行うことができる。
又、試料22からの反射光で検出する場合、試料22で反射
された光ビームは、対物レンズ13とその瞳14を通り更に
結像レンズ21を通って一旦結像する。この結像面が通常
の光学顕微鏡で像を観測する面である。更に光ビームは
瞳投影レンズ20により光偏向器19上に戻ってくる。この
ように反射ビームは試料に入射した時と全く同じ経路を
逆に通ってビームスプリッタ11に戻り、ビームスプリッ
タ11により取り出されて検出ビーム27となる。反射ビー
ムが光偏向器19,12を通過して戻ってきているので、軸
外を走査しても検出ビーム27は動かない。検出ビーム27
は集光レンズ28によって点状に絞られ、点状に絞られた
位置にピンホール29を設けてその後方の検出器30で検出
すれば、フレアの無い、通常の顕微鏡より高解像な画像
を得ることができる。又、ピンホール29を設けなくとも
通常の画像が得られることは云うまでも無い。又光ビー
ムが点状に絞られた位置に黒点状の遮光物を設けらば、
暗視野像が容易に観測できる。又、検出器30を二つの検
出器31,32で構成し、光ビームの拡がった位置に光軸に
対称に設置すれば、微分型観察を行える。なお、検出器
30からの信号をCRT等の表示手段により可視化すること
は云うまでも無い。
された光ビームは、対物レンズ13とその瞳14を通り更に
結像レンズ21を通って一旦結像する。この結像面が通常
の光学顕微鏡で像を観測する面である。更に光ビームは
瞳投影レンズ20により光偏向器19上に戻ってくる。この
ように反射ビームは試料に入射した時と全く同じ経路を
逆に通ってビームスプリッタ11に戻り、ビームスプリッ
タ11により取り出されて検出ビーム27となる。反射ビー
ムが光偏向器19,12を通過して戻ってきているので、軸
外を走査しても検出ビーム27は動かない。検出ビーム27
は集光レンズ28によって点状に絞られ、点状に絞られた
位置にピンホール29を設けてその後方の検出器30で検出
すれば、フレアの無い、通常の顕微鏡より高解像な画像
を得ることができる。又、ピンホール29を設けなくとも
通常の画像が得られることは云うまでも無い。又光ビー
ムが点状に絞られた位置に黒点状の遮光物を設けらば、
暗視野像が容易に観測できる。又、検出器30を二つの検
出器31,32で構成し、光ビームの拡がった位置に光軸に
対称に設置すれば、微分型観察を行える。なお、検出器
30からの信号をCRT等の表示手段により可視化すること
は云うまでも無い。
次に、光ビームを走査する光学系，検出系の場合に瞳位
置を考慮する必要があることについて詳細に説明する。
第７図は第６図の光偏向器12と瞳伝送レンズ17の部分に
おいて光偏向器12が瞳位置33に無い場合を示している。
入射ビーム10が光偏向器12で偏向されると、その光ビー
ムの中心34は対物レンズ13によって決まる軸外主光線16
と一致しない。このことは軸外の光ビームが対物レンズ
13に正確に入射しないことを示している。第８図におい
て、35は対物レンズ13の瞳であって、その中心が光軸15
或は軸外主光線16であることが示されている。この場
合、光偏向器12を瞳と共役な位置に設けておくと、走査
された軸外光ビームは軸外主光線16に一致し、対物レン
ズ13の瞳35に正確に入射する。これに対して、光偏向器
12が瞳位置にないと光ビームの中心34は軸外主光線16と
一致しないので、光ビームの拡がり36は第８図に示した
如くになり、瞳35に正確に入射せずにけられることにな
る。この場合、入射ビームを拡がり36′のように大きな
光ビームにしておけば、光量が不足することはないが、
やはり瞳の情報を利用する場合には不適当である。
置を考慮する必要があることについて詳細に説明する。
第７図は第６図の光偏向器12と瞳伝送レンズ17の部分に
おいて光偏向器12が瞳位置33に無い場合を示している。
入射ビーム10が光偏向器12で偏向されると、その光ビー
ムの中心34は対物レンズ13によって決まる軸外主光線16
と一致しない。このことは軸外の光ビームが対物レンズ
13に正確に入射しないことを示している。第８図におい
て、35は対物レンズ13の瞳であって、その中心が光軸15
或は軸外主光線16であることが示されている。この場
合、光偏向器12を瞳と共役な位置に設けておくと、走査
された軸外光ビームは軸外主光線16に一致し、対物レン
ズ13の瞳35に正確に入射する。これに対して、光偏向器
12が瞳位置にないと光ビームの中心34は軸外主光線16と
一致しないので、光ビームの拡がり36は第８図に示した
如くになり、瞳35に正確に入射せずにけられることにな
る。この場合、入射ビームを拡がり36′のように大きな
光ビームにしておけば、光量が不足することはないが、
やはり瞳の情報を利用する場合には不適当である。
次に透過光検出において検出器が瞳位置にない場合につ
いて説明する。第９図において、光ビームは対物レンズ
37によって試料38上に点状投影され、透過ビームは光軸
39に関して対称に配設された検出器40,41により検出さ
れる。試料を動かして走査する方式の場合は光ビームは
常に光軸上にあるから常に微分型の検出ができるが、光
ビームを光偏向器で走査する場合には軸外光を生じるの
で、検出器が瞳位置にないと軸外主光線42に関して検出
器40,41の位置が対称にならない。実際に第９図に示し
た如く軸外主光線42は検出器41上に生じる。従って正確
な微分像を得ることはできない。以上のことから、光ビ
ームを走査する方式の走査型光学顕微鏡においては光偏
向器を光学系の瞳位置に設定し、検出器も瞳位置に設け
る必要があり、そうすれば特殊検鏡も簡単に行え、高解
像の画像も得られる。但し、前述の説明から明らかなよ
うに、反射光で検出する場合は反射光が再び光偏向器を
通過するので、検出器の位置には制約の必要はない。
いて説明する。第９図において、光ビームは対物レンズ
37によって試料38上に点状投影され、透過ビームは光軸
39に関して対称に配設された検出器40,41により検出さ
れる。試料を動かして走査する方式の場合は光ビームは
常に光軸上にあるから常に微分型の検出ができるが、光
ビームを光偏向器で走査する場合には軸外光を生じるの
で、検出器が瞳位置にないと軸外主光線42に関して検出
器40,41の位置が対称にならない。実際に第９図に示し
た如く軸外主光線42は検出器41上に生じる。従って正確
な微分像を得ることはできない。以上のことから、光ビ
ームを走査する方式の走査型光学顕微鏡においては光偏
向器を光学系の瞳位置に設定し、検出器も瞳位置に設け
る必要があり、そうすれば特殊検鏡も簡単に行え、高解
像の画像も得られる。但し、前述の説明から明らかなよ
うに、反射光で検出する場合は反射光が再び光偏向器を
通過するので、検出器の位置には制約の必要はない。
上記従来例は走査手段（光偏向器）及び検出器を瞳位置
に設けることによりレーザービームのスポットを走査す
る方式においても微分位相像が正確に得られるようにし
たものであるが、適用する顕微鏡が通常の光学顕微鏡の
場合は、対物レンズの倍率或は種類によって対物レンズ
の瞳位置が異なっているのが一般的であるので、ある対
物レンズの瞳位置に合わせて走査手段と検出器を設定す
ると、他の対物レンズを使用する場合には検出器が瞳位
置からずれることになる。又、検出器の設定誤差や配置
構成の制約から生じる瞳位置のずれもある。そのため、
微分位相検出用の二つの検出器例えば第６図の検出器3
5,36に入射する光ビームの光量は第10図（ａ），（ｂ）
に示した如く夫々像高によって変化する。
に設けることによりレーザービームのスポットを走査す
る方式においても微分位相像が正確に得られるようにし
たものであるが、適用する顕微鏡が通常の光学顕微鏡の
場合は、対物レンズの倍率或は種類によって対物レンズ
の瞳位置が異なっているのが一般的であるので、ある対
物レンズの瞳位置に合わせて走査手段と検出器を設定す
ると、他の対物レンズを使用する場合には検出器が瞳位
置からずれることになる。又、検出器の設定誤差や配置
構成の制約から生じる瞳位置のずれもある。そのため、
微分位相検出用の二つの検出器例えば第６図の検出器3
5,36に入射する光ビームの光量は第10図（ａ），（ｂ）
に示した如く夫々像高によって変化する。
例えば二つの検出器が投影された瞳の大きさより充分大
きい場合は、瞳半径をｐ、瞳の光軸からのずれ量をδと
すると、瞳ずれのない場合の光量を１として、光量ｆ
（δ）は、 となる。
きい場合は、瞳半径をｐ、瞳の光軸からのずれ量をδと
すると、瞳ずれのない場合の光量を１として、光量ｆ
（δ）は、 となる。
この時、通常像を得ようとして二つの検出器の出力信号
の和を計算すると互いに打ち消し合って像高による光量
変化はなくなるが、微分像を得る場合は二つの検出器の
出力信号の差を計算するので像高による光量変化は二倍
となってしまう。これでは、例えば二つの検出器の境界
方向を水平走査方向に垂直とした場合、即ち水平走査方
向の微分像が得られるように構成した場合、画面の左右
で明るさが異なることになる。
の和を計算すると互いに打ち消し合って像高による光量
変化はなくなるが、微分像を得る場合は二つの検出器の
出力信号の差を計算するので像高による光量変化は二倍
となってしまう。これでは、例えば二つの検出器の境界
方向を水平走査方向に垂直とした場合、即ち水平走査方
向の微分像が得られるように構成した場合、画面の左右
で明るさが異なることになる。
これは、像高が小さい場合や微分像のコントラストを強
調しない場合はそれほど問題にならないが、像高が大き
い場合や微分像のコントラストを強調する場合には大き
な問題となる。例えば、画面の左端は明るすぎて微分像
の細部が飛んでしまい、反対に右端は暗すぎて何も観察
できないということになる。
調しない場合はそれほど問題にならないが、像高が大き
い場合や微分像のコントラストを強調する場合には大き
な問題となる。例えば、画面の左端は明るすぎて微分像
の細部が飛んでしまい、反対に右端は暗すぎて何も観察
できないということになる。
本発明は、上記問題点に鑑み、光ビームを走査する方式
の走査型光学顕微鏡において、画面上の全ての点で均一
な明るさを確保することができ、優れた微分位相像が得
られる走査型光学顕微鏡を提供することを目的とする。
の走査型光学顕微鏡において、画面上の全ての点で均一
な明るさを確保することができ、優れた微分位相像が得
られる走査型光学顕微鏡を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段及び作用〕 本発明による走査型光学顕微鏡は、光源と、該光源から
発した光ビーム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との間に配置された光ビーム走査
手段と、物体からの光を受ける複数の光電変換素子から
成る検出器と、該検出器を二分して夫々の部分からの信
号の差を演算して微分位相信号を得る信号処理回路とを
具備した走査型光学顕微鏡において、像高によって変化
し且つ前記光ビームの走査に同期する信号を用いて前記
微分位相信号を補正する補正手段を設けて、像高によっ
て変化する微分位相信号のバイアス成分を補正信号によ
りキャンセルするようにしたものである。
発した光ビーム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との間に配置された光ビーム走査
手段と、物体からの光を受ける複数の光電変換素子から
成る検出器と、該検出器を二分して夫々の部分からの信
号の差を演算して微分位相信号を得る信号処理回路とを
具備した走査型光学顕微鏡において、像高によって変化
し且つ前記光ビームの走査に同期する信号を用いて前記
微分位相信号を補正する補正手段を設けて、像高によっ
て変化する微分位相信号のバイアス成分を補正信号によ
りキャンセルするようにしたものである。
以下、これについて説明する。
まず、微分位相像を得る原理について説明する。1980年
発行のProceeding of SPIE vo1 232,203頁において、T.
Wilson等は走査型光学顕微鏡において微分位相像を検出
し得ることを述べている。
発行のProceeding of SPIE vo1 232,203頁において、T.
Wilson等は走査型光学顕微鏡において微分位相像を検出
し得ることを述べている。
簡単の為に一次元画像を考える。一般的に部分的コヒー
レント結像による像強度Ｉ（ｘ）は次式のように表わせ
る。
レント結像による像強度Ｉ（ｘ）は次式のように表わせ
る。
ここで、Ｔ（ｍ）は物体の透過率のフーリエ変換、Ｃ
（m;p）は光学系の伝達関数に相当する。Ｃ（m;p）は、
検出器の感度をＤ（ξ）、光学系の瞳関数をＰ（ξ）と
すると と表わされる。但し、ｆは系の焦点距離、λは光の波長
である。
（m;p）は光学系の伝達関数に相当する。Ｃ（m;p）は、
検出器の感度をＤ（ξ）、光学系の瞳関数をＰ（ξ）と
すると と表わされる。但し、ｆは系の焦点距離、λは光の波長
である。
ここで、コントラストの小さい物体を考えると、Ｃ（m;
0）を考えるだけで良く、Ｄ（ξ）を分割検出器の感度
として、信号の差を考えると、Ｃ（m;0）は第１図に示
した如き形になる。伝達関数がこのような形であること
は、像の位相の微分が得られるとを示している。又、和
信号を用いると通常の像が得られる。このように信号の
差を用いるか和を用いるかの違いだけで微分像と通常像
が得られるという特徴がある。
0）を考えるだけで良く、Ｄ（ξ）を分割検出器の感度
として、信号の差を考えると、Ｃ（m;0）は第１図に示
した如き形になる。伝達関数がこのような形であること
は、像の位相の微分が得られるとを示している。又、和
信号を用いると通常の像が得られる。このように信号の
差を用いるか和を用いるかの違いだけで微分像と通常像
が得られるという特徴がある。
ここで、以上のような微分位相像を得ようとすると、先
に示したような瞳位置のずれが像高による光量変化を生
じさせることになる。
に示したような瞳位置のずれが像高による光量変化を生
じさせることになる。
二つの検出器の境界が光軸より２τだけずれているとす
ると、像強度Ｉτ（ｘ）は となり微分像と通常像の重なりとなる。即ち、二つの検
出器の境界の光軸からのずれに従って通常像が重なるこ
とになる。これは二つの検出器の境界の光軸からのずれ
量が小さければ、得られる像は微分位相像と考えて良い
ことを示している。第２図にその場合の伝達関数Ｃ（m;
0）を示す。
ると、像強度Ｉτ（ｘ）は となり微分像と通常像の重なりとなる。即ち、二つの検
出器の境界の光軸からのずれに従って通常像が重なるこ
とになる。これは二つの検出器の境界の光軸からのずれ
量が小さければ、得られる像は微分位相像と考えて良い
ことを示している。第２図にその場合の伝達関数Ｃ（m;
0）を示す。
よって問題となるのは微分位相信号を用いる場合の光量
不均一であるが、電気的なオフセットは結像の後におけ
る電気信号のオフセットであって結像特性に何ら変化を
与えないという特性を利用して、光量不均一をキャンセ
ルするようなオフセット成分を微分位相信号用の差信号
に加えることにより補正することができる。
不均一であるが、電気的なオフセットは結像の後におけ
る電気信号のオフセットであって結像特性に何ら変化を
与えないという特性を利用して、光量不均一をキャンセ
ルするようなオフセット成分を微分位相信号用の差信号
に加えることにより補正することができる。
そこで本発明は、像高によって変化する二つの検出器の
差信号に、そのバイアス成分をキャンセルするように、
走査に同期させて補正信号（オフセット成分）を加える
ことにより、均一な明るさの画像を得るようにしてい
る。
差信号に、そのバイアス成分をキャンセルするように、
走査に同期させて補正信号（オフセット成分）を加える
ことにより、均一な明るさの画像を得るようにしてい
る。
以下、図示した一実施例に基づき本発明を詳細に説明す
る。第３図は一実施例の構成を示しており、これはAOD
（音響光学素子）を二個用いた走査型レーザ顕微鏡を示
している。41はレーザ光源であり、その光はスペーシャ
ルフィルタ43（これはレーザ光源からの光を単一モード
化するためのもので例えばピンホールが用いられる。）
を含むビームエクスパンダ42により適切な光束に整形さ
れる。そして、光はビームスプリッタ44を通過してAOD4
5（垂直方向用）に入射し、瞳伝送レンズ46,47により次
のAOD48（水平方向用）に入射し、補正用シリンドリカ
ルレンズ49,瞳投影レンズ50,鏡筒レンズ51を通り対物レ
ンズ52に入射する。そして、試料53を透過した光はコレ
クタレンズ54と検出器55,56,アンプ57,57により信号化
される。又、試料53からの反射光は入射光と同じ経路を
逆に通り、ビームスプリッタ44で反射され検出レンズ5
9,検出器60,61,アンプ62,63により信号化される。64は
コントローラ、65は操作パネル、66は信号処理器、67は
CRT、68はフレームメモリ、69,70は夫々AOD45,48の駆動
回路である。
る。第３図は一実施例の構成を示しており、これはAOD
（音響光学素子）を二個用いた走査型レーザ顕微鏡を示
している。41はレーザ光源であり、その光はスペーシャ
ルフィルタ43（これはレーザ光源からの光を単一モード
化するためのもので例えばピンホールが用いられる。）
を含むビームエクスパンダ42により適切な光束に整形さ
れる。そして、光はビームスプリッタ44を通過してAOD4
5（垂直方向用）に入射し、瞳伝送レンズ46,47により次
のAOD48（水平方向用）に入射し、補正用シリンドリカ
ルレンズ49,瞳投影レンズ50,鏡筒レンズ51を通り対物レ
ンズ52に入射する。そして、試料53を透過した光はコレ
クタレンズ54と検出器55,56,アンプ57,57により信号化
される。又、試料53からの反射光は入射光と同じ経路を
逆に通り、ビームスプリッタ44で反射され検出レンズ5
9,検出器60,61,アンプ62,63により信号化される。64は
コントローラ、65は操作パネル、66は信号処理器、67は
CRT、68はフレームメモリ、69,70は夫々AOD45,48の駆動
回路である。
尚、検出器55,56及び60,61の境界は水平走査方向に垂直
であり、微分信号は水平方向の微分ということになる。
であり、微分信号は水平方向の微分ということになる。
信号処理回路66の構成は第４図のようになっている。7
1,72は検出器55,56或は60,61からアンプ57,58或は62,63
を経由して送られてくる画像信号を受けるバッファアン
プである。73は通常像を得るための二信号の加算器、74
はアナログスイッチで二つの信号の減算の符号を決定す
る。75は微分像を得るための差信号を得る減算器であ
る。76はコントローラ64からの水平同期信号に同期して
補正信号を発生させ（ここでは鋸歯状波を発生させてい
る）、その大きさを調整する補正信号発生回路である。
77は差信号に補正信号を加える加算器である。78,79は
夫々可変利得とオフセット機能を有するコントラスト調
整用アンプであり、ここで画像のコントラストを調整し
たり、コントラスト強調を行ったりする。尚、微分信号
の回路では補正の後にコントラスト調整を行うので、コ
ントラストの調整によって補正量を変える必要がない。
80はアナログスイッチで、表示する信号を選択する。81
はコントローラ64からのビデオ用同期信号を画像信号に
加えてコンポジットビデオ信号とするバッファアンプで
ある。82は画像信号をそのまま出力するためのバッファ
アンプである。
1,72は検出器55,56或は60,61からアンプ57,58或は62,63
を経由して送られてくる画像信号を受けるバッファアン
プである。73は通常像を得るための二信号の加算器、74
はアナログスイッチで二つの信号の減算の符号を決定す
る。75は微分像を得るための差信号を得る減算器であ
る。76はコントローラ64からの水平同期信号に同期して
補正信号を発生させ（ここでは鋸歯状波を発生させてい
る）、その大きさを調整する補正信号発生回路である。
77は差信号に補正信号を加える加算器である。78,79は
夫々可変利得とオフセット機能を有するコントラスト調
整用アンプであり、ここで画像のコントラストを調整し
たり、コントラスト強調を行ったりする。尚、微分信号
の回路では補正の後にコントラスト調整を行うので、コ
ントラストの調整によって補正量を変える必要がない。
80はアナログスイッチで、表示する信号を選択する。81
はコントローラ64からのビデオ用同期信号を画像信号に
加えてコンポジットビデオ信号とするバッファアンプで
ある。82は画像信号をそのまま出力するためのバッファ
アンプである。
第５図に信号補正の様子を示す。83は水平同期信号であ
る。84,85に夫々検出器からの信号であり、第10図で示
したように像高（水平走査）に従ってバイアス成分が画
像信号に重畳している。86は通常像用の和信号でバイア
ス成分はキャンセルされ、全く通常の像が観察される。
87は信号84から信号85を引いた微分位相像用の差信号で
ある。このようにバイアス成分が二倍に増加してしま
う。そこで88のような補正信号（オフセット信号）を信
号87に加えると89のような微分位相信号が得られる。従
って、画面上の全ての点で均一な明るさを確保すること
ができ、優れた微分位相像が得られる。
る。84,85に夫々検出器からの信号であり、第10図で示
したように像高（水平走査）に従ってバイアス成分が画
像信号に重畳している。86は通常像用の和信号でバイア
ス成分はキャンセルされ、全く通常の像が観察される。
87は信号84から信号85を引いた微分位相像用の差信号で
ある。このようにバイアス成分が二倍に増加してしま
う。そこで88のような補正信号（オフセット信号）を信
号87に加えると89のような微分位相信号が得られる。従
って、画面上の全ての点で均一な明るさを確保すること
ができ、優れた微分位相像が得られる。
尚、補正信号を加減するだけでなく、乗除することによ
っても殆ど同様な効果が得られる。又、当然ながら信号
84,85を先に単独で補正しても良い。
っても殆ど同様な効果が得られる。又、当然ながら信号
84,85を先に単独で補正しても良い。
又、ここではコントローラ64で手動的に補正する場合を
示しているが、予め均一な試料を観測しつつ光量不均一
の信号をコンピューターに入力し、例えばこの信号の逆
数を以って補正係数とし、実際に試料を観察した時の信
号をこの補正係数で割ることによって、或は均一な試料
による信号そのものを補正データとして、ある一定の割
合で実際に試料を観察した時の信号から引くことによっ
て補正するようにしても良い。
示しているが、予め均一な試料を観測しつつ光量不均一
の信号をコンピューターに入力し、例えばこの信号の逆
数を以って補正係数とし、実際に試料を観察した時の信
号をこの補正係数で割ることによって、或は均一な試料
による信号そのものを補正データとして、ある一定の割
合で実際に試料を観察した時の信号から引くことによっ
て補正するようにしても良い。
又、先に述べたように差信号は微分位相像と通常像が像
高（瞳を二分する検出器の境界の位置ずれ）に依存する
割合で重なった像信号となっているので、和信号による
通常像信号を差信号から先の割合に従って減算して、完
全な微分位相成分のみとし、更に生じる出力強度に従っ
ていわゆるシエーディング補正をすれば、完全に補正で
きる。
高（瞳を二分する検出器の境界の位置ずれ）に依存する
割合で重なった像信号となっているので、和信号による
通常像信号を差信号から先の割合に従って減算して、完
全な微分位相成分のみとし、更に生じる出力強度に従っ
ていわゆるシエーディング補正をすれば、完全に補正で
きる。
上述の如く、本発明による走査型光学顕微鏡は、光ビー
ムを走査する方式の走査型光学顕微鏡において、画面上
の全ての点で均一な明るさを確保することができ、優れ
た微分位相像が得られるという利点がある。
ムを走査する方式の走査型光学顕微鏡において、画面上
の全ての点で均一な明るさを確保することができ、優れ
た微分位相像が得られるという利点がある。
第１図は光学系の伝達関数のグラフ、第２図は検出器の
境界が光軸からずれた場合の伝達関数のグラフ、第３図
は本発明による走査型光学顕微鏡の一実施例の構成を示
す図、第４図は上記実施例の信号処理回路の構成を示す
図、第５図は上記実施例における信号補正の様子を示す
図、第６図は従来例の構成を示す図、第７図及び第８図
は上記従来例において光偏向器が瞳位置にない場合を示
す図、第９図は上記従来例において検出器が瞳位置にな
い場合を示す図、第10図（ａ），（ｂ）は上記従来例に
おいて検出器が瞳位置からずれた場合の二つの検出器に
入射する光量を示す図である。 41……レーザ光源、42……ビームエクスペンダ、43……
スペーシャルフィルタ、44……ビームスプリッタ、45,4
8……AOD、46,47……瞳伝送レンズ、49……補正用シリ
ンドルカルレンズ、50……瞳投影レンズ、51……鏡筒レ
ンズ、52……対物レンズ、53……試料、54……コレクタ
レンズ、55,56,60,61……検出器、57,58,62,63……アン
プ、59……検出レンズ、64……コントローラ、65……操
作パネル、66……信号処理器、67……CRT、68……フレ
ームメモリ、69,70……駆動回路、71,72,81,82……バッ
ファアンプ、73,77……加算器、74,80……アナログスイ
ッチ、75……減算器、76……補正信号発生回路、78,79
……コントラスト調整用アンプ、83……水平同期信号、
84,85……検出器からの信号、86……和信号、87……差
信号、89……微分位相信号。
境界が光軸からずれた場合の伝達関数のグラフ、第３図
は本発明による走査型光学顕微鏡の一実施例の構成を示
す図、第４図は上記実施例の信号処理回路の構成を示す
図、第５図は上記実施例における信号補正の様子を示す
図、第６図は従来例の構成を示す図、第７図及び第８図
は上記従来例において光偏向器が瞳位置にない場合を示
す図、第９図は上記従来例において検出器が瞳位置にな
い場合を示す図、第10図（ａ），（ｂ）は上記従来例に
おいて検出器が瞳位置からずれた場合の二つの検出器に
入射する光量を示す図である。 41……レーザ光源、42……ビームエクスペンダ、43……
スペーシャルフィルタ、44……ビームスプリッタ、45,4
8……AOD、46,47……瞳伝送レンズ、49……補正用シリ
ンドルカルレンズ、50……瞳投影レンズ、51……鏡筒レ
ンズ、52……対物レンズ、53……試料、54……コレクタ
レンズ、55,56,60,61……検出器、57,58,62,63……アン
プ、59……検出レンズ、64……コントローラ、65……操
作パネル、66……信号処理器、67……CRT、68……フレ
ームメモリ、69,70……駆動回路、71,72,81,82……バッ
ファアンプ、73,77……加算器、74,80……アナログスイ
ッチ、75……減算器、76……補正信号発生回路、78,79
……コントラスト調整用アンプ、83……水平同期信号、
84,85……検出器からの信号、86……和信号、87……差
信号、89……微分位相信号。
Claims (1)
- 【請求項１】光源と、該光源から発した光ビームを物体
上に集光する対物レンズと、前記光源と前記対物レンズ
との間に配置された光ビーム走査手段と、物体からの光
を受ける複数の光電変換素子から成る検出器と、該検出
器を二分して夫々の部分からの信号の差を演算して微分
位相信号を得る信号処理回路とを具備した走査型光学顕
微鏡において、像高によって変化し且つ前記光ビームの
走査に同期する信号を用いて前記微分位相信号を補正す
る補正手段を設けたことを特徴とする走査型光学顕微
鏡。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61144353A JPH0718975B2 (ja) | 1986-06-20 | 1986-06-20 | 走査型光学顕微鏡 |
| US07/065,034 US4800269A (en) | 1986-06-20 | 1987-06-19 | Scanning type optical microscope |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61144353A JPH0718975B2 (ja) | 1986-06-20 | 1986-06-20 | 走査型光学顕微鏡 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62299928A JPS62299928A (ja) | 1987-12-26 |
| JPH0718975B2 true JPH0718975B2 (ja) | 1995-03-06 |
Family
ID=15360131
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61144353A Expired - Fee Related JPH0718975B2 (ja) | 1986-06-20 | 1986-06-20 | 走査型光学顕微鏡 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4800269A (ja) |
| JP (1) | JPH0718975B2 (ja) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5022743A (en) * | 1987-03-27 | 1991-06-11 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Scanning confocal optical microscope |
| US4927254A (en) * | 1987-03-27 | 1990-05-22 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Scanning confocal optical microscope including an angled apertured rotating disc placed between a pinhole and an objective lens |
| JPS63306413A (ja) * | 1987-06-09 | 1988-12-14 | Olympus Optical Co Ltd | 走査型光学顕微鏡 |
| JPH0289016A (ja) * | 1988-09-26 | 1990-03-29 | Nikon Corp | 走査型顕微鏡 |
| US5005927A (en) * | 1989-03-28 | 1991-04-09 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Nonlinear optical microscope |
| JPH08160305A (ja) | 1994-12-08 | 1996-06-21 | Nikon Corp | レーザー走査顕微鏡 |
| US5880880A (en) * | 1995-01-13 | 1999-03-09 | The General Hospital Corp. | Three-dimensional scanning confocal laser microscope |
| US6483638B1 (en) * | 1996-07-22 | 2002-11-19 | Kla-Tencor Corporation | Ultra-broadband UV microscope imaging system with wide range zoom capability |
| US20040202357A1 (en) | 2003-04-11 | 2004-10-14 | Perz Cynthia B. | Silhouette image acquisition |
| JP4885429B2 (ja) * | 2004-05-13 | 2012-02-29 | オリンパス株式会社 | 光刺激装置および光走査型観察装置 |
| JP2006119437A (ja) * | 2004-10-22 | 2006-05-11 | Keio Gijuku | 走査型レーザ顕微法及び走査型レーザ顕微鏡 |
| US20090252398A1 (en) * | 2008-04-07 | 2009-10-08 | Compucyte Corporation | Method and System for Creating a Three-Dimensionally-Perceived Image of a Biological Sample |
| WO2016110971A1 (ja) * | 2015-01-07 | 2016-07-14 | オリンパス株式会社 | 光音響顕微鏡用対物レンズユニット及びこれを有する光音響顕微鏡 |
| WO2018089839A1 (en) | 2016-11-10 | 2018-05-17 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Rapid high-resolution imaging methods for large samples |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4373817A (en) * | 1978-05-22 | 1983-02-15 | Nanometrics Incorporated | Computerized micromeasuring system and method therefor |
-
1986
- 1986-06-20 JP JP61144353A patent/JPH0718975B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1987
- 1987-06-19 US US07/065,034 patent/US4800269A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62299928A (ja) | 1987-12-26 |
| US4800269A (en) | 1989-01-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |